JP5429540B2 - Combustion device - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に消音効果を高めた燃焼装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion apparatus, and more particularly to a combustion apparatus with an improved noise reduction effect.
給湯器や風呂装置等の熱源として、ガスや液体燃料を燃焼する燃焼装置が多用されている。また、近年、省エネルギーや環境保護の観点から、従来の燃焼装置よりもさらに熱効率の高い燃焼装置が切望されている。そこで、かかる要望を解決すべく複数の熱交換器を備えた燃焼装置や、燃焼ガスの顕熱に加えて潜熱も回収可能な潜熱回収型の燃焼装置が提案されている。 Combustion devices that burn gas or liquid fuel are often used as heat sources for water heaters, bath devices, and the like. In recent years, from the viewpoint of energy saving and environmental protection, a combustion apparatus having higher thermal efficiency than the conventional combustion apparatus is desired. In order to solve this demand, a combustion apparatus having a plurality of heat exchangers and a latent heat recovery type combustion apparatus capable of recovering latent heat in addition to sensible heat of combustion gas have been proposed.
従来技術の潜熱回収型の燃焼装置は、例えば特許文献1に開示されているような構成を有するものであり、主として燃焼ガスの顕熱を回収する顕熱回収用の熱交換器(一次熱交換器)と、主として燃焼ガスの潜熱を回収する(残存する顕熱も回収する)潜熱回収用の熱交換器(二次熱交換器)を備えたものである。
A conventional latent heat recovery type combustion apparatus has a configuration as disclosed in, for example,
しかしながら、従来技術の燃焼装置では、燃焼時に発生する燃焼音等に伴って発生する騒音の技術的解決が望まれていた。 However, the combustion apparatus of the prior art, the technical solution of Noise that occur with the combustion sound or the like generated during the combustion has been desired.
そこで、本発明者らは、図10に示すように、燃焼ガスの排気経路を延長した燃焼装置を試作した。具体的には、燃焼装置は、二次熱交換器130を通過した燃焼ガスが、さらに排気流路部118を通過して排気される構成を有している。これにより、燃焼ガスが排気口に至るまでの距離が延長されるため、燃焼音などにより発生する騒音が低減することが可能となったが、試作した燃焼装置の消音効果は満足いくものではなかった。
また、試作した燃焼装置におけるさらなる消音効果を図るために、排気経路をさらに延長することが考えられるが、燃焼装置全体のコンパクトな形状が阻害される問題が生じる。
Therefore, the inventors made a prototype of a combustion apparatus having an extended exhaust path for combustion gas, as shown in FIG. Specifically, the combustion apparatus has a configuration in which the combustion gas that has passed through the
Further, in order to achieve a further silencing effect in the prototype combustion apparatus, it is conceivable to further extend the exhaust path, but there arises a problem that the compact shape of the entire combustion apparatus is obstructed.
そこで本発明は、試作した燃焼装置をさらに改良するものであり、コンパクトな形状を維持しつつ、さらなる消音効果を発揮できる燃焼装置を開発することを課題とする。 Therefore, the present invention is to further improve the prototype combustion apparatus, and an object of the present invention is to develop a combustion apparatus that can exhibit a further silencing effect while maintaining a compact shape.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、燃焼部と、熱交換器及び排気流路を備えていて排気口に連通する熱交排気部とを有し、燃焼部の下流側に熱交排気部が設けられた燃焼装置であって、前記熱交排気部に隣接する導通部を有し、前記熱交排気部は、熱交換器が配される熱交室と、排気流路が配された排気流路部とを有し、導通部と熱交室とが連通し、さらに熱交室と排気流路部とが連通していて、導通部から導入された燃焼ガスは、熱交室を経て排気流路部に流れ、排気口から排出され、熱交室は、排気流路部に隣接して配置され、導通部は、熱交室と排気流路部とに囲まれる一角に配置され、導通部と排気流路部との間に遮音部が設けられており、燃焼部で発生した燃焼ガスが下方に向けて流れる燃焼ガス通路と、前記燃焼ガス通路に対して燃焼ガスの流れ方向下流側に存在し、燃焼ガス通路を通過してきた燃焼ガスを受け入れて通過させ、少なくとも上方に向けて流れ方向を変化させる排気集合部と、前記排気集合部内の燃焼ガスの流れ方向下流側にある導通部を通過してきた燃焼ガスを前記熱交室の側面側から導入可能な導入口と、前記燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱可能な一次熱交換器と、前記熱交室内に配された二次熱交換器とを有し、熱交室では、燃焼ガスを上方に向けて流し、排気流路部では、前記熱交室から送られてきた燃焼ガスを少なくとも下方に向けて流すことが可能であることを特徴とする燃焼装置である。
The invention according to
また請求項2に記載の発明は、燃焼部と、熱交換器及び排気流路を備えていて排気口に連通する熱交排気部とを有し、燃焼部の下流側に熱交排気部が設けられた燃焼装置であって、前記熱交排気部に隣接する導通部を有し、前記熱交排気部は、熱交換器が配される熱交室と、排気流路が配された排気流路部とを有し、導通部と熱交室とが連通し、さらに熱交室と排気流路部とが連通していて、導通部から導入された燃焼ガスは、熱交室を経て排気流路部に流れ、排気口から排出され、熱交室は、排気流路部に隣接して配置され、導通部は、熱交室と排気流路部とに囲まれる一角に配置され、導通部と排気流路部との間に遮音部が設けられており、前記排気流路部は、熱交室を通過してきた燃焼ガスが下方に向かって流れる第一流路部と、第一流路部を通過してきた燃焼ガスが上方に向かって流れる第二流路部とによりU字状流路が形成されていることを特徴とする燃焼装置である。The invention according to
本発明の燃焼装置は、熱交室が排気流路部に隣接して配置され、導通部が熱交室と排気流路部とに囲まれる一角に配置されると共に、導通部と熱交室とが連通し、熱交室と排気流部とが連通した構成とされている。
ここで、一般的に、燃焼部から発生した燃焼音などは、燃焼ガスが通過し得る経路を通じて外部に騒音をもたらす。そのため、先にも説明したように、燃焼時の騒音対策として、燃焼ガスの経路を延長する方策が勘案される。ところが、燃焼装置全体をコンパクトに保ちつつも、燃焼ガスの経路を延長する場合、燃焼ガスの経路同士がほぼ隣接する関係となるため、燃焼音などが各領域を仕切る部材から伝搬(ショートカット)して、外部に至る可能性があり、十分な消音効果を発揮できない場合があった。
そこで、本発明においては、燃焼音などがショートカットし得る箇所に遮音部を設けることとした。具体的には、遮音部を導通部と排気流路部との間に配することで、導通部から排気流路部に伝搬される燃焼音等を低減している。本発明によれば、コンパクトな形状を維持しつつ、より高い消音効果が発揮できる燃焼装置を提供できる。
In the combustion apparatus of the present invention, the heat exchange chamber is disposed adjacent to the exhaust flow path section, the conduction section is disposed at a corner surrounded by the heat exchange chamber and the exhaust flow path section, and the conduction section and the heat exchange chamber are disposed. And the heat exchange chamber and the exhaust flow part are in communication with each other.
Here, in general, combustion noise generated from the combustion section causes noise to the outside through a path through which combustion gas can pass. Therefore, as described above, a measure for extending the path of the combustion gas is considered as a noise countermeasure during combustion. However, when the combustion gas path is extended while keeping the entire combustion apparatus compact, the combustion gas paths are almost adjacent to each other, so that the combustion noise propagates (shortcuts) from the members that partition each region. In some cases, there is a possibility of reaching the outside, and a sufficient silencing effect cannot be exhibited.
Therefore, in the present invention, a sound insulation portion is provided at a location where combustion noise can be shortcut. Specifically, by disposing the sound insulation part between the conduction part and the exhaust flow path part, the combustion sound transmitted from the conduction part to the exhaust flow path part is reduced. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combustion apparatus which can exhibit a higher noise reduction effect can be provided, maintaining a compact shape.
本発明の熱交換器は、前記遮音部は遮音材を備えてなるものであることが望ましい。 In the heat exchanger according to the present invention, it is desirable that the sound insulating part is provided with a sound insulating material.
かかる構成によれば、遮音材を用いることで、高い消音効果を得ることができる。遮音材には、例えば、グラスウールやロックウール、セラミックファイバーのような繊維をバインダーで結着したものや、シリコンスポンジのようにスポンジ状に多数の孔を有する多孔体等により構成されるものが推奨される。 According to such a configuration, a high silencing effect can be obtained by using the sound insulating material. For sound insulation materials, for example, those made of glass wool, rock wool, ceramic fibers, etc. bound with a binder, or those made of a porous material having a number of pores like a sponge, such as silicon sponge, are recommended. Is done.
本発明の熱交換器は、前記導通部と前記排気流路部は、1枚の板部材を折り曲げ加工により成形して分割されたものであることが望ましい。 In the heat exchanger according to the present invention, it is preferable that the conducting portion and the exhaust flow path portion are formed by dividing a single plate member by bending.
かかる構成によれば、導通部と排気流路部とが1枚の板部材を折り曲げて成形されて分割されているため、加工により生じる両者を連通する隙間が形成されることがない。これにより、隙間を介して音が伝搬される可能性がなくなるため、より高い消音効果を得ることができる。 According to such a configuration, since the conduction portion and the exhaust flow path portion are formed by bending a single plate member and divided, there is no gap formed between the two produced by processing. Thereby, since there is no possibility that sound is propagated through the gap, a higher silencing effect can be obtained.
本発明によれば、燃焼音がショートカットして伝搬しやすい箇所に遮音部を設けることで、コンパクトな形状を維持しつつ、より高い消音効果を備えた燃焼装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combustion apparatus provided with the higher noise reduction effect can be provided, maintaining a compact shape by providing a sound-insulation part in the location which combustion sound shortcuts and propagates easily.
続いて、本発明の実施形態に係る燃焼装置1について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下左右の位置関係は、特に断りのない限り、通常の設置状態を基準として説明する。
Then, the
燃焼装置1は、図1に示すように、燃焼部2と、一次熱交換器20と、二次熱交換器30とを備えた、所謂潜熱回収型の燃焼装置である。燃焼装置1は、燃焼部2の下方に燃焼ケース3と、排気集合部5とを有する。また、燃焼部2の側方には、熱交排気部6が設けられている。さらに、排気集合部5の下方には、中和器7が設けられている。燃焼ケース3及び熱交排気部6は、それぞれ燃焼装置1の底側に設けられた排気集合部5に連通している。これにより、燃焼装置1には、燃焼ケース3から排気集合部5を経て熱交排気部6に至る、断面形状が略「U」字型となるように連通した空間が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、燃焼部2は、空気ケース8や燃料噴霧ノズル10、送風機11、燃焼筒12等を備えている。燃焼部2は、所謂逆燃焼式であり、下方に向けて火炎を形成可能とされている。即ち、燃焼部2は、送風機11を作動させることによって空気ケース8内に燃焼用の空気を導入すると共に、図示しない燃料供給源から供給されてきた液体燃料を燃料噴霧ノズル10から下方に向けて噴霧し、燃焼筒12内において燃焼できる構成とされている。
As shown in FIG. 1, the
燃焼ケース3は、燃焼部2に対して下方側に位置しており、燃焼部2における燃焼動作に伴って発生する高温の燃焼ガスが流れる部分(燃焼ガス通路)である。燃焼ケース3の周囲には、内部を流れる高温の燃焼ガスにより過度に高温となるのを防止すべく、水管15が巻き付けられている。水管15の一端側には接続部16が設けられており、これに後述する配管38が接続されている。また、水管15の他端側は、後に後述する一次熱交換器20の一次入水口25に接続されている。
The
燃焼ケース3の下端側の部分には、一次熱交換器20が設けられている。一次熱交換器20は、燃焼ケース3を流れてきた燃焼ガス中に含まれている顕熱を主として回収するためのものである。一次熱交換器20は、所謂フィンアンドチューブ型の熱交換器によって構成されている。即ち、一次熱交換器20は、略「コ」字型に屈曲した一連の水管21を有し、この水管21が燃焼ケース3を横断するように挿通されている。水管21には、多数のフィン22が装着されている。一次熱交換器20は、燃焼ケース3内を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により、水管21内を流れる湯水(熱媒体)を熱交換加熱することができる。
A
水管21は、その一端側に一次出水口23を有し、他端側に一次入水口25を有する。一次出水口23は、図示しない配管等を介してカラン等の湯水の供給先に接続されている。一方、一次入水口25には、燃焼部2に巻き付けられた水管15が接続されている。
The
排気集合部5は、燃焼ケース3の下方に配置され、燃焼ケース3に直接連通した部分である。排気集合部5は、燃焼装置1の底側において燃焼装置1の幅方向(図1において左右方向)に伸びる内部空間を有する。また、排気集合部5は、燃焼ケース3の側方に配された熱交排気部6とも連通している。具体的には、図2に示すように、排気集合部5は、熱交排気部6の下部に位置する一部が熱交排気部6側に入り込んだ凸空間(導通部)5aを有し、凸空間5aと熱交排気部6が連通している。そして、凸空間5aは、熱交排気部6aに囲まれた一角に配されている。そのため、排気集合部5は、燃焼ケース3を下方に向けて流れる燃焼ガスを流入させると共に、当該燃焼ガスを熱交排気部6に向けて水平方向に流出させる部分として機能する。即ち、排気集合部5は、下方に向けて流れる燃焼ガスの流れ方向を上方に向けて折り返し、水平方向に流出させるための部分として機能する。
The
図2に示すように、熱交排気部6は、外壁部材6aによって四方を囲まれた空間6bを有する。また、熱交排気部6には、外壁部材6aの外周を取り囲むように図示しない断熱材が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the heat
空間6bは、仕切部材6hによって2つの領域に仕切られている。具体的には、仕切部材6hは、熱交排気部6を縦断するように取り付けられている。これにより、空間6bは、後述する二次熱交換器30が設けられる熱交室17と、排気流路部18とに分割されている。
The
より具体的には、燃焼装置1の正面側に熱交室17が配され、熱交室17に隣接するように燃焼装置1の背面側に排気流路部18が配されており、熱交室17が排気流路部18に対して、燃焼ガスの流れ方向上流側に位置するように配されている。仕切部材6hは、空間6bの上部側に連通口6iが設けられ、熱交室17と排気流路部18を連通させている。
More specifically, a
熱交室17は、二次熱交換器30が配置される熱交配置領域6xの流路断面積が、二次熱交換器30をほぼ隙間なく収容可能な程度の大きさとされている。
従って、熱交排気部6の上流側領域6y内に流入したほぼ全ての燃焼ガスは、熱交配置領域6xに配された二次熱交換器30の各受熱管31同士の間を下方から上方に向けて通過し、下流側領域6z側に抜けることとなる。
In the
Therefore, almost all the combustion gas that has flowed into the
より具体的には、熱交室17は、下端側に設けられた導入口6eを介して排気集合部5と連通している。導入口6eは、燃焼ガスを水平方向に通過させる開口で、熱交室17の側面側に配されている。即ち、排気集合部5の凸空間(導通部)5aを通過した燃焼ガスは、導入口6eを介して水平方向に熱交室17に導入される。これにより、熱交室17で発生したドレンが、導入口6eを通じて燃焼ガスの流れ方向上流側に流入することが防止される。また、熱交室17の底面は、熱交室17で発生したドレンを受ける受皿部17aであり、縁端部に曲げ加工により形成された上方に立設された堰部17bを有する。即ち、受皿部17aに落下したドレンは、堰部17bにより排気集合部5に漏洩することがない。
More specifically, the
また、受皿部17aには、ドレン排出口47が設けられている。図1において、二点鎖線で示すように、ドレン排出口47は、排気集合部5の下方に設けられた中和器7に対して配管48を介して接続されている。即ち、受皿部17aに落下したドレンがドレン排出口47を介して配管48に排出される。これにより、二次熱交換器30に発生したドレンを、排気集合部5を迂回して中和器7に導く一連のドレン排出系統が形成されている。
Further, a
一方、排気流路部18は、外壁部材6aのさらに内側に配されている。具体的には、排気流路部18は、図2,3に示すように、外壁部材6aとは別部材の排気流路形成部材14により構成されている。排気流路形成部材14は、アルミメッキ鋼板により構成されており、外枠部材14aと流路仕切り部材14b,14c(図7)とを備えたものである。なお、本発明では、排気流路形成部材14は、アルミメッキ鋼板によって構成されているものに限定されるものではなく、ステンレス等の金属で構成されているものであっても構わない。
On the other hand, the
外枠部材14aは、図4,5に示すように、1枚の板部材を二点鎖線で折り曲げる折り曲げ加工により形成されており、図6に示すように、前記した排気集合部5の凸空間5aと、排気流路部18と、それらの間に位置する吸音材29(遮音材、図7)が充填される充填空間(遮音部)24とを一体的に成形している。具体的には、前記したように、外枠部材14aが1枚の板部材に折り曲げ加工を施して成形しているため、凸空間5aから上方に連通した隙間が形成されない。即ち、外枠部材14aには、凸空間5aから上方に音が伝搬し得る隙間が殆ど形成されない。これにより、燃焼部2で発生した燃焼音が、凸空間5aの上方(図2)に向かう場合であっても、充填空間24に配された吸音材29に吸収されるため、凸空間5aに伝搬された燃焼音は排気流路部18には殆ど至らない。即ち、本実施形態の燃焼装置1では、凸空間5aから上方(図2)に向かう燃焼音が、排気流路部18を介して外部に漏洩することが殆どない。なお、前記吸音材29は、空隙を内包した材質によって構成されている。具体的には、吸音材29は、所謂グラスウールやロックウール、セラミックファイバーのような繊維をバインダーで結着することにより内部に空隙を有するものや、所謂シリコンスポンジのようにスポンジ状に多数の孔を有する多孔体等によって構成されている。本実施形態では、グラスウールをバインダーで結着したもので充填空間24の内部形状(ほぼ直方体状)に合うように形状を調整したものが装着されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
そして、折り曲げ加工により形成された外枠部材14aの内部では、図7に示すように、上方(凸空間5aに対して燃焼ガスの流れ方向下流側)に位置する排気流路部18に、流路仕切り部材14bが装着されて排気流路部18の流路が折り返された形状とされ、下方(排気流路部18に対して燃焼ガスの流れ方向上流側)に位置する凸空間5aに、流路仕切り部材14cが装着されて円弧状の流路とされている。なお、流路仕切り部材14b,14cは、点溶接により外枠部材14aに固定されている。
Then, inside the
即ち、排気流路部18は、連通口6iから最初に燃焼ガスが流入される下方流路形成部(第一流路部、排気流路)18sと、下方流路形成部18sに対して燃焼ガスの流れ方向下流側に位置する上方流路形成部(第二流路部、排気流路)18tとを有する。具体的には、図2に示すように、熱交室17の背面側に下方流路形成部18sが位置し、下方流路形成部18sの背面側に上方流路形成部18tが位置している。
That is, the exhaust
より具体的には、下方流路形成部18sと上方流路形成部18tは、流路仕切り部材14bによって仕切られており、断面形状が「U」字型のU字状流路を形成している。流路仕切り部材14bは、排気流路部18を縦断するように設けられている。そして、流路仕切り部材14bは、排気流路部18の下部側に連通口6jが設けられ、下方流路形成部18sと上方流路形成部18tを連通させている。即ち、下方流路形成部18sを下向きに通過した燃焼ガスは、連通口6jで、一端、水平方向に方向転換され、上方流路形成部18tに流入する。
More specifically, the lower flow
上方流路形成部18tは、燃焼ガスを上向きに通過させるもので、上方流路形成部18tの上部で後述する変換流路形成部材19と連通している。具体的には、上方流路形成部18tは、上部に連通口6kが設けられ、連通口6kを上向きに通過した燃焼ガスが、変換流路形成部材19に導入される。
The upper flow
変換流路形成部材19は、熱交排気部6の上部側に配され、燃焼ガスを、熱交室17を通過する燃焼ガスの流れ方向、又は、上方流路形成部18tを通過する燃焼ガスの流れ方向と交差する方向に流すことが可能なものである。また、変換流路形成部材19は、外部雰囲気と連通した排気口6dを有する。即ち、変換流路形成部19を通過した燃焼ガスは、排気口6dを略水平方向に通過して外部に排出される。
The conversion flow
また、図1,2に示すように、熱交排気部6の熱交室17内には、二次熱交換器30が配されている。二次熱交換器30は、複数の受熱管31(本実施形態では、図1に示すように6本)と、入水側ヘッダ32と、出水側ヘッダ33とを備えている。受熱管31は、熱伝導性に優れ、表面が円滑な配管によって形成されており、熱交排気部6内において上下方向に伸びるように複数並べられて配されている。各受熱管31は、熱交換に伴って発生するドレンが表面に付着しても、このドレンは、受熱管31の表面に滞ることなく、スムーズに落下する。各受熱管31は、それぞれ熱交排気部6内において上下方向に伸びるように並べられて配されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
各受熱管31は、その一端側が熱交排気部6の上端側に設けられた入水側ヘッダ32に接続されており、他端側が熱交排気部6の下端側に設けられた出水側ヘッダ33に接続されている。そのため、二次熱交換器30に供給された湯水は、先ず入水側ヘッダ32に流入した後、これに接続された各受熱管31に分かれて流れ、その後出水側ヘッダ33に集まって外部に流出することとなる。
One end side of each
なお、入水側ヘッダ32には、二次入水口35が設けられており、図示しない配管を介して図示しない給水源に接続されている。一方、各受熱管31の下端側は、それぞれ出水側ヘッダ33に接続されている。出水側ヘッダ33には、二次出水口37が設けられている。二次出水口37は配管38を介して上記した一次熱交換器20の接続口16に接続されている。また、二次入水口35及び二次出水口37は、外壁部材6aから外部に突出した配置とされている。
The water
図2,8に示すように、受熱管31は、中途において略「く」の字型に複数回折り返された蛇行した形状とされている。これにより、受熱管31は、中途に熱交排気部6内を横断する横断部31aが複数形成されており、この横断部31a同士の間に折返部31bを有する。横断部31aは、下り勾配を付けて配されている。また、横断部31aは上下方向に隣接する位置に配された横断部31aとその下り勾配の方向が異なる。具体的には、図2に示すように、横断部31aのうち受熱管31の最も上方側(上流側)に位置するものは、燃焼装置1の背面側(図2において右側)に向かうにつれて下方に傾斜するように下り勾配を付けて配されている。そのため、熱交換に伴って受熱管31の表面にドレンが付着しても、これが横断部31aの表面を伝って流れて落下することとなるため、ドレンが受熱管31の表面に長期にわたって付着することなく、スムーズに回収することができる。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
一方、この横断部(最も上方側の横断部)31aの下方(下流側)に隣接する位置にある横断部31aは、折返部31bを介して横断部31aに繋がっており、燃焼装置1の正面側(図2において左側)に向かうにつれて下方に傾斜するように下り勾配を付けて配されている。このように、受熱管31には、横断部31aと折返部31bとが次々に連続して設けられており、一連の流路が形成されている。そのため、受熱管31に湯水(熱媒体)が供給されると、湯水は、燃焼装置1の正面側と背面側との間をジグザグに往復動するように流れながら、徐々に下方側にある出水側ヘッダ33に向かうこととなる。
On the other hand, the crossing
また、図2,8に示すように、二次熱交換器30は、上述したように屈曲した形状の受熱管31が複数(本実施形態では6本)、並列に隣接するように配列された構造とされており、各受熱管31が上下方向に向く姿勢とされて熱交排気部6内に収容されている。そして、各受熱管31は、熱交排気部6内において、燃焼装置1の幅方向(図1に示す状態において左右方向)に並べられて配置されている。また、各受熱管31は、横断部31aが燃焼装置1の奥行き方向(図1に示す状態において紙面に対して交差する方向)に伸びるように配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
即ち、本実施形態の燃焼装置1では、二次熱交換器30は、熱交排気部6の開口領域を横断する横断部31a同士の間が折返部31bで繋がり、熱交排気部6内をジグザグに往復動する受熱管31を採用したものであるため、上下方向にコンパクトでありながら伝熱面積が十分大きい。
また、受熱管31は、中途に複数設けられた折返部31bにおいて、ほぼ「く」の字型に折り曲げられた形状とされているため、二次熱交換器30は、受熱管31が燃焼ガスに晒され高温となっても、受熱管31の膨張に伴って発生するひずみが最小限となるように緩和することができる。
That is, in the
Further, the
また、熱交室17では、上下(図2)に隣り合う横断部31a同士の間に、図2に示すように、規制板4が3箇所に備えられている。具体的には、熱交室17における最初の折返部31b付近と、そこから燃焼ガスの流れ方向下流側に5つ目の折返部31b付近と、さらにそこから下流側に3つ目の折返部31b付近の外壁部材6a又は仕切部材6hに固定されている。即ち、規制板4は、熱交室17において、燃焼ガスの流れ方向に千鳥状に配されている。
Moreover, in the
規制板4は、図2,9に示すように、平面部39と曲面部40を有している。曲面部40は、方形状の板部材が円弧状に曲げられたものであり、曲面部40の直線状の一方の辺40aには、平面部39が配されて、平面部39と一体的に接合されている。なお、平面部39の厚み及び幅は、曲面部40の厚み及び幅と同じである。
As shown in FIGS. 2 and 9, the
規制板4は、図2,9に示すように、曲面部40の辺40aと対向する辺側が外壁部材6a又は仕切部材6hに固定されるもので、固定された状態において、平面部39は燃焼ガスの流れ方向に対して交差する方向に配置されている。具体的には、規制板4は、固定された状態において、平面部39が曲面部40側から張出方向に向かって上り勾配の傾斜とされている。
また平面部39は、曲面部40と接合された辺39a側に通気部34が設けられている。通気部34は、長方形状のスリット(開口部)であり、固定された状態において、辺39aの長さ方向に延びた長孔である。具体的には、通気部34は、複数の受熱管31の配列方向に長い長方形状の孔である。
As shown in FIGS. 2 and 9, the restricting
Further, the
通気部34は、規制板4が外壁部材6a又は仕切部材6hに固定された状態においては、受熱管31の横断部31aと折返部31bの接続部近傍に配置される。より具体的には、通気部34は、前記接続部近傍で横断部31a側の垂直投影領域内に位置されている。即ち、通気部34は、折返部31bと外壁部材6a又は仕切部材6hとの間に形成される隙間から一定距離離間して配置されている。このため、本実施形態の燃焼装置1によれば、通気部34を通過した燃焼ガスが、前記隙間に集中して通過することが抑制されるため、熱効率が低下することはない。
The
なお、本実施形態の燃焼装置1では、熱交室17における燃焼ガスの流れ方向最下流側に配された規制板4が、排気流路部18に通じる連通孔6iよりも若干下方(図2)に位置するように固定することが推奨される。これにより、この規制板4に落下したドレンが、規制板4の傾斜に沿って排気流路部18に流入することが防止される。
In the
従って、熱交室17に導入された燃焼ガスは、規制板4によって流れ方向が変化されて一時的に滞留するため、排気時間が遅延される。これにより、本実施形態の燃焼装置1は、排気時間が遅延した分、燃焼ガスと受熱管31を流れる湯水とがさらに熱交換されるため、熱効率を向上させることができる。また、規制板4の曲面部40の曲面形状と、平面部39の傾斜により、燃焼ガスの排気が遅延されつつも、円滑に下流側に流れるため、送風機11に過度の負荷が掛からない。即ち、二次熱交換器30に規制板4を備えても、送風機11の回転数を上げる必要がないため、運転時の騒音やランニングコストの増加を抑制できる。さらに、燃焼部2の燃焼状態に不具合を生じさせることがない
Therefore, the combustion gas introduced into the
また、本実施形態では、前記したように、平面部39に通気部34が設けられているため、平面部39に衝突した燃焼ガスの一部が通気部34を通じて下流側に流れる。これにより、規制板4の通気部34の上方(図2)側付近に燃焼ガスを流通させることが可能となるため、通気部34の上方側付近に位置する受熱管31において熱交換が可能となる。従って、本実施形態の燃焼装置1によれば、熱交室17における燃焼ガスが流れにくい場所に対しても燃焼ガスを流通させることができるため、従来技術の燃焼装置と比較すると、確実に熱効率を向上させることが可能である。なお、通気部34は、規制板4に衝突する燃焼ガスの一部を、下流側に通過させるため、燃焼ガスの通気抵抗が著しく上昇することが防止できる。
In the present embodiment, as described above, since the
続いて、燃焼装置1の動作について、燃焼ガスや湯水の流れを中心として詳細に説明する。
燃焼装置1は、図示しない流量センサ等により外部の給水源から二次熱交換器30に向けて湯水が供給されてきたことが検知されると、燃焼部2が燃焼作動を開始する。燃焼部2における燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスは、図2に示す燃焼ケース3内を下方に向けて流れる。その後、燃焼ガスは、燃焼装置1の底側に設けられた排気集合部5を通過し、排気集合部5の凸空間5aに流入する。そして、燃焼ガスは、熱交排気部6の側面に設けられた導入口6eを水平方向に通過して、熱交排気部6側に抜ける。このようにして熱交排気部6内に流入した燃焼ガスは、熱交室17の上流側領域6yで上向きに進行方向が転換され、熱交配置領域6xに設けられた二次熱交換器30の各受熱管31の間を縫うようにして流れた後、下流側領域6zに至り、さらに進行方向が方向転換される。
Then, operation | movement of the
When the
詳細には、導入口6eより導入された燃焼ガスは、3箇所に設けられた規制板4によって流れ方向を変えられ、排気時間が遅延されて、下流側領域6zに至る。さらに、一部の燃焼ガスは、規制板4の通気部34を通過するため、通気部34の上方近傍に位置する受熱管31(比較的燃焼ガスが流れにくい箇所)において熱交換可能である。即ち、本実施形態の燃焼装置1によれば、平面部39により一部の燃焼ガスの排気時間が遅延した分、燃焼ガスと湯水との熱交換し得る時間が延長されると共に、残りの燃焼ガスが通気部34を介して流れ込みにくい場所に流れるため、熱効率のさらなる向上を図ることができる。
Specifically, the flow direction of the combustion gas introduced from the
そして、熱交室17の下流側領域6zで方向転換された燃焼ガスは、水平方向に連通口6iを通過して、排気流路部18側に抜ける。このようにして排気流路部18内に流入した燃焼ガスは、図2に示すように、すぐさま下向きに進行方向が方向転換され、下方流路形成部18sを通過する。そして、下方流路形成部18sを通過した燃焼ガスは、下端部に至ると、進行方向が方向転換される。即ち、連通口6jを水平方向に通過して、上方流路形成部18t側に抜ける。その後、燃焼ガスは、上向きに進行方向を方向転換して、上方流路形成部18tを通過する。そして、上方流路形成部18tを通過した燃焼ガスが、上端部に至り、連通口6kを垂直上向きに通過して、変換流路形成部材19側に抜ける。排気流路部18を通過してきた燃焼ガスは、水平方向に進行方向が方向変換され、変換流路形成部材19を排気口6dに向かって流れる。そして、燃焼ガスは、排気口6dを燃焼ガスが熱交室17を流れる方向と交差する方向に通過する。即ち、燃焼ガスは、排気口6dを上向きでも下向きでもなく、水平方向に通過して、外部に排気される。
Then, the combustion gas whose direction has been changed in the
一方、外部から供給されてきた湯水は、二次熱交換器30の入水側ヘッダ32を介して、これに接続されている複数(図示状態では6本)の受熱管31のそれぞれに流入する。各受熱管31に流入した湯水は、横断部31a及び折返部31bとの繰り返しによって燃焼装置1の正面側と背面側との間を行き来するように形成されたジグザグ状の流路内を下方側に向けて流れる。受熱管31における湯水の流れは、全体として上方から下方に向けて流れるものであるため、熱交室17内を上方に向けて流れ、さらに規制板4により蛇行状に流れる燃焼ガスと対向流の関係にある。そのため、各受熱管31を流れる湯水は、燃焼ガスと効率良く熱交換しながら熱交排気部6の下方側に設けられた出水側ヘッダ33に向けて流れる。
On the other hand, the hot water supplied from the outside flows into each of a plurality (six in the illustrated state) of the
ここで、上記したようにして、二次熱交換器30において熱交換が行われると、熱交排気部6内を流れる燃焼ガス中に含まれている潜熱が、各受熱管31内を流れる湯水に回収される。これに伴い、燃焼ガス中に含まれている水分が凝縮され、二次熱交換器30の受熱管31の表面にドレンが付着する。そして、ドレンが凝集して重力に逆らえない程度に成長すると、凝集したドレンは下方に向けて落下する。
Here, when heat is exchanged in the
ここで、上述したように、本実施形態の燃焼装置1は、熱交排気部6の導入口6eが熱交排気部6の側面に設けられており、熱交室17の底部がドレンを受ける受皿部17aとされている。また、燃焼装置1は、ドレンを受皿部17aからドレン排出口47に接続された配管48を経由させて、中和器7に導くことができる。さらに、受皿部17aの導入口6e側の縁端部が、上方に立設した堰部17bが設けられている。そのため、二次熱交換器30からドレンが受皿部17aに落下しても、ドレンは導入口6eを介して燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する排気集合部5には流入せず、ドレン排出系統を介して中和器7に向けて排出され、中和される。
Here, as described above, in the
また、上述したように、二次熱交換器30との熱交換で、燃焼ガスの殆どの水蒸気がドレンとして発生するため、二次熱交換器30を通過した燃焼ガスは乾燥した気体となる。そして、熱交室17を通過した燃焼ガスは、排気流路部18内部で水滴を殆ど生じることがない。これにより、排気流路部18内部がドレンで濡らされて、ドレンの酸化作用により腐食することが抑制される。
そして、排気流路部18を通過した燃焼ガスは、進行方向を方向変換されて変換流路形成部19を通過して、外部に排出される。
Further, as described above, most of the water vapor of the combustion gas is generated as a drain by heat exchange with the
And the combustion gas which passed the exhaust
上記実施形態では、熱交室17に規制板4を装着した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、規制板4を設けない構成であっても構わない。
In the said embodiment, although the structure which attached the restriction | limiting
上記実施形態では、規制板4を熱交室17に3箇所装着した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、1,2箇所又は4箇所以上に装着させた構成であっても構わない。例えば、最上部を除く全ての折返部31bの近傍に装着させた場合(本実施形態では10箇所)、湯水の流れと燃焼ガスの流れは、熱交室17のほぼ全ての位置で対向流となり、より熱効率が良い構成とすることができる。
In the said embodiment, although the structure which attached the restriction | limiting
上記実施形態では、ほぼ同じ形状の蛇行形状を有する受熱管31を並列に配列した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、横断部31aと折返部31bからなり、異なる形状の蛇行形状を有する複数の受熱管31が並列に配列された構成であっても構わない。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
上記実施形態では、潜熱回収型の熱交換器(二次熱交換器)30に規制板4を装着させた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、顕熱回収型の熱交換器20に装着させる構成であっても構わない。即ち、上記実施形態で示したように、蛇行形状(横断部31a及び折返部31bにより形成された蛇行形状)とされた受熱管31を用いた熱交換器であれば、いずれの熱交換器であっても構わない。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記実施形態で示した燃焼装置1は、所謂逆燃焼方式の燃焼部2を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃焼部2は、上方に向けて火炎を形成するタイプのものであってもよい。また、上記した燃焼部2は、液体燃料を噴霧して燃焼するものであったが、これに代わって、例えば従来公知の気化式の燃焼装置のように、液体燃料を気化したものを燃焼するタイプのもの等、いかなる燃焼形態を採用したものであってもよい。
The
1 燃焼装置
2 燃焼部
5 排気集合部
6 熱交排気部
17 熱交室
18 排気流路部
20 一次熱交換器
24 充填空間(遮音部)
29 吸音材(遮音材)
30 二次熱交換器(熱交換器)
31 受熱管
31a 横断部
31b 折返部
DESCRIPTION OF
29 Sound absorbing material (sound insulating material)
30 Secondary heat exchanger (heat exchanger)
31
Claims (2)
前記熱交排気部に隣接する導通部を有し、
前記熱交排気部は、熱交換器が配される熱交室と、排気流路が配された排気流路部とを有し、
導通部と熱交室とが連通し、さらに熱交室と排気流路部とが連通していて、
導通部から導入された燃焼ガスは、熱交室を経て排気流路部に流れ、排気口から排出され、
熱交室は、排気流路部に隣接して配置され、
導通部は、熱交室と排気流路部とに囲まれる一角に配置され、
導通部と排気流路部との間に遮音部が設けられており、
燃焼部で発生した燃焼ガスが下方に向けて流れる燃焼ガス通路と、
前記燃焼ガス通路に対して燃焼ガスの流れ方向下流側に存在し、燃焼ガス通路を通過してきた燃焼ガスを受け入れて通過させ、少なくとも上方に向けて流れ方向を変化させる排気集合部と、
前記排気集合部内の燃焼ガスの流れ方向下流側にある導通部を通過してきた燃焼ガスを前記熱交室の側面側から導入可能な導入口と、
前記燃焼ガス通路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水を加熱可能な一次熱交換器と、
前記熱交室内に配された二次熱交換器とを有し、
熱交室では、燃焼ガスを上方に向けて流し、排気流路部では、前記熱交室から送られてきた燃焼ガスを少なくとも下方に向けて流すことが可能であることを特徴とする燃焼装置。 A combustion apparatus having a combustion section, a heat exchange exhaust section that includes a heat exchanger and an exhaust passage and communicates with an exhaust port, and a heat exchange exhaust section is provided on the downstream side of the combustion section,
Having a conduction part adjacent to the heat exchange exhaust part;
The heat exchange exhaust section has a heat exchange chamber in which a heat exchanger is arranged, and an exhaust flow path section in which an exhaust flow path is arranged,
The conduction section communicates with the heat exchange chamber, and the heat exchange chamber communicates with the exhaust flow path section.
Combustion gas introduced from the conduction part flows through the heat exchange chamber to the exhaust passage part and is discharged from the exhaust port.
The heat exchange chamber is disposed adjacent to the exhaust flow path section,
The conduction part is arranged at a corner surrounded by the heat exchange chamber and the exhaust flow path part,
A sound insulation part is provided between the conduction part and the exhaust flow path part ,
A combustion gas passage through which the combustion gas generated in the combustion section flows downward;
An exhaust collecting portion that exists downstream in the flow direction of the combustion gas with respect to the combustion gas passage, accepts and passes the combustion gas that has passed through the combustion gas passage, and changes the flow direction at least upward;
An inlet through which the combustion gas that has passed through the conduction portion on the downstream side in the flow direction of the combustion gas in the exhaust collecting portion can be introduced from the side surface of the heat exchange chamber;
A primary heat exchanger capable of heating hot water by heat exchange with the combustion gas flowing through the combustion gas passage;
A secondary heat exchanger disposed in the heat exchange chamber,
In the heat exchange chamber, the combustion gas can flow upward, and in the exhaust passage portion, the combustion gas sent from the heat exchange chamber can flow at least downward. .
前記熱交排気部に隣接する導通部を有し、
前記熱交排気部は、熱交換器が配される熱交室と、排気流路が配された排気流路部とを有し、
導通部と熱交室とが連通し、さらに熱交室と排気流路部とが連通していて、
導通部から導入された燃焼ガスは、熱交室を経て排気流路部に流れ、排気口から排出され、
熱交室は、排気流路部に隣接して配置され、
導通部は、熱交室と排気流路部とに囲まれる一角に配置され、
導通部と排気流路部との間に遮音部が設けられており、
前記排気流路部は、熱交室を通過してきた燃焼ガスが下方に向かって流れる第一流路部と、第一流路部を通過してきた燃焼ガスが上方に向かって流れる第二流路部とによりU字状流路が形成されていることを特徴とする燃焼装置。 A combustion apparatus having a combustion section, a heat exchange exhaust section that includes a heat exchanger and an exhaust passage and communicates with an exhaust port, and a heat exchange exhaust section is provided on the downstream side of the combustion section,
Having a conduction part adjacent to the heat exchange exhaust part;
The heat exchange exhaust section has a heat exchange chamber in which a heat exchanger is arranged, and an exhaust flow path section in which an exhaust flow path is arranged,
The conduction section communicates with the heat exchange chamber, and the heat exchange chamber communicates with the exhaust flow path section.
Combustion gas introduced from the conduction part flows through the heat exchange chamber to the exhaust passage part and is discharged from the exhaust port.
The heat exchange chamber is disposed adjacent to the exhaust flow path section,
The conduction part is arranged at a corner surrounded by the heat exchange chamber and the exhaust flow path part,
A sound insulation part is provided between the conduction part and the exhaust flow path part ,
The exhaust flow path section includes a first flow path section in which the combustion gas that has passed through the heat exchange chamber flows downward, and a second flow path section in which the combustion gas that has passed through the first flow path section flows upward. A combustion apparatus characterized in that a U-shaped flow path is formed .
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