JP3687294B2 - Fin pipe turbulence generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給湯機の熱交換器の一部を構成するフィンパイプ等のフィンパイプ内空間に複数の切り起こし部分を形成したバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は従来の給湯機の熱交換器の一部を構成するフィンパイプの乱流形成装置の一例(従来例1)を示し、(A)は左側面図、(B)は一部断面正面図である。そして図11は図10に示す乱流形成装置をフィンパイプ内空間に装着した状態を示す断面図である。
上記図10及び図11で示す乱流形成装置は、熱交換器のフィンパイプ12内での温水の局部沸騰による沸き上がり音の防止と熱効率アップのため、フィンパイプ12内を流れる水流が乱流になるようにバネ状の乱流コイル11と銅板を捩じった形状のネジリ板10とが挿入された構成となっていた。
そして上記従来例1の乱流形成装置におけるネジリ板10と乱流コイル11との組付状態を図10により説明すると、ネジリ板10の長手方向の端部にスリット10a を形成し、このスリット10a を乱流コイル11の末端部にカシメることで上記ネジリ板10を固定し、これによりネジリ板10の回り止めがなされるように構成されていた。
また図12は従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例(従来例2)を示しており、この場合は、ネジリ板10の端部10b の径が乱流コイル11との関係において、相互にしまり嵌めとなるように上記ネジリ板10の端部10b の寸法Wを正確に管理していた。
さらに、また図13は従来のフィンパイプの乱流形成装置のさらに他の例(従来例3)を示しているが、この場合には上記従来例1及び2で不可欠であった乱流コイルを廃してバッフルプレート13のみを使用したものであり、同図で示すように、上記バッフルプレート13にはその長手方向に水流方向に対して角度90度に立ち上がるように切り起こした複数の切り起こし部14が形成されており、しかも上記バッフルプレート13がフィンパイプの空間内にしまり嵌めとなるように装着したものであって、これにより部品点数の削減を図ろうとするものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来例1及び2の場合では、ネジリ板10と乱流コイル11という2種類の部品が構成部品として不可欠であり、製造上の工数とコストがかかるという不都合があった。
特に図10、図11に示す従来例1の場合では、カシメ部のガタが大きいため、給湯機使用時にネジリ板10に回転振動が発生するという問題があり、これにより上記ネジリ板10に変形磨耗Sが生じる結果、ネジリ板10の外周部分の一部10c がフィンパイプ12の内壁面に接触を繰り返し、この接触部を削ってしまう等の不都合があった。
また図12に示す従来例2の場合では、ネジリ板10の端部10b の寸法Wを、しまり嵌めとなるように厳密に管理する必要があるため、例えばロール巻きされたストリップ材等を用いて簡単且つ低コストで所望とするネジリ板10を得ることができないという問題があった。
さらに、図13で示す従来例3の場合では、部品点数の削減については一応達成しているものの、同例のバッフルプレート13の切り起こし形状では、切り起こし部14の後側で水流が滞って局部沸騰の原因となることがあるのみならず、上記切り起こし部14が水流方向に対して角度90度に立ち上がらせて切り起こしてあるため、水流に対する抵抗がきわめて大きくなって缶体の圧損が大きくなるという不都合があった。
【0004】
そこで本発明は、上記従来のフィンパイプの乱流形成装置の問題点を解消し、ロール巻きされたストリップ材を用い、これを適当な長さに切断し、且つ水流方向に対して所定角度を付けて立ち上がらせ、水流の抵抗を適度に緩和できる複数の切り起こし部を設けることで、流れてくる水流を効率的に乱流となして局部沸騰の原因をなくすることが可能となり、しかも製造上の工数、コストの低減をも可能としたフィンパイプの乱流形成装置の提供を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明のフィンパイプの乱流形成装置は、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部を所定間隔をおいて形成すると共に各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し、またバッフルプレートはその両端部を中央部位に比べて幅広に形成すると共に前記両端部近傍に開口を形成し、前記両端部によってバッフルプレートがフィンパイプ内壁面にしまり嵌めされるように構成し、また前記開口によって前記両端部にしまり嵌めされる際の弾発力を付与すると共にフィンパイプの出入口付近で水流が滞流しにくくなるよう構成してあることを特徴としている。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1乃至図3に本発明の実施に形態の1例を示す。図1は乱流形成装置の一部拡大正面図、図2は同じく平面図である。図3は図1のA方向からみた状態を示す拡大図である。
【0007】
図1において、乱流形成装置を構成するバッフルプレート1は、例えばロール巻されたストリップ材を適当な長さに切断した帯状片からなり、その長手方向には水流方向に対して角度略45度に立ち上がらせた傾斜した切り起こし部2が複数、形成され、各切り起こし部2は、図2で示すようにバッフルプレート1を基準面として、それぞれ交互に逆向きとなるように形成してある。上記バッフルプレート1の幅Hはフィンパイプ内にしまり嵌めとなりうるような寸法に構成する。また上記各切り起こし部2は打ち抜き加工等により形成したL字状切れ込み1bに対して破線1aで示す位置でバッフルプレート1を基準面としてそれぞれ交互に逆向きとなるように曲げ加工等で折曲して形成してあるので、これら各切り起こし部2の形成によって三角形状の開孔3が同時に形成されている。なお、いうまでもなく切り起こし部2の高さ方向の幅h(三角形状の開孔3の高さ方向の幅)はバッフルプレート1の幅Hより小さくなっている。
以上のような構成のバッフルプレート1を、フィンパイプ内にしまり嵌めして装着することで所望とする乱流形成装置としての機能を奏するものである。これを図1により説明すると、符号Mで示すフィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレート1を境界面として一方の片面側では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部2に当たると、この切り起こし部2の傾斜に沿って実線矢印mで示すように外周方向へと流れ、他方の片面側では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部2に当たると、この切り起こし部2の傾斜に沿って破線矢印nで示すように外周方向へと流れる。このように、フィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレート1に設けた切り起こし部2の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成され、攪拌されるので、局部沸騰が抑制され、且つ熱効率が上昇する。また、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こし部2の数の増減、切り起こし部2の曲げ角度(この第1の例では、図3で示すようにバッフルプレート1に対する切り起こし部2の角度であり、例えば105 度)の設定如何によって抵抗を変えることで容易に調整可能となる。さらに上記バッフルプレート1は、例えばロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに上記のような構成の切り起こし部2を設けるという簡単な構成であるので製造性が極めて良いばかりか、コストの低減をも図ることができる。なお、バッフルプレート1単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より効果が期待できるのはいうまでもない。
【0008】
つぎに、発明の実施の形態の第2の例を図4乃至図6を参照して説明する。図4はバッフルプレート1の要部を示し、(A)は一部拡大正面図、(B)は一部拡大平面図である。また図5は図4の(A)をA方向からみた図である。さらに図6は乱流効果を説明するための模式図であって、(A)は第2の例を適用した場合を示し、(B)は第2の例を適用しない場合を示す。
この第2の例も第1の例と基本構成を共通とするが、この第2の例において、特に第1の例と比較して特に異なる構成は各切り起こし部2の形成によって同時に形成される三角形状の開孔3とは別に、上記各切り起こし部2の前後に新たに三角形状の開孔4を形成した点にある。
このような構成を採用することで、図6の(A)に示すように、フィンパイプ内を流れる水流のうち、一部の水流(図中、符号m1で示す)はバッフルプレート1を基準面として一方の片面側(表面側)から切り起こし部2に当たると、この切り起こし部2の傾斜面に沿って外向きに流れ、フィフィンパイプ内に当たって旋回するが、この旋回流の一部は上記切り起こし部2の前後に新たに設けた開孔4を通り抜け(図中、符号m2で示す)、他方の片面側(裏面側)へ流れると同時に、バッフルプレート1の他方の片面側(裏面側)から流れる水流(図中、符号m3で示す)も上記開孔4を通り抜けて一方の片面側(表面側)に流れる。要するに、水流は切り起こし部2の前後で滞ることなく、確実に乱流となって攪拌効果があるので、局部沸騰の原因が回避される。またバッフルプレート1の各切り起こし部2の前後に開孔4を新たに設けたことで、フィンパイプの左右いずれの側から上記バッフルプレート1を挿入しても水流の乱流化効果は変わることがないので乱流形成装置の製作にあたって工数、コストが少なくてすむ。この点、仮に上記のような開孔4が各切り起こし部2の前後に存在しなければ、図6の(B)で示すように、切り起こし部2の後部で水流が滞流(図中、符号m4で示す)して渦が発生し、これが局部沸騰の原因となりうるおそれがある。なお、バッフルプレート1単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より大きな効果が期待できるのはいうまでもない。
【0009】
つぎに、本発明の実施の形態の第3の例を図7乃至図9を参照して説明する。図7はバッフルプレート1の要部を示し、(A)は一部拡大正面図、(B)は一部拡大平面図である。また図8は図7の(A)をA方向からみた図である。さらに図9はフィンパイプの内空間にバッフルプレート1を装着した乱流形成装置の一部断面正面図である。
この第3の例も第1の例と基本構成を共通とするが、第1の例と比較して特に異なる構成はバッフルプレート1の両端部5が中央部位に比べて幅が広く、バッフルプレート1をフィンパイプ内に挿入して装着する際、上記両端部5にてフィンパイプ内にしまり嵌めできるようにした点である。
このような構成にすることで、しまり嵌めの寸法の管理は上記両端部5のみについて行えばよいのでバッフルプレート1の生産性が向上する。また図9で示すように、図中符号Mで示すフィンパイプ7内を流れる水流はバッフルプレート1を基準面として一方の片面側(表面側)では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部2に当たると、この切り起こし部2の傾斜面に沿って外周へ流れるが、バッフルプレート1の中央部位はその両端部5に比べて幅が狭く、フィンパイプ7の内壁との間に空隙Kが形成されているので、上記切り起こし部2の傾斜に沿って外周へ流れた水流(図中、符号m5で示す)は上記空隙Kからバッフルプレート1の裏面側へ旋回流として流れる。このように、フィンパイプ7内を流れる水流はバッフルプレート1に設けた切り起こし部2の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成されるのみならず、上記空隙Kを新たに設けたことでバッフルプレート1の裏面側へ旋回流として確実に流れるので水流の旋回効果が非常に高くなって局部沸騰がより一層抑制され、且つ熱効率も格段に上昇する。また両端部5近傍に形成した開孔6は上記両端部5がフィンパイプ7内にしまり嵌めされる際に、両端部5の弾発力を付与するために設けられているが、同時に水流Mがフィンパイプ7の出入口付近で滞流しにくくする効果がある。さらに第1の例と同様、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こし部2の数、切り起こし部2の曲げ角度(図8で示すようにバッフルプレート1に対する切り起こし部2の角度であり、例えば105 度)によって容易に調整可能であり、且つ上記バッフルプレート1はロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに所定構成の切り起こし部2を複数設けるという簡単な構成であるので、生産性も良好でコストの低減を図ることもできる。なお、バッフルプレート1単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より効果が期待できるのはいうまでもない。
【0010】
以上、説明した全ての実施の形態において、切り起こし部2の傾斜角度は水流方向に対して略45度としたが、これに限定されるものではなく、フィンパイプの径の大きさ、流速等により適宜変更してもよい。
【0011】
【発明の効果】
本発明は以上の構成よりなり、請求項1に記載のフィンパイプの乱流形成装置によれば、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部を所定間隔をおいて形成すると共に各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し、またバッフルプレートはその両端部を中央部位に比べて幅広に形成すると共に前記両端部近傍に開口を形成し、前記両端部によってバッフルプレートがフィンパイプ内壁面にしまり嵌めされるように構成し、また前記開口によって前記両端部にしまり嵌めされる際の弾発力を付与すると共にフィンパイプの出入口付近で水流が滞流しにくくなるよう構成してあるので、
しまり嵌めの寸法の管理は上記両端部のみについて行えばよいので、バッフルプレートの生産性が向上する。
またフィンパイプ内を流れる水流は一方面では切り起こし部に当たると、この切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れるが、バッフルプレートの中央部位はその両端部に比べて幅が狭くなってフィンパイプ内壁との間に空隙が形成してあるので、上記切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れた水流は上記空隙からバッフルプレートの裏面側へ旋回流として流れる。このように、フィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレートに設けた切り起こし部の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成されるのみならず、上記空隙からバッフルプレートの裏面側へ旋回流として流れるので、局部沸騰がより一層抑制され、且つ熱効率も格段に上昇する。
また、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こしの数、切り起こし部のバッフルプレート面に対する曲げ角度の選択如何によって容易に調整可能であり、且つ上記バッフルプレートはロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに切り起こし部を設けるという簡単な構成であるので生産性が良好でコストの低減を図ることができる。
また両端部近傍に形成した開口は上記両端部がフィンパイプ内にしまり嵌めされる際に、両端部の弾発力を付与するために設けられているが、同時に水流がフィンパイプの出入口付近で滞留しにくくする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例を示す乱流形成装置の一部拡大正面図である。
【図2】本発明の実施の形態の第1の例を示す乱流形成装置の一部拡大平面図である。
【図3】図1の乱流形成装置をA方向からみた図である。
【図4】本発明の実施の形態の第2の例を示し、(A)は一部拡大正面図、(B)は一部拡大平面図である。
【図5】図4の(A)をA方向からみた図である。
【図6】本発明の実施の形態の第2の例による乱流効果を説明するための模式図であって、(A)は第2の例を適用した場合を示し、(B)は第2の例を適用しない場合を示す。
【図7】本発明の実施の形態の第3の例を示し、(A)は一部拡大正面図、(B)は一部拡大平面図である。
【図8】図7の(A)をA方向からみた図である。
【図9】本発明の実施の形態の第3の例にかかる乱流形成装置をフィンパイプ内に装着した一部拡大断面図である。
【図10】従来のフィンパイプの乱流形成装置の一例(従来例1)を示し、(A)は左側面図、(B)は一部断面正面図である。
【図11】図10に示す乱流形成装置をフィンパイプ内空間に装着した状態を示す断面図である。
【図12】従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例(従来例2)を示す一部断面正面図である。
【図13】従来のフィンパイプの乱流形成装置のさらに他の例(従来例3)を示す一部斜視図である。
【符号の説明】
1 バッフルプレート
2 切り起こし部
3 開孔
4 開孔
5 両端部
6 開孔
7 フィンパイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fin pipe turbulent flow forming apparatus in which a baffle plate in which a plurality of cut-and-raised portions are formed is mounted in a space inside a fin pipe such as a fin pipe constituting a part of a heat exchanger of a water heater.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows an example (conventional example 1) of a fin pipe turbulent flow forming device that constitutes a part of a heat exchanger of a conventional water heater, in which (A) is a left side view and (B) is a partially sectional front view. FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which the turbulent flow forming device shown in FIG.
The turbulent flow forming apparatus shown in FIG. 10 and FIG. 11 is designed to prevent the boiling noise caused by local boiling of hot water in the
The assembly state of the
FIG. 12 shows another example (conventional example 2) of a conventional fin pipe turbulent flow forming device. In this case, the diameter of the
Furthermore, FIG. 13 shows still another example (conventional example 3) of the conventional fin pipe turbulent flow forming apparatus. In this case, the turbulent coil which is indispensable in the conventional examples 1 and 2 is used. As shown in the figure, the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above-described conventional examples 1 and 2, two types of parts, the
In particular, in the case of the conventional example 1 shown in FIGS. 10 and 11, there is a problem that rotational vibration is generated in the
In the case of the conventional example 2 shown in FIG. 12, the dimension W of the
Further, in the case of the conventional example 3 shown in FIG. 13, although the reduction of the number of parts has been achieved, the water flow is stagnant at the rear side of the cut and raised
[0004]
Therefore, the present invention eliminates the problems of the conventional fin pipe turbulent flow forming apparatus, uses a roll-wrapped strip material, cuts it to an appropriate length, and sets a predetermined angle with respect to the water flow direction. It is possible to eliminate the cause of local boiling by efficiently making the flowing water flow turbulent by providing multiple cut-and-raised parts that can moderately reduce the resistance of the water flow. It is an object of the present invention to provide a fin pipe turbulent flow forming device that can reduce the man-hours and costs.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the turbulent flow forming apparatus fin pipe of the present invention is a turbulent flow forming apparatus fin pipe obtained by mounting the baffle plate to the inner space of the full Inpaipu, in the longitudinal direction of the bar Tsu full plate It is inclined with respect to the water flow direction formed so as to be opposite alternately a plurality of cut-and-raised portion that has a reference plane lanced direction baffle plates of each cut-and-raised portion so as to form at predetermined intervals rise In addition, the baffle plate is formed so that both end portions thereof are wider than the central portion and an opening is formed in the vicinity of both end portions, and the baffle plate is tightly fitted to the inner wall surface of the fin pipe by the both end portions. In addition, the opening provides a resilient force when fitted into the both ends, and the water flow is unlikely to stagnate near the entrance and exit of the fin pipe. It is a feature to become as have configured.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partially enlarged front view of the turbulent flow forming device, and FIG. 2 is a plan view of the same. FIG. 3 is an enlarged view showing a state seen from the direction A of FIG.
[0007]
In FIG. 1, a
The desired function of the turbulent flow forming device is achieved by fitting the
[0008]
Next, a second example of the embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B show a main part of the
This second example also has the same basic configuration as the first example, but in this second example, a particularly different configuration compared to the first example is formed at the same time by forming each cut-and-raised
By adopting such a configuration, as shown in FIG. 6A, a part of the water flow (indicated by reference numeral m <b> 1) out of the water flow flowing in the fin pipe is the
[0009]
Next, a third example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a main part of the
The third example also has a basic configuration in common with the first example, but the configuration that is particularly different from the first example is that the
By adopting such a configuration, it is only necessary to manage the size of the interference fit only for the both
[0010]
As described above, in all the embodiments described above, the inclination angle of the cut-and-raised
[0011]
【The invention's effect】
The present invention consists of the above configuration, according to the turbulent flow forming apparatus fin pipe according to
Since the size of the interference fit needs to be managed only for the both ends, the productivity of the baffle plate is improved.
In addition, when the water flow flowing through the fin pipe hits the cut-and-raised part on one side, it flows to the outer circumference along the slope of this cut-and-raised part, but the width of the central part of the baffle plate is narrower than its both ends and the fin pipe Since a gap is formed between the inner wall and the inner wall, the water flow that flows to the outer periphery along the inclination of the cut and raised portion flows as a swirling flow from the gap to the back side of the baffle plate. As described above, the water flow flowing in the fin pipe always flows outward due to the presence of the cut-and-raised portion provided in the baffle plate, so that not only the turbulent flow is efficiently formed but also the back surface of the baffle plate from the gap. Since it flows as a swirling flow to the side, local boiling is further suppressed, and the thermal efficiency is remarkably increased.
In addition, the flow rate ratio between the can body side and the bypass side of a water heater can be easily adjusted by selecting the number of cuts and raising and the bending angle of the cut and raised part with respect to the baffle plate surface, and the baffle plate is rolled. The strip material is cut into a predetermined size, and a cut-and-raised portion is provided on the strip material, so that the productivity is good and the cost can be reduced.
The openings formed in the vicinity of both ends are provided to give elasticity of both ends when the both ends are tightly fitted in the fin pipe. There is an effect to make it difficult to stay.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged front view of a turbulent flow forming apparatus showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view of a turbulent flow forming apparatus showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of the turbulent flow forming device of FIG. 1 as viewed from the A direction.
4A and 4B show a second example of an embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a partially enlarged front view, and FIG. 4B is a partially enlarged plan view.
5 is a view of (A) of FIG. 4 as viewed from the direction A. FIG.
6A and 6B are schematic diagrams for explaining the turbulent flow effect according to the second example of the embodiment of the present invention, in which FIG. 6A shows a case where the second example is applied, and FIG. The case where the example of 2 is not applied is shown.
7A and 7B show a third example of an embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is a partially enlarged front view, and FIG. 7B is a partially enlarged plan view.
FIG. 8 is a view of (A) of FIG. 7 as viewed from the A direction.
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view in which a turbulent flow forming device according to a third example of an embodiment of the present invention is mounted in a fin pipe.
FIGS. 10A and 10B show an example (conventional example 1) of a conventional fin pipe turbulent flow forming device, in which FIG. 10A is a left side view and FIG.
11 is a cross-sectional view showing a state in which the turbulent flow forming device shown in FIG. 10 is mounted in the fin pipe internal space.
FIG. 12 is a partial sectional front view showing another example (conventional example 2) of a conventional fin pipe turbulent flow forming device.
FIG. 13 is a partial perspective view showing still another example (conventional example 3) of a conventional fin pipe turbulent flow forming device.
[Explanation of symbols]
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