JP2006292316A - Heat exchanger and combustion device provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼ガスから熱回収を行なうのに利用される熱交換器、およびこの熱交換器を備えた給湯装置などの燃焼装置に関する。 The present invention relates to a heat exchanger used for recovering heat from combustion gas, and a combustion apparatus such as a hot water supply apparatus provided with the heat exchanger.
従来の伝統的な熱交換器としては、筒状の銅製の缶体内に、熱交換用の銅製の管体(水管)を配し、かつこの管体内に熱媒体としての水が供給されるようにされたものがある。燃焼器によって発生させた燃焼ガスを、前記缶体内に導入させると、この燃焼ガスと前記管体内の水との熱交換作用により、前記水が加熱されて湯が生成される。また、前記缶体および熱交換用の管体部は、いずれも銅製とされているが、銅は加工性が良く、またその原材料コストも比較的廉価であるため、熱交換器全体の製造コストを低減するのに好適である。 As a conventional traditional heat exchanger, a copper tube (water tube) for heat exchange is arranged in a cylindrical copper can, and water as a heat medium is supplied to the tube. There is something that was made. When the combustion gas generated by the combustor is introduced into the can, the water is heated by the heat exchange action between the combustion gas and the water in the pipe, thereby producing hot water. The can body and the heat exchanging tube section are both made of copper. However, since copper is easy to process and its raw material costs are relatively low, the manufacturing cost of the entire heat exchanger is also low. It is suitable for reducing.
一方、近年においては、いわゆる潜熱回収型の熱交換器が提案されており、これが普及する傾向にある(たとえば、特許文献1を参照)。この潜熱回収型のものでは、燃焼ガスから顕熱を回収するだけではなく、燃焼ガス(より正確には、燃焼ガス中の水蒸気)から潜熱をも回収するために、熱交換効率を非常に高くすることが可能である。ただし、燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、多くのドレイン(凝縮水)が発生する。このドレインは、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したPH3程度の強酸性となるのが一般的である。このため、潜熱回収用の熱交換器を銅製としたのでは、前記ドレインに起因して熱交換器の各部が容易に腐食する虞れがある。 On the other hand, in recent years, a so-called latent heat recovery type heat exchanger has been proposed and tends to be widely used (see, for example, Patent Document 1). This type of latent heat recovery type not only recovers sensible heat from the combustion gas, but also recovers latent heat from the combustion gas (more precisely, water vapor in the combustion gas). Is possible. However, when latent heat recovery is performed from the combustion gas, water vapor in the combustion gas is condensed and a lot of drains (condensed water) are generated. In general, this drain has a strong acidity of about PH3 absorbing sulfur oxides, nitrogen oxides and the like in the combustion gas. For this reason, if the heat exchanger for recovering latent heat is made of copper, each part of the heat exchanger may be easily corroded due to the drain.
そこで、従来において潜熱回収型の熱交換器を構成する際の一手段として、顕熱回収用の熱交換器と、潜熱回収用の熱交換器とを別体に形成し、かつ前者を廉価な銅製にする一方、後者を耐酸性を有するステンレス製にする手段が用いられている。このような手段によれば、顕熱回収用の熱交換器については、その製造コストを廉価にすることができる一方、潜熱回収用の熱交換器については、酸性のドレインが発生しても、これに起因して各部が容易に腐食しないようにすることが可能である。 Therefore, as a means for constructing a latent heat recovery type heat exchanger in the past, a sensible heat recovery heat exchanger and a latent heat recovery heat exchanger are formed separately, and the former is inexpensive. Means are used for making the latter made of stainless steel having acid resistance while making it made of copper. According to such means, for the heat exchanger for sensible heat recovery, its manufacturing cost can be reduced, while for the heat exchanger for latent heat recovery, even if an acidic drain occurs, It is possible to prevent each part from easily corroding due to this.
しかしながら、前記従来技術においては、顕熱回収用と潜熱回収用との2つの熱交換器を別々に製造してこれらを組み合わせている。したがって、それら2つの熱交換器を組み合わせた全体構成は煩雑であり、その製造コストが高価となる問題点があった。また、2つの熱交換器を組み合わせるために、それら全体が大型化する問題点もあった。 However, in the prior art, two heat exchangers for recovering sensible heat and for recovering latent heat are separately manufactured and combined. Therefore, the whole structure which combined these two heat exchangers was complicated, and there existed a problem that the manufacturing cost became expensive. Moreover, in order to combine two heat exchangers, there also existed a problem that the whole became large.
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、熱交換の効率が高く、かつ全体の小型化や製造コストの低減化を好適に図ることが可能な熱交換器、およびこれを備えた燃焼装置を提供することをその課題としている。 The present invention has been conceived under such circumstances, and is a heat exchanger that has high heat exchange efficiency and can be suitably reduced in overall size and manufacturing cost. It is an object of the present invention to provide a combustion apparatus including the same.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面により提供される熱交換器は、筒状の周壁部を有する缶体と、この缶体内に複数段に設けられ、かつ内部に熱交換用の媒体が供給される複数の熱交換用管体部と、を備えており、前記缶体内に導入され、または前記缶体内において発生された燃焼ガスが前記複数の熱交換用管体部の隙間を通過して進行するように構成されている、熱交換器であって、前記缶体内の前記複数の熱交換用管体部が設けられている領域のうち、燃焼ガス進行方向上流寄りの領域は、顕熱回収用領域とされている一方、これよりも燃焼ガス進行方向下流の領域は、潜熱回収用領域とされており、前記複数の熱交換用管体部は、少なくとも前記潜熱回収用領域に位置する部分が耐酸性を有する材質とされ、前記缶体内には、耐酸性を有する部材によって構成され、かつ前記缶体の周壁部のうち、前記潜熱回収用領域を囲む内周面に潜熱未回収の燃焼ガスが進行して接触することを阻止する燃焼ガス阻止部が設けられていることを特徴としている。 The heat exchanger provided by the first aspect of the present invention includes a can body having a cylindrical peripheral wall portion, and a plurality of heat exchangers that are provided in a plurality of stages in the can body and into which a medium for heat exchange is supplied. And a combustion gas introduced into the can body or generated in the can body so as to pass through the gaps of the plurality of heat exchange tube sections. Among the regions where the plurality of heat exchange tube parts in the can body are provided, the region closer to the combustion gas traveling direction is the sensible heat recovery region. On the other hand, the region downstream of the combustion gas traveling direction than this is a latent heat recovery region, and the plurality of heat exchanging tube parts have at least a portion positioned in the latent heat recovery region. The inside of the can is made of an acid-resistant member. And a combustion gas blocking portion that prevents the combustion gas not recovered with latent heat from advancing and contacting the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region of the peripheral wall portion of the can body is provided. It is characterized by that.
このような構成によれば、燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収し得る構成とされているために、熱交換効率を高めることができる。その一方、缶体内に設けられた燃焼ガス阻止部は、潜熱未回収の燃焼ガスが缶体の周壁部のうち、潜熱回収領域を囲む内周面に進行して接触することを阻止するために、その内周面上にドレインが発生して付着することが防止される。したがって、缶体の全体をたとえば銅製にするなど、耐酸性を有しない廉価な材質にしても、この缶体に腐食を容易に生じないようにすることができる。本発明によれば、従来技術とは異なり、銅製の缶体とステンレス製の缶体とを組み合わせる必要はなく、缶体としては、たとえば銅製の1つの缶体のみでよいこととなる。このようなことから、本発明によれば、熱交換性能を優れたものにしつつ、製造コストの低減化ならびに全体の小型化を適切に図ることが可能である。なお、複数の熱交換用管体部のうち、潜熱回収用領域の部分、および燃焼ガス阻止部の構成部材は、いずれも耐酸性を有しているため、これらの部分が酸性のドレインに起因して容易に腐食することもない。 According to such a structure, since it is set as the structure which can collect | recover sensible heat and latent heat from combustion gas, heat exchange efficiency can be improved. On the other hand, the combustion gas blocking portion provided in the can body prevents the combustion gas that has not been recovered from latent heat from advancing and contacting the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region in the peripheral wall portion of the can body. The drain is prevented from being generated and attached on the inner peripheral surface. Therefore, even if the entire can body is made of, for example, copper, an inexpensive material that does not have acid resistance, the can body can be prevented from being easily corroded. According to the present invention, unlike the prior art, there is no need to combine a copper can body and a stainless steel can body, and the can body may be, for example, only one copper can body. Therefore, according to the present invention, it is possible to appropriately reduce the manufacturing cost and reduce the overall size while improving the heat exchange performance. Of the plurality of heat exchange tube parts, the latent heat recovery region part and the constituent members of the combustion gas blocking part all have acid resistance, so these parts are caused by the acidic drain. It does not corrode easily.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃焼ガス阻止部は、前記缶体の周壁部との間に断熱空間部を形成するように前記周壁部に対向し、かつ前記缶体の幅方向または半径方向の中心寄り部分から前記断熱空間部に向けて燃焼ガスが進行することを阻止するように前記中心寄り部分の周囲を囲むループ状の壁部と、前記断熱空間部の燃焼ガス流れ方向上流側の開口部を塞ぐ閉塞部と、を有している。 In a preferred embodiment of the present invention, the combustion gas blocking portion opposes the peripheral wall portion so as to form a heat insulating space portion between the can body and the peripheral wall portion of the can body, and the width direction of the can body or A loop-shaped wall portion surrounding the periphery of the central portion so as to prevent the combustion gas from proceeding from the radially central portion toward the heat insulating space, and upstream of the heat insulating space in the direction of combustion gas flow And a closing portion that closes the opening on the side.
このような構成によれば、前記ループ状の壁部および閉塞部は、潜熱未回収の燃焼ガスが前記断熱空間部に進入することを阻止する役割を果たし、缶体の周壁部の内周面上にドレインが発生することは適切に防止される。また、前記断熱空間部は、燃焼ガスの熱が缶体の周壁部を介して外部に逃げることを阻止する役割を果たし、熱交換効率をさらに高めるのに好適となる。さらに、前記断熱空間部は、前記ループ状の壁部や閉塞部が外気温と同程度の低温になることも阻止するために、それらの部分に多くのドレインが発生しないようにして、ドレインがそれらの部分から缶体の周壁部に向けて流れるといったことを防止するのにも好適となる。 According to such a configuration, the loop-shaped wall portion and the closed portion serve to prevent combustion gas that has not been recovered from latent heat from entering the heat insulation space portion, and the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the can body. The generation of a drain on the top is appropriately prevented. Moreover, the heat insulation space portion serves to prevent the heat of the combustion gas from escaping to the outside through the peripheral wall portion of the can body, and is suitable for further improving the heat exchange efficiency. Further, the heat insulation space portion prevents the loop-shaped wall portion and the closed portion from becoming as low as the outside air temperature. It is also suitable for preventing the flow from these portions toward the peripheral wall portion of the can body.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の熱交換用管体部のうち、前記潜熱回収用領域に位置する部分には、耐酸性を有する複数のフィンが設けられており、前記ループ状の壁部は、前記複数のフィンを含んで構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of fins having acid resistance are provided in a portion located in the latent heat recovery region of the plurality of heat exchange tube portions, and the loop shape is provided. The wall portion includes the plurality of fins.
このような構成によれば、複数のフィンを利用した潜熱回収も可能となるため、熱交換器全体の小型化を図りつつ熱交換効率を高めるのにより好適となるが、燃焼ガス阻止部がこのフィンを利用して構成されているために、その構成は合理的である。 According to such a configuration, since latent heat recovery using a plurality of fins is possible, it is more preferable to increase the heat exchange efficiency while reducing the size of the entire heat exchanger. Since it is configured using fins, the configuration is reasonable.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のフィンの全部または一部は、その端部が屈曲されていることにより前記缶体の周壁部の内周面に対向する屈曲板部を有しており、これら屈曲板部どうしが互いに繋がっていることにより、前記ループ状の壁部の少なくとも一部が構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, all or a part of the plurality of fins have a bent plate portion facing an inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the can body by bending an end portion thereof. These bent plate portions are connected to each other, so that at least a part of the loop-shaped wall portion is formed.
このような構成によれば、複数のフィンの両端を屈曲させた構造を利用して燃焼ガス阻止部の一部が合理的に構成されており、全体の部品点数を少なくして製造コストを廉価にするのに好適である。 According to such a configuration, a part of the combustion gas blocking portion is rationally configured using a structure in which both ends of a plurality of fins are bent, and the manufacturing cost is reduced by reducing the total number of parts. It is suitable for making.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のフィンの端部間の隙間を塞ぐようにして前記複数のフィンの端部に接合された板状部材を備えており、この板状部材が前記ループ状の壁部の少なくとも一部を構成している。 In a preferred embodiment of the present invention, a plate-like member joined to the end portions of the plurality of fins so as to close gaps between the end portions of the plurality of fins is provided. It constitutes at least part of the loop-shaped wall.
このような構成によれば、複数のフィンの端部どうしを接触させることなく、それら端部間の隙間を板状部材により塞いで燃焼ガス阻止部を適切に構成することが可能であり、やはり製造コストを廉価にするのに好適である。 According to such a configuration, it is possible to appropriately configure the combustion gas blocking portion by closing the gap between the end portions by the plate-like member without bringing the end portions of the plurality of fins into contact with each other. It is suitable for reducing the manufacturing cost.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記缶体の周壁部のうち、前記潜熱回収用領域を囲む内周面を覆うようにしてこの内周面上に積層された耐酸性を有する部材またはコーティング物質からなる被覆層を備えており、前記燃焼ガス阻止部は、前記被覆層を含んでいる。 In a preferred embodiment of the present invention, an acid-resistant member or coating laminated on the inner peripheral surface so as to cover the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region in the peripheral wall portion of the can body. A covering layer made of a substance is provided, and the combustion gas blocking portion includes the covering layer.
このような構成によっても、前記缶体の周壁部のうち、潜熱回収用領域を囲む内周面には燃焼ガスが接触しないようにして、前記内周面上においてドレインが発生する虞れを無くすことが可能であり、簡易な構成によって本発明の意図する作用が得られる。 Even with such a configuration, combustion gas does not come into contact with the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the can body that surrounds the latent heat recovery region, thereby eliminating the possibility of a drain being generated on the inner peripheral surface. It is possible to achieve the intended effect of the present invention with a simple configuration.
本発明の第2の側面により提供される燃焼装置は、燃焼器と、この燃焼器によって発生された燃焼ガスから熱を回収する熱交換器と、を有する、燃焼装置であって、前記熱交換器として、本発明の第1の側面により提供される熱交換器が用いられていることを特徴としている。 A combustion apparatus provided by the second aspect of the present invention is a combustion apparatus having a combustor and a heat exchanger that recovers heat from combustion gas generated by the combustor, wherein the heat exchange is performed. The heat exchanger provided by the first aspect of the present invention is used as the heat exchanger.
このような構成によれば、本発明の第1の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。 According to such a configuration, the same effect as described for the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1〜図5は、本発明が適用された給湯装置およびその要部の一例を示している。図1によく表われているように、本実施形態の給湯装置Aは、燃焼器1、熱交換器HT、底部ケーシング3、消音器19を備えている。この給湯装置Aは、逆燃焼方式であり、燃焼器1で発生された燃焼ガスは、熱交換器HT内を下向きに通過して底部ケーシング3内に進入した後に、この底部ケーシング3内において上向きにUターンしてから消音器19内に進入し、その後この消音器19の排気口19aから排ガスとして外部に排出されるようになっている。
1-5 has shown an example of the hot water supply apparatus with which this invention was applied, and its principal part. As clearly shown in FIG. 1, the hot water supply apparatus A of the present embodiment includes a
燃焼器1は、たとえば灯油などのオイルを燃料とし、かつこの燃料を噴霧ノズル10から下向きに噴射させて、点火プラグ12によって着火させて燃焼させるものである。噴霧ノズル10には、オイルタンク(図示略)から燃料供給部15を介して燃料オイルが供給される。燃料供給部15は、電磁ポンプ、電磁弁15a、およびオイル供給用配管15bなどを有している。この燃焼器1の缶体11上には、缶体11内に燃焼用空気を下向きに送り込む送風ファン13が設けられており、前記燃焼用空気は、噴霧ノズル10の周囲およびその下方領域にわたって設けられた燃焼筒14内に進入するようになっている。燃焼筒14は、その周壁に複数の通気孔を有しており、この燃焼筒14内において前記燃焼用空気を旋回流として、噴霧されたオイルと燃焼用空気との混合を促進する役割を果たす。
The
熱交換器HTは、缶体2、水管4、および燃焼ガス阻止部5を備えている。缶体2は、銅製であり、たとえば矩形の角筒状をなす周壁部20を有し、底部ケーシング3上に載設されている。この缶体2の上部開口部21aは、燃焼器1の一部が缶体2内に進入するようにして燃焼器1により塞がれており、この缶体2内の上部が燃料の燃焼室を兼ねた構成となっている。ただし、本発明はこれに限定されず、燃焼器1の燃焼部が缶体2の外部に形成され、この燃焼部から缶体2内に燃焼ガスが導入されるようにしてもよい。
The heat exchanger HT includes a
水管4は、その全体が耐酸性を有するようにステンレス製の複数のパイプを用いて構成されており、缶体2の周壁部20を水平方向に貫通して上下方向に複数段に並んだ複数の熱交換用管体部40を有している。これら複数の管体部40のうち、上段側の複数の管体部40aは、燃焼ガスから顕熱を回収する役割を果たす。缶体2内のうち、これら複数の管体部40aが設けられている領域が、顕熱回収用領域S1である。下段側の複数の管体部40bは、燃焼ガスから潜熱を回収する役割を果たし、これら複数の管体部40bが設けられている領域が、潜熱回収用領域S2である。
The water pipe 4 is configured by using a plurality of stainless steel pipes so that the whole has acid resistance, and the water pipe 4 penetrates the
複数の管体部40a,40bは、複数のフィン41,42を備えており、熱回収効率が高められている。ただし、複数のフィン41および管体部40aの熱回収容量には制限が加えられており、この給湯装置Aの通常運転時において、顕熱回収領域S1にドレインを発生させない仕様、あるいはドレインの発生が極力回避される仕様となっている。フィン41は、コスト低減の観点からたとえば銅製とされているが、これをステンレス製にしてもよい。これに対し、複数のフィン42および管体部40bについては、複数のフィン41および管体部40aによって回収されなかった残余の熱をできるだけ多く回収することが好ましく、前記したような制限はない。複数のフィン42は、ステンレス製である。
The plurality of
図2によく表われているように、燃焼ガス阻止部5は、缶体2の周壁部20のうち、潜熱回収用領域S2を囲む下部内周面20aを覆うことにより、この下部内周面20aに燃焼ガスが進行して接触することを阻止する部分である。この燃焼ガス阻止部5は、複数のフィン42を利用して構成されている。より具体的には、複数のフィン42は、管体部40bの長手方向に一定間隔で並んだ板状であり、図3の左端に位置する1枚のフィン42aを除き、それ以外のフィン42の両端部には断面略L字状の屈曲板部420が形成されている。隣り合うフィン42の屈曲板部420どうしは、それらの間に隙間が生じないように互いに接触し、ろう付けなどの手法を用いて接合されている。このように屈曲板部420が接合されていることにより、複数のフィン42の外周縁部分は、それら複数の屈曲板部420と図3の左端および右端に位置する2枚のフィン42a,42bとが一連に繋がったループ状の壁部51を構成している。このループ状の壁部51は、この壁部51によって囲まれた領域に進行してきた燃焼ガスがこの領域の外方に流出することを防止する部分であり、缶体2の下部内周面20aの全周に対し、隙間である断熱空間部52を隔てて対面している。
As clearly shown in FIG. 2, the combustion
断熱空間部52の上部には、この断熱空間部52の上部開口部52aを塞ぐ閉塞部53が設けられている。図4および図5に示すように、この閉塞部53は、たとえば枠状の部材53’を上部開口部52aに嵌入して接合することにより構成されており、その材質は耐酸性を有するセラミック、あるいはステンレスである。部材53’は、枠状の単体部品である必要はなく、複数の非枠状に分割されたものを用いることも可能である。また、断熱空間部52の幅を小さく形成した場合には、部材53’としてたとえば薄手のステンレンス鋼板を利用し、このステンレス鋼板を断熱空間部52に進入させることによって上部開口部52aを塞ぐようにしてもよい。
In the upper part of the
複数の管体部40bは、互いに隣り合うものどうしがU字状の短管43を用いて連結されて一連に繋がっている。複数の管体部40aもそれと同様に一連に繋がっている。図1に示すように、この熱交換器HTにおいては、外部から入水口44aに供給された水は、配管部45aを介して複数の管体部40bに流入した後に、配管部45bを介して複数の管体部40aに流入し、その後配管部45cを通過して出湯口44bに到達し、外部に供給されるようになっている。複数の管体部40bに対して、未だ加熱されていない比較的低温の水を供給させるようにすれば、潜熱回収用領域S2における熱回収量を多くし、熱交換効率を高めるのに有利となる。ただし、水管4に対する通水の仕方は、これに限定されるものではない。
The plurality of
底部ケーシング3は、たとえば略直方体状のボックス状であり、缶体20の下部開口部および消音器19の下部開口部と連通する2つの上部開口部30a,30bを有している。この底部ケーシング3は、既述したように、熱交換器HTを通過した燃焼ガスをUターンさせて消音器19に導く役割に加え、熱交換器HTの潜熱回収用領域S2から滴下してくるドレインを受けて外部に導く役割も果たす。より具体的には、この底部ケーシング3の底壁部31には、この底壁部31上に流れてきたドレインを外部に排出するための排出口32が設けられている。底壁部31は、図面においては略水平に示されているが、好ましくは、排出口32へのドレインの流れを促進する手段として、排出口32寄りほど高さが低くなるように傾斜している。この底部ケーシング3は、耐酸性を有しており、たとえばステンレス製である。排出口32から排出されたドレインは、中和器(図示略)に送られて中和処理されるようになっている。中和器は、たとえば合成樹脂製容器内に炭酸カルシウムなどの中和剤が充填された構成を有している。消音器19は、その内部にグラスウールなどの吸音材を備えたものであり、排気騒音を低減する役割を果たす。
The
次に、前記した給湯装置Aの作用について説明する。 Next, the operation of the hot water supply apparatus A will be described.
まず、燃焼器1を駆動させて燃焼ガスを発生させると、この燃焼ガスは、缶体2内を下向きに進行し、顕熱回収用領域S1を通過してから潜熱回収用領域S2に向かう。燃焼ガスからは複数の管体部40a,40bを利用して顕熱および潜熱が回収されるために、熱交換効率が高く、省エネを図るのに好適である。
First, when the
燃焼ガス阻止部5は、顕熱回収用領域S1を通過したばかりの燃焼ガス、すなわち潜熱未回収の燃焼ガスが缶体2の下部内周面20aに向けて進行することを阻止する。具体的には、図2の矢印N1に示すように、燃焼ガスが断熱空間部52の内部に対してその上方から進行することは、閉塞部53によって阻止される。また、矢印N2に示すように、複数の管体部40b間や、フィン42間に進入した燃焼ガスが、断熱空間部52に向けて進行することはループ状の壁部51によって阻止される。このため、燃焼ガスが缶体2の下部内周面20aに直接接触することはなく、この下部内周面20a上に酸性のドレインが発生することはない。したがって、この下部内周面20aが酸性のドレインに起因して短期間で腐食するといった不具合はない。なお、断熱空間部52の下部開口部52bは、開口しているが、この下部開口部52bから断熱空間部52内に廻り込む燃焼ガスは、既に潜熱が回収された燃焼ガスであり、下部内周面20aにドレインを発生させる要因にはならない。
The combustion
断熱空間部52は、燃焼ガスの熱が下部内周面20aに伝達して缶体2から外部に逃げることを抑制する作用も発揮する。したがって、その分だけ複数の管体部40bによって回収される熱量を相対的に多くし、熱交換をさらに高めることも可能である。また、断熱空間部52が断熱層としての役割を果たすと、たとえばループ状の壁部51が缶体2の周壁部20と同程度の低温にならないようにする作用も得られる。仮に、ループ状の壁部51が低温になると、この部分に多くのドレインが発生し易くなるため、たとえば複数の屈曲板部420どうしの間に僅かな隙間が万一発生している場合には、この部分から断熱空間部52内にドレインが進入するといった虞れがある。これに対し、本実施形態では、そのような虞れも適切に解消することが可能となる。
The
熱交換器HTの潜熱回収用領域S2内においては、複数の管体部40bやフィン42の表面に酸性のドレインが多量に発生するが、それらはいずれも耐酸性を有する材質であり、これらが容易に腐食することはない。また、前記ドレインは、底部ケーシング3の底壁部31上に滴下して排出口32から外部に排出されるために、底部ケーシング3内にドレインが残留することも適切に回避される。底部ケーシング3がドレイン用の受け部材として、およびガイド部材としての役割を果たすために、この底部ケーシング3とは別にドレインを受けるための専用の部材を別途設ける必要はなく、全体の構成を簡易にするのにも好適となる。
In the latent heat recovery region S2 of the heat exchanger HT, a large amount of acidic drain is generated on the surfaces of the plurality of
このように、本実施形態の給湯装置Aにおいては、燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収することにより、高い熱交換効率を達成することが可能である一方、熱交換器HTは、1つの銅製の缶体を用いた1缶式とされており、その製造コストを廉価にすることが可能である。また、熱交換器HTに燃焼ガス阻止部5が設けられていることにより、缶体2にドレインが付着しないようにして、缶体2の腐食防止が適切に図られており、缶体2を銅製にしたことに起因する不具合もない。燃焼ガス阻止部5は、複数のフィン42を有効に利用して構成されており、その製作も容易であるため、この燃焼ガス阻止部5の存在が熱交換器HTの全体のコストを大幅に押し上げるといったこともない。また、熱交換器HTは1缶式とされているため、この熱交換器HTの全体サイズ、ひいては給湯装置Aの全体サイズを小さくするのにも有利となる。
As described above, in the hot water supply apparatus A of the present embodiment, high heat exchange efficiency can be achieved by recovering sensible heat and latent heat from the combustion gas, while the heat exchanger HT is made of one copper. It is possible to make the manufacturing cost low. Further, since the combustion
図6〜図8は、本発明の他の例を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。 6 to 8 show other examples of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.
図6に示す構成においては、複数のフィン42の各端部に略L字状の屈曲板部420が形成されているものの、それら複数の屈曲板部420どうしの間には、隙間s1が形成されている。これに対し、それら複数の屈曲板部420の外面には、ステンレス製の板材54が重ねられて接合されており、この板材54が隙間s1を塞いでいる。したがって、本実施形態におけるループ状の壁部51は、板材54を含んで構成されている。
In the configuration shown in FIG. 6, although a substantially L-shaped
本実施形態の構成においても、断熱空間部52内に、潜熱未回収の燃焼ガスが進入することが適切に防止される。その一方、フィン42の屈曲板部420どうしを隙間なく接合する必要はないため、熱交換器の製造コストを低減するのにより好適である。
Also in the configuration of the present embodiment, the combustion gas that has not been recovered with latent heat is appropriately prevented from entering the
図7および図8に示す構成においては、缶体2の下部内周面20aに、耐酸性を有する材質の被覆層55が積層して設けられており、燃焼ガス阻止部5Aは、この被覆層55を含んで構成されている。被覆層55は、たとえばステンレス製の薄肉の板材55を下部内周面20aに接合することにより、あるいはセラミックやその他の耐食性を有する物質をコーティングすることによって構成されている。
7 and 8, a
本実施形態においては、缶体2の下部内周面20aが被覆層55によって覆われているために、やはりこの下部内周面20aに潜熱未回収の燃焼ガスが直接接触することはなく、下部内周面20a上にドレインが発生付着することはない。被覆層55自体の表面にはドレインが発生する可能性があるものの、この被覆層55が下部内周面20aに密着していれば、前記ドレインが下部内周面20a上を流れないようにして、下部内周面20aの腐食を適切に防止することが可能である。もちろん、被覆層55は耐酸性を有しているために、この部分が容易に腐食することもない。本実施形態の燃焼ガス阻止部5Aは、先に述べた実施形態の燃焼ガス阻止部5と比較すると、その構成は非常に簡素であり、その製造は容易であるため、熱交換器および給湯装置の製造コストをさらに低減するのに好適である。
In the present embodiment, since the lower inner
本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る熱交換器、および燃焼装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the heat exchanger and the combustion apparatus according to the present invention can be varied in design in various ways.
本発明でいう燃焼ガス阻止部は、缶体の周壁部のうち、潜熱回収用領域を囲む内周面に潜熱未回収の燃焼ガスが進行して接触することを阻止するように設けられていればよく、顕熱回収用領域を囲む領域に及ぶように設けられていてもよい。ただし、燃焼ガス阻止部の構成部材の節約を図り、製造コストの低減などを図る観点からすれば、潜熱回収用領域を囲む部分のみに限定して設けることが好ましい。 The combustion gas blocking part referred to in the present invention is provided so as to prevent the combustion gas not recovered with latent heat from advancing and contacting the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region in the peripheral wall part of the can. What is necessary is just to be provided so that the area | region surrounding the area | region for sensible heat recovery may be covered. However, from the viewpoint of saving the constituent members of the combustion gas blocking portion and reducing the manufacturing cost, it is preferable to provide only the portion surrounding the latent heat recovery region.
燃焼ガス阻止部は、耐酸性を有する部材によって構成する必要があるが、その部材の材質の具体例としては、ステンレスやセラミック以外として、たとえばチタンなども挙げられる。また、表面が耐酸性を有する物質によりコーティングされ、かつその内側部分は耐酸性を有しない材質にされていてもよい。この点は、潜熱回収用の管体部や、この管体部に設けられるフィンに耐酸性を具備させる場合についても同様である。 Although it is necessary to comprise a combustion gas prevention part with the member which has acid resistance, as a specific example of the material of the member, titanium etc. are mentioned as examples other than stainless steel and ceramic, for example. Further, the surface may be coated with a substance having acid resistance, and the inner part thereof may be made of a material not having acid resistance. This also applies to the case where the pipe for recovering latent heat and the fins provided in the pipe are provided with acid resistance.
缶体は、銅製に限らず、銅合金、あるいはそれ以外の材質にしてもかまわない。複数の熱交換用管体部については、少なくとも潜熱回収に伴ってドレインが発生する部分がステンレス製などの耐酸性を有する材質とされていればよく、それ以外の部分をたとえばステンレスよりも廉価な銅やその他の材質にしてもよい。ただし、熱交換用管体部の全てをたとえばステンレス製にすると、酸性気味の井戸水などをそれら熱交換用管体部内に通水させた場合に、孔食などを生じ難くすることができる利点が得られる。複数の熱交換用管体部の具体的な段数や本数、およびそれらのうちのいずれが顕熱回収用、潜熱回収用であるかなどの事項は、燃焼器の火力などに応じて適宜選定される事項であり、それらの具体的な数値も特定されない。 The can body is not limited to copper, but may be a copper alloy or other materials. For the plurality of heat exchange tube parts, it is sufficient that at least the part where the drain is generated due to the recovery of latent heat is made of a material having acid resistance such as stainless steel, and other parts are cheaper than stainless steel, for example. Copper or other materials may be used. However, if all of the heat exchange tube parts are made of, for example, stainless steel, there is an advantage that pitting corrosion or the like can be made difficult to occur when acidic well water or the like is passed through the heat exchange tube parts. can get. The specific number and number of tube sections for heat exchange, and which of them are for sensible heat recovery or latent heat recovery, are appropriately selected according to the thermal power of the combustor. These are specific matters, and their specific values are not specified.
本発明に係る熱交換器は、燃焼ガスを下向きに進行させる逆燃焼方式に限らず、これとは異なる方式に用いることも可能である。ただし、上述の実施形態のように、燃焼ガスを下向きに進行させると、缶体内の下部領域を潜熱回収用領域として、この領域で発生したドレインを缶体の下方に容易に排出することが可能となる。したがって、ドレイン排出の容易性などを考慮すると、燃焼ガスを下向きに進行させるように用いるのが最適であると考えられる。 The heat exchanger according to the present invention is not limited to the reverse combustion method in which the combustion gas advances downward, and can be used in a method different from this. However, when the combustion gas advances downward as in the above-described embodiment, the lower region in the can body is used as a latent heat recovery region, and the drain generated in this region can be easily discharged below the can body. It becomes. Therefore, considering the ease of drain discharge and the like, it is considered optimal to use the combustion gas so as to advance downward.
本発明に係る燃焼装置は、瞬間式の一般の給湯装置、風呂用給湯装置、暖房用の給湯装置などの各種の給湯装置として構成することができることは勿論のこと、このような給湯装置以外の燃焼装置としても構成することが可能である。燃焼器としては、オイル燃焼器に代えて、たとえばガス燃焼器などの種々のものを用いることができる。 The combustion apparatus according to the present invention can be configured as various types of hot water supply apparatuses such as an instantaneous general hot water supply apparatus, a hot water supply apparatus for a bath, and a hot water supply apparatus for heating. It can also be configured as a combustion device. As the combustor, various types such as a gas combustor can be used instead of the oil combustor.
A 給湯装置(燃焼装置)
HT 熱交換器
S1 顕熱回収用領域
S2 潜熱回収用領域
1 燃焼器
2 缶体
4 水管
5,5A 燃焼ガス阻止部
40 熱交換用管体部
42 フィン
51 ループ状の壁部
52 断熱空間部
53 閉塞部
54 板材
55 被覆層
420 屈曲板部
A Water heater (combustion device)
HT Heat exchanger S1 Sensible heat recovery area S2 Latent
Claims (7)
前記缶体内に導入され、または前記缶体内において発生された燃焼ガスが前記複数の熱交換用管体部の隙間を通過して進行するように構成されている、熱交換器であって、
前記缶体内の前記複数の熱交換用管体部が設けられている領域のうち、燃焼ガス進行方向上流寄りの領域は、顕熱回収用領域とされている一方、これよりも燃焼ガス進行方向下流の領域は、潜熱回収用領域とされており、
前記複数の熱交換用管体部は、少なくとも前記潜熱回収用領域に位置する部分が耐酸性を有する材質とされ、
前記缶体内には、耐酸性を有する部材によって構成され、かつ前記缶体の周壁部のうち、前記潜熱回収用領域を囲む内周面に潜熱未回収の燃焼ガスが進行して接触することを阻止する燃焼ガス阻止部が設けられていることを特徴とする、熱交換器。 A can body having a cylindrical peripheral wall portion, and a plurality of heat exchange tube portions provided in a plurality of stages in the can body and supplied with a heat exchange medium therein,
A heat exchanger configured such that combustion gas introduced into the can or generated in the can progresses through the gaps of the plurality of heat exchange tube parts,
Among the regions where the plurality of heat exchanging tube portions in the can are provided, the region closer to the combustion gas traveling direction upstream is a sensible heat recovery region, while the combustion gas traveling direction is more than this. The downstream area is a latent heat recovery area,
The plurality of heat exchange tube parts are made of a material having at least a portion located in the latent heat recovery region having acid resistance,
The can body is constituted by an acid-resistant member, and the combustion gas that has not been recovered with latent heat is in contact with the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region of the peripheral wall portion of the can body. A heat exchanger characterized in that a combustion gas blocking part for blocking is provided.
前記ループ状の壁部は、前記複数のフィンを含んで構成されている、請求項2に記載の熱交換器。 Of the plurality of heat exchange tube parts, a portion located in the latent heat recovery region is provided with a plurality of fins having acid resistance,
The heat exchanger according to claim 2, wherein the loop-shaped wall portion includes the plurality of fins.
前記燃焼ガス阻止部は、前記被覆層を含んでいる、請求項1に記載の熱交換器。 Of the peripheral wall portion of the can body, provided with a covering layer made of an acid-resistant member or a coating material laminated on the inner peripheral surface so as to cover the inner peripheral surface surrounding the latent heat recovery region,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the combustion gas blocking unit includes the coating layer.
前記熱交換器として、請求項1ないし6のいずれかに記載の熱交換器が用いられていることを特徴とする、燃焼装置。 A combustion device comprising a combustor and a heat exchanger that recovers heat from the combustion gas generated by the combustor,
A combustion apparatus using the heat exchanger according to any one of claims 1 to 6 as the heat exchanger.
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