JP5288169B2 - Heat exchanger and water heater - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼ガスなどの加熱用媒体から伝熱管を用いて熱回収を行ない、湯水加熱を行なうのに用いられる熱交換器、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 relates to a heat exchanger that performs heat recovery from a heating medium such as combustion gas using a heat transfer tube and performs hot water heating, and a hot water apparatus such as a hot water supply apparatus including the heat exchanger.
本出願人は、伝熱管を用いた熱交換器の具体例として、特許文献1に記載されたものを先に提案している。同文献に記載された熱交換器の伝熱管は、複数のループ部が軸長方向に並んだ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が略同心の重ね巻き状に設けられた構成を有している。複数のコイル管体部の内方空間部は、仕切り部材によって第1および第2の空間部に仕切られており、複数のコイル管体部は、第1および第2の空間部をそれぞれ囲む第1および第2の熱交換部に区分されている。バーナにより発生された燃焼ガスが第1の空間部に供給されると、この燃焼ガスは第1の熱交換部のループ部どうしの間を通過した後に、第2の熱交換部のループ部どうしの間を通過する。このような過程において、燃焼ガスから顕熱および潜熱が回収される。一方、複数のコイル管体部の両端には、入水用および出湯用の一対のヘッダ部が連結されており、外部から入水用のヘッダ部に供給された水は、内周側のコイル管体部と外周側のコイル管体部とを並列に流れた後に出湯用のヘッダ部に到達して混合され、その後このヘッダ部から所望の給湯先に出湯する。
The present applicant has previously proposed the one 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、未だ改善すべき余地があった。 However, the prior art still has room for improvement as described below.
すなわち、前記従来技術においては、既述したように、内周側のコイル管体部と外周側のコイル管体部とを並列に流れて個別に加熱された湯水が出湯用のヘッダ部内において混合される。一方、第1の空間部に供給された燃焼ガスは、第1の熱交換部のうち、内周側のコイル管体部に作用した後に外周側のコイル管体部に作用するために、内周側のコイル管体部を通過して加熱生成された湯水は、外周側のコイル管体部を通過して加熱生成された湯水よりも、かなり高温となる。したがって、出湯用のヘッダ部から出湯する湯水は、内周側および外周側のコイル管体部をそれぞれ通過してきた温度差の大きい湯水が混合された湯水となる。これでは、内周側のコイル管体部を通過してきた湯水の温度は、常に、目標出湯温度よりもかなり高温となってしまい、目標出湯温度を高く設定した場合には、内周側のコイル管体部内において湯水が沸騰する虞を生じる。コイル管体部内での湯水の沸騰は、コイル管体部の保護やその他の種々の観点から回避することが強く望まれる。特許文献1においては、湯水の沸騰防止手段として、内周側のコイル管体部の口径を外周側のコイル管体部の口径よりも大きくする手段が提案されているが、伝熱管の製造作業の合理化などを図る観点から、内周側および外周側のそれぞれのコイル管体部の管径を同一に揃えたい場合もある。したがって、このような点において未だ改善すべき余地があった。
That is, in the prior art, as described above, hot water that is individually heated by flowing in parallel through the coil body portion on the inner periphery side and the coil tube portion on the outer periphery side is mixed in the header portion for hot water supply. Is done. On the other hand, the combustion gas supplied to the first space portion acts on the outer peripheral side coil tube portion after acting on the inner peripheral side coil tube portion of the first heat exchange portion. The hot and cold water generated by passing through the coil body portion on the peripheral side is considerably hotter than the hot water generated by heating through the coil tube portion on the outer peripheral side. Therefore, the hot water discharged from the header portion for hot water becomes hot water mixed with hot water having a large temperature difference that has passed through the inner and outer coil tube portions. In this case, the temperature of the hot water that has passed through the coil body portion on the inner peripheral side is always considerably higher than the target hot water temperature, and if the target hot water temperature is set higher, the inner peripheral coil There is a risk that hot water will boil in the tube section. It is strongly desired to avoid boiling of hot water in the coil tube body from the viewpoint of protection of the coil tube body and various other aspects. In
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、伝熱管内における湯水の沸騰を簡易な手段により適切に抑制して高温出湯を好適に行なわせることができ、かつ高い熱交換効率を得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 it is possible to suitably suppress the boiling of hot water in the heat transfer tube by a simple means and suitably perform high temperature hot water, In addition, an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of obtaining high heat exchange efficiency, and a hot water device including the heat exchanger.
上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 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、複数のループ部が軸長方向に並んでいる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が略同心の重ね巻き状とされている伝熱管と、前記複数のコイル管体部の内方空間部を前記軸長方向において第1および第2の空間部に仕切り、かつ前記複数のコイル管体部を前記第1および第2の空間部をそれぞれ囲んだ第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、入水口および出湯口を有し、かつ前記複数のコイル管体部への入水および出湯を行なわせるためのヘッダ部と、を備えており、前記第1の空間部に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および第2の熱交換部の各ループ部どうしの間を順次進行し、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とされている、熱交換器であって、前記伝熱管の構成要素として、前記軸長方向の高さ寸法が略同一に揃えられて略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部の各端部に延設管体部が繋がり、かつこの延設管体部が前記ヘッダ部に接続された構成をもつ複数のコイル管ユニットを備えており、これら複数のコイル管ユニットは、前記軸長方向に並べられて、前記第1の熱交換部は、前記コイル管ユニットを複数用いて構成され、かつ前記第2の熱交換部は、前記コイル管ユニットを少なくとも1つ用いて構成されており、前記伝熱管への入水が行なわれる際には、前記入水口に供給された水は、前記第2の熱交換部の内周側および外周側のコイル管体部を並列に流れた後に、前記第1の熱交換部の外周側の複数のコイル管体部を並列に流れ、その後に前記第1の熱交換部の内周側の複数のコイル管体部を並列に流れて前記出湯口に到達するように構成されていることを特徴としている。
本発明の第2の側面により提供される熱交換器は、複数のループ部が軸長方向に並んでいる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が略同心の重ね巻き状とされている伝熱管と、前記複数のコイル管体部の内方空間部を前記軸長方向において第1および第2の空間部に仕切り、かつ前記複数のコイル管体部を前記第1および第2の空間部をそれぞれ囲んだ第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、入水口および出湯口を有し、かつ前記複数のコイル管体部への入水および出湯を行なわせるためのヘッダ
部と、を備えており、前記第1の空間部に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および第2の熱交換部の各ループ部どうしの間を順次進行し、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とされている、熱交換器であって、前記伝熱管の構成要素として、前記軸長方向の高さ寸法が略同一に揃えられて略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部の各端部に延設管体部が繋がり、かつこの延設管体部が前記ヘッダ部に接続された構成をもつ複数のコイル管ユニットを備えており、これら複数のコイル管ユニットは、前記軸長方向に並べられて、前記第1の熱交換部は、前記コイル管ユニットを複数用いて構成され、かつ前記第2の熱交換部は、前記コイル管ユニットを少なくとも1つ用いて構成されており、前記伝熱管への入水が行なわれる際には、前記入水口に供給された水は、前記第2の熱交換部のコイル管体部および前記第1の熱交換部の外周側の複数のコイル管体部を並列に流れた後に、前記第1の熱交換部の内周側の複数のコイル管体部を並列に流れて前記出湯口に到達するように構成され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 has a plurality of coil tube portions in which a plurality of loop portions are arranged in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are substantially concentric. A heat transfer tube having a lap winding shape, inner space portions of the plurality of coil tube portions are partitioned into first and second space portions in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are A partition member partitioned into first and second heat exchanging portions surrounding the first and second space portions respectively, a water inlet and a hot water outlet, and water entering and discharging hot water into the plurality of coil tube portions And when the heating medium is supplied to the first space portion, the heating medium is connected between the loop portions of the first and second heat exchanging portions. Between the first and second heat exchangers. Are from the heating medium and sequentially capable of recovering the sensible heat and latent heat, a heat exchanger, as a component of the heat transfer tube, substantially concentric height dimension of the axial direction is aligned substantially in the same A plurality of coil tube units having a configuration in which an extended tube body portion is connected to each end portion of the plurality of coil tube body portions formed in a lap winding shape, and the extended tube body portion is connected to the header portion. The plurality of coil tube units are arranged in the axial direction, the first heat exchange unit is configured using a plurality of the coil tube units, and the second heat exchange unit is The coil pipe unit is configured using at least one, and when water is introduced into the heat transfer pipe, the water supplied to the water inlet is the inner peripheral side of the second heat exchange unit and After flowing in parallel through the coil body on the outer peripheral side, the first heat A plurality of coil tube parts on the outer peripheral side of the replacement part flow in parallel, and then a plurality of coil tube parts on the inner peripheral side of the first heat exchange part flow in parallel to reach the tap. It is characterized by being composed .
The heat exchanger provided by the second aspect of the present invention has a plurality of coil tube portions in which a plurality of loop portions are arranged in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are substantially concentric. A heat transfer tube having a lap winding shape, inner space portions of the plurality of coil tube portions are partitioned into first and second space portions in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are A partition member partitioned into first and second heat exchanging portions surrounding the first and second space portions respectively, a water inlet and a hot water outlet, and water entering and discharging hot water into the plurality of coil tube portions Header to perform
And when the heating medium is supplied to the first space portion, the heating medium sequentially advances between the loop portions of the first and second heat exchange portions. The heat exchanger is capable of sequentially recovering sensible heat and latent heat from the heating medium by the first and second heat exchanging units, and as a component of the heat transfer tube, An extended tube portion is connected to each end portion of the plurality of coil tube portions that are substantially concentric in height and are substantially concentric, and the extended tube portion is connected to the header portion. A plurality of coiled tube units having a connected configuration, wherein the plurality of coiled tube units are arranged in the axial length direction, and the first heat exchanging unit uses a plurality of the coiled tube units. The second heat exchanging unit is configured with the coil tube unit. When water is introduced into the heat transfer tube, the water supplied to the water inlet is supplied from the coil tube body portion of the second heat exchange portion and the first heat exchange portion. After flowing in parallel through the plurality of coil tube parts on the outer peripheral side of the heat exchange part, it flows in parallel through the plurality of coil tube parts on the inner peripheral side of the first heat exchange part to reach the outlet. It is characterized by being configured.
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
まず、伝熱管に通水がなされる場合、ヘッダ部の出湯口に到達する湯水は、第1の熱交換部の外周側のコイル管体部を経由してその内周側のコイル管体部を最後に通過した湯水となる。すなわち、本発明によれば、前記従来技術とは異なり、伝熱管の複数のルートを並列に流れてきた湯水がヘッダ部内において混合されてから出湯されることはなく、加熱用媒体によって最も高温に加熱される第1の熱交換部の内周側のコイル管体部を最後に通過した湯水がヘッダ部の出湯口に到達し、これをそのまま出湯させることができる。したがって、本発明によれば、第1の熱交換部の内周側のコイル管体部における湯水温度がヘッダ部からの目標出湯温度と同一または略同一の温度となるように湯水加熱を行なえばよく、内周側のコイル管体部内の湯水温度を目標出湯温度よりもかなり高くなるように湯水加熱を行なう必要はない。その結果、内周側のコイル管体部内の湯水を沸騰し難くし、高温出湯を行なわせるのに好適なものとなる。内周側のコイル管体部の湯水の沸騰を防止する手段として、大口径の管体を用いる必要も無くすことができる。
一方、第2の熱交換部を構成するコイル管体部には、ヘッダ部に供給された水を非加熱の低温状態で供給することができるために、第2の熱交換部による加熱用媒体からの潜熱回収量を多くし、熱交換効率を高くすることも可能である。
さらに、コイル管ユニットの数を変更することにより、伝熱管全体のボリュームの仕様などを容易に変更できることは勿論のこと、コイル管ユニットの延設管体部とヘッダ部との接続の仕方などを変更することによって、複数のコイル管体部への通水順序を所定の順序に容易に設定することができるといった利点も得られる。
本発明の第1の側面により提供される熱交換器によれば、比較的単純な通水経路構造によって本発明が意図する作用を好適に得ることができる。加えて、第2の熱交換部の内周側および外周側のコイル管体部への通水が並列になされる他、第1の熱交換部の外周側の複数のコイル管体部への通水も並列になされ、さらには第1の熱交換部の内周側の複数のコイル管体部への通水も並列になされるために、入水口から出湯口に至るまでの実質的な湯水流路長を短くして、湯水流路抵抗を小さくし、圧力損失を少なくすることもできる。
本発明の第2の側面により提供される熱交換器によれば、入水口から出湯口に至るまでの実質的な湯水流路長をさらに短くし得るとともに、湯水が伝熱管を流れる際の方向転換回数なども少なくすることができる。したがって、伝熱管内を湯水が流通する際の圧力損失をより少なくすることが可能である。
According to such a configuration, the following effects can be obtained.
First, when water is passed through the heat transfer pipe, the hot water reaching the outlet of the header portion passes through the coil tube portion on the outer periphery side of the first heat exchange portion, and the coil tube portion on the inner periphery side thereof. It will be the last hot water that passed through. That is, according to the present invention, unlike the prior art, hot water that has flowed in parallel through a plurality of routes of the heat transfer tube is not mixed and then discharged from the header, and is heated to the highest temperature by the heating medium. Hot water that has finally passed through the coil body portion on the inner peripheral side of the first heat exchange portion to be heated reaches the hot water outlet of the header portion, and can be discharged as it is. Therefore, according to the present invention, hot water heating is performed so that the hot water temperature in the coil tube portion on the inner peripheral side of the first heat exchange portion is equal to or substantially the same as the target hot water temperature from the header portion. Well, it is not necessary to perform hot water heating so that the hot water temperature in the coil body portion on the inner peripheral side is considerably higher than the target hot water temperature. As a result, it becomes difficult for boiling water in the coil pipe body portion on the inner peripheral side to boil, and it is suitable for performing hot hot water discharge. It is possible to eliminate the need to use a large-diameter pipe as a means for preventing boiling of hot water in the coil body on the inner peripheral side.
On the other hand, since the coil tube body constituting the second heat exchange part can be supplied with water supplied to the header part in an unheated low temperature state, the heating medium by the second heat exchange part It is also possible to increase the amount of latent heat recovered from the heat and increase the heat exchange efficiency.
Furthermore, by changing the number of coil tube units, the specification of the volume of the entire heat transfer tube can be easily changed, as well as how to connect the extended tube portion and header portion of the coil tube unit, etc. By changing, the advantage that the order of water flow to the plurality of coiled tube parts can be easily set to a predetermined order is also obtained.
According to the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention, the operation intended by the present invention can be suitably obtained by a relatively simple water passage structure. In addition, water flow to the inner and outer coil tube portions of the second heat exchanging portion is performed in parallel, and to the plurality of coil tube portions on the outer peripheral side of the first heat exchanging portion. Since water flow is also made in parallel, and further, water flow to the plurality of coil tube parts on the inner peripheral side of the first heat exchange part is made in parallel, it is substantially from the water inlet to the water outlet. The hot water flow path length can be shortened, the hot water flow path resistance can be reduced, and the pressure loss can be reduced.
According to the heat exchanger provided by the second aspect of the present invention, the substantial hot water flow path length from the water inlet to the hot water outlet can be further shortened, and the direction in which the hot water flows through the heat transfer tube. The number of conversions can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the pressure loss when hot water flows through the heat transfer tube.
本発明の第3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または第2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 third 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. And the heat exchanger provided by the 1st or 2nd side surface of this invention is used as said heat exchanger, It is characterized by the above-mentioned.
このような構成によれば、本発明の第1または第2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 or second 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6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。
FIGS. 1-6 has shown an example of the structure related to the heat exchanger with which this invention was applied, a hot water apparatus provided with the same, and 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、このケーシング2内に収容された伝熱管T、およびこの伝熱管Tに通水を行なわせるためのヘッダ部5を有している。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、および熱回収を終えた燃焼ガスの排出口22が形成されている。
The heat exchanger HE has a
伝熱管Tは、複数のコイル管ユニットU(U1〜U3)を用いて構成されている。図2および図3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3A,3Bが略同心の重ね巻き状とされた構成を有している。コイル管体部3A,3Bの管径(口径)は、同一または略同一である。コイル管体部3A,3Bのそれぞれは、円形螺旋状の複数のループ部30が一連に繋がった構成を有し、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。コイル管体部3A,3Bの両端には、延設管体部4A,4A’,4B,4B’が連設されており、これらはいずれもコイル管体部3A,3Bの外方に向けて延びている。本実施形態では、コイル状管体部3Aと延設管体部4A,4A’どうし、およびコイル管体部3Bと延設管体部4B,4B’どうしは、それぞれ1本の金属製管体を曲げ加工することにより一体に形成されている。ただし、このような構成とは異なり、コイル管体部3A,3Bに対して延設管体部4A,4A’,4B,4B’を別体の部材を用いて形成し、かつ接続した構成とすることもできる。
The heat transfer tube T is configured using a plurality of coil tube units U (U1 to U3). As shown in FIG. 2 and FIG. 3, each coil tube unit U has two
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(ただし、図4〜図6においては、複数のコイル管ユニットUが上下方向に並べられた姿勢で示している)。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、コイル管ユニットU1,U2のそれぞれのコイル管体部3A,3Bは、第1の空間部7Aを囲む第1の熱交換部H1となっている。また、コイル管ユニットU3のコイル管体部3A,3B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
各コイル管ユニットUの延設管体部4A,4A’,4B,4B’は、ヘッダ部5に接続されている。図1および図4に示すように、ヘッダ部5は、入水口50および出湯口51を有する前板部55と、この前板部55が接合されるベース部56を有し、かつそれらの内部には、延設管体部4A,4A’,4B,4B’に連通する複数の湯水流入室57を区画形成する複数の隔壁57aが設けられた構成を有している。ヘッダ部5の入水口50には、図示されていない給水管から給水がなされ、かつ入水口50に供給された水は、後述する経路で複数のコイル管ユニットU内を通過してから出湯口51に到達し、外部に出湯するようになっている。
The
ヘッダ部5は、図5に示すような経路で複数のコイル管ユニットUへの通水を行なわせるように構成されている。すなわち、ヘッダ部5は、外部から入水口50に供給された水を延設管体部4A3',4B3'に導き、コイル管体部3A3,3B3を通過して延設管体部4A3,4B3から流出した湯水を延設管体部4B1,4B2に導き、コイル管体部3B1,3B2に供給するように構成されている。また、これらコイル管体部3B1,3B2を通過して延設管体部4B1’,4B2’から流出した湯水については、延設管体部4A1’,4A2’に導き、コイル管体部3A1,3A2に供給するように構成されている。これらを通過して延設管体部4A1,4A2から流出した湯水は、出湯口51に到達するようになっている。
The
前記した通水経路を、より判り易く簡略化して示すと、図6に示すようなものとなる。同図においては、複数のコイル管体部3A1〜3A3,3B1〜3B3に、数字(1)〜(3)を付しているが、これらの数字は、通水順序を示している。すなわち、同図に示すように、本実施形態では、第2の熱交換部H2を構成する2つのコイル管体部3A3,3B3に最初に給水がなされ、かつこれらを通過して加熱生成された湯水は、その後に第1の熱交換部H1の外周側の2つのコイル管体部3B1,3B2を並列に流れる。これらを通過した湯水は、最後に第1の熱交換部H1の内周側の2つのコイル管体部3A1,3A2を並列に流れてから出湯口51に到達するようになっている。
If the above-described water passage is simplified and shown more easily, it will be as shown in FIG. In the figure, numerals (1) to (3) are given to the plurality of coiled tube parts 3A1 to 3A3 and 3B1 to 3B3, and these numerals indicate the water flow order. That is, as shown in the figure, in the present embodiment, water is first supplied to the two coil tube portions 3A3 and 3B3 constituting the second heat exchanging portion H2, and heat is generated by passing through them. The hot water then flows in parallel through the two coil tube portions 3B1 and 3B2 on the outer peripheral side of the first heat exchange portion H1. After passing through these, the hot water finally flows in parallel through the two coil tube portions 3A1, 3A2 on the inner peripheral side of the first heat exchanging portion H1, and then reaches 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、図1および図2に示すように、延設管体部4A,4A’,4B,4B’は、コイル管体部3A,3Bから下向きに延びている。このため、前記ドレインは、延設管体部4A,4A’,4B,4B’表面を伝って下方に流れ易くなる。好ましくは、ヘッダ部5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、かつ受けたドレインをヘッダ部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(図示略)を備えた構成とされている。
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の複数のループ部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の複数のループ部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重巻き構造のコイル管体部3A,3Bを用いて構成され、かつこれらコイル管体部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が円形チューブを用いて形成されているにも拘わらず、それらに対して燃焼ガスを効率良く作用させて、前記燃焼ガスからの熱回収量を多くすることが可能である。
First, when the
第2の熱交換部H2では、第1の熱交換部H1によって顕熱が回収された後の燃焼ガスから潜熱が回収されるが、この第2の熱交換部H2のコイル管体部3A3,3B3には、図5および図6を参照して説明したように、入水口50に供給された水が非加熱の低温状態で供給される。したがって、第2の熱交換部H2における潜熱回収量を多くし、熱交換効率を高くすることができる。
In the second heat exchanging part H2, latent heat is recovered from the combustion gas after the sensible heat is recovered by the first heat exchanging part H1, but the coil tube parts 3A3 of the second heat exchanging part H2 are recovered. As described with reference to FIGS. 5 and 6, the water supplied to the
本実施形態の熱交換器HEにおいて、ヘッダ部5の出湯口51に到達する湯水は、第1の熱交換部H1の外周側のコイル管体部3B1,3B2を経由して内周側のコイル管体部3A1,3A2を最後に通過した湯水のみである。このため、ヘッダ部5から外部に出湯する湯水は、コイル管体部3A1,3A2をそれぞれ通過してきた湯水が混合されたものとなるが、これらのコイル管体部3A1,3A2は、ともにバーナ1に最も接近した内周側のコイル管体部であって、バーナ1によって最も高温に加熱され易く、かつこれらの内部の湯水加熱温度に大きな差も生じ難い。したがって、本実施形態とは異なり、たとえば内周側のコイル管体部3Aと外周側のコイル管体部3Bとを個別に流れてきて大きな温度差を生じている湯水どうしを混合させてから出湯させる場合と比較すると、目標出湯温度を高く設定した場合に、内周側のコイル管体部3A内の湯水を沸騰させ難くすることができる。したがって、高温出湯を行なわせるのに好適なものとなる。また、温度差が大きい湯水どうしを混合させてから外部に出湯させる方式では、出湯温度の管理または制御が難しいものとなるが、本実施形態の熱交換器HEによれば、そのような出湯温度の管理または制御も容易化される。
In the heat exchanger HE of the present embodiment, the hot water reaching the
図6を参照して説明したように、この熱交換器HEにおいては、コイル管体部3A3,3B3への通水は並列になされていることに加え、コイル管体部3B1,3B2への通水も並列になされ、さらにはコイル管体部3A1,32への通水も並列になされている。このため、湯水の全量が前記した複数のコイル管体部の個々を直列に流れていく場合と比較すると、入水口50から出湯口1に到達する迄の湯水の実質的な流路長が短くなり、伝熱管T内における湯水の圧力損失を少なくする効果も得られる。
As described with reference to FIG. 6, in this heat exchanger HE, water is passed through the coil tube portions 3A3 and 3B3 in parallel, and is also passed through the coil tube portions 3B1 and 3B2. Water is also arranged in parallel, and further, water is passed through the coil tube portions 3A1, 32 in parallel. For this reason, compared with the case where the total amount of hot water flows through each of the plurality of coil tube portions in series, the substantial flow path length of hot water from the
図7および図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。 7 and 8 show 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.
図7および図8に示す実施形態においては、伝熱管Tへの通水の仕方が前記実施形態とは異なっている。より具体的には、本実施形態においては、図7に示すように、入水口50からの湯水は、複数に分岐して流れ、その一部は、延設管体部4A3’,4B3’に導かれてコイル管体部3A3,3B3を並列に流れるとともに、他の一部は、延設管体部4B1’,4B2’に導かれて外周側のコイル管体部3B1,3B2を並列に流れる。次いで、これらのコイル管体部3A3,3B3,および外周側のコイル管体部3B1,3B2を通過して延設管体部4A3,4B3,4B1,4B2に達した湯水は、延設管体部4A1,4A2に分岐した状態で導かれ、内周側のコイル管体部3A1,3A2を並列に流れるように構成されている。これら内周側のコイル管体部3A1,3A2を通過した湯水は、延設管体部4A1’,4A2’から出湯し、これらが出湯口51に到達するように構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 7 and FIG. 8, the way of water flow to the heat transfer tube T is different from that of the above embodiment. More specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the hot water from the
前記した通水経路を、より判り易く簡略化して示すと、図8に示すようなものとなる。同図においては、複数のコイル管体部3A1〜3A3,3B1〜3B3に、通水順序を示す数字(1),(2)が付されている。すなわち、本実施形態では、第2の熱交換部H2を構成する2つのコイル管体部3A3,3B3と、第1の熱交換部H1の一部を構成する外周側の2つのコイル管体部3B1,3B2に最初に給水がなされる。次いで、これらを通過した湯水は、その後に第1の熱交換部H1の内周側の2つのコイル管体部3A1,3A2を並列に流れてから出湯口51に到達するようになっている。
If the above-mentioned water passage is simplified and shown more easily, it will be as shown in FIG. In the figure, numerals (1) and (2) indicating the water flow order are attached to the plurality of coiled tube portions 3A1 to 3A3 and 3B1 to 3B3. That is, in this embodiment, the two coil tube parts 3A3 and 3B3 constituting the second heat exchange part H2 and the two outer coil side coil parts constituting the part of the first heat exchange part H1. Water is first supplied to 3B1 and 3B2. Subsequently, the hot water that has passed through these flows in parallel through the two coil tube parts 3A1, 3A2 on the inner peripheral side of the first heat exchange part H1, and then reaches the
本実施形態によれば、入水口50からの湯水が4つのコイル管体部3A3,3B3,3B1,3B2を並列に流れた後に、2つのコイル管体部3A1,3A2を並列に流れて出湯口51に到達するように構成されており、前記した計6つのコイル管体部を2段で流れる。したがって、計6つのコイル管体部を3段で流れていた前記実施形態(図6を参照)と比較すると、伝熱管Tを湯水が流通する際のターン数を少なくし、また実質的な湯水流路長も短くすることができ、湯水流れの圧力損失をより少なくすることが可能である。もちろん、本実施形態においても、前記実施形態と同様に、伝熱管Tを湯水が流通する場合、第1の熱交換部H1の内周側のコイル管体部3A1,3A2を最後に通過した湯水が出湯口51に到達するために、目標出湯温度を高く設定する際の湯水の沸騰抑制効果が得られる。また、第2の熱交換部H2には、非加熱の低温状態の水が供給されるために、燃焼ガスからの潜熱回収量を多くすることもできる。
According to the present embodiment, hot water from the
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、伝熱管については、コイル管体部が二重巻きとされている構成に代えて、コイル管体部が三重巻き以上の多重巻き構造とされた構成とすることもできる。また、熱交換器の製造を容易するなどの観点からすると、形状やサイズが統一された複数のコイル管ユニットを利用して伝熱管を構成することが好ましいものの、やはりこれに限定されない。燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、酸性のドレインが発生するために、伝熱管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。本発明でいうヘッダ部は、必ずしも単一のヘッダ部として構成されている必要もなく、たとえば入水口を有するヘッダ部と、出湯口を有するヘッダ部とに分割されていてもかまわない。複数のコイル管体部どうしを接続する手段として、比較的短寸の接続用の管体を用いた構成とすることもできる。 For example, with respect to the heat transfer tube, instead of the configuration in which the coil tube body portion is double-wound, the coil tube body portion may be configured to have a multiple winding structure of triple winding or more. Further, from the viewpoint of facilitating the manufacture of the heat exchanger, it is preferable to configure the heat transfer tube using a plurality of coiled tube units whose shapes and sizes are unified, but the present invention is not limited to this. When latent heat is recovered from combustion gas, an acidic drain is generated, so it is preferable to make the heat transfer tube a material with excellent acid resistance such as stainless steel, but the specific material of the coil tube unit is also limited to this. Not. The header portion referred to in the present invention is not necessarily configured as a single header portion, and may be divided into, for example, a header portion having a water inlet and a header portion having a hot water outlet. As a means for connecting a plurality of coiled tube portions, a configuration using a relatively short connecting tube can be used.
図1に示した熱交換器のように、複数のコイル管体部を横並び状に設けた場合には、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、複数のコイル管体部の軸長方向が鉛直方向またはこれに対して傾斜した方向となるように構成することもできる。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。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 in the heat exchanger shown in FIG. 1, when a plurality of coiled tube parts are provided side by side, each loop part is in an upright posture, and is generated 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 comprise so that the axial length direction of a some coil pipe | tube part may turn into a perpendicular direction or the direction inclined with respect to this. As the heating medium in the present invention, for example, high-temperature waste gas other than the combustion gas can be used. 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
H1,H2 第1および第2の熱交換部
1 バーナ
2 ケーシング
3A コイル管体部(内周側)
3B コイル管体部(外周側)
4A,4A’ 延設管体部(内周側のコイル管体部の)
4B,4B’ 延設管体部(外周側のコイル管体部の)
5 ヘッダ部
7A,7B 第1および第2の空間部
30 ループ部(コイル管体部の)
50 入水口
51 出湯口
WH Hot water apparatus HE Heat exchanger U Coil tube unit H1, H2 1st and 2nd
3B Coil tube (outside)
4A, 4A 'Extension tube part (inside of the coil tube part on the inner periphery side)
4B, 4B 'Extension tube part (outside coil tube part)
5
50
Claims (3)
前記複数のコイル管体部の内方空間部を前記軸長方向において第1および第2の空間部に仕切り、かつ前記複数のコイル管体部を前記第1および第2の空間部をそれぞれ囲んだ第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、
入水口および出湯口を有し、かつ前記複数のコイル管体部への入水および出湯を行なわせるためのヘッダ部と、を備えており、
前記第1の空間部に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および第2の熱交換部の各ループ部どうしの間を順次進行し、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とされている、熱交換器であって、
前記伝熱管の構成要素として、前記軸長方向の高さ寸法が略同一に揃えられて略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部の各端部に延設管体部が繋がり、かつこの延設管体部が前記ヘッダ部に接続された構成をもつ複数のコイル管ユニットを備えており、
これら複数のコイル管ユニットは、前記軸長方向に並べられて、前記第1の熱交換部は、前記コイル管ユニットを複数用いて構成され、かつ前記第2の熱交換部は、前記コイル管ユニットを少なくとも1つ用いて構成されており、
前記伝熱管への入水が行なわれる際には、前記入水口に供給された水は、前記第2の熱交換部の内周側および外周側のコイル管体部を並列に流れた後に、前記第1の熱交換部の外周側の複数のコイル管体部を並列に流れ、その後に前記第1の熱交換部の内周側の複数のコイル管体部を並列に流れて前記出湯口に到達するように構成されていることを特徴とする、熱交換器。 A heat transfer tube having a plurality of coil tube portions in which a plurality of loop portions are arranged in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions being substantially concentrically wound;
The inner space portions of the plurality of coil tube portions are partitioned into first and second space portions in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are surrounded by the first and second space portions, respectively. A partition member partitioning into first and second heat exchange parts;
A header portion having a water inlet and a hot water outlet, and for allowing water to enter and exit from the plurality of coil tube portions,
When the heating medium is supplied to the first space portion, the heating medium sequentially advances between the loop portions of the first and second heat exchange units, and the first and second A heat exchanger capable of sequentially recovering sensible heat and latent heat from the heating medium by a heat exchange unit,
As a constituent element of the heat transfer tube, an extended tube portion is connected to each end portion of a plurality of coil tube portions that are substantially concentrically wound with the same height in the axial length direction. And this extended tube part is provided with a plurality of coil tube units having a configuration connected to the header part,
The plurality of coil tube units are arranged in the axial length direction, the first heat exchange unit is configured by using a plurality of the coil tube units, and the second heat exchange unit is formed of the coil tube. It consists of at least one unit,
When water is introduced into the heat transfer tube, the water supplied to the water inlet flows in parallel through the coil tube portions on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the second heat exchange unit, A plurality of coil tube parts on the outer peripheral side of the first heat exchange part flow in parallel, and then a plurality of coil tube parts on the inner peripheral side of the first heat exchange part flow in parallel to the outlet. A heat exchanger, characterized in that it is configured to reach .
前記複数のコイル管体部の内方空間部を前記軸長方向において第1および第2の空間部に仕切り、かつ前記複数のコイル管体部を前記第1および第2の空間部をそれぞれ囲んだ第1および第2の熱交換部に区画する仕切り部材と、
入水口および出湯口を有し、かつ前記複数のコイル管体部への入水および出湯を行なわせるためのヘッダ部と、を備えており、
前記第1の空間部に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および第2の熱交換部の各ループ部どうしの間を順次進行し、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とされている、熱交換器であって、
前記伝熱管の構成要素として、前記軸長方向の高さ寸法が略同一に揃えられて略同心の重ね巻き状とされた複数のコイル管体部の各端部に延設管体部が繋がり、かつこの延設管体部が前記ヘッダ部に接続された構成をもつ複数のコイル管ユニットを備えており、
これら複数のコイル管ユニットは、前記軸長方向に並べられて、前記第1の熱交換部は、前記コイル管ユニットを複数用いて構成され、かつ前記第2の熱交換部は、前記コイル管ユニットを少なくとも1つ用いて構成されており、
前記伝熱管への入水が行なわれる際には、前記入水口に供給された水は、前記第2の熱交換部のコイル管体部および前記第1の熱交換部の外周側の複数のコイル管体部を並列に流れた後に、前記第1の熱交換部の内周側の複数のコイル管体部を並列に流れて前記出湯口に到達するように構成されていることを特徴とする、熱交換器。 A heat transfer tube having a plurality of coil tube portions in which a plurality of loop portions are arranged in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions being substantially concentrically wound;
The inner space portions of the plurality of coil tube portions are partitioned into first and second space portions in the axial length direction, and the plurality of coil tube portions are surrounded by the first and second space portions, respectively. A partition member partitioning into first and second heat exchange parts;
A header portion having a water inlet and a hot water outlet, and for allowing water to enter and exit from the plurality of coil tube portions,
When the heating medium is supplied to the first space portion, the heating medium sequentially advances between the loop portions of the first and second heat exchange units, and the first and second A heat exchanger capable of sequentially recovering sensible heat and latent heat from the heating medium by a heat exchange unit,
As a constituent element of the heat transfer tube, an extended tube portion is connected to each end portion of a plurality of coil tube portions that are substantially concentrically wound with the same height in the axial length direction. And this extended tube part is provided with a plurality of coil tube units having a configuration connected to the header part,
The plurality of coil tube units are arranged in the axial length direction, the first heat exchange unit is configured by using a plurality of the coil tube units, and the second heat exchange unit is formed of the coil tube. It consists of at least one unit,
When water is introduced into the heat transfer tube, the water supplied to the water inlet is a coil tube body portion of the second heat exchange portion and a plurality of coils on the outer peripheral side of the first heat exchange portion. After flowing through the pipe body part in parallel, it is configured to flow in parallel through the plurality of coil pipe part parts on the inner peripheral side of the first heat exchange part to reach the hot water outlet. , Heat exchanger.
前記熱交換器として、請求項1または2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, wherein the heat exchanger according to claim 1 or 2 is used as the heat exchanger.
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