JP2004245515A - Heat exchanging device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として家庭用または業務用における給湯用または暖房用等に使用する熱交換装置において顕熱だけでなく、特に燃焼ガス中の水蒸気潜熱までを回収し、熱効率の向上を図った熱交換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の潜熱回収の熱交換装置としての給湯器は、図11に記載されているようなもの(特許文献1参照)があった。1はバーナ、2はバーナ1に燃料ガスを供給するガス管、3はバーナ1に燃焼用空気を供給するファン、4はバーナ1の燃焼によって発生する燃焼ガスの下流に位置する給湯熱交換器、5は給湯熱交換器4と上下に重ね合わせて配設される風呂の追い炊き熱交換器、6は給湯熱交換器4を形成する多数のフィンを貫通した給湯伝熱管、7は追い炊き熱交換器5を形成する追い炊き伝熱管である。
【0003】
8は給湯熱交換器4および追い炊き熱交換器5と熱交換した燃焼排ガスの流れる給湯熱交換器4の下流の燃焼排ガス通路15に設置した給湯潜熱回収熱交換器で、9は給湯潜熱回収熱交換器を形成する多数のフィンを貫通した給湯潜熱伝熱管である。10は給湯潜熱伝熱管9の出口9bと給湯伝熱管6の入口6aとを結ぶ温水管である。11は給湯潜熱伝熱管9の入口9aに接続した給水管、12は給湯伝熱管6の出口6bに接続した給湯管、13は追い炊き伝熱管7の入口に接続した風呂戻り管、14は追い炊き伝熱管7の出口に接続した風呂行き管である。図中、16は給湯器の筐体で、17は排気出口である。
【0004】
そして、給湯熱交換器4と追い炊き熱交換器5は、共通のバーナ1によって加熱され、矢印で示すように給水管11からの給水が給湯潜熱回収熱交換器8に入り、給湯熱交換器4と追い炊き熱交換器5と熱交換した燃焼排ガスによって加熱され、温水管10を通じて、給湯熱交換器4に入り、バーナ1によって発生する燃焼ガスにより、さらに加熱され所定の温度になって給湯管12から流出する。この給湯潜熱回収熱交換器8では、主に燃焼ガス中の水蒸気に含まれる凝縮潜熱を回収することになる。
【0005】
また、矢印で示すように風呂水槽(図示せず)の風呂水が風呂戻り管13から追い炊き熱交換器5に入り、燃焼ガスによって加熱された後、風呂行き管14を通じて、風呂水槽(図示せず)へ流れる。このように、給湯潜熱回収熱交換器8を設けたことにより、給湯運転時、燃焼ガス中の水蒸気の凝縮潜熱まで回収でき、高い熱効率が得られる。
【0006】
しかしながら、上記従来の構成では、1次熱交換器である給湯潜熱回収熱交換器8が給湯、風呂、暖房等に使用される2次熱交換器である給湯熱交換器4および追い炊き熱交換器5の上面側(燃焼排ガスの下流側)の燃焼排ガス通路のみに配置されているため通常の排気スペースに対し、2倍以上の給湯潜熱回収熱交換器の設置スペースが必要になり、結果として給湯器の筐体16の高さが大幅に高くなるという課題があった。
【0007】
また、給湯器の筐体16の高さ方向が大きくなることで、燃焼排ガス通路15の通路抵抗の増大に対する構造的な配慮が見られず、ファン3の能力増大に頼る一般的な解決方法になるものと考えられる。
【0008】
【特許文献1】
特開平10−267414号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、コンパクトで、熱効率の高い潜熱回収熱交換装置を備えた熱交換装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明は、潜熱回収熱交換器を、燃焼器の燃焼ガスに加熱される熱交換器の上面側だけでなく外側面側に沿って設けることで、前記熱交換器の外側面側に沿った潜熱回収熱交換器の部分だけ、熱交換器の上面側に沿う潜熱回収熱交換器の部分の高さを低くでき、高さ方向の省スペース化と高効率を図るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
前記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項に記載の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて本発明の実施の形態とする。
【0012】
請求項1記載に係る発明は、燃焼器と、前記燃焼器により加熱される熱交換器と、前記熱交換器の入口に接続するとともに、前記燃焼器の燃焼排ガス通路に設け、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮潜熱を回収する潜熱回収熱交換器とを備え、前記潜熱回収熱交換器は、前記熱交換器の上面側および外側面側に沿って設けた熱交換装置である。
【0013】
上記実施の形態によれば、潜熱回収熱交換器は燃焼器の燃焼ガスに加熱される熱交換器の下流である上面側および外側面側に沿って設けているので、熱交換器の外側面側に沿った潜熱回収熱交換器の部分だけ、熱交換器の上面側に沿う潜熱回収熱交換器の部分の高さを低くでき、かつ熱交換器の下流である潜熱回収熱交換器の上面部分および側面部分を燃焼排ガスが流れ、装置の高さ方向の省スペース化と熱効率の向上を図ることが可能になる。
【0014】
請求項2記載に係る発明は、請求項1記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路は、熱交換器の上面側および外側面側に沿って上下通路に形成し、かつ前記上下通路の接続部をUターン部としてなるもので、熱交換器と熱交換した燃焼排ガスは燃焼排ガス通路の、例えば下を通過した後、Uターン部で方向を変え例えば上通路を流れることが可能になり、潜熱の回収を効率よく行なえる。
【0015】
請求項3記載に係る発明は、請求項1または請求項2記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路は、その途中に波形状通路を設けたもので、波形状通路の燃焼排ガス通路の部分では潜熱回収熱交換器の、例えば潜熱回収伝熱管の受熱面積の拡大が可能となり、潜熱回収の効率向上と、潜熱回収伝熱管の通路抵抗の減少も可能になる。
【0016】
請求項4記載に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路は、通路抵抗の大なる部分に排気通路拡大部を設けているので、排気通路拡大部により通路抵抗の大なる部分、例えばUターン部での排気抵抗が緩和され、例えば燃焼用空気を送るファンの効率向上と燃焼排ガス通路のコンパクト化が可能になる。
【0017】
請求項5記載に係る発明は、請求項1または請求項3または請求項4記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路を、平行に並設した左右通路で構成し、かつ前記左右通路の接続部をUターン部としてなるもので、熱交換器と熱交換した燃焼排ガスは燃焼排ガス通路の、例えば右通路を通過した後、Uターン部で方向を変え例えば左通路を流れることが可能になり、潜熱の回収を効率よく行なえるとともに、装置の高さ方向の省スペース化を図ることが可能になる。
【0018】
請求項6記載に係る発明は、請求項5記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路は、その排気出口部分をテーパ状の排気通路拡大出口部に形成しているもので、熱交換器の上面側および外側面側の限定された幅スペースにおける燃焼排ガス通路を左右通路にしたことによる排気抵抗の増大を、テーパ状の排気通路拡大出口部により緩和することが可能になり、装置の高さ方向の省スペース化を図ったことを確実に生かすことが可能になる。
【0019】
請求項7記載に係る発明は、請求項5または請求項6記載の熱交換装置にあって、潜熱回収熱交換器を設けた燃焼排ガス通路は、左右通路の仕切り板の途中に貫通孔を設けてなるもので、熱交換器の上面側および外側面側の限定されたスペースにおける燃焼排ガス通路を並設した左右通路にしたことによる排気抵抗の増大を、左右通路の仕切り板の途中に設けた貫通孔により緩和することが可能になり、装置の高さ方向の省スペース化を図ったことを確実に生かすことが可能になる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
(実施例1)
図1は本発明の実施例1における熱交換装置である給湯器を示す構成図で、図2は同給湯器の熱交換部分の斜視図で、図3は同熱交換部分の概略断面を示す線図である。
【0021】
図1〜図3において、21はガスを燃料とする燃焼器であるバーナ、22はバーナ21に燃料ガスを供給するガス管、23はバーナ21に燃焼用空気を供給するファン、24はバーナ21の燃焼によって発生する燃焼ガスの下流に位置する2次熱交換器である給湯用の熱交換器、25は熱交換器24と上下に重ね合わせて配設される2次熱交換器である風呂の追い炊き熱交換器、26は熱交換器24を形成する多数のフィンを貫通した給湯用の伝熱管、27は追い炊き熱交換器25を形成する多数のフィンを貫通した追い炊き伝熱管である。
【0022】
28は熱交換器24および追い炊き熱交換器25と熱交換した燃焼排ガスの流れる熱交換器24の下流になる燃焼排ガス通路29に設置した1次熱交換器であるフィンチューブ式の潜熱回収熱交換器で、30は潜熱回収熱交換器28を形成する多数のフィンを貫通した潜熱伝熱管である。潜熱回収熱交換器28は、熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの逆L字状をなし、熱交換器24の下流になる燃焼排ガス通路29において、熱交換器24の上面側と外側面の一つである背面側に沿って潜熱伝熱管30をジグザグに蛇行させて上下2段に配列した構成にしてある。
【0023】
燃焼排ガス通路29は、筒状の外郭31と上下仕切り板32で構成され、熱交換器24の上面側および背面側に沿った上下通路に形成するとともに、上下通路の接続部29aを燃焼排ガスのUターン部としており、下通路の開口部33を熱交換器24の真上に臨ませ、上通路の排気出口34を給湯器の筐体35の排気口36に接続している。
【0024】
37は潜熱伝熱管30の出口30bと熱交換器24の伝熱管26の入口26aとを結ぶ温水管である。38は潜熱伝熱管30の入口30aに接続した給水管、39は伝熱管26の出口26bに接続した給湯管、40は追い炊き伝熱管27の入口に接続した風呂戻り管、41は追い炊き伝熱管27の出口に接続した風呂行き管である。図中、実線および点線の矢印は燃焼排ガスの流れを示す。
【0025】
上記実施例の給湯器について、以下動作と作用を説明する。運転時、ガス管22からガス、そしてファン23から燃焼用空気がそれぞれ供給されてバーナ21において混合されて燃焼し、燃焼ガスは熱交換器24を加熱して通過し、開口部33から燃焼排ガス通路29の下通路に入り、矢印で示すように潜熱回収熱交換器28の下段である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの配列されている下通路を流れ、Uターン部29aで方向転換し、燃焼排ガス通路29の上通路に入る。
【0026】
そして、さらに燃焼排ガスは潜熱回収熱交換器28の熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aの配列されている燃焼排ガス通路29の上通路を流れ排気出口34、排気口36を経て筐体35外に排出される。
【0027】
一方、給水は給水管38より潜熱回収熱交換器28の上段である熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28a、そして潜熱回収熱交換器28の下段である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの順に潜熱回収熱交換器28を流れ、熱交換器24を加熱した後の燃焼排ガスによって加熱され、やや常温より高い温水になり、潜熱回収熱交換器28の伝熱管出口30bから流出し、温水管37を通じて給湯用の熱交換器24の伝熱管26の入口26aから熱交換器24内へ流れ、さらに燃焼ガスによって所定の温度まで加熱され、温水となり伝熱管出口26bから流出する。潜熱回収熱交換器28は、主に燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮潜熱を回収している。
【0028】
以上のように本実施例では、従来のように潜熱回収熱交換器を給湯用の熱交換器の上方にだけ配置するのではなく、熱交換器24の上面側および外側面側の一つである背面側に沿って設けているので、熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換器28の潜熱回収熱交換部分28bだけ、熱交換器24の上面側に沿う潜熱回収熱交換器28の潜熱回収熱交換部分28aの高さを低くでき、装置の高さ方向の省スペース化を図ることができる。
【0029】
また、本実施例では潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路29は、熱交換器24の上面側および背面側に沿って上下通路に形成し、かつ上下通路の接続部29aをUターン部としているので、熱交換器24と熱交換した燃焼排ガスは燃焼排ガス通路29の、下通路を通過した後、Uターン部29aで方向を変え上通路を流れることが可能になり、潜熱の回収を効率よく行なえる。
【0030】
さらに、熱交換器24の上方スペースを少なくすることにより、給湯器におけるFF排気方式、上方排気等の排気バリエーションの構成も容易に実施できる利点を有する。
【0031】
なお、上記実施例では燃焼排ガス通路29を上下に配置した上下通路で構成し、上通路の終端を排気出口34として下通路から上通路の順で燃焼排ガスを流すように構成したが、その逆に燃焼排ガスを流すように構成しても良いものである。
【0032】
(実施例2)
図4は本発明の実施例2における熱交換装置である給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図である。本実施例は、潜熱回収熱交換器を配列した燃焼排ガス通路の一部を波形状通路に形成した点が実施例1の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一の符号を付した図1を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【0033】
燃焼排ガス通路29は、筒状の外郭31を上下通路に仕切る上下仕切り板32における熱交換器24の背面側に沿った部分を潜熱伝熱管30と同心円で、かつ波形状部45に形成して、上下通路の一部である途中を波形状通路29bに構成している。従って、燃焼排ガス通路29の波形状通路29bに配列された潜熱回収熱交換器28の潜熱伝熱管30の径を大きくして受熱面積の拡大を図ることが可能になる。
【0034】
以上のように構成された給湯器について、以下動作と作用を説明する。給湯運転によるバーナ21の燃焼、そして燃焼ガスの排気流れ、および給水の流れ、さらには作用効果について上記した実施例1の発明と同様である。
【0035】
特に本実施例では、潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路29は、その途中である熱交換器24の背面側に沿った部分を波形状通路29bに形成し、かつ波形状通路29bに配列されている潜熱伝熱管30の受熱面積を拡大可能にしているので、燃焼排ガスは矢印で示すように上下仕切り板32の波形状部45に沿い蛇行しながら流れて潜熱伝熱管30と熱交換が行なわれる。従って、潜熱回収の効率向上と、潜熱伝熱管30を流れる給水の通路抵抗の減少にもなり、例えば循環ポンプ等を使用した際には循環効率の向上を図ることができる。
【0036】
このように実施例1の発明における直線状に構成された仕切り板を用いた燃焼排ガス通路に対し、潜熱伝熱管30の断面積を大きくしながら、一定の排気通路面積を確保する、すなわち潜熱伝熱管30の断面積拡大は、受熱面積の増加をもたらし、熱交換効率の向上を実現するとともに、通水の際の通路抵抗を減少させることができる。
【0037】
なお、上記実施例では波形状通路29bを、熱交換器24の背面側に沿った燃焼排ガス通路29の部分に設けたが、所期の目的を達成する範囲であれば本発明はこれに限定されるものではない。
【0038】
(実施例3)
図5は本発明の実施例3における熱交換装置である給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図である。本実施例は、潜熱回収熱交換器を配列した燃焼排ガス通路の通路抵抗の大なる部分に排気通路拡大部を設けた点が実施例1の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一の符号を付した図1を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【0039】
潜熱回収熱交換器28を上下通路に配列した燃焼排ガス通路29は、その通路抵抗の大なる部分である、例えば上下通路の接続部29aを拡大して排気通路拡大部50を設け、排気ガスのUターンを円滑にしている。
【0040】
以上のように構成された給湯器について、以下動作と作用を説明する。給湯運転によるバーナ21の燃焼、そして燃焼ガスの排気流れ、および給水の流れ、さらには作用効果について実施例1の発明と同様である。
【0041】
特に本実施例では、潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路29は、通路抵抗の大なる部分である上下通路の接続部29aに排気通路拡大部50を設けているので、接続部29aであるUターン部において矢印で示すように排気ガスが方向転換する際に、排気通路拡大部50のチャンバー効果により排気抵抗が緩和され、燃焼用空気を送るファン23の効率向上を図ることが可能になる。
【0042】
以上のように本実施例は、燃焼排ガス通路の途中における通路抵抗の大なる部分を拡大することによるチャンバー効果により排気通路抵抗を緩和し、従来例よりコンパクトな熱交換装置を提供できる。なお、上記実施例では排気通路拡大部50を、接続部29aの部分に設けたが、所期の目的を達成する範囲であれば本発明はこれに限定されるものではない。
【0043】
(実施例4)
図6は本発明の実施例4における熱交換装置である給湯器の熱交換部分の斜視図で、図7(a)、(b)は同熱交換部分の燃焼排ガス通路の左右通路をそれぞれ単独で概略断面を示す線図である。本実施例は、潜熱回収熱交換器を配列した燃焼排ガス通路を、平行に並設した左右通路に構成した点が実施例1の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一の符号を付した図1を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【0044】
潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路296は、平行に並設した左右通路で形成し、かつ前記左右通路の接続部296aをUターン部としてなるもので、熱交換器24の上面側の潜熱回収熱交換部分28aにおいては潜熱伝熱管30を左右通路に分けて一列の配列とし、熱交換器24と熱交換した燃焼排ガスは燃焼排ガス通路296の、例えば右通路を通過した後、Uターン部296aで方向を変え左通路を流れることが可能になり、潜熱の回収を効率よく行なえるとともに、実施例1よりも、さらに装置の高さ方向の省スペース化を図ることが可能になる。32aは外郭31a内に左右通路を構成するため真ん中に設けた左右仕切り板で、潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路29を左右に分けたサイドバイサイドに構成している。また、実施例1における開口部33に相当する開口部は、燃焼排ガス通路296における右通路の開始端部の下面に設けるものである。
【0045】
以上のように構成された熱交換装置について、以下動作と作用を説明する。 運転時、ガス管22からガス、そしてファン23から燃焼用空気がそれぞれ供給されてバーナ21において混合されて燃焼し、燃焼ガスは熱交換器24を加熱して通過し、開口部33から燃焼排ガス通路296の右通路(図7(a)に示す)に入り、矢印で示すように潜熱回収熱交換器28の右側部分である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの配列されている右通路を流れ、Uターン部296aで方向転換して燃焼排ガス通路296の左通路に流入する。
【0046】
そして、さらに燃焼排ガスは燃焼排ガス通路296の左通路(図7(b)に示す)における潜熱回収熱交換器28の熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aの配列されている燃焼排ガス通路29の左通路を流れ、排気出口34、排気口36を経て筐体35外に排出される。
【0047】
一方、給水は給水管38より潜熱回収熱交換器28の右側の熱交換器24の背面に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面に沿う潜熱回収熱交換部分28a、そして潜熱回収熱交換器28の左側部分である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの順に潜熱回収熱交換器28を流れ、その間に熱交換器24を加熱した後の燃焼排ガスによって加熱され、やや常温より高い温水になり、潜熱回収熱交換器28の伝熱管出口30bから流出し、温水管37を通じて、2次熱交換器である給湯用の熱交換器24の伝熱管26の入口26aから熱交換器24内へ流れ、さらに燃焼ガスによって所定の温度まで加熱され、温水となり伝熱管出口26bから流出する。潜熱回収熱交換器28は、主に燃焼ガス中の水蒸気の凝縮潜熱を回収している。
【0048】
以上のように本実施例では、従来のように潜熱回収熱交換器を給湯用の熱交換器の上方にだけ配置するのではなく、熱交換器24の上面側および外側面側の一つである背面側に沿って設けているので、熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換器28の潜熱回収熱交換部分28bだけ、熱交換器24の上面側に沿う潜熱回収熱交換器28の潜熱回収熱交換部分28aの高さを低くでき、特に本実施例では燃焼排ガス通路296を、熱交換器24の上面側および外側面側の一つである背面側に沿って平行に並設した左右通路に構成し、この左右通路に熱交換器24の上面に対向する潜熱回収熱交換器28の潜熱回収熱交換部分28aを分けて一列に配列しているので、さらに実施例1〜3の発明よりも、装置の高さ方向の省スペース化を一層図ることができる。
【0049】
また、本実施例では潜熱回収熱交換器28を設けた燃焼排ガス通路296は、熱交換器24の上面側および背面側に沿って左右通路に形成し、かつ左右通路の接続部296aをUターン部としているので、熱交換器24と熱交換した燃焼排ガスは燃焼排ガス通路296の、例えば右通路を通過した後、Uターン部296aで方向を変え左通路に入り、この通路を流れることが可能になり、潜熱の回収を効率よく行なえる。
【0050】
さらに、熱交換器24の上方スペースを少なくすることにより、給湯器におけるFF排気方式、上方排気等の排気バリエーションの構成も容易に実施できる利点を有する。
【0051】
なお、上記実施例では燃焼排ガス通路29を左右通路に構成し、左通路の終端を排気出口34として右通路から左通路の順で燃焼排ガスを流すように構成したが、その逆に燃焼排ガスを流すように構成しても良いものである。
【0052】
(実施例5)
図8(a)は本発明の実施例5における熱交換装置である給湯器の熱交換部分を示す斜視図で、図8(b)は同熱交換部分の燃焼排ガス通路部分の矢視F―F線による横断面図である。本実施例は、潜熱回収熱交換器を配列した燃焼排ガス通路を、平行な左右通路を並設して構成し、かつ排気出口に向かってテーパ状に拡げた排気通路拡大出口部にした点が実施例1および実施例4の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一の符号を付した図1および図6、図7(a)、(b)を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【0053】
潜熱回収熱交換器28を配列した燃焼排ガス通路296は、平行に左右通路を並設して構成するとともに、その左右通路のうち、左通路の排気出口34に近いところから排気出口34に向かって左右仕切り板32aを折り曲げて徐々に拡げたテーパ状の排気通路拡大出口部296bを形成している。排気出口34は熱交換器24の幅いっぱいに拡げた実施例1の排気出口と同じ幅の大きさにしている。
【0054】
このように燃焼排ガス通路296および排気出口34を構成した理由は、熱交換器24の上面側および外側面側における一定幅の限られたスペースにおいて左右通路を平行に並設しているので、上下通路の燃焼排ガス通路である実施例1〜3の発明よりも幅スペースが狭くなり、一定長さにおける排気通路抵抗が大きくなるのを緩和させ、円滑に排気が行えるように構成したものである。
【0055】
以上のように構成された熱交換装置について、以下動作と作用を説明する。給湯運転、燃焼排ガスの流れ、さらには作用効果について実施例4と同様のため、ここでの詳細な説明は省略する。図8(a)、(b)に示すように熱交換器24と熱交換した燃焼排ガスは、点線矢印で示すように燃焼排ガス通路296の右通路に入り、潜熱回収熱交換器28の右側部分である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの配列されている右通路を流れ、Uターン部296aで方向転換して燃焼排ガス通路296の左通路に流入する。
【0056】
そして、さらに燃焼排ガスは燃焼排ガス通路296の左通路(図7(b)に示す)における潜熱回収熱交換器28の熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aの配列されている燃焼排ガス通路29の左通路を流れ、排気出口34、排気口36を経て筐体35外に排出される。そして、この過程において排気出口34に近くなると、燃焼排ガス通路296の左通路は排気出口34に向かってテーパ状に広がった排気通路拡大出口部296bとそれに合わせた排気出口34になるので、排気通路抵抗が少なくなり燃焼排ガスが円滑に排気される。
【0057】
以上のように本実施例では、潜熱回収熱交換器28の配置してある燃焼排ガス通路296の排気出口34に近いところに排気通路拡大出口部296bを形成しているので、燃焼排ガス通路の排気通路抵抗を緩和し、熱交換器の上面側および外側面側の限定された幅スペースにおける燃焼排ガス通路を平行に並設した左右通路にしたことによる排気通路抵抗の増大を緩和することができ、かつ装置の高さ方向の省スペース化を図ったことを十分に生かすことができ、従来の技術よりはもちろん、実施例1の発明よりもコンパクトな熱交換装置を提供できる。
【0058】
(実施例6)
図9は本発明の実施例6における熱交換装置である給湯器の熱交換部分の斜視図で、図10は同給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図である。本実施例は、潜熱回収熱交換器を配列した燃焼排ガス通路を、平行な左右通路を並設して構成し、かつ左右仕切り板の途中に貫通孔を設けた点が実施例1および実施例4、実施例5の発明と異なり、それ以外の同一の構成並びに作用効果を奏するところには同一の符号を付した図1および図6、図7(a)、(b)を利用して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【0059】
潜熱回収熱交換器28を左右通路に配列した燃焼排ガス通路296は、熱交換器24の上面側および外側面の一つである背面側に沿って平行な左右通路を並設して構成し、かつ外郭32aの真ん中に配置した左右仕切り板32aの途中である熱交換器24の背面側に沿った部分に複数の貫通孔90を設けて、燃焼排ガス通路296の右通路を流れる燃焼排ガスの一部を左通路へバイパスさせることで、排気通路抵抗を緩和する構成にしている。このような構成にした理由は、本実施例も実施例5と趣旨を同じくしており、熱交換器24の上面側および外側面側における一定幅の限られたスペースにおいて左右通路を平行に並設しているので、上下通路の燃焼排ガス通路である実施例1〜3の発明よりも幅スペースが狭くなり、一定長さにおける排気通路抵抗が大きくなるのを少しでも緩和させ、円滑に排気が行えるように構成したものである。
【0060】
以上のように構成された熱交換装置について、以下動作と作用を説明する。給湯運転での燃焼排ガスの流れ、および作用効果については実施例4と同様のため、ここでの詳細な説明は省略する。そして、図9、図10に示すように熱交換器24と熱交換した燃焼排ガスは、点線矢印(図10では実線矢印)で示すように燃焼排ガス通路296の右通路に入り、潜熱回収熱交換器28の右側部分である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bの配列されている右通路を流れ、Uターン部296aで方向転換して燃焼排ガス通路296の左通路に流入する。
【0061】
そして、さらに燃焼排ガスは燃焼排ガス通路296の左通路における潜熱回収熱交換器28の熱交換器24の背面側に沿った潜熱回収熱交換部分28bと上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aの配列されている燃焼排ガス通路29の左通路を流れ、排気出口34、排気口36を経て筐体35外に排出され、このように熱交換器24を加熱した後の燃焼排ガスによって潜熱回収熱交換器28が加熱されてやや常温より高い温水になり、潜熱回収熱交換器28の伝熱管出口30bから流出し、温水管37を通じて、2次熱交換器である給湯用の熱交換器24の伝熱管26の入口26aから熱交換器24内へ流れ、さらに燃焼ガスによって所定の温度まで加熱され、温水となり伝熱管出口26bから流出する。潜熱回収熱交換器28は、主に燃焼ガス中の水蒸気の凝縮潜熱を回収している。
【0062】
このような燃焼排ガスの流れ過程において、燃焼排ガス通路296の右通路に入り、潜熱回収熱交換器28の右側部分である熱交換器24の上面側に沿った潜熱回収熱交換部分28aと熱交換した実線矢印で示す燃焼排ガスの一部が、複数の貫通孔90を通って燃焼排ガス通路296の左通路に入り、接続部296aの部分をバイパスするので、その分だけ排気通路抵抗が少なくなり燃焼排気ガスが円滑に排気される。
【0063】
以上のように本実施例では燃焼排ガス通路296を、平行に並設した左右通路で構成するため外郭31aの真ん中に設けた左右仕切り板32aに複数の貫通孔90を設け、Uターン部である接続部296aをバイパスする構成にしているので、実施例4の発明より排気通路抵抗を小さくできて排気効率を高められ、かつ従来の技術よりコンパクトな潜熱回収装置を提供できる。
【0064】
なお、上記実施例では貫通孔90を熱交換器24の背面に沿った部分へ一列に縦方向に複数設けたが、その数、配列、方向はこれに限定されるものではない。また上記各実施例では燃焼排ガス通路29、296の排気出口34と筐体35の排気口36とを別々に示したが、燃焼排ガス通路29、296を延設して排気出口34を直接、筐体35の排気口としても良いものである。
【0065】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、装置のコンパクト化と熱効率の向上した熱交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における給湯器を示す構成図
【図2】同実施例1における給湯器の熱交換部分の斜視図
【図3】同実施例1における給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図
【図4】本発明の実施例2における給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図
【図5】本発明の実施例3における給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図
【図6】本発明の実施例4における給湯器の熱交換部分の斜視図
【図7】(a)同実施例4における給湯器の熱交換部分の右側での概略断面を示す線図
(b)同実施例4における給湯器の熱交換部分の左側での概略断面を示す線図
【図8】(a)本発明の実施例5における給湯器の熱交換部分の斜視図
(b)図8(a)の矢視F―F線による横断面図
【図9】本発明の実施例6における給湯器の熱交換部分の斜視図
【図10】同実施例6における給湯器の熱交換部分の概略断面を示す線図
【図11】従来例における給湯器の構成図
【符号の説明】
21 バーナ(燃焼器)
24 熱交換器
28 潜熱回収熱交換器
28a、28b 潜熱回収熱交換部分
29、296 燃焼排ガス通路
29a、296a 接続部
29b 波形状通路
32a 左右仕切り板
50 排気通路拡大部
296b 排気通路拡大出口部
90 貫通孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchange device mainly used for domestic or business use for hot water supply or heating, which recovers not only sensible heat but also particularly latent heat of water vapor in combustion gas to improve heat efficiency. It concerns the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a water heater as a heat exchange device for this type of latent heat recovery has been disclosed in FIG. 11 (see Patent Document 1). 1 is a burner, 2 is a gas pipe for supplying fuel gas to the
[0003]
Reference numeral 8 denotes a hot water supply latent heat recovery heat exchanger installed in the flue gas passage 15 downstream of the hot water supply heat exchanger 4 through which the combustion exhaust gas that has exchanged heat with the hot water supply heat exchanger 4 and the
[0004]
Then, the hot water supply heat exchanger 4 and the additional
[0005]
Further, as indicated by an arrow, bath water in a bath water tank (not shown) is added from the
[0006]
However, in the above-mentioned conventional configuration, the hot water supply latent heat recovery heat exchanger 8 as the primary heat exchanger is used as the secondary heat exchanger used for hot water supply, bath, heating, and the like. Since it is arranged only in the flue gas passage on the upper surface side (downstream side of the flue gas) of the
[0007]
Further, since the height direction of the
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-267414
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems of the related art, it is an object of the present invention to provide a heat exchange device including a latent heat recovery heat exchange device that is compact and has high thermal efficiency.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides the latent heat recovery heat exchanger not only along the upper surface side of the heat exchanger heated by the combustion gas of the combustor but also along the outer surface side thereof, The height of the latent heat recovery heat exchanger along the top surface of the heat exchanger can be reduced only at the portion of the latent heat recovery heat exchanger along the outside surface side of the exchanger, saving space in the height direction and high efficiency It is intended.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The above-described object of the present invention can be achieved by implementing the configuration described in each claim as an embodiment. Hereinafter, the operation and effect of the configuration will be described together with the configuration described in each claim. Specific terms that need to be explained in the description will be described in detail according to an embodiment of the present invention.
[0012]
The invention according to
[0013]
According to the above embodiment, since the latent heat recovery heat exchanger is provided along the upper surface side and the outer surface side downstream of the heat exchanger heated by the combustion gas of the combustor, the outer surface of the heat exchanger Only the part of the latent heat recovery heat exchanger along the side can lower the height of the part of the latent heat recovery heat exchanger along the upper surface side of the heat exchanger, and the upper surface of the latent heat recovery heat exchanger downstream of the heat exchanger The combustion exhaust gas flows through the part and the side part, so that space saving in the height direction of the device and improvement in thermal efficiency can be achieved.
[0014]
The invention according to
[0015]
The invention according to claim 3 is the heat exchange device according to claim 1 or 2, wherein the flue gas passage provided with the latent heat recovery heat exchanger is provided with a corrugated passage in the middle thereof. In the flue gas exhaust passage of the corrugated passage, the heat receiving area of the latent heat recovery heat exchanger, for example, the latent heat recovery heat transfer tube, can be expanded, improving the efficiency of latent heat recovery and reducing the passage resistance of the latent heat recovery heat transfer tube. Become.
[0016]
The invention according to claim 4 is the heat exchange device according to any one of
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the heat exchange device according to the first, third, or fourth aspect, wherein the combustion exhaust gas passage provided with the latent heat recovery heat exchanger is a left and right passage arranged in parallel. The connecting portion of the left and right passages is configured as a U-turn portion, and the combustion exhaust gas that has exchanged heat with the heat exchanger changes its direction at the U-turn portion after passing through the combustion exhaust gas passage, for example, the right passage. As a result, the latent heat can be efficiently collected, and the space in the height direction of the apparatus can be reduced.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the heat exchange apparatus of the fifth aspect, the combustion exhaust gas passage provided with the latent heat recovery heat exchanger has an exhaust outlet portion formed in a tapered exhaust passage enlarged outlet portion. The increased exhaust resistance due to the left and right passage of the flue gas passage in the limited width space on the upper surface side and the outer surface side of the heat exchanger is mitigated by the tapered exhaust passage enlarged outlet portion. It is possible to make full use of saving the space in the height direction of the apparatus.
[0019]
The invention according to claim 7 is the heat exchanger according to
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a water heater that is a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a heat exchange portion of the water heater, and FIG. 3 is a schematic cross section of the heat exchange portion. FIG.
[0021]
1 to 3,
[0022]
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
The operation and operation of the water heater of the above embodiment will be described below. During operation, gas is supplied from the
[0026]
Further, the flue gas is discharged into a
[0027]
On the other hand, water is supplied from a
[0028]
As described above, in the present embodiment, the latent heat recovery heat exchanger is not disposed only above the hot water supply heat exchanger as in the related art, but is provided on one of the upper surface side and the outer surface side of the
[0029]
Further, in the present embodiment, the
[0030]
Further, by reducing the space above the
[0031]
In the above-described embodiment, the
[0032]
(Example 2)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange part of a water heater that is a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the invention of the first embodiment in that a part of the flue gas passage in which the latent heat recovery heat exchangers are arranged is formed as a corrugated passage. Detailed description is omitted using FIG. 1 to which the same reference numerals are given, and different points are mainly described.
[0033]
The
[0034]
The operation and operation of the water heater configured as described above will be described below. The combustion of the
[0035]
In particular, in this embodiment, the
[0036]
Thus, a constant exhaust passage area is ensured while increasing the sectional area of the latent
[0037]
In the above embodiment, the
[0038]
(Example 3)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange part of a water heater which is a heat exchange device according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that an exhaust passage enlarging portion is provided in a portion of the flue gas passage where a latent heat recovery heat exchanger is arranged, where the passage resistance is large, and the other configurations and effects are the same. The detailed description is omitted with reference to FIG. 1 where the same reference numerals are given, and different points are mainly described.
[0039]
The
[0040]
The operation and operation of the water heater configured as described above will be described below. The combustion of the
[0041]
In particular, in this embodiment, since the
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the exhaust passage resistance is reduced by the chamber effect by enlarging a large portion of the passage resistance in the middle of the flue gas passage, and a heat exchange device more compact than the conventional example can be provided. In the above embodiment, the exhaust
[0043]
(Example 4)
FIG. 6 is a perspective view of a heat exchange portion of a water heater as a heat exchange device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 7 (a) and 7 (b) show left and right passages of a flue gas passage of the heat exchange portion respectively. FIG. This embodiment differs from the invention of the first embodiment in that the flue gas passages in which the latent heat recovery heat exchangers are arranged are configured as left and right passages arranged side by side in parallel. , Detailed description is omitted using FIG. 1 assigned the same reference numerals, and different points will be mainly described.
[0044]
The
[0045]
The operation and operation of the heat exchange device configured as described above will be described below. During operation, gas is supplied from the
[0046]
Further, the combustion exhaust gas is further transferred to the latent heat recovery
[0047]
On the other hand, water is supplied from the
[0048]
As described above, in the present embodiment, the latent heat recovery heat exchanger is not disposed only above the hot water supply heat exchanger as in the related art, but is provided on one of the upper surface side and the outer surface side of the
[0049]
Further, in the present embodiment, the
[0050]
Further, by reducing the space above the
[0051]
In the above embodiment, the
[0052]
(Example 5)
FIG. 8A is a perspective view showing a heat exchange portion of a water heater as a heat exchange device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. It is a cross section by the F line. The present embodiment is characterized in that the flue gas passage in which the latent heat recovery heat exchangers are arranged is configured by arranging parallel left and right passages, and that the exhaust passage expansion outlet portion is tapered toward the exhaust outlet. Different from the inventions of the first and fourth embodiments, other parts having the same configuration and operation and effect are provided with the same reference numerals in FIGS. 1 and 6, FIGS. 7 (a) and 7 (b). Therefore, detailed description will be omitted, and different points will be mainly described.
[0053]
The
[0054]
The reason for configuring the combustion
[0055]
The operation and operation of the heat exchange device configured as described above will be described below. Since the hot water supply operation, the flow of the combustion exhaust gas, and the operation and effect are the same as those in the fourth embodiment, detailed description thereof will be omitted. As shown in FIGS. 8A and 8B, the flue gas that has exchanged heat with the
[0056]
Further, the combustion exhaust gas is further transferred to the latent heat recovery
[0057]
As described above, in the present embodiment, the exhaust passage enlarged
[0058]
(Example 6)
FIG. 9 is a perspective view of a heat exchange portion of a water heater that is a heat exchange device according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a cross section of the heat exchange portion of the water heater. The present embodiment is different from the first and second embodiments in that the flue gas passage in which the latent heat recovery heat exchanger is arranged is configured by arranging parallel left and right passages and a through hole is provided in the middle of the left and right partition plates. 4. Unlike the invention of the fifth embodiment, other parts having the same configuration and operation and effect will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 6, FIGS. A detailed description is omitted, and different points are mainly described.
[0059]
The
[0060]
The operation and operation of the heat exchange device configured as described above will be described below. Since the flow of the combustion exhaust gas and the operation and effect in the hot water supply operation are the same as those in the fourth embodiment, detailed description thereof will be omitted. Then, as shown in FIGS. 9 and 10, the flue gas that has exchanged heat with the
[0061]
Further, the combustion exhaust gas is further divided into a latent heat recovery
[0062]
In such a flow of the combustion exhaust gas, it enters the right passage of the combustion
[0063]
As described above, in the present embodiment, since the
[0064]
In the above-described embodiment, a plurality of through
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a heat exchange device with a compact device and improved thermal efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a water heater according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a heat exchange portion of the water heater according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange portion of the water heater in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange part of a water heater in a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange part of a water heater in a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a heat exchange part of a water heater according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a diagram showing a schematic cross section on the right side of a heat exchange part of a water heater in the fourth embodiment.
(B) Diagram showing a schematic cross section on the left side of the heat exchange portion of the water heater in the fourth embodiment.
FIG. 8A is a perspective view of a heat exchange part of a water heater according to a fifth embodiment of the present invention.
(B) Transverse sectional view taken along line FF of FIG. 8 (a).
FIG. 9 is a perspective view of a heat exchange part of a water heater according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic cross section of a heat exchange portion of a water heater in the sixth embodiment.
FIG. 11 is a configuration diagram of a water heater in a conventional example.
[Explanation of symbols]
21 Burner (combustor)
24 heat exchanger
28 Latent heat recovery heat exchanger
28a, 28b Latent heat recovery heat exchange part
29,296 flue gas passage
29a, 296a connection part
29b corrugated passage
32a left and right partition
50 Exhaust passage enlargement
296b Exhaust passage enlarged outlet
90 Through hole
Claims (7)
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080122 |