JPH1151491A - フィンパイプの乱流形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水流を効率的に乱流となして局部沸騰の原因
をなくし、製造上の工数とコストの低減を可能としたフ
ィンパイプの乱流形成装置の提供を課題とする。 【解決手段】 バッフルプレート１の長手方向に水流方
向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし
部２をバッフルプレート１面を基準面として所定間隔を
おいて交互に逆向きになるように形成したものをフィン
パイプの内空間に装着し、使用時、水流が上記切り起こ
し部２に当たって外方向へ旋回して乱流化が促進され、
水流が滞流しないように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば給湯機の熱
交換器の一部を構成するフィンパイプ等のフィンパイプ
内空間に複数の切り起こし部分を形成したバッフルプレ
ートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図10は従来の給湯機の熱交換器の一部を
構成するフィンパイプの乱流形成装置の一例（従来例
１）を示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は一部断面正面
図である。そして図11は図10に示す乱流形成装置をフィ
ンパイプ内空間に装着した状態を示す断面図である。上
記図10及び図11で示す乱流形成装置は、熱交換器のフィ
ンパイプ12内での温水の局部沸騰による沸き上がり音の
防止と熱効率アップのため、フィンパイプ12内を流れる
水流が乱流になるようにバネ状の乱流コイル11と銅板を
捩じった形状のネジリ板10とが挿入された構成となって
いた。そして上記従来例１の乱流形成装置におけるネジ
リ板10と乱流コイル11との組付状態を図10により説明す
ると、ネジリ板10の長手方向の端部にスリット10a を形
成し、このスリット10a を乱流コイル11の末端部にカシ
メることで上記ネジリ板10を固定し、これによりネジリ
板10の回り止めがなされるように構成されていた。また
図12は従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例（従
来例２）を示しており、この場合は、ネジリ板10の端部
10b の径が乱流コイル11との関係において、相互にしま
り嵌めとなるように上記ネジリ板10の端部10b の寸法Ｗ
を正確に管理していた。さらに、また図13は従来のフィ
ンパイプの乱流形成装置のさらに他の例（従来例３）を
示しているが、この場合には上記従来例１及び２で不可
欠であった乱流コイルを廃してバッフルプレート13のみ
を使用したものであり、同図で示すように、上記バッフ
ルプレート13にはその長手方向に水流方向に対して角度
90度に立ち上がるように切り起こした複数の切り起こし
部14が形成されており、しかも上記バッフルプレート13
がフィンパイプの空間内にしまり嵌めとなるように装着
したものであって、これにより部品点数の削減を図ろう
とするものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
例１及び２の場合では、ネジリ板10と乱流コイル11とい
う２種類の部品が構成部品として不可欠であり、製造上
の工数とコストがかかるという不都合があった。特に図
10、図11に示す従来例１の場合では、カシメ部のガタが
大きいため、給湯機使用時にネジリ板10に回転振動が発
生するという問題があり、これにより上記ネジリ板10に
変形磨耗Ｓが生じる結果、ネジリ板10の外周部分の一部
10c がフィンパイプ12の内壁面に接触を繰り返し、この
接触部を削ってしまう等の不都合があった。また図12に
示す従来例２の場合では、ネジリ板10の端部10b の寸法
Ｗを、しまり嵌めとなるように厳密に管理する必要があ
るため、例えばロール巻きされたストリップ材等を用い
て簡単且つ低コストで所望とするネジリ板10を得ること
ができないという問題があった。さらに、図13で示す従
来例３の場合では、部品点数の削減については一応達成
しているものの、同例のバッフルプレート13の切り起こ
し形状では、切り起こし部14の後側で水流が滞って局部
沸騰の原因となることがあるのみならず、上記切り起こ
し部14が水流方向に対して角度90度に立ち上がらせて切
り起こしてあるため、水流に対する抵抗がきわめて大き
くなって缶体の圧損が大きくなるという不都合があっ
た。

【０００４】そこで本発明は、上記従来のフィンパイプ
の乱流形成装置の問題点を解消し、ロール巻きされたス
トリップ材を用い、これを適当な長さに切断し、且つ水
流方向に対して所定角度を付けて立ち上がらせ、水流の
抵抗を適度に緩和できる複数の切り起こし部を設けるこ
とで、流れてくる水流を効率的に乱流となして局部沸騰
の原因をなくすることが可能となり、しかも製造上の工
数、コストの低減をも可能としたフィンパイプの乱流形
成装置の提供を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明のフィンパイプの乱流形成装置は、フィンパ
イプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィン
パイプの乱流形成装置であって、上記バッフルプレート
の長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がら
せた複数の切り起こし部が所定間隔をおいて形成され、
且つ各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレー
トを基準面として交互に逆向きとなるように形成されて
いることを第１の特徴としている。また、本発明のフィ
ンパイプの乱流形成装置は、フィンパイプの内空間にバ
ッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成
装置であって、上記バッフルプレートの長手方向には水
流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起
こし部が所定間隔をおいて形成され、且つ各切り起こし
部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として
交互に逆向きとなるように形成されると共に、上記各切
り起こし部の前後に開孔が形成されていることを第２の
特徴としている。さらに本発明のフィンパイプの乱流形
成装置は、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを
装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、上
記バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾
斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部が所定間隔
をおいて形成され、且つ各切り起こし部の切り起こし方
向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとな
るように形成されると共に、上記バッフルプレートの両
端部がその中央部位に比べて幅広に形成され、上記両端
部にて該バッフルプレートが上記フィンパイプ内壁面に
て弾圧的に支持できるように構成されていることを第３
の特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１乃至図３に本発明の実施に形
態の１例を示す。図１は乱流形成装置の一部拡大正面
図、図２は同じく平面図である。図３は図１のＡ方向か
らみた状態を示す拡大図である。

【０００７】図１において、乱流形成装置を構成するバ
ッフルプレート１は、例えばロール巻されたストリップ
材を適当な長さに切断した帯状片からなり、その長手方
向には水流方向に対して角度略45度に立ち上がらせた傾
斜した切り起こし部２が複数、形成され、各切り起こし
部２は、図２で示すようにバッフルプレート１を基準面
として、それぞれ交互に逆向きとなるように形成してあ
る。上記バッフルプレート１の幅Ｈはフィンパイプ内に
しまり嵌めとなりうるような寸法に構成する。また上記
各切り起こし部２は打ち抜き加工等により形成したＬ字
状切れ込み1bに対して破線1aで示す位置でバッフルプレ
ート１を基準面としてそれぞれ交互に逆向きとなるよう
に曲げ加工等で折曲して形成してあるので、これら各切
り起こし部２の形成によって三角形状の開孔３が同時に
形成されている。なお、いうまでもなく切り起こし部２
の高さ方向の幅ｈ（三角形状の開孔３の高さ方向の幅）
はバッフルプレート１の幅Ｈより小さくなっている。以
上のような構成のバッフルプレート１を、フィンパイプ
内にしまり嵌めして装着することで所望とする乱流形成
装置としての機能を奏するものである。これを図１によ
り説明すると、符号Ｍで示すフィンパイプ内を流れる水
流はバッフルプレート１を境界面として一方の片面側で
は水流方向に対して角度略45度の切り起こし部２に当た
ると、この切り起こし部２の傾斜に沿って実線矢印ｍで
示すように外周方向へと流れ、他方の片面側では水流方
向に対して角度略45度の切り起こし部２に当たると、こ
の切り起こし部２の傾斜に沿って破線矢印ｎで示すよう
に外周方向へと流れる。このように、フィンパイプ内を
流れる水流はバッフルプレート１に設けた切り起こし部
２の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が
形成され、攪拌されるので、局部沸騰が抑制され、且つ
熱効率が上昇する。また、給湯機等の缶体側とバイパス
側の流量比も上記切り起こし部２の数の増減、切り起こ
し部２の曲げ角度（この第１の例では、図３で示すよう
にバッフルプレート１に対する切り起こし部２の角度で
あり、例えば105 度）の設定如何によって抵抗を変える
ことで容易に調整可能となる。さらに上記バッフルプレ
ート１は、例えばロール巻きされたストリップ材を所定
寸法に切断し、これに上記のような構成の切り起こし部
２を設けるという簡単な構成であるので製造性が極めて
良いばかりか、コストの低減をも図ることができる。な
お、バッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充
分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組
み合わせれば、より効果が期待できるのはいうまでもな
い。

【０００８】つぎに、発明の実施の形態の第２の例を図
４乃至図６を参照して説明する。図４はバッフルプレー
ト１の要部を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）は
一部拡大平面図である。また図５は図４の（Ａ）をＡ方
向からみた図である。さらに図６は乱流効果を説明する
ための模式図であって、（Ａ）は第２の例を適用した場
合を示し、（Ｂ）は第２の例を適用しない場合を示す。
この第２の例も第１の例と基本構成を共通とするが、こ
の第２の例において、特に第１の例と比較して特に異な
る構成は各切り起こし部２の形成によって同時に形成さ
れる三角形状の開孔３とは別に、上記各切り起こし部２
の前後に新たに三角形状の開孔４を形成した点にある。
このような構成を採用することで、図６の（Ａ）に示す
ように、フィンパイプ内を流れる水流のうち、一部の水
流（図中、符号ｍ１で示す）はバッフルプレート１を基
準面として一方の片面側（表面側）から切り起こし部２
に当たると、この切り起こし部２の傾斜面に沿って外向
きに流れ、フィフィンパイプ内に当たって旋回するが、
この旋回流の一部は上記切り起こし部２の前後に新たに
設けた開孔４を通り抜け（図中、符号ｍ２で示す）、他
方の片面側（裏面側）へ流れると同時に、バッフルプレ
ート１の他方の片面側（裏面側）から流れる水流（図
中、符号ｍ３で示す）も上記開孔４を通り抜けて一方の
片面側（表面側）に流れる。要するに、水流は切り起こ
し部２の前後で滞ることなく、確実に乱流となって攪拌
効果があるので、局部沸騰の原因が回避される。またバ
ッフルプレート１の各切り起こし部２の前後に開孔４を
新たに設けたことで、フィンパイプの左右いずれの側か
ら上記バッフルプレート１を挿入しても水流の乱流化効
果は変わることがないので乱流形成装置の製作にあたっ
て工数、コストが少なくてすむ。この点、仮に上記のよ
うな開孔４が各切り起こし部２の前後に存在しなけれ
ば、図６の（Ｂ）で示すように、切り起こし部２の後部
で水流が滞流（図中、符号ｍ４で示す）して渦が発生
し、これが局部沸騰の原因となりうるおそれがある。な
お、バッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充
分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組
み合わせれば、より大きな効果が期待できるのはいうま
でもない。

【０００９】つぎに、本発明の実施の形態の第３の例を
図７乃至図９を参照して説明する。図７はバッフルプレ
ート１の要部を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）
は一部拡大平面図である。また図８は図７の（Ａ）をＡ
方向からみた図である。さらに図９はフィンパイプの内
空間にバッフルプレート１を装着した乱流形成装置の一
部断面正面図である。この第３の例も第１の例と基本構
成を共通とするが、第１の例と比較して特に異なる構成
はバッフルプレート１の両端部５が中央部位に比べて幅
が広く、バッフルプレート１をフィンパイプ内に挿入し
て装着する際、上記両端部５にてフィンパイプ内にしま
り嵌めできるようにした点である。このような構成にす
ることで、しまり嵌めの寸法の管理は上記両端部５のみ
について行えばよいのでバッフルプレート１の生産性が
向上する。また図９で示すように、図中符号Ｍで示すフ
ィンパイプ７内を流れる水流はバッフルプレート１を基
準面として一方の片面側（表面側）では水流方向に対し
て角度略45度の切り起こし部２に当たると、この切り起
こし部２の傾斜面に沿って外周へ流れるが、バッフルプ
レート１の中央部位はその両端部５に比べて幅が狭く、
フィンパイプ７の内壁との間に空隙Ｋが形成されている
ので、上記切り起こし部２の傾斜に沿って外周へ流れた
水流（図中、符号ｍ５で示す）は上記空隙Ｋからバッフ
ルプレート１の裏面側へ旋回流として流れる。このよう
に、フィンパイプ７内を流れる水流はバッフルプレート
１に設けた切り起こし部２の存在によって常に外へ外へ
と流れて効率的に乱流が形成されるのみならず、上記空
隙Ｋを新たに設けたことでバッフルプレート１の裏面側
へ旋回流として確実に流れるので水流の旋回効果が非常
に高くなって局部沸騰がより一層抑制され、且つ熱効率
も格段に上昇する。また両端部５近傍に形成した開孔６
は上記両端部５がフィンパイプ７内にしまり嵌めされる
際に、両端部５の弾発力を付与するために設けられてい
るが、同時に水流Ｍがフィンパイプ７の出入口付近で滞
流しにくくする効果がある。さらに第１の例と同様、給
湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こし
部２の数、切り起こし部２の曲げ角度（図８で示すよう
にバッフルプレート１に対する切り起こし部２の角度で
あり、例えば105 度）によって容易に調整可能であり、
且つ上記バッフルプレート１はロール巻きされたストリ
ップ材を所定寸法に切断し、これに所定構成の切り起こ
し部２を複数設けるという簡単な構成であるので、生産
性も良好でコストの低減を図ることもできる。なお、バ
ッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充分な効
果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わ
せれば、より効果が期待できるのはいうまでもない。

【００１０】以上、説明した全ての実施の形態におい
て、切り起こし部２の傾斜角度は水流方向に対して略45
度としたが、これに限定されるものではなく、フィンパ
イプの径の大きさ、流速等により適宜変更してもよい。

【００１１】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項１
に記載のフィンパイプの乱流形成装置によれば、フィン
パイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィ
ンパイプの乱流形成装置であって、上記バッフルプレー
トの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上が
らせた複数の切り起こし部が所定間隔をおいて形成さ
れ、且つ各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプ
レートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し
てあるので、フィンパイプ内を流れる水流はバッフルプ
レートに設けた切り起こし部の存在によって常に外へ外
へと流れて効率的に乱流が形成されるので局部沸騰が効
率的に抑制され、且つ熱効率の上昇を図ることができ
る。また、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上
記切り起こし部の数、切り起こし部のバッフルプレート
に対する曲げ角度の選択によって容易に調整可能とな
る。さらに上記バッフルプレートはロール巻きされたス
トリップ材を所定寸法に切断し、これに切り起こし部を
設けるという簡単な構成であるので生産性がよく、且つ
コストの低減を図ることができる。また請求項２に記載
のフィンパイプの乱流形成装置によれば、フィンパイプ
の内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイ
プの乱流形成装置であって、上記バッフルプレートの長
手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた
複数の切り起こし部が所定間隔をおいて形成され、且つ
各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを
基準面として交互に逆向きとなるように形成されると共
に、上記各切り起こし部の前後に開孔が形成してあるの
で、フィンパイプ内を流れる水流のうち、一部はバッフ
ルプレートの一方の面側から切り起こし部に当たると、
この切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れ、フィフィ
ンパイプ内に当たって旋回するが、この旋回流の一部は
上記切り起こし部の後部分に新たに設けた開孔を通り抜
けてバッフルプレートの裏面側へ流れると同時にバッフ
ルプレートの他方の面側から流れる水流も上記開孔を通
り抜けてバッフルプレートの他面側に流れる。要する
に、水流は乱流となって攪拌効果が大きいので、局部沸
騰の抑制を図ることができる。そして上記バッフルプレ
ートはロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断
し、これに切り起こし部を設け、この切り起こし部の前
後に新たな開孔を設けるという簡単な構成であるので生
産性がよく、且つコストの低減を図ることができる。さ
らに請求項３に記載のフィンパイプの乱流形成装置によ
れば、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着
してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、上記バ
ッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜さ
せて立ち上がらせた複数の切り起こし部が所定間隔をお
いて形成され、且つ各切り起こし部の切り起こし方向が
バッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるよ
うに形成されると共に、上記バッフルプレートの両端部
がその中央部位に比べて幅広に形成され、上記両端部に
て該バッフルプレートが上記フィンパイプ内壁面にて弾
圧的に支持できるように構成してあるので、しまり嵌め
の寸法の管理は上記両端部のみについて行えばよいの
で、バッフルプレートの生産性が向上する。またフィン
パイプ内を流れる水流は一方面では切り起こし部に当た
ると、この切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れる
が、バッフルプレートの中央部位はその両端部に比べて
幅が狭くなってフィンパイプ内壁との間に空隙が形成し
てあるので、上記切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流
れた水流は上記空隙からバッフルプレートの裏面側へ旋
回流として流れる。このように、フィンパイプ内を流れ
る水流はバッフルプレートに設けた切り起こし部の存在
によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成され
るのみならず、上記空隙からバッフルプレートの裏面側
へ旋回流として流れるので、局部沸騰がより一層抑制さ
れ、且つ熱効率も格段に上昇する。また、給湯機等の缶
体側とバイパス側の流量比も上記切り起こしの数、切り
起こし部のバッフルプレート面に対する曲げ角度の選択
如何によって容易に調整可能であり、且つ上記バッフル
プレートはロール巻きされたストリップ材を所定寸法に
切断し、これに切り起こし部を設けるという簡単な構成
であるので生産性が良好でコストの低減を図ることがで
きる。さらに請求項１ないし３に記載の乱流形成装置に
公知の乱流コイルを組み合わせて使用してもよく、この
場合には水流のより一層の乱流及び攪拌促進作用が期待
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す乱流形成
装置の一部拡大正面図である。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例を示す乱流形成
装置の一部拡大平面図である。

【図３】図１の乱流形成装置をＡ方向からみた図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態の第２の例を示し、（Ａ）
は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。

【図５】図４の（Ａ）をＡ方向からみた図である。

【図６】本発明の実施の形態の第２の例による乱流効果
を説明するための模式図であって、（Ａ）は第２の例を
適用した場合を示し、（Ｂ）は第２の例を適用しない場
合を示す。

【図７】本発明の実施の形態の第３の例を示し、（Ａ）
は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。

【図８】図７の（Ａ）をＡ方向からみた図である。

【図９】本発明の実施の形態の第３の例にかかる乱流形
成装置をフィンパイプ内に装着した一部拡大断面図であ
る。

【図１０】従来のフィンパイプの乱流形成装置の一例
（従来例１）を示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は一部
断面正面図である。

【図１１】図10に示す乱流形成装置をフィンパイプ内空
間に装着した状態を示す断面図である。

【図１２】従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例
（従来例２）を示す一部断面正面図である。

【図１３】従来のフィンパイプの乱流形成装置のさらに
他の例（従来例３）を示す一部斜視図である。

【符号の説明】

１ バッフルプレート ２ 切り起こし部 ３ 開孔 ４ 開孔 ５ 両端部 ６ 開孔 ７ フィンパイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィンパイプの内空間にバッフルプレー
   トを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であっ
   て、上記バッフルプレートの長手方向には水流方向に対
   して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部が所
   定間隔をおいて形成され、且つ各切り起こし部の切り起
   こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向
   きとなるように形成されていることを特徴とするフィン
   パイプの乱流形成装置。
2. 【請求項２】 フィンパイプの内空間にバッフルプレー
   トを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であっ
   て、上記バッフルプレートの長手方向には水流方向に対
   して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部が所
   定間隔をおいて形成され、且つ各切り起こし部の切り起
   こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向
   きとなるように形成されると共に、上記各切り起こし部
   の前後に開孔が形成されていることを特徴とするフィン
   パイプの乱流形成装置。
3. 【請求項３】 フィンパイプの内空間にバッフルプレー
   トを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であっ
   て、上記バッフルプレートの長手方向には水流方向に対
   して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部が所
   定間隔をおいて形成され、且つ各切り起こし部の切り起
   こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向
   きとなるように形成されると共に、上記バッフルプレー
   トの両端部がその中央部位に比べて幅広に形成され、上
   記両端部にて該バッフルプレートが上記フィンパイプ内
   壁面にて弾圧的に支持できるように構成されていること
   を特徴とするフィンパイプの乱流形成装置。