JP2000146307A

JP2000146307A - 熱交換装置

Info

Publication number: JP2000146307A
Application number: JP10324703A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Kondo; 正満近藤; Fumitaka Kikutani; 文孝菊谷; Hideo Tomita; 英夫富田; Masatomo Yoshimura; 昌知吉村; Koichi Kanezaki; 幸一金崎; Hiroyuki Funabashi; 裕之舩橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】一つの缶体に複数の流路を一対にして構成す
る熱交換器において、結露によるフィン詰まりと、熱歪
みによる釜鳴りの発生を防止する。【解決手段】火炎の上流側に位置する給湯管３と下流
側に位置する風呂管４とを一対に接合し複数の伝熱フィ
ン５を連続して複数回貫通して構成している。また伝熱
フィン５のフィン下端部６に設けた第一の切り込み７
と、フィン上端部８に第二の切り込み９を設けている。
これによって、余剰な伝熱フィン５の面積が削減され、
伝熱フィン５の結露発生と釜鳴りを抑制できる。したが
って、熱交換器の軽量化が実現されるとともに、耐久性
能が向上し、製品の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は風呂の追い焚き機能
や暖房機能を有する給湯機において、燃焼熱源が１カ所
存在し、前記機能を満足する熱交換装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、一つの燃焼部によって２種類の流
体を同時に加熱できる熱交換器は、給湯と風呂の運転が
できる給湯風呂装置などの複合給湯機に採用されてい
る。この種の従来の熱交換装置は特開平9-145162号公報
に記載されているようなものがあった。この熱交換装置
では、図10に示す様に、燃焼部1と熱交換器を覆う缶体2
と、給湯管3と風呂管4を接触させて共通する複数枚の伝
熱フィン5を貫通させ、使用しない機能の流体回路が受
ける熱を、使用している流体に放熱している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱交換器の構成では、給湯管3を通過する流体を加
熱するときに、入水温度が低く所定の燃焼量を超えると
伝熱フィン5に熱応力が働き熱歪みによる釜鳴りが発生
することがあった。また給湯管と風呂管がペアとなり伝
熱フィンを複数回貫通しているため、給湯もしくは風呂
の単独運転を行う際に必要熱効率を確保しようとすると
伝熱フィンの高さが高くなる。そのため、特に給湯と風
呂の同時運転を行う際には、余剰な伝熱フィン部が存在
することとなり、結露発生の原因となる場合も生じてい
た。

【０００４】さらに、伝熱フィンのフィン下端部が入口
から出口の各パスで同一長さとなる場合、給湯単独運転
時に必要熱効率を確保しようとすると、一段目の給湯管
から沸き音が発生する課題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、燃焼部によって加熱される伝熱フィンを貫
通する流路を互いに接合して高温ガスが流れる方向と交
差して並べられた熱交換部であって、伝熱フィンは高温
ガスの上流側から下流側に第一の切り込みを設け、下流
側から上流側に第二の切り込みを設けたことを特徴とす
る熱交換装置である。さらに、伝熱フィンの第二の切り
込みが二段目の複数の流路まで切れ込みかつ一段目の複
数の流路との間に穴部を設けたことを特徴とする熱交換
装置である。

【０００６】上記発明によれば、一つの缶体で複数の機
能を備えた熱交換装置において、給湯と風呂の同時運転
を行った際でも、余剰な伝熱フィンの面積を抜くことで
伝熱フィンの低温部を削減し、結露の発生を抑制でき
る。また、伝熱フィンに熱応力が発生しても切り込みに
より応力集中を分散し釜鳴りの発生を抑制できる。

【０００７】さらに、伝熱フィンが複数の流路の入口パ
スのフィン下端部が長く出口パスになるに従いフィン下
端部が短くなるかもしくは、伝熱フィンが複数の流路の
入口パスの間の切り込み幅が狭く出口パスの間になるに
従い切り込み幅が広くなることを特徴とする熱交換装置
である。

【０００８】上記発明によれば、一つの缶体で複数の機
能を備えた熱交換装置において、給湯単独運転時の給湯
管一段目の吸熱割合を給湯管内温度の低い入口パス側で
多くし出口パス側で少なくすることで、給湯管内から発
生する沸き音を抑制できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、燃焼部によって加熱さ
れる複数の伝熱フィンと、伝熱フィンを貫通し燃焼部よ
り発生する高温ガスが流れる方向と交差して並べられ互
いに接合された複数の流路を設けた熱交換部と、熱交換
部を覆う缶体と、伝熱フィンは高温ガスの上流側から下
流側に設けた第一の切り込みと、下流側から上流側に第
二の切り込みを設けたものである。これによって、フィ
ンの結露と釜鳴り（歪み音）を防止できる。

【００１０】また、互いに接合された複数の流路が伝熱
フィンを高温ガスの上流側から下流側へ向かって二段に
渡り複数回貫通し、伝熱フィンの第二の切り込みが二段
目の複数の流路まで切れ込みかつ一段目の複数の流路と
の間に穴部を設けたものである。これによって、フィン
の結露を高温ガスの上流側と下流側双方で抑制でき、釜
鳴りを防止できる。

【００１１】また、第二の切り込みもしくは穴部が一段
目の複数の流路と伝熱フィンとを接合するためのロー材
用穴部を兼ねるようにしたものである。これによって結
露によるフィン詰まりを防止し、熱交換器の延命化が実
現できる。

【００１２】また、燃焼部によって加熱される複数の伝
熱フィンと、伝熱フィンを貫通し燃焼部より発生する高
温ガスが流れる方向と交差して並べられ互いに接合され
た複数の流路を設けた熱交換部と、熱交換部を覆う缶体
と、複数の流路は伝熱フィンを連続して複数回貫通し、
伝熱フィンは複数の流路の入口パスのフィン下端部が長
く出口パスになるに従いフィン下端部が短くなるように
したものである。これによって管内温度が高くなる側で
受熱量が少なくなり管内での沸き音発生が抑制される。

【００１３】また、燃焼部によって加熱される複数の伝
熱フィンと、伝熱フィンを貫通し燃焼部より発生する高
温ガスが流れる方向と交差して並べられ互いに接合され
た複数の流路を設けた熱交換部と、熱交換部を覆う缶体
と、複数の流路は伝熱フィンを連続して複数回貫通し、
伝熱フィンは複数の流路の入口パスの間の切り込み幅が
狭く出口パスの間になるに従い切り込み幅が広くなるよ
うにしたものである。これによって、管内温度が高くな
る側で受熱量が少なくなり管内での沸き音が抑制され
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１５】（実施例１）本発明の実施例１を図１、図
２を用いて説明する。図１は熱交換器の伝熱フィンの断
面図、図２は熱交換器を給湯風呂装置に組み込んだ構成
を模式的に示した斜視図である。図において、２は熱交
換部を覆う缶体であり、１は燃焼部であるバーナであ
り、缶体２に設けた複数の流路で高温ガスが通過する上
流側流路である断面形状がハート型をした給湯管３と、
もう一方の下流側流路である風呂管５を、燃焼ガスの流
れに沿う如く一対として伝熱フィン５を二段に渡り複数
回貫通した構成となっている。またフィン下端部６に第
一の切れ込み７とフィン上端部８に第二の切り込み９を
設けている。

【００１６】従来の構成における課題は、冬季の入水温
度が低い状態で給湯と風呂の同時運転をしている状態
で、最大燃焼していると、伝熱フィン５のフィン上端８
や第一段目の流路の高温ガスが流れる下流側で温度の低
い部分が発生し伝熱フィン５が結露することである。さ
らに単独運転で給湯と風呂の運転を切り換えたときに熱
歪みによる釜鳴りが発生していた。この課題を解決する
手段として、伝熱フィン５のフィン下端部６に第一の切
れ込み７とフィン上端部８に第二の切り込み９を設けて
いる。

【００１７】そこで本発明の構成によれば、第二の切り
込み９によりフィン上端部８の低温部を削減し結露を防
止できる。さらに運転切り換え時やコールドスタート時
に熱歪みにより発生する応力を第一の切り込み７と第二
の切り込み９により緩和し、釜鳴りの発生を防止でき
る。

【００１８】従って図１の構成で、伝熱フィン５の低温
部が削減でき機器の軽量化が図れると共にすすや緑錆が
伝熱フィン５に付着することを防止できる。さらに、熱
膨張による伝熱フィン５の歪み量を抑制し釜鳴りを防止
できる。

【００１９】この効果により、結露によるフィン詰まり
を防止し熱交換器の延命化が実現されるとともに、装置
から発生する騒音を低減でき、ユーザーに与えていた不
快感は解消される。さらに、缶体の耐久性能が向上し、
製品の信頼性が大幅に向上する。

【００２０】図２の構成において、複数の流路の上流側
を給湯管３、下流側を風呂管４としているが、下流側を
暖房温水回路としても同様の効果が得られる。

【００２１】また、本実施例では、本発明を給湯風呂装
置に適用した例で説明したが、給湯暖房装置、暖房風呂
装置にも適用できる。

【００２２】さらに、給湯と風呂の二つの流路における
例を示したが、給湯と風呂と暖房のように三つないしは
複数の流路を接合しても同様の効果を発揮できるもので
ある。

【００２３】（実施例２）図３と図４は本発明の実施例
２であり、本発明の熱交換器の断面である伝熱フィンを
示したものである。本発明の目的と効果は、実施例１で
示したものと同じであり、本実施例と実施例１との構成
における違いは、複数の流路である給湯管３と風呂管４
が二段に渡り複数回貫通し、伝熱フィン５のフィン上端
部８に設けた第二の切り込み９が二段目の風呂管４もし
くは給湯管３まで切れ込みかつ一段目の風呂管４との間
に穴部１０を設けたことである。

【００２４】なお、実施例１と同一符号のものは同一構
造を有し、説明は省略する。伝熱フィン５のフィン上端
部８に設けた第二の切り込み９により、二段目の給湯管
３と風呂管４の近傍で発生する結露を防止できる。さら
に、伝熱フィン５に設けた第二の切り込み９と一段目の
風呂管４の間に設けた穴部１０により、一段目の風呂管
４の近傍で発生する結露を防止できる。

【００２５】従って図３と図４の構成で、伝熱フィン５
の低温部が削減でき機器の軽量化が図れると共にすすや
緑錆が伝熱フィン５に付着することを防止できる。さら
に、熱膨張による伝熱フィン５の歪み量を第一の切り込
み７と第二の切り込み９により抑制し釜鳴りを防止でき
る。

【００２６】この効果により、結露によるフィン詰まり
を防止し熱交換器の延命化が実現されるとともに、装置
から発生する騒音を低減でき、ユーザーに与えていた不
快感は解消される。さらに、缶体の耐久性能が向上し、
製品の信頼性が大幅に向上する。

【００２７】図３と図４の構成において、複数の流路の
上流側を給湯管３、下流側を風呂管４としているが、下
流側を暖房温水回路としても同様の効果が得られる。

【００２８】また、本実施例では、本発明を給湯風呂装
置に適用した例で説明したが、給湯暖房装置、暖房風呂
装置にも適用できる。

【００２９】さらに、給湯と風呂の二つの流路における
例を示したが、給湯と風呂と暖房のように三つないしは
複数の流路を接合しても同様の効果を発揮できるもので
ある。

【００３０】さらに、図５に示すように伝熱フィン５に
設けた第二の切り込み９が一段目の給湯管３と風呂管４
と伝熱フィン５をロー接合するためのロー材用穴１１を
兼用することで、ロー材用穴を別途空ける必要がない上
に同様の効果を発揮できるものである。

【００３１】さらに、図６に示すように伝熱フィン５に
設けた穴部が一段目の給湯管３と風呂管４と伝熱フィン
５をロー接合するためのロー材用穴１１を兼用すること
で、ロー材用穴１１を別途空ける必要がない上に同様の
効果を発揮できるものである。

【００３２】（実施例３）図７は本発明の実施例３であ
り、本発明の熱交換器断面である伝熱フィンを示したも
のである。本発明の目的と効果は、入口パスである第一
パス１２の吸熱量を多くし、出口パスである一段目の第
五パス１３になるに従い吸熱量を少なくすることで、火
炎上流側の機能すなわち給湯運転を行う際の給湯管３か
ら発生する沸き音を抑制することである。

【００３３】なお、実施例１と同一符号のものは同一構
造を有し、説明は省略する。従来の構成としてはフィン
下端部６の長さＬを全てのパスにおいて同一にしている
かもしくは、缶体２の近傍である第一パス１２と第五パ
ス１３のフィン下端部６の長さＬを長くしていた。しか
しながら、給湯単独運転を行う際に給湯管３内部の温度
は第五パス１３に近づくにつれ温度が上昇するため、給
湯管３の各パスで同一吸熱量が得られるとすると第五パ
ス１３や出口前段の第四パス１４で沸き音が発生すると
いう課題を生じる。

【００３４】そこで本発明の構成によれば、入口パスで
ある第一パス１２のフィン下端部６の長さＬを最大とし
出口パスである第五パス１３のフィン下端部６の長さＬ
を最小となるように徐々に短くすることで、給湯管３内
部の管内温度が高くなるほど吸熱量を低下することがで
きるため、給湯管３から発生する沸き音の発生を防止す
ることができる。この効果により、機器から発生する騒
音を低減することができ、ユーザーに与えていた不快感
は解消される。さらに、給湯管３に与える熱負荷を均等
にできるため缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性が
向上する。

【００３５】（実施例４）図８は本発明の実施例４であ
り、本発明の熱交換器断面である伝熱フィンを示したも
のである。本発明の目的と効果は、実施例３で示したも
のと同じであり、本実施例と実施例３との構成における
違いは、第一パス１２と第二パス１５の間に設けた第一
の切り込み７の切り込み幅Ｗを狭くし、第四パス１４と
第五パス１３の切り込み幅Ｗを広くしたことである。

【００３６】そこで本発明の構成によれば、給湯管３内
部の管内温度が高くなるほど切り込み幅Ｗが広くなり給
湯管３への吸熱量を低下することができることから、給
湯管３から発生する沸き音の発生を防止することができ
る。この効果により、機器から発生する騒音を低減する
ことができ、ユーザーに与えていた不快感は解消され
る。さらに、給湯管３に与える熱負荷を均等にできるた
め缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性が向上する。

【００３７】ここで、切り込み幅Ｗを変更した例を示し
たが、図９に示すように第一パス１２のフィン下端部６
の長さＬを最も長くし第二パス１５との間の切り込み幅
Ｗを狭くし、第五パス１３のフィン下端部６の長さＬを
最も短くし第四パス１４との間の切り込み幅Ｗを広くし
ても同様の効果を発揮できる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかのように、本発明
の熱交換装置によれば、次のような効果が得られる。

【００３９】（１）伝熱フィンを貫通し複数の流路を接
合して設けた熱交換部で、伝熱フィンに第一の切り込み
と第二の切り込みを設けた熱交換器であって、伝熱フィ
ンの低温部を削減することで、熱膨張による熱応力緩和
と機器の軽量化を実現できる。すなわち、入水温が低温
で複数の機能を同時に使う状態でも、フィンの結露と釜
鳴り（熱歪み音）を防止できる。したがって、結露によ
るフィン詰まりを防止し熱交換器の延命化が実現される
とともに、装置から発生する騒音を低減でき、ユーザー
に与えていた不快感は解消される。さらに、缶体の耐久
性能が向上し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００４０】（２）複数の流路を接合して設けた熱交換
部で伝熱フィンを高温ガスの上流側から下流側へ向かっ
て二段に渡り複数回貫通し、伝熱フィンの第二の切り込
みが二段目の複数の流路まで切れ込みかつ一段目の複数
の流路との間に穴部を設けた熱交換器であって、伝熱フ
ィンの上流側と下流側共に低温部を削減し、熱膨張によ
る熱応力を緩和できる。すなわち、入水温が低温で複数
の機能を同時に使う状態でも、フィンの結露を高温ガス
の上流側と下流側双方で抑制でき、釜鳴りも防止でき
る。したがって、結露によるフィン詰まりを防止し熱交
換器の延命化が実現されるとともに、装置から発生する
騒音を低減でき、ユーザーに与えていた不快感は解消さ
れる。さらに、缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性
が大幅に向上する。

【００４１】（３）複数の流路を接合して設けた熱交換
部で第二の切り込みもしくは穴部が一段目の複数の流路
と伝熱フィンとを接合するためのロー材用穴部をかねた
熱交換器であって、ロー材用穴を別途加工する必要が無
く、伝熱フィンの上流側と下流側共に低温部を削減し、
熱膨張による熱応力を緩和できる。すなわち、入水温が
低温で複数の機能を同時に使う状態でも、フィンの結露
と釜鳴りを防止できる。

【００４２】したがって、結露によるフィン詰まりを防
止し熱交換器の延命化が実現されるとともに、装置から
発生する騒音を低減でき、ユーザーに与えていた不快感
は解消される。さらに、缶体の耐久性能が向上し、製品
の信頼性が大幅に向上する。

【００４３】（４）伝熱フィンは連続する複数の流路の
入口パスのフィン下端部が長く出口パスになるに従いフ
ィン下端部が短くして形成された熱交換器であって、高
温ガスの上流側の流路が単独で使用され燃焼部が最大運
転モードで燃焼するときに、入水温度が低い入口パスで
受熱量を最大とし、出口パス側すなわち管内温度が高く
なる側で受熱量を少なくすることで、管内から発生する
沸き音を抑制できる。

【００４４】したがって、機器から発生する騒音を低減
することができ、ユーザーに与えていた不快感は解消さ
れる。さらに、缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性
が向上する。

【００４５】（５）複数の流路は伝熱フィンを連続して
複数回貫通し、伝熱フィンは複数の流路の入口パスの間
の切り込み幅が狭く出口パスの間になるに従い切り込み
幅を広くして形成された熱交換器であって、高温ガスの
上流側の流路が単独で使用され燃焼部が最大運転モード
で燃焼するときに、入水温度が低い入口パスで受熱量を
最大とし、出口パス側すなわち管内温度が高くなる側で
受熱量を少なくすることで、管内から発生する沸き音を
抑制できる。

【００４６】したがって、機器から発生する騒音を低減
することができ、ユーザーに与えていた不快感は解消さ
れる。さらに、缶体の耐久性能が向上し、製品の信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の熱交換装置の側断面図

【図２】同装置の外観斜視図

【図３】本発明の実施例２の熱交換装置の側断面図

【図４】同装置の他の側断面図

【図５】同装置のさらに他の側断面図

【図６】同装置の別の側断面図

【図７】本発明の実施例３の熱交換装置の側断面図

【図８】本発明の実施例４の熱交換装置の側断面図

【図９】同装置の他の側断面図

【図１０】従来の熱交換装置の外観斜視図

【符号の説明】

１燃焼部２缶体３，４複数の流路５伝熱フィン６フィン下端部７第一の切り込み９第二の切り込み１０穴部１１ロー材用穴部１２入口パス１３出口パス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富田英夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者吉村昌知大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者金崎幸一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者舩橋裕之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3L036 AA06 AE24 AE25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼部によって加熱される複数の伝熱フィ
ンと、前記伝熱フィンを貫通し前記燃焼部より発生する
高温ガスが流れる方向と交差して並べられ互いに接合さ
れた複数の流路を設けた熱交換部と、前記熱交換部を覆
う缶体と、前記伝熱フィンに設けられ、前記高温ガスの
上流側から下流側に向って切り込むように設けた第一の
切り込み及び下流側から上流側に向って切り込むように
設けた第二の切り込みを備えた熱交換装置。
【請求項２】互いに接合された複数の流路が伝熱フィン
を高温ガスの上流側から下流側へ向かって二段に渡り複
数回貫通し、前記伝熱フィンの第二の切り込みが前記二
段目の複数の流路まで切れ込みかつ前記一段目の複数の
流路との間に穴部を設けた請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】第二の切り込みもしくは穴部が一段目の複
数の流路と伝熱フィンとを接合するためのロー材用穴部
をかねた請求項１または請求項２記載の熱交換装置。
【請求項４】燃焼部によって加熱される複数の伝熱フィ
ンと、前記伝熱フィンを貫通し前記燃焼部より発生する
高温ガスが流れる方向と交差して並べられ互いに接合さ
れた複数の流路を設けた熱交換部と、前記熱交換部を覆
う缶体とを備え、前記複数の流路は前記伝熱フィンを連
続して複数回貫通し、前記伝熱フィンは前記複数の流路
の入口パスのフィン下端部が長く出口パスになるに従い
フィン下端部が短くなる熱交換装置。
【請求項５】燃焼部によって加熱される複数の伝熱フィ
ンと、前記伝熱フィンを貫通し前記燃焼部より発生する
高温ガスが流れる方向と交差して並べられ互いに接合さ
れた複数の流路を設けた熱交換部と、前記熱交換部を覆
う缶体とを備え、前記複数の流路は前記伝熱フィンを連
続して複数回貫通し、前記伝熱フィンは前記複数の流路
の入口パスの間の切り込み幅が狭く出口パスの間になる
に従い切り込み幅が広くなる熱交換装置。