JP6879874B2

JP6879874B2 - 熱交換器

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Publication number: JP6879874B2
Application number: JP2017173316A
Authority: JP
Inventors: 竹年田村; 成樹村山; 阿部　進; 進阿部; 勝巳諸我; 敦倉繁
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: JP2019049382A

Description

この発明は、フィンチューブ式の熱交換器に関するものである。

従来この種の熱交換器では、図７に示すように、フィンパイプ１０１と結合したフィンプレート１０２において、フィンプレート１０２の下縁から燃焼ガス流れ方向下流側に向かって切り欠いた間隙１０３が設けられ、その間隙１０３の先端側周縁にフィンプレート１０２表面から隆起した隆起部１０４を有するものがあった。（例えば、特許文献１参照。）

実開平３−５４６号公報

ところで、このような熱交換器では、フィンパイプ１０１の軸線方向に沿って所定の間隔で複数枚のフィンプレート１０２が配列され、隣り合うフィンプレート１０２間を燃焼ガスが流れるものであるが、フィンプレート１０２表面から隆起した隆起部１４の先端縁と、その隆起部１０４の先端縁と対向する隣のフィンプレート１０２の裏面までの隙間が大きいと、燃焼ガスが滞留せず通過しやすいことから、フィンプレート１０２への吸熱量が少なくなり、熱交換効率が低くなる。熱交換効率を向上させるためには、前記隙間を小さくして、燃焼ガスを滞留させて通過しにくくし、フィンプレート１０２への吸熱量を多くすることが必要となってくる。

しかし、前記隙間が小さくなると、大半の燃焼ガスは、図７の破線で示されているように、隆起部１０４の外縁側を沿うように流れる一方で、隆起部１０４を越えて通過する燃焼ガスはかなり少なく、さらに、隆起部１０４の外縁側を沿うように流れてきた燃焼ガスのうち隆起部１０４の背面側に回り込んで流れる燃焼ガスも少なくなることから、特に、図７の網掛けで示した隆起部１０４の背面側の領域Ｔでは、燃焼ガスの温度が低く流速も遅い、つまり、領域Ｔでは、燃焼ガス中の煤粒子の運動エネルギーが低下し煤粒子は互いに重合するようになってフィンプレート１０２表面に付着し、堆積しやすいものであり、煤がフィンプレート１０２表面に付着、堆積していくと、燃焼ガスからの吸熱が阻害されることにつながり、煤の付着、堆積は熱交換効率の低下を招く要因となるものであった。

そこで、本発明は、熱交換効率を高く保ちつつも、フィンプレート１０２表面への煤の付着、堆積を抑制することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、上下左右に一定の間隔で配設された複数のフィンパイプと、該フィンパイプの軸線方向に沿って所定の間隔で配列された複数枚のフィンプレートとを燃焼缶体内に備え、前記フィンプレートには、前記フィンプレートの下縁から燃焼ガスの流れ方向の下流側に向かって切り欠いた間隙が形成され、該間隙の先端側は上下段に矩形状に配置された前記フィンパイプで囲まれる矩形空間の略中央部に位置し、前記間隙の先端側周縁には、前記フィンプレート表面から隆起した隆起部が設けられ、前記フィンプレートの下縁側から進入し隣り合う前記フィンプレート間を流れる前記燃焼ガスの熱を前記フィンプレートを介して前記フィンパイプに吸収させるようにした熱交換器において、前記隆起部に切欠部を形成すると共に、前記燃焼ガスの流れ方向から見て前記燃焼ガスが接触する前記隆起部内縁の投影面積に対する前記切欠部の切り欠き面積の比率を１．６３％〜４．６７％とするものとした。

また、請求項２では、前記切欠部は、前記隆起部の幅方向中央部に形成するものとした。

また、請求項３では、前記切欠部は、前記切欠部の高さ方向の長さよりも前記切欠部の幅方向の長さの方が長い形状とするものとした。

また、請求項４では、前記切欠部は、前記隆起部の先端縁から前記フィンプレートの表面に向かって切り欠いた切り欠きであり、該切り欠きは前記フィンプレートを貫通せず前記隆起部に余肉を残しているものとした。

この発明の請求項１によれば、隆起部に切欠部を形成したことで、燃焼ガスの流れに対する隆起部の流路抵抗が減り、間隙内に進入した燃焼ガスが隆起部を通りやすくなり、比較的高温のまま切欠部を通過するので、燃焼ガスの流れ方向下流側のフィンパイプ付近であっても、燃焼ガスの温度が高く、流速も速く、煤粒子の運動エネルギーも低下しにくくなり、煤粒子も重合しにくい状況となり、フィンプレート表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものであり、さらに、燃焼ガスの流れ方向から見て燃焼ガスが接触する隆起部内縁の投影面積に対する切欠部の切り欠き面積の比率を１．６３％〜４．６７％としたことで、熱交換効率を高く保ちつつ、フィンプレート表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものである。

また、請求項２によれば、切欠部は、隆起部の幅方向中央部に形成するものとしたことで、燃焼ガスの流れにくい隆起部の背面側中央部のところにも燃焼ガスが比較的高温のまま切欠部を通過して上段のフィンパイプ側に導かれるので、燃焼ガスの流れ方向下流側である上段のフィンパイプ付近であっても、燃焼ガスの温度が高く、流速も速く、煤粒子の運動エネルギーも低下しにくくなり、煤粒子も重合しにくい状況となり、フィンプレート表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものである。

また、請求項３によれば、切欠部は、切欠部の高さ方向の長さよりも切欠部の幅方向の長さの方が長い形状としたことで、隆起部の背面側のうち燃焼ガスの流れにくかった領域にも広範囲にわたって燃焼ガスを比較的高温のまま流通させることができるので、フィンプレート表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものである。

また、請求項４によれば、切欠部は、隆起部の先端縁からフィンプレートの表面に向かって切り欠いた切り欠きであり、切り欠きはフィンプレートを貫通せず隆起部に余肉を残しているものとしたことで、フィンプレートの表面積減少による熱交換効率の低下を最小限にとどめつつフィンプレート表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものであり、隆起部の先端縁側に予め設定された寸法の切り欠きを精度よく形成することができ、寸法精度の管理が容易にできるものである。

この発明の一実施形態の熱交換器を備えた給湯装置の概略構成図。図１のＡ−Ａ線による断面図。熱交換器を構成するフィンプレートの斜視図。この発明の一実施形態の熱交換器における燃焼ガスの流れを示す図。図４のＢ−Ｂ線による断面図。燃焼ガス流れ方向から見た隆起部内縁の燃焼ガス接触部分の投影面積Ｓ１に対する切り欠き面積Ｓ２の比率と、熱交換効率および耐煤性の関連を示すグラフ。従来の熱交換器を示す図。

本発明に係る熱交換器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態の熱交換器を備えた給湯装置の概略的な構成図であり、以下に詳細を説明する。

１は所定の端末（給湯栓等）で使用される湯を生成する給湯装置、２は灯油等の燃油を気化するアルミダイキャスト製の気化器、３は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する気化器ヒータ、４は気化器２の下部に位置し、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合するアルミダイキャスト製の混合室で、前記気化器２と混合室４とで燃油を気化させる気化部５を形成するものである。

６は混合室４上部で気化器２の背面側に備えられ、混合室４で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部で、この燃焼部６と気化部５とでバーナを構成するものである。また、７は気化器２と一体的に形成され、気化器２の背面で燃焼部６上に突出した複数個の吸熱フィンで、燃焼時には燃焼熱を気化熱として気化器２にフィードバックして、気化器ヒータ３の通電量を極力抑えるものである。

８は気化器２に燃油を噴霧するノズル、９はノズル８に送油管１０を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１１は燃焼ファンで、燃焼ファン１１は送風路１２を介して気化器２の入口および燃焼部６とカバー枠１３との間の空気室１４とに連通し、吸込口１５より吸引した燃焼空気を、気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１４には気化器２側方を通り混合室４の下方から燃焼部６で燃焼される二次空気として供給するものである。

１６は内部に燃焼室１７を形成すると共に熱交換器１８を備えた燃焼缶体で、熱交換器１８は、燃焼室１７においてバーナ（燃焼部６）の燃焼により発生した熱（燃焼炎および燃焼ガスからの熱）を複数枚のフィンプレート１９を介してフィンパイプ２０に吸収させ、フィンパイプ２０を流通する水を加熱するフィンチューブ式の熱交換器からなり、フィンパイプ２０はＵ字管２１を介して連通連結され、蛇行した熱交換流路を形成するものであり、熱交換器１８を通過した燃焼ガスは排気口２２より機外に排気される。なお、熱交換器１８の詳細な構成については後述する。

２３は給水源から供給される水を熱交換器１８における前記熱交換流路の流入口に流通させる給水管、２４は熱交換器１８における前記熱交換流路の流出口に接続され、熱交換器１８で加熱された湯を所定箇所に設けられた給湯栓（図示せず）に供給する給湯管、２５は給水管２３から分岐した給水バイパス管、２６は給湯管２４と給水バイパス管２５との接続部に設けられ、給湯管２４からの湯と給水バイパス管２５からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁である。なお、フィンパイプ２０とＵ字管２１と給水管２３と給湯管２４と給水バイパス管２５とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

次に、熱交換器１８の詳細な構成について、図２〜図３を用いて説明する。
図２は図１におけるＡ−Ａ線による断面図で、熱交換器１８の要部を正面視した図であり、図３は熱交換器１８を構成するフィンプレート１９の斜視図である。

前記熱交換器１８は、上下左右に一定の間隔で配設され、被加熱流体としての水が流れる複数本のフィンパイプ２０（この実施形態では１０本のフィンパイプ２０）と、フィンパイプ２０の軸線方向に沿って所定の間隔をおいて配列された複数枚のフィンプレート１９とで構成されており、フィンプレート１９にはフィンパイプ２０を通すための複数の貫通孔２７（フィンプレート１９表面から隆起した貫通孔２７のバーリング２７ａと、ロウ材を挿通させるためのロウ材用孔２７ｂも含む）が形成され、フィンパイプ２０は、ロウ材用孔２７ｂに挿通されたロウ材によって、複数の貫通孔２７の各々のバーリング２７ａの内縁とロウ付けされてフィンプレート１９に固定されるものである。なお、上下左右に配設されたフィンパイプ２０には、同一の被加熱流体、ここでは給湯用の水が流通するものである。

各フィンプレート１９は、下段の隣り合うフィンパイプ２０の間であってフィンプレート１９の下縁から燃焼ガス流れ方向下流側に向かって切り欠いた間隙２８（この実施形態では１枚のフィンプレート１９当たり４つの間隙２８）が形成され、間隙２８の先端側は、複数のフィンパイプ２０のうち上下段に矩形状に配置された４本のフィンパイプ２０で囲まれる矩形空間の略中央部に位置し、下段の隣り合うフィンパイプ２０の間に位置する間隙２８よりも幅広で略ひし形状をなしているものであり、間隙２８が形成されていることによってフィンパイプ２０間のフィンプレート１９が局部的に過剰に加熱されるのを抑制できるものである。なお、間隙２８は、フィンプレート１９の下縁まで形成されているとしたが、ここでの下縁とは、図面（図２）の上下方向に合わせて下縁と表現したまでで、本質的には、フィンプレート１９の下縁とは、燃焼ガスの流れ方向の上流側に位置するフィンプレート１９縁側を意味しているものである。

また、略ひし形状をなす間隙２８の先端側周縁には、フィンプレート１９表面から隆起した隆起部２９が設けられ、隆起部２９は、図２に示されているように、フィンプレート１９の正面視（フィンパイプ２０の軸線方向から見て）において、４辺の直線部２９ａとそれらの直線部２９ａ間をつなぐ曲線部２９ｂとを有しており、それらが一体となって略ひし形状をなしているものである。なお、隆起部２９の高さは、バーリング２７ａの高さよりも僅かに低い高さとされているものである。

さらに、隆起部２９のうち、燃焼ガスの流れ方向最下流側であって幅方向（フィンパイプ２０の軸線方向および燃焼ガスの流れ方向に直交する方向）の中央部に位置する隆起部２９（ここでは、上段の隣接するフィンパイプ２０の間に位置する曲線部２９ｂのことを指す）には、前記の略ひし形状の間隙２８内に進入した燃焼ガスを隆起部２９よりも下流側に流すための、隆起部２９の先端縁からフィンプレート１９表面に向かって切り欠いた切欠部としての切り欠き２９ｃが形成されているものであり、この切り欠き２９ｃはフィンプレート１９を貫通せず、隆起部２９に余肉２９ｄを残しているものであり、切り欠き２９ｃは、フィンパイプ２０の軸線方向と同方向である切り欠き２９ｃの高さ方向の長さよりも、切り欠き２９ｃの幅方向の長さの方が長い形状となっているものである。

なお、隆起部２９を構成する４辺の直線部２９ａのそれぞれは、間隙２８の先端側を囲むように矩形状に配置された４本のフィンパイプ２０のうち、当該直線部２９ａと略直交する方向に位置するフィンパイプ２０と対向するように配設されているので、隆起部２９で燃焼ガスから吸収した熱は、４辺の直線部２９ａからそれぞれが対向しているフィンパイプ２０に対してフィンプレート１９を介して伝熱されるので、それぞれのフィンパイプ２０に偏りなく均一に吸熱させることができ、熱交換効率を向上させることができるものである。

また、各フィンプレート１９の左右両端縁には、直角方向（隆起部２９がフィンプレート１９表面から隆起している方向と同方向）に折り曲げられ、燃焼缶体１６の内壁に対してロウ付け接合される側縁折り曲げ片３０が設けられ、各フィンプレート１９の上縁であって、上段の隣接するフィンパイプ２０の間の位置には、直角方向（隆起部２９がフィンプレート１９表面から隆起している方向と同方向）に折り曲げられ、燃焼ガスを上段のフィンパイプ２０の下流側（フィンパイプ２０の背面側）に案内する上縁折り曲げ片３１（この実施形態では１枚のフィンプレート１９当たり４つの上縁折り曲げ片３１）が設けられているものである。ここで、上縁折り曲げ片３１は、フィンプレート１９の上縁に設けられているとしたが、ここでの上縁とは、図面（図２）の上下方向に合わせて上縁と表現したまでで、本質的には、フィンプレート１９の上縁とは、燃焼ガスの流れ方向の下流側に位置するフィンプレート１９縁側を意味しているものである。また、側縁折り曲げ片３０の高さおよび上縁折り曲げ片３１の高さは、貫通孔２７のバーリング２７ａの高さよりも僅かに低く、隆起部２９の高さと同程度である。

前記熱交換器１８は、上記の構成、特に、隆起部２９を有していることで、隆起部２９において燃焼ガスから吸収した熱量をフィンプレート１９を介してフィンパイプ２０に伝達してフィンパイプ２０内を流れる水の加熱に用いることができるものである。

次に、熱交換器１８を通過する燃焼ガスの流れについて図４を用いて説明するが、ここでは、間隙２８の先端側である略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガスの流れとそれ以外の燃焼ガスの流れについてそれぞれ説明し、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガスの流れを一点鎖線で示し、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガス以外の燃焼ガスの流れを破線で示すものとする。

まず、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガス以外の燃焼ガスの流れについて説明すると、バーナ（燃焼部６）での燃焼により発生した燃焼ガスは、熱交換器１８に流入し、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガス以外の燃焼ガスは、破線で示されているように、下段のフィンパイプ２０の前流側から側方側に沿って上昇し、下段のフィンパイプ２０と対向する隆起部２９の直線部２９ａと、下段のフィンパイプ２０との間を抜けて、隣接する隆起部２９の間に位置する×印の近傍でぶつかって乱流化しながら上昇し、上段のフィンパイプ２０と対向する隆起部２９の直線部２９ａと、上段のフィンパイプ２０との間を抜けて、フィンプレート１９の上縁であって、略ひし形状の間隙２８の上方且つ上段の隣接するフィンパイプ２０の間の位置に設けられた上縁折り曲げ片３１によって、上段のフィンパイプ２０の下流（背面）側に案内されて、熱交換器１８から流出していくものである。

ここで、間隙２８の先端側に当たる略ひし形状の間隙２８は、平面視で、フィンプレート１９の上縁側から下縁側に向かって垂直方向に見て（または、フィンプレート１９の下縁側から上縁側に向かって垂直方向に見るのでもよい）、少なくとも一部がフィンパイプ２０と重なるように形成、すなわち、略ひし形状の間隙２８は、略ひし形状の間隙２８を囲むように上下段に矩形状に配置されたフィンパイプ２０と重なり代を有するような大きさで形成されていることで、図４に破線で示されているように、熱交換器１８に流入し隆起部２９の外縁と下段のフィンパイプ２０との間を進行してきた燃焼ガスは、下段のフィンパイプ２０の下流（背面）側の中央（下段フィンパイプ２０の頂部）方向に向かい、下段のフィンパイプ２０の下流側の略中央部分までスムーズに案内され、下段のフィンパイプ２０での下流側でも吸熱され、下段のフィンパイプ２０における吸熱量も多くなると共に、上段のフィンパイプ２０の前流側の略中央部分（上段フィンパイプ２０の最低部）にもスムーズに案内されるので、上段フィンパイプ２０での前流側で吸熱され、上段のフィンパイプ２０における吸熱量も多くなり、さらに、隣り合う隆起部２９同士の間（図４における×印の位置）で燃焼ガス同士を確実にぶつけることができ、燃焼ガスの乱流化が促進されるので、熱交換効率を向上させることができるものである。当然のことではあるが、略ひし形状の間隙２８内に進入した燃焼ガスも隆起部２９内縁にぶつかることで乱流化するため、熱交換効率向上に寄与するものである。また、上縁折り曲げ片３１を設けたことによって、隆起部２９と上段のフィンパイプ２０の間を抜けた燃焼ガスは、上段のフィンパイプ２０の下流（背面）側に案内されるので、上段のフィンパイプ２０での下流側でも吸熱され、上段のフィンパイプ２０における吸熱量も多くなり、熱交換効率を向上させることができるものである。

一方、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガスの流れについて説明すると、バーナ（燃焼部６）での燃焼により発生した燃焼ガスは、熱交換器１８に流入し、略ひし形状の間隙２８内に進入する燃焼ガスは、一点鎖線で示されているように、略ひし形状の間隙２８から隆起部２９のうち、燃焼ガスの流れ方向の最下流側であって幅方向の中央部に形成された切り欠き２９ｃを通過し、切り欠き２９ｃが形成されている位置の隆起部２９の背面側であって図４の網掛けで示した領域Ｔを抜けて、フィンプレート１９の上縁であって、略ひし形状の間隙２８の上方且つ上段の隣接するフィンパイプ２０の間の位置に設けられた上縁折り曲げ片３１によって、上段のフィンパイプ２０の下流（背面）側に案内されて、熱交換器１８から流出していくものである。

ここで、図７に示した従来の熱交換器において、燃焼ガスの流れ方向下流側である上段のフィンパイプ１０１付近では、下段のフィンパイプ１０１内を流れる水との熱交換に伴って急激に温度が低下した燃焼ガスが流れており、上段のフィンパイプ１０１付近の燃焼ガスは温度低下に伴い流速も遅くなることから、燃焼ガス中の煤粒子の運動エネルギーが低下し、煤粒子は互いに重合しやすくなるものであったが、本実施形態の熱交換器１８では、隆起部２９に切り欠き２９ｃを設けたことで、燃焼ガスの流れに対する隆起部２９の流路抵抗が減り、略ひし形状の間隙２８内に進入した燃焼ガスが隆起部２９を通りやすくなり、従来、特に燃焼ガスの流れが悪く煤が堆積しやすかった領域Ｔのところにも比較的高温のまま切り欠き２９ｃを通過して上段のフィンパイプ２０側に導かれるので、燃焼ガスの流れ方向下流側である上段のフィンパイプ２０付近であっても、燃焼ガスの温度が高く、流速も速く、煤粒子の運動エネルギーも低下しにくくなり、煤粒子も重合しにくい状況となり、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものであり、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することによって、熱交換効率の低下を抑制することができるものである。

しかしながら、図５（図５は図４におけるＢ−Ｂ線の断面図で、燃焼ガスの流れ方向と同方向に隆起部２９を視認した図であり、ここでは複数枚あるフィンプレート１９のうち、説明のための２枚のみを図示している）に示したように、隆起部２９の先端縁からその隆起部２９の先端縁と対向する隣のフィンプレート１９裏面までの間に微少な距離Ｄ３（例えば、０．１ｍｍ以下）を有する熱交換器１８において、隆起部２９の高さ方向の長さＤ１と、燃焼ガスの流れ方向から見て燃焼ガスが接触する隆起部２９内縁の幅方向の最大長さＬ１との積で算出され、燃焼ガスの流れ方向から見て燃焼ガスが接触する隆起部２９内縁の投影面積Ｓ１と、切り欠き２９ｃの高さ方向の長さＤ２と、切り欠き２９ｃの幅方向の長さＬ２との積で算出される切り欠き面積Ｓ２とのバランスによっては、熱交換効率が悪化したり、フィンプレート１９表面へ煤が付着しやすくなったりする場合がある。

そこで、上記のような、隆起部２９の先端縁から対向する隣のフィンプレート１９裏面までの間に微少な距離Ｄ３（例えば、０．１ｍｍ以下）を有する本実施形態の熱交換器１８において実験を行い、図６で示すような結果が得られた。図６は、前記投影面積Ｓ１に対する前記切り欠き面積Ｓ２の比率であるＳ２／Ｓ１と、熱交換効率、およびフィンプレート１９への煤の付きにくさを表す耐煤性との関連を示すグラフであり、図６中の破線は従来の給湯装置に使用されている熱交換器の熱交換効率ｍを示しており、熱交換効率に関して言えば、Ｓ２／Ｓ１が４．６７％以下であれば、従来のものの熱交換効率ｍより熱交換効率が高いことがわかり、耐煤性に関して言えば、Ｓ２／Ｓ１が１．６３％以上であれば、耐煤性がよくフィンプレート１９表面への煤が付きにくいことがわかる。

よって、上記のような、隆起部２９の先端縁から対向する隣のフィンプレート１９裏面までの間に微少な距離Ｄ３（例えば、０．１ｍｍ以下）を有する本実施形態の熱交換器１８において、Ｓ２／Ｓ１を１．６３％以上且つ４．６７％以下とすることで、熱交換効率を高く保ちつつ、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものである。

また、本実施形態では、切り欠き２９ｃは、隆起部２９の幅方向の中央部に形成されているので、燃焼ガスの一番流れにくかった隆起部２９の背面側中央部（領域Ｔ）のところにも燃焼ガスが比較的高温のまま切り欠き２９ｃを通過して上段のフィンパイプ２０側に導かれるので、燃焼ガスの流れ方向下流側である上段のフィンパイプ２０付近であっても、燃焼ガスの温度が高く、流速も速く、煤粒子の運動エネルギーも低下しにくくなり、煤粒子も重合しにくい状況となり、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものであり、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することによって、熱交換効率の低下を抑制することができるものである。

さらに、本実施形態では、切り欠き２９ｃは、フィンパイプの２０の軸線方向と同方向である切り欠き２９ｃの高さ方向の長さＤ２よりも、切り欠き２９ｃの幅方向の長さＬ２の方が長い形状としたことで、隆起部２９の背面側のうち燃焼ガスの一番流れにくかった領域Ｔにも広範囲にわたって燃焼ガスを比較的高温のまま流通させることができるので、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものであり、フィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することによって、熱交換効率の低下を抑制することができるものである。

その上、本実施形態では、切り欠き２９ｃは、隆起部２９の先端縁からフィンプレート１９表面に向かってフィンプレート１９を貫通せずに切り欠かれ、隆起部２９に余肉２９ｄを残していることで、フィンプレート１９の表面積減少による熱交換効率の低下を最小限にとどめつつフィンプレート１９表面への煤の付着、堆積を抑制することができるものである。

なお、切り欠き２９ｃは、隆起部２９をフィンプレート１９表面から隆起させるためのバーリング加工がなされる前のフィンプレート１９から打ち抜かれて形成され、且つバーリング加工による曲げ位置よりも内側に位置していることで、曲げによる材料ののびの影響を受けることがなく、切り欠き２９ｃの寸法が変化することはないので、隆起部２９ｃの先端縁側に予め設定された寸法の切り欠き２９ｃを精度よく形成することができ、寸法精度の管理が容易にできるものである。

また、熱交換器１８において、フィンプレート１９は、フィンパイプ２０の軸線方向に沿って所定の間隔をおいて複数枚配列されており、隆起部２９と側縁折り曲げ片３０と上縁折り曲げ片３１の高さは貫通孔２７のバーリング２７ａの高さより僅かに低いだけなので、複数枚配列されたフィンプレート１９の下縁側から進入する燃焼ガスは、フィンプレート１９間において、貫通孔２７のバーリング２７ａと隆起部２９と側縁折り曲げ片３０と上縁折り曲げ片３１との間に形成される燃焼ガス流路を流れるので、全体的に流速が均一化され、フィンパイプ２０表面に沿うように進む燃焼ガスの流れも多く、熱交換効率を向上させることができるものであり、隆起部２９に切り欠き２９ｃを設けたことで、隆起部２９の流路抵抗が減り、燃焼ガスが略ひし形状の間隙２８から切り欠き２９ｃを抜けて流れていくような燃焼ガス流路が形成されるので、燃焼ガスの流速の均一化にさらに寄与し、それにより、フィンプレート１９表面の温度の偏りが抑制されて、局部加熱が減り、フィンプレート１９表面へのシリコン付着も抑制できるものである。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、所定の端末（給湯栓等）で使用される湯を生成する給湯装置１に、本発明の熱交換器１８を適用したが、本発明の熱交換器１８は、所定の端末として被空調空間を暖房する床暖房パネル等の放熱端末で使用される温水を生成する温水暖房装置に適用してもよいものであり、また、給湯装置１または上記温水暖房装置で使用する燃料についても灯油等の燃油の代わりに都市ガスやプロパンガスといったガス燃料を用いてもよいものである。

また、本実施形態では、熱交換器１８を通過する燃焼ガスの流れは、間隙２８を有するフィンプレート１９の下縁側が上流側で、上縁折り曲げ片３１を有するフィンプレート１９の上縁側が下流側であり、図面（図４）上では、下から上に向かって燃焼ガスが流れているが、バーナが熱交換器１８より上方に設けられ、熱交換器１８を通過する燃焼ガスが、上から下に向かって流れるような、いわゆる逆燃式の場合は、図２に示された熱交換器１８を上下逆さまにして、間隙２８はフィンプレート１９の上縁側に、上縁折り曲げ片３１はフィンプレート１９の下縁側になるように配設すればよく、フィンプレート１９の間隙２８を有する縁側が燃焼ガスの流れ方向の上流側となり、上縁折り曲げ片３１を有するフィンプレート１９の縁側が燃焼ガスの流れ方向の下流側となるという関係性をくずさなければ、先に説明した本発明の熱交換器１８が有する効果を発揮することができるものである。

また、本実施形態では、切り欠き２９ｃを、間隙２８の先端側に当たる略ひし形状をなす間隙２８周縁の隆起部２９に設けたが、切り欠き２９ｃは、従来の熱交換器として図７に示したような、略円形状をした間隙周縁の隆起部に設けられていてもよいものであり、間隙２８の先端側の形状は特に限定されるものではなく、さらに、本実施形態では、切り欠き２９ｃを、図５に示すように、切り欠き２９ｃの高さ方向の長さＤ２よりも、切り欠き２９ｃの幅方向の長さＬ２の方が長い横長長方形状で示したが、切り欠き２９ｃの高さ方向の長さＤ２よりも、切り欠き２９ｃの幅方向の長さＬ２の方が長いという関係性をくずさなければ、長方形状でなくともよいものであり、特に限定されるものではない。

１６燃焼缶体
１８熱交換器
１９フィンプレート
２０フィンパイプ
２８間隙
２９隆起部
２９ｃ切り欠き
２９ｄ余肉

Claims

上下左右に一定の間隔で配設された複数のフィンパイプと、該フィンパイプの軸線方向に沿って所定の間隔で配列された複数枚のフィンプレートとを燃焼缶体内に備え、前記フィンプレートには、前記フィンプレートの下縁から燃焼ガスの流れ方向の下流側に向かって切り欠いた間隙が形成され、該間隙の先端側は上下段に矩形状に配置された前記フィンパイプで囲まれる矩形空間の略中央部に位置し、前記間隙の先端側周縁には、前記フィンプレート表面から隆起した隆起部が設けられ、前記フィンプレートの下縁側から進入し隣り合う前記フィンプレート間を流れる前記燃焼ガスの熱を前記フィンプレートを介して前記フィンパイプに吸収させるようにした熱交換器において、前記隆起部に切欠部を形成すると共に、前記燃焼ガスの流れ方向から見て前記燃焼ガスが接触する前記隆起部内縁の投影面積に対する前記切欠部の切り欠き面積の比率を１．６３％〜４．６７％としたことを特徴とする熱交換器。
前記切欠部は、前記隆起部の幅方向中央部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
前記切欠部は、前記切欠部の高さ方向の長さよりも前記切欠部の幅方向の長さの方が長い形状としたことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。
前記切欠部は、前記隆起部の先端縁から前記フィンプレートの表面に向かって切り欠いた切り欠きであり、該切り欠きは前記フィンプレートを貫通せず前記隆起部に余肉を残していることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の熱交換器。