JPH08226781A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多数のフィン(12)(12)と、これらに設けた貫通
孔(12a)(12a)に貫通させた通水管(11)とからなり、通水
管(11)及びフィン(12)(12)にて燃焼排気中の潜熱を吸収
するようにした熱交換器において、通水管(11)からの吸
熱効率を向上させること。 【構成】各フィン(12)には、貫通孔(12a) の下縁に略連
続する上下方向に長いスリット(5) を設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【利用分野】本発明は、熱交換器、特に、ガスバーナ等
からの燃焼排気中の水蒸気を凝縮させてその潜熱を吸収
する形式の熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】上記形式の熱交換器は、
図１に示すように、燃焼排気経路に配置された通水管(1
1)と、これの外周に連設した多数のフィン(12)(12)とか
らなり、ガスバーナ等からの燃焼排気が通過する際に、
前記通水管(11)を流れる低温水により前記排気中の水蒸
気を露点以下に冷却してドレンを生じさせるようになっ
ている。そして、このドレン生成により生じる潜熱が、
前記通水管(11)及びフィン(12)(12)にて吸収されて、前
記通水管(11)内の通水が昇温される。尚、このような潜
熱吸収用の熱交換器は、通常、上記排気経路において、
主に排気中の顕熱を吸収するようにした顕熱吸収用の熱
交換器の下流側に配置され、顕熱が吸収されて温度低下
した排気中から上記潜熱を得るものである。従って、こ
の潜熱吸収用の熱交換器を採用した給湯器等では、熱交
換効率が向上する。

【０００３】ところが、この先行技術の熱交換器では、
次のような問題が残る。前記熱交換器では、上記潜熱が
通水管(11)にて直接吸熱されると共にフィン(12)(12)を
介して通水管(11)に間接吸熱されるが、この通水管(11)
に付着したドレンは、前記通水管(11)を被覆し、図１及
び図２に示すように、これの下縁に集まる。そして、こ
のドレンは、次第に成長して水滴となり、その重さが通
水管(11)との付着力よりも大きくなった時点で、下方に
滴下する。ところが、前記ドレンが前記滴下できる大き
さに成長するまでに時間を要し、この間は、被覆した前
記ドレンによって通水管(11)における吸熱が妨げられる
から、上記直接吸熱の効率が低下し、その分、この熱交
換器全体の熱交換効率が低下する。

【０００４】

【技術的課題】本発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、『多数のフィン(12)(12)と、これらに設
けた貫通孔(12a)(12a)に貫通させた通水管(11)とからな
り、通水管(11)及びフィン(12)(12)にて燃焼排気中の潜
熱を吸収するようにした熱交換器』において、通水管(1
1)からの吸熱効率を向上させることをその課題とする。 ［請求項１の発明］

【０００５】

【技術的手段】上記課題を解決するために講じた本発明
の技術的手段は、『各フィン(12)には、貫通孔(12a) の
下縁に略連続する上下方向に長いスリット(5) を設け
た』ことである。

【０００６】

【作用】本発明の上記技術的手段は次のように作用す
る。通水管(11)に被覆したドレンは、この通水管(11)の
下縁に集まり、その表面張力により前記下縁とフィン(1
2)(12)との境界部に集まる傾向となるが、各フィン(12)
には、貫通孔(12a) の下縁に略連続（連続又は近接）す
る上下方向に長いスリット(5) が設けられているから、
フィン(12)の表裏における前記境界部のドレン相互が、
前記スリット(5) 内にて一体となって早く水滴に成長す
る。そして、このスリット内壁に付着した水滴は、前記
内壁に沿って流下する。従って、各フィン(12)(12)間の
通水管(11)のドレンは、前記フィン(12)(12)のスリット
(5)(5)から迅速に除去されるものとなる。

【０００７】

【効果】本発明は上記構成であるから次の特有の効果を
有する。通水管(11)の下縁のドレンが、通水管(11)から
迅速に除去されるから、このドレンによる吸熱遮断が大
幅に抑えられる。これにより、前記通水管(11)における
吸熱効率が向上する。

【０００８】又、上記熱交換動作後に、通水管(11)の下
面部にドレンが水滴状に付着してこれが長時間残留する
事がないから、前記下面部が腐食しにくく、通水管(11)
の耐久性が向上する。尚、請求項２の発明のように、
『スリット(5) を、下方に開放する構成とした』もので
は、スリット(5) に沿って流下したドレンが、このスリ
ット(5) の下端に溜ることなく、そのままフィン(12)か
ら落下する。これにより、上記ドレン除去が一層確実と
なる。 ［請求項３の発明］この請求項３の発明は、上記請求項
１の発明と同様の課題を解決するものであり、その為の
技術的手段は、『通水管(11)の下方に、これに沿い通水
管(11)の下縁に略接触する略帯状のガイド板(6) を垂下
させた』ことである。

【０００９】このものでは、通水管(11)の下方に、これ
の下縁に略接触（接触又は近接）するガイド板(6) が垂
下しているから、前記下縁に集まったドレンは、その表
面張力により前記ガイド板(6) の上端と接触してこれに
沿って流下する。しかも、前記ガイド板(6) は、通水管
(11)に沿った略帯板状であるから、通水管(11)における
フィン(12)(12)相互間にわたって、前記流下作用が確保
される。これにより、前記通水管(11)の下縁のドレン
は、通水管(11)から迅速に除去され、上記請求項１の発
明と比べより一層のドレン除去効果を有する。 ［その他の発明］請求項４の発明のように、『ガイド板
(6) を、フィン(12)(12)に貫通支持させた』ものでは、
上記請求項３の発明において、ガイド板(6) を、通水管
(11)の下方に支持する為の構成が簡単となる。

【００１０】上記請求項３の発明において、請求項５の
発明のように、『ガイド板(6) の上辺部には、各フィン
(12)(12)間に入り込むガイド片(61)(61)を形成し、各ガ
イド片(61)の上端(61a) を、通水管(11)の下縁に略接触
させると共に、各ガイド片(61)(61)間の谷底部(61b)
を、フィン(12)の下縁に略接触させた』ものでは、各フ
ィン(12)(12)間に入り込んだガイド片(61)の上端(61a)
が、通水管(11)の下縁に略接触（接触又は近接）してい
るから、上記請求項３の作用・効果が確保される。

【００１１】又、各ガイド片(61)(61)間の谷底部(61b)
が、フィン(12)の下縁に略接触（接触又は近接）してい
るから、前記フィン(12)に付着してその下縁まで流下し
たドレンは、その表面張力により前記谷底部(61b) と接
触してガイド板(6) に沿って流下する。これにより、フ
ィン(12)(12)からもドレンが除去され易くなる。上記請
求項５の発明において、請求項６の発明のように、『ガ
イド片(61)(61)相互間の谷部をＶ字状とした』もので
は、ガイド片(61)が先細りとなるから、このガイド片(6
1)をフィン(12)(12)間に挿入し易い。これにより、ガイ
ド板(6) の組み付けが容易となる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 ［実施例１］この実施例１は、既述請求項１、２の発明
を、主に顕熱を吸熱する主熱交換器(1a)及び主に潜熱を
吸熱する副熱交換器(1b)を具備した給湯器における前記
副熱交換器(1b)に実施したものであり、この給湯器で
は、図３に示すように、ファン(4) →ガスバーナ(3) →
主熱交換器(1a)→副熱交換器(1b)→排気通路(21)の順序
で、これらが給排気経路における下流側に向けて順次配
設されている。又、これら各部は、給湯器の上端に配置
した前記ファン(4) から下方に向けて順次配置されてい
る。

【００１３】上記主熱交換器(1a)及び副熱交換器(1b)
は、ガスバーナ(3) より下方の燃焼排気経路内に配置し
た一本の通水管(11)を蛇行屈曲させて構成され、前記主
熱交換器(1a)より下方に副熱交換器(1b)が位置すると共
に、前記通水管(11)における上流側が副熱交換器(1b)、
下流側が主熱交換器(1a)となる。そして、各熱交換器
は、図３及び図４に示すように、通水管(11)における屈
曲部相互間が相互に平行な直線部(11a)(11a)となってお
り、各熱交換器の直線部(11a)(11a)群には、その軸線方
向に所定ピッチにて矩形状金属板製の多数のフィン(12)
(12)が並設されている。

【００１４】そして、前記副熱交換器(1b)の各フィン(1
2)には、図３及び図５に示すように、通水管(11)(11)が
貫通した貫通孔(12a)(12a)の下縁に連続して開口する上
下方向に長いスリット(5)(5)が形成され、これらスリッ
ト(5)(5)は、前記フィン(12)の下端にまで達して下方に
開放している。尚、上記ファン(4) は、公知の構成が採
用され、又、上記ガスバーナ(3) は、多孔の燃焼プレー
ト(32)を用いた全一次燃焼式であり、ガス回路に設けた
ガス弁(31)を介して供給されたガスが、ファン(4) から
の一次空気と混合して燃焼プレートから噴出して燃焼
し、その燃焼排気が下方に流れるようになっている。
又、上記排気通路(21)の下端には、ドレン排出孔(8) が
設けられている。

【００１５】上記構成の給湯器では、ファン(4) を動作
させると共にガスバーナ(3) を燃焼させ、又、通水管(1
1)に給水すると、前記ガスバーナ(3) からの燃焼排気が
主熱交換器(1a)及び副熱交換器(1b)を通過して、排気通
路(21)を介して排気される。このとき、前記主熱交換器
(1a)の通水管(11)及びフィン(12)(12)が、前記燃焼排気
の顕熱により加熱される。この後、顕熱が吸収されて温
度低下した前記燃焼排気は、低温水が流れる副熱交換器
(1b)を通る際に更に露点以下に冷却されて、この副熱交
換器(1b)の通水管(11)及びフィン(12)(12)には、ドレン
が生成せしめられる。又、このドレン生成時に生じる潜
熱がこの副熱交換器(1b)の通水管(11)及びフィン(12)(1
2)にて吸収されて、前記通水管(11)内の通水が昇温され
る。

【００１６】このものでは、前記通水管(11)の直線部(1
1a)(11a)に被覆したドレンは、各直線部(11a) の下縁に
集まり、その表面張力により前記下縁とフィン(12)(12)
との境界部に集まる傾向となるが、各フィン(12)には、
貫通孔(12a)(12a)の下縁に連続する上記スリット(5)(5)
が設けられているから、前記フィン(12)の表裏における
前記境界部のドレン相互が、各スリット(5) 内にて一体
となって早く水滴に成長し、このスリット内壁に沿って
流下する。これにより、上記直線部(11a)(11a)のドレン
は、前記フィン(12)(12)のスリット(5)(5)から迅速に除
去される。そして、各スリット(5) は、下方に開放して
いるから、これに沿って流下したドレンは、このスリッ
ト(5) の下端に溜ることなくフィン(12)から落下する。

【００１７】更に、フィン(12)(12)から落下したドレン
は、上記ドレン排出孔(8) を介して外部に排出される。
尚、上記スリット(5) を、下方に開放しない構成として
もよい。又、このスリット(5) の上端は、上記貫通孔(1
2a) の下縁に近接させてもよい。この場合でも、上記と
同様の作用を奏する。 ［実施例２］この実施例２は、既述請求項３、４の発明
に対応するものであり、上記実施例１の給湯器における
副熱交換器(1b)を以下の構成に変形したものである。

【００１８】前記副熱交換器(1b)は、図６及び図７に示
すように、基本的には上記実施例１と同様に、矩形状の
多数のフィン(12)(12)と、これらに設けた貫通孔(12a)
(12a)に貫通する直線部(11a)(11a)群を具備する通水管
(11)とからなり、各直線部(11a) の下方には、これに沿
い直線部(11a) の下縁に接触する矩形帯状のガイド板
(6) が垂下している。尚、前記ガイド板(6) は、フィン
(12)(12)に設けた支持孔(12b)(12b)に貫通して支持され
ている。

【００１９】このものでは、熱交換動作時に通水管(11)
の各直線部(11a) の下縁に集まったドレンは、水滴に成
長する前に、ガイド板(6) の上端と接触して、このガイ
ド板(6) に沿って流下する。このものでは、フィン(12)
(12)間の直線部(11a) の下縁にも前記ガイド板(6) が存
在するから、実施例１よりも一層、通水管(11)からのド
レン除去が確実である。

【００２０】更に、このものでは、矩形帯状のガイド板
(6) をフィン(12)(12)に設けた支持孔(12b)(12b)に貫通
させるだけでよいから、フィン(12)(12)への取り付けの
ために、ガイド板(6) を複雑形状にしたり別途取り付け
部材を要せず、前記ガイド板(6) の製作やこれのフィン
(12)(12)への取り付けが簡単となる。尚、この実施例で
は、ガイド板(6) を通水管(11)に接触して設けたが、ガ
イド板(6) と通水管(11)との間に極僅かの間隙を設けて
もよい。この場合でも、上記と同様の作用を奏する。
又、ガイド板(6) は、略帯状であるかぎり、上記矩形状
に限定されない。例えば、ガイド板(6) の下端におい
て、フィン(12)とフィン(12)の中間部を下方に突出させ
ると、ドレンはフィン(12)(12)に接触せずに下方への落
下が促進されドレン除去が確実となる。 ［実施例３］この実施例３は、既述請求項５、６の発明
に対応するものである。又、上記実施例１、２では、副
熱交換器(1b)の通水管(11)の直線部(11a)(11a)群に、面
積の大きい共通のフィン(12)(12)を連設したが、この実
施例３では、図８及び図９に示すように、各直線部(11
a) 毎に環状のフィン(12)(12)を連設している。

【００２１】そして、この実施例３では、上辺部に各フ
ィン(12)(12)間に入り込むガイド片(61)が連続形成され
た略帯状のガイド板(6) が配置されている。そして、こ
れらガイド片(61)(61)は、山形形状に形成され、これら
ガイド片(61)(61)相互間の谷部がＶ字状となっている。
又、各ガイド片(61)の上端(61a) は、通水管(11)の直線
部(11a) の下縁に接触し、各ガイド片(61)(61)間の谷底
部(61b) は、フィン(12)の下縁に接触している。尚、各
ガイド板(6) は、その両端部がこの給湯器の構成壁間に
架設した支持杆(64)(64)に連設されて、支持されてい
る。

【００２２】このものでは、各ガイド片(61)の上端(61
a) が通水管(11)の下縁に接触しているから、上記実施
例２と同様のドレン除去作用を奏する。又、各ガイド片
(61)(61)間の谷底部(61b) がフィン(12)の下縁に近接し
ているから、前記フィン(12)の表面に生成しフィン(12)
に沿って流下したドレンは、表面張力により前記谷底部
(61b) と接触してガイド板(6) に沿って流下する。尚、
この実施例３では、ガイド片(61)が先細りの山形形状と
なっているから、このガイド片(61)をフィン(12)(12)間
に挿入し易く、ガイド板(6) の組み付けが容易となる。

【００２３】尚、この実施例３では、各ガイド片(61)の
上端(61a) と通水管(11)、及び、各ガイド片(61)(61)間
の谷底部(61b) とフィン(12)を、共に接触する構成とし
たが、これら両方又は何れか一方を近接する構成として
もよい。又、この実施例３では、上記ガイド片(61)を山
形形状としたが、この形状に限定されるものではなく、
例えば、矩形状としてもよい。

【００２４】更に、ガイド板(6) を支持させる為の構成
は、この実施例３のものに限定されない。例えば、各ガ
イド片(61)(61)間の谷底部(61b) とフィン(12)の下縁と
を溶接等によって結合することにより、このガイド板
(6) を支持させてもよい。又、図８において、左端及び
右端のフィン(12)(12)のみを下方に延長すると共に、実
施例２のように、支持孔を設け、ガイド板(6) の左端及
び右端を夫々貫通して支持させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例における熱交換器の側面図

【図２】これの断面図

【図３】本発明実施例１の給湯器の断面図

【図４】これの熱交換器の上面図

【図５】これのＸーＸ断面図

【図６】本発明実施例２の副熱交換器(1b)の断面図

【図７】これのＹーＹ断面図

【図８】本発明実施例３の副熱交換器(1b)の側面図

【図９】これのＺーＺ断面図

【符号の説明】

(11)・・・通水管 (12)・・・フィン (5) ・・・スリット (6) ・・・ガイド板 (61)・・・ガイド片

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のフィン(12)(12)と、これらに設け
   た貫通孔(12a)(12a)に貫通させた通水管(11)とからな
   り、通水管(11)及びフィン(12)(12)にて燃焼排気中の潜
   熱を吸収するようにした熱交換器において、 各フィン(12)には、貫通孔(12a) の下縁に略連続する上
   下方向に長いスリット(5) を設けた熱交換器。
2. 【請求項２】 スリット(5) を、下方に開放する構成と
   した請求項１に記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 多数のフィン(12)(12)と、これらに設け
   た貫通孔(12a)(12a)に貫通させた通水管(11)とからな
   り、通水管(11)及びフィン(12)(12)にて燃焼排気中の潜
   熱を吸収するようにした熱交換器において、 通水管(11)の下方に、これに沿い通水管(11)の下縁に略
   接触する略帯状のガイド板(6) を垂下させた熱交換器。
4. 【請求項４】 ガイド板(6) を、フィン(12)(12)に設け
   た支持孔(12b)(12b)に貫通して支持させた請求項３に記
   載の熱交換器。
5. 【請求項５】 ガイド板(6) の上辺部には、各フィン(1
   2)(12)間に入り込むガイド片(61)(61)を形成し、各ガイ
   ド片(61)の上端(61a) を、通水管(11)の下縁に略接触さ
   せると共に、各ガイド片(61)(61)間の谷底部(61b) を、
   フィン(12)の下縁に略接触させた請求項３に記載の熱交
   換器。
6. 【請求項６】 各ガイド片(61)(61)相互間の谷部をＶ字
   状とした請求項５に記載の熱交換器。