JPH08121868A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPH08121868A JPH08121868A JP25722494A JP25722494A JPH08121868A JP H08121868 A JPH08121868 A JP H08121868A JP 25722494 A JP25722494 A JP 25722494A JP 25722494 A JP25722494 A JP 25722494A JP H08121868 A JPH08121868 A JP H08121868A
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- JP
- Japan
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- fin
- fins
- pipe
- drum
- temperature gas
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- Pending
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
部沸騰を抑制し、沸騰音の発生や局部沸騰によるパイプ
の破損を防止し、かつ効率を高くできるようにする。 【構成】 送風器9により外部から取り入れた空気を発
熱装置5で加熱して高温気体2とし、ドラム6の内部に
送出する。ドラム6の内部の上部に下段のフィンパイプ
8Aと上段のフィンパイプ8Bを備え、下段のフィンパ
イプ8Aは下段のフィン1Aを複数個備え、上段のフィ
ンパイプ8Bは上段のフィン1Aを複数個備え、下段の
フィン1Aと上段のフィン1Bとは段について熱的に互
いに分離して設けることにより、フィンの下端部におけ
る熱境界層未発達領域における大きい吸熱動作が下段の
フィンと上段のフィンとでそれぞれ発生するようにし、
フィン下端部における大きい吸熱動作を下段と上段とに
分散して局部沸騰を抑制し、沸騰音の発生やパイプ破損
を防止しながら熱効率も高める。
Description
加熱する熱交換器にに関する。
いられるが、局部沸騰による沸騰音やパイプの破損およ
び効率が課題である。
高温の気体の熱を液体、たとえば水に交換する熱交換器
において、下方に配置した発熱装置から上方に向かって
高温の気体(通常は空気である)を送出し、前記高温気
体が流入するドラムの上方に配置したフィンにより気体
の熱を吸収し、前記フィンに熱的に接続されているフィ
ンパイプの中を流れる液体に熱を吸収させる構成であ
る。なお、前記ドラムも熱を吸収するので、パイプをド
ラムに卷回し、前記フィンパイプに流れる前の液体を予
熱するようにしている。上記構成において、簡単な構成
においてはフィンおよびフィンパイプは上下2段に配列
される場合が多いが、この構成において、各フィンは上
段のフィンパイプと下段のフィンパイプとを接合する金
属板で構成されていた。
換器では、下方から上方に流れる高温気体の熱のほとん
どがフィン下端で吸熱される。したがって、流体は下段
のフィンパイプを流れる段階で加熱が集中的に進行し、
その急激な加熱のために局部沸騰が発生するとともに、
異常な沸騰音(以下、釜鳴りと称す)が発生し、また、
パイプが破損するなどにより信頼性を損なうという問題
があった。また、これらの現象を防止するために下段の
フィンパイプからフィン下端までの距離を短くするな
ど、局部的な吸熱を抑制するように構成すると、熱交換
の効率が低下するという新たな問題が発生した。
部的な熱吸収による局部沸騰を抑制でき、釜鳴りやパイ
プの破損を防止しながら効率のよい、安全で経済性の高
い熱交換器を提供することを目的とする。
成するために、発熱装置から送出された高温気体が下部
開口部から上部開口部へ通過するドラムと、前記ドラム
の下部周囲外面に接して下方から上方に向かって螺旋状
に卷回され、被加熱流体を通すドラムパイプと、前記ド
ラムの内上部に前記高温気体の流れ方向に平行に配置さ
れ、前記高温気体の熱を吸収する薄板で構成された複数
個のフィンと、前記高温気体の流れを横切る方向に配置
され、前記フィンに貫通して接合されたフィンパイプを
上下に複数段に備え、前記ドラムパイプから前記フィン
パイプを経由して流れる被加熱流体を前記高温気体によ
り加熱する熱交換器において、前記フィンパイプに接合
する各段のフィンのそれぞれが他の段のフィンと熱的に
互いに分離して設けられ、各フィンパイプはその段のフ
ィンにより加熱されるようにした熱交換器である。
段ごとに分離して設けたフィンが、フィン下端部に大き
い吸熱動作を段ごとにそれぞれ行い、吸熱が各段のフィ
ンパイプに分散されて局部的な沸騰を抑制するととも
に、吸熱効率を向上させ、また、沸騰音も低減する。
て図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の構成
を2つの側面から見て示す一部欠切断面図である。図に
おいて、1Aは下段のフィン、1Bは上段のフィン、2
は発熱装置5により加熱され、送風機9により放出され
る高温気体、6はドラム、7はドラム6に熱的に接続さ
れながら卷回されているドラムパイプ、8Aは下段のフ
ィンパイプ、8Bは上段のフィンパイプ、10は機器本
体ケース、11はフィンパイプを流れる加熱流体(ここ
では水)である。
体からフィンへの熱伝達を示す部分側面図であり、図に
おいて、1はフィン、3は熱境界層、4は熱境界層未発
達領域である。
ず、熱交換器の伝熱現象について、図1と図2を参照し
ながら説明する。機器本体ケース10の外部の空気が送
風機9により吸引されて発熱装置5に送られ、発熱装置
5により加熱されて高温気体2となり、上方に送出され
る。高温気体2は、ドラム6内を通って下段のフィン1
Aに衝突し、フィンに沿ってフィンの間を通過し、フィ
ンに熱を奪われながら上方に流れていく。このときの高
温気体2から下段のフィン1Aへの熱伝達量は、図2に
示したように、フィン下部端における熱境界層未発達領
域4で最大となり、熱境界層3が発達するにつれて減少
し、したがって温度も低くなっていく。なぜならば、一
般に熱境界層内では気体の運動量が小さく、熱伝達率が
低いためである。フィンによって吸熱された熱は、下段
のフィン1Aから下段のフィンパイプ8Aを介し、パイ
プ内を流れる加熱流体11に熱を伝導する。
は、上段のフィン1Bに衝突し、ふたたびフィンに平行
にフィンの間を通過していく。その間、フィンに熱を奪
われながら上方に流れて行くが、下段のフィン1Aにつ
いて説明した現象と同様に、フィン端部に衝突した直後
の熱境界層未発達領域4で熱伝達が活発に起り、上段の
フィンパイプ8Bを介してさらに加熱流体11を加熱す
る。図3は本発明の熱交換器のフィンと加熱流体の温度
変化の一例を示す特性図である。図において、横軸は温
度、縦軸は流体の移動距離を示し、12は下段のフィン
の温度変化、13は上段のフィンの温度変化、14は加
熱流体11の温度変化である。図3に示したように、上
段のフィン1Bの下端でフィン温度が下段のフィン1A
の上端よりも再上昇し、加熱流体11がそれに伴って再
加熱されて温度上昇していることが明らかである。ま
た、図4は従来例の熱交換器のフィン加熱流体の温度変
化を示す特性図である。図3と図4とを比較して明らか
なように、図4に示した従来の1枚の連続したフィンで
構成された熱交換器では、フィン下端の温度だけ高く、
加熱流体11の温度上昇もその部分に偏っており、同等
量の熱量を交換するのに、局部沸騰し易い状態であるこ
とがわかる。
フィン1Aと上段のフィン1Bとを分離して、下段のフ
ィン1Aの下端における吸熱現象を上段のフィン1Bの
下端にも発生させ、下段のフィンパイプ8Aだけに偏っ
ていた加熱流体11への伝熱を、上段のフィンパイプ8
Bにおいても発生させることにより、局部的伝熱を分散
させ、局部的な沸騰を抑制し、異常音の発生や局部沸騰
によるパイプの破損を防止し、かつ効率が高いために経
済性を確保した熱交換機を実現することができる。
ついて説明したが、それ以上の段数で構成してもよいこ
とは言うまでもない。また、同じ段位にあるフィンパイ
プに接合されるフィンを、図1(b)に8Aおよび8B
で示したように、共通な一枚の金属板で構成し、他の段
のフィンとは互いに分離した構成として生産性を高める
ことができる。また、図1(a)に示したように、下段
のフィン配列の間に、上段のフィン配列が位置するよう
に配置して、上段のフィンによる吸熱性を向上させると
ともに、上下のフィン間隔を小さくして熱交換器の小型
化を実現することができる。
は、発熱装置から送出された高温気体が下部開口部から
上部開口部へ通過するドラムと、前記ドラムの下部周囲
外面に接して下方から上方に向かって螺旋状に卷回さ
れ、被加熱流体を通すドラムパイプと、前記ドラムの内
上部に前記高温気体の流れ方向に平行に配置され、前記
高温気体の熱を吸収する薄板で構成された複数個のフィ
ンと、前記高温気体の流れを横切る方向に配置され、前
記フィンに貫通して接合されたフィンパイプを上下に複
数段に備え、前記ドラムパイプから前記フィンパイプを
経由して流れる被加熱流体を前記高温気体により加熱す
る熱交換器において、前記フィンパイプに接合する各段
のフィンのそれぞれが他の段のフィンと熱的に互いに分
離して設けられ、各フィンパイプはその段のフィンによ
り加熱されるようにしたことにより、フィンの下端に集
中して起こる吸熱が各段ごとに分散され、局部沸騰が抑
制されて釜鳴り現象や熱交換器の破損などを防ぐととも
に、高い効率をも実現できる。
図
流体の温度変化を示す特性図
体の温度変化を示す特性図
Claims (3)
- 【請求項1】 発熱装置から送出された高温気体が下部
開口部から上部開口部へ通過するドラムと、前記ドラム
の下部周囲外面に接して下方から上方に向かって螺旋状
に卷回され、被加熱流体を通すドラムパイプと、前記ド
ラムの内上部に前記高温気体の流れ方向に平行に配置さ
れ、前記高温気体の熱を吸収する薄板で構成された複数
個のフィンと、前記高温気体の流れを横切る方向に配置
され、前記フィンに貫通して接合されたフィンパイプを
上下に複数段に備え、前記ドラムパイプから前記フィン
パイプを経由して流れる被加熱流体を前記高温気体によ
り加熱する熱交換器において、前記フィンパイプに接合
する各段のフィンのそれぞれが他の段のフィンと熱的に
互いに分離して設けられ、各フィンパイプはその段のフ
ィンにより加熱されるようにした熱交換器。 - 【請求項2】 同一段位にある各フィンパイプに接合さ
れるフィンを共通な一枚の金属板で構成し、他の段のフ
ィンとは互いに分離している請求項1記載の熱交換器。 - 【請求項3】 フィンの配列を高温気体の流れに対して
垂直方向に段ごとに互いにずらした構成とした請求項1
記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25722494A JPH08121868A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25722494A JPH08121868A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08121868A true JPH08121868A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17303399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25722494A Pending JPH08121868A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | 熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08121868A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107062586A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 芜湖顺景自动化设备有限公司 | 一种安全多功能自动化燃气热水器设备 |
-
1994
- 1994-10-24 JP JP25722494A patent/JPH08121868A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107062586A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 芜湖顺景自动化设备有限公司 | 一种安全多功能自动化燃气热水器设备 |
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