JP2022038263A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切り起こし片と管の内壁の間に設けられる隙間の面積が低減された給湯装置を提供する。【解決手段】管１２内に、燃焼ガスの進行を遅くするバッフル板１３が設けられた給湯装置１０において、バッフル板１３は、長手方向が管１２の軸心方向に沿った板状ベース２９と、基端側が板状ベース２９に連結され、それぞれ先端側が板状ベース２９の一面側に突出した複数の第１の切り起こし片３０と、基端側が板状ベース２９に連結され、それぞれ先端側が板状ベース２９の他面側に突出した複数の第２の切り起こし片３１とを備え、第１、第２の切り起こし片３０、３１は板状ベース２９の長手方向に交互に配され、管１２は、第１の切り起こし片３０に向かって内側に窪んだ第１の凹部３４、３５と第２の切り起こし片３１に向かって内側に窪んだ第２の凹部３６、３７とが形成されて、管１２の断面が円形の一部を内側に窪ませた形状となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を燃焼して生じた燃焼ガスにより水を加熱して湯とし、外部に供給する給湯装置に関する。

燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを管に通して管外の水を加熱する給湯装置は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、管１００内にバッフル板１０１が設けられ、管１００内の燃焼ガスの進行を遅くして燃焼ガスの熱を管に効率的に伝えるようにしている（特許文献１、２参照）。長尺の金属板を加工してなるバッフル板１０１は、板状ベース１０２と、板状ベース１０２に基端側が連結され、先端側がそれぞれ突出した半円状の複数の切り起こし片１０３、１０４を備えている。

板状ベース１０２の長手方向に、先端側が板状ベース１０２の一面側に突出した切り起こし片１０３、及び、先端側が板状ベース１０２の他面側に突出した切り起こし片１０４が交互に設けられている。板状ベース１０２には、切り起こし片１０３の形成によって貫通孔１０５が形成され、切り起こし片１０４の形成によって貫通孔１０６が形成されている。

この設計により、管１００内の燃焼ガスは、切り起こし片１０３で進行が制限され、その起こし片１０３の上流側の貫通孔１０６を通って、板状ベース１０２の一面側から他面側に移動し、次に、切り起こし片１０４で進行が制限され、その切り起こし片１０４の上流側の貫通孔１０５を通って、板状ベース１０２の他面側から一面側に移動するというように、蛇行しながら管１００内を進む。

実開平０５－２５２５０号公報 特開２０１７－１７２８８４号公報

しかしながら、従来、管１００は、図６（Ｂ）に示すように、円形断面であり、切り起こし片１０３、１０４と管１００の内壁の間には、燃焼ガスの進行を制限できない隙間が存在していた。その結果、バッフル板１０１による管１００内の燃焼ガスの進行を遅らせるのには限界があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、切り起こし片と管の内壁の間に設けられる隙間を小さくした給湯装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る給湯装置は、燃焼部で発生した燃焼ガスが流入する管内に、該管内の燃焼ガスの進行を遅くするバッフル板が設けられた給湯装置において、前記バッフル板は、長手方向が前記管の軸心方向に沿った板状ベースと、基端側が前記板状ベースに連結され、それぞれ先端側が該板状ベースの一面側に突出した複数の第１の切り起こし片と、基端側が前記板状ベースに連結され、それぞれ先端側が該板状ベースの他面側に突出した複数の第２の切り起こし片とを備え、前記第１、第２の切り起こし片は前記板状ベースの長手方向に交互に配され、前記管は、前記第１の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第１の凹部と前記第２の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第２の凹部とが形成されて、該管の断面が円形の一部を内側に窪ませた形状となっている。

本発明に係る給湯装置は、管が、第１の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第１の凹部と第２の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第２の凹部とによって、管の断面が円形の一部を内側に窪ませた形状となっているので、第１の切り起こし片と管の内壁の間に設けられる隙間及び第２の切り起こし片と管の内壁の間に設けられる隙間を小さくして、バッフル板による燃焼ガスの進行の制限を安定的に行うことが可能である。

本発明の一実施の形態に係る給湯装置の説明図である。 同給湯装置のバッフル板の説明図である。 同給湯装置の管及びバッフル板の説明図である。 同給湯装置の管及びバッフル板の説明図である。 同給湯装置の管内の燃焼ガスの流れを示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の給湯装置の管及びバッフル板の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１～図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯装置１０は、燃焼部１１で発生した燃焼ガスが流入する管１２内に、管１２内の燃焼ガスの進行を遅くするバッフル板１３が設けられている。以下、詳細に説明する。

給湯装置１０は、図１に示すように、燃料（例えば、灯油）を燃焼させるバーナ１４が取り付けられた中空の燃焼部１１と、燃焼部１１に連結された複数の管１２を具備する熱交換器１５と、各管１２を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気機構１６を備えている。排気機構１６、熱交換器１５及び燃焼部１１は、上から順に設けられている。各管１２は鉛直に配され、上端部が天井板２１を貫通している。燃焼部１１の下方には耐火材（例えば、セラミックファイバ）によって形成された断熱層１８と、断熱層１８の上側に配されたステンレス鋼からなる金属板１９とが設けられている。

熱交換器１５は、複数の管１２に加え、複数の管１２を内側に収めた状態で鉛直に配された筒状の側壁体２０、排気機構１６の直下に配された天井板２１、及び、天井板２１と燃焼部１１の間に配された水平板２２を有している。円形の水平板２２は外周部が側壁体２０に接触し、各管１２は水平板２２を貫通している。熱交換器１５において、側壁体２０及び天井板２１によって覆われた空間は、水平板２２によって、水平板２２の下側の１次熱交換領域２３と水平板２２の上側の２次熱交換領域２４とに分割されている。
側壁体２０には、２次熱交換領域２４に水を供給する給水管２５、２次熱交換領域２４と１次熱交換領域２３を連通する接続管２６、及び、２次熱交換領域２４内の湯を送り出す出湯管２７が固定されている。

バーナ１４による燃料の燃焼によって燃焼部１１内で発生した燃焼ガスは、各管１２の下端部から各管１２内に流入し、各管１２内を上昇して管１２の上端部から排気機構１６内に進み、排気機構１６から外部に排出される。給水管２５から２次熱交換領域２４に流入する水は、各管１２の２次熱交換領域２４に配された部位から与えられる燃焼ガスの熱で加熱された後に、接続管２６を経由して、１次熱交換領域２３に流入し、各管１２の１次熱交換領域２３に配された部位から与えられる燃焼ガスの熱によって加熱され、１次熱交換領域２３から出湯管２７に出る。

このように、熱交換器１５を１次熱交換領域２３及び２次熱交換領域２４に分けることによって、給水管２５から２次熱交換領域２４に流入した水に、燃焼ガスの熱を効率的に与えることができる。
また、各管１２の内側には、図２～図５に示すように、管１２内の燃焼ガスの上昇速度を低減するバッフル板１３が設けられている。

各バッフル板１３は、長手方向が管１２の軸心に沿った板状ベース２９と、基端側が板状ベース２９に連結され、それぞれ先端側が板状ベース２９の一面側に突出した複数の切り起こし片３０（第１の切り起こし片の一例）と、基端側が板状ベース２９に連結され、それぞれ先端側が板状ベース２９の他面側に突出した複数の切り起こし片３１（第２の切り起こし片の一例）とを備えている。切り起こし片３０、３１は板状ベース２９の長手方向（鉛直方向）に交互に配されている。

板状ベース２９には、図２、図３に示すように、各切り起こし片３０の形成によって半円状の貫通孔３２が設けられ、各切り起こし片３１の形成によって半円状の貫通孔３３が設けられている。このように設計されたバッフル板１３によって、管１２内の板状ベース片２９の一面側の領域に存する燃焼ガスの大半は、図５に示すように、切り起こし片３０によって上昇が妨げられ、当該切り起こし片３０の下側の貫通孔３３を通って、板状ベース片２９の他面側の領域に進み、切り起こし片３１によって上昇が妨げられ、当該切り起こし片３１の下側の貫通孔３２を通って、板状ベース片２９の一面側の領域に戻るという移動を繰り返し、蛇行しながら管１２内を上昇する。

板状ベース２９は図示しない螺子部材等によって管１２に固定されている。板状ベース２９は、幅方向両端が管１２の内壁に接していてもよいし、接していなくてもよい。
各切り起こし片３０、３１は、図２～図４に示すように、半円状であり、幅方向の長さは基端側に比べ先端側が短い。板状ベース２９は、図４に示すように、各切り起こし片３０、３１の最も幅方向に長い基端側より幅方向に長い。なお、各切り起こし片３０、３１は、管１２の内壁に接していてもよいし、接していなくてもよい。また、各切り起こし片３０、３１は半円状以外の形状、例えば、三角形状や、四角形状であってもよい。

管１２には、図２～図４に示すように、切り起こし片３０の幅方向一側近傍に、切り起こし片３０に向かって管１２の内側に窪んだ溝（第１の凹部の一例）３４が形成され、切り起こし片３０の幅方向他側近傍に、切り起こし片３０に向かって管１２の内側に窪んだ溝（第１の凹部の一例）３５が形成され、切り起こし片３１の幅方向一側近傍に、切り起こし片３１に向かって管１２の内側に窪んだ溝（第２の凹部の一例）３６が形成され、切り起こし片３１の幅方向他側近傍に、切り起こし片３１に向かって管１２の内側に窪んだ溝（第２の凹部の一例）３７が形成されている。

溝３４、３５、３６、３７は、管１２の上端部及び下端部、並びに、水平板２２を貫通している部分を除いた領域に設けられ（即ち、溝３４は水平板２２を貫通している部分の上方及び下方にそれぞれ設けられ、この点、溝３５、３６、３７についても同様である）、各溝３４、３５、３６、３７は管１２の軸心方向（長手方向）に沿っている。
管１２は、図４に示すように、溝３４、３５、３６、３７によって、溝３４、３５、３６、３７が形成された領域（第１の切り起こし片３０又は第２の切り起こし片３１が設けられている領域に対応する領域）の断面が円形の一部（本実施の形態では４箇所）を内側に窪ませた形状となっている。

本実施の形態において、管１２の溝３４、３５、３６、３７が形成された領域は、溝３４、３５、３６、３７によって、切り起こし片３０と管１２の内壁との間の隙間及び切り起こし片３１と管１２の内壁との間の隙間の合計の大きさ（面積）が、溝３４、３５、３６、３７（即ち、第１、第２の凹部）が無い断面円形の管（例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）に記載された管１００）の内壁と第１、第２の切り起こし片との間の隙間の合計の大きさ（面積）の７５％以下（好ましくは７０％以下、更に好ましくは６５％以下）となっている。

切り起こし片３０と管１２の内壁との間の隙間及び切り起こし片３１と管１２の内壁との間の隙間を小さくすることによって、当該隙間を通過する燃焼ガスの量を低減し、燃焼ガスから１次熱交換領域２３内の湯及び２次熱交換領域２４内の湯水（湯又は水を意味する）に与えられる熱量を増大（即ち、燃焼ガスと１次熱交換領域２３内の湯及び２次熱交換領域２４内の湯水との熱交換効率を向上）させている。ここで、溝が無い場合に比べて管の断面を小さくする溝が形成されていれば、たとえその溝が小さくても、燃焼ガスがバッフル板の貫通孔を通過する量が増え、１次熱交換領域内の湯及び２次熱交換領域内の湯水との熱交換効率が向上するのは言うまでもない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第１、第２の凹部は管の軸心方向に沿った溝である必要は無い。例えば、第１の凹部は第１の切り起こし片が設けられた位置にのみ存在する窪みであってもよく、第２の凹部は第２の切り起こし片が設けられた位置にのみ存在する窪みであってもよい。
また、管には、第１の切り起こし片の幅方向一側近傍及び幅方向他側近傍のいずれか一方のみに第１の凹部を設けてもよく、第２の切り起こし片の幅方向一側近傍及び幅方向他側近傍のいずれか一方のみに第２の凹部を設けてもよい。
更に、熱交換器の空間は水平板等によって分割されていなくてもよい。

１０：給湯装置、１１：燃焼部、１２：管、１３：バッフル板、１４：バーナ、１５：熱交換器、１６：排気機構、１８：断熱層、１９：金属板、２０：側壁体、２１：天井板、２２：水平板、２３：１次熱交換領域、２４：２次熱交換領域、２５：給水管、２６：接続管、２７：出湯管、２９：板状ベース、３０、３１：切り起こし片、３２、３３：貫通孔、３４、３５、３６、３７：溝

Claims (2)

1. 燃焼部で発生した燃焼ガスが流入する管内に、該管内の燃焼ガスの進行を遅くするバッフル板が設けられた給湯装置において、
   前記バッフル板は、長手方向が前記管の軸心方向に沿った板状ベースと、基端側が前記板状ベースに連結され、それぞれ先端側が該板状ベースの一面側に突出した複数の第１の切り起こし片と、基端側が前記板状ベースに連結され、それぞれ先端側が該板状ベースの他面側に突出した複数の第２の切り起こし片とを備え、前記第１、第２の切り起こし片は前記板状ベースの長手方向に交互に配され、
   前記管は、前記第１の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第１の凹部と前記第２の切り起こし片に向かって内側に窪んだ第２の凹部とが形成されて、該管の断面が円形の一部を内側に窪ませた形状となっていることを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１記載の給湯装置において、前記第１、第２の凹部はそれぞれ、前記管の軸心方向に沿った溝であることを特徴とする給湯装置。

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