(57)【要約】【課題】簡単な構造で、小型で高い熱効率を有する温水発生装置を提供する。【解決手段】本発明に係る温水発生装置は、缶体と、該缶体内に設けられたバーナと、該バーナの外周部に設けられ前記缶体の缶壁に沿って螺旋状に巻回された伝熱管と、該伝熱管の戻管部にあって前記バーナに対向して設けられた反射部材と、を有し、前記伝熱管が、前記缶体の中心に近い内側伝熱管とその外周部に設けられた外側伝熱管とからなり、前記バーナにより生成された燃焼ガスの排ガス通路が、前記内側伝熱管から前記外側伝熱管を通り、該外側伝熱管と前記缶壁とで形成される通路を通ってその缶体の煙道口に至るように形成されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体と、該缶体内に設けられたバーナと、該バーナの外周部に設けられ前記缶体の缶壁に沿って螺旋状に巻回された伝熱管と、該伝熱管の戻管部にあって前記バーナに対向して設けられた反射部材と、を有し、
前記伝熱管が、前記缶体の中心に近い内側伝熱管とその外周部に設けられた外側伝熱管とからなり、
前記バーナにより生成された燃焼ガスの排ガス流路が、前記内側伝熱管から前記外側伝熱管を通り、該外側伝熱管と前記缶壁とで形成される通路を通ってその缶体の煙道口に至るように形成される温水発生装置。
【請求項２】
前記内側伝熱管により顕熱回収が行われ、前記外側伝熱管により潜熱回収が行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の温水発生装置。
【請求項３】
前記内側伝熱管は銅製であり、前記外側伝熱管はステンレス製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水発生装置。
【請求項４】
前記伝熱管は、その断面形状の前記缶体の軸方向長さｔよりも半径方向の長さｂが長い断面形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温水発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕熱および潜熱を回収することができる温水発生装置に係り、特に瞬間温水発生装置に好適に用いることができる高熱効率の温水発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
瞬間温水発生装置は、高い熱効率を有するとともに立ち上がりの速いものが求められる。個人的・家庭的に使用される瞬間温水発生装置にあっては、さらに小型であることが求められる。
【０００３】
このような、小型で高い熱効率を有するとともに立ち上がりの速い瞬間温水発生装置として、たとえば、特許文献１に以下のような瞬間式加熱装置が提案されている。すなわち、燃焼室を囲む周壁部を有する缶体と、この缶体内に設けられたコイル状の熱交換用の水管と、前記水管と前記缶体の前記周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、前記缶体に接続された排気通路と、を備えている、瞬間式加熱装置であって、前記水管は燃焼方向において、その水管の内方領域を第１領域とする１次熱交換部と、第２領域とする２次熱交換部に区分され、前記燃焼室において発生した燃焼ガスは、前記第１領域から前記１次熱交換部の隙間を通過して前記燃焼ガス通路に流出した後に前記２次熱交換部の隙間を通過して前記排気通路に至る構成とされている、瞬間式加熱装置が提案されている。
【０００４】
一方、熱効率を向上させるため、顕熱のみならず潜熱の回収をも行うことができる温水発生装置が提案されている。しかし、このような温水発生装置は潜熱回収を行う伝熱管部分のドレン水による酸性腐食が問題になっており、耐酸性に優れる材料、たとえばステンレス鋼あるいは樹脂被膜銅等を用いた伝熱管が提案されている。また、熱交換器の構造的な改良によりこの耐食性の問題解決を図る提案もされている。たとえば、特許文献２に、フィン付き水管で構成された潜熱回収用熱交換器であって、該フィン及び水管を共に銅製材料で構成し、且つ、該フィンの肉厚を厚くしてフィンに犠牲陽極として作用させるようにしてなる潜熱回収用熱交換器が提案されている。
【０００５】
特許文献３に、ボイラ等からの排ガスを通す排ガス通路中に伝熱管を多段に配置し、伝熱管内に給水を通すことで、排ガスの熱によって給水を予熱するエコノマイザにおいて、多段に設けた伝熱管を、排ガス流の上流側の上流側伝熱管群と、下流側の下流側伝熱管群に区分した潜熱回収型エコノマイザが提案されている。そして、上流側伝熱管群は溶存酸素を含んだ水に対して腐食しにくい耐硫酸鋼を使用し、下流側伝熱管群は、硫酸に対して腐食しにくいステンレス鋼を使用するのが好ましいことが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開2005-321170号公報
【特許文献１】特開2003-185388号公報
【特許文献１】特開2005-61712号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、潜熱回収まで行うことができ、さらなる高い熱効率を有しかつ小型で簡単な構造の温水発生装置が求められている。また、特許文献１に提案された瞬間式加熱装置は、缶体内を第一および第二の二つの領域に分け、燃焼ガスの排気の方向が第一と第二の領域では異なるようになっており、装置が全体として複雑な構造になっているという問題がある。また、潜熱回収をするための熱交換部分を別途設けなければならないという問題がある。特許文献２または３は、装置全体が大きくなるという問題があり、さらに、特許文献２の場合は、犠牲陽極を作用させるための特別な構造を要するという問題がある。
【０００８】
本発明は、係る従来の要請および問題点に鑑み、簡単な構造で、小型で高い熱効率を有する温水発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る温水発生装置は、缶体と、該缶体内に設けられたバーナと、該バーナの外周部に設けられ前記缶体の缶壁に沿って螺旋状に巻回された伝熱管と、該伝熱管の戻管部にあって前記バーナに対向して設けられた反射部材と、を有し、前記伝熱管が、前記缶体の中心に近い内側伝熱管とその外周部に設けられた外側伝熱管とからなり、前記バーナにより生成された燃焼ガスの排ガス流路が、前記内側伝熱管から前記外側伝熱管を通り、該外側伝熱管と前記缶壁とで形成される通路を通ってその缶体の煙道口に至るように形成されるものである。
【００１０】
上記発明において、前記内側伝熱管により顕熱回収が行われ、前記外側伝熱管により潜熱回収が行われるようにするのがよく、また、前記内側伝熱管は銅製であり、前記外側伝熱管はステンレス製であるのがよい。
【００１１】
また、前記伝熱管は、その断面形状の前記缶体の軸方向長さｔよりも半径方向の長さｂが長い断面形状を有するものとするのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る温水発生装置は、簡単な構造で小型であり、顕熱回収および潜熱回収をすることができ高い熱効率を有する。そして、家庭用から工業用の瞬間温水発生装置に好適に用いることができ、また、潜熱回収型エコノマイザに好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る温水発生装置の実施の形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る温水発生装置の概要を示す断面図である。図１に示すように、本温水発生装置100は、缶体10と、缶体内に設けられたバーナ20と、バーナ20の外周部に設けられ缶体10の缶壁13に沿って螺旋状に巻回された伝熱管30と、を有している。そして、本温水発生装置100は、反射部材15と、矢印で示す排ガス流路16を有している。
【００１４】
缶体10は、その形状および形式を問わないが、占有スペースおよび熱効率の観点からは円形であるのがよい。
【００１５】
バーナ20は、その形式を問わないが、その燃料ガスにより以下に説明する伝熱管30の全体をできるだけ均等に加熱できる構造のものであるのがよい。このため、図１に示すように、バーナ20の炎口23が形成された燃焼筒21が、以下に説明する内側伝熱管31と反射部材15とにより形成される燃焼室25に入り込んだ構造を有するバーナ20であるのがよい。たとえば、燃焼筒の外径d、燃焼筒の高さh、燃焼室の外径D、燃焼室の高さHとするとき、d=(1/5〜1/2)×D、h=(1/3〜2/3)×Hであるようなバーナ20であるのがよい。
【００１６】
伝熱管30は、螺旋状に巻回された形状を有し、図１に示すように、バーナ20の外周部に設けられ、缶体10の缶壁13と所定の隙間をとって缶壁13に沿って設けられている。そして、伝熱管30は、図１、２に示すように、缶体10の中心に近い方の内側伝熱管31と、その外周部に設けられた外側伝熱管33からなる。
【００１７】
内側伝熱管31は、銅製であるのがよい。内側伝熱管31は、缶体10の中心に近く、バーナ20に近い位置にあるので、熱伝導率の高い銅製であることと相まって、燃焼ガスの顕熱をよく回収することができる。銅製の内側伝熱管31は加工をしやすいという利点も有す。また、内側伝熱管31の表面は露点以上の温度に保たれているのでドレン水が生成されるようなことがなく腐食の問題を生ずることがない。
【００１８】
また、内側伝熱管31の螺旋ピッチは、図２（ａ）に示すように、顕熱をよく回収することができるように適切な隙間ｓを確保したピッチｐに設けられる。内側伝熱管31の断面形状は、燃焼ガスとの接触時間を確保するため、図２（ｂ）に示すように、缶体10の軸方向長さｔよりも半径方向の長さｂ（ｂ1）が長くなるようにするのがよい。このｔおよびｂ寸法は、温水発生装置の仕様により適切な値が選ばれる。たとえば、容量100KW、熱媒水の流量60〜70l/minのボイラの場合、ｓ＝0.5mm、ｔ＝10mm、ｂ１＝20mmとすることができる。
【００１９】
外側伝熱管33は、内側伝熱管31の外周部に設けてあり、燃焼ガスの潜熱をよく回収することができるようになっている。このため、内側伝熱管31の場合と同様に、外側伝熱管33の断面形状は、缶体10の軸方向長さよりも半径方向の長さが長くなるようにするのがよい。そして、外側伝熱管33の表面温度はドレン水が生成される露点以下の温度に低下する場合があるので、外側伝熱管33の材質は耐酸性に優れたステンレス鋼を用いるのがよい。また、ステンレス鋼は銅の場合よりも熱伝導率が低いので、外側伝熱管33の半径方向の長さ寸法（ｂ２）は、内側伝熱管31の場合（ｂ1）よりも長くするのがよい。なお、隙間及び軸方向長さ寸法は、上記寸法ｓ及びｔと等しいものとすることができる。
【００２０】
このような伝熱管30において、使用に供され温度が低下した状態の熱媒水は、図２に示すように、伝熱管30の戻管部35に戻り、内側伝熱管31および外側伝熱管33の中を螺旋状に上昇して出湯管部36に至り、出湯管部36で合流して循環使用に供される。なお、伝熱管30は、缶体10の周上の数カ所に設けられた支持部材14（図１）により缶体10に固定支持されるようになっている。
【００２１】
反射部材15は、図２に示すように、伝熱管30の戻管部35にあってバーナ20に対向して設けられている。反射部材15から伝熱管30への熱伝導を考慮すると、反射部材15は戻管部35に溶接等により結合されているのがよい。この反射部材15により、燃焼ガスは必ず内側伝熱管31と外側伝熱管33とに接触した後に排気されるようになるので熱効率を向上させることができる。反射部材15の表面上にはドレン水が生成される場合もあるので、ステンレス製であるのがよい。
【００２２】
排ガス流路16は、図１の矢印により示すように、内側伝熱管31から外側伝熱管33を通り、外側伝熱管33と缶壁13とで形成される隙間（通路）を通って、缶体10の煙道口17に至るように形成されている。燃焼ガスは、この排ガス流路16を通過するうちに伝熱管30と効果的な熱交換を行った後に、煙道口17から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る温水発生装置の構成の概要を示す断面図である。
【図２】図１の伝熱管部の拡大断面図である。図２（ａ）のＡ部拡大図を図２（ｂ）に示す。
【符号の説明】
【００２４】
10    缶体
13    缶壁
14    支持部材
15    反射部材
16    排ガス流路
17    煙道口
20    バーナ
21    燃焼筒
23    炎口
30    伝熱管
31    内側電熱管
33    外側伝熱管
35    戻管部
36    出湯管部
【図１】
2008075995.tif 000003
【図２】
2008075995.tif 000004