JPH07167582A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃焼装置からの排気経路に設けた熱交換器(1)
を収容した缶体(6) と、該缶体(6) における排気流の下
流側に配設され且つ燃焼排気を外部に排出するための排
気通路(21)とを具備し、この排気通路(21)が前記缶体
(6) の側部に隣接するように形成された熱交換装置にお
いて、熱効率を向上させること。 【構成】 缶体(6) の側部と排気通路(21)とが、熱交換
器(1) の通水管に連通接続した補助熱交換部(5) を介し
て隣接するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換装置、特に、燃
焼装置で生成された燃焼排気を外部に排出するための排
気通路が熱交換器を収容する缶体の側部に隣接するよう
に形成される熱交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】燃焼排気からの潜熱を吸収す
ることにより熱交換効率の向上を図った熱交換装置とし
て、図４に示すように、ガスバーナ(3) で加熱される熱
交換器(1) と、これに対して排気流の下流側に連設され
た排気通路(21)とを具備するものがある。前記熱交換器
(1) は、通水管(11)とその外周に設けられた多数のフィ
ン(12)(12)とから構成されており、これらは缶体(6) に
収容されている。そして、該熱交換器(1) は通水管(11)
の流水の下流側の主としてガスバーナ(3) の燃焼排気の
顕熱を吸熱する主熱交換部(1a)と、その下方に配設され
且つ主としてガスバーナ(3) の燃焼排気の潜熱を吸熱す
る通水管(11)の上流側の副熱交換部(1b)とに区分され
る。

【０００３】前記ガスバーナ(3) の炎孔部は横向きに設
定され、その炎形成域近傍に前記主熱交換部(1a)が位置
するようになっている。そして、前記ガスバーナ(3) に
は、ファン(4) によって燃焼用空気やガスが強制的に押
し込み供給されるようになっており、これにより、ガス
バーナ(3) の燃焼排気が熱交換器(1) からこれの下流側
に連設された排気通路(21)を介して更に排気口(2) から
外部に排出されるようになっている。

【０００４】このものでは、ファン(4) によって一次空
気及びガスをガスバーナ(3) に供給して該ガスバーナ
(3) を燃焼させ、この状態で、副熱交換部(1b)側に位置
する通水管(11)から水道水を供給すると、ガスバーナ
(3) で生成された燃焼排気は、熱交換器(1) の主熱交換
部(1a)→副熱交換部(1b)→排気通路(21)と流れて排気口
(2) から外部に排出される。このとき、通水管(11)に供
給された水道水は、ガスバーナ(3) の発生熱量を通水管
(11)やフィン(12)(12)から吸熱して、湯となって主熱交
換部(1a)から外部に取り出されるが、そのための吸熱作
用の中で、主熱交換部(1a)では主として、ガスバーナ
(3) の燃焼排気の顕熱を吸熱する作用が行われ、副熱交
換部(1b)では、主として、ガスバーナ(3) の燃焼排気中
の水蒸気を凝縮させてその潜熱を吸熱する作用が行われ
る。即ち、副熱交換部(1b)では、顕熱が奪われて冷却さ
れた燃焼排気をその露点温度以下の該副熱交換部(1b)に
位置する通水管(11)やフィン(12)(12)に接触させること
によってドレンを発生させ、そのときの潜熱を該通水管
(11)内の通水に吸熱させているのである。これにより、
上記のものでは、燃焼排気の顕熱だけでなく潜熱をも積
極的に熱交換部に吸収して、熱効率の向上を図ってい
る。

【０００５】しかしながら、この熱交換装置では、熱効
率を未だ十分に向上させることができない。このもので
は、副熱交換部(1b)に発生するドレンの排出の容易性を
考慮して、副熱交換部(1b)は装置の下部に配設される。
又、排気口(2) は、排気の便宜上、装置の上部に設けら
れている。従って、装置全体を小型化にするためには、
図４に示すように、ガスバーナ(3) から排気口(2) に至
る排気経路をＵ字状に形成して、排気通路(21)を缶体
(6) の側壁に隣接させる必要がある。

【０００６】従って、排気通路(21)が缶体(6) 側壁に隣
接する形式のものでは、副熱交換部(1b)を通過した後の
低温となった燃焼排気が排気通路(21)を流れると、ガス
バーナ(3) の発生熱量が缶体(6) 側壁を伝わって前記排
気通路(21)内の燃焼排気に奪い取られる。このことか
ら、熱効率を十分に向上させることができないのであ
る。

【０００７】尚、排気口(2) が装置の下部に配設される
形式のものであって、ガスバーナ(3) から排気口(2) に
至る排気経路が逆Ｕ字状に形成されている形式のもので
も、排気通路(21)が缶体(6) の側壁に隣接している場合
には、上記と同様の不都合が発生する。本発明は、この
ような、『燃焼装置からの排気経路に設けた熱交換器
(1) を収容した缶体(6) と、該缶体(6) における排気流
の下流側に配設され且つ燃焼排気を外部に排出するため
の排気通路(21)とを具備し、この排気通路(21)が前記缶
体(6) の側部に隣接するように形成された熱交換装置』
において、熱効率を向上させることをその課題とする。

【０００８】

【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、『缶体(6) の側部と排気通路(21)と
が、熱交換器(1) の通水管に連通接続した補助熱交換部
(5) を介して隣接するようにした』ことである。

【０００９】

【作用】本発明の上記技術的手段は、次のように作用す
る。この装置を作動させると、燃焼装置で生成された燃
焼排気は、既述従来例のものと同様に、缶体(6) に収容
された熱交換器(1) から排気通路(21)を経由して外部に
排出される。このとき、缶体(6) の側部と排気通路(21)
との間には、熱交換器(1) の通水管に連通接続した補助
熱交換部(5) が介在していることから、缶体(6) の側部
に排気通路(21)が直接に接触している場合に比べて、該
缶体(6) から排気通路(21)へ移動する熱量が少なくな
る。即ち、缶体(6) の側部を加熱する熱量は、補助熱交
換部(5) によって通水と熱交換を行うため、該缶体(6)
の側部を介して排気通路(21)内の燃焼排気に奪い取られ
る熱量が減少するのである。

【００１０】

【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。缶体(6) の側部を加熱する熱量は補助熱交
換部(5) によって通水と熱交換を行なって通水の温度上
昇に役立つと共に、缶体(6) の側部を介して排気通路(2
1)内の燃焼排気に奪い取られる熱量が減少することか
ら、熱効率が向上する。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１に示す実施例は給湯器に本発明を実施したもの
である。このものは、給湯器本体の下部に熱交換器(1)
を収容する缶体(6) を設け、該缶体(6) の上部にガスバ
ーナ(3) を具備し且つ上部に給気室(42)を備える給気箱
(7) を配設したものである。そして、前記給気室(42)の
上部にはファン(4) が設けられている。又、前記熱交換
器(1) の下流側に配設される排気通路(21)は、給湯器本
体を上下に走行する態様で設けられている。

【００１２】前記熱交換器(1) は、主にガスバーナ(3)
の燃焼排気の顕熱を吸熱する主熱交換部(1a)と、その下
方に配設され且つ主にガスバーナ(3) の燃焼排気の潜熱
を吸熱する副熱交換部(1b)とから構成されており、一方
の主熱交換部(1a)は環状のフィン(12)(12)を具備させた
通水管(11)から成り、他方の副熱交換部(1b)は前記通水
管(11)における主熱交換部(1a)より上流側部分に環状の
フィン(12)(12)を具備させた構成である。そして、前記
主熱交換部(1a)における通水管(11)は、三段で構成され
て各段が横二列若しくは三列に蛇行状に曲成されてお
り、他方の副熱交換部(1b)の通水管(11)は、横三列に蛇
行状に曲成された一段構成である。尚、上記缶体(6) の
下端は開放しており、副熱交換部(1b)に発生するドレン
は、該缶体(6) 下方のドレン排出口(8) から外部に排出
される。

【００１３】上記ガスバーナ(3) は多孔プレート(31)と
その上方の混合室(32)とから構成されており、該混合室
(32)にガスノズル(33)が臨んでいる。上記排気通路(21)
は、上記缶体(6) の下端開口部から引き出されて缶体
(6) の側部に隣接しており、その下流端の排気口(2) は
給湯器の上部に開口している。そして、排気通路(21)
は、通水管(11)の走行方向の缶体(6) の幅と同じ幅に形
成されている。

【００１４】上記排気通路(21)と缶体(6) との間には、
補助熱交換部(5) としてのウォータージャケット(50)が
介在しており、この実施例では、ウォータージャケット
(50)の一方の壁面(50a) は、缶体(6) の側壁を兼ねてい
ると共に、該ウォータージャケット(50)の他方の壁面(5
0b) は、排気通路(21)の構成壁を兼ねている。尚、この
実施例では、ウォータージャケット(50)から水道水を供
給して、副熱交換部(1b)側の通水管(11)（最下段の通水
管(11)）を介して、主熱交換部(1a)側の通水管(11)（最
上段の通水管(11)）から湯を取り出すようにしている。

【００１５】従って、ファン(4) を作動させて混合室(3
2)に一次空気を供給すると共にガスノズル(33)からガス
を該混合室(32)に供給してガスバーナ(3) を燃焼させ、
この状態で、ウォータージャケット(50)から水道水を供
給すると、ガスバーナ(3) で生成された燃焼排気は、先
ず、ウォータージャケット(50)の缶体(6) 側の壁面(50
a) に接触しながら、熱交換器(1) の主熱交換部(1a)→
副熱交換部(1b)と流れる。すると、主熱交換部(1a)や副
熱交換部(1b)の通水管(11)内の通水は、ガスバーナ(3)
の発生熱量をフィン(12)(12)や通水管(11)から吸収し
て、最上段の通水管(11)から湯となって外部に取り出さ
れる。このときの吸熱作用の中で、ガスバーナ(3) の燃
焼排気の顕熱を吸熱する作用は、主に、主熱交換部(1a)
で行われており、副熱交換部(1b)では、主として、ガス
バーナ(3) の燃焼排気を凝縮させてその潜熱を吸熱する
作用が行われる。即ち、副熱交換部(1b)では、顕熱が奪
われて冷却された燃焼排気をその露点温度以下の該副熱
交換部(1b)に位置する通水管(11)やフィン(12)(12)に接
触させることによってドレンを発生させ、そのときの潜
熱を該通水管(11)内の通水に吸熱させているのである。
又、燃焼排気はウォータージャケット(50)の缶体(6) 側
の壁面(50a) にも接触することから、該燃焼排気が主熱
交換部(1a)を通過する際には該部分における前記壁面(5
0a) を介してウォータージャケット(50)内の通水に燃焼
排気の顕熱が吸収され、又、上記燃焼排気が副熱交換部
(1b)を通過する際には、該部分に対応する壁面(50a) を
介して前記ウォータージャケット(50)内の通水に燃焼排
気の潜熱が奪われ、これらにより、該ウォータージャケ
ット(50)内の通水は昇温せしめられる。そして、副熱交
換部(1b)を通過後の露点以下に冷却された燃焼排気は、
排気通路(21)を通って排気口(2) から外部に排出され
る。このとき、燃焼排気はウォータージャケット(50)の
排気通路(21)側の壁面(50b) に接触するが、給水は該ウ
ォータージャケット(50)から行われて、当該部分が通水
経路において最も低温状態になっているので、該壁面(5
0b) からは燃焼排気の潜熱が更に奪われて、該ウォータ
ージャケット(50)内の通水が昇温される。従って、この
ものでは、ガスバーナ(3) の発生熱量が缶体(6) の側部
を介して外部に排出される燃焼排気に熱伝達されること
はなく、これによる熱損失がなくなり、もって熱効率が
向上する。この実施例では、燃焼排気の顕熱だけでなく
潜熱をも積極的に熱交換部に吸熱させて燃焼排気の熱エ
ネルギーを効率的に吸収する形式の給湯器に本発明を採
用したため、燃焼排気における顕熱と潜熱の吸熱効率の
向上が図られたものとなる。

【００１６】尚、上記実施例は、以下のように変更が可
能である。 ．上記実施例では、缶体(6) と排気通路(21)との間の
境界部の全域にウォータージャケット(50)を設けたが、
該境界部の一部分に設けるのみでも良い。 ．図２に示すように、ウォータージャケット(50)の排
気通路(21)側の壁面(50b) に多数のフィン(55)(55)を設
けると、当該部分の吸熱面積が増加するので熱効率が一
層向上する。 ．図３に示すように、ウォータージャケット(50)内の
中央部に仕切板(51)を設けて、該ウォータージャケット
(50)内の通水経路が該ウォータージャケット(50)が排気
通路(21)に臨む壁面(50b) 側から仕切板(51)の下方を経
て缶体(6) に臨む壁面(50a) 側に至るＵ字状を形成する
ようにしてもよい。この場合、前記壁面(50b) 側の通水
は、ガスバーナ(3) からの熱伝導が一層阻止された状態
となり、これにより、該壁面(50b) 側の通水は一層低温
に維持されることから、当該部分での熱効率（潜熱吸熱
効率）が一層向上する。又、ウォータージャケット(50)
内の通水が燃焼排気に接触する時間が増加するという点
からも、熱効率が一層向上する。尚、本構成を上記した
の構成と共に実施すると、熱効率がより一層向上する
のは言うまでもない。 ．給水は副熱交換部(1b)から行って、その通水経路が
副熱交換部(1b)→ウォータージャケット(50)→主熱交換
部(1a)となるようにしてもよい。 ．上記実施例では、通水管(11)を蛇行状に曲成させて
四段構成となるようにしてその中で、最下段を副熱交換
部(1b)とし他の三段を主熱交換部(1a)としたが、主熱交
換部(1a)の顕熱吸収能力によっては潜熱を吸収する副熱
交換部(1b)の通水管(11)は、下から二段・三段等の複数
段となる。

【００１７】このように、副熱交換部(1b)が複数段に構
成される場合は、上記実施例のように補助熱交換部(5)
から給水する構成とする他、最下段、下から二段目若し
くは三段目等の通水管(11)から給水してもよく、上記実
施例の場合も含めて湯の取り出しは上から二段目若しく
は三段目等から行ってもよい。尚、潜熱を吸収する熱交
換部は、ウォータージャケット(50)の排気通路(21)側の
みとし、通水管(11)及びフィン(12)(12)の全てとウォー
タージャケット(50)の缶体(6) 側とを顕熱を吸収する熱
交換部とすることも可能である。 ．上記実施例では、ファン(4) を給気通路側に設けた
が、これを排気通路(21)側に設けてもよい。 ．本発明は、主熱交換部(1a)にて主として顕熱を吸収
し、副熱交換部(1b)にて主として潜熱を吸収する形式の
熱交換装置もちろん、主熱交換部(1a)にて顕熱のみを吸
収し、副熱交換部(1b)にて主として潜熱を吸収する形式
のものにも採用できる。 ．上記実施例では給湯器に本発明を実施したが、給湯
器以外にも、加熱された水を循環させる方式の暖房器等
の熱交換装置にも本発明を採用することは可能である。
上記何れの場合でも、熱交換装置が具備する熱交換器
は、燃焼排気中の顕熱を吸熱する機能のみを備える形式
でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図

【図２】ウォータージャケット(50)にフィン(55)(55)を
設けた状態の説明図

【図３】ウォータージャケット(50)内に仕切板(51)を設
けた状態の詳細図

【図４】従来例の説明図

【符号の説明】

(1) ・・・熱交換器 (6) ・・・缶体 (21)・・・排気通路 (5) ・・・補助熱交換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置からの排気経路に設けた熱交換
   器(1) を収容した缶体(6) と、該缶体(6) における排気
   流の下流側に配設され且つ燃焼排気を外部に排出するた
   めの排気通路(21)とを具備し、この排気通路(21)が前記
   缶体(6) の側部に隣接するように形成された熱交換装置
   において、缶体(6) の側部と排気通路(21)とが、熱交換
   器(1) の通水管に連通接続した補助熱交換部(5) を介し
   て隣接するようにした熱交換装置。