JP4133506B2 - 熱交換装置及びフィン管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、水を湯に変える熱交換装置及び該熱交換装置に用いるフィン管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、家庭用ガス給湯暖房機の熱源機として、近時実施されている熱交換装置(１)を示している。
該熱交換装置(１)は、ガスバーナ(20)の上方に一次熱交換器(３)、該一次熱交換器の上方に二次熱交換器(４)を配備し、水配管(５)によって水を二次熱交換器(４)から一次熱交換器(３)に導く。
二次熱交換器(４)を通過する水配管は、図３に示す如く、管の長さ方向に等間隔にフィン(60)を形成し、管の表面積を大きくしている。
一次熱交換器(３)を通過する水配管は、平行に並べた金属製吸熱板(33)の列を貫通している。
【０００３】
ガスバーナ(20)の燃焼排ガスの温度は、バーナ近傍で約１５００℃、一次熱交換器(３)近傍で約２００℃、二次熱交換器(４)の近傍で約８０℃である。
上記熱交換装置(１)より以前の熱交換装置は、二次熱交換器(４)は存在せず、一次熱交換器(３)を通過して上昇する燃焼排ガスの温度を有効に利用していなかった。
図１の熱交換装置(１)は、一次熱交換器(３)を通過して上昇する燃焼排ガスの温度を、二次熱交換器(４)で有効利用して水を予備的に加熱できるため、熱効率を高めることができる。
【０００４】
ところが、二次熱交換器(４)のフィン管(６)には、燃焼排ガス中の水分が凝縮して、水滴が付着する。
従来のフィン管(６)のフィン(60)は、管軸を含む面での断面形状は半円形であり、付着した水滴が落下し難く、フィン(62)の表面に付着している時間が長い。このため、二次熱交換器(４)の熱交換効率を低下させる問題があった。
【０００５】
本発明は、フィン管のフィンの形状に工夫を施すことにより、上記問題を解決できるフィン管及び該フィン管を用いた熱交換装置を明らかにするものである。
【０００６】
本発明のフィン管は、金属管(61)の外周に、該管を一周する円形鍔状のフィン(62)を、管(61)の長さ方向に略等間隔に突設したフィン管(６)であって、フィン(62)は管と一体に連続している中空体であり、管(61)の軸心を含む面でのフィン(62)の断面形状は、外周縁が略三角形状に尖っており、各フィン (62) の対向する環状側壁は、外側に少し円弧状に膨らみ、且つ該側壁には管の軸心を半径中心とする環状の浅い凹み部 (63)(63) がフィン (62) を一周して形成され、フィン内部は管の内部に連続している。
【０００７】
本発明の熱交換装置は、バーナ(20)等の加熱源の上方に一次熱交換器(３)を配備し、該一次熱交換機の上方に二次熱交換器(４)を配備しており、上記フィン管を二次熱交換器(４)に実施している。水は二次熱交換器(４)を経て一次熱交換器(３)に導かれる。
【０００８】
【作用及び効果】
フィン管(６)の表面で、燃焼排ガスを含む外気の水分が凝縮して結露が生じても、フィン(62)に付着した水滴は、フィン(62)を伝ってフィン(62)の下端に集まる。フィン(62)は外周側へ尖っているから、水切れが良く、水滴は、フィン(62)に長く留まることなく、フィン管(６)から滴下する。
従って、従来の様にフィン表面に長時間留まる水滴群によって、フィンの熱交換効率を低下させることを抑えることができる。
又、フィン(62)は中空体であって管(61)内部に連続しているから、管を通過する水と、フィンとの熱交換の効率を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の熱交換装置の基本構成は、図１に基づいて説明した、一次熱交換器(３)と二次熱交換器(４)を有する従来例の熱交換装置(１)と同様である。
従来例での説明不足を補うと、一次熱交換器(３)及び二次熱交換器(４)は、夫々上下面が開口した筺状カバー(31)(41)に囲まれている。
両カバー(31)(41)の下端に内向きフランジ(32)(42)が突設され、両内向きフランジ(32)(42)にドレン管(34)(44)が接続される。両ドレン管(34)(44)は中和器(７)へ導かれる。
中和器(７)は、カバー(31)(41)内面に付着してフランジ(32)(42)に滴下し、ドレン管(34)(44)を通じて中和器(７)内に導かれた酸性凝縮水を中和し、排出する役割をなす。
熱交換装置(１)は、筺体(11)で覆われている。
【００１０】
本発明の特徴は、二次熱交換器(４)を通過するフィン管(６)にある。
フィン管(６)は、図２ａに示す如く、金属管(61)の外周に、該管を一周する円形鍔状のフィン(62)を、管(61)の長さ方向に略等間隔に突設している。
各フィン(62)は管(61)と一体に連続している中空体であり、図２ｂに示す如く、管(61)の軸心を含む面でのフィン(62)の断面形状は、外周縁が略三角形状に尖っている。
各フィン(62)の対向する環状側壁は、外側に少し円弧状に膨らみ、且つ該側壁には、管の軸心を半径中心とする環状の浅い凹み部(63)(63)がフィン(62)を一周して形成されている。
【００１１】
実施例のフィン管(６)は、耐熱性、耐錆性に優れ、良熱伝導性であって、後記するフィン加圧成形が可能な金属、例えば、チタン、ステンレス等で形成される。
尚、実施例のフィン管(６)は、最小外径1６mm、最大外径２２.５mm、肉厚３mmフィンのピッチ４.４mmである。
【００１２】
然して、バーナ(20)の燃焼排ガス中の水分が凝縮し、二次熱交換器(４)のフィン管(６)の表面で、結露が生じても、フィン(62)に付着した水滴は、フィン(62)を伝ってフィン(62)の下端に集まる。フィン(62)は外周側へ尖っているから、水切れが良く、水滴は、フィンに長く留まることなく落下する。
従って、従来の様にフィン表面に長時間留まる水滴群によって、フィン(62)の熱交換効率を低下させることを抑えることができる。
【００１３】
又、フィン(62)の対向する側面は丸く膨らみ、且つ、フィン(62)を一周する凹み部(63)(63)が形成されているため、フィン(62)の表面積が大きくなり、吸熱効率を高めることができる。
又、フィン(62)は中空体であって管(61)内部に連続しているから、管を通過する水と、フィンとの熱交換の効率を高めることができる。
【００１４】
尚、一次熱交換器(３)では、周辺温度が高いので、管に結露は生じない。
【００１５】
本発明の実施に際し、加熱源(２)は、ガスバーナ(20)に限らず、燃焼ガスの高温を利用するものであれば、種類を問わない。
【００１６】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】二次熱交換器を具えた熱交換装置の概略説明図である。
【図２】ａ図は、フィン管を示し、中心線から上は管の断面を示している。
ｂ図は、フインの拡大断面図である。
【図３】従来例のフィンの断面断面形状を示している。
【符号の説明】
(１) 熱交換装置
(２) 加熱源
(３) 一次熱交換器
(４) 二次熱交換器
(５) 水配管
(６) フィン管
(61) 金属管
(62) フィン

Claims (2)

1. 金属管(61)の外周に、該管を一周する円形鍔状のフィン(62)を、管(61)の長さ方向に略等間隔に突設したフィン管(６)であって、フィン(62)は管と一体に連続している中空体であり、管(61)の軸心を含む面でのフィン(62)の断面形状は、外周縁が略三角形状に尖っており、各フィン (62) の対向する環状側壁は、外側に少し円弧状に膨らみ、且つ該側壁には管の軸心を半径中心とする環状の浅い凹み部 (63)(63) がフィン (62) を一周して形成され、フィン内部は管の内部に連続しているフィン管。
2. ガスバーナ等の燃焼加熱源(２)の上方に一次熱交換器(３)、該一次熱交換器の上方に二次熱交換器(４)を配備し、水を二次熱交換器(４)に送り、該二次熱交換器(４)で予備加熱した水を一次熱交換器(３)に導く熱交換装置において、請求項１に記載のフィン管(６)を二次熱交換器(４)の熱交換用の管に実施した熱交換装置。

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