JPH09159282A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼排気の降下流路に前記燃焼排気の顕熱を
吸収する為の主熱交換器(1a)を設けると共に、その下方
には前記燃焼排気の潜熱を吸収する為の副熱交換器(1b)
を収容した矩形箱状の缶体を連設し、前記缶体内にて前
記燃焼排気の流れを上昇方向に反転させて前記主熱交換
器(1a)の側方を上昇させる構成の熱交換装置において、
前記副熱交換器(1b)での熱交換効率を向上させること。 【解決手段】 前記副熱交換器(1b)を収容する前記缶体
には、前記燃焼排気の流下域と上昇域との反転境界部
に、前記缶体の上端から一定範囲下方に延びる垂下壁(4
a)を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱交換装置、特
に、燃焼排気の顕熱を吸収する主熱交換器と前記燃焼排
気の潜熱を吸収する副熱交換器とを備えた熱交換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記熱交換装置として、従来から図７に
示すものがある。このものは、缶体(2) の上端に連設さ
れたファン(5) からの吐出空気により前記缶体(2) 内の
ガスバーナ(3) を強制燃焼させ、その燃焼排気を下方に
送り込むようにしたものである。そして、前記ガスバー
ナ(3) の下方には、主熱交換器(1a)と副熱交換器(1b)と
が下側に向ってこの順序で配置されている。又、前記缶
体(2) の胴部の後方下端には排気筒(21)が突設されてい
る。

【０００３】前記ガスバーナ(3) からの燃焼排気は、前
記主熱交換器(1a)と前記副熱交換器(1b)とを通過した
後、前記缶体(2) の底部にてその流れが水平方向後方に
屈曲されて前記排気筒(21)から装置外に排出される。そ
して、前記燃焼排気が前記主熱交換器(1a)を通過すると
きに、この主熱交換器(1a)を構成する複数の熱交換用管
部(11)(11)により前記燃焼排気の顕熱が吸収される。
又、前記副熱交換器(1b)を通過するときに、前記燃焼排
気中の水蒸気が露点以下に冷やされてドレンが発生し、
その分の潜熱が前記副熱交換器(1b)の熱交換用管部(11)
(11)にて吸収される。このものでは、前記顕熱に加えて
前記潜熱をも吸収するから、熱交換効率が高いものとな
る。

【０００４】ところが、前記缶体(2) に前記主熱交換器
(1a)と前記副熱交換器(1b)とを内蔵し、上記潜熱を吸収
する為の前記副熱交換器(1b)が比較的大型であることか
ら、この熱交換装置の高さが大きいものとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図８に示すよ
うに、この熱交換装置の底部に、前記副熱交換器(1b)を
収容した矩形箱状の第２缶体(2b)を設け、この第２缶体
(2b)の上方に、前記主熱交換器(1a)を収容した第１缶体
(2a)と排気筒(21)とを並列状態に連設した構成とするこ
とが考えられる。

【０００６】このものでは、前記副熱交換器(1b)がこの
熱交換装置の底部に設けられているから、上記した従来
の技術のものに比べて、この熱交換装置の高さが抑えら
れる。しかも、前記排気筒(21)が第２缶体(2b)の上方に
延びることから、この熱交換装置の奥行きも抑えられ
る。従って、この熱交換装置の全体が小型化される。一
方、上記主熱交換器(1a)からの燃焼排気の降下流は、前
記第２缶体(2b)内に流入した後、この第２缶体(2b)内に
て上昇方向に反転され、この後、前記第２缶体(2b)から
流出して前記排気筒(21)内を上昇する。

【０００７】ところが、前記燃焼排気の流れが上昇方向
に反転される際、前記流れがショートカットし易く、前
記副熱交換器(1b)の熱交換用管部(11)(11)の内、下方に
あるものや、前記燃焼排気の上昇域側とは反対側にある
ものに前記燃焼排気が到達しないものとなる。これによ
り、前記熱交換用管部(11)(11)からの潜熱吸収が不十分
となり、この副熱交換域(1b)での熱交換効率が低下す
る。従って、この熱交換装置全体の熱交換効率が低下す
るものとなる。

【０００８】請求項１〜３の発明は、『燃焼排気の降下
流路に前記燃焼排気の顕熱を吸収する為の主熱交換器(1
a)を設けると共に、その下方には前記燃焼排気の潜熱を
吸収する為の副熱交換器(1b)を収容した矩形箱状の缶体
を連設し、前記缶体内にて前記燃焼排気の流れを上昇方
向に反転させて前記主熱交換器(1a)の側方を上昇させる
構成の熱交換装置』において、前記副熱交換器(1b)での
熱交換効率を向上させることをその課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の課題解
決手段は、『前記副熱交換器(1b)を収容する前記缶体に
は、前記燃焼排気の流下域と上昇域との反転境界部に、
前記缶体の上端から一定範囲下方に延びる垂下壁(4a)を
設けた』ことを特徴とする。前記副熱交換器(1b)を収容
する缶体内に流入した前記燃焼排気は、その流下域と上
昇域との反転境界部にて前記缶体の上端から一定範囲下
方に延びる垂下壁(4a)により案内されて、この垂下壁(4
a)の下方にまで降下して前記垂下壁(4a)と前記缶体の底
壁との間を通過した後、上昇方向に反転される。従っ
て、このものでは、前記燃焼排気が前記缶体内の上方域
にてショートカットせず、前記缶体内に於ける下方域や
前記燃焼排気の上昇域側とは反対側の端部域にも前記燃
焼排気が及ぶ。つまり、前記燃焼排気が前記缶体内の略
全域に及ぶものとなる。

【００１０】又、前記燃焼排気の通路断面が前記垂下壁
(4a)により絞られているから、この点でも、前記缶体内
に於ける前記燃焼排気の流下域側の全域に前記燃焼排気
が及び易いものとなる。請求項２の発明の課題解決手段
は、『前記副熱交換器(1b)は、前記缶体内に於ける前記
燃焼排気の流下域と上昇域とを共に含む平面に対して直
角に延びる複数の熱交換用管部(11)(11)が前記缶体内に
並設された構成であり、前記流下域にある前記熱交換用
管部(11)(11)の前記上昇域側の近傍には、上下方向に延
びる複数の排気案内板(4b)(4b)を設けた』ことを特徴と
する。

【００１１】前記缶体内には、前記燃焼排気の流下域と
上昇域とを共に含む平面に対して直角に延びる複数の熱
交換用管部(11)(11)が並設され、前記流下域にある前記
熱交換用管部(11)(11)の前記上昇域側の近傍には、上下
方向に延びる複数の排気案内板(4b)(4b)が設けられてい
るから、前記燃焼排気の降下流は、前記排気案内板(4b)
(4b)により前記燃焼排気の上昇域側への反転が抑えられ
て下方に案内される。これにより、前記燃焼排気の降下
流が前記排気案内板(4b)(4b)の近傍の前記熱交換用管部
(11)(11)を確実に通過する。又、前記排気案内板(4b)(4
b)より下方にある前記熱交換用管部(11)(11)にも前記燃
焼排気の降下流が到達し易くなる。

【００１２】請求項３の発明の課題解決手段は、『前記
副熱交換器(1b)は、前記缶体内に於ける前記燃焼排気の
流下域と上昇域とに跨って延びる複数の熱交換用管部(1
1)(11)が前記缶体内に並設されると共に、前記熱交換用
管部(11)(11)が多数のフィン(12)(12)群を貫通する構成
である』ことを特徴とする。このものでは、前記燃焼排
気の流下域と上昇域とに跨って延びる方向に配置された
前記熱交換用管部(11)(11)が多数のフィン(12)(12)群を
貫通する構成であるから、前記燃焼排気の降下流は、前
記フィン(12)(12)に沿って下方に案内される。つまり、
前記フィン(12)(12)が上記請求項２の発明の上記排気案
内板(4b)(4b)と同様に機能する。

【００１３】又、前記熱交換用管部(11)(11)に加えて、
前記フィン(12)(12)によっても前記燃焼排気の熱が吸収
されるものとなる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、副熱交換器(1b)を収容する缶体内の略全域に前記燃
焼排気が及ぶものとなるから、前記副熱交換器(1b)の非
加熱部分がなくなり、この副熱交換器(1b)の熱交換効率
が向上する。請求項２の発明では、前記燃焼排気の降下
流が上記排気案内板(4b)(4b)の近傍の熱交換用管部(11)
(11)を確実に通過し、その下方の熱交換用管部(11)(11)
にも前記燃焼排気が到達し易いから、これら熱交換用管
部(11)(11)の非加熱部分がなくなり、この副熱交換器(1
b)での熱交換効率が向上する。

【００１５】請求項３の発明では、上記フィン(12)(12)
が前記排気案内板(4b)(4b)として機能することから、こ
の副熱交換器(1b)での熱交換効率が向上する。又、前記
熱交換用管部(11)(11)に加えて、前記フィン(12)(12)に
よっても前記燃焼排気の熱が吸収されるから、前記副熱
交換器(1b)での熱交換効率がより一層向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。 ［実施の形態１］この実施の形態１は、給湯器に実施し
たものである ＊各部の構成について＊ この給湯器は、図１及び図２に示すように、主熱交換器
(1a)を内蔵した矩形箱状の第１缶体(2a)の下方に、副熱
交換器(1b)を内蔵した矩形箱状の第２缶体(2b)を連設
し、この第２缶体(2b)に於いて前記第１缶体(2a)から後
方に突出する部分に上方に延びる排気筒(21)を連設した
構成となっている。

【００１７】前記第１缶体(2a)の上端には、ファン(5)
が連設され、前記第１缶体(2a)内に於ける前記主熱交換
器(1a)の上方にガスバーナ(3) が配置されている。この
ガスバーナ(3) には、ガス弁(61)を備えたガス回路(6)
からガスが供給される。前記主熱交換器(1a)を構成する
第１通水管(110) は、前記第１缶体(2a)の左右方向に延
び且つ第１フィン(14)(14)群を貫通する複数の第１直管
部(111)(111)と、その端部相互を接続するＵ字状の第１
屈曲管部(112)(112)とにより蛇行状に形成されている。
前記第１直管部(111)(111)は、前記第１缶体(2a)の左右
の側壁間に架設されており、前記第１屈曲管部(112)(11
2)は、前記第１缶体(2a)の外側に露出している。

【００１８】前記副熱交換器(1b)を構成する第２通水管
(120) は、上記主熱交換器(1a)と同様の複数の第２直管
部(121)(121)と第２屈曲管部(122)(122)とにより蛇行状
に形成されている。前記第２直管部(121)(121)は、前記
第２缶体(2b)の左右の側壁間に架設されており、前記第
２屈曲管部(122)(122)が前記第２缶体(2b)の外側に露出
している。そして、前記第２通水管(120) の下流端は、
上記第１通水管(110)の上流端に接続され、前記第２通
水管(120) の上流端には、前記副熱交換器(1b)に被加熱
水を供給する為の供給管(16)が接続されている。

【００１９】更に、上記第２缶体(2b)に於ける上記第１
缶体(2a)と排気筒(21)との間の上端には、上記第２直管
部(121)(121)の配設域の中程まで延びる垂下壁(4a)が連
設されている。又、この垂下壁(4a)は、前記第２缶体(2
b)内にて左右方向に亙って配置されている。 ＊給湯器の使用の実際について＊ このものでは、上記ファン(5) が作動した状態で、上記
ガス弁(61)を開弁し前記ガスバーナ(3) に点火すると、
このガスバーナ(3) が燃焼状態となり、その燃焼排気が
下方に送り込まれる。すると、この燃焼排気により上記
主熱交換器(1a)が加熱され、その顕熱が前記主熱交換器
(1a)の第１直管部(111)(111)にて吸収される。

【００２０】そして、前記主熱交換器(1a)を通過した前
記燃焼排気の降下流は、前記第２缶体(2b)に流入した
後、上記垂下壁(4a)によってその下方にまで降下し、こ
の垂下壁(4a)の下端と前記第２缶体(2b)の底壁との間を
通過して上昇方向に反転された後、前記排気筒(21)側に
上昇流出する。そして、前記第２缶体(2b)に流入した前
記燃焼排気が上記副熱交換器(1b)の第２直管部(121)(12
1)を通過する際に、前記燃焼排気が露点以下に温度低下
せしめられて前記第２直管部(121)(121)にドレンが生
じ、その分の潜熱が前記第２直管部(121)(121)にて吸収
される。尚、前記副熱交換器(1b)に付着したドレンは、
滴下して、漏斗状の前記第２缶体(2b)の底壁中央部に連
設されたドレン排出管(22)から外部に排出される。

【００２１】このものでは、上記垂下壁(4a)があること
から、前記燃焼排気の降下流がショートカットせず、上
記第２直管部(121)(121)に於いて、下方に位置するもの
や前記燃焼排気の上昇域とは反対側にあるものにも前記
燃焼排気が到達する。つまり、前記第２直管部(121)(12
1)の全てに前記燃焼排気が及ぶものとなる。又、上記燃
焼状態では、上記供給管(16)から上記第２通水管(120)
に流入した被加熱水は、先ず、上記潜熱を吸収して昇温
され、この後、上記第１通水管(110) に流入して上記顕
熱を吸収して更に昇温されて高温の湯となる。この湯
は、前記第１通水管(110) の下流端に接続された給湯管
(17)により風呂等に供給される。

【００２２】尚、この実施の形態では、副熱交換器(1b)
は、フィンを具備しないものとして例示したが、図１の
二点鎖線で示すように、上記第２直管部(121)(121)に直
交する多数の第２フィン(15)(15)を設けて、上記垂下壁
(4a)に相当する部分に切欠(151)(151)を設けるようにし
てもよい。 ［実施の形態２］この実施の形態２は、図３及び図４に
示すように、上記実施の形態１の第２直管部(121)(121)
が多数の第２フィン(15)(15)群を貫通する構成としたも
のである。尚、上記垂下壁(4a)は設けられない。

【００２３】各第２フィン(15)の中程から上方の部分に
は、前記第２直管部(121)(121)相互間に、上下方向に長
い矩形状の複数の開口(13)(13)が設けられている。各開
口(13)に於ける前記燃焼排気の上昇域側とは反対側の長
辺には、前記第２フィン(15)から突出する矩形状の突出
片(42)が連設されている。この突出片(42)の大きさは、
前記開口(13)よりも一回り小さく設定されている。この
ものでは、前記第２フィン(15)を製作する際、図３の二
点鎖線のようなコ字状の開口部(19)を打抜き成型し、そ
の内周域にある片部を曲げ加工により直立させると、こ
の片部が前記突出片(42)となる。この方法によれば、前
記突出片(42)を前記第２フィン(15)と同時に製作でき、
この副熱交換器(1b)の生産性が向上する。

【００２４】このものでは、前記燃焼排気の降下流は、
前記突出片(42)(42)によって、前記燃焼排気の上昇域側
への屈曲が抑えられて下方に案内される。これにより、
前記第２直管部(121)(121)に於いて上方及び中程にある
ものには、前記燃焼排気の降下流が確実に通過する。
又、前記燃焼排気の下方への案内によって、前記突出片
(42)(42)より下方域の第２直管部(121)(121)にも前記燃
焼排気の降下流が確実に到達するものとなる。

【００２５】このものでは、前記第２直管部(121)(121)
が既述請求項１に記載の熱交換用管部(11)(11)である。
又、前記突出片(42)(42)が既述請求項２に記載の排気案
内板(4b)(4b)である。尚、前記突出片(42)(42)の代わり
に、図５に示すように、前記第２直管部(121)(121)に沿
って延び且つ前記第２フィン(15)(15)群に貫通する帯板
(43)を設けた構成としてもよい。このものでは、前記帯
板(43)が前記排気案内板(4b)(4b)である。

【００２６】更に、図６に示すように、上記第２直管部
(121)(121)を上記第２缶体(2b)の前後方向に延びる方向
に配置し、前記突出片(42)(42)を設けない構成としても
よい。この場合、前記燃焼排気は、その流下域にある前
記第２フィン(15)(15)によって、上昇域側への屈曲が抑
えられて下方に案内され、前記第２フィン(15)(15)の下
方空間に到達した後、この下方空間にて上昇方向に反転
されて、上記排気筒(21)側に上昇する。このものでも、
上記実施の形態２と同様に、前記燃焼排気の流下域にあ
る第２直管部(121)(121)に前記燃焼排気の降下流が確実
に到達する。尚、前記第２フィン(15)(15)の下方空間
は、前記燃焼排気の上昇反転が阻害されない程度の大き
さに設定されることは言うまでもない。

【００２７】このものでは、前記第２フィン(15)(15)が
既述請求項３に記載のフィン(12)(12)である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の熱交換装置の側方から見た断面
図

【図２】実施の形態１の熱交換装置の正面から見た要部
断面図

【図３】実施の形態２の熱交換装置の側方から見た要部
断面図

【図４】実施の形態２の副熱交換器(1b)の要部上面図

【図５】他の実施の形態の副熱交換器(1b)の要部上面図

【図６】他の実施の形態の熱交換装置の側方から見た要
部断面図

【図７】従来の技術の熱交換装置の断面図

【図８】従来の技術の熱交換装置の要部断面図

【符号の説明】

(1a)・・・主熱交換器 (1b)・・・副熱交換器 (4a)・・・垂下壁 (11)・・・熱交換用管部 (4b)・・・排気案内板 (12)・・・フィン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼排気の降下流路に前記燃焼排気の顕
   熱を吸収する為の主熱交換器(1a)を設けると共に、その
   下方には前記燃焼排気の潜熱を吸収する為の副熱交換器
   (1b)を収容した矩形箱状の缶体を連設し、前記缶体内に
   て前記燃焼排気の流れを上昇方向に反転させて前記主熱
   交換器(1a)の側方を上昇させる構成の熱交換装置におい
   て、 前記副熱交換器(1b)を収容する前記缶体には、前記燃焼
   排気の流下域と上昇域との反転境界部に、前記缶体の上
   端から一定範囲下方に延びる垂下壁(4a)を設けた熱交換
   装置。
2. 【請求項２】 燃焼排気の降下流路に前記燃焼排気の顕
   熱を吸収する為の主熱交換器(1a)を設けると共に、その
   下方には前記燃焼排気の潜熱を吸収する為の副熱交換器
   (1b)を収容した矩形箱状の缶体を連設し、前記缶体内に
   て前記燃焼排気の流れを上昇方向に反転させて前記主熱
   交換器(1a)の側方を上昇させる構成の熱交換装置におい
   て、 前記副熱交換器(1b)は、前記缶体内に於ける前記燃焼排
   気の流下域と上昇域とを共に含む平面に対して直角に延
   びる複数の熱交換用管部(11)(11)が前記缶体内に並設さ
   れた構成であり、前記流下域にある前記熱交換用管部(1
   1)(11)の前記上昇域側の近傍には、上下方向に延びる複
   数の排気案内板(4b)(4b)を設けた熱交換装置。
3. 【請求項３】 燃焼排気の降下流路に前記燃焼排気の顕
   熱を吸収する為の主熱交換器(1a)を設けると共に、その
   下方には前記燃焼排気の潜熱を吸収する為の副熱交換器
   (1b)を収容した矩形箱状の缶体を連設し、前記缶体内に
   て前記燃焼排気の流れを上昇方向に反転させて前記主熱
   交換器(1a)の側方を上昇させる構成の熱交換装置におい
   て、 前記副熱交換器(1b)は、前記缶体内に於ける前記燃焼排
   気の流下域と上昇域とに跨って延びる複数の熱交換用管
   部(11)(11)が前記缶体内に並設されると共に、前記熱交
   換用管部(11)(11)が多数のフィン(12)(12)群を貫通する
   構成である熱交換装置。