JP2020003108A - 熱交換器および温水装置 - Google Patents
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Abstract
Description
同文献に記載の温水装置は、バーナと、熱交換器とを備えており、熱交換器は、バーナにより発生された燃焼ガスが内部に供給される缶体と、この缶体内に配された複数のフィン付きの伝熱管と、胴パイプとを備えている。胴パイプは、缶体内のうち、伝熱管および複数のフィンよりも燃焼ガス流れ方向の上流側に位置して缶体の側壁部に接触しており、缶体の側壁部を冷却し、側壁部が熱損傷することを防止する。この胴パイプおよび前記伝熱管内を流れる湯水は、前記燃焼ガスによって加熱され、温水として生成される。
記缶体の側壁部の内面に接触して設けられた胴パイプと、を備えている、熱交換器であって、前記胴パイプのうち、少なくとも前記複数のフィンに接近した部分の内周側面を覆う胴パイプカバー部を有する遮熱部材を、さらに備えており、この遮熱部材は、前記胴パイプと前記複数のフィンとの相互間に形成されている第1の隙間の少なくとも一部を塞ぐように、前記胴パイプカバー部から前記複数のフィンに向けて延びる第1の延設部を有していることを特徴としている。
第1に、胴パイプのうち、少なくとも遮熱部材の胴パイプカバー部によって覆われた部分は、加熱用気体に直接晒されることはなく、保護される。また、強酸性の凝縮水が、胴パイプに直接付着することも防止される他、遮熱部材の表面温度を胴パイプの表面温度よりも高温部分とし、遮熱部材の表面に強酸性の凝縮水を発生し難くすることもできる。このようなことから、胴パイプのうち、遮熱部材によって覆われた部分を腐食し難くすることができる。
第2に、遮熱部材の第1の延設部は、胴パイプと複数のフィンとの相互間に形成されている第1の隙間の少なくとも一部を塞ぐため、加熱用気体が第1の隙間を通過して缶体の側壁部側に向けて進行することは抑制される。このことにより、缶体の側壁部が熱ダメージを受けることが防止できる他、缶体の側壁部と複数のフィンとの相互間に形成されている隙間に向けて、多くの加熱用気体が無駄に進行しないようにすることができる。第1の延設部に当たった加熱用気体については、複数のフィンの配置箇所に向けて進行させることが可能である。その結果、複数のフィンによる吸熱量を多くし、熱効率を高めることができる。
第1に、胴パイプに遮熱部材の胴パイプカバー部がロウ付けされているため、胴パイプと胴パイプカバー部との相互間に、凝縮水が進入する隙間が生じないようにし、胴パイプが凝縮水に起因して腐食することが、一層適切に防止される。
第2に、胴パイプに遮熱部材の胴パイプカバー部をロウ付けする工程において、胴パイプカバー部と胴パイプとの相互間の微小隙間を溶融ロウ材が通過してそれらの下方に流れいくと、この溶融ロウ材は、第2の延設部によって受けられる。前記空間部は、溶融ロウ材を溜めておくための部分としての役割を果たす。このため、溶融ロウ材が、遮熱部材から複数のフィン上に不当に流れ落ちるといったことを適切に防止することができる。
すなわち、前記ロウ付けの工程において、溶融ロウ材が胴パイプと缶体の側壁部との相互間の微小隙間を通過し、前記側壁部の内面を伝ってさらに下方に流れたとしても、側壁部の内面と第3の延設部とが面接触している部分において、溶融ロウ材の流れが止められる。したがって、前記溶融ロウ材が過度に下方に流れ、たとえばフィンと側壁部とが不当
にロウ付けされるといった不具合を生じないようにすることができる。
すなわち、最上段の胴パイプ5aの一端部の入水口59に供給された湯水は、この胴パイプ5aを通過して上段のヘッダ部6aに流入する。その後は、2段目の胴パイプ5bに流入して通過した後に、下段のヘッダ部6bに流入し、さらに3段目の胴パイプ5cに流入する。この胴パイプ5cを通過した湯水は、ベンド管32を介して伝熱管3に流入し、その後出湯口39に到達する。湯水は、前記した過程において、燃焼ガスにより加熱される。
ーナ1の特性により、複数の胴パイプ5のうち、前記した部分が最も高温に加熱され易く、かつ強酸性の凝縮水が付着し易い部分となっている。このため、前記した部分以外には、遮熱部材8は設けられていない。ただし、本発明においては、前記した部分以外にも遮熱部材8を適宜設けた構成とすることが可能である。
および第2の直状管体部50a,50bのうち、胴パイプカバー部80によって覆われている部分を腐食し難くすることが可能である。
前記した一連の作用は、第2の直状管体部50b側に設けられた遮熱部材8(8b)においても同様に得られる。
他、最下段の胴パイプ以外の胴パイプにもさらに設けられた構成とすることができる。
本発明の遮熱部材は、胴パイプのうち、少なくとも複数のフィンに接近した部分の内周側面を覆う胴パイプカバー部を有する他、胴パイプと複数のフィンとの相互間に形成されている第1の隙間の少なくとも一部を塞ぐ第1の延設部を具備すればよく、第2および第3の延設部を具備しない構成とすることもできる。また、遮熱部材は、胴パイプにロウ付けすることが好ましいが、たとえば溶接のみによって胴パイプに接合させた構成とすることも可能である。
ロウ材の具体的な材質なども限定されない。
上述の実施形態においては、熱交換器の上側にバーナを配置した逆燃式であるが、これに限定されず、たとえば熱交換器の下側にバーナを配置した正燃式とすることもできる。加熱用気体は、燃焼ガスに限定されず、たとえばコージェネレーションシステムにおいて発生する高温の排ガスなどとすることもできる。
本発明でいう温水装置は、湯水を加熱して温水を生成する機能を備えたものであり、一般的な給湯装置の他、たとえば風呂給湯装置、暖房用温水装置、融雪用の温水装置なども含む。
HE 熱交換器
C1,C2 第1および第2の隙間
1 バーナ
2 缶体
22a〜22d 第1ないし第4の側壁部(缶体の側壁部)
23 コーナ部
26 凹溝
3 伝熱管
4 フィン
5 胴パイプ
50a〜50c 第1ないし第3の直状管体部
51 曲げ部
8 遮熱部材
80 胴パイプカバー部
81〜83 第1ないし第3の延設部
84 隙間カバー部
90 空間部
Claims (6)
- 加熱用気体が内部に供給される缶体と、
伝熱管に接合され、かつ前記缶体内に配されている吸熱用の複数のフィンと、
前記缶体内のうち、前記複数のフィンよりも前記加熱用気体の流れ方向上流側に配され、かつ前記缶体の側壁部の内面に接触して設けられた胴パイプと、
を備えている、熱交換器であって、
前記胴パイプのうち、少なくとも前記複数のフィンに接近した部分の内周側面を覆う胴パイプカバー部を有する遮熱部材を、さらに備えており、
この遮熱部材は、前記胴パイプと前記複数のフィンとの相互間に形成されている第1の隙間の少なくとも一部を塞ぐように、前記胴パイプカバー部から前記複数のフィンに向けて延びる第1の延設部を有していることを特徴とする、熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器であって、
前記遮熱部材は、前記胴パイプカバー部が前記胴パイプにロウ付けされ、かつ前記第1の延設部に繋がった第2の延設部を備えており、
この第2の延設部は、前記第1の延設部の先端部から前記缶体の前記側壁部側に延びて前記胴パイプの下方に位置しており、前記第2の延設部と前記胴パイプとの相互間には空間部が形成されている、熱交換器。 - 請求項1または2に記載の熱交換器であって、
前記胴パイプは、前記缶体の前記側壁部にロウ付けされており、
前記遮熱部材は、前記胴パイプの下方において、前記側壁部の内面に面接触する第3の延設部を備えている、熱交換器。 - 請求項3に記載の熱交換器であって、
前記第3の延設部は、前記側壁部に溶接されている、熱交換器。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器であって、
前記缶体は、前記側壁部として、互いに交差して繋がったコーナ部を有する複数の側壁部を備えており、
前記胴パイプは、前記複数の側壁部の内面に沿って延びる直状管体部と、前記コーナ部の内側に位置する曲げ部とを有し、かつこの曲げ部と前記コーナ部の内面との相互間には、第2の隙間が形成されており、
前記遮熱部材は、前記第2の隙間を塞ぐ隙間カバー部を有している、熱交換器。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の熱交換器と、
この熱交換器の前記缶体内に、前記加熱用気体としての燃焼ガスを供給するバーナと、
を備えていることを特徴とする、温水装置。
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