JP2020079668A - Heat exchanger and combined water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風呂給湯器等に用いられる潜熱回収型の熱交換器と、その熱交換器を備えた風呂給湯器等の複合給湯器とに関する。 The present invention relates to a latent heat recovery type heat exchanger used in a bath water heater and the like, and a combined water heater such as a bath water heater provided with the heat exchanger.
風呂給湯器等の複合給湯器には、熱効率を高めるために、主に顕熱を回収する顕熱回収用の熱交換器と、主に潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器とを併設したものが知られている。この潜熱回収用の熱交換器として、例えば特許文献1には、平面視が矩形状となる箱形のケーシング内に、仕切部材によって2つの排気通路(ここでは給湯用と暖房用)を形成し、各排気通路に、複数の吸熱管を蛇行形状や螺旋形状で配設している。よって、顕熱回収用の熱交換器を通過して顕熱が回収されたバーナの燃焼ガスは、仕切部材によって各排気通路ごとにそれぞれ独立してケーシング内を流れ、潜熱回収用の熱交換器内を通過する際に吸熱管と接触して、吸熱管を流れる水等との間で熱交換して潜熱が回収される。
A combined water heater such as a bath water heater is equipped with a heat exchanger for sensible heat recovery, which mainly recovers sensible heat, and a heat exchanger for latent heat recovery, which mainly recovers latent heat, in order to improve thermal efficiency. What you have done is known. As a heat exchanger for recovering latent heat, for example, in
上記従来の潜熱回収型の熱交換器においては、2つの排気通路を区画形成する仕切部材をケーシングの断面積相当の大きさで用意して、2つの排気通路間で燃焼ガスが漏れないようにケーシング内に組み付ける必要があるため、コスト及び組み付けの手間が掛かってしまう。 In the above-mentioned conventional latent heat recovery type heat exchanger, a partition member for partitioning and forming the two exhaust passages is prepared in a size corresponding to the cross-sectional area of the casing so that combustion gas does not leak between the two exhaust passages. Since it is necessary to assemble it in the casing, the cost and the labor of the assembly are increased.
そこで、本発明は、各排気通路での熱交換を阻害することなく、仕切部材に係るコストや組み付けの手間が軽減できる熱交換器及び複合給湯器を提供することを目的としたものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger and a composite water heater that can reduce the cost of the partition member and the labor of assembly without hindering heat exchange in each exhaust passage.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ケーシング内部に仕切部材を設けて左右2つの排気通路を形成し、少なくとも一方の排気通路に、顕熱回収用の熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を回収するための吸熱管を収容してなる熱交換器であって、燃焼ガスが流れる前後方向でのケーシング内の前後距離よりも短い仕切部材をケーシング内の後寄りに設置して、ケーシング内での燃焼ガスの流れの下流側でケーシングの前側内面と仕切部材の前端との間に、2つの排気通路を互いに連通させる開口を形成したことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、仕切部材の前後距離は、ケーシング内を全て仕切った場合の前後距離に対して75%以上の割合を有することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、複合給湯器であって、バーナと、バーナの燃焼ガスの流れの上流側に配置される顕熱回収用の熱交換器と、流れの下流側に配置される請求項1又は2に記載の熱交換器とを含んでなることを特徴とする。
To achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the invention, in the configuration of the first aspect, the front-rear distance of the partition member has a ratio of 75% or more with respect to the front-rear distance when the entire inside of the casing is partitioned.
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、仕切部材が短くて済み、各排気通路での熱交換を阻害することなく、仕切部材に係るコストや組み付けの手間が軽減できる。
特に、請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加えて、仕切部材の前後距離の設定により、開口を設けても高い熱交換効率を確保することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the partition member can be short, the cost concerning the partition member and the labor of assembly can be reduced without hindering the heat exchange in each exhaust passage.
In particular, according to the invention described in
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、複合給湯器の一例である風呂給湯器を示す断面図である。この風呂給湯器1は、図示しない筐体内に燃焼装置2を備えてなり、燃焼装置2は、内部が連通する缶体3内に、下方から、バーナユニット4、主に顕熱を回収する顕熱回収用の一次熱交換器5、主に潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器としての二次熱交換器6の順に備えている。
まず、バーナユニット4では、第1バーナ群7と第2バーナ群8とが左右方向に並設される。各バーナ群7,8は、上端面に炎孔を形成した扁平なバーナ9,9・・を複数左右方向に並べてなり、各バーナ9の下部に設けた混合管10の後端に、ガス供給管に接続される図示しないノズルを臨ませて、燃料ガスと共に燃焼用一次空気が供給されるようになっている。ここでは第1バーナ群7が給湯側バーナ、第2バーナ群8が風呂側バーナとなっており、能力の大きい第1バーナ群7のバーナ9の数を第2バーナ群8よりも多くしている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a bath water heater which is an example of a combined water heater. The
First, in the
次に、一次熱交換器5では、第1バーナ群7の上方に位置する給湯側一次熱交換器11と、第2バーナ群8の上方に位置する風呂側一次熱交換器12とが左右方向に並設される。各熱交換器11,12は、前後方向に所定間隔をおいて複数枚積層したフィン13,13・・と、各フィン13を蛇行状に貫通する伝熱管14とからなる。
また、二次熱交換器6では、給湯側一次熱交換器11の上方に位置し、螺旋状に巻回される複数の吸熱管16,16・・からなる給湯側二次熱交換器15と、風呂側一次熱交換器12の上方に位置し、蛇行状に配設される複数の吸熱管18,18・・からなる風呂側二次熱交換器17とが左右に並設される。
Next, in the
Further, in the
この給湯側二次熱交換器15及び風呂側二次熱交換器17は、図2〜5にも示すように、箱状のケーシング20に収容されている。ケーシング20の後面には、一次熱交換器5を通過した燃焼ガスの流入口21が、前面には、ケーシング20内を通過した燃焼ガスの排気口22がそれぞれ左右方向に形成されている。排気口22の下縁には、前方斜め上へ向けて突出し、前端が筐体内面に当接する傾斜板23が設けられている。
また、ケーシング20の左側面には、給湯側二次熱交換器15の吸熱管16,16・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ24と出側ヘッダ25とがそれぞれ上下に設けられている。入側ヘッダ24には、入口26が設けられて給水管27が接続されている。出側ヘッダ25には、出口28が設けられて、給湯側一次熱交換器11の伝熱管14の入口への接続管29が接続される。給湯側一次熱交換器11の伝熱管14の出口には、出湯管30が接続される。
The hot water supply side
Further, on the left side surface of the
さらに、ケーシング20の右側面には、風呂側二次熱交換器17の吸熱管18,18・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ31と出側ヘッダ32とがそれぞれ前後に設けられている。入側ヘッダ31には、入口33が設けられて、浴槽からの戻り配管34が接続されている。出側ヘッダ32には、出口35が設けられて、風呂側一次熱交換器12の伝熱管14の入口への図示しない接続管が接続される。風呂側一次熱交換器12の伝熱管14の出口には、浴槽への往き配管36が接続されている。
Further, on the right side surface of the
そして、ケーシング20の内部には、図4,5にも示すように、給湯側二次熱交換器15と風呂側二次熱交換器17との間を仕切る仕切部材としての仕切板40が前後方向に設けられている。この仕切板40によりケーシング20内には、流入口21から流入した燃焼ガスが給湯側二次熱交換器15の吸熱管16,16・・間を通過して排気口22から排出する給湯側排気通路41と、流入口21から流入した燃焼ガスが風呂側二次熱交換器17の吸熱管18,18・・間を通過して排気口22から排出する風呂側排気通路42とが形成されている。
Then, as shown in FIGS. 4 and 5, inside the
さらに、ケーシング20内の前方で排気口22の上側には、ケーシング20の前面から所定間隔をおいた後方位置から当該前面と平行に垂下し、ケーシング20内の上下方向中央よりやや下側位置まで伸びる垂下部44と、その垂下部44の下端から前方斜め上へ伸びて排気口22の上端に接続される左右方向の案内部45とからなる側面視L字状の整流板43が設けられている。
よって、流入口21から給湯側排気通路41及び風呂側排気通路42を前方へ移動する燃焼ガスは、図4に点線で示すように、整流板43の垂下部44に当接すると、垂下部44に沿って下降した後、垂下部44の下方を回り込んで案内部45に沿って前方へ移動し、排気口22から排出されることになる。
Further, above the
Therefore, when the combustion gas moving forward through the hot water supply
ここでの仕切板40は、前後方向の寸法がケーシング20内の前後方向の距離よりも短く形成されて、ケーシング20内の後寄りに配置され、上端がケーシング20内の上面に、下端がケーシング20内の底面に、後端がケーシング20内の後面にそれぞれ固定されることで、左右の給湯側排気通路41と風呂側排気通路42とを区画している。
よって、仕切板40の前端40aは、整流板43の垂下部44及びケーシング20の前側内面に当接しておらず、垂下部44の手前まで形成されて、整流板43を含むケーシング20の前側内面との間に、給湯側排気通路41と風呂側排気通路42とを互いに連通させる開口46を上下方向に形成している。
The
Therefore, the
一方、缶体3内は、第1バーナ群7と第2バーナ群8との間に位置する下仕切部材50と、給湯側一次熱交換器11と風呂側一次熱交換器12との間に位置する中仕切部材51とが設けられている。この下仕切部材50と中仕切部材51と仕切板40とによって、缶体3内は、第1バーナ群7と給湯側一次熱交換器11と給湯側二次熱交換器15とが配置される給湯側燃焼室52と、第2バーナ群8と風呂側一次熱交換器12と風呂側二次熱交換器17とが配置される風呂側燃焼室53とに仕切られている。下仕切部材50には、燃焼ガスの温度を検出してフィン13の閉塞を監視するためのサーミスタ54が設けられている。缶体3の下部には、図示しない給気ファンが接続されて、給気ファンから送られる空気を、各燃焼室52,53に供給可能としている。
On the other hand, in the
以上の如く構成された風呂給湯器1においては、出湯管30の下流側に設けられた給湯栓を開栓して器具内に通水させると、給水管27からの水が、給湯側二次熱交換器15の吸熱管16を通過した後、給湯側一次熱交換器11の伝熱管14を通過する。一方、器具外に設けられた図示しないコントローラが第1バーナ群7に点火すると共に、給気ファンを回転させて第1バーナ群7に燃焼用空気を供給する。第1バーナ群7の燃焼ガスは、給湯側燃焼室52内で給湯側一次熱交換器11、給湯側二次熱交換器15の順に通過することで、給湯側一次熱交換器11では主に顕熱が回収され、給湯側二次熱交換器15では主に潜熱が回収されて、出湯管30から所定温度の湯が出湯される。
In the
一方、コントローラに設けられた追い炊きスイッチをON操作すると、コントローラが浴槽との間の循環路に設けられたポンプを駆動させて第2バーナ群8に点火すると共に、給気ファンを回転させて第2バーナ群8に燃焼用空気を供給する。浴槽からの湯は、風呂側二次熱交換器17の吸熱管18を通過した後、風呂側一次熱交換器12の伝熱管14を通過し、第2バーナ群8の燃焼ガスは、風呂側燃焼室53内で風呂側一次熱交換器12、風呂側二次熱交換器17の順に通過する。よって、風呂側一次熱交換器12では主に顕熱が回収され、風呂側二次熱交換器17では主に潜熱が回収されて、浴槽内の湯が循環しながら追い焚きされる。
On the other hand, when the additional cooking switch provided in the controller is turned on, the controller drives the pump provided in the circulation path to the bathtub to ignite the second burner group 8 and rotate the air supply fan. Combustion air is supplied to the second burner group 8. The hot water from the bathtub passes through the
このとき、二次熱交換器6では、一次熱交換器5を介して流入口21から流入した燃焼ガスが、給湯側排気通路41又は風呂側排気通路42をそれぞれ通り、整流板43の下側に回り込んで排気口22から器具外部へ排出される。
ここで、仕切板40と整流板43及びケーシング20の前側内面との間に開口46が形成されていても、その後側では仕切板40によって両排気通路41,42は区画されているので、給湯側と風呂側との何れか一方のみの運転であっても、燃焼ガスは仕切板40によって排気口22までスムーズに案内される。
なお、給湯側排気通路41及び風呂側排気通路42で発生したドレンは、前下がり傾斜するケーシング20の底面の前方に凹設されて右下がり傾斜する凹部55で受けられ、凹部55の右側最深部に設けたドレン排出管56から図示しない中和器へ排出される。
At this time, in the
Here, even if the
The drain generated in the hot water supply
このように、上記形態の二次熱交換器6及び風呂給湯器1によれば、燃焼ガスが流れる方向でのケーシング20内の前後距離よりも短い仕切板40をケーシング20内の後寄りに設置して、ケーシング20内での燃焼ガスの流れの下流側でケーシング20の前側内面と仕切板40の前端40aとの間に、2つの排気通路41,42を互いに連通させる開口46を形成したことで、仕切板40が短くて済み、各排気通路41,42での熱交換を阻害することなく、仕切板40に係るコストや組み付けの手間が軽減できる。
As described above, according to the
図6,7は、ケーシング20内での前後方向の長さが徐々に短くなる仕切板40を複数用意して、それぞれの長さで給湯器側のみ運転させた場合の熱交換効率の変化を検証した表及びグラフである。
ここでは仕切板40がケーシング20内を前後方向で全て仕切った場合(100%)、熱交換効率は95%となり、そこから仕切板40の長さ(全て仕切った場合の長さに対する割合)が95%,90%,85%,80%・・と後方側へ短くなるにつれて、熱交換効率は95%、94.761%、94.741%、94.541%・・と徐々に低くなる傾向となっている。
この表及びグラフから、仕切板40の長さが55%であっても90%以上の熱交換効率が得られることが分かる。但し、潜熱回収型で94%以上の高い熱交換効率を確保することを考えると、仕切板40の長さは75%以上とすることが望ましい。
FIGS. 6 and 7 show changes in heat exchange efficiency when a plurality of
Here, when the
From this table and graph, it can be seen that a heat exchange efficiency of 90% or more can be obtained even when the length of the
なお、仕切部材の構造は上記形態のような一枚の仕切板に限らず、複数の板材や部品を組み合わせたり、1枚の板材を折り曲げたりしてもよい。開口の形状も仕切部材の前端形状を変えることで適宜変更可能である。
また、上記形態では、給湯側と風呂側との2つの加熱部を有する複合給湯器となっているが、風呂側は暖房機器用の他の加熱部であってもよい。
さらに、潜熱回収用の熱交換器の両方の排気通路に吸熱管を設けて二次熱交換器を形成するものに限らず、何れか一方(例えば給湯側)の排気通路にのみ吸熱管を設けて二次熱交換器を形成する複合給湯器であっても、本発明は適用可能である。
The structure of the partition member is not limited to the one partition plate as in the above embodiment, and a plurality of plate materials or parts may be combined or one plate material may be bent. The shape of the opening can also be changed as appropriate by changing the shape of the front end of the partition member.
Further, in the above-described embodiment, the combined water heater has two heating units, one for the hot water supply side and the other for the bath side, but the bath side may be another heating unit for heating equipment.
Further, the heat exchangers for recovering latent heat are not limited to those having heat absorbing tubes provided in both exhaust passages to form a secondary heat exchanger, and heat absorbing tubes are provided only in one of the exhaust passages (for example, hot water supply side). The present invention can be applied even to a combined water heater that forms a secondary heat exchanger as a result.
1・・風呂給湯器、2・・燃焼装置、3・・缶体、4・・バーナユニット、5・・一次熱交換器、6・・二次熱交換器、7・・第1バーナ群、8・・第2バーナ群、9・・バーナ、11・・給湯側一次熱交換器、12・・風呂側一次熱交換器、13・・フィン、14・・伝熱管、15・・給湯側二次熱交換器、16,18・・吸熱管、17・・風呂側二次熱交換器、20・・ケーシング、21・・流入口、22・・排気口、27・・給水管、30・・出湯管、40・・仕切板、40a・・前端、41・・給湯側排気通路、42・・風呂側排気通路、43・・整流板、46・・開口、52・・給湯側燃焼室、53・・風呂側燃焼室。 1...Bath water heater, 2...Combustion device, 3...Can body, 4... Burner unit, 5...Primary heat exchanger, 6...Secondary heat exchanger, 7...First burner group, 8・・Second burner group, 9・・Burner, 11・・Hot water supply side primary heat exchanger, 12・・Bath side primary heat exchanger, 13・・Fin, 14・・Heat transfer tube, 15・・Hot water supply side Secondary heat exchanger, 16, 18... Heat absorption pipe, 17... Bath secondary heat exchanger, 20... Casing, 21... Inflow port, 22... Exhaust port, 27... Water supply pipe, 30... Hot water supply pipe, 40... Partition plate, 40a... Front end, 41... Hot water supply side exhaust passage, 42... Bath side exhaust passage, 43... Current plate, 46... Opening, 52... Hot water supply side combustion chamber, 53 ..Bath side combustion chamber
Claims (3)
前記燃焼ガスが流れる前後方向での前記ケーシング内の前後距離よりも短い前記仕切部材を前記ケーシング内の後寄りに設置して、前記ケーシング内での前記燃焼ガスの流れの下流側で前記ケーシングの前側内面と前記仕切部材の前端との間に、2つの前記排気通路を互いに連通させる開口を形成したことを特徴とする熱交換器。 A partition member is provided inside the casing to form two left and right exhaust passages, and at least one of the exhaust passages accommodates an endothermic tube for recovering latent heat from the combustion gas that has passed through the sensible heat recovery heat exchanger. A heat exchanger consisting of
The partition member, which is shorter than the front-rear distance in the casing in the front-rear direction in which the combustion gas flows, is installed near the rear in the casing, and the casing is provided on the downstream side of the flow of the combustion gas in the casing. A heat exchanger, characterized in that an opening is formed between a front inner surface and a front end of the partition member so that the two exhaust passages communicate with each other.
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