JP2018525599A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の熱交換器1が備えられたコンデンシングガスボイラーは、暖房還水流入管11を通じて流入した暖房水を貯蔵する膨張タンク20と、前記膨張タンク20から排出された暖房水を暖房還水排出管12を通じて循環させる循環ポンプ30と、バーナー100で生成した燃焼ガスと暖房水および直水との間に熱交換が行われる熱交換器1と、暖房の稼動時には暖房水供給管13に暖房水を供給し、温水使用時には給湯熱交換器50側のバイパス管14に暖房水を供給する三方バルブ40、および暖房水と温水との間に間接熱交換が行われる給湯熱交換器50を含む。
前記複数のプレートは暖房顕熱部200Aが上部に位置し、暖房潜熱部200Bおよび温水潜熱部200Cが下部に位置するように直立構造に配置されて前後方に積層される。
前記第1閉塞部H3'、H7'と第2閉塞部H4'、H8'は、暖房顕熱部暖房水流路P3を通過する暖房水の流動経路を変換させて直列流路を形成するための構成であって、その作用は後述する。
そして、前記燃焼室(C)を包み込む外壁には、暖房水が流れる暖房顕熱部暖房水流路P3が設けられて燃焼室(C)の外壁の断熱が可能であるため、前記燃焼室(C)は前記水タンク冷却部(B)と暖房顕熱部暖房水流路P3とにより、全体の領域に亘って断熱が可能となる。
そして、相反する方向に折り曲げられた第3突出部230bと第3陥没部270bとの間には、温水が流動する温水潜熱部温水流路P5が形成され、隣接して積層される一側の単位プレートの第3陥没部270bと他側の単位プレートの第3突出部230bとの間には、燃焼ガスが流動する温水潜熱部燃焼ガス流路P6が形成される。
そして、前記第1貫通口H1および第5貫通口H5を順に通過する暖房水のうち一部の流量の暖房水は、それぞれの単位プレート200−1〜200−11の内部に並列構造で設けられた暖房潜熱部暖房水流路P1を通過して前記第1貫通口H1および第5貫通口H5と対角線の方向に位置する第2貫通口H2および第6貫通口H6を順に通過し、前記第1プレート200a−12と第2プレート200b−12との間に設けられる水タンク冷却部(B)に向かって流動する。
本実施例では前方から後方に8個ずつのプレートの集合からなる第1プレート群200−Aと第2プレート群200−Bおよび第3プレート群200−Cで構成された場合を例示して説明したが、本発明において積層される全体のプレートの個数および各プレート群を構成するプレートの個数は、これとは異なって設定されて実施され得ることは言うまでもない。
11 暖房還水流入管
12 暖房還水排出管
13 暖房水供給管
14 バイパス管
15 直水流入管
16 温水排出管
17 温水供給管
100 バーナー
200 熱交換部
200A 暖房顕熱部
200B 暖房潜熱部
200C 温水潜熱部
200−1〜200−12 単位プレート
200a−1〜200a−12 第1プレート
200b−1〜200b−12 第2プレート
200−A 第1プレート群
200−B 第2プレート群
200−C 第3プレート群
201 暖房水入口
202 暖房水出口
203 直水入口
204 温水出口
210 第1平面部
220 第1突出部
221 第1ガイド部
222 第1間隔維持部
230a 第2突出部
230b 第3突出部
240 第1フランジ部
241 第1切開部
250 第2平面部
260 第1陥没部
261 第2ガイド部
262 第2間隔維持部
270a 第2陥没部
270b 第3陥没部
280 第2フランジ部
281 第2切開部
300 燃焼ガス排出部
310 下部蓋
311 凝縮水排出管
320 燃焼ガス排出管
A1 第1開放口
A2 第2開放口
B 水タンク冷却部
B1 第1断熱板
B2 第2断熱板
C 燃焼室
D 燃焼ガス通過部
H1〜H10b 貫通口
H3'、H7' 第1閉塞部
H4'、H8' 第2閉塞部
H3−1、H4−1 第1フランジ部
H7−1、H8−1 第2フランジ部
P1 暖房潜熱部暖房水流路
P2 暖房潜熱部燃焼ガス流路
P3 暖房顕熱部暖房水流路
P4 暖房顕熱部燃焼ガス流路
P5 温水潜熱部温水流路
P6 温水潜熱部燃焼ガス流路
Claims (17)
- 複数のプレート間の空間に暖房水が流動する暖房水流路と、温水が流動する温水流路、およびバーナー(100)で燃焼した燃焼ガスが流動する燃焼ガス流路が隣接して交互に形成された熱交換部(200)を具備し、
前記熱交換部(200)は、
燃焼室(C)の外側を包み込み、前記プレートの一側領域で構成されて前記バーナー(100)の燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を利用して暖房水を加熱する暖房顕熱部(200A)、
前記プレートの他側の一部の領域で構成されて前記暖房顕熱部(200A)で熱交換を終えた燃焼ガスに含まれた水蒸気の潜熱を利用して暖房水を加熱する暖房潜熱部(200B)、および、
前記プレートの他側の残りの領域で構成されて前記暖房潜熱部(200B)を通過した燃焼ガスに含まれた水蒸気の潜熱を利用して直水を加熱する温水潜熱部(200C)、からなることを特徴とする、
熱交換器。 - 前記暖房顕熱部(200A)と暖房潜熱部(200B)との間には暖房水の連結流路が形成され、前記プレートは前記暖房顕熱部(200A)が上部に位置し、前記暖房潜熱部(200B)および温水潜熱部(200C)が下部に位置するように直立構造からなり、前記バーナー(100)は円筒形のバーナーであって、前記燃焼室(C)の空間に正面から水平方向に挿入されて組み立てられることを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部(200A)を構成するプレートは、前記暖房潜熱部(200A)を向く側の領域の幅が前記暖房潜熱部(200A)の反対側の領域の幅より大きく形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部(200A)と暖房潜熱部(200B)との間には暖房水の連結流路が形成され、前記暖房潜熱部(200B)は、前記暖房水が流入する暖房水入口(201)と、前記複数のプレート間に形成されるものの、前記暖房水入口(201)に並列に連通する複数の暖房潜熱部暖房水流路(P1)を含み、前記暖房顕熱部(200A)は、前記暖房水が流出する暖房水出口(202)と、前記複数のプレート間に形成されるものの、前記暖房潜熱部暖房水流路(P1)と前記暖房水出口(202)との間に直列に連結される複数の暖房顕熱部暖房水流路(P3)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記温水潜熱部(200C)は、直水が流入する直水入口(203)と、温水が流出する温水出口(204)が対角線の方向に形成され、前記複数のプレート間には、前記直水入口(203)と温水出口(204)に並列に連通する複数の温水潜熱部温水流路P5が設けられたことを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部(200A)の暖房水流路には、前記暖房水が前記燃焼室(C)の中央に向かって流動するように誘導するガイド部(221、261)が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記複数のプレートの縁には折り曲げられたフランジ部が形成され、前記隣り合うプレートのフランジ部が重なった状態で前記複数のプレートの縁のうち一部の領域に前記燃焼ガス流路を流動する燃焼ガスが通過する燃焼ガス通過部(D)が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部(200A)の後方には、暖房潜熱部(200B)の暖房水流路を通過した暖房水が暖房顕熱部(200A)の暖房水流路に流動するように暖房水の連結流路を提供すると共に、前記燃焼室(C)の断熱のための水タンク冷却部(B)が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記複数のプレートは、第1プレートと第2プレートとが積層された単位プレートが多数で積層されて構成され、前記単位プレートの第1プレートと第2プレートとの間に暖房水流路と温水流路が形成され、隣接して積層される単位プレートのうち一側に位置する単位プレートを構成する第2プレートと、他側に位置する単位プレートの第1プレートとの間に燃焼ガス流路が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
- 前記第1プレートは、第1平面部(210)と、前記第1平面部(210)の一側から前方に突出し、中央には第1開放口(A1)が形成されて前記暖房顕熱部(200A)を構成する第1突出部(220)と、前記第1平面部(210)の他側から前方に突出し、前記暖房潜熱部(200B)を形成する第2突出部(230a)、および前記第2突出部(230a)の他側から前方に突出し、前記温水潜熱部(200C)を形成する第3突出部(230b)からなり、前記第2プレートは、第2平面部(250)と、前記第2平面部(250)の一側から後方に陥没して前記第1突出部(220)との間に暖房顕熱部暖房水流路(P3)を形成し、中央には前記第1開放口(A1)と対応する第2開放口(A2)が形成された第1陥没部(260)と、前記第2平面部(250)の他側から後方に陥没して前記第2突出部(230a)との間に暖房潜熱部暖房水流路(P1)を形成する第2陥没部(270a)、および前記第2陥没部(270a)の他側から後方に陥没して前記第3突出部(230b)との間に温水潜熱部温水流路P5を形成する第3陥没部(270b)からなることを特徴とする、請求項9に記載の熱交換器。
- 前記第1プレートと第2プレートとを積層する時、前記第1平面部(210)と第2平面部(250)は当接し、前記第2突出部(230a)と第2陥没部(270a)は相反する方向に折り曲げられた櫛歯の形態からなり、前記第3突出部(230b)と第3陥没部(270b)は相反する方向に折り曲げられた櫛歯の形態で構成されることを特徴とする、請求項10に記載の熱交換器。
- 前記第1突出部(220)には前記燃焼ガス流路に向かって突出した複数の第1間隔維持部(222)が形成され、前記第1陥没部(260)には前記燃焼ガス流路に向かって突出し、前記第1間隔維持部(222)と対応する位置に形成された複数の第2間隔維持部(262)が形成されたことを特徴とする、請求項10に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部暖房水流路(P3)の間には暖房顕熱部燃焼ガス流路(P4)が設けられ、前記暖房潜熱部暖房水流路(P1)の間には前記暖房顕熱部燃焼ガス流路(P4)と連通する暖房潜熱部燃焼ガス流路(P2)が設けられ、前記温水潜熱部温水流路(P5)の間には前記暖房潜熱部燃焼ガス流路(P2)と連通する温水潜熱部燃焼ガス流路(P6)が設けられたことを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。
- 前記暖房潜熱部(200B)には、前記暖房潜熱部暖房水流路(P1)を並列に連結するために、前記暖房潜熱部暖房水流路(P1)と連通する一側の貫通口(H1、H5)と他側の貫通口(H2、H6)が対角線の方向に形成され、前記暖房顕熱部(200A)には、前記暖房顕熱部暖房水流路(P3)を直列に連結するために、前記暖房顕熱部暖房水流路(P3)と連通する一側の貫通口(H3、H7)と他側の貫通口(H4、H8)が対角線の方向に形成されたことを特徴とする、請求項4に記載の熱交換器。
- 前記一側の貫通口(H3、H7)を通じて暖房顕熱部暖房水流路(P3)に流入した暖房水は、両方向に分岐して対角線の方向の他側に形成された貫通口(H4、H8)に向かって流動し、前記貫通口(H4、H8)を通じて暖房顕熱部暖房水流路(P3)に流入した暖房水は、両方向に分岐して対角線の方向の他側に形成された前記貫通口(H3、H7)に向かって流動することを特徴とする、請求項14に記載の熱交換器。
- 前記暖房顕熱部(200A)には、前記一側の貫通口(H3、H7)を通じて暖房顕熱部暖房水流路(P3)に流入した熱媒体が、対角線の方向の他側に形成された貫通口(H4、H8)に向かって流動するように誘導するための第1閉塞部(H3'、H7')と、前記他側の貫通口(H4、H8)を通じて暖房顕熱部暖房水流路(P3)に流入した熱媒体が、対角線の方向の他側に形成された貫通口(H3、H7)に向かって流動するように誘導するための第2閉塞部(H4'、H8')が形成されたことを特徴とする、請求項15に記載の熱交換器。
- 前記貫通口(H3、H4)には前記燃焼ガス流路に向かって突出した第1フランジ部(H3−1、H4−1)が形成され、前記貫通口(H7、H8)には前記燃焼ガス流路に向かって突出して、前記第1フランジ部(H3−1、H4−1)の端部に当接する第2フランジ部(H7−1、H8−1)が形成されたことを特徴とする、請求項14に記載の熱交換器。
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