JP5207053B2 - Heat exchanger and water heater - Google Patents
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Description
本発明は、複数のコイル管ユニットを利用して構成され、燃焼ガスなどの加熱用媒体から前記複数のコイル管ユニットを利用して熱回収を行なう熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。 The present invention is configured by using a plurality of coil tube units, a heat exchanger that recovers heat from a heating medium such as combustion gas using the plurality of coil tube units, a hot water supply device including the heat exchanger, and the like It relates to the hot water device.
従来の熱交換器の一例として、特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された熱交換器は、伝熱管が複数のコイル管ユニットを利用して構成されており、これら複数のコイル管ユニットは、軸長方向に並べられてケーシング内に配されている。各コイル管ユニットは、複数の螺旋状のループ部が一連に繋がったコイル管体部と、このコイル管ユニットの両端に繋がった一対の延設管体部とを有しており、これら一対の延設管体部からコイル管体部の内部に通水を行なわせることが可能である。一方、複数のコイル管ユニットの内方領域に燃焼ガスを供給させた際には、この燃焼ガスはコイル管体部の複数のループ部どうしの間を通過しつつコイル状管体部に作用する。したがって、前記燃焼ガスからコイル状管体部により熱回収を行なって、コイル管体部内を流通する水を加熱することが可能である。複数のコイル管ユニットを利用して伝熱管を構成すれば、コイル管ユニットの数を増減することによって、燃焼ガスからの熱回収量を適宜に変更することができ、所望の湯水加熱能力を発揮するように熱交換器を設計・製作することが容易化される。
An example of a conventional heat exchanger is described in
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように解決すべき点があった。 However, the prior art has a problem to be solved as described below.
すなわち、前記従来技術においては、図９（ａ），（ｂ）に示すようなコイル管ユニット９が用いられている。このコイル管ユニット９は、円形螺旋管としてのコイル管体部９０の両端から第１および第２の延設管体部９１ａ，９１ｂが接線方向に延びている。これら一対の延設管体部９１ａ，９１ｂどうしの間の寸法Ｌ１０は、コイル管体部９０の内径と同程度の大きな寸法となっている。また、各延設管体部９１ａ，９１ｂとそれらの近傍に位置するコイル管体部９０の表面部とは、段差ｈを生じている。このため、図１０に示すように、複数のコイル管ユニット９をそれらの軸長方向に並べた場合には、これらが互いに隣接する領域において、幅Ｌ１０の隙間９２が形成される。これでは、各コイル管体部９０の内方に燃焼ガスを供給した場合に、この燃焼ガスの多くが隙間９２を通過することとなって、各コイル管体部９０に対して燃焼ガスを有効に作用させ難くなり、熱回収量が少なくなる不具合を生じる。なお、図９および図１０に示す例では、コイル管体部９０の各所の厚みが均一に形成されている場合を示しているが、前記特許文献１においては、コイル管体部の各部の厚みを不均一として、前記したような隙間９２を生じないようにする構成が示されている。ただし、そのような構成では、コイル管体部の各部の厚みを均一に形成する場合と比較すると、コイル管体部の製造作業がかなり面倒なものとなり、製造コストが高いものとなる。
That is, in the prior art, a
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域に大きな隙間が生じることを回避し、前記隙間の存在に起因して加熱用媒体からの熱回収量が減少することを適切に抑制することが可能な熱交換器、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and avoids the generation of large gaps in adjacent regions between a plurality of coiled tube units, and heating due to the existence of the gaps. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that can appropriately suppress a decrease in the amount of heat recovered from a working medium, and a hot water device including the heat exchanger.
前記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above-described problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、軸長方向に並べられた複数のコイル管ユニットを備えており、前記各コイル管ユニットは、複数のループ部が一連に繋がっているコイル管体部と、このコイル管体部の両端に繋がって前記コイル管体部の外方に向けて延びる第１および第２の延設管体部とを有しており、前記コイル管体部の内方領域および外方領域の一方から他方に向けて前記複数のループ部どうしの間を加熱用媒体が通過することにより、前記コイル管体部内を流通する流体を加熱可能とされている、熱交換器であって、前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部は、前記各ループ部の略法線方向に延びるように形成されて互いに接近していることを特徴としている。 The heat exchanger provided by the first aspect of the present invention includes a plurality of coil tube units arranged in the axial length direction, and each of the coil tube units has a plurality of loop portions connected in series. A coil tube section, and first and second extending tube sections connected to both ends of the coil tube section and extending outward from the coil tube section; When the heating medium passes between the plurality of loop portions from one of the inner region and the outer region to the other, the fluid flowing through the coiled tube portion can be heated. In the heat exchanger, the first and second extending tube portions located in adjacent regions of the plurality of coil tube units are formed to extend in a substantially normal direction of the loop portions. It is characterized by being close to each other.
このような構成によれば、コイル管ユニットどうしの隣接領域において、第１および第２の延設管体部の相互間に形成される隙間が小さくなる。したがって、コイル管体部の内方領域または外方領域の一方から他方に向けて加熱用媒体を通過させる際に、加熱用媒体の多くが前記隙間を通過しないようにして、前記加熱用媒体をコイル管体部に対して効率良く作用させ、熱交換効率を高くすることができる。また、本発明においては、第１および第２の延設管体部の相互間に形成される隙間を小さくするための手段として、第１および第２の延設管体部をともに各ループ部の略法線方向に延びるように形成してこれらを互いに接近させているが、このような手段によれば、前記特許文献１とは異なり、コイル管ユニットの各部の厚みを不均一に形成する必要はなく、コイル管ユニットの製造コストを廉価にすることができる。
According to such a configuration, in the adjacent region between the coil tube units, a gap formed between the first and second extending tube portions is reduced. Therefore, when passing the heating medium from one of the inner region and the outer region of the coiled tube portion toward the other, the heating medium is made to prevent most of the heating medium from passing through the gap. It is possible to efficiently act on the coiled tube body portion and increase the heat exchange efficiency. In the present invention, as means for reducing the gap formed between the first and second extending tube portions, both the first and second extending tube portions are connected to the loop portions. However, according to such means, unlike in
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各コイル管ユニットは、前記コイル管体部として、略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部を有し、かつこれら複数のコイル管体部の両端に、前記各ループ部の略法線方向に延びるように形成された第１および第２の延設管体部がそれぞれ繋がった構成とされており、前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域においては、最内周のコイル管体部に繋がっている第１および第２の延設管体部が、これらの間に他の第１および第２の延設管体部を介在させることなく互いに接近している。 In a preferred embodiment of the present invention, each of the coil tube units has a plurality of coil tube portions that are substantially concentrically wound as the coil tube portions, and the plurality of coil tube bodies. The first and second extending tube portions formed so as to extend in the substantially normal direction of the loop portions are respectively connected to both ends of the portion, and the plurality of coil tube units are connected to each other. In the adjacent region, the first and second extending tube portions connected to the innermost coil tube portion interpose the other first and second extending tube portions therebetween. Are close to each other without.
このような構成によれば、各コイル管ユニットに加熱用媒体を作用させた際には、各コイル管ユニットの略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部のそれぞれによって熱回収が行なわれるために、熱交換効率を高めるのにより好適となる。一方、前記構成によれば、コイル管ユニットどうしの隣接領域において最内周のコイル管体部に繋がっている第１および第２の延設管体部の相互間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、たとえば最内周のコイル管体部の内方領域からその外方領域に向けて加熱用媒体を通過させる際に、この加熱用媒体の多くが前記隙間を通過しないようにし、最内周のコイル管体部に対しても加熱用媒体を効率良く作用させることができる。 According to such a configuration, when a heating medium is applied to each coil tube unit, heat recovery is performed by each of the plurality of coil tube body portions that are substantially concentrically wound around each coil tube unit. In order to be carried out, it is more preferable to increase the heat exchange efficiency. On the other hand, according to the said structure, the clearance gap formed between the 1st and 2nd extending tubular-body parts connected with the innermost coil-tube part in the adjacent area | region between coiled-tube units is made small. be able to. For this reason, for example, when the heating medium is passed from the inner region of the innermost coil tube portion toward the outer region, most of the heating medium is prevented from passing through the gap. The heating medium can also be efficiently applied to the peripheral coil tube portion.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル管ユニットを内部に収容するケーシングの周壁部に設けられ、かつ入水口および出湯口を有するヘッダ部を備え、このヘッダ部に前記各コイル管ユニットの第１および第２の延設管体部が接続されていることにより、前記ヘッダ部から前記各コイル管ユニットへの通水が可能とされており、前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部の相互間に形成されている隙間は、前記ヘッダ部に対面した配置とされて、前記隙間を通過した加熱用媒体を前記ヘッダ部に作用させることが可能な構成とされている。 In a preferred embodiment of the present invention, there is provided a header portion provided on a peripheral wall portion of a casing for accommodating the plurality of coil tube units therein, and having a water inlet and a hot water outlet, and each coil tube is provided in the header portion. By connecting the first and second extending tube portions of the unit, water can be passed from the header portion to each of the coil tube units, and adjacent to the plurality of coil tube units. The gap formed between the first and second extending tube portions located in the region is arranged to face the header portion, and the heating medium that has passed through the gap is placed in the header portion. It is set as the structure which can be made to act.
このような構成によれば、第１および第２の延設管体部の相互間に形成されている隙間を通過した加熱用媒体を利用してヘッダ部、ひいてはこのヘッダ部内に存在する湯水を加熱することが可能となる。したがって、前記隙間を通過した加熱用媒体をも湯水加熱に有効に利用することができ、熱交換効率を高めるのにより好適となる。また、前記隙間を通過した加熱用媒体をヘッダ部に作用させれば、この加熱用媒体がケーシングの他の部分に作用する場合とは異なり、ケーシングの一部分が前記加熱用媒体によって高温に加熱される不具合も適切に解消される。 According to such a configuration, using the heating medium that has passed through the gap formed between the first and second extending tube parts, the header part, and thus the hot water present in the header part is removed. It becomes possible to heat. Therefore, the heating medium that has passed through the gap can also be used effectively for hot water heating, which is more suitable for improving the heat exchange efficiency. Also, if the heating medium that has passed through the gap acts on the header portion, unlike the case where this heating medium acts on other parts of the casing, a part of the casing is heated to a high temperature by the heating medium. The problem that is solved is also solved appropriately.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル管ユニットの内方領域を前記軸長方向において第１および第２の空間部に仕切る仕切り部材を備え、前記複数のコイル管ユニットは、前記第１の空間部を囲む第１の熱交換部と、前記第２の空間部を囲む第２の熱交換部とに区分されており、前記第１の空間部に前記加熱用媒体が供給されたときには、この加熱用媒体が前記第１の熱交換部のループ部どうしの間を通過した後に前記第２の熱交換部のループ部どうしの間を通過し、前記第１および第２の熱交換部によって前記加熱用媒体から顕熱および潜熱を順次回収可能な構成とされている。 In a preferred embodiment of the present invention, it comprises a partition member that partitions the inner regions of the plurality of coil tube units into first and second space portions in the axial length direction, and the plurality of coil tube units are It is divided into a first heat exchanging part surrounding the first space part and a second heat exchanging part surrounding the second space part, and the heating medium is supplied to the first space part. The heating medium passes between the loop parts of the first heat exchange part and then passes between the loop parts of the second heat exchange part, and the first and second heat exchange parts. The exchange unit can sequentially recover sensible heat and latent heat from the heating medium.
このような構成によれば、加熱用媒体から顕熱および潜熱をそれぞれ回収することができるために、熱回収量を多くするのに一層好ましいものとなる。 According to such a configuration, since sensible heat and latent heat can be recovered from the heating medium, respectively, it is more preferable for increasing the amount of heat recovery.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のコイル管ユニットは、前記軸長方向が略水平方向となるように横並びに設けられており、前記第１および第２の延設管体部は、潜熱回収に伴って前記コイル管体部の外面に発生したドレインを下方に導くことが可能に前記コイル管体部から下向き、または斜め下向きに延びている。 In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of coil tube units are provided side by side so that the axial length direction is a substantially horizontal direction, and the first and second extending tube portions are In addition, the drain generated on the outer surface of the coiled tube part in accordance with the latent heat recovery extends downward or obliquely downward from the coiled tube part so that the drain can be guided downward.
このような構成によれば、潜熱回収に伴って発生するドレインがコイル管体部の表面に発生した場合に、このドレインを第１および第２の延設管体部によって積極的に下方に導くことができ、コイル管体部の表面に多量のドレインが残留したままになることが解消される。コイル管体部の表面に多くのドレインが残留したままであると、加熱用媒体をコイル管体部の表面に直接接触させることが困難となるために熱交換効率が低下するが、前記構成によれば、そのような不具合を適切に解消することができる。 According to such a configuration, when a drain generated due to the recovery of latent heat is generated on the surface of the coil tube body portion, the drain is positively guided downward by the first and second extending tube body portions. This eliminates the fact that a large amount of drain remains on the surface of the coiled tube portion. If many drains remain on the surface of the coiled tube part, it becomes difficult to directly contact the heating medium with the surface of the coiled tube part, resulting in a decrease in heat exchange efficiency. According to this, such a problem can be solved appropriately.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヘッダ部は、前記複数のコイル管ユニットの下方に位置して、前記第１および第２の延設管体部によって導かれてきたドレインを受けることが可能であり、かつ受けたドレインをこのヘッダ部の外部に排出するためのドレイン排出口を有している。 In a preferred embodiment of the present invention, the header portion is located below the plurality of coil tube units and receives the drain guided by the first and second extending tube portions. It is possible and has a drain discharge port for discharging the received drain to the outside of the header portion.
このような構成によれば、ヘッダ部を利用してドレインを適切にヘッダ部およびケーシングの外部に排出することができる。また、ヘッダ部には、入水口、出湯口、およびドレイン排出口が設けられるために、これらに対する接続配管の集約化を図ることもできる。 According to such a structure, a drain can be appropriately discharged | emitted outside the header part and a casing using a header part. Moreover, since the header part is provided with a water inlet, a hot water outlet, and a drain outlet, it is possible to consolidate connection pipes for these.
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、バーナと、このバーナにより発生された燃焼ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なうための熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記熱交換器として、本発明の第１の側面により提供される熱交換器が用いられていることを特徴としている。 A hot water apparatus provided by the second aspect of the present invention includes a burner and a heat exchanger for performing heat recovery from the combustion gas generated by the burner to perform hot water heating. However, the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention is used as the heat exchanger.
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。 According to such a configuration, the same effect as described for the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図１〜図７は、本発明が適用された熱交換器およびこれを備えた温水装置、ならびにこれらに関連する構成の一例を示している。図１によく表われているように、本実施形態の温水装置ＷＨは、バーナ１と、熱交換器ＨＥとを具備して構成されている。バーナ１は、たとえばガスバーナであり、このバーナ１には、図示されていないファンを利用して燃焼用空気と燃料ガスとの混合ガスが供給され、この混合ガスが点火プラグ（図示略）の点火動作によって燃焼を行なうように構成されている。このバーナ１は、熱交換器ＨＥの後述する第１の空間部７Ａに配されている。
1-7 has shown an example of the heat exchanger with which this invention was applied, a hot water apparatus provided with the same, and the structure relevant to these. As clearly shown in FIG. 1, the hot water device WH of the present embodiment includes a
熱交換器ＨＥは、ケーシング２と、このケーシング２内に収容された伝熱管としての複数のコイル管ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ３）とを備えている。ケーシング２は、複数のコイル管ユニットＵの周囲を囲む周壁部２０を有し、かつ水平方向の両端には、バーナ１の挿入用開口部２１、および熱回収を終了した燃焼ガスの排出口２２が形成されている。また、周壁部２０の下部には、複数のコイル管ユニットＵに対して通水を行なわせるためのヘッダ部５が設けられている。ヘッダ部５の具体的な構成については後述する。
The heat exchanger HE includes a
図４および図５に示すように、各コイル管ユニットＵは、巻き径が大小相違し、かつ軸長方向の高さ寸法が略同一に揃えられた２つのコイル管体部３（３Ａ，３Ｂ）が略同心の重ね巻き状とされた構成を有している。各コイル管体部３は、円形螺旋状の複数のループ部３０が一連に繋がった構成であり、これら複数のループ部３０どうしの間には、燃焼ガスを通過させるための隙間が形成されている。各コイル管体部３の両端には、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂが連設されている。本実施形態では、各コイル状管体部３とこれに繋がった第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、１本の金属製管体を曲げ加工することにより形成されており、各コイル管体部３と第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂとが一体的に繋がっている。ただし、これとは異なり、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂを各コイル管体部３とは別体の管体を用いて形成し、これらを接続した構成することもできる。
As shown in FIGS. 4 and 5, each coil tube unit U has two coil tube portions 3 (3A, 3B) having different winding diameters and having the same height in the axial length direction. ) Has a concentric lap winding configuration. Each
図５によく表われているように、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、ループ部３０の法線ＮＬと略同一方向に延びて、これらが略平行となるように曲げられており、第１の延設管体部４Ａどうし、および第２の延設管体部４Ｂどうしは、互いに接近している。また、内周側のコイル管体部３Ａに繋がっている第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、これらの間に外周側のコイル管体部３Ｂの第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂを介在させることなく、ループ部３０の接線方向の間隔Ｌ１が小さくなるように設けられている。この間隔Ｌ１は、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂを後述するヘッダ部５に接続するのに支障を生じさせない程度の小寸法である。
As clearly shown in FIG. 5, the first and second extending
図６および図７に示すように、複数のコイル管ユニットＵ１〜Ｕ３は、それらの軸長方向において互いに接近するようにして並べられている（図１の温水装置ＷＨでは、複数のコイル管ユニットＵ１〜Ｕ３が略水平方向に並んでいるが、便宜上、図６および図７では、上下方向に並んだ姿勢で示している）。これら複数のコイル管ユニットＵ１〜Ｕ３のうち、コイル管ユニットＵ１，Ｕ２どうしの隣接領域、およびコイル管ユニットＵ２，Ｕ３どうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、いずれもループ部３０の１つの法線（図示略）と略同一方向に延びて互いに接近している。これら第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂどうしの間に形成される隙間６の開口幅は、たとえば図４および図５で示した間隔Ｌ１と同一の小寸法であり、この隙間６を通過する燃焼ガスの量を少なくするのに好ましいものとなっている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the plurality of coil tube units U1 to U3 are arranged so as to approach each other in the axial length direction (in the hot water apparatus WH of FIG. 1, the plurality of coil tube units U1 to U3 are arranged in a substantially horizontal direction, but for convenience, FIGS. 6 and 7 show the postures arranged in the vertical direction. Among the plurality of coil tube units U1 to U3, the first and second extending
図１に示すように、複数のコイル管ユニットＵは、それらの軸長方向が略水平方向となるように横並びした状態でケーシング２内に配されている。複数のコイル管ユニットＵの位置決め手段としては、それらを水平方向において挟む一組のスペーサ２９ａ，２９ｂやその他の部材（図示略）が適宜利用されている。コイル管ユニットＵ２，Ｕ３どうしの間には、仕切り部材２８が設けられており、コイル管ユニットＵ１〜Ｕ３の内方領域は、バーナ１が配される第１の空間部７Ａと、燃焼ガスの排出口２２に連通した第２の空間部７Ｂとに仕切られている。このことにより、２つのコイル管ユニットＵ１，Ｕ２は、第１の空間部７Ａを囲む第１の熱交換部Ｈ１となっており、かつ残りのコイル管ユニットＵ３は、第２の空間部７Ｂを囲む第２の熱交換部Ｈ２となっている。バーナ１を駆動させて第１の空間部７Ａにおいて燃焼ガスを発生させると、この燃焼ガスは、第１の熱交換部Ｈ１のループ部３０どうしの間を通過して第１の熱交換部Ｈ１の外周領域に進行した後に、第２の熱交換部Ｈ２のループ部３０どうしの間を通過して第２の空間部７Ｂに流入し、その後は排出口２２からケーシング２の外部に排出される。このような過程において、前記燃焼ガスからは第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２によって顕熱および潜熱が順次回収される。
As shown in FIG. 1, the plurality of coil tube units U are arranged in the
図２によく表われているように、各コイル管ユニットＵの第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、ともに下方に向けて延び、かつヘッダ部５に接続されている。図１に示すように、ヘッダ部５は、入水口５０および出湯口５１を有し、かつ内部には、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂの内部に連通する複数の湯水流入室５７が形成された構成を有している。外部から入水口５０に水が供給されると、この水は、各コイル管ユニットＵ内を流通して加熱され、加熱生成された湯水は、出湯口５１から外部に出湯する。ヘッダ部５を利用した複数のコイル管ユニットＵへの通水順序は、たとえば図６の矢印で示すような順序とされているが、これに限定されないことは勿論である。好ましくは、潜熱回収に利用されるコイル管ユニットＵ３には、非加熱の低温状態の水が供給され、このことにより潜熱回収量を多くすることができる。また、好ましくは、湯水は、バーナ１によって最も高温に加熱されるコイル管ユニットＵ１，Ｕ２の内周側のコイル管体部３Ａを最終的に通過する。このようにすると、最も高温となる内周側（最内周）のコイル管体部３Ａ内の湯水が沸騰することを防止する上で有利となる。
As clearly shown in FIG. 2, the first and second extending tube portions 4 </ b> A and 4 </ b> B of each coil tube unit U both extend downward and are connected to the
第２の熱交換部Ｈ２によって潜熱回収を行なった場合、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、第２の熱交換部Ｈ２のコイル管体部３の表面にドレイン（凝縮水）が発生し付着する。一方、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂは、既述したように、コイル管体部３から下方に延びているために、前記ドレインは、これら第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂの表面を伝って下方に流れ易くなる。図３に示すように、ヘッダ部５の上面側は、上方から流れてきたドレインを受けることが可能な形状とされている。ヘッダ部５には、受けたドレインをヘッダ部５内の所定領域に流入させてからヘッダ部５およびケーシング２の外部に排出させるためのドレイン排出口５８，５９が設けられている。また、図２に示すように、ヘッダ部５は、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂの相互間の隙間６に対面した配置であり、燃焼ガスがコイル管体部３の内方領域から外方領域に向けて隙間６を通過した際には、この燃焼ガスをヘッダ部５に作用させ得るようになっている。
When latent heat recovery is performed by the second heat exchange unit H2, water vapor in the combustion gas is condensed, and a drain (condensed water) is generated and attached to the surface of the coiled
次に、前記した熱交換器ＨＥを備えた温水装置ＷＨの作用について説明する。 Next, the operation of the hot water device WH provided with the above-described heat exchanger HE will be described.
まず、バーナ１を駆動させて第１の空間部７Ａにおいて燃焼ガスを発生させると、既述したように、この燃焼ガスは、第１の熱交換部Ｈ１のループ部３０どうしの間を通過して第１の熱交換部Ｈ１の周囲に進行した後に、第２の熱交換部Ｈ２のループ部３０どうしの間を通過して第２の空間部７Ｂに流入し、その後排出口２２からケーシング２の外部に排出される。第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２は、いずれも２重巻き構造とされたコイル管体部３Ａ，３Ｂを用いて構成されており、コイル管体部３Ａ，３Ｂの各ループ部３０は、燃焼ガスの流れ方向に並んでいるために、コイル管体部３Ａ，３Ｂが円形チューブ（断面形状が円形のチューブ）を用いて形成されているにも拘わらず、前記燃焼ガスからの熱回収量を多くし、高い熱交換効率を得ることが可能である。
First, when the
熱回収量を多くするには、複数のコイル管ユニットＵどうしの隣接領域に燃焼ガスを逃がす大きな隙間が生じていない構成とすることが望まれる。これに対し、本実施形態の熱交換器ＨＥにおいては、図６および図７を参照して説明したように、コイル管ユニットＵ１，Ｕ２どうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂどうし、およびコイル管ユニットＵ２，Ｕ３どうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂどうしは、各ループ部３０の法線方向と略同一方向に延びて、互いに接近しており、それら相互間の隙間６の開口幅は小さくされている。したがって、この隙間６を多くの燃焼ガスが通過することは適切に防止される結果、ループ部３０どうしの間を正規に通過する燃焼ガス量を多くし、コイル管体部３に対して多くの燃焼ガスを有効に作用させることが可能となる。
In order to increase the amount of heat recovery, it is desirable to have a configuration in which a large gap for releasing the combustion gas is not generated in the adjacent region between the plurality of coil tube units U. On the other hand, in the heat exchanger HE of the present embodiment, as described with reference to FIGS. 6 and 7, the first and second extending positions located in the adjacent region between the coil tube units U <b> 1 and U <b> 2. The
一部の燃焼ガスが隙間６を通過した場合には、既述したように、この燃焼ガスは隙間６に対面するヘッダ部５に作用することとなり、このヘッダ部５内に存在する湯水が加熱される。したがって、隙間６を通過した燃焼ガスについても、湯水加熱に有効に利用されることとなり、熱回収量を多くするのにより好ましいものとなる。また、本実施形態とは異なり、隙間６を通過した燃焼ガスがケーシング２のうちのヘッダ部５が設けられていない部分に作用した場合には、この部分が高温に加熱されてダメージを生じる虞があるが、本実施形態によれば、そのような虞も適切に解消することができる。
When a part of the combustion gas passes through the
燃焼ガスから潜熱回収がなされた際には、コイル管体部３の表面にドレインが発生付着するが、このドレインは、既述したように、コイル管体部３から下向きに延びた第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂを伝ってヘッダ部５上に導かれる。また、前記ドレインは、その後にドレイン用排出口５８，５９を介してケーシング２の外部に円滑に排出される。コイル管体部３の表面に多くのドレインが付着していると、熱交換効率が低下するが、本実施形態の熱交換器ＨＥによれば、コイル管体部３からドレインを排除することが促進され、ドレインの存在に起因して熱交換効率が低下する虞も好適に抑制される。
When the latent heat is recovered from the combustion gas, a drain is generated and attached to the surface of the
図８は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
同図に示す実施形態においては、第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂが、コイル管体部３から斜め下方に向けて延びている。このような構成であっても、コイル管体部３の表面に発生したドレインを第１および第２の延設管体部４Ａ，４Ｂによって下方に流れるように導くことが可能であり、ドレイン排除を促進することが可能である。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In the figure, the same or similar elements as those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.
In the embodiment shown in the figure, the first and second extending
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器、および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the heat exchanger and the hot water apparatus according to the present invention can be varied in design in various ways.
たとえば、コイル管ユニットを構成する管体としては、断面円形状の管体に限らず、たとえば断面楕円状の管体、あるいは特許文献１と同様な偏平状の管体を用いることが可能であり、その具体的な断面形状などは限定されない。また、コイル管ユニットとしては、複数のコイル管体部が略同心の重ね巻き状とされたものと、そのような重ね巻きがなされていない単層構造のものとのいずれを用いることもできる。前者の重ね巻き構造の場合、三重巻き以上の重ね巻き構造とすることも可能である。燃焼ガスから潜熱回収を行なう場合には、酸性のドレインが発生するために、コイル管ユニットをステンレスなどの耐酸性に優れた材質にすることが好ましいものの、やはりコイル管ユニットの具体的な材質もこれに限定されない。
For example, the tubular body constituting the coil tube unit is not limited to a tubular body having a circular cross section, and for example, a tubular body having an elliptical cross section or a flat tubular body similar to
上述した実施形態のように、複数のコイル管ユニットを横並び状に設けた場合には、コイル管体部の各ループ部が上下方向に起立した姿勢となるために、潜熱回収に伴って発生したドレインを各ループ部から下方に流れ落ち易くし得る利点が得られるが、やはり本発明はこれに限定されない。本発明においては、複数のコイル管ユニットを上下方向（略鉛直方向）に積層させた姿勢に並べ、あるいは傾斜した姿勢に並べた構成とすることもできる。コイル管ユニットの総数は、複数であればよく、その具体的な数も問わない。 When a plurality of coil tube units are provided side by side as in the above-described embodiment, each loop portion of the coil tube body portion is in an upright vertical position, which is generated along with latent heat recovery. Although an advantage that the drain can easily flow downward from each loop portion is obtained, the present invention is not limited to this. In this invention, it can also be set as the structure which put in order in the attitude | position which laminated | stacked the several coil tube unit in the up-down direction (substantially perpendicular direction), or in the inclined attitude | position. The total number of coil tube units should just be plural, and the concrete number is not ask | required.
本発明でいう加熱用媒体としては、燃焼ガス以外のたとえば高温の廃ガスなどを用いることもできる。また、加熱対象となる流体（コイル管ユニット内に供給される流体）も、水以外の流体とすることができる。本発明でいう温水装置とは、湯を生成する機能を備えた装置の意であり、一般給湯用、風呂給湯用、暖房用、あるいは融雪用などの各種の給湯装置、および給湯以外に用いられる湯を生成する装置を広く含む概念である。 As the heating medium in the present invention, for example, high-temperature waste gas other than the combustion gas can be used. Also, the fluid to be heated (fluid supplied into the coil tube unit) can be a fluid other than water. The hot water device as used in the present invention means a device having a function of generating hot water, and is used for various types of hot water supply devices for general hot water supply, bath hot water supply, heating, snow melting, and the like, and hot water supply. It is a concept that includes a wide range of equipment for producing hot water.
ＷＨ 温水装置
ＨＥ 熱交換器
Ｕ コイル管ユニット
ＮＬ 法線
１ バーナ
２ ケーシング
３ コイル管体部
４Ａ，４Ｂ 第１および第２の延設管体部
５ ヘッダ部
６ 隙間（第１および第２の延設管体部どうしの間の）
７Ａ，７Ｂ 第１および第２の空間部
２０ 周壁部（ケーシングの）
３０ ループ部
５０ 入水口
５１ 出湯口
５８，５９ ドレイン排出口
WH Hot water apparatus HE Heat exchanger U Coil tube unit
7A, 7B 1st and
30 Loop part 50
Claims (7)
前記各コイル管ユニットは、複数のループ部が一連に繋がっているコイル管体部と、このコイル管体部の両端に繋がって前記コイル管体部の外方に向けて延びる第１および第２の延設管体部とを有しており、
前記コイル管体部の内方領域および外方領域の一方から他方に向けて前記複数のループ部どうしの間を加熱用媒体が通過することにより、前記コイル管体部内を流通する流体を加熱可能とされている、熱交換器であって、
前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部は、前記各ループ部の略法線方向に延びるように形成されて互いに接近していることを特徴とする、熱交換器。 It has a plurality of coil tube units arranged in the axial direction,
Each of the coil tube units includes a coil tube portion in which a plurality of loop portions are connected in series, and first and second portions that are connected to both ends of the coil tube portion and extend outward of the coil tube portion. And an extended tube part,
The heating medium passes between the plurality of loop portions from one of the inner region and the outer region of the coil tube portion toward the other, so that the fluid flowing through the coil tube portion can be heated. A heat exchanger,
The first and second extending tube portions located in the adjacent regions of the plurality of coil tube units are formed so as to extend in a substantially normal direction of the loop portions and are close to each other. And a heat exchanger.
前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域においては、最内周のコイル管体部に繋がっている第１および第２の延設管体部が、これらの間に他の第１および第２の延設管体部を介在させることなく互いに接近している、請求項１に記載の熱交換器。 Each of the coil tube units has a plurality of coil tube bodies that are substantially concentrically wound as the coil tube body, and the loop portions are provided at both ends of the coil tube bodies. The first and second extending tube portions formed so as to extend in a substantially normal direction are connected to each other,
In the adjacent region between the plurality of coil tube units, the first and second extended tube portions connected to the innermost coil tube portion are the other first and second portions between them. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchangers are close to each other without interposing an extended tube portion.
このヘッダ部に前記各コイル管ユニットの第１および第２の延設管体部が接続されていることにより、前記ヘッダ部から前記各コイル管ユニットへの通水が可能とされており、
前記複数のコイル管ユニットどうしの隣接領域に位置する第１および第２の延設管体部の相互間に形成されている隙間は、前記ヘッダ部に対面した配置とされて、前記隙間を通過した加熱用媒体を前記ヘッダ部に作用させることが可能な構成とされている、請求項１または２に記載の熱交換器。 Provided on the peripheral wall portion of the casing that accommodates the plurality of coil tube units therein, and includes a header portion having a water inlet and a hot water outlet,
By connecting the first and second extending tube portions of each coil tube unit to this header portion, water can be passed from the header portion to each coil tube unit.
The gap formed between the first and second extending tube portions located in the adjacent region between the plurality of coil tube units is arranged to face the header portion and passes through the gap. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heating medium is configured to be able to act on the header portion.
前記複数のコイル管ユニットは、前記第１の空間部を囲む第１の熱交換部と、前記第２の空間部を囲む第２の熱交換部とに区分されており、
前記第１の空間部に前記加熱用媒体が供給されたときには、この加熱用媒体が前記第１の熱交換部のループ部どうしの間を通過した後に前記第２の熱交換部のループ部どうしの間を通過し、前記第１および第２の熱交換部によって前記加熱用媒体から顕熱および潜熱を順次回収可能な構成とされている、請求項３に記載の熱交換器。 A partition member that partitions inner regions of the plurality of coil tube units into first and second space portions in the axial length direction;
The plurality of coil tube units are divided into a first heat exchange part surrounding the first space part and a second heat exchange part surrounding the second space part,
When the heating medium is supplied to the first space portion, the heating medium passes between the loop portions of the first heat exchange portion, and then the loop portions of the second heat exchange portion are connected to each other. 4. The heat exchanger according to claim 3, wherein the sensible heat and the latent heat can be sequentially recovered from the heating medium by the first and second heat exchange units.
前記第１および第２の延設管体部は、潜熱回収に伴って前記コイル管体部の外面に発生したドレインを下方に導くことが可能に前記コイル管体部から下向き、または斜め下向きに延びている、請求項４に記載の熱交換器。 The plurality of coiled tube units are provided side by side so that the axial direction is substantially horizontal.
The first and second extending tube portions are directed downward or obliquely downward from the coil tube portion so as to be able to guide the drain generated on the outer surface of the coil tube portion in accordance with latent heat recovery. The heat exchanger according to claim 4, which extends.
前記熱交換器として、請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器が用いられていることを特徴とする、温水装置。 A hot water apparatus comprising a burner and a heat exchanger for performing heat recovery from combustion gas generated by the burner to perform hot water heating,
A hot water apparatus, wherein the heat exchanger according to any one of claims 1 to 6 is used as the heat exchanger.
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