JP4729973B2 - Heat exchanger and hot water device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼ガスから熱回収を行なうのに利用される熱交換器、および熱交換器を備えた温水装置に関する。 The present invention relates to a heat exchanger used for recovering heat from combustion gas, and a hot water apparatus including the heat exchanger.
従来、熱交換器の具体例としては、特許文献1,2に記載されたものがある。特許文献1に記載された熱交換器は、図36に示すように、熱交換用のコイル状管体部40eが、缶体2e内に配された構成を有している。コイル状管体部40eに囲まれた空間部3eの底部は、仕切り部材6eによって塞がれている。この熱交換器においては、缶体2eの上部から燃焼ガスが導入されると、この燃焼ガスは空間部3eからコイル状管体部40eの隙間を通過してその外方に流れ、その後缶体2eの下部開口から外部に排出される。一方、コイル状管体部40eには、その一端から媒体が供給され、この媒体は前記燃焼ガスにより加熱される。この加熱された媒体は、コイル状管体部40eの他端から流出する。この熱交換器においては、コイル状管体部40eが1本の螺旋状管体により構成されており、その構造は、たとえば多数本のフィン付チューブを利用したタイプの熱交換器と比較すると、かなり簡素である。したがって、製造コストの低減や、全体の小型化を図るのに適する。
Conventional examples of heat exchangers include those described in
一方、特許文献2に記載された熱交換器は、図37に示すように、下部にバーナ90Aが配置される缶体91A内に、コイル状の水管96が設けられた構成を有している。水管96の複数のループ部96aおよびその外周囲には、ループ部96aの内方への燃焼ガスの通過を防止するバッフル97Aと、ループ部96aの外周囲の隙間への燃焼ガスの通過を防止するバッフル97Bとが交互に設けられている。このような構成によれば、燃焼ガスは、水管96のループ部60aごとにその内方と外方とを交互に進行することとなり、水管96に対する燃焼ガスの伝熱量を多くすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 37, the heat exchanger described in
しかしながら、前記した従来技術においては、次に述べるような不具合があった。 However, the prior art described above has the following problems.
すなわち、図36に示した従来技術においては、熱交換用のコイル状管体部40eが1本の螺旋状管体を用いて形成されているに過ぎないために、空間部3eに導入された燃焼ガスがコイル状管体部40eに接触する度合いは少ない。とくに、燃焼ガスがコイル状管体部40eの隙間を通過する際の接触度合いは少なく、その際の伝熱量は少ない。したがって、前記従来技術では、熱交換効率が低いものとなっていた。近年においては、燃料の節約による環境保護、ランニングコストの低減、およびその他の種々の観点から、熱交換器の熱交換効率を高めることが強く要望されている。熱交換効率を高めるための有効な手段としては、燃焼ガスから顕熱を回収することに加え、潜熱をも回収(より正確には、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱を回収)することが考えられるが、前記従来技術によれば、そのような潜熱回収も困難である。
That is, in the prior art shown in FIG. 36, the
一方、図37に示した従来技術においては、缶体91A内にループ部96aと同数の多くのバッフル97A,97Bが設けられた複雑な構造を有している。しかも、それら複数のバッフル97A,97Bは、ループ部96aと同等またはそれ以上の直径であり、そのサイズは大きい。したがって、その製造コストは高価となる。また、複数のバッフル97A,97Bは、燃焼ガスとの接触によってこの燃焼ガスから熱を吸収するロスを生じさせるものであり、これらの枚数が多いと、缶体91A内の全体の熱容量が大きくなる。これでは、たとえば給湯開始時における水管96内の水温の立ち上がり速度が遅く、瞬間式の温水装置に用いる場合の能力に劣る。さらに、水管96は、図36に示した従来技術と同様に、1本の螺旋状管体を用いて形成されているに過ぎないため、全体構造が複雑な割には、高い熱交換効率を得ることが難しいものとなっていた。
On the other hand, the prior art shown in FIG. 37 has a complicated structure in which a large number of
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、全体の構造の簡素化および小型化を図りながらも熱交換の効率を高くすることが可能な熱交換器および温水装置を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under such circumstances, and a heat exchanger and hot water that can increase the efficiency of heat exchange while simplifying and downsizing the entire structure The problem is to provide an apparatus.
前記課題を解決するため、本発明は、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above-described problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面により提供される熱交換器は、筒状の周壁部を有し、かつ軸長方向両端に燃焼器用開口部および燃焼ガス流出口が形成されている缶体と、前記軸長方向に隙間を介して並ぶようにして前記缶体内に配された複数のループ部を有する熱交換用のコイル状管体部と、前記コイル状管体部に囲まれて形成され、かつ一端が前記燃焼器用開口部に連通している空間部と、前記コイル状管体部と前記缶体の周壁部との間に形成され、かつ進行してきた燃焼ガスを前記燃焼ガス流出口に導く燃焼ガス通路と、を備えている、熱交換器であって、前記コイル状管体部とは各ループ部の直径または幅が相違する少なくとも1つの追加のコイル状管体部を含み、かつこれらの複数のループ部が前記軸長方向およびこれと交差する方向に並ぶように、前記複数のコイル状管体部が重ね巻き状とされた管体重ね巻き構造部と、前記空間部の軸長方向中間部分を塞ぐことにより、前記空間部を前記軸長方向において第1および第2の領域に区画するとともに、前記管体重ね巻き構造部を前記第1および第2の領域を囲む第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、を備えており、前記第1の領域に導入され、または発生された燃焼ガスは、前記第1の領域から前記第1の熱交換部の隙間を通過して前記燃焼ガス通路に進行した後に、前記第2の熱交換部の隙間を通過するように構成されており、前記複数のコイル状管体部の管径は同一に揃えられておらず、前記複数のコイル状管体部のうち、最内周のコイル状管体部の管径が最大とされて、前記最内周のコイル状管体部内の通水量の増大化が図られているとともに、前記最内周のコイル状管体部およびその外側のコイル状管体部のそれぞれの隙間には段差を生じ、前記燃焼ガスは前記最内周のコイル状管体部の隙間を通過した後に前記外側のコイル状管体部に衝突するように構成されていることを特徴としている。 The heat exchanger provided by the first aspect of the present invention has a cylindrical peripheral wall portion, and a can body in which an opening for a combustor and a combustion gas outlet are formed at both ends in the axial length direction, A coiled tube part for heat exchange having a plurality of loop parts arranged in the can body so as to be arranged in the axial length direction through a gap, and surrounded by the coiled tube part, and One end of the combustion gas formed between the space communicating with the combustor opening, the coiled tube body, and the peripheral wall of the can body is guided to the combustion gas outlet. A heat exchanger, comprising: at least one additional coiled tube portion having a different diameter or width of each loop portion from the coiled tube portion; and A plurality of loop portions are arranged in the axial length direction and the direction intersecting with the axial length direction. In addition, the tubular body wrapping structure portion in which the plurality of coiled tubular body portions are overlapped and a middle portion in the axial length direction of the space portion are closed to thereby make the space portion first in the axial length direction. And a partition member that divides the tubular body winding structure portion into first and second heat exchange portions that surround the first and second regions, The combustion gas introduced or generated in the first region passes through the gap in the first heat exchange section from the first region and proceeds to the combustion gas passage, and then the second heat exchange. The plurality of coiled tube parts are not uniform in diameter, and the innermost coiled part of the plurality of coiled tube parts is configured to pass through the gaps of the parts. The tube diameter of the tube portion is maximized, and the amount of water flow in the innermost coiled tube portion In addition to being increased, a step is formed in each gap between the innermost coiled tube part and the outer coiled tube part, and the combustion gas is the innermost coiled tube part. It is characterized by being configured to collide with the outer coiled tubular part after passing through the gap of the body part .
本発明によれば、次のような効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
第1に、管体重ね巻き構造部に囲まれた空間部の第1の領域に燃焼ガスが導入され、または第1の領域において燃焼ガスが発生させられると、この燃焼ガスは、この第1の領域を囲む管体重ね巻き構造部の第1の熱交換部を加熱することに加え、この第1の熱交換部の隙間を通過して燃焼ガス通路に進行する過程、この燃焼ガス通路を進行する過程、およびこの燃焼ガス通路を通過してから第2の熱交換部の隙間を通過する過程のそれぞれにおいて、複数のコイル状管体部に接触して熱伝達を行なう。とくに、第1および第2の熱交換部の隙間を燃焼ガスが通過する際には、軸長方向と交差する方向に複数並んだループ部間を順次通過する。したがって、燃焼ガスが複数のコイル状管体部に接触する回数が多く、それらの接触度合いが高くなるため、その際の伝熱量も多くすることができる。このようなことから、従来技術よりも熱交換効率を高くすることが可能である。 First, when combustion gas is introduced into the first region of the space portion surrounded by the tubular body winding structure portion or combustion gas is generated in the first region, the combustion gas is converted into the first region. In addition to heating the first heat exchange part of the tubular body winding structure part surrounding the region, the process of passing through the gap of the first heat exchange part and proceeding to the combustion gas path, In each of the proceeding process and the process of passing through the gap of the second heat exchange section after passing through the combustion gas passage, heat transfer is performed in contact with the plurality of coiled tube sections. In particular, when the combustion gas passes through the gap between the first and second heat exchange parts, it sequentially passes between a plurality of loop parts arranged in a direction intersecting the axial length direction. Therefore, the number of times that the combustion gas comes into contact with the plurality of coiled tube portions is increased, and the degree of contact thereof is increased, so that the amount of heat transfer at that time can be increased. For this reason, it is possible to increase the heat exchange efficiency as compared with the prior art.
第2に、管体重ね巻き構造部が第1および第2の熱交換部に区分されてるために、たとえば燃焼ガスから第1の熱交換部によって顕熱を回収させるとともに、第2の熱交換部によって潜熱を回収させるといったことが可能となる。このことにより、熱交換効率をさらに高めることができ、また第2の熱交換部において潜熱回収に伴うドレインを集中的に発生させて、ドレインの回収を容易にするといった利点も得られる。 Secondly, since the tubular body winding structure part is divided into the first and second heat exchange parts, for example, the sensible heat is recovered from the combustion gas by the first heat exchange part, and the second heat exchange part. The latent heat can be recovered by the unit. As a result, the heat exchange efficiency can be further increased, and the drain associated with the latent heat recovery can be intensively generated in the second heat exchanging portion to facilitate the drain recovery.
第3に、管体重ね巻き構造部に囲まれた空間部を仕切り部材を利用して第1および第2の領域に区画するだけの非常に簡易な構成により、第1および第2の熱交換部が形成されており、コイル状管体部のループ部と同数の多くのバッフルを用いていた従来技術と比較すると、その構成は格段に簡素である。したがって、製造コストを廉価にすることができる。また、多くのバッフルを設け必要が無くなれば、缶体内の熱容量が無駄に大きくなって給湯開始時における水温の立ち上がり速度が遅くなるといった不具合も解消されることとなり、瞬間式の温水装置に好適なものとなる。 Thirdly, the first and second heat exchanges have a very simple configuration in which the space surrounded by the tubular body winding structure is partitioned into first and second regions using a partition member. Compared with the prior art in which many baffles of the same number as the loop part of the coiled tube part are used, the configuration is much simpler. Therefore, the manufacturing cost can be reduced. Further, if it is not necessary to provide a large number of baffles, the heat capacity in the can body becomes uselessly large, and the problem that the rising speed of the water temperature at the start of hot water supply is slowed down. It will be a thing.
第4に、本発明においては、前記従来技術と比較すると、コイル状管体部の数が増加しているものの、複数のコイル状管体部は、重ね巻き状に設けられている。このため、それら複数のコイル状管体部の全体が、従来技術のコイル状管体部のサイズと比較して極端に大きくならないようにし、熱交換器全体の小型化を好適に図ることも可能である。
また、管体重ね巻き構造の最内周のコイル状管体部は、燃焼ガスが導入され、または燃焼ガスが発生される第1の領域を囲んでおり、この部分は、燃焼ガスによって最も高温に加熱される部分である。本発明においては、その部分の管径が最大とされており、その部分の通水量を多くすることができるために、燃焼ガスからの熱回収量を多くし、熱交換効率を高めるのにやはり好適である。さらに、本発明においては、コイル状管体部と燃焼ガスとの接触度合いが高められ、熱交換効率がより高められる。
Fourthly, in the present invention, although the number of coiled tube parts is increased as compared with the prior art, the plurality of coiled tube parts are provided in an overlapping manner. For this reason, it is possible to reduce the size of the entire heat exchanger by preventing the entire coiled tube part from becoming extremely large compared to the size of the coiled tube part of the prior art. It is.
Further, the innermost coiled tube portion of the tubular body winding structure surrounds the first region where the combustion gas is introduced or the combustion gas is generated, and this portion has the highest temperature by the combustion gas. This is the part that is heated. In the present invention, the tube diameter of the portion is the maximum, and the amount of water passing through the portion can be increased, so that the amount of heat recovered from the combustion gas is increased and the heat exchange efficiency is increased. Is preferred. Furthermore, in the present invention, the degree of contact between the coiled tube portion and the combustion gas is increased, and the heat exchange efficiency is further increased.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各コイル状管体部は、前記複数のループ部が螺旋状に繋がった螺旋状管体を用いて構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, each of the coiled tube portions is configured using a spiral tube body in which the plurality of loop portions are spirally connected.
このような構成によれば、各コイル状管体部を簡易に製作することが可能である。また、各コイル状管体部に通水を行なわせるための構造も簡素にすることができる。 According to such a configuration, it is possible to easily manufacture each coiled tube portion. Moreover, the structure for allowing each coil-shaped tube part to pass water can also be simplified.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1および第2の熱交換部は、前記仕切り部材または前記仕切り部材とは別体の部材により仕切られている。 In a preferred embodiment of the present invention, the first and second heat exchange parts are partitioned by the partition member or a member separate from the partition member.
このような構成によれば、燃焼ガスが、第1の熱交換部のうち、第2の熱交換部との境界付近に進入した場合において、この燃焼ガスが燃焼ガス通路に流出せずにそのまま第2の熱交換部内を短絡的に通過して第2の領域に進行することを適切に防止することができる。このことにより、第2の熱交換部の隙間に対して適切な経路で進行する燃焼ガス量を多くすることができる。 According to such a configuration, when the combustion gas enters the vicinity of the boundary with the second heat exchange portion in the first heat exchange portion, the combustion gas does not flow out into the combustion gas passage as it is. It can prevent appropriately passing through the inside of the 2nd heat exchange part, and progressing to the 2nd field. As a result, the amount of combustion gas that travels through an appropriate path with respect to the gap of the second heat exchange section can be increased.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記管体重ね巻き構造部の端部と前記缶体との間を塞ぎ、かつ燃焼ガスが前記第1の領域から前記燃焼ガス通路の前記燃焼器用開口部寄りの始端部に直接進行することを抑制する燃焼ガス用ストッパ部を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, the combustor opening in the combustion gas passage is closed from the first region to the space between the end portion of the tubular body winding structure and the can body. A combustion gas stopper portion is provided that suppresses advancing directly to the close start end portion.
このような構成によれば、第1の領域から第1の熱交換部の隙間を通過することなく燃焼ガス通路の始端部に向けて短絡的に進行する燃焼ガス量を無くし、または少なくし、第1の熱交換部の隙間に対して適切な経路で進行する燃焼ガス量を多くすることができる。 According to such a configuration, the amount of the combustion gas that progresses in a short circuit toward the start end portion of the combustion gas passage without passing through the gap of the first heat exchange portion from the first region is eliminated or reduced, It is possible to increase the amount of combustion gas that travels through an appropriate path with respect to the gap of the first heat exchange section.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃焼ガス通路は、前記第1および第2の熱交換部のそれぞれの外周囲に跨がって一連に形成されているとともに、前記燃焼ガス通路のうち、前記燃焼ガス流出口寄りの終端部を塞ぎ、かつこの終端部に到達した燃焼ガスが前記第2の領域に直接進行することを抑制する燃焼ガス用ストッパ部を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, the combustion gas passage is formed in a series across the outer periphery of each of the first and second heat exchange parts, And a combustion gas stopper portion that blocks the end portion near the combustion gas outlet and suppresses the combustion gas that has reached the end portion from directly proceeding to the second region.
このような構成によれば、燃焼ガス通路の終端部から第2の熱交換部の隙間を通過することなく燃焼ガス流出口に対して短絡的に進行する燃焼ガス量を無くし、または少なくし、第2の熱交換部に対して適切な経路で進行する燃焼ガス量を多くすることができる。 According to such a configuration, the amount of combustion gas that progresses in a short-circuited manner with respect to the combustion gas outlet without passing through the gap between the end portion of the combustion gas passage and the second heat exchange portion is reduced or reduced, It is possible to increase the amount of combustion gas that travels along an appropriate route with respect to the second heat exchange unit.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第2の熱交換部および前記燃焼ガス通路のそれぞれを前記軸長方向において2つの分割部に区切り、かつ前記燃焼ガス通路のうち、前記第1の熱交換部の周囲を通過してきた燃焼ガスを、前記第2の熱交換部の1つの分割部の隙間に進行させて前記第2の領域に導く第1の補助仕切り部材と、前記第2の領域に導かれた燃焼ガスが前記燃焼ガス流出口にそのまま進行することを抑制し、かつ前記燃焼ガスを前記第2の熱交換部の他の1つの分割部の隙間に進行させる第2の補助仕切り部材と、を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, each of the second heat exchange portion and the combustion gas passage is divided into two divided portions in the axial length direction, and the first heat is out of the combustion gas passages. A first auxiliary partition member that guides the combustion gas that has passed through the periphery of the exchanging portion to the second region by advancing through a gap in one divided portion of the second heat exchanging portion; and the second region The second auxiliary partition that suppresses the combustion gas introduced to the combustion gas outlet from proceeding to the combustion gas outlet and advances the combustion gas to the gap of the other one divided portion of the second heat exchange portion. And a member.
このような構成によれば、管体重ね巻き構造部が缶体の軸長方向において実質的に3つの部分(第1の熱交換部と、第2の熱交換部の2つの分割部)に細分化されており、これら細分化された部分のそれぞれに対して燃焼ガスを適切に作用させることができる。したがって、管体重ね巻き構造部の全域に対して燃焼ガスを均一に作用させ、熱交換効率をさらに高めることが可能となる。また、管体重ね巻き構造部を細分化すると、それら細分化された部分の燃焼ガス流路面積が小さくなり、燃焼ガスの流速を速くすることが可能となるため、このことによっても熱交換効率の向上が図られる。 According to such a configuration, the tubular body winding structure portion is substantially divided into three portions (the two divided portions of the first heat exchange portion and the second heat exchange portion) in the axial length direction of the can body. It is subdivided, and the combustion gas can be appropriately applied to each of the subdivided portions. Therefore, it is possible to cause the combustion gas to uniformly act on the entire area of the tubular body winding structure and further increase the heat exchange efficiency. In addition, if the tubular wrapping structure is subdivided, the combustion gas flow passage area of the subdivided portion is reduced, and the flow velocity of the combustion gas can be increased. Is improved.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記管体重ね巻き構造部は、前記第2の補助仕切り部材よりも前記燃焼ガス流出口寄りにさらに延設されており、前記燃焼ガス通路のうち、前記延設部分を囲む部分に進行してきた燃焼ガスは、この延設部分の隙間をさらに通過するように構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the tubular body winding structure portion is further extended closer to the combustion gas outlet than the second auxiliary partition member, and of the combustion gas passage, The combustion gas that has traveled to the portion surrounding the extended portion is configured to further pass through the gap between the extended portions.
このような構成によれば、管体重ね巻き構造部がさらに多くの部分に細分化され、かつこれらの部分に燃焼ガスが均一に作用することとなるために、熱交換効率をさらに高めることが可能となる。 According to such a configuration, the tubular body winding structure is subdivided into more parts, and the combustion gas acts uniformly on these parts, so that the heat exchange efficiency can be further improved. It becomes possible.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル状管体部への入水は、前記第2の熱交換部になされ、かつこの第2の熱交換部を通過した水がその後前記第1の熱交換部に流れ込む構成とされている。 In a preferred embodiment of the present invention, the water entering the plurality of coiled tube sections is made to the second heat exchange section, and the water that has passed through the second heat exchange section is then the first heat exchange section. It is set as the structure which flows into the heat exchange part.
このような構成によれば、第2の熱交換部には、非加熱の比較的低温の水が供給されることとなるため、第2の熱交換部による熱回収量を多くし、この部分において潜熱を回収させるのに好適となる。 According to such a configuration, since the non-heated relatively low-temperature water is supplied to the second heat exchange unit, the amount of heat recovered by the second heat exchange unit is increased, and this portion This is suitable for recovering latent heat.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1および第2の熱交換部は、それらの隙間の寸法が相違した構成とされている。 In a preferred embodiment of the present invention, the first and second heat exchanging portions are configured such that the sizes of the gaps are different.
このような構成によれば、たとえば第1および第2の熱交換部の熱回収量の比率を所望の比率に設定するといったことが簡易に行なえることとなる。 According to such a configuration, for example, the ratio of the heat recovery amounts of the first and second heat exchange units can be easily set to a desired ratio.
本発明の第2の側面により提供される温水装置は、燃焼器と、この燃焼器により発生される燃焼ガスから熱回収を行なうための熱交換器と、を備えている、温水装置であって、
前記熱交換器として、本発明の第1の側面により提供される熱交換器が用いられていることを特徴としている。
The hot water device provided by the second aspect of the present invention is a hot water device comprising a combustor and a heat exchanger for performing heat recovery from the combustion gas generated by the combustor. ,
As the heat exchanger, the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention is used.
このような構成によれば、本発明の第1の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。 According to such a configuration, the same effect as described for the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器は、前記燃焼器用開口部が前記燃焼ガス流出口よりも上位となる姿勢に設けられ、前記燃焼器は、前記熱交換器の上部に接続され、かつ燃料を下向きに燃焼させるように構成されており、前記熱交換器の下部には、前記燃焼ガス流出口を下向きに通過してきた燃焼ガスを排気口に導く底部ケーシングが接続されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the heat exchanger is provided in a posture in which the opening for the combustor is higher than the combustion gas outlet, and the combustor is connected to an upper portion of the heat exchanger. And a bottom casing for connecting the combustion gas that has passed downward through the combustion gas outlet to the exhaust port is connected to the lower part of the heat exchanger. .
前記構成の温水装置は、いわゆる逆燃焼式であり、燃焼ガスの基本的な流れ方向は下向きとなる。したがって、管体重ね巻き構造部にドレインが発生した場合に、このドレインを重力および燃焼ガスの流れによって積極的に下向きに流れさせることが可能となる。その結果、ドレインを缶体内の下部に集めて処理し易くなる。 The hot water apparatus having the above configuration is a so-called reverse combustion type, and the basic flow direction of the combustion gas is downward. Therefore, when a drain is generated in the tubular body winding structure, the drain can be made to actively flow downward due to the flow of gravity and combustion gas. As a result, the drain is easily collected at the bottom of the can body and processed.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器の缶体内に設けられ、かつ前記管体重ね巻き構造部から流れ落ちてくるドレインを受けるドレイン受け部と、前記ドレイン受け部によって受けたドレインを前記底部ケーシング内に流入させないようにして前記熱交換器の外部に排出するドレイン排出手段と、を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, a drain receiving portion provided in the can of the heat exchanger and receiving a drain flowing down from the tubular body winding structure portion, and a drain received by the drain receiving portion are provided. Drain discharge means for discharging to the outside of the heat exchanger so as not to flow into the bottom casing.
このような構成によれば、底部ケーシング内がドレインによって汚染されないようにして、ドレインの排出処理を行なうことができる。 According to such a configuration, the drain discharge process can be performed so that the inside of the bottom casing is not contaminated by the drain.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器は、前記管体重ね巻き構造部から流れ落ちてくるドレインを前記燃焼ガス流出口に導く構成とされ、前記底部ケーシング内には、前記燃焼ガス流出口から流れ落ちてくるドレインを受けて前記底部ケーシングの外部に排出可能とするドレイン受け部材が設けられている。 In a preferred embodiment of the present invention, the heat exchanger is configured to guide a drain flowing down from the tubular body winding structure portion to the combustion gas outlet, and the combustion gas is disposed in the bottom casing. A drain receiving member is provided for receiving the drain flowing down from the outlet and discharging it to the outside of the bottom casing.
このような構成によれば、燃焼ガス流出口をドレイン排出口として有効に利用しており、熱交換器の構成を簡素にしたい場合に好適である。また、ドレインは、底部ケーシング内に設けられたドレイン受け部材を用いて受けられて排出されるため、やはり底部ケーシング内がドレインによって汚染されないようにすることができる。 According to such a configuration, the combustion gas outlet is effectively used as the drain outlet, which is suitable when it is desired to simplify the configuration of the heat exchanger. Further, since the drain is received and discharged using a drain receiving member provided in the bottom casing, the inside of the bottom casing can also be prevented from being contaminated by the drain.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器は、前記管体重ね巻き構造部から流れ落ちてくるドレインを前記燃焼ガス流出口に導く構成とされ、前記底部ケーシングは、前記燃焼ガス流出口から流れ落ちてくるドレインを受ける底壁、およびこの底壁上に受けられたドレインを外部に排出する排出口を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, the heat exchanger is configured to guide a drain flowing down from the tubular body winding structure portion to the combustion gas outlet, and the bottom casing includes the combustion gas outlet. A bottom wall for receiving the drain flowing down from the bottom wall, and a discharge port for discharging the drain received on the bottom wall to the outside.
このような構成によれば、底部ケーシングをドレイン受け部材として利用しており、ドレインを受けるための専用部材を別途設ける必要がない。したがって、全体の部品点数を少なくするのに好適である。 According to such a configuration, the bottom casing is used as the drain receiving member, and there is no need to separately provide a dedicated member for receiving the drain. Therefore, it is suitable for reducing the total number of parts.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器は、前記燃焼器用開口部が前記燃焼ガス流出口よりも下位となる姿勢に設けられ、前記燃焼器は、前記燃焼器の下部に接続され、かつ燃料を上向きに燃焼させるように構成されており、前記熱交換器には、前記管体重ね巻き構造部から流れ落ちてくるドレインを受けるドレイン受け部と、このドレイン受け部によって受けたドレインを前記燃焼器上に流れ落とさないようにして前記熱交換器の外部に排出するドレイン排出手段とが設けられている。 In a preferred embodiment of the present invention, the heat exchanger is provided in a posture in which the opening for the combustor is lower than the combustion gas outlet, and the combustor is connected to a lower portion of the combustor. In addition, the heat exchanger is configured to burn the fuel upward, and the heat exchanger includes a drain receiving portion that receives a drain that flows down from the tubular body winding structure portion, and a drain that is received by the drain receiving portion. A drain discharge means for discharging the heat exchanger to the outside so as not to flow down on the combustor is provided.
前記構成の温水装置は、いわゆる正燃焼式であり、燃焼器としては、燃料を上向きに燃焼させる一般のガス燃焼器やその他の種々の燃焼器を幅広く用いることが可能となる。また、前記構成によれば、燃焼器上にドレインが流れ落ちないようにして、その排出処理を適切に行なうことができる。 The hot water apparatus having the above configuration is a so-called positive combustion type, and as the combustor, a general gas combustor that burns fuel upward and other various combustors can be widely used. Moreover, according to the said structure, the discharge process can be performed appropriately so that a drain does not flow down on a combustor.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記管体重ね巻き構造部の各ループ部は、中空矩形状であるとともに、前記熱交換器の缶体の周壁部は、前記各ループ部を囲む矩形筒状である。 In a preferred embodiment of the present invention, each loop portion of the tubular body winding structure portion has a hollow rectangular shape, and the peripheral wall portion of the can body of the heat exchanger is a rectangular tube surrounding each loop portion. Is.
正燃式の燃焼器としては種々のものがあるが、燃料の燃焼領域が矩形状である場合が多い。前記構成によれば、そのような燃焼器を用いる場合に好適である。 There are various types of positive combustion type combustors, but the combustion region of the fuel is often rectangular. According to the said structure, it is suitable when using such a combustor.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、熱交換器およびこれを備えた給湯装置の一例を示している。図2〜図8は、図1の熱交換器およびこれに関連する構成を示している。図2によく表われているように、本実施形態の熱交換器A1は、缶体2、複数の水管4、入水用ならびに出湯用の一対のヘッダ5、および仕切り部材6を備えている。複数の水管4は、複数のコイル状管体部40が重ね巻き状に配された管体重ね巻き構造部SCを形成している。
FIG. 1 shows an example of a heat exchanger and a hot water supply apparatus including the heat exchanger. 2 to 8 show the heat exchanger of FIG. 1 and the configuration related thereto. As clearly shown in FIG. 2, the heat exchanger A <b> 1 of this embodiment includes a
缶体2は、略円筒状の周壁部20と、この周壁部20の上部および下部に取り付けられた一対のカバー体21A,21Bとを有している。これらは、たとえばステンレス製であり、各水管4を利用して燃焼ガスから潜熱回収を行なった際に発生するドレインに起因して容易に腐食を生じないようにされている。燃焼ガスから潜熱回収を行なった場合には、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮してドレイン(凝縮水)が発生するが、このドレインは、一般的には、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したPH3程度の強酸性となる。このようなことから、缶体2は耐酸性に優れた材質とされている。この点は、各水管4などについても同様である。周壁部20は、後述するように、略矩形のステンレス板を筒状に湾曲させてから、図4に表われている一対の端縁20aどうしを接合させることにより形成されたものである。各端縁20aには、周壁部20の半径方向外方に突出した突出片20a’が折り曲げ形成されており、これらの突出片20a’が重ね合わされて溶接されている。周壁部20の下部外周面には、この缶体2を他の所望部位に取り付けるための1または複数のブラケット23が溶接されている。
The
図2および図3によく表われているように、カバー体21Aは、中央部に開口部22Aが形成された略円板状である。開口部22Aは、缶体2内に燃焼ガスを導入させるための燃焼ガス導入口として利用され、または燃焼器の一部をこの缶体2内に進入させるための部分として利用される。この開口部22Aは、その周縁に下向きに突出した環状壁220を有するバーリング孔である。カバー体21Aは、周壁部20の上部開口に嵌入されてこの周壁部20に溶接されている。周壁部20の上端近傍の内周面には、缶体2の内側に向けて突出する複数の凸部25aが形成されており、カバー体21Aはこれらの凸部25aに当接することによりその位置決めが図られている。複数の凸部25aは、周壁部20にプレス加工を施すことにより形成されており、周壁部20の周方向に適当な間隔を隔てて位置している。
2 and 3, the
カバー体21Bは、その中央部に開口部22Bが形成されたものであり、カバー体21Aと同様な略円板状である。ただし、開口部22Bは、熱回収を終えた燃焼ガスを缶体2の外部に排出するための燃焼ガス排出口として利用される。周壁部20の下端近傍の内周面には、先に述べた凸部25aと同様な複数の凸部25bが形成されており、カバー体21Aは、周壁部20の下部開口に嵌入されて複数の凸部25bに当接した状態で周壁部20に溶接されている。開口部22Bは、開口部22Aと同様なバーリング孔として形成されており、その周縁には、上向きに突出した環状壁221が形成されている。缶体2の底部には、潜熱回収に伴って水管4から滴下してくるドレインを受けることが可能なドレイン受け部26が形成されている。このドレイン受け部26は、環状壁221、周壁部20の下部、これらの間に形成された環状の空間部26a、およびその底部を含んで構成されている。カバー体21Bには、ドレイン受け部26によって受けられたドレインを缶体2の外部に排出するためのドレイン排出口26bが形成されている。
The
複数の水管4は、缶体2内に配された複数のコイル状管体部40と、それらの両端部400に接続された複数の曲管41とを備えている。本実施形態の熱交換器A1は、計3つの水管4を備えており、それらの各コイル状管体部40は、螺旋状管体を用いて形成され、かつ中空円形の螺旋状ループ部40aが上下方向に複数段に積層された構成を有している。ただし、それら複数のコイル状管体部40は、巻き径が互いに相違しており、管体重ね巻き構造部SCは、それら複数のコイル状管体部40が同心状または略同心状に配されていることにより構成されている。この管体重ね巻き構造部SCにおいては、複数のループ部40aは、上下方向に加え、水平方向にも並んでいる。
The plurality of water tubes 4 include a plurality of coiled
図4および図5によく表われているように、水管4の複数の曲管41は、複数のコイル状管体部40とヘッダ5とを接続するジョイント管の役割を果たすものである。各曲管41の両端部41a,41bには、テーパ面を有する段部410a,410bが形成されており、これら段部410a,410bよりも先端寄り部分は、長手方向中間部よりも外径が小さい小径部となっている。各曲管41は、その一端部41aの小径部が端部400に嵌合していることにより、コイル状管体部40に接続されている。前記小径部と端部400との嵌合方向は、コイル状管体部40のループ部40aの接線方向である。段部410aのテーパ面は、端部400の端面に当接しており、この当接箇所には溶接またはろう付けが施されている。ただし、水管4と曲管41との接続手段としては、たとえば図8に示すような手段を用いることもできる。同図の手段においては、曲管41の一端部41aの最先端部分に拡管加工が施されており、この部分が水管4の端部400に外嵌されている。このような手段によっても、水管4と曲管41との嵌合による適切な接続が可能である。
As shown well in FIGS. 4 and 5, the plurality of
複数の曲管41は、周壁部20の上下両端の近傍に設けられた複数の開口部200に挿通しており、これら曲管41の他端部41b寄りの部分は缶体2の外部に突出している。複数の曲管41は、それらの曲げ半径や全長寸法が相違しており、これらの一端部41aの配列ピッチP2よりも、周壁部20を貫通する部分および他端部41bの配列ピッチP3の方が大きくされている。この構成により、ヘッダ5の接続作業が容易化され、また複数の開口部200の間隔を大きくしてこの部分の強度を高めることができる。複数の曲管41の他端部41b寄りの部分は、周壁部20に対して直交する方向に直線状に延びており、互いに平行となっている。また、各曲管41は、周壁部20に対する貫通部分から他端部41bに到る箇所には、前記貫通部分よりも大径部分が存在しない構成とされている。このような構成により、周壁部20の複数の開口部200に複数の曲管41を挿通する作業が容易かつ適切に行なえることとなる。
The plurality of
好ましくは、各開口部200は、その周縁部が起立したバーリング孔として形成され、その周縁部の強度が高められている。また、周壁部20のうち、複数の開口部200の形成箇所を含む一部の領域は、非円弧状の平板部201として形成されている。この平板部201は、一定幅で上下方向に延び、かつ他の領域よりも缶体2の半径方向外方に張り出している。このような構成によれば、各開口部200の寸法出しが容易であるとともに、周壁部20の強度を高めることができる。さらには、コイル状管体部40と平板部201との間隔が大きくなるため、曲管41としては、比較的曲率半径の大きなものを用いることが可能となる。
Preferably, each
一対のヘッダ5のそれぞれは、複数の曲管41の他端部41bに接続されている。各ヘッダ5は、たとえば円形パイプ52を利用して構成されており、その一端部には、図1に示す入水管99a、または出湯管99bが接続される接続口50が形成されている。ヘッダ5には、複数の開口部51が設けられており、各曲管41の他端部41bの小径部は、各開口部51に嵌入し、かつ段部410bのテーパ面は、開口部51の周縁に当接している。この当接部分には溶接またはろう付けが施されている。これにより、各曲管41とヘッダ5との接続が確実化され、また止水シールが図られる。
Each of the pair of
図2によく表われているように、仕切り部材6は、管体重ね巻き構造部SCによって囲まれている空間部3を、その上下方向において第1および第2の領域30a,30bに仕切るためのものである。管体重ね巻き構造部SCの各コイル状管体部40は、この仕切り部材6によって、第1および第2の領域30a,30bをそれぞれ囲む第1および第2の熱交換部HT1,HT2に区分されている。この仕切り部材6は、空間部3内に位置し、かつ上面部に下向きに窪んだ凹状部が形成されている本体部60と、この本体部60の外周面に形成された鍔片61とを有している。本体部60は、たとえばステンレス製の板体60aの上面に、耐火性および耐熱性に富む断熱材60bが積層された構成を有している。断熱材60bは、たとえばセラミックである。鍔片61は、図6に示すように、本体部60の外周面を略1周または1周以上するように設けられており、その両端に段差H1が生じる螺旋状である。仕切り部材6は、この螺旋状の鍔片61を複数のコイル状管体部40に螺合させることにより、それらコイル状管体部40に取り付けられている。なお、鍔片61は、第1および第2の熱交換部HT1,HT2どうしの間を仕切っており、燃焼ガスが管体重ね巻き構造部SC内において、第1の熱交換部HT1から第2の熱交換部HT2内に短絡的に進行しないようにされている。
As clearly shown in FIG. 2, the
最外周のコイル状管体部40と周壁部20との間には、燃焼ガス通路32が形成されている。また、図2に示すように、複数のコイル状管体部40の上下方向に隣り合うループ部40a間には、隙間31が形成されている。第1および第2の領域30a,30bと燃焼ガス通路32とは、この隙間31を介して連通している。このことにより、後述するように、燃焼ガスは、第1の領域30aから第1の熱交換部HT1の隙間31を介して燃焼ガス通路32に進行し、その後この燃焼ガス通路32から第2の熱交換部HT2の隙間31を通過して第2の領域30bに向かうようになっている。
A
カバー体21Aの環状壁220は、符号n1で示すように、最内周のコイル状管体部40の上部に接触しており、燃焼ガスが第1の領域30aからそれらの間を通過して燃焼ガス通路32に直接流入することが防止されている。また、符号n2で示すように、カバー体21Aの環状壁221は、最内周のコイル状管体部40の下部に接触しており、燃焼ガスが燃焼ガス通路32からそれらの間を通過して第2の領域30bに直接流入することが防止されている。
The
各コイル状管体部40の隙間31は、図3に示すように、複数のスペーサ7を用いることにより形成されている。より具体的には、スペーサ7は、図7に示すように、たとえばステンレス製の長矩形平板状のベース部70の複数箇所に切り起こし加工を施すことにより、複数の突出部71が櫛歯状に並んだ構成を有している。それら複数の突出部71が、各コイル状管体部40のループ部40a間に挿入していることにより、隙間31が形成され、かつこの隙間31の高さ寸法が規定されている。図4に示すように、この熱交換器A1においては、たとえば3つのスペーサ7が略等間隔に配置されて設けられている。上下方向に隣り合うループ部40a間のうち、スペーサ7の突出部71の挿入箇所以外の部分が隙間31である。
As shown in FIG. 3, the
図4および図5によく表われているように、水管4の複数の曲管41は、複数のコイル状管体部40とヘッダ5とを接続するジョイント管の役割を果たすものである。各曲管41の両端部41a,41bには、テーパ面を有する段部410a,410bが形成されており、これら段部410a,410bよりも先端寄り部分は、長手方向中間部よりも外径が小さい小径部となっている。各曲管41の一端部41aは、その小径部がコイル状管体部40の端部400に嵌入していることにより端部400に接続されている。これら小径部と端部400との嵌合方向は、コイル状管体部40のループ部40aの接線方向である。段部410aのテーパ面は、端部400の端面に当接しており、この当接箇所には溶接またはろう付けが施されている。
As shown well in FIGS. 4 and 5, the plurality of
複数の曲管41は、周壁部20の上下両端の近傍に設けられた複数の開口部200に挿通されており、これら曲管41の他端部41b寄りの部分は缶体2の外部に突出している。複数の曲管41は、それらの曲げ半径や全長寸法が相違しており、これらの一端部41aの配列ピッチP2よりも、周壁部20を貫通する部分および他端部41bの配列ピッチP3の方が大きくされている。この構成により、ヘッダ5の接続作業が容易化され、また複数の開口部200の間隔を大きくしてこの部分の強度を高めることができる。複数の曲管41の他端部41b寄りの部分は、周壁部20に対して直交する方向に直線状に延びており、互いに平行となっている。また、各曲管41は、周壁部20に対する貫通部分から他端部41bに到る箇所には、前記貫通部分よりも大径部分が存在しない構成とされている。このような構成により、周壁部20の複数の開口部200に複数の曲管41を挿通する作業が容易かつ適切に行なえることとなる。
The plurality of
好ましくは、各開口部200は、その周縁部が起立したバーリング孔として形成され、その周縁部の強度が高められている。また、周壁部20のうち、複数の開口部200の形成箇所を含む一部の領域は、非円弧状の平板部201として形成されている。この平板部201は、一定幅で上下方向に延び、かつ他の領域よりも缶体2の半径方向外方に張り出している。このような構成によれば、各開口部200の寸法出しが容易であるとともに、周壁部20の強度を高めることができる。さらには、コイル状管体部40と平板部201との間隔が大きくなるため、曲管41としては、比較的曲率半径の大きなものを用いることが可能となる。
Preferably, each
一対のヘッダ5のそれぞれは、複数の曲管41の他端部41bに接続されている。各ヘッダ5は、たとえば円形パイプ52を利用して構成されており、その一端部には、入水管または出湯管(図示略)が接続される接続口50が形成されている。ヘッダ5には、複数の開口部51が設けられており、各曲管41の他端部41bの小径部は、各開口部51に嵌入し、段部410bのテーパ面が開口部51の周縁に当接している。この当接部分には溶接またはろう付けが施されている。これにより、各曲管41とヘッダ5との接続が確実化され、また止水シールが図られる。
Each of the pair of
前記した熱交換器A1は、たとえば次のような方法で製造される。 The aforementioned heat exchanger A1 is manufactured, for example, by the following method.
まず、図9に示すように、重ね巻き状とされた複数のコイル状管体部40を作製する。これらは、直状の管体を螺旋状に曲げ加工することにより、直径が相違する複数のコイル状管体部40を作製した後に、これらを互いに嵌合させることにより作製する。次いで、図10に示すように、各コイル状管体部40の両端部400に曲管41を接続し、複数の水管4を完成させる。図4および図5を参照して述べたように、各コイル状管体部40に対する曲管41の接続は、曲管41の一端部41aの小径化された最先端部分を各コイル状管体部40の端部400に嵌入させることにより行なうために、複数の端部400の配列ピッチP2が小さい場合であっても、その作業を容易に行なうことが可能となる。段部410aのテーパ面を端部400に当接させて溶接またはろう付けを図るために、その止水シール性も良好となる。
First, as shown in FIG. 9, a plurality of coiled
図11に示すように、複数のコイル状管体部40には、仕切り部材6を取り付ける。この取り付けは、仕切り部材6の本体部60を複数のコイル状管体部40の内方にその一端から進入させながら各コイル状管体部40の螺旋方向に回転させ、螺旋状の鍔片61を各コイル状管体部40に螺合させることにより行なう。仕切り部材6を前記一定方向へ回転させると、この仕切り部材6は各コイル状管体部40の内方を一定方向に進行し、逆転させると後退するために、仕切り部材6を所定の高さに設定する作業は容易である。その後は、複数のスペーサ7を複数のコイル状管体部40に対して取り付ける。この取り付けに際しては、各スペーサ7の複数の突出部71を最外周のコイル状管体部40の外方からループ部40a間に挿入する。これにより、ループ部40a間に隙間31を形成し、かつその寸法を各突出部71の厚みと同一寸法に規定することができる。図11に示す構成においては、仕切り部材6の鍔片61に対応する箇所には、各スペーサ7の突出部71が挿入されないようにしているが、これに代えて、鍔片61に突出部71が重なるようにして、これらが共通の隙間部分に挿入された構成とすることもできる。各スペーサ7は、上下方向において複数の部分に分割した構成とすることもできる。
As shown in FIG. 11, the
一方、図12に示すように、非筒状の板状部材20’を製作しておく。この板状部材20’は、缶体2の周壁部20として形成される部分であり、矩形状の可撓性を有するステンレス鋼板を利用して形成されている。この板状部材20’の一対の端縁部20aには、折り曲げ加工を施して一対の突出片20a’を形成しておく。また、各水管4の曲管41を挿通させるための複数の開口部200も形成しておく。この板状部材20’は、円筒状に形成し易くするための湾曲加工が予め施されており、また平板部201も形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 12, a non-cylindrical plate-like member 20 'is manufactured. The plate-
前記した板状部材20’を製作した後には、一対の端縁部20aどうしの間隔を広げることにより、この板状部材20’によって複数のコイル状管体部40の周囲を囲み込む。その際には、複数の曲管41をそれらの他端部41b側から各開口部200に挿通させる。複数の曲管41の他端部41b寄り領域は、先に述べたとおり、互いに平行な直管状であるために、これらの部分を複数の開口部200に挿通する作業は、容易かつ適切に行なうことができる。
After the plate-
その後は、図13に示すように、板状部材20’の一対の端縁部20aを対向接触させることにより、この板状部材20’を筒状にする。適当なジグ(図示略)を用いて一対の突出片20a’を挟み付けることにより、この板状部材20’を筒状に維持することが可能であり、この状態で一対の突出片20a’どうしを溶接する。この作業により、筒状に定形化された周壁部20が形成される。なお、突出片20a’は、端縁部20aの全長域にわたって形成されているが、この突出片20a’は、端縁部20aの1箇所または複数箇所(たとえば、端縁部20aの上端と下端など)に部分的に設けた構成とすることもできる。
Thereafter, as shown in FIG. 13, the plate-like member 20 'is formed into a cylindrical shape by bringing the pair of
次いで、複数の曲管41に一対のヘッダ5を接続する。このヘッダ5の接続構造は、先に述べたように、特別な部材を用いておらず、各曲管41の他端部41bをヘッダ5の開口部51に嵌入させて溶接またはろう付けを施すだけでよいために、そのコストを廉価にすることが可能である。また、曲管41の他端部41bおよび開口部51の配列ピッチP3は、大きくされているために、各曲管41とヘッダ5との接続作業がより容易となる。
Next, the pair of
なお、図13には示されていないが、周壁部20の上部開口および下部開口には、一対のカバー体21A,21Bを嵌入し、これらを周壁部20に溶接する。これらのカバー体21A,21Bについては、先に述べたとおり、周壁部20に形成されている複数の凸部25a,25bを利用して位置決めを図ることができるために、それらの取り付け作業も容易である。さらに、複数のブラケット23も周壁部20に溶接する。ただし、これらブラケット23の溶接時期は、板状部材20’を筒状に形成する前と後とのいずれであってもよい。
Although not shown in FIG. 13, a pair of cover bodies 21 </ b> A and 21 </ b> B are fitted into the upper opening and the lower opening of the
前記した製造方法により熱交換器A1が適切に製造されるが、前述の説明から理解されるように、この熱交換器A1においては、複数のコイル状管体部40の端部400の配列ピッチP2が小さい場合であっても、複数の曲管41を利用することによって、ヘッダ5を複数のコイル状管体部40に容易かつ適切に接続することができる。とくに、本実施形態では、コイル状管体部40に曲管41を接続した後に、コイル状管体部40を管体2の周壁部20によって囲み込むようにしているために、コイル状管体部40に曲管41を接続する作業は、一層容易である。さらには、複数の曲管41をコイル状管体部40から大きく突出させている場合であっても、これら複数の曲管41を周壁部20(板状部材20’)の複数の開口部200に挿通させて、複数のコイル状管体部40を板状部材20’によって適切に囲み込むことができる。各曲管41が缶体2の外部に突出する寸法が小さい場合には、ヘッダ5が缶体2にかなり接近することとなって、各曲管41にヘッダ5を取り付けるための溶接作業などが困難となる虞れがあるが、本実施形態によれば、各曲管41の一部を大きく突出させることができるために、そのような虞れも適切に解消される。
Although the heat exchanger A1 is appropriately manufactured by the manufacturing method described above, as understood from the above description, in this heat exchanger A1, the arrangement pitch of the
次に、図1に示した給湯装置B1の構成を説明する。この給湯装置B1は、熱交換器A1に加えて、燃焼器1、底部ケーシング80、および排気ダクト81を備えている。
Next, the configuration of the hot water supply device B1 shown in FIG. 1 will be described. This hot water supply apparatus B1 includes a
燃焼器1は、たとえば灯油を燃料とし、この燃料を噴霧ノズル(図示略)を用いて下向きに噴霧して燃焼させる逆燃焼式のものであり、熱交換器A1の開口部22Aにその一部が進入するように設けられている。したがって、この給湯装置B1においては、前記燃料の噴射が熱交換器A1の第1の領域30aに向けて行なわれ、この第1の領域30aが燃焼室となっている。燃焼器1は、熱交換器A1上に接続された缶体10に覆われて支持されており、この缶体10の外部から配管12を介して燃料供給が行なわれるようになっている。缶体10の上部には、この缶体10内に燃焼用空気を下向きに送り込むための送風ファン13、およびこれを駆動するモータMが設けられている。送風ファン13による下向きの送風作用は、燃焼ガスを後述する一定の経路で進行させるのに役立つ。
The
底部ケーシング80は、内部が空洞の略直方体のボックス状であり、この底部ケーシング80上に熱交換器A1および排気ダクト81が並ぶようにして載設されている。底部ケーシング80の上壁部には、熱交換器A1の開口部22Bおよび排気ダクト81の底部開口部と連通する開口部80a,80bが形成されている。このことにより、熱交換器A1の開口部22Bから底部ケーシング80内に向けて進行してきた燃焼ガスは、この底部ケーシング80内を通過して排気ダクト81に対してその下方から上向きに進行する。排気ダクト81内に流入した燃焼ガスは、その後排気口81aから排ガスとして外部に排出される。排気ダクト81は、たとえばグラスウールなどの吸音材(図示略)をその内部に備えており、排気音を低減する消音器としての役割を果たすようになっている。
The
熱交換器A1のドレイン排出口26bには、底部ケーシング80を貫通した配管82が接続されている。この構造により、ドレイン受け部26により受けられたドレインは、底部ケーシング80内に流れ込まないようになっている。配管82を介して排出されるドレインは、たとえば中和器(図示略)に送られるようになっている。この中和器は、酸性のドレインを中和する炭酸カルシウムなどの中和剤を適当な容器に収容させたものである。
A
一対のヘッダ5には、入水管99aおよび出湯管99bが接続されている。この接続に際しては、好ましくは、下方側のヘッダ5が入水用となり、かつ上方側のヘッダ5が出湯用となるように接続する。このようにすると、複数の水管4に対する通水方向が上向きとなり、燃焼ガスの進行方向(下向き)とは反対方向となるために、熱交換効率を高めるのに有利となる。とくに、第2の熱交換部HT2には、非加熱の比較的低温の水が供給されることとなるため、この第2の熱交換部HT2の熱回収量を多くし、この部分において潜熱回収を行なわせるのに好適となる。
A
この給湯装置B1においては、燃焼器1を駆動させると、第1の領域30a内において燃料が燃焼し、燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは、下向きに進行しようとするが、第1の領域30aの下部は仕切り部材6によって塞がれているため、第2の領域30bに直接進行することはない。燃焼ガスは、管体重ね巻き構造部SCの第1の熱交換部HT1の隙間31を通過し、燃焼ガス通路32に流入することとなる。第1の熱交換部HT1は、そのような過程において、燃焼ガスから顕熱を回収する。第1の熱交換部HT1は、複数のループ部40aが重ね巻き状に並んでいるために、その熱回収量を多くすることが可能である。仕切り部材6の上面部は、凹状に形成されているために、第1の領域30aの中心部付近を下向きに進行してきた燃焼ガスは、その中心部付近を避けるようにして上向きに反射され、図1の矢印N1に示すような燃焼ガスの循環流れを生じさせることができる。この作用により、第1の領域30a内の燃焼ガス温度の均一化、ならびに複数段の隙間31のそれぞれに対する燃焼ガスの流入量の均一化が図られることとなり、熱交換効率をさらに高めることが可能となる。
In this hot water supply apparatus B1, when the
燃焼ガス通路32に進行した燃焼ガスは、その後この燃焼ガス通路32を下向きに進行しつつ、第2の熱交換部HT2の隙間31を通過し、第2の領域30bに流れ込む。第2の熱交換部HT2は、そのような過程において、燃焼ガスから潜熱回収を行なう。この第2の熱交換部HT2も、第1の熱交換部HT1と同様に、複数のループ部40aが重ね巻き状に並んでいるために、その熱回収量を多くすることが可能である。
The combustion gas that has traveled to the
第2の熱交換部HT2において潜熱回収がなされると、その部分にはドレインが発生し、各ループ部40aの表面に付着する。このドレインは、重力および燃焼ガスの下向きの流れの作用により、下方に流れ落ちてドレイン受け部26に好適に受けられる。各コイル状管体部40は螺旋状であり、傾斜しているために、ドレインがこのコイル状管体部40の表面を伝って下方に流れ易くなる効果も期待できる。コイル状管体部40の表面にドレインが付着したままであると、コイル状管体部40と燃焼ガスとの直接接触がドレインによって妨げられて熱伝達量が少なくなる虞れがあるが、ドレインを下方に流れ易くすると、そのような虞れも無くすことが可能である。ドレイン受け部26によって受けられたドレインは、その後ドレイン排出口26bおよび配管82を介して適切に外部に排出される。したがって、底部ケーシング80内が酸性のドレインによって汚染されることはなく、底部ケーシング80を耐酸性に劣る銅や鉄など、ステンレスよりも廉価な材質にすることができる。
When the latent heat recovery is performed in the second heat exchange part HT2, a drain is generated in that part and adheres to the surface of each
図14〜図35は、他の実施形態を示している。図14以降の図においては、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。 14 to 35 show another embodiment. In the drawings after FIG. 14, the same or similar elements as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above embodiment.
図14は、缶体2の周壁部20が、上下に分割された一対の第1の板状部材20Aと、第2の板状部材20Bとを用いて構成する例を示している。一対の第1の板状部材20Aには、複数の曲管41がそれぞれ貫通しており、それらの両端縁には、接合用の突出片21dが形成されている。複数の曲管41にはヘッダ5が取り付けられている。これに対し、第2の板状部材20Bの両端縁の上下部には、一対の第1の板状部材20Aをそれぞれ挟むようにして接合するための突出片21eが形成されているとともに、それらの中間部には、前記上下部よりも周方向に突出した延設部203が設けられている。この延設部203は、第1の板状部材20Aを挟むことなく、直接接合されることにより筒状とされる部分である。
FIG. 14 shows an example in which the
本実施形態においては、一対の第1の板状部材20Aおよび第2の板状部材20Bを互いに接合して筒状とすることにより、缶体2の周壁部20を適切に形成することが可能である。複数のコイル状管体部40を第2の板状部材20Bによって囲み込む以前の段階において、それら複数のコイル状管体部40にヘッダ5を接続することができるために、ヘッダ5を取り付けた状態での通水検査、あるいはそれらの接続が適正か否かの目視検査を行なう際に缶体2が邪魔になることはなく、それらの検査が容易となる利点も得られる。加えて、一対の第1の板状部材20Aは、上側の曲管41と下側の曲管41とのそれぞれに対して個別に取り付けられるために、たとえば上側の曲管41と下側の曲管41との配置にずれが生じているような場合であっても、それらに対する第1の板状部材20Aの取り付けが容易となる。
In the present embodiment, the
図15に示す給湯装置B2は、熱交換器A2の缶体2内に、断熱材84およびスペーサ85が配された構成を有している。また、底部ケーシング3内には、ドレイン用の受け部材83Aが配されている。断熱材84は、リング状であり、管体重ね巻き構造部SCの上端とカバー体21Aとの隙間39aを塞ぐようにしてそれらの間に介装されている。この断熱材84は、たとえば伸縮性をもつセラミックである。先に述べたとおり、管体重ね巻き構造部SCは螺旋状管体を用いて構成されているため、管体重ね巻き構造部SCの上端面は傾斜している。これに対応して断熱材84の厚みも一定にはされておらず、その下端面は傾斜しており、このことにより隙間39aを適切に塞いでいる。このような構成によれば、燃焼ガスが第1の領域30aから隙間39aを通過して燃焼ガス通路32の上端部に短絡的に進行することが、断熱材84によって適切に防止される。したがって、カバー体21Aの環状壁220を最内周のコイル状管体部40の内周面に当接させる必要はない。その結果、燃焼器用開口部22Aをコイル状管体部40の内径よりも小径にすることができる。
The hot water supply device B2 shown in FIG. 15 has a configuration in which a
スペーサ85は、断熱材84と同様にリング状であり、缶体2内の底部に配されて管体重ね巻き構造部SCを支持している。管体重ね巻き構造部SCの下端面は、上端面と同様に傾斜しているため、このスペーサ85も前記した断熱材84と同様に、その厚みは一定ではなく、その上面は傾斜している。また、この支持部材85は、燃焼ガス通路32の終端部を塞いでいる。したがって、この終端部に到達した燃焼ガスが、管体重ね巻き構造部SCの隙間31を経由することなく第2の領域30bに直接進行することも適切に阻止される。このため、カバー体21Bの環状壁221を、最内周のコイル状管体部40の内周面に当接させる必要もなくなる。本実施形態においては、環状壁221は、下向きに突出している。
The
缶体2の底部は、管体重ね巻き構造部SCから流れ落ちてくるドレインを燃焼ガス流出口22Bに導くドレインガイド部となっている。スペーサ85は、既述したとおり、その上面が傾斜しているために、この傾斜を利用してドレインを燃焼ガス流出口22Bに向けて流れ易くすることが可能である。受け部材83Aは、たとえば皿状であり、燃焼ガス流出口22Bから滴下してくるドレインを受けることが可能に、燃焼ガス流出口22Bの直下に配されている。この受け部材83Aに受けられたドレインは、配管82を介して底部ケーシング80の外部に排出されるようになっている。
The bottom portion of the
本実施形態においても、先の実施形態と同様に、底部ケーシング80内がドレインによって汚染されないようにすることができる。燃焼ガス流出口22Bは、ドレイン排出口として兼用されており、熱交換器A2にはドレイン専用の排出口を別途設ける必要がないため、熱交換器A2の構成を簡素にしたい場合に好適である。
Also in this embodiment, as in the previous embodiment, the inside of the
図16に示す実施形態においては、カバー体21Aに下向きの凸状部210がプレス成形されており、この凸状部210が管体重ね巻き構造部SCの上端に当接している。この凸状部210の下向き面は、管体重ね巻き構造部SCの上端に対応した傾斜面となっている。本実施形態によれば、管体重ね巻き構造部SCの上方に燃焼ガスが通過する隙間を生じないようにすることができる。図15に示した断熱材84のような別部材は不要であり、また環状壁220をコイル状管体部40に当接させる必要もなくすことが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 16, a downward
図17に示す実施形態においては、熱交換器A2の燃焼ガス流出口22Bから下方に滴下するドレインが、底部ケーシング80の底壁によって受けられるようになっている。前記底壁には、ドレイン排出口80aが形成されている。好ましくは、前記底壁は、ドレインがドレイン排出口80aに向けて流れ易くなるように傾斜している。本実施形態においては、底部ケーシング80をドレイン受け部材として利用しており、専用のドレイン受け部材を用いる必要がないため、全体の部品点数を少なくすることができる。ただし、底部ケーシング80が酸性のドレインに起因して容易に腐食することを回避することを目的として、その材質をステンレスやその他の耐酸性に優れたものにすることが好ましい。
In the embodiment shown in FIG. 17, the drain dripping downward from the combustion gas outlet 22 </ b> B of the heat exchanger A <b> 2 is received by the bottom wall of the
図18に示す実施形態においては、第1および第2の熱交換部HT1,HT2のそれぞれの隙間31の寸法L1,L2が相違している。具体的には、寸法L1は、寸法L2よりも小さくされている。このような構成によれば、寸法L1,L2が等しくされている場合と比較すると、第1の熱交換部HT1に対する第2の熱交換部HT2の相対的な熱回収量を増加させることが可能となり、潜熱回収に好適となる。もちろん、本発明においては、本実施形態とは反対に、寸法L1を寸法L2よりも大きくしてもかまわない。
In the embodiment shown in FIG. 18, the dimensions L1 and L2 of the
図19に示す熱交換器A3は、2つの補助仕切り部材63A,63Bを備えている。これらの材質は、いずれもたとえばステンレス製である。補助仕切り部材63Aは、リング状であり、管体重ね巻き構造部SCの第2の熱交換部HT2を2つの分割部HT21,HT22に区切るとともに、燃焼ガス通路32を2つの分割部32a,32bに区切るように設けられている。好ましくは、第1の熱交換部HT1よりも第2の熱交換部HT2の方が上下方向の幅が大きくされ、第1の熱交換部HT1および2つの分割部HT21、HT22のそれぞれの幅に大差がないようにされている。補助仕切り部材63Bは、円板状であり、管体重ね巻き構造部SCの下端に当接して設けられていることにより、第2の領域30bの下部開口を塞いでいる。
The heat exchanger A3 shown in FIG. 19 includes two
本実施形態においては、第1の熱交換部HT1を通過して燃焼ガス通路32の分割部32aに進行した燃焼ガスは、その後第2の熱交換部HT2の分割部HT21の隙間31を通過して第2の領域30bに進入する。次いで、この燃焼ガスは、この第2の領域30bから分割部HT22の隙間を通過して燃焼ガス通路32の分割部32bに進行し、その後燃焼ガス流出口22Bに向かう。このような燃焼ガスの流れから理解されるように、本実施形態においては、管体重ね巻き構造部SCが、第1の熱交換部HT1と、2つの分割部HT21,HT22との3つの領域に細分化されており、燃焼ガスは蛇行するようにしてこれら3つの領域を順次通過する。また、それら3つの領域は、それらの幅に大差がないように、それらの幅の均一化が図られている。したがって、管体重ね巻き構造部SCの各所に対する燃焼ガス進行量のばらつきを少なくし、熱交換効率をさらに高めることができる。また、管体重ね巻き構造部SCが細分化されると、燃焼ガス流路面積が小さくなり、燃焼ガスの流速を速めることができるために、このことによっても熱交換効率が高められる。
In the present embodiment, the combustion gas that has passed through the first heat exchange part HT1 and has traveled to the
図20に示す熱交換器A4は、管体重ね巻き構造部SCの下部に、補助仕切り部材63Bよりもさらに下方に延びた延設部HT23が設けられた構成を有している。好ましくは、この延設部HT23の上下方向の幅も、第1の熱交換部HT1や2つの分割部HT21,HT22と略同等な幅である。この熱交換器A4においては、燃焼ガス通路32の分割部32bに進行してきた燃焼ガスは、この部分から延設部HT23の隙間31を通過することとなる。
The heat exchanger A4 shown in FIG. 20 has a configuration in which an extending portion HT23 extending further downward than the
本実施形態によれば、管体重ね巻き構造部SCが4つの領域にさらに細分化されており、この細分化された部分の全てに対して燃焼ガスが順次作用する。したがって、図19に示した熱交換器A3よりも熱交換効率をさらに高めることが可能となる。 According to this embodiment, the tubular body winding structure SC is further subdivided into four regions, and the combustion gas sequentially acts on all of the subdivided portions. Therefore, it is possible to further increase the heat exchange efficiency as compared with the heat exchanger A3 shown in FIG.
図21に示す実施形態においては、計5つのコイル状管体部40が重ね巻き状に設けられている。本実施形態によれば、コイル状管体部40の本数が多いために、熱回収量を多くすることができる。本実施形態から理解されるように、本発明は、コイル状管体部の本数を多くすることにより、高い熱交換効率を達成することが容易に実現可能である。
In the embodiment shown in FIG. 21, a total of five coiled
図22に示す実施形態においては、複数のコイル状管体部40が千鳥配列に設けられており、1つのコイル状管体部40のループ部40a間の隙間31の側方には、他の1つのコイル状管体部40のループ部40aが存在している。本実施形態によれば、矢印N2で示すように、燃焼ガスが1つのコイル状管体部40の隙間31を通過すると、この燃焼ガスはその側方のループ部40aに衝突する。したがって、各ループ部40aに対する燃焼ガスの接触度合いが高められ、熱回収量を多くすることができる。本実施形態から理解されるように、本発明においては、複数のコイル状管体部40の配列を工夫することによっても、熱交換効率を高めることが可能であり、複数のコイル状管体部40を種々の配列に設けることができる。
In the embodiment shown in FIG. 22, a plurality of coiled
図23に示す熱交換器A5は、複数のコイル状管体部40の管径が同一には揃えられておらず、最内周のコイル状管体部40(40A)が他の複数のコイル状管体部40(40B)よりも大きな管径とされている。コイル状管体部40Aの螺旋ピッチは、コイル状管体部40Bの螺旋ピッチとは相違するため、コイル状管体部40Aのループ部40a間に隙間31を形成する手段としては、スペーサ7とは突出部71の配列ピッチが相違する別のスペーサ7Aが用いられている。
In the heat exchanger A5 shown in FIG. 23, the tube diameters of the plurality of coiled
本実施形態においては、コイル状管体部40Aの管径が大きくされており、この部分の通水量は多い。一方、コイル状管体部40Aは、燃焼室としての第1の領域30aを直接囲んでおり、最も高温に加熱される部分である。したがって、このコイル状管体部40Aによる熱回収量が多くなり、このことにより熱交換効率をさらに高めることが可能である。また、コイル状管体部40A,40Bは、管径が相違していることに起因して、それらの螺旋ピッチも相違しており、コイル状管体部40Aの隙間31と、コイル状管体部40Bの隙間31とは、上下高さ方向において段差を生じている。したがって、燃焼ガスは、空間部3からコイル状管体部40Aの隙間31を通過した後に、コイル状管体部40Bに衝突することとなる。その結果、コイル状管体部40と燃焼ガスとの接触度合いが高められて、熱交換効率がより高められる効果も期待できる。
In the present embodiment, the tube diameter of the coiled
図23に示した熱交換器A5においては、コイル状管体部40A,40Bの螺旋ピッチが相違するために、仕切り部材6の鍔片61をコイル状管体部40A,40Bの双方に螺合させることは困難である。このため、この熱交換器A5においては、鍔片61は最内周のコイル状管体部40Aのみに螺合しており、他のコイル状管体部40Bは複数の追加の仕切り部材63を用いて仕切られている。各仕切り部材63は、たとえば半円弧の薄板状であり、図24に示すように、管体重ね巻き構造部SCの側方からコイル状管体部40Bの隙間31に挿入されたものである。この仕切り部材63が設けられていることにより、第1の領域30aから第1の熱交換部HT1の下部領域内に進行した燃焼ガスがそのまま下方に進行して第2の領域30bに直接流入することが阻止される。
In the heat exchanger A5 shown in FIG. 23, since the spiral pitches of the coiled
図25は、仕切り部材の取り付け手段の他の例を示している。本実施形態においては、複数の螺旋状管体部40の隙間31に、その外側方から複数の追加の仕切り部材62Aが挿入されている。この仕切り部材62Aは、先に述べた仕切り部材62と同様なものであるが、その内側縁部分は、空間部3内に突出した突出部620となっている。一方、仕切り部材6Aは、鍔片61Aを有するものの、この鍔片61Aは、螺旋状管体部40に螺合させるためのものではなく、最内周の螺旋状管体部40の内径よりも僅かに小さい外径とされている。この仕切り部材6は、空間部3の上部開口部から空間部3内に挿入されることにより、鍔片61Aが突出部620に係止して支持されている。本実施形態によっても、仕切り部材6を空間部3内の所定箇所に適切に取り付けることができる。
FIG. 25 shows another example of the partition member attaching means. In the present embodiment, a plurality of
図26〜図33は、コイル状管体部のループ部間に隙間を形成する手段の他の例を示している。図26および図27に示す実施形態においては、コイル状管体部40の各ループ部40aに突起49aが形成されている。上下に隣り合うループ部40aは、この突起49aを介して当接しており、このことにより隙間31が形成されている。
26 to 33 show another example of means for forming a gap between the loop portions of the coiled tube portion. In the embodiment shown in FIGS. 26 and 27, a
図28および図29に示す実施形態においては、ループ部40aの上面および下面のそれぞれの一部が凸部49bとなっており、ループ部40aどうしがこれらの凸部49bを介して当接していることにより、隙間31が形成されている。ループ部40aは、たとえば断面中空円の管体により形成されているが、図29に示すように、その一部分は非円形の偏平状断面とされており、これにより凸部49bが形成されている。これは、図30に示すように、コイル状管体部40の一部をその両側方からプレスすることにより形成することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 28 and 29, a part of each of the upper surface and the lower surface of the
図31に示す実施形態においては、ループ部40aの複数箇所に凹部49b’が形成されている。この凹部49b’は、コイル状管体部40の一部をその上下方向からプレスして偏平状に変形させることにより形成することができる。上下方向に隣り合うループ部40aどうしは、互いに接触するようにして積層しているが、凹部40b’が形成されている部分は、隙間31となっている。このような構成によっても、隙間31を適切に形成することが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 31,
図32に示す実施形態においては、ループ部40aの外面に、螺旋状の凹溝49cが形成されており、この凹溝49cの一部分が、隙間31となっている。図33に示す実施形態においては、螺旋方向が相違する2条の凹溝49cが形成されている。凹溝49cの条数を多くするほど、隙間31の合計サイズを大きくすることが可能であり、多数の凹溝49cを形成してもよい。また、非螺旋状の環状凹溝を形成した場合にも、隙間31を形成することが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 32, a
図26〜図33に示したような実施形態によれば、隙間31を形成する手段として、スペーサ7を用いる必要がなくなり、その取り付け作業が省略される。したがって、熱交換器の組み立て作業を容易とするのに好適である。
According to the embodiment as shown in FIGS. 26 to 33, it is not necessary to use the
図34および図35は、給湯装置の燃焼器を正燃焼式とした場合の一例を示している。これらの図に示す給湯装置B3は、燃焼器1Aと、熱交換器A6とを備えている。燃焼器1Aは、たとえばガス供給管12を介して供給されてくる天然ガスなどの燃料ガスを上向きに燃焼させるガス燃焼器であり、熱交換器A6の下部に接続された缶体10に囲まれている。缶体10内には、送風ファン13によって燃焼用空気が上向きに送り込まれるようになっている。
FIG. 34 and FIG. 35 show an example when the combustor of the hot water supply apparatus is of the normal combustion type. A hot water supply device B3 shown in these drawings includes a
熱交換器A6は、燃焼器用開口部22Aが缶体2の底部に形成され、かつ燃焼器1Aの直上に位置するようになっている。燃焼ガス流出口22Bは、缶体2の上部に形成されている。この熱交換器A6は、たとえば図1〜図5に示した熱交換器A1を上下反転させたのと略同様である。ただし、ドレイン受け部26の位置関係については反転されておらず、缶体2の底部に形成されている。また、図35に示すように、各コイル状管体部40のループ部40aは、螺旋状に繋がった中空矩形状であり、缶体2の周壁部20は、それに対応した矩形の角筒状である。図面には表われていないが、燃焼器1Aの燃料燃焼部分は平面視矩形状であり、ループ部40aや周壁部20の形状は、このことに対応している。燃焼器1Aの燃料燃焼部分が平面視円形状の場合には、ループ部40aおよび周壁部20は、中空円状でよい。複数のコイル状管体部40の両端部には、ヘッダ5Bが接続されているが、このヘッダ5Bは、コイル状管体部40の両端に直接連結されたものである。
The heat exchanger A6 is configured such that the
本実施形態の給湯装置B3においては、燃焼器1Aで発生された燃焼ガスは、燃焼器用開口部22Aを上向きに通過して空間部3の第1の領域30aに進入する。次いで、この燃焼ガスは、第1の熱交換部HT1の隙間31を通過して燃焼ガス通路32内を上向きに進行した後に、第2の熱交換部HT2の隙間31を通過して第2の領域30bに進行し、燃焼ガス流出口22Bから缶体2の外部に排出される。このような熱回収工程は、基本的には、逆燃焼式のものと同様であり、第1および第2の熱交換部HT1,HT2に顕熱回収および潜熱回収をそれぞれ担当させることができる。燃焼ガスが第1および第2の熱交換部HT1,HT2の隙間31を通過する際には、燃焼ガスが多くのループ部40aと接触するために、このことによっても熱交換効率が高められる。潜熱回収に伴って発生するドレインは、各コイル状管体部40の螺旋勾配に沿って下方に流れ落ちていき、ドレイン受け部26に受けられる。そして、排出口26bから缶体2の外部に適切に排出される。
In the hot water supply apparatus B3 of the present embodiment, the combustion gas generated in the
本実施形態から理解されるように、本発明に係る熱交換器は、逆燃焼式の燃焼器と組み合わせて使用することに代えて、正燃焼式の燃焼器と組み合わせて使用する場合にも本発明が意図する作用が得られる。本発明に係る熱交換器は、燃焼ガスの進行方向を問わない。 As will be understood from the present embodiment, the heat exchanger according to the present invention is not limited to being used in combination with a reverse combustion type combustor, but also when used in combination with a forward combustion type combustor. The effect intended by the invention can be obtained. In the heat exchanger according to the present invention, the traveling direction of the combustion gas does not matter.
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the heat exchanger and the hot water apparatus according to the present invention can be varied in design in various ways.
燃焼器としては、オイル燃焼器、ガス燃焼器など、燃焼ガスを発生させるものであればよく、種々の燃焼器を用いることができる。本発明に係る温水装置とは、湯を生成する機能を備えた装置の意であり、一般給湯用、風呂給湯用、暖房用、あるいは融雪用などの各種の給湯装置、および給湯以外に用いられる湯を生成する装置を含む。 The combustor may be any combustor that generates combustion gas, such as an oil combustor or a gas combustor, and various combustors can be used. The hot water device according to the present invention means a device having a function of generating hot water, and is used for various types of hot water supply devices for general hot water supply, bath hot water supply, heating, snow melting, and the like, and hot water supply. Includes a device for producing hot water.
A1〜A6 熱交換器
SC 管体重ね巻き構造部
HT1 第1の熱交換部
HT2 第2の熱交換部
1 燃焼器
2 缶体
3 空間部
4 水管
5 ヘッダ
6 仕切り部材
20 周壁部(缶体の)
21A,21B カバー体
22A 燃焼器用開口部
22B 燃焼ガス流出口
30a 第1の領域
30b 第2の領域
31 隙間
32 燃焼ガス通路
40 コイル状管体部
40a ループ部
A1 to A6 heat exchanger SC tubular body winding structure portion HT1 first heat exchange portion HT2 second
21A,
Claims (16)
前記軸長方向に隙間を介して並ぶようにして前記缶体内に配された複数のループ部を有する熱交換用のコイル状管体部と、
前記コイル状管体部に囲まれて形成され、かつ一端が前記燃焼器用開口部に連通している空間部と、
前記コイル状管体部と前記缶体の周壁部との間に形成され、かつ進行してきた燃焼ガスを前記燃焼ガス流出口に導く燃焼ガス通路と、
を備えている、熱交換器であって、
前記コイル状管体部とは各ループ部の直径または幅が相違する少なくとも1つの追加のコイル状管体部を含み、かつこれらの複数のループ部が前記軸長方向およびこれと交差する方向に並ぶように、前記複数のコイル状管体部が重ね巻き状とされた管体重ね巻き構造部と、
前記空間部の軸長方向中間部分を塞ぐことにより、前記空間部を前記軸長方向において第1および第2の領域に区画するとともに、前記管体重ね巻き構造部を前記第1および第2の領域を囲む第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、を備えており、
前記第1の領域に導入され、または発生された燃焼ガスは、前記第1の領域から前記第1の熱交換部の隙間を通過して前記燃焼ガス通路に進行した後に、前記第2の熱交換部の隙間を通過するように構成されており、
前記複数のコイル状管体部の管径は同一に揃えられておらず、前記複数のコイル状管体部のうち、最内周のコイル状管体部の管径が最大とされて、前記最内周のコイル状管体部内の通水量の増大化が図られているとともに、前記最内周のコイル状管体部およびその外側のコイル状管体部のそれぞれの隙間には段差を生じ、前記燃焼ガスは前記最内周のコイル状管体部の隙間を通過した後に前記外側のコイル状管体部に衝突するように構成されていることを特徴とする、熱交換器。 A can body having a cylindrical peripheral wall portion and having a combustor opening and a combustion gas outlet formed at both ends in the axial length direction;
A coiled tube portion for heat exchange having a plurality of loop portions arranged in the can so as to be arranged in the axial length direction through a gap;
A space part surrounded by the coiled tubular part and having one end communicating with the combustor opening;
A combustion gas passage formed between the coiled tubular body portion and the peripheral wall portion of the can body and guiding the combustion gas that has progressed to the combustion gas outlet;
A heat exchanger comprising:
The coiled tube portion includes at least one additional coiled tube portion having a different diameter or width of each loop portion, and the plurality of loop portions are in the axial length direction and in a direction intersecting with the axial length direction. A plurality of coiled tubular body portions, and a tubular body winding structure portion in which the plurality of coiled tubular body portions are overlapped;
The space portion is divided into first and second regions in the axial length direction by closing an axial length direction intermediate portion of the space portion, and the tubular body winding structure portion is divided into the first and second regions. A partition member that is divided into first and second heat exchanging portions that surround the region,
The combustion gas introduced to or generated in the first region passes through the gap in the first heat exchange section from the first region and proceeds to the combustion gas passage, and then the second heat. It is configured to pass through the gap of the replacement part ,
The tube diameters of the plurality of coiled tube parts are not uniform, and among the plurality of coiled tube parts, the tube diameter of the innermost coiled tube part is maximized, The amount of water flow in the innermost coiled tube part is increased, and a step is generated in each gap between the innermost coiled tube part and the outer coiled tube part. The heat exchanger is configured to collide with the outer coiled tube part after passing through the gap between the innermost coiled tube parts .
材により仕切られている、請求項1または2に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the first and second heat exchange units are partitioned by the partition member or a member separate from the partition member.
前記燃焼ガス通路のうち、前記燃焼ガス流出口寄りの終端部を塞ぎ、かつこの終端部に到達した燃焼ガスが前記第2の領域に直接進行することを抑制する燃焼ガス用ストッパ部を備えている、請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器。 The combustion gas passage is formed in a series across the outer periphery of each of the first and second heat exchange parts,
A combustion gas stopper portion is provided that blocks a terminal portion near the combustion gas outlet in the combustion gas passage and suppresses the combustion gas that has reached the terminal portion from proceeding directly to the second region. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
前記第2の領域に導かれた燃焼ガスが前記燃焼ガス流出口にそのまま進行することを抑制し、かつ前記燃焼ガスを前記第2の熱交換部の他の1つの分割部の隙間に進行させる第2の補助仕切り部材と、を備えている、請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器。 Each of the second heat exchange part and the combustion gas passage is divided into two divided parts in the axial direction, and the combustion gas that has passed around the first heat exchange part in the combustion gas passage A first auxiliary partition member that leads to the second region by proceeding to the gap of one divided portion of the second heat exchange portion,
The combustion gas guided to the second region is prevented from proceeding as it is to the combustion gas outlet, and the combustion gas is advanced to the gap of the other one divided portion of the second heat exchange portion. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second auxiliary partition member.
前記熱交換器として、請求項1ないし9のいずれかに記載の熱交換器が用いられていることを特徴とする、温水装置。A hot water device, wherein the heat exchanger according to any one of claims 1 to 9 is used as the heat exchanger.
前記燃焼器は、前記熱交換器の上部に接続され、かつ燃料を下向きに燃焼させるように構成されており、
前記熱交換器の下部には、前記燃焼ガス流出口を下向きに通過してきた燃焼ガスを排気口に導く底部ケーシングが接続されている、請求項10に記載の温水装置。 The heat exchanger is provided in a posture where the combustor opening is higher than the combustion gas outlet.
The combustor is connected to the top of the heat exchanger and is configured to burn fuel downward;
The hot water apparatus according to claim 10, wherein a bottom casing that guides combustion gas that has passed downward through the combustion gas outlet to an exhaust outlet is connected to a lower portion of the heat exchanger .
前記ドレイン受け部によって受けたドレインを前記底部ケーシング内に流入させないようにして前記熱交換器の外部に排出するドレイン排出手段と、を備えている、請求項11に記載の温水装置。 A drain receiving portion provided in the can of the heat exchanger and receiving a drain flowing down from the tubular body winding structure portion;
The hot water apparatus according to claim 11 , further comprising: a drain discharge unit that discharges the drain received by the drain receiver to the outside of the heat exchanger so as not to flow into the bottom casing .
前記底部ケーシング内には、前記燃焼ガス流出口から流れ落ちてくるドレインを受けて前記底部ケーシングの外部に排出可能とするドレイン受け部材が設けられている、請求項11に記載の温水装置。 The heat exchanger is configured to guide a drain flowing down from the tubular body winding structure portion to the combustion gas outlet,
The hot water apparatus according to claim 11 , wherein a drain receiving member is provided in the bottom casing so as to receive a drain flowing down from the combustion gas outlet and discharge the drain to the outside of the bottom casing .
前記底部ケーシングは、前記燃焼ガス流出口から流れ落ちてくるドレインを受ける底壁、およびこの底壁上に受けられたドレインを外部に排出する排出口を備えている、請求項11に記載の温水装置。 The heat exchanger is configured to guide a drain flowing down from the tubular body winding structure portion to the combustion gas outlet,
The hot water apparatus according to claim 11 , wherein the bottom casing includes a bottom wall that receives a drain that flows down from the combustion gas outlet, and a discharge port that discharges the drain received on the bottom wall to the outside. .
前記燃焼器は、前記燃焼器の下部に接続され、かつ燃料を上向きに燃焼させるように構成されており、
前記熱交換器には、前記管体重ね巻き構造部から流れ落ちてくるドレインを受けるドレイン受け部と、このドレイン受け部によって受けたドレインを前記燃焼器上に流れ落とさないようにして前記熱交換器の外部に排出するドレイン排出手段とが設けられている、請求項10に記載の温水装置。 The heat exchanger is provided in a posture in which the combustor opening is lower than the combustion gas outlet,
The combustor is connected to a lower portion of the combustor and configured to burn fuel upward;
The heat exchanger includes a drain receiving portion that receives a drain that flows down from the tubular body winding structure portion, and the drain received by the drain receiving portion does not flow down on the combustor. The hot-water apparatus of Claim 10 provided with the drain discharge means discharged | emitted outside .
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