JPH0722268U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼排気を整流することにより熱交換器１０
の熱効率を良くする。また、燃焼排気の温度を下げて、
排気フード１８の高熱に対する耐久性能と火災に対する
安全性を向上させる。同時に集熱フィン１３の温度は上
昇させて、熱交換器１０のドレンの発生を少なくして腐
食に対する耐久性能も向上させる。 【構成】 集熱フィン１３の切り欠き１４，１６上部に
整流板２２，２１を設けた熱交換器。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は給湯器等の燃焼装置に使用される熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、給湯器及び風呂釜等の燃焼装置に用いられる熱交換器は、例えば図 ３、４に示すように、バーナ３１を備えた燃焼室３２の上部に集熱フィン４３と よばれる熱交換用の薄板を鉛直方向に平行に多数枚並べて、その薄板に数本の伝 熱管４５を貫通させ、さらにその上部に排気フード３８で覆った構造となってお り、それらの形状により燃焼や熱効率等の性能が決定する。 この理由は、燃焼室３２で燃焼した燃焼排気が集熱フィン４３の間を通り抜け て行く間に、燃焼排気から集熱フィン４３へ熱交換が行われ、その後燃焼排気は 排気フード３８より機器の外部に排出されるので、燃焼排気が集熱フィン４３に 接している時間及び面積等により上記の性能が決定されるからである。 なお、集熱フィン４３は、伝熱管４５内を流れる水との熱交換により冷却され 、一定温度以上にはならない。伝熱管４５を流れて熱交換された水は湯となって 、熱交換器４０から図示しない出湯管へ流出する。

【０００３】 伝熱管４５は、一般に上下方向に多段に設置される。一方、集熱フィン４３は 、略Ｖ字状の切り欠き（以下切り欠き４４と呼ぶ）を、上部と下部のそれぞれに おいて伝熱管４５の間に設ける。この切り欠き４４は、集熱フィン４３において は、伝熱管４５から一定の距離以上離れた部分は熱交換に殆ど寄与しないので、 材料の節約及び燃焼排気の通過抵抗をへらす目的で設けられる。

【０００４】 さて、上記構造の給湯器等の燃焼装置の燃焼排気は、例えば図３の矢印Ｃ，Ｄ に示すように、伝熱管４５の間隙をぬって排気フード３８方向へ上昇する。従っ て、燃焼排気は、特に上段の伝熱管４５の間に位置する切り欠き４４部分におい て、そのまま通過することになる。 この結果、切り欠き４４部分を通過する燃焼排気は、上述したように集熱フィ ン４３が伝熱管４５より一定の距離以上の部分は熱交換に殆ど寄与しない。また 、熱交換器４０の熱効率にも殆ど寄与することなく、しかも機器の排気口から高 温の燃焼排気が排出されることになる。 そして、燃焼排気は切り欠き４４部分をそのまま通過するため、集熱フィン４ ３との接触時間が短くフィン４３温度（特に図３のＥ点）はあまり上昇しないた め、フィン４３温度が露点以下になりやすい状態となり、結露に対して良くない 傾向にある。 この理由は、燃焼排気中には多量の水蒸気が含まれており、その露点は燃焼排 気の温度は低い程低下するので、集熱フィン４３の温度が低くなれば、その表面 に触れた燃焼排気から水蒸気が水滴となって付着してくるからである。 そこで、熱交換器の熱効率向上を図る目的で、例えば図５に示すように、この 切り欠き４４部分に集熱フィン上縁に沿ってＶ字形の切り起こし部５５を設けた 技術が、実開平５−２５１７２において知られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の切り起こし部５５を設けた技術では、集熱フィン５３を 直接切り起こしているため、その切り起こし部５５が燃焼排気の熱交換器出口（ 即ち集熱フィン５３どうしの間隙）の一部を直接塞ぐこととなり、燃焼排気の通 過抵抗が増加して燃焼性能が低下する恐れがある。 本考案は上記課題を解決して、燃焼排気の通過抵抗を増加させることなく熱交 換器の熱効率を上昇させ、集熱フィンの温度を上げてドレン発生量を少なくし、 さらに燃焼排気の温度も低下させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため本考案の第１の熱交換器は、 上下方向に多段に設置された複数の伝熱管と、 上記伝熱管に貫通され鉛直方向に複数枚併設された集熱フィンとを備え、 上記集熱フィンの上段伝熱管の間に略Ｖ字状の切り欠きを形成した熱交換器に おいて、 上記切り欠きから一定距離離れた上部に、燃焼排気の流れを変更する断面略Ｖ 字状の整流板を、 上記伝熱管延設方向に沿って延設したことを要旨とする。 また、上記課題を解決するため本考案の第２の熱交換器は、 上記の整流板が、上記熱交換器の上部にかぶせられる排気フードに固定される ことを要旨とする。

【０００７】

【作用】

上記構成を有する本考案の熱交換器においては、燃焼排気は伝熱管の間をぬっ て上昇し、排気フードに向かうが、整流板により、そのまま上方へ流れていくこ とを妨げられ、その略Ｖ字状の面に沿って整流されるので、その結果、伝熱管の 下流側へ回り込む。伝熱管の下流側には、伝熱管の間に位置する切り欠きが無い ので、整流された燃焼排気は、集熱フィンと接する距離が長くなる。そのため、 燃焼排気より集熱フィンに移動する熱量が増加して、集熱フィン通過後の燃焼排 気の温度がさがると同時に、集熱フィンの温度は上昇する。すなわち、熱交換器 の熱効率が大幅に上昇することになる。しかも集熱フィンの温度上昇により、結 露によるドレンの発生量が少なくなる。 また、整流板は集熱フィンの切り欠きの一定距離離れた上部に設けられている ため、燃焼排気を整流するだけで、その通過抵抗を増加させることはなく燃焼性 能を低下させない。

【０００８】

【実施例】

以上説明した本考案の構成・作用を一層明確にするために、以下、本考案の熱 交換器の好適な実施例について説明する。 図１は、一実施例としての整流板を装着した給湯器の熱交換器部分の概略構成 を表す。以下、図１を主に用いて説明するが、整流板２１，２２以外の構成は図 ３，図４で示した給湯器の構成と同一であるので、その詳しい説明は省略する。 燃焼室１２の上部に熱交換器１０を備え、その上から排気フード１８がかぶせ られる。熱交換器１０は、多数の集熱フィン１３を鉛直方向に平行に備え、その 集熱フィン１３を３段に設置された伝熱管１５が貫通している。集熱フィン１３ において上段の３本の伝熱管１５の間には略Ｖ字状の切り欠き１４が、集熱フィ ン１３の上隅部には斜めに切り欠き１６が設けられる。 その各々の切り欠き１４の一定距離離れた上部には、その切り欠き１４の端部 形状にそうように、伝熱管１５の延設方向に沿って板状の整流板２２（図２参照 ）が設けられる。また、同様に切り欠き１６の一定距離離れた上部には略Ｖ字状 の整流板２１（図２参照）が設けられる。整流板２１，２２の長手方向の両端部 は、排気フード１８の側壁に固定される。

【０００９】 上記構成を有する給湯器によれば、燃焼室１２のバーナ１１より生じた燃焼排 気は、矢印Ａ，Ｂに示すように伝熱管１５の間をぬって上昇し、排気フード１８ に向かう。そして集熱フィン１３を通過した燃焼排気は、整流板２１，２２によ り、そのまま上方へ流れていくことを妨げられ、その略Ｖ字状の面に沿って整流 されるので、その結果、伝熱管１５の下流側へ回り込む。 伝熱管１５の下流側には、伝熱管１５の間に設けられた切り欠き１４が無いの で、整流された燃焼排気は、集熱フィン１３と接する距離が長くなる。そのため 、燃焼排気より集熱フィン１３に移動する熱量が増加して、集熱フィン１３通過 後の燃焼排気の温度がさがると同時に、集熱フィン１３の温度は上昇する。すな わち、熱交換器１０の熱効率が大幅にアップすることとなる。しかも集熱フィン １３の温度上昇により、結露によるドレンの発生量が少なくなる。

【００１０】 さて、整流板２１，２２を設けたことによる燃焼への影響について述べる。従 来、実開平５−２５１７２において知られている技術においては、図５を用いて 前述したように集熱フィン５３を直接切り起こして熱効率を高めるための切り起 こし部５５を設けたものであり、集熱フィン５３どうしの間隙、すなわち燃焼排 気の熱交換器出口の一部を直接塞ぐ構造のため、燃焼排気の通過抵抗が増加して 、少なからず燃焼性能が低下する恐れのあるものであった。 これに対して本実施例の熱交換器１０の整流板２１，２２は、集熱フィン１３ の切り欠き１４，１６の一定距離離れた上部に設けられているので、燃焼排気の 通過抵抗は、殆ど増加せず整流作用のみが際立つ構造のものである。なお、本実 施例の熱交換器を使用した給湯器において性能試験を行った結果においても、燃 焼性能（特に通過抵抗）に関しては先に述べた従来例（図３参照）と比較して、 殆ど差は認められなかった。 以上本考案の実施例を説明したが、本考案はこうした実施例に何等限定される ものではなく、様々な態様で実施し得ることは勿論である。

【００１１】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案の熱交換器は、整流板により、燃焼排気が整流され て集熱フィンと接する距離が長くなるので、熱効率が上昇する。また、熱交換を 終えてから排気フードを通過して機器の外部へ排出される燃焼排気の温度が下が るので、排気フードの高熱に対する耐久性能と火災に対する安全性が向上する。 さらに、集熱フィン自身の温度は上昇するので、伝熱管及び集熱フィンにおい ては結露によるドレンの発生量が少なくなる。それにより、熱交換器の腐食に対 する耐久性能も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の熱交換器部の概略構成図である。

【図２】整流板の斜視図である。

【図３】従来例の熱交換器部の概略構成図である。

【図４】従来例の熱交換器の斜視図である。

【図５】別の従来例の熱交換器の斜視図である。

【符号の説明】

１０，４０ 熱交換器 １３，４３，５３ 集熱フィン １８，３８ 排気フード ２１，２２ 整流板 １４，４４ 切り欠き １５，４５ 伝熱管

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に多段に設置された複数の伝熱
   管と、 上記伝熱管に貫通され鉛直方向に複数枚併設された集熱
   フィンとを備え、 上記集熱フィンの上段伝熱管の間に略Ｖ字状の切り欠き
   を形成した熱交換器において、 上記切り欠きから一定距離離れた上部に、燃焼排気の流
   れを変更する断面略Ｖ字状の整流板を、 上記伝熱管延設方向に沿って延設したことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 上記整流板は、上記熱交換器の上部にか
   ぶせられる排気フードに固定されることを特徴とする請
   求項１記載の熱交換器。