ES2374584T3

ES2374584T3 - Calentador de agua.

Info

Publication number: ES2374584T3
Application number: ES08008072T
Authority: ES
Inventors: Hiroshi Oda
Original assignee: Paloma Kogyo KK; Paloma Co Ltd
Current assignee: Paloma Kogyo KK; Paloma Co Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2012-02-20
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: US20080264356A1; JP2008275257A; US8117996B2; EP1985942A2; AU2008201794B2; EP1985942A3; EP1985942B1; JP5154137B2; AU2008201794A1

Abstract

Calentador de agua (1) que comprende un cuerpo principal cilíndrico (2), una cámara de almacenamiento de agua caliente (4) dispuesta por encima de una placa de espejo (3), que incluye una parte de restricción (8) que sobresale hacia arriba, una cámara de combustión (5) con un quemador previsto por debajo de la placa de espejo (3), una entrada de aire (20) para el aire de combustión al quemador (6) prevista en el fondo de la cámara de combustión (5), calentándose el agua caliente que está en la cámara de almacenamiento de agua caliente (4) por la combustión del quemador; donde el quemador (6) es un quemador de aire primario y el quemador (6) está previsto en una cámara de combustión (5) a una altura a la que al menos una parte de la parte de combustión sobresale hacia un espacio cubierto por una placa de espejo (3), caracterizado porque el quemador (6) comprende una cabeza de quemador cilíndrica (16) como parte de combustión cuya superficie lateral es una superficie de combustión.

Description

Calentador de agua

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un calentador de agua, en concreto a un calentador de agua del tipo de almacenamiento de agua caliente, para calentar el agua caliente almacenada en la cámara de un depósito de agua caliente a una temperatura predeterminada y para mantener la temperatura.

Como se describe en el documento de patente 1, se conoce un calentador de agua del tipo de almacenamiento de agua caliente que comprende una cámara de almacenamiento de agua caliente en la parte superior de un cuerpo principal cilíndrico y una cámara de combustión. El depósito de agua caliente se conforma en la parte superior del cuerpo principal cilíndrico por un tope de cierre en su parte superior y por una placa de espejo en su parte inferior, formada con una parte de restricción que sobresale hacia arriba en las direcciones superior e inferior y tiene un conducto de escape en su eje central. La cámara de combustión junto con un quemador está situada en la parte inferior de la cámara de almacenamiento de agua caliente. La figura 4 ilustra una parte inferior de tal calentador de agua de tipo depósito de agua caliente 30 que incluye una cámara de almacenamiento de agua caliente 31, una placa espejo inferior 32 y una cámara de combustión 33. Cuando se enciende un quemador 34 en la cámara de combustión 33 y un gas de combustión a alta temperatura asciende por un conducto de escape 35, el agua caliente del depósito de agua caliente 31 se calienta y se mantiene a una temperatura determinada. El número 37 denota una entrada de aire para aspirar aire de combustión, perforándose la entrada alrededor de una parte inferior de un soporte 36 en el que se sitúa el quemador 34 y en comunicación con el mismo.

Documento de patente 1: publicación de patente japonesa no examinada 2001-304691.

La US-A-2479042 describe un calentador de agua que comprende un cuerpo principal cilíndrico y una cámara depósito de agua caliente dispuesta por encima de una cabeza inferior. La cabeza inferior comprende una pared anular que se extiende en dirección ascendente. Además, este calentador de agua presenta una cámara de combustión y, por debajo de la cámara de combustión, un quemador conectado a una entrada de aire y alimentado por la misma.

La GB-A-1 461 522 describe otro calentador de agua que tiene un quemador situado en una cámara de combustión cubierta por una placa. El quemador se alimenta con aire procedente de la parte superior del calentador de agua y este aire es guiado por el exterior del depósito de agua caliente hasta el quemador, situándose una entrada de aire por debajo de la cámara de combustión. En este calentador de agua, la entrada de aire y la salida del aire de combustión están situadas cerca una de otra.

Además, la FR 652 023 A describe un calentador de agua según el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

El quemador convencional 34 descrito en el documento de patente 1 es un quemador Bunsen y necesita un gran espacio de combustión en la cámara de combustión 33. Así, la distancia entre el quemador 34 y la placa de espejo inferior 32 es grande, emitiéndose calor de radiación desde el quemador 34 hacia una superficie interior de la cámara de combustión 33, como se ilustra con líneas onduladas. Por tanto, el calor de radiación no se trasmite eficazmente a la placa de espejo inferior 32. Cuando aumenta la temperatura del aire de combustión procedente de la entrada de aire 37 debido a tal calor de radiación, se expande el volumen de aire y disminuye la cantidad de suministro de aire para alimentar el quemador 34, lo que provoca que se genere óxido de nitrógeno. Aunque se puede impedir que aumente la temperatura del aire de combustión evitando el calor de radiación mediante una placa divisoria o un panel aislante, las partes adicionales de la estructura hacen que aumente el coste.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un calentador de agua capaz de evitar el aumento de temperatura del aire de combustión y de suprimir la generación de óxido de nitrógeno con una estructura sencilla.

Con el fin de lograr el objetivo antes descrito, el calentador de agua según la invención comprende un quemador de aire primario que aspira la mayor parte del aire necesario para la combustión en forma de aire primario, siendo la mayoría del aire aspirado aire primario, y estando previsto el quemador en una cámara de combustión a una altura tal que al menos una parte de la zona de combustión se prolonga hacia un espacio revestido por una placa de espejo tal como se muestra en la FR 652 023 A.

Según la invención, el quemador incluye una cabeza de quemador cilíndrica como una zona de combustión y una superficie lateral de la cabeza del quemador es una superficie de combustión con el fin de trasmitir eficazmente el calor de radiación al agua caliente presente en una cámara de almacenamiento de agua caliente.

Otra realización de la invención es un calentador de agua donde se proporciona un conducto de escape comunicado con la cámara de combustión en dirección vertical y atravesando el centro de la cámara de almacenamiento de agua caliente. Con el fin de evitar un aumento de la resistencia de escape y de proporcionar un quemador en una posición adecuada, el quemador se coloca en tal posición que la distancia entre una periferia interna de una superficie inferior de una placa de espejo y una periferia exterior de un extremo superior de la cabeza del quemador, en la dirección radial de la cabeza del quemador, es igual o mayor que el diámetro de paso del conducto de escape.

Según un aspecto de la invención, la radiación de un quemador se trasmite eficazmente al agua caliente de la cámara de almacenamiento de agua caliente, disminuyendo la radiación emitida a otras zonas diferentes a la cámara de almacenamiento de agua caliente. Por tanto, se puede impedir que aumente la temperatura del aire de combustión y apenas se produce óxido de nitrógeno. Así, se puede evitar una pérdida de energía, lo que mejora la eficiencia térmica. Además, debido a que sólo es necesario ajustar la altura del quemador del calentador de agua, no son necesarias partes adicionales para la estructura, tales como paneles aislantes, lo que reduce el coste.

Según un segundo aspecto de la invención, además del efecto del primer aspecto, el quemador se puede disponer más cerca de una placa extrema de forma que toda la periferia de la cabeza del quemador queda orientada hacia la placa de espejo. De este modo, el calor de radiación se puede trasmitir eficazmente al agua caliente de la cámara de almacenamiento de agua caliente.

Según un tercer aspecto de la invención, además del efecto del segundo aspecto, se asegura un conducto de circulación de gas de combustión para la cabeza del quemador entre la cabeza del quemador y la placa de espejo con el fin de evitar un aumento de la resistencia al escape, pudiéndose colocar el quemador en una posición adecuada.

Breve descripción de las figuras

Fig. 1: vista explicativa de una parte inferior de un calentador de agua;

Fig. 2: vistas explicativas de una placa de espejo inferior, la Fig. 2A muestra una superficie plana y la Fig. 2B ilustra una sección transversal.

Fig. 3: vista explicativa de una parte inferior de un calentador de agua de un ejemplo modificado; y

Fig. 4: vista explicativa de una parte inferior de un calentador de agua convencional del tipo de almacenamiento de agua caliente.

Descripción de las realizaciones preferentes

Las realizaciones de la presente invención se describen a continuación con referencia a las figuras.

La Fig. 1 es una vista explicativa de una parte inferior que muestra un ejemplo de calentador de agua. Un calentador de agua 1 comprende una cámara de almacenamiento de agua caliente 4 y una cámara de combustión 5. La cámara de almacenamiento de agua caliente 4 se proporciona en un lado superior de un cuerpo principal cilíndrico 2 y las partes superior e inferior de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 se cierran con una placa de espejo superior (no ilustrada) y una placa de espejo inferior 3. La cámara de combustión 5 presenta un quemador 6 por debajo de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4. Además, el calentador de agua 1 incluye una tubería de suministro de agua y una tubería de suministro de agua caliente en un lado superior de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 (no se muestran las tuberías). La tubería de suministro de agua suministra agua a la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 y por la tubería de suministro de agua caliente sale agua caliente de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4.

La cámara de almacenamiento de agua caliente 4 comprende un tubo de escape 7 en un eje central de la misma, penetrando el tubo de escape 7 en la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 para sobresalir por encima del cuerpo principal 2. El tubo de escape 7 puede descargar el gas de combustión generado en la cámara de combustión 5 hacia el exterior del cuerpo principal 2. El tubo de escape 7 comprende una placa deflectora (no ilustrada) con un conducto de escape en espiral en su interior.

La placa de espejo inferior 3 es una placa metálica que tiene una parte de restricción 8 sobresaliendo hacia arriba. Como se ilustra en la Fig. 2, se proporciona parcialmente una segunda parte de restricción 9 de mayor profundidad que la parte de restricción 8 a lo largo de un borde perimetral de la placa de espejo inferior 3. Se dispone una parte saliente 10 en forma anular que sobresale hacia el lado central de la placa de espejo inferior 3 entre la parte de restricción 8 y la segunda parte de restricción 9. El número 11 denota un orificio de penetración del tubo de escape 7.

Debido a la parte saliente 10, se proporciona un espacio para el almacenamiento de agua caliente en forma de anillo S con un grosor relativo en sentido radial en un extremo inferior de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4. Gracias a este espacio de almacenamiento de agua caliente S, la capacidad de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 es más grande que la de una convencional y se puede almacenar una gran cantidad de agua caliente en una parte orientada hacia una cabeza de quemador 16 tal como se describe más adelante.

Por otra parte, el quemador 6 es un quemador de aire primario que aspira la mayor parte del aire necesario para la combustión como aire primario. El quemador 6 incluye un cuerpo principal de quemador 12 y una cabeza de quemador cilíndrica 16. El cuerpo principal del quemador 12 presenta una zona de garganta 13 frente a una boquilla de gas 14 cuyo frente sobresale hacia el interior de la cámara de combustión 5. La cabeza del quemador cilíndrica 16 es una zona de combustión situada en una cámara de mezcla 15 en un primer frente del cuerpo principal del quemador 12. El quemador 16 está soportado sobre una base de apoyo en forma de disco 17 prevista en una parte inferior de la cámara de combustión 5 mediante una placa soporte 18 para colocar la cabeza del quemador 16 en el centro de la cámara de combustión 5. El número 19 indica un quemador piloto. La cabeza del quemador 16 tiene una pluralidad de orificios de quemador en una superficie sustancialmente lateral de la misma.

El quemador 6 está soportado por la placa de soporte 18 de forma que la posición de una superficie extrema superior de la cabeza del quemador 16 quede por encima de la parte saliente 10 de la placa de espejo inferior 3. Es decir, la cabeza del quemador 16 sobresale hasta un espacio cubierto por la placa de espejo inferior 3. Una superficie lateral del quemador 6 está orientada frente toda la periferia del espacio de almacenamiento de agua caliente S. Sin embargo, si la cabeza del quemador 16 se sitúa demasiado cerca de la placa de espejo inferior 3, un conducto de combustión de gas previsto alrededor de la cabeza del quemador 16 entre la placa de espejo inferior 3 y la cabeza del quemador 16 se estrecha, dando lugar a un aumento de la resistencia de escape. Por tanto, es conveniente que el quemador 16 esté dispuesto en una posición donde exista una distancia R entre una periferia interna de una superficie inferior de la placa de espejo inferior 3 y una periferia exterior de un extremo superior de la cabeza del quemador 16 en la dirección radial de la cabeza del quemador 16, siendo esta distancia igual o mayor que el diámetro de paso del tubo de escape 7.

Además, se dispone una pluralidad puertos de alimentación de aire 20 para el aire de combustión a intervalos predeterminados en una dirección periférica, en el borde perimetral inferior de la base de apoyo 17 para conseguir que el interior de la base de apoyo 17 esté en comunicación con el exterior del cuerpo principal 2. La base de apoyo 17 incluye una placa divisoria 21 con una abertura en su parte central y separa la base de soporte 17 en una parte superior y otra inferior. Por otra parte, mientras el espacio superior de la base de apoyo 17 dividido por la placa divisoria 21 se mantiene comunicado con la zona estrechada 13 del cuerpo principal del quemador 12, se proporciona, en una boquilla de gas 14, en un lado de la cámara de combustión 5, un conducto de aire 22 que divide el interior de la cámara de combustión 5 verticalmente. Por tanto, después de circular hasta la base de apoyo 17 desde el puerto de alimentación de aire 20, como se indica con una flecha, el aire exterior pasa a través de la abertura de la placa divisoria 21 y llega al conducto de aire 22. Entonces, el aire asciende hasta el interior del conducto de aire 22 entrando al cuerpo principal del quemador 12.

En cuanto al calentador de agua 1 con la configuración descrita anteriormente, cuando se aprieta un botón de encendido de un controlador (no ilustrado) previsto en la parte exterior del cuerpo principal 2, se abre un conducto de circulación de gas hacia el quemador piloto 19. Cuando un termopar detecta el encendido (no ilustrado), una válvula electromagnética del conducto de circulación de gas se mantiene abierta. Así, cuando se aprieta el botón de encendido para abrir el conducto principal de circulación de gas, el gas combustible es expulsado por la boquilla de gas 14 y suministrado desde la zona estrechada 13 al cuerpo principal del quemador 12. Al expulsar el gas combustible, el aire que está fuera del cuerpo principal 12 es introducido en el cuerpo principal del quemador 12 desde el puerto de alimentación de aire 20 a través del interior de la base de soporte 17, el conducto de aire 22 y la parte garganta estrechada 13. A continuación, el aire se mezcla con el gas combustible en la cámara de mezcla 15 y la mezcla gaseosa se suministra a la cabeza del quemador 16. La mezcla gaseosa se expulsa por los orificios del quemador para su combustión. Por tanto, la combustión se lleva a cabo en toda la superficie lateral de la cabeza del quemador 16.

El gas de combustión a alta temperatura generado por la combustión del quemador 6 asciende por una superficie inferior de la placa de espejo inferior 3, pasa por el tubo de escape central 7 y sale al exterior del cuerpo principal 2. Debido al movimiento del gas de combustión, la placa de espejo inferior 3 y el tubo de escape 7 calientan el agua caliente que está en la cámara de almacenamiento de agua caliente 4.

Por otro lado, el calor de radiación generado por la combustión en la superficie lateral de la cabeza del quemador 16 se irradia radialmente desde la cabeza del quemador 16, como se ilustra con flechas onduladas. Sin embargo, debido a que toda la superficie lateral de la cabeza del quemador 16 está orientada hacia el espacio de almacenamiento de agua caliente S, el calor de radiación se transmite eficazmente al agua caliente que está en la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 para calentar el agua caliente.

Debido a que el calor de radiación se transmite eficazmente a la cámara de almacenamiento de agua caliente 4, la temperatura del aire que está por debajo del quemador 6 en la cámara de combustión 5 no llega a ser alta. De este modo, se evita que aumente la temperatura del aire de combustión que va desde la entrada de aire 20 hasta la parte de garganta 13. Por tanto, no se expande un volumen del aire de combustión y el quemador 6 puede aspirar una cantidad suficiente de aire primario. De esta forma se evita la generación de NOx.

De acuerdo con el calentador de agua 1 de la realización anteriormente descrita y según el preámbulo de la reivindicación 1, el quemador 6 es un quemador de aire primario y está dispuesto a una altura tal que una parte de la cabeza del quemador 16 sobresale hacia un espacio cubierto por la placa de espejo inferior 3. Así, el calor de radiación del quemador 6 se transmite eficazmente al agua caliente en la cámara de almacenamiento de agua caliente 4 y se puede reducir la radiación emitida a las partes que no son la cámara de almacenamiento de agua caliente 4. Por tanto, se puede impedir el aumento de la temperatura del aire de combustión y reducir la generación de óxido de nitrógeno. También se puede reducir la pérdida de energía y mejorar la eficiencia térmica. Además, como sólo es necesario ajustar la altura del quemador 6, no son necesarias partes adicionales en la estructura, tales como paneles aislantes, y, ello, se reduce el coste.

En concreto en esta realización y según la invención, el quemador 6 comprende una cabeza de quemador cilíndrica 16 como parte de combustión y una superficie lateral de la cabeza del quemador 16 es una superficie de combustión. Así, el quemador 6 se puede colocar más cerca de la placa de espejo inferior 3 de forma que toda la periferia de la cabeza del quemador 16 quede orientada hacia la parte saliente 10, pudiéndose de este modo transmitir el calor de radiación más eficazmente al agua caliente de la cámara de almacenamiento de agua caliente 4.

Además, el quemador 6 se proporciona para que exista una distancia R siempre igual o mayor que el diámetro de paso del tubo de escape 7, siendo la distancia R la distancia entre una periferia interior de una superficie inferior de la placa de espejo inferior 3 y una periferia exterior de un extremo superior de la cabeza de quemador 16 en la dirección radial de la cabeza del quemador 16. Por tanto, se puede asegurar un conducto de circulación de gas de combustión entre la cabeza del quemador 16 y la placa de espejo inferior 3 alrededor de la cabeza del quemador 16 para evitar el aumento de la resistencia de escape, pudiéndose colocar el quemador 6 en una posición adecuada.

Además, la realización descrita anteriormente se describe a modo de ejemplo utilizando una placa de espejo inferior provista de una parte saliente. Sin embargo, tal como se ilustra en la Fig. 3, la presente invención se puede aplicar a una placa de espejo inferior 3a que no tiene una parte saliente, sino sólo una parte de restricción profunda 8. Naturalmente, también en este caso es deseable que la distancia R entre una periferia interior de una superficie inferior de la placa de espejo inferior 3a y una periferia exterior de un extremo superior de la cabeza del quemador 16 de la cabeza de quemador 16 sea igual o mayor que el diámetro de paso del tubo de escape 7.

Además, la estructura de soporte del quemador no se limita a la de la realización descrita anteriormente, que utiliza una base de apoyo y una placa de soporte. La estructura se puede modificar adecuadamente cuando el quemador se puede colocar de manera que sobresalga hacia un espacio cubierto por una placa de espejo. Sin embargo, cuando el conducto de aire está dividido y formado en una cámara de combustión, como en la realización descrita anteriormente, se puede suprimir eficazmente el aumento de temperatura en el aire de combustión.

Por otro lado, puede ser aceptable para el quemador que la toda la parte de la parte de combustión, en lugar de una parte de la parte de combustión, se aloje en el espacio.

Además, el aire de combustión se puede suministrar forzadamente mediante un ventilador.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Calentador de agua (1) que comprende un cuerpo principal cilíndrico (2), una cámara de almacenamiento de

agua caliente (4) dispuesta por encima de una placa de espejo (3), que incluye una parte de restricción (8) que

5

sobresale hacia arriba, una cámara de combustión (5) con un quemador previsto por debajo de la placa de espejo (3), una entrada de aire (20) para el aire de combustión al quemador (6) prevista en el fondo de la

cámara de combustión (5), calentándose el agua caliente que está en la cámara de almacenamiento de agua

caliente (4) por la combustión del quemador; donde el quemador (6) es un quemador de aire primario y el

quemador (6) está previsto en una cámara de combustión (5) a una altura a la que al menos una parte de la

10

parte de combustión sobresale hacia un espacio cubierto por una placa de espejo (3), caracterizado porque el quemador (6) comprende una cabeza de quemador cilíndrica (16) como parte de combustión cuya superficie

lateral es una superficie de combustión.
2.

Calentador de agua (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque

se proporciona un conducto de escape (7) comunicado con la cámara de combustión (5) haciendo que penetre

en el centro de la cámara de almacenamiento de agua caliente (4) en direcciones verticales; y

15

el quemador (6) está dispuesto en una posición en la que existe una distancia entre una periferia interna de una

superficie inferior de la placa de espejo (3) y una periferia externa de un extremo superior de la cabeza del

quemador (16), en una dirección radial de la cabeza del quemador, que es igual o superior al diámetro de paso

del conducto de escape (7).