JPS5924141A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気体又は液体燃料を燃焼させ、その燃焼ガスと
室内空気を熱交換させる暖房機全般に利用できる熱交換
器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種の熱交換器は第１図に示すように熱交換器
の内外にフィンを設けて伝熱面積を拡大しているものが
多い。１は燃焼ファンと一体的に□構成されたバーナで
あり、２はバーナ１作動時に形成される火炎である。３
は熱交換器であり、内側に複数個の内部フィン４、外側
に複数個の外部フィン５で構成されている。６は燃焼ガ
ス（矢印）の流れを伝熱面に沿わせ、熱効率の向上を図
るノくソフルである。７は熱交換された燃焼ガスを機器
外へ放出する排気筒である。８は対流用送風機、９は外
筐である。

バーナ１で形成された火炎２及び高温燃焼ガス（矢印）
の熱は熱交換器３の内部フィン４により吸熱され、外部
フィン５によって放熱される。外部フィン６０表面には
対流用送風機８からの空気の流れが接触し、燃焼ガスと
空気との熱交換を行ない、排気筒７より燃焼ガスが機外
へ放出される。

しかし、この種熱交換器構造では次のような欠点を有し
ていた。

（１）熱交換器内部へ複数個の内部フィンが設けられて
いるためバーナからの燃焼火炎がフィン壁面に接触し、
燃焼火炎から熱を奪うため火炎の温度が低下し、燃焼反
応が完全に行なわれずＣＯ等が発生し、不完全燃焼とな
った。

特に熱交換器の材料がアルミニウムを主原料としている
場合はアルミニウムの熱伝導率が大なるため火炎からフ
ィン壁面への熱移動量が多く、火炎冷却によるＣ○の発
生も増加する傾向にあった。

（′４　熱交換器内でのＣＯ発生を防止するためには火
炎近辺の熱交換器内部壁面と火炎との接触を避る必要が
あり、そのため熱交換器容積が増加し、機器へ応用した
場合にも全体として小型化が困難であった。

（曇　燃焼火炎からの輻射、対流伝熱１のため特に火炎
近辺の熱交換器表面温度が高いものとなり局部過熱状態
となる。このことは熱交換器材料に熱ひずみを与える結
果となり長寿命が期待できなくなる。又温風機へ応用し
た場合には温風温度が不均一となり、使用時に不快感を
与えるという欠点があった。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を除去することによって
完全燃焼を維持し、長寿命化を図り、小型高効率、低コ
ストの熱交換器を得ることを目的としだものである。

発明の構成 −Ｆ記目的を達成するために本発明は熱交換器の内部に
複数個のフィンを設け、熱交換器の燃焼ガス上流側壁面
近傍に沿って中空状の輻射体を配置し、輻射体と熱交換
器内壁面との間に空間を設けたものである。

上記構成によって内部フィンへ火炎が接触することを防
止し、輻射体へ火炎の一部を接触させれば輻射体の温度
が上昇し、雰囲気温度も上昇するので火炎の温度を低下
させることがなくｃｏの発生量を大幅に低減することが
できる。

さらに完全燃焼が比較的容易に実現できるため熱交換器
の設計に自由度が増し、小型化を図ることができる。

次に火炎からの輻射体によって遮ぎられると同時に輻射
体と熱交換器内壁面との間の空間が断熱層の役目を果す
ことになるので熱交換器表面の局部過熱を防止し、温度
分布を均一にすることができる。

上記のような構成及び作用によって完全燃焼を維持し、
長寿命化を図シ小型高効率低コストの熱交換器を得るも
のである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図から第６図について説明
する。図において１は燃焼ファンと一体的に構成したバ
ーナ、２はバーナ１の作動時に形成される火炎である。

３は熱交換器であり、内側に複数個の内部フィン４、外
側に複数個の外部フィン５で構成されている。熱交換器
３（内、外フィンを含む）の材質はアルミニウムである
。６は火炎２の近辺（燃焼ガスの上流側）で熱交換器３
の内壁面に沿って中空円筒状に配置されている耐熱性に
富んだ（例えばステンレス材料）輻射体である。熱交換
器３と輻射体６の間には空間６′　が存在している。４
′は輻射体６を支持している支持部であり適所に設けで
ある。７は燃焼ガスの流れを内部フィンＴ側へ導入する
ところのバッフルＡであり、８は内部フィン７へ対して
均等に燃焼ガスを接触させ熱交換効率を向上させるだめ
のバッフルＢである。９は熱交換された燃焼カスを機器
外へ放出する排気筒である。１ｏは対流用送風機であり
１１は定油面装置を具備した電磁ポンプ、１２は外筐で
ある。

上記構成においてバーナ１内の燃焼ファンと電磁ポンプ
１１を１駆動し−Ｃバーナ１内に燃料を供給し、これに
点火手段（図示せず）により点火することで燃焼火炎２
を形成し、燃焼が維持される。

熱交換器３内で発生した高温燃焼ガスは輻射体６へ一部
熱伝達を行ない輻射体６を赤熱させる場合もあるが空間
６′をへて熱交換器３の外部フィンらへ至る時には２０
０〜３００　’Ｃのレベルへ達するまでになる。さて次
に高温燃焼ガスはバッフルＡ７及びバッフルＢ８によっ
て複数個の内部フィン４の表面で熱交換が行なわれ、や
がて排気筒９より機外へ放出される。

この過程で機器の一部に設けたサーモスタット（図示な
し）等によシ対流用送風機１ｏが始動す、ると空気の流
れがおこり熱交換器３及び外部フィン６の表面に強制的
に接触し、空気と熱交換器３内の燃焼ガスとの間の熱交
換が行なわれる。

さて本発明の一実施例では熱伝導率の良好なアルミニウ
ム材料からなる熱交換器３の内部フィン４に直接火炎を
接触させないので火炎温度低下によるＣＯ発生を防止し
、完全燃焼を得ることができる。

又、輻射体６の材料として耐熱性に富み熱伝導率の小さ
いステンレス鋼（あるいはセラミック材）を使用してい
るため火炎２からの輻射熱が輻射体６によって遮ぎられ
、火炎２近辺の熱交換器３の局部過熱が防止できる。し
たがって熱交換器３の表面全域にわたって比較的均一な
温度分布を得ることができる。

このことは使用時の熱ひずみが少なく熱交換器の長寿命
化につながるとともに、温風機へ応用した場合には均一
な温風温度を得ることができるので商品価値が高まる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の熱交換器は熱交
換器内部に複数個のフィンを設け、熱交換器の燃焼ガス
上流側壁面近傍に沿って中空状の輻射体を配置し、輻射
体と熱交換器内壁面との間に空間を設けた構成によって
下記の効果を得ることができる。

（１）火炎が直接に熱交換器の内部フィンに接触しない
ため火炎冷却によるＣＯの発生が防止され、完全燃焼が
得られる。

（呻　熱交換器の燃焼室容積を比−較的小さくしても完
全燃焼を実現できるので機器へ応用した場合でも全体と
して小型化、低コスト化が期待できる。

（鴻　熱交換器表面の局部過熱がなくほぼ均一１＆、温
度分布が得られるので熱ひずみによる割れ、変形等がな
く熱交換器の長寿命化が実現できる。

（４温風機へ応用した場合には比較的均一な温風温度と
なるので実使用上、快適な暖房を得ることができる。

（時　輻射体は構造簡単であり、材料もステンレス鋼、
セラミック材、焼結合金等が考えられ、加工性、互換性
に富んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の部分断面図、第２図は本発明
の一実施例の熱交換器の断面図、第３図は同熱交換器の
詳細断面図、第４図は第３図のＡＡＦ線断面図、第６図
は同Ｂ　−Ｂ’線断面図である。 １・・・・・・バーナ、２・・・・・・火炎、３・・・
・・・熱交換器、４・・・・・・内部フィン、５・・・
・・・外部フィン、６・・・・・・輻射体、６′・・・
・・・空間。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換器内部に複数個のフ樗ンを設け、前記熱交
   換器の燃焼ガス上流側壁面近傍に沿って中空状の輻射体
   を配置し、前記輻射体と前記熱交換器内壁面との間に空
   間を設けた熱交換器。 （功　輻射体をセラミック材料にした特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換器。