TW546467B - Heat exchanger - Google Patents

Description

546467 五、發明説明 者本毛明人糟經過執行各種實驗後發現，為使孰交換器 =有較高之熱交換效率時，於該界限位置下游側未產i ::熱交換效率必須是全體的3%至8%者。據此， 片之吸熱面積與各吸熱管配置之設定，可構成防止 排放水產生且熱交換效率高之熱交換器。 、又’在本發明中該吸熱促進機構之—態樣係可舉一結 構為例，藉於該界限位置以分隔前述翼月為燃燒排氣之上 游：與下游側之切口構造成該吸熱促進機構。通常，在此 形心之翼片中吸熱率最高之位置是燃燒排氣接觸之翼片下 ::、疋由於此種翼片具有下列性質，即，在燃燒排氣 接觸之下端緣部分增加熱傳導，其溫度高於其他部分所致 者。藉於該界限位置形成切口，能使於該界限位置燃燒排 風接觸之端緣形成在該界限位置之下游側。據此，可提升 下游側之熱交換效率’且提高下游侧之翼片及各吸敎管之 表面溫度，以簡單構造防止排放水產生。 又，在本發”該吸熱促進機構之另—態樣，該吸敎 促進機構係藉多數補償翼片而構造成者，前述補償翼片係 於該界限位置且在翼片之一部份形成一對平行之切口，使 兩切口間之板狀部分向翼片之表裏方向隆起，以使燃燒排 w㈣其切口端緣者。藉設置該補償翼片，以於該境界 位置將燃燒排氣碰撞之端緣形成在該切口處及各補償翼片 之下緣。據此’可提昇下游側之熱交換效率。更甚，藉設 置多數之補償翼片’以藉熱導將燃燒排氣之熱轉入於各吸 熱管之上侧，可均等地被吸熱。藉此能提昇下游側之翼片 546467

及各吸熱管之表面溫度，可防止排放水發生。 又，在本發明中，透過該吸熱促進機構而位於燃燒排 氣之下游侧之翼片宜形成有多數另一補償翼片，即，位於 對應於左右相鄰接之吸熱管間之各吸熱管的上方位置，在 翼片的一部份形成一對平行之切口，且使兩切口間之板狀 部分往翼片之表裡方向隆起。以各另一補償翼片，可使流 動在左右相鄰之吸熱管間之燃燒排氣之熱，且可有效率地 將燃燒排氣之熱傳送至翼片及各吸熱管。藉此，使翼片之 吸熱面積較小，但可進行充分之熱交換，因此可將翼片構 成輕巧者。 [發明之實施形態] 根據圖面說明本發明之一實施型態。第1圖係用以顯示 採用本實施型態之熱交換器的熱水器之部份模式說明圖、 第2圖係用以顯示本實施型態的熱交換器之要件構成說明 圖、第3圖是用以顯示補償翼片形狀之說明透視圖、第4 圖及第5圖是用以顯示另一實施型態之熱交換器的要件構 成說明圖、第6圖是用以顯示熱交換器之排放水產生領域 之線圖、第7圖是用以顯示比較例之熱交換器的要件構成 之說明圖。 如第1圖所示，本實施型態之熱交換器A係設置於位 置於熱水器1之燃燒器2上方之該燃燒器2的燃燒排氣路 線3。熱交換器A是由多數翼片4、與貫通各翼片之吸熱 管5、6、7所構成，於該吸熱管5、6、7之上游側接續有 用以導入被加熱水（自來水）之導入管8，該吸熱管5、6、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

546467 A7 p------ B7__ 五、發明説明（5 ) 7之下游侧接績有用以導出被加熱水（熱水）之導出管9。 導入官8與導出管9藉由旁通水管1〇而接續，且可藉混合 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 部11調節導出管9之熱水溫度。又，燃燒器2以熱水運轉 控制構件12控制燃燒量。該熱水運轉控制構件12根據未 圖不之水量感測器與出熱水溫度感測器丨3及給水溫度感 測器14等之檢測結果以控制燃燒器2的燃燒量。又，該熱 水器運轉控制構件12備有熱交換控制構件15，詳情待後 述，然可根據吸熱管5、6、7内之被加熱水的溫度執行燃 燒器2的燃燒控制。 该熱交換器A如第2圖所示，係備有貫通該翼片4之 多數吸熱管5、6、7。各吸熱管5、6、7係曲折前進之單 一導官且貫通翼片4者，且將配置於燃燒排氣最上游側之 左右方向的第1吸熱管群16、配置於該第丨吸熱管群16 之上方之左右方向之2吸熱管群17，及，配列於該第卜及 熱&群17之上方之左右方向之第3吸熱管群18沿上下方 向配列成3列者。被加熱水如圖中箭形符號所示，由第工 吸熱g群16之起始端導入，而由第3吸熱管群18之末端 導出。 位於第2吸熱管群17與第3吸熱管群18間之翼片4 係形成有多數第1補償翼片19。該第1補償翼片19係如 第3圖所示，於翼片4的一部份形成一對平行之切口後， 使兩切口間之板狀部分由其一面側向另一面側隆起。然 後燃&排氣如第3圖中箭形符號所示，通過該第丨補 翼片19之表裏。 ___________ 本紙張尺度適财關家^^Γμ規格⑵0X2^---— 546467 A7 ------_ J7__ 五、發明說明) -~ 一 - 如第2圖所示，該第1補償置只19 用1貝異片19之下方位置（燃燒 排乳之上游側）設有補助補償翼片2〇。第ι補償翼片19 其兩端部分形成有一緊臨第2吸熱群管17之各吸貝熱群管6 :上方之長度’藉此構成本發明之吸熱促進機構。即，藉 叹置w亥第i補償翼片19，翼片4之吸熱領域經由圖中之假 想線W，而虛擬區隔為上游部吸熱領域物與下游部吸熱領 域4b。藉此能於下游部吸熱領域4b《下緣形成燃燒排氣 碰撞之端緣，且可提升熱交換效率。更甚，藉該第】補償 翼片19，以將燃燒排氣之熱經由熱傳導轉入於第2吸熱群 管17之吸熱管6上方，獲得均等之熱傳導，因此可得到較 兩的熱交換效率。 又，第3吸熱管群18的各吸熱管7之間形成有第2補 償翼片21及補助補償翼片22。這些補償翼片21、22係藉 熱導而將燃燒排氣轉入於第3吸熱管群1 8的各吸熱管7 之上方’而提昇熱交換效率。 在此，於該熱交換器A中，如第1圖所示，在第3吸 熱管群18之入口處附近設有用以檢測被加熱水溫度之溫 度感測器23。且，為使溫度感測器23之檢測溫度高於燃 燒排氣之露點，藉該熱交換控制構件1 5，以控制回應被加 熱水流量之燃燒器2的燃燒量，可確實防止第3吸熱管群 18之各吸熱管7及其附近之翼片4之排放水的產生。 令燃燒器2於最大燃燒量時之全體熱交換效率為88% 時，將上述溫度以第2圖所示之上游部吸熱領域4a與下游 部吸熱領域4b之熱交換效率分配比表示，即如表1所示， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 参- 訂· -9- 546467 五、發明説明 上游部吸熱領域4a之熱交 部吸熱一之熱交換效率為:.4=一’下游 給水溫 度（°c) 第3吸熱管群 入口溫度（°c)溫度（。〇) 表1】 & v l ) 領域之熱交 ) 84.6 83^

領域之熱交 換效率（°C ) Γ4 4T 6.5 此外’燃燒器2之燃料瓦斯種類為13AM時，平常燃 燒時之空氣比為1 · 6上下，缺此日车揪" 。 卜然此時燃燒排氣之露點大抵為 51至53 C。若不考慮此空氣比之誤差，則根據表上之資料， 上游部吸熱領域4a之熱交換效率宜為“至8ι%，下游部 吸熱領域4b之熱交換效率宜為3 i 7%。且，在本實施型 態中，形成該上游部吸熱領域4a與下游部吸熱領域仆之 熱交換效率分配比後，設定該第i補償翼片19及翼片4 之全體吸熱面積。即，使上游側與下游側之熱交換效率分 配比為97 : 3至92 : 8，據此來設定該翼片4之吸熱面積 與各吸熱管7之配置。藉此，燃燒器2於最大燃燒量時之 全體熱父換效率一為88%，即可得到較高之熱交換效率， 且可防止產生排放水與形成輕巧之熱交換器A。 又，在該熱交換器A中，如第！圖所示，亦可於第3 吸熱管群18之出口附近設置溫度感測器24，來替換第3 吸熱管群18之入口附近測出被加熱水溫度之溫度感測器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •許· -10 546467 A7 ____B7_ 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 23者。此時該溫度感測器24係經由熱交換器A以測出加 熱過之被加熱水（熱水）的溫度。且，在該熱交換控制構 件1 5中’由該溫度感測器24所測出之溫度、給熱水能力 及熱交換效率資料等算出第3吸熱管群1 8入口之被加熱水 之溫度’而，為使該算出溫度高於燃燒排氣之露點，只要 控制回應被加熱水流量之燃燒器2的燃燒量即可。具體而 言，例如參照表1，可控制燃燒器2之燃燒量以使經由熱 交換器A且加熱過之被加熱水溫度達57〇c以上。藉此，亦 可確實防止第3吸熱管群18之各吸熱管7及其附近之翼片 4產生排放水。 其-人，就本發明之另一實施形態說明之。另一實施型態 之熱父換器B’如第4圖所示，貫通翼片25之各吸熱管5、 6、7 ,如同第2圖之配置，沿上下方向於燃燒排氣之最上 游側左右方向配置之第1吸熱管群丨6、於該第1吸熱管群 16之上方左右方向配置之第2吸熱管群I?、及於該第2 吸熱^群17之上方左右方向配置之第3吸熱管群18成3 列配置者。 該翼片25，於第2吸熱管群17與第3吸熱管群18之 間設有切口 26，藉此以構成本發明之吸熱促進機構。即， 藉設置該切口 26可形成燃燒排氣接觸之端緣，並提昇下游 部吸熱領域25b之下端緣熱交換效率。又，在假該切口 ％ 刀隔之下游部吸熱領域25b中，相較於該第i補償翼片工9 (參…、第2圖），上游部吸熱領域25a與下游部吸熱領域 25b間之熱傳達較小。因此，為得到充分之熱交換效率而 本紙張尺度適财關_準（CNS) A4規格（2Κ)χ297公 -11 - 9 546467 五、發明説明 衍生出須擴大翼片2 5之 於此，在冀望且可^ 部吸熱領域25b之吸熱面積。 所-夕勒丄、更輪巧構成之情形T，例如，如第5H 所不之熱交換器B，，於 — 如弟5圖 間形成補償翼片27、吸熱管群18之各吸熱管7之 巧化。 補助補償翼片28，可用以謀求其輕 於忒各實施型態之熱交換器 產生排放水條件之 T就確^ 參照弟6圖說明之。在本試驗中， 该熱父換态Α與β之《一土 ifni- m ^ Μ ^ 者，如第7圖顯示即構成為比較 而知用之熱父換器c。 …、乂換裔C，如第7圖所示，各 :: 7之配置與該熱交換器Α及Β相同，惟不備 、片29 ’其相當於本發明之吸熱促進機構之構成者。 在第6圖t，燃燒器2(參照第i圖）於最大燃燒量時， ?、、、： 5 6 7内之被加熱水水量最大且出熱水溫度（熱 乂換器出°，皿度）最小時為最大之熱交換效率。實線a、b、 c各為熱乂換器A(如第2圖）、熱交換器b (如第4圖）、 及…又換器C(如第7圖）產生排放水之領域（排放水線）。 於排放水線以下時會在第3吸熱管群18處產生排放水。藉 此，一點鏈線a，、b，、c，則表示於各熱交換器A、B、c之 第3吸熱管群丨8處未產生排放水之出熱水溫度的溫度控 制。於第6圖中清楚可見，該各實施型態之熱交換器a、 B，與比較例之熱交換器C相比，可將排放水線形成於低 位置。據此明白，依各實施型態之熱交換器A、b，可較 為降低出熱水溫度，而防止排放水產生並獲得高熱交換效 率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -12- 546467 A7 __B7 ____ 五、發明說明（1()) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又’在該各實施型態中，雖已顯示將多數吸熱管5、6、 7於上下方向呈3列配置者，然即便有3列以上配列之形 您’控制位於最上部（燃燒排氣之最下游部）之吸熱管群 的溫度’當然亦可確實防止產生排放水。 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示採用本實施型態熱交換器之熱水器之部 份模式說明圖。 第2圖係顯示本實施型態熱交換器之要件構成說明圖 第3圖係用以顯示補償翼片形狀之說明透視圖。 第4圖係顯示另一實施型態之熱交換器的要件構成說 明圖。 第5圖係顯示另一實施型態之熱交換器的要件構成說 明圖。 第6圖係顯示熱交換器之排放水產生領域之線圖。 第7圖係顯示比較例之熱交換器的要件構成之說明圖。 [圖中標號說明] A、B、B’··.熱交換器 1.. .熱水器 2.. .燃燒器 3···燃燒排氣路線 4、 25,29··.翼片 4a，25a···上游部吸熱領域 4b，25b··.下游部吸熱領域 5、 6、7···吸熱管 本紙張尺度適用中國國表標準（⑶幻A4規格（2]〇χ297公爱） -13- 546467 A7 B7 五、發明説明（n ) 8.. .導入管 9.. .導出管 10.. .旁通水管 11.··混合部 12.. .熱水運轉控制構件 13…出熱水溫度感測器 14.. .給水溫度感測器 15.. .熱交換控制構件 16···第1吸熱管群（第1列之各吸熱管） 17···第2吸熱管群（第2列之各吸熱管） 18···第3吸熱管群（第3列之各吸熱管） 19…第1補償翼片（吸熱促進機構） 20.22.28.. .補助補償翼片 21··.第2補償翼片（另一補償翼片） 23.24.. .溫度感測器 26·.·切口（吸熱促進機構） 27…補償翼片 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂· -14-

Claims (1)

1. 546467 六、申請專利範圍 第91112103號專利申請案申請專利範圍修正本92年4月21曰 I-種熱交換器，係包含有：多數翼片，係設於咖之 燃燒排氣路線者；及，多數吸熱管，係各配列於與前述 燃燒排氣路線交叉之左右方6 A π » ^ 右方向及沿該燃燒排氣路線之 上下方向’且貫通前述各翼片者；且使被加熱水由位於 燃燒排氣之最上游側之吸熱管的起始端朝位於最下游 側之吸熱管之末端導通； 其中前述吸熱管係至少呈3列排列於上下方向； 裝 ―並具有-吸熱促進機構，其係料在第2列的各吸 熱管與第3列的各吸熱管之間形成界限，以增加在Μ 限位置下游側之翼片的熱交換效率，其中該第2列的： 吸熱管係位在辦燒排痛|卜、、枝也丨> 你Α、、、冼拼虱敢上游側之第丨列的下游側。 訂 2.如申請專利範圍第1項之熱交換器，其中該燃燒器於最 大燃燒時’·設定前述翼片之吸熱面積與各吸執管之配 置，以使前述界限位置之上游側與下游側間的熱交換率 之分配比成為97 : 3至92 : 8者。 3·2料利範圍第1項之熱交換器，其中該吸熱促進機 構係糟於前述界限位置分隔前述翼片為燃燒排氣之上 游側及下游側切口所構成者。 4.:Γ”利範圍第1項之熱交換器，其中該吸熱促進機 ”措夕數補債翼片所構成，前述補償翼片係於前述界 了且在翼片的一部份形成一對平行之切口，將兩切 二：Γ部分往翼片之表裏方向隆起，使燃燒排氣碰 夺里於其切口端緣者。 本纸張尺度適用中國國家標準（ CNs )八4規才1( 210\297公釐)_ -15- 546467 A8 B8

   ’·如申請專利範圍第1至4項中任一項之献丄施 读、Μ分” w 只Τ仕項之熱父換器，其中 ^^ π .、、、促進機構而位於燃燒排氣之下游侧之 :形成有多數另一補償翼片，即，位於對應於左右相 …、Θ之各吸熱管的上方位置，在翼片的一部 形成一對平杆夕 71 丁之切口 ’且使兩切口間之板狀部分往翼片 之表裏方向隆起。 16 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2 10X297公笼)