JP2019215111A - Heat exchanger and hot water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潜熱回収型の給湯器等に用いられる潜熱回収用の熱交換器と、その熱交換器を備えた給湯器とに関する。 The present invention relates to a latent heat recovery heat exchanger used for a latent heat recovery type water heater and the like, and to a water heater provided with the heat exchanger.
給湯器等に用いられる熱交換器としては、主に顕熱を回収する熱交換器に加えて、熱効率を高めるため、顕熱回収後の燃焼ガスから主に潜熱を回収するために使用される熱交換器が知られている。この潜熱回収用の熱交換器は、例えば特許文献1に開示されるように、平面視が矩形状となる箱形のケーシングを有して内部に複数の吸熱管が蛇行形状や螺旋形状で配設されて、ケーシングを通過するバーナの燃焼ガスと吸熱管を通過する流体との間で潜熱が回収可能となっている。ここでのケーシングは、従来多数の金属板を溶接等により接合して作成することで部品点数が多くなって組立作業も煩雑化するという問題に鑑み、一枚の金属板を絞り加工して上方開口部を有する箱状のケーシング本体と、ケーシング本体の上方開口部を閉塞する天板との2部品で分割形成されている。
Heat exchangers used in water heaters, etc. are mainly used to recover latent heat from combustion gas after recovery of sensible heat in order to increase thermal efficiency, in addition to heat exchangers that mainly recover sensible heat Heat exchangers are known. As disclosed in
上記従来のケーシングでは、2部品で分割形成されているため、熱交換器の組み立てに必要な溶接等の組立工程が低減される。しかし、ケーシング本体を深底状に絞り加工を行う必要があるため、複数回の絞り工程が必要となって加工が難しいという問題があった。 In the above-mentioned conventional casing, since it is formed in two parts, the number of assembling steps such as welding required for assembling the heat exchanger is reduced. However, since it is necessary to draw the casing body in a deep bottom shape, there is a problem that a plurality of drawing steps are required and the working is difficult.
そこで、本発明は、組立工程を低減しつつ、分割形成される部品の加工も容易に行うことができる潜熱回収用の熱交換器及び給湯器を提供することを目的としたものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger and a water heater for recovering latent heat, which can easily process parts formed separately while reducing the number of assembly steps.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、箱形のケーシング内に吸熱管を収容してなり、顕熱回収用の熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を回収するために用いられる潜熱回収用の熱交換器であって、
ケーシングは、下面を開口して周面及び上面を閉塞した上側ケースと、上面を開口して周面及び下面を閉塞した下側ケースとの2部品を組み付けて形成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、上側ケースと下側ケースとは、共に1枚の金属板を絞り加工して形成されることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、給湯器であって、バーナと、バーナの燃焼ガスの流れの上流側に配置される顕熱回収用の熱交換器と、当該流れの下流側に配置される請求項1又は2に記載の潜熱回収用の熱交換器とを含んでなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
The casing is formed by assembling two parts, an upper case having an open lower surface and closing a peripheral surface and an upper surface, and a lower case having an open upper surface and closing a peripheral surface and a lower surface. .
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, both the upper case and the lower case are formed by drawing a single metal plate.
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項1及び3に記載の発明によれば、ケーシングを、下面を開口して周面及び上面を閉塞した上側ケースと、上面を開口して周面及び下面を閉塞した下側ケースとの2部品を組み付けて形成しているので、組立工程を低減することができる。また、上側ケースと下側ケースとは共に深底形状とならないため、分割形成される部品の加工も容易に行うことができる。
請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加えて、上側ケースと下側ケースとは、共に1枚の金属板を絞り加工して形成しているので、深い絞り加工を行う必要がなく、加工性に優れたものとなる。
According to the first and third aspects of the present invention, the casing is divided into an upper case having a lower surface opened and a peripheral surface and an upper surface closed, and a lower case having an upper surface opened and a peripheral surface and a lower surface closed. Since the parts are assembled, the assembly process can be reduced. Further, since both the upper case and the lower case do not have a deep bottom shape, it is possible to easily process the parts formed separately.
According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, since both the upper case and the lower case are formed by drawing one metal plate, it is necessary to perform deep drawing. And excellent in workability.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、複合給湯器の一例である風呂給湯器を示す断面図である。この風呂給湯器1は、図示しない筐体内に燃焼装置2を備えてなり、燃焼装置2は、内部が連通する缶体3内に、下方から、バーナユニット4、主に顕熱を回収する顕熱回収用の一次熱交換器5、主に潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器としての二次熱交換器6の順に備えている。
まず、バーナユニット4では、第1バーナ群7と第2バーナ群8とが左右方向に並設される。各バーナ群7,8は、上端面に炎孔を形成した扁平なバーナ9,9・・を複数左右方向に並べてなり、各バーナ9の下部に設けた混合管10の後端に、ガス供給管に接続される図示しないノズルを臨ませて、燃料ガスと共に燃焼用一次空気が供給されるようになっている。ここでは第1バーナ群7が給湯側バーナ、第2バーナ群8が風呂側バーナとなっており、能力の大きい第1バーナ群7のバーナ9の数を第2バーナ群8よりも多くしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a bath water heater which is an example of a combined water heater. The
First, in the
次に、一次熱交換器5では、第1バーナ群7の上方に位置する給湯側一次熱交換器11と、第2バーナ群8の上方に位置する風呂側一次熱交換器12とが左右方向に並設される。各熱交換器11,12は、前後方向に所定間隔をおいて複数枚積層したフィン13,13・・と、各フィン13を蛇行状に貫通する伝熱管14とからなる。
また、二次熱交換器6では、給湯側一次熱交換器11の上方に位置し、螺旋状に巻回される複数の吸熱管16.16・・からなる給湯側二次熱交換器15と、風呂側一次熱交換器12の上方に位置し、螺旋状に巻回される複数の吸熱管18,18・・からなる風呂側二次熱交換器17とが左右に並設される。
Next, in the
Further, in the
この給湯側二次熱交換器15及び風呂側二次熱交換器17は、図2,3にも示すように、上側ケース21と下側ケース22とからなる箱状のケーシング20に収容されている。上側ケース21は、前後左右の周囲4面と上面とで囲まれて下面が開口する箱状で、一枚の金属板を絞り加工して形成され、下面の開口周縁には上フランジ部23が略全周に一体形成されている。
下側ケース22は、前後左右の周囲4面と底面とで囲まれて上面が開口する箱状で、一枚の金属板を絞り加工して形成され、上面の開口周縁には下フランジ部24が略全周に一体形成されている。但し、下側ケース22は上側ケース21よりも深さが大きくなって、底面は前下がり傾斜している。
よって、ケーシング20は、下側ケース22に上側ケース21を重ねた状態で、上フランジ部23と下フランジ部24とを溶接やロウ付け等で接合することで形成される。下側ケース22の後面には、一次熱交換器5を通過した燃焼ガスの流入口25が、前面には、ケーシング20内を通過した燃焼ガスの排気口26がそれぞれ左右方向に形成されている。
The hot water supply side
The
Therefore, the
また、ケーシング20の内部には、図4にも示すように、給湯側二次熱交換器15と風呂側二次熱交換器17との間を仕切る仕切板27が前後方向に設けられている。この仕切板27によりケーシング20内には、流入口25から流入した燃焼ガスが給湯側二次熱交換器15の吸熱管16,16・・間を通過して排気口26から排出する給湯側排気通路28と、流入口25から流入した燃焼ガスが風呂側二次熱交換器17の吸熱管18,18・・間を通過して排気口26から排出する風呂側排気通路29とが形成されている。
但し、仕切板27における後側領域には、通気部としての複数の円形の透孔30,30・・が形成されて、給湯側排気通路28と風呂側排気通路29とを透孔30,30・・を介して互いに連通させている。
In addition, as shown in FIG. 4, a
However, a plurality of circular through
さらに、ケーシング20の左側面には、給湯側二次熱交換器15の吸熱管16,16・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ31と出側ヘッダ32とがそれぞれ上下に設けられている。入側ヘッダ31には、入口33が設けられて給水管34が接続されている。出側ヘッダ32には、出口35が設けられて、給湯側一次熱交換器11の伝熱管14の入口への接続管36が接続される。給湯側一次熱交換器11の伝熱管14の出口には、出湯管37が接続される。
一方、ケーシング20の右側面には、風呂側二次熱交換器17の吸熱管18,18・・の端部とそれぞれ連通する入側ヘッダ38と出側ヘッダ39とがそれぞれ前後に設けられている。入側ヘッダ38には、入口40が設けられて、浴槽からの戻り配管41が接続されている。出側ヘッダ39には、出口42が設けられて、風呂側一次熱交換器12の伝熱管14の入口への図示しない接続管が接続される。風呂側一次熱交換器12の伝熱管14の出口には、浴槽への往き配管43が接続されている。
Further, on the left side surface of the
On the other hand, on the right side surface of the
そして、ケーシング20内で、上側ケース21の下側には、図3に示すように、前方へ向かって下り傾斜する天井板45が設けられている。この天井板45の前方には、上側ケース21の前面から所定間隔をおいた後方位置から前面と平行に垂下し、ケーシング20内の上下方向中央よりやや下側位置まで伸びる垂下部47と、その垂下部47の下端から前方斜め上へ伸びて排気口26の上端に接続される左右方向の案内部48とからなる整流板46が設けられている。
よって、流入口25から給湯側排気通路28及び風呂側排気通路29を前方へ移動する燃焼ガスは、整流板46の垂下部47に当接すると、点線矢印で示すように、垂下部47に沿って下降した後、垂下部47の下方を回り込んで案内部48に沿って前方へ移動し、排気口26から排出されることになる。
また、下側ケース22における排気口26の下縁には、前方斜め上へ向けて突出し、前端が筐体内面に当接する傾斜板49が設けられている。
In the
Therefore, when the combustion gas moving forward from the
At the lower edge of the
一方、缶体3内は、第1バーナ群7と第2バーナ群8との間に位置する下仕切部材50と、給湯側一次熱交換器11と風呂側一次熱交換器12との間に位置する中仕切部材51とが設けられている。この下仕切部材50と中仕切部材51と仕切板27とによって、缶体3内は、第1バーナ群7と給湯側一次熱交換器11と給湯側二次熱交換器15とが配置される給湯側燃焼室52と、第2バーナ群8と風呂側一次熱交換器12と風呂側二次熱交換器17とが配置される風呂側燃焼室53とに仕切られている。下仕切部材50には、燃焼ガスの温度を検出してフィン13の閉塞を監視するためのサーミスタ54が設けられている。缶体3の下部には、図示しない給気ファンが接続されて、給気ファンから送られる空気を、各燃焼室52,53に供給可能としている。
On the other hand, the inside of the
以上の如く構成された風呂給湯器1においては、出湯管37に設けられた給湯栓を開栓して器具内に通水させると、給水管34からの水が、給湯側二次熱交換器15の吸熱管16を通過した後、給湯側一次熱交換器11の伝熱管14を通過する。一方、器具外に設けられた図示しないコントローラが第1バーナ群7に点火すると共に、給気ファンを回転させて第1バーナ群7に燃焼用空気を供給する。第1バーナ群7の燃焼ガスは、給湯側燃焼室52内で給湯側一次熱交換器11、給湯側二次熱交換器15の順に通過することで、給湯側一次熱交換器11では主に顕熱が回収され、給湯側二次熱交換器15では主に潜熱が回収されて、出湯管37から所定温度の湯が出湯される。
In the
一方、コントローラに設けられた追い炊きスイッチをON操作すると、コントローラが浴槽との間の循環路に設けられたポンプを駆動させて第2バーナ群8に点火すると共に、給気ファンを回転させて第2バーナ群8に燃焼用空気を供給する。浴槽からの湯は、風呂側二次熱交換器17の吸熱管18を通過した後、風呂側一次熱交換器12の伝熱管14を通過し、第2バーナ群8の燃焼ガスは、風呂側燃焼室53内で風呂側一次熱交換器12、風呂側二次熱交換器17の順に通過する。よって、風呂側一次熱交換器12では主に顕熱が回収され、風呂側二次熱交換器17では主に潜熱が回収されて、浴槽内の湯が循環しながら追い焚きされる。
On the other hand, when the additional cooking switch provided in the controller is turned on, the controller drives a pump provided in a circulation path between the controller and the bath to ignite the second burner group 8 and rotate the air supply fan. The combustion air is supplied to the second burner group 8. Hot water from the bathtub passes through the
このとき、二次熱交換器6では、一次熱交換器5を介して流入口25から流入した燃焼ガスが、給湯側排気通路28又は風呂側排気通路29をそれぞれ通り、天井板45から整流板46の下側に回り込んで排気口26から器具外部へ排出される。
そして、風呂側の単独使用の際、浴槽の追い焚きが終了して第2バーナ群8の燃焼が停止すると、給気ファンからの給気圧がなくなることで、風呂側排気通路29内で滞留した燃焼ガスは、図4に点線矢印で示すように、仕切板27の透孔30,30・・から給湯側排気通路28内に流れ込み、熱交換されていない吸熱管16やケーシング20の内面に接触する。よって、燃焼ガスの温度が低下してケーシング20内で再凝縮してドレンが発生しやすくなる。
なお、給湯側排気通路28及び風呂側排気通路29で発生したドレンは、前下がり傾斜する下側ケース22の前方に凹設されて右下がり傾斜する凹部55で受けられ、凹部55の右側最深部に設けたドレン排出管56から図示しない中和器へ排出される。
At this time, in the
Then, when the bath side is used alone, when the reheating of the bathtub is finished and the combustion of the second burner group 8 is stopped, the supply pressure from the air supply fan is lost, so that the bath stays in the bath
The drain generated in the hot water supply
(二次熱交換器のケーシングによる効果)
このように、上記形態の二次熱交換器6及び風呂給湯器1によれば、ケーシング20を、下面を開口して周面及び上面を閉塞した上側ケース21と、上面を開口して周面及び下面を閉塞した下側ケース22との2部品を組み付けて形成しているので、組立工程を低減することができる。また、上側ケース21と下側ケース22とは共に深底形状とならないため、分割形成される部品の加工も容易に行うことができる。
特にここでは、上側ケース21と下側ケース22とは、共に1枚の金属板を絞り加工して形成しているので、深い絞り加工を行う必要がなく、加工性に優れたものとなる。
(Effect of the casing of the secondary heat exchanger)
As described above, according to the
In particular, in this case, since both the
なお、ケーシングを構成する上側ケースと下側ケースとの構造は上記形態に限らず、上側ケースと下側ケースとの深さを上下逆にしたり、フランジ部の一部又は全部をなくして接合したり等、適宜変更できる。また、ケーシングの全体形状も、平面視矩形状に限らず、平面視正方形等の他の箱形形状であっても差し支えない。
さらに、上記形態では、上側ケースを、下面の開口を下にした向きで下側ケースに組み付けているが、上側ケースを上下逆にして開口を上にした状態で、閉塞側の面及びその周面を下側ケースの上面の開口に嵌合させて組み付けることもできる。この場合、下側ケースの開口際の内面に、嵌合した上側ケースの周面が上側ケースの深さ分で当接するため、シール性が向上する。
The structure of the upper case and the lower case constituting the casing is not limited to the above-described embodiment, and the upper case and the lower case may be inverted upside down, or may be joined without any or all of the flange portion. It can be changed as appropriate, for example. Also, the overall shape of the casing is not limited to a rectangular shape in a plan view, and may be another box shape such as a square in a plan view.
Furthermore, in the above embodiment, the upper case is assembled to the lower case with the opening on the lower surface facing down, but the upper case is turned upside down and the opening is turned up, and the closed surface and its periphery are closed. The surface can be fitted into the opening on the upper surface of the lower case and assembled. In this case, since the fitted peripheral surface of the upper case abuts on the inner surface of the lower case at the time of opening at the depth of the upper case, the sealing performance is improved.
(二次熱交換器の仕切板による効果)
このように、上記形態の二次熱交換器6及び風呂給湯器1によれば、仕切板27に、各給湯側排気通路28及び風呂側排気通路29を通過する燃焼ガスが互いに隣接する風呂側排気通路29及び給湯側排気通路28側へ移動可能な通気部(透孔30)を備えたことで、透孔30を介して移動した給湯側排気通路28又は風呂側排気通路29内で燃焼ガスの雰囲気温度が下がり、ケーシング20内でのドレンの発生が促進される。よって、燃焼中に吸熱管16,18へ付着した強酸性のドレンが燃焼停止後に気化して排気口26から排出されることを効果的に抑制でき、ドレンが器具前面や周囲の建物の壁等に付着して腐食させるおそれを低減可能となる。
特にここでは、通気部を複数の透孔30としているので、通気部が簡単に形成可能となる。
(Effect of the partition plate of the secondary heat exchanger)
As described above, according to the
Particularly, here, since the ventilation portion is formed of the plurality of through
なお、通気部の形状は円形の透孔に限らず、スリット状の透孔とする等、数や形状は上記形態に限定しない。仕切板へ設ける領域も上記形態に限らず、排気通路の全域に設けたり、上流側から下流側へ行くに従って透孔の開口面積を徐々に小さくしたり、逆に徐々に大きくしたり、大きさをランダムにしたり等、適宜変更可能である。 In addition, the shape and the shape of the ventilation section are not limited to the above-described embodiments, and are not limited to circular through-holes, and may be slit-like through-holes. The area provided on the partition plate is not limited to the above-described embodiment, but may be provided in the entire area of the exhaust passage, or the opening area of the through hole may be gradually reduced from the upstream side to the downstream side, or may be gradually increased. Can be changed as appropriate, for example, at random.
その他、上記形態では、給湯側と風呂側との2つの加熱部を有する複合給湯器となっているが、風呂側は暖房機器用の他の加熱部であってもよい。
但し、仕切板に係る発明については、潜熱回収用の熱交換器の両方の排気通路に吸熱管を設けて二次熱交換器を形成するものに限らず、何れか一方(例えば給湯側)の排気通路にのみ吸熱管を設けて二次熱交換器を形成する複合給湯器であっても、本発明は適用可能である。
In addition, in the above-described embodiment, the combined water heater has two heating units, a hot water supply side and a bath side. However, the bath side may be another heating unit for heating equipment.
However, the invention relating to the partition plate is not limited to one in which heat absorbing tubes are provided in both exhaust passages of the heat exchanger for latent heat recovery to form a secondary heat exchanger, but one of the heat exchangers (for example, the hot water supply side). The present invention can be applied to a combined water heater in which a secondary heat exchanger is formed by providing a heat absorbing tube only in the exhaust passage.
1・・風呂給湯器、2・・燃焼装置、3・・缶体、4・・バーナユニット、5・・一次熱交換器、6・・二次熱交換器、7・・第1バーナ群、8・・第2バーナ群、9・・バーナ、11・・給湯側一次熱交換器、12・・風呂側一次熱交換器、13・・フィン、14・・伝熱管、15・・給湯側二次熱交換器、16,18・・吸熱管、17・・風呂側二次熱交換器、20・・ケーシング、21・・上側ケース、22・・下側ケース、23・・上フランジ部、24・・下フランジ部、25・・流入口、26・・排気口、27・・仕切板、28・・給湯側排気通路、29・・風呂側排気通路、30・・透孔、34・・給水管、36・・接続管、37・・出湯管、52・・給湯側燃焼室、53・・風呂側燃焼室。 1. Bath water heater, 2. Combustion device, 3. Can body, 4. Burner unit, 5. Primary heat exchanger, 6. Secondary heat exchanger, 7, First burner group, 8. 2nd burner group, 9 burner, 11 hot water supply primary heat exchanger, 12 bath primary heat exchanger, 13 fins, 14 heat transfer tubes, 15 hot water supply two Secondary heat exchanger, 16, 18, heat-absorbing tube, 17 bath-side secondary heat exchanger, 20 casing, 21 upper case, 22 lower case, 23 upper flange, 24 ..Lower flange part, 25..inlet, 26..exhaust port, 27..partition plate, 28..hot water supply side exhaust passage, 29..bath side exhaust passage, 30..through hole, 34..water supply Pipes, 36, connecting pipes, 37, tapping pipes, 52, hot water supply side combustion chamber, 53, bath side combustion chamber.
Claims (3)
前記ケーシングは、下面を開口して周面及び上面を閉塞した上側ケースと、上面を開口して周面及び下面を閉塞した下側ケースとの2部品を組み付けて形成されていることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger for latent heat recovery used to recover latent heat from combustion gas that has passed through a heat exchanger for sensible heat recovery, in which a heat absorbing tube is housed in a box-shaped casing,
The casing is formed by assembling two parts, an upper case having an open lower surface and closing a peripheral surface and an upper surface, and a lower case having an open upper surface and closing a peripheral surface and a lower surface. Heat exchanger.
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