JP2845566B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JP2845566B2 JP2845566B2 JP2100078A JP10007890A JP2845566B2 JP 2845566 B2 JP2845566 B2 JP 2845566B2 JP 2100078 A JP2100078 A JP 2100078A JP 10007890 A JP10007890 A JP 10007890A JP 2845566 B2 JP2845566 B2 JP 2845566B2
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- refrigerant
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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
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0008—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium
- F28D7/0025—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one medium being in heat conductive contact with the conduits for the other medium the conduits for one medium or the conduits for both media being flat tubes or arrays of tubes
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Fluid Heaters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は燃焼ガス通の高温ガスにより冷媒を加熱し冷
暖房装置に利用する熱交換器に関するものである。
暖房装置に利用する熱交換器に関するものである。
従来の技術 被加熱側流体に冷媒を用いて、燃焼ガスにより加熱し
て液状冷媒を蒸発気化させて潜熱により熱を選び暖房を
行うものに第５図に示すような冷媒加熱暖房機がある。
これは燃焼ガスと冷媒との熱交換器１と放熱器２を密閉
管路３で連結すると共に密閉管路３中に設けた冷媒搬送
機４により冷媒を強制循環するものである。第６図は、
熱交換器１の従来例を示したもので（特開昭59−107167
号公報）、アルミ等の材料で押し出し成形した水平方向
に延びる円筒状内周面に複数のフィン５を設け、外周面
軸方向にはパイプ保持部６及び冷媒が内部を流れるパイ
プ７を設けたもので、バーナ８からの燃焼ガスを円筒状
内面９に水平横方向に流して、冷媒加熱機４により送ら
れてきた水平横方向のパイプ７内を流れる冷媒を加熱す
るものである。
て液状冷媒を蒸発気化させて潜熱により熱を選び暖房を
行うものに第５図に示すような冷媒加熱暖房機がある。
これは燃焼ガスと冷媒との熱交換器１と放熱器２を密閉
管路３で連結すると共に密閉管路３中に設けた冷媒搬送
機４により冷媒を強制循環するものである。第６図は、
熱交換器１の従来例を示したもので（特開昭59−107167
号公報）、アルミ等の材料で押し出し成形した水平方向
に延びる円筒状内周面に複数のフィン５を設け、外周面
軸方向にはパイプ保持部６及び冷媒が内部を流れるパイ
プ７を設けたもので、バーナ８からの燃焼ガスを円筒状
内面９に水平横方向に流して、冷媒加熱機４により送ら
れてきた水平横方向のパイプ７内を流れる冷媒を加熱す
るものである。
しかし、この暖房システムでは冷媒搬送に外部動力が
必要であり、暖房運転時のランニングコストを低減する
ことが望まれている。そのため、本出願人は、先に、伝
熱フィン付きの平行接近面の下に拡大斜面を持つ伝熱隔
壁筒の外側に縦方向の冷媒通路部材を配置することを提
案した。（特願昭61−249961号） 発明が解決しようとする課題 暖房運転時のランニングコスト低減には冷媒搬送用の
外部動力を無くして無動力で熱搬送することが有効であ
る。無動力熱搬送により、冷媒加熱暖房を行う場合、液
状冷媒が加熱されて発生する気体冷媒の浮力に自然循環
力が重要となる。この種の暖房装置は、従来は、第６図
に示すように冷媒加熱熱交換器１のような構成であり、
冷媒は水平方向に延びるパイプ７内を流れるため、加熱
されて気液二層混合状態の冷媒の気体成分がスムーズに
出口に向かって流れないため冷媒の淀みを生じ、局部的
な異常過熱を発生し、また燃焼室と熱交換部が一体であ
るため熱交換量が燃焼状態により不均一であるため局部
過熱を生じ冷媒の熱分解あるいは機器の異常温度上昇な
ど、機器の信頼性能上の課題があった。また、特願昭61
−249961号のものは伝熱フィンを帯状のアルミニウム製
の板を波状に屈曲させて構成しているため、伝熱フィン
と平行接近面の部品精度を高度管理しても高温のブレー
ジング中に変形が生じ、伝熱フィンを平行接近面に全域
を完全に密着することが困難であった。そのため、密着
しない伝熱フィンの比率に応じて熱交換効率が低下する
ばかりでなく、密着しない伝熱フィンは高温となり変形
して熱交換器全体に応力を生じ破損、あるいは排ガス通
路を閉塞し燃焼状態の異常を生じた。本発明はかかる従
来の課題を解消するもので、伝熱フィンを押し出し成型
材で構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前
記伝熱フィンの断面を格子状に複数段設けた構成によ
り、単位面積当りの伝熱面積を増大でき熱交換器を高負
荷コンパクトにできかつ、バーナ通で加熱する冷媒加熱
器の燃焼ガスによる熱で均一に加熱して効率よく伝熱し
て熱効率を向上かつ安定化させるもので、フィンの局部
高温を生じなく信頼性の高いシステムとすることを目的
とする。
必要であり、暖房運転時のランニングコストを低減する
ことが望まれている。そのため、本出願人は、先に、伝
熱フィン付きの平行接近面の下に拡大斜面を持つ伝熱隔
壁筒の外側に縦方向の冷媒通路部材を配置することを提
案した。（特願昭61−249961号） 発明が解決しようとする課題 暖房運転時のランニングコスト低減には冷媒搬送用の
外部動力を無くして無動力で熱搬送することが有効であ
る。無動力熱搬送により、冷媒加熱暖房を行う場合、液
状冷媒が加熱されて発生する気体冷媒の浮力に自然循環
力が重要となる。この種の暖房装置は、従来は、第６図
に示すように冷媒加熱熱交換器１のような構成であり、
冷媒は水平方向に延びるパイプ７内を流れるため、加熱
されて気液二層混合状態の冷媒の気体成分がスムーズに
出口に向かって流れないため冷媒の淀みを生じ、局部的
な異常過熱を発生し、また燃焼室と熱交換部が一体であ
るため熱交換量が燃焼状態により不均一であるため局部
過熱を生じ冷媒の熱分解あるいは機器の異常温度上昇な
ど、機器の信頼性能上の課題があった。また、特願昭61
−249961号のものは伝熱フィンを帯状のアルミニウム製
の板を波状に屈曲させて構成しているため、伝熱フィン
と平行接近面の部品精度を高度管理しても高温のブレー
ジング中に変形が生じ、伝熱フィンを平行接近面に全域
を完全に密着することが困難であった。そのため、密着
しない伝熱フィンの比率に応じて熱交換効率が低下する
ばかりでなく、密着しない伝熱フィンは高温となり変形
して熱交換器全体に応力を生じ破損、あるいは排ガス通
路を閉塞し燃焼状態の異常を生じた。本発明はかかる従
来の課題を解消するもので、伝熱フィンを押し出し成型
材で構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前
記伝熱フィンの断面を格子状に複数段設けた構成によ
り、単位面積当りの伝熱面積を増大でき熱交換器を高負
荷コンパクトにできかつ、バーナ通で加熱する冷媒加熱
器の燃焼ガスによる熱で均一に加熱して効率よく伝熱し
て熱効率を向上かつ安定化させるもので、フィンの局部
高温を生じなく信頼性の高いシステムとすることを目的
とする。
課題を解決するための手段 本発明は、燃料供給装置に接続したバーナに連通して
設けた燃焼室と、前記燃焼室の側面に連通して設けた燃
焼ガス出口と、この燃焼ガス出口に連通して設けた高温
ガス通路と、燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路の外
周伝熱隔壁に密着した多数のフィンで分割し通路を構成
した伝熱フィンと、前記高温ガス通路の内壁を前記燃焼
室で構成し、前記高温ガス通路の外壁を構成する外周伝
熱隔壁とこの外周伝熱隔壁と密着した冷媒通路部材によ
る二重壁構成と、前記燃焼室の前記高温ガス通路と接し
ない残りの外面を覆う断熱材と、前記伝熱フィンを押し
出し成型材で構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的に
し、かつ前記伝熱フィンの断面を格子状に複数段設けた
構成としたものである。
設けた燃焼室と、前記燃焼室の側面に連通して設けた燃
焼ガス出口と、この燃焼ガス出口に連通して設けた高温
ガス通路と、燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路の外
周伝熱隔壁に密着した多数のフィンで分割し通路を構成
した伝熱フィンと、前記高温ガス通路の内壁を前記燃焼
室で構成し、前記高温ガス通路の外壁を構成する外周伝
熱隔壁とこの外周伝熱隔壁と密着した冷媒通路部材によ
る二重壁構成と、前記燃焼室の前記高温ガス通路と接し
ない残りの外面を覆う断熱材と、前記伝熱フィンを押し
出し成型材で構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的に
し、かつ前記伝熱フィンの断面を格子状に複数段設けた
構成としたものである。
作用 本発明は、上記した構成によって、伝熱フィンを押し
出し成型材で構成することにより伝熱フィンの各々の寸
法は高精度に加工できると共に、波状に屈曲させて構成
した場合の様に残留応力も生じないため、伝熱隔壁と一
体的にするためブレージングするとき、伝熱フィンと伝
熱隔壁は全ての端面で確実に接することができる。その
ため、ブレージングの時位置ぎめ保持治具の固定圧力も
大きく設定でき、伝熱フィンと伝熱隔壁は高圧力で全て
の面が密接した状態でブレージングできるため全域を完
全に密着することにより、伝熱フィンの全ての部分にお
いては燃焼ガスの熱を速やかに伝熱隔壁に伝熱する。こ
のため、伝熱フィンの全ての部分が有効に作用して熱効
率を向上かつ安定化させるもので、フィン伝熱隔壁との
不密着によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高い
システムとなる。また、伝熱フィンを押し出し成型材で
構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝
熱フィンの断面を格子状に複数段設けた構成により、フ
ィンピッチを小さくしても加工性が良く、各格子の外面
全てが伝熱面となり単位面積当りの伝熱面積を増大で
き、燃焼ガスの熱はフィンの全ての部分において速やか
に伝熱隔壁に伝熱するため、フィンの全ての部分が有効
に作用して熱効率を向上かつ安定化させ熱交換器を高負
荷コンパクトにできかつ、フィンと伝熱隔壁との不密着
によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高いシステ
ムとなる。バーナ通で加熱する冷媒加熱器の自然循環サ
イクルを、断熱構成の燃焼室と連通して設けた燃焼ガス
出口から噴出する燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路
の外周伝熱隔壁に密着した多数のフィンに連通した排気
管を設けることにより冷媒通路から均一に蒸発を促進さ
せ冷媒の循環量を増加できる。そして、高温ガス通路の
内壁を前記燃焼室で構成し外壁を構成する外周伝熱隔壁
とこの外周伝熱隔壁と密着した冷媒通路部材で構成した
二重壁構成により、前記内壁から伝熱フィンを通じて冷
媒通路に伝熱する為伝熱効率が上昇しかつ多穴管構成の
冷媒通路部材で構成した二重壁構成により冷媒の燃焼ガ
ス部への洩れ防止と高温の燃焼室と冷媒通路を高温ガス
通路で完全に分離したため局部過熱による冷媒の熱分
解、劣化が生じ無く信頼性の高いシステムである。
出し成型材で構成することにより伝熱フィンの各々の寸
法は高精度に加工できると共に、波状に屈曲させて構成
した場合の様に残留応力も生じないため、伝熱隔壁と一
体的にするためブレージングするとき、伝熱フィンと伝
熱隔壁は全ての端面で確実に接することができる。その
ため、ブレージングの時位置ぎめ保持治具の固定圧力も
大きく設定でき、伝熱フィンと伝熱隔壁は高圧力で全て
の面が密接した状態でブレージングできるため全域を完
全に密着することにより、伝熱フィンの全ての部分にお
いては燃焼ガスの熱を速やかに伝熱隔壁に伝熱する。こ
のため、伝熱フィンの全ての部分が有効に作用して熱効
率を向上かつ安定化させるもので、フィン伝熱隔壁との
不密着によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高い
システムとなる。また、伝熱フィンを押し出し成型材で
構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝
熱フィンの断面を格子状に複数段設けた構成により、フ
ィンピッチを小さくしても加工性が良く、各格子の外面
全てが伝熱面となり単位面積当りの伝熱面積を増大で
き、燃焼ガスの熱はフィンの全ての部分において速やか
に伝熱隔壁に伝熱するため、フィンの全ての部分が有効
に作用して熱効率を向上かつ安定化させ熱交換器を高負
荷コンパクトにできかつ、フィンと伝熱隔壁との不密着
によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高いシステ
ムとなる。バーナ通で加熱する冷媒加熱器の自然循環サ
イクルを、断熱構成の燃焼室と連通して設けた燃焼ガス
出口から噴出する燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路
の外周伝熱隔壁に密着した多数のフィンに連通した排気
管を設けることにより冷媒通路から均一に蒸発を促進さ
せ冷媒の循環量を増加できる。そして、高温ガス通路の
内壁を前記燃焼室で構成し外壁を構成する外周伝熱隔壁
とこの外周伝熱隔壁と密着した冷媒通路部材で構成した
二重壁構成により、前記内壁から伝熱フィンを通じて冷
媒通路に伝熱する為伝熱効率が上昇しかつ多穴管構成の
冷媒通路部材で構成した二重壁構成により冷媒の燃焼ガ
ス部への洩れ防止と高温の燃焼室と冷媒通路を高温ガス
通路で完全に分離したため局部過熱による冷媒の熱分
解、劣化が生じ無く信頼性の高いシステムである。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図〜第４図において、10は燃料供給装置に接続
したバーナ８に連通して設けた燃焼室であり、11は伝熱
隔壁であり、12A、12Bは高温ガス通路であり燃焼室10に
連通して設けた燃焼ガス出口13と排気管24に連通し、外
側の伝熱隔壁11と内側を燃焼室10と仕切る内壁14で構成
している。15は伝熱隔壁11の外面に熱的に連結させた冷
媒通路部材であり縦方向の通路16が多数設けられてい
る。17は冷媒通路部材16の下端に設けた入口ヘッダー
管、18は冷媒通路部材16の上端に設けた出口ヘッダー管
でありそれぞれ入口管19、出口管20を接続しこのおのお
のにより冷媒回路と接続しており、入口ヘッダーの他端
にはオイル抜き管21を設けてある。入口ヘッダー管17と
出口ヘッダー管18はそれぞれ縦方向の通路16により連通
している。22A、22Bは伝熱隔壁11の内側に熱的に接する
ように設けられた伝熱フィンであり、多数のフィンと通
路を構成し伝熱フィンの断面を格子状に複数段（この実
施例は２段）設けた押し出し成型材を、伝熱隔壁11にブ
レージング等により一体的に構成している。燃焼10の高
温ガス通路12と接しない残りの外面は全面を覆う断熱材
23が設けてある。また、高温ガス通路12A、12Bには、通
路12Aから排気管24に連通する案内路25と、通路12Bから
フィン22A、22Bの外周を通り集合し排気管24に連通する
案内路26を設けてある。
る。第１図〜第４図において、10は燃料供給装置に接続
したバーナ８に連通して設けた燃焼室であり、11は伝熱
隔壁であり、12A、12Bは高温ガス通路であり燃焼室10に
連通して設けた燃焼ガス出口13と排気管24に連通し、外
側の伝熱隔壁11と内側を燃焼室10と仕切る内壁14で構成
している。15は伝熱隔壁11の外面に熱的に連結させた冷
媒通路部材であり縦方向の通路16が多数設けられてい
る。17は冷媒通路部材16の下端に設けた入口ヘッダー
管、18は冷媒通路部材16の上端に設けた出口ヘッダー管
でありそれぞれ入口管19、出口管20を接続しこのおのお
のにより冷媒回路と接続しており、入口ヘッダーの他端
にはオイル抜き管21を設けてある。入口ヘッダー管17と
出口ヘッダー管18はそれぞれ縦方向の通路16により連通
している。22A、22Bは伝熱隔壁11の内側に熱的に接する
ように設けられた伝熱フィンであり、多数のフィンと通
路を構成し伝熱フィンの断面を格子状に複数段（この実
施例は２段）設けた押し出し成型材を、伝熱隔壁11にブ
レージング等により一体的に構成している。燃焼10の高
温ガス通路12と接しない残りの外面は全面を覆う断熱材
23が設けてある。また、高温ガス通路12A、12Bには、通
路12Aから排気管24に連通する案内路25と、通路12Bから
フィン22A、22Bの外周を通り集合し排気管24に連通する
案内路26を設けてある。
上記構成に於て、燃料の供給装置により供給した燃料
をバーナー８で燃焼し、燃焼室10に発生した高温ガスは
燃焼ガス出口13を体り高温ガス通路12A、12Bの伝熱フィ
ン22A、22Bの間を通り、排気通路25、26から排気管24に
流れる。冷媒入口管17を通って入口ヘッダー管17に入っ
た液冷媒は冷媒通路部材15の下部より多数の縦方向の通
路16に分流し、伝熱フィン22A、22Bが高温ガス通路12内
の燃焼ガスから熱を熱的に連結された伝熱隔壁11から冷
媒通路部材15に伝熱し、この冷媒通路部材15の縦方向の
通路16内の冷媒を入口ヘッダー17に近い下部より加熱す
る。そこで加熱された液状冷媒は気化蒸発を開始し液の
中に気泡を生じ気液二相状態となる。発生した気泡は浮
力効果で縦方向に設けた通路16内を下方から上方に上昇
し、冷媒を局部過熱させることがなく無動力熱搬送を確
実におこなわせ冷媒の熱分解を生じない。さらに通路16
の上部、下部においても設けた伝熱フィン22A、22B以外
の伝熱隔壁11全面も伝熱面積となり高温ガス通路12A、1
2Bを流れる加熱流体からより効率よく吸熱し通路16内の
気液二相状態の冷媒をさらに加熱して自然循環力をさら
に増大させる。通路16の上端に達した冷媒は出口ヘッダ
ー管18に流入し冷媒出口管20より放熱器（図示せず）に
向かって流出する。そして、伝熱フィン22A、22Bを押し
出し成型材で構成することにより伝熱フィンの各々寸法
は高精度に加工できると共に、波状に屈曲させて構成し
た場合の様に残留応力も生じないため、伝熱隔壁11と一
体的にするためにブレージングするとき、伝熱フィン22
A、22Bと伝熱隔壁11は全ての端面で確実に接することが
できる。そのため、ブレージングの時位置ぎめ保持治具
の固定圧力も大きく設定でき、伝熱フィン22A、22Bと伝
熱隔壁11は高圧力で全ての面が密接した状態でブレージ
ングできるため全域を完全に密着することにより、伝熱
フィン22A、22Bの全ての部分においては燃焼ガスの熱を
速やかに伝熱隔壁11に伝熱する。このため、伝熱フィン
22A、22Bの全ての部分が有効に作用して熱効率を向上か
つ安定化させるもので、フィン22A、22Bと伝熱隔壁11と
の不密着によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高
いシステムとぬある。また、高温ガス通路12A、12Bの内
壁14と前記伝熱フィン22A、22Bとを、伝熱フィンの断面
を格子状に複数段押し出し成型材で一体に構成すること
により内壁14に加えられた燃焼ガスの熱は内壁14の全て
の部分において速やかに伝熱隔壁に伝熱するため、内壁
14も全ての部分が有効に作用して熱効率を向上かつ安定
化させるもので、フィンと内壁との不密着による内壁11
の局部高温を生じなく信頼性の高いシステムとなる。ま
た、フィンを押し出し材で構成することによりフィンの
ピッチとフィン厚みは自由に設定できる。冷媒の流れに
応じて、フィンのピッチを変化することにより伝熱能力
に分布を設け燃焼ガスの流れ分布にかかわらず熱交換性
能をコントロールできる。冷媒は出口管近傍を多く流れ
端部の流量は少ないから、この部分をフィンピッチを順
次小さくすることにより均一伝熱効率となり、過熱を生
じなくかつ高効率となる。均一加熱はまた通路16内の流
れを均一化し流れの抵抗を低減させることにより気泡発
生が増大し、気泡上昇力は強められ自然循環力が増大
し、気泡上昇力は強められ自然循環力が強くなると共に
まだ気化していない液冷媒を伴って通路16の上部へ冷媒
を送る気泡ポンプ作用が発生する。さらに通路16の上
部、下部においても設けた伝熱フィン22A、22B以外の伝
熱隔壁11全面も伝熱面積となり高温ガス通路12を流れる
加熱流体より効率よく吸熱し通路16内の気液二相状態の
冷媒をさらに加熱して自然循環力をさらに増大させる。
通路16の上端に達した冷媒は出口ヘッダー管18に流入し
冷媒出口管20より放熱器（図示せず）に向かって流出す
る。このように縦方向の通路16の下部から上部に至るま
で均一に加熱することにより自然循環を高めるだけでな
く、下部において伝熱フィン22Bのピッチを小さくする
ことによりさらに強く加熱することで自然循環力をさら
に増加させることができる。また、高温ガス通路12の内
壁を前記燃焼室10で構成し外壁を構成する外周伝熱隔壁
11とこの外周伝熱隔壁11と密着した冷媒通路部材15で構
成した二重壁構成により、前記内壁から伝熱フィン22
A、22Bを通じて冷媒通路16に伝熱する為伝熱効率が上昇
しまた多穴管構成の冷媒通路部材15で構成した二重壁構
成による冷媒の燃焼ガス部への洩れ防止と高温の燃焼室
10と冷媒通路16を高温ガス通路12A、12Bで完全に分離し
たため局部過熱による冷媒の熱分解、劣化が生じ無くあ
るいは機器の異常温度上昇防止による信頼性の高いシス
テムである。燃焼室10の高温ガス通路12A、12Bと接する
内壁14以外の残りの外面は断熱材23で覆い放熱を防止す
る。
をバーナー８で燃焼し、燃焼室10に発生した高温ガスは
燃焼ガス出口13を体り高温ガス通路12A、12Bの伝熱フィ
ン22A、22Bの間を通り、排気通路25、26から排気管24に
流れる。冷媒入口管17を通って入口ヘッダー管17に入っ
た液冷媒は冷媒通路部材15の下部より多数の縦方向の通
路16に分流し、伝熱フィン22A、22Bが高温ガス通路12内
の燃焼ガスから熱を熱的に連結された伝熱隔壁11から冷
媒通路部材15に伝熱し、この冷媒通路部材15の縦方向の
通路16内の冷媒を入口ヘッダー17に近い下部より加熱す
る。そこで加熱された液状冷媒は気化蒸発を開始し液の
中に気泡を生じ気液二相状態となる。発生した気泡は浮
力効果で縦方向に設けた通路16内を下方から上方に上昇
し、冷媒を局部過熱させることがなく無動力熱搬送を確
実におこなわせ冷媒の熱分解を生じない。さらに通路16
の上部、下部においても設けた伝熱フィン22A、22B以外
の伝熱隔壁11全面も伝熱面積となり高温ガス通路12A、1
2Bを流れる加熱流体からより効率よく吸熱し通路16内の
気液二相状態の冷媒をさらに加熱して自然循環力をさら
に増大させる。通路16の上端に達した冷媒は出口ヘッダ
ー管18に流入し冷媒出口管20より放熱器（図示せず）に
向かって流出する。そして、伝熱フィン22A、22Bを押し
出し成型材で構成することにより伝熱フィンの各々寸法
は高精度に加工できると共に、波状に屈曲させて構成し
た場合の様に残留応力も生じないため、伝熱隔壁11と一
体的にするためにブレージングするとき、伝熱フィン22
A、22Bと伝熱隔壁11は全ての端面で確実に接することが
できる。そのため、ブレージングの時位置ぎめ保持治具
の固定圧力も大きく設定でき、伝熱フィン22A、22Bと伝
熱隔壁11は高圧力で全ての面が密接した状態でブレージ
ングできるため全域を完全に密着することにより、伝熱
フィン22A、22Bの全ての部分においては燃焼ガスの熱を
速やかに伝熱隔壁11に伝熱する。このため、伝熱フィン
22A、22Bの全ての部分が有効に作用して熱効率を向上か
つ安定化させるもので、フィン22A、22Bと伝熱隔壁11と
の不密着によるフィンの局部高温を生じなく信頼性の高
いシステムとぬある。また、高温ガス通路12A、12Bの内
壁14と前記伝熱フィン22A、22Bとを、伝熱フィンの断面
を格子状に複数段押し出し成型材で一体に構成すること
により内壁14に加えられた燃焼ガスの熱は内壁14の全て
の部分において速やかに伝熱隔壁に伝熱するため、内壁
14も全ての部分が有効に作用して熱効率を向上かつ安定
化させるもので、フィンと内壁との不密着による内壁11
の局部高温を生じなく信頼性の高いシステムとなる。ま
た、フィンを押し出し材で構成することによりフィンの
ピッチとフィン厚みは自由に設定できる。冷媒の流れに
応じて、フィンのピッチを変化することにより伝熱能力
に分布を設け燃焼ガスの流れ分布にかかわらず熱交換性
能をコントロールできる。冷媒は出口管近傍を多く流れ
端部の流量は少ないから、この部分をフィンピッチを順
次小さくすることにより均一伝熱効率となり、過熱を生
じなくかつ高効率となる。均一加熱はまた通路16内の流
れを均一化し流れの抵抗を低減させることにより気泡発
生が増大し、気泡上昇力は強められ自然循環力が増大
し、気泡上昇力は強められ自然循環力が強くなると共に
まだ気化していない液冷媒を伴って通路16の上部へ冷媒
を送る気泡ポンプ作用が発生する。さらに通路16の上
部、下部においても設けた伝熱フィン22A、22B以外の伝
熱隔壁11全面も伝熱面積となり高温ガス通路12を流れる
加熱流体より効率よく吸熱し通路16内の気液二相状態の
冷媒をさらに加熱して自然循環力をさらに増大させる。
通路16の上端に達した冷媒は出口ヘッダー管18に流入し
冷媒出口管20より放熱器（図示せず）に向かって流出す
る。このように縦方向の通路16の下部から上部に至るま
で均一に加熱することにより自然循環を高めるだけでな
く、下部において伝熱フィン22Bのピッチを小さくする
ことによりさらに強く加熱することで自然循環力をさら
に増加させることができる。また、高温ガス通路12の内
壁を前記燃焼室10で構成し外壁を構成する外周伝熱隔壁
11とこの外周伝熱隔壁11と密着した冷媒通路部材15で構
成した二重壁構成により、前記内壁から伝熱フィン22
A、22Bを通じて冷媒通路16に伝熱する為伝熱効率が上昇
しまた多穴管構成の冷媒通路部材15で構成した二重壁構
成による冷媒の燃焼ガス部への洩れ防止と高温の燃焼室
10と冷媒通路16を高温ガス通路12A、12Bで完全に分離し
たため局部過熱による冷媒の熱分解、劣化が生じ無くあ
るいは機器の異常温度上昇防止による信頼性の高いシス
テムである。燃焼室10の高温ガス通路12A、12Bと接する
内壁14以外の残りの外面は断熱材23で覆い放熱を防止す
る。
さらに冷媒通路部材16を内部に多数の穴を持つアルミ
ニウム製の多穴偏平押し出し管とし、伝熱フィン22A、2
2Bとしてアルミニウム製の押し出し成型材で構成し、か
つ伝熱隔壁11はアルミニウム製心材の表裏にろう材を事
前にクラッドしたブレージングシートとしてこの素材を
用いた伝熱隔壁10の内外面にアルミニウム製の伝熱フィ
ン22A、22Bおよびアルミニウム製の多穴偏平押し出し管
の冷媒通路部材16をもちいて組立て、同時に一体ブレー
ジングすることにより容易にフィンのピッチを可変でき
かつ熱的に連結でき、接触熱抵抗が無い伝熱性能に優れ
る熱交換器を軽量でかつ低コストで実用に共することが
できる。伝熱フィン22A、22Bとしてアルミニウム製の断
面が格子状に複数段設けた押し出し成型材の形状として
は第２図に示すような多段に多穴を設け内壁11を一体に
単位当りの伝熱フィン面積を増大したもの、第３図に示
すような多穴を千鳥状に配列し押し出し加工性を良好に
したもの、第４図に示すような多孔の穴形状を楕円ある
いは多角形に設け全体のピッチを小さく加工し多孔の数
を多く設定して単位当りの伝熱フィン面積を増大したも
のを示した。
ニウム製の多穴偏平押し出し管とし、伝熱フィン22A、2
2Bとしてアルミニウム製の押し出し成型材で構成し、か
つ伝熱隔壁11はアルミニウム製心材の表裏にろう材を事
前にクラッドしたブレージングシートとしてこの素材を
用いた伝熱隔壁10の内外面にアルミニウム製の伝熱フィ
ン22A、22Bおよびアルミニウム製の多穴偏平押し出し管
の冷媒通路部材16をもちいて組立て、同時に一体ブレー
ジングすることにより容易にフィンのピッチを可変でき
かつ熱的に連結でき、接触熱抵抗が無い伝熱性能に優れ
る熱交換器を軽量でかつ低コストで実用に共することが
できる。伝熱フィン22A、22Bとしてアルミニウム製の断
面が格子状に複数段設けた押し出し成型材の形状として
は第２図に示すような多段に多穴を設け内壁11を一体に
単位当りの伝熱フィン面積を増大したもの、第３図に示
すような多穴を千鳥状に配列し押し出し加工性を良好に
したもの、第４図に示すような多孔の穴形状を楕円ある
いは多角形に設け全体のピッチを小さく加工し多孔の数
を多く設定して単位当りの伝熱フィン面積を増大したも
のを示した。
第２図、第３図、第４図に示した様な押し出し成型材
を用いて高温ガス通路12A、12Bの内壁14を構成する一体
化により前記伝熱フィン22A、22Bと内壁14は一体のフィ
ンの効果があり燃焼室10からの伝熱フィン22A、22Bを通
じて冷媒通路16に高効率な熱交換効率で伝熱し、効率ア
ップと機器のコンパクト化が可能となる。また、冷媒中
にはコンプレッサーのオイルが常に溶存しており加熱器
で冷媒を気化させると次第にオイルが溜ってくる。オイ
ルが多く溜るとその粘性と低熱伝導のため冷媒の気化、
循環を阻害する。冷媒通路部材15の冷媒通路16の底部の
入口ヘッダー17に接続したオイル抜き管21を設けてある
ため加熱器にオイルが溜ると冷媒と一緒にオイルをオイ
ル抜き管から排出し確実にオイルを加熱器から除去し冷
媒の均一循環の維持により局部過熱による冷媒の熱分解
を生じなく信頼性の高いシステムである。
を用いて高温ガス通路12A、12Bの内壁14を構成する一体
化により前記伝熱フィン22A、22Bと内壁14は一体のフィ
ンの効果があり燃焼室10からの伝熱フィン22A、22Bを通
じて冷媒通路16に高効率な熱交換効率で伝熱し、効率ア
ップと機器のコンパクト化が可能となる。また、冷媒中
にはコンプレッサーのオイルが常に溶存しており加熱器
で冷媒を気化させると次第にオイルが溜ってくる。オイ
ルが多く溜るとその粘性と低熱伝導のため冷媒の気化、
循環を阻害する。冷媒通路部材15の冷媒通路16の底部の
入口ヘッダー17に接続したオイル抜き管21を設けてある
ため加熱器にオイルが溜ると冷媒と一緒にオイルをオイ
ル抜き管から排出し確実にオイルを加熱器から除去し冷
媒の均一循環の維持により局部過熱による冷媒の熱分解
を生じなく信頼性の高いシステムである。
発明の効果 以上のように本発明に熱交換器によれば、燃料供給装
置に接続したバーナに連通して設けた燃焼室と、前記燃
焼室の側面に連通して設けた燃焼ガス出口と、この燃焼
ガス出口に連通して設けた高温ガス通路と、燃焼ガスが
通過する前記高温ガス通路の外周伝熱隔壁に密着した多
数のフィンで分割し通路を構成した伝熱フィンと、前記
高温ガス通路の内壁を前記燃焼室で構成し、前記高温ガ
ス通路の外壁を構成する外周伝熱隔壁とこの外周伝熱隔
壁と密着した冷媒通路部材による二重壁構成と、前記燃
焼室の前記高温ガス通路と接しない残りの外面を覆う断
熱材と、前記伝熱フィンを押し出し成型材で構成すると
共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝熱フィンの
断面を格子状に複数段設けた構成で次の効果が得られ
る。
置に接続したバーナに連通して設けた燃焼室と、前記燃
焼室の側面に連通して設けた燃焼ガス出口と、この燃焼
ガス出口に連通して設けた高温ガス通路と、燃焼ガスが
通過する前記高温ガス通路の外周伝熱隔壁に密着した多
数のフィンで分割し通路を構成した伝熱フィンと、前記
高温ガス通路の内壁を前記燃焼室で構成し、前記高温ガ
ス通路の外壁を構成する外周伝熱隔壁とこの外周伝熱隔
壁と密着した冷媒通路部材による二重壁構成と、前記燃
焼室の前記高温ガス通路と接しない残りの外面を覆う断
熱材と、前記伝熱フィンを押し出し成型材で構成すると
共に前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝熱フィンの
断面を格子状に複数段設けた構成で次の効果が得られ
る。
（１） 伝熱フィンを押し出し成型材で構成すると共に
前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝熱フィンの断面
を格子状に複数段設けた構成により、各格子の外面全て
が伝熱面となり単位面積当りの伝熱面積を増大でき、燃
焼ガスの熱はフィンの全ての部分において速やかに伝熱
隔壁に伝熱するため、フィンの全ての部分が有効に作用
して熱効率を向上かつ安定化させ熱交換器を高負荷コン
パクトにでき、またフィンのピッチとフィンの厚みは自
由に設定できる。冷媒の流れに応じて、フィンのピッチ
を変化することにより伝熱能力に分布を設け燃焼ガスの
流れ分布にかかわらず熱交換性能をコントロールでき
る。冷媒は出口管近傍を多く流れ端部の流量は少ないか
ら、この部分のフィンピッチを順次小さくすることによ
り均一伝熱効率となり、過熱を生じなくかつ高効率とな
り高負荷コンパクトな熱交換器となる。
前記伝熱隔壁と一体的にし、かつ前記伝熱フィンの断面
を格子状に複数段設けた構成により、各格子の外面全て
が伝熱面となり単位面積当りの伝熱面積を増大でき、燃
焼ガスの熱はフィンの全ての部分において速やかに伝熱
隔壁に伝熱するため、フィンの全ての部分が有効に作用
して熱効率を向上かつ安定化させ熱交換器を高負荷コン
パクトにでき、またフィンのピッチとフィンの厚みは自
由に設定できる。冷媒の流れに応じて、フィンのピッチ
を変化することにより伝熱能力に分布を設け燃焼ガスの
流れ分布にかかわらず熱交換性能をコントロールでき
る。冷媒は出口管近傍を多く流れ端部の流量は少ないか
ら、この部分のフィンピッチを順次小さくすることによ
り均一伝熱効率となり、過熱を生じなくかつ高効率とな
り高負荷コンパクトな熱交換器となる。
（２） 伝熱フィンを押し出し成型材で構成することに
より伝熱フィンの各々の寸法は高精度に加工できると共
に、波状に屈曲させて構成した場合の様に残留応力も生
じないため、伝熱隔壁と一体的にするためブレージング
するとき、伝熱フィンと伝熱隔壁は全ての端面で確実に
接することができる。そのため、ブレージングの時位置
ぎめ保持治具の固定圧力も大きく設定でき、伝熱フィン
と伝熱隔壁は高圧力で全ての面が密接した状態でブレー
ジングできるため全域を完全に密着することにより、伝
熱フィンの全ての部分においては燃焼ガスの熱を速やか
に伝熱隔壁に伝熱する。このため、伝熱フィンの全ての
部分が有効に作用して熱効率を向上かつ安定化させるも
ので、フィン伝熱隔壁との不密着によるフィンの局部高
温を生じなく信頼性の高いシステムとなる。
より伝熱フィンの各々の寸法は高精度に加工できると共
に、波状に屈曲させて構成した場合の様に残留応力も生
じないため、伝熱隔壁と一体的にするためブレージング
するとき、伝熱フィンと伝熱隔壁は全ての端面で確実に
接することができる。そのため、ブレージングの時位置
ぎめ保持治具の固定圧力も大きく設定でき、伝熱フィン
と伝熱隔壁は高圧力で全ての面が密接した状態でブレー
ジングできるため全域を完全に密着することにより、伝
熱フィンの全ての部分においては燃焼ガスの熱を速やか
に伝熱隔壁に伝熱する。このため、伝熱フィンの全ての
部分が有効に作用して熱効率を向上かつ安定化させるも
ので、フィン伝熱隔壁との不密着によるフィンの局部高
温を生じなく信頼性の高いシステムとなる。
（３） 断熱構成の燃焼室と連通して設けた燃焼ガス出
口から噴出する燃焼ガスを燃焼ガスが通過する前記高温
ガス通路の外周伝熱隔壁に密着した多数の伝熱フィン高
温ガス通路の外周伝熱隔壁と縦方向の通路を有する多穴
管構成の冷媒通路部材で構成した熱交換器で燃焼ガスの
温度と流れを均一でき冷媒通路部材の各部を均一過熱で
きスムーズに冷媒を循環させ、かつ冷媒を局部過熱させ
ることがなく無動力熱搬送を確実におこなわせ冷媒の熱
分解を生じなく均一加熱はまた通路16内の流れの抵抗を
低減させることにより気泡発生が増大し、気泡上昇力は
強められ自然循環力が強くなり熱交換効率が増大し機器
のコンパクト化が可能となり、また均一加熱により冷媒
の局部以上過熱を防止することにより冷媒の熱分解ある
いは機器の異常温度上昇防止による信頼性向上を図るこ
とができる。
口から噴出する燃焼ガスを燃焼ガスが通過する前記高温
ガス通路の外周伝熱隔壁に密着した多数の伝熱フィン高
温ガス通路の外周伝熱隔壁と縦方向の通路を有する多穴
管構成の冷媒通路部材で構成した熱交換器で燃焼ガスの
温度と流れを均一でき冷媒通路部材の各部を均一過熱で
きスムーズに冷媒を循環させ、かつ冷媒を局部過熱させ
ることがなく無動力熱搬送を確実におこなわせ冷媒の熱
分解を生じなく均一加熱はまた通路16内の流れの抵抗を
低減させることにより気泡発生が増大し、気泡上昇力は
強められ自然循環力が強くなり熱交換効率が増大し機器
のコンパクト化が可能となり、また均一加熱により冷媒
の局部以上過熱を防止することにより冷媒の熱分解ある
いは機器の異常温度上昇防止による信頼性向上を図るこ
とができる。
（４） 上昇気泡流による気泡ポンプ作用により無動力
熱搬送が可能となり、低ランニングコストの暖房ができ
る。縦方向の通路16の下部から上部に至るまで均一に加
熱することにより自然循環を高めるだけでなく、下部に
おいて伝熱フィン22Bのピッチを小さくすることにより
さらに強く加熱することで自然循環力をさらに増加させ
ることができる。
熱搬送が可能となり、低ランニングコストの暖房ができ
る。縦方向の通路16の下部から上部に至るまで均一に加
熱することにより自然循環を高めるだけでなく、下部に
おいて伝熱フィン22Bのピッチを小さくすることにより
さらに強く加熱することで自然循環力をさらに増加させ
ることができる。
（５） 外周伝熱隔壁と一体に冷媒通路部材15を構成し
た二重壁構成による冷媒の燃焼ガス部への洩れ防止と高
温の燃焼室と冷媒通路を高温ガス通路で完全に分離した
ため局部過熱による冷媒の熱分解、劣化が生じ無くある
いは機器の異常温度上昇防止により信頼性の高いシステ
ムであり簡単な構成でかつ、気密性を維持でき排ガスが
洩れることがなく、冷媒が洩れた場合も火炎に直接冷媒
ガスが触れることが無く安全性が高いものである。
た二重壁構成による冷媒の燃焼ガス部への洩れ防止と高
温の燃焼室と冷媒通路を高温ガス通路で完全に分離した
ため局部過熱による冷媒の熱分解、劣化が生じ無くある
いは機器の異常温度上昇防止により信頼性の高いシステ
ムであり簡単な構成でかつ、気密性を維持でき排ガスが
洩れることがなく、冷媒が洩れた場合も火炎に直接冷媒
ガスが触れることが無く安全性が高いものである。
（６） フィンを押し出し材で構成することは、残留応
力を除去できることと、フィン全てを密着できるため、
伝熱フィンは局部的に高温となり変形して熱交換器全体
に応力を生じ破損、あるいは排ガス通路を閉塞し燃焼状
態の異常を生じることがなく安全性と耐久性の高いもの
である。
力を除去できることと、フィン全てを密着できるため、
伝熱フィンは局部的に高温となり変形して熱交換器全体
に応力を生じ破損、あるいは排ガス通路を閉塞し燃焼状
態の異常を生じることがなく安全性と耐久性の高いもの
である。
第１図は本発明の一実施例を示す熱交換器の一部切欠外
観斜視図、第２図は同器の冷媒通路部材と伝熱フィン部
の断面図、第３図、第４図はそれぞれ同器の伝熱フィン
の断面図、第５図は従来の冷媒加熱機の回路構成図、第
６図は従来の冷媒加熱機の外観斜視図である。 ８……バーナー、10……燃焼室、11……伝熱隔壁、12
A、12B……高温ガス通路、13……燃焼ガス出口、14……
内壁、15……冷媒通路部材、16……通路、22A、22B……
フィン。
観斜視図、第２図は同器の冷媒通路部材と伝熱フィン部
の断面図、第３図、第４図はそれぞれ同器の伝熱フィン
の断面図、第５図は従来の冷媒加熱機の回路構成図、第
６図は従来の冷媒加熱機の外観斜視図である。 ８……バーナー、10……燃焼室、11……伝熱隔壁、12
A、12B……高温ガス通路、13……燃焼ガス出口、14……
内壁、15……冷媒通路部材、16……通路、22A、22B……
フィン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 忠善 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 高山 稔 大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−51664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105395（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24H 9/00 F25B 41/00 F28D 7/00
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼供給装置に接続したバーナに連通して
設けた燃焼室と、前記燃焼室の側面に連通して設けた燃
焼ガス出口と、この燃焼ガス出口に連通して設けた高温
ガス通路と、燃焼ガスが通過する前記高温ガス通路の外
周伝熱隔壁に密着した多数のフィンで分割し通路を構成
した伝熱フィンと、前記高温ガス通路の内壁を前記燃焼
室で構成し、前記高温ガス通路の外壁を構成する外周伝
熱隔壁とこの外周伝熱隔壁と密着した冷媒通路部材によ
る二重壁構成と、前記燃焼室の前記高温ガス通路と接し
ない残りの外面を覆う断熱材と、前記伝熱フィンを押し
出し成型材で構成すると共に前記伝熱隔壁と一体的に
し、かつ前記伝熱フィンの断面を格子状に複数段設けた
熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100078A JP2845566B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100078A JP2845566B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167A JPH04167A (ja) | 1992-01-06 |
| JP2845566B2 true JP2845566B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=14264411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100078A Expired - Fee Related JP2845566B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845566B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114176A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-19 | Fujitsu Ltd | 高速電界効果半導体装置 |
| JPH0417260U (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-13 | ||
| JPH0417261U (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-13 | ||
| CA2425233C (en) * | 2003-04-11 | 2011-11-15 | Dana Canada Corporation | Surface cooled finned plate heat exchanger |
| US20110155567A1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-30 | Woongjin Coway Co., Ltd. | Deodorization module and food waste treatment apparatus having the same |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2100078A patent/JP2845566B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04167A (ja) | 1992-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |