JP2751991B2 - 熱交換器 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/0233—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H3/00—Air heaters
- F24H3/02—Air heaters with forced circulation
- F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
- F24H3/065—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators using fluid fuel
-
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- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
- F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
- F28D1/0325—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
流通抵抗の低減とを両立させた熱交換器に関する。
いる筒状部材を複数連結して大きい熱交換表面積を有す
るように形成され、内部を流れる内部流体と外部を流れ
る外部流体との間の熱交換を行う熱交換器が使用されて
いる。この型式の熱交換器では、各筒状部材の径大部に
整流板が設置され、熱交換器の内部を流れる内部流体を
各筒状部材の径大部(中間部)の内壁に沿うように整流
させて熱交換効率を向上することが提案されている。
部流体の流通抵抗となるため、熱交換器での圧損が増大
する。また、整流板により内部流体の全部が筒状部材の
内壁面に沿うように流れると、熱交換器の入口側の筒状
部材での熱交換が活発になされ、出口側の筒状部材では
内部流体の温度が下がってしまい熱交換が極めて小さく
なる状態が生じ易い。この結果、熱交換器の外側を該熱
交換器内を流れる内部流体の流れ方向と交差して流れる
外部流体に温度分布ができやすい。この発明の目的は、
整流板によると内部抵抗の増大が有効に防止できるとと
もに、入口側の筒状部材と出口側の筒状部材との熱交換
割合の差を小さくでき、これにより外側を直交的に流れ
る外部流体の温度分布を均一化できる熱交換器の提供に
ある。
中間部が径大で両端部が径小に形成され、前記中間部
に、外周部に外周流通口が周設され、中央部に中央流通
穴を有する整流板を取り付けてなる複数の筒状部材を、
直列して連結した構造を有し、熱交換器の内部を流れる
内部流体の所定割合を前記外周流通口を通じて流通さ
せ、残余を前記中央流通穴を通じて流通させることを特
徴とする。請求項2に記載の構成では、前記外周流通口
と前記中央流通穴との流量比は、2:1以下、1:2以
上に設定した。
一端に径小の小連結口を有し他端に径大の大連結口を有
する第1の殻部材の該径大の連結口と、一端に前記第1
の殻部材の該径大の連結口に突き合わされて連結される
径大の大連結口を有し、他端に径小の小連結口を有する
第2の殻部材とからなり、前記整流板は突き合わせ面に
挟んで取り付けられた構造を有する。
る内部流体の適当量が中央流通穴からつぎの筒状部材に
流れるため、整流板の後流で発生する渦流が弱くなっ
て、流通抵抗が低減でき、その結果圧損が小さい。ま
た、中央流通穴を通過する内部流体は低熱交換率で高温
度を維持したままつぎの筒状部材に流入し、高熱交換率
の外周流通穴を通過し低温度になった内部流体に混合す
るため、入口側の筒状部材のみで大部分の熱交換がなさ
れる現象の発生を防止できる。この型式の熱交換器は、
通常は外部流体の流れ方向と直交的に配置されるため、
熱交換される外部流体の温度分布が均一化できる。
均一化効果は、筒状部材は、前記外周流通口と前記中央
流通穴との流量比が、2:1以下、1:2以上のとき最
も高い。請求項3に記載の筒状部材は、構造が単純で部
品点数が少ないため、製造コストが低減できる。
ガスを内部流体とし、室内空気を外部流体とするガス温
風暖房機の熱交換器1を示す。熱交換器1は、内部流体
の流入管11と流出管12との間に、6個の筒状部材2
を連結してなる。各筒状部材2は、中間部21が径大、
両端22、23が径小の中空円盤状を呈する。各筒状部
材2の中間部21の内部には、内部流体を整流するため
の整流板3が取り付けてある。1つの熱交換器1を構成
する筒状部材2の個数は、熱交換量、体格の寸法制限な
ど用途に応じて適宜決定されるが、熱交換効率の観点か
ら4個〜8個が望ましい。
流入管11に連結した流入側の筒状部材2Aと、径小の
流出管12とに連結した流出側の筒状部材2Bとを除く
中間の筒状部材2は、つぎの同一構造を有する。一端に
径小の小連結口41を有し他端に径大の大連結口42を
有する第1の殻部材4と、一端に径小の小連結口51を
有し他端に径大の大連結口52を有する第2の殻部材5
とを、大連結口42、52同士を突き合わせる。突き合
わせ面の間に前記整流板3を挟みこみ、突き合わせ面の
外周を加締めて気密的に連結する。
殻部材4は耐熱金属板をプレスして成形され、上流側
(図示左側)に設定される小連結口41に加締め代とし
ての内筒部43が下流方向(図示右方向)に突設されて
いる。内筒部43の外周には円環状の突き合わせ平面4
4が設けられ、該突き合わせ平面44の外周には内側円
錐面45が延設されており、該内側円錐面45の外周に
は円環状平面46が展設されている。該円環状平面46
の外周には外側円錐面47が形成され、外側円錐面47
の外周から下流側に筒部48が延設され、該筒部48の
後端から突き合わせ面としてのフランジ部49が円環状
に周設されている。フランジ部49の外周には、加締め
代としての外筒部40が下流方向に突設されている。
加締め代としての内筒部43と内筒部53の相違および
外筒部40とフランジ部59の相違を除き同一形状を有
する。第2の殻部材5はプレス成形され、下流側に設定
される径小の連結口51に前記内筒部43に嵌まり込む
内筒部53が下流方向に突設されている。内筒部53の
外周には円環状の突き合わせ面54が設けられ、突き合
わせ面54の外周には内側円錐面55が延設されてお
り、内側円錐面55の外周には円環状平面56が形成さ
れている。円環状平面56の外周には外側円錐面57が
形成され、外側円錐面57の外周から下流側に筒部58
が延設され、筒部58の後端から突き合わせ面としての
フランジ部59が円環状に周設されている。
および円環状平面56と外側円錐面57には、殻部材の
内側に膨出する半径方向の傾斜した平面からなる凹み5
0が等間隔に3個形成され、リブとして各殻部材の機械
的強度の向上が図られている。第1の殻部材4および第
2の殻部材5は、大連結口42のフランジ部49と大連
結口52のフランジ部59とを整流板3を挟んで突き合
わせて外筒部40を内側に加締めてフランジ部59の外
周部に巻締することにより、気密的に連結されている。
材2は、第1の殻部材4と同一の第3の殻部材4の小連
結口41を、前記第1の筒状部材2における第2の殻部
材5の小連結口51に突き合わせて内筒部43と内筒部
53とを拡開方向に加締めて気密的に連結する。つぎに
該第3の殻部材4の大連結口42と、第2の殻部材5と
同一の第4の殻部材5の大連結口52とを突き合わせる
とともに、突き合わせ面の間に整流板3を挟みこみ、突
き合わせ面の外周を加締めて気密的に連結することによ
り形成される。熱交換器1は、順次上記工程を繰り返し
て所定の数の筒状部材2を連結して形成される。
く、上流側の殻部材4Aに流入管11との連結のため、
円環状平面46の内周に加締め代としての内筒部4Bを
下流側に突設させている。この内筒部4Bに流入管11
の先端部を差し込み、図3に示す如く拡開方向に巻締め
(友締め)している。この他は、中間の筒状部材2と同
一構造を有する。流出側の筒状部材2Bは、下流側の殻
部材5Aに、流出管12との連結のため、円環状平面5
6の内周に加締め代としての内筒部5Bが上流側に突設
されている。この内筒部に流出管12の先端部を差し込
み、上記と同様に拡開方向に巻締め(友締め)してい
る。この他は、中間の筒状部材2と同一構造を有する。
の外径と同一寸法に設定され、中央部は上流側に膨らん
だ円錐台形状を有する。使用中に内部流体である燃焼排
ガスの熱により整流板3が膨張するが、この円錐台形状
はその膨張の方向を各整流板で統一する作用を有する。
これにより、平板に形成した場合のように、各整流板3
の製造、組み付けなどのばらつきにより、膨張により膨
らむ方向が整流板3ごとに異なることが防止できる。こ
の結果、熱交換性能がばらついたり、膨張状態から平板
に戻るとき音が発生する不具合が回避できる。
に列設された8個の外周流通穴31からなるスリット穴
群が形成されている。この外周流通穴31の径方向の形
成位置は、外側円錐面47、57に対応している。中央
部の円錐面部分には同一円周状に等間隔に形成された4
個の中央流通穴32からなる円穴群が形成されている。
なお、外周流通口31は、切り欠きでも良く、中央流通
穴32はスリットでもよく、それぞれ穴の形状および数
は適宜選択できる。また、本実施例では円錐台形状とし
たが、球面形状として同様な効果が得られる。
穴32の円穴群との流量比は、1:2以上、2:1以下
に設定することが、流通抵抗の低減と全長にわたる熱交
換率の均一化の観点から望ましい。整流板3に取り付け
上の方向性をもたせ、外部流体の流れの上流側すなわち
熱交換器の上方側に位置する外周流通口31の開口面積
を下方側に比べ大きく設定することにより、上方の低温
の外部流体側への熱交換割合を大きくすることが可能に
なり、熱交換効率が向上する。また、熱交換器の上流側
に位置する整流板3の外周流通口31の開口面積を下流
側に比べ大きく設定することにより、低温の外部流体側
への熱交換割合を均一化することが可能になる。
印で示す如く、整流板3により偏向されて、1/3以
上、2/3未満が外周流通口31を通過し、2/3未
満、1/3以上が中央流通穴32を流れる。外周流通口
31を通過する内部流体Mは、円環状平面46、56、
外側円錐面47、57、筒部48、58の内壁面に沿っ
て流れるとともに乱流となり、流通抵抗は大きいが外部
流体と効率よく熱交換される。
ど熱交換されずに小さい流通抵抗で整流板3の下流に流
れる。整流板3の下流では、内部流体Mと内部流体Nと
が混合して下流の筒状部材2に供給される。これによ
り、熱交換器1では、全長に沿って熱交換が徐々に行わ
れるため流入側の筒状部材2Aから流出側の筒状部材2
Bまで熱交換率が均一的となる。この結果、熱交換され
る外部流体の温度分布が均一にできる。また、中央流通
穴32の流通抵抗が小さいため、全体としての圧損が小
さくできる。
温風暖房機100を示す。ガス温風暖房機100は、偏
平で横長の板金製ケーシング200の右側部に遠心式の
燃焼用ブロワBを取付け、下部に横置き円筒状の燃焼筒
13を設置している。燃焼筒13の右端にはガスバーナ
14が装着され、前記ブロワBから燃焼用空気が供給さ
れ、燃料ガスの制御機構15から供給されたガスと混合
して燃焼がなされる。
は、熱交換器1が横置きに設置されている。燃焼筒13
の左端と流入管11の左端は矩形断面の連結筒16で連
結されている。熱交換器1と燃焼筒13との間には、こ
れらと平行に排気筒17が取り付けられている。熱交換
器1の右端に連結された流出管12の右端と排気筒17
の右端とは、矩形断面の連結筒18で連結されている。
排気筒17の先端(左端)は、ケーシング200の背板
を突き抜けて後に突設され、室内と室外とを連通して部
屋壁に形成された給排気穴Hに設置された排気外管Dに
連結している。
ファンを有する暖房空気吹出用ファンFが横置きに設置
されている。この暖房空気吹出用ファンFは、ケーシン
グ200の背板の上部に形成された室内空気吸込口19
aから吸引した室内空気を、ケーシング200の前板の
下部に形成した温風吹出口19bから前方に吹出す。暖
房用空気は、白抜き矢印で示す如く、前記熱交換器1、
排気筒17、および燃焼筒13の周囲を流れて熱交換さ
れることにより加熱され、高温になって温風吹出口19
bから前方に吹出す。ケーシング200内の燃焼筒13
の下方のケーシング底板上に加湿用水皿1Aが前方への
引出し可能に設置されている。
は、均一に加熱されて室内に吹き出されるため、暖房効
果に優れる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 中間部が径大で両端部が径小に形成さ
れ、前記中間部に、外周部に外周流通口が周設され、中
央部に中央流通穴を有する整流板を取り付けてなる複数
の筒状部材を、直列して連結した構造を有し、熱交換器
の内部を流れる内部流体の所定割合を前記外周流通口を
通じて流通させ、残余を前記中央流通穴を通じて流通さ
せることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項2】 請求項1において、前記外周流通口と前
記中央流通穴との流量比は、2:1以下、1:2以上で
あることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項3】 請求項1において、前記筒状部材は、一
端に径小の小連結口を有し他端に径大の大連結口を有す
る第1の殻部材の該径大の連結口と、一端に前記第1の
殻部材の該径大の連結口に突き合わされて連結される径
大の大連結口を有し、他端に径小の小連結口を有する第
2の殻部材とからなり、前記整流板は突き合わせ面に挟
んで取り付けられたことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (4)
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1995
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