JP2005326034A

JP2005326034A - 高温ガス用チューブ式熱交換器

Info

Publication number: JP2005326034A
Application number: JP2004141944A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Suyama; 隆行須山; Tsutomu Wada; 努和田; Iichiro Kawamura; 威一郎川村
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】熱交換効率の向上を図り、コストの低減化を図る。
【解決手段】本発明は、左右方向に複数列及び上下方向に複数段に渡って千鳥状に配列されたチューブ１３の内部を流通する低温流体と、各チューブ１３の間を流通する高温ガスとの間で熱交換を行うように構成された高温ガス用チューブ式熱交換器１１であって、各チューブ１３は、前記高温ガスの下方側の流通路１８，２４の高さが上方側の流通路１９，２５の高さより高くなるように配設されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器に関し、特に、チューブ内を流通する低温流体と、該チューブの外側を流通する高温ガスとの間で熱交換を行うように構成された高温ガス用チューブ式熱交換器に関する。

従来、ガス給湯器等において、高温ガス用チューブ式熱交換器が使用されている。

図４に示すように、この種の高温ガス用チューブ式熱交換器１には、ケーシング２の内部に、左右方向に複数列及び上下方向に複数段に渡ってチューブ３が均等ピッチで千鳥状に配列されており、各チューブ３は、下流側の列の斜め下方のチューブ３との垂直ピッチ(図４中のＰ）と、下流側の列の斜め上方のチューブ３との垂直ピッチ（図４中のＰ’）が等しくなるように配設されている。

そして、この高温ガス用チューブ式熱交換器１において、各チューブ３内には低温流体、例えば、水が流通する一方、高温ガスは、横向きで流入後、各チューブ３の間を流通し、チューブ３内を流通する水との間で熱交換を行い、低温ガスとなって外部に排出されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−３０５９８５号公報

しかしながら、上記した従来の高温ガス用チューブ式熱交換器１では、高温ガスの比重が軽いので、熱交換器１内に流入した高温ガスが、上方部分に偏流してしまい、上方のチューブ３と下方のチューブ３との間において、交換熱量に差が生じ、全体として熱交換効率が低下するといった問題があった。

そのため、従来は、熱交換器１内部にバッフル板を追加したり、或いは、チューブ３の本数や長さを増やしたり、フィン等の部品を追加したりして、熱交換効率の向上を図っていた。

しかしながら、このような従来の方法では、熱交換器１が大型化し、部品点数が増加し、コストの増大の要因となっていた。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、熱交換効率の向上を図り、コストの低減化を図ることが可能な高温ガス用チューブ式熱交換器を提供しようとするものである。

本発明は、左右方向に複数列及び上下方向に複数段に渡って千鳥状に配列されたチューブの内部を流通する低温流体と、該各チューブの間を流通する高温ガスとの間で熱交換を行うように構成された高温ガス用チューブ式熱交換器であって、前記各チューブは、前記高温ガスの下方側の流通路の高さが上方側の流通路の高さより高くなるように配設されていることを特徴とする。

そして、好ましくは、前記チューブは、各列共に、上下間のピッチが下方側程、大きくなるように配設されているのがよい。

また、前記チューブは、各列共に、上下間の配列ピッチが等しく、下流側の列の斜め上方のチューブとのピッチが、下流側の列の斜め下方のチューブとのピッチより大きくなるように配設されていてもよい。

本発明によれば、高温ガスの下方側の流通路の高さが上方側の流通路の高さより高くなるようにチューブが配設されているため、熱交換時、高温ガスは、上方に偏流することなく、下方にも均等に流れるようになる。したがって、上方のチューブと下方のチューブとの間において、交換熱量に差が生じることがなく、全体として熱交換効率の向上を図ることができる。

また、熱交換効率を向上させるために、バッフル板やフィン等の部品を追加したり、チューブの本数や長さを増やしたりする必要がないため、コストの低減化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

先ず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態に係る高温ガスチューブ式熱交換器について説明する。ここで、図１は該実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器を示す斜視図、図２は高温ガス用チューブ式熱交換器におけるチューブの配列の例を示す説明図である。なお、以下の説明においては、本発明の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器を、ガス給湯器に適用した場合について例示して説明する。

この高温ガス用チューブ式熱交換器１１は、直方体箱状のケーシング１２と、ケーシング１２の内部において長手方向に沿って平行に配設された複数数の円筒パイプ状チューブ１３から成るチューブ群１４と、ケーシング１２の両端部にそれぞれ設けられた低温流体入口側ヘッダ１５及び低温流体出口側ヘッダ１６とを主体に構成されている。

また、ケーシング１２の両側面にはそれぞれ、高温流体入口側開口部１７、高温流体出口側開口部（図示せず）が形成されており、高温流体は、高温流体入口開口部１７を通って、チューブ群１４に対して直交する方向で横向きに流入するようになっている。

チューブ群１４の各チューブ１３は、図２に良く示されているように、左右方向に複数列（図２では９列）及び上下方向に複数段（図２では９段）に渡って千鳥状に配列されており、各列共に、上下間のピッチが下方側程、大きくなるように配設されている。これにより、下流側の列の斜め下方のチューブ１３との垂直ピッチ(図２中のＰ_１）より、下流側の列の斜め上方のチューブ１３との垂直ピッチ（図４中のＰ_１’）の方が大きくなり、高温ガスの下方側の流通路１８の高さは上方側の流通路１９の高さより高くなる。

次に、本発明の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器１１の作用を説明する。

約２０℃の水が、低温流体入口側ヘッダ１５を介して、チューブ群１４の各チューブ１３内に流入し、チューブ１３内を流通する。また、約２００℃の高温ガスは、高温流体入口側開口部１７を介して、ケーシング１２内のチューブ群１４に対して直交する方向で横向きに流入し、各チューブ１３の間を流通する。そして、その高温ガスは、チューブ１３内を流通する水との間で熱交換を行い、約５０℃の低温ガスとなり、前記低温流体出口側開口部から外部に排出される。一方、チューブ１３内の水は、高温ガスから吸熱し、約２５℃の温度となり、低温流体出口側ヘッダ１６から外部に流出する。

このように熱交換が行われている間、チューブ群１４の各列のチューブ１３はいずれも、上下間のピッチが下方側程、大きくなるように配設されているため、高温ガスは、上方に偏流することなく、下方にも均等に流れるようになる。したがって、上方のチューブ１３と下方のチューブ１３との間において、交換熱量に差が生じることがなく、全体として熱交換効率の向上を図ることができる。また、熱交換効率を向上させるために、ケーシング１２内部にバッフル板やフィン等の部品を追加したり、或いは、チューブ１３の本数や長さを増やしたりする必要がないため、コストの低減化を図ることができる。

次に、図３を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態に係る高温ガスチューブ式熱交換器について説明する。ここで、図３は該実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器におけるチューブの配列の例を示す説明図である。なお、説明の簡略化のため、以下の説明において、上記した第１の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器と同様の構成については、図３中、図１及び図２と同一の符号を付し、その構成に関する詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器２１においては、ケーシング２２が平行四辺形の断面形状を成しており、そのケーシング２２の断面形状に合わせて、複数のチューブ１３が斜め千鳥状に配設され、チューブ群２３が形成されている。チューブ群２３の各チューブ１３は、左右斜め方向に複数列（図３では９列）及び上下方向に複数段（図３では９段）に渡って配列されており、チューブ１３は、各列共に、上下間のピッチが等しく、下流側の列の斜め下方のチューブ１３とのピッチ(図３中のＰ_２）より、下流側の列の斜め上方のチューブ１３とのピッチ（図３中のＰ_２’）の方が大きくなるように、配設されている。

これにより、高温ガスの下方側の流通路２４の高さが上方側の流通路２５の高さより高くなり、高温ガスが下方側の流通路２４にも流通し易くなり、熱交換時、高温ガスが、上方に偏流することなく、下方にも均等に流れるようになる。したがって、上方のチューブ１３と下方のチューブ１３との間において、交換熱量に差が生じることがなく、全体として熱交換効率の向上を図ることができる。また、熱交換効率を向上させるために、ケーシング２２内部にバッフル板やフィン等の部品を追加したり、或いは、チューブ１３の本数や長さを増やしたりする必要がないため、コストの低減化を図ることができる。

なお、上記した第１及び第２の実施の形態において説明したチューブ１３の配列は、単なる例示に過ぎず、高温ガスの下方側の流通路の高さが上方側の流通路の高さより高くなるように配設されていれば、他の配列であってもよい。

また、上記した第１及び第２の実施の形態では、本発明をガス給湯器に適用した場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は、ガス給湯器以外の他の用途にも適用可能であることは言う迄もない。

本発明の第１の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器におけるチューブの配列の例を示す説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る高温ガス用チューブ式熱交換器におけるチューブの配列の例を示す説明図である。従来例におけるチューブの配列を示す説明図である。

符号の説明

１１熱交換器
１３チューブ
１８下方側の流通路
１９上方側の流通路
２１熱交換器
２４下方側の流通路
２５上方側の流通路

Claims

左右方向に複数列及び上下方向に複数段に渡って千鳥状に配列されたチューブの内部を流通する低温流体と、該各チューブの間を流通する高温ガスとの間で熱交換を行うように構成された高温ガス用チューブ式熱交換器であって、
前記各チューブは、前記高温ガスの下方側の流通路の高さが上方側の流通路の高さより高くなるように配設されていることを特徴とする高温ガス用チューブ式熱交換器。
前記チューブは、各列共に、上下間のピッチが下方側程、大きくなるように配設されている請求項１に記載の高温ガス用熱交換器。
前記チューブは、各列共に、上下間の配列ピッチが等しく、下流側の列の斜め上方のチューブとのピッチが、下流側の列の斜め下方のチューブとのピッチより大きくなるように配設されている請求項１に記載の高温ガス用チューブ式熱交換器。