JP2011144980A - Heat exchanger and water heater using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger, along with a water heater using the same, capable of preventing the occurrence of a temperature difference of a combustion gas in a housing, and guiding the combustion gas to the direction intersecting with conduit pipes. <P>SOLUTION: The heat exchanger 10 includes the meandering conduit pipes 14 disposed in a horizontal state or with inclination in the housing 13 having an inflow port 11 and a discharge port 12 for the combustion gas, and heats the water flowing in the conduit pipes 14 by the combustion gas. In the housing 13, a flow channel forming member 50 is arranged for making the combustion gas flowing therein from the inflow port 11, for intersecting with the conduit pipes 14 disposed in several stages, and for guiding the combustion gas toward the discharge port 12 while flowing up and down. Thus the occurrence of a temperature difference in the flowing combustion gas can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃焼ガスによって水を加熱する熱交換器及びこれを用いた給湯機に関する。 The present invention relates to a heat exchanger that heats water using combustion gas, and a water heater using the heat exchanger.

従来、ガス、石油等を燃焼して生じた燃焼ガスの潜熱を回収し、熱交換によって導管を流れる水を加熱する熱交換器が提案されている。
そして、特許文献１では、水の流路を長くするため、大きさの制限された筐体内で蛇行して配置された導管を備え、燃焼ガスの潜熱を効率的に回収する熱交換器が開示されている。この熱交換器は、バーナの上位置に配置された導管を備え、燃焼ガスの熱によって導管内の水を加熱する主熱交換器の上部に設けられ、主熱交換器を通過した燃焼ガスを取り込み導管内の水を予熱する補助的な熱交換器として用いられ、この補助的な熱交換器で予熱された水は、主熱交換器の導管に送られる。 2. Description of the Related Art Conventionally, heat exchangers have been proposed that recover the latent heat of combustion gas generated by burning gas, petroleum, etc., and heat the water flowing through the conduit by heat exchange.
And in patent document 1, in order to lengthen the flow path of water, the heat exchanger which is equipped with the conduit | pipe arranged meandering in the housing | casing with the magnitude | size restriction | limiting, and efficiently collect | recovers the latent heat of combustion gas is disclosed. Has been. This heat exchanger includes a conduit disposed above the burner, and is provided on the upper portion of the main heat exchanger that heats water in the conduit by the heat of the combustion gas, and the combustion gas that has passed through the main heat exchanger is Used as an auxiliary heat exchanger to preheat water in the intake conduit, the water preheated in this auxiliary heat exchanger is sent to the main heat exchanger conduit.

しかし、特許文献１記載の補助的な熱交換器は、筐体内に燃焼ガスの流路を長くする構造を備えていないため、燃焼ガスが筐体内を通過して、導管内の水に熱を与える時間は短く、燃焼ガスの熱回収率の上昇は限定的であった。
これに対し、特許文献２では、水平状態で配置された蛇行する（波形の）導管に沿って、燃焼ガスを案内する整流板が設けられた熱交換器が提案され、燃焼ガスの流路を長くして、燃焼ガスの熱回収率の向上が図られている。 However, since the auxiliary heat exchanger described in Patent Document 1 does not have a structure that lengthens the flow path of the combustion gas in the housing, the combustion gas passes through the housing and heats the water in the conduit. The time given was short and the increase in the heat recovery rate of the combustion gas was limited.
On the other hand, Patent Document 2 proposes a heat exchanger provided with a rectifying plate for guiding combustion gas along a meandering (corrugated) conduit arranged in a horizontal state, The heat recovery rate of the combustion gas is improved by increasing the length.

特開２００５−２１４５４９号公報JP 2005-214549 A 特開２００８−１７００８８号公報JP 2008-170088 A

しかしながら、特許文献２の熱交換器は、燃焼ガスが、筐体内で導管に沿って水平方向に流動し、上下方向に燃焼ガスが移動しないので、筐体内の高い位置には、低い位置に比べて高温の燃焼ガスが分布し筐体内に温度ムラが生じる。そして、この温度ムラは、燃焼ガスの熱回収率を低下させる要因となっていた。
更に、燃焼ガスは、導管に沿って流動するため、導管に対して交差せず導管に衝突しないので、燃焼ガスの導管に対する熱伝導率は低かった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、筐体内に燃焼ガスの温度ムラが生じず、かつ、導管に交差する方向に燃焼ガスが案内される熱交換器及びこれを用いた給湯機を提供することを目的とする。 However, in the heat exchanger of Patent Document 2, since the combustion gas flows in the horizontal direction along the conduit in the casing and the combustion gas does not move in the vertical direction, the higher position in the casing is compared with the lower position. As a result, high-temperature combustion gas is distributed and temperature unevenness occurs in the housing. And this temperature nonuniformity has become a factor which reduces the heat recovery rate of combustion gas.
Furthermore, since the combustion gas flows along the conduit, the thermal conductivity of the combustion gas to the conduit is low because it does not cross the tube and does not collide with the conduit.
The present invention is made in view of such circumstances, and a heat exchanger in which the temperature of the combustion gas is not uneven in the casing and the combustion gas is guided in a direction intersecting the conduit, and a water heater using the heat exchanger The purpose is to provide.

前記目的に沿う第１の発明に係る熱交換器は、燃焼ガスの流入口及び排出口が設けられた筐体内に、水平状態で又は傾きを有して配置された蛇行する導管を複数段備え、前記燃焼ガスによって該導管を流れる水を加熱する熱交換器であって、前記筐体には、前記流入口から流入する前記燃焼ガスを複数段に配置された前記導管に対して交差させ、かつ前記燃焼ガスを前記排出口に向かって上下させながら案内する流路形成部材が設けられている。 The heat exchanger according to the first aspect of the present invention is provided with a plurality of meandering conduits arranged in a horizontal state or with an inclination in a housing provided with an inflow port and an exhaust port for combustion gas. A heat exchanger that heats water flowing through the conduit by the combustion gas, wherein the casing crosses the combustion gas flowing in from the inlet with respect to the conduits arranged in a plurality of stages, A flow path forming member for guiding the combustion gas while moving up and down toward the discharge port is provided.

第１の発明に係る熱交換器において、前記流路形成部材は、貫通孔が形成された整流板を有し、該貫通孔は、前記燃焼ガスの一部を通過させるのが好ましい。 In the heat exchanger according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the flow path forming member has a current plate in which a through hole is formed, and the through hole allows a part of the combustion gas to pass therethrough.

第１の発明に係る熱交換器において、上部に開口部を備え、前記燃焼ガスを上昇から下降にガイドする前記整流板の下方には、前記筐体の底板との間に隙間を有するのが好ましい。 In the heat exchanger according to the first invention, an opening is provided at an upper portion, and a gap is provided between the bottom plate of the housing and the lower portion of the rectifying plate that guides the combustion gas from ascending to descending. preferable.

第１の発明に係る熱交換器において、前記複数段の導管を積み重ね方向に見て、下から偶数段目の前記導管の直線部は、下から奇数段目の前記導管の直線部のピッチと半ピッチ位相を異にして配置されているのが好ましい。 In the heat exchanger according to the first aspect, when the plurality of stages of the conduits are viewed in the stacking direction, the straight line portions of the even-numbered stages from the bottom have a pitch of the straight line parts of the odd-numbered stages of the conduits from the bottom It is preferable that they are arranged with different half pitch phases.

前記目的に沿う第２の発明に係る給湯機は、第１の発明に係る熱交換器を用いる給湯機であって、燃焼ガスを発生させる燃焼ガス発生装置と、該燃焼ガス発生装置からの燃焼ガスによって水を加熱する一次熱交換器と、前記一次熱交換器から排出される前記燃焼ガスを利用し、前記一次熱交換器に供給する水を予熱する前記熱交換器とを備える。 A hot water heater according to a second invention that meets the above object is a hot water heater that uses the heat exchanger according to the first invention, a combustion gas generator that generates combustion gas, and a combustion from the combustion gas generator A primary heat exchanger that heats water with gas, and the heat exchanger that preheats water supplied to the primary heat exchanger using the combustion gas discharged from the primary heat exchanger.

請求項１〜４記載の熱交換器、及び請求項５記載の給湯機は、熱交換器の筐体に、複数段に配置された導管に対して燃焼ガスを交差させる流路形成部材が設けられているので、燃焼ガスが導管の外周面に衝突し、燃焼ガスの熱を導管内の水に効率的に伝導可能である。
更に、流路形成部材は、燃焼ガスを排出口に向かって上下させながら案内するので、燃焼ガスには、排出口に向かう過程で上下方向に混ざり合いが生じ、燃焼ガスの上部層が下部層に比べて高温となる温度分布の発生を防止することができる。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4 and the water heater according to claim 5 are provided with a flow path forming member that crosses the combustion gas with respect to the conduits arranged in a plurality of stages in the housing of the heat exchanger. Therefore, the combustion gas collides with the outer peripheral surface of the conduit, and the heat of the combustion gas can be efficiently conducted to the water in the conduit.
Further, since the flow path forming member guides the combustion gas while moving it up and down toward the discharge port, the combustion gas is mixed in the vertical direction in the process toward the discharge port, and the upper layer of the combustion gas is the lower layer. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a temperature distribution that is higher than the above.

特に、請求項２記載の熱交換器は、貫通孔が形成された整流板を有し、貫通孔は、上下動する燃焼ガスの一部を通過させるので、排出口に向かって上下しながら案内される燃焼ガスは、この貫通孔を通過した一部の燃焼ガスによって攪拌されて、温度差の異なる領域の発生が防がれ、燃焼ガスの熱回収率を高めることが可能である。 In particular, the heat exchanger according to claim 2 has a baffle plate in which a through hole is formed, and the through hole allows a part of the combustion gas that moves up and down to pass therethrough, so that it guides while moving up and down toward the discharge port. The combustion gas to be produced is agitated by a part of the combustion gas that has passed through the through-holes, so that generation of regions having different temperature differences can be prevented, and the heat recovery rate of the combustion gas can be increased.

請求項３記載の熱交換器は、上部に開口部を備え、燃焼ガスを上昇から下降にガイドする整流板の下方には、筐体の底板との間に隙間を有するので、燃焼ガスの熱を回収して導管の水を加熱する際に生じ、底板を流れる水滴が、上部に開口部を有する整流板によってせき止められるのを回避可能である。 The heat exchanger according to claim 3 is provided with an opening in the upper part, and has a gap between the bottom plate of the casing and a lower part of the rectifying plate that guides the combustion gas from ascending to descending. It is possible to prevent the water droplets flowing through the bottom plate from being clogged by the rectifying plate having an opening in the upper portion, which occurs when the water is recovered and the water in the conduit is heated.

請求項４記載の熱交換器は、複数段の導管を積み重ね方向に見て、下から偶数段目の導管の直線部は、下から奇数段目の導管の直線部のピッチと半ピッチ位相を異にして配置されているので、それぞれの直線部の間に空間が形成され、燃焼ガスは、筐体内を円滑に流動することができる。 In the heat exchanger according to claim 4, when the plurality of stages of the conduits are viewed in the stacking direction, the straight part of the even-numbered pipes from the bottom have a pitch and a half pitch phase of the straight part of the odd-numbered pipes from the bottom. Since they are arranged differently, a space is formed between the respective straight portions, and the combustion gas can smoothly flow in the casing.

本発明の一実施の形態に係る熱交換器の側断面図である。It is a sectional side view of the heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 同熱交換器の底面図である。It is a bottom view of the heat exchanger. 同熱交換器を用いた給湯機の側面図である。It is a side view of the water heater using the same heat exchanger. 同熱交換器の整流板の説明図である。It is explanatory drawing of the baffle plate of the same heat exchanger. 同熱交換器内の燃焼ガスの流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the combustion gas in the same heat exchanger.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器１０は、燃焼ガスの流入口１１及び排出口１２が設けられた筐体１３内に、傾きを有して（又は水平状態で）配置された蛇行する導管１４を複数段備え、燃焼ガスによって導管１４を流れる水を加熱する。以下、詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIGS. 1-4, the heat exchanger 10 which concerns on one embodiment of this invention has inclination in the housing | casing 13 in which the inflow port 11 and the exhaust port 12 of combustion gas were provided. A plurality of meandering conduits 14 arranged (or in a horizontal state) are provided, and the water flowing through the conduits 14 is heated by the combustion gas. Details will be described below.

図３に示すように、熱交換器１０は、水の加熱のための熱源となる燃焼ガスを発生させるガスバーナ装置（燃焼ガス発生装置の一例）１５、及びガスバーナ装置１５で生じた燃焼ガスの熱により水を加熱する一次熱交換器１６と共に給湯機１７を構成し、一次熱交換器１６から排出される燃焼ガスを取り込み、その燃焼ガスの熱によって導管１４の水を予熱し一次熱交換器１６に供給する二次的な熱交換器として用いることが可能である。 As shown in FIG. 3, the heat exchanger 10 includes a gas burner device (an example of a combustion gas generation device) 15 that generates a combustion gas serving as a heat source for heating water, and the heat of the combustion gas generated in the gas burner device 15. The water heater 17 is configured together with the primary heat exchanger 16 that heats the water by taking in the combustion gas discharged from the primary heat exchanger 16, and the water in the conduit 14 is preheated by the heat of the combustion gas and the primary heat exchanger 16. It can be used as a secondary heat exchanger that feeds the water.

ガスバーナ装置１５は、ガス配管１８を介して可燃性のガス（例えば都市ガス）が供給されるガスバーナ１９を備え、ガスバーナ１９は、ガスバーナ１９の下部に配置されたファン２０から空気を供給されて、可燃性のガスを燃焼し、燃焼ガスを発生させる。
一次熱交換器１６は、ガスバーナ装置１５の上部に設けられ、ガスバーナ装置１５に密着して固定される底部を水平にして配置されている。そして、一次熱交換器１６には、上下開口の筒状部材２１が設けられ、一次熱交換器１６は、筒状部材２１の下部の開口領域から燃焼ガスを取り込むことができる。
筒状部材２１には、熱交換器１０の導管１４に連結され、導管１４を通って予熱された水が送られる導管２２が固定されている。導管２２は、筒状部材２１の内側に配置された複数の直線部と筒状部材２１の外側に配置され、隣り合う直線部を連結するＵ字状の連結部を有して構成されている。 The gas burner device 15 includes a gas burner 19 to which a combustible gas (for example, city gas) is supplied via a gas pipe 18. The gas burner 19 is supplied with air from a fan 20 disposed at a lower portion of the gas burner 19. Burns flammable gas and generates combustion gas.
The primary heat exchanger 16 is provided on the upper part of the gas burner device 15 and is disposed with the bottom portion fixed in close contact with the gas burner device 15 being horizontal. The primary heat exchanger 16 is provided with a cylindrical member 21 having an upper and lower opening, and the primary heat exchanger 16 can take in combustion gas from an opening region at a lower portion of the cylindrical member 21.
Fixed to the tubular member 21 is a conduit 22 which is connected to the conduit 14 of the heat exchanger 10 and through which preheated water is sent through the conduit 14. The conduit | pipe 22 is arrange | positioned in the outer side of the several linear part arrange | positioned inside the cylindrical member 21, and the cylindrical member 21, and has a U-shaped connection part which connects an adjacent linear part. .

導管２２を流れる水は、直線部を通過中に、燃焼ガスの熱を回収して加熱され、浴槽、台所等に供給されるための湯がつくられる。
一次熱交換器１６の上部には、熱交換器１０が配置され、一次熱交換器１６で水の加熱に用いられた燃焼ガスは、筒状部材２１の上部の開口領域から排出され、熱交換器１０に設けられた流入口１１を介して、熱交換器１０の筐体１３内に取り込まれる。 While passing through the straight portion, the water flowing through the conduit 22 is heated by collecting the heat of the combustion gas, and hot water to be supplied to a bathtub, a kitchen or the like is produced.
The heat exchanger 10 is disposed at the upper part of the primary heat exchanger 16, and the combustion gas used for heating the water in the primary heat exchanger 16 is discharged from the opening region at the upper part of the cylindrical member 21, and heat exchange is performed. It is taken into the housing 13 of the heat exchanger 10 through the inlet 11 provided in the vessel 10.

図１、図２に示すように、熱交換器１０は、箱状の筐体１３の下部が、耐熱性のシール材２３を介して筒状部材２１の上部に固定されている。
筐体１３には、底部に平面視して矩形の底板２４が設けられ、底板２４は外周部に、図示しないねじ孔を備え、ねじ固定によって筒状部材２１に取り付けられている。筒状部材２１の下部（ガスバーナ装置１５への密着部）が水平状態のとき、筒状部材２１の上部、即ち底板２４の固定部は、一方向に傾斜して配置されるので、底板２４は筒状部材２１の上部の傾斜と同方向に同角度で傾斜している。そして、斜めとなった底板２４の最下部には、ドレイン排出口２５が形成されているので、燃焼ガスによる導管１４の水の加熱による凝縮熱によって筐体１３内に生じ、底板２４に溜った水滴は、底板２４の傾斜によりドレイン排出口２５に向かって流れ、ドレイン排出口２５から筐体１３の外に排出される。
なお、本実施の形態では、Ｘを０度を超え１０度未満の角度として、底板２４が、水平方向に対してＸ度傾斜している。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the heat exchanger 10, the lower part of the box-shaped housing 13 is fixed to the upper part of the cylindrical member 21 via a heat-resistant sealing material 23.
The housing 13 is provided with a rectangular bottom plate 24 in plan view at the bottom. The bottom plate 24 has a screw hole (not shown) on the outer peripheral portion and is attached to the cylindrical member 21 by screw fixing. When the lower portion of the cylindrical member 21 (the close contact portion with the gas burner device 15) is in a horizontal state, the upper portion of the cylindrical member 21, that is, the fixing portion of the bottom plate 24 is arranged to be inclined in one direction. It is inclined at the same angle in the same direction as the inclination of the upper part of the cylindrical member 21. Since the drain outlet 25 is formed at the bottom of the inclined bottom plate 24, the drain discharge port 25 is formed in the housing 13 due to the heat of condensation of the water in the conduit 14 by the combustion gas, and collected in the bottom plate 24. The water droplets flow toward the drain discharge port 25 due to the inclination of the bottom plate 24, and are discharged out of the housing 13 from the drain discharge port 25.
In the present embodiment, the bottom plate 24 is inclined X degrees with respect to the horizontal direction, with X being an angle greater than 0 degrees and less than 10 degrees.

底板２４には、上部に窪んだ窪み部２６が形成され、流入口１１は、傾斜配置された窪み部２６の最上部、即ちドレイン排出口２５の反対側に位置する底板２４の最上部に設けられている。そして、窪み部２６は、筒状部材２１の上部に設けられた開口領域の上部に配置され、筒状部材２１の上部の開口領域から流出した燃焼ガスを、窪み部２６の傾斜面によって、流入口１１に案内している（図５参照）。なお、図５において、燃焼ガスの進行方向を矢印で示している。 The bottom plate 24 is formed with a recessed portion 26 that is recessed at the top, and the inlet 11 is provided at the top of the inclined portion 26 that is inclined, that is, at the top of the bottom plate 24 that is located on the opposite side of the drain discharge port 25. It has been. The depression 26 is disposed above the opening area provided in the upper part of the cylindrical member 21, and the combustion gas flowing out from the opening area in the upper part of the cylindrical member 21 is caused to flow by the inclined surface of the depression 26. It is guided to the entrance 11 (see FIG. 5). In addition, in FIG. 5, the advancing direction of combustion gas is shown by the arrow.

筐体１３には、下部が底板２４の外周部に連続して形成された側壁部２７〜３０が設けられ、側壁部２７と側壁部２８、及び側壁部２９と側壁部３０はそれぞれ対向配置されている。
側壁部２７は、斜めとなった底板２４の外周部の最上に配置された部分を介して底板２４に連設されている。そして、矩形の流入口１１は、傾斜配置された底板２４の最も高い領域に設けられ、一次熱交換器１６から排出された燃焼ガスを筐体１３内に取り込むことができる。
また、筐体１３には、側壁部２８に固定され、外側に突出して形成された突出部材３６が設けられ、燃焼ガスを筐体１３の外側に排出する矩形の排出口１２は、突出部材３６に形成されている。 The casing 13 is provided with side wall portions 27 to 30 whose lower portion is formed continuously with the outer peripheral portion of the bottom plate 24, and the side wall portion 27 and the side wall portion 28, and the side wall portion 29 and the side wall portion 30 are arranged to face each other. ing.
The side wall portion 27 is connected to the bottom plate 24 via a portion disposed on the uppermost portion of the outer peripheral portion of the bottom plate 24 that is inclined. The rectangular inflow port 11 is provided in the highest region of the bottom plate 24 arranged in an inclined manner, and the combustion gas discharged from the primary heat exchanger 16 can be taken into the housing 13.
The casing 13 is provided with a protruding member 36 that is fixed to the side wall 28 and protrudes outward. The rectangular discharge port 12 that discharges combustion gas to the outside of the casing 13 is provided with the protruding member 36. Is formed.

図１、図４、図５に示すように、筐体１３には、上下方向に配置され、流入口１１から筐体１３内に流入した燃焼ガスを排出口１２のある方向に向かって案内する整流板３８が設けられている。整流板３８は、流入口１１に近接して配置され、上部及び下部が筐体１３の上板３９及び底板２４にそれぞれ固定されている。そして、整流板３８は内側に、燃焼ガスの流路を形成する矩形の開口部４０を備えている。
また、筐体１３内には、整流板３８に平行な整流板４１、４２、４３が設けられ、整流板４１は、整流板３８に最も近く、整流板４３は整流板３８から最も遠い位置に配置されている。 As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the casing 13 is arranged in the vertical direction, and guides the combustion gas that has flowed into the casing 13 from the inlet 11 toward the direction of the outlet 12. A rectifying plate 38 is provided. The rectifying plate 38 is disposed in the vicinity of the inflow port 11, and the upper and lower portions are fixed to the upper plate 39 and the bottom plate 24 of the housing 13, respectively. And the baffle plate 38 is provided with the rectangular opening part 40 which forms the flow path of combustion gas inside.
In the housing 13, rectifying plates 41, 42, 43 parallel to the rectifying plate 38 are provided. The rectifying plate 41 is closest to the rectifying plate 38, and the rectifying plate 43 is located farthest from the rectifying plate 38. Is arranged.

上板３９の中央には、下向きに窪んだ窪み部４４が設けられ、窪み部４４には、上面が窪み部４４の下部に密着する矩形の固定板４５が取り付けられている。整流板４１、４３は共に、上端部が固定板４５の外周部に連続して形成され、整流板４２は、上端部が固定板４５の中央に溶接され、整流板４１、４３の間に配置されている。なお、整流板４２は、ねじによって固定板４５に固定してもよい。
整流板４１は、筐体１３内の窪み部２６、４４の間に存する空間の上半分に配置され、その空間の下半分に、燃焼ガスの流路を形成している。 In the center of the upper plate 39, a recessed portion 44 that is recessed downward is provided. A rectangular fixing plate 45 whose upper surface is in close contact with the lower portion of the recessed portion 44 is attached to the recessed portion 44. Both of the rectifying plates 41 and 43 are formed so that the upper end portion is continuous with the outer peripheral portion of the fixed plate 45, and the rectifying plate 42 is welded to the center of the fixed plate 45 and disposed between the rectifying plates 41 and 43. Has been. The rectifying plate 42 may be fixed to the fixing plate 45 with screws.
The rectifying plate 41 is disposed in the upper half of the space existing between the recessed portions 26 and 44 in the housing 13, and a combustion gas flow path is formed in the lower half of the space.

整流板４２は、上半分の領域に、燃焼ガスの流路を形成し、整流板４１から向かってくる燃焼ガスを上昇させる矩形の開口部４６を有し、図４に示すように、開口部４６の両側に固定板４５に上部が溶接される長板部４７を備えている。整流板４２には、開口部４６の下部に、長板部４７に連続して形成された仕切板部４８が設けられ、仕切板部４８は、筐体１３内の下半分を覆って、燃焼ガスを開口部４６に案内している。
なお、整流板４２は、仕切板部４８の下方に、底板２４の窪み部２６と仕切板部４８の間に隙間を有して配置されているので、窪み部２６の上部を流れる水滴は、仕切板部４８で止められることなく、ドレイン排出口２５に向かって流動可能である。
整流板４３は、整流板４３の下端部が底板２４に接することなく、一定の距離（本実施の形態では、０．５〜６ｃｍ）を有して配置され、筐体１３内の下部領域に燃焼ガスの流路を形成している。そして、整流板４３は、下部が整流板４２に向かって３０〜６０度の角度で折り曲げられており、燃焼ガスの流路を狭くしている。 The rectifying plate 42 has a rectangular opening 46 that forms a flow path of combustion gas in the upper half region and raises the combustion gas coming from the rectifying plate 41. As shown in FIG. On both sides of 46, a long plate portion 47 whose upper part is welded to the fixed plate 45 is provided. The rectifying plate 42 is provided with a partition plate portion 48 formed continuously from the long plate portion 47 below the opening 46. The partition plate portion 48 covers the lower half of the housing 13 and burns. The gas is guided to the opening 46.
Since the rectifying plate 42 is disposed below the partition plate portion 48 with a gap between the recess portion 26 of the bottom plate 24 and the partition plate portion 48, the water droplets flowing above the recess portion 26 are It is possible to flow toward the drain outlet 25 without being stopped by the partition plate portion 48.
The rectifying plate 43 is arranged with a certain distance (0.5 to 6 cm in the present embodiment) without the lower end portion of the rectifying plate 43 being in contact with the bottom plate 24, and in the lower region in the housing 13. A combustion gas flow path is formed. The lower part of the rectifying plate 43 is bent at an angle of 30 to 60 degrees toward the rectifying plate 42 to narrow the flow path of the combustion gas.

この整流板３８、４１、４２、４３によって流路形成部材５０が形成され、流路形成部材５０は、燃焼ガスを、整流板３８の開口部４０を通過させ、整流板４１によって、燃焼ガスを整流板４１の下方に案内した後に、整流板４２の仕切板部４８によって、燃焼ガスを上方に案内して整流板４２の開口部４６を通過させる。そして、開口部４６を通過した燃焼ガスは、整流板４３によって、整流板４３の下方に案内された後、筐体１３内の下流側下部から排出口１２を通って筐体１３の外に排出される。従って、熱交換器１０は、流路形成部材５０によって、流入口１１から筐体１３内に入った燃焼ガスを、上下動しながら、排出口１２に向かって案内することができる。 The flow path forming member 50 is formed by the rectifying plates 38, 41, 42, 43. The flow path forming member 50 allows the combustion gas to pass through the opening 40 of the rectifying plate 38, and After being guided downward of the rectifying plate 41, the combustion gas is guided upward by the partition plate portion 48 of the rectifying plate 42 and passed through the opening 46 of the rectifying plate 42. The combustion gas that has passed through the opening 46 is guided to the lower side of the rectifying plate 43 by the rectifying plate 43, and then discharged from the lower portion of the downstream side in the casing 13 to the outside of the casing 13 through the discharge port 12. Is done. Therefore, the heat exchanger 10 can guide the combustion gas entering the housing 13 from the inlet 11 toward the outlet 12 while moving up and down by the flow path forming member 50.

また、整流板４２の仕切板部４８及び整流板４１には、複数の円形の貫通孔５１が設けられているので、整流板３８の開口部４０を通過した燃焼ガスの一部は、整流板４１の貫通孔５１を通り、整流板４１の下方領域を通過した燃焼ガスの一部は、整流板４２の貫通孔５１を通ることになる。
この整流板４１、４２の貫通孔５１を通過する燃焼ガスの一部は、筐体１３内を上下動しながら排出口１２に進む燃焼ガスを、攪拌し、流動する燃焼ガスに温度差の異なる領域が生じるのを防ぐことができる。従って、筐体１３内を流動する燃焼ガスには温度ムラが生じず、高水準の熱交換率による導管１４の水の加熱が可能である。 In addition, since the partition plate portion 48 and the rectifying plate 41 of the rectifying plate 42 are provided with a plurality of circular through holes 51, a part of the combustion gas that has passed through the opening 40 of the rectifying plate 38 is part of the rectifying plate 38. A part of the combustion gas that has passed through the through hole 51 of 41 and passed through the lower region of the current plate 41 passes through the through hole 51 of the current plate 42.
A part of the combustion gas that passes through the through holes 51 of the rectifying plates 41 and 42 stirs the combustion gas that moves up and down in the housing 13 and moves to the discharge port 12, and the temperature difference is different from the flowing combustion gas A region can be prevented from being generated. Therefore, temperature unevenness does not occur in the combustion gas flowing in the housing 13, and the water in the conduit 14 can be heated with a high level of heat exchange rate.

図１、図２に示すように、筐体１３内には、配置高さのことなる複数（本実施の形態では７本）のステンレス製の導管１４が設けられ、各導管１４は燃焼ガスの熱回収率を上げるため外周面が蛇腹形状となっている。なお、図１、図２において、導管１４の蛇腹形状の記載は省略している。
そして、筐体１３の側壁部３０には、各導管１４に水を供給する給水管５３と、各導管１４を通過した水（湯）を一次熱交換器１６の導管２２に送る接続管５４とが設けられており、給水管５３から供給された水は、導管１４を通って予熱された後に、接続管５４を経由して導管２２に送られ、導管２２で加熱されて、給湯用の湯となる。 As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of (seven in the present embodiment) stainless steel conduits 14 having different arrangement heights are provided in the housing 13, and each conduit 14 contains combustion gas. In order to increase the heat recovery rate, the outer peripheral surface has a bellows shape. In FIG. 1 and FIG. 2, the description of the bellows shape of the conduit 14 is omitted.
And in the side wall part 30 of the housing | casing 13, the water supply pipe | tube 53 which supplies water to each conduit | pipe 14, the connection pipe | tube 54 which sends the water (hot water) which passed each conduit | pipe 14 to the conduit | pipe 22 of the primary heat exchanger 16; The water supplied from the water supply pipe 53 is preheated through the conduit 14 and then sent to the conduit 22 through the connection pipe 54 and heated by the conduit 22 to supply hot water for hot water supply. It becomes.

筐体１３の側壁部３０は、外周部に、上板３９、底板２４、及び側壁部２７、２８に溶接される溶接面５５を有しており、側壁部３０は、筐体１３の上板３９、底板２４、及び側壁部２７、２８に確実に固定されて、導管１４、給水管５３、及び接続管５４を支持している。
なお、各導管１４の水の流入口と給水管５３の間には、給水管５３を通って供給される水を各導管１４に分配する中継部５６が配置され、各導管１４の水の流出口と接続管５４の間には、各導管１４から流出する水を集めて接続管５４に送る中継部５７が設けられている。 The side wall 30 of the housing 13 has a welding surface 55 welded to the upper plate 39, the bottom plate 24, and the side walls 27, 28 on the outer periphery, and the side wall 30 is the upper plate of the housing 13. 39, the bottom plate 24, and the side walls 27 and 28 are securely fixed to support the conduit 14, the water supply pipe 53, and the connection pipe 54.
A relay unit 56 that distributes the water supplied through the water supply pipe 53 to the respective pipes 14 is disposed between the water inlet of each pipe 14 and the water supply pipe 53. Between the outlet and the connection pipe 54, a relay unit 57 that collects water flowing out from each conduit 14 and sends it to the connection pipe 54 is provided.

導管１４は、筐体１３内で上下方向に複数段（本実施の形態では、７段）積み重ねて配置されている。各導管１４は、水平方向に配置され、あるいは、水平方向に対して０度を超え３０度以下の範囲（本実施の形態では８度）で傾斜して配置され、複数（本実施の形態では６つ）の直線部５８と、隣り合う直線部５８を連結する折返し部５９とを備えている。折返し部５９はＵ字状の水の流路を形成し、各直線部５８が他の直線部５８と平行になるように各直線部５８を固定している。そして、直線部５８は軸心が、整流板３８、４１、４２、４３の幅方向に平行して、即ち、流動する燃焼ガスに対して交差する方向に配置されているので、排出口１２に向かって上下しながら流動する燃焼ガスは、直線部５８の外周面へ衝突し、燃焼ガスの熱を、導管１４内の水に効率的に伝えることができる。 The conduit 14 is arranged in a plurality of stages (seven stages in the present embodiment) in the vertical direction in the housing 13. Each conduit 14 is disposed in the horizontal direction, or is inclined with respect to the horizontal direction in the range of more than 0 degree and not more than 30 degrees (8 degrees in the present embodiment), and a plurality (in the present embodiment). 6) straight portions 58 and folded portions 59 that connect adjacent straight portions 58. The folded portion 59 forms a U-shaped water flow path, and each straight portion 58 is fixed so that each straight portion 58 is parallel to the other straight portions 58. Since the straight portion 58 is arranged in parallel to the width direction of the rectifying plates 38, 41, 42, 43, that is, in a direction intersecting with the flowing combustion gas, the straight portion 58 is arranged at the outlet 12. The combustion gas that flows while moving up and down collides with the outer peripheral surface of the straight portion 58, and can efficiently transfer the heat of the combustion gas to the water in the conduit 14.

また、複数段に積み重ねられた導管１４は、積み重ね方向に見て、下から偶数段目の導管１４（以下、「複数段目の導管１４」という）の直線部５８が、下から奇数段目の導管１４（以下、「奇数段目の導管１４」という）の直線部５８のピッチと半ピッチ位相を異にして配置されているので、複数段目の導管１４の直線部５８と奇数段目の導管１４の直線部５８は、平面視して重ならない。
従って、偶数段目の導管１４の直線部５８と奇数段目の導管１４の直線部５８の間には、筐体１３内を流動する燃焼ガスが通り抜け可能な空間が形成され、燃焼ガスは、淀むことなく円滑に流動することができる。 Further, the conduits 14 stacked in a plurality of stages have a straight line portion 58 of the even-numbered stages of conduits 14 (hereinafter referred to as “multiple-stage conduits 14”) from the bottom when viewed in the stacking direction. Since the pitches and half-pitch phases of the straight portions 58 of the first and second conduits 14 (hereinafter referred to as “odd-numbered conduits 14”) are arranged different from each other, The straight portion 58 of the conduit 14 does not overlap in plan view.
Therefore, a space through which the combustion gas flowing in the housing 13 can pass is formed between the straight line portion 58 of the even-numbered conduit 14 and the straight portion 58 of the odd-numbered conduit 14. It can flow smoothly without hesitation.

また、直線部５８の軸方向の端部（即ち、左右の端部）に配置された導管１４の折返し部５９は、側壁部２９に近接する折返し部５９と側壁部２９の間の間隔が、側壁部３０に近接する折返し部５９と側壁部３０の間の間隔に比べて長い距離を有して配置されている。そして、整流板３８の開口部４０は、左右方向の中心が対向する側壁部２９、３０の中間点と側壁部３０の間に位置するように配置されているので、燃焼ガスは、開口部４０通過後、側壁部２９のある領域に比べて、側壁部３０のある領域に多く流れることになり、筐体１３内の導管１４の無い空間に流れる燃焼ガスの量を少なくして熱交換器１０の熱回収率を高めている。なお、図２の底面図は左右が逆に描かれている。 Further, the folded portion 59 of the conduit 14 arranged at the end portion (that is, the left and right end portions) of the linear portion 58 has an interval between the folded portion 59 adjacent to the side wall portion 29 and the side wall portion 29. Compared with the space | interval between the folding | turning part 59 and the side wall part 30 which adjoins the side wall part 30, it has arrange | positioned with a long distance. And since the opening part 40 of the baffle plate 38 is arrange | positioned so that the center of the left-right direction may be located between the intermediate point of the side wall parts 29 and 30 and the side wall part 30, combustion gas is the opening part 40. After passing, the heat exchanger 10 flows more in the region where the side wall portion 30 is present than in the region where the side wall portion 29 is present, thereby reducing the amount of combustion gas flowing in the space without the conduit 14 in the housing 13. The heat recovery rate is increased. The bottom view of FIG. 2 is drawn upside down.

そして、実験にて、燃焼ガスの有する熱量に対する水の吸収した熱量の比率から算出される熱交換率を測定したところ、給湯機１７が熱交換率９５％であったのに対し、熱交換器１０の代わりに、貫通孔のない整流板により、蛇行して配置された導管に沿って燃焼ガスを案内する熱交換器を用いた給湯機（以下、「給湯機Ａ」という）は、熱交換率が９１％であった。
この実験結果より、熱交換率の改善が困難な９０％台の高い熱交換率の値の範囲において、熱交換器１０を用いた給湯機１７は、給湯機Ａに比べ４％高い熱交換率を有することが確認された。 In the experiment, when the heat exchange rate calculated from the ratio of the amount of heat absorbed by water to the amount of heat of the combustion gas was measured, the water heater 17 had a heat exchange rate of 95%, whereas the heat exchanger Instead of 10, a water heater using a heat exchanger (hereinafter referred to as "water heater A") that guides combustion gas along a meanderingly arranged conduit by means of a rectifying plate without a through hole is used for heat exchange. The rate was 91%.
From the results of this experiment, the hot water heater 17 using the heat exchanger 10 is 4% higher in heat exchange rate than the hot water heater A in the range of 90% high heat exchange rate, which is difficult to improve the heat exchange rate. It was confirmed to have

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、熱交換器には、直線部のピッチの位相が異なる偶数段目の導管及び奇数段目の導管の２種類の導管を設ける代わりに、位相の異なる３種類以上の導管を設けることができる。また、可燃性のガスの代わりに石油等の他の可燃性燃料を用いて燃焼ガスを発生させる燃焼ガス発生装置を用いてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all changes in conditions and the like that do not depart from the gist are within the scope of the present invention.
For example, the heat exchanger can be provided with three or more types of conduits having different phases instead of providing two types of conduits, that is, even-numbered conduits and odd-numbered-order conduits having different pitch phases of the straight portions. . Moreover, you may use the combustion gas generator which generates combustion gas using other combustible fuels, such as petroleum, instead of combustible gas.

１０：熱交換器、１１：流入口、１２：排出口、１３：筐体、１４：導管、１５：ガスバーナ装置、１６：一次熱交換器、１７：給湯機、１８：ガス配管、１９：ガスバーナ、２０：ファン、２１：筒状部材、２２：導管、２３：シール材、２４：底板、２５：ドレイン排出口、２６：窪み部、２７〜３０：側壁部、３６：突出部材、３８：整流板、３９：上板、４０：開口部、４１〜４３：整流板、４４：窪み部、４５：固定板、４６：開口部、４７：長板部、４８：仕切板部、５０：流路形成部材、５１：貫通孔、５３：給水管、５４：接続管、５５：溶接面、５６、５７：中継部、５８：直線部、５９：折返し部 10: heat exchanger, 11: inlet, 12: outlet, 13: housing, 14: conduit, 15: gas burner device, 16: primary heat exchanger, 17: water heater, 18: gas pipe, 19: gas burner , 20: fan, 21: cylindrical member, 22: conduit, 23: sealing material, 24: bottom plate, 25: drain outlet, 26: recess, 27-30: side wall, 36: protruding member, 38: rectification Plate: 39: Upper plate, 40: Opening portion, 41-43: Rectifying plate, 44: Recessed portion, 45: Fixed plate, 46: Opening portion, 47: Long plate portion, 48: Partition plate portion, 50: Flow path Forming member, 51: through-hole, 53: water supply pipe, 54: connection pipe, 55: welding surface, 56, 57: relay part, 58: straight part, 59: turn-up part

Claims (5)

燃焼ガスの流入口及び排出口が設けられた筐体内に、水平状態で又は傾きを有して配置された蛇行する導管を複数段備え、前記燃焼ガスによって該導管を流れる水を加熱する熱交換器であって、
前記筐体には、前記流入口から流入する前記燃焼ガスを複数段に配置された前記導管に対して交差させ、かつ前記燃焼ガスを前記排出口に向かって上下させながら案内する流路形成部材が設けられていることを特徴とする熱交換器。 Heat exchange in which a plurality of meandering conduits arranged in a horizontal state or with an inclination are provided in a casing provided with a combustion gas inlet and outlet, and water flowing through the conduit is heated by the combustion gas A vessel,
A flow path forming member for guiding the combustion gas flowing in from the inflow port to the conduit arranged in a plurality of stages and guiding the combustion gas up and down toward the discharge port in the housing The heat exchanger characterized by the above-mentioned. 請求項１記載の熱交換器において、前記流路形成部材は、貫通孔が形成された整流板を有し、該貫通孔は、前記燃焼ガスの一部を通過させることを特徴とする熱交換器。 2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the flow path forming member includes a rectifying plate in which a through hole is formed, and the through hole allows a part of the combustion gas to pass therethrough. vessel. 請求項２記載の熱交換器において、上部に開口部を備え、前記燃焼ガスを上昇から下降にガイドする前記整流板の下方には、前記筐体の底板との間に隙間を有することを特徴とする熱交換器。 3. The heat exchanger according to claim 2, wherein an opening is provided at an upper portion, and a gap is provided between the bottom plate of the housing and the lower portion of the rectifying plate that guides the combustion gas from rising to lowering. Heat exchanger. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記複数段の導管を積み重ね方向に見て、下から偶数段目の前記導管の直線部は、下から奇数段目の前記導管の直線部のピッチと半ピッチ位相を異にして配置されていることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein when the plurality of stages of the conduits are viewed in a stacking direction, the straight part of the even-numbered stages from the bottom is the odd-numbered stages from the bottom. A heat exchanger characterized in that it is arranged with the pitch and the half pitch phase of the straight portion of the conduit being different. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器を用いる給湯機であって、燃焼ガスを発生させる燃焼ガス発生装置と、該燃焼ガス発生装置からの燃焼ガスによって水を加熱する一次熱交換器と、前記一次熱交換器から排出される前記燃焼ガスを利用し、前記一次熱交換器に供給する水を予熱する前記熱交換器とを備えることを特徴とする給湯機。 A water heater using the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion gas generator generates combustion gas, and the primary heats water by the combustion gas from the combustion gas generator A water heater comprising: a heat exchanger; and the heat exchanger that preheats water supplied to the primary heat exchanger using the combustion gas discharged from the primary heat exchanger.

Images