JPH06221672A

JPH06221672A - ガス燃焼装置

Info

Publication number: JPH06221672A
Application number: JP5011927A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Jinno; 秀幸神野; Mitsutoshi Minamitani; 充利南谷
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1994-08-12
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JP2698892B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多数のフィン(1a)(1a)に通水管を貫通させた
主熱交換部(1) をガスバーナ(3)(3)から離れて配置し、
複数のフィン(2a)(2a)に連絡管(20)を貫通させた副熱交
換部(2) を前記ガスバーナ(3)(3)の炎形成域の内部又は
その近傍に位置させると共に、主熱交換部(1) の前記通
水管と副熱交換部(2) の前記連絡管(20)とを直列接続し
たガス燃焼装置に関して、結露の発生による副熱交換部
(2) の連絡管(20)の腐食を防止することにある。【構成】主熱交換部(1) を、第１通水管(11)を具備す
る第１熱交換部と、第２通水管(12)を具備する第２熱交
換部とに区分し、前記第１・第２通水管を共に共通のフ
ィン(1a)(1a)に挿通させ、前記第２通水管(12)に連絡管
(20)を接続し、この連絡管(20)に第１通水管(11)を接続
するようにしたことを特徴とするものである。又、副熱
交換部(2) の連絡管(20)をステンレスで形成したことを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス燃焼装置、特に、
燃焼排気中における窒素酸化物或は一酸化炭素等の有害
ガスの発生を低減するための２段式の熱交換器を具備す
るガス燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】最近、ガス器具の燃焼排気に
含まれる窒素酸化物を少なくする技術が開発されるよう
になり、環境保護を十分に考慮されたガス器具が出現し
てきた。窒素酸化物は、ガス器具の燃焼部へ供給される
空気に含まれる窒素が高温条件下で酸化されることによ
って生成されるもの（サーマルＮＯｘ）であるが、かか
る窒素酸化物の発生量を抑え得るガス燃焼装置として、
図６に示すように、２段式の熱交換器とガスバーナ(3)
(3)とが組み合わされたものが提案されている。

【０００３】この熱交換器は、主熱交換部(1) と、その
下部に配設された副熱交換部(2) とから構成されてお
り、前記主熱交換部(1) は多数のフィン(1a)(1a)とこれ
を貫通する通水管(10)とから成り、又、前記副熱交換部
(2) は前記フィン(1a)(1a)より粗い間隔で配設されたフ
ィン(2a)(2a)とこれを貫通する連絡管(20)とから成る。
そして、前記副熱交換部(2) は前記ガスバーナ(3)(3)の
炎形成域内に位置するようにし、前記通水管(10)と前記
連絡管(20)とは接続されて連絡管(20)からは水道水が供
給される。

【０００４】このものでは、熱交換器の連絡管(20)や通
水管(10)内の通水は、ガスバーナ(3)(3)の発生熱量を上
記フィンから吸熱して湯となって装置外部に取り出され
るが、そのための吸熱作用は、主に主熱交換部(1) で行
われており、副熱交換部(2)では、主としてガスバーナ
(3)(3)の炎の冷却が行われて、この冷却作用により窒素
酸化物の生成が抑えられている。一方、前記副熱交換部
(2) を前記ガスバーナ(3)(3)の炎近傍に位置させて燃焼
排気温度を所定の温度域に抑えると、一酸化炭素の生成
を低減させることができる。

【０００５】ところが、これらのものでは、副熱交換部
(2) の連絡管(20)に結露が発生して腐食が生じるという
問題がある。これは、副熱交換部(2) の連絡管(20)内の
通水により該連絡管(20)周壁が冷却され該連絡管(20)周
壁に接触した燃焼排気が冷却されて露点以下の温度とな
り、該連絡管(20)周壁に燃焼排気中の水分が結露するか
らである。

【０００６】本発明は、このような、『多数のフィン(1
a)(1a)に通水管を貫通させた主熱交換部(1) をガスバー
ナ(3)(3)から離れて配置し、複数のフィン(2a)(2a)に連
絡管(20)を貫通させた副熱交換部(2) を前記ガスバーナ
(3)(3)の炎形成域の内部又はその近傍に位置させると共
に、主熱交換部(1) の前記通水管と副熱交換部(2) の前
記連絡管(20)とを直列接続して燃焼排気中の有害ガスの
発生を低減させるようにしたガス燃焼装置』において、
結露の発生による副熱交換部(2) の連絡管(20)の腐食を
防止することをその課題とする。［請求項１の発明について］

【０００７】

【技術的手段】上記課題を解決するために講じた本発明
の技術的手段は、『主熱交換部(1) を、第１通水管(11)
を具備する第１熱交換部と、第２通水管(12)を具備する
第２熱交換部とに区分し、前記第１・第２通水管を共に
共通のフィン(1a)(1a)に挿通させ、前記第２通水管(12)
に連絡管(20)を接続し、この連絡管(20)に第１通水管(1
1)を接続するようにした』ことである。

【０００８】

【作用】本発明の上記技術的手段は、次のように作用す
る。本発明のガス燃焼装置では、水道水を第２熱交換部
の第２通水管(12)から供給して副熱交換部(2) の連絡管
(20)を経て第１熱交換部の第１通水管(11)から湯を取り
出すようにしている。

【０００９】ガスバーナ(3)(3)の燃焼と共に第２熱交換
部の第２通水管(12)から水道水を供給すると、第２通水
管(12)内の通水は、ガスバーナ(3)(3)の発生熱量を多数
のフィン(1a)(1a)から吸熱することにより加熱される。
次に、この加熱昇温された温水は、副熱交換部(2) の連
絡管(20)内に流れることとなるので、該連絡管(20)周壁
の冷却度合いが小さくなり該連絡管(20)周壁に接触した
燃焼排気は露点以下の温度にならず結露しない。又、こ
の副熱交換部(2) は、ガスバーナ(3)(3)の炎の形成域の
内部又は近傍に位置しているので、ガスバーナ(3)(3)で
生成される炎或は燃焼排気が前記副熱交換部(2) の連絡
管(20)やフィン(2a)(2a)に接触し、該連絡管(20)内の温
水に吸熱されて炎或は燃焼排気が冷却されることにより
窒素酸化物或は一酸化炭素の生成を抑えることができ
る。

【００１０】そして、上記副熱交換部(2) の連絡管(20)
内で更に昇温された温水は、第１熱交換部の第１通水管
(11)へと流れ、第１通水管(11)内でフィン(1a)(1a)から
ガスバーナ(3)(3)の発生熱量を吸熱することにより一層
加熱されて最終的に所定温度の湯として装置外部に取り
出される。このとき、第２通水管(12)内には水道水が供
給されているが、第２通水管(12)の周壁は第１通水管(1
1)を挿通させた共通のフィン(1a)(1a)と結合されてい
る。一方、前記第１通水管(11)内の温湯は出湯温度に高
められていることから、この第２通水管挿通部のフィン
の温度は燃焼排気から吸熱される熱量に加えて前記第１
通水管(11)からの伝導熱により比較的高温度に維持され
ることとなり、第２通水管(12)の周壁に接触した燃焼排
気は露点以下の温度にならない。

【００１１】

【効果】本発明は、上記構成であるから、次の特有の効
果を有する。副熱交換部(2) の連絡管(20)内には、加熱
昇温された温水が流れることとなり、該連絡管(20)周壁
に接触した燃焼排気は露点以下の温度にならないので、
結露の発生による連絡管(20)の腐食を防止できる。又、
第１通水管(11)内の温湯は出湯温度に高められており、
第２通水管挿通部のフィンの温度は燃焼排気から吸熱さ
れる熱量に加えて前記第１通水管(11)からの伝導熱によ
り比較的高温度に維持されることとなり、水道水が供給
されている第２通水管(12)の周壁に接触した燃焼排気は
露点以下にならないので、結露の発生はない。［請求項２の発明について］この請求項２の発明は、上
記請求項１の発明と同様の課題を解決するもので、この
ために採用される技術的手段は、『副熱交換部(2) の連
絡管(20)をステンレスで形成した』ことである。

【００１２】この技術的手段を採用したものでは、副熱
交換部(2) の連絡管(20)内の通水により該連絡管(20)周
壁が冷却され該連絡管(20)周壁に接触した燃焼排気が冷
却されて露点以下の温度となって結露が発生しても、該
連絡管(20)がステンレスで形成されていることから水に
対して耐食性があり腐食の生じるのを防止できる。

【００１３】

【実施例】次に、上記した本発明を図面に従って説明す
る。図１に示す実施例は、２段式の熱交換器を具備する
給湯器に本発明を実施したものである。このものは、ブ
ンゼン式のガスバーナ(3)(3)を収容するバーナボックス
(5) の上部には、主熱交換部(1) と副熱交換部(2) とか
ら構成される２段式の熱交換器を具備する缶体(4) が接
続されている。前記主熱交換部(1) は、約２．６mmの間
隔で配設された多数のフィン(1a)(1a)とこれを貫通する
通水管(10)とから構成されていると共に、前記副熱交換
部(2) は約１２mmの間隔で配設されたフィン(2a)(2a)と
これを貫通する連絡管(20)とから構成されている。又、
前記副熱交換部(2) の連絡管(20)は、図２に示すよう
に、前記ガスバーナ(3)(3)の上方域に横４列に蛇行状に
配設されており、この副熱交換部(2) のフィン(2a)(2a)
はガスバーナ(3)(3)の炎口を挟むように配設されてい
る。更に、前記通水管(10)は、第１通水管(11)と第２通
水管(12)とから上下２段に構成されており、第１通水管
(11)は、図３に示すように、上段の３列と下段の１列と
によって蛇行状に配設され、又、第２通水管(12)は、下
段の３列に蛇行状に配設されている。そして、第１通水
管(11)と第２通水管(12)と更に連絡管(20)とは、通水経
路が同図において、第２通水管(12)である下段左端から
２列目→３列目→４列目→連絡管(20)の右端から１列目
→２列目→３列目→４列目→第１通水管(11)である下段
左端から１列目→上段左端から１列目→２列目→３列目
となるように接続されている。（図３において、ａ〜ｋ
の順番に通水する。）尚、このものでは、上記第２通水
管(12)である下段左端から２列目→３列目→４列目（ａ
〜ｃ）が既述請求項１の技術的手段の項に記載の第２熱
交換部に対応し、更に、第１通水管(11)である下段左端
から１列目→上段左端から１列目→２列目→３列目（ｈ
〜ｋ）が第１熱交換部に対応している。

【００１４】このものでは、ガスバーナ(3)(3)の燃焼と
共に、第２通水管(12)である下段左端から２列目（ａ）
から水道水を供給すると、通水は、下段左端から２列目
から４列目まで（ａ〜ｃ）の経路内でガスバーナ(3)(3)
の発生熱量をフィン(1a)(1a)から吸熱することにより加
熱昇温される。次に、この加熱昇温された温水は、連絡
管(20)に流れその右列から左列（ｄ〜ｇ）に流れること
となり、このとき連絡管(20)の周壁の冷却度合いが小さ
いので、該連絡管(20)の周壁に接触する燃焼排気は露点
以下の温度にならず、連絡管(20)にドレン（結露）が発
生しない。従ってこれの腐食を防止できる。又、前記連
絡管(20)を具備する副熱交換部(2) は、ガスバーナ(3)
(3)の炎形成域内に位置しているので、ガスバーナ(3)
(3)で生成される炎が連絡管(20)やフィン(2a)(2a)に接
触し、該炎の熱が連絡管(20)内の温水に吸熱されて該炎
が冷却されると共に、連絡管(20)内の温水は更に昇温さ
れる。そして、上記炎の冷却作用により、窒素酸化物の
生成を抑えることができる。又、前記フィン(2a)(2a)
は、前記ガスバーナ(3)(3)の炎口を挟むように比較的大
きな間隔（約１２mm）で配設されているので、ガスバー
ナ(3)(3)の炎に下方から供給される二次空気が円滑に供
給されると共に炎の熱が吸熱され過ぎることはないた
め、不完全燃焼による一酸化炭素の発生が抑えられる。
次に、前記連絡管(20)内の温水は、第１通水管(11)であ
る下段最左列（ｈ）を経て、上段左列から右列（ｉ〜
ｋ）へと流れ、この部分では、フィン(1a)(1a)から前記
ガスバーナ(3)(3)の発生熱量を吸熱し最終的に所定温度
の湯として取り出される。このとき、第２通水管(12)に
は比較的低温の水道水が導入されているが、第２通水管
(12)（ａ〜ｃ）の周壁は第１通水管(11)（ｈ〜ｋ）を挿
通させた共通のフィン(1a)(1a)と結合されている。一
方、前記第１通水管(11)（ｈ〜ｋ）内の温湯は出湯温度
に高められていることから、この第２通水管挿通部のフ
ィンの温度は燃焼排気から吸熱される熱量に加えて前記
第１通水管(11)からの伝導熱により比較的高温度に維持
されることとなり、第２通水管(12)（ａ〜ｃ）の周壁に
接触した燃焼排気は露点以下にならないので、この部分
にドレンが発生しない。尚、前記フィン(1a)(1a)の配設
間隔は、約２．６mmと比較的細かく設定されているの
で、このような吸熱効率を向上させることとなってい
る。

【００１５】尚、上記実施例のものでは、通水管(10)の
下段４列のうち３列を第２通水管(12)としたが、該第２
通水管(12)を通水管(10)の下段１列で構成しても良く、
更に、該通水管(10)の下段４列全てを第２通水管(12)と
しても本発明と同様の効果が得られる。尚、第２通水管
(12)を通水管(10)の下段に設定した上記実施例では、上
段に第２通水管(12)を設ける場合に比べて、燃焼排気の
上流側つまり高温側から吸熱することから、通水管温度
の上昇度合いが大きく、ドレンが一層発生しにくい。

【００１６】又、上記した熱交換器は、通常銅で形成さ
れるが、副熱交換部(2) の連絡管(20)をステンレスで形
成すれば、ステンレスは水に対して耐食性があることか
ら、連絡管(20)の周壁の燃焼排気が冷却されて露点以下
の温度となり、ドレンが発生するようなことがあっても
連絡管(20)の腐食を確実に防止することができる。又、
この場合には、副熱交換部(2) の連絡管(20)から水道水
を供給して主熱交換部(1) の通水管(10)から湯を取り出
す従来の形式の給湯器でも、連絡管(20)が腐食すること
を防止できる。

【００１７】更に、この副熱交換部(2) の連絡管(20)
は、図４に示すように、ストレート部(21)とベンド部(2
2)から構成されて蛇行状となっているが、ステンレスで
ベンド部(22)を形成するのは困難なため、ベンド部(22)
のみ銅で形成しても、この部分は、通常、熱交換器の缶
体(4) の外に突出して配設され、燃焼排気と接触しない
ので問題はない。

【００１８】又、主熱交換部(1) の通水管(10)は、図５
に示すように、３段以上で構成しても良い。この場合、
最下段の通水管(10)を本発明の第２通水管(12)として水
道水を供給する。又、１段で構成しても良い。尚、上記
実施例では、第２通水管(12)を通水管(10)の最下段に設
定したが、管の周壁の温度が露点以下にならない上段部
分を第２通水管(12)としても良い。

【００１９】又、上記実施例では、副熱交換部(2) をガ
スバーナ(3)(3)の炎形成域内に位置させて窒素酸化物の
発生を低減させるガス燃焼装置について説明したが、副
熱交換部(2) をガスバーナ(3)(3)の炎近傍に位置させて
燃焼排気温度を所定の温度範囲（1000℃〜1500℃）に抑
えることにより、一酸化炭素の生成を低減させる方式の
ガス燃焼装置に本発明を適用しても良い。尚、いずれの
場合も、ガスバーナ(3)(3)をブンゼン式バーナに限らず
全一次空気式バーナとしても良い。

【００２０】又、フィンの材質、厚み等で吸熱効率に差
異を設ける場合には、主熱交換部(1) のフィン(1a)(1a)
と副熱交換部(2) のフィン(2a)(2a)とは、配設間隔を同
じに設定しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の説明図

【図２】副熱交換部(2) の斜視図

【図３】Ｘ−Ｘ断面図

【図４】副熱交換部(2) の連絡管(20)の説明図

【図５】他の実施例の説明図

【図６】従来例の説明図

【符号の説明】

(1) ・・・主熱交換部 (10)・・・通水管 (11)・・・第１通水管 (12)・・・第２通水管 (2) ・・・副熱交換部 (20)・・・連絡管 (3) ・・・ガスバーナ (1a)(2a)・・・フィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のフィン(1a)(1a)に通水管を貫通さ
せた主熱交換部(1)をガスバーナ(3)(3)から離れて配置
し、複数のフィン(2a)(2a)に連絡管(20)を貫通させた副
熱交換部(2) を前記ガスバーナ(3)(3)の炎形成域の内部
又はその近傍に位置させると共に、主熱交換部(1) の前
記通水管と副熱交換部(2) の前記連絡管(20)とを直列接
続して燃焼排気中の有害ガスの発生を低減させるように
したガス燃焼装置において、主熱交換部(1) を、第１通
水管(11)を具備する第１熱交換部と、第２通水管(12)を
具備する第２熱交換部とに区分し、前記第１・第２通水
管を共に共通のフィン(1a)(1a)に挿通させ、前記第２通
水管(12)に連絡管(20)を接続し、この連絡管(20)に第１
通水管(11)を接続するようにしたガス燃焼装置。
【請求項２】多数のフィン(1a)(1a)に通水管を貫通さ
せた主熱交換部(1)をガスバーナ(3)(3)から離れて配置
し、複数のフィン(2a)(2a)に連絡管(20)を貫通させた副
熱交換部(2) を前記ガスバーナ(3)(3)の炎形成域の内部
又はその近傍に位置させると共に、主熱交換部(1) の前
記通水管と副熱交換部(2) の前記連絡管(20)とを直列接
続して燃焼排気中の有害ガスの発生を低減させるように
したガス燃焼装置において、副熱交換部(2) の連絡管(2
0)をステンレスで形成したガス燃焼装置。