JP2003254626A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れた高効率の熱交換装置を実現す
ること。 【解決手段】 燃焼ガス通路２４と、燃焼ガス通路２４
に設けた顕熱用熱交換器２５及びフィン付伝熱管２２を
有する潜熱回収用熱交換器２６とを備え、このフィン付
伝熱管２２はステンレス製管体２０と管体の表面外周に
位置する伝熱フィン２１とは一体的に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用又は業務用
の燃焼装置を用いた熱交換装置に関し，更に詳しくは給
湯または暖房などの燃焼ガス中の水蒸気潜熱を回収して
熱効率の大幅な向上を図った潜熱回収熱交換装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の熱交換装置は第一例とし
て、特開２０００−１４６３０４公報に記載されている
ようなものがあった。この熱交換装置は図１３に示すよ
うに、１は銅製の通水管、２は切削または転造加工によ
ってフィン山３を形成した厚肉のアルミ製フィンチュー
ブ、４はフィンチューブ２を囲む熱交換室側板、そし
て、５は通水管１と接合している銅製のＵ字管である。
フィンチューブ２は熱交換室側板４で囲まれており、ま
た、通水管１はフィンチューブ２内に挿通されている。

【０００３】上記構成において、上流側で大部分の熱を
奪われ、２００〜３００°Ｃ低温となった燃焼排気ガス
は、さらにフィンチューブ２に熱を奪われ、水蒸気が凝
縮して結露水を生成し、さらに１００°Ｃ以下の排気ガ
スとなって排出される。ここで炭酸や硝酸イオンを含む
酸性結露水によって、フィンチューブ２及びフィン山３
は腐食されるが、通水管１を覆うアルミ製フィンチュー
ブ２は厚肉としたため、時間経過による通水管１までの
腐食進行を遅らせて、ある程度の耐久性を保障するよう
にしていた。

【０００４】また、第二の例として、図１４に示すよう
に特開平８−１７８５７０号公報に記載されたものがあ
った。図１４において、６は燃焼ガス通路、７は燃焼ガ
ス通路を構成する缶胴、８は燃焼ガス通路６内に設置さ
れるステンレスまたはチタン製の蛇腹管、９は蛇腹管８
の表面にある凸凹部である。図示のように、蛇腹管８は
缶胴７を貫通し、燃焼ガス通路６内に設置されている。

【０００５】上記構成において、燃焼ガス通路６内に設
置される蛇腹管８の内部に通水して、燃焼ガス通路６を
流れる燃焼ガスと熱交換する、燃焼ガスは熱を奪われ、
水蒸気が凝縮し炭酸や硝酸イオンを含む酸性結露水を生
成しても、蛇腹管は耐食材料であるステンレスまたはチ
タンで製作されたため、蛇腹管が腐食されることなく耐
久性のよい潜熱回収熱交換装置が提供できる。さらに、
管体を凸凹の蛇腹状にすることで、伝熱面積を増やし、
高効率の潜熱回収熱交換装置を提供することができる。

【０００６】また、第三の例として、図１５に示すよう
に特開２０００−１４６３０５公報に記載されたものが
あった。図１５において、９は銅製の通水管、１０はス
テンレス鋼で形成された受熱管、１１はステンレス鋼で
形成される開孔１２を有するプレートフィン、１３は熱
交換室を構成する側板である。プレートフィン１１は側
板１３の間に多数枚配列されている。そして、受熱管１
０をプレートフィン１１の開孔１２を貫通して側板１３
の間に位置する。さらに、受熱管１０内に銅製通水管９
を挿通し、通水管９を拡管加工することによって、通水
管９、受熱管１０、フィンプレート１１を一体に接合さ
せた構成としている。

【０００７】上記の銅製通水管９をステンレス鋼で形成
された受熱管１０で覆うような構成によって、燃焼ガス
に接触する部分には、ステンレス鋼のような耐食性素材
が用いられ、銅製通水管９を酸性結露水による腐食から
保護することが可能となった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第一の例における熱交換装置の構成では、燃焼ガス
に接触する部分には、フィン山３を有するアルミ製のフ
ィンチューブ２が用いられたため、燃焼ガス中の水蒸気
による酸性結露水がアルミ表面に付着した際に、水酸化
アルミが形成され、熱膨張してフィン山３の間の燃焼ガ
ス通路を閉塞してしまい、時間が経過するとこの閉塞状
況が進行して排気不良による不完全燃焼の発生や燃焼装
置の着火不良を発生してしまうという課題があった。そ
して、アルミを肉厚構成にするために熱交換器が大型に
なるという課題もあった。

【０００９】また、上記従来の第二の例における熱交換
装置の構成では、蛇腹管８は凸凹表面を有することによ
って、表面伝熱面積を増やす構成になっているため、蛇
腹管表面の凸凹を成型するには限界があり、成型後の蛇
腹管の表面積は、蛇腹管凸部の外径と同等の外径を有す
る平滑管体の表面積と比べ、約１０％以下の程度の増加
しかならない。よって、更なる伝熱面積の増加による伝
熱性能向上は限界があるという課題があった。

【００１０】また、上記従来の第三の例における熱交換
装置の構成では、燃焼ガスに接触する部分には、ステン
レス鋼製の受熱管１０の外周に、ステンレス製のプレー
トフィン１１が植え立てられ、拡管工法によって形成さ
れる構成になっているため、運転と停止による加熱と冷
却の繰り返しによって、プレートフィン１１と受熱管１
０の接合する部分には隙間ができてしまい、熱の伝わり
が悪くなり、所期の高い熱効率が得られなくなるという
課題があった。一方、隙間の発生を防止するためにロー
付け加工をする場合には高価なステンレス鋼用のロー材
や、銅に比べ高温度域の炉設備が必要で制作費が大幅に
高くなってしまうという課題があった。

【００１１】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、酸性結露水による腐食を防止し、高効率が実現でき
て耐久性がよく、かつ小型化が図れ製作も容易な熱交換
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため熱交換装置が燃焼ガス通路と、燃焼ガス通路に
設けた顕熱熱交換器と潜熱熱交換器とを備え、この潜熱
熱交換器はフィン付伝熱管とからなり、このフィン付伝
熱管はステンレス製管体と管体の表面外周に位置する伝
熱フィンが一体化構成されるものである。

【００１３】上記発明によれば、表面に一体化の伝熱フ
ィンを有するステンレス製フィン付伝熱管が燃焼ガス通
路内に設置され、その内部を通水し、伝熱フィンと伝熱
管の表面は燃焼ガスに接触し、燃焼ガスと水との熱交換
を行うような構成によって、伝熱フィンと伝熱管の表面
は耐食性のよいステンレス鋼で製作されるため、燃焼ガ
スの凝縮によって形成される酸性結露水による腐食を防
ぐとともに、管体と一体化となる伝熱フィンによって、
伝熱面積を大きく増やすことができ、伝熱性能を大幅な
向上することが実現できる。

【００１４】このように、熱伝達率の低い燃焼ガス側に
おいて、一体化伝熱フィンによる伝熱面積の増加によっ
て、必要な伝熱面積を確保でき伝熱管内を通水する水と
伝熱フィンまたは伝熱管表面を流れる燃焼ガスとの熱交
換は効果的に行うことができるため、耐久性の優れた高
効率の熱交換装置を提供することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係る熱交換装
置は燃焼ガス通路と、燃焼ガス通路に設けた顕熱用熱交
換器と潜熱回収用熱交換器とを備え、潜熱回収用熱交換
器はフィン付伝熱管とからなり、このフィン付伝熱管は
ステンレス製管体と管体の表面外周に位置する伝熱フィ
ンが一体化構成される。

【００１６】そして、表面に一体化の伝熱フィンを有す
るステンレス製フィン付伝熱管が燃焼ガス通路内に設置
され、その内部を通水し、伝熱フィンと伝熱管の表面は
燃焼ガスに接触し、燃焼ガスと水との熱交換を行うよう
な構成によって、伝熱フィンと伝熱管の表面は耐食性の
よいステンレス鋼で製作されるため、燃焼ガスの凝縮に
よって形成される酸性結露水による腐食を防ぐととも
に、管体と一体化となる伝熱フィンによって、伝熱面積
を大きく増やすことができ、伝熱性能を大幅な向上する
ことが実現できる。このように、熱伝達率の低い燃焼ガ
ス側において、伝熱フィンによる伝熱面積の増加によっ
て、必要な伝熱面積を確保でき伝熱管内を通水する水と
伝熱フィンまたは伝熱管表面を流れる燃焼ガスとの熱交
換は効果的に行うことができるため、耐久性の優れた高
効率の熱交換装置を提供することができる。

【００１７】本発明の請求項２に係る熱交換装置は、燃
焼ガス通路と、燃焼ガス通路に設けた顕熱用熱交換器と
潜熱回収用熱交換器とを備え、潜熱回収用熱交換器はフ
ィン付伝熱管とからなり、このフィン付伝熱管はステン
レス製管体と管体の表面外周に位置する伝熱フィンが一
体化構成され、ステンレス製管体の内面に螺旋状の凸凹
部が設けられている。

【００１８】そして、表面に一体化の伝熱フィンを有す
るステンレス製フィン付伝熱管が燃焼ガス通路内に設置
され、管体内部に通水し、伝熱フィンと伝熱管の表面は
燃焼ガスに接触し、燃焼ガスと水との熱交換を行うよう
な構成によって、伝熱フィンと伝熱管の表面は耐食性の
よいステンレス鋼で製作されるため、燃焼ガスの凝縮に
よって形成される酸性結露水による腐食を防ぐととも
に、管体と一体化となる伝熱フィンによって、伝熱面積
を大きく増やすことができ、伝熱性能を大幅な向上する
ことが実現できる。また、ステンレス製管体の内面に螺
旋状の凸凹部を設けることによって、管の内面に突起を
形成することで、ステンレス製管体内を流れる水を乱流
に撹乱し、境膜伝熱係数を高め、伝熱性能を向上させる
ことができる。

【００１９】本発明の請求項３に係る熱交換装置は燃焼
ガス通路と、燃焼ガス通路に設けた顕熱用熱交換器と潜
熱回収用熱交換器とを備え、潜熱回収用熱交換器はフィ
ン付伝熱二重管とからなり、このフィン付伝熱二重管は
ステンレス製管体と管体の表面外周に位置する伝熱フィ
ンが一体化され、管体内に水管が挿入されて構成されて
いる。

【００２０】そして、表面に一体化の伝熱フィンを有す
るステンレス製フィン付伝熱二重管が燃焼ガス通路内に
設置され、ステンレス製管体内部に挿入される水管を通
水し、伝熱フィンと伝熱管の表面は燃焼ガスに接触し、
燃焼ガスと水との熱交換を行うような構成によって、伝
熱フィンと伝熱管の表面は耐食性のよいステンレス鋼で
製作されるため、燃焼ガスの凝縮によって形成される酸
性結露水による腐食を防ぐとともに、管体と一体化とな
る伝熱フィンによって、伝熱面積を大きく増やすことが
でき、伝熱性能を大幅な向上することが実現できる。ま
た、管体内部に挿入される水管は結露水に触れることな
いため、水管を高熱伝導材料の銅などを用いることがで
き、銅製の他熱交換器との接続も簡単にできる。このよ
うに、熱伝達率の低い燃焼ガス側において、伝熱フィン
による伝熱面積の増加によって、必要な伝熱面積を確保
でき水管内を通水する水と伝熱フィンまたは伝熱管表面
を流れる燃焼ガスとの熱交換は効果的に行うことができ
るため、耐久性の優れた高効率の熱交換装置を提供する
ことができる。

【００２１】本発明の請求項４に係る熱交換装置はステ
ンレス製管体の内面に螺旋状の内面凸凹部が設けられ、
水管の表面に螺旋状の外面凸凹部が設けられ、内面凸凹
部の凸凹ピッチは外面凸凹部の凸凹ピッチと一致してい
る。

【００２２】そして、上記の熱交換装置において、ステ
ンレス製管体内面の螺旋状内面凸凹ピッチを水管表面の
螺旋状外面凸凹ピッチとを一致させることによって、水
管を捻じりこみながらステンレス製管体内に入れること
ができるため、簡単な工法でステンレス製管体の内面と
水管外面の間の接触面積を増やすことができ、ステンレ
ス製管体と水管の間の熱抵抗を低減し、水管内を流れる
水とステンレス製管体表面を流れる燃焼ガスとの熱交換
は効果的に行うことができる。

【００２３】本発明の請求項５に係る熱交換装置は、管
体は湾曲部を有し、この湾曲部も燃焼ガス通路に配置さ
れている。

【００２４】そして、上記の熱交換装置において、管体
を折り曲げて湾曲部を形成し、この湾曲部も燃焼ガス通
路内に配置することによって、複雑な形状を有する燃焼
通路に対応できるとともに、管体を折り曲げることによ
って、長い管体を接続なしで形成でき、燃焼ガス通路内
に管体を高密度配置することが可能となり、コンパクト
な熱交換装置を提供することができる。また、管体を折
り曲げて燃焼ガス通路内に配置することによって、管体
が燃焼ガス通路を貫通する箇所を減らすことができ、加
工上が好ましい。

【００２５】本発明の請求項６に係る熱交換装置は、管
体の両端部の表面が平滑表面部を有し、この平滑表面部
を有する管体の一部分を燃焼ガス通路外に出している。

【００２６】そして、上記の熱交換装置において、管体
の両端部の表面を伝熱フィンなしの平滑表面部にし、こ
の平滑表面部を有する管体の一部分を燃焼ガス通路外に
出す構成になっているため、伝熱管の端部を燃焼ガス通
路外へ出す時、燃焼ガス通路を構成する側板を貫通し貫
通部のシール密閉などは特別な加工が必要なく従来工法
で低コストな熱交換装置を提供することができる。

【００２７】本発明の請求項７に係る熱交換装置は、燃
焼ガス通路を構成する側板には、管体を固定する固定手
段が設けられている。

【００２８】そして、上記の熱交換装置において、燃焼
ガス通路を構成する側板に管体を固定する固定手段を設
けることによって、燃焼ガス通路内に配置される管体を
固定し、管体の位置ずれなどによる管体の間の燃焼ガス
流れ通路の閉塞などを無くし、初期性能を維持すること
ができる。

【００２９】本発明の請求項８にかかる熱交換装置は、
伝熱フィンは管体の表面を切削または転造加工によって
形成される構成になっている。

【００３０】そして、上記の熱交換装置において、伝熱
管と一体化である伝熱フィンは管体の表面を切削または
転造加工によって形成されるため、比較的硬い材料であ
るステンレス鋼も従来工法で管体の表面に管体と一体化
の伝熱フィンを立てることができる。

【００３１】

【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。

【００３２】（実施例１）図１は本発明の実施例１のフ
ィン付伝熱管を示す断面図、図２は同フィン付で伝熱管
を用いた熱交換装置のシステム図である。図１におい
て、２０はステンレス製管体、２１は管体２０の外周表
面に立てられた伝熱フィン、このステンレス製管体２０
と伝熱フィン２１は一体であり、フィン付伝熱管２２を
構成する。図２において、２３は燃料を燃やすバーナ、
２４はバーナ２３の下流側に設けられる燃焼ガス通路、
この燃焼ガス通路２４はバーナ２３の燃焼によって形成
される燃焼ガスＡを案内している。そして、２５は燃焼
ガス通路２４の中に配置される主に燃焼ガスの顕熱を吸
収する顕熱用熱交換器、この顕熱用熱交換器２５はフィ
ン管２５ａによって構成されている。２６は顕熱用熱交
換器２５の下流側に設置される潜熱回収用熱交換器、こ
の潜熱回収用熱交換器２６は複数のフィン付伝熱管２２
で構成されており、燃焼ガスの一部の顕熱と潜熱を回収
する。また、２７は潜熱回収用熱交換器２６の下流側に
位置する排気通路、２８は排気通路２７と連通する排気
口、２９は潜熱回収用熱交換器２６で形成された結露水
を捕集し中和する中和装置。

【００３３】次に動作、作用について説明すると、バー
ナ２３の燃焼によって形成される高温燃焼ガスＡは顕熱
用熱交換器２５でフィン管２５ａ内を流れる予熱水を加
熱した後、低温燃焼ガスＢとなって、燃焼ガス通路２４
の中に配置される潜熱回収用熱交換器２６へ導かれる。
この時、潜熱回収用熱交換器２６内において、伝熱フィ
ン２１及び管体２０を通じてフィン付伝熱管２２内を流
れる水を予熱することによって低温燃焼ガスＢはさらに
低温の排気ガスＣとなり、燃焼排気ガス中の水蒸気は凝
縮潜熱を奪われて伝熱フィン２１と管体２０の表面で結
露水となる。この凝縮水にはＣＯ２やＮＯｘなどのガス
が溶解しているため、酸性（ｐＨ＝２〜４）を示す。発
生した凝縮水は更に低温となった燃焼ガスとともに下向
きに流れ、中和装置２９内に捕集され、中和された後排
出される。一方更に低温となった排気ガスＣは排気通路
２７で偏向を受け、上方へ流れ排気口２８から大気に排
出される。

【００３４】加熱流体である水は給水口（図示せず）か
ら潜熱回収用熱交換器２６のフィン付伝熱管２２内へ導
入され、低温の排気ガスＢから水蒸気潜熱を奪い給水時
よりやや温度が高い予熱水となって、熱交換装置２０か
ら導出される。そして、この予熱水は顕熱用熱交換器２
５のフィン管２５ａに至り、顕熱用熱交換器２５で所定
の温度まで加熱された後出湯される。

【００３５】このように、ステンレスの伝熱フィン２１
と一体構成のステンレス製管体２０とによって形成され
るフィン付伝熱管２２は、潜熱回収用熱交換器２６を構
成することによって、潜熱回収用熱交換器２６におい
て、燃焼排気ガス中の水蒸気は凝縮潜熱を奪われて伝熱
フィン２１と管体２０の表面で結露水となる際に、結露
水が形成される伝熱フィン２１と管体２０の表面は耐食
性のよいステンレス鋼で形成されるため、燃焼ガス中に
含まれるＣＯ2やＮＯｘが溶解することによる酸性結露
水の腐食を心配することなく耐久性を向上させることが
できる。

【００３６】また、ステンレスの伝熱フィン２１はステ
ンレス製管体２０と一体構成になっているため、伝熱フ
ィンの増加による伝熱面積を確保し、効果的な伝熱を行
うことができるとともに、伝熱フィン２１と管体２０の
間に隙間などが生じることによる伝熱悪化も防ぐことが
できる。

【００３７】（実施例２）図３本発明の実施例２のフィ
ン付伝熱管断面を示す。図３において、実施例１と異な
る点はステンレス製管体２０の内面に螺旋状の凸凹部３
０が多数設けられたことである。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。

【００３８】次に動作、作用を説明すると、ステンレス
製管体２０の内面に螺旋状の凸凹部３０を設けることに
よって、ステンレス製管体２０の内面に突起を形成する
ことで、ステンレス製管体２０内を流れる水を乱流に撹
乱し、境膜伝熱係数を高め、伝熱性能を向上させること
ができる。

【００３９】（実施例３）図４は本発明の実施例３のフ
ィン付伝熱二重管断面を示す、図５は複数の同フィン付
伝熱二重管が接続される状態の断面図、図６は同フィン
付伝熱二重管を用いた熱交換装置のシステム図である。
本実施例３において、実施例１（または２）と異なる点
は潜熱回収用熱交換器３６が設けられ、この潜熱回収用
熱交換器３６はフィン付伝熱二重管３４によって構成さ
れることと、このフィン付伝熱二重管３４はステンレス
製管体３１と管体３１の表面外周に位置する伝熱フィン
３２が一体化され、管体３１内に水管３３が挿入される
ことによって構成されることである。また、３５は水管
３３のＵ字部である。なお、実施例１（または２）で用
いたステンレス製管体２０と伝熱フィン２１によって構
成されたフィン付伝熱管２２と、フィン付伝熱管２２に
よって構成された潜熱回収用熱交換器２６と、管体２０
の内面に設けた凸凹部３０とは本実施例において廃止す
る。

【００４０】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。

【００４１】次に動作、作用を説明すると、表面に一体
化の伝熱フィンを有するステンレス製フィン付伝熱二重
管３４が燃焼ガス通路２４内に設置され、ステンレス製
管体３１内部に挿入される水管３３を通水し、伝熱フィ
ン３２と管体３１の表面は燃焼ガスに接触し、燃焼ガス
と水との熱交換を行うような構成によって、伝熱フィン
３２と管体３１の表面は耐食性のよいステンレス鋼で製
作されるため、燃焼ガスの凝縮によって形成される酸性
結露水による腐食を防ぐとともに、管体３１と一体化と
なる伝熱フィン３２によって、伝熱面積を大きく増やす
ことができ、伝熱性能を大幅に向上することが実現でき
る。

【００４２】また、フィン付伝熱二重管３４の管体３１
内部に挿入される水管３３は結露水に触れることないた
め、水管３３を高熱伝導材料の銅などを用いることがで
き、銅製の他熱交換器例えば顕熱用熱交換器２５の銅製
のフィン管２５ａとの接続も異種金属の接触による電位
腐食を心配することなく簡単にできる。

【００４３】また、図５に示すように、Ｕ字部３５を有
する水管３３に対して、二本の管体３１を取り付けるこ
とができるため、少ない工数でコンパクトな潜熱回収用
熱交換器３６を製作することが可能となる。ここで、例
えばＵ字部３５を有する水管３３を二本の管体３１内に
圧入してもよい、直管の水管の両端から二本の管体内に
圧入した後折り曲げでＵ字部３５を形成してもよい。

【００４４】なお、本実施例において、水管３３はＵ字
部３５を有することとしたが、直管の水管を用いてフィ
ン付伝熱二重管を加工した後、別部品で直管の水管を繋
いでも同様な効果が得られる。

【００４５】（実施例４）図７(ａ)は本発明の実施例４
のフィン付管体断面、図７(ｂ)は水管断面、図８は同フ
ィン付管体と水管によって構成されるフィン付伝熱二重
管断面を示す。本実施例４において、実施例３と異なる
点は螺旋状の内面凸凹部３９を有するステンレス製管体
３７と、管体の外周表面に伝熱フィン３８と、螺旋状の
外面凸凹部４１を有する水管４０と、この内面凸凹部３
９の凸凹ピッチ４２は外面凸凹部４１の凸凹ピッチ４３
と一致させ、管体３７の中に水管４０をねじ込んで構成
するフィン付伝熱二重管４４を設けたことである。な
お、実施例３で用いたステンレス製管体３１と伝熱フィ
ン３２によって構成されたフィン付伝熱二重管３４と、
水管３３とは本実施例において廃止する。さらに実施例
１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略す
る。

【００４６】次に動作、作用を説明すると、上記の熱交
換装置において、ステンレス製管体３７内面の螺旋状内
面凸凹部３９の凸凹ピッチ４２を水管４０の表面の螺旋
状外面凸凹部４１の凸凹ピッチ４３とを一致させること
によって、水管４０を捻じりこみながらステンレス製管
体３７内に入れフィン付伝熱二重管４４を製作すること
ができるため、簡単な工法でステンレス製管体３７の内
面と水管４０外面の間の接触面積を増やすことができス
テンレス製管体３７と水管４０の間の密接によって熱抵
抗を低減し水管４０内を流れる水とステンレス製管体３
７の表面を流れる燃焼ガスとの熱交換は効果的に行うこ
とができる。

【００４７】（実施例５）図９は本発明の実施例５のフ
ィン付伝熱管断面要部図である。本実施例５において、
実施例１と異なる点は燃焼ガス通路２４の中に配置され
るフィン付伝熱管２２に湾曲部４５を設けたことであ
る。また、４６は燃焼ガス通路２４を構成する側板であ
る。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。

【００４８】次に動作、作用を説明すると、上記の熱交
換装置において、管体２０を折り曲げて湾曲部４５を形
成し、この湾曲部４５も燃焼ガス通路２４内に配置する
ことによって、複雑な形状を有する燃焼ガス通路に対応
できるとともに、管体２０を折り曲げることによって、
長い管体を接続なしで形成でき、燃焼ガス通路内にフィ
ン付伝熱管２２を高密度配置することが可能となり、コ
ンパクトな熱交換装置を提供することができる。また、
管体２０を折り曲げて燃焼通路２４の内に配置すること
によって、管体２０が燃焼ガス通路２４を構成する側板
４６を貫通する箇所を減らすことができ、加工上が好ま
しい。

【００４９】なお、本実施例において、ステンレス製管
体２０とフィン付伝熱管２２を用いて説明したが、実施
例３に記述したフィン付伝熱二重管３４を用いても、同
様な効果が得られる。

【００５０】（実施例６）図１０は本発明の実施例６の
フィン付伝熱管断面要部図である。本実施例６におい
て、実施例５と異なる点はフィン付伝熱管２２の両端の
表面に、表面平滑部４７を新設したことである。なお、
実施例５と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省
略する。

【００５１】次に動作、作用を説明すると、上記の熱交
換装置において、燃焼ガス通路２４外にフィン付伝熱管
２２の入水口（図示せず）または出水口（図示せず）を
設ける時、燃焼ガス通路２４を構成する側板４６を貫通
する必要があるため、伝熱フィンが付いてない表面平滑
部４７を用いて側板４６を貫通させることによって、特
別な加工が必要なく従来工法で低コストな熱交換装置を
提供することができる。

【００５２】（実施例７）図１１は本発明の実施例７の
フィン付伝熱管断面要部図である。本実施例７におい
て、実施例５と異なる点は燃焼ガス通路２４を構成する
側板４６に、フィン付伝熱管２２を固定する固定具４８
を設けたことである。なお、実施例５と同一符号のもの
は同一構造を有し、説明は省略する。

【００５３】次に動作、作用を説明すると、上記の熱交
換装置において、燃焼ガス通路２４を構成する側板４６
にフィン付伝熱管２２を固定する固定具４８を設けるこ
とによって、燃焼ガス通路２４内に配置されるフィン付
伝熱管２２の管体２０を固定し、管体２０の位置ずれな
どによる管体２０同士の間の燃焼ガス流れ通路の閉塞な
どを無くし、初期性能を維持することができる。

【００５４】特に湾曲部を有するフィン付伝熱管２２を
多数高密度に燃焼ガス通路２４内に配置する時、フィン
付伝熱管２２同士の間の燃焼ガス流れ通路の変化は熱伝
達性能に大きく影響するなので、フィン付伝熱管２２が
固定具４８によって所定位置に固定されるので、燃焼ガ
ス流れ通路の変化による伝熱性能悪化することなく初期
性能を維持することができる。

【００５５】なお、本実施例において、固定具４８を側
板４６に取り付けるとしたが、固定具を燃焼ガス通路２
４を構成する天板または底板に取り付けても同様な効果
がえられる。

【００５６】（実施例８）図１２(ａ)は本発明の実施例
８のフィン付伝熱管を製作する素管の断面要部図、図１
２(ｂ)は製作された同フィン付伝熱管の断面要部図であ
る。本実施例８において、実施例１と異なる点はフィン
付伝熱管４９が素管５０を、切削または転造加工するこ
とによって製作されたことである。５１はフィン付伝熱
管４９の管体、５２は管体５１の外周表面に位置する伝
熱フィン。なお、実施例１で用いた管体２０、と管体２
０の外周表面に位置する伝熱フィン２１と、管体２０と
伝熱フィン２１によって構成されるフィン付伝熱管２２
は本実施例において廃止する。なお、実施例５と同一符
号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

【００５７】フィン付伝熱管４９と一体化である伝熱フ
ィン５２は素管５０の表面を切削または転造加工によっ
て形成されるため、比較的硬い材料であるステンレス鋼
も従来工法で管体５１の表面に管体５１と一体化の伝熱
フィン５２を立てることができる。

【００５８】また、切削または転造加工では、管体５１
の表面に立てられる伝熱フィン５２の高さは約０．５〜
１．０ｍｍ程度と低くなっても、製作されたフィン付伝
熱管４９の表面伝熱面積は素管５０の表面伝熱面積より
５０％以上の増も可能となるため、伝熱面積の増加によ
る伝熱性能向上が図れる。

【００５９】また、切削または転造加工では、管体５１
の外周表面に山状の伝熱フィン５２を形成するため、燃
焼ガス中の水蒸気は凝縮し管体５１の外周表面に結露水
が生じる時、山状の伝熱フィン５２より、排除されやす
いことが実用上好ましい。

【００６０】なお、前記各実施例においてフィン付伝熱
管またはフィン付伝熱二重管の材質はステンレス鋼とし
たが、耐食性のある他の材料例えばチタンなどとするこ
ともできるものである。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜８に記
載の発明によれば、酸性結露水による腐食を防止し、所
期性能が維持できて耐久性がよい高効率熱交換装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における熱交換装置のフィン
付伝熱管の断面図

【図２】同フィン付伝熱管を用いた熱交換装置の構成断
面図

【図３】本発明の実施例２における熱交換装置のフィン
付伝熱管の断面図

【図４】本発明の実施例３における熱交換装置のフィン
付伝熱二重管の断面図

【図５】同フィン付伝熱二重管の二本が接続された断面
図

【図６】同フィン付伝熱二重管を用いた熱交換装置の構
成断面図

【図７】（ａ）本発明の実施例４における熱交換装置の
凸凹内面を有するフィン付管体の断面図 （ｂ）同管体の水管断面図

【図８】同フィン付管体と水管によって構成されるフィ
ン付伝熱二重管の要部断面図

【図９】本発明の実施例５における熱交換装置のフィン
付伝熱管の要部断面図

【図１０】本発明の実施例６における熱交換装置のフィ
ン付伝熱管の要部断面図

【図１１】本発明の実施例７における熱交換装置のフィ
ン付伝熱管の要部断面図

【図１２】（ａ）本発明の実施例８における熱交換装置
の素管の要部断面図 （ｂ）同素管を用いて製作されたフィン付伝熱管の要部
側面図

【図１３】従来の熱交換装置の部分断面図

【図１４】従来の他の熱交換装置の部分断面図

【図１５】さらに従来の他の熱交換装置の部分断面図

【符号の説明】

２０、３１、３７、５１ 管体 ２１、３２、３８、５２ 伝熱フィン ２２、４９ フィン付伝熱管 ２４ 燃焼ガス通路 ２５ 顕熱用熱交換器 ２６、３６ 潜熱回収用熱交換器 ３０ 凸凹部 ３３、４０ 水管 ３４、４４ フィン付伝熱二重管 ３９ 内面凸凹部 ４１ 外面凸凹部 ４５ 湾曲部 ４６ 側板 ４７ 平滑表面部 ４８ 固定具（固定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 正満 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガス通路と、前記燃焼ガス通路に設
   けた、顕熱用熱交換器及びフィン付伝熱管を有する潜熱
   回収用熱交換器とを備え、前記フィン付伝熱管は管体と
   前記管体の表面外周に伝熱フィンが一体的に形成された
   熱交換装置。
2. 【請求項２】 管体の内面に螺旋状の凸凹部が設けられ
   た請求項１記載の熱交換装置。
3. 【請求項３】 燃焼ガス通路と、前記燃焼ガス通路に設
   けた、顕熱用熱交換器及びフィン付伝熱二重管を有する
   潜熱回収用熱交換器とを備え、前記フィン付伝熱二重管
   は管体と前記管体の表面外周に伝熱フィンが一体的に形
   成され、かつ前記管体内に水管が嵌入されている熱交換
   装置。
4. 【請求項４】 管体の内面には螺旋状の内面凸凹部を設
   け、水管の外表面には螺旋状の外面凸凹部を設けて、前
   記内面凸凹部の凸凹ピッチと前記外面凸凹部の凸凹ピッ
   チとを一致させた請求項３記載の熱交換装置。
5. 【請求項５】 管体は湾曲部を有し、この湾曲部も燃焼
   ガス通路に配置された請求項１〜４のいずれか１項記載
   の熱交換装置。
6. 【請求項６】 管体の両端部の表面は平滑表面部とし、
   この平滑表面部を有する管体の一部を燃焼ガス通路外に
   出した請求項１〜５のいずれか１項記載の熱交換装置。
7. 【請求項７】 燃焼ガス通路を構成する側板には、管体
   を固定する固定手段が設けられた請求項１〜６のいずれ
   か１項記載の熱交換装置。
8. 【請求項８】 伝熱フィンは管体の表面を切削または転
   造加工によって形成された請求項１〜７のいずれか１項
   記載の熱交換装置。