CN102906510B - 热交换器 - Google Patents

Abstract

提供一种即使在实现了吸热管的细管化的情况下也不妨碍小型化而且以简易的结构适当地进行吸热管的排水的热交换器。热交换器（5），在成为燃烧废气的通路的壳体（50）内配置多层吸热管（51），各吸热管（51）的两管端（511、512）与设在了壳体（50）的侧板（52）上的两个联管箱（54、55）分别连接，由燃烧废气对从外部配管（63）通过联管箱（54）送入吸热管（51）内的水进行热交换加热。吸热管（51）的两管端（511、512）以规定的高低差配置。在配设于吸热管（51）的低位置侧的联管箱54中，相对于在上下配设了的多个管端开口部（51A）连续地相向地配置有排水板（56），该排水板（56）用于形成当吸热管（51）内排水时到达吸热管（51）的管端开口部（51A）的水的排水流路。

Description

热交换器

技术领域

本发明涉及由燃烧废气对经两个联管箱流入吸热管内的水进行热交换加热的热交换器。

背景技术

搭载在高热效率热水供给器中的潜热回收型的热交换器按照这样的方式构成，即，在成为燃烧废气的通路的壳体内配设多根吸热管，设置规定的高低差地配置吸热管的两管端，将这些吸热管的两管端分别与设在了壳体的侧板上的两个联管箱连接，从外部配管通过此联管箱将水送入各吸热管中，使燃烧废气中的水蒸汽冷凝，回收潜热(例如，参照专利文献1)。

在这样的热交换器中，为了实现更小型化、高热效率化，对吸热管进行了细管化。即，通过实现吸热管的细管化，将更多的吸热管配置在壳体的受到了限制的空间内，吸热管整体的传热面积也被确保得比较宽。然而，实现了吸热管的细管化的结果，当为了防止冬季的吸热管内的结冰而从吸热管进行排水时，出现了水的表面张力使得在吸热管的管端开口部形成水膜、在吸热管内的流水方向的下游部残留水的问题。因此，在实现吸热管的细管化的情况下，最好为能够顺利地进行吸热管的排水的结构。

可是，如图11所示，作为现有的热交换器9，具有这样的热交换器，在该热交换器中，收容在了壳体90内的多个吸热管91的两管端贯通壳体90的侧板92，从侧板92露出了的吸热管91的一方的管端与朝下方弯曲的延设管体93连接，在延设管体93的下端安装了联管箱94，通过此联管箱94进行吸热管91的排水(例如，参照专利文献2)。由此，即使在实现了吸热管91的细管化的情况下，也可在吸热管91的排水时由延设管体93内的水头压防止在延设管体93的前端开口部的水膜的形成，确实地进行吸热管91的排水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007－163096号公报

专利文献2:日本特开2007－333343号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述热交换器9，因为以壳体90伸出了的状态设置延设管体93、联管箱94，所以，热交换器9的小型化被妨碍。另外，因为需要相对于多个吸热管91分别设置延设管体93，所以，还存在部件数量的增加、钎焊部位的增加等使得装配工序数增加的问题。

本发明，就是鉴于上述情况而作出了的发明，其课题在于提供一种即使在实现了吸热管的细管化的情况下也不妨碍小型化且由简易的结构能够适当地进行吸热管的排水的热交换器。

为了解决课题的技术手段

本发明的热交换器，

在成为燃烧废气的通路的壳体内配设了多层吸热管，各吸热管的两管端与设在了壳体的侧板上的两个联管箱分别连接，通过燃烧废气对从外部配管通过联管箱送入吸热管内的水进行热交换加热的热交换器；

上述吸热管的两管端以规定的高低差配置；

在配设于上述吸热管的低位置侧的联管箱中，相对于在上下配设了的多个吸热管的管端开口部，连续地相向地配置有排水板，该排水板用于形成当吸热管内排水时到达了该管端开口部的水的排水流路。

按照上述结构，在吸热管的排水时，到达了低位置侧的管端开口部的水，经由排水板形成的排水流路从管端开口部顺利地排出到联管箱的外部配管连接用的连接口。由此，即使在吸热管的排水时因水的表面张力而使水膜趋于被保持在管端开口部时，在该管端开口部的水膜的形成也会被阻止。因此，即使在因吸热管的细管化而减小了其口径的情况下，在吸热管内的流水方向的下游部也不会残留水，可确实地进行吸热管的排水。另外，因为是在联管箱内设置了排水板的简易的结构，所以，也不会妨碍热交换器的小型化。

上述排水流路，最好由形成在了排水板上的在上下方向延伸的凹槽构成，

上述凹槽，槽宽比管端开口部的口径窄而且与管端开口部连通。

由此，在吸热管排水时，到达了低位置侧的管端开口部的水，沿形成在了排水板上的在上下方向延伸的凹槽从管端开口部排出到联管箱的外部配管连接用的连接口，所以，该管端开口部的水膜的形成被阻止。因此，即使在因吸热管的细管化而减小了其口径的情况下，在吸热管内的流水方向的下游部也不残留水，可确实地进行吸热管的排水。

另外，上述排水流路，也可由管端开口部与排水板的间隙构成，

上述间隙，被设定在因水的表面张力而形成在管端开口部的水膜的隆起量以下。

由此，在吸热管的排水时，到达了低位置侧的管端开口部的水，因为沿管端开口部与排水板的间隙从管端开口部顺利地排出到联管箱的外部配管连接用的连接口，所以，在该管端开口部的水膜的形成被阻止。因此，即使在因吸热管的细管化而减小了其口径的情况下，在吸热管内的流水方向的下游部也不残留水，确实地进行吸热管的排水。

上述排水板，由水透过构件构成。

由此，由于水能够顺利地通过排水板，所以，即使在进行通常的出热水动作的时候，也能够不妨碍经过了联管箱的向吸热管的水的流通地顺利地进行。

上述吸热管的低位置侧的管端开口部的下端，最好被设定在上述联管箱的外部配管连接用的连接口的下端的上方。

由此，在吸热管的排水时，除了上述作用外，到达了低位置侧的管端开口部的水，还由该管端开口部的下端与联管箱的外部配管连接用的连接口的下端的高低差从管端开口部顺利地排出到联管箱的外部配管连接用的连接口。因此，当吸热管排水时在该管端开口部的水膜的形成更确实地被阻止。因此，即使在因吸热管的细管化而减小了其口径的情况下，也在吸热管内的流水方向的下游部不残留水，确实地进行吸热管的排水。

最好上述吸热管以朝前方下降的状态而且按照纵剖视的管截面相互成为交错的锯齿状的方式在上下配设；

在上述吸热管的低位置侧，最下层的吸热管的管端开口部被配置在从下起第二层的吸热管的管端开口部的后方。

按照上述结构，在低位置侧，与将最下层的吸热管的管端开口部配置在了从下起第二层的吸热管的管端开口部的前方的场合相比，不增大联管箱的上下长度，能够将最下层的吸热管的管端开口部的下端容易地配置在联管箱的外部配管连接用的连接口的下端的上方。因此，也不会妨碍热交换器的小型化。

发明的效果

如以上那样，按照本发明，即使在实现了吸热管的细管化的情况下，也能够以在低位置侧的吸热管的管端开口部配置排水板这一简单的结构确实地进行吸热管的排水。因此，尽管进行了排水作业，也不会因为在吸热管内残留水，冬季该残留水结冰而引起吸热管破损等问题。因此，提供一种实现小型化、高热效率化，并且能够适当地进行吸热管的排水的热交换器。

附图说明

图1为安装了实施方式的热交换器的热水供给器的简略结构图。

图2为实施方式的热交换器的横剖视图。

图3为表示实施方式的热交换器的流入联管箱周边的侧视图。

图4为实施方式的热交换器的流入联管箱周边的分解图。

图5为实施方式的热交换器的流入联管箱周边的横剖视图。

图6为实施方式的热交换器的流入联管箱周边的纵剖视图。

图7为表示实施方式的热交换器的排水板的正面(A)、右侧面(B)以及底面(C)的图。

图8为另一实施方式的热交换器的流入联管箱周边的横剖视图。

图9为另一实施方式的热交换器的流入联管箱周边的纵剖视图。

图10为表示另一实施方式的热交换器的流入联管箱周边的侧视图。

图11为现有的热交换器的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式进行说明。

如图1所示那样，潜热回收型的热水供给器1，在外装壳体10内，具备内装煤气燃烧器3的燃烧箱体30，配置在燃烧箱体30的上方的、主要回收燃烧废气中的显热的主热交换器4，以及配置在主热交换器4的上方的、主要回收燃烧废气中的潜热的副热交换器5。在燃烧箱体30的底部上设置了向燃烧箱体30内供给燃烧用空气的供气扇2。

主热交换器4，在上下开放的矩形筒状的主体部40内，配备了隔开间隔并设了的多个吸热翅片40a和弯曲行进地贯通这些吸热翅片40a的吸热管41。主体部40的下端与燃烧箱体30的上端连结，主体部40的上端与副热交换器5的壳体50的下端连结。主热交换器4的吸热管41，下游端与到达水龙头、淋浴器等温水供给目的地P的出热水管61连接，上游端与达到副热交换器5的连接管62连接。

副热交换器5，为潜热热交换器，在矩形箱状的壳体50内配备了多根(在这里为8根)吸热管51。在壳体50内，形成了朝前后方向延伸的横通路500，在此横通路500内安装了吸热管51。在壳体50的横方向一侧的侧板52上，设置了流入联管箱54和流出联管箱55，多根吸热管51的一端部与流入联管箱54连接，另一端部与流出联管箱55连接。在壳体50的后方底部上，开设了连通横通路500和主体部40的内部空间的废气导入口501，在壳体50的上部上，开设了连通横通路500与外装壳体10外的空间的废气口502。

如温水供给目的地P被打开，煤气燃烧器3的燃烧开始，则该煤气燃烧器3的燃烧废气通过了主热交换器4的主体部40后，从废气导入口501被引导至横通路500，贯通吸热管51相互的间隙从废气口502被排出到外装壳体10的外部。另一方面，从自来水管通过供水管63供给到了副热交换器5的流入联管箱54的水，在通过各吸热管51的时候由燃烧废气中的潜热进行了热交换加热后，从流出联管箱55通过连接管62被引导至主热交换器4。于是，被引导至了主热交换器4的水，在通过该吸热管41的时候由燃烧废气中的显热进行热交换加热，通过出热水管61被供给到温水供给目的地P。

如图2所示，副热交换器5的吸热管51，为对由不锈钢、钛等耐腐蚀性高的金属形成了的波纹管进行弯曲加工，使其弯曲行进了的管，其入口侧管端511及出口侧管端512，分别贯通地与被形成在了壳体50的一方的侧板52上的两个凹部520连接。另外，在入口侧管端511侧的凹部520，设置了将这些入口侧管端511一起与供水管63连接的流入联管箱54，在出口侧管端512侧的凹部520上，设置将这些出口侧管端512一起与连接管62连接的流出联管箱55。

如图1所示，流入联管箱54，被配置在比流出联管箱55更低的位置，与这些流入联管箱54和流出联管箱55的位置关系对应，吸热管51也按照使得其入口侧管端511处于比出口侧管端512更低的位置的方式，以朝前方往下倾斜规定角度(例如，5度)的状态配设。另外，各吸热管51，按照当纵剖视时这些管截面相互排列成交错的锯齿状的方式配置在上下，最下层的吸热管51，按照与从下起第二层的吸热管51相比处于后方的方式配设。

如图3所示，凹部520，形成为纵长长方形状，以朝壳体50的前方侧倾斜了规定角度(例如，5度)的状态配设。吸热管51的各入口侧管端511，沿此凹部520的长度方向以二列排列成交错的锯齿状，其中最下层的吸热管51的入口侧管端511，与从下起第二层的吸热管51的入口侧管端511相比配置在后方。

各入口侧管端511的开口了的管端开口部51A，从壳体50的外侧由流入联管箱54的联管箱主体541覆盖。在联管箱主体541的外面下部上，设置了连接供水管63的筒状的接头部542，上述各管端开口部51A经流入联管箱54内的封闭空间540与接头部542的开口了的连接口54A连通。因此，在开始了向温水供给目的地P的出热水动作的时候，从自来水管向供水管63供给了的水，从上述连接口54A通过封闭空间540被引导至各管端开口部51A，并列地被送入吸热管51。另一方面，在进行排水动作的情况下，吸热管51内的水从各管端开口部51A通过封闭空间540被排出到连接口54A。另外，如图4所示，与连接管62连接的流出联管箱55的接头部552，被设在了该联管箱主体551的外面上部上，被设在了比流入联管箱54的接头部542高的位置。

可是，如在背景技术中也说明了的那样，为了在副热交换器5中进一步实现小型化、高热效率化，进行了吸热管51的细管化。具体地说，将各管端开口部51A的口径为10mm的8根吸热管51配置成锯齿状，收容在壳体50的横空间500内。由此，因为在受到了限制的空间内配置了多个吸热管51，所以，实现了小型化，并且确保吸热管51整体的传热面积宽，实现了高热效率化。可是，如将吸热管51细管化，则在进行吸热管51内的排水的时候，可能会因为水的表面张力的原因而在管端开口部51A形成水膜、在吸热管51的下游部残留水。因此，在本实施方式中，为了使得即使将吸热管51细管化，也能够顺利地进行排水，按照以下的方式构成。

如图4至图6所示，配置于低位置侧的流入联管箱54，由在整周具有周壁543的形成了浅器状的联管箱主体541，从壳体50的外侧覆盖整个凹部520。周壁543，相对于整个凹部520的内周以密接状态被固定，在联管箱主体541与凹部520之间限定出封闭空间540。

并且，在封闭空间540中，收容了由图7所示穿孔金属板形成了的排水板56。此排水板56形成当进行吸热管51的排水时到达了吸热管51的各管端开口部51A的水的排水流路。即，排水板56与吸热管51的各管端开口部51A相向地设置，在排水板56的与各管端开口部51A的相向面侧，形成了二列朝上下方向延伸的凹槽561，各凹槽561相对于在左右各4个排列成二列的各管端开口部51A连续地相向。这些凹槽561，在进行吸热管51内的排水的时候，成为到达了各管端开口部51A的水的排水流路。各凹槽561，形成了比上述管端开口部51A的口径窄的宽度(例如，管端开口部51A的口径为10mm，凹槽561的槽宽为大致1mm)，另一方面，设在了排水板56上的多个穿孔56A，形成为比管端开口部51A小的直径。

另外，在排水板56上，设置了形成凹槽561的凸肋562，对确保排水板56的强度作出贡献。另外，在排水板56的两侧端，设置了朝上述凸肋562侧以钝角折曲的弯曲部563。并且，排水板56的外形，形成为大致沿凹部520的内周的大小。凸肋562，其顶部56T形成为与联管箱主体541的内侧抵接的高度。另外，弯曲部563，按照其前端与联管箱主体541的周壁543的上端抵接的方式形成，排水板56的凹槽561的开口侧的面以与管端开口部51A的周缘接触了的状态被保持。

并且，在进行副热交换器5的吸热管51内的排水作业的时候，如将设在了供水管63及出热水管61上的未图示的排水栓打开，最初，由吸热管51的入口侧与出口侧的高低差，吸热管51内的水被朝该入口侧的管端开口部51A侧引导，通过形成在了排水板56上的多个穿孔56A顺利地排出到连接口54A侧。

此后，如吸热管51内的水被排出到该流水方向的下游部，则由上述高低差产生的水头压变小，所以，存在因为水的表面张力而在管端开口部51A容易形成水膜的倾向，但在本实施方式中，到达了管端开口部51A的水，不成为水膜而进入排水板56的凹槽561中，进而沿凹槽561流下。此排水原理可如以下那样考虑。

可以认为，到达了管端开口部51A的水，由凹槽561中的毛细管现象，渗透到该凹槽561内，并且，渗透到了该凹槽561内的水，由其自重和凹槽561中的毛细管现象相互作用，沿凹槽561流下。这样到达了管端开口部51A的水，相继通过凹槽561流动下去，所以，即使由上述高低差产生的水头压变小，吸热管51内的水也在管端开口部51A不成为水膜，不残留在连接口54A侧地排出。因此，即使由吸热管51的细管化减小其口径，水也不残留在吸热管51内的流水方向的下游部，吸热管51的排水确实地进行。

并且，在本实施方式中，为了吸热管51的排水顺利地进行，如图1、图3所示那样，配置在低位置侧的流入联管箱54，全部吸热管51的管端开口部51A的下端与流入联管箱54的连接口54A的下端相比被设定在上方。由此，在吸热管51的排水时，到达了低位置侧的管端开口部51A的水，进一步由该管端开口部51A的下端与流入联管箱54的连接口54A的下端的高低差从管端开口部51A顺利地排出到流入联管箱54的连接口54A。因此，在吸热管51的管端开口部51A，水膜的形成更确实地被阻止，水不会残留在吸热管51内的流水方向的下游部，吸热管51的排水确实地进行。

并且，在本实施方式中，最下层的吸热管51的入口侧管端511与从下起第二层的吸热管51的入口侧管端511相比被配置在后方。由此，相比与最下层的吸热管51的管端开口部51A相比从下起第二层的吸热管51的管端开口部51A配置在了前方的场合，不使流入联管箱54的上下长度变长，能够容易地将最下层的吸热管51的管端开口部51A的下端与流入联管箱54的连接口54A的下端相比配置在上方。因此，也不会妨碍副热交换器5的小型化。

如以上那样，按照上述实施方式的副热交换器5，即使在进行了吸热管51的细管化的情况下，也能够确实地进行吸热管51的排水，所以，尽管进行了排水作业，也不会因为水残留在吸热管51内，水结冰而引起吸热管51破损等问题。由此，能够实现副热交换器5的进一步的小型化、高热效率化，并且，能够以管端开口部51A的下端与连接口54A的下端相比设定在上方，并且，在流入联管箱54内的管端开口部51A配设排水板56这一比较简易的结构，提供一种能够适当地进行吸热管51的排水的副热交换器5。

另外，因为由穿孔金属板构成了排水板56，被朝吸热管51的入口侧管端511侧引导了的水能够顺利地通过排水板56，所以，即使在进行通常的出热水动作的时候，也不妨碍朝副热交换器5的通水。

(另一实施方式)

(1)在上述实施方式中，虽然说明了排水板56的凹槽561的开口侧的面以与管端开口部51A的周缘接触了的状态被保持的结构的热交换器，但也可为如图8及图9所示排水板57那样，在该凹槽571的开口侧的面与管端开口部51A的周缘之间设置了规定宽度的间隙57S的结构的热交换器。此间隙57S，被设定在因水的表面张力而形成在管端开口部51A的水膜的隆起量以下(例如，管端开口部51A的口径为10mm，间隙57S大致为1mm)，此间隙57S形成用于到达了各管端开口部51A的水的排水的流路。

在上述排水板57的宽度方向的中央部上，在一部位形成了朝其上下方向延伸的、形成凹槽571的凸肋572，对确保排水板57的强度作出了贡献。另外，在排水板57的两侧端，设置了朝凸肋572侧以钝角折曲的弯曲部573。并且，排水板57的外形被形成了大致沿凹部520的内周的大小。另外，凸肋572，形成为其顶部57T与联管箱主体541的内侧抵接的高度。弯曲部573，按照其前端与联管箱主体541的周壁543的上端抵接的方式形成，在排水板57与管端开口部51A之间以具有上述间隙57S的状态被保持。

并且，在进行副热交换器5的吸热管51内的排水作业的时候，如将设在了供水管63及出热水管61上的未图示的排水栓打开，最初，与上述实施方式同样，吸热管51内的水通过被形成在了排水板57上的多个穿孔57A被顺利地排出到连接口54A侧。其后，如吸热管51内的水被排出到其流水方向的下游部，则到达了管端开口部51A的水，在成为水膜之前被引导至排水板57与管端开口部51A的间隙57S，沿排水板57流下。即，到达了管端开口部51A的水，在管端开口部51A朝外方隆起，与排水板57接触。并且，由在上述间隙57S中的毛细管现象朝该间隙57S引导，进一步由其自重和在间隙57S中的毛细管现象相互作用，沿排水板57流下。

这样，因为到达了管端开口部51A的水相继通过排水板57流动下去，所以，即使由吸热管51的高低差产生的水头压变小，吸热管51内的水也在水膜在管端开口部51A形成之前不残留地被排出到连接口54A侧。由此，发挥与上述实施方式同样的的作用效果。

(2)另外，在低位置侧的流入联管箱54，只要将最下层的吸热管51的管端开口部51A的下端与流入联管箱54的连接口54A的下端相比设定在上方，也可如图10所示那样，为最下层的吸热管51的管端开口部51A与从下起第二层的吸热管51的管端开口部51A相比配设在前方的结构。

(3)另外，排水板56，为不妨碍向副热交换器5的通水的结构即可，不限于穿孔金属板，也可采用多孔拉制金属网、铁丝网、网状物、过滤器等各种水透过构件。另外，排水板56，虽然金属材料可被适当地使用，但也可使用塑料、陶瓷等材料。

(4)除此以外，例如，可在吸热管51使用涡旋状、螺旋状的吸热管等，在本发明的范围内进行各种变更。

(5)另外，上述热交换器5不限于热水供给器，也可为用于各种热交换装置的热交换器。

附图标记的说明

1   热水供给器

4   主热交换器

5   副热交换器

50  壳体

51  吸热管

51A 管端开口部(低位置侧的管端开口部)

52  侧板

54  流入联管箱(配设于低位置侧的联管箱)

54A 连接口

55  流出联管箱

56  排水板

56A 穿孔

511 入口侧管端

512 出口侧管端

520 凹部

561 凹槽

562 凸肋

563 弯曲部

Claims (6)

1.一种热交换器，上述热交换器在成为燃烧废气的通路的壳体内配设了多层吸热管，各吸热管的两管端与设在了壳体的侧板上的两个联管箱分别连接，通过燃烧废气对从外部配管通过联管箱送入吸热管内的水进行热交换加热，其特征在于：

上述吸热管的两管端以规定的高低差配置；

在配设于上述吸热管的低位置侧的联管箱中，相对于在上下配设了的多个吸热管的管端开口部连续地相向地配置有排水板，该排水板用于形成当吸热管内排水时到达了该管端开口部的水的排水流路。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：

上述排水流路，由形成在了排水板上的在上下方向延伸的凹槽构成，

上述凹槽，槽宽比管端开口部的口径窄而且与管端开口部连通。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于：

上述排水流路，由管端开口部与排水板的间隙构成，

上述间隙，被设定在因水的表面张力而形成在管端开口部的水膜的隆起量以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于：

上述排水板，由水透过构件构成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于：

上述吸热管的低位置侧的管端开口部的下端，被设定在上述联管箱的外部配管连接用的连接口的下端的上方。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于：

上述吸热管以朝前方下降的状态而且按照纵剖视的管截面相互成为交错的锯齿状的方式在上下配设；

在上述吸热管的低位置侧，最下层的吸热管的管端开口部被配置在从下起第二层的吸热管的管端开口部的后方。