JP2005156033A - Fin for heat exchanger of water heater, and heat exchanger for water heater provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、給湯器の熱交換器用フィン及びこれを備える給湯器用熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger fin of a water heater and a heat exchanger for a water heater provided with the same.
図5に示すように給湯器6は、主に熱交換器5と燃焼部62及び配管(蛇管)52などで構成され、熱交換器5の内部には図6(a)及び(b)に示すように複数の熱交換器用フィン15が整列して配置され、この熱交換器用フィン15に対して垂直に複数本の伝熱管531,532が挿通される。また、図5に示す燃焼部62の内部には熱源となるバーナ621が設置され、冷媒である水は、配管(蛇管)52から熱交換器5内の伝熱管531,532(図6(a)及び(b)に示す)を通りバーナ621の燃焼によって暖められて湯となり供給される。
上記の熱交換器用フィン15はプレートフィン型で、これを用いた熱交換器5をフィンチューブ式熱交換器と称している。
As shown in FIG. 5, the water heater 6 is mainly composed of a
The
従来における給湯器の熱交換器用フィンを図8に示し、熱交換器用フィン15には、図6中に示した伝熱管531,532を挿通するための伝熱管挿通穴21と22を上下二段に千鳥状に配設して下段側の伝熱管挿通穴21と、上段側の伝熱管挿通穴22とが設けられ、下段側の隣接する伝熱管挿通穴21と21同士の間には、熱交換器用フィン15の下端から上段側の伝熱管挿通穴22の下方に至る切欠き33が設けられる。
FIG. 8 shows a conventional heat exchanger fin for a water heater, and the
一方、従来の熱交換器用フィンとして、熱交換用通水パイプ(伝熱管)挿通用の穴を、上下方向には同一直線状に二段に配置するとともに、水平方向にも同一直線状に一定間隔で複数列に配し、上段側の熱交換用通水パイプ挿通穴の中間部にバーリング穴を形成したもの(特許文献1参照)と、水管(伝熱管)挿通用穴を上下交互に配置し、下段側の水管挿通用穴の上方で、下段側の水管挿通用穴と上段側の隣接し合う水管挿通用穴とのほぼ中間にバーリングを形成したもの(特許文献2参照)が知られている。
そして、前者は上昇する熱気がバーリング穴の抵抗により側方へ迂回され上段側の熱交換用通水パイプに当たって吸熱が促進され、後者はバーリングが排気ガス又は燃焼熱が集中する箇所に位置することによりバーリングが充分に加熱され、このバーリングの熱伝導によってまわりの水管(伝熱管)に均一に熱を伝えるものである。
In the former, the rising hot air is diverted to the side by the resistance of the burring hole, and the heat absorption is promoted by hitting the upper-stage heat exchange pipe. The burring is sufficiently heated by this, and heat is uniformly transferred to the surrounding water pipe (heat transfer pipe) by heat conduction of the burring.
熱交換器用フィンに設ける伝熱管を、上下方向及び水平方向に同一直線状に等間隔に配置する特許文献1記載のような形態の正方配管方式では、下段側の伝熱管の間を通った燃焼ガスは上段側の伝熱管の間をも通り過ぎてしまうのに対し、伝熱管を水平方向に同一直線状に等間隔に配置し、上下方向で互い違いに配置する特許文献2記載のような形態の千鳥状配管では、下段側の伝熱管の間を通り抜けた燃焼ガスは上段側の伝熱管に当たり、上段側の伝熱管の側方を通るため、正方配管方式よりも千鳥状配管の方が、上段側の伝熱管に燃焼ガスが当たることにより熱の伝わりが良い。 In the square piping system as described in Patent Document 1 in which the heat transfer tubes provided in the heat exchanger fins are arranged at equal intervals in the vertical direction and the horizontal direction, combustion is performed between the lower heat transfer tubes. While the gas passes between the heat transfer tubes on the upper side, the heat transfer tubes are arranged in the same straight line in the horizontal direction at equal intervals, and alternately arranged in the vertical direction. In the staggered piping, the combustion gas that passes between the lower heat transfer tubes hits the upper heat transfer tubes and passes through the upper heat transfer tubes, so the staggered piping is more Heat transfer is good when the combustion gas hits the heat transfer tube on the side.
そこで、伝熱管を上下二段に千鳥状に配した図8に示す形態の熱交換器用フィン15を使用した熱交換器の内部を通る燃焼ガスの流れの本発明者らの検証によると、図9に示すように燃焼ガスは下段側の伝熱管531に当たり隣接する下段側の伝熱管531の間を通り、上段側の伝熱管532に当たって上方に抜けていく。このとき、燃焼ガスは下段側の伝熱管531の上面側(図中a部)を通らないので、燃焼ガスのa部での伝熱量は少なく、熱交換器用フィン15は有効に使われていないことが判った。
Therefore, according to the present inventors' verification of the flow of the combustion gas passing through the inside of the heat exchanger using the
そして、特許文献1に開示される上段側の熱交換用通水パイプ挿通穴の中間部にバーリング穴を形成したものでは、上段側の伝熱管に燃焼ガスは当たるものの下段側の伝熱管にはあまり当たらないため下段側の伝熱管内への伝熱量は向上されず、また、特許文献2に開示される下段側の水管挿通用穴の上方で、下段側の水管挿通用穴と上段側の隣接し合う水管挿通用穴とのほぼ中間にバーリングを形成したものは、図8に示した熱交換器用フィン15と同様に燃焼ガスは下段側の伝熱管の上側を通らないので、燃焼ガスのa部での伝熱量は少なくなっていた。
And in what formed the burring hole in the intermediate part of the water exchange pipe for heat exchange of the upper stage side indicated by patent documents 1, the combustion pipe hits the heat exchanger pipe of the upper stage side, The amount of heat transfer into the lower heat transfer pipe is not improved because it does not hit much, and the lower water pipe insertion hole and the upper water pipe insertion hole are located above the lower water pipe insertion hole disclosed in Patent Document 2. In the case where the burring is formed approximately in the middle between the adjacent water pipe insertion holes, the combustion gas does not pass through the upper side of the lower heat transfer pipe as in the
本発明は、下段側の伝熱管の上面側方向へと燃焼ガスを導くことにより、下段側伝熱管内部への伝熱量を増やして熱効率を向上させる給湯器の熱交換器用フィン、及びこれを備える給湯器用熱交換器を提供しようとするものである。 The present invention includes a fin for a heat exchanger of a water heater that increases the amount of heat transfer to the inside of the lower heat transfer tube and improves the thermal efficiency by guiding the combustion gas toward the upper surface side of the lower heat transfer tube, and the same. An object is to provide a heat exchanger for a water heater.
(1)複数の伝熱管挿通穴が上下二段に千鳥状に配列される熱交換器用フィンであって、下段側の伝熱管挿通穴の上部両側に、下方から上昇する燃焼ガスの流れを下段側の伝熱管挿通穴に挿通される伝熱管の上面側の方向に導く突起を設けてなる給湯器の熱交換器用フィン。
(2)突起が、下段側の伝熱管挿通穴両端の延長線上に設けられている上記(1)記載の給湯器の熱交換器用フィン。
(3)下段側の隣接する伝熱管挿通穴同士の間に、フィンの下端から上段側の伝熱管挿通穴の下方に至る切欠きを設けてなる上記(1)又は(2)記載の熱交換器用フィン。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の熱交換器用フィンが所定間隔で複数枚並設され、各熱交換器用フィンの伝熱管挿通穴に伝熱管を挿通固定してなる給湯器用熱交換器。
(作用)
(1) A heat exchanger fin in which a plurality of heat transfer tube insertion holes are arranged in a staggered manner in two upper and lower stages, and the flow of combustion gas rising from below is lowered on both sides of the upper portion of the lower heat transfer tube insertion holes. A heat exchanger fin of a water heater provided with a projection that leads in a direction toward the upper surface side of the heat transfer tube inserted into the heat transfer tube insertion hole on the side.
(2) The fin for a heat exchanger of a water heater as described in (1) above, wherein the protrusion is provided on an extension line at both ends of the lower heat transfer tube insertion hole.
(3) The heat exchange according to (1) or (2) above, wherein a notch extending from the lower end of the fin to the lower side of the upper heat transfer tube insertion hole is provided between adjacent lower heat transfer tube insertion holes. Dexterous fins.
(4) A hot water supply in which a plurality of heat exchanger fins according to any one of (1) to (3) are arranged in parallel at predetermined intervals, and the heat transfer tubes are inserted and fixed in the heat transfer tube insertion holes of the heat exchanger fins. Heat exchanger.
(Function)
図1(a)に示すように、上下二段に複数の伝熱管挿通穴21、22を千鳥状に配列する熱交換器用フィン11の下段側に位置する伝熱管挿通穴21,21,21,21のそれぞれ上部両側に、図1(c)に示すような丸バーリング穴、楕円バーリング穴、円ダボ形状又は楕円ダボ形状などの突起41,41を設ける。
上記突起41,41が設けられた熱交換器用フィンを使用した熱交換器の内部を通る燃焼ガスの流れを図4により説明すると、熱交換器用フィン11の下方から流れる燃焼ガスは、図1(a)中に示した伝熱管挿通穴21、22にそれぞれ挿通される下段側の伝熱管の531に当たって隣接する下段側の伝熱管531と531同士の間を通り、突起41と上段側の伝熱管532に当たる。そして、突起41に当たった燃焼ガスは、一方は上段側の伝熱管532の側面を通り、他方は下段側の伝熱管531の上側(図中に示すa部)を通り、a部を通った燃焼ガスから下段側の伝熱管531内の冷媒に熱を伝える。
As shown in FIG. 1 (a), the heat transfer
When the flow of the combustion gas passing through the inside of the heat exchanger using the heat exchanger fin provided with the
本発明による熱交換器用フィンは、下段側の伝熱管挿通穴の上部両側に、下方から上昇する燃焼ガスの流れを下段側の伝熱管挿通穴に挿通される伝熱管の上面側の方向に導く突起を設けており、この突起により熱交換器用フィンの下方から上昇して流れる燃焼ガスが下段側の伝熱管の上面側(上側)付近を通るため、下段側の伝熱管内部の冷媒に伝わる熱量が増える。 The heat exchanger fin according to the present invention guides the flow of the combustion gas rising from below to the upper side of the heat transfer tube inserted into the lower heat transfer tube insertion hole on both sides of the upper portion of the lower heat transfer tube insertion hole. A projection is provided, and the combustion gas that flows upward from below the heat exchanger fins passes through the vicinity of the upper surface side (upper side) of the lower heat transfer tube, so that the amount of heat transferred to the refrigerant in the lower heat transfer tube Will increase.
本発明の給湯器の熱交換器用フィンによれば、熱交換器用フィンの下段側の伝熱管挿通穴に挿通される伝熱管内部の冷媒に伝わる熱量が増えて、熱交換器用フィンの寸法を大きくすることなく熱交換器の熱効率を上げることができる。 According to the heat exchanger fin of the water heater of the present invention, the amount of heat transferred to the refrigerant inside the heat transfer tube inserted into the heat transfer tube insertion hole on the lower side of the heat exchanger fin is increased, and the size of the heat exchanger fin is increased. The heat efficiency of the heat exchanger can be increased without doing so.
本発明に述べる熱交換器用フィンにおける下段側の伝熱管挿通穴の上部両側に設ける突起は、燃焼ガスがより下段側の伝熱管の上面側付近を通るように、下段側の伝熱管挿通穴両端の延長線上で、下段側と伝熱管挿通穴と上段側の伝熱管挿通穴との中央付近に設けるのが好ましい。 The protrusions provided on the upper both sides of the lower heat transfer tube insertion hole in the heat exchanger fin described in the present invention are arranged at both ends of the lower heat transfer tube insertion hole so that the combustion gas passes near the upper surface side of the lower heat transfer tube. It is preferable to provide near the center of the lower side, the heat transfer tube insertion hole, and the upper side heat transfer tube insertion hole.
本発明に述べる熱交換用フィンの下段側の隣接する伝熱管挿通穴同士の間には、フィンの下端から上段側の伝熱管挿通穴の下方に至る切欠きを設けるようにするのが好ましい。 It is preferable that a notch extending from the lower end of the fin to the lower side of the upper heat transfer tube insertion hole is provided between adjacent lower heat transfer tube insertion holes of the heat exchange fin described in the present invention.
本発明による熱交換器用フィンは、熱交換器用フィンを複数枚平行に並設し、下段側の伝熱管挿通穴と上段側の伝熱管挿通穴とに熱交換器用フィンの正面に垂直に貫通するようにそれぞれ伝熱管を挿通して熱交換器を構成する。 The heat exchanger fin according to the present invention includes a plurality of heat exchanger fins arranged in parallel, and penetrates the lower heat transfer tube insertion hole and the upper heat transfer tube insertion hole perpendicularly to the front surface of the heat exchanger fin. Thus, the heat exchanger is configured by inserting the heat transfer tubes respectively.
以下、図1〜図3を参照しながら本発明の熱交換器用フィンを具体的に説明する。
図1(a)は本発明の一実施例による熱交換器用フィンの正面図、図1(b)は図1(a)中に示すA−A断面図、図1(c)は図1(a)中に示すB−B拡大断面図である。
図1(a)において、熱交換器用フィン11は、下段側の水平方向に4個の伝熱管挿通穴21と上段側の水平方向に3個の伝熱管挿通穴とを千鳥状に配置し、熱交換器用フィン11上部の二個所に円弧状の切起し31,31を、熱交換器用フィン11の左右両端部に切起し32,32を、熱交換器用フィン11下部の三箇所にフィンの下端から上段側の伝熱管挿通穴22の下方に至る切欠き33,33,33を設けた。上記の円弧状の切起し31の位置はそれぞれ下段側の伝熱管挿通穴21の中心線上とした。
Hereinafter, the fins for heat exchangers of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
1A is a front view of a fin for a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. It is BB expanded sectional drawing shown in a).
In FIG. 1 (a), the
下段側の伝熱管挿通穴21,21,21,21のそれぞれの上部両側には、下段側の伝熱管挿通穴21と上段側の伝熱管挿通穴22との中央付近に、図1(c)に示す断面形状の丸バーリング穴からなる突起41(径6mm)を設けた。
On the upper both sides of each of the lower heat transfer
上記突起41は図1に示した形状の他、図2(a)に示す楕円バーリング穴、図2(b)に示す円ダボ形状、あるいは図2(c)に示す楕円ダボ形状等、燃焼ガスを、下段側の伝熱管挿通穴21に挿通される伝熱管の上面側の方向に導く形状のものであればよい。
なお、図2(a)〜(c)中のB−B断面による拡大断面図を図3(a)〜(c)に示す。
In addition to the shape shown in FIG. 1, the
In addition, the expanded sectional view by the BB cross section in Fig.2 (a)-(c) is shown to Fig.3 (a)-(c).
実施例において、熱交換器用フィン11は、板厚0.3mm、高さ寸法54mm、幅寸法126mmの外形に形成し、下段側の各伝熱管挿通穴21及び上段側の各伝熱管挿通穴22のピッチはそれぞれ33mm、伝熱管挿通用穴21と22の穴径は16.2mmとした。
In the embodiment, the
図1に示した熱交換器用フィン11をフィンピッチ2.6mmで77枚並設し、各熱交換器用フィン11の下段側の伝熱管挿通穴21と上段側の伝熱管挿通穴22を貫通するように伝熱管を挿通して、図5に示す熱交換器5を構成した。
77
上記で説明した熱交換器用フィンを設けた給湯器の熱効率を測定したところ、図8に示した突起のない熱交換器用フィン15に比べて熱効率が3%程度向上した。
When the thermal efficiency of the water heater provided with the heat exchanger fins described above was measured, the thermal efficiency was improved by about 3% compared to the
11 熱交換器用フィン 15 熱交換器用フィン(従来例)
21 伝熱管挿通穴(下段側) 22 伝熱管挿通穴(上段側)
31 切起し 32 切起し
33 切欠き 41 突起
5 熱交換器 51 外胴
52 蛇管 531 伝熱管(下段側)
532 伝熱管(上段側) 6 給湯器
61 外装 62 燃焼部
621 バーナ 63 排気室
70 水の流れ 71 燃焼ガスの流れ
11 Fins for
21 Heat transfer tube insertion hole (lower side) 22 Heat transfer tube insertion hole (upper side)
31 Cut and Raised 32 Cut and Raised 33 Notched 41
532 Heat Transfer Tube (Upper Side) 6 Water Heater 61
Claims (4)
A plurality of heat exchanger fins according to any one of claims 1 to 3 are arranged in parallel at predetermined intervals, and heat exchange for a water heater is formed by inserting and fixing a heat transfer tube into a heat transfer tube insertion hole of each heat exchanger fin. vessel.
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