JP3165446U - 温水洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換の熱効率を向上させ、排出される燃焼ガス温度を低く抑えること、及び燃焼ガスの排出音を低減することのできる温水洗浄機を提供する。【解決手段】 温水ボイラーで加熱された温水を、高圧ポンプによって開閉弁付きの洗浄ガンへ圧送する温水洗浄機であって、前記温水ボイラーは、ボイラーの燃焼ガスを排気口へ送る送気路と、該送気路の上流側に設けられた第１の熱交換部と、下流側に設けられた第２の熱交換部とを備え、前記第２の熱交換部は、下流側に前記排気口を有する第２熱交換室と、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスを前記第２熱交換室に導く筒体と、該筒体の外周を覆うように配置された熱交換用媒体が流通する流通管とを備え、前記筒体の下流側端部を閉塞すると共に、筒体の外周面に第１の熱交換部からの燃焼ガスを第２熱交換室に噴出する複数の噴出孔を有することを特徴とする温水洗浄機である。【選択図】図１

Description

本考案は、温水により自動車等の車両、船舶、さらには機械器具等の被洗浄物を洗浄する温水洗浄機に関する。

一般に、自動車等の被洗浄物を洗浄する洗浄機は、温水を高圧噴射して、水では落ちにくい汚れを落とす。通常、温水洗浄機は、図７に示すように、バーナー３２の燃焼ガスによる熱との間で熱交換を行い、生成された温水Ｗを温水タンク３３から高圧ポンプ３４を介して開閉弁３５ａ付きの洗浄ガン３５へ圧送することにより噴射される。

しかしながら、従来の温水洗浄機では、熱交換後の燃焼ガスが排気口３６からそのまま外部へ排気されている。また、温水洗浄機の場合、ほぼ瞬間的に温水を沸かす必要があるため、比較的燃焼ガス排出時の温度が高く、その温度は約２７０℃もあり、環境的にも熱効率的にも問題があった。この排気温度を下げるための新たな設備を設けることは、装置自体が複雑な構造となり経済的ではない。また、排気口３６から排出される燃焼ガスの排出音を低くすることは環境負荷低減にも貢献できるものである。

そこで、本考案は、上記の課題を解決するために、熱交換の熱効率を向上させ、排出される燃焼ガス温度を低く抑えること、及び燃焼ガスの排出音を低減することのできる温水洗浄機の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本考案は、温水ボイラーで加熱された温水を、高圧ポンプによって開閉弁付きの洗浄ガンへ圧送する温水洗浄機であって、温水ボイラーは、ボイラーの燃焼ガスを排気口へ送る送気路と、送気路の上流側に設けられた第１の熱交換部と、下流側に設けられた第２の熱交換部とを備え、第２の熱交換部は、下流側に排気口を有する第２熱交換室と、第１の熱交換部からの燃焼ガスを第２熱交換室に導く筒体と、筒体の外周を覆うように配置された熱交換用媒体が流通する流通管とを備え、筒体は、その下流側端部が閉塞されると共に、筒体の外周面に第１の熱交換部からの燃焼ガスを第２熱交換室に噴出する複数の噴出孔が形成されたことを特徴とする温水洗浄機である。

このように、本発明は、送気路の上流側に設けられた第１の熱交換部において使用された燃焼ガスの排熱を、送気路の下流側に設けられた第２の熱交換部において再利用して、水との熱交換を行うことができるので、水側へ移行する燃焼ガスの熱量をより多くすることができ、熱効率が高まる。

具体的には、第２の熱交換部に設けられた筒体は第２熱交換室内に配され、第１の熱交換部からの燃焼ガスを第２熱交換室に導くが、下流側端部が閉塞されると共に外周面に複数の噴出孔を有するため、燃焼ガスを分散させて噴出孔から噴き出すことができると共に、噴出孔から噴き出す燃焼ガスをその周囲に配置された流通管に噴き当てることができる。したがって、流通管と燃焼ガスとの接触面積が大きくなり、効率的に流通管内の熱交換用媒体へ熱を移行させることができる。このように、熱効率がよいため、排気口から排出される燃焼ガスの温度を下げることができ、環境的にもよい。また、送気路をまとまって通過してきた燃焼ガスが噴出孔で分散されるため、筒体がサイレンサーの役割を担い、排気口から排出される燃焼ガスの排出音を低減することができる。

流通管は筒体の外周面の一部を覆う構成でもよいが、第２の熱交換をより効率よく行うには、筒体の外周面の１／２以上、さらに好ましくは２／３以上、最大限に行うためには筒体の外周面のほぼ全体を覆うように配されるのが好ましい。また、流通管は筒体の噴出孔になるべく対向する位置に配して、噴出孔から噴出されるガスと接触を多くする方がよい。さらにまた、流通管を筒体の外周面に沿わせる場合、噴出孔からの燃焼ガスの噴き出しを阻害しないように、流通管と筒体との間には所定の隙間を開けるのがよい。また、流通管を筒体の外周面に沿わせる場合、上下に蛇行させるようにして配してもよいが、筒体の外周面を筒体と同軸の螺旋状に配した方が、管内を流通する熱交換用媒体の上下移動が少なくなるので好ましい。

流通管には水源からの水を流通させ、この第２の熱交換部で熱交換された水を第１の熱交換部へ送るようにしてもよいし、第１の熱交換部で熱交換された温水を流通管で流通させ、第２の熱交換を行うようにしてもよい。なお、後者の形態によると、第１の熱交換部で一度加熱された温水に、下流側の第２の熱交換部においてさらに排熱を吸収させることができるが、水源からの水を流通させる前者の形態の方が、水温の低い水と排熱を利用した第２の熱交換部との間で温度差が大きく、熱交換効率が高くなるので好ましい。

また、第２の熱交部において熱交換が行われる際、特に流通管内を水源からの水が流通する場合は、噴出孔から第２熱交換室に噴出された燃焼ガスとの熱交換により、流通管の表面にドレン水が生成しやすいため、第２熱交換室の下部にドレン排出口を設けるのが好ましい。発生したドレン水を外部へ排水することができる。

本考案によると、送気路の上流側に設けられた第１の熱交換部において熱交換に使用された燃焼ガスの排熱を、送気路の下流側に設けられた第２の熱交換部において再利用して、水との熱交換を行うことができるので、水側へ移行する燃焼ガスの熱量をより多くすることができ、熱効率が高まる。温水ボイラー全体としての熱効率を高めることができ、より経済的なものとすることができる。また、筒体の噴出孔によって燃焼ガスが分散されるため、燃焼ガスの排出音を低減することができる。

本考案の温水洗浄機の構成を示す断面図 本考案の温水洗浄機の概要を示す分解斜視図 本考案の温水洗浄機の主要部拡大図 本考案の温水洗浄機の第１の熱交換部における断面図 他の形態の温水洗浄機の構成を示す断面図 さらに他の形態の温水洗浄機の構成を示す断面図 従来の温水洗浄機の構成を示す断面図

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の温水洗浄機は、水道等の供給源１からの水Ｗを加熱する温水ボイラー２と、温水ボイラー２によって加熱された温水Ｗを貯水する温水タンク３と、温水タンク３の温水Ｗを圧送する高圧ポンプ４と、高圧ポンプ４に断熱性のある高圧ホース５を介して接続され、高圧ポンプ４により圧送された温水Ｗを噴射する開閉弁６ａ付の洗浄ガン６とから構成される。

温水ボイラー２は縦型であり、キャスタ（図示せず）付きの可動式とされるが、これに限定されるものではなく、固定式のものであってもよい。温水ボイラー２は、図１及び図３に示すように、上下が閉塞された円筒状に形成されたボイラー本体２ａの内部が上下方向に４つに区画されて構成される。バーナー７からの燃焼ガスはその４つの区画を通って、ボイラー本体２ａ天面に形成された排気口８へ至る送気路９と、送気路９の上流側に設けられた第１の熱交換部１０と、下流側に設けられた第２の熱交換部１１とを備える。本実施形態における送気路９は、後述の燃焼室１５から、熱交換管２０、排熱集合室１７、筒体２５及び第２の熱交換室１１を通過して排気口８へ至る通路である。

具体的には、ボイラー本体２ａ内は、上部仕切り板１２、中部仕切り板１３、下部仕切り板１４によって仕切られることにより、上下方向に４つに区画されている。下部仕切り板１４及び中部仕切り板１３がボイラー構造上における鏡板であり、この２つの鏡板１３、１４の間の空間は第１熱交換室１６とされる。また、下部仕切り板１４により区画された下方の空間は燃焼室１５、中部仕切り板１３と上部仕切り板１２との間の空間は排熱集合室１７、上部仕切り板１２により区画された上方の空間は第２熱交換室１８とされる。燃焼室１５の燃焼ガスは、第１熱交換室１６、排熱集合室１７及び第２熱交換室１８を介して、第２熱交換室１８の天面に設けられた排気口８に至る送気路９を通って、排気口８から外部へ排出される。

燃焼室１５を構成する側壁には、燃焼室１５内へ向けて燃焼炎を噴射するバーナー７が設けられており、バーナー７からの燃焼炎ないし燃焼ガスＸが燃焼室１５に送り込まれる。

図１及び図４に示すように、第１熱交換室１６は、下部仕切り板１４及び中部仕切り板１３に複数の開口が形成されると共に、その各開口に燃焼室１５と排熱集合室１７とを連通する複数の熱交換管２０が設けられ、該熱交換管２０の周囲の空間は貯水タンク２１となり水が貯められる。第１熱交換室１６の下方の側壁には貯水タンク２１内に水Ｗを注水する注水口２２が設けられ、水Ｗが貯められる。

貯水タンク２１内の水Ｗは、燃焼室１５から熱交換管２０及び排熱集合室１７を通るバーナー７の燃焼炎ないし燃焼ガスＸによって温められることにより、第１の熱交換が行われる。温められた水Ｗは、第１熱交換室１６の上方側壁に設けられた出湯口２３から温水タンク３へ送られる。なお、バーナー７の燃料としては特に限定されるものではなく、例えば、天然ガス・液化石油ガス等の気体燃料、重油等の液体燃料、その他、石炭、バガス、バーク、黒液（パルプ製造過程の廃液）、都市ゴミ、工場廃棄物、廃タイヤ、固形化燃料等が挙げられる。

また、第１熱交換室１６の貯水タンク２１には、温度センサ（図示せず）が設けられており、温度センサの温度が所定温度よりも下がったときには、バーナー７の運転をＯＮして、貯水タンク２１の温水Ｗを加熱し、所定温度（例えば８０度）に達したときにバーナー７の運転をＯＦＦする温度制御手段を有する。

排熱集合室１７には、複数の熱交換管２０を通ってきた燃焼ガスＸが集合される。そして、上部仕切り板１２の中央開口に設けられた後述の筒体２４により、上方の第２熱交換室１８に送られる。

第２熱交換室１８は、排熱集合室１７を介して第１熱交換室１６からの燃焼ガスを第２熱交換室１８に導く筒体２４と、筒体２４の外周を覆うように配置され内部を水Ｗが流通する流通管２５と、第２熱交換室１８の天面開口に設けられた排気管２６とを備え、排気管２６の下流端開口が排気口８となる。図２に示すように、第２熱交換室１８の外壁を取り外して、第２熱交換室１８内を開放でき、筒体２４、第２熱交換室１８、排気管２６の内部のスス汚れ等を清掃でき、メンテナンス性に優れる。

筒体２４は、第２熱交換室１８の内部に配され、その下流側端部が閉塞されると共に、筒体２４の外周面に燃焼ガスを噴出する噴出孔２７が上下左右に規則正しく並んで複数形成されている。筒体２４は、第１の熱交換部１０からの燃焼ガスを第２熱交換室１８に導くが、下流側端部が閉塞されると共に外周面に複数の噴出孔２７を有するため、燃焼ガスを分散させて噴出孔２７から噴き出すことができる。燃焼ガスＸの分散により、燃焼ガスＸの排出音を低減することができる。

流通管２５は、内部を流通する熱交換用媒体としての水Ｗと、燃焼ガスＸとの間で熱交換可能な熱交換コイルが用いられる。流通管２５は、水Ｗの流れ方向における上流端が減圧弁１ａを介して水源に連結され、下流端が送水ホース２８を介して第１熱交換室１６の貯水タンク２１に連結される。流通管２５は、水の流れの上流側から下流側に向けて、筒体２４の外周面に沿って上方から下方に下るように螺旋状に配されている。その螺旋の中心軸は筒体２４の中心軸と同軸とされる。なお、流通管２５の螺旋構造を下方から上方へ上るように配してもよいが、上述のように流通管２５が上から下へ配した方が、内部の水が自重で流通管２５内を移動することができるので好ましい。また、流通管２５を上方から下方（又は、下方から上方）に向かって螺旋状に配した後、さらにその外周囲を下方から上方（又は、上方から下方）に向かって螺旋状に配した２重構造をとってもよい。複重構造とすることにより、流通管２５の伝熱面積を大きくとることができる。

また、流通管２５は、筒体２４の周面から一定の距離を保ちながら周面を覆うように配されており、筒体２４の噴出孔２７から噴き出す燃焼ガスをその周囲に配置された流通管２５に噴き当てることができる。したがって、流通管２５と燃焼ガスとの接触面積が大きくなり、効率的に流通管２５内の熱交換用媒体へ熱を移行させることができる。また、熱効率がよいため、排気口８から排出される燃焼ガスの温度を下げることができ、環境的にもよい。

上記構成によると、第２の熱交換部１１の流通管２５内には水源からの冷たいままの水が流通され、流通管２５を通過する間に温められる。このとき、第２の熱交換部１１を通過する燃焼ガスＸは第１の熱交換部１０を通過する燃焼ガスＸと比べて温度が低くなっているが、水温の低い水との間における温度差が大きいため、熱交換効率は高い。このようにして温められた温水を、第１の熱交換部１０の貯水タンク２１内に送って、本加熱を行われる。予め第２の熱交換部１１において予備的に温められているので、熱量及び時間が少なくて済む。

排気管２６にはフィルター（図示せず）が設けられており、燃焼ガスＸを浄化する。なお、外部空間へ排出される燃焼ガスＸは第１の熱交換部１０及び第２の熱交換部１１で２回利用されることにより、条件にもよるが１５０℃程度まで下げることができる。

なお、１５０℃程度まで下げられた排ガス（燃焼ガスＸ）を、さらに再利用した余熱循環方式の構成を採用してもよい。すなわち、排気管２６から排出される燃焼ガスＸを、新たに取り入れた新鮮な空気と共に再びバーナー７へ送り込んで再利用すればよい。燃焼ガスＸ中の水（Ｈ_２Ｏ）が第２熱交換室１８において凝縮して排出されているため、排気される燃焼ガスＸ中の蒸気量が少なく、バーナー７での燃焼用に再利用することができるからである。

また、第２熱交換室１８の下部にはドレン排出口２９が形成される。燃焼ガスＸとの熱交換により流通管２５の表面に生成したドレン水を、ドレン排出口２９より排水することができる。

温水タンク３には給湯口が設けられ、該給湯口と第１熱交換室１６の出湯口２３とが断熱材に覆われた連結管１９により連結されている。温水タンク３の給湯口には、フロート弁３０が設けられる。フロート弁３０は、先端のフロートが浮力により水面の高低の変化に応じて上下動し、その動作がアームに伝達されて弁の開度を変化させるものである。すなわち、フロートが所定の最低水面位置より低い場合には、弁を全開させて貯水タンク２１から温水が供給される。また、フロートが所定の最低水面位置より高くなるにつれて弁の開度が減少し、所定の最高水面位置に達するとが完全に閉じる。このような構成により、常に温水タンク３内に温水Ｗを貯水しておくことができる。

また、温水タンク３は高圧ホース５に接続され、内部の温水を高圧ポンプ４により圧送して、開閉弁付きの洗浄ガン６より噴射することができる。

上記構成の洗浄機において、洗浄ガン６が使用されると、高圧ポンプ４が作動して、温水Ｗが洗浄ガン６の噴射ノズルから噴射される。洗浄中、温水タンク３の温水Ｗは減り、水位が下がる。所定水位より低くなると、フロート弁３０が開き、温水ボイラー２の出湯口２３から連結管１９を通って温水タンク３内に温水Ｗが供給される。それと共に、供給源１からの水が第２の熱交換部１１の流通管２５を通って、第１の熱交換部１０の貯水タンク２１内に所定量まで注水される。

そして、温水ボイラー２の貯水タンク２１内の水温が所定温度より低くなると、バーナー７の運転をＯＮして燃焼がはじまり、燃焼で発生する熱は送気路９を通って排気口８から排気される。

このとき、第２の熱交換部１１においては、第１の熱交換部１０における排熱を利用して、流通管２５を通る水との間で熱交換を行うことができる。すなわち、第１の熱交換部１０からの燃焼ガスＸは送気路９を通って筒体２４へ上昇して行くが、筒体２４は上部が塞がれ、その側面部には複数の噴出孔２７が規則正しく開いている。この噴出孔２７から噴出される燃焼ガスＸは筒体２４の周囲に噴き出すように排出される。噴出孔２７から噴き出した燃焼ガスＸは、筒体２４を取り巻くように設置された流通管２５で熱交換される。

第２の熱交換部１１を通過する燃焼ガスＸは第１の熱交換部１０の排熱であり温度が低くなっているが、流通管２５を通る水は水温が低く、排熱との間での温度差が大きいため、熱交換効率は高い。また、燃焼ガスＸを筒体２４や流通管２５が分散させることにより、環境へ排出される燃焼ガスＸの排出音低減も図ることができる。

第２の熱交換部１１で熱交換が行われた燃焼ガスＸは、流通管２５の隙間を通って第２熱交換室１８上方に向かい、排気口８から大気に排出される。第２の熱交換部１１により、排気口８から放出される燃焼ガスＸの温度を約２７０℃から約１５０℃まで低減することができる。

次に、第２の熱交換部１１において排熱により温められた水Ｗが、第１の熱交換部１０の貯水タンク２１へ送られ、第１の熱交換により本加熱され、所定温度まで温度を上げられる。すなわち、バーナー７の燃焼炎ないし燃焼ガスＸで燃焼室１５が加熱されると、燃焼ガスＸが燃焼室１５から熱交換管２０及び排熱集合室１７を通って、上方の排熱管へ至り、外部へ排出される。その際に、燃焼室１５、熱交換管２０及び排熱集合室１７を通るバーナー７からの燃焼炎ないし燃焼ガスＸにより、ボイラー本体２ａの貯水部７ｂに貯められた水Ｗが温められる。このようにして、貯水タンク２１の温度が所定値（例えば８０度）に達したときにバーナー７の運転をＯＦＦする。なお、水Ｗが第２の熱交換部１１で予め温められているので、第１の熱交換部１０においては熱量及び時間が少なくて済む。

上記構成によると、送気路９の上流側に設けられた第１の熱交換部１０において、熱交換に使用された燃焼ガスＸの排熱を、送気路９の下流側に設けられた第２の熱交換部１１において再利用することができる。燃焼ガスＸの温度や量により異なるが、第２の熱交換部１１において第１の熱交換部１０からの燃焼ガスＸ中の１０〜１５％の余熱回収ができる。したがって、水側へ移行する燃焼ガスＸの熱量をより多くすることができ、熱効率が高まる。また、熱効率がよいため、排気口８から排出される燃焼ガスＸの温度を下げることができ、環境的にもよい。また、送気路９をまとまって通過してきた燃焼ガスＸが、筒体２４の噴出孔２７によって分散されるため、筒体２４がサイレンサーの役割を担い、排気口８から排出される燃焼ガスＸの排出音を低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態においては、水道等の供給源１からの水を先に第２の熱交換部１１の流通管２５に通し、予備加熱を施してから、第１の熱交換部１０において本加熱を行ったが、水の流れを反対にしてもよい。すなわち、図５に示すように、第１の熱交換部１０で熱交換（本加熱）された温水を流通管２５に通し、第２の熱交換（補助加熱）を行うようにしてもよい。

具体的には、減圧弁１ａを介して供給源１から水Ｗを第１熱交換室１６の注水口２２から貯水タンク２１内に注水する。第１熱交換が行われた温水Ｗを、出湯口２３から送水ホース２８を通して第２熱交換室１８の流通管２５に通水する。流通管２５は、筒体２４の外周面に沿って螺旋状に配されており、流通管２５の先端と温水タンク３の給湯口とが断熱材１９ａに覆われた連結管１９により連結されている。温水タンク３は高圧ホース５に接続され、内部の温水を高圧ポンプ４により圧送して、開閉弁付きの洗浄ガン６より噴射することができる。このような構成によると、第１の熱交換部１０で一度加熱された温水に、下流側の第２の熱交換部１１においてさらに排熱を吸収させて、補助加熱を行うことができる。上記構成によっても、熱交換の熱効率を向上させ、排出される燃焼ガス温度を低く抑えることができると共に、燃焼ガスの排出音を低減することができる。

また、第２熱交換室１８の筒体２４の周囲に流通管２５を配置する代わりに、図６に示すように、二重釜方式の温水ボイラー２に構造変更することにより、従来方式の温水ボイラーに比べより加熱効率が高く、排気音の少ない温水ボイラーとすることができる。第１の熱交換部１０からの燃焼ガスＸが、筒体２４の噴出孔２７から分散して第２熱交換室１８内に噴出される。そして、第２熱交換室１８の周囲まで貯水タンク２１が覆うように設けられており、第２熱交換室１８を通して貯水タンク２１内の水を温めることができる。

Ｗ 水
Ｘ 燃焼ガス
１ 供給源
２ 温水ボイラー
２ａ ボイラー本体
３ 温水タンク
４ 高圧ポンプ
５ 高圧ホース
６ 洗浄ガン
７ バーナー
８ 排気口
９ 送気路
１０ 第１の熱交換部
１１ 第２の熱交換部
１５ 燃焼室
１６ 第１熱交換室
１７ 排熱集合室
１８ 第２熱交換室
２０ 熱交換管
２１ 貯水タンク
２４ 筒体
２５ 流通管
２６ 排気管
２７ 噴出孔
２９ ドレン排出口

Claims (5)

1. 温水ボイラーで加熱された温水を、高圧ポンプによって開閉弁付きの洗浄ガンへ圧送する温水洗浄機であって、
   前記温水ボイラーは、ボイラーの燃焼ガスを排気口へ送る送気路と、該送気路の上流側に設けられた第１の熱交換部と、下流側に設けられた第２の熱交換部とを備え、
   前記第２の熱交換部は、下流側に前記排気口を有する第２熱交換室と、前記第１の熱交換部からの燃焼ガスを前記第２熱交換室に導く筒体と、該筒体の外周を覆うように配置された熱交換用媒体が流通する流通管とを備え、
   前記筒体は、その下流側端部が閉塞されると共に、筒体の外周面に前記第１の熱交換部からの燃焼ガスを第２熱交換室に噴出する複数の噴出孔が形成されたことを特徴とする温水洗浄機。
2. 前記流通管は、前記筒体の外周面に沿って螺旋状に配されたことを特徴とする請求項１に記載の温水洗浄機。
3. 前記流通管には水源からの水が流通され、前記第２の熱交換部で熱交換された水が前記第１の熱交換部へ送られることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水洗浄機。
4. 前記流通管には前記第１の熱交換部で熱交換された温水が流通され、第２の熱交換が行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水洗浄機。
5. 前記噴出孔から前記第２熱交換室に噴出された燃焼ガスとの熱交換により、前記流通管の表面に生成したドレン水を排水するドレン排出口が、前記第２熱交換室の下部に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の温水洗浄機。

Images