JP3992420B2 - Heat exchange device and hot water supply device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼排気から熱を吸収して水等の被加熱流体を加熱する熱交換装置及び給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
メタン、プロパン、ブタン等の燃料を燃焼させ、その燃焼排気から熱を吸収する熱交換器には、複数の熱交換器を併設することにより、顕熱又は潜熱又は双方を回収するために機能分担させたものがある。即ち、熱交換器として燃焼排気から顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器を設置し、この顕熱回収用熱交換器側を通過させた燃焼排気から潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を備えるものがそれである。このような熱交換器を設置することにより、給水を潜熱回収用熱交換器側で加熱し、それを顕熱回収用熱交換器で再加熱すれば、熱交換の効率化を図ることができる。
【0003】
このような熱交換器では90%以上の熱交換効率を達成することができるが、潜熱回収用熱交換器にはその外表面に燃焼排気中の水蒸気が結露し、窒素酸化物によって強酸性の液体を生じることがある。このため、潜熱回収用熱交換器は強酸性の液体に耐え得る材質で構成することが必要であり、また、強酸性の液体を回収して中和することが必要となる。
【0004】
また、潜熱回収用熱交換器側で潜熱を回収するには燃焼排気中に含まれる水蒸気を結露する程度まで降温させる必要がある。そこで、顕熱回収用熱交換器には銅等の熱伝導性の高い材質を使用するとともに、吸熱のためフィンを多数配置する等して熱交換効率を高め、燃焼排気から十分に吸熱する必要がある。このように構成した場合、顕熱回収用熱交換器の熱交換効率が80%程度を越えると、顕熱回収用熱交換器では顕熱と潜熱の両者を回収し始め、潜熱回収によって顕熱回収用熱交換器の表面に結露が生じ、これが腐食の原因になる。このような不都合を防止する技術として特開平11−148720号「熱交換器」がある。この熱交換器は、排気経路の上流側に顕熱回収用熱交換器を設け、その下流側に潜熱回収用熱交換器を設置し、顕熱回収用熱交換器の熱交換効率を結露しない範囲、即ち、その実施例によれば、80%程度の熱交換効率を越えない範囲としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、顕熱回収用熱交換器側の熱交換効率を80%程度に抑制しても、そのフィン形状、出湯温度、外気温の変化、燃焼量の変動、ガス種による燃焼量の相違によっては露点温度以下に低下して結露を生じるおそれがあり、結露を防止できない。また、顕熱回収用熱交換器と潜熱回収用熱交換器を直列化した場合、その分だけ流体抵抗が増加して流量が減少し、例えば、給湯装置では出湯量を低下させる原因になる。
【0006】
そこで、本発明は、燃焼排気から顕熱及び潜熱を回収して熱交換効率を向上させ、結露の抑制を実現した熱交換装置及び給湯装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃焼手段(バーナ6)で発生した燃焼排気(EG)中に第1及び第2の熱交換器(20、22)を設置し、第1の熱交換器を通して被加熱流体(給水W)に燃焼排気から主として顕熱を吸収させるとともに、第2の熱交換器を通して被加熱流体に燃焼排気から主として潜熱を吸収させ、第1の熱交換器の受熱管(水管24)又は第1及び第2の熱交換器の受熱管(水管24、28)に並列にバイパス管路(54、55)を設置し、このバイパス管路に流す被加熱流体によって第1の熱交換器側の被加熱流体の流量を制御し、第1の熱交換器側で凝縮水によって生じる結露を抑制し、腐食、腐食による強度の低下や損傷の発生防止、熱交換効率の有効活用により燃料消費量の低減を図っている。
【0008】
また、請求項1に係る本発明の熱交換装置は、燃料を燃焼させて燃焼排気(EG)を排気通路(8)に流す燃焼手段(バーナ6)と、前記排気通路の上流側に設置されて受熱管(水管24)に流れる被加熱流体(給水W)に前記燃焼排気から主として顕熱を吸収させる第1の熱交換器(20)と、この第1の熱交換器の前記受熱管に直列に接続されるとともに、前記排気通路の下流側に設置された受熱管(水管28)に流れる前記被加熱流体に、前記第1の熱交換器を通過した前記燃焼排気から主として潜熱を吸収させる第2の熱交換器(22)と、前記第2の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を前記第1の熱交換器の前記受熱管に流す管路(40)と、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を流す管路(42)との間に接続され、前記第2の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体の一部を、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体に混合させるバイパス管路(54)と、このバイパス管路に設置されて前記被加熱流体の流量を調整する可変オリフィス(56)、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体と前記バイパス管路を通過させた前記被加熱流体とを混合して出湯させる混合管路(57)と、この混合管路に設置されて出湯量を制御する水量制御弁(50)とを備え、前記第2の熱交換器の前記受熱管を複数の並列化した管路(30、32、34)により構成し、前記第2の熱交換器の前記受熱管の管路断面を前記第2の熱交換器の前後に接続される前記管路より増大させ、前記水量制御弁で制御される前記出湯量に応じて前記可変オリフィスの開度を調整し、前記第1の熱交換器の前記受熱管に流れる前記被加熱流体の流量を制御することを特徴とする。
【0009】
即ち、燃料の燃焼によって生じた燃焼排気は排気通路の上流側から下流側に流れる。排気通路の上流側の第1の熱交換器の受熱管に流れる被加熱流体は燃焼排気から主として顕熱を吸収し、下流側の第2の熱交換器の受熱管に流れる被加熱流体は主として潜熱を吸収する。この場合、第2の熱交換器の受熱管に流れる被加熱流体が顕熱を吸収することはあり得るが、第2の熱交換器側で主として潜熱の吸収により加熱された被加熱流体が第1の熱交換器の受熱管に流れて顕熱の吸収により高温に加熱される。また、前記第2の熱交換器の受熱管を複数の管路を並列化して管路断面積を拡大させたので、流体抵抗を低下させることができる。その結果、所望の流量、流水速度を確保して熱交換効率を高め、燃料消費量の抑制に寄与する。
【0010】
また、第2の熱交換器の出口側で分流させた被加熱流体は、バイパス管路を通じて第1の熱交換器の出口側の被加熱流体に合流する。即ち、第2の熱交換器側の低温の被加熱流体は、それを第1の熱交換器で加熱したその出口側の高温の被加熱流体と混合されるので、被加熱流体の全流量を以て第1の熱交換器の受熱管側の被加熱流体の流量とバイパス管路側の流量との比率を任意に調整できる。したがって、第1の熱交換器側の被加熱流体の加熱温度を露点温度以上に高めることができ、第1の熱交換器側の凝縮水による結露を防止できる。
【0011】
また、請求項2に係る本発明の熱交換装置は、燃料を燃焼させて燃焼排気(EG)を排気通路(8)に流す燃焼手段(バーナ6)と、前記排気通路の上流側に設置されて受熱管(水管24)に流れる被加熱流体に前記燃焼排気から主として顕熱を吸収させる第1の熱交換器(20)と、この第1の熱交換器の前記受熱管に直列に接続されるとともに、前記排気通路の下流側に設置された受熱管(水管28)に流れる前記被加熱流体に、前記第1の熱交換器を通過した前記燃焼排気から主として潜熱を吸収させる第2の熱交換器(22)と、前記第2の熱交換器の前記受熱管に加熱前の前記被加熱流体を流す管路(38)と前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を流す管路(42)との間に接続され、前記第2の熱交換器の前記受熱管の通過前の前記被加熱流体の一部を前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体に混合させるバイパス管路(55)と、このバイパス管路に設置されて前記被加熱流体の流量を調整する可変オリフィス(56)と、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体と前記バイパス管路を通過させた前記被加熱流体とを混合して出湯させる混合管路(57)と、この混合管路に設置されて出湯量を制御する水量制御弁(50)とを備え、前記第2の熱交換器の前記受熱管を複数の並列化した管路(30、32、34)により構成し、前記第2の熱交換器の前記受熱管の管路断面を前記第2の熱交換器の前後に接続される前記管路より増大させ、前記水量制御弁で制御される前記出湯量に応じて前記可変オリフィスの開度を調整し、前記第1の熱交換器の前記受熱管に流れる前記被加熱流体の流量を制御することを特徴とする。
【0012】
即ち、この場合も同様に、第2の熱交換器側で潜熱の吸収により加熱された被加熱流体は、第1の熱交換器の受熱管に流れて顕熱の吸収により高温に加熱される。また、前記第2の熱交換器の受熱管を複数の管路を並列化して管路断面積を拡大させたので、流体抵抗を低下させることができる。その結果、所望の流量、流水速度を確保して熱交換効率を高め、燃料消費量の抑制に寄与する。
【0013】
そして、第2の熱交換器の入口側で分流させた被加熱流体は、バイパス管路を通じては第1の熱交換器の出口側の被加熱流体に合流する。即ち、加熱されていない被加熱流体は分流され、その一部が第2の熱交換器及び第1の熱交換器で加熱され、その出口側の高温の被加熱流体に他の一部が混合されるので、被加熱流体の全流量を以て第1の熱交換器の受熱管側の被加熱流体の流量とバイパス管路側の流量との比率を任意に調整できる。したがって、第1の熱交換器側の被加熱流体の加熱温度を露点温度以上に高めることができ、第1の熱交換器側の凝縮水による結露を防止できる。
【0014】
また、請求項3に係る本発明の熱交換装置は、前記第1の熱交換器(20)側の前記受熱管(水管24)を流れる前記被加熱流体の温度を検出する温度検出手段(温度センサ48)を備え、前記被加熱流体の温度に応じて前記可変オリフィスの開度を調整して前記被加熱流体の流量を制御し、前記第1の熱交換器を露点温度以上に加熱することを特徴とする。
【0015】
即ち、第1の熱交換器側の受熱管の被加熱流体の温度を検出し、この検出温度に基づき第1の熱交換器の受熱管又は第1及び第2の熱交換器の受熱管の流量調整を行う。この結果、第1の熱交換器の受熱管側の温度低下を防止でき、第1の熱交換器側の結露を防止できる。
【0016】
また、請求項4に係る本発明の熱交換装置は、前記被加熱流体の設定温度により前記燃焼手段の燃焼量を制御手段(制御装置70)によって制御することを特徴とする。即ち、制御手段により燃焼手段の燃焼量を制御することにより、第1の熱交換器側の加熱温度を制御することができる。
【0017】
また、請求項5に係る本発明の熱交換装置は、前記第1の熱交換器の前記受熱管(水管24)の吸熱フィン(26)の突出長(L)又は厚さによって吸熱量を調整したことを特徴とする。即ち、吸熱フィンの突出長又は厚さにより、その吸熱量を調整でき、第1の熱交換器の受熱管の吸熱フィンの低温化を防止できる。
【0018】
また、請求項6に係る本発明の熱交換装置は、前記第2の熱交換器の外壁部材を耐酸性素材で構成し、かつ、前記第2の熱交換器の外表面に生じた凝縮水(58)を回収する手段(回収ホッパ60)を備え、回収した前記凝縮水を中和させることを特徴とする。即ち、第2の熱交換器の外壁部材をチタン、ステンレス鋼等の耐酸性素材で構成することにより、酸性の凝縮水による腐食、腐食による機械的強度の低下や損傷の発生を防止できる。その凝縮水は、回収して中和することにより無害化でき、自由に廃棄することができる。
【0019】
また、請求項7に係る本発明の熱交換装置は、前記第1の熱交換器の受熱管を複数の管路で構成し、前記第1の熱交換器の前記受熱管の管路断面を前記第1の熱交換器の前後に接続される前記管路より増大させたことを特徴とする。即ち、受熱管を屈曲形成すれば、燃焼排気から潜熱又は顕熱を効率的に回収することができるが、その分だけ流体抵抗が増大する。そこで、この受熱管を複数の管路を並列化して管路断面積を拡大すれば、流体抵抗を低下させることができる。その結果、所望の流量、流水速度を確保して熱交換効率を高め、燃料消費量の抑制に寄与することができる。
【0020】
そして、請求項8に係る本発明の給湯装置は、前記熱交換装置を用いて給水を加熱し、給湯することを特徴とする。即ち、被加熱流体を給水とすれば、その給水を効率的に加熱して給湯することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の熱交換装置及びそれを用いた給湯装置の実施形態が示されている。この熱交換装置及び給湯装置のハウジング2には胴部3が設置され、この胴部3の内部に燃焼室4が形成されている。この燃焼室4には燃焼手段であるバーナ6が設置され、このバーナ6の下側には給気部として燃焼空気を取り込む給気ファン7が設けられ、燃焼室4の上部及び側部側に胴部3を延長する形態で排気通路8が形成され、この排気通路8は排気口10に開口されている。バーナ6にはガス供給管12を通じて燃料ガスGが供給されており、このガス供給管12には燃料ガスGの供給又は遮断を切り換える燃料開閉弁14、燃料ガスGの供給を制御する燃料比例弁16が設けられ、また、バーナ6には隣接して着火手段である放電器18が設置されている。したがって、給気ファン7からの給気Eと燃焼ガスGとを以てバーナ6の燃焼により発生した燃焼排気EGは、排気通路8を経てハウジング2の排気口10から外気に放出される。
【0022】
そして、燃焼室4の上部側、即ち、排気通路8の上流側には第1の熱交換器20、その下流側には第2の熱交換器22が設置されている。熱交換器20は、受熱管として水管24を燃焼室4の外壁に巻き付けて設置され、その水管24の周囲には複数の吸熱フィン26が形成されている。また、熱交換器22は、排気通路8内に屈曲した受熱管としての水管28を設置したものであり、この実施形態では、複数の管路30、32、34の併設によって管路断面積を拡大した水管28が構成され、その周囲に無数の吸熱フィン36が設けられている。また、管路30、32、34をフレキシブルパイプ等の波状の管体にして吸熱効率を向上させても良い。熱交換器22の水管28及び吸熱フィン36は、ステンレスやチタン等の耐酸性素材で形成されている。即ち、燃焼排気EGの上流側に設置されている熱交換器20には水管24を流れる被加熱流体として例えば、給水Wに燃焼排気EGから主として顕熱を吸収させ、燃焼排気EGの下流側に設置されている熱交換器22には水管28を流れる給水Wに燃焼排気EGから主として潜熱を吸収させる。
【0023】
また、熱交換器22の水管28の入口側には、上水等の給水Wを受けるための管路38が連結され、水管28の出口側と熱交換器20の水管24の入口側との間は管路40を通じて連結され、また、熱交換器20の出口側には出湯用の管路42が接続されている。管路38には給水温度を検出する温度センサ44が設けられ、管路40には水量センサ46が設けられ、管路42には熱交換器20の出口側の温度を検出する温度センサ48が設けられている。そして、管路40と管路42との間には、水管24と並列にバイパス管路54が設けられ、このバイパス管路54には通過水量を調整する可変オリフィス56が設けられている。そして、バイパス管路54からの温水と管路42からの温水は混合管路57で合流し、この混合管路57には水量制御弁50及び温度センサ52が設けられている。
【0024】
また、熱交換器22の水管28の下側には凝縮水58を受ける回収手段としての回収ホッパ60が設けられ、この回収ホッパ60に回収された凝縮水58は、管路62を通じて中和器64に導かれる。この中和器64には酸性の凝縮水58を中和するため、アルカリ性等の中和剤66が充填されている。中和された凝縮水58は、管路68を通して外部に排出される。
【0025】
次に、図2は、給湯制御部の実施の形態を示している。この給湯制御部にはマイクロコンピュータ等で構成された制御手段として制御装置70が設置され、この制御装置70は演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM及びRAM等を備えており、ROMには給湯制御等のプログラム、RAMには検出データ等がそれぞれ格納される。
【0026】
制御装置70には温度設定器72から設定温度が加えられるとともに、各種の温度センサ44、48、52、水量センサ46等の検出出力が取り込まれ、制御出力が燃料開閉弁14、燃料比例弁16、可変オリフィス56、水量制御弁50、給気ファン7のファンモータ74等に加えられる。
【0027】
次に、動作を説明すると、図3に示すように、バーナ6で燃料ガスGを燃焼させると、燃焼排気EGが発生する。この燃焼排気EGが持つ熱量をH0 、熱交換器20側の交換熱量をH1 、水温上昇をΔt1 、熱交換器22側の交換熱量をH2 、水温上昇をΔt2 とすると、燃焼排気EGの熱量H0 から熱交換器20側で熱量H1 が吸収されて熱交換器22側には熱量(H0 −H1 )の燃焼排気EGが流れ、熱交換器22を通過した燃焼排気EGの熱量は(H0 −H1 −H2 )となる。
【0028】
そこで、バイパス管路54側を閉鎖した状態を想定し、熱交換器22に水温t0 の給水Wを行うと、熱交換器22の出口側、即ち、熱交換器20の入口側の水温t1 は(t0 +Δt2 )に昇温され、この温水は熱交換器20側に流れ、出湯温度t2 は、(t0 +Δt2 +Δt1 )となる。
【0029】
この場合、バーナ6で得られた燃焼排気EGの温度を1500℃とすると、熱交換器20を通過した燃焼排気EGの温度は200℃に低下し、さらに熱交換器22を通過した燃焼排気EGの温度は80℃に低下することとなる。
【0030】
このとき、熱量H0 に対する交換熱量H1 の比率(H1 /H0 )は、H1 /H0 =80%、熱量H0 に対する交換熱量H2 の比率(H2 /H0 )は、H2 /H0 =10%、(H1 +H2 )/H0 =90%であり、Δt2 :Δt1 =10:80、H1 :H2 =Δt1 :Δt2 である。
【0031】
そして、図4の(a)に示すように燃焼排気中の顕熱は熱交換効率90%まで回収でき、潜熱は熱交換効率が90%を越えるとき、回収される。そこで、図4の(b)に示すように熱交換効率90%の熱交換器を熱交換器20に用いた場合、理論的には顕熱の総てを回収できる筈であるが、実際には、顕熱の85%、潜熱の5%程度が回収され、その際、熱交換器20は流水の吸熱により、その一部が露点温度(40〜50℃)以下に低下する。この結果、熱交換器20の表面には凝縮水が生じ、この凝縮水は酸性であるため腐食を生じさせる。このため、図4の(c)に示すように、熱交換器20側で顕熱のみを回収できる最大の熱交換効率(例えば最大燃焼時において80%の熱交換効率)を設定し、残りの熱量を耐酸性素材で形成された熱交換器22で吸収させて高効率化を実現している。
【0032】
ところで、熱交換器20を通過した燃焼排気の温度は約200℃程度に低下するため、熱交換器20の水管24の吸熱フィン26の一部等が低温化、即ち、40℃〜50℃以下の露点温度に冷却されて凝縮水を生じさせるおそれがある。これは給水温度t0 によっても発生する。このような露点温度以下の低温化を防止するには、水管24を通過する温水の温度を上昇させて吸熱フィン26の温度を露点温度以上に昇温させることが必要となる。熱交換器20側の対策として、吸熱フィン26から水管24への吸熱量を調整し、吸熱フィン26の熱交換面が露点温度より高くなるようにする。即ち、図5に示すように、吸熱フィン26の吸熱量は吸熱フィン26と水管24との距離Lや吸熱フィン26の厚みを調整して実現することができる。この結果、熱交換器20の排気側、即ち、下流側の結露防止をある程度図ることができる。この場合、給水Wは、上流側の熱量H0 を受けて加熱されると、その水温t0 は水管24の下側で(t0 +Δt1a)に上昇し、その上昇温度Δt1aは熱量H1aに対応する。このため、水管24の上側、即ち、下流側で熱量(H0 −H1a)を受け、熱交換器20から水温(t0 +Δt1 )の湯が得られる。
【0033】
そして、バイパス管路54の通過水量によって吸熱フィン26の温度を露点温度以上に昇温させるには、熱交換器20の出口側の温水温度を温度センサ48で検出し、その検出温度に応じて可変オリフィス56の開度を調整することにより、バイパス管路54側と熱交換器20側に流れる水量の比率を変更する。即ち、バイパス管路54側の水量を少なくし、熱交換器20側の水量を増加させて水管24側の温水温度を上昇させることができ、熱交換器20側が露点温度以下に低温化することを防止でき、熱交換器20側の結露を防止できる。
【0034】
この場合、バイパス管路54側の水量と熱交換器20側の水量の比を1:1とすると、熱交換器22の水管28を通過した給水Wは熱量H2 を吸収し、給水WをΔt2 だけ昇温させることができる。図6は、この場合の等価回路を示しており、この温水はバイパス管路54と熱交換器20側とに例えば、1:1で分流され、熱交換器20側で熱量H1 が吸収され、温水は更にΔt1 だけ昇温する。この場合、バイパス管路54側の温水の温度taは、
ta=(t0 +Δt2 ) ・・・(1)
であり、熱交換器20側の温水の温度tbは、
tb=(t0 +Δt2 +Δt1 ) ・・・(2)
である。
【0035】
混合比率は1:1であるから、混合管路57の出湯温度tcは、
である。ここで、バイパス管路54が無い場合、又は可変オリフィス56を閉じている場合には、混合管路57の出湯温度tdは、
td=t0 +Δt2 +Δt1b ・・・(4)
となる。
【0036】
ここで、出湯温度tc、tdを同一と仮定すれば、バイパス管路54のない場合には、熱交換器20側の水量がバイパス管路54のある場合の2倍となるため、Δt1 :Δt1b=2:1の関係から、
Δt1b=Δt1 /2 ・・・(5)
となる。この結果、バイパス管路54を通じて温水を分流させて混合管路57で合流させる場合には、熱交換器20の水管24の温水温度を高くでき、熱交換器20側の結露を防止することができる。
【0037】
また、熱交換器20を通過する水量を多くすることによる熱交換効率の増加も期待でき、熱回収効率が高く、燃料の消費量を低減することができる。
【0038】
ところで、この熱交換装置及び給湯装置において、バイパス管路54と熱交換器20の熱回収率との関係、即ち、バイパス管路54による分流の熱交換器20の熱回収率への影響について見ると、熱交換器20は上述のように、1500℃程度に加熱され、一方、水温は数十℃であるため、バイパス管路54が無いとき、熱交換器20の熱交換量が大きくなるが、熱交換器20の加熱温度1500℃から見れば、無視できる程度の温度差であり、バイパス管路54による分流が熱交換器20の熱吸収率に影響することはない。
【0039】
また、バイパス管路54と熱交換器20の熱交換効率との関係、即ち、バイパス管路54による分流が熱交換器20の熱交換効率への影響について見ると、バイパス管路54を設けて分流することは、熱交換器20による加熱前と加熱後で温度差が若干縮まること、その結果、熱交換器20の水管24の管内流速の低下による管内伝熱係数の減少により、熱交換器20の熱交換効率が僅かに低下する。しかしながら、バイパス管路54が無い場合、熱交換器20の熱交換率が80%、バイパス管路54を付けた場合、熱交換器20の熱交換率が78〜79%程度の犠牲であるから、バイパス管路54の設置による結露防止が遙に有利となる。
【0040】
また、出湯量と加熱温度との関係について見ると、出湯量を同一にして熱交換器20の水量を抑えた場合、即ち、総流量を変えずに熱交換器20側とバイパス管路54側との分配比を変化させ、熱交換器20の水量を少なくすれば、熱交換器20の熱交換効率がその流量に応じて低下し、熱交換器20の加熱温度が上昇することになる。また、出湯量を同一にして熱交換器20側の水量を多くした場合、熱交換器20側の加熱温度は低下することになる。
【0041】
また、熱交換器20側の吸熱フィン26の突出長Lや厚さにより、熱交換器20自体の熱交換効率や熱回収率を調整することができるが、吸熱フィン26の温度には適正な範囲があり、例えば、露点温度以上酸化温度(250℃)以下が好ましく、この範囲を越えて高い場合も低い場合も不都合である。また、吸熱フィン26の厚さについては、その材質に銅を用いた場合、伝熱的な要素よりも耐久的な要素の方が強く、伝熱面積を多く取る場合には、吸熱フィン26の増加、そのピッチの減少が必要である。
【0042】
ところで、熱交換器20、22は直列に接続されており、水管24側の流体抵抗をR1 、水管28側の各流体抵抗をR2 とすると、通水経路は図7に示す等価回路で表すことができる。水管28側の管路30〜34の並列数をnとすると、全通水抵抗Rは、
R=R1 +R2 /n ・・・(6)
となり、水管28側の管路30〜34の並列化により全通水抵抗Rの大幅な低減が図られる。したがって、給湯装置では安定した出湯量を得ることができる。
【0043】
そして、混合管路57から得られる出湯量は、水量制御弁50によって制御することができ、その出湯量に応じて可変オリフィス56の開度を調整し、熱交換器20側の流量を制御することができる。熱交換器20側の流量を多く設定すれば、熱交換器20の水管24の温水温度を高くでき、熱交換器20側の結露を防止することができる。
【0044】
また、混合管路57から得られる出湯温度は温度センサ52によって検出され、その検出温度によってバーナ6の燃焼量を加減することにより設定温度の出湯が可能である。そして、この場合も、設定温度に応じて熱交換器20側の流量を制御することが可能であり、熱交換器20の水管24の温水温度を高くすることで、熱交換器20側の結露を防止することができる。
【0045】
次に、図8に示す本発明の他の実施の形態について説明すると、管路38と熱交換器20の出口側の管路42との間にバイパス管路55を設置し、給水Wを熱交換器22の入口側で例えば、1:1の比率で分流させ、その給水Wを熱交換器20の出口側の温水に混合してもよい。図9は、この場合の等価回路を示しており、バイパス管路55側の給水の温度はt0 であり、熱交換器20、22で加熱された温水の温度teは、
te=t0 +Δt2 +Δt1 ・・・(7)
である。
【0046】
混合比率は1:1であるから、混合管路57の出湯温度tfは、
となる。但し、ΔTa =(Δt2 +Δt1 )/2である。ここで、バイパス管路55が無い場合又は可変オリフィス56を閉じて出湯温度tgを得る場合は式(4)に示した出湯温度tdと同様であり、
となる。但し、ΔTb =Δt2 +Δt1bである。
【0047】
ΔTa :ΔTb =2:1となることから、バイパス管路55を通じて給水Wを分流させ、混合管路57で合流させることで、熱交換器20の水管24の温水の温度を高くすることができる。そして、この場合も、熱交換器20を通過する水量を多くすることによる熱交換効率の増加も期待でき、熱回収効率が高く、燃料の消費量を低減することができる。
【0048】
なお、上記実施形態では、給湯装置に適用した熱交換装置を例に取って説明したが、本発明の熱交換装置は、給湯装置以外にも適用でき、例えば、被加熱流体としての熱媒を加熱する暖房装置に適用することもできる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
a 請求項1に係る本発明によれば、第2の熱交換器で加熱した被加熱流体を第1及び第2の熱交換器で加熱した被加熱流体と混合するので、第1の熱交換器側の加熱温度を高くでき、第1の熱交換器側の結露を抑制して凝縮水による第1の熱交換器側の腐食、腐食による強度の低下や損傷の発生を防止でき、熱回収効率の有効活用を図ることができ、燃料の消費量を低減することができる。また、第2の熱交換器の受熱管は複数の管路を並列化して管路断面積を拡大して流体抵抗を低下させたので、所望の流量、流水速度を確保して熱交換効率を高め、燃料消費量の抑制に寄与することができる。
b 請求項2に係る本発明によれば、加熱前の被加熱流体と第1及び第2の熱交換器で加熱した被加熱流体とを混合するので、第1の熱交換器側の加熱温度を高くでき、第1の熱交換器側の結露を抑制して凝縮水による第1の熱交換器側の腐食、腐食による強度低下や損傷の発生を防止でき、熱回収効率の有効活用により燃料の消費量を低減させることができる。
c 請求項3に係る本発明によれば、第1の熱交換器側の受熱管の被加熱流体の温度を検出し、この検出温度に基づき第1の熱交換器の受熱管又は第1及び第2の熱交換器の受熱管の流量調整を行うので、第1の熱交換器の受熱管側の温度低下を防止でき、第1の熱交換器側の結露を防止できる。
d 請求項4に係る本発明によれば、燃焼手段の燃焼量を制御して第1の熱交換器側の加熱温度を制御するので、第1の熱交換器側の加熱温度を高くでき、第1の熱交換器側の結露を抑制することができる。
e 請求項5に係る本発明によれば、第1の熱交換器の受熱管の吸熱フィンの突出長又は厚さを以て吸熱量を調整するので、被加熱流体の加熱制御と相まって第1の熱交換器の受熱管の吸熱フィンの低温化を防止でき、結露を抑制できる。
f 請求項6に係る本発明によれば、第2の熱交換器の外壁部材をチタン、ステンレス鋼等の耐酸性素材で構成するので、酸性の凝縮水による損傷を防止でき、また、その凝縮水は、回収して中和することにより無害化を達成できる。
g 請求項7に係る本発明によれば、複数の管路を並列化して管路断面積を拡大することにより、受熱管の流体抵抗が低下するので、所望の流量、流水速度を確保して熱交換効率を高め、燃料消費量の抑制に寄与することができる。
h そして、請求項8に係る本発明によれば、効率的を給湯を行うことができるとともに、凝縮水による損傷を防止でき、高耐久性の給湯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換装置及び給湯装置の一実施形態を示す配管図である。
【図2】制御部の構成を示すブロック図である。
【図3】バーナの発生熱量、第1及び第2の熱交換器による熱交換を示す図である。
【図4】熱交換器の熱交換及び熱効率を示す図である。
【図5】第1の熱交換器側の結露及びその防止を示す図である。
【図6】バイパス管路による温水混合を示す図である。
【図7】第1及び第2の熱交換器における流体抵抗による等価回路を示す回路図である。
【図8】バイパス管路の他の実施形態を示す配管図である。
【図9】バイパス管路による温水混合を示す図である。
【符号の説明】
6 バーナ(燃焼手段)
8 排気通路
G 燃料ガス
W 給水
EG 燃焼排気
20 第1の熱交換器
22 第2の熱交換器
24 水管(受熱管)
26 吸熱フィン
28 水管(受熱管)
30、32、34 管路
48 温度センサ(温度検出手段)
54、55 バイパス管路
56 可変オリフィス(流量調整手段)
58 凝縮水
60 回収ホッパ
70 制御装置(制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchange device and a hot water supply device that absorbs heat from combustion exhaust and heats a fluid to be heated such as water.
[0002]
[Prior art]
A heat exchanger that burns fuel such as methane, propane, and butane and absorbs heat from the combustion exhaust has a function sharing in order to recover sensible heat or latent heat or both by providing multiple heat exchangers. There is something that let me. In other words, a sensible heat recovery heat exchanger that recovers sensible heat from combustion exhaust as a heat exchanger is installed, and latent heat recovery heat exchange that recovers latent heat from the combustion exhaust that has passed through the sensible heat recovery heat exchanger side It is the one with the vessel. By installing such a heat exchanger, if the feed water is heated on the latent heat recovery heat exchanger side and then reheated on the sensible heat recovery heat exchanger, the efficiency of heat exchange can be improved. .
[0003]
In such a heat exchanger, a heat exchange efficiency of 90% or more can be achieved. However, in the heat exchanger for latent heat recovery, water vapor in the combustion exhaust is condensed on the outer surface of the heat exchanger. May produce liquid. For this reason, it is necessary to configure the heat exchanger for recovering latent heat with a material that can withstand a strongly acidic liquid, and it is also necessary to recover and neutralize the strongly acidic liquid.
[0004]
Further, in order to recover latent heat on the latent heat recovery heat exchanger side, it is necessary to lower the temperature to such an extent that water vapor contained in the combustion exhaust is condensed. Therefore, the heat exchanger for sensible heat recovery needs to use a material with high thermal conductivity such as copper and increase heat exchange efficiency by arranging a large number of fins for heat absorption to absorb heat sufficiently from the combustion exhaust. There is. In this configuration, when the heat exchange efficiency of the sensible heat recovery heat exchanger exceeds about 80%, the sensible heat recovery heat exchanger starts to recover both sensible heat and latent heat, and sensible heat is recovered by latent heat recovery. Condensation forms on the surface of the recovery heat exchanger, which causes corrosion. As a technique for preventing such an inconvenience, there is JP-A-11-148720 “Heat Exchanger”. This heat exchanger has a sensible heat recovery heat exchanger on the upstream side of the exhaust path and a latent heat recovery heat exchanger on the downstream side thereof, so that the heat exchange efficiency of the sensible heat recovery heat exchanger is not condensed. The range, that is, the range that does not exceed the heat exchange efficiency of about 80% according to the embodiment.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even if the heat exchange efficiency on the sensible heat recovery heat exchanger side is suppressed to about 80%, depending on the fin shape, tapping temperature, change in outside air temperature, fluctuation in combustion amount, and difference in combustion amount depending on gas type Condensation may occur due to a drop below the dew point temperature, and condensation cannot be prevented. In addition, when the sensible heat recovery heat exchanger and the latent heat recovery heat exchanger are serialized, the fluid resistance increases and the flow rate decreases by that amount. For example, in a hot water supply device, the amount of discharged hot water is reduced.
[0006]
Then, this invention makes it a subject to collect | recover sensible heat and latent heat from combustion exhaust, improve heat exchange efficiency, and provide the heat exchange apparatus and hot water supply apparatus which implement | achieved suppression of dew condensation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the first and second heat exchangers (20, 22) are installed in the combustion exhaust (EG) generated by the combustion means (burner 6), and the heated fluid (feed water) is passed through the first heat exchanger. W) mainly absorbs sensible heat from the combustion exhaust gas and causes the fluid to be heated to absorb mainly latent heat from the combustion exhaust gas through the second heat exchanger, so that the heat receiving pipe (water pipe 24) or the first heat exchanger pipe of the first heat exchanger In addition, bypass pipes (54, 55) are installed in parallel with the heat receiving pipes (
[0008]
The heat exchanging device of the present invention according to
[0009]
That is, the combustion exhaust generated by the combustion of fuel flows from the upstream side to the downstream side of the exhaust passage. The heated fluid flowing in the heat receiving pipe of the first heat exchanger on the upstream side of the exhaust passage mainly absorbs sensible heat from the combustion exhaust, and the heated fluid flowing in the heat receiving pipe of the second heat exchanger on the downstream side is mainly Absorbs latent heat. In this case, the heated fluid flowing in the heat receiving pipe of the second heat exchanger may absorb sensible heat, but the heated fluid heated mainly by the absorption of latent heat on the second
[0010]
In addition, the fluid to be heated divided on the outlet side of the second heat exchanger joins the fluid to be heated on the outlet side of the first heat exchanger through the bypass pipe. That is, the low-temperature heated fluid on the second heat exchanger side is mixed with the high-temperature heated fluid on the outlet side heated by the first heat exchanger, so that the total flow rate of the heated fluid is increased. The ratio of the flow rate of the heated fluid on the heat receiving pipe side of the first heat exchanger and the flow rate on the bypass pipe side can be arbitrarily adjusted. Therefore, the heating temperature of the fluid to be heated on the first heat exchanger side can be increased to the dew point temperature or higher, and condensation due to condensed water on the first heat exchanger side can be prevented.
[0011]
The heat exchanging device of the present invention according to
[0012]
That is, in this case as well, the fluid to be heated heated by the absorption of latent heat on the second heat exchanger side flows into the heat receiving pipe of the first heat exchanger and is heated to a high temperature by absorption of sensible heat. .Further, since the heat receiving pipe of the second heat exchanger has a plurality of pipes arranged in parallel to expand the pipe cross-sectional area, the fluid resistance can be reduced. As a result, a desired flow rate and flowing water speed are ensured to increase heat exchange efficiency and contribute to the suppression of fuel consumption.
[0013]
And the to-be-heated fluid shunted on the inlet side of the second heat exchanger joins the to-be-heated fluid on the outlet side of the first heat exchanger through the bypass line. That is, the heated fluid that has not been heated is diverted, part of which is heated by the second heat exchanger and the first heat exchanger, and the other part is mixed with the hot heated fluid on the outlet side. Therefore, the ratio of the flow rate of the heated fluid on the heat receiving pipe side of the first heat exchanger and the flow rate on the bypass line side can be arbitrarily adjusted with the total flow rate of the heated fluid. Therefore, the heating temperature of the fluid to be heated on the first heat exchanger side can be increased to the dew point temperature or higher, and condensation due to condensed water on the first heat exchanger side can be prevented.
[0014]
Moreover, the heat exchange device of the present invention according to
[0015]
That is, the temperature of the fluid to be heated of the heat receiving pipe on the first heat exchanger side is detected, and the heat receiving pipe of the first heat exchanger or the heat receiving pipes of the first and second heat exchangers is detected based on the detected temperature. Adjust the flow rate. As a result, it is possible to prevent a temperature drop on the heat receiving tube side of the first heat exchanger and to prevent condensation on the first heat exchanger side.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, the heat exchanging device of the present invention is characterized in that the amount of combustion of the combustion means is controlled by the control means (control device 70) according to the set temperature of the heated fluid. That is, the heating temperature on the first heat exchanger side can be controlled by controlling the combustion amount of the combustion means by the control means.
[0017]
Further, the heat exchange device of the present invention according to
[0018]
Moreover, the heat exchange apparatus of the present invention according to
[0019]
Moreover, the heat exchanging device of the present invention according to claim 7 comprises a heat receiving pipe of the first heat exchanger as a plurality of pipes,The pipe cross section of the heat receiving pipe of the first heat exchanger is made larger than the pipe connected before and after the first heat exchanger.It is characterized by that. That is, if the heat receiving pipe is bent, latent heat or sensible heat can be efficiently recovered from the combustion exhaust, but the fluid resistance increases accordingly. Therefore, if this heat receiving pipe has a plurality of pipes arranged in parallel to increase the pipe cross-sectional area, the fluid resistance can be reduced. As a result, it is possible to secure a desired flow rate and flowing water speed, increase heat exchange efficiency, and contribute to suppression of fuel consumption.
[0020]
And the hot-water supply apparatus of this invention which concerns on
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of a heat exchange device of the present invention and a hot water supply device using the same. A
[0022]
A
[0023]
Further, a
[0024]
A
[0025]
Next, FIG. 2 shows an embodiment of the hot water supply control unit. This hot water supply control unit is provided with a
[0026]
A set temperature is applied from the
[0027]
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 3, when the fuel gas G is burned by the
[0028]
Therefore, assuming that the
[0029]
In this case, if the temperature of the combustion exhaust EG obtained by the
[0030]
At this time, heat quantity H0Heat of exchange for H1Ratio (H1/ H0) Is H1/ H0= 80%, heat H0Heat of exchange for H2Ratio (H2/ H0) Is H2/ H0= 10%, (H1+ H2) / H0= 90% and Δt2: Δt1= 10: 80, H1: H2= Δt1: Δt2It is.
[0031]
As shown in FIG. 4 (a), the sensible heat in the combustion exhaust can be recovered to a heat exchange efficiency of 90%, and the latent heat is recovered when the heat exchange efficiency exceeds 90%. Therefore, when a heat exchanger having a heat exchange efficiency of 90% is used for the
[0032]
By the way, since the temperature of the combustion exhaust gas that has passed through the
[0033]
Then, in order to raise the temperature of the
[0034]
In this case, if the ratio of the amount of water on the
ta = (t0+ Δt2(1)
The temperature tb of the hot water on the
tb = (t0+ Δt2+ Δt1(2)
It is.
[0035]
Since the mixing ratio is 1: 1, the tapping temperature tc of the mixing
It is. Here, when there is no
td = t0+ Δt2+ Δt1b ... (4)
It becomes.
[0036]
Here, if it is assumed that the tapping temperatures tc and td are the same, the amount of water on the
Δt1b= Δt1/ 2 (5)
It becomes. As a result, when the hot water is diverted through the
[0037]
In addition, an increase in heat exchange efficiency due to an increase in the amount of water passing through the
[0038]
By the way, in this heat exchange device and hot water supply device, the relationship between the
[0039]
Further, when looking at the relationship between the
[0040]
Further, looking at the relationship between the amount of tapping water and the heating temperature, when the tapping amount is made the same and the amount of water in the
[0041]
The heat exchange efficiency and heat recovery rate of the
[0042]
By the way, the
R = R1+ R2/ N (6)
Thus, the total water resistance R is significantly reduced by paralleling the
[0043]
The amount of hot water obtained from the mixing
[0044]
Further, the temperature of the hot water obtained from the mixing
[0045]
Next, another embodiment of the present invention shown in FIG. 8 will be described. A
te = t0+ Δt2+ Δt1 ... (7)
It is.
[0046]
Since the mixing ratio is 1: 1, the tapping temperature tf of the mixing
It becomes. However, ΔTa= (Δt2+ Δt1) / 2. Here, when there is no
It becomes. However, ΔTb= Δt2+ Δt1bIt is.
[0047]
ΔTa: ΔTbSince the ratio becomes = 2: 1, the temperature of the hot water in the
[0048]
In the above embodiment, the heat exchange device applied to the hot water supply device has been described as an example. However, the heat exchange device of the present invention can be applied to other than the hot water supply device, for example, a heat medium as a fluid to be heated. It can also be applied to a heating apparatus that heats.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
a According to the first aspect of the present invention, since the heated fluid heated by the second heat exchanger is mixed with the heated fluid heated by the first and second heat exchangers, the first heat exchange Heating temperature on the heat exchanger side can be increased, condensation on the first heat exchanger side can be suppressed, corrosion on the first heat exchanger side due to condensed water, reduction in strength and damage due to corrosion can be prevented, and heat recovery Effective utilization of efficiency can be achieved, and fuel consumption can be reduced.In addition, since the heat receiving pipe of the second heat exchanger has a plurality of pipes arranged in parallel to expand the pipe cross-sectional area and reduce the fluid resistance, the desired flow rate and flowing water speed are ensured to increase the heat exchange efficiency. Can contribute to the suppression of fuel consumption.
b According to the second aspect of the present invention, since the heated fluid before heating and the heated fluid heated by the first and second heat exchangers are mixed, the heating temperature on the first heat exchanger side It is possible to reduce the dew condensation on the first heat exchanger side and prevent the first heat exchanger side from being corroded by condensate, preventing the deterioration of strength and damage due to corrosion, and the effective use of heat recovery efficiency Consumption can be reduced.
c According to the third aspect of the present invention, the temperature of the fluid to be heated of the heat receiving pipe on the first heat exchanger side is detected, and the heat receiving pipe of the first heat exchanger or the first and Since the flow rate of the heat receiving pipe of the second heat exchanger is adjusted, a temperature drop on the heat receiving pipe side of the first heat exchanger can be prevented, and condensation on the first heat exchanger side can be prevented.
d According to the present invention of
e According to the present invention of
f According to the present invention according to
g According to the invention of claim 7,,By parallelizing multiple pipes and expanding the pipe cross-sectional area,Heat receiving pipeSince the fluid resistance is lowered, it is possible to secure a desired flow rate and flowing water speed, increase heat exchange efficiency, and contribute to suppression of fuel consumption.
h According to the present invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a piping diagram showing an embodiment of a heat exchange device and a hot water supply device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit.
FIG. 3 is a diagram showing heat generated by a burner and heat exchange by first and second heat exchangers.
FIG. 4 is a diagram showing heat exchange and thermal efficiency of a heat exchanger.
FIG. 5 is a diagram showing dew condensation on the first heat exchanger side and its prevention.
FIG. 6 is a diagram showing hot water mixing by a bypass line.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an equivalent circuit based on fluid resistance in the first and second heat exchangers.
FIG. 8 is a piping diagram showing another embodiment of a bypass pipe line.
FIG. 9 is a diagram showing hot water mixing by a bypass line.
[Explanation of symbols]
6 Burner (combustion means)
8 Exhaust passage
G Fuel gas
W water supply
EG combustion exhaust
20 First heat exchanger
22 Second heat exchanger
24 Water pipe (heat receiving pipe)
26 Endothermic fin
28 Water pipe (heat receiving pipe)
30, 32, 34 pipelines
48 Temperature sensor (temperature detection means)
54, 55 Bypass pipeline
56 Variable orifice (flow rate adjusting means)
58 Condensate
60 Recovery hopper
70 Control device (control means)
Claims (8)
前記排気通路の上流側に設置されて受熱管に流れる被加熱流体に前記燃焼排気から主として顕熱を吸収させる第1の熱交換器と、
この第1の熱交換器の前記受熱管に直列に接続されるとともに、前記排気通路の下流側に設置された受熱管に流れる前記被加熱流体に、前記第1の熱交換器を通過した前記燃焼排気から主として潜熱を吸収させる第2の熱交換器と、
前記第2の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を前記第1の熱交換器の前記受熱管に流す管路と、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を流す管路との間に接続され、前記第2の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体の一部を、前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体に混合させるバイパス管路と、
このバイパス管路に設置されて前記被加熱流体の流量を調整する可変オリフィスと、
前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体と前記バイパス管路を通過させた前記被加熱流体とを混合して出湯させる混合管路と、
この混合管路に設置されて出湯量を制御する水量制御弁と、
を備え、前記第2の熱交換器の前記受熱管を複数の並列化した管路により構成し、前記第2の熱交換器の前記受熱管の管路断面を前記第2の熱交換器の前後に接続される前記管路より増大させ、前記水量制御弁で制御される前記出湯量に応じて前記可変オリフィスの開度を調整し、前記第1の熱交換器の前記受熱管に流れる前記被加熱流体の流量を制御することを特徴とする熱交換装置。Combustion means for burning fuel and flowing combustion exhaust gas into an exhaust passage;
A first heat exchanger that is installed on the upstream side of the exhaust passage and that absorbs mainly sensible heat from the combustion exhaust to a heated fluid that flows to a heat receiving pipe;
The fluid that is connected in series to the heat receiving pipe of the first heat exchanger and that flows through the heat receiving pipe installed on the downstream side of the exhaust passage passes through the first heat exchanger. A second heat exchanger that mainly absorbs latent heat from the combustion exhaust;
A conduit for flowing the heated fluid that has passed through the heat receiving pipe of the second heat exchanger to the heat receiving pipe of the first heat exchanger; and the heat receiving pipe of the first heat exchanger A part of the fluid to be heated which is connected to a pipe line through which the fluid to be heated after passing through the second heat exchanger passes and which has passed through the heat receiving pipe of the second heat exchanger. A bypass line to be mixed with the heated fluid that has passed through the heat receiving pipe of the vessel; and
A variable orifice installed in this bypass line to adjust the flow rate of the heated fluid;
A mixing pipe that mixes the heated fluid that has passed through the heat receiving pipe of the first heat exchanger and the heated fluid that has passed through the bypass pipe to discharge hot water;
A water amount control valve installed in this mixing line to control the amount of hot water;
The heat receiving pipe of the second heat exchanger is configured by a plurality of parallel pipe lines, and the pipe cross section of the heat receiving pipe of the second heat exchanger is the same as that of the second heat exchanger. The opening of the variable orifice is adjusted in accordance with the amount of hot water controlled by the water amount control valve, increased from the pipe connected to the front and rear, and flows to the heat receiving pipe of the first heat exchanger A heat exchange device that controls a flow rate of a fluid to be heated.
前記排気通路の上流側に設置されて受熱管に流れる被加熱流体に前記燃焼排気から主として顕熱を吸収させる第1の熱交換器と、
この第1の熱交換器の前記受熱管に直列に接続されるとともに、前記排気通路の下流側に設置された受熱管に流れる前記被加熱流体に、前記第1の熱交換器を通過した前記燃焼排気から主として潜熱を吸収させる第2の熱交換器と、
前記第2の熱交換器の前記受熱管に加熱前の前記被加熱流体を流す管路と前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した加熱後の前記被加熱流体を流す管路との間に接続され、前記第2の熱交換器の前記受熱管の通過前の前記被加熱流体の一部を前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体に混合させるバイパス管路と、
このバイパス管路に設置されて前記被加熱流体の流量を調整する可変オリフィスと、
前記第1の熱交換器の前記受熱管を通過した前記被加熱流体と前記バイパス管路を通過させた前記被加熱流体とを混合して出湯させる混合管路と、
この混合管路に設置されて出湯量を制御する水量制御弁と、
を備え、前記第2の熱交換器の前記受熱管を複数の並列化した管路により構成し、前記第2の熱交換器の前記受熱管の管路断面を前記第2の熱交換器の前後に接続される前記管路より増大させ、前記水量制御弁で制御される前記出湯量に応じて前記可変オリフィスの開度を調整し、前記第1の熱交換器の前記受熱管に流れる前記被加熱流体の流量を制御することを特徴とする熱交換装置。Combustion means for burning fuel and flowing combustion exhaust gas into an exhaust passage;
A first heat exchanger that is installed on the upstream side of the exhaust passage and that absorbs mainly sensible heat from the combustion exhaust to a heated fluid that flows to a heat receiving pipe;
The fluid that is connected in series to the heat receiving pipe of the first heat exchanger and that flows through the heat receiving pipe installed on the downstream side of the exhaust passage passes through the first heat exchanger. A second heat exchanger that mainly absorbs latent heat from the combustion exhaust;
A conduit for flowing the heated fluid before heating to the heat receiving tube of the second heat exchanger, and a conduit for flowing the heated fluid after passing through the heat receiving tube of the first heat exchanger; And a part of the heated fluid before passing through the heat receiving tube of the second heat exchanger is mixed with the heated fluid that has passed through the heat receiving tube of the first heat exchanger. A bypass line;
A variable orifice installed in this bypass line to adjust the flow rate of the heated fluid;
A mixing pipe that mixes the heated fluid that has passed through the heat receiving pipe of the first heat exchanger and the heated fluid that has passed through the bypass pipe to discharge hot water;
A water amount control valve installed in this mixing line to control the amount of hot water;
The heat receiving pipe of the second heat exchanger is configured by a plurality of parallel pipe lines, and the pipe cross section of the heat receiving pipe of the second heat exchanger is the same as that of the second heat exchanger. The opening of the variable orifice is adjusted in accordance with the amount of hot water controlled by the water amount control valve, increased from the pipe connected to the front and rear, and flows to the heat receiving pipe of the first heat exchanger A heat exchange device that controls a flow rate of a fluid to be heated.
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