JPH0384363A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、暖房装置、湯沸器、乾燥装置、ボイラー、
ビニールハウス等に適用される熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

従来、燃焼器に連結して使用される熱交換器として、第
６図及び第７図に示すものがある。該熱交換器は、吸熱
通路３０内に熱流通路２４が配置されているものである
。熱流通路２４は燃焼ガス筒体２１及び熱流通路筒体２
２との間に構成され、吸熱通路３０は熱流通路筒体２２
と外筒２３との間に構成されている。燃焼ガス通路２５
を構成する燃焼ガス筒体２１の一端には燃焼器２０が連
結され、燃焼器２０の燃焼ガスが燃焼ガス筒体２１内に
送り込まれる。燃焼ガス筒体２１の他端は折り返しガイ
ド３１を介して熱流通路筒体２２の一端と連通し、熱流
通路筒体２２の他端にはガス出ロ２６が設けられている
。吸熱通￥＆　３０を構成する外筒２３の一端には冷風
である空気を取り入れる空気人口２７が形成され、その
他端には温風である空気を送り出す空気出口２９が形式
されている。通常、空気人口２７にはブロワから冷気Ｃ
が吹き込まれ、空気出口２９からの温風Ｈは下流に設置
された空調装置等に送り込まれる。第７図は第６図の線
■−■における断面図である。第７図に示すように、燃
焼ガス筒体２１と熱流通路筒体２２との間には受熱フィ
ン２８が設けられている。

上記と同様な形式の熱交換器として、例えば、実開昭６
１−１４．４３９０号公報、特開昭６１１８８２１６号
公報、実開昭６３−１６７０７０号公報に開示されたも
のがある。上記実開昭６１１４４３９０号公報に開示さ
れた熱交換器は、フィンの構成に関するものであり、管
体の内側及び外側で内又は外方向に突出し、しかも長手
方向に延びる内部フィン及び外部フィンを押し出し材に
よって形式したものである。また、実開昭６３１６７０
７０号公報に開示された熱交換邪心よ、燃焼器の燃焼状
態を良好にするため燃焼ガス筒体内に邪魔板を備えた燃
焼バイブを配置したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記燃焼器については、高温流体と低温
流体を熱流通路筒体即ち壁体の両側に接して通し、熱量
を互いに熱交換することによって流体の加熱又は冷却を
行うものであり、通常、両流体の熱伝達率の小さい方に
フィン等を設けることによって、熱伝達面積を１曽大き
せるが、空間的又は製法上の制約を受け、熱交換効率の
妨げとなる場合がある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
燃料を気化して気化燃料を燃焼させる燃焼器を設け、急
速着火システムと急速気化システムによって速やかに液
体燃料を気化燃料に気化して燃焼させ、この燃焼熱から
効率的に且つ迅速に温水を得るものであり、特に、熱交
換器において温水を得る場合に、熱伝達率の小さい流体
側即ち燃焼ガス側の通路内に、熱伝達性の良好なアル砧
ニウム等の発泡金属等の多孔質材料から構成した多数の
細流通孔を有する多孔流通路部材を配置して熱伝達面積
を増大させて熱伝達効率を向上させると共に、空間的制
約の低減を計り、しかも脈動等による燃焼音の低減を計
る熱交換器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この発明は、液体入口部と液体
出口部とを備えた外筒内に熱流通路筒体を配置し、前記
熱流通路筒体内に燃焼器の燃焼ガス送出口に連結した燃
焼ガス筒体を配置し、更に前記熱流通路筒体と前記燃焼
ガス筒体とで形式した熱伝達通路内に多数の細流通孔を
有する熱伝導性の良好な多孔質材料から成る多孔流通路
部材を配置した熱交換器に関する。

又は、この熱交換器において、ｎｉＩ記熱伝熱伝達通路
記熱流通路筒体側に前記多孔流通路部材を配置し、前記
多孔流通路部材の前記燃焼ガス筒体側を凹凸形状に形成
し、前記多孔流通路部材と前記燃焼ガス筒体との間に流
通路を形式したものである。

或いは、この熱交換器において、前記多孔流通路部材の
多孔質構造の気孔率は前記熱伝達通路の上流側を密に且
つ下流側を粗に構成したものである。

又は、この熱交換器において、前記熱伝達通路の上流側
に前記多孔流通路部材を配置し、下流側に受熱フィンを
配置したものである。

〔作用） この発明による熱交換器は、上記のように構成されてお
り、次のように作用する。即ち、この熱交換器は、熱流
通路筒体と燃焼ガス筒体とで形成した燃焼ガスの流通す
る熱伝達通路内に多数の細流通孔を有する熱伝導性の良
好な多孔質材料から成る多孔流通路部材を配置したので
、前記多孔流通路部材の細流通孔を燃焼ガスの流れに悪
影響を及ぼさない程度の構造に構成しておけば、発泡金
属等の多孔質材料の前記多孔流通路部材によって熱伝達
率の小さい方の流体即ち燃焼ガスの通る通路側の熱伝達
面積を大幅に増大することができ、熱伝達効率を大幅に
向上させることができる。しかも、熱伝達効率を向上さ
せることによって、燃焼ガスの流通する前記熱伝達通路
を小型に構成しても同等の熱伝達効率を得ることができ
る。また、燃焼器から送り出される燃焼ガスを発泡金属
等の多孔質材料の前記多孔流通路部材を通ずことによっ
て燃焼ガスの脈動等で発生する燃焼音を吸収し、騒音の
低減を計ることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による熱交換器の一実
施例を詳述する。

第１図はこの発明による熱交換器の一実施例を示す断面
図、及び第２図は第１図の線ｎ−ｎにおける断面図であ
る。この熱交換器は、暖房装置、湯沸器、乾燥装置、ボ
イラー、ビニールハウス等に適用されるものであり、ポ
ンプによって送り込まれる水を燃焼器１で発生した燃焼
ガスと熱交換する温水式熱交換器である。この熱交換器
によって得られた温水は、例えば、車両に搭載された温
水式ヒータユニットで暖房用空気と熱交換して温風を生
威し、該温風を暖房等に供する車両用の温水式急速暖房
装置に利用できるものである。

この熱交換器の一端部には、燃焼器１が取付けられ、他
端部にはポンプの氷送出管が取付けられる。熱交換器は
、主として、熱交換筒体である外筒２、外筒２内に配置
された熱流通路筒体４、熱流通路筒体４内に挿入配置さ
れた燃焼ガス筒体５、及び熱流通路筒体４と燃焼ガス筒
体５とで形成される熱伝達通路１０に配置された多孔流
通路部材３から構成されている。熱交換器における外筒
２の一端部に形成した水等の液体を取り入れる液体入口
部７には、ポンプ（図示せず）の液体送出管が接続され
る。また、外筒２の他端部に形成した水等の液体を送り
出す液体出口部８は、例えば、車両等に搭載された温水
式ヒータユニットに温水を送り出す管が接続されている
。燃焼器１の燃焼筒は、熱交換器の燃焼ガス筒体５に連
結されている。熱流通路筒体４の一端部にはカップ状蓋
体１２が取付けられている。

従って、燃焼ガス筒体５の内側には燃焼ガス通路９が形
成され、燃焼ガス筒体５と熱流通路筒体４との間には熱
伝達通路１０が形成され、及び熱流通路筒体４と外筒２
との間には熱交換通路即ち冷水を温水にする吸熱通路１
１が形成されている。

また、吸熱通路１１と熱伝達通路１０とは流体的には遮
断された状態に構成されている。この熱伝達通路１０に
は、熱伝達性の良好な発泡金属材料の多孔質構造から戒
る多孔流通路部材３が配置されている。熱流通路筒体４
の閉鎖端部となるカップ状蓋体１２の内部の熱伝達通路
１０にも多孔流通路部材３が配置されている。熱流通路
筒体４には、燃焼ガスを外部に排気するため燃焼ガス出
口６が設けられている。燃焼ガス出口６には燃焼ガス排
気パイプが連結されており、該燃焼ガス排気パイプは外
筒２を貫通して、例えば、外部或いはエンジンの吸気系
管路等に開放している。

この発明による熱交換器において、多孔流通路部材３は
、熱伝達通路１０内で燃焼ガスの流通に悪影響を及ぼさ
ない程度の気孔率を有する多孔質構造に構成されており
、アルミニウム等の発泡金属等から成る多孔質材料であ
り、該多孔質構造が多数の細流通路を構成するものであ
る。また、熱交換器での熱交換効率を向上させる熱伝達
の観点から、両流体即ち水と燃焼ガスとの境界部となる
熱流通路筒体４を薄肉筒体に形成すること、及び多孔流
通路部材３と熱流通路筒体４との接触面は密着すること
が必要であり、そのため、多孔流通路部材３を熱流通路
筒体４に圧入して構成するか、又は、熱流通路筒体４自
体を多孔流通路部材３の外面に薄肉コーティングで製作
することが好ましいものである。

この発明による熱交換器は、以上のように構成されてお
り、次のように作用する。

まず、ブロワが作動され、例えば、ディーゼルエンジン
又はガソリンエンジンのエアクリーナ、単独のエアクリ
ーナ等を通じて取り入れる空気、或いは直接的に外気又
は室内から取り入れる空気は、燃焼用空気として燃焼器
１に送り込まれ、方、液体燃料は気化装置によって気化
されて気化燃料にされ、燃焼器１において気化燃料と空
気とで理想的な混合気が生成されて着火燃焼される。

燃焼器１によって発生した燃焼ガスは、燃焼器１の燃焼
ガス送出口から燃焼ガス筒体５内の燃焼ガス通路９に吹
き込まれる。燃焼ガス通Ｂ９に吹き込まれた燃焼ガスは
、該燃焼ガス通路９で更に燃焼し、該燃焼ガス通路９か
らカップ状蓋体１２によって矢印方向にガイドされてＵ
ターンし、次いで、熱流通路筒体４内の熱伝達通路１０
に送り込まれる。熱伝達通路１０には多孔流通路部＋Ａ
３が配置されているので、燃焼ガスは該多孔流通路部材
３によって受熱され、最後に燃焼ガス出口６から熱交換
器の外部に放出される。例えば、熱交換器が車両に適用
される場合には、放出される燃焼ガス即ち排気ガスをエ
ンジンの吸気系（図示省略）に送り込んで更に完全に燃
焼することもできる。一方、冷水Ｃはポンプの作動によ
って液体入口部７から送り込まれ、外筒２内の吸熱通路
１１に送り込まれる。次いで、外筒２内へ送り込まれた
冷水Ｃは、吸熱通路１１内で熱流通路筒体４の１ 壁面に接触して流れることによって吸熱して暖められて
温水Ｈどなる。温水１−１になった水は液体出口部８か
ら所定の暖房すべき室、乾燥室等に送り出される。

以上のように、この発明による熱交換器の一実施例につ
いて詳述したが、この発明による熱交換器は必ずしもこ
れらの細部に限定されるものではない。この発明による
熱交換器は、例えば、第３図、第４図或いは第５図に示
すような別の実施例として構成することもできる。これ
らの図面に示す熱交換器の部品については、第１図に示
ず熱交換器の部品と同一の部品には同一の符号を付して
重複する説明を省略する。

第３図にはこの発明による熱交換器の別の実施例が示さ
れている。この熱交換器において、熱流通路筒体４に圧
入或いは接合された多孔流通路部材３は、その内周面を
凹凸形状１３に形成したものである。即ち、熱伝達通路
１０の熱流通路筒体４側に多孔流通路部材３を配置し、
咳多孔流通路部祠３の燃焼ガス筒体５側を凹凸形状１３
に形成２ し、それによって、多孔流通路部材３と燃焼ガス筒体５
との間に低通気抵抗の流通路１４を形成したものである
。この流通路１４を形成した熱交換器では、燃焼器１か
ら送り出される燃焼ガスの流れは、第１図に示す熱交換
器よりも通気抵抗が低減されるためスムースであり、理
想的な熱交換効率を遠戚でき、しかも、熱伝達通路での
カーボンの堆積を防止できる。

第４図にはこの発明による熱交換器の更に別の実施例が
示されている。この熱交換器において、熱流通路筒体４
に圧入或いは接合された多孔流通路部材３については、
熱伝達通路１０の流路系において多孔質構造が熱伝達通
路１０の」二流側Ｆを密に且つ下流側Ｒを粗に構成した
ものである。即ち、燃焼ガスの温度の高温領域で気孔率
を密に且つ低温領域で気孔率を粗に構成したものであり
、燃焼ガスの流路系で多孔流通路部材３の多孔質構造の
気孔率を粗密に異なら−Ｕることによって、理想的な熱
交換を行うことができ、熱交換効率を向上させると共に
、カーボンの堆積の発生を防止することかできる。

第５図にはこの発明による熱交換器の他の実施例が示さ
れている。この熱交換器において、熱流通路筒体４に圧
入或いは接合された多孔流通路部材３の配置位置につい
ては、熱伝達通路１０の上流側Ｆに多孔流通路部材３を
配置し、下流側Ｒに受熱フィン１５を配置したものであ
る。この構造では、第１図に示ず熱交換器に比較して熱
交換効率は多少低減されることもあるが、理想的な熱交
換が行われ、しかもカーボンの堆積の発生を防止するこ
とができる。

或いは、図示していないが、この発明による熱交換器の
更に他の実施例として、低温流体側即ち冷水の通る吸熱
通路１１に多孔質層を配置してもよく、或いは、放熱フ
ィンを設けてもよいことは勿論である。吸熱通路１１に
多孔質層或いは放熱フィンを設けることによって、−層
熱交換効率を向上できる。

〔発明の効果〕

この発明による熱交換器は、上記のように構成されてお
り、次のような効果を有する。即ち、この熱交換器は、
液体入口部と液体出口部とを備えた外筒内に熱流通路筒
体を配置し、前記熱流通路筒体内に燃焼器の燃焼ガス送
出口に連結した燃焼ガス筒体を配置し、更に前記熱流通
路筒体と前記燃焼ガス筒体とで形成した熱伝達通路内に
多数の細流通孔を有する熱伝導性の良好な多孔質材料か
ら成る多孔流通路部材を配置したので、前記多孔流通路
部材を燃焼ガスの流れに悪影響を及ぼさない程度の気孔
率を有する構造に構成して多数の前記細流通孔を形成し
ておけば、前記多孔流通路部材によって熱伝達率の小さ
い方の流体即ち燃焼ガスの通る通路側の熱伝達面積を大
幅に増大することができ、熱伝達効率を大幅に向上させ
ることができる。しかも、熱伝達効率を向上させること
によって、燃焼ガスの流通する前記熱伝達通路を小型に
構成しても同等の熱伝達効率を得ることができ、空間的
メリント即ちスペースを小さくでき、スペース上の制約
を受ける車両等の熱交換器として適用して好ましいもの
である。

５ また、燃焼器から送り出される燃焼ガスを前記多孔流通
路部材を通すことによって燃焼ガスの脈動等で発生する
燃焼音を吸収し、騒音の低減を計ることができる。更に
、燃焼器から送出される燃焼ガスに含まれている未気化
燃料或いは前記燃焼ガス筒体において未燃焼燃料が液化
した未気化燃料は、発泡金属製の多孔質材料が一種の邪
魔板の機能を果たして完全に燃焼され、熱交換器内、即
ち燃焼ガス筒体、熱流通路筒体内にカーボンを発生させ
る現象は生じなく、また排気ガス中の臭いの発生を防止
することができる。言い換えれば、前記多孔流通路部材
は、一種のトラップ機能とアフタバーナ機能を有する再
燃焼システムを構成することになると共に、一種のサイ
レンサーの機能も有し、騒音の発生を抑え、騒音防止と
して役立つものである。

それ故に、例えば、暖房装置の作動後、直ちに且つ極め
て迅速に暖房等に供することができるようになる。しか
も、装置自体を極めてコンパクトに構成することができ
ると共に、燃焼ガスが通る６ 通路に多孔流通路部材を配置するだけの簡単な構造で簡
素化することができ、しかもそれだけ安価に製造するこ
とができる。しかも、装置全体の構造が極めて簡単であ
り、取り扱いも容易であり、故障等も少なく、メインテ
ナンス等も容易であると共に、特に、熱交換器、から放
出される燃焼ガスは完全燃焼されており、安全上好まし
いと共に、周囲環境を排気ガスによって汚染することが
ない等、種々の効果を奏するものである。

或いは、この熱交換器において、前記熱伝達通路の前記
熱流通路筒体側に前記多孔流通路部材を配置し、前記多
孔流通路部材の前記燃焼ガス筒体側を凹凸状に形成し、
前記多孔流通路部材と前記燃焼ガス筒体との間に流通路
を形成したので、燃焼器から送り出される燃焼ガスの流
れは、通気抵抗が低減されるためスムースであり、理想
的な熱交換が行われ、前記熱伝達通路でのカーボンの堆
積を防止できる。

又は、この熱交換器において、前記多孔流通路部材の多
孔質構造の気孔率は前記熱伝達通路の上流側を密に且つ
下流側を粗に構成したので、理想的な熱交換を行うこと
ができ、熱交換効率を向上させると共に、カーボンの堆
積の発生を防止することができる。

或いは、この熱交換器において、前記熱伝達通路の上流
側に前記多孔流通路部材を配置し、下流側に受熱フィン
を配置したので、熱交換器の適用分野によっては十分な
熱交換効率を得ることができ、燃焼ガスは完全燃焼して
スムースに流通し、熱交換器内でのカーボン堆積の発生
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による熱交換器の一実施例を示す断面
図、第２図は第１図の線■−■における断面図、第３図
はこの発明による熱交換器の別の実施例を示す断面図、
第４図はこの発明による熱交換器の更に別の実施例を示
す断面図、第５図はこの発明による熱交換器の他の実施
例を示す断面図、第６図は従来の熱交換器の一例を示す
断面図、及び第７図は第６図の線■−■における断面図
である。 １−−−一一一−燃焼器、２−−−−−−外筒、３−−
−−多孔流通路部材、４−−−−−−一熱流通路筒体、
５−−−−−−一燃焼ガス筒体、６−−−−燃焼ガス出
口、７−〜−−−−−液体入口部、８液体出口部、９−
−−−燃焼ガス通路、１０−−−−一熱伝達通路、１１
−−−一吸熱通路、＋　３−−−−一凹凸形状、１．１
−−−−−流通路、１５−＝−受熱フィン、Ｆ−−−上
流側、Ｒ−一−−−下流側。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体入口部と液体出口部とを備えた外筒内に熱流
   通路筒体を配置し、前記熱流通路筒体内に燃焼器の燃焼
   ガス送出口に連結した燃焼ガス筒体を配置し、更に前記
   熱流通路筒体と前記燃焼ガス筒体とで形成した熱伝達通
   路内に多数の細流通孔を有する熱伝導性の良好な多孔質
   材料から成る多孔流通路部材を配置した熱交換器。
2. （２）前記熱伝達通路の前記熱流通路筒体側に前記多孔
   流通路部材を配置し、前記多孔流通路部材の前記燃焼ガ
   ス筒体側を凹凸形状に形成し、前記多孔流通路部材と前
   記燃焼ガス筒体との間に流通路を形成した請求項１に記
   載の熱交換器。
3. （３）前記多孔流通路部材の多孔質構造の気孔率は前記
   熱伝達通路の上流側を密に且つ下流側を粗に構成した請
   求項１に記載の熱交換器。
4. （４）前記熱伝達通路の上流側に前記多孔流通路部材を
   配置し、下流側に受熱フィンを配置した請求項１に記載
   の熱交換器。