JP2002267272A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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-
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
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-
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
- F28F2250/102—Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction
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Abstract
と。 【解決手段】 熱交換器には、積層方向に隣合うチュー
ブ同士の間でフィン3が設置される空間の左右両側にそ
れぞれガイドが配置され、この両ガイドによって左右両
側が区画された空間を燃焼ガスが通過する様に設けられ
ている。また、チューブ同士の間に配置されるフィン3
は、自身の下端側がチューブの下端部(ろう付け部4
b)より下方へ長く延設されている。これにより、フィ
ン3の表面に凝縮して発生した凝縮水の多くは、そのま
まフィン3の表面を伝って流れ落ち、燃焼ガスの出口側
に設けられるチューブのろう付け部4b側へ流れる量が
低減される。この結果、チューブのろう付け部4bに使
用されるCu系のろう材が凝縮水との接触によって腐食
することを防止できるので、ろう付け部4bの耐蝕性を
確保でき、熱交換器の耐蝕寿命を向上できる。
Description
の熱交換を行う熱交換器であり、特に給湯器用の熱交換
器に用いて好適である。
26554号公報に記載された熱交換装置がある。この
熱交換装置は、燃焼ガスの顕熱を回収して給湯水を加熱
する主熱交換器と、燃焼ガスの流れ方向において主熱交
換器の下流側に配置される副熱交換器とを備え、この副
熱交換器で燃焼ガスの凝縮潜熱をも回収して、主熱交換
器で加熱される前の給湯水を加熱している。
交換器では、燃焼ガスの温度が露点温度(50〜60
℃)まで低下して、燃焼ガス中の窒素酸化物(NOx)
や硫化酸化物(SOx)が溶解した凝縮水が発生する。
このため、副熱交換器として、伝熱面積を大きく確保で
きる所謂ドロンカップタイプの熱交換器を使用した場
合、給湯水が流通するチューブの接合部が腐食する問題
を生じる。つまり、ドロンカップタイプの熱交換器に使
用されるチューブは、通常2枚の伝熱プレートを板厚方
向に組み合わせて、両者の周縁部をろう付けして形成さ
れている。ここで、Cu系のろう材を使用すると、発生
した凝縮水によってろう材が腐食してしまい、十分な接
合強度(耐久性)を確保できなくなる。
85888号公報に記載されている様に、Ni系のろう
材にてろう付けを行えば良いことが知られている。しか
し、WHO(世界保健機関)が定める飲料水の水質ガイ
ドラインでは、Cuが0.5mg/Lであるのに対し、
Niは0.02mg/Lと厳しいので、給湯水に直接晒
される可能性があるチューブの接合部にNi系のろう材
を使用することは望ましくない。本発明は、上記事情に
基づいて成されたもので、その目的は、耐蝕寿命を向上
できる熱交換器を提供することにある。
明の熱交換器は、フィンを挟み込んでチューブを複数段
に積層し、隣合うチューブ同士の組付け部をろう付け接
合して組み立てられ、チューブ内の流体通路を流れる流
体とチューブの外側を上方から下方へ向かって流れる燃
焼ガスとの熱交換を行うものである。この熱交換器に設
けられるフィンは、燃焼ガスの出口側に設けられるチュ
ーブのろう付け部より下方へ長く延設されている。
た凝縮水は、そのままフィンの表面を伝って流れ落ち、
フィンの下端から滴下する。この時、フィンの下端が、
燃焼ガスの出口側に設けられるチューブのろう付け部よ
り下方に位置しているため、フィンの表面を伝って流れ
落ちる凝縮水がチューブのろう付け部に接触することは
殆どない。その結果、チューブのろう付け部に用いられ
るろう材が凝縮水との接触によって腐食することを防止
できるので、ろう付け部の耐蝕性を確保でき、熱交換器
の耐蝕寿命を向上できる。
交換器において、積層方向に隣合うチューブ同士の間で
フィンが配置される空間の左右両側にそれぞれガイドを
設置し、この両ガイドによって左右両側が区画された空
間を燃料ガスが通過する様に構成されている。この場
合、燃焼ガスが凝縮して凝縮水が発生しても、その凝縮
水がガイドの外側へ流れ出ることを抑制できる。その結
果、ガイドの外側に設けられるろう付け部に凝縮水が接
触することを防止できる。
載した熱交換器において、流体通路を形成するチューブ
の接合部は、Cu系のろう材を使用してろう付け接合さ
れている。請求項1または2に記載した発明では、燃焼
ガスの出口側に設けられるチューブのろう付け部に凝縮
水が接触することを防止できるので、チューブのろう付
け部にCu系のろう材を使用することが可能である。
た何れかの熱交換器において、フィンは、Ni系のろう
材を使用してろう付け接合されている。Ni系のろう材
は、優れた耐蝕性と高い強度を兼ね備えているため、凝
縮水に触れるフィンのろう付け部にNi系のろう材を使
用することで、ろう付け部の耐蝕性を確保できる。
た何れかの熱交換器において、チューブのろう付け部
と、チューブの外表面にフィンが接合される接合部とが
異なる平面上に配されている。この場合、フィンの表面
を伝って流れ落ちる凝縮水がチューブのろう付け部に接
触することを防止できる。
基づいて説明する。 (第1実施例)図2は熱交換器1の正面図、図3は熱交
換器1の側面図、図4は熱交換器1の上面図である。本
実施例の熱交換器1は、給湯器に使用されて給湯水と燃
焼ガスとの熱交換を行うもので、図3に示す様に、複数
のチューブ2をフィン3と共に積層して構成される所謂
ドロンカップタイプと呼ばれる熱交換器1であり、全体
形状が組み立てられた後、一体ろう付けによって製造さ
れる。
伝熱プレート4(4A、4B)を組み合わせて形成さ
れ、内部にU字状の流水通路を形成する偏平管部2A
と、流水通路の両端に通じる一組のタンク部2Bとが設
けられ、このタンク部2Bに連通口2b(図5参照)が
開口している。
ート4A(図5参照)の周縁部に巻締め部4aが設けら
れていること以外は略同一形状である。この2枚の伝熱
プレート4は、図1(b)に示す様に、第1の伝熱プレ
ート4Aの巻締め部4aを第2の伝熱プレート4Bの内
面側から外面側へ折り返して、第2の伝熱プレート4B
の端部を両側から挟み込む様に巻締めして組付けられ、
その組付け面がCu系のろう材を使用して接合される。
この2枚の伝熱プレート4のろう付け部4bは、図1に
示す様に、フィン3が接合されるプレート表面と異なる
平面上に設けられ、両プレート間の略中央部に設けられ
ている。
が大きく設けられ、そのタンク部2Bを形成する伝熱プ
レート4の外表面には、連通口2bの周囲にろう付け面
となる平坦部2c(図7及び図9参照)が環状に設けら
れている。なお、タンク部2Bを形成している伝熱プレ
ート4の断面形状(B−B断面、C−C断面、D−D断
面)と、偏平管部2Aを形成している伝熱プレート4の
断面形状(E−E断面)を図7〜図9に示す。
様に、互いのタンク部2B同士を連ねて積層され、連通
口2bの周囲に設けられる平坦部2c同士が接合され
る。これにより、タンク部2Bに開口する連通口2bを
通じて各チューブ2の流水通路が相互に連通している。
なお、チューブ2の内部には、図1(a)に示す様に、
伝熱面積を増大するためにインナフィン5を挿入しても
良い。積層方向の一端側に配されるチューブ2には、図
4に示す様に、給湯水の給湯口6と出湯口7とがタンク
部2Bに接合されている。また、積層方向の両端側に
は、それぞれ補強用のプレート8が接合されている。
Aでは、隣合う偏平管部2A同士の間に略一定の幅を有
する偏平な空間が形成され、その空間にフィン3とガイ
ド9(図3参照)が設置される。フィン3は、伝熱性に
優れる金属(例えばアルミニウム)の薄板材を凹凸状に
折り曲げて形成されるもので、その凹凸空間を燃焼ガス
が上方から下方へ流れる様に配置され、偏平管部2Aを
形成する伝熱プレート4の表面にNi系のろう材を使用
して接合される。
スの流れ方向に沿って一様に形成される一般的なコルゲ
ートフィンでも良いが、例えば図10(b)に示す様
に、フィン全体を上下方向に幅の小さい複数の単位フィ
ン3aに分割し、図10(a)に示す様に、上下に隣合
う単位フィン3a同士が燃焼ガスの流れを横切る方向に
ずれて配置されるオフセットフィンを用いても良い。但
し、本実施例のフィン3は、図1(a)に示す様に、燃
焼ガスの出口側において、チューブ2の下端部(ろう付
け部4b)より下方へ長く延設されている。
設置される空間でフィン3の両側に配置され、燃焼ガス
の流れ方向に沿って熱交換器1の略上端から下端まで設
けられ、フィン3が設置される空間の左右両側を閉じて
いる。このガイド9は、伝熱性に優れる金属板(例えば
アルミニウム板)から成形される。具体的には、図11
に示す様に、U字状に曲げられた仕切り部9Aと、長手
方向の両側に有する矩形状の遮蔽部9Bとが設けられ、
隣合う偏平管部2A同士の間に仕切り部9Aが挿入され
(図3参照)、遮蔽部9Bが燃焼ガスの入口側と出口側
に配されている(図2参照)。
に、U字状に曲げられた両端部が折り返されて接合代9
aが形成され、この接合代9aとU字状の頂部とが、チ
ューブ2の偏平管部2Aを形成している伝熱プレート4
の表面にNi系のろう材を使用して接合されている。遮
蔽部9Bは、図4に示す様に、自身の平坦面がチューブ
2の積層方向に沿って配され、その積層方向に隣接する
遮蔽部9B同士が隙間無く連続することにより、燃焼ガ
スが遮蔽部9Bの外側へ流れ出ることを防止している。
る。給湯水は、熱交換器1の給湯口6から各チューブ2
の一方のタンク部2Bへ流入し、その一方のタンク部2
Bから偏平管部2Aに形成される流水通路を流れて他方
のタンク部2Bへ流入し、その他方のタンク部2Bから
出湯口7を通って流出する。
換器1の上方から下方へ向かって流れ、熱交換器1を通
過する際に給湯水と熱交換されて給湯水を加熱する。こ
の時、燃焼ガスは、少なくとも熱交換器1の出口側で露
点温度以下(例えば30〜50℃)まで温度低下して凝
縮する。つまり、この熱交換器1は、燃焼ガスの顕熱だ
けでなく、燃焼ガスが凝縮する際に放出される潜熱をも
吸収して給湯水を加熱することができる。
は、2つのガイド9によって左右両側が仕切られた空間
を燃焼ガスが通過する様に設けられ、且つ熱交換器1の
出口側(燃焼ガスの出口側)において、フィン3がチュ
ーブ2の下端部(ろう付け部4b)より下方へ長く延設
されている。この構成によれば、フィン3の表面に凝縮
して発生した凝縮水の多くが、そのままフィン3の表面
を伝って流れ落ち、フィン3の下端から滴下することが
できる。
の下端が、燃焼ガスの出口側に設けられるチューブ2の
ろう付け部4bより下方に位置し、且つそのろう付け部
4bが伝熱プレート4の表面と異なる平面上に設けられ
ているため、フィン3の表面を伝って流れ落ちる凝縮水
が、燃焼ガスの出口側に設けられるチューブ2のろう付
け部4b側へ流れる量は少なく、そのままフィン3の下
端から熱交換器1の下方へ落下する。この結果、チュー
ブ2のろう付け部4bに使用されるCu系のろう材が凝
縮水との接触によって腐食することを防止できるので、
ろう付け部4bの耐蝕性を確保でき、熱交換器1の耐蝕
寿命を向上できる。
熱プレート4による巻締め構造を採用したことにより、
第2の伝熱プレート4Bの両面に第1の伝熱プレート4
Aとの接合部(ろう付け部)を設けることができ、十分
な接合強度を確保できる。なお、本実施例の熱交換器1
は、給湯水と燃焼ガスとを熱交換させているが、給湯水
に限定されるものではない。
断面図(b)である。
る。
る。
とD−D断面図(b)である。
る。
け部 9 ガイド
Claims (5)
- 【請求項1】周囲がろう付け接合されて内部に流体通路
を形成するチューブと、 このチューブの外表面に接触して伝熱面積を増大するフ
ィンとを備え、 前記フィンを挟み込んで前記チューブを複数段に積層
し、隣合う前記チューブ同士の組付け部をろう付け接合
して組み立てられ、前記チューブ内の流体通路を流れる
流体と前記チューブの外側を上方から下方へ向かって流
れる燃焼ガスとの熱交換を行う熱交換器であって、 前記フィンは、燃焼ガスの出口側に設けられる前記チュ
ーブのろう付け部より下方へ長く延設されていることを
特徴とする熱交換器。 - 【請求項2】請求項1に記載した熱交換器において、 積層方向に隣合う前記チューブ同士の間で前記フィンが
配置される空間の左右両側にそれぞれガイドを設置し、
この両ガイドによって左右両側が区画された空間を燃料
ガスが通過する様に構成されていることを特徴とする熱
交換器。 - 【請求項3】請求項1または2に記載した熱交換器にお
いて、 前記流体通路を形成する前記チューブのろう付け部は、
Cu系のろう材を使用してろう付け接合されていること
を特徴とする熱交換器。 - 【請求項4】請求項1〜3に記載した何れかの熱交換器
において、 前記フィンは、Ni系のろう材を使用してろう付け接合
されていることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項5】請求項1〜4に記載した何れかの熱交換器
において、 前記チューブのろう付け部と、前記チューブの外表面に
前記フィンが接合される接合部とが異なる平面上に配さ
れていることを特徴とする熱交換器。
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002267272A true JP2002267272A (ja) | 2002-09-18 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3591327A1 (en) * | 2012-10-16 | 2020-01-08 | The Abell Foundation Inc. | Heat exchanger including manifold |
US10844848B2 (en) | 2010-01-21 | 2020-11-24 | The Abell Foundation, Inc. | Ocean thermal energy conversion power plant |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001071349A patent/JP4134520B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11371490B2 (en) | 2010-01-21 | 2022-06-28 | The Abell Foundation, Inc. | Ocean thermal energy conversion power plant |
US11859597B2 (en) | 2010-01-21 | 2024-01-02 | The Abell Foundation, Inc. | Ocean thermal energy conversion power plant |
EP3591327A1 (en) * | 2012-10-16 | 2020-01-08 | The Abell Foundation Inc. | Heat exchanger including manifold |
US10619944B2 (en) | 2012-10-16 | 2020-04-14 | The Abell Foundation, Inc. | Heat exchanger including manifold |
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---|---|
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