(57)【要約】【課題】バーナ３を臨ませる燃焼室２に熱交換パイプ４を配置した熱交換器において、ＣＯの発生や熱効率の低下を防止しつつ小型化を図れるようにする。【解決手段】燃焼室２の排気口５に、熱交換パイプ４に対向させて、通気性を有する輻射体７を設ける。バーナ３の燃焼排ガスの熱により輻射体７が赤熱され、輻射体７からの輻射エネルギーで熱交換パイプ４が加熱される。また、燃焼ガスがその燃焼完結前に熱交換パイプ４に接触してＣＯが発生しても、輻射エネルギーによる酸化反応の促進でＣＯはＣＯ２に変換される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナを熱源とする熱交換器であって、バーナを臨ませた燃焼室に加熱すべき流体を流す熱交換パイプを配置するものにおいて、
燃焼室の排気口に、熱交換パイプに対向させて、通気性を有する輻射体を設け、バーナの燃焼ガスの熱で輻射体を赤熱させるようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換パイプを前記輻射体からの熱輻射方向に扁平に形成することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記排気口の下流の排気通路に、加熱すべき流体を流す副熱交換パイプを配置することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナを熱源とする熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器は、バーナを臨ませた燃焼室にフィン付きの熱交換パイプを配置し、熱交換パイプに流す流体（例えば、水）をバーナの燃焼熱によって加熱するように構成されている。
【０００３】
ここで、燃焼ガスがその燃焼完結前に熱交換パイプやフィン部に接触し、急激に冷却されると、ＣＯが発生する。そこで、従来は、燃焼室を丈高に形成して、燃焼室の上部の熱交換部に熱交換パイプを配置し、燃焼室の下部に臨ませたバーナからの燃焼ガスが熱交換部に達する迄に燃焼が完結され、ＣＯの発生が防止されるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９４７６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、ＣＯの発生を防止するために、燃焼室の高さ寸法を大きくせざるを得ず、熱交換器が大型化する不具合がある。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、ＣＯの発生を防止して、且つ、小型化を図れるようにした熱交換器を提供することをその課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、バーナを熱源とする熱交換器であって、バーナを臨ませた燃焼室に加熱すべき流体を流す熱交換パイプを配置するものにおいて、燃焼室の排気口に、熱交換パイプに対向させて、通気性を有する輻射体を設け、バーナの燃焼ガスの熱で輻射体を赤熱させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、燃焼室の高さ寸法を小さくすることにより、燃焼ガスがその燃焼完結前に熱交換パイプに接触してＣＯが発生しても、輻射体からの輻射エネルギーによる酸化反応の促進でＣＯがＣＯ２に変換される。従って、ＣＯを発生させずに、燃焼室を小型化することが可能になる。
【０００９】
また、燃焼室の高さ寸法を小さくすることにより、燃焼ガスが熱交換パイプとの間で十分に熱交換されないうちに排気口に到達するようになっても、燃焼ガスの熱（排気熱）は排気口に設けた輻射体により輻射エネルギーに変換されて、この輻射エネルギーにより熱交換パイプが加熱される。即ち、燃焼ガスと熱交換パイプとの間で直接的に熱交換される熱量が低下しても、この熱量の低下は排気熱の輻射エネルギーへの変換で補償され、従って、熱効率を低下させずに熱交換器を小型化できるようになる。
【００１０】
尚、熱交換パイプを輻射体からの熱輻射方向に扁平に形成すれば、熱交換パイプで輻射エネルギーを効率良く受熱できるようになり、熱効率が向上する。
【００１１】
また、排気口の下流の排気通路に、加熱すべき流体を流す副熱交換パイプを配置すれば、輻射体で輻射エネルギーに変換し切れなかった排気熱も流体の加熱に利用でき、熱効率が一層向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は熱交換器の器体を示している。器体１の下部空間は、燃焼室２に構成されており、燃焼室２の上面に、一次空気と燃料ガスとの混合気を強制的に供給する全一次空気燃焼式のバーナ３がその燃焼面３ａを下向きにした状態で配置されている。そして、燃焼室２の底面上に、加熱すべき流体（例えば、水）を流す熱交換パイプ４を紙面直角方向に蛇行させた状態で配置し、バーナ３の燃焼面３ａからの輻射熱と燃焼ガスとで熱交換パイプ４、即ち、これに流れる流体が加熱されるようにしている。
【００１３】
燃焼室２の上面のバーナ３以外の部分は、排気口５として開口されている。そして、器体１の上部空間を、排気口５に連通する排気通路６に構成し、燃焼ガスが燃焼室２から排気口５と排気通路６とを介して器外に排出されるようにしている。
【００１４】
排気口５には、熱交換パイプ４に対向するように輻射体７が装着されている。輻射体７は、炭化珪素繊維等の耐火繊維のマット状集合体や耐火物多孔体から成るもので、通気性を持つ。そして、燃焼ガスが輻射体７を通過して流れることにより、輻射体７が燃焼ガスの熱（排気熱）で赤熱され、輻射体７からの輻射エネルギーにより熱交換パイプ４が加熱される。従って、本実施形態のように燃焼室２の高さ寸法が小さく、燃焼排ガスと熱交換パイプ４との間での直接的な熱交換が制約される場合にも、排気熱が輻射エネルギーとして回収されて、熱交換パイプ４の加熱に利用されるために、熱効率の低下が防止される。
【００１５】
更に、燃焼室２の高さ寸法を小さくすると、燃焼ガスがその燃焼完結前に熱交換パイプ４に接触し、急激に冷却されることでＣＯが発生し易くなるが、輻射体７からの輻射エネルギーにより燃焼室２内の燃焼ガスが加熱されて、燃焼ガス中のＣＯの酸化反応が促進されるため、ＣＯはＣＯ２に変換される。従って、燃焼室２を小型化して、且つ、ＣＯの発生を防止できる。
【００１６】
また、本実施形態では、排気通路６に、副熱交換パイプ８を紙面直角方向に蛇行させて配置し、輻射体７で輻射エネルギーに変換し切れなかった排気熱により副熱交換パイプ８に流す流体を加熱できるようにしている。副熱交換パイプ８には、燃焼室２に配置する熱交換パイプ４に流す流体とは別の流体を流すことも可能である。熱交換パイプ４と同一の流体を副熱交換パイプ８に流す場合には、流体が低温のうちに副熱交換パイプ８での加熱が行われるように、副熱交換パイプ８を熱交換パイプ４の上流側に直列接続することが望ましい。
【００１７】
尚、上記実施形態では省略しているが、熱交換パイプ４や副熱交換パイプ８を貫通させる複数のフィンを設けて、吸熱面積を大きくすることも可能である。
【００１８】
図２は第２の実施形態を示している。第２実施形態の基本的な構成は上記第１実施形態と同様であり、第１実施形態のものと同様の部材に上記と同一の符号を付している。相違点は、第１実施形態では、熱交換パイプ４として丸パイプを用いているのに対し、第２実施形態では、熱交換パイプ４を輻射体７からの熱輻射方向、即ち、上下方向に扁平に形成している点である。これによれば、輻射体７及びバーナ燃焼面３ａからの輻射エネルギーを受ける熱交換パイプ４の受熱面積が広くなり、熱交換効率が一層向上する。
【００１９】
以上、全一次空気燃焼式のバーナ３を燃焼室２に上方から臨ませて配置した熱交換器について説明したが、通常の熱交換器と同様にブンゼン式のバーナを燃焼室の下部に臨ませて配置する場合にも、同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の熱交換器の断面図。
【図２】本発明の第２実施形態の熱交換器の断面図。
【符号の説明】
２…燃焼室、３…バーナ、４…熱交換パイプ、５…排気口、６…排気通路、７…輻射体、８…副熱交換パイプ
【図１】
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【図２】
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