JP4728050B2 - Hot water equipment - Google Patents
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本発明は、バーナの燃焼排気から顕熱と潜熱とを回収して通水を加熱する2つの熱交換器を備えた給湯器等の温水機器に関する。 The present invention relates to a hot water apparatus such as a water heater provided with two heat exchangers for recovering sensible heat and latent heat from combustion exhaust of a burner and heating water flow.
例えば給湯器には、バーナの燃焼排気流路の上流側に、主に顕熱回収を目的とした主熱交換器を、下流側に、主に潜熱回収を目的とした副熱交換器を夫々設けて高い熱効率を得ようとするものがある。副熱交換器は、水が通過する伝熱管の外周に、吸熱部となるフィンを直交状に、伝熱管に沿って所定間隔で設けたものである。また、主熱交換器と副熱交換器との間には、副熱交換器で発生したドレンを受けるドレン受部が設けられて、発生した酸性のドレンを中和処理して外部へ排出させるようにしている(例えば特許文献1参照)。
一方、熱交換器においては、内管と外管とからなる二重管構造として、内管と外管との間に、外管の内側流路を螺旋状に仕切る伝熱促進体を設けた二重管式熱交換器も知られている(特許文献2参照)。
For example, in a water heater, a main heat exchanger mainly for the purpose of sensible heat recovery is provided upstream of the combustion exhaust passage of the burner, and a sub heat exchanger mainly for the purpose of latent heat recovery is provided on the downstream side. Some are intended to provide high thermal efficiency. The auxiliary heat exchanger is configured such that fins serving as heat absorbing portions are orthogonally arranged at predetermined intervals along the heat transfer tube on the outer periphery of the heat transfer tube through which water passes. In addition, a drain receiving portion that receives drain generated in the auxiliary heat exchanger is provided between the main heat exchanger and the auxiliary heat exchanger, and the generated acidic drain is neutralized and discharged to the outside. (For example, refer to Patent Document 1).
On the other hand, in the heat exchanger, as a double tube structure consisting of an inner tube and an outer tube, a heat transfer facilitator that spirally partitions the inner flow path of the outer tube is provided between the inner tube and the outer tube. A double-pipe heat exchanger is also known (see Patent Document 2).
副熱交換器において、伝熱管に対して燃焼排気を交差状に通過させると、燃焼排気が伝熱管によって遮られて伝熱管の下流側まで回り込まず、吸熱効率が悪くなることから、特許文献2のような二重管構造として、燃焼排気を伝熱管の周囲で万遍なく通過させるのが望ましい。
しかし、伝熱管やフィンの表面に発生したドレンがフィンの表面や内側流路に停留して燃焼排気との熱交換を阻害するため、燃焼排気を伝熱管に沿って流しても吸熱効率の充分な向上には至っていなかった。
In the auxiliary heat exchanger, if the combustion exhaust gas is passed through the heat transfer tube in an intersecting manner, the combustion exhaust gas is blocked by the heat transfer tube and does not flow down to the downstream side of the heat transfer tube, resulting in poor heat absorption efficiency. It is desirable to pass the combustion exhaust gas uniformly around the heat transfer tube as a double tube structure as described above.
However, since the drain generated on the surface of the heat transfer tubes and fins stays on the surface of the fins and the inner flow path and inhibits heat exchange with the combustion exhaust, sufficient heat absorption efficiency is achieved even if the combustion exhaust flows along the heat transfer tubes. The improvement was not reached.
そこで、本発明は、二重管構造による利点を維持しつつ、ドレンの停留もなくして吸熱効率の好適な向上が図られる温水機器を提供することを目的としたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a hot water device that maintains the advantages of a double tube structure and that can suitably improve the endothermic efficiency without drain retention.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、副熱交換器の伝熱管のフィンを、当該伝熱管に直接形成したスパイラル状の突条とし、副熱交換器に、フィンごと伝熱管の周囲を覆うガイド管を設けて、そのガイド管と伝熱管との間に燃焼排気通路を形成し、燃焼排気を燃焼排気通路内で伝熱管に沿って通過させるようにする一方、副熱交換器に、燃焼排気通路における燃焼排気の通過方向に向かって低くなる下り勾配を付与したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、燃焼排気を伝熱管の周囲で万遍なく通過させて吸熱効率を向上させることができる。而も、副熱交換器の傾斜によってドレンが迅速に排出されるため、停留したドレンが吸熱の妨げになることがなく、好適な吸熱効率を獲得可能となる。
特に、スパイラル状のフィンとしたことで、伝熱距離が長くなってより吸熱効率が良くなる。また、燃焼排気がスパイラル状にガイドされることで排気抵抗も低減される。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the heat absorption efficiency by allowing the combustion exhaust gas to pass through the heat transfer tube evenly. In addition, since the drain is quickly discharged by the inclination of the auxiliary heat exchanger, the retained drain does not interfere with the heat absorption, and a suitable heat absorption efficiency can be obtained.
In particular , by using a spiral fin, the heat transfer distance becomes longer and the heat absorption efficiency is improved. Further, the exhaust resistance is reduced by guiding the combustion exhaust in a spiral shape.
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、温水機器の一例である給湯器の概略構成図で、給湯器1は、器具本体2内に、下方に給気ファン4を、上方に排気口5を夫々備えた燃焼室3を形成して、燃焼室3の内部に、燃料ガスと給気ファン4からの一次空気との混合ガスを燃焼させるバーナ6を備えると共に、バーナ6からの燃焼排気中の顕熱を主に回収するフィンチューブ式の主熱交換器7と、主に潜熱を回収する同じくフィンチューブ式の副熱交換器8とを内設している。ここでは、器具内へ導かれる給水管9を副熱交換器8の入水部12に接続して副熱交換器8を主熱交換器7の上流側に配置し、副熱交換器8の出水部13を主熱交換器7の入水側に接続して、出湯管10を主熱交換器7の出水側に接続している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water heater that is an example of a hot water device. The
ここで、副熱交換器8は、図2,3にも示すように、入水部12と出水部13との間で互いに平行に配設された複数(ここでは4本)の伝熱管11,11・・と、各伝熱管11の外周でスパイラル状に立設される板状のフィン14と、全ての伝熱管11をフィン14ごと覆う横長のガイド管15とからなる。ガイド管15内で伝熱管11,11間には、両者間を仕切る仕切壁16,16・・が介在されており、フィン14の外周端は、ガイド管15及び仕切壁16と非接触となっている。
よって、ガイド管15内には、各伝熱管11をスパイラル状に巻回する燃焼排気通路17,17・・が夫々独立形成されることになる。18は、ガイド管15における各伝熱管11の下面側で軸方向に沿って突設された突条で、この突条18によって各伝熱管11の下方には、フィン14の外側で軸方向へ連通する案内溝19が形成される。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the
Therefore,
また、ガイド管15における出水部13側の端部は、出水部13と接続されずに燃焼室3内上方に向けて開口した入口20となり、入水部12側の端部は、上面に開口した出口21が排気口5と連結されている。よって、主熱交換器7を通過した燃焼排気は、全て入口20からガイド管15内に進入し、各燃焼排気通路17を通過した後、出口21を介して排気口5から排出されることになる。
そして、副熱交換器8全体は、入水部12が出水部13よりも低くなるように、すなわち燃焼排気の通過方向へ向けて下り勾配となるように傾斜状態で設置されている。
なお、ガイド管15の各案内溝19は、最下位置となる入水部12際で下方に開口しており、その下方には、受皿22が設けられて、受皿22は、中和器23を備えたドレン排出管24に接続されている。
Further, the end of the guide pipe 15 on the side of the water discharge portion 13 becomes an inlet 20 that is not connected to the water discharge portion 13 and opens upward in the
And the
Each
一方、バーナ6へのガス管には、主電磁弁25及びガス比例弁26が、給水管9には水量センサ27が夫々設けられてコントローラ28に電気的接続されている。このコントローラ28には、給気ファン4を駆動させるモータや出湯管10に設けられた温度センサ29も電気的接続されている。
On the other hand, a main electromagnetic valve 25 and a gas proportional valve 26 are provided in the gas pipe to the
以上の如く構成された給湯器1においては、出湯管10の下流側で接続された図示しない給湯栓を開いて器具内に通水させると、コントローラ28は水量センサ27からの検出信号を得て主電磁弁25及びガス比例弁26を開いてバーナ6にガスを供給すると共に、図示しないイグナイタを作動させてバーナ6の点火制御を行う。バーナ6の点火後、コントローラ28は、温度センサ29で検出された出湯温度と、コントローラ28に接続された図示しないリモコンで設定された設定温度との差に応じて、ガス比例弁26の開度を制御してガス量を連続的に変化させ、出湯温度を設定温度に一致させる。また、このガス量の変化に応じて給気ファン4の回転数も変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。
In the
また、バーナ6の燃焼により、燃焼排気は先に主熱交換器7を通過して、通水される伝熱管との熱交換で顕熱が回収された後、燃焼室3内を上昇して、副熱交換器8のガイド管15の入口20からガイド管15内に進入し、各燃焼排気通路17を通過して出口21から排気口5へ排出される。よって、副熱交換器8では、入水部12から出水部13へ向けて通水される各伝熱管11との熱交換により、主熱交換器7で回収されなかった顕熱が回収される。特に、スパイラル状の燃焼排気通路17により、燃焼排気は主に伝熱管11及びフィン14を図3の点線矢印のように周回して長い距離で接触するため、より効率の良い吸熱が可能となる。さらに、フィン14の外周とガイド管15との間も燃焼排気が通過することで、フィン14全体に亘って燃焼排気が均等に接触できることにもなる。
In addition, combustion of the
そして、副熱交換器8では、燃焼排気の温度が露点以下になるとドレンが発生するため、潜熱も回収可能となる。発生したドレンは、フィン14の表面を伝って案内溝19に集められ、さらに副熱交換器8の下り勾配により、入水部12側へ向かって流れて受皿22上に落下し、中和器23で中和処理されて器具外部の下水道等へ排出される。特にここでは、燃焼排気の通過に給気ファン4の風圧が加わっているため、ガイド管15からのドレンの排出は迅速に行える。
In the
このように上記形態の給湯器1によれば、副熱交換器8に、フィン14ごと伝熱管11の周囲を覆うガイド管15を設けて、そのガイド管15と伝熱管11との間に燃焼排気通路17を形成し、燃焼排気を燃焼排気通路17内で伝熱管11に沿って通過させるようにする一方、副熱交換器8に、燃焼排気通路17における燃焼排気の通過方向に向かって低くなる下り勾配を付与したことで、燃焼排気を伝熱管11の周囲で万遍なく通過させて吸熱効率を向上させることができる。而も、副熱交換器8の傾斜によってドレンが迅速に排出されるため、停留したドレンが吸熱の妨げになることがなく、好適な吸熱効率を獲得可能となる。
特に、副熱交換器8の伝熱管11のフィン14をスパイラル状に連続形成したことで、伝熱距離が長くなってより吸熱効率が良くなる。また、燃焼排気がスパイラル状にガイドされることで排気抵抗も低減される。
Thus, according to the
In particular, since the fins 14 of the
なお、副熱交換器におけるフィンの形状は、上記形態の板状に限らず、図4に示すように、伝熱管11に直接突条を形成することで、スパイラル状のフィン30を得るようにしても良い。また、スパイラル状のフィンとガイド管との間は、上記形態では僅かな隙間を形成しているが、スパイラル状のフィンのピッチの設定等によって排気抵抗が大きくならなければ、フィンの外周をガイド管の内面に当接させるように形成することもできる。さらに、スパイラルは連続形成するものに限らず、断続的に形成することも可能である。
In addition, the shape of the fin in the auxiliary heat exchanger is not limited to the plate shape of the above form, and as shown in FIG. 4, a
一方、このようなスパイラル状に限らず、図5に示すように、伝熱管11と直交方向の板状のフィン31,31・・を、伝熱管11の軸方向へ所定間隔で複数枚並設する構造でも差し支えない。但し、この場合、フィン31の外周先端とガイド管32の内面との間に隙間が生じるようにして、燃焼排気及びドレンの通過を許容する必要がある。この変更例では、ガイド管32もフィン31の位置に合わせた蛇腹状として隙間の形成を可能としているが、フィンの間隔が大きければフィン位置に合わせた突条を断続的に設けても良い。
このように、ガイド管における各フィンの位置に、フィンの周縁に沿って外周側へ突出する突条(蛇腹状も含む)をフィンと非接触で設ければ、フィン全体へ均等に燃焼排気が接触できる上、フィンの外周を通過する燃焼排気が突条部分で乱流となってフィンや伝熱管との接触時間も長くなり、吸熱効率の一層の向上が期待できる。なお、この場合も図6に示すように、伝熱管11に直接突設した突条によって蛇腹状のフィン33を形成しても差し支えない。
On the other hand, not limited to such a spiral shape, as shown in FIG. 5, a plurality of plate-shaped fins 31, 31... Orthogonal to the
In this way, if the protrusions (including the bellows shape) protruding to the outer peripheral side along the peripheral edge of the fin are provided at the position of each fin in the guide tube in a non-contact manner with the fin, the combustion exhaust is evenly distributed to the entire fin. In addition to being able to make contact, the combustion exhaust gas that passes through the outer periphery of the fin becomes a turbulent flow at the protruding portion, and the contact time with the fin and the heat transfer tube becomes longer, and further improvement in heat absorption efficiency can be expected. In this case as well, as shown in FIG. 6, the bellows-like fins 33 may be formed by the protrusions protruding directly on the
その他、ガイド管の構成も、上記形態のように全ての伝熱管をまとめて覆う筒状に限らず、各伝熱管ごとに独立して外装させる構造としても良い。この場合、燃焼排気が各ガイド管へ確実に導かれるように、ガイド管同士を接触させたり、全ガイド管の外側をさらに別の筒体で覆ったりする必要がある。
また、副熱交換器の傾斜は、傾斜角度が大きい程ドレンの排出は迅速になるが、燃焼排気の入口と出口との高低差が大きくなりすぎると排気抵抗の増大に繋がることから、両者のバランスを考慮して、5〜15°程度で設定するのが望ましい。
In addition, the configuration of the guide tube is not limited to the cylindrical shape that covers all the heat transfer tubes together as in the above-described form, and may be configured to be externally provided for each heat transfer tube. In this case, it is necessary to bring the guide tubes into contact with each other or to cover the outside of all the guide tubes with another cylinder so that the combustion exhaust gas is reliably guided to the respective guide tubes.
As for the inclination of the auxiliary heat exchanger, the larger the inclination angle, the faster the drain is discharged, but if the height difference between the inlet and outlet of the combustion exhaust becomes too large, the exhaust resistance will increase. In consideration of balance, it is desirable to set at about 5 to 15 °.
1・・給湯器、2・・器具本体、3・・燃焼室、6・・バーナ、7・・主熱交換器、8・・副熱交換器、9・・給水管、10・・出湯管、11・・伝熱管、12・・入水部、13・・出水部、14,31,33・・フィン、15,32・・ガイド管、17・・燃焼排気通路、19・・案内溝、20・・入口、21・・出口、28・・コントローラ。
1 .... Hot water heater, 2 .... Main body, 3 .... Combustion chamber, 6 .... Burner, 7 .... Main heat exchanger, 8 .... Sub heat exchanger, 9 .... Water supply pipe, 10 .... Hot water pipe , 11 .. Heat transfer pipe, 12 .. Water inlet, 13 .. Water outlet, 14, 31, 33 .. Fin, 15, 32 .. Guide pipe, 17 .. Combustion exhaust passage, 19 .. Guide groove, 20 ..Inlet, 21 ... Exit, 28 ... Controller.
Claims (1)
前記副熱交換器の伝熱管のフィンを、当該伝熱管に直接形成したスパイラル状の突条とし、前記副熱交換器に、前記フィンごと伝熱管の周囲を覆うガイド管を設けて、そのガイド管と伝熱管との間に燃焼排気通路を形成し、燃焼排気を前記燃焼排気通路内で前記伝熱管に沿って通過させるようにする一方、前記副熱交換器に、前記燃焼排気通路における燃焼排気の通過方向に向かって低くなる下り勾配を付与したことを特徴とする温水機器。 The main heat exchanger that recovers sensible heat from the combustion exhaust of the burner and heats the water in the heat transfer tube with fins, and the latent heat is recovered from the combustion exhaust that has passed through the main heat exchanger. A hot water device comprising a sub-heat exchanger for heating water flow in a heat transfer tube having fins,
The fin of the heat transfer tube of the auxiliary heat exchanger is a spiral ridge formed directly on the heat transfer tube, and a guide tube that covers the periphery of the heat transfer tube together with the fin is provided in the auxiliary heat exchanger, and the guide A combustion exhaust passage is formed between the pipe and the heat transfer pipe so that the combustion exhaust is allowed to pass along the heat transfer pipe in the combustion exhaust passage, while the auxiliary heat exchanger has a combustion in the combustion exhaust passage. A hot water device characterized by being provided with a downward slope that becomes lower in the exhaust passage direction.
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Families Citing this family (1)
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6252771U (en) * | 1985-09-17 | 1987-04-02 | ||
JPS63259387A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-26 | Akutoronikusu Kk | Heat exchanging section of double-wall structured heat exchanger |
JP2000205658A (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-28 | Gastar Corp | Combustion equipment |
JP2001065339A (en) * | 1999-08-24 | 2001-03-13 | Kazuta Engine Sekkei Kk | Exhaust gas heat exchanger, and engine and air conditioner using it |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6252771U (en) * | 1985-09-17 | 1987-04-02 | ||
JPS63259387A (en) * | 1987-04-14 | 1988-10-26 | Akutoronikusu Kk | Heat exchanging section of double-wall structured heat exchanger |
JP2000205658A (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-28 | Gastar Corp | Combustion equipment |
JP2001065339A (en) * | 1999-08-24 | 2001-03-13 | Kazuta Engine Sekkei Kk | Exhaust gas heat exchanger, and engine and air conditioner using it |
JP2002372311A (en) * | 2001-06-18 | 2002-12-26 | Noritz Corp | Latent heat recovery type heat exchanger |
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