(57)【要約】【課題】燃焼手段を備えると共に戻り温度が異なる熱媒が戻る無圧熱媒ヒーターに設けられ、燃焼手段からの排ガスの熱を効率よく回収することができる排熱回収器を提供する。【解決手段】略水平な排ガス流路１１と、排ガス流路１１を挟んでその流れ方向に沿って配置される上流側熱媒ヘッダ１２と下流側熱媒ヘッダ１３と、両ヘッダ１２、１３間に設けられ排ガス流路１１を横切るようにその流れ方向に沿って複数配置される熱媒流路１４と、を備える。ヘッダ１２の排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂに、低い戻り温度Ｔｌの熱媒の流路３２が接続される低温戻り流路接続部１５が設けられ、ヘッダ１２の排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａに、高い戻り温度Ｔｈの熱媒の流路３３が接続される高温戻り流路接続部１６が設けられる。ヘッダ１３に、無圧熱媒ヒーターに熱媒を戻す戻り流路３１が接続される戻り流路接続部１７が設けられる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無圧熱媒ヒーターが備える燃焼手段からの排ガスの熱を回収する排熱回収器であって、略水平な排ガス流路と、前記排ガス流路を挟んで該排ガス流路の流れ方向に沿って配置される上流側熱媒ヘッダと下流側熱媒ヘッダと、前記上流側熱媒ヘッダと前記下流側熱媒ヘッダとの間に設けられ前記排ガス流路を横切るように前記排ガス流路の流れ方向に沿って複数配置される熱媒流路と、を備え、前記上流側熱媒ヘッダの前記排ガス流路の流れ方向下流側の部分に、前記無圧熱媒ヒーターから流出した熱媒が低い戻り温度となって戻る低温戻り流路が接続される低温戻り流路接続部が設けられ、前記上流側熱媒ヘッダの前記排ガス流路の流れ方向上流側の部分に、前記無圧熱媒ヒーターから流出した熱媒が高い戻り温度となって戻る高温戻り流路が接続される高温戻り流路接続部が設けられ、前記下流側熱媒ヘッダに、前記無圧熱媒ヒーターに熱媒を戻す戻り流路が接続される戻り流路接続部が設けられることを特徴とする排熱回収器。
【請求項２】
前記上流側熱媒ヘッダの内部の前記排ガス流路の流れ方向上流側の部分と下流側の部分との間に絞りが設けられることを特徴とする請求項１記載の排熱回収器。
【請求項３】
無圧熱媒ヒーターが備える燃焼手段からの排ガスの熱を回収する排熱回収器であって、略水平な排ガス流路と、前記排ガス流路を横切るように屈曲して前記排ガス流路の流れ方向に沿って配置される熱媒流路と、を備え、前記熱媒流路の上流部に、前記無圧熱媒ヒーターから流出した熱媒が低い戻り温度となって戻る低温戻り流路が接続される低温戻り流路接続部が設けられ、前記熱媒流路の中間部に、前記無圧熱媒ヒーターから流出した熱媒が高い戻り温度となって戻る高温戻り流路が接続される高温戻り流路接続部が設けられ、前記熱媒流路の下流部に、前記無圧熱媒ヒーターに熱媒を戻す戻り流路が接続される戻り流路接続部が設けられることを特徴とする排熱回収器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無圧熱媒ヒーターが備える燃焼手段からの排ガスの熱を回収する排熱回収器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１に示すように、無圧熱媒ヒーター２に貯留される熱媒を二つの熱需要部４ａ、４ｂに流通させ、それぞれの熱需要部４ａ、４ｂからの熱媒の戻り温度が異なる熱媒供給システムが利用されている。
【０００３】
無圧熱媒ヒーター２は、主タンク２１と、膨張タンク２２と、燃焼手段２０からなる加熱手段とを備え、主タンク２１には熱媒を熱需要部４ａ、４ｂに供給するための往き流路３０と、熱需要部４ａ、４ｂからの戻り流路３１が接続される。また、主タンク２１の上に膨張タンク２２が設けられ、主タンク２１は膨張タンク２２を介して大気に開放されている。このような無圧熱媒ヒーター２を用いることで、密閉型のボイラを用いる必要がなく、法的および技術的に取り扱いが容易となる利点がある。
【０００４】
熱需要部４ａ、４ｂは図１に示す従来例では熱交換器で、熱需要部４ａ、４ｂに供給された熱媒の戻り温度Ｔｈ、Ｔｌがそれぞれ異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３００２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に示す従来例においては、燃焼手段２０からの排ガスＧの熱を回収することができず、排熱の回収効率が悪いものであった。
【０００７】
そこで、図２に示す従来例のように排熱回収器１’が用いられるものが考えられた。排熱回収器１’は、略水平な排ガスＧの流路の途中に設けられ、低い戻り温度Ｔｌの熱媒が流れる低温戻り流路３２と高い戻り温度Ｔｈの熱媒が流れる高温戻り流路３３とが合流してなる流路３１’が、排熱回収器１’内にて排ガスＧと熱交換するものである。
【０００８】
しかしながら、図２に示す従来例においても、排ガスＧの熱を回収するにあたって低い戻り温度Ｔｌの熱媒と高い戻り温度Ｔｈの熱媒とが合流しており、熱媒の戻り温度が異なる点が活かされておらず、排熱の回収効率が充分でないものであった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼手段を備えると共に戻り温度が異なる熱媒が戻る無圧熱媒ヒーターに設けられ、燃焼手段からの排ガスの熱を効率よく回収することができる排熱回収器を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、無圧熱媒ヒーター２が備える燃焼手段２０からの排ガスＧの熱を回収する排熱回収器１であって、略水平な排ガス流路１１と、前記排ガス流路１１を挟んで該排ガス流路１１の流れ方向に沿って配置される上流側熱媒ヘッダ１２と下流側熱媒ヘッダ１３と、前記上流側熱媒ヘッダ１２と前記下流側熱媒ヘッダ１３との間に設けられ前記排ガス流路１１を横切るように前記排ガス流路１１の流れ方向に沿って複数配置される熱媒流路１４と、を備え、前記上流側熱媒ヘッダ１２の前記排ガス流路１１の流れ方向下流側の部分１２ｂに、前記無圧熱媒ヒーター２から流出した熱媒が低い戻り温度Ｔｌとなって戻る低温戻り流路３２が接続される低温戻り流路接続部１５が設けられ、前記上流側熱媒ヘッダ１２の前記排ガス流路１１の流れ方向上流側の部分１２ａに、前記無圧熱媒ヒーター２から流出した熱媒が高い戻り温度Ｔｈとなって戻る高温戻り流路３３が接続される高温戻り流路接続部１６が設けられ、前記下流側熱媒ヘッダ１３に、前記無圧熱媒ヒーター２に熱媒を戻す戻り流路３１が接続される戻り流路接続部１７が設けられることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記上流側熱媒ヘッダ１２の内部の前記排ガス流路１１の流れ方向上流側の部分１２ａと下流側の部分１２ｂとの間に絞り１８が設けられることを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項３に係る発明は、無圧熱媒ヒーター２が備える燃焼手段２０からの排ガスＧの熱を回収する排熱回収器１であって、略水平な排ガス流路１１と、前記排ガス流路１１を横切るように屈曲して前記排ガス流路１１の流れ方向に沿って配置される熱媒流路１４と、を備え、前記熱媒流路１４の上流部に、前記無圧熱媒ヒーター２から流出した熱媒が低い戻り温度Ｔｌとなって戻る低温戻り流路３２が接続される低温戻り流路接続部１５が設けられ、前記熱媒流路１４の中間部に、前記無圧熱媒ヒーター２から流出した熱媒が高い戻り温度Ｔｈとなって戻る高温戻り流路３３が接続される高温戻り流路接続部１６が設けられ、前記熱媒流路１４の下流部に、前記無圧熱媒ヒーター２に熱媒を戻す戻り流路３１が接続される戻り流路接続部１７が設けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明にあっては、低い戻り温度の熱媒と高い戻り温度の熱媒が合流して平均温度となった熱媒が流入する従来の排熱回収器と比較して、高い排熱回収効率が得られるものである。
【００１４】
請求項２に係る発明にあっては、上流側熱媒ヘッダ内の流れ方向上流側の部分に流入した高い戻り温度の熱媒と、流れ方向下流側の部分に流入した低い戻り温度の熱媒とが混合され難く、上流側熱媒ヘッダ内の熱媒の温度勾配を形成することが容易となる。
【００１５】
請求項３に係る発明にあっても、低い戻り温度の熱媒と高い戻り温度の熱媒が合流して平均温度となった熱媒が流入する従来の排熱回収器と比較して、高い排熱回収効率が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の熱媒供給システムの概略構成図である。
【図２】別の従来の熱媒供給システムの概略構成図である。
【図３】本発明の排熱回収器が用いられる熱媒供給システムの概略構成図である。
【図４】本発明の排熱回収器の一実施形態の断面図である。
【図５】本発明の排熱回収器の他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図３および図４に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の排熱回収器１は、無圧熱媒ヒーター２を用いた熱媒供給システムに用いられる。熱媒供給システムは、無圧熱媒ヒーター２に貯留される熱媒を二つの熱需要部４にそれぞれ流通させ、前記熱需要部４からの熱媒の戻り温度がそれぞれ異なるものであるが、排熱回収器１にて戻り温度が異なる前記熱媒を介して排ガスＧの排熱を効率よく回収するものである。なお、熱媒としては水がよく用いられるが、特に限定されないものである。
【００１９】
図３に示すように、無圧熱媒ヒーター２は、主タンク２１と、膨張タンク２２と、燃焼手段２０からなる加熱手段と、を備えている。
【００２０】
主タンク２１は、上部に熱媒の往き流路３０が接続される流出口２３が設けられると共に、下部に熱媒の戻り流路３１が接続される流入口２４が設けられる。また主タンク２１の上には膨張タンク２２が設けられ、主タンク２１と膨張タンク２２は内部が連通される。膨張タンク２２は、熱媒の貯留部の上側の部分において大気に開放されるため、主タンク２１は膨張タンク２２を介して大気に開放されるものである。
【００２１】
熱媒は、上記二つの熱需要部４にそれぞれ熱を供給するものである。二つの熱需要部４は、本実施形態では二つの熱交換器４ａ、４ｂであり、これらの熱交換器４ａ、４ｂの一次側に熱媒の流路（上述した往き流路３０と、後述する低温戻り流路３２および高温戻り流路３３）が接続され、二次側に需要側の流体の流路４１が接続される。需要側の流体は、熱消費部５に供給されるもので、本実施形態では、熱消費部５は床暖房装置５ａと給湯装置５ｂであるが、特に限定されない。熱消費部５が床暖房装置５ａであれば、需要側の流体は温水等からなる暖房用熱媒であるが、熱消費部５が給湯装置５ｂであれば、需要側の流体は直接使用される湯であり、需要側の流体の利用形態は特に限定されない。
【００２２】
また本実施形態では、熱需要部４は熱交換器４ａ、４ｂであるが、特に熱交換器に限定されず、例えば無圧熱媒ヒーター２からの熱媒の流路のみを備え、熱媒から熱の供給を受けるものであればよいものであり、熱需要部４が熱消費部５であってもよい。
【００２３】
二つの熱需要部４はそれぞれ熱媒から熱の供給を受けるが、一方の熱需要部４で熱を供給した熱媒は低い戻り温度Ｔｌとなって戻り、他方の熱需要部４で熱を供給した熱媒は高い戻り温度Ｔｈとなって戻るものである。ここで、低い戻り温度Ｔｌは高い戻り温度Ｔｈよりも相対的に低いものであり、絶対的な温度は限定されない。この熱需要部４としての熱交換器４ａ、４ｂの一次側の上流端に往き流路３０が接続され、一方の熱交換器４ｂの一次側の下流端に低温戻り流路３２が接続され、他方の熱交換器４ａの一次側の下流端に高温戻り流路３３が接続される。往き流路３０の上流端は、主タンク２１の流出口２３に接続される。
【００２４】
また、二つの熱需要部４に流入する熱媒（すなわち往き流路３０を流れる熱媒）の温度は同じである。
【００２５】
本実施形態では、熱交換器４ａ、４ｂに流入する熱媒の温度が８０℃、床暖房装置５ａ側の熱交換器４ａからの熱媒の戻り温度が６０℃（高い戻り温度Ｔｈ）、給湯装置５ｂ側の熱交換器４ｂからの熱媒の戻り温度が３０℃（低い戻り温度Ｔｌ）である。また、給湯用の水の熱交換器４ｂへの流入温度が１５℃で該熱交換器４ｂからの流出温度が６５℃、暖房用熱媒の熱交換器４ａへの流入温度が４５℃で該熱交換器４ａからの流出温度が６０℃である。なお、前記温度は一例であり、限定されないのは勿論である。
【００２６】
そして、低温戻り流路３２および高温戻り流路３３は、本発明の排熱回収器１に接続され、熱媒が排ガスＧの熱を回収するものである。
【００２７】
本実施形態の排熱回収器１は、図４に示すように、排ガス流路１１と、上流側熱媒ヘッダ１２および下流側熱媒ヘッダ１３と、熱媒流路１４と、で主体が構成される。排ガス流路１１は、排熱回収器１の外殻となるケーシング１０内に、流れ方向が略水平となるように形成されるもので、前記流れ方向は水平から３０ｄｅｇ程度の範囲内で傾いてもよい。上流側熱媒ヘッダ１２と下流側熱媒ヘッダ１３は、ケーシング１０内に、排ガス流路１１を挟んで対向するように配置される。上流側熱媒ヘッダ１２と下流側熱媒ヘッダ１３の長手方向は、本実施形態では排ガス流路１１の流れ方向に沿っているが、流れ方向に対して傾いていてもよい。熱媒流路１４は、排ガス流路１１を横切るように上流側熱媒ヘッダ１２と下流側熱媒ヘッダ１３との間に設けられるもので、排ガス流路１１の流れ方向に沿って複数並設される。本実施形態では各熱媒流路１４の断面積は略同じで、略等間隔に並設されているが、各熱媒流路１４の断面積が特に同じでなくてもよく、また各熱媒流路１４が略等間隔に並設されなくてもよい。
【００２８】
上流側熱媒ヘッダ１２の内部は、排ガス流路１１の排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａと下流側の部分１２ｂとの間に、これらの間の流通を絞る絞り１８が設けられる。排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａと排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂとの間の境界（すなわち絞り１８が設けられる位置）は特に限定されない。
【００２９】
また、上流側熱媒ヘッダ１２には、排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂに、低温戻り流路３２が接続される低温戻り流路接続部１５が設けられると共に、排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａに、高温戻り流路３３が接続される高温戻り流路接続部１６が設けられる。
【００３０】
下流側熱媒ヘッダ１３には、無圧熱媒ヒーター２に熱媒を戻す戻り流路３１が接続される戻り流路接続部１７が設けられる。
【００３１】
低温戻り流路３２の下流端が低温戻り流路接続部１５に接続され、高温戻り流路３３の下流端が高温戻り流路接続部１６に接続される。また、戻り流路３１の上流端が戻り流路接続部１７に接続され、戻り流路３１の下流端が主タンク２１の流出口２３に接続される。
【００３２】
排熱回収器１での排ガスＧの熱の回収について説明する。上流側熱媒ヘッダ１２の排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂに、低温戻り流路３２からの低い戻り温度Ｔｌの熱媒が流入すると共に、排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａに、高温戻り流路３３からの高い戻り温度Ｔｈの熱媒とが流入する。
【００３３】
排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａに流入した高い戻り温度Ｔｈの熱媒は、排ガス流路１１の流れ方向に沿って複数並設される熱媒流路１４のうち、主に排ガスＧ流れ方向上流側に位置する熱媒流路１４を流れ、温度の低下していない高温の排ガスＧと熱交換することとなる。また、排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂに流入した低い戻り温度Ｔｌの熱媒は、排ガス流路１１の流れ方向に沿って複数並設される熱媒流路１４のうち、主に排ガスＧ流れ方向下流側に位置する熱媒流路１４を流れ、上記高い戻り温度Ｔｈの熱媒と熱交換した低温の排ガスＧと熱交換することとなる。このように、上流側熱媒ヘッダ１２内の熱媒の温度勾配を形成することで、高い戻り温度Ｔｈの熱媒が高温の排ガスＧと熱交換し、低い戻り温度Ｔｌの熱媒が低温の排ガスＧと熱交換することとなって、熱の回収効率を向上させることができる。
【００３４】
すなわち、仮に低い戻り温度Ｔｌの熱媒が高温の排ガスＧと熱交換する（この時の熱交換量をＷ１’とする）と共に、高い戻り温度Ｔｈの熱媒が低温の排ガスＧと熱交換する（この時の熱交換量をＷ２’とする）場合と、本発明のように高い戻り温度Ｔｈの熱媒が高温の排ガスＧと熱交換する（この時の熱交換量をＷ１とする）と共に、低い戻り温度Ｔｌの熱媒が低温の排ガスＧと熱交換する（この時の熱交換量をＷ２とする）場合とを比較すると、Ｗ１’＞Ｗ１、Ｗ２’＜Ｗ２であるが、Ｗ１’＋Ｗ２’＜Ｗ１＋Ｗ２となり、全体での熱交換量は本発明の方が大きいものである。また、仮に低い戻り温度Ｔｌの熱媒と高い戻り温度Ｔｈの熱媒が合流して平均温度となった熱媒が流入する場合でも、本発明の方が全体での熱交換量が大きいものである。
【００３５】
また、ヘッダ方式を採用することで、熱消費部５のいずれか一方が停止して、高い戻り温度Ｔｈの熱媒と低い戻り温度Ｔｌの熱媒のうちのいずれか一方が流入しない場合でも、支障なく運転することが可能となる。
【００３６】
また、絞り１８を設けることで、上流側熱媒ヘッダ１２内の排ガスＧ流れ方向上流側の部分１２ａに流入した高い戻り温度Ｔｈの熱媒と、排ガスＧ流れ方向下流側の部分１２ｂに流入した低い戻り温度Ｔｌの熱媒とが混合され難く、上流側熱媒ヘッダ１２内の熱媒の温度勾配を形成することが容易となる。
【００３７】
次に、他の実施形態について図５に基づいて説明する。なお、本実施形態も大部分において図４に示す上述した実施形態と同じであるため、同じ部分については同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
【００３８】
本実施形態は、上流側熱媒ヘッダ１２および下流側熱媒ヘッダ１３が設けられず、複数の熱媒流路１４による並行流ではなく、熱媒流路１４は一本の流路からなる。熱媒流路１４は、排ガス流路１１を横切るように、排ガス流路１１の流れ方向に沿って屈曲するものである。
【００３９】
そして、熱媒流路１４の上流部に低温戻り流路接続部１５が設けられ、熱媒流路１４の中間部に高温戻り流路接続部１６が設けられ、熱媒流路１４の下流部に戻り流路接続部１７が設けられる。
【００４０】
排熱回収器１での排ガスＧの熱の回収について説明する。熱媒流路１４の上流部に流入した低い戻り温度Ｔｌの熱媒は、排ガスＧ流れ方向下流側の部分を流れ、温度の低下した低温の排ガスＧと熱交換することとなる。また、熱媒流路１４の中間部に流入した高い戻り温度Ｔｈの熱媒は、排ガスＧ流れ方向上流側に位置する熱媒流路１４を流れ、温度の低下していない高温の排ガスＧと熱交換することとなる。このように、熱媒流路１４内の熱媒を、排ガスＧ流れ方向下流側から上流側に向けてより一層温度が高くなるよう温度勾配を形成することで、排熱の回収効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１    排熱回収器
１０  ケーシング
１１  排ガス流路
１２  上流側熱媒ヘッダ
１２ａ  流れ方向上流側の部分
１２ｂ  流れ方向下流側の部分
１３  下流側熱媒ヘッダ
１４  熱媒流路
１５  低温戻り流路接続部
１６  高温戻り流路接続部
１７  戻り流路接続部
１８  絞り
２    無圧熱媒ヒーター
２０  燃焼手段
２１  主タンク
２２  膨張タンク
２３  流出口
２４  流入口
３０  往き流路
３１  戻り流路
３２  低温戻り流路
３３  高温戻り流路
４    熱需要部
４ａ  床暖房装置側の熱交換器
４ｂ  給湯装置側の熱交換器
４１  需要側の流体の流路
５    熱消費部
５ａ  床暖房装置
５ｂ  給湯装置
Ｇ    排ガス
【図１】
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【図２】
2012149861.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012149861.tif 000006
【図５】
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