JP3166068B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3166068B2 JP19798496A JP19798496A JP3166068B2 JP 3166068 B2 JP3166068 B2 JP 3166068B2 JP 19798496 A JP19798496 A JP 19798496A JP 19798496 A JP19798496 A JP 19798496A JP 3166068 B2 JP3166068 B2 JP 3166068B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、暖房用の石油温水
ボイラ等の熱交換器の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、特開平5−18771号公報に
示された従来の熱交換器を示す断面図であり、図におい
て、21は燃焼器、22はこの燃焼器1の上部に設けら
れた燃焼筒、23は燃焼ガスが排気される排気筒であ
り、24は燃焼筒22の外周に形成され、水の通るウォ
ータジャケット、25はウォータジャケット24の下流
側に接続されたフィンチューブである。
【0003】次に動作について説明する。燃焼器21で
発生した燃焼ガスの熱により、ウォータジャケット24
の水が加熱され、次にフィンチューブ25を通過すると
きに、フィンチューブ25のフインで受熱した熱がフィ
ンチューブ25へと熱伝導され、加熱されたウォータジ
ャケット24の水がさらに加熱されて、高温に昇温して
暖房個所(図示せず)へ供給される。熱交換後の燃焼ガ
スは排気筒23から排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換器は以上
のように横成されているので、フィンチューブ25は銅
管にフィンをロー付により固定し、さらに燃焼ガスの結
露によって生ずる腐食を防止するため、鉛溶融メッキ処
理を施すなどの必要があり、製造工程が複雑であり、ま
た、性能を確保するためにはフィンの枚数を多くする必
要があり、フィンチューブ25を二重にするなどして長
さを長くする必要があり、熱交換器が大きくなり、かつ
コスト高になるなどの問題点があった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、生産性がよく、性能が高く、経
済的で、かつコンパクトな熱交換器を得ることを目的と
したものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる熱交換
器は、燃焼室の上部に設けられた円筒容器状の熱交換器
と、この熱交換器と前記燃焼室の上部内周壁及び天井部
内壁との間に形成された排ガス路と、前記熱交換器の上
部に前記排ガス路内に突出して設けられた吸熱フィン
と、この吸熱フィンに設けられ燃焼ガスが通過する通気
口と、を備える。
【0007】また、燃焼用バーナの上部に燃焼室を形成
する内筒とこの内筒の外周を囲み前記内筒との間に水壁
層を形成する外筒からなる中空筒状の第1の熱交換器
と、この第1の熱交換器の前記燃焼室の上部に設けられ
た円筒容器状の第2の熱交換器と、この第2の熱交換器
の上部と前記燃焼室の上部内周壁及び天井部内壁との間
に形成された排ガス路と、前記第2の熱交換器の上部に
前記排ガス路内に突出して設けられた吸熱フィンと、こ
の吸熱フィンに設けられ燃焼ガスが通過する通気口と、
を備える。
【0008】また、吸熱フィンの通気口を通過した燃焼
ガスが衝突するように前記通気口に対向して衝突壁を設
けたものである。
【0009】また、吸熱フィンは第2の熱交換器の外周
に沿って設けられた外周壁と、この外周壁の内側に対向
して設けられた内周壁と、前記外周壁と前記内周壁の両
上端部に連接された上壁とを備え、前記外周壁に設けた
第1の通気口とこの第1の通気口に対向して前記内周壁
に設けた第2の通気口を設けたものである。
【0010】また、吸熱フィンの外周壁の下端部は第2
の熱交換器の側面上部に接合され、内周壁の下端部が第
2の熱交換器の上部に接合されたものである。
【0011】また、第2の通気口が第1の通気口より小
さいものである。
【0012】また、第1の通気口を外周壁と上壁との連
接部に、第2の通気口を内周壁と前記上壁との連接部に
設けたものである。
【0013】また、第2の熱交換器の上部からの吸熱フ
ィンの高さを前記フィンの上部と燃焼室の天井部内壁と
の間隙より大きくしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明による熱交換器の
実施の形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明に
よる熱交換器の断面図、図2は熱交換器の第2の熱交換
器の部分斜視図、図3は第2の熱交換器の部分側面断面
図、図4は図3の部分平面断面図である。図1及び図2
において、1はバーナ、2はこのバーナのヘッド、3a
は燃焼室、3bは燃焼室の内筒、3cは内筒3bの外周
を小間隙を有して囲んだ外筒である。
【0015】4は外筒3cの下部に設けた給水口、3は
これらで構成した中空円筒状の第1の熱交換器である。
5は第1の熱交換器3の内側上部に配置した円筒容器状
の第2の熱交換器であり、この第2の熱交換器5には第
1の熱交換器3との接続パイプ6と、その反対側に位置
して給湯口7を設けている。5aは第2の熱交換器5の
外ケース、5bは内ケース、8は第1の熱交換器3内筒
3bと第2の熱交換器4の外ケースとの間に形成した排
ガス路である。
【0016】図3において9は第2の熱交換器5の外ケ
ース5aの上部に取り付けられた吸熱フィンであり、下
端部の接合部9aが外ケース5aの外周上部に接合され
た外周壁9bと、この外周壁9bの内側に対向して設け
られ、下端部に設けた接合部9cを外ケース5aの上部
に接合した内周壁9dと、外周壁9bと内周壁9dの両
上端部に連接された上壁9eとからなり、9fは外周壁
9bに設けられ、燃焼ガスが通過するときに縮流を生じ
させる第1の通気口、9gは内周壁9dに設けられ燃焼
ガスが通過するときに縮流を生じさせる第2の通気口で
ある。9hは吸熱フィン9の第2の通気口9gに対向さ
せ、吸熱フィン9の固定部9cに連接され、第2の通気
口9gから吹き出した燃焼ガスが衝突する衝突壁であ
る。
【0017】11は第1の熱交換器3の上部の開口部を
覆うフタで、排気口11aを有する。12は吸熱フィン
9の上部とフタ11との間に形成した排ガス路である。
受熱部を構成している第1の熱交換器3と第2の熱交換
器5、吸熱フィン9はそれぞれフェライト系耐蝕ステン
レス鋼板で形成されている。
【0018】次に、実施の形態1の構成の動作について
説明する。まず、水の流れは、給水口4より第1の熱交
換器3内に入る。この第1の熱交換器3に入った水は接
続パイプ6を通って、第2の熱交換器5内に入り、給湯
口7より放熱機(図示せず)への循環回路へと導かれ
る。
【0019】一方、バーナ1のバーナヘッド部2形成さ
れた火炎は、燃焼室3aを上昇し、燃焼反応を終了した
高温の燃焼ガスは、内筒3bの内壁面および第2勲交換
器5の底部を直接加熱する。これらの受熱によって温度
降下した燃焼ガスは排ガス路8を通過しながら、第1の
熱交換器3上部と第2の熱交換器5の側面を加熱し、さ
らに燃焼ガスとその上部を通過しながら吸熱フィン9を
加熱し、燃焼熱を有効に第2の熱交換器5に伝え、排気
口11aより排出される。
【0020】次に、吸熱フィン9の動作について図4に
より説明する。吸熱フィン9は吸熱は燃焼ガスの縮流と
衝突による伝熱効果を利用したものであり、燃焼ガスの
通路が狭くなる所では燃焼ガスの縮流が生じ、その通路
部分では熱の伝導効率がよくなる。
【0021】図4に示すように、まず、排ガス路8から
流れてきた燃焼ガスの一部は第1の通気口9fを通過す
る。このときに燃焼ガスの縮流が生じ、吸熱フィン9の
第1の通気口9fの縁の吸熱が効率よく行われる。次
に、第1の通気口9fから吹き出た燃焼ガスは、第2の
通気口9gを通過する。このときに燃焼ガスの縮流が生
じ、第2の通気口9gの縁部の吸熱が効率よく行われ
る。なお、燃焼ガスの流れが第2の通気口9gで第1の
通気口9fより弱まるときは、縮流の伝熱効率を高くす
るため第2の吸熱口9gを第1の通気口9fよりも小さ
くする。
【0022】次に、第2の通気口9gから吹き出た燃焼
ガスは、衝突壁9hに衝突する。燃焼ガスの流れが壁な
どに遮られ衝突すると、突された部分の伝熱効率がよく
なるので、衝突壁9hで吸熱が効率よく行われる。一
方、排ガス路8から流れてきた燃焼ガスの一部は、排ガ
ス路12を流れるが、吸熱フィン9の上部壁9eで吸熱
される。
【0023】このように、第1の通気口9fの縁部、第
2の通気口9gの縁部、衝突壁9h及び上壁9eで吸熱
された熱は、吸熱フィン9の外周壁9bと固定部9cか
ら第2の熱交換器9の外ケース5aに伝達され、排気口
11aに近くなり温度の低下した燃焼ガスでも効率よく
熱交換を行うことができる。
【0024】また、外ケース5aの上面から吸熱フィン
9の高さL1をフタ11と吸熱フィン9の上部との間隙
L2より大きくしたので、限られたスペースにおいて燃
焼ガスの流れる量が多くなり、燃焼ガスを効率よく吸熱
することができる。
【0025】また、吸熱フィン9を一体成形する場合、
第1の通気口9fを外周壁9bと上壁9eとの連接部で
ある角部に、第2の通気口9gを内周壁9dと上壁9e
との連接部である角部に設けたので、角部にかける圧力
も少なくすみ、容易に製造することができる。
【0026】なお、本実施の形態は吸熱フィン9は衝突
壁9hを備えたものを示したが、衝突壁9hがない吸熱
フィン9でも同様な効果がある。
【0027】また、本実施の形態では吸熱フィン9に第
1、第2の通気口9f、9gを外周壁9b、内周壁9d
に設けたが熱交換器のサイズにより、通気口を設ける壁
を1個、または、3個以上にしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、燃焼
室の上部に設けられた円筒容器状の熱交換器と、この熱
交換器と前記燃焼室の上部内周壁及び天井部内壁との間
に形成された排ガス路と、前記熱交換器の上部に前記排
ガス路内に突出して設けられた吸熱フィンと、この吸熱
フィンに設けられ燃焼ガスが通過する通気口と、を備え
たので、燃焼ガスの縮流により伝熱効率がよくなり、熱
交換の性能が高く、生産性がよく、経済的で、かつコン
パクトにすることができる。
【0029】また、燃焼用バーナの上部に燃焼室を形成
する内筒とこの内筒の外周を囲み前記内筒との間に水壁
層を形成する外筒からなる中空筒状の第1の熱交換器
と、この第1の熱交換器の前記燃焼室の上部に設けられ
た円筒容器状の第2の熱交換器と、この第2の熱交換器
の上部と前記燃焼室の上部内周壁及び天井部内壁との間
に形成された排ガス路と、前記第2の熱交換器の上部に
前記排ガス路内に突出して設けられた吸熱フィンと、こ
の吸熱フィンに設けられ燃焼ガスが通過する通気口と、
を備えたので、燃焼ガスの縮流により伝熱効率がよくな
り、熱交換の性能が高く、生産性がよく、経済的で、か
つコンパクトにすることができる。
【0030】また、吸熱フィンの通気口を通過した燃焼
ガスが衝突するように前記通気口に対向して衝突壁を設
けたので、衝突による伝熱効率がよくなり、さらに熱交
換の性能を高くすることができる。
【0031】また、吸熱フィンは第2の熱交換器の外周
に沿って設けられた外周壁と、この外周壁の内側に対向
して設けられた内周壁と、前記外周壁と前記内周壁の両
上端部に連接された上壁とを備え、前記外周壁に設けた
第1の通気口とこの第1の通気口に対向して前記内周壁
に設けた第2の通気口を設けたので、さらに熱交換の性
能を高くすることができる。
【0032】また、吸熱フィンの外周壁の下端部は第2
の熱交換器の側面上部に接合され、内周壁の下端部が第
2の熱交換器の上部に接合されたので、接合により伝熱
効率がよくなり、さらに熱交換の性能を高くすることが
できる。
【0033】また、第2の通気口が第1の通気口より小
さいので、燃焼ガスの流れが弱くなっても、さらに熱交
換の性能を高くすることができる。
【0034】また、第1の通気口を外周壁と上壁との連
接部に、第2の通気口を内周壁と前記上壁との連接部に
設けたので、一体成形する場合に角部にかける圧力も少
なくすみ、容易に製造することができる。
【0035】また、第2の熱交換器の上部からの吸熱フ
ィンの高さを前記フィンの上部と燃焼室の天井部内壁と
の間隙より大きくしたので、吸熱フィンを通過する燃焼
ガスの量が多くなり、さらに熱交換の性能を高くするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による熱交換器の実施の形態1を示
す側面断面図である。
【図2】 図1の第2の熱交換器の斜視図である。
【図3】 図2の部分側面断面図である。
【図4】 図2の部分平面断面図である。
【図5】 従来の熱交換器を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バーナ、3 第1の熱交換器、3a 燃焼室、3b
内筒、3c 外筒、5 第2の熱交換器、9 吸熱フ
ィン、9a、9c 接合部、9b 外壁、9d内周壁、
9e 上壁、9f 第1の通気口、9g 第2の通気
口、9h 衝突壁、11 フタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24H 1/24 F24H 9/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室の上部に設けられた円筒容器状
    熱交換器この熱交換器と 前記燃焼室の上部内周壁及び天井部内壁
    との間に形成された排ガス路と、 前記熱交換器の上部に前記排ガス路内に突出して設けら
    れた吸熱フィンと、 この吸熱フィンに設けられガスが通過する通気口
    と、 を備えたことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 燃焼用バーナの上部に燃焼室を形成する
    内筒とこの内筒の外周を囲み前記内筒との間に水壁層を
    形成する外筒からなる中空筒状の第1の熱交換器と、 この第1の熱交換器の前記燃焼室の上部に設けられた
    筒容器状の第2の熱交換器と、 この第2の熱交換器の上部と前記燃焼室の上部内周壁及
    天井部内壁との間に形成された排ガス路と、 前記第2の熱交換器の上部に前記排ガス路内に突出して
    設けられた吸熱フィンと、 この吸熱フィンに設けられガスが通過する通気口
    と、 を備えたことを特徴とする熱交換器。
  3. 【請求項3】 吸熱フィンの通気口を通過した燃焼ガス
    が衝突するように前記通気口に対向して衝突壁を設けた
    ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の熱交換
    器。
  4. 【請求項4】 吸熱フィンは第2の熱交換器の外周に沿
    って設けられた外周壁と、この外周壁の内側に対向して
    設けられた内周壁と、前記外周壁と前記内周壁の両上端
    部に連接された上壁とを備え、前記外周壁に設けた第1
    の通気口とこの第1の通気口に対向して前記内周壁に設
    けた第2の通気口を設けたことを特徴とする請求項2ま
    たは請求項3記載の熱交換器。
  5. 【請求項5】 吸熱フィンの外周壁の下端部は第2の熱
    交換器の側面上部に接合され、内周壁の下端部が第2の
    熱交換器の上部に接合されたことを特徴とする請求項4
    記載の熱交換器。
  6. 【請求項6】 第2の通気口が第1の通気口より小さい
    ことを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
  7. 【請求項7】 第1の通気口を外周壁と上壁との連接部
    に、第2の通気口を内周壁と前記上壁との連接部に設け
    たことを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
  8. 【請求項8】 第2の熱交換器の上部からの吸熱フィン
    の高さを前記フィンの上部と燃焼室の天井部内壁との間
    隙より大きくしたことを特徴とする請求項4記載の熱交
    換器。
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