(57)【要約】【課題】　高負荷予混合バーナーを具備したコンデンシングガスボイラーを提供する。【解決手段】　内部に燃焼室１２が設けられ上部に排気口１４が一体に形成されたケーシング１０と、燃焼室の下部に設けられ燃焼室内を加熱し、ＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的に少い高負荷予混合バーナー１６と、ケーシング内に設けられる複数の顕熱部熱交換器２０と、顕熱部熱交換器の上部に高負荷予混合バーナーによる燃焼熱が排気口に向かって進む垂直方向に沿って顕熱部熱交換器と同一な面積に配置される複数の潜熱部熱交換器３０を含むことを特徴とする。このように環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らしながら伝熱面積を最大化し、最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させうるのみならず、装置のコンパクト化を追求しつつ耐蝕性を確保できるようになる。【選択図】　図１
2004125391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　内部に燃焼室が設けられ上部に排気口が一体に形成されたケーシングと、
　前記燃焼室の下部に設けられ前記燃焼室内を加熱し、ＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的に少い高負荷予混合バーナーと、
　前記ケーシング内に設けられる複数の顕熱部熱交換器と、
　該顕熱部熱交換器の上部に前記高負荷予混合バーナーによる燃焼熱が前記排気口に向かって進む垂直方向に沿って前記顕熱部熱交換器と同一な面積に配置される複数の潜熱部熱交換器を含むことを特徴とする高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項２】
　前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器は、前記ケーシングの横断面水平軸線について所定の傾きを持って傾斜配置され所定の連結部によって部分的に連結されており、
　前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器のうち少くともいずれか一つはその内部及び外部がそれぞれ銅材質及びアルミニウム材質中のいずれか一つで加工されていることを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項３】
　前記顕熱部熱交換器には熱交換効率を助ける複数の排気抵抗体が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項４】
　前記顕熱部熱交換器と前記潜熱部熱交換器との間に設けられ、一端は前記ケーシングの内側一壁面に接触され、他端は前記ケーシングの内側他壁面から離隔配置される凝縮水受けと、
　前記排気口に向かった前記潜熱部熱交換器の上部に設けられ、一端は前記ケーシングの内側一壁面から離隔され、他端は前記ケーシングの内側他壁面に接触される排気誘導板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項５】
　前記凝縮水受け及び前記排気誘導板のうち少くともいずれか一つは二重の空気層を持って相互離隔配置され、その側壁は断熱材質よりなることを特徴とする請求項４に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項６】
　前記潜熱部熱交換器は少くとも二段以上の多重構造を有することを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項７】
　前記排気口に隣接した前記潜熱部熱交換器の上側には前記複数の潜熱部熱交換器のうちいずれか一つに装着された暖房水入口アダプタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項８】
　前記複数の顕熱部熱交換器は側板によって固定されており、前記複数の顕熱部熱交換器のうちいずれか一つには暖房水出口アダプタが装着されていることを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項９】
　前記ケーシングの側壁には断熱材が介在されていることを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【請求項１０】
　前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器は前記燃焼室のサイズに応じて相互重なったり分離できることを特徴とする請求項１に記載の高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーに係り、さらに詳しくは環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らしつつ伝熱面積を最大化し、最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させうるだけではなく、装置のコンパクト化を追求しつつ耐蝕性を確保できるようにした高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般家庭や公共建物などに使用されるボイラーは暖房用や温水用として利用され、ボイラーに提供される燃料の形態に応じて油ボイラーとガスボイラーとに区分される。
　同一な容量を有する油及びガスボイラーを比較して見れば、購入価格において油ボイラーがガスボイラーに比べて低価格であるが、ガスボイラーが油ボイラーに比べて燃料消耗量が少いという利点がある。
【０００３】
　しかし、長期的な観点から、消費者が負担すべき経費は油及びガスボイラーの両方とも殆んど同一であると言える。
　これに、都市ガスが供給される地域ならばガスボイラーを使用し、都市ガスが供給されないその他の地域では油ボイラーを多用する。
【０００４】
　一方、ガスボイラーの場合、ガスが燃焼する過程において発生する水蒸気は低温の物体や空気に接する際水(Ｈ２Ｏ)に変る過程において熱エネルギーを発生させる。
　この際、発生する熱をガスボイラーが再吸収すればその熱効率がさらに高まるが、このような方式で設計されたボイラーを、言わばコンデンシングガスボイラーと称する。
　コンデンシングガスボイラーは通常の一般ガスボイラーに比べてその熱効率が高いだけではなく燃料費が著しく節減されるため、近来はコンデンシングガスボイラーの使用が増えつつある。
【０００５】
　従来のコンデンシングガスボイラーは部分予混合及びブンゼンバーナーなどを採用してガスを燃焼させることによって発生する燃焼熱を用いて、直接に暖房水を加熱し、かつ排ガスの凝縮潜熱を再度吸収することによってその熱効率を高める。
　従って、コンデンシングガスボイラーはその熱効率を考慮して銅材質を幅広く採用する。
【０００６】
　しかし、熱交換器の内部では凝縮時発生する酸性水分と排ガス中の硫酸化物、窒素酸化物及び燃焼熱によって腐食が発生するところ、これを抑えるため、近来は耐蝕性を有するアルミニウムあるいはステンレススチール材質を採用する場合もある。
　ところが、従来のコンデンシングガスボイラーにおいては、殆んど部分予混合及びブンゼンバーナーなどを採用してガスを燃焼させているため、ＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的多くて環境に悪影響を及ぼす問題点がある。
【０００７】
　また、腐食防止のためにアルミニウムあるいはステンレススチール材質を採用した従来のコンデンシングガスボイラーの場合は、アルミニウムあるいはステンレススチール材質が特性上耐蝕性は良好な一方熱効率が低いため、同一熱量を確保するためには熱交換器それ自体を大きく形成すべきなので、コンデンシングガスボイラーをコンパクト化できない短所がある。
　そして、従来のコンデンシングガスボイラーは排ガスの流れ方向を同一にするために顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器の垂直方向の面積が相違に配置されているところ、熱交換効率が低下する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らしかつ伝熱面積を最大化し最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させ大容量で設計できるようにした高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーを提供するところにある。
　本発明の他の目的は、装置のコンパクト化を追求しつつ耐蝕性を確保できるようにした高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　前述したような目的を達成するための本発明は、内部に燃焼室が設けられ上部に排気口が一体に形成されたケーシングと、前記燃焼室の下部に設けられ前記燃焼室内を加熱し、ＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的に少い高負荷予混合バーナーと、前記ケーシング内に設けられる複数の顕熱部熱交換器と、該顕熱部熱交換器の上部に前記高負荷予混合バーナーによる燃焼熱が前記排気口に向かって進む垂直方向に沿って前記顕熱部熱交換と同一な面積に配置される複数の潜熱部熱交換器を含むことを特徴とする高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーを提供することによって達成される。
【００１０】
　ここで、前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器は前記ケーシングの横断面水平軸線について所定の傾きを持って傾斜配置され、所定の連結部によって部分的に連結されている。
　そして、前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器のうち少くともいずれか一つはその内部及び外部がそれぞれ銅材質及びアルミニウム材質のうちいずれか一つで加工されることが一層有利である。
　前記顕熱部熱交換器には熱交換効率を助ける複数の排気抵抗体が設けられているのが望ましい。
【００１１】
　本発明に係るコンデンシングガスボイラーは前記顕熱部熱交換器と前記潜熱部熱交換器との間に設けられ、一端は前記ケーシングの内側一壁面に接触され、他端は前記ケーシングの内側他壁面から離隔配置される凝縮水受けと、前記排気口に向かう前記潜熱部熱交換器の上部に設けられ、一端は前記ケーシングの内側一壁面から離隔され、他端は前記ケーシングの内側他壁面に接触される排気誘導板をさらに含んでいる。
【００１２】
　この際、前記凝縮水受け及び前記排気誘導板のうち少くともいずれか一つは二重の空気層を持って相互離隔配置され、その側壁は断熱材質よりなる。
　前記潜熱部熱交換器は少くとも二段以上の多重構造を有しうる。これも熱交換効率を高めるための一つの実施例である。
　前記排気口に隣接した前記潜熱部熱交換器の上側には前記複数の潜熱部熱交換器のうちいずれか一つに装着された暖房水入口アダプタが設けられている。
【００１３】
　前記複数の顕熱部熱交換器は側板によって固定されており、前記複数の顕熱部熱交換器のうちいずれか一つには暖房水出口アダプタが装着されている。
　前記ケーシングの側壁には燃焼室内の熱気外部へ放出されることを阻止する断熱材が介在されている。
　前記顕熱部熱交換器及び潜熱部熱交換器は前記燃焼室のサイズに応じて相互重なったり分離され設計できる。
【発明の効果】
【００１４】
　以上述べた通り、本発明によれば環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らしかつ伝熱面積を最大化し、最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させて大容量に設計できる効果を奏でる。
　また、装置のコンパクト化を追求しつつ耐蝕性を確保できる効果を奏でる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　以下、添付した図面に基づき本発明の各実施例について詳述し、実施例の説明のうち同一な構成については同一な参照符号を付する。
　図１は本発明に係るコンデンシングガスボイラーの概略的な構成図であり、図２は顕熱部熱交換器領域の拡大図である。
【００１６】
　これら図面に示した通り、本発明に係るコンデンシングガスボイラーは外観を形成し、内部に燃焼室１２が形成されたケーシング１０を有する。
　前記ケーシング１０の側壁には燃焼室１２内の熱気が外部に放熱されることを阻止して燃焼効率を高めるための断熱材１０ｃが充填されており、ケーシング１０の上部には排気口１４が形成されている。
【００１７】
　本実施例では別の排ガス案内板(図示せず)なしに後述する潜熱部熱交換器３０側のケーシング１０の上部に排気口１４が一体に設けられる。
　従って、製品のコンパクト化を追求できるのみならず、排ガス案内板を無くすことによって大きなコスト節減効果を奏でる。
【００１８】
　前記ケーシング１０の下部には上向き燃焼方式で燃焼室１２内を加熱する一方、加熱時環境に有害なＮＯＸ及びＣＯの排出が比較的に少いだけではなく、高負荷の効率を有する予混合バーナー１６が設けられている。
　このような予混合バーナー１６によって装置のコンパクト化を追求しつつガスボイラーを大容量に設計できるようになる。
【００１９】
　前記燃焼室１２の中央領域には側板２１によって固定され一列で配置された複数の顕熱部熱交換器２０が設けられている。
　この顕熱部熱交換器２０は予混合バーナー１６によって燃焼された熱を用いて直接に暖房水を加熱する。
【００２０】
　このような顕熱部熱交換器２０は排気流れが円滑になるだけではなく、伝熱面積が最大になされうるようケーシング１０の横断面水平軸線について所定の傾きをもって配置されている。
　そして、前記顕熱部熱交換器２０は耐腐食性を有するようその内部は銅材質のパイプを採用し、外部はアルミニウム材質で転造加工して使用できる。
　しかし、場合によっては内部及び外部を全てアルミニウム転造加工物で採用することもできる。
【００２１】
　前記顕熱部熱交換器２０のうちいずれか一つには暖房水が排出される暖房水出口アダプタ２２が装着されている。
　一方、各顕熱部熱交換器２０の上部には排気抵抗による顕熱部熱交換器２０の背面に至るまで最大限の熱交換効率がなされるよう複数の排気抵抗体２５が設けられている。
　この際、各排気抵抗体２５は排気流れのための空間部２５ａを持って相互離隔配置された略"Ｖ"形状をなす。
【００２２】
　前記顕熱部熱交換器２０の上部には複数の潜熱部熱交換器３０が設けられており、この潜熱部熱交換器３０も顕熱部熱交換器２０と同様にケーシング１０の横断面水平軸線について所定の傾きを持って傾斜配置されている。
　この際、前記潜熱部熱交換器３０は予混合バーナー１６による燃焼熱が排気口１４に向かって進む垂直方向に沿って顕熱部熱交換器２０と同一な面積で配置されている。
　従って、伝熱面積を最大化し最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させ、装置のコンパクト化が図れる。
【００２３】
　前記潜熱部熱交換器３０も顕熱部熱交換器２０と同じく耐腐食性を有するよう、その内部は銅材質で採用し、外部はアルミニウム材質で転造加工して使用できる。
　本実施例において潜熱部熱交換器３０は側方向に沿って一列で配列されているが、二段、多重構造及び多重配列方式で構成することもでき、必要に応じて別に分離して配列することもできる。
【００２４】
　前記潜熱部熱交換器３０の一端には暖房水が入水される暖房水入口アダプタ３２が設けられており、各潜熱部熱交換器３０のうちいずれか一つと顕熱部熱交換器２０の一端にはこれらを相互連結する連結部５４が設けられている。
　この連結部５４は示されているものとは違う方式で顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０を連結することもできる。
【００２５】
　一方、前記顕熱部熱交換器２０と潜熱部熱交換器３０との間には凝縮水受け４０が設けられている。
　前記凝縮水受け４０はその一端がケーシング１０の内側一壁面１０ａに接触され、他端がケーシング１０の内側他壁面１０ｂから離隔配置される。
【００２６】
　前記他壁面１０ｂから離隔配置された離隔間隔には排気の流れがなされる。
　そして、凝縮水受け４０の一端には潜熱部熱交換器３０の熱交換作用時発生して凝縮水受け４０に集まった凝縮水を排出させる凝縮水排出口４２が形成されている。
【００２７】
　前記潜熱部熱交換器３０の上側には顕熱部熱交換器２０を経た排気の流れを案内する排気誘導板５０が設けられている。
　この排気誘導板５０はその一端がケーシング１０の内側一壁面１０ａから離隔され、他端がケーシング１０の内側他壁面１０ｂに接触される。
　前記凝縮水受け４０と排気誘導板５０は熱効率が低下されることを防止するために二重の空気層を有し、その側壁は断熱材４１、５１よりなっている。
【００２８】
　一方、図示していないが、凝縮水受け４０と排気誘導板５０には潜熱部熱交換器３０の全域で熱交換がなされうるよう所定の離隔間隔を設けて潜熱部熱交換器３０に向かって板面から突出された複数の排気抵抗突出部(図示せず)を形成しうる。
【００２９】
　もし、排気抵抗突出部を形成すれば、これらが排ガスの流れを最大に阻止させることによって潜熱部熱交換器３０による熱交換効率がさらに高められるようにする。
　また、前記凝縮水受け４０と排気誘導板５０も、顕熱部熱交換器２０及び潜熱部熱交換器３０と同様に傾斜配置される。
【００３０】
　このような構成によって、予混合バーナー１６が動作されガスを燃焼させれば、顕熱部熱交換器２０を通過した排ガスが相互離隔配置された排気抵抗体２５の空間部２５ａを通過して凝縮水受け４０に向かう。
　そして、排ガスは凝縮水受け４０の下部でケーシング１０の他壁面１０ｂから離隔配置された離隔間隔に誘導される。
【００３１】
　このように誘導された排ガスは排気誘導板５０の下部に二重に配列された潜熱部熱交換器３０と順番に熱交換される。
　この際、潜熱部熱交換器３０の熱交換作用時発生する凝縮水は凝縮水受け４０に集まった後、凝縮水排出口４２を通して排出される。
【００３２】
　前記潜熱部熱交換器３０を順次に通過しつつ熱交換された排ガスは排気誘導板５０の一端とケーシング１０の内側一壁面１０ａとの離隔間隔に誘導された後、上側に浮き上がってケーシング１０の上部排気口１４を通して外部に排出される。
【００３３】
　このような方式によって燃焼される本発明のコンデンシングガスボイラーによれば、予混合バーナー１６によって環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らせるだけではなく大容量に設計できる。
　また、従来と区別される前述した進歩的な構成によって伝熱面積が最大化され最上の顕熱及び凝縮条件を形成できて熱交換効率を向上させられ、装置のコンパクト化を追求できるようになる。
【００３４】
　一方、図３Ａないし図３Ｅは顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体の他の実施例について示した図である。
　すなわち、図３Ａに示した排気抵抗体２５ａは円形状をなしており、図３Ｂに示した排気抵抗体２５ｂは菱形を有する。
　そして、図３Ｃに示した排気抵抗体２５ｃは各辺が折り曲げられた菱形を呈しており、図３Ｄに示した排気抵抗体２５ｄは逆三角形を呈し、図３Ｅに示した排気抵抗体２５ｅはカモメ形を有する。
【００３５】
　このような排気抵抗体２５ａ〜２５ｅも各部分間に排ガスが流れる空間部(図示せず)を有し、顕熱部熱交換器２０の熱交換効率を高めるために採用されたもので、これらに図示されたものとは違う形状が採用できることは勿論である。
【００３６】
　前述した実施例では高さ方向に沿って顕熱部熱交換器２０と潜熱部熱交換器３０が相互離隔されているが、燃焼室１２の大きさによってこれらは重なる場合もありうる。
　また、連結部５４によって顕熱部及び潜熱部熱交換器２０、３０が相互連結されているが、これらも分離できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
　環境に悪影響を及ぼすＮＯＸ及びＣＯの排出を減らしつつ伝熱面積を最大化し、最上の顕熱及び凝縮条件を形成して熱交換効率を向上させうるだけではなく、装置のコンパクト化を追求しつつ耐蝕性を確保できるようにした高負荷予混合バーナーを有するコンデンシングガスボイラーに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るコンデンシングガスボイラーの概略的な構成図。
【図２】顕熱部熱交換器領域の拡大図。
【図３−Ａ】顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体の他の実施例について示した図。
【図３−Ｂ】顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体のさらに他の実施例について示した図。
【図３−Ｃ】顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体のさらに他の実施例について示した図。
【図３−Ｄ】顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体のさらに他の実施例について示した図。
【図３−Ｅ】顕熱部熱交換器に設けられた排気抵抗体のさらに他の実施例について示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１０：ケーシング
１２：燃焼室
１４：排気口
１６：高負荷予混合バーナー
２０：顕熱部熱交換器
２２：暖房水出口アダプタ
２５：排気抵抗体
３０：潜熱部熱交換器
３２：暖房水入口アダプタ
４０：凝縮水受け
４１：断熱材
５０：排気誘導板
５４：連結部
【図１】
2004125391.tif 000003
【図２】
2004125391.tif 000004
【図３−Ａ】
2004125391.tif 000005
【図３−Ｂ】
2004125391.tif 000006
【図３−Ｃ】
2004125391.tif 000007
【図３−Ｄ】
2004125391.tif 000008
【図３−Ｅ】
2004125391.tif 000009