JP2000205657A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの缶体２に複数の流路を一対にして構成
する熱交換装置において、使用しない機能の方の流路内
で滞留している流体が沸騰し、流路内にスケールが発生
したり、伝熱フィン５に発生する結露によりフィン詰ま
りをおこしたりしない熱交換装置を提供する。 【解決手段】 火炎の上流側流路３と下流側流路４を一
対に接合し複数の伝熱フィン５を貫通して構成される熱
交換器において、高温ガスの下流側から上流側に谷型切
り込み７を設け、谷型切り込み７の上流側に穴部８を設
け、余剰な伝熱フィン５の面積を削減することで、伝熱
フィン５の結露発生を抑制できる。これにより、熱交換
器の重量を低減し機器本体の軽量化へ貢献すると共に、
フィン詰まりの発生を抑制することから熱交換器の延命
化が実現され、かつ缶体２の耐久性能が向上し、製品の
信頼性が大幅に向上する。

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９−１４５１６
２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６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、使
用しない方の流体温度の上昇を抑制している。

【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、特に風呂管４を通過する流体
を加熱するときに、所定の燃焼量を超えると火炎に近い
上流側の給湯管３への受熱量が多くなり、流体温度が上
昇し、沸騰に至ることもあった。そのため、装置の耐久
性と安全性に課題があった。

【０００４】また伝熱フィンを、給湯管と風呂管がペア
となり複数回貫通することから、伝熱フィンの高さが高
くなり、給湯もしくは風呂の単独運転を行う際に余剰な
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。

【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、高温ガスで加熱される複数の伝熱フィン
と、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備え、上記伝熱フィンの複数の流
路の間で高温ガスの下流側の端部に谷型切り込みと穴部
を設けたことを特徴とする熱交換装置である。さらに、
高温ガスの最上流側に設けた複数の流路の内部のみに整
流コイル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、一つの機能のみを使用
したときに、使用しない機能の管内流体の沸騰を抑制で
きるとともに、余剰な伝熱フィンの面積を切り取ること
で結露の発生を抑制できる。

【０００７】さらに、最上流側の複数の流路の内部のみ
に整流コイルを設けることで、流路の加熱により発生す
る沸き音や釜鳴りの発生を防止できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、燃焼部によって生成さ
れる高温ガスで加熱される複数の伝熱フィンと、伝熱フ
ィンを貫通し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備え、上記伝熱フィンは
流路の間で高温ガスの下流側の端部に谷型切り込みを設
け、谷型切り込みの高温ガスの流れの上流側に穴部を設
けた熱交換装置としてある。

【０００９】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複数段
に渡り複数回貫通し、伝熱フィンの端部に設けた谷型切
り込みと穴部が最終段の流路の接合部より高温ガスの流
れる下流側に設けた熱交換装置としてある。

【００１０】また、複数の伝熱フィンの端部に設けた谷
型切り込みと穴部の少なくともどちらか一方が流路の入
水側から出湯側にかけて次第に小さくなる熱交換装置と
してある。

【００１１】また、燃焼部によって生成される高温ガス
で加熱される複数の伝熱フィンと、伝熱フィンを貫通し
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
れた複数の流路を備え、上記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複数段に渡り複数回貫
通するとともに、熱交換部へ流入する複数の流路の入口
が互いに対向する熱交換装置としてある。

【００１２】また、燃焼部によって生成される高温ガス
で加熱される複数の伝熱フィンと、伝熱フィンを貫通し
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
れた複数の流路を備え、上記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複数段に渡り複数回貫
通するとともに、高温ガスの最上流側に設けた複数の流
路の内部のみに整流コイルを設けた熱交換装置としてあ
る。

【００１３】

【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。

【００１４】（実施例１）本発明の実施例を、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、１は燃焼
部であるバーナであり、２は熱交換部を覆う缶体であ
り、缶体２に設けた流路で高温の燃焼ガスが通過する上
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円管である風呂管４を燃焼ガス
の流れに沿う如く一対として伝熱フィン５を第一段目の
流路と第二段目の流路の二段に渡り９回貫通した構成と
なっている。また、伝熱フィン５の端部である上端部６
に谷型切り込み７とその下に穴部８を設けている。

【００１５】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の上端部６や第
二段目の流路の間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
ていたことである。この課題を解決する手段として、伝
熱フィン５上端部６に谷型切り込み７と穴部８を設けて
いる。これら谷型切り込み７と穴部８は、第二段目の流
路である給湯管３と風呂管４の接合部９より高温ガスの
下流側に設けている。

【００１６】この本発明の構成によれば、谷型切り込み
７と穴部８により伝熱フィン５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切り込みにより緩和
し、釜なりの発生を防止できる。

【００１７】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も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。この時、接合部９より下流側に谷型切り込み７
と穴部８を設けているので、給湯運転時の給湯熱効率を
低減させることはない。

【００１８】この効果により、給湯熱効率を確保した状
態で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２の耐久性能が向上し、製品の信頼性が大幅に
向上する。

【００１９】なお図２の構成においては、高温ガスの上
流側の流路を給湯管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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】（実施例２）図３は本発明の実施例２であ
り、本発明の熱交換装置の断面である伝熱フィン５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、伝熱フィン５の穴部８の面積が複数の流
路の流れ方向下流側になるに従い小さくなっていること
である。

【００２３】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。

【００２４】伝熱フィン５の上端部６に設けた谷型切り
込み７と穴部８により高温ガス下流側の伝熱フィン５に
発生しやす結露発生をほぼ抑制できる。しかしながら、
熱交換器の流路に流入する水温が低い入口側の伝熱フィ
ンで比較的多く結露が発生するため、入口側の穴部８の
面積を大きくする。これによりほぼ完全に結露の発生を
防止することができる。

【００２５】そして先の実施例と同様伝熱フィン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。

【００２６】これにより、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２の耐久性能が向上し、製
品の信頼性が大幅に向上する。

【００２７】なお図３の構成においては、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】ところで本実施例では穴部８の面積を変え
た例を示したが、穴部８の面積は同一で谷型切り込み７
の面積を流路の上流側で大きく、下流側になるにしたが
い小さくすることでも同様の効果を発揮することができ
る。

【００３１】（実施例３）図４は本発明の実施例３であ
り、本発明の熱交換装置の断面である伝熱フィン５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、給湯管３と風呂管４が流路の第一段目と
第二段目でそれぞれ対向流となっていることである。す
なわち、二つの流路が対向することで、給湯と風呂の同
時運転時に各流路の入口と出口が対向することで伝熱フ
ィン５の局所的な低温部をなくし、局所低温部の結露の
発生を防止することである。

【００３２】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。

【００３３】伝熱フィン５の上端部６に設けた谷型切り
込み７と穴部８により高温ガス下流側の伝熱フィン５に
発生しやすい結露発生をほぼ抑制できる。しかしなが
ら、熱交換器の流路に流入する水温が低い入口側の伝熱
フィン５で結露が発生しやすいため、給湯管３の入口と
風呂管４の出口を接合する対向流とする。これにより伝
熱フィン５の温度分布を均一化でき完全に結露の発生を
防止することができる。

【００３４】すなわち伝熱フィン５の低温部が削減でき
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。

【００３５】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２の耐久性能が向上
し、製品の信頼性が大幅に向上する。

【００３６】なお本実施例において谷型切り込み７は必
ずしも必要としない。

【００３７】また図４の構成においては、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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】（実施例４）図５は本発明の実施例４であ
り、本発明の熱交換装置の断面である伝熱フィン５を示
したものである。本発明の目的と効果は、給湯と風呂を
運転する際に発生する各流路や伝熱フィン５から発生す
る沸き音や釜鳴り音の発生を防止することである。

【００４１】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。

【００４２】給湯管３と風呂管４の第一段目の流路内部
にそれぞれ整流コイル１０を挿入することである。整流
コイル１０を挿入することで、給湯と風呂の単独運転時
に各流路内部の局部沸騰により発生する沸き音を防止す
ることができる。また入水温度が低いときや単独から同
時運転、同時から単独運転へ切り替わったときに伝熱フ
ィン５の熱歪みや局部沸騰により発生する釜なりを防止
できる。また、第二段目の流路の給湯管３と風呂管４の
内部に整流コイル１０を挿入しないことで、第二段目の
流路で伝熱フィン５から受熱する割合が低下し、伝熱フ
ィン５の結露発生を防止できる。

【００４３】これにより、結露の発生防止と熱交換器の
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、缶体２の耐久性能が向上し、製品の信頼性が
大幅に向上する。

【００４４】なお図５の構成においては、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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の熱交換装置にお
いては、次のような効果が得られる。

【００４８】（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の流路の間の上端部
に谷型切り込みと穴部を設けたので、伝熱フィンの低温
部を削減し、熱膨張による歪み量を抑制できる。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、
フィンの結露と熱歪み音を防止できる。

【００４９】これにより、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。

【００５０】（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
て複数段に渡り複数回貫通し、伝熱フィンに設けた谷型
切り込みと穴部が最終段の流路の接合部より高温ガスの
下流側に位置するようにしたので、最終段の高温ガス上
流側の流路を流れる機能の熱効率を低減することなくフ
ィンの結露発生を抑制できる。

【００５１】これにより、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、熱効率を
確保した省エネルギー熱交換器を実現できる。

【００５２】（３）複数の伝熱フィンの端部に設けた谷
型切り込みと穴部の少なくともどちらか一方が流路の入
水側から出湯側にかけて次第に小さくなるようにしたの
で、伝熱フィンの低温部を流路の流れる方向対し効率よ
く削減し、伝熱フィンの温度の均一化が図れフィンの結
露を防止できる。

【００５３】これにより、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、伝熱フィ
ンの余剰な部分を削減できることから熱交換器の軽量化
を実現できる。

【００５４】（４）伝熱フィンを高温ガスの上流側から
下流側へ向かって複数段に渡り複数回貫通するととも
に、熱交換部へ流入する複数の流路の入口が互いに対向
するようにしているので、複数の流路の機能を同時に運
転しても流路が対向しているため伝熱フィンの入口と出
口の温度差は少なくなり、結露の発生を抑制できる。

【００５５】これにより、伝熱フィンの結露の発生防止
と熱交換器の延命化が実現される。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。

【００５６】（５）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複数段に渡り複数回貫通すると
ともに、高温ガスの最上流側の複数の流路に整流コイル
を設けているので、複数の機能のうち一つの機能のみを
使っている状態で燃焼量が増大しても、沸き音や釜なり
の発生を防止できる。

【００５７】これにより、管内のスケールの発生防止と
熱交換器の延命化が実現されるとともに、装置の持つ性
能が十分に発揮され、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。

【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の熱交換装置の断面図

【図４】本発明の実施例３の熱交換装置の断面図

【図５】本発明の実施例４の熱交換装置の断面図

【図６】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 給湯管（流路） ４ 風呂管（流路） ５ 伝熱フィン ６ 端部 ７ 谷型切り込み ８ 穴部 ９ 接合部 １０ 整流コイル

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 昌和 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温ガスで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、前記伝熱
   フィンは前記流路の間で高温ガスの下流側の端部に谷型
   切り込みを設け、前記谷型切り込みの高温ガスの流れの
   上流側に穴部を設けた熱交換装置。
2. 【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複数段に渡り
   複数回貫通し、前記伝熱フィンの端部に設けた谷型切り
   込みと穴部が最終段の流路の接合部より高温ガスの流れ
   る下流側に設けた請求項１記載の熱交換装置。
3. 【請求項３】複数の伝熱フィンの端部に設けた谷型切り
   込みと穴部の少なくともどちらか一方が流路の入水側か
   ら出湯側にかけて次第に小さくなる請求項１または２記
   載の熱交換装置。
4. 【請求項４】高温ガスで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
   複数段に渡り複数回貫通するとともに、前記熱交換部へ
   流入する前記複数の流路の入口が互いに対向する熱交換
   装置。
5. 【請求項５】高温ガスで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
   複数段に渡り複数回貫通するとともに、高温ガスの最上
   流側に設けた前記複数の流路の内部のみに整流コイルを
   設けた熱交換装置。