特許 7730779 潜熱回収式熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-20

(45)【発行日】2025-08-28

(54)【発明の名称】潜熱回収式熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F24H 9/00 20220101AFI20250821BHJP

   F24H 1/14 20220101ALI20250821BHJP

   F24H 8/00 20220101ALI20250821BHJP

   F24H 9/16 20220101ALI20250821BHJP

【ＦＩ】

F24H9/00 B

F24H1/14 B

F24H8/00

F24H9/16 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022055456

(22)【出願日】2022-03-30

(65)【公開番号】P2023147758

(43)【公開日】2023-10-13

【審査請求日】2024-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】田中 章夫

(72)【発明者】

【氏名】清水 政一

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２２３６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１２５８３８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １／００－１５／４９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼排ガスが後方から前方に流れる内部の熱交換室を有する筐体と、熱交換室に配置した複数の吸熱パイプとを備え、燃焼排ガスが保有する潜熱を回収して吸熱パイプに流れる水を加熱するようにした潜熱回収式熱交換器であって、
筐体の前板部に、前板部に開設した排気口を介して燃焼排ガスが流入する排気筒が取り付けられ、
熱交換室の底面前端部に、下方に窪むドレン受け部と、ドレン受け部内のドレン水を排水する排水口とが設けられ、更に、ドレン受け部を上方から覆うカバー板が設けられるものにおいて、
カバー板に、前後方向に直交する横方向一方への下り勾配が付けられて、カバー板上のドレン水がカバー板の横方向一方の端からドレン受け部に落下するようにしたことを特徴とする潜熱回収式熱交換器。

【請求項2】

前記排気筒内の排気流路の下面は、前記筐体の前記前板部に達する前記カバー板の前端よりも上方に位置し、カバー板の前端よりも上方にのびて排気流路の下面と同等高さに達する壁部が設けられることを特徴とする請求項１記載の潜熱回収式熱交換器。

【請求項3】

前記カバー板は、前部が後部よりも下方に位置する段付き形状に形成され、カバー板の前部の横方向他方の端部に、当該端部の横方向外方からカバー板の前部上に燃焼排ガスが流れることを邪魔する起立した邪魔板部が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の潜熱回収式熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼排ガスが後方から前方に流れる内部の熱交換室を有する筐体と、熱交換室に配置した複数の吸熱パイプとを備え、燃焼排ガスが保有する潜熱を回収して吸熱パイプに流れる水を加熱するようにした潜熱回収式熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

元来、この種の潜熱回収式熱交換器では、一般的に、筐体の前板部に、前板部に開設した排気口を介して燃焼排ガスが流入する排気筒を取り付け、熱交換室の底面前端部に、下方に窪むドレン受け部と、ドレン受け部内のドレン水を排水する排水口とを設けている。ドレン水は、燃焼排ガス中の水分が吸熱パイプの外面で凝縮して発生する強酸性の水である。ドレン水の殆どは、ドレン受け部から排水口を介して排水されるが、ドレン受け部内のドレン水の一部が排気口に向かう燃焼排ガスにより巻き上げられて、排気筒から外部に飛散し、排気筒の外部周辺を汚染することがある。

【0003】

そこで、従来、潜熱回収式熱交換器として、特許文献１により、ドレン受け部を上方から覆うカバー板を設けたものが知られている。これによれば、カバー板に邪魔されて燃焼排ガスがドレン受け部内のドレン水に勢いよく当たらなくなり、ドレン水の巻き上げを抑制できる。また、このものでは、カバー板に、カバー板上のドレン水をドレン受け部に落下させる穴を形成して、カバー板上にドレン水が溜まらないようにしている。

【0004】

然し、このものでは、以下の不具合を生ずることが判明した。即ち、カバー板に穴が形成されていると、カバー板の下に回り込んだ燃焼排ガスが穴から上方に流れ出て、穴内に上向きの燃焼排ガスの流れが発生する。そして、穴から落下するドレン水の一部が上向きの燃焼排ガスの流れにより巻き上げられ、排気筒の外部に飛散してしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－２２３６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、排気筒の外部へのドレン水の飛散をより効果的に防止できるようにした潜熱回収式熱交換器を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、燃焼排ガスが後方から前方に流れる内部の熱交換室を有する筐体と、熱交換室に配置した複数の吸熱パイプとを備え、燃焼排ガスが保有する潜熱を回収して吸熱パイプに流れる水を加熱するようにした潜熱回収式熱交換器であって、筐体の前板部に、前板部に開設した排気口を介して燃焼排ガスが流入する排気筒が取り付けられ、熱交換室の底面前端部に、下方に窪むドレン受け部と、ドレン受け部内のドレン水を排水する排水口とが設けられ、更に、ドレン受け部を上方から覆うカバー板が設けられるものにおいて、カバー板に、前後方向に直交する横方向一方への下り勾配が付けられて、カバー板上のドレン水がカバー板の横方向一方の端からドレン受け部に落下するようにしたことを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、カバー板に横方向一方への下り勾配を付けることで、カバー板上のドレン水がカバー板の横方向一方の端からドレン受け部に落下するため、カバー板にドレン水を落下させるための穴を形成せずに済む。従って、穴で発生する燃焼排ガスの上向きの流れによるドレン水の巻き上げを生じない。その結果、排気筒の外部へのドレン水の飛散を効果的に防止できる。

【0009】

また、本発明において、排気筒内の排気流路の下面は、筐体の前板部に達するカバー板の前端よりも上方に位置し、カバー板の前端よりも上方にのびて排気流路の下面と同等高さに達する壁部が設けられることが望ましい。これによれば、カバー板上のドレン水が排気流路に浸入することを邪魔する障壁として壁部が機能し、排気筒の外部へのドレン水の飛散をより効果的に防止することができる。

【0010】

更に、本発明において、カバー板を、前部が後部よりも下方に位置する段付き形状に形成する場合、カバー板の前部の横方向他方の端部に、当該端部の横方向外方からカバー板の前部上に燃焼排ガスが流れることを邪魔する起立した邪魔板部を設けることが望ましい。ここで、カバー板の前部上に横方向外方から燃焼排ガスが流れると、カバー板の後部と前部との間の段差部を流下するドレン水の一部が燃焼排ガスの流れにより巻き上げられることがある。カバー板の前部上に横方向外方から燃焼排ガスが流れることを上記の如く邪魔板部で邪魔すれば、段差部を流下するドレン水の巻き上げを抑制して、排気筒の外部へのドレン水の飛散を一層効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態の潜熱回収式熱交換器の斜視図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線で切断した切断側面図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図。

【図4】実施形態の潜熱回収式熱交換器における排気筒の取付け構造を示す分解斜視図。

【図5】実施形態の潜熱回収式熱交換器に設けられるカバー板の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１、図２を参照して、本発明の実施形態の潜熱回収式熱交換器Ａは、燃焼排ガスが後方から前方（図２の右方から左方）に流れる内部の熱交換室１１を有する筐体１と、熱交換室１１に配置した複数の吸熱パイプ２とを備えている。そして、燃焼排ガスが保有する潜熱を回収して吸熱パイプ２に流れる水を加熱するようにしている。

【0013】

筐体１の後板部１ａには、図外の顕熱回収式熱交換器を通過した燃焼排ガスが流入する流入口１２が開設され、筐体１の前板部１ｂには、熱交換室１１を通過した燃焼排ガスが流出する排気口１３が開設されている。また、前板部１ｂには、排気口１３を介して燃焼排ガスが流入する排気筒３が取付けられている。排気筒３内には、上下３個の整流部材３１，３２，３３が装着されており、上の整流部材３１と中間の整流部材３２との間及び中間の整流部材３２と下の整流部材３３との間に上下２段の排気流路３ａ，３ｂが画成されている。そして、各排気流路３ａ，３ｂの断面積を狭めることで燃焼排ガスの流速を速くし、排気筒３の出口付近で燃焼排ガスが滞留しないようにしている。

【0014】

図４も参照して、排気筒３の取付け構造について具体的に説明する。本実施形態では、排気筒３の取付けのために、排気口１３に合致する開口４１を有する取付板４を設けている。そして、前板部１ｂの前面にパッキン４２を挟んだ状態で取付板４を重ねると共に、取付板４の前面にパッキン４３を挟んだ状態で排気筒３の後端のフランジ部３４を重ね、この状態でフランジ部３４をネジ４４でパッキン４３、取付板４及びパッキン４２と共に前板部１ｂに共締めしている。また、取付板４の開口４１の上縁近傍部分をネジ４５でパッキン４２と共に前板部１ｂに締結し、更に、フランジ部３４の上部をネジ４６でパッキン４３と共に取付板４に締結している。

【0015】

本実施形態において、熱交換室１１には、前後方向に直交する横方向に蛇行しながら前後方向にのびる吸熱パイプ２が上下６本配置されている。上下に隣接する吸熱パイプ２，２は、蛇行ピッチの半部だけ前後方向に位置をずらしている。筐体１の横方向一側の側板１ｃの外面には、６本の吸熱パイプ２の上流端と下流端とが夫々接続される流入ヘッダ２１と流出ヘッダ２２とが取付けられている。そして、流入ヘッダ２１から流出ヘッダ２２に向けて各吸熱パイプ２を流れる水が、各吸熱パイプ２の外面での燃焼排ガス中の水分の凝縮による潜熱の回収で加熱されるようにしている。

【0016】

筐体１の底板で構成される熱交換室１１の底面１１１は前下がりに傾斜している。底面１１１の前端部には、吸熱パイプ２の外面から滴下するドレン水が底面１１１の傾斜によって流れ込む、下方に窪むドレン受け部１１２が設けられている。図３を参照して、ドレン受け部１１２は、排気口１３にほぼ合致する横方向部分が最も低くなっており、この部分に、ドレン受け部１１２内のドレン水を排水する排水口１１３が設けられている。排水口１１３から排水されたドレン水は図外の中和器に導かれる。

【0017】

また、熱交換室１１の前端部上部には、燃焼排ガスの流れが下方を向くように案内する案内板５が設けられ、燃焼排ガスがドレン水の飛沫を含んだまま排気筒３に直進することを防止できるようにしている。更に、熱交換室１１の前端部下部には、排気口１３に近いドレン受け部１１２の部分を上方から覆うカバー板６が設けられている。これによれば、ドレン受け部１１２内のドレン水に燃焼排ガスが勢いよく当たらなくなり、ドレン水が燃焼排ガスにより巻き上げられることを抑制できる。

【0018】

ここで、カバー板６には、図３に明示されているように、横方向一方（図３で右方）への下り勾配が付けられている。そのため、カバー板６上のドレン水がカバー板６の横方向一方の端からドレン受け部１１２に落下する。従って、カバー板６に従来例の如くドレン水を落下させる穴を形成する必要がない。穴を形成した場合、カバー板６の下に回り込んだ燃焼排ガスが穴から上方に流れ出て、穴内に上向きの燃焼排ガスの流れが発生する。そして、穴から落下するドレン水の一部が上向きの燃焼排ガスの流れにより巻き上げられて、排気筒３の外部に飛散することがある。一方、本実施形態では、上記の如く穴を形成せずに済むため、かかる不具合を生じず、排気筒３の外部へのドレン水の飛散を効果的に防止することができる。

【0019】

また、排気筒３内の排気流路の下面、即ち、下段の排気流路３ｂの下面は、筐体１の前板部１ｂに達するカバー板６の前端よりも上方に位置する。そして、カバー板６の前端よりも上方にのびて下段の排気流路３ｂの下面と同等高さに達する壁部７が設けられている。これによれば、カバー板６上のドレン水が下段の排気流路３ｂに浸入することを邪魔する障壁として壁部７が機能する。従って、排気筒３の外部へのドレン水の飛散をより効果的に防止することができる。

【0020】

尚、本実施形態において、壁部７は、排気筒３内の下の整流部材３３の後端に曲成した垂下板部３３ａで構成されているが、これに限定されない。例えば、排気口１３を、下段の排気流路３ｂの下面に合致する高さの弦状の下縁を有するものに形成し、前板部１ｂの排気口１３の下側部分で壁部７を構成することも可能である。

【0021】

図５も参照して、カバー板６は、前部６１が後部６２よりも下方に位置し、後部６２と前部６１との間に段差部６３を有する段付き形状に形成されている。そして、前部６１に横方向一方への下り勾配を付けている。また、後部６２から後方に舌片状に突出する固定部６４を設けて、固定部６４を熱交換室１１の底面１１１にスポット溶接している。尚、前部６１には、排気筒３の取付け用のネジ４４に対する干渉防止の逃げ孔６１ａが形成されている。

【0022】

このようなカバー板６では、前部６１上に横方向外方から燃焼排ガスが流れると、段差部６３を流下するドレン水の一部が燃焼排ガスの流れにより巻き上げられることがある。そこで、本実施形態では、カバー板６の前部６１の横方向他方（下り勾配を付けた方向とは反対方向）の端部に、当該端部の横方向外方からカバー板６の前部６１上に燃焼排ガスが流れることを邪魔する起立した邪魔板部６５を設けている。これによれば、段差部６３を流下するドレン水の巻き上げを抑制して、排気筒３の外部へのドレン水の飛散を一層効果的に防止することができる。

【0023】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、カバー板６が、排気口１２に近いドレン受け部１１２の部分を覆うように設けられているが、ドレン受け部１１２をより広範囲に覆うようにカバー板を設けることも可能である。

【符号の説明】

【0024】

Ａ…潜熱回収式熱交換器、１…筐体、１ｂ…前板部、１１…熱交換室、１１１…底面、１１２…ドレン受け部、１１３…排水口、１３…排気口、２…吸熱パイプ、３…排気筒、３ｂ…下段の排気流路（排気流路）、６…カバー板、６１…前部、６２…後部、６５…邪魔板部、７…壁部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】