熱交換装置
【課題】流通抵抗が小さく、しかも熱交換効率が良い熱交換装置を提供する。
【解決手段】燃焼バーナ２の燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器１５と、前記補助熱交換器１５を収容した下部に排ガスの流入口８を有し上部には流出口１０を形成した熱交ケース９とを備えたもので、前記補助熱交換器１５は、熱交ケース９の下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプ１４を複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部１６の下部近傍には熱交ケース９から該Ｒ部１６に向かって突出した偏流板１７を備えたことにより、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプとの接触面積も広くなって、熱交換効率が良くなるものである。
【解決手段】燃焼バーナ２の燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器１５と、前記補助熱交換器１５を収容した下部に排ガスの流入口８を有し上部には流出口１０を形成した熱交ケース９とを備えたもので、前記補助熱交換器１５は、熱交ケース９の下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプ１４を複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部１６の下部近傍には熱交ケース９から該Ｒ部１６に向かって突出した偏流板１７を備えたことにより、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプとの接触面積も広くなって、熱交換効率が良くなるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排ガスの潜熱を回収する潜熱回収型給湯機の補助熱交換器等の熱交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のものでは、吸熱パイプと排ガスの通路を共に蛇行路とし、省スペースでありながら効率の良い熱交換が行えるようにしたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平５−４７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、熱交換効率は良好となるが、排気抵抗が大きくなり能力の大きな排気ファンにする必要が生じ、コストアップや騒音の原因になるなどの新たな課題を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決する為に、特にその構成を、請求項１では、燃焼バーナの燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器と、前記補助熱交換器を収容した下部に排ガスの流入口を有し上部には流出口を形成した熱交ケースとを備えたものに於いて、前記補助熱交換器は、熱交ケースの下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプを複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部の下部近傍には熱交ケースから該Ｒ部に向かって突出した偏流板を備えたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍には、排ガスの下部から上部に向かう流れを抑制する多孔状の平板からなる邪魔板を備えたものである。
【０００７】
又請求項３では、前記補助熱交換器の最下部で、流入口の反対側壁面から突出し、該流入口から流入する排ガスが、壁面に沿って上昇するのを防止する抑流板を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のようにこの発明によれば、蛇行状の吸熱パイプに直交する排ガスが、複数の山谷のＲ部の下部近傍に備えられた偏流板によって、その流れが吸熱パイプの蛇行状とは全く逆の蛇行形状を呈して中央部を流通するので、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプとの接触面積も広くなって、ファンの能力を上げることなくコストアップも抑えられ騒音の発生もなく、更に排ガスの潜熱も確実に回収して熱効率の良い熱交換装置を提供出来るものである。
【０００９】
又請求項２によれば、補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍で、偏流板の効果がなくなる熱交ケース中央部の排ガスの上昇速度を邪魔板で抑制するので、補助熱交換器の中央部分でも効率の良い熱交換が行われ、熱交換効率の向上に寄与されるものである。
【００１０】
又請求項３によれば、補助熱交換器の最下部の流入口から流入する排ガスは、壁面に沿って上昇しようとするが、この排ガスを中央に案内するので、排ガスを無駄に流通させることなく熱交換に有効に使用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の熱交換装置を潜熱回収型給湯機に使用した一実施形態の概略構成図。
【図２】同熱交ケースの概略断面図。
【図３】同熱交ケースの側面板を外した状態の斜視図。
【図４】同熱交ケースの分解斜視図。
【図５】同熱交ケースの正面視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次にこの発明の熱交換装置を潜熱回収型給湯機の補助熱交換器に使用した一実施形態の図面について説明する。
１は給湯機本体で、内方には上端に石油を燃料としたガンタイプ式の燃焼バーナ２と燃焼ファン３を下向きに取り付けた燃焼室４が備えられており、更にこの燃焼室４内には燃焼バーナ２の排ガスの顕熱回収用の主熱交換器５が備えられている。
【００１３】
６は燃焼室４の底部を一端に連通する消音用のサイレンサで、他端には排気ダクト７を介して流入口８と連通したステンレス製の箱体で形成された熱交ケース９が備えられ、燃焼室４からの排ガスをサイレンサ６でＵターンさせて熱交ケース９を介して上部側壁の流出口１０から燃焼ファン３の送風力で排出するものである。
【００１４】
前記熱交ケース９内には、上部で給水管１１と接続した入口ヘッダ１２から下部で主熱交換器５に接続する出口ヘッダ１３の間を、複数本の吸熱パイプ１４を複数の山谷を形成する蛇行状にして結んで構成した補助熱交換器１５が収容され、給水が入口ヘッダ１２から流入し複数本の吸熱パイプ１４に分散して、下部の出口ヘッダ１３へと上から下への流れに対し、排ガスは下部の流入口８から上部側壁の流出口１０へと下から上への流れとなって、熱交換に最適な対交流となるものである。
【００１５】
更に熱交ケース９内で補助熱交換器１５に形成された複数の山谷の各Ｒ部１６の下部近傍で、熱交ケース９内壁と各Ｒ部１６との隙間を丁度塞ぐ長さで該Ｒ部１６に向かって突出した偏流板１７が設けられ、更に流入口８の上方には流入して来る排ガスを側方へ案内すると共に、前記補助熱交換器１５から発生するドレン水を受けるドレン水受け皿１８が備えられており、前記流入口８から熱交ケース９内に流入して来た排ガスの流れを、各偏流板１７とドレン水受け皿１８とで、吸熱パイプ１４の蛇行状とは全く逆の蛇行形状を呈して熱交ケース９内の中央部を流通するように偏流させるので、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプ１４との接触面積も広くなって、補助熱交換器１５の熱交換効率が良くなるものである。
【００１６】
１９は補助熱交換器１５の各山谷のＲ部１６内に備えられた多孔状の平板からなる邪魔板で、偏流板１７によって偏流されず、直接下部から上部へ向かう排ガスの流れを抑制して、補助熱交換器１５の中央部分でも効率の良い熱交換が行われ、熱交換効率の向上に寄与するものである。
【００１７】
２０は熱交ケース９の下部に備えられた中和器で、中には炭酸カルシウムからなる中和剤（図示せず）が充填されており、熱交ケース９内の補助熱交換器１５が排ガスから潜熱回収を行うことで発生する強酸性のドレン水を連通路２１を介して収集し、ＰＨを落として排水するようにしたものである。
２２は補助熱交換器１５で加熱された温水を更に主熱交換器５で加熱した温水を、適宜給湯栓（図示せず）まで供給する給湯管である。
２３は補助熱交換器１５の最下部で、流入口８の反対側壁面から突出し、流入口８から流入しドレン水受け皿１８の底部にぶつかり壁面に向かう排ガスを、中央に案内する抑流板である。
【００１８】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今適宜箇所の給湯栓が開栓されて給湯が開始されると、燃焼ファン３が駆動し燃焼バーナ２が燃焼を開始し、この燃焼で発生した排ガスが燃焼室４からサイレンサ６に入り消音された後、排気ダクト７を介して熱交ケース９に流入するものである。
【００１９】
そしてこの熱交ケース９内では、流入口８から熱交ケース９内に流入した排ガスは、先ずドレン水受け皿１８にぶつかって側壁方向に流れ、出口ヘッダ１３を加熱しながら上昇し、ここで最初の偏流板１７で反対側に偏流されながら稍上昇して吸熱パイプ１４を加熱し、次に反対側の側壁の偏流板１７によって、再び反対側に偏流されながら稍上昇し、そしてこれ順次繰り返すことによって、図２の矢印のように吸熱パイプ１４の蛇行状とは逆の蛇行形状を呈して中央部を流通することで、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプ１４との接触面積も広くなって、補助熱交換器１５の熱交換効率が良くなるものである。
【００２０】
又各偏流板１７による偏流直後の排ガスでは、偏流されずにそのまま上昇しようとする排ガスもあるが、この排ガスは各Ｒ部１６内に備えられた邪魔板１９によって、その上昇速度が抑制され各Ｒ部１６に停滞する時間が長くなり、その分各Ｒ部１６での熱交換効率も上昇し、蛇行状の排ガスの流れから一部外れる排ガスがあっても、その熱量を無駄にすることなく確実に給水の加熱に利用することが出来、補助熱交換器１５全体として極めて良好な熱交換効率を得ることが出来るものであり、しかも給水は上部の入口ヘッダ１２から下部の出口ヘッダ１３へと、排ガスの下から上への流とは逆に上から下への流れとなり対向流して、更に熱交換効率が高められるものである。
【００２１】
一方上記した流入口８から熱交ケース９内に流入した排ガスで、ドレン水受け皿１８にぶつかり側壁方向に流れた排ガスは、壁面に沿って上昇しようとするが、抑流板２３によって中央に案内されるので、側壁を無駄に上昇することなく、中央の熱交換に良好に寄与して熱交換効率の上昇にも役立つものである。
【００２２】
この補助熱交換器１５で温度上昇した温水は、主熱交換器５に流入しここで燃焼バーナ２の燃焼で発生した排ガスとの熱交換で更に加熱されて、給湯として給湯管２２から出湯されるものであり、この時の燃焼バーナ２の燃焼量（火力）は、主熱交換器５を出た給湯管２２に備えられた給湯サーミスタ（図示せず）で温水温度を検知し、この温度が使用者自身が設定する給湯設定温度になるように調節されるものである。
【００２３】
次に熱交ケース９内で、補助熱交換器１５内を流通する給水と排ガスとの潜熱回収で発生するドレン水は、中和器２０に集められ中和剤で中和されＰＨが低下されたドレン水は、排水路から排水されるものである。
【符号の説明】
【００２４】
２ 燃焼バーナ
３ 燃焼ファン
５ 主熱交換器
８ 流入口
９ 熱交ケース
１０ 流出口
１４ 吸熱パイプ
１５ 補助熱交換器
１６ Ｒ部
１７ 偏流板
１９ 邪魔板
２３ 抑流板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排ガスの潜熱を回収する潜熱回収型給湯機の補助熱交換器等の熱交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のものでは、吸熱パイプと排ガスの通路を共に蛇行路とし、省スペースでありながら効率の良い熱交換が行えるようにしたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平５−４７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、熱交換効率は良好となるが、排気抵抗が大きくなり能力の大きな排気ファンにする必要が生じ、コストアップや騒音の原因になるなどの新たな課題を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を解決する為に、特にその構成を、請求項１では、燃焼バーナの燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器と、前記補助熱交換器を収容した下部に排ガスの流入口を有し上部には流出口を形成した熱交ケースとを備えたものに於いて、前記補助熱交換器は、熱交ケースの下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプを複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部の下部近傍には熱交ケースから該Ｒ部に向かって突出した偏流板を備えたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍には、排ガスの下部から上部に向かう流れを抑制する多孔状の平板からなる邪魔板を備えたものである。
【０００７】
又請求項３では、前記補助熱交換器の最下部で、流入口の反対側壁面から突出し、該流入口から流入する排ガスが、壁面に沿って上昇するのを防止する抑流板を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のようにこの発明によれば、蛇行状の吸熱パイプに直交する排ガスが、複数の山谷のＲ部の下部近傍に備えられた偏流板によって、その流れが吸熱パイプの蛇行状とは全く逆の蛇行形状を呈して中央部を流通するので、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプとの接触面積も広くなって、ファンの能力を上げることなくコストアップも抑えられ騒音の発生もなく、更に排ガスの潜熱も確実に回収して熱効率の良い熱交換装置を提供出来るものである。
【０００９】
又請求項２によれば、補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍で、偏流板の効果がなくなる熱交ケース中央部の排ガスの上昇速度を邪魔板で抑制するので、補助熱交換器の中央部分でも効率の良い熱交換が行われ、熱交換効率の向上に寄与されるものである。
【００１０】
又請求項３によれば、補助熱交換器の最下部の流入口から流入する排ガスは、壁面に沿って上昇しようとするが、この排ガスを中央に案内するので、排ガスを無駄に流通させることなく熱交換に有効に使用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の熱交換装置を潜熱回収型給湯機に使用した一実施形態の概略構成図。
【図２】同熱交ケースの概略断面図。
【図３】同熱交ケースの側面板を外した状態の斜視図。
【図４】同熱交ケースの分解斜視図。
【図５】同熱交ケースの正面視説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次にこの発明の熱交換装置を潜熱回収型給湯機の補助熱交換器に使用した一実施形態の図面について説明する。
１は給湯機本体で、内方には上端に石油を燃料としたガンタイプ式の燃焼バーナ２と燃焼ファン３を下向きに取り付けた燃焼室４が備えられており、更にこの燃焼室４内には燃焼バーナ２の排ガスの顕熱回収用の主熱交換器５が備えられている。
【００１３】
６は燃焼室４の底部を一端に連通する消音用のサイレンサで、他端には排気ダクト７を介して流入口８と連通したステンレス製の箱体で形成された熱交ケース９が備えられ、燃焼室４からの排ガスをサイレンサ６でＵターンさせて熱交ケース９を介して上部側壁の流出口１０から燃焼ファン３の送風力で排出するものである。
【００１４】
前記熱交ケース９内には、上部で給水管１１と接続した入口ヘッダ１２から下部で主熱交換器５に接続する出口ヘッダ１３の間を、複数本の吸熱パイプ１４を複数の山谷を形成する蛇行状にして結んで構成した補助熱交換器１５が収容され、給水が入口ヘッダ１２から流入し複数本の吸熱パイプ１４に分散して、下部の出口ヘッダ１３へと上から下への流れに対し、排ガスは下部の流入口８から上部側壁の流出口１０へと下から上への流れとなって、熱交換に最適な対交流となるものである。
【００１５】
更に熱交ケース９内で補助熱交換器１５に形成された複数の山谷の各Ｒ部１６の下部近傍で、熱交ケース９内壁と各Ｒ部１６との隙間を丁度塞ぐ長さで該Ｒ部１６に向かって突出した偏流板１７が設けられ、更に流入口８の上方には流入して来る排ガスを側方へ案内すると共に、前記補助熱交換器１５から発生するドレン水を受けるドレン水受け皿１８が備えられており、前記流入口８から熱交ケース９内に流入して来た排ガスの流れを、各偏流板１７とドレン水受け皿１８とで、吸熱パイプ１４の蛇行状とは全く逆の蛇行形状を呈して熱交ケース９内の中央部を流通するように偏流させるので、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプ１４との接触面積も広くなって、補助熱交換器１５の熱交換効率が良くなるものである。
【００１６】
１９は補助熱交換器１５の各山谷のＲ部１６内に備えられた多孔状の平板からなる邪魔板で、偏流板１７によって偏流されず、直接下部から上部へ向かう排ガスの流れを抑制して、補助熱交換器１５の中央部分でも効率の良い熱交換が行われ、熱交換効率の向上に寄与するものである。
【００１７】
２０は熱交ケース９の下部に備えられた中和器で、中には炭酸カルシウムからなる中和剤（図示せず）が充填されており、熱交ケース９内の補助熱交換器１５が排ガスから潜熱回収を行うことで発生する強酸性のドレン水を連通路２１を介して収集し、ＰＨを落として排水するようにしたものである。
２２は補助熱交換器１５で加熱された温水を更に主熱交換器５で加熱した温水を、適宜給湯栓（図示せず）まで供給する給湯管である。
２３は補助熱交換器１５の最下部で、流入口８の反対側壁面から突出し、流入口８から流入しドレン水受け皿１８の底部にぶつかり壁面に向かう排ガスを、中央に案内する抑流板である。
【００１８】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今適宜箇所の給湯栓が開栓されて給湯が開始されると、燃焼ファン３が駆動し燃焼バーナ２が燃焼を開始し、この燃焼で発生した排ガスが燃焼室４からサイレンサ６に入り消音された後、排気ダクト７を介して熱交ケース９に流入するものである。
【００１９】
そしてこの熱交ケース９内では、流入口８から熱交ケース９内に流入した排ガスは、先ずドレン水受け皿１８にぶつかって側壁方向に流れ、出口ヘッダ１３を加熱しながら上昇し、ここで最初の偏流板１７で反対側に偏流されながら稍上昇して吸熱パイプ１４を加熱し、次に反対側の側壁の偏流板１７によって、再び反対側に偏流されながら稍上昇し、そしてこれ順次繰り返すことによって、図２の矢印のように吸熱パイプ１４の蛇行状とは逆の蛇行形状を呈して中央部を流通することで、流通抵抗は小さく排ガスの停滞時間は長くなり、しかも吸熱パイプ１４との接触面積も広くなって、補助熱交換器１５の熱交換効率が良くなるものである。
【００２０】
又各偏流板１７による偏流直後の排ガスでは、偏流されずにそのまま上昇しようとする排ガスもあるが、この排ガスは各Ｒ部１６内に備えられた邪魔板１９によって、その上昇速度が抑制され各Ｒ部１６に停滞する時間が長くなり、その分各Ｒ部１６での熱交換効率も上昇し、蛇行状の排ガスの流れから一部外れる排ガスがあっても、その熱量を無駄にすることなく確実に給水の加熱に利用することが出来、補助熱交換器１５全体として極めて良好な熱交換効率を得ることが出来るものであり、しかも給水は上部の入口ヘッダ１２から下部の出口ヘッダ１３へと、排ガスの下から上への流とは逆に上から下への流れとなり対向流して、更に熱交換効率が高められるものである。
【００２１】
一方上記した流入口８から熱交ケース９内に流入した排ガスで、ドレン水受け皿１８にぶつかり側壁方向に流れた排ガスは、壁面に沿って上昇しようとするが、抑流板２３によって中央に案内されるので、側壁を無駄に上昇することなく、中央の熱交換に良好に寄与して熱交換効率の上昇にも役立つものである。
【００２２】
この補助熱交換器１５で温度上昇した温水は、主熱交換器５に流入しここで燃焼バーナ２の燃焼で発生した排ガスとの熱交換で更に加熱されて、給湯として給湯管２２から出湯されるものであり、この時の燃焼バーナ２の燃焼量（火力）は、主熱交換器５を出た給湯管２２に備えられた給湯サーミスタ（図示せず）で温水温度を検知し、この温度が使用者自身が設定する給湯設定温度になるように調節されるものである。
【００２３】
次に熱交ケース９内で、補助熱交換器１５内を流通する給水と排ガスとの潜熱回収で発生するドレン水は、中和器２０に集められ中和剤で中和されＰＨが低下されたドレン水は、排水路から排水されるものである。
【符号の説明】
【００２４】
２ 燃焼バーナ
３ 燃焼ファン
５ 主熱交換器
８ 流入口
９ 熱交ケース
１０ 流出口
１４ 吸熱パイプ
１５ 補助熱交換器
１６ Ｒ部
１７ 偏流板
１９ 邪魔板
２３ 抑流板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏れ
燃焼バーナの燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器と、前記補助熱交換器を収容した下部に排ガスの流入口を有し上部には流出口を形成した熱交ケースとを備えたものに於いて、前記補助熱交換器は、熱交ケースの下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプを複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部の下部近傍には熱交ケースから該Ｒ部に向かって突出した偏流板を備えた事を特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍には、排ガスの下部から上部に向かう流れを抑制する多孔状の平板からなる邪魔板を備えた事を特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記補助熱交換器の最下部で、流入口の反対側壁面から突出し、該流入口から流入する排ガスが、壁面に沿って上昇するのを防止する抑流板を備えた事を特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項１】
漏れ
燃焼バーナの燃焼で発生する排ガスから潜熱回収して流水を加熱する補助熱交換器と、前記補助熱交換器を収容した下部に排ガスの流入口を有し上部には流出口を形成した熱交ケースとを備えたものに於いて、前記補助熱交換器は、熱交ケースの下部から上部に向かう排ガスの流れに対して直交するように、複数本の吸熱パイプを複数の山谷を形成する蛇行状とし、更に複数の山谷のＲ部の下部近傍には熱交ケースから該Ｒ部に向かって突出した偏流板を備えた事を特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記補助熱交換器の各山谷のＲ部近傍には、排ガスの下部から上部に向かう流れを抑制する多孔状の平板からなる邪魔板を備えた事を特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記補助熱交換器の最下部で、流入口の反対側壁面から突出し、該流入口から流入する排ガスが、壁面に沿って上昇するのを防止する抑流板を備えた事を特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２８１５０８（Ｐ２０１０−２８１５０８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３５１５２（Ｐ２００９−１３５１５２）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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