CN112703354A

CN112703354A - 温水装置

Info

Publication number: CN112703354A
Application number: CN201980058815.6A
Authority: CN
Inventors: 塩津直哉; 今藤正树
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-04-23
Also published as: JP2020051671A; US20210325084A1; US11441814B2; WO2020066386A1

Abstract

温水装置WH包括：热交换器H2，具有用来供给加热用气体的壳体5及收容于所述壳体5内的传热管6a；以及整流板4，配置于传热管6a的加热用气体流动方向下游侧，并且设置有多个通气孔40，传热管6a包括沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近整流板4的多个管体部60a，多个通气孔40为相对于多个管体部60a在加热用气体流动方向上重叠的配置。根据此种结构，所述加热用气体绕入至各管体部60a的加热用气体流动方向下游侧而有效地作用于各管体部60a，使来自所述加热用气体的利用传热管6a的热回收量增多，热效率提高。

Description

温水装置

技术领域

本发明涉及一种通过利用传热管从燃烧气体等加热用气体进行热回收来生成温水的温水装置。

背景技术

作为温水装置的具体例，有专利文献1、专利文献2中所记载的装置。

这些文献中所记载的温水装置包括：热交换器，在壳体内配置有用于从由燃烧器产生的燃烧气体进行热回收来进行热水加热的传热管；以及整流板，配置于所述热交换器的燃烧气体流动方向下游侧。所述整流板具有堵塞所述热交换器的燃烧气体流动方向下游侧的板状的本体部，并且在所述本体部设置有用于使燃烧气体通过的多个通气孔。所述整流板有助于使燃烧气体流通路径的通气阻力适度，防止例如所述燃烧器的强燃烧时的振动燃烧。另外，所述整流板也有助于在燃烧气体通过所述热交换器时，消除燃烧气体较大地偏向所述热交换器的宽度方向的单侧地流动，使燃烧气体对所述传热管的各部的作用程度均匀化。

但是，在所述现有技术中，如下所述那样尚存在应改善的余地。

在所述温水装置中，要求利用所述传热管使来自燃烧气体的热回收量增多，尽可能提高热效率。另一方面，所述整流板是以产生适度的通气阻力、及抑制燃烧气体流动的偏移等为目的而使用，在所述现有技术中，几乎未考虑设置于所述整流板的多个通气孔与传热管的相对位置关系。因此，所述整流板与所述传热管成为如图9所示的关系。

在图9所示的结构中，整流板4e接近传热管6e并位于其下方。最下端的管体部60e与整流板4e的多个通气孔40e在左右宽度方向上相互位置错开。在此种结构中，若燃烧气体相对于最下端的管体部60e从其上方向下行进，则所述燃烧气体在通过管体部60e的配置部位时，在保持左右分支的状态下朝向两个通气孔40e流动。如此，燃烧气体不有效地作用于管体部60e的下表面部Sa(燃烧气体流动方向下游侧的部分)。因此，从使热回收量增多、提高热效率的观点来看，尚存在改善的余地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-207271号公报

专利文献2：日本专利特开2018-109485号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题在于提供一种能够消除或抑制所述不良状况的温水装置。

解决问题的技术手段

为了解决所述问题，本发明中采用了下述技术手段。

由本发明提供的温水装置的特征在于包括：热交换器，具有用来供给加热用气体的壳体、及收纳于所述壳体内的至少一个传热管；以及整流板，配置于所述传热管的加热用气体流动方向下游侧，并且设置有多个通气孔，所述多个通气孔能够使通过了所述传热管的配置区域的加热用气体朝向所述热交换器的后段的设备或构件行进，所述传热管包括沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近所述整流板的多个管体部，所述多个通气孔设置成相对于所述多个管体部在加热用气体流动方向上重叠的配置。

优选为本发明的温水装置中，作为所述传热管，包括多个蛇行状传热管，所述多个蛇行状传热管是沿上下高度方向排列并沿水平方向延伸的多个直状管体部经由多个连接管体部连接成一串而成，并且所述多个蛇行状传热管沿水平方向排列，所述整流板接近所述多个蛇行状传热管并以水平的姿势设置于其下方，位于所述多个蛇行状传热管各自的最下端的所述多个直状管体部相当于沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近所述整流板的所述多个管体部。

优选为所述整流板与所述多个管体部的相互间距离设定为所述多个管体部的外径的1/2以下。

优选为所述多个通气孔的直径或宽度小于所述多个管体部各自的外径。

优选为所述多个通气孔为沿所述多个管体部各自的轴长方向延伸的长孔状或狭缝状。

优选为所述热交换器的后段的设备或构件为排气壳体，所述排气壳体用来连接用于将热回收后的加热用气体排出至外部的排气管道(duct)，并且将通过了所述热交换器的加热用气体引导至所述排气管道。

本发明的其他特征及优点是根据参照附图而在以下进行的发明的实施方式的说明来进一步明确。

附图说明

图1是表示本发明的温水装置的一例的主要部分正面剖面图。

图2是图1的II-II剖面图。

图3是图1的III-III剖面图。

图4A是图1的主要部分放大剖面图，图4B是将图4A的一部分进一步放大的剖面图。

图5是图1所示的温水装置的二次热交换器的仰视图。

图6是图1所示的温水装置的整流板的仰视图。

图7是表示整流板的其他例的仰视图。

图8A、图8B是表示整流板的其他例的仰视图。

图9是表示现有技术的一例的主要部分剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行具体说明。

图1所示的温水装置WH包括：由假想线示出了一部分的燃烧器1、一次热交换器H1、二次热交换器H2、整流板4、排气壳体8、及排气管道(duct)80。

燃烧器1是以往已知的所谓逆燃烧方式的气体燃烧器。在所述燃烧器1中，在从未图示的风扇吐出的燃烧用空气中混合燃料气体，并且所述混合气经由具有通气性的混合气喷射构件10向下喷射至一次热交换器H1的壳体2内。对所述混合气进行点火，并向壳体2内供给作为加热用气体的燃烧气体。

一次热交换器H1用于显热回收，且除了所述壳体2以外，还包括收容于壳体2内的传热管3、吸热用的多个鳍片25、及多个主体管39。主体管39是沿着多个侧壁部20的内表面设置，且发挥热水加热用的吸热及将壳体2的多个侧壁部20冷却的作用。传热管3为以下结构：横向架设于壳体2内并沿上下方向及水平方向排列多个的直状管体部30经由多个弯管36(参照图2及图3)连接成一串，且为接合有多个鳍片25的所谓鳍片管。供给至主体管39的进水口38的热水在通过主体管39之后，流入至传热管3，到达出热水口37，在此种过程中进行热水加热。

二次热交换器H2用于潜热回收，连接于一次热交换器H1的下侧，且为第一传热管6(6a、6b)及第二传热管7被收容于壳体5内的结构。第一传热管6及第二传热管7均为蛇行状传热管。如图2所示，第一传热管6为沿水平方向延伸的多个直状管体部60经由侧视半圆弧状的多个连接管体部61连接成一串而成的蛇行状，且设为各直状管体部60沿上下高度方向排列的立起姿势。

但是，在相互相邻的第一传热管6彼此之间设置有高低阶差，它们在图1的正视时成为交错排列。各第一传热管6a与各第一传热管6b相比，整体的高度低适当的尺寸La。此种高低差在提高燃烧气体与第一传热管6的接触程度、提高热效率方面有效。

如图3所示，第二传热管7为上下倾斜的直状管体部70经由侧视半圆弧状的多个连接管体部71连接成一串而成的蛇行状，且设为各直状管体部70沿上下高度方向排列的立起姿势。第一传热管6及第二传热管7的两端部连接于壳体5的外部所设置的进水用及出热水用的集管78a、集管78b。向进水用的集管78a供给非加热的热水。所述热水在随后通过第一传热管6及第二传热管7而到达出热水用的集管78b之后，被供给至一次热交换器H1的进水口38(但是，热水的流动方法不限定于此)。

第二传热管7由于各直状管体部70上下倾斜，因此排水性良好，即使在冬季第一传热管6内冻结的情况下，通过使热水在所述第二传热管7中流通，也能够进行热水供给。如图1所示，第二传热管7在二次热交换器H2的宽度方向上，例如以位于多个第一传热管6的左右两外侧的方式设置有共计两处。

排气壳体8连接于二次热交换器H2的下部，且为向下通过二次热交换器H2而结束热回收的燃烧气体(废气)流入至内部的壳体状的构件，相当于“热交换器的后段的设备或构件”的一例。进入至所述排气壳体8的废气随后通过排气管道80而被引导至规定的排气口(图示略)并排出至外部。

整流板4具有形成有多个通气孔40的俯视大致矩形的板状的本体部41，且配置于二次热交换器H2的壳体5内的多个第一传热管6及第二传热管7的下方(燃烧气体流动方向下游侧)。本体部41以堵塞壳体5内的方式设置，利用二次热交换器H2结束了热回收的燃烧气体通过多个通气孔40而向排气壳体8内行进。

若对整流板4进行更详细说明，则设为如下所述的结构。

如图4A及图4B中清晰地表示那样，整流板4的多个通气孔40位于直状管体部60a(60)的正下方，所述直状管体部60a(60)位于第一传热管6a(6)的最下端，且为相对于直状管体部60a在燃烧气体流动方向上重叠的配置。直状管体部60a相当于“沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近整流板的多个管体部”的一例。通气孔40未设置成与第一传热管6b(6)及第二传热管7对应的配置。整流板4为接近直状管体部60a的配置，优选为整流板4与直状管体部60a的相互间距离Lb设为直状管体部60a的外径D1的1/2以下。

图5是二次热交换器H2的仰视图，且在多个第一传热管6a的最下端的直状管体部60a标注有网点花纹。各直状管体部60a沿二次热交换器H2的前后方向延伸。与此相对，如图6所示，整流板4的多个通气孔40形成为沿与各直状管体部60a相同的方向延伸的长孔状或狭缝状。

位于图6的左端的通气孔40最宽，并且向箭头Na所示的右侧越前进，多个通气孔40的短边方向(二次热交换器H2的左右宽度方向)的宽度W越阶段性地变窄。在本实施方式中，排气管道80位于二次热交换器H2的右侧。因此，若使多个通气孔40各处的宽度一致，则通过整流板4的左侧区域的通气孔40的燃烧气体的量少于通过右侧区域的通气孔40的燃烧气体的量，有在二次热交换器H2内流动的燃烧气体的分布产生偏移之虞。所述结构有助于消除此种可能，提高二次热交换器H2的热效率。

关于各通气孔40，前后方向的中央部附近宽度最宽，且为从中央部附近向箭头Nb所示的前后两端侧越前进，宽度越窄的形状。这有助于通过使在二次热交换器H2的前后宽度方向的靠近中央区域中流动的燃烧气体的量增多，并且使沿着壳体5的侧壁部50流动的燃烧气体的量减少，而提高二次热交换器H2的热效率。

但是，多个通气孔40各自的宽度W设为与直状管体部60a的外径D1相比宽度小。

接着，对所述的温水装置WH的作用进行说明。

首先，由燃烧器1产生的燃烧气体通过一次热交换器H1及二次热交换器H2内，通过整流板4的多个通气孔40而流入至排气壳体8内。此处，在燃烧气体在二次热交换器H2内流动的情况下，概略地说，成为如图4A的箭头所示的燃烧气体流动。另外，如图4B所示，当燃烧气体到达最下段的直状管体部60a的位置时，所述燃烧气体虽然在直状管体部60a的外周面的上表面部及侧面部附近左右分支地流动，但由于在直状管体部60a的正下方附近存在通气孔40，而绕入至直状管体部60a。因此，所述燃烧气体也有效地作用于直状管体部60a的外周面的下表面部，效率良好地作用于直状管体部60a的外周面的整周。其结果，可使利用第一传热管6的热回收量增多，提高热效率。

特别是在本实施方式中，多个通气孔40相对于直状管体部60a而以直状管体部60a的外径D1的1/2以下的距离接近，而且多个通气孔40的短边方向的宽度W小于外径D1。因此，更确实地获得燃烧气体绕入至直状管体部60a的下方区域的作用。另外，如参照图6说明那样，多个通气孔40为沿直状管体部60a的长边方向延伸的长孔状或狭缝状，因此燃烧气体绕入至直状管体部60a的下方区域的作用是遍及直状管体部60a的长边方向的大致全长区域而获得。因此，可进一步提高热效率。

图7～图8B示出了本发明的其他实施方式。在这些图中，对与所述实施方式相同或类似的元件标注与所述实施方式相同的符号，并省略重复说明。

在图7所示的整流板4a中，多个通气孔40分别设为圆形孔。虽省略了图示说明，但各通气孔40位于第一传热管6a的最下端的直状管体部60a的正下方。

多个通气孔40的直径D2中，位于左端的前后方向中央部附近的通气孔40的直径D2(D2a)最大，向箭头Na所示的右侧越前进则越小，位于右端的通气孔40的直径D2(D2b)为D2a＞D2b。在二次热交换器H2的前后方向(所述图的上下方向)上，中央部附近的通气孔40的直径D2最大，从中央部附近向箭头Nb所示的前后两端部侧越前进，直径D2越小。位于前后两端部附近通气孔40的直径D2c为D2a＞D2c的关系。

在本实施方式中，与所述实施方式不同，各通气孔40设为圆形孔。但是，由于各通气孔40位于第一传热管6a的最下端的直状管体部60a的正下方，因此，与所述实施方式同样地，使燃烧气体绕入至直状管体部60a的下方区域，获得本发明所意图的作用。由于多个通气孔40的直径D2不同，因此，也获得与在所述实施方式中通过使多个通气孔40的宽度W不同的结构获得的作用同样的作用。

在图8A所示的整流板4b中，多个通气孔40设为各处的宽度W相同的长孔状或狭缝状。在图8B所示的整流板4c中，多个通气孔40设为直径D2大致一致的圆形孔。

在此种结构中，基于多个通气孔40位于直状管体部60a的正下方，也获得本发明所意图的作用。在本发明中，多个通气孔的宽度或直径是否一致不受限定。

本发明并不限定于所述实施方式的内容。本发明的热交换器及热水装置的各部的具体结构可在本发明所意图的范围内自如地进行各种设计变更。

整流板的通气孔不限于如上所述的长孔状、狭缝状及圆形形状，也可设为除此以外的形状的通气孔。另外，多个通气孔的形状也可不一致，例如也可设为设置有长孔状的通气孔及圆形形状的通气孔这两者的结构。

在所述实施方式中，多个通气孔40与多个最下端的直状管体部60a各自的正下方的所有部位对应地设置，在获得本发明所意图的作用上优选。但是，本发明不限定于此。也可设为在多个最下端的直状管体部60a各自的正下方中存在一部分未设置通气孔40的部位的结构。另外，也可设为一部分通气孔40设置于与最下端的直状管体部60a的正下方不同的部位的结构。

整流板4也能够设为安装于排气壳体8来代替二次热交换器H2的结构。总之，整流板只要配置于热交换器的传热管的加热用气体下游侧即可。

本发明的温水装置并不限于包括分别回收显热及潜热的一次热交换器及二次热交换器，例如也可设为仅包括显热回收用的热交换器。在此情况下，在显热回收用的热交换器的传热管的下游侧配置整流板。

热交换器的后段的设备或构件不限定于排气壳体。

本发明中所说的热交换器的传热管不限于使用蛇行状管体，也可设为使用除此以外的各种结构的传热管。

温水装置不限于逆燃烧方式，例如也能够设为正燃烧方式。在正燃烧方式中，燃烧气体向上前进，因此整流板配置于热交换器的传热管的上方。

加热用气体并不限定于燃烧气体，例如也可设为热电联产(cogeneration)系统中产生的高温的废气。

Claims

1.一种温水装置，其特征在于，包括：

热交换器，具有用来供给加热用气体的壳体、及收纳于所述壳体内的至少一个传热管；以及

整流板，配置于所述传热管的加热用气体流动方向下游侧，并且设置有多个通气孔，所述多个通气孔能够使通过了所述传热管的配置区域的加热用气体朝向所述热交换器的后段的设备或构件行进，

所述传热管包括沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近所述整流板的多个管体部，

所述多个通气孔设置成相对于所述多个管体部在加热用气体流动方向上重叠的配置。

2.根据权利要求1所述的温水装置，其中，

作为所述传热管，包括多个蛇行状传热管，所述多个蛇行状传热管是沿上下高度方向排列并沿水平方向延伸的多个直状管体部经由多个连接管体部连接成一串而成，并且所述多个蛇行状传热管沿水平方向排列，

所述整流板接近所述多个蛇行状传热管并以水平的姿势设置于其下方，

位于所述多个蛇行状传热管各自的最下端的所述多个直状管体部相当于沿与加热用气体流动方向交叉的方向延伸并接近所述整流板的所述多个管体部。

3.根据权利要求1所述的温水装置，其中，

所述整流板与所述多个管体部的相互间距离设定为所述多个管体部的外径的1/2以下。

4.根据权利要求1所述的温水装置，其中，

所述多个通气孔的直径或宽度小于所述多个管体部各自的外径。

5.根据权利要求1所述的温水装置，其中，

所述多个通气孔为沿所述多个管体部各自的轴长方向延伸的长孔状或狭缝状。

6.根据权利要求1所述的温水装置，其中，

所述热交换器的后段的设备或构件为排气壳体，所述排气壳体用来连接用于将热回收后的加热用气体排出至外部的排气管道，并且将通过了所述热交换器的加热用气体引导至所述排气管道。