JPH09269152A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH09269152A
JPH09269152A JP10429696A JP10429696A JPH09269152A JP H09269152 A JPH09269152 A JP H09269152A JP 10429696 A JP10429696 A JP 10429696A JP 10429696 A JP10429696 A JP 10429696A JP H09269152 A JPH09269152 A JP H09269152A
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heat transfer
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武雄 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱パイプにおいて、熱供給部に近い部位の
近傍で生じる部分沸騰や熱供給部から遠い部位の外周に
生じる結露を防止できる熱交換器を提供する。 【解決手段】 伝熱パイプ14内に仕切り板19が設け
られ、この仕切り板19により伝熱パイプ14内の流体
通路が、熱供給部に近い第一通路21と熱供給部から遠
い第二通路22に仕切られる。この仕切り板19の長手
方向両端部のうち少なくとも一方には、流体通過孔20
aを有する抵抗板20(流通抵抗手段)が設けられてい
る。この抵抗板20により、第一通路21の流速が速め
られ、第二通路22の流速が遅くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給湯用の燃焼装置
等に用いられる熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】給湯用などに用いられる燃焼装置では、
バーナ(熱供給部)からの熱を上方に配される熱交換器
のフィンで受け、このフィンの熱を、フィンを貫通する
伝熱パイプに伝え、この伝熱パイプ内に通される水を加
熱して外部に送り出すようになっている。
【0003】上記熱交換部の伝熱パイプでは、バーナに
近い下側部で大部分の熱を吸収するため、この伝熱パイ
プを通る水が、下側部の壁近傍で部分沸騰(核沸騰)を
起こし、騒音の発生の原因となったり、熱交換が良好に
行なわれない原因となっていた。また、伝熱パイプの上
側部では熱吸収が少ないため、上側部の壁に排気ガス中
の水分が結露し、熱交換器で錆が発生したり、結露水滴
が落下するバーナで錆が発生したり,燃焼不良が生じる
原因となっていた。
【0004】そこで、特開昭52−155454号の公
報では、図5に示すように、フィン30を貫通する伝熱
パイプ31内に、その内周面に接するようにしてバッフ
ルコイル32を収容している。そして、このバッフルコ
イル32により、伝熱パイプ31の内周面近傍で乱流を
生じさせ、部分沸騰による気泡成長を抑制しようとして
いる。また、ねじり板を伝熱パイプ内に収容したものも
公知である。このねじり板により、伝熱パイプ内に螺旋
状の水流を作ることができ、伝熱パイプ31の内部の温
度を均一化を図り、ひいては部分沸騰や結露を防止しよ
うとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5の構造を採用した
場合、伝熱パイプの内周面近傍で乱流が起こるものの、
伝熱パイプ31内の上部,下部を流れる水は基本的にそ
のまま上部,下部を流れ続けるので、下部の温度が高
く、上部の温度が低い状態は解消されない。そのため、
バーナからの受熱量が多い時には部分沸騰が生じ、バー
ナからの受熱量が少ない時には結露が生じる可能性があ
った。ねじり板を用いた場合には、ねじり板のねじりピ
ッチを短くするのに製造上制約があり、このため、比較
的長い時間、水の一部が伝熱パイプ31内の下部を通
り、他の一部が上部を通ることになり、上記の場合と同
様に、バーナからの受熱量が多い時に部分沸騰が生じ、
バーナからの受熱量が少ない時に結露が生じる可能性が
あった。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、多数
のフィンに貫通させた伝熱パイプ内に流体を通し、熱供
給部からの熱をフィンを介して伝熱パイプ内の流体に伝
える熱交換器において、上記伝熱パイプ内にその長手方
向に沿って延びる仕切り板を設け、この仕切り板によ
り、伝熱パイプ内の流体通路を、上記熱供給部に近い側
の第一通路と遠い側の第二通路とに仕切り、上記第二通
路には、上記伝熱パイプ内の第一通路の流速を早め第二
通路の流速を遅くするための流通抵抗手段を、設けたこ
とを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、請求項1に記載の熱交
換器において、上記流通抵抗手段は抵抗板を含み、この
抵抗板は、上記伝熱パイプ内の第二通路を塞ぐようにし
て配置されるとともに流体通過孔を有していることを特
徴とする。請求項3の発明は、請求項2に記載の熱交換
部において、上記仕切り板を構成する板材の長手方向の
両端部のうち少なくとも一方の端部を折り曲げることに
より、上記抵抗板を形成することを特徴とする。請求項
4の発明は、請求項3に記載の熱交換部において、上記
抵抗板は、伝熱パイプの軸に対して傾斜していることを
特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1は、本発明による熱交換
器を給湯に用いられる燃焼装置に適用した一実施形態を
示す。この燃焼装置は、排気ユニット1と、熱交換ユニ
ット2と、バーナユニット3と、ファン4とを上から順
に連接することにより構成されている。
【0009】バーナユニット3は、上端が開口した箱形
状のフレーム5と、このフレーム5内に収容されたバー
ナ6(熱供給部)とを備えている。フレーム5の底壁に
ファン4が取り付けられている。バーナユニット3へ
は、電磁開閉弁7と電磁比例弁8を設けたガス送り管9
によってガスの供給がなされる。バーナ6では、ノズル
ブロック10を介して供給されるガスとファン4から送
られる空気とが混合されて上面の炎口から噴出され、こ
の空気混合ガスに着火されて燃焼が行なわれる。
【0010】熱交換ユニット2は、横断面矩形をなし上
下端が開口したフレーム11と、このフレーム11内に
収容された熱交換器12とを備えている。フレーム11
の上部は、熱交換器12を保持する保持胴11aとな
り、下部は燃焼胴11bとなっている。燃焼胴11b
は、バーナユニット3のフレーム5に連結されている。
【0011】図2に示すように、熱交換器12は、互い
に平行に並べられた多数の垂直フィン13と、伝熱パイ
プ14とを備えている。伝熱パイプ14の一端には、給
水管15が接続され、他端には栓16を設けた給湯管1
7が接続されている。伝熱パイプ14は、フィン13お
よび保持胴11aを貫通する複数の真直部14aと、隣
り合う真直部14aを保持胴11aの外側で連結するベ
ンド部14bとから構成されている。
【0012】上記構成の燃焼装置では、栓16を開く
と、給水管15、伝熱パイプ14、給湯管17に水が流
れる。この時、給水管15に設けた水流スイッチ(図示
しない)が通水を検知し、この検知信号に基づいて電磁
開閉弁7が開き、バーナ6で燃焼が行なわれる。その結
果、バーナ6の真上に位置する熱交換器12のフィン1
3が加熱され、フィン13からの伝導熱を受けた伝熱パ
イプ14内の水が加熱され、湯となって給湯管17へと
供給される。
【0013】次に、本発明の特徴部について詳述する。
図3,図4に示すように、伝熱パイプ14の各真直部1
4a内には、真直部14aのほぼ全長にわたって延びる
細長い板材18が収容されている。この板材18の主要
部は仕切り板19となり、その長手方向両端部は折り曲
げられて抵抗板20(流通抵抗手段)となっている。
【0014】上記仕切り板19は、水平をなし、真直部
14aの流体通路内において上下方向のほぼ中央に配置
され、この流体通路を下側通路21(第一通路)と上側
通路22(第二通路)に仕切っている。
【0015】一対の抵抗板20は、斜めに傾斜してお
り、上側通路22をふさぐ。この抵抗板20には複数の
通水孔20a(流体通過孔)が形成されている。なお、
上記抵抗板20が真直部14aの両端部内周面にろう付
けまたは圧入されることにより、板材18が真直部14
aに固定されている。仕切り板19の幅方向の両側縁
は、真直部14aの内周面に当たっているが、ろう付け
しなくてもよい。
【0016】上記伝熱パイプ14の各真直部14aで
は、フィン13からの伝導熱を受けるが、下側部が上側
部より多くの熱を受ける。この受熱分布の不均衡にも拘
わらず、仕切り板19と抵抗板20の作用によって、真
直部14aの中を流れる水の温度分布の著しい不均衡を
無くすことができる。
【0017】詳述すると、仕切り板19で仕切られる上
側通路22は抵抗板20による流通抵抗により流速が遅
くなり、その分、下側通路21の流速が速くなる。抵抗
板20によって生じる下側通路21と上側通路22との
流速比は、例えば1.5:1程度である。下側通路21
の流速が速くので、この下側通路21を流れる水で奪う
熱量も多くなり、その結果、受熱量が多いにも拘わらず
下側通路21での水温が高くなるのを防止でき、部分沸
騰を防止することができる。他方、上側通路21の流速
が遅いので、真直部14aの上側部で受ける熱量が少な
いにも拘わらず、水温が低くならず、それ故、真直部1
4aの上側部の壁に排気ガス中の水分が結露するのを防
止できる。
【0018】一対の抵抗板20は斜めに傾斜しているの
で、真直部14aの上流端に入り込んだ水は、下側通路
21へ向かう際に円滑に流れ、大きな乱流が生じず、ま
た、下側通路21から真直部14aの下流端に向かう際
にも円滑に流れ、大きな乱流が生じない。そのため、下
側通路21での流速をより一層速めることができる。
【0019】上述した実施形態では、流通抵抗手段とし
ての抵抗板20を仕切り板14の長手方向両端に設けて
いるが、この抵抗板20をいずれか一方の端部に設けて
もよいし、仕切り板14の長手方向中央部に設けてもよ
い。また、抵抗板20の代わりに、棒材や他の形状をな
す部材を第二通路に設けてもよい。
【0020】本発明は、風呂追焚や暖房等の他の用途に
用いられる燃焼装置に適用してもよいし、燃焼を伴わな
い電熱ヒータを熱供給部として用いてもよい。また、伝
熱パイプを流れる流体は水ではなく空調用等の熱媒体で
あってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、伝熱パイプを熱供給部側に近い第一通路と熱供給
部から遠い第二通路に仕切り、第一通路の流速を速める
ことにより、ここでの部分沸騰を防止でき、その結果、
部分沸騰に起因した騒音発生を防止できるとともに、熱
交換を効率良く行うことができる。また、第二通路の流
速を遅くすることにより、結露の発生を防止することが
できる。
【0022】請求項2の発明によれば、流通抵抗手段
を、流体通過孔を有する抵抗板で構成したので、構造が
簡単であり、第一,第二通路の流速差を確実に得ること
ができる。請求項3の発明によれば、板材の折り曲げに
より仕切り板と抵抗板を形成するので、製造コストを低
減させることができる。請求項4の発明によれば、抵抗
板が傾斜しているので、第一通路の端部で大きな乱流が
発生するのを防止でき、第一通路の流速をより一層高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による熱交換器を適用した燃焼装置の例
を示す概略構成図である。
【図2】上記熱交換器を示す図1のII−II線に沿う断面
図である。
【図3】上記熱交換器の伝熱パイプの縦断面図である。
【図4】図3のIVーIV線に沿う断面図である。
【図5】従来の熱交換器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
6 バーナ(熱供給部) 12 熱交換器 13 フィン 14 伝熱パイプ 14a 真直部 18 板材 19 仕切り板 20 抵抗板(流通抵抗手段) 20a 通水孔(流体通過孔) 21 下側通路(第一通路) 22 上側通路(第二通路)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のフィンに貫通させた伝熱パイプ内
    に流体を通し、熱供給部からの熱をフィンを介して伝熱
    パイプ内の流体に伝える熱交換器において、上記伝熱パ
    イプ内にその長手方向に沿って延びる仕切り板を設け、
    この仕切り板により、伝熱パイプ内の流体通路を、上記
    熱供給部に近い側の第一通路と遠い側の第二通路とに仕
    切り、 上記第二通路には、上記伝熱パイプ内の第一通路の流速
    を早め第二通路の流速を遅くするための流通抵抗手段
    を、設けたことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 上記流通抵抗手段は抵抗板を含み、この
    抵抗板は、上記伝熱パイプ内の第二通路を塞ぐようにし
    て配置されるとともに流体通過孔を有していることを特
    徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】 上記仕切り板を構成する板材の長手方向
    の両端部のうち少なくとも一方の端部を折り曲げること
    により、上記抵抗板を形成することを特徴とする請求項
    2に記載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 上記抵抗板は、伝熱パイプの軸に対して
    傾斜していることを特徴とする請求項3に記載の熱交換
    器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020169744A (ja) * 2019-04-01 2020-10-15 株式会社パロマ 熱交換器及び給湯器

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