JP4904965B2 - Heat exchanger and water heater - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼ガスなどの加熱用気体から水管を用いて熱回収を行い、温水を生成する用途に用いられる熱交換器、およびこれを備えた温水装置に関する。なお、本発明において水管内に供給される水は、水道水などの通常の水に限らず、たとえば温水暖房などに使用される不凍液、およびこれに類する液体も含む概念である。 The present invention relates to a heat exchanger used for the purpose of recovering heat from a heating gas such as a combustion gas using a water pipe to generate hot water, and a hot water apparatus equipped with the heat exchanger. In the present invention, the water supplied into the water pipe is not limited to normal water such as tap water, but is a concept including, for example, an antifreeze liquid used for hot water heating and the like and a liquid similar thereto.
本出願人は、熱交換器の一例として、略直方体状のケース内に、直線状に延びた細管状の水管が複数収容され、かつ燃焼ガスの給気口および排気口が前記ケースの前後の壁部に形成された多管式のものを先に提案している(たとえば、特許文献1を参照)。この熱交換器においては、ケース内に流入した燃焼ガスが複数の水管の隙間を通過する際に熱交換が行なわれるが、複数の水管の本数を多くしてそれら全体の伝熱面積を大きくすることにより、熱回収量を多くすることができる。また、燃焼ガスは、ケースの前後の壁部に設けられた給気口から排気口に向けて進行するために、複数の水管の下方全域をケースの底壁部によってカバーすることもできる。燃焼ガスから潜熱を回収する場合には、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して多量のドレインが発生し、これが水管の下方に流れ落ちる現象を生じるが、前記熱交換器によれば、そのようなドレインをケースの底壁部によって適切に受けることができる。このようなことから、前記熱交換器は、潜熱回収用途に好適である。 As an example of the heat exchanger, the applicant of the present invention contains a plurality of linear tubular water pipes in a substantially rectangular parallelepiped case, and a combustion gas supply port and an exhaust port are provided at the front and rear of the case. A multi-tube type formed on the wall has been proposed previously (see, for example, Patent Document 1). In this heat exchanger, the heat exchange is performed when the combustion gas flowing into the case passes through the gaps between the plurality of water pipes, but the number of the plurality of water pipes is increased to increase the overall heat transfer area. As a result, the heat recovery amount can be increased. Moreover, since combustion gas advances toward the exhaust port from the air supply opening provided in the wall part before and behind the case, the whole lower part of a some water pipe can also be covered with the bottom wall part of a case. When recovering latent heat from combustion gas, water vapor in the combustion gas is condensed and a large amount of drain is generated, which causes a phenomenon of flowing down below the water pipe. According to the heat exchanger, such a drain is generated. Can be properly received by the bottom wall of the case. For this reason, the heat exchanger is suitable for latent heat recovery applications.
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき点があった。 However, the prior art has problems to be improved as described below.
すなわち、前記熱交換器の熱交換効率を高くするには、水管の本数を多くしなければならない。ところが、このように水管の本数を多くすると、全体の部品点数も多くなって構造が複雑となり、その製造作業は煩わしいものとなる。とくに、多数本の水管に通水用のヘッダを取り付ける場合、それら多数本の水管の個々の端部をヘッダに接合させる作業はより煩わしい。その結果、製造コストが高価となり、この点において改善すべき余地があった。 That is, in order to increase the heat exchange efficiency of the heat exchanger, the number of water pipes must be increased. However, when the number of water pipes is increased in this way, the total number of parts is increased, the structure becomes complicated, and the manufacturing work becomes troublesome. In particular, when attaching a water flow header to a large number of water pipes, the work of joining the individual ends of the large number of water pipes to the header is more troublesome. As a result, the manufacturing cost is expensive, and there is room for improvement in this respect.
なお、従来の熱交換器としては、前記したような多管式とは異なり、たとえば特許文献2〜4に記載されているように、いわゆる螺旋式水管を用いたものがある。このタイプの熱交換器は、水管が螺旋状に形成されているために、1本の水管の伝熱面積を大きくすることができる。そこで、本発明者は、前記したような熱交換器の構造において、その水管を螺旋式水管に置き換えることにより、水管の本数を少なくし、構造の簡素化を図ることを着想した。しかしながら、前記螺旋式水管は、一連に繋がった複数の螺旋状のループ部が積層した特異な形態を有している。したがって、このような螺旋式水管を前記従来の多管式の熱交換器の水管と置き換えただけでは、この螺旋式水管の全体に燃焼ガスを効率良く作用させることはできず、高い熱交換効率を得ることは難しい。 In addition, as a conventional heat exchanger, there is one using a so-called spiral water pipe as described in Patent Documents 2 to 4, for example, unlike the multi-tube type as described above. In this type of heat exchanger, since the water pipe is formed in a spiral shape, the heat transfer area of one water pipe can be increased. In view of this, the present inventor has conceived that in the structure of the heat exchanger as described above, the number of water pipes is reduced and the structure is simplified by replacing the water pipes with spiral water pipes. However, the spiral water tube has a unique shape in which a plurality of spiral loop portions connected in series are stacked. Accordingly, simply replacing such a spiral water pipe with the water pipe of the conventional multi-tube heat exchanger cannot efficiently cause the combustion gas to act on the entire spiral water pipe, resulting in high heat exchange efficiency. Hard to get.
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、構造が簡易で製造コストを低減することができるとともに、高い熱交換効率が得られ、しかも燃焼ガスからの潜熱回収用途にも好適に利用することが可能な熱交換器、およびこれを備えた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 has a simple structure that can reduce the manufacturing cost, achieve high heat exchange efficiency, and recover latent heat from combustion gas. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that can be suitably used for applications and a hot water device including the heat exchanger.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above 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、加熱用気体の給気口および排気口が形成されているケースと、少なくとも1つの水管と、を備えている熱交換器であって、前記水管は、一連に繋がった複数のループ部が前記ケース内においてその上下高さ方向に複数の隙間を介して積層し、かつ内方に空間部を形成している螺旋状管体部を有しており、前記ケースの給気口および排気口は、前記螺旋状管体部の幅方向中間部をこの幅方向に対して交差する前後方向において挟む配置に設けられており、前記螺旋状管体部の内方の空間部には、前記給気口から前記ケース内に供給されてこの空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を、前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させるバッフルが設けられていることを特徴としている。 The heat exchanger provided by the 1st side of the present invention is a heat exchanger provided with the case where the supply mouth and exhaust port of the heating gas are formed, and at least one water pipe. The water pipe includes a spiral tubular body portion in which a plurality of loop portions connected in series are stacked in the case through a plurality of gaps in the vertical height direction and a space portion is formed inward. And the air supply port and the exhaust port of the case are provided in an arrangement that sandwiches the intermediate portion in the width direction of the spiral tube body in the front-rear direction intersecting the width direction, and the spiral shape At least a part of the heating gas supplied into the case from the air supply port and proceeding to the space portion is provided at both ends in the width direction of the helical tube portion in the space portion inside the tube portion. It is characterized by a baffle that advances toward the part. There.
このような構成によれば、次に述べるような効果が得られる。 According to such a configuration, the following effects can be obtained.
第1に、水管の螺旋状管体部の幅方向中間部は、バッフルを挟む給気口寄り領域と排気口寄り領域とに区分されることとなるが、加熱用気体が給気口からケース内に進入すると、この加熱用気体は、まず螺旋状管体部の幅方向中間部の給気口寄り領域を通過し、螺旋状管体部の内方の空間部に到達する。すると、この加熱用気体の少なくとも一部は、バッフルに衝突してその進行方向が変更され、その後螺旋状管体部の幅方向両端部に作用しつつ、バッフルの両側方を廻り込む。次いで、その燃焼ガスは、螺旋状管体部の幅方向中間部の排気口寄り領域を進行した後に、排気口からケース外部に排出される。このように、本発明によれば、加熱用気体を水管の螺旋状管体部の全体に対し満遍なく作用させることができる。したがって、高い熱交換効率を得ることが可能である。 1stly, the width direction intermediate part of the helical tube part of a water pipe will be divided into the area close | similar to the air supply opening which pinches | interposes a baffle, and the area | region close | similar to an exhaust opening. When entering, the heating gas first passes through the region near the air supply port in the intermediate portion in the width direction of the spiral tube portion, and reaches the inner space of the spiral tube portion. Then, at least a part of the heating gas collides with the baffle and its traveling direction is changed, and thereafter, it moves around both sides of the baffle while acting on both ends of the spiral tubular body in the width direction. Next, the combustion gas travels through the region near the exhaust port in the intermediate portion in the width direction of the spiral tube body, and is then discharged from the exhaust port to the outside of the case. As described above, according to the present invention, the heating gas can be applied uniformly to the entire spiral tube portion of the water tube. Therefore, high heat exchange efficiency can be obtained.
第2に、水管は、いわゆる螺旋式水管であり、1本の水管の伝熱面積は大きい。したがって、水管の本数をさほど多くすることなく高い熱交換効率を得ることが可能であり、水管の少数化によって全体構造の簡素化を図り、製造コストを廉価にすることもできる。なお、バッフルは、螺旋状管体部が元々形成している内方の空間部に配されているために、バッフル取付用の余分なスペースをケース内に新たに確保するような必要もなく、その構造は合理的である。 Second, the water pipe is a so-called spiral water pipe, and the heat transfer area of one water pipe is large. Therefore, it is possible to obtain high heat exchange efficiency without increasing the number of water pipes, and the overall structure can be simplified by reducing the number of water pipes, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the baffle is arranged in the inner space part originally formed by the helical tube part, there is no need to newly secure an extra space for attaching the baffle in the case, Its structure is reasonable.
第3に、螺旋状管体部の下方全域をケースの一部によってカバーし、螺旋状管体部からドレインが流れ落ちたきには、このドレインがケースによって適切に受けられるように構成することが可能である。したがって、本発明に係る熱交換器は、ドレインの多量発生を伴う潜熱回収用途にも好適に利用することができる。 Third, it is possible to cover the entire lower part of the spiral tube part with a part of the case so that the drain can be properly received by the case when the drain flows down from the spiral tube part. It is. Therefore, the heat exchanger according to the present invention can be suitably used for a latent heat recovery application that involves generation of a large amount of drain.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記バッフルは、その幅方向中間部に少なくとも1つの通気用の開口部を有し、または幅寸法が不均一な形状とされていることにより、前記給気口からこのバッフルに向けて進行してきた加熱用気体の一部は、前記通気用の開口部または前記バッフルの幅が狭い部分の側方をそのまま通過するように構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the baffle has at least one ventilation opening at its widthwise intermediate portion, or has a non-uniform width dimension, whereby the air supply A part of the heating gas that has traveled from the mouth toward the baffle passes through the side of the ventilation opening or the narrow part of the baffle.
このような構成によれば、給気口から螺旋状管体部の内方の空間部に進行した加熱用気体の一部は、バッフルの通気用の開口部または幅狭い部分の側方をそのまま通過し、螺旋状管体部の幅方向中間部の排気口寄り領域、あるいはその近傍に進行することとなる。したがって、それらの領域がバッフルの陰となって加熱用気体と接触する度合いが他の領域よりも低くなるといったことが適切に回避される。その結果、螺旋状管体部の各所に対して加熱用気体を略均一に作用させることが可能となり、熱交換効率を高めるのにより好適となる。 According to such a configuration, a part of the heating gas that has progressed from the air supply port to the inner space of the spiral tubular body part remains on the side of the ventilation opening or the narrow part of the baffle. It passes through and proceeds to the region near the exhaust port in the intermediate portion in the width direction of the spiral tube portion or in the vicinity thereof. Therefore, it is appropriately avoided that these regions are shaded by the baffle and are less in contact with the heating gas than other regions. As a result, it becomes possible to cause the heating gas to act substantially uniformly on each part of the spiral tubular body portion, and it is more preferable to increase the heat exchange efficiency.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記螺旋状管体部を個々に有する複数の水管を備えており、これら複数の水管の螺旋状管体部の各ループ部は、前後方向に間隔を隔てて幅方向に延びる直管状の一対の第1の管体部と、これらの両端部どうしを繋ぐ一対の第2の管体部とを備えており、前記複数の螺旋状管体部は、それらのループ部のサイズが相違して、略同心の重ね巻き状に配されている。 In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of water tubes each having the helical tube portion are provided, and the loop portions of the helical tube portions of the plurality of water tubes are spaced apart in the front-rear direction. And a pair of second tubular bodies connecting the both ends of the straight tubular pair extending in the width direction, and the plurality of helical tubular bodies include: The loop portions have different sizes, and are arranged in a substantially concentric wrapping shape.
このような構成によれば、複数の水管の螺旋状管体部が略同心の重ね巻き状とされているために、それらをスペース効率良く配列し、全体の大型化を抑制しつつ、伝熱面積の増大を図ることができる。また、複数の螺旋状管体部のそれぞれの各ループ部は、前後方向に間隔を隔てて幅方向に延びる直管状の一対の第1の管体部を有しているために、これら一対の第1の管体部の配列については、従来の多管式の熱交換器の水管と同様な配列とすることが可能であり、全体の嵩張りを小さくしつつ、熱回収量の増大を図るのにより好適となる。 According to such a configuration, since the spiral tubular body portions of the plurality of water tubes are substantially concentrically wound, they are arranged in a space-efficient manner, and heat transfer is suppressed while suppressing an increase in overall size. The area can be increased. Further, each loop portion of the plurality of spiral tubular body portions has a pair of straight tubular first tube portions extending in the width direction at intervals in the front-rear direction. About the arrangement | sequence of a 1st pipe body part, it can be set as the arrangement | sequence similar to the water pipe of the conventional multitubular heat exchanger, and it aims at the increase in heat recovery amount, making the whole bulk small. It becomes more suitable.
本発明の第2の側面により提供される温水装置は、本発明の第1の側面により提供される熱交換器と、この熱交換器のケース内に前記加熱用気体としての燃焼ガスを導入させる燃焼器と、を備えていることを特徴としている。 The hot water apparatus provided by the second aspect of the present invention introduces the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention and the combustion gas as the heating gas into the case of the heat exchanger. And a combustor.
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について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1〜図6は、本発明が適用された温水装置の具体例としての給湯装置およびこれに関連する構成の一例を示している。図1によく表われているように、本実施形態の給湯装置Aは、燃焼器3、1次熱交換器1、および2次熱交換器Bを備えている。2次熱交換器Bは、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。
FIGS. 1-6 has shown an example of the hot water supply apparatus as a specific example of the hot water apparatus with which this invention was applied, and a structure relevant to this. As clearly shown in FIG. 1, the hot water supply apparatus A of the present embodiment includes a combustor 3, a
燃焼器3は、たとえば正燃式のガスバーナであり、缶体30内に配され、かつ燃料ガスが外部から配管32を介して供給されるように構成されている。缶体30内には、下方の送風ファン31から燃焼用空気が上向きに送風されるようになっている。1次熱交換器1は、燃焼器3によりで発生されて上昇する燃焼ガスから顕熱を回収するためのものであり、複数のフィン12を有する水管11が缶体10内に配された構造を有している。
The combustor 3 is, for example, a positive combustion gas burner, and is arranged in the
2次熱交換器Bは、前記燃焼ガスから潜熱を回収するためのものであり、1次熱交換器1の上方に配され、かつ缶体10に対して補助缶体19を介して接続されている。この2次熱交換器Bは、内部に燃焼ガスが導入されるケース7、複数(たとえば計5本)の水管P、バッフル8、および入水用および出湯用のヘッダ6A,6Bを備えている。複数の水管Pのそれぞれは、螺旋状管体部5を有しており、これら複数の螺旋状管体部5は、図5によく表われているように、略同心の重ね巻き状とされてケース7内に収容されている。
The secondary heat exchanger B is for recovering latent heat from the combustion gas, and is disposed above the
図6は、複数の水管Pのうちの1つを示している。この水管Pは、たとえば1本の原材料となる金属製の管体に巻き加工を施すことにより製作されており、螺旋状に繋がり、かつ複数の隙間59を介して上下高さ方向に並んだ複数のループ部50と、それらの下部および上部に繋がった延設管体部51,52とを有している。各ループ部50は、平面視略長円状であり、前後方向に間隔を隔てて幅方向に延びる直管状の一対の管体部50a,50bと、これらの両端どうしを繋ぐ平面視半円弧状の一対の管体部50c,50dとを備えている。本実施形態においては、一対の管体部50a,50bの部分を幅方向中間部S1とし、また一対の管体部50c,50dの部分を幅方向両端部S2a,S2bとして説明するが、幅方向中間部および両端部の具体的な内容は、これに限定されるものではない。
FIG. 6 shows one of the plurality of water pipes P. The water pipe P is manufactured by, for example, winding a metal pipe body, which is a raw material, and is connected in a spiral shape and arranged in a vertical height direction via a plurality of
各ループ部50の一対の直管部50a,50bは、水平面に対して傾斜の無い水平管体部とされている。これに対し、一対の管体部50c,50dは、水平面に対して傾斜した傾斜管体部とされている。より詳細には、図6(a)において、管体部50cは、管体部50aの一端から管体部50bの一端に向けて矢印N1方向へ進むに連れて高さが順次低くなるように適当な角度で傾斜している。管体部50aは、管体部50bよりも高位にある。管体部50dは、管体部50bの他端から次段のループ部50の管体部50aの他端に向けて矢印N2方向へ進むに連れて高さが順次低くなるように傾斜している。複数のループ部50のそれぞれは、前記したような構成の管体部50a〜50dを具備して構成されている。複数の水管Pは、いずれも図6に示したような構成である。ただし、図5によく表われているように、複数の螺旋状管体部5のそれぞれのループ部50のサイズは相違しており、既述したとおり、複数の螺旋状管体部5は重ね巻き状に配列されている。
A pair of
ケース7は、中空の略直方体状であり、複数の螺旋状管体部5を上下高さ方向(鉛直方向)において挟む上壁部70cおよび底壁部70dと、複数の螺旋状管体部5を水平な前後方向において挟む後壁部70aおよび前壁部70bとを有している。底壁部70dには、ドレイン用の排出口73が設けられており、潜熱回収に伴って発生したドレインが複数の螺旋状管体部5からこの底壁部70d上に流れ落ちてきたときには、このドレインが排出口73からケース7の外部に排出されるようになっている。なお、ドレインは、一般的には燃焼ガス中の窒素酸化物などを含む強酸性であり、ケース7の各部や水管Pなど、ドレインと接触する可能性のある部分は、ステンレスまたはその他の耐酸性に優れる材質とされている。
The
ケース7の後壁部70aおよび前壁部70bには、燃焼ガス用の給気口71および排気口72が設けられている。排気口72は、たとえば図2に示すような略矩形状であり、給気口71もそれと同様な形状である。図5に示すように、これら給気口71および排気口72は、複数の螺旋状管体部5の幅方向中間部S1に対面しており、この中間部S1を前後方向において挟む配置となっている。1次熱交換器1を通過してその上方に進行した燃焼ガスは、補助缶体19内を通過して給気口71からケース7内に進入するようになっている(図3参照)。
The
バッフル8は、たとえばステンレスなどの金属製、またはその他の比較的硬質の材質からなる板状であり、複数の螺旋状管体部5の内方の空間部58に配されている。空間部58は、前後方向の寸法が幅方向の寸法よりもかなり小さくされた細長状であり、このような構成は、管体部50a,50bどうしを接近させて、それら管体部の配置密度を高めるのに役立つ。図5(a),(c)によく表われているように、バッフル8は、管体部50a,50bの長さと略同等程度の幅、および複数の螺旋状管体部5の全体高さと略同等程度の高さを有するが、その幅方向中央部近辺には、通気用の開口部80が形成されている。開口部80は、たとえば複数の螺旋状管体部5の全体高さに略近い高さ寸法を有し、また管体部50a,50bのたとえば1/3程度の幅を有する正面視矩形状である。ただし、後述するように、このバッフル8の具体的な形状は限定されない。バッフル8は、その上端部がたとえばケース7の上壁部70cに接合されるなどしてその取り付けが図られている。
The
図5(a),(b)および図4によく表われているように、複数の水管Pの延設管体部51,52のそれぞれの一端は、ともにケース7の側壁70eを貫通してケース7の外部に引き出されており、その部分に入水用および出湯用のヘッダ6A,6Bが連結されている。また、図1に示すように、入水用のヘッダ6Aの開口部60Aには、水道水などを供給してくる入水管90が接続されている。出湯用のヘッダ6Bの開口部60Bは、配管91を介して1次熱交換器1の入水口11aに接続されている。1次熱交換器1は、2次熱交換器Bから送られてきた湯水が水管11を通過してさらに加熱されるように構成されており、このようにして生成された湯水は、出湯口11bから出湯する。
As clearly shown in FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 4, one end of each of the extending
次に、2次熱交換器B、およびこれを備えた給湯装置Aの作用について説明する。 Next, the effect | action of the secondary heat exchanger B and the hot water supply apparatus A provided with this is demonstrated.
図1において、給湯装置Aは、入水管90からヘッダ6Aに供給される水が、2次熱交換器Bの複数の水管Pおよび1次熱交換器1の水管11の内部を流れると、燃焼器3が駆動を開始するようになっている。すると、この燃焼器3によって発生された燃焼ガスからは、1次熱交換器1および2次熱交換器Bによって顕熱および潜熱が順次回収される。複数の水管Pおよび水管11内を流れる水は、そのような熱回収により加熱され、この加熱によって生成された湯水は、出湯口11bから所望の給湯先に供給される。
In FIG. 1, the hot water supply apparatus A is combusted when water supplied from the
2次熱交換器Bにおいては、まず給気口71からケース7内に燃焼ガスが流入すると、この燃焼ガスは、複数の螺旋状管体部5の幅方向中間部S1のうち、複数の管体部50aが設けられている領域に進行する。これら複数の管体部50aは、複数の隙間を介して縦横に並んでおり、それら複数の隙間を燃焼ガスが通過する際に熱回収がなされる。次いで、前記燃焼ガスが複数の螺旋状管体部5の内方の空間部58まで進行すると、その一部はバッフル8に衝突し、図5(a)の矢印N3に示すように、複数の螺旋状管体部5の幅方向両端部S2a,S2bに向けて進行する。このため、複数の管体部50c,50dによっても適切に熱回収がなされる。その後、この燃焼ガスは、矢印N4に示すように、バッフル8の両側方を通過して、バッフル8よりも排気口72寄りの領域に廻り込む。このため、前記燃焼ガスは、複数の管体部50bが設けられている領域にも進行し、この領域においても熱回収がなされ、その後排気口72からケース7の外部に排出される。
In the secondary heat exchanger B, first, when combustion gas flows into the
一方、燃焼ガスとしては、矢印N5に示すように、バッフル8の通気用の開口部80をそのまま通過するものもある。この燃焼ガスは、複数の管体部50bが設けられている領域を通過した後に、排気口72からケース7の外部に排出される。本実施形態とは異なり、燃焼ガスの全てを既述した矢印N3,N4の経路で進行させるだけでは、複数の管体部50bが比較的長寸法である場合に、それらの長手方向中央部付近に多くの燃焼ガスを作用させることが難しくなる虞がある。これに対し、本実施形態においては、バッフル8に通気用の開口部80を設けていることにより、そのような部分にも多くの燃焼ガスを積極的に進行させることが可能であり、前記した虞が適切に解消される。
On the other hand, some combustion gases pass directly through the
上記の説明から理解されるように、この2次熱交換器Bにおいては、複数の螺旋状管体部5の各ループ部50の全体に対し、燃焼ガスを適切に作用させることが可能であり、しかも各所に対する燃焼ガスの流量の均一化をも図ることができる。したがって、複数の螺旋状管体部5の全体を効率良く利用した熱回収がなされ、高い熱交換効率が得られる。
As understood from the above description, in the secondary heat exchanger B, it is possible to cause the combustion gas to appropriately act on the
さらに、この2次熱交換器Bにおいては、螺旋状管体部5を有する水管Pを用いているために、水管Pの全体の伝熱面積を多くするための手段として、それらの総本数をさほど多くする必要はない。したがって、部品点数を少なくして、製造作業の容易化を図り、製造コストを廉価にすることも可能である。とくに、水管Pの本数が少ないと、複数の水管Pにヘッダ6A,6Bを連結する作業が容易化される。また、各水管Pの一部がケース7の側壁70eに貫通した構造とされているが、そのような構造の形成作業も容易となる。
Further, in this secondary heat exchanger B, since the water pipe P having the helical
複数の螺旋状管体部5の下方の全域は、ケース7の底壁部70dによってカバーされており、既述したとおり、潜熱回収によって発生したドレインはこの底壁部70dにより適切に受けられ、排出口73からケース7の外部に排出される。したがって、ドレインにより、給湯装置Aの他の部分が汚染されるようなことも適切に防止される。
The entire lower region of the plurality of
図6を参照して説明したとおり、水管Pの各ループ部50は、管体部50c,50dのみが水平面に対して傾斜しており、管体部50a,50bは水平である。このため、本実施形態とは異なり、たとえばループ部50の全ての箇所を水平面に対して傾斜させた場合と比較すると、ループ部50の鉛直方向の幅は小さくなり、螺旋状管体部5の巻きピッチp2(ループ部50の配列ピッチ)も小さくすることができる。その結果、ループ部50の段数を多くして熱回収量を多くする場合においても、螺旋状管体部5の全体の高さ寸法がさほど大きくならないようにし、全体の大型化を適切に抑制することが可能である。とくに、本実施形態においては、ループ部50が平面視略長円状であり、管体部50a,50bを長くすることによって、螺旋状管体部5の高さの増大を招くことなく、螺旋状管体部5の伝熱面積を大きくすることができる。
As described with reference to FIG. 6, in each
本発明は、上述した実施形態に限定されない。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 embodiment described above. 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.
バッフルは、幅方向中間部に通気用の開口部を設けることが好ましいものの、そのような開口部をあえて設けない構成とすることもできる。一方、通気用の開口部を設ける場合、前記実施形態とは異なる構成とすることもできる。図7は、そのような具体例を示している。同図(a)においては、バッフル8の開口部80が細幅状に形成されている。同図(b)においては、細幅な開口部80が複数箇所設けられている。同図(c)においては、開口部80が非切り欠き状の孔として形成されている。同図(d)においては、複数の開口部80のそれぞれが小孔状に形成されており、それら複数の開口部80の形成箇所がたとえばパンチングメタルのような多孔状となっている。このように、バッフルの通気用の開口部の具体的な形状、サイズ、数、および位置などは種々に選択可能であり、これらを適当に選択することにより、バッフル8をそのまま通過する燃焼ガスとそうではない燃焼ガスとの比率などを熱交換効率向上により適する条件に設定することができる。
Although it is preferable that the baffle is provided with an opening for ventilation in the intermediate portion in the width direction, the baffle may be configured not to provide such an opening. On the other hand, when providing the opening part for ventilation | gas_flowing, it can also be set as the structure different from the said embodiment. FIG. 7 shows such a specific example. In FIG. 2A, the
また、図8に示すように、バッフル8を、たとえば台形状に形成するなどして、幅寸法が不均一な形状とすることもできる。同図に示す構成では、バッフル8の下部側が上部側よりも幅狭となっており、バッフル8の幅方向両端部の上部側は進行してきた燃焼ガスを遮る。これに対し、バッフル8の下部側は幅狭であり、その両側方の領域(符号n1で示す領域)は、燃焼ガスを通過させる領域となる。したがって、バッフル8の幅を不均一とし、その形状やサイズを種々に選択することによっても、バッフル8をそのまま通過する燃焼ガスとそうではない燃焼ガスとの流量比率などを熱交換効率向上により適する条件に設定することが可能である。なお、図8に示すバッフル8を上下逆転させて使用することもできる。さらに、図8に示したようなバッフル8の幅を不均一にした構成と、図7に示したような幅方向中間部に通気用の開口部80を設けた構成とを組み合わせてもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the
バッフル8は、平板状に限らず、たとえば図9に示すように、その幅方向両端部に折り曲げ部81を設けた構成とすることもできる。また、バッフル8は、板状でなくてもよく、さらには複数の部材が組み合わされて構成されていてもよい。幅方向中間部に通気用の開口部を有するバッフルを形成する場合、たとえば2枚の板材を間隔を隔てて並べ、それらの隙間部分が通気用の開口部とされた構成とすることもできる。
The
本発明においては、水管として、螺旋状管体部を有するものが用いられるが、この螺旋状管体部の各ループ部の形状としては、平面視略長円状に限らず、平面視略矩形状や略円形状などの他の形状に形成することもできる。ループ部は、幅方向の寸法と前後方向の寸法とが略同一であってもよい。また、余り現実的ではないが、本発明では、水管の本数を1本とすることもできる。螺旋状管体部の各ループ部は、幅方向の中間部を水平とし、かつ幅方向の両端部を傾斜させた構成とすることが好ましいものの、やはりこれに限定されない。各ループ部の全体が傾斜した構成とすることもできる。 In the present invention, a water tube having a helical tube portion is used, but the shape of each loop portion of the helical tube portion is not limited to a substantially oval shape in plan view, but is substantially rectangular in plan view. It can also be formed in other shapes such as a shape or a substantially circular shape. The loop part may have substantially the same dimension in the width direction and the dimension in the front-rear direction. Further, although not realistic, in the present invention, the number of water pipes can be one. Although it is preferable that each loop part of the spiral tube part is configured such that the intermediate part in the width direction is horizontal and the both end parts in the width direction are inclined, it is not limited to this. The entire loop portion may be inclined.
ケースは、水管の螺旋状管体部を収容し、内部に燃焼ガスなどの加熱用気体が流入されるものであればよく、やはりその具体的な形状なども限定されない。また、加熱用気体の給気口および排気口は、螺旋状管体部の幅方向中間部をその前後方向において挟む配置に設けられていればよく、やはりそのサイズなども限定されない。 The case is not limited as long as the case accommodates the helical tube portion of the water tube and into which a heating gas such as combustion gas can flow into the case. The heating gas supply port and the exhaust port may be provided so as to sandwich the intermediate portion in the width direction of the helical tube body in the front-rear direction, and the size thereof is not limited.
上述した実施形態では、顕熱回収用の1次熱交換器については、本発明を適用していないが、本発明に係る熱交換器は、顕熱回収用、潜熱回収用の種別を問わない。本発明に係る熱交換器を、顕熱回収に用いることもできる。 In the embodiment described above, the present invention is not applied to the primary heat exchanger for sensible heat recovery, but the heat exchanger according to the present invention may be of any type for sensible heat recovery and latent heat recovery. . The heat exchanger according to the present invention can also be used for sensible heat recovery.
本発明に係る温水装置においては、燃焼器として、ガスバーナ以外のものを用いてもよく、たとえばオイルバーナを用いた構成とすることもできる。本発明でいう温水装置とは、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広く含む概念である。 In the hot water apparatus according to the present invention, a combustor other than a gas burner may be used, and for example, an oil burner may be used. The hot water device as used in 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. It is a concept that includes a wide range of equipment for producing hot water.
A 給湯装置(温水装置)
B 2次熱交換器(熱交換器)
P 水管
S1 幅方向中間部(螺旋状管体部の)
S2a,S2b 幅方向両端部(螺旋状管体部の)
3 燃焼器
5 螺旋状管体部
6A,6B ヘッダ
7 ケース
8 バッフル
50 ループ部(螺旋状管体部の)
58 空間部(螺旋状管体部の内方の)
71 給気口
72 排気口
80 通気用の開口部
A Hot water supply device (hot water device)
B Secondary heat exchanger (heat exchanger)
P water pipe S1 width direction middle part (of spiral tube part)
S2a, S2b Width direction both ends (spiral tube part)
3
58 Space (inside the spiral tube)
71
Claims (4)
前記水管は、一連に繋がった複数のループ部が前記ケース内においてその上下高さ方向に複数の隙間を介して積層し、かつ内方に空間部を形成している螺旋状管体部を有しており、
前記ケースの給気口および排気口は、前記螺旋状管体部の幅方向中間部をこの幅方向に対して交差する前後方向において挟む配置に設けられており、
前記螺旋状管体部の内方の空間部には、前記給気口から前記ケース内に供給されてこの空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を、前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させるバッフルが設けられていることを特徴とする、熱交換器。 A heat exchanger comprising a case in which a supply port and an exhaust port for a heating gas are formed, and at least one water pipe,
The water pipe has a spiral tubular body part in which a plurality of loop parts connected in series are stacked in the case with a plurality of gaps in the vertical height direction and a space part is formed inward. And
The air supply port and the exhaust port of the case are provided in an arrangement that sandwiches the intermediate portion in the width direction of the helical tube portion in the front-rear direction intersecting the width direction,
In the space inside the helical tube portion, at least a part of the heating gas supplied into the case from the air supply port and proceeding to the space portion is transferred to the spiral tube portion. A heat exchanger characterized in that a baffle is provided that advances toward both ends in the width direction.
これら複数の水管の螺旋状管体部の各ループ部は、前後方向に間隔を隔てて幅方向に延びる直管状の一対の第1の管体部と、これらの両端部どうしを繋ぐ一対の第2の管体部とを備えており、
前記複数の螺旋状管体部は、それらのループ部のサイズが相違して、略同心の重ね巻き状に配されている、請求項1または2に記載の熱交換器。 A plurality of water pipes each having the spiral tubular body part;
Each loop portion of the spiral tubular body portions of the plurality of water tubes has a pair of straight tubular first tube portions extending in the width direction at intervals in the front-rear direction and a pair of first tube portions that connect the both end portions. Two tube parts,
3. The heat exchanger according to claim 1, wherein the plurality of spiral tubular body portions are arranged in a substantially concentric overlapping shape with different sizes of the loop portions.
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