供暖热水供给装置的制作方法

1.本发明涉及一种供暖热水供给装置，其包括用于对供给至供暖终端的供暖用热媒进行加热的板式热交换器，且供给利用供暖用热媒加热后的热水。


背景技术：

2.以往，具备供暖与热水供给两者的功能的供暖热水供给装置被广泛利用。例如，如专利文献1所述，已知一种供暖热水供给装置，为了供暖以及热水供给而利用燃烧热来加热供暖用热媒，并且供给利用加热后的供暖用热媒而加热的热水。
3.专利文献1的供暖热水供给装置包括回收燃烧气体的显热的一次热交换器及回收燃烧气体的潜热的二次热交换器，提高了能量效率。在二次热交换器中，导入低温的供暖用热媒进行加热，由二次热交换器加热的供暖用热媒被导入一次热交换器中进一步进行加热。在二次热交换器中，燃烧气体中含有的水蒸气凝结而成为排放水。
4.由于产生的排放水为强酸性，所以二次热交换器有时由耐酸性的不锈钢制的传热管形成，专利文献1的供暖热水供给装置的二次热交换器也由这种传热管形成。为了增大传热管的表面积，提高潜热的回收功能，传热管分支成多个细的传热管，这些细的传热管弯曲成例如涡状或蛇行状来形成二次热交换器。
5.在二次热交换器中导入用于供暖及热水供给而温度降低了的供暖用热媒。由于此供暖用热媒的温度不会达到清水那样的低温，所以有在二次热交换器中不能充分回收潜热的担忧。因此，专利文献1的供暖热水供给装置具有由使清水流通的传热管形成的热水供给用的二次热交换器。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1:日本专利特开2007-187419号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的问题
10.由传热管形成的二次热交换器需要隔开使燃烧气体流通的间隙配设多个传热管，使传热管的弯曲变得紧凑也不容易，因此不容易小型化。因此，作为小型的二次热交换器，使用将多个不锈钢制的板以具有间隙的方式层叠而形成的板式热交换器。板式热交换器通过在多个板间的多个间隙中交替流动燃烧气体与供暖用热媒，在燃烧气体与供暖用热媒之间进行热交换，加热供暖用热媒。
11.使清水流通的热水供给用的二次热交换器也可制成板式热交换器。但是，由于配设两个二次热交换器，所以供暖热水供给装置变大，制造成本也增加，因此不优选。
12.本发明的目的在于提供一种提高潜热回收功能且小型化的供暖热水供给装置。
13.解决问题的技术手段
14.技术方案1的发明的供暖热水供给装置包括：燃烧元件，使燃料燃烧而产生燃烧气
体；热交换元件，利用与燃烧气体的热交换来加热供暖用热媒和热水供给用热水；以及排气部，用于排出热交换后的燃烧气体，其中，所述热交换元件包括板式热交换器，所述板式热交换器将铅垂竖立的多个矩形形状的板以具有间隙的方式层叠而形成，且所述热交换元件构成为通过燃烧气体与供暖用热媒交替地在所述板式热交换器的多个间隙中流动来加热供暖用热媒，在所述板式热交换器的下侧角部设有供暖用热媒的导入口，并且，在离所述导入口最远的上侧角部设有供暖用热媒的排出口，在所述导入口的上侧的上侧角部设有热水供给用热水通路，所述热水供给用热水通路使热水供给用热水在所述板式热交换器内沿板层叠方向流动。
15.根据所述结构，在加热供暖用热媒的热交换元件的板式热交换器中，设置有用于加热在其板层叠方向流动的热水供给用热水的热水供给用热水通路。因此，能够用加热供暖用热媒的板式热交换器也加热热水供给用热水，所以能够提高潜热回收功能，并且使供暖热水供给装置小型化。
16.技术方案2的发明的供暖热水供给装置是根据技术方案1的发明，其中从所述燃烧元件沿铅垂方向流动的燃烧气体被铅垂地或大致铅垂地导入所述板式热交换器的设置在所述燃烧元件侧的导入部，并且在所述板式热交换器内使流动方向反转而从连接于所述排气部的排出部排出，所述热水供给用热水通路设置在燃烧气体的流动中的最下游的所述排出部的附近。
17.根据所述结构，由于在板式热交换器内使燃烧气体的流动方向反转而向排出部排出，因此能够在板式热交换器内将燃烧气体与排放水分离而分别排出。另外，无需为了分离燃烧气体与排放水，而在热交换元件的外侧配设使燃烧气体的流动方向反转的构件，因此能够使供暖热水供给装置小型化。而且，由于热水供给用热水通路设置在燃烧气体流动的最下游，所以不妨碍燃烧气体与供暖用热媒的热交换，能够将没有被供暖用热媒回收的潜热回收到热水供给用热水中，而提高潜热回收功能。
18.技术方案3的发明的供暖热水供给装置是根据技术方案1或技术方案2的发明，其中所述板式热交换器中的供暖用热媒的通路和所述热水供给用热水通路被密封。
19.根据所述结构，热水供给用热水中不会混入供暖用热媒和燃烧气体，所以能够进行安全的热水供给。另外，热水供给用热水能够经由板与燃烧气体进行热交换，所以潜热回收功能提高。
20.技术方案4的发明的供暖热水供给装置是根据技术方案3的发明，其中所述热水供给用热水通路包括贯穿所述板式热交换器的热水供给用热水配管。
21.根据所述结构，能够完全防止供暖用热媒和燃烧气体混入热水供给用热水中，能够提高热水供给的安全性。
22.技术方案5的发明的供暖热水供给装置是根据技术方案1至技术方案4中任一项的发明，其还包括热水供给用热交换器，所述热水供给用热水通路的排出口连接于所述热水供给用热交换器的热水供给用热水的导入口，在所述热水供给用热交换器中，利用由所述热交换元件加热后的供暖用热媒来加热热水供给用热水。
23.根据所述结构，热水供给用热水通过由热交换元件加热的供暖用热媒而进一步加热，所以能够可靠地将热水供给用热水加热到高温来进行热水供给。
24.发明的效果
25.根据本发明的供暖热水供给装置，能够使具有提高了潜热回收功能的板式热交换器的供暖热水供给装置小型化。
附图说明
26.图1是拆下了本发明的实施例的前表面盖的温水装置的正面图。
27.图2是实施例的二次热交换器与排气筒的主要部分分解立体图。
28.图3是图2的二次热交换器的iii-iii线剖面图。
29.图4是实施例的板层叠体的主要部分分解立体图。
30.图5是从热水导入口侧观察图4的板层叠体的第一板的侧面图。
31.图6是从热水导出口侧观察图4的板层叠体的第二板的侧面图。
32.图7是图2的二次热交换器的vii-vii线主要部分剖面图。
33.图8是图2的二次热交换器的viii-viii线主要部分剖面图。
34.图9是表示二次热交换器的热水供给用热水通路的另一例的主要部分剖面图。
35.[符号的说明]
[0036]
1：供暖热水供给装置
[0037]
2：外装壳体
[0038]
3：燃烧部(燃烧元件)
[0039]
3a：燃料供给部
[0040]
4：送风风扇
[0041]
5：供气筒
[0042]
6：排气筒
[0043]
7：排气导管(排气部)
[0044]
10：热交换部(热交换元件)
[0045]
11：一次热交换器
[0046]
12：二次热交换器(板式热交换器)
[0047]
13：板层叠体
[0048]
13a：导入部
[0049]
13b：排出部
[0050]
13e：限制部
[0051]
14：二次热交换壳体
[0052]
14a：凸缘部
[0053]
14b：分隔部
[0054]
14c：底部
[0055]
14d：槽部
[0056]
15：导入口
[0057]
15a：通路部
[0058]
16：导出口
[0059]
16a：通路部
[0060]
21：第一板
[0061]
21a：凸条部
[0062]
21b：限制凸条部
[0063]
22：第二板
[0064]
22a：凸条部
[0065]
22b：限制凸条部
[0066]
23：热媒用间隙
[0067]
24：气体用间隙
[0068]
25、25a：热水供给用热水通路
[0069]
28：热水供给用热水配管
具体实施方式
[0070]
以下，基于实施例对用以实施本发明的方式进行说明。
[0071]
[实施例]
[0072]
首先，对供暖热水供给装置1的整体结构进行说明。
[0073]
如图1所示，供暖热水供给装置1在其外装壳体2内包括：燃烧部3(燃烧元件)，具有使燃料朝向下方燃烧的燃烧器和燃烧空间；送风风扇4，向燃烧部3供给燃烧用空气；热交换部10(热交换元件)，配设在燃烧部3的下方；排气导管7(排气部)，将热交换后的燃烧气体从热交换部10导入到上方的排气筒6。另外，供暖热水供给装置1包括使热媒(供暖用热媒)在热交换部10与热水供给用热交换器8之间、以及热交换部10与外部的供暖终端之间循环的泵9等。外装壳体2是由金属制的薄板形成为前表面开放状的箱体，覆盖前表面的图示外的前表面面板可装卸。
[0074]
送风风扇4将从外装壳体2的上表面部的供气筒5供给到外装壳体2内的空气供给到燃烧部3。燃烧部3利用从送风风扇4供给的空气，使从燃料供给部3a供给的燃料(例如天然气、石油等)向下方燃烧，并产生燃烧气体。燃烧气体与从送风风扇4供给的空气一起向下方流动，被供给到热交换部10。
[0075]
在热交换部10中，从泵9供给的热媒通过与从燃烧部3供给的燃烧气体的热交换而被加热。加热后的热媒被供给到热水供给用热交换器8和外部的供暖终端。在热水供给用热交换器8中，从供水部30供给并由热交换部10加热后的清水通过与从热交换部10供给的热媒的热交换而进一步被加热。由热水供给用热交换器8加热后的热水在混合部31中混合清水而进行温度调整，并从热水供给部32向图示外的热水供给龙头等供给。
[0076]
热交换部10包括回收燃烧气体的显热而加热热媒的例如翅片管式的一次热交换器11、及回收燃烧气体的潜热而加热热媒的板式的二次热交换器12。从燃烧部3供给的燃烧气体在一次热交换器11中加热热媒，温度降低。此温度降低了的燃烧气体在二次热交换器12中加热热媒而进一步降温。热媒在二次热交换器12中被加热一定程度后，在一次热交换器11中进一步加热至高温，而供给至热水供给用热交换器8和供暖终端。
[0077]
在热交换部10的二次热交换器12上安装有排气导管7。排气导管7将从二次热交换器12排出的燃烧气体导向外装壳体2的上部的排气筒6。然后，燃烧气体从排气筒6向供暖热水供给装置1的外部排出。
[0078]
接着，对二次热交换器12进行说明。
[0079]
如图2所示，二次热交换器12包括层叠例如不锈钢制的多个(例如50张)矩形形状的板而形成的板层叠体13、及收容板层叠体13的二次热交换壳体14。板层叠体13由铅垂竖立的多个板在水平方向上层叠而形成，收容在二次热交换壳体14内。多个板以与相邻的板之间分别具有间隙的方式层叠，通过燃烧气体与热媒在板层叠体13的多个间隙中交替流动来加热热媒。
[0080]
与板层叠体13的下侧角部连接的热媒的导入口15呈突出状地设置在二次热交换壳体14的侧面部下部。另外，与离导入口15最远的板层叠体13的上侧角部连接的热媒的排出口16呈突出状地设置在与导入口15相反侧的二次热交换壳体14的侧面部上部。在导入口15的正上方，与板层叠体13的上侧角部连接的热水供给用热水导入口26呈突出状地设置在二次热交换壳体14的侧面部上部。以与热水供给用热水导入口26相向的方式，在排出口16侧的二次热交换壳体14的侧面部上部呈突出状地设置有后述的热水供给用热水排出口27。
[0081]
如图1所示，泵9与导入口15通过配管构件17连接，排出口16与一次热交换器11的热媒的导入口通过配管构件18连接。另外，供水部30与热水供给用热水导入口26通过配管构件19连接，热水供给用热水排出口27与热水供给用热交换器8的热水供给用热水的导入口通过配管构件20连接。
[0082]
如图2、图3所示，二次热交换壳体14为形成为上表面开放状的箱体。在此二次热交换壳体14的上端部包括：用于与一次热交换器11及排气导管7连结的凸缘部14a、及将一次热交换器11与排气导管7之间分隔的分隔部14b。由分隔部14b分隔的一次热交换器11侧的开口与板层叠体13的导入燃烧气体的导入部13a连通，排气导管7侧的开口与板层叠体13的排出部13b连通。再者，虽然省略了图示，但在一次热交换器11及排气导管7与二次热交换壳体14的连结部配设有防止燃烧气体泄漏的垫片。
[0083]
板层叠体13的导入部13a与排出部13b并排形成在相同的面(上表面)。因此，排气导管7能够形成得短且配设成不通过板层叠体13的侧方。
[0084]
二次热交换壳体14在使凸缘部14a成为水平时，以排出部13b侧变低的方式使底部14c缓慢地倾斜。燃烧气体中的水蒸气凝结而成的排放水沿着倾斜的底部14c流下而聚集于槽部14d，并从所述槽部14d排出至二次热交换壳体14的外部，实施中和处理等而排出。抵接于二次热交换壳体14的底部14c的板层叠体13以铅垂立起的全部板与倾斜方向平行的方式收容于二次热交换壳体14，以不妨碍排放水的流下。
[0085]
在板层叠体13的面对多个间隙的两个侧面部以及从这些侧面部分别与上表面部、下表面部呈曲面状相连的角部，配设有盖构件13c、盖构件13d，以使燃烧气体不泄漏到板层叠体13的外侧。箭头a1表示燃烧气体的流动例。燃烧气体从上方的一次热交换器11侧铅垂或大致铅垂地导入板层叠体13的导入部13a。导入的燃烧气体可流动的范围由板、盖构件13c、盖构件13d及二次热交换壳体14的底部14c限制，因此流动方向在板层叠体13内反转，从排出部13b排出。
[0086]
与导入部13a连通的开口的周缘部以抵接于板层叠体13的上端的方式向下方弯折，以堵塞与板层叠体13的上端之间的间隙。也可配设间隙闭塞用的构件。由此，减少在板层叠体13与二次热交换壳体14之间流动而无助于热交换的燃烧气体。
[0087]
板层叠体13具有与导入部13a和排出部13b相对应的限制部13e。所述限制部13e形成为从导入部13a侧(上表面侧)朝向其相反侧延伸至板层叠体13的铅垂方向中段部。而且，
被导入至导入部13a的燃烧气体被限制部13e限制成不会沿水平方向朝排出部13b侧流动。因此，燃烧气体在水平方向的流动没有被限制的板层叠体13的下侧部分沿水平方向流动，从而沿铅垂方向流动，因此流动距离变长，热交换的机会增加。
[0088]
接着，对板层叠体13进行说明。
[0089]
如图4～图6所示，板层叠体13由第一板21及第二板22两种矩形形状的板交替地层叠形成。第一板21具有向热媒的导入口15侧膨出的多个凸条部21a，第二板22具有向与导入口15相反侧(排出口16侧)膨出的多个凸条部22a。
[0090]
另外，从导入口15侧观察，各第一板21包括：在左侧的下侧角部形成通路部15a的筒壁部21c、在右侧的上侧角部形成通路部16a的筒壁部21d、以及在左侧的上侧角部形成热水供给用热水通路25的筒壁部21e。筒壁部21c～筒壁部21e形成为朝第一板21的凸条部21a膨出的一侧突出。
[0091]
各第二板22也同样，在分别对应的部位具有形成通路部15a的筒壁部22c、形成通路部16a的筒壁部22d、及用于形成热水供给用热水通路25的筒壁部22e。筒壁部22c、筒壁部22d形成为向凸条部22a的膨出侧突出，突出方向与第一板21的筒壁部21c、筒壁部21d相反。筒壁部22e的突出方向与筒壁部22c、筒壁部22d相反，即与筒壁部21e相同。
[0092]
当从导入口15侧依次层叠第一板21、第二板22时，第一板21与第二板22之间的间隙成为热媒流动的热媒用间隙23。从自导入口15导入的热媒所流通的通路部15a向多个热媒用间隙23分别供给热媒。第一板21、第二板22的外缘部呈密接状重叠，并由图示外的钎焊材料钎焊以使热媒不泄露到外部。
[0093]
从通路部15a供给并在热媒用间隙23中流动的热媒穿过通路部16a从排出口16排出。再者，在板层叠体13的最外侧的第一板21的通路部16a例如由盖帽16b闭塞。另外，相反侧的板层叠体13的最外侧的第二板22也同样，通路部15a被闭塞。
[0094]
另一方面，当从导入口15侧依次层叠第二板22、第一板21时，第二板22与第一板21之间的间隙成为燃烧气体流动的气体用间隙24。在多个气体用间隙24中，使第一板21、第二板22的多个凸条部21a、凸条部22a分别抵接，并且使第一板21、第二板22的外缘部分别分离，使燃烧气体能够出入。
[0095]
限制部13e由使第一板21、第二板22的规定部位与凸条部21a、凸条部22a一起膨出的限制凸条部21b、限制凸条部22b形成。而且，在多个气体用间隙24中，使第一板21、第二板22的限制凸条部21b、限制凸条部22b分别抵接。通过这些限制凸条部21b、限制凸条部22b，从板层叠体13的导入部13a到铅垂方向中段部，限制燃烧气体向排出部13b侧的水平方向的流动。图6的着色部表示第二板22中与第一板21的凸条部21a及限制凸条部21b抵接的部位。这些抵接的部位被钎焊。
[0096]
图7表示二次热交换器12的通路部15a周边的水平剖面。在气体用间隙24中，为了形成通路部15a，筒壁部21c外嵌于筒壁部22c，呈密接状重叠，并由图示外的钎焊材料钎焊。形成热媒用间隙23的第一板21、第二板22的外缘部也呈密接状重叠，并由图示外的钎焊材料钎焊。虽然省略了图示，但是同样地为了形成通路部16a，筒壁部21d外嵌于筒壁部22d，呈密接状重叠，且进行钎焊。因此，二次热交换器12内的热媒的通路(通路部15a、通路部16a、热媒用间隙23)被密封，使得热媒不流出。
[0097]
如图7所示，板层叠体13的最外侧的第一板21的筒壁部21c插通至二次热交换壳体
14的侧面部并固定导入口15。二次热交换壳体14与筒壁部21c之间、筒壁部21c与导入口15之间分别通过钎焊被密封。虽省略图示，但与其相反侧的板层叠体13的最外侧的第二板22的筒壁部22d也同样，插通至二次热交换壳体14的侧面部并固定排出口16，二次热交换壳体14与筒壁部22d之间、筒壁部22c与排出口16之间分别密封。
[0098]
图8表示二次热交换器12的热水供给用热水通路25的周边的水平剖面。各第一板21的筒壁部21e以其前端部的外径与基端部的内径相等或者稍小于内径的方式形成锥形。筒壁部21e插通所述筒壁部21e的突出方向上邻接的第二板22的筒壁部22e，并由图示外的钎焊材料钎焊。而且，筒壁部21e的前端部插入至隔着插通有此筒壁部21e的第二板22而相邻的第一板21的筒壁部21e的基端部，并由图示外的钎焊材料钎焊。利用如此连结的多个筒壁部21e形成热水供给用热水通路25。
[0099]
另外，板层叠体13的最外侧的第一板21的筒壁部21e插通二次热交换壳体14的侧面部，并通过钎焊固定热水供给用热水导入口26。二次热交换壳体14与筒壁部21e之间、筒壁部21e与热水供给用热水导入口26之间分别通过钎焊被密封。虽然省略了图示，但在与其相反侧的板层叠体13的最外侧的第二板22的筒壁部22e也同样地固定有插通二次热交换壳体14的侧面部的热水供给用热水排出口27，二次热交换壳体14与热水供给用热水排出口27之间、热水供给用热水排出口27与筒壁部22e之间分别被密封。
[0100]
在此种板层叠体13中，热媒用间隙23经由第一板21、第二板22与气体用间隙24邻接，因此热媒从两侧被加热。另外，通过凸条部21a、凸条部22a，板表面积扩大，并且燃烧气体以及热媒分别形成微小的涡流，一边搅拌一边流动。因此，在燃烧气体与热媒之间有效率地进行热交换。
[0101]
热水供给用热水通路25设置在板层叠体13内的燃烧气体的流动中的最下游的排出部13b附近。在热水供给用热水通路25中流通的低温的热水供给用热水(清水)利用与流动到排出部13b的近前的燃烧气体的热交换而被加热。加热后的清水被导入热水供给用热交换器8，通过与由一次热交换器11加热的高温的热媒的热交换而加热并被供给。
[0102]
从导入口15导入的热媒是从供暖终端或者热水供给用热交换器8返回的温度低的热媒，但是不会成为清水那样低的温度。因此，通过使低温的清水在设置于排出部13b附近的热水供给用热水通路25中流通，将未被热媒回收的燃烧气体的潜热回收到清水中，能够更多地利用燃烧气体的热。
[0103]
也可取代由多个筒壁部21e形成的热水供给用热水通路25，如图9所示，也可使直线状的热水供给用热水配管28沿板层叠体13的板层叠方向插通二次热交换器12，形成热水供给用热水通路25a。在这种情况下，在各热媒用间隙23中，利用第一板21、第二板22的筒壁部21f、筒壁部22f形成供热水供给用热水配管28插通的通路。另外，筒壁部21f、筒壁部22f被钎焊密封，以使热媒不流出到此通路。
[0104]
热水供给用热水配管28插通二次热交换壳体14的侧面部，在其两端固定有热水供给用热水导入口26和图示外的热水供给用热水排出口27。二次热交换壳体14与热水供给用热水配管28之间、热水供给用热水配管28与热水供给用热水导入口26间、热水供给用热水配管28与热水供给用热水排出口27之间分别通过钎焊被密封。
[0105]
在热水供给用热水通路25a中流通的低温的热水供给用热水(清水)利用与在气体用间隙24中流动至排出部13b的近前的燃烧气体的热交换而被加热。因此，能够将没有被热
媒回收的潜热回收到热水供给用热水中。加热后的清水被导入热水供给用热交换器8，通过与由一次热交换器11加热的高温热媒的热交换而被加热并供给。
[0106]
对所述实施例的供暖热水供给装置1的作用、效果进行说明。
[0107]
在作为加热热媒的热交换部10的二次热交换器12的板式热交换器的燃烧气体的排出部13b的附近部位，设有沿其板层叠方向延伸的热水供给用热水通路25(25a)。因此，能够利用对热媒进行加热的二次热交换器12对在热水供给用热水通路25(25a)中流通的热水供给用热水也进行加热，所以不需要热水供给用热水的加热用的二次热交换器，能够提高潜热回收功能，并且能够使供暖热水供给装置1小型化。
[0108]
另外，由于在二次热交换器12内使燃烧气体的流动方向反转而向排出部13b排出，所以在二次热交换器12内能够将燃烧气体与排放水分离而分别排出。而且，无需为了分离燃烧气体与排放水，而在热交换部10的外侧配设使燃烧气体的流动方向反转的构件，因此能够使供暖热水供给装置1小型化。而且，热水供给用热水通路设置在排出部13b附近的二次热交换器12内的燃烧气体流动的最下游，所以不妨碍燃烧气体与热媒的热交换，能够将未被热媒回收的潜热回收到热水供给用热水中，而提高潜热回收功能。
[0109]
二次热交换器12中的热媒的通路与热水供给用热水通路25被密封。因此，热水供给用热水中不会混入热媒及燃烧气体，能够进行安全的热水供给。另外，热水供给用热水能够经由第一板21的筒壁部21e与燃烧气体进行热交换，从而潜热回收功能提高。
[0110]
热水供给用热水通路25a由贯通二次热交换器12的热水供给用热水配管28形成。在这种情况下，能够完全防止热媒及燃烧气体混入热水供给用热水中，热水供给的安全性提高。
[0111]
在热水供给用热水通路25(25a)中流通并由二次热交换器12加热了的热水供给用热水在热水供给用热交换器8中，利用由热交换部10加热了的热媒进一步被加热。因此，能够将热水供给用热水可靠地加热到高温来供给热水。
[0112]
说明对所述实施例部分变更的例子。
[0113]
供暖热水供给装置也可采用从下开始依次具有上方燃烧式燃烧部、热交换部、排气部的结构。在此种情况下，也构成为：在一次热交换器内流动的燃烧气体从作为二次热交换器的板式热交换器的上方导入，在板层叠体内流动方向反转而从排出部排出到排气筒。需要用于从板式热交换器的上方导入燃烧气体的导管，但可省略排气集合筒及排气导管而实现小型化。
[0114]
另外，本领域技术人员可在不脱离本发明主旨的情况下，以对所述实施方式施加各种变更的方式来实施，本发明包括这种变更方式。