JP2012049091A - Heater mounting structure and heat exchanger provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば給湯装置を構成する熱交換器の凍結防止などを図るのに用いられるヒータの取付け構造、およびこの構造を備えた熱交換器に関する。 The present invention relates to a heater mounting structure used to prevent, for example, freezing of a heat exchanger constituting a hot water supply apparatus, and a heat exchanger provided with this structure.
凍結防止用のヒータを熱交換器に取り付けるための手段として、特許文献1,2に記載された構造がある。これらの文献に記載された構造では、円柱状のヒータを金属製のホルダに保持させ、かつこのホルダを熱交換器の外面に取り付けている。ヒータは、熱交換器の外面に直接接触し、ホルダはヒータの手前側を覆う配置とされている。このような構成によれば、ヒータの熱を熱交換器に対して直接伝わらせることができる。また、ホルダによってヒータの保護を図ることもできる。
As means for attaching the antifreezing heater to the heat exchanger, there are structures described in
しかしながら、前記従来技術においては、次のように、改善すべき余地があった。 However, the prior art has room for improvement as follows.
すなわち、ヒータは、熱交換器の外面に直接接触しているものの、このヒータが円柱状であると、このヒータは熱交換器の外面に対して、線接触するに過ぎない。このため、ヒータから熱交換器への熱伝達量は少ない。熱交換器の外面には歪みやその他の凹凸がある場合が多いが、このような場合にはヒータと熱交換器との接触面積はさらに小さくなって、熱交換器への熱伝達量は一層少なくなる。その結果、従来においては、加熱効率がやや低いものとなっていた。省電力化やヒータの小型化などを図るためには、ヒータから熱交換器への熱伝達量をできる限り多くして、加熱効率を高めることが望まれるが、従来においてはこの点において十分ではなく、改善の余地があった。 That is, the heater is in direct contact with the outer surface of the heat exchanger, but if the heater is cylindrical, the heater is only in line contact with the outer surface of the heat exchanger. For this reason, there is little heat transfer amount from a heater to a heat exchanger. The outer surface of the heat exchanger often has distortion and other irregularities, but in such a case, the contact area between the heater and the heat exchanger is further reduced, and the amount of heat transfer to the heat exchanger is further increased. Less. As a result, conventionally, the heating efficiency has been somewhat low. In order to save power and reduce the size of the heater, it is desirable to increase the amount of heat transfer from the heater to the heat exchanger as much as possible to increase the heating efficiency. There was room for improvement.
本発明は、前記した事情のもとで考え出されたものであって、ヒータから加熱対象部位への熱伝達量を多くして、高い加熱効率を得ることが可能なヒータの取付け構造、およびこの構造を備えた熱交換器を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and has a heater mounting structure capable of obtaining a high heating efficiency by increasing the amount of heat transfer from the heater to the site to be heated, and An object of the present invention is to provide a heat exchanger having this structure.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面により提供されるヒータの取付け構造は、ヒータと、このヒータを保持し、かつ加熱対象部位に取り付けられるホルダと、を備えている、ヒータの取付け構造であって、前記ホルダは、前記ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、前記ヒータを取り囲むケース状とされ、前記ヒータは、前記背板部への熱伝達が可能に前記ホルダに面接触しており、前記背板部は、前記加熱対象部位に対面接触した状態とされていることを特徴としている。 The heater mounting structure provided by the first aspect of the present invention is a heater mounting structure comprising: a heater; and a holder that holds the heater and is attached to a portion to be heated. The holder has a front plate portion and a back plate portion facing each other with the heater interposed therebetween, and has a case shape surrounding the heater. The heater faces the holder so that heat can be transferred to the back plate portion. They are in contact with each other, and the back plate portion is in a state of being in face-to-face contact with the portion to be heated.
このような構成によれば、ヒータがたとえば円柱状などの棒状、あるいはその他の形状であって、このヒータを加熱対象部位に広い面積で接触させることが困難な場合であっても、ヒータとホルダとの接触面積を大きくとって、ヒータからホルダの背板部への熱伝達
量を多くすることが可能である。一方、ホルダの背板部は、加熱対象部位に対面接触しているために、この背板部と加熱対象部位との接触面積は大きくすることができる。したがって、本発明によれば、ヒータから多くの熱を受けるホルダの背板部から加熱対象部位に対する熱伝達量を多くすることが可能となり、ヒータを加熱対象部位に対して広い面積で接触させたのと略同等の効果が得られる。その結果、従来よりも加熱効率を高くし、省電力化やヒータの小型化を図る上で有利となる。また、ホルダは、背板部に加えて前板部を有し、ヒータを囲み込むケース状であるために、ヒータの保護を図ることができることは勿論のこと、ヒータの熱が外部に多く放出されるロスも少なくなる。
According to such a configuration, even if the heater has a rod shape such as a columnar shape, or other shapes, and it is difficult to bring the heater into contact with the heating target portion over a wide area, the heater and the holder It is possible to increase the amount of heat transfer from the heater to the back plate of the holder. On the other hand, since the back plate part of the holder is in contact with the heating target part, the contact area between the back plate part and the heating target part can be increased. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the amount of heat transfer from the back plate portion of the holder that receives a lot of heat from the heater to the heating target part, and the heater is brought into contact with the heating target part over a wide area. The effect almost equivalent to is obtained. As a result, the heating efficiency is higher than before, which is advantageous in terms of power saving and heater miniaturization. In addition, the holder has a front plate portion in addition to the back plate portion, and has a case shape surrounding the heater, so that the heater can be protected, and the heat of the heater is largely released to the outside. Loss is reduced.
本発明において、好ましくは、前記ヒータは、棒状であり、前記ホルダは、前記背板部から起立して一定方向に延び、かつ前記ヒータに面接触する側壁を有し、この側壁と前記ヒータとの面接触領域は、前記ヒータの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている。 In the present invention, it is preferable that the heater has a rod shape, and the holder has a side wall standing upright from the back plate portion and extending in a certain direction and in surface contact with the heater. The surface contact area is provided so as to extend over substantially the entire length of the heater in the longitudinal direction.
このような構成によれば、たとえば円筒状などの棒状のヒータとホルダとの接触面積を大きくとることが簡易な構成によって適切に実現でき、棒状のヒータを用いた場合において、加熱効率を高めるのに好適である。 According to such a configuration, for example, a large contact area between a rod-shaped heater such as a cylindrical shape and a holder can be appropriately realized by a simple configuration, and when a rod-shaped heater is used, the heating efficiency is increased. It is suitable for.
本発明において、好ましくは、前記ホルダを前記加熱対象部位に取り付けるための手段として、バネ性をもつ部材が用いられ、この部材のバネ性を利用して、前記ホルダの背板部は前記加熱対象部位に押し付けられている。 In the present invention, preferably, a member having a spring property is used as means for attaching the holder to the portion to be heated, and the back plate portion of the holder is used for the heating subject by utilizing the spring property of the member. It is pressed against the part.
このような構成によれば、ホルダの背板部を加熱対象部位に対面接触させた状態を、適切に維持することができる。 According to such a configuration, it is possible to appropriately maintain the state in which the back plate portion of the holder is in contact with the heating target portion.
本発明において、好ましくは、前記ホルダは、前記前板部を有する前側部材と、前記背板部を有する後側部材とを組み合わせて構成されており、前記後側部材は、前記前側部材よりも熱伝導率が高い材質とされている。 In this invention, Preferably, the said holder is comprised combining the front side member which has the said front board part, and the rear side member which has the said back board part, and the said rear side member is rather than the said front side member. The material has high thermal conductivity.
このような構成によれば、ホルダの前側部材からの放熱量を少なくする効果が得られ、加熱対象部位に対する加熱効率を高めるのにより好ましいものとなる。 According to such a structure, the effect which reduces the heat dissipation from the front side member of a holder is acquired, and it becomes more preferable to raise the heating efficiency with respect to a heating object site | part.
本発明において、好ましくは、前記ヒータと前記前側部材とは接触しないように構成されている。 In this invention, Preferably, the said heater and the said front side member are comprised so that it may not contact.
このような構成によれば、ヒータから前側部材への熱伝達を防止し、前側部材からの放熱量を少なくするのに一層好ましいものとなる。 Such a configuration is more preferable for preventing heat transfer from the heater to the front member and reducing the amount of heat released from the front member.
本発明の第2の側面により提供される熱交換器は、伝熱管を有する熱交換器であって、前記伝熱管の凍結防止を図るためのヒータの取付け構造として、本発明の第1の側面により提供されるヒータの取付け構造が用いられていることを特徴としている。 The heat exchanger provided by the 2nd side surface of this invention is a heat exchanger which has a heat exchanger tube, Comprising: As the attachment structure of the heater for aiming at the freeze prevention of the said heat exchanger tube, 1st side surface of this invention The heater mounting structure provided by is used.
このような構成によれば、本発明の第1の側面により提供されるヒータの取付け構造について述べたのと同様な効果が得られ、熱交換器に対する加熱効率を高くし、省電力化を図りつつ的確な凍結防止を図ることができる。 According to such a configuration, the same effect as described for the heater mounting structure provided by the first aspect of the present invention can be obtained, and the heating efficiency for the heat exchanger can be increased to save power. However, accurate freezing prevention can be achieved.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1に示す実施形態においては、熱交換器HEの缶体1の側面に、凍結防止用のヒータHがホルダHLを利用して取り付けられている。熱交換器HEは、たとえば給湯装置の構成機器であり、上面および下面が開口した金属製の缶体1内に、多数のフィン50を備えた伝熱管5が配置された構成を有している。この熱交換器HEにおいては、下面開口部から缶体1内に燃焼ガスが供給される。この燃焼ガスから伝熱管5によって熱回収がなされ、伝熱管5内を流通する湯水が加熱される。熱回収後の燃焼ガスは、缶体1の上面開口部から排出される。
In the embodiment shown in FIG. 1, a freezing prevention heater H is attached to the side surface of the
ヒータHは、円柱状の電熱ヒータであり、本実施形態においては、図3に示すように、配線コード90が接続された2本のヒータHが使用されている。ホルダHLは、ヒータHを内部に収容可能なケース状であり、背板部20を有する後側部材2、前板部30を有する前側部材3、および取付け片4を備えており、これらはいずれも金属製である。
The heater H is a cylindrical electric heater. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, two heaters H to which a
ホルダHLの後側部材2は、ヒータHを直接保持する部材である。ヒータHを保持するための手段として、背板部20には、その両側縁部から起立した一対の側壁21と、複数の起立部22が設けられている。各起立部22は、たとえば切り起こしの手法を用いて形成されている。側壁21と起立部22との間の領域A1は、ヒータ配置領域である。起立部22は、弾性復元力を伴って撓み変形可能であり、この起立部22を撓み変形させて側壁21との間隔を大きくすることによって、これらの間にヒータHを容易に進入させて保持することが可能である。側壁21のうち、起立部22に対向する箇所の上部には、突出部23が設けられているが、これはヒータHの保持を確実化し、ヒータHが不用意に抜け外れることを防止する役割を果たす。また、後述するように、前側部材3の装着にも役立つ。
The
側壁21および起立部22は、ヒータHの外面に対応して湾曲した形態を有しており、ヒータHの外面に対してともに面接触するように形成されている。とくに、側壁21とヒータHとの面接触領域は、ヒータHの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている。このようなことから、ヒータHが発熱した際には、ヒータHの熱が後側部材2の背板部20に対して効率良く伝わる。後側部材2は、熱伝導率が高い材質とされており、その一例として、一般の鉄鋼素材の表面にアルミメッキが施されたものとなっている。
The
前側部材3は、ヒータHの前面側(図3では上面側)を覆う部材であり、前板部30およびこの前板部30の両側縁に繋がった一対の側壁部31を有している。前側部材3は、後側部材2に対して取り外し可能に装着されている。このための手段として、前側部材3には、後側部材2の複数の突出部23に対応する複数の係合孔33が設けられており、これらを係合させることによって前側部材3が後側部材2から離反しないようにすることができる。また、前側部材3を後側部材2に組み付けた状態において、前板部30は、ヒータHから離間し、ヒータHに対して直接接触しないように構成されている。このことにより、ヒータHから前板部30への熱伝達が防止される。前側部材3は、後側部材2よりも熱伝導率が低い材質である。その一例としては、ステンレスが挙げられる。
The
取付け片4は、ホルダHLを熱交換器HEの缶体1に取り付けるためのものであり、たとえば帯状の金属片を屈曲させるなどして構成されている。この取付け片4の材質も、前側部材3と同様に、熱伝導率が低い方がよく、少なくとも後側部材2よりも熱伝導率が低い材質である。この取付け片4は、たとえばスポット溶接部Wによって前側部材3に接合されており、前側部材3の上方および下方に延びている(図2も参照)。取付け片4の上端部には、係合用突起40が設けられている。また、下端部には、後述する熱交換器HEの起立壁12aに当接させるための当接部41や、位置決め用の突起42が設けられている。取付け片4は、バネ性を有しており、ホルダHLの厚み方向に弾性復元力をもって撓み変形可能である。
The
ホルダHLは、図4に示すように、背板部20が缶体1の側面に対面接触するようにして缶体1に取り付けられる。より具体的には、缶体1には、上フランジ10aおよび下フランジ10bが設けられているが、これらの部分およびその周辺部分を補強する手段として、補助部材11〜13が缶体1に溶接またはろう付けされている。補強部材11には、缶体1の側面との間に隙間19を形成する部分が設けられており、この部分には、係合用孔部11aが設けられている。隙間19には、取付け片4の上端が挿入され、かつ係合用孔部11aには、係合用突起40が係合する。補強部材12は、上向きの起立壁12aを有しているが、取付け片4の当接部41は、起立壁12aの内側(缶体1寄り)に位置し、かつこの起立壁12aに当接する。補強部材13は、起立壁12aよりもさらに内側に位置する起立壁13aを有し、この起立壁13aに設けられた孔部13bには、取付け片4の位置決め用突起42が係入する。このような構造により、取付け片4は、補強部材11〜13に支持され、かつ位置決めされる。
As shown in FIG. 4, the holder HL is attached to the
取付け片4は、自然状態においては、図4の仮想線で示すような形態であるが、同図実線で示す取り付け状態においては、上部および下部が撓み変形を生じた状態とされる。したがって、取付け片4が缶体1に取り付けられた状態においては、符号F1,F2で示すようなバネ力が生じる。このバネ力の作用により、取付け片4の缶体1への取り付けが確実化され、取付け片4が缶体1から不用意に外れないようにすることができる。加えて、前記のバネ力は、ホルダHLを缶体1に押し付ける力として働く。したがって、ホルダHLの背板部20と缶体1の側面とが対面接触する状態の確実化ならびに安定化が図られる。
In the natural state, the
次に、前記したヒータの取付け構造の作用について説明する。 Next, the operation of the heater mounting structure will be described.
まず、熱交換器HEの凍結防止を図るべく、ヒータHを発熱させると、このヒータHの熱は、ホルダHLの一対の側壁21や起立部22に伝わり、背板部20にも伝わる。既述したように、一対の側壁21や起立部22は、ヒータHに対して広い面積で接触しているために、ヒータHの熱の多くが背板部20まで効率良く伝わる。後側部材2の熱伝導率は高いために、背板部20に伝わる熱量を多くするのにより好ましいものとなる。
First, when the heater H is heated to prevent freezing of the heat exchanger HE, the heat of the heater H is transmitted to the pair of
一方、ヒータHの熱が熱交換器HEの缶体1に伝わる作用は、ホルダHLの背板部20と缶体1との接触部において行なわれる。ここで、背板部20は平板状であり、この背板部20と缶体1との接触面積を大きくとることが可能である。缶体1の表面には、歪みや微小な凹凸などが存在する場合があるが、このような場合であっても、背板部20と缶体1との接触面積を比較的大きくとることが可能である。したがって、背板部20から缶体1への熱伝達も効率良く行なわせることができる。このような一連の作用に基づき、本実施形態においては、ヒータHの熱が熱交換器HEの缶体1に効率良く伝わることとなり、その加熱効率を高めることができる。
On the other hand, the action of transferring the heat of the heater H to the
ホルダHLは、ヒータHを囲み込むケース状であり、ヒータHの熱が外部に逃げ難くする作用も得られる。ホルダHLの前板部30は、ヒータHに対して非接触であるために、ヒータHの熱が前板部30を介して放熱されるロスも抑制される。さらに、前側部材3体は、熱伝達率が低い材質であるために、ヒータHの熱の多くが後側部材2から前側部材3に伝わって放熱されることも適切に防止される。このようにホルダHLからの無駄な放熱を防止すれば、その分だけ背板部20が高温となって、この背板部20から熱交換器HEの缶体1への熱伝達量が多くなり、加熱効率をさらに高めることができる。加熱効率を高めれば、省電力化やヒータHの小サイズ化などを好適に図ることが可能である。
The holder HL has a case shape surrounding the heater H, and an effect of making it difficult for the heat of the heater H to escape to the outside is obtained. Since the
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るヒータの取付け構造、および熱交換器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. Various modifications can be made to the heater mounting structure and the specific configuration of each part of the heat exchanger according to the present invention.
ヒータは、円柱状、あるいはその他の棒状のものに限らない。ヒータが棒状以外の形状であっても、ヒータを加熱対象部位に対して広い面積で直接接触させることが難しい場合があり、このような場合にも本発明を適用して問題解決を図ることができる。 The heater is not limited to a columnar shape or other rod shape. Even if the heater has a shape other than a rod shape, it may be difficult to directly contact the heater with a large area in a large area, and in such a case, the present invention can be applied to solve the problem. it can.
本発明でいうホルダは、ヒータを取り囲むケース状とされるが、ヒータを密封するように取り囲む必要はない。ホルダは、要は、ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、ヒータを取り囲むケース状であればよく、その具体的な形状、サイズ、材質などは種々に変更することができる。また、ホルダは、背板部が加熱対象部位に対面接触するように配置されればよく、このホルダ自体の取付け手段は限定されない。たとえば、ホルダを加熱対象部位またはその近傍の部材にネジ止めするといった手段を採用することもできる。 The holder referred to in the present invention has a case shape surrounding the heater, but it is not necessary to surround the heater so as to seal it. In short, the holder has a front plate portion and a back plate portion that are opposed to each other with the heater interposed therebetween and may be in a case shape surrounding the heater, and the specific shape, size, material, and the like may be variously changed. Can do. Moreover, the holder should just be arrange | positioned so that a backplate part may contact a heating object site | part, and the attachment means of this holder itself is not limited. For example, a means of screwing the holder to the heating target part or a member in the vicinity thereof may be employed.
本発明でいう加熱対象部位は、熱交換器またはその缶体に限定されず、種々の部位を加熱対象部位とすることができる。また、本発明に係るヒータの取付け構造は、凍結防止以外の目的で用いることも可能である。本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限定されない。 The site to be heated as referred to in the present invention is not limited to the heat exchanger or its can, and various sites can be used as the site to be heated. The heater mounting structure according to the present invention can also be used for purposes other than anti-freezing. The heat exchanger according to the present invention is not limited to that for a hot water supply apparatus.
HE 熱交換器
H ヒータ
HL ホルダ
1 缶体(加熱対象部位)
2 後側部材
3 前側部材
4 取付け片
20 背板部
30 前板部
HE Heat exchanger H
2
Claims (6)
このヒータを保持し、かつ加熱対象部位に取り付けられるホルダと、
を備えている、ヒータの取付け構造であって、
前記ホルダは、前記ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、前記ヒータを取り囲むケース状とされ、
前記ヒータは、前記背板部への熱伝達が可能に前記ホルダに面接触しており、
前記背板部は、前記加熱対象部位に対面接触した状態とされていることを特徴とする、ヒータの取付け構造。 A heater,
A holder that holds the heater and is attached to a portion to be heated;
A heater mounting structure comprising:
The holder has a front plate portion and a back plate portion facing each other with the heater interposed therebetween, and has a case shape surrounding the heater,
The heater is in surface contact with the holder to enable heat transfer to the back plate portion,
The heater mounting structure, wherein the back plate portion is in a state of facing the heating target portion.
前記ホルダは、前記背板部から起立して一定方向に延び、かつ前記ヒータに面接触する側壁を有し、
この側壁と前記ヒータとの面接触領域は、前記ヒータの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている、請求項1に記載のヒータの取付け構造。 The heater is rod-shaped,
The holder has a side wall that stands up from the back plate and extends in a certain direction and is in surface contact with the heater;
2. The heater mounting structure according to claim 1, wherein the surface contact region between the side wall and the heater is provided so as to extend over substantially the entire length region in the longitudinal direction of the heater.
前記後側部材は、前記前側部材よりも熱伝導率が高い材質とされている、請求項1ないし3のいずれかに記載のヒータの取付け構造。 The holder is configured by combining a front member having the front plate portion and a rear member having the back plate portion,
The heater mounting structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the rear member is made of a material having a higher thermal conductivity than the front member.
前記伝熱管の凍結防止を図るためのヒータの取付け構造として、請求項1ないし5のいずれかに記載のヒータの取付け構造が用いられていることを特徴とする、熱交換器。 A heat exchanger having a heat transfer tube,
A heat exchanger, wherein the heater mounting structure according to any one of claims 1 to 5 is used as a heater mounting structure for preventing the heat transfer tube from freezing.
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