JP4636325B2 - Heating device - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する加熱装置に関するものであり、特に熱交換手段を複数備えたものに関する。 The present invention relates to a heating device that heats a liquid by exchanging heat with combustion gas generated in a combustion burner, and more particularly to a device provided with a plurality of heat exchanging means.
従来より、下記特許文献1に開示されているような加熱装置がある。下記特許文献1に開示されている加熱装置は、いわゆる潜熱回収型と称される加熱形態を採用したものであり、燃焼ガスが通る通路に複数の熱交換器を配した構成とされている。 Conventionally, there is a heating device as disclosed in Patent Document 1 below. The heating device disclosed in Patent Document 1 below employs a so-called latent heat recovery type heating mode, and has a configuration in which a plurality of heat exchangers are arranged in a passage through which combustion gas passes.
また、従来より、下記特許文献2に開示されているように、熱交換器に配管を接続して構成される流路の途中に、配管を略「U」字形に折り曲げる等して形成されたトラップ構造部を有するものがある。かかる構成の加熱装置では、通液が停止した際に内部に残存している液体が凍結するのを防止すべく、トラップ構造部等に排液手段を設け、通液の停止時に排液可能な構成とされたものが多い。
Conventionally, as disclosed in the following
上記特許文献1に開示されている潜熱回収型と称される加熱形態を採用した加熱装置についても、特許文献2に開示されている加熱装置のように、液流の停止時に液体が凍結するのを防止すべく、排液手段を設けた構成とされたものがある。かかる構成とした場合、排液手段を作動させて一次熱交換器や二次熱交換器等に残存している液体を排出する排液動作を実施すれば、液体の凍結による不具合を解消可能であると想定される。
As for the heating apparatus adopting the heating mode called the latent heat recovery type disclosed in Patent Document 1, the liquid freezes when the liquid flow is stopped, as in the heating apparatus disclosed in
しかし、潜熱回収型の加熱装置は、一次熱交換器と二次熱交換器とを接続して構成される熱交換系統が長くなったり、複雑になったりする傾向にある。そのため、従来技術のように排液手段を設けて排液動作を実施しても、一次熱交換器や二次熱交換器に残存している液体は必ずしも排液動作の際に全てが抜けきる訳ではなく、一部の液体が排液動作を完了してから時間をかけて徐々に低所に集まる可能性が高い。従って、従来技術の潜熱回収型の加熱装置では、大部分の液体が抜けた時点で排液動作を完了すると、未だ熱交換系統に残留している湯水が滞留部に排出されずに集まってしまい、凍結してしまう場合がある。 However, in the latent heat recovery type heating device, the heat exchange system configured by connecting the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger tends to be long or complicated. Therefore, even if a draining means is provided and the draining operation is performed as in the prior art, all of the liquid remaining in the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger is not always removed during the draining operation. However, there is a high possibility that a part of the liquid gradually gathers in a low place over time after completing the draining operation. Therefore, in the prior art latent heat recovery type heating device, when the drainage operation is completed when most of the liquid is removed, the hot water still remaining in the heat exchange system is collected without being discharged into the staying part. , May freeze.
ここで、従来技術の加熱装置の多くは、熱交換系統における液体の流れを検出する検知手段を設け、当該検知手段によって液体の流れが検知されることを条件として燃焼バーナが作動する構成とされている。そのため、上記したようにして滞留部に液体が滞留した状態で凍結を起こすと、給湯などのために熱交換系統を介して液体が供給されても、検知手段まで液体が到達できず、燃焼バーナが正常に動作しなくなるおそれがある。 Here, many of the conventional heating devices are provided with detection means for detecting the liquid flow in the heat exchange system, and the combustion burner is operated on condition that the liquid flow is detected by the detection means. ing. Therefore, if freezing occurs in the state where the liquid remains in the retention portion as described above, even if the liquid is supplied via the heat exchange system for hot water supply or the like, the liquid cannot reach the detection means, and the combustion burner May not work properly.
また、特許文献2に開示されている加熱装置のような構成である場合は、トラップ構造部の上流側と下流側とを繋ぐバイパス流路があるため、凍結しているトラップ構造部を迂回して液体が流れる。そのため、バイパス流路を介して液体が流れる状態において、液体の流れ方向下流側に液体の流れを検知する検知手段を設けておけば、燃焼バーナは作動することとなる。しかし、この場合は、熱交換器に液体が行き渡らず、空である可能性があるため、燃焼バーナが作動すると、いわゆる空焚き状態になってしまうという問題がある。
Further, in the case of a configuration like the heating device disclosed in
そこで、本発明では、熱交換系統における液体の流れが停止した際に、熱交換系統に残存している液体が滞留部に滞留し、凍結しても熱交換手段に液体が行き渡り、燃焼バーナが正常に動作可能な加熱装置の提供を目的とする。 Therefore, in the present invention, when the flow of liquid in the heat exchange system stops, the liquid remaining in the heat exchange system stays in the staying part, and even if it freezes, the liquid spreads to the heat exchange means, and the combustion burner An object is to provide a heating device that can operate normally.
そこで、上記した課題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路とを有し、当該燃焼ガス流路の中途には、燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱可能な一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配され、一次熱交換手段を通過した燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する二次熱交換手段と、前記一次熱交換手段と二次熱交換手段とを配管接続して構成される熱交換系統を備えたものであり、前記熱交換系統には、当該熱交換系統内に残留している液体が液流の停止に伴って滞留すると想定される滞留部と、当該滞留部よりも高い位置において滞留部に対して液体の流れ方向上流側と下流側とをバイパスし、一次熱交換手段又は二次熱交換手段に液体を供給可能なバイパス流路とが設けられていることを特徴とする加熱装置である。 Accordingly, the invention according to claim 1 provided to solve the above-described problem has a combustion burner and a combustion gas passage through which combustion gas generated in the combustion burner flows, and is provided in the middle of the combustion gas passage. Includes a primary heat exchange means capable of heating a liquid by heat exchange with the combustion gas, and a combustion gas disposed downstream of the primary heat exchange means in the flow direction of the combustion gas and having passed through the primary heat exchange means. A secondary heat exchange means for heating the liquid by heat exchange, and a heat exchange system configured by pipe connection of the primary heat exchange means and the secondary heat exchange means, the heat exchange system includes The liquid remaining in the heat exchange system is assumed to stay with the stop of the liquid flow, and the liquid flow direction upstream and downstream with respect to the stay at a position higher than the stay By side, primary heat exchange means Is a heating device, characterized in that the bypass flow passage which can be supplied is provided a liquid secondary heat exchange means.
本発明の加熱装置では、熱交換系統において液体の流れが停止すると液体が滞留部に滞留するが、滞留した液体が凍結を起こして滞留部を液体が通過できない状態になっても、バイパス流路を通って熱交換系統に液体が流れる。そのため、本発明の加熱装置では、一旦熱交換系統における液流が停止した後、液体の凍結して滞留部を液体が通過できなくなっても、再度熱交換系統に液体が供給されるとバイパス流路を通って液流が発生し、燃焼バーナが燃焼作動する。従って、本発明の加熱装置では、滞留部において液体の凍結が発生しても、これに起因する燃焼バーナの動作不良が起こらない。 In the heating device of the present invention, when the flow of the liquid stops in the heat exchange system, the liquid stays in the staying portion, but even if the staying liquid freezes and the liquid cannot pass through the staying portion, the bypass flow path The liquid flows through the heat exchange system. Therefore, in the heating device of the present invention, once the liquid flow in the heat exchange system is stopped, even if the liquid freezes and the liquid cannot pass through the staying portion, if the liquid is supplied to the heat exchange system again, the bypass flow A liquid flow is generated through the passage, and the combustion burner is operated. Therefore, in the heating device of the present invention, even if the liquid freezes in the staying portion, the malfunction of the combustion burner due to this does not occur.
また、本発明の加熱装置では、バイパス流路を通って液体が流れると、この液体が一次熱交換手段又は二次熱交換手段に流れ込む構成とされている。そのため、本発明の加熱装置では、滞留部が液体の凍結によって通液不可能な状態になっても、一次熱交換手段や二次熱交換手段がいわゆる空焚き状態にならない。 In the heating device of the present invention, when the liquid flows through the bypass channel, the liquid flows into the primary heat exchange means or the secondary heat exchange means. For this reason, in the heating device of the present invention, even if the staying part becomes in a state where liquid cannot pass through due to freezing of the liquid, the primary heat exchange means and the secondary heat exchange means do not enter a so-called empty state.
また、同様の知見に基づいて提供される請求項2に記載の発明は、燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路とを有し、当該燃焼ガス流路の中途には、燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱可能な一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配され、一次熱交換手段を通過した燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する二次熱交換手段とが設けられており、前記一次熱交換手段と二次熱交換手段とを配管接続して熱交換系統が構成されたものであり、当該熱交換系統は、一次熱交換手段と二次熱交換手段の中途に滞留部と、滞留部における通液が阻止された状態において滞留部を迂回して一次熱交換手段又は二次熱交換手段に液体を供給可能なバイパス流路とを有することを特徴とする加熱装置である。
The invention according to
本発明の加熱装置では、液体の凍結等によって滞留部を液体が通過できない状態になっても、液体はバイパス流路を介して滞留部を迂回して流れることができる。そのため、本発明の加熱装置では、熱交換系統における通液の停止中に液体が凍結するなどして滞留部を液体が通過できない状態になっても、熱交換系統に液体が再度供給された際に液体がバイパス流路を通って流れる。そのため、本発明の加熱装置では、万一、滞留部に滞留した液体が凍結した状態であっても、熱交換系統に再度液体を供給することによって燃焼バーナが燃焼作動できる。従って、本発明によれば、滞留部における液体の凍結の有無によらず燃焼バーナが燃焼作動可能な加熱装置を提供できる。 In the heating device of the present invention, even when the liquid cannot pass through the staying part due to freezing of the liquid or the like, the liquid can flow around the staying part via the bypass channel. For this reason, in the heating device of the present invention, even when the liquid freezes while the liquid flow is stopped in the heat exchange system and the liquid cannot pass through the staying part, the liquid is supplied again to the heat exchange system. Liquid flows through the bypass channel. Therefore, in the heating device of the present invention, even if the liquid staying in the staying portion is frozen, the combustion burner can be operated by supplying the liquid again to the heat exchange system. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a heating device in which the combustion burner can perform a combustion operation regardless of whether or not the liquid is frozen in the staying portion.
また、本発明の加熱装置は、滞留部において液体が凍結した状態であっても、一次熱交換手段や二次熱交換手段に液体が行き渡る構成とされている。そのため、本発明によれば、滞留部が通液不可能な状態であっても一次熱交換手段や二次熱交換手段がいわゆる空焚き状態になるのを防止できる。 In addition, the heating device of the present invention is configured such that the liquid is distributed to the primary heat exchange means and the secondary heat exchange means even when the liquid is frozen in the staying portion. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the primary heat exchanging means and the secondary heat exchanging means from being in a so-called empty state even when the staying portion cannot pass through the liquid.
ここで、上記請求項1又は2に記載の加熱装置において、上記したような効果を確実に発揮可能とするためには、熱交換系統における通液(給液)の停止時に、加熱通路に残存する液体が極力バイパス流路に流れ込まない構成とすることが望ましい。すなわち、熱交換系統に残存する液体がバイパス流路に侵入して滞留すると、バイパス流路における通液が確保できなくなり、上記したような燃焼バーナの動作不良を解消できない可能性がある。
Here, in the heating device according to
そこで、かかる知見に基づき、上記請求項1又は2に記載の加熱装置は、バイパス流路が、液体の流れ方向下流側あるいは上流側に向けて傾斜した構成であることが望ましい(請求項3)。 Therefore, based on such knowledge, the heating device according to claim 1 or 2 preferably has a configuration in which the bypass channel is inclined toward the downstream side or the upstream side in the liquid flow direction (claim 3). .
本発明の加熱装置では、バイパス流路が液体の流れ方向下流側あるいは上流側に向けて傾斜しているため、万一バイパス流路に液体が侵入してきたとしても、この液体は傾斜に沿って熱交換系統に流れ込み、バイパス流路に残留しない。そのため、本発明の加熱装置は、熱交換系統に液体が残存し、この液体が凍結したとしても、熱交換系統に再度液体を供給することによって熱交換系統に液流が発生し、燃焼バーナが燃焼作動を開始できる。従って、本発明によれば、万一滞留部において液体が凍結したとしても、熱交換系統に液体を供給すれば燃焼バーナが直ちに作動開始可能な加熱装置を提供できる。 In the heating device of the present invention, since the bypass channel is inclined toward the downstream side or the upstream side in the liquid flow direction, even if the liquid enters the bypass channel, the liquid follows the inclination. It flows into the heat exchange system and does not remain in the bypass channel. Therefore, even if the liquid remains in the heat exchange system and the liquid freezes, the heating device of the present invention generates a liquid flow in the heat exchange system by supplying the liquid again to the heat exchange system, and the combustion burner Combustion operation can be started. Therefore, according to the present invention, even if the liquid freezes in the staying portion, it is possible to provide a heating device in which the combustion burner can immediately start operation if the liquid is supplied to the heat exchange system.
また、上記請求項3に記載の発明と同様の知見に基づいて提供される請求項4に記載の発明は、バイパス流路が、液体の流れ方向上流側から下流側に向けて上り勾配が付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱装置である。
Further, the invention according to
かかる構成によれば、バイパス流路への液体の侵入や、バイパス流路における液体の凍結を最小限に抑制できる。従って、本発明によれば、熱交換系統に液体を供給すれば燃焼バーナが直ちに作動開始可能な加熱装置を提供できる。 According to such a configuration, it is possible to minimize the intrusion of the liquid into the bypass channel and the freezing of the liquid in the bypass channel. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a heating device in which the combustion burner can immediately start operation when liquid is supplied to the heat exchange system.
また、上記請求項1〜4のいずれかに記載の加熱装置は、バイパス流路の流路抵抗が、滞留部の流路抵抗よりも大きいことが望ましい(請求項5)。 Moreover, as for the heating apparatus in any one of the said Claims 1-4, it is desirable for the flow path resistance of a bypass flow path to be larger than the flow path resistance of a retention part (Claim 5).
上記した構成とした場合、熱交換系統に残存した液体は、滞留部に優先的に流れ込み、バイパス流路には流れ込みにくい。そのため、本発明の加熱装置では、万一、熱交換系統に残存した液体が凍結を起こしても、バイパス流路で凍結が起こることは少ない。よって、本発明の加熱装置は、熱交換系統に残存した液体が凍結を起こしても、液体がバイパス流路を通じて流通し、燃焼バーナが燃焼作動を開始できる。従って、本発明によれば、熱交換系統に残留した液体が凍結したとしても、再度熱交換系統に液体を供給することによって燃焼バーナが直ちに作動開始可能な加熱装置を提供できる。 In the case of the above-described configuration, the liquid remaining in the heat exchange system flows preferentially into the staying portion and is difficult to flow into the bypass flow path. For this reason, in the heating device of the present invention, even if the liquid remaining in the heat exchange system freezes, it is unlikely that the bypass channel freezes. Therefore, in the heating device of the present invention, even if the liquid remaining in the heat exchange system freezes, the liquid flows through the bypass channel, and the combustion burner can start the combustion operation. Therefore, according to the present invention, even if the liquid remaining in the heat exchange system freezes, it is possible to provide a heating device that can immediately start the combustion burner by supplying the liquid to the heat exchange system again.
請求項6に記載の発明は、燃焼バーナが、熱交換系統に所定の作動流量以上の液体が流れることを条件として作動するものであり、バイパス流路が、前記作動流量以上の液体を通液可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の加熱装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the combustion burner operates on the condition that a liquid having a predetermined operating flow rate or more flows in the heat exchange system, and the bypass channel passes the liquid having the operating flow rate or higher. It is possible, It is a heating apparatus in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
かかる構成によれば、滞留部が全く通液不可能な状態になっても、熱交換系統に液体を供給することによってバイパス流路を介して液体が流れ、燃焼バーナが燃焼作動を開始可能な加熱装置を提供できる。 According to such a configuration, even when the staying portion is in a state where liquid cannot be passed at all, by supplying the liquid to the heat exchange system, the liquid flows through the bypass flow path, and the combustion burner can start the combustion operation. A heating device can be provided.
ここで、上記請求項1〜6のいずれかに記載の加熱装置において、一次熱交換手段が液体が流れる受熱管を備えたものである場合、バイパス流路は、前記一次熱交換手段に対して液体の流れ方向上流側と、受熱管とをバイパスするものであってもよい(請求項7)。 Here, in the heating device according to any one of claims 1 to 6, when the primary heat exchange means includes a heat receiving pipe through which a liquid flows, the bypass flow path is connected to the primary heat exchange means. The liquid flow direction upstream side and the heat receiving pipe may be bypassed (claim 7).
かかる構成とした場合についても、上記請求項1〜7に記載の加熱装置と同様に、熱交換系統に残留している液体が滞留部に滞留して凍結しても、その後、熱交換系統に液体を供給することによって燃焼バーナが直ちに作動を開始可能な加熱装置を提供できる。 Even in the case of such a configuration, even if the liquid remaining in the heat exchange system stays in the retention part and freezes, similarly to the heating device according to claims 1 to 7, the heat exchange system then enters the heat exchange system. By supplying liquid, it is possible to provide a heating device in which the combustion burner can start operation immediately.
本発明によれば、熱交換系統における液体の流れが停止した際に、熱交換系統に残存している液体が凍結しても熱交換手段に液体が行き渡り、燃焼バーナが正常に動作可能な加熱装置を提供できる。 According to the present invention, when the flow of the liquid in the heat exchange system is stopped, even if the liquid remaining in the heat exchange system is frozen, the liquid spreads to the heat exchange means, and the combustion burner can operate normally. Equipment can be provided.
続いて、本発明の一実施形態である加熱装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1において、1は本実施形態の加熱装置である。加熱装置1は、いわゆる潜熱回収型燃焼装置であり、缶体6の内部に燃料を燃焼する燃焼部2と、燃焼により発生した燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路3とを設けた構成とされている。燃焼ガス流路3の中途には、一次熱交換器4が配されており、一次熱交換器4よりも燃焼ガス流路3の下流側には二次熱交換器5が配されている。燃焼部2は、複数の燃焼管8を並べて構成される燃焼バーナ10と、点火装置9と、燃焼バーナ10に対して燃焼に要する空気を供給するための送風機11とを備えた構成とされている。
Subsequently, a heating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a heating apparatus of this embodiment. The heating device 1 is a so-called latent heat recovery type combustion device, and includes a
一次熱交換器4は、燃焼ガス流路3において燃焼ガスの流れ方向上流側(燃焼バーナ10側)に配されており、主として燃焼ガスが持つ顕熱を回収する顕熱回収手段として機能するものである。一次熱交換器4は、いわゆるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器によって構成されている。一次熱交換器4は、略全体が銅製であり、図1や図2(a)に示すように、筒状のケース4aの内部に並行に並べられた多数のフィン4bを横断するように受熱管4cを複数取り付けて構成されている。一次熱交換器4は、複数の受熱管4cをベンド管4dによって接続することによって形成される屈曲した流路を有する。
The
一次熱交換器4は、受熱管4cに連通した入水口15と出水口16とを備えている。入水口15は、一次熱交換器4を加熱装置1に組み込んだ状態において、下方側に位置している。入水口15は、接続流路18を介して後述する二次熱交換器5の出水口27に接続される。そのため、一次熱交換器4には、二次熱交換器5において熱交換された湯水が流入する。
The
一次熱交換器4の出水口16には、給湯栓48に湯水を供給するための給湯配管41が接続されている。給湯配管41の中途には、湯水の流量を検知するための流量センサ45(流量検知手段)が設けられている。加熱装置1は、検知流量が所定の流量(最低作動流量W)を超えることを条件として燃焼バーナ10が燃焼作動を開始する構成とされている。
A hot
給湯配管41には、給湯・給水バイパス配管43が接続されている。給湯・給水バイパス配管43は、外部の給水源から湯水を供給するための給水配管40から分岐された配管であり、中途にバイパス流量調整弁47が設けられている。バイパス流量調整弁47は、負荷端末等に送り込まれる湯水の温度に基づいて開度がフィードバック制御される。
A hot water supply / water
二次熱交換器5は、中空で箱状のケース部材22の両端部に平行に配置されたヘッダ23,25間に多数の受熱管24をろう付けして接続した、いわゆる多管型の熱交換器である。二次熱交換器5は、ヘッダ23側に入水口26と出水口27とを有する。
The
入水口26は、外部の給水源から湯水を供給するための給水配管40に接続されている。また、出水口27は、接続流路18を介して一次熱交換器4の入水口15に接続されている。ヘッダ23は、入水口26側の空間と、出水口27側の空間とが独立している。そのため、入水口26から流入した湯水は、受熱管24内を流れてケース部材22を横断し、ヘッダ25に流入する。
The
ヘッダ25に流入した湯水は、ヘッダ25において流れ方向を逆転してヘッダ23側に流れ、ヘッダ23の出水口27側の空間に流入し、出水口27から排出される。二次熱交換器5は、上記したようにして湯水が流れて熱交換することにより燃焼ガスの持つ潜熱の大部分を回収する。
The hot water that has flowed into the
本実施形態の加熱装置1は、上記した一次熱交換器4および二次熱交換器5において湯水を加熱する熱交換系統30を備えている。熱交換系統30は、一次熱交換器4と二次熱交換器5とを接続流路18で接続した構成とされている。
The heating device 1 of the present embodiment includes a
接続流路18は、一次熱交換器4の入水口15と二次熱交換器5の出水口27とを繋ぐ流路である。図1にハッチングで示すように、接続流路18は、中途にトラップ構造部31(滞留部)を有する。トラップ構造部31は、二次熱交換器5側から一次熱交換器4よりも下方まで立ち下がった後、一次熱交換器4の入水口15まで立ち上がる構造となっている。また、トラップ構造部31は、加熱装置1への組み付け状態において、熱交換系統30を構成する他の部位よりも低い場所に位置している。そのため、熱交換系統30における流水が停止すると、熱交換系統30内に残留している湯水はトラップ構造部31に集まって滞留する。
The
トラップ構造部31は、トラップ構造部31を構成する配管の肉厚は、一次熱交換器4の受熱管4cや二次熱交換器5の受熱管24の肉厚よりも分厚い。そのため、トラップ構造部31は、強度が高く、滞留した湯水が凍結を起こしても配管の割れ等が起こりにくい。
In the
また、トラップ構造部31の容量は、熱交換系統30における流水の停止後、後述する水抜き動作を行ってトラップ構造部31に溜まる湯水を排出流路32を介して排出した後に、二次熱交換器5等から出てくると想定される湯水の量よりも大きく設定されている。本実施形態では、トラップ構造部31の容量が約20〜30[ml]程度となるように調整されている。
Moreover, the capacity | capacitance of the
また、トラップ構造部31に繋がる接続流路18を構成する配管は、二次熱交換器5側から立ち下がる部分が図2(b)に示すように略「く」字形に屈曲しており、トラップ構造部31を構成する配管と略直交している。そのため、バイパス流路35に湯水が流れ込んだとしても、バイパス流路35における水流がなくなると、湯水がスムーズに流れ落ちる。また、トラップ構造部31と一次熱交換器4とを繋ぐ配管についても、略「く」字形に屈曲しており、トラップ構造部31を構成する配管と略直交している。そのため、バイパス流路35をバイパスする湯水は、スムーズに一次熱交換器4側に流れ込む。
Moreover, as for the piping which comprises the
トラップ構造部31を構成する配管は、図2に示すように、略全体が一次熱交換器4の下方に位置する缶体6の外周面6aに沿うように配されている。そのため、燃焼バーナ10が燃焼作動を行うと、トラップ構造部31を構成する配管は、略全体が缶体6からの伝熱を受けて加熱される。
As shown in FIG. 2, the pipes constituting the
トラップ構造部31には、排出流路32が接続されている。排出流路32は、接続流路18における通水の停止時に滞留する湯水を排出するための流路であり、排出流路32の中途に設けられた排出弁33を開くことにより、トラップ構造部31に溜まった湯水を排出することができる。
A
接続流路18は、トラップ構造部31に対して湯水の流れ方向上流側と下流側とをバイパスするバイパス流路35を有する。また、バイパス流路35は、トラップ構造部31よりも上方に位置している。そのため、バイパス流路35は、トラップ構造部31において湯水が凍結するなどして、トラップ構造部31における湯水の流れが阻止された状態において、トラップ構造部31を迂回して通水可能な構造となっている。
The
バイパス流路35は、図1に示すように二次熱交換器5側から流れてくる湯水の流れ方向下流側の端部と接続流路18との接続部C1が、前記湯水の流れ方向上流側の端部と接続流路18との接続部C2よりも上側に位置するように接続されている。すなわち、バイパス流路35は、接続流路18を流れる湯水の流れ方向下流側から上流側に向けて上り勾配が付けられた状態となっている。そのため、接続流路18を介して湯水が二次熱交換器5側からトラップ構造部31側に滴下してきても、この湯水はバイパス流路35に侵入しない。
As shown in FIG. 1, the
バイパス流路35の開口径d1は、上記した最低作動流量W以上の流量の湯水が通過できる大きさとされている。また、バイパス流路35の開口径d1は、接続流路18の開口径d2よりも小さい。さらに具体的には、バイパス流路35の開口径d1は、接続流路18の開口径d2の約1/3〜2/3程度の範囲とされている。本実施形態では、開口径d1が開口径d2の約1/2とされている。そのため、バイパス流路35は、トラップ構造部31に比べて流路抵抗が大きい。従って、本実施形態の加熱装置1では、接続流路18に流れ込んだ湯水がトラップ構造部31側に優先的に流れ、バイパス流路35側に湯水が流れ込みにくい。
The opening diameter d1 of the
続いて、本実施形態の加熱装置1の動作について説明する。本実施形態の加熱装置1は、給湯栓48が開栓されると、給水配管40を介して外部の給水源から二次熱交換器5に湯水が供給される。これに伴って、湯水が一次熱交換器4、二次熱交換器5および接続流路18によって構成される熱交換系統30や、これに接続された給湯配管41に順次湯水が流れる。さらに具体的には、二次熱交換器5の入水口26から湯水が流入すると、ヘッダ23,25間に配された各受熱管24に湯水が流れ、出水口27から二次熱交換器5の外部に出る。出水口27から出た湯水は、接続流路18を通過し、一次熱交換器4の入水口15から受熱管4cに流れ込む。受熱管4cを流れる湯水は、出水口16から一次熱交換器4の外部に取り出され、給湯配管41を介して給湯栓48に供給される。
Then, operation | movement of the heating apparatus 1 of this embodiment is demonstrated. In the heating device 1 of the present embodiment, when the
上記したようにして、給湯栓48が開栓された後、流量センサ45によって給湯配管41において所定量を超える湯水の流れが検知されると、燃焼バーナ10において燃焼動作が開始される。燃焼バーナ10が燃焼動作を開始すると、これに伴って発生した高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路3を上方に向けて流れる。
As described above, after the
燃焼ガス流路3を流れる燃焼ガスは、一次熱交換器4を通過する際に受熱管4cを流れる湯水と熱交換し、顕熱の大部分が回収される。また、一次熱交換器4を通過した燃焼ガスは、燃焼ガス流路3において燃焼ガスの流れ方向下流側、すなわち上方側に配された二次熱交換器5のケース部材22内に流入する。ケース部材22内に流入した燃焼ガスは、各受熱管24内を流れる湯水と熱交換する。これにより、燃焼ガスに残存していた顕熱に加えて、燃焼ガスの持つ潜熱の大部分が回収される。燃焼ガスは、二次熱交換器5において潜熱が回収された後、加熱装置1の外部に排出される。
The combustion gas flowing through the
一方、給湯栓48が閉栓されると、上記した湯水の流れが停止する。これに伴って、給水配管40や給湯配管41、給湯・給水バイパス配管43に加えて、一次熱交換器4と二次熱交換器5とを接続流路18で接続した熱交換系統30にも湯水が残ることとなる。
On the other hand, when the hot-
ここで、気温が高い場合や、給湯栓48が閉栓された後、短期間の内に再度給湯栓48が開栓されると想定される場合は、熱交換系統30等に湯水が残存していたとしても、これが凍結を起こす可能性が低い。しかし、気温が湯水の凍結する可能性がある程度に低い場合や、給湯栓48が閉栓された後、長期間にわたって給湯栓48が閉栓されたままの状態で維持される場合は、熱交換系統30等に残存している湯水が凍結を起こし、一次熱交換器4や二次熱交換器5等が破損するおそれがある。そこで、加熱装置1は、かかる事態が想定される場合に、トラップ構造部31に接続された排出流路32の排出弁33を開栓することにより、一次熱交換器4や二次熱交換器5に残存している湯水を排出する水抜き動作を実施し、凍結を防止可能な構成とされている。
Here, when the temperature is high or when the
上記したように、加熱装置1は、水抜き動作を実施することにより、接続流路18に残存している湯水を排出可能な構成とされている。しかし、加熱装置1において採用されている一次熱交換器4や二次熱交換器5の構造上の理由等によって、水抜き動作時に熱交換系統30等に残存している湯水が一度に抜けきらず、残存してしまう可能性がある。そのため、加熱装置1では、水抜き動作の終了に伴って排出弁33を閉栓した後に、一次熱交換器4や二次熱交換器5に残存している湯水がトラップ構造部31に集まり、溜まってしまうことがある。
As described above, the heating device 1 is configured to be capable of discharging hot water remaining in the
上記したようにしてトラップ構造部31に湯水が溜まり、これが凍結すると、給湯栓48が再度開栓され、二次熱交換器5側から接続流路18に湯水が流れ込んできても、この湯水はトラップ構造部31を通過できない。すなわち、トラップ構造部31において湯水が凍結した状態になると、トラップ構造部31における通水が阻止された状態になる。そのため、トラップ構造部31において湯水が凍結した状態で給湯栓48が開栓されると、接続流路18に流れ込んだ湯水は、トラップ構造部31を迂回し、バイパス流路35を介して一次熱交換器4側に流れ込む。
As described above, when hot water accumulates in the
上記したようにバイパス流路35の開口径d1は、最低作動流量W以上の湯水が通過可能な大きさとされている。そのため、湯水の凍結に伴ってトラップ構造部31が通水不可能な状態になっていても、給湯栓48を開栓することにより、最低作動流量W以上の湯水がバイパス流路35を通って湯水が一次熱交換器4および給湯配管41に流れ込み、燃焼バーナ10が燃焼作動を再開できる。
As described above, the opening diameter d1 of the
上記したようにして燃焼バーナ10において燃焼作動が開始されると、これによって発生した熱エネルギーが缶体6に隣接する位置に配されたトラップ構造部31の配管に伝達する。これにより、トラップ構造部31内において凍結している湯水が次第に溶け、トラップ構造部31に湯水が流れるようになる。
When the combustion operation is started in the
上記したように、本実施形態の加熱装置1では、接続流路18の中途にトラップ構造部31が設けられており、水抜き動作の際に熱交換系統30を構成する二次熱交換器5等から抜けきらずに残存した湯水がトラップ構造部31に溜まる構成とされている。トラップ構造部31を構成する配管は、一次熱交換器4や二次熱交換器5を構成する受熱管4c,24のように伝熱特性を考慮する必要がないため、これらの受熱管4c,24よりも肉厚で強度が高い。そのため、加熱装置1は、水抜き動作の後、トラップ構造部31に湯水が溜まって凍結しても、熱交換系統30の破損等が起こらない。
As described above, in the heating device 1 of the present embodiment, the
また、加熱装置1は、トラップ構造部31よりも上方にバイパス流路35が設けられた構成となっているため、水抜き動作の後にトラップ構造部31に滞留する湯水が凍結し、トラップ構造部31を湯水が通過できない状態であっても、接続流路18を介して供給される湯水をバイパス流路35を介して一次熱交換器4側に送り込むことができる。また、バイパス流路35は、燃焼バーナ10の作動条件となる最低作動流量W以上の流量で湯水を流すことができる構成となっている。そのため、加熱装置1は、トラップ構造部31が凍結状態であっても、給湯栓48を開栓することによって直ちに燃焼バーナ10が燃焼作動を開始できる。すなわち、加熱装置1は、トラップ構造部31の凍結に伴う通水不良や、これに起因する燃焼バーナ10の作動不良が起こらない。
Moreover, since the heating apparatus 1 has a configuration in which the
加熱装置1において、バイパス流路35は、湯水の流れ方向下流側における接続部C1が、湯水の流れ方向上流側における接続部C2よりも高い位置にある。すなわち、バイパス流路35は、湯水の流れ方向上流側から下流側に向けて上り勾配が付いた流路である。そのため、上記した構成によれば、二次熱交換器5側から流れてきた湯水がバイパス流路35に侵入しにくい。従って、加熱装置1は、バイパス流路35に湯水が残存したり、バイパス流路35が凍結するといった不具合が起こりにくい。
In the heating apparatus 1, the
なお、上記実施形態では、水抜き動作の際に二次熱交換器5に湯水が残留する可能性が高いため、バイパス流路35の湯水の流れ方向下流側(二次熱交換器5側)の接続部C1が、湯水の流れ方向上流側(二次熱交換器5側)の接続部C2よりも高くなるように傾斜させた構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば水抜き動作の際に一次熱交換器4側に湯水が残留する可能性が高いと想定される場合は、バイパス流路35の傾斜を逆転させ、接続部C1側を接続部C2側よりも低くなるようにしてもよい。また、バイパス流路35に湯水が入ったり、残留するのを防止するためには、バイパス流路35を傾斜させることが望ましいが、バイパス流路35は傾斜しない構成としてもよい。
In the above embodiment, since there is a high possibility that hot water remains in the
バイパス流路35の開口径d1は、上記したようにトラップ構造部31の開口径d2よりも小さいことが望ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく。開口径d1が開口径d2と同等であったり、開口径d2よりも大きいものであってもよい。
The opening diameter d1 of the
また、バイパス流路35は、配管の開口径d1をトラップ構造部31の開口径d2よりも小さくすることによって通路抵抗をトラップ構造部31よりも大きくしたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば接続部C1,C2のいずれか一方側又は双方の端部のみを縮径した構成とするなどしてもよい。
Further, the
加熱装置1は、トラップ構造部31において湯水が凍結した状態になっても、バイパス流路35を通って湯水が流れ、一次熱交換器4に液体が行き渡る。そのため、加熱装置1は、トラップ構造部31が通液不可能な状態であっても一次熱交換器4がいわゆる空焚き状態にならない。
In the heating device 1, even when the hot water is frozen in the
上記実施形態では、トラップ構造部31を構成する配管が、缶体6の外周面6aに沿うように配されており、缶体6からの伝熱により暖められる構成となっている。そのため、加熱装置1は、トラップ構造部31が凍結状態になっても、バイパス流路35を通って湯水が流れて燃焼バーナ10が作動し始め、これによって缶体6が加熱されると、この熱の影響によりトラップ構造部31の凍結状態が解除される。そのため、加熱装置1は、トラップ構造部31が凍結しても、燃焼バーナ10の作動開始からまもなくトラップ構造部31を湯水が通過する通常の通水状態に戻る。
In the said embodiment, piping which comprises the
上記実施形態においてトラップ構造部31は、図1等に示すように略「U」字形の形状を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、略「S」字形等、適宜の形状とすることができる。すなわち、トラップ構造部31は、熱交換系統30における湯水の流れが停止した際に、熱交換系統30に残存している湯水が滞留するような形状であればよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態の加熱装置1は、熱交換系統30を構成する接続流路18の中途にトラップ構造部31を設けた構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図3に示す加熱装置50のように、トラップ構造部31を設けない構成としてもよい。かかる構成とした場合、熱交換系統30における通水が停止した後、水抜き動作を実施すると、図3にハッチングで示すように一次熱交換器4を構成する受熱管4cのうち、下方に位置する受熱管4cに水抜き動作の際に熱交換系統30から抜けきらなかった湯水が滞留することとなる。すなわち、加熱装置50では、図3にハッチングで示す部位(滞留部51)に、上記したトラップ構造部31と同様に湯水が滞留することとなる。
Moreover, although the heating apparatus 1 of the said embodiment was the structure which provided the
加熱装置50のようにトラップ構造部31を設けない構成とする場合は、図3に示すように、滞留部51を構成する受熱管4cよりも上方にバイパス流路35を設けた構成とすれば、上記した加熱装置1と同様の作用効果を発揮することができる。さらに具体的には、加熱装置50では、接続流路18の滞留部51よりも湯水の流れ方向上流側の部位と、滞留部51を構成する受熱管4cよりも上方に位置する受熱管4cとをバイパス流路35で繋ぎ、連通させた構成とすればよい。かかる構成とした場合、水抜き動作の後、一次熱交換器4の底部側に残留する湯水が凍結しても、再度給湯栓48を開くことによって供給される湯水は、バイパス流路35を通じて一次熱交換器4を通過することができる。そのため、加熱装置50のような構成とすることによっても、加熱装置1と同様に水抜き動作の後に滞留部51に滞留している湯水が凍結した状態であっても、直ちに給湯動作を再開することができる。
When it is set as the structure which does not provide the
また、加熱装置50は、一次熱交換器4を構成する一部の受熱管4cによって構成される滞留部51において湯水が凍結した状態であっても、残りの受熱管4cにバイパス流路35を介して湯水が流れ込む構成とされている。ここで、滞留部51を構成する受熱管4cは、湯水が残存して凍結したものであるため、燃焼バーナ10が作動して高温の燃焼ガスにさらされると、すぐに凍結している湯水が溶けるため空焚き状態にならない。また、残りの受熱管4cについても、燃焼バーナ10の作動時には、バイパス流路35を介して供給される湯水が流れるため空焚き状態にならない。従って、加熱装置50のような構成とした場合についても、滞留部51において湯水が凍結している状態で燃焼バーナが作動しても空焚き状態にならない。
Moreover, even if the hot water is frozen in the
加熱装置50のように、一次熱交換器4の一部に滞留部51が形成される場合は、滞留部51を構成する受熱管4cに大量の湯水が流れ込んで凍結を起こすと、受熱管4cの破損等が起こる可能性がある。しかし、加熱装置50では、一次熱交換器4の底側を横切るように配された受熱管4c全体が滞留部51として機能するため、滞留部51の容積が比較的大きい。そのため、加熱装置50のような構成とした場合についても、水抜き動作後に滞留部51に集まる湯水の凍結に伴う一次熱交換器4の破損等が起こりにくい。
When the staying
上記した加熱装置1,50は、それぞれ給湯栓48に供給する湯水を加熱するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば風呂に落とし込むための湯水や、暖房端末等の負荷端末に対して供給する湯水や熱媒体を加熱する構成としてもよい。
The
また、上記した加熱装置1,50は、いずれも単一の熱負荷(給湯)に対して使用される湯水を加熱する、いわゆる一缶一水型の加熱装置であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記した構成と同様の構成を給湯用の湯水を加熱するための加熱系統と、風呂への落とし込みを行うための湯水を加熱する加熱系統とを単一の缶体に配した、いわゆる一缶二水型の加熱装置等に適用してもよい。
The
上記した加熱装置1,50は、いずれも一次熱交換器4や二次熱交換器5の下方に燃焼バーナ10が配された構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、一次熱交換器4や二次熱交換器5の上方側に燃焼バーナ10を配して上方から下方に向けて火炎を形成する、いわゆる逆燃焼式の燃焼形態を取るものであってもよい。
Each of the
また、上記した逆燃焼式の燃焼形態を採用した場合は、熱エネルギーの回収効率の観点から、加熱装置1,50とは一次熱交換器4と二次熱交換器5との上下の位置関係を入れ替えることが望ましい。すなわち、逆燃焼式の燃焼形態を採用した場合は、燃焼ガスが上方から下方に向けて流れるため、熱交換効率を最適化するためには、一次熱交換器4を上方(燃焼ガスの流れ方向上流側)に配し、二次熱交換器5を下方(燃焼ガスの流れ方向下流側)に配した構成とすることが望ましい。
Further, when the above-described reverse combustion type combustion mode is adopted, the upper and lower positional relationship between the
上記したように一次熱交換器4と二次熱交換器5との位置関係を入れ替えた場合、加熱装置1のように、接続流路18に下方に配される二次熱交換器5よりも下方側の位置まで立ち下がるトラップ構造部31を設けると共に、この上方にバイパス流路35を設けた構成とすることにより、水抜き動作の後にトラップ構造部31に滞留する湯水の凍結したとしても、直ちに給湯動作を再開可能な加熱装置を提供できる。
When the positional relationship between the
また、上記したように一次熱交換器4を二次熱交換器5の上方に配した構成とする場合、加熱装置50のように、接続流路18の中途に、下方に配される二次熱交換器5の受熱管24のうち、水抜き動作後に湯水が滞留すると想定される部位に配されるもの(滞留部)よりも上方に位置する受熱管24とバイパスするバイパス流路35を設けた構成とすることによっても、水抜き動作の後に前記滞留部に滞留する湯水の凍結に伴う燃焼バーナ10の作動不良を解消することができる。
Moreover, when it is set as the structure which distribute | arranged the
上記実施形態では、一次熱交換器4としてフィン・アンド・チューブ型の熱交換器を採用し、二次熱交換器5として多管型の熱交換器を採用した例を例示したが、当該構成は本発明の一実施形態に過ぎず、例えばいわゆるプレートフィン型と称される熱交換器のように他の形態の熱交換器を備えた構成であってもよい。
In the said embodiment, although the fin and tube type heat exchanger was employ | adopted as the
1,50 加熱装置
3 燃焼ガス流路
4 一次熱交換器
4c 受熱管
5 二次熱交換器
10 燃焼バーナ
24 受熱管
30 熱交換系統
31 トラップ構造部(滞留部)
35 バイパス流路
45 流量センサ(流量検知手段)
51 滞留部
DESCRIPTION OF
35
51 Staying part
Claims (7)
当該燃焼ガス流路の中途には、燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱可能な一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配され、一次熱交換手段を通過した燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する二次熱交換手段と、前記一次熱交換手段と二次熱交換手段とを配管接続して構成される熱交換系統を備えたものであり、
前記熱交換系統には、当該熱交換系統内に残留している液体が液流の停止に伴って滞留すると想定される滞留部と、
当該滞留部よりも高い位置において滞留部に対して液体の流れ方向上流側と下流側とをバイパスし、一次熱交換手段又は二次熱交換手段に液体を供給可能なバイパス流路とが設けられていることを特徴とする加熱装置。 A combustion burner and a combustion gas passage through which combustion gas generated in the combustion burner flows;
In the middle of the combustion gas flow path, a primary heat exchange means capable of heating the liquid by heat exchange with the combustion gas, and a primary heat exchange means disposed downstream of the primary heat exchange means in the flow direction of the combustion gas. Secondary heat exchange means for heating the liquid by heat exchange with the combustion gas that has passed through, and a heat exchange system configured by connecting the primary heat exchange means and the secondary heat exchange means by piping. ,
In the heat exchange system, the liquid remaining in the heat exchange system is assumed to stay with the stop of the liquid flow,
A bypass flow path is provided that bypasses the upstream and downstream sides in the liquid flow direction with respect to the staying portion at a position higher than the staying portion, and can supply liquid to the primary heat exchange means or the secondary heat exchange means. A heating device characterized by that.
当該燃焼ガス流路の中途には、燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱可能な一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配され、一次熱交換手段を通過した燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する二次熱交換手段とが設けられており、
前記一次熱交換手段と二次熱交換手段とを配管接続して熱交換系統が構成されたものであり、
当該熱交換系統は、一次熱交換手段と二次熱交換手段の中途に滞留部と、滞留部における通液が阻止された状態において滞留部を迂回して一次熱交換手段又は二次熱交換手段に液体を供給可能なバイパス流路とを有することを特徴とする加熱装置。 A combustion burner and a combustion gas passage through which combustion gas generated in the combustion burner flows;
In the middle of the combustion gas flow path, a primary heat exchange means capable of heating the liquid by heat exchange with the combustion gas, and a primary heat exchange means disposed downstream of the primary heat exchange means in the flow direction of the combustion gas. Secondary heat exchange means for heating the liquid by heat exchange with the combustion gas that has passed through,
A heat exchange system is configured by connecting the primary heat exchange means and the secondary heat exchange means by piping,
The heat exchange system includes a staying part in the middle of the primary heat exchanging means and the secondary heat exchanging means, and bypassing the staying part in a state where liquid passage in the staying part is blocked, the primary heat exchanging means or the secondary heat exchanging means And a bypass channel capable of supplying a liquid to the heating device.
バイパス流路は、前記作動流量以上の液体を通液可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の加熱装置。 The combustion burner operates on the condition that liquid of a predetermined operating flow rate or more flows in the heat exchange system,
The heating device according to any one of claims 1 to 5, wherein the bypass channel is capable of passing a liquid having a flow rate equal to or higher than the operating flow rate.
バイパス流路が、前記一次熱交換手段に対して液体の流れ方向上流側と、受熱管とをバイパスするものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の加熱装置。 The primary heat exchange means includes a heat receiving pipe through which a liquid flows,
The heating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the bypass flow path bypasses the upstream side in the liquid flow direction and the heat receiving pipe with respect to the primary heat exchange means.
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