JPH11141995A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH11141995A JPH11141995A JP30837697A JP30837697A JPH11141995A JP H11141995 A JPH11141995 A JP H11141995A JP 30837697 A JP30837697 A JP 30837697A JP 30837697 A JP30837697 A JP 30837697A JP H11141995 A JPH11141995 A JP H11141995A
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Abstract
て、給湯、または、暖房、または、風呂の運転を単独で
行ったときに、使用しない方の流体回路内で滞留してい
る流体が沸騰し、流路内にスケールを発生させかつ装置
の寿命を低下させる問題点を解消することを課題とす
る。 【解決手段】 形状の異なる伝熱フィン12,13を組
み合わせて装着することによって、各段の伝熱フィン面
積の最適化と、各段の燃焼部1からの受熱量の均一化が
実現され、単独使用時に滞留している流体の沸騰が抑制
される。従って、滞留している流体の沸騰によるスケー
ルの発生と、寿命低下を防ぐことが出来、さらに、伝熱
フィンの酸化防止と、酸化スケールや結露水による伝熱
フィンの目詰まりを抑制する。
Description
体を加熱する熱交換器に関するものである。
体回路を加熱できる熱交換器は、給湯と風呂の運転が出
来る給湯風呂装置や、給湯と暖房が出来る給湯暖房装置
などに採用されている。この従来の熱交換器を給湯暖房
装置に用いたときの模式図を図6に示す。
燃焼部1、缶体2と、給湯水回路3と暖房温水回路5を
上下一対として、千鳥状に2段で配設し、上段は給湯水
回路4と暖房温水回路6の上下一対で構成している。伝
熱フィン7は、給湯水回路3,4、暖房温水回路5,6
に貫通されていて、複数枚で構成される伝熱フィン7
は、夫々同一形状である。
に暖房運転を行った場合、暖房温水回路5,6を流れる
暖房温水は、燃焼部1によって所定の温度まで加熱され
る。しかし、同時に給湯水回路3,4に滞留している給
湯水も加熱される。燃焼部1からの加熱量が多いときに
は、給湯水回路3,4に滞留している給湯水は沸騰す
る。沸騰した給湯水は、給湯水回路3,4内にスケール
を発生させるばかりでなく、熱交換器の寿命も低下させ
る。
の温度上昇を抑制し、沸騰を防止するための技術とし
て、特開平2−247454号公報に記載されている技
術は二種類の流体回路3と5、4と6を接触させて、使
用しない方が受ける熱を、使用している流体回路に接触
面を通じて放熱するように構成している。
されている技術は、流体温度の昇温を検知して、燃焼部
1の出力を低下させるという制御をするものである。
従来の熱交換器の構成では、所定の燃焼量を超えると、
上下一対の両流体回路間の伝熱量が不充分となり、使用
しない方の流体の温度は上昇し、沸騰に至ることもあっ
た。そのため、装置の耐久性と安全性、さらには性能面
において問題があった。
を抑制するといった制御を導入していたため、本来の熱
交換器の性能を充分に発揮できない場合も生じていた。
するために、燃焼部によって加熱される2つの異なる流
体回路を上下一対にして、複数枚の伝熱フィンを格子
状、または、千鳥状に複数段で貫通させた熱交換器であ
って、前記複数枚の伝熱フィンは、複数種類の形状の異
なる伝熱フィンで構成することとしたものである。
る伝熱フィンを組み合わせて熱交換器を構成することに
よって、従来の同一の伝熱フィンで構成される熱交換器
では出来なかった各段の流体回路に接する伝熱フィンの
面積を最適化することが可能で、各段ごとの流体回路が
燃焼部から受ける熱量を最適化することができる。従っ
てこの構成により、従来の課題であった使用しない方の
流体温度の上昇を抑制することが出来る。
成とすることにより具体的に実施できるものであるが、
その実施を容易にするために、各請求項毎に構成と機能
を併記することとする。すなわち請求項1記載に係る発
明は燃焼部によって加熱される2つの異なる流体回路を
上下一対にして、複数枚の伝熱フィンを格子状、また
は、千鳥状に複数段で貫通させた熱交換器であって、複
数枚の伝熱フィンが、複数種類の形状の異なる伝熱フィ
ンで構成する熱交換器であり、従来の同一の伝熱フィン
で構成される熱交換器では出来なかった、各段の流体回
路に接する伝熱フィンの面積を最適化することができ、
各段ごとで異なっていた燃焼部から受ける熱を均一化す
ることができる。
になっている流体回路の接触面積が拡大するように、流
体回路の断面形状を変形させた熱交換器であり、各段ご
とで異なっていた燃焼部から流体回路が受ける熱を、均
一化できるとともに、上下一対の両流体回路間の伝熱量
を増大させることが出来る。
よって加熱される2つの異なる流体回路を上下一対にし
て、格子状、または、千鳥状に複数段で構成される熱交
換器であって、燃焼部に最も近い上下一対の流体回路は
伝熱フィンを貫通しないように構成したもので、下段の
流体回路が燃焼部から受ける熱量を最小限にすることが
出来る。
になっている流体回路の接触面積が拡大するように、流
体回路の断面形状を変形させた熱交換器であって、下段
の流体回路が燃焼部から受ける熱量を最小限にするとと
もに、上下一対の両流体回路間の伝熱量を増大させるこ
とができる。
を用いて説明する。
における熱交換器であり、例えば本発明の熱交換器を給
湯暖房装置に組み込んだ構成を模式的に示したものであ
る。本実施の形態の給湯暖房装置は、燃焼部1、缶体2
と、給湯水回路8と暖房温水回路10を上下一対とし
て、千鳥状に2段で配設し、上段は給湯水回路9と暖房
温水回路11の上下一対で構成している。図1の熱交換
器の伝熱フィンは、形状の異なる伝熱フィン12,13
を組み合わせて構成される。伝熱フィン12は、給湯水
回路8,9、暖房温水回路10,11が貫通されるよう
に装着される。伝熱フィン13は、上段の給湯水回路9
と暖房温水回路11が貫通されるように装着される。
の模式図を示す。伝熱フィン12は、給湯水回路8,9
と暖房温水回路10,11が貫通される形状であるが、
伝熱フィン13は、上段の給湯水回路9と暖房温水回路
11が貫通される形状となっている。従って、流体回路
8,10は伝熱フィン13とは接触しない。
一缶体2に給湯水回路3,4と、暖房温水回路5,6を
設けているため、使用しない方の流体回路も加熱され
る。例えば、給湯は行わずに暖房運転を行った場合、暖
房温水は暖房温水回路5,6で加熱されるが、同時に給
湯水回路3,4に滞留している給湯水も加熱される。給
湯水回路3と暖房温水回路5、給湯水回路4と暖房温水
回路6は接触しているため、昇温した給湯水は、両流体
回路の接触面を通じて暖房温水に放熱する。従って、給
湯水の温度上昇はある程度で抑制される。しかし、給湯
水が流体回路間3,5の接触面を通じて放熱する熱量以
上に、燃焼部1から給湯水回路3,4が熱を受けると、
滞留している給湯水は沸騰する。沸騰した給湯水は、給
湯水回路3,4内にスケールを発生させるばかりでな
く、熱交換器の寿命も低下させる。また、この状態から
給湯を使用した場合には、高温の給湯水が出湯し、ユー
ザーに非常に不快感を与える。同様に、暖房を使わずに
給湯を使う場合も同じ問題を抱えている。また、従来の
装置では、このような課題を回避するため、滞留してい
る給湯水の温度上昇を検知し、それ以上に上昇しないよ
うに燃焼部1の出力を制限していた。従って、ユーザー
の要求する能力が得られない状態が生じていた。
熱量は下段の流体回路3,5の方が、上段の流体回路
4,6よりも多いことが明確になった。従って、使用し
ない方の流体の昇温は、上段よりも下段の流体回路3,
5の方が大きいと言うことになる。従って、下段の流体
回路3,5に滞留している流体の昇温を抑制するために
は、下段の流体回路3,5の燃焼部1からの受熱量を抑
制して、上段の流体回路4,6と下段の流体回路3,5
の受熱量を同じにすることが必要条件となる。
る熱量を抑制して、上段の流体回路4,6の受熱量と同
じくする方法として、以下に示すようなことが考えられ
る。例えば、下段の流体回路3,5に有効な伝熱フィン
7の面積を小さくして、上段と下段の流体回路の受熱量
の均一化を図ることである。しかし、この効果を実現す
るための、流体回路3,5に有効な伝熱フィン7の伝熱
面積は、流体回路3,5に対して極めて僅かとなり、単
一形状の伝熱フィンで実現しようとした場合、加工上の
問題と熱交換器の作製上の問題から困難であることがわ
かった。故に、単一形状の伝熱フィンで、伝熱フィン面
積の最適化と、各段の受熱量を均一化することは困難で
ある。
形状の異なる伝熱フィン12,13の組み合わせで作製
した熱交換器によると、下段の流体回路8,10に接す
る伝熱フィンの面積は、伝熱フィン12,13の枚数の
組み合わせによって、少なくすることが容易となる。さ
らに、各段の流体回路に接する伝熱フィンの面積の最適
化も、複数の形状の伝熱フィンによって容易に実現され
る。また、従来の同一形状の伝熱フィンで実現しようと
したときの加工と作製上の課題もない。ここに、形状の
異なる伝熱フィンを導入したメリットが存在する。
ずに暖房運転を行った場合、同時に給湯水回路8に加熱
される熱量は、従来の図6の構成より抑制される。給湯
水回路8と暖房温水回路10が接触している面積は、従
来の構成と同じであるため、両流体回路の接触面を通じ
て暖房温水に放熱量は従来の構成と同じである。しか
し、給湯水の温度上昇は従来の構成よりも抑制されるか
ら、燃焼部1から給湯水回路8が熱を受けて、滞留して
いる給湯水が沸騰することはなくなる。
で、熱交換器の効率の低下が懸念されるが、上段での燃
焼ガス温度が高くなることや、上段の流体回路9,11
の伝熱フィン13を最適化し、受熱量を増やすことが出
来るので、熱交換器の効率が低下することはない。
の伝熱フィン12,13を用いて、従来の同一形状の伝
熱フィンでは実現が困難であった各段の流体回路に接す
る伝熱フィンの最適化と、各段ごとの受熱量の均一化が
容易に実現され、滞留していた流体の沸騰を防止するこ
とが出来る。従って、スケールの発生を防止することが
でき、装置の延命化が図れる。また、滞留している流体
の温度上昇に伴って、燃焼部1の出力を制限する必要も
なく、装置の性能が充分に発揮でき、ユーザーに与えて
いた不快感は解消される。
る伝熱フィンを組み合わせた構成としたことによって、
以下のような効果が得られる。すなわち従来の伝熱フィ
ンの構成に比較して、下段の伝熱フィンの高温部の面積
が減るため、伝熱フィンの酸化が抑制される。また、下
段の伝熱フィンの間隔が大きいため、伝熱フィンの酸化
スケールが発生しても伝熱フィンが目詰まりすることが
ない。さらに、燃焼ガスに含まれる水分が伝熱フィンに
結露した場合においても、伝熱フィン間に停留しにくく
なる。したがって、伝熱フィンの耐久性と信頼性が向上
する。
ての例で説明したが、給湯風呂装置、暖房風呂装置にも
適用できる。
段で構成しているが、本発明の効果は、この段数に限る
のではなく、伝熱フィンの形状と種類についても一例で
あって、この形状の限りではない。
の下部を給湯水回路、上部を暖房温水回路としている
が、上部を給湯温水回路、下部を暖房水回路としても同
様の効果が得られる。また、給湯水の流れと暖房温水の
流れが、平行流の形態をとっているが、対向流としても
よい。
ける熱交換器の要部を示すものであり、本発明の構成を
模式的に示したものである。本発明は、実施例1で示し
た給湯水回路と暖房温水回路との上下一対の流路の断面
形状を、D形に変形させた形状の給湯水回路14,15
と暖房温水回路16,17で構成される。伝熱フィン1
8は、給湯水回路14,15、暖房温水回路16,17
が貫通されるように装着される。伝熱フィン19は、上
段の給湯水回路15と暖房温水回路17が貫通されるよ
うに装着される。
の伝熱量を増加させることであり、以下にその効果を説
明する。
16,17の断面形状をD形に変形させて、両流体回路
間の接触している面積を、実施例1と比較して大きくし
ている。従って、流体回路間14と16、15と17の
伝熱量は、実施例1の構成より多くなる。
行った場合、燃焼部1から同時に給湯水回路14に加熱
される熱量は実施例1と同じであるが、給湯水回路14
と暖房温水回路16が接触している面積は大きいから、
昇温した給湯水が、回路の接触面を通じて暖房温水に放
熱量は実施例1の構成より増える。従って、給湯水の温
度上昇は実施例1の構成よりも抑制される。
を抑制する効果は更に向上し、熱交換器の寿命を長くす
ることができる。また、滞留している流体の温度上昇に
伴って、燃焼部1の出力を制限する必要もなく、装置の
性能を充分に発揮し、ユーザーに与えていた不快感は解
消される。
たことについて、以下のような効果が得られる。すなわ
ち従来の構成に比較して、上下一対の流体回路の高さが
低くなるため、缶体2のコンパクト化が実現される。缶
体2がコンパクトになれば、燃焼ガスの排気抵抗が低減
されるため、燃焼部1のコンパクト化も可能となる。ま
た、下段の伝熱フィンの高温部が減るため、伝熱フィン
の酸化が抑制され、下段の伝熱フィンの間隔が大きいた
め、伝熱フィンの酸化スケールが発生しても伝熱フィン
が目詰まりすることがない。さらに、燃焼ガスに含まれ
る水分が伝熱フィンに結露した場合においても、伝熱フ
ィン間に停留しにくい。したがって、伝熱フィンの耐久
性と信頼性が向上する。
にしているが、上下一対の流体回路の接触面積を拡大さ
せる手段の断面形状はD形にとらわれない。
ける熱交換器を給湯暖房装置に組み込んだ構成を模式的
に示したものである。
缶体2と、給湯水回路20と暖房温水回路22を上下一
対として、千鳥状に2段配設し、上段は給湯水回路21
と暖房温水回路23の上下一対で構成している。伝熱フ
ィン24は、給湯水回路21と暖房温水回路23が貫通
されるように装着される。下段の給湯水回路20と暖房
温水回路22の上下一対の流体回路には、伝熱フィンは
装着されないフィンレスの配管となる。
の分析では、燃焼部からの受熱量は下段の流体回路の方
が多く、使用しない方の流体の昇温は、下段の流体回路
の方が大きい。従って、下段の滞留している流体の昇温
を抑制するためには、下段の流体回路20,22の燃焼
部1からの受熱量を抑制することが必要条件となる。
2の受熱フィンを無くすことで、下段の燃焼部1からの
受熱量を最小限にする事である。
房温水回路22が貫通されている伝熱フィンはなく、図
6の従来の構成に比較して、燃焼部に最も近い流体回路
で受ける熱量は抑制され、最小となる。
行った場合、同時に給湯水回路20に加熱される熱量は
最小となる。給湯水回路20と暖房温水回路22が接触
している面積は、従来の構成と同じであるが、受熱量が
抑制されるので滞留している給湯水が沸騰することはな
くなる。また、滞留している流体の温度上昇に伴って、
燃焼部の出力を制限する必要もなく、装置の性能が充分
に発揮できる。
器の効率の低下が懸念されるが、上段での燃焼ガス温度
が高くなることや、上段の流体回路に接する伝熱フィン
24を大きくして受熱量を補うことが出来るので、熱交
換器の効率が低下することはない。
したことによって、以下のような効果が得られる。従来
の伝熱フィンの構成に比較して、伝熱フィンの高温部が
減るため、伝熱フィンの酸化が抑制される。さらに、燃
焼ガスに含まれる水分が伝熱フィンに結露した場合にお
いても、伝熱フィンの長さが短いので容易に流下する。
したがって、伝熱フィンの耐久性と信頼性が向上する。
成しているが、本発明の効果は、この段数に限るのでは
なく、伝熱フィンの形状と種類についても一例であっ
て、この形状の限りではない。
流体回路の下部を給湯水回路、上部を暖房温水回路とし
ているが、上部を給湯水回路、下部を暖房温水回路とし
ても同様の効果が得られる。また、給湯水の流れと暖房
温水の流れが、平行流の形態をとっているが、対向流と
してもよい。
ける熱交換器の要部の構成を模式的に示したものであ
る。
房温水回路との上下一対の流路の断面形状を、D形に変
形させた形状の給湯水回路25,26と暖房温水回路2
7,28で構成される。本発明の目的は、上下一対の両
流体回路間の伝熱量を増加させることであり、以下にそ
の効果を説明する。
形状をD形に変形させて、両流体回路間の接触している
面積を、実施例3と比較して大きくしている。従って、
流体回路間の伝熱量は、実施例3の構成より多くなる。
行った場合、同時に給湯水回路25に加熱される熱量は
最小となり、さらに、給湯水回路25と暖房温水回路2
7が接触している面積は大きいから、昇温した給湯水
が、回路の接触面を通じて暖房温水に放熱量は実施例3
の構成より増える。従って、給湯水の温度上昇は最も抑
制される構成となる。
の昇温を抑制する効果は更に向上し、熱交換器の寿命を
長くすることができる。また、滞留している流体の温度
上昇に伴って、燃焼部の出力を制限する必要もなく、装
置の性能が充分に発揮できる。
したことによって、以下のような効果が得られる。従来
の構成に比較して、上下一対の流体回路の高さが低くな
るため、缶体2のコンパクト化が実現される。また、伝
熱フィンの高温部が減るため、伝熱フィンの酸化が抑制
される。さらに、燃焼ガスに含まれる水分が伝熱フィン
に結露した場合においても、伝熱フィンの長さが短いの
で容易に流下する。したがって、伝熱フィンの耐久性と
信頼性が向上する。
にしているが、上下一対の流体回路の接触面積を拡大さ
せる手段の断面形状はD形にとらわれない。
構成の熱交換器において、次のような効果が得られる。
路を有する熱交換器において、複数種類の伝熱フィンを
組み合わせて流体回路に装着したことにより、従来の単
一形状の伝熱フィンでは実現不可能であった各段ごとの
伝熱フィンの面積の最適化と、各段ごとの受熱量の均一
化が可能となり、滞留している流体の沸騰を防止するこ
とが出来る。従って、装置の寿命の延命化と流体回路内
のスケールの発生を抑制することが出来る。さらに、複
数種の伝熱フィンを組み合わせて熱交換器を構成したこ
とによって、伝熱フィンの酸化防止と、酸化スケールや
結露水による伝熱フィンの目詰まりを抑制する効果が得
られ、伝熱フィンの耐久性と信頼性が向上する。
路を有する熱交換器において、複数種類の伝熱フィンを
組み合わせて流体回路に装着すると共に、流体回路の断
面形状を変化させることにより、従来の単一形状の伝熱
フィンでは実現不可能であった各段ごとの伝熱フィンの
面積の最適化と、各段ごとの受熱量の均一化が可能とな
る。さらに、上下一対の流体回路間の伝熱量を増大でき
るから、滞留している流体の沸騰を防止することが出来
る。従って、装置の寿命の延命化と流体回路内のスケー
ルの発生を抑制することが出来る。さらに、複数種の伝
熱フィンを組み合わせて熱交換器を構成したことによっ
て、装置のコンパクト化と、伝熱フィンの酸化防止と、
酸化スケールや結露水による伝熱フィンの目詰まりを抑
制する効果が得られ、伝熱フィンの耐久性と信頼性が向
上する。
を有する熱交換器において、下段の流体回路をフィンレ
スの配管とすることにより、下段の燃焼部からの受熱量
が最小となり、滞留している流体の沸騰を防止すること
が出来るので、装置の寿命の延命化と流体回路内のスケ
ールの発生を抑制することが出来る。さらに、下段の流
体回路をフィンレスの熱交換器としたことによって、流
体回路に装着される伝熱フィンの酸化防止と、酸化スケ
ールや結露水による伝熱フィンの目詰まりを抑制する効
果が得られ、伝熱フィンの耐久性と信頼性が向上する。
を有する熱交換器において、下段の流体回路をフィンレ
スの配管とすると共に、流体回路の断面形状を変化させ
ることにより、下段の燃焼部からの受熱量が最小とな
り、さらに上下一対の流体回路間の伝熱量を増大できる
から、滞留している流体の沸騰を防止することが出来
る。従って、装置の寿命の延命化と流体回路内のスケー
ルの発生を抑制することが出来る。さらに、下段の流体
回路をフィンレスの熱交換器としたことによって、装置
のコンパクト化と、流体回路に装着される伝熱フィンの
酸化防止と、酸化スケールや結露水による伝熱フィンの
目詰まりを抑制する効果が得られ、伝熱フィンの耐久性
と信頼性が向上する。
を示す模式図
を示す模式図
を示す模式図
を示す模式図
給湯水回路 5,6,10,11,16,17,22,23,27,
28 暖房温水回路 7,12,13,18,19,24,29 伝熱フィン
Claims (4)
- 【請求項1】 燃焼部によって加熱される2つの異なる
流体回路を上下一対にして、複数枚の伝熱フィンを格子
状、または、千鳥状に複数段で貫通させた熱交換器であ
って、前記複数枚の伝熱フィンは、複数種類の形状の異
なる伝熱フィンで構成したことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項2】 上下一対になっている流体回路の接触面
積が拡大するように、前記流体回路の断面形状を変形さ
せたことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 - 【請求項3】 燃焼部によって加熱される2つの異なる
流体回路を上下一対にして、格子状、または、千鳥状に
複数段で構成される熱交換器であって、前記燃焼部に最
も近い上下一対の流体回路は伝熱フィンを貫通していな
いことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項4】 上下一対になっている流体回路の接触面
積が拡大するように、前記流体回路の断面形状を変形さ
せたことを特徴とする請求項3記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30837697A JPH11141995A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30837697A JPH11141995A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11141995A true JPH11141995A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=17980331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30837697A Pending JPH11141995A (ja) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11141995A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104075607A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-10-01 | 成都前锋电子有限责任公司 | 一种热交换器翅片及热水器热交换器 |
JP2015132416A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 株式会社ノーリツ | 熱交換器およびこれを備えた温水装置 |
-
1997
- 1997-11-11 JP JP30837697A patent/JPH11141995A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015132416A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 株式会社ノーリツ | 熱交換器およびこれを備えた温水装置 |
CN104075607A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-10-01 | 成都前锋电子有限责任公司 | 一种热交换器翅片及热水器热交换器 |
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