JP3444927B2 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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JP3444927B2
JP3444927B2 JP18779793A JP18779793A JP3444927B2 JP 3444927 B2 JP3444927 B2 JP 3444927B2 JP 18779793 A JP18779793 A JP 18779793A JP 18779793 A JP18779793 A JP 18779793A JP 3444927 B2 JP3444927 B2 JP 3444927B2
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、バーナからの燃焼ガス
が流動する燃焼ガス流路内に、被加熱流体が通流する伝
熱管が配置され、その伝熱管の外周部に、燃焼ガス流動
方向に沿わせた状態で伝熱板が付設された熱交換器に関
する。 【0002】 【従来の技術】かかる熱交換器では、例えば、バーナに
対するインプットが小さいとき、あるいは、熱交換器に
対する被加熱流体の供給温度が低いときには、燃焼ガス
流路に配置されている伝熱板において、燃焼ガスの露点
よりも低い温度の領域が生じて、その領域で結露する場
合がある。結露が生じると、その結露水が原因となって
固体の腐食生成物が生成するので、熱交換器の耐久性が
低下する。従って、従来では、伝熱板に結露が生じるの
を防止するために、燃焼ガス流路に伝熱管を配置する際
には、燃焼ガスの温度が低くなる燃焼ガス流路の下流部
分に、昇温した被加熱流体が通流する伝熱管部分を配置
することにより、結露が生じるのを抑制していた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼ガ
ス流路の下流部分に、昇温した被加熱流体が通流する伝
熱管部分を配置するだけでは、伝熱板に結露が生じるの
を確実に防止することができず、未だ耐久性の向上の面
で改善の余地があった。本発明は、かかる実情に鑑みて
成されたものであり、その目的は、伝熱板に結露が生じ
るのを防止して腐食生成物の生成を防止し、耐久性を向
上させることにある。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明による熱交換器の
特徴構成は、前記伝熱板におけるボス部が前記伝熱管に
外嵌されて、前記伝熱板が前記伝熱管の外周部に付設さ
れ、前記ボス部における前記伝熱管よりも前記燃焼ガス
流動方向下流側に対応する部分、及び、前記伝熱板にお
ける前記伝熱管よりも前記燃焼ガス流動方向下流側に対
応する部分が切り欠かれて、前記伝熱管との伝熱を抑制
するための切欠部が形成されている点にある。 【0005】 【作用】上記特徴構成による作用は、以下の通りであ
る。燃焼ガスは、伝熱管が障壁となって伝熱管よりも燃
焼ガス流動方向下流側には回り込まないので、伝熱管よ
りも燃焼ガス流動方向下流側には、燃焼ガスが通風しな
い領域(以下、無通風域と称する場合もある)が生じ
る。ボス部における伝熱管よりも燃焼ガス流動方向下流
側であって前記無通風域に臨む部分、及び、伝熱板にお
ける伝熱管よりも燃焼ガス流動方向下流側であって前記
無通風域に臨む部分は燃焼ガスと接触しないので、特に
温度が低くなって燃焼ガスの露点以下の温度になりやす
い。又、ボス部における伝熱管よりも燃焼ガス流動方向
上流側に対応する部分、及び、伝熱板における伝熱管よ
りも燃焼ガス流動方向上流側に対応する部分には、燃焼
ガスが常時当たって加熱されるので、その部分の温度が
燃焼ガスの露点以下になることはほとんど無い。そこ
で、ボス部における伝熱管よりも燃焼ガス流動方向上流
側に対応する部分は残して、ボス部における伝熱管より
も燃焼ガス流動方向下流側に対応する部分、及び、伝熱
板における伝熱管よりも燃焼ガス流動方向下流側に対応
する部分を切り欠いて、切欠部を形成することにより、
ボス部における伝熱管よりも燃焼ガス流動方向上流側に
対応する部分にて伝熱管と伝熱を行わせるようにしなが
ら、切欠部により伝熱管との伝熱を抑制して、伝熱板に
おける切欠部よりも燃焼ガス流動方向下流側に対応する
部分の温度低下を抑制し、その部分の温度が燃焼ガスの
露点以下になるのを回避する。要するに、ボス部におけ
る伝熱管よりも燃焼ガス流動方向上流側に対応する部分
は残して、ボス部及び伝熱板夫々における伝熱管よりも
燃焼ガス流動方向下流側に対応する部分を切り欠いて切
欠部を形成することにより、伝熱板と伝熱管との間の熱
伝導の低下を極力抑制しながら、切欠部により伝熱板に
おける伝熱管よりも燃焼ガス流動方向下流側に対応する
部分の温度低下を抑制して、伝熱板に結露が生じるのを
防止するのである。 【0006】 【発明の効果】その結果、伝熱板に結露が生じるのを防
止して腐食生成物の生成を防止することができるので、
耐久性を向上させることができるようになり、しかも、
伝熱板と伝熱管との間の熱伝導の低下を極力抑制するこ
とができるので、加熱効率の低下を極力抑制することが
できる。 【0007】 【実施例】以下、本発明による熱交換器を給湯装置に適
用した場合の実施例について、図面に基づいて説明す
る。先ず、図1に基づいて、給湯装置の全体構成につい
て説明する。筒胴1の下端側にバーナ2を配置し、その
筒胴1の内部に下方から上方に向かって燃焼ガスが流動
する燃焼ガス流路Fを形成してある。筒胴1の上端側且
つ燃焼ガス流路F内に熱交換器3を配置してある。図中
の4は熱交換器3に対する給水管、5は熱交換器3から
の出湯管、6は燃焼用空気を供給するファン、7は外装
ケーシングである。 【0008】次に、図2乃至図4に基づいて、熱交換器
3について説明を加える。被加熱流体としての水が通流
する伝熱管31の複数を、燃焼ガス流路F内に、燃焼ガ
ス流動方向に直交する向きに位置させた状態で、燃焼ガ
ス流動方向及びそれと直交する方向に並設してある。
尚、燃焼ガス流動方向には上下2段に並設してある。同
一の段にある伝熱管31により一連の蛇行流路を形成
し、且つ、上下の蛇行流路を接続して一連の流路を形成
するように、複数の伝熱管31を筒胴1の外部において
接続管32にて接続してある。多数の伝熱板33を、燃
焼ガス流動方向に沿わせた状態で、伝熱管31の外周部
に付設してある。尚、伝熱板33には、複数の伝熱管3
1の配置形態に合わせて、複数のボス部34を形成して
あり、複数のボス部34夫々を対応する伝熱管31夫々
に外嵌することにより、伝熱板33を伝熱管31の外周
部に付設している。 【0009】図3及び図4に示すように、燃焼ガスは、
伝熱管31が障壁となって伝熱管31よりも燃焼ガス流
動方向下流側には回り込まないので、伝熱管31よりも
燃焼ガス流動方向下流側には、燃焼ガスが通風しない無
通風域Sが生じる。伝熱板33における、上段の伝熱管
31による無通風域Sに臨む部分に、結露が生じるのを
抑制するために、円弧形状の切欠部35を形成してあ
る。その切欠部35を形成するに当たっては、伝熱板3
3のボス部34における伝熱管31よりも燃焼ガス流動
方向上流側に対応する部分は残して、伝熱板33のボス
部34における伝熱管31よりも燃焼ガス流動方向下流
側に対応する部分、及び、伝熱板33における伝熱管3
1よりも燃焼ガス流動方向下流側に対応する部分を切り
欠いて形成してある。 【0010】尚、図1に示すように、給水管4は、最下
段の伝熱管31に接続してある。又、給水管4は、その
途中において、筒胴1の外周部に対して燃焼ガス流動方
向上流側から下流側へ螺旋状に巻回して付設してあり、
もって、給水管4を流動する水により筒胴1を冷却保護
するようにしてある。出湯管5は、最上段の伝熱管31
に接続してある。 【0011】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。 上記実施例では、切欠部35を、伝熱板33におけ
る、上段の伝熱管31による無通風域Sに臨む部分に形
成する場合について例示したが、これに代えて、伝熱板
33における、全ての無通風域Sに臨む部分に形成して
も良い。あるいは切欠部35を、結露が発生しやすい無
通風域Sに臨む部分に形成しても良い。 【0012】 伝熱管31を燃焼ガス流動方向に3段
以上並設した場合は、切欠部35を、適宜、結露が発生
しやすい段の無通風域Sに臨む部分に形成すれば良い。 【0013】 切欠部35の形状は、上記実施例のよ
うに円弧形状に限定されるものではなく、例えば、図5
に示すように、三日月形状でも良い。 【0014】 【0015】 伝熱管31の外周部、及び、伝熱板3
3のボス部34の外周部に結露が生じるのを防止するた
めに、図6及び図7に示すように、断熱材36を、伝熱
管31の外周部、及び、伝熱板33のボス部34の外周
部の全周にわたって付設しても良い。尚、断熱材36と
しては、耐熱性(約400°C)が必要なことから、例
えば、Al23,SiO2等を主成分とするセラミック
繊維を用いて布状に形成したものを適用する。 【0016】 被加熱流体は、水に限定されるもので
はない。 本発明による熱交換器は、給湯装置以外に
も適用可能であり、例えば、暖房装置用に適用できる。 【0017】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion gas from a burner.
In which the fluid to be heated flows
Heat pipes are arranged, and the combustion gas flow
Heat exchanger with a heat transfer plate attached along the
I do. [0002] 2. Description of the Related Art In such a heat exchanger, for example, a burner is used.
When the input to the input is small or when the heat exchanger
When the supply temperature of the fluid to be heated is low, the combustion gas
The dew point of the combustion gas on the heat transfer plate
If an area with a lower temperature occurs and condensation forms in that area
There is a case. If condensation occurs, the condensation
Solid corrosion products are generated, making the heat exchanger more durable
descend. Therefore, in the past, dew condensation occurred on the heat transfer plate.
When placing heat transfer tubes in the combustion gas flow path to prevent
In the downstream part of the combustion gas passage where the temperature of the combustion gas becomes low
The heat transfer tube section through which the heated fluid flows flows
By doing so, the occurrence of dew was suppressed. [0003] However, the combustion gas
Through which the heated fluid flows through the downstream
Simply arranging the heat pipe section may cause condensation on the heat transfer plate.
Cannot be reliably prevented, and the durability is still improved.
There was room for improvement. The present invention has been made in view of such circumstances.
The purpose is to form condensation on the heat transfer plate.
To prevent the formation of corrosion products and improve durability.
To make it better. [0004] SUMMARY OF THE INVENTION A heat exchanger according to the present invention is provided.
The feature configuration isThe boss portion of the heat transfer plate is connected to the heat transfer tube.
The heat transfer plate is attached to the outer periphery of the heat transfer tube so as to be externally fitted.
And the combustion gas in the boss portion is more than the heat transfer tube.
The part corresponding to the downstream side in the flow direction and the heat transfer plate
Downstream of the heat transfer tube in the combustion gas flow direction.
The corresponding part is cut out,Suppresses heat transfer with the heat transfer tube
In that a notch is formed for the cutting. [0005] The operation of the above-mentioned feature is as follows.
You. Combustion gas is more intense than the heat transfer tubes due to the heat transfer tubes acting as barriers.
Since it does not flow to the downstream side in the flow direction of the combustion gas, it is
Downstream of the combustion gas flow direction, the combustion gas
Area (hereinafter sometimes referred to as a non-ventilated area)
You.Downstream from the heat transfer tube in the combustion gas flow direction at the boss
Side and the portion facing the non-ventilated area, and the heat transfer plate
Downstream of the heat transfer tube in the combustion gas flow directionSaid
Since the part facing the non-ventilated area does not come into contact with the combustion gas,
The temperature drops and it tends to be below the dew point of the combustion gas
No.Also, the flow direction of the combustion gas is higher than that of the heat transfer tube at the boss.
A portion corresponding to the upstream side, andIn heat transfer plateHeat transfer tube
RimoThe part corresponding to the upstream side in the combustion gas flow direction
Since the gas is constantly hit and heated, the temperature of that part
It hardly falls below the dew point of the combustion gas.There
In the boss, the combustion gas flow direction upstream of the heat transfer tube
Leave the part corresponding to the side
Also the portion corresponding to the downstream side in the combustion gas flow direction and heat transfer
Corresponding to the downstream side of the heat transfer tube in the combustion gas flow direction in the plate
By cutting out the part to be formed, forming a notch,
Upstream of the heat transfer tube in the combustion gas flow direction at the boss
The heat transfer tube and heat transfer should be performed in the corresponding part.
The notch suppresses heat transfer with the heat transfer tube,
In the combustion gas flow direction downstream of the notch
Suppress the temperature drop of the part, and the temperature of that part
Avoid falling below the dew point. In short, at the boss
Corresponding to the upstream of the heat transfer tube in the combustion gas flow direction
Are left behind, compared to the heat transfer tubes in the boss and heat transfer plate, respectively.
Cut out the portion corresponding to the downstream side in the combustion gas flow direction
By forming a notch, the heat between the heat transfer plate and the heat transfer tube
Notch to heat transfer plate
Downstream of the heat transfer tube in the combustion gas flow direction
Suppress the temperature drop of the part to prevent condensation on the heat transfer plate.
Prevent it. [0006] As a result, dew condensation on the heat transfer plate is prevented.
To prevent the formation of corrosion products,
So that durability can be improvedBecome, and
Minimize the decrease in heat conduction between the heat transfer plate and the heat transfer tubes.
Can minimize the decrease in heating efficiency.
it can. [0007] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a heat exchanger according to the present invention is applied to a water heater.
An embodiment in the case of use will be described with reference to the drawings.
You. First, the overall configuration of the hot water supply device will be described with reference to FIG.
Will be explained. A burner 2 is arranged at the lower end of the cylinder 1
Combustion gas flows from the bottom to the top inside the cylinder 1
The combustion gas flow path F is formed. Upper end side of cylinder 1
The heat exchanger 3 is disposed in the combustion gas flow path F. In the figure
4 is a water supply pipe for the heat exchanger 3, and 5 is from the heat exchanger 3.
Hot water supply pipe, 6 is a fan for supplying combustion air, and 7 is an exterior
It is a casing. Next, based on FIG. 2 to FIG.
Explanation about 3 will be added. Water flows as the fluid to be heated
A plurality of heat transfer tubes 31 are placed in the combustion gas flow path F,
In the direction perpendicular to the gas flow direction.
They are juxtaposed in the flow direction and the direction perpendicular thereto.
Incidentally, the fuel gas is arranged in two rows in the upper and lower stages in the flowing direction of the combustion gas. same
A series of meandering channels formed by the heat transfer tubes 31 in one stage
And connect the upper and lower meandering channels to form a series of channels
So that a plurality of heat transfer tubes 31 are
The connection is made by a connection pipe 32. A large number of heat transfer plates 33 are
The outer peripheral portion of the heat transfer tube 31 in a state where the
It is attached to. The heat transfer plate 33 includes a plurality of heat transfer tubes 3.
A plurality of bosses 34 are formed in accordance with the arrangement of 1.
And a plurality of heat transfer tubes 31 corresponding to the plurality of boss portions 34, respectively.
The heat transfer plate 33 is attached to the outer periphery of the heat transfer tube 31.
It is attached to the department. As shown in FIGS. 3 and 4, the combustion gas is
The heat transfer tube 31 acts as a barrier, and the combustion gas flow is higher than that of the heat transfer tube 31.
Since it does not wrap around downstream in the moving direction, it is
No downstream side of the combustion gas flow direction
A ventilation area S occurs. Upper heat transfer tube in heat transfer plate 33
31 that dew condensation occurs in the portion facing the non-ventilated area S
In order to suppress this, an arc-shaped notch 35 is formed.
You.In forming the notch 35, the heat transfer plate 3
Combustion gas flow in the boss portion 34 of the heat transfer tube 31 more than in the heat transfer tube 31
Boss of heat transfer plate 33
Downstream of the heat transfer tube 31 in the combustion gas flow direction in the section 34
And the heat transfer tube 3 in the heat transfer plate 33
Cut the portion corresponding to the downstream side of the combustion gas flow direction from 1
It is chipped and formed. [0010] As shown in FIG.
It is connected to the heat transfer tube 31 of the stage. The water supply pipe 4 is
On the way, the combustion gas flow
It is spirally wound from the upstream side to the downstream side and attached.
Thus, the barrel 1 is cooled and protected by the water flowing through the water supply pipe 4.
I have to do it. The hot water pipe 5 is a heat transfer pipe 31 at the top.
Connected to [Another embodiment] Next, another embodiment will be described.   In the above embodiment, the notch 35 is formed in the heat transfer plate 33.
In the part facing the non-ventilated area S by the upper heat transfer tube 31
However, instead of this, a heat transfer plate
33, in a portion facing all the non-ventilated areas S
Is also good. Alternatively, the notch 35 may be provided with
It may be formed in a portion facing the ventilation area S. The heat transfer tubes 31 are arranged in three stages in the flow direction of the combustion gas.
In the case of juxtaposition, the notch 35 is appropriately
What is necessary is just to form in the part which faces the non-ventilation area S of the step which is easy to do. The shape of the notch 35 is the same as in the above embodiment.
It is not limited to an arc shape as shown in FIG.
As shown in the crescent shapegood. [0014] [0015]   Outer peripheral portion of heat transfer tube 31 and heat transfer plate 3
3 to prevent dew formation on the outer peripheral portion of the boss portion 34.
In order to6 and 7As shown in FIG.
Outer periphery of tube 31 and outer periphery of boss 34 of heat transfer plate 33
It may be provided over the entire circumference of the part. In addition, with the heat insulating material 36
Therefore, since heat resistance (about 400 ° C) is required,
For example, AlTwoOThree, SiOTwoAnd other ceramics
A fabric formed using fibers is applied. [0016]   The fluid to be heated is limited to water
There is no.   The heat exchanger according to the present invention can be used for other than water heaters.
Is also applicable, for example, for a heating device. It should be noted that the claims are in contrast to the drawings.
Signs are provided for convenience.
It is not limited to the configuration of the attached drawings.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による熱交換器を適用した給湯装置の全
体構成図 【図2】給湯装置の一部切り欠き斜視図 【図3】給湯装置の熱交換器付近の縦断面図 【図4】図3におけるA−A矢視図 【図5】別実施例を示す給湯装置の熱交換器付近の縦断
面図 【図6】別実施例を示す給湯装置の熱交換器付近の縦断
面図 【図7】図6におけるB−B矢視図 【符号の説明】 2 バーナ 31 伝熱管 33 伝熱板34 ボス部 35 切欠部 F 燃焼ガス流路
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water heater to which a heat exchanger according to the present invention is applied. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the water heater. FIG. FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 3. FIG. 5 is a vertical sectional view showing the vicinity of a heat exchanger of a hot water supply apparatus according to another embodiment. FIG. longitudinal sectional view and FIG. 7 taken along line B-B plan view in FIG. 6 [description of Reference numerals] 2 burner 31 heat transfer tube 33 heat transfer plate 34 boss 35 notch F combustion gas flow passage in the vicinity exchanger

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28F 1/22 F24H 1/14 F28F 9/00 331 F28F 1/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F28F 1/22 F24H 1/14 F28F 9/00 331 F28F 1/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 バーナ(2)からの燃焼ガスが流動する
燃焼ガス流路(F)内に、被加熱流体が通流する伝熱管
(31)が配置され、その伝熱管(31)の外周部に、
燃焼ガス流動方向に沿わせた状態で伝熱板(33)が付
設された熱交換器であって、前記伝熱板(33)におけるボス部(34)が前記伝熱
管(31)に外嵌されて、前記伝熱板(33)が前記伝
熱管(31)の外周部に付設され、 前記ボス部(34)における前記伝熱管(31)よりも
前記燃焼ガス流動方向下流側に対応する部分、及び、前
記伝熱板(33)における前記伝熱管(31)よりも前
記燃焼ガス流動方向下流側に対応する部分が切り欠かれ
て、 前記伝熱管(31)との伝熱を抑制するための切欠
部(35)が形成されている熱交換器。
(1) A heat transfer tube (31) through which a fluid to be heated flows is disposed in a combustion gas flow path (F) through which combustion gas flows from a burner (2). , On the outer periphery of the heat transfer tube (31),
A heat exchanger provided with a heat transfer plate (33) along the flow direction of the combustion gas, wherein a boss portion (34) of the heat transfer plate (33) is provided with the heat transfer plate (33).
The heat transfer plate (33) is externally fitted to the pipe (31), and
The heat pipe (31) is attached to an outer peripheral portion of the heat pipe (31), and is higher than the heat transfer pipe (31) in the boss (34).
A portion corresponding to the downstream side in the combustion gas flow direction, and
Before the heat transfer tube (31) in the heat transfer plate (33).
The part corresponding to the downstream side of the combustion gas flow direction is notched.
And a notch (35) for suppressing heat transfer with the heat transfer tube (31).
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