JP6126822B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
そして、そのような設計がなされた具体例が例えば特許文献1に記載され、筺体内には、それぞれ直線部及び湾曲部を備えた複数の管が設けられている。
また、熱交換効率の観点上、複数の管は、隣り合う直線部(管体部)と直線部、及び隣り合う湾曲部(ループ部)と湾曲部がそれぞれ所定の間隔で配置されるのが望ましいが、支持体は、管の位置決めを行う機能を備えていない。従って、新たに部材を設ける場合、その部材は、支持体に頼ることなく単体で、複数の管の隣り合う部位を所定の配置で保つ必要があり、構造が複雑となる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、筺体に、管の隣り合う部位を所定の間隔で保つ機構を設けた熱交換器を提供することを目的とする。
図1〜図3に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器10は、複数の流路部11を有する1又は2以上の管22を備え、筺体12内で管22内を流れる流体Aと筺体12内に取り込まれた流体Bとを熱交換する。以下、詳細に説明する。
側壁部16は、平面視して、四角形状の底部14を囲むように形成され、底部14と一体化して形成されている。
なお、図2は、熱交換器10から天井板18を取り除いた状態が記載され、排出口19の記載が省略されている。
底部14には、図1、図2に示すように、筺体12内へ突出する複数の突起20(第2の突起)が形成され、天井板18にも、図1、図3に示すように、筺体12内に突出する複数の突起21(第1の突起)が形成されている。なお、図3は、底部14を取り除いた状態が記載されている。
本実施の形態では、図1〜図3に示すように、各突起20は平面視して円形であり、各突起21も筺体12の底側から見て円形であるが、この形状に限定されるものではない。
筺体12外で各管22に流入した水は、筺体12内を通過中に筺体12内の燃焼ガスによって加熱され、筺体12の外に送り出される。
本実施の形態では、熱交換器10は、図示しない顕熱熱交換器と共に用いられる潜熱熱交換器であり、燃焼ガスは、顕熱熱交換器を通過して水を加熱した後に、熱交換器10に送られる。熱交換器10で加熱され筺体12外に送り出された水は、各管22の流出側に連結された接続管23(図2、図3参照)を介して顕熱熱交換器に送られ、更に加熱され、給湯用の湯として用いられる。
X方向は、天井板18及び底部14に対して傾斜していてもよく、例えば、30°以下、好ましくは10°以下の範囲で傾斜していてもよい。
並列に並べられた3つの流路部群24と同じく並列に並べられた3つの流路部群25は、X方向に距離を有して配置され、上からN段目(Y方向一端からN番目)の流路部群24が上からN段目の流路部群25より高く位置するように配置されている(N=1、2、3)。
なお、流路部群24(流路部群25についても同じ)の各流路部11は、X方向に隣り合う流路部11が、異なる管22の流路部11である必要はなく、同じ管22の流路部11が隣り合って配置されていてもよい。また、X方向とY方向は、実質的に直交していればよく、Y方向がX方向に直交する方向に対して、例えば、±3°の範囲で傾斜していてもよい。
本実施の形態では、両側から突起20が当接している流路部11は、流路部11の長さ方向の異なる位置で両側から突起20が当接しているが、流路部11の長さ方向の同一位置で両側から突起20が当接していてもよい。これは、両側から突起21が当接している流路部11についても同じである。
そして、波状片34は、図4(A)に示すように、X方向に山部36及び谷部37が複数回繰り返され、波状片35も、X方向に山部38及び谷部39が複数回繰り返されている。波状片34の複数の山部36は等ピッチで配置され、波状片35の複数の谷部39も等ピッチで配置され、波状片34の各山部36は、波状片35の各谷部39の上位置に設けられている。波状支持体32は、この構成によって、波状支持体32が取り付けられている流路部群24のY方向の凹凸形状に合わせるように形成されている。
従って、最上段の流路部群24の各流路部11は、図1に示すように、上から当接する突起群26の突起21と、下から当接する波状支持体32とによって確実に固定された状態が保たれている。最下段の流路部群24の各流路部11も、上から当接する波状支持体32と、下から当接する突起群29の突起20及び同じく下から当接する突起群30の突起20とによって、確実に固定されている。
従って、天井板18と最上段の流路部群24の間、最上段の流路部群24と2段目の流路部群24の間、2段目の流路部群24と最下段の流路部群24の間、及び最下段の流路部群24と底部14との間を、燃焼ガスが円滑に流動可能な設計となっている。
従って、最上段の流路部群25の各流路部11は、図1に示すように、上から当接する突起群27の突起21及び突起群28の突起21と、下から当接する波状支持体33とによって確実に固定された状態が保たれている。最下段の流路部群25の各流路部11も、上から当接する波状支持体33と、下から当接する突起群31の突起20とによって、確実に固定されている。
従って、天井板18と最上段の流路部群25の間、最上段の流路部群25と2段目の流路部群25の間、2段目の流路部群25と最下段の流路部群25の間、及び最下段の流路部群25と底部14との間を、燃焼ガスが円滑に流動可能な設計となっている。
また、筺体12の側壁部16には、図1〜図3に示すように、それぞれ筺体12の内側に突出し、波状支持体32の位置決めをする2つの突出構造40が形成され、波状支持体32は、この2つの突出構造40の間に配置されている。
そして、筺体12内には、取込口13から筺体12内に入った燃焼ガスが、筺体12内全体に万遍無く送られるようにするメッシュ状の整流板41が設けられ、波状支持体33は、一側が、この整流板41に設けられた貫通孔42に挿通されて、位置決めされている。
例えば、第1、第2の突起による流路部の位置決めや、波状支持体による流路部の位置決めは、潜熱熱交換器だけでなく、顕熱熱交換器や、単体で用いられる熱交換器に対しても採用可能である。
また、管は筺体内で螺旋状に巻かれている必要はなく、X方向に流路部が複数列並べられるものであれば、他の形状、例えば、直線状、クランク状に配管されていてもよい。
そして、流路部群の配列は、Y方向に3列である必要はなく、1列、2列、あるいは、4列以上であってもよい。流路部のX方向の位置決めは、流路部群の配列がY方向に1列又は2列である場合、波状支持体を用いることなく、第1、第2の突起で行われ、流路部群の配列がY方向にN個(N≧4)の場合、Y方向両端にある流路部群を除く、N−2個の流路部群それぞれに波状支持体が取り付けられる。
更に、管の配管によっては、第1、第2の突起が、それぞれ筺体の対向する側壁部に形成され、流路部の位置決めを行うように設計してもよい。
また、波状支持体は金属製に限らず、例えば、エンジニアリングプラスチックを素材にして形成することもでき、エンジニアリングプラスチックを用いる場合は、成形機により製造される。
Claims (4)
- 複数の流路部を有する1又は2以上の管を備え、筺体内で該管内を流れる流体Aと該筐体内に取り込まれた流体Bとを熱交換する熱交換器において、
前記筺体は、底部と、該底部に対向して配置された天井板とを有し、該天井板に、前記流路部の位置決めをする複数の第1の突起を備え、該底部に、前記流路部の位置決めをする複数の第2の突起を備え、
前記流路部は前記天井板及び前記底部に対して平行なX方向に複数列並べられて配置され、前記第1、第2の突起によって位置決めされた前記流路部は、該第1、第2の突起が、該流路部の幅方向片側のみに、又は該流路部の長さ方向の異なる位置の幅方向両側のみに当接していることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1記載の熱交換器において、前記X方向に前記流路部を複数列並べた流路部群を、少なくとも3つ前記X方向に直交するY方向に並列に配置し、前記Y方向両端の前記流路部群を除く前記流路部群は、該流路部群の前記Y方向の凹凸形状に合わせて形成された波状支持体によって位置決めされていることを特徴とする熱交換器。
- 請求項2記載の熱交換器において、前記波状支持体は、前記流路部群の前記Y方向一側に当接する波状片Cと前記流路部群の前記Y方向他側に当接する波状片Dとを有し、前記Y方向一端にある前記流路部群に、前記Y方向一端から2つ目の前記流路部群に取り付けられた前記波状支持体の前記波状片Cが前記Y方向他側から当接し、前記Y方向他端にある前記流路部群に、前記Y方向他端から2つ目の前記流路部群に取り付けられた前記波状支持体の前記波状片Dが前記Y方向一側から当接することを特徴とする熱交換器。
- 請求項2又は3記載の熱交換器において、前記波状支持体は、棒材によって形成されていることを特徴とする熱交換器。
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