JP2006284041A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスの潜熱を回収して効率の向上を図った給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that recovers latent heat of exhaust gas to improve efficiency.
従来、この種の給湯装置は、副熱交換器を通過した排気ガスは雨侵入防止構造を持たない排気流路を経て排気されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in this type of hot water supply apparatus, the exhaust gas that has passed through the auxiliary heat exchanger is exhausted through an exhaust passage that does not have a rain intrusion prevention structure (see, for example, Patent Document 1).
図3は、前記公報に記載された従来の給湯装置の全体断面図を示すものである。図3に示すように、バーナユニット1の上方に主熱交換部2を設け、その下流に排気ガスの流れが上向きの導入流路3を介して流れが下向きの流路に副熱交換部4を構成する副熱交換部伝熱管5を設けている。バーナユニット1の下方にはファン6を設けている。副熱交換部4の下方に副熱交換部4で発生するドレン水を受けるドレン水受け7を設け、副熱交換部4の下流に排気ガスが上方に通流する排気流路8を設け、末端に排気口9を設けている。ドレン水受け7の底となる部分を起点にドレン水排出流路10を設け、流路途中に中和処理手段11を設けている。
しかしながら、上記従来の構成では、排気流路8が雨侵入防止構造を持たないため、給湯装置が運転していない状態で風雨が強いと、雨が排気口9から排気流路8に侵入し、ドレン水排出流路10を経て中和処理手段11に流入する。ところで、発電所、工場、自動車などから排出されるNOx、SOxなどの影響により雨の酸性度が年々強くなってきている。このような雨が中和処理手段11に流入すると、中に充填された中和剤を消費し、中和処理手段11の寿命を短くする。このため長年使用された給湯装置においては、ドレン水が中和されず、給湯装置から排出される恐れがある課題があった。
However, in the above-described conventional configuration, the exhaust passage 8 does not have a rain intrusion prevention structure. Therefore, if wind and rain are strong when the hot water supply device is not operating, rain enters the exhaust passage 8 from the exhaust port 9. It flows into the neutralization processing means 11 through the drain
本発明は前記従来の課題を解決するもので、装置の寿命が尽きるまでドレン水を中和処理できる給湯装置を提供することを目的とする。 This invention solves the said conventional subject, and it aims at providing the hot-water supply apparatus which can neutralize drain water until the lifetime of an apparatus is exhausted.
前記従来の課題を解決するために、排気流路の下流に位置し排気流路内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路を設けたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a rain intrusion prevention channel that is located downstream of the exhaust channel and prevents rain from entering the exhaust channel is provided.
これによって排気口から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段の寿命悪化を防止できる。 As a result, it is possible to suppress rain that is becoming more acidic from the exhaust port and consume the neutralizing agent of the neutralizing means, and prevent the deterioration of the life of the neutralizing means.
本発明の給湯装置は、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止できる。 The hot water supply apparatus of the present invention can prevent the strongly acidic drain water from being discharged without being neutralized.
第1の発明は、バーナユニットの上方に位置する主熱交換部と、前記主熱交換部の下流に位置し排気ガスの潜熱を回収する副熱交換部と、排気ガスが上方に通流するとともに前記主熱交換部から前記副熱交換部に排気ガスを導く導入流路と、前記導入通路の下流に位置し排気ガスが下方に通流するとともに前記副熱交換部を配置する副熱交換流路と、前記副熱交換流路の下流に位置し燃焼ガスが上方に通流する排気流路と、前記排気流路の下流に位置し前記排気流路内への雨の侵入を防止する雨侵入防止流路と、前記雨侵入防止流路の下流に位置する排気口と、前記副熱交換部で発生したドレン水を受けるとともに前記排気流路の最下方に設けたドレン水排出口へドレン水を導くドレン水受けと、酸性のドレン水を中和処理する中和処理手段とを備えている。 In the first aspect of the present invention, a main heat exchanging part located above the burner unit, a sub heat exchanging part located downstream of the main heat exchanging part and recovering the latent heat of the exhaust gas, and the exhaust gas flow upward. In addition, an introduction flow path for introducing exhaust gas from the main heat exchange section to the sub heat exchange section, and a sub heat exchange position that is located downstream of the introduction passage and exhaust gas flows downward and the sub heat exchange section is disposed. A flow path, an exhaust flow path positioned downstream of the auxiliary heat exchange flow path and through which combustion gas flows upward, and a downstream position of the exhaust flow path to prevent rain from entering the exhaust flow path A rain intrusion prevention channel, an exhaust port located downstream of the rain intrusion prevention channel, and a drain water outlet provided at the lowermost portion of the exhaust channel while receiving drain water generated in the auxiliary heat exchange unit Drain water receiver for leading drain water and neutralization treatment means for neutralizing acidic drain water It is equipped with a.
これにより、排気口から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段の寿命悪化を防止できる。このため中和処理手段の中和剤を過剰に充填して中和処理手段を大きくする必要が無く、装置の大型化を防止できる。また排気口の位置を潜熱回収無しの従来型給湯装置と同様、給湯装置の上部に位置させることができるため、マンションのパイプシャフトの扉内に設置する時でも、パイプシャフトの扉に形成された排気口の位置がそのまま使え、従来型給湯装置と置き換えることができる。 Thereby, it can suppress that the rain which acidity becomes strong from an exhaust port invades, and consumes the neutralizing agent of a neutralization treatment means, and can prevent the lifetime deterioration of a neutralization treatment means. For this reason, it is not necessary to enlarge the neutralization treatment means by excessively filling the neutralizing agent of the neutralization treatment means, and the enlargement of the apparatus can be prevented. In addition, since the position of the exhaust port can be positioned on the upper part of the hot water supply device as in the conventional hot water supply device without latent heat recovery, it is formed on the pipe shaft door even when installed in the pipe shaft door of an apartment. The position of the exhaust port can be used as it is, and can be replaced with a conventional hot water supply device.
第2の発明は、特に第1の発明において、雨侵入防止流路は、略Uの字型の流路であり、排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路と、前記傾斜上昇流路の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路で構成されている。 According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the rain intrusion prevention flow path is a substantially U-shaped flow path, the inclined upward flow path through which the exhaust gas flows obliquely upward, It is composed of an inclined descending channel that is located downstream of the channel and through which exhaust gas flows obliquely downward.
これにより、傾斜下降流路は雨から見ると上昇流路になるため、雨の侵入をより確実に防止できる。 Thereby, since the inclined descending channel becomes an ascending channel when viewed from the rain, it is possible to more reliably prevent rain from entering.
第3の発明は、特に第2の発明において、傾斜下降流路の下面を形成する雨侵入流路形成板の端部を上側に折り返して折返し部を形成している。 In a third aspect of the invention, in particular in the second aspect of the invention, the end portion of the rain intrusion passage forming plate that forms the lower surface of the inclined down passage is folded upward to form a folded portion.
これにより、侵入した雨を折返し部で跳ね返し、雨の侵入をより確実に防止できる。 Thereby, the rain which invaded rebounds in the folding | returning part, and it can prevent rain invasion more reliably.
第4の発明は、特に第2または第3の発明において、傾斜上昇流路は、副熱交換流路の上方に位置している。 In the fourth aspect of the invention, particularly in the second or third aspect of the invention, the inclined ascending flow path is located above the auxiliary heat exchange flow path.
これにより、副熱交換流路の上方の空間を有効に傾斜上昇流路として活用でき、給湯装置を小型化できる。 Thereby, the space above the auxiliary heat exchange channel can be effectively used as the inclined rising channel, and the hot water supply apparatus can be reduced in size.
第5の発明は、特に第1〜4のいずれか1つの発明において、バーナユニットは小能力のバーナボディを一方向に複数本配列して構成するとともにバーナボディの燃焼本数を可変できるよう構成し、副熱交換部伝熱管は、前記バーナボディの配列方向と略直交するとともにパスを複数化している。 According to a fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the burner unit is configured by arranging a plurality of small-capacity burner bodies in one direction and changing the number of burners in the burner body. The sub heat exchanger heat transfer tube is substantially orthogonal to the burner body arrangement direction and has a plurality of paths.
これにより、小能力時に燃焼していないバーナボディ下流のパスにおいてバーナボディから噴出する常温空気による副熱交換部伝熱管での放熱損失を最小限に抑制できるため、小能力時の熱効率を向上できる。また伝熱管にフィンを設ける場合、フィン枚数を減らすことができ、工数削減により低コスト化できる。 As a result, it is possible to minimize the heat dissipation loss in the auxiliary heat exchange section heat transfer tube due to the room temperature air ejected from the burner body in the path downstream of the burner body that is not combusted at the time of small capacity, so that the thermal efficiency at the time of small capacity can be improved. . Moreover, when providing a fin in a heat exchanger tube, the number of fins can be reduced and cost can be reduced by man-hour reduction.
第6の発明は、特に第1〜第5のいずれか1つの発明において、副熱交換部を構成する副熱交換部伝熱管は排気流路を貫通している。 In a sixth aspect of the invention, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the auxiliary heat exchange section heat transfer tube constituting the auxiliary heat exchange section passes through the exhaust passage.
これにより、排気流路においても吸熱でき、熱効率をさらに向上できる。 Thereby, heat can be absorbed also in the exhaust passage, and the thermal efficiency can be further improved.
第7の発明は、特に第1〜第6のいずれか1つの発明において、導入流路に位置する副熱交換部伝熱管での吸熱を抑制する吸熱抑制手段を備えている。 In a seventh aspect of the invention, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the seventh aspect of the invention further includes an endothermic suppression means for suppressing endothermic heat in the auxiliary heat exchange section heat transfer tube located in the introduction flow path.
これにより、導入通路に位置する吸熱抑制手段により排気ガスから殆ど吸熱しないため、結露による強酸性のドレン水が発生せず、下方にドレン水受けが無くてもバーナユニットや主熱交換部にドレン水が落下するのを防止でき、これらの腐食を防止できる。よって副熱交換部伝熱管の配置位置の自由度が大きくなり、給湯装置の設計自由度を大きくできる。 As a result, the endothermic suppression means located in the introduction passage hardly absorbs heat from the exhaust gas, so that strongly acidic drain water due to condensation does not occur, and even if there is no drain water receiver below, the drain unit or main heat exchange section is drained. Water can be prevented from falling and these corrosions can be prevented. Therefore, the freedom degree of the arrangement position of a sub heat exchange part heat exchanger tube becomes large, and the design freedom degree of a hot water supply apparatus can be enlarged.
第8の発明は、特に第1〜第7のいずれか1つの発明において、副熱交換部伝熱管は、材質が銅の内管と、材質がステンレスの外管で構成され、副熱交換部は、前記内管を拡管することにより前記内管と前記外管と材質がステンレスのフィンとを一体化して構成している。 In an eighth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to seventh aspects of the invention, the auxiliary heat exchange section heat transfer tube is composed of an inner tube made of copper and an outer tube made of stainless steel. Is formed by integrating the inner tube, the outer tube and a stainless steel fin by expanding the inner tube.
これにより、低コストで、耐酸性を有する副熱交換部伝熱管を実現できる。また内管の材質を銅とすることにより管のU曲げ加工やヘッダ接続のためのロー付け加工が容易にできる。またフィンを設けることにより、伝熱面積を飛躍的に増加させ、熱効率を大幅に向上できる。 Thereby, the sub heat exchange part heat exchanger tube which has acid resistance at low cost is realizable. Further, by using copper as the material of the inner tube, it is possible to easily perform U-bending of the tube and brazing for header connection. Further, by providing the fins, the heat transfer area can be dramatically increased and the thermal efficiency can be greatly improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における給湯装置の全体断面図、図2は同給湯装置の正面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view of the hot water supply apparatus.
図1と図2において、バーナユニット21は小能力のバーナボディ22を複数本一方向に配列してバーナケース23に収納して構成している。バーナケース23の下部にファン24を取り付けている。バーナユニット21の上方には主熱交換部25を配置している。その下流には導入流路26、副熱交換部27を設ける副熱交換流路28、排気流路29、雨侵入防止流路30、排気口31を順に設けている。雨侵入防止流路30は、副熱交換流路28の上方に配置し排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路32と、傾斜上昇流路32の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路33で構成される略Uの字型の流路としている。雨侵入防止流路形成板34は傾斜上昇流路32の上面を形成するとともに傾斜下降流路33の下面を形成する。また雨侵入防止流路形成板34の端部を上側に折り返した折返し部35を設けている。副熱交換部27の下方にドレン水受け36を設け、ドレン水受け36の底を起点とするドレン水排出流路37を設け、流路途中に中和処理手段38を設けている。
1 and 2, the
U曲げ加工された材質が銅の内管39と、材質がステンレスの外管40を導入通路26、副熱交換流路28、排気流路29を貫通して設けている。外管40の長さを内管39よりも短くして内管39を露出させている。内管39と外管40で副熱交換部伝熱管41を構成している。副熱交換流路28に位置する副熱交換部伝熱管41には材質がステンレスのフィン42を設け、内管39を拡管することにより内管39、外管40、フィン42を一体化して熱的に接続し、副熱交換部27を構成している。
An
内管39の終端には入側ヘッダ43、出側ヘッダ44をロー付けして取り付け、パスを複数化している。副熱交換部伝熱管41はバーナボディ22の配列方向と略直交する方向に配置している。導入流路26に位置する外管40の外側に空気層45を形成する吸熱抑制手段である空気層形成管46を配置している。空気層45の厚みを規定するため、空気層形成管46に内側への突起を少数個設けるとなお良い。
An
以下、動作、作用を説明する。ファン24が供給する空気と燃料ノズル(図示せず)が供給する燃料がバーナボディ22に流入して可燃の混合気となり炎口から噴出して燃焼する。排気ガスは主熱交換部25を通流し、排気ガスの顕熱を吸熱する。排気ガスは導入流路26を上方に通流する。導入流路26に位置する副熱交換部伝熱管41の外側には断熱効果に優れた空気層45が空気層形成管46により形成されているため、その部分での吸熱は発生せず、その結果結露によるドレン水が発生せず、排気ガスはそのまま素通りする。その後排気ガスは副熱交換流路28を下方に通流し、副熱交換部27にて排気ガスの潜熱を吸熱し、結露してドレン水が発生する。排気ガスはその後排気流路を29を上方に流れ、排気流路に位置する副熱交換部伝熱管41でさらに潜熱を吸熱し、ドレン水が発生する。大部分の潜熱が吸熱された排気ガスは傾斜上昇流路32、傾斜下降流路33を通流し、排気口31より排気される。
The operation and action will be described below. The air supplied by the
副熱交換部27で発生したドレン水は下方のドレン水受け36に落下し、また排気流路29に位置する副熱交換部伝熱管41で発生したドレン水は排気流路29の下方に落下し、これらはドレン水排出流路37から排出される。強酸性のドレン水は中和処理手段38で中性化され、給湯装置の外部に排出される。
The drain water generated in the auxiliary
被加熱流体の水は入側ヘッダ43から流入し、複数のパスに分岐して吸熱した後出側ヘッダ44で集合する。その後主熱交換部25に流入し、吸熱して給湯装置から流出し、給湯、暖房、風呂などに用いられる。ここで排気ガス流れと副熱交換部伝熱管41の水の流れがいわゆる対向流となるようにしている。これにより、低温度の排気ガスから高効率に吸熱できる。
Water to be heated flows in from the
小能力時はバーナボディ22への燃料を供給を部分的に止め、ファン24が供給する空気は燃焼していないバーナボディ22にもそのまま供給され、炎口から常温の空気が噴出する。ところでバーナボディ24の配列方向と平行になるように副熱交換部伝熱管41を配置すると、燃焼しているバーナボディ22下流の副熱交換部伝熱管41で吸熱しても、燃焼していないバーナボディ22下流の副熱交換部伝熱管41で放熱する。ここでバーナボディ22の配列方向と直交するように副熱交換部伝熱管41を設け、パスを複数化することにより、燃焼していないバーナボディ22下流のパスでは常温の水と常温に近い空気が供給されて放熱損失が起こらないため、熱効率を向上できる。
When the capacity is small, the supply of fuel to the
ここで、給湯装置が運転してない状態で、風雨が強いと、排気口31から雨が侵入する恐れがある。現在雨の酸性度は年々強くなっており、排気口31から雨が侵入すると排気流路の下方に落下し、ドレン水排出流路37に流れて中和処理手段38の中和剤を消費する恐れがある。ここで雨侵入防止流路30を設けたことにより排気口31から酸性が強くなりつつある雨が侵入して中和処理手段38の中和剤を消費することを抑制でき、中和処理手段38の寿命悪化を防止できる。このため中和処理手段38の中和剤を過剰に充填して中和処理手段38を大きくする必要が無く、装置の大型化を防止できる。また排気口31の位置を潜熱回収無しの従来型給湯装置と同様、給湯装置の上部に位置させることができるため、マンションのパイプシャフトの扉内に設置する時でも、パイプシャフトの扉に形成された排気口の位置がそのまま使え、従来型給湯装置と置き換えることができる。
Here, if the hot and cold weather is strong with the hot water supply device not operating, rain may enter through the
また、雨侵入防止流路30は、略Uの字型の流路であり、排気ガスが斜め上方に通流する傾斜上昇流路32と、傾斜上昇流路32の下流に位置し排気ガスが斜め下方に通流する傾斜下降流路33で構成されている。傾斜下降流路33は雨から見ると上昇流路になるため、雨の侵入をより確実に防止できる。
The rain intrusion
また、傾斜下降流路の下面を形成する雨侵入流路形成板34の上流側端部を上側に折り返して折返し部35を形成したことにより、侵入した雨を折返し部35で跳ね返し、雨の侵入をより確実に防止できる。
In addition, since the upstream end of the rain intrusion channel forming plate 34 that forms the lower surface of the inclined descending channel is folded upward to form the folded
また、傾斜上昇流路32は、副熱交換流路28の上方に位置させることにより、副熱交換流路の上方の空間を有効に活用でき、給湯装置を小型化できる。
Further, by positioning the inclined ascending
また、バーナユニット21は小能力のバーナボディ22を一方向に複数本配列して構成するとともにバーナボディ22の燃焼本数を可変できるよう構成し、副熱交換部伝熱管41は、バーナボディ22の配列方向と略直交するとともにパスを複数化している。これにより、小能力時に燃焼していないバーナボディ22下流のパスにおいてバーナボディ22から噴出する常温空気による副熱交換部伝熱管41での放熱損失を最小限に抑制できるため、小能力時の熱効率を向上できる。ところで給湯装置は一般的にバーナボディ22を配列する方向の寸法が配列に直交する方向の寸法よりも大きい。副熱交換部伝熱管41をバーナボディ22の配列方向と直交するよう配置することによりフィン42の枚数を減らすことができ、工数削減により低コスト化できる。
In addition, the
また、副熱交換部27を構成する副熱交換部伝熱管41は排気流路29を貫通することにより、排気流路29においても吸熱でき、熱効率をさらに向上できる。
Further, the auxiliary heat exchange unit
また、導入流路26に位置する副熱交換部伝熱管41での吸熱を抑制する吸熱抑制手段である空気層形成管46を備えている。これにより、導入通路26に位置する副熱交換部伝熱管41は外部に形成され断熱効果に優れた空気層45の存在により排気ガスから殆ど吸熱しないため、結露による強酸性のドレン水が発生せず、下方にドレン水受け36が無くてもバーナユニット21や主熱交換部25にドレン水が落下するのを防止でき、これらの腐食を防止できる。よって副熱交換部伝熱管41の配置位置の自由度が大きくなり、給湯装置の設計自由度を大きくできる。
In addition, an air
また、副熱交換部伝熱管41は、材質が銅の内管39と、材質がステンレスの外管40で構成され、副熱交換部27は、内管39を拡管することにより内管39と外管40と材質がステンレスのフィン42とを一体化して構成している。
Further, the auxiliary heat exchange section
これにより、低コストで、耐酸性を有する副熱交換部伝熱管41を実現できる。また内管39の材質を銅とすることにより管のU曲げ加工やヘッダ接続のためのロー付け加工を容易にできる。またフィン42を設けることにより、伝熱面積を飛躍的に増加させ、熱効率を大幅に向上できる。
Thereby, the sub heat exchange part
なお、本発明の給湯装置は、給湯以外にも、風呂加熱、暖房に使用することができ、特に1缶で給湯、風呂加熱、暖房の3機能を備えたいわゆる1缶3水路式の給湯装置として用いると最も効果的である。それは大能力の大きな缶を用い、暖房の小能力で運転した時の熱効率を大幅に向上できるからである。 The hot water supply apparatus of the present invention can be used for bath heating and heating in addition to hot water supply, and in particular, a so-called one-can three-water channel type hot-water supply apparatus having three functions of hot water supply, bath heating and heating in one can. It is most effective when used as. This is because a large capacity can can be used and the thermal efficiency when operating with a small capacity of heating can be greatly improved.
なお、上記各実施の形態ではガスを燃料として説明したが、灯油や石炭を燃料とすることもできる。 In each of the above embodiments, gas has been described as fuel, but kerosene or coal may be used as fuel.
なお、上記各実施の形態では被加熱流体は水として説明したが、水以外例えば冷媒を加熱することもできる。 In each of the above embodiments, the fluid to be heated has been described as water, but other than water, for example, a refrigerant can be heated.
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、強酸性のドレン水が中和されずに排出されることを防止できるので、潜熱回収型熱源機として幅広く適用できる。 As described above, the hot water supply apparatus according to the present invention can prevent the strong acid drain water from being discharged without being neutralized, and thus can be widely applied as a latent heat recovery type heat source apparatus.
21 バーナユニット
22 バーナボディ
25 主熱交換部
26 導入流路
27 副熱交換部
28 副熱交換流路
29 排気流路
30 雨侵入防止流路
31 排気口
32 傾斜上昇流路
33 傾斜下降流路
34 雨侵入防止流路形成板
35 折返し部
36 ドレン水受け
38 中和処理手段
39 内管
40 外管
41 副熱交換部伝熱管
46 空気層形成管(吸熱抑制手段)
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2005
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