WO2011135650A1 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器 Download PDF

Info

Publication number
WO2011135650A1
WO2011135650A1 PCT/JP2010/057375 JP2010057375W WO2011135650A1 WO 2011135650 A1 WO2011135650 A1 WO 2011135650A1 JP 2010057375 W JP2010057375 W JP 2010057375W WO 2011135650 A1 WO2011135650 A1 WO 2011135650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pipe
heat exchanger
water
end opening
pipe end
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/057375
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英克 成瀬
洋一 小島
伸也 大坪
勝 嶋崎
剛 川島
宏明 佐々木
Original Assignee
リンナイ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リンナイ株式会社 filed Critical リンナイ株式会社
Priority to US13/643,160 priority Critical patent/US9709341B2/en
Priority to CN201080066441.1A priority patent/CN102906510B/zh
Priority to CA2797413A priority patent/CA2797413C/en
Priority to EP10850669.2A priority patent/EP2565552B1/en
Priority to KR1020127030960A priority patent/KR101666253B1/ko
Priority to PCT/JP2010/057375 priority patent/WO2011135650A1/ja
Publication of WO2011135650A1 publication Critical patent/WO2011135650A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/0095—Devices for preventing damage by freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F24H9/146—Connecting elements of a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/16—Arrangements for water drainage 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0015—Guiding means in water channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0024—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for combustion apparatus, e.g. for boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/06—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction by using means for draining heat exchange media from heat exchangers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that heats and heats water flowing into the heat absorption pipe via two headers by combustion exhaust.
  • a latent heat recovery type heat exchanger mounted on a high thermal efficiency water heater has a plurality of heat absorption pipes arranged in a case serving as a passage for combustion exhaust, and both pipe ends of the heat absorption pipes are arranged with a predetermined height difference.
  • the pipe ends of these endothermic tubes are connected separately to two headers provided on the side plate of the case, and water is sent from the external piping to each endothermic tube through this header to condense the water vapor in the combustion exhaust and recover the latent heat.
  • the heat absorption tube is made thinner. That is, by reducing the size of the heat absorption tube, more heat absorption tubes are arranged in the limited space of the case, and the heat transfer area of the entire heat absorption tube is widened.
  • reducing the size of the endothermic tube when water is drained from the endothermic tube to prevent freezing in the endothermic tube in winter, a water film is formed at the pipe end opening of the endothermic tube due to the surface tension of the water. There was a problem that water remained in the downstream portion in the direction of flowing water in the endothermic tube. Therefore, when the endothermic tube is made thin, it is desirable that the endothermic tube be drained smoothly.
  • both pipe ends of a plurality of heat absorption tubes 91 accommodated in the case 90 are passed through the side plates 92 of the case 90, and the heat absorption tubes 91 exposed from the side plates 92 are exposed.
  • An extension pipe body 93 that bends downward is connected to one end of the pipe, and a header 94 is attached to the lower end of the extension pipe body 93, and the heat absorption pipe 91 is drained through the header 94 (for example, , See Patent Document 2).
  • the heat exchanger 9 is provided with the extended pipe 93 and the header 94 protruding from the case 90, downsizing of the heat exchanger 9 is hindered. Moreover, since it is necessary to provide the extending tube 93 for each of the plurality of heat absorption tubes 91, there is a problem that the number of assembly steps increases due to an increase in the number of parts, an increase in brazing points, and the like.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and even when the endothermic tube is made thin, heat exchange in which the endothermic tube is appropriately drained with a simple configuration without hindering downsizing. It is an object to provide a vessel.
  • the heat exchanger according to the present invention is Heat absorption tubes are arranged in multiple stages in the case serving as a passage for combustion exhaust, and both pipe ends of each heat absorption tube are individually connected to two headers provided on the side plate of the case, and sent from the external piping into the heat absorption tube through the header.
  • a heat exchanger that heats and heats the generated water by combustion exhaust, Both pipe ends of the endothermic tube are arranged with a predetermined height difference,
  • the header disposed on the lower side of the endothermic pipe is provided with a drain plate for forming a drain passage for reaching the pipe end opening of the endothermic pipe when draining the endothermic pipe.
  • the plurality of arranged pipe end openings are continuously opposed to each other.
  • the water that has reached the pipe end opening on the lower position side travels through the drain passage formed by the water drain plate from the pipe end opening to the external piping of the header. It is smoothly discharged to the connection port for connection.
  • the connection port for connection for connection.
  • the drainage channel is constituted by a concave groove formed in the drainage plate extending in the vertical direction, It is desirable that the groove has a groove width narrower than the diameter of the pipe end opening and communicates with the pipe end opening. According to this, at the time of draining the heat absorption pipe, the water that has reached the pipe end opening on the low position side travels through the concave groove formed in the drain plate and extends in the vertical direction from the pipe end opening to the outside of the header. Since it is discharged to the connection port for pipe connection, formation of a water film at the pipe end opening is prevented. Therefore, even when the diameter of the endothermic tube is reduced, the water does not remain in the downstream portion of the endothermic tube in the direction of water flow, and the endothermic tube is surely drained.
  • the drainage channel is constituted by a gap between the pipe end opening and the drainage plate,
  • the gap may be set to be equal to or less than the rising amount of the water film formed in the pipe end opening due to the surface tension of water.
  • the drain plate is constituted by a water permeable member. Therefore, since water can pass smoothly through the drain plate, even when a normal hot water discharge operation is performed, it can be smoothly performed without disturbing the flow of water to the heat absorption pipe via the header. .
  • the lower end of the pipe end opening on the lower position side of the heat absorption pipe is set above the lower end of the connection port for connecting the external pipe of the header. According to this, at the time of draining the heat absorption pipe, in addition to the above action, the water that has reached the pipe end opening on the lower position side is not connected to the lower end of the pipe end opening and the connection port for connecting the external pipe of the header. Due to the difference in height from the lower end, the pipe is smoothly discharged from the pipe end opening to the connection port for connecting the external pipe of the header. Therefore, the formation of a water film at the pipe end opening is more reliably prevented when draining the heat absorption tube. Therefore, even when the diameter of the endothermic tube is reduced by reducing the diameter, water does not remain in the downstream portion of the endothermic tube in the flowing water direction, and the endothermic tube is surely drained.
  • the endothermic pipes are arranged in a staggered pattern in which the pipe cross sections in a vertical cross-sectional view are staggered in a state of lowering forward,
  • On the lower position side of the endothermic tube it is desirable that the pipe end opening of the lowermost endothermic tube is disposed behind the pipe end opening of the second endothermic tube from the bottom.
  • the upper and lower lengths of the header compared to the case where the pipe end opening of the lowermost endothermic pipe is arranged forward from the pipe end opening of the second endothermic pipe from the bottom.
  • the lower end of the pipe end opening of the lowermost heat absorption pipe can be easily arranged above the lower end of the connection port for connecting the external pipe of the header without lengthening the length. Therefore, it does not hinder downsizing of the heat exchanger.
  • the endothermic tube can be drained with a simple configuration in which a drainage plate is disposed at the pipe end opening of the lower end side endothermic tube. Can be performed reliably. Therefore, there is no problem that water remains in the endothermic tube despite the drainage operation, and the remaining water freezes in winter and damages the endothermic tube. Therefore, a heat exchanger that can achieve miniaturization and high thermal efficiency and can appropriately drain water from the heat absorption pipe is provided.
  • a latent heat recovery type water heater 1 is disposed in an outer case 10 in a combustion housing 30 containing a gas burner 3 and an upper portion of the combustion housing 30 mainly in combustion exhaust.
  • a main heat exchanger 4 that recovers sensible heat and a sub heat exchanger 5 that is disposed above the main heat exchanger 4 and mainly recovers latent heat in the combustion exhaust are provided.
  • An air supply fan 2 that supplies combustion air into the combustion housing 30 is installed at the bottom of the combustion housing 30.
  • the main heat exchanger 4 includes a plurality of heat-absorbing fins 40a arranged side by side in a rectangular tube-shaped body portion 40 that is open at the top and bottom, and a heat-absorbing tube 41 meandering through the heat-absorbing fins 40a. And.
  • the upper end of the combustion casing 30 is connected to the lower end of the body portion 40, and the lower end of the case 50 of the sub heat exchanger 5 is connected to the upper end of the body portion 40.
  • the heat absorption pipe 41 of the main heat exchanger 4 has a downstream end connected to a hot water supply pipe 61 that reaches a hot water supply destination P such as a currant or a shower, and an upstream end connected to a connection pipe 62 that leads to the sub heat exchanger 5. ing.
  • the auxiliary heat exchanger 5 is a latent heat exchanger, and includes a plurality of (here, eight) heat absorption tubes 51 in a rectangular box-shaped case 50.
  • a lateral passage 500 extending in the front-rear direction is formed in the case 50, and the heat absorption pipe 51 is incorporated in the lateral passage 500.
  • the side plate 52 on one side in the lateral direction of the case 50 is provided with an inflow header 54 and an outflow header 55, one end of the plurality of heat absorption pipes 51 is connected to the inflow header 54, and the other end is connected to the outflow header 55. It is connected.
  • An exhaust introduction port 501 that establishes communication between the lateral passage 500 and the internal space of the body portion 40 is opened at the rear bottom of the case 50, and the space outside the outer passage 10 and the lateral passage 500 is formed at the top of the case 50.
  • An exhaust port 502 that communicates with each other is established.
  • the combustion exhaust of the gas burner 3 passes through the body 40 of the main heat exchanger 4 and then passes from the exhaust inlet 501 to the lateral passage 500. It is guided and exhausted from the exhaust port 502 to the outside of the exterior case 10 through the gap between the heat absorption tubes 51.
  • the water supplied from the water supply to the inflow header 54 of the auxiliary heat exchanger 5 through the water supply pipe 63 is heat-exchanged by the latent heat in the combustion exhaust gas when passing through each heat absorption pipe 51, and then from the outflow header 55. It is guided to the main heat exchanger 4 through the connecting pipe 62.
  • the water guided to the main heat exchanger 4 is heat-exchanged by sensible heat in the combustion exhaust when passing through the heat absorption pipe 41 and supplied to the hot water supply destination P through the hot water supply pipe 61.
  • the heat absorption pipe 51 of the auxiliary heat exchanger 5 is a corrugated pipe made of a highly corrosion-resistant metal such as stainless steel or titanium, which is bent and meandered.
  • the end 511 and the outlet side pipe end 512 are connected to and penetrate through two recesses 520 formed in one side plate 52 of the case 50.
  • the recess 520 on the inlet side pipe end 511 side is provided with an inflow header 54 that collectively connects the inlet side pipe ends 511 to the water supply pipe 63, and the recess 520 on the outlet side pipe end 512 side includes
  • the outflow header 55 is provided to connect the outlet side pipe ends 512 to the connecting pipe 62 at a time.
  • the inflow header 54 is disposed at a lower position than the outflow header 55, and the heat absorption pipe 51 is also connected to the end of the inlet side pipe according to the positional relationship between the inflow header 54 and the outflow header 55. It is arranged in a state of being lowered forward by a predetermined angle (for example, 5 degrees) so that 511 is positioned lower than the outlet side pipe end 512.
  • Each endothermic tube 51 is arranged vertically so that the pipe sections are arranged in a staggered pattern when viewed in a longitudinal section, and the lowermost endothermic tube 51 is the second end from the bottom. It arrange
  • the recess 520 is formed in a vertically long rectangular shape, and is disposed in a state inclined at a predetermined angle (for example, 5 degrees) toward the front side of the case 50.
  • the inlet side pipe ends 511 of the heat absorption tubes 51 are arranged in two rows and staggered in the longitudinal direction of the recesses 520, and the inlet side pipe ends 511 of the lowermost heat absorption tubes 51 are It arrange
  • the pipe end opening 51A opened at each inlet side pipe end 511 is covered by the header body 541 of the inflow header 54 from the outside of the case 50.
  • a cylindrical joint portion 542 for connecting the water supply pipe 63 is provided at the lower outer surface of the header main body 541, and each pipe end opening 51 ⁇ / b> A is connected to the joint portion 542 via the closed space 540 in the inflow header 54.
  • the communication port 54A is opened. Therefore, when the hot water supply operation to the hot water supply destination P is started, the water supplied from the water supply to the water supply pipe 63 is led from the connection port 54A through the closed space 540 to each pipe end opening 51A, and in parallel. Into the endothermic tube 51.
  • the joint portion 552 of the outflow header 55 that connects the connection pipe 62 is provided on the outer surface upper portion of the header body 551 and is set at a position higher than the joint portion 542 of the inflow header 54. ing.
  • the heat absorption pipe 51 is made thinner. Specifically, eight endothermic pipes 51 each having a pipe end opening 51 ⁇ / b> A having a diameter of 10 mm are arranged in a staggered manner and accommodated in the lateral space 500 of the case 50. Thereby, by arranging many heat absorption tubes 51 in a limited space, it is possible to reduce the size and widen the heat transfer area of the heat absorption tubes 51 as a whole, thereby achieving high thermal efficiency.
  • the inflow header 54 arranged on the low position side has a shallow main body 541 having a peripheral wall 543 around the entire periphery, and the entire recess 520 is formed from the outside of the case 50. Covering.
  • the peripheral wall 543 is fixed in close contact with the entire inner periphery of the recess 520, and defines a closed space 540 between the header body 541 and the recess 520.
  • a drain plate 56 made of punching metal shown in FIG. 7 is accommodated.
  • the drainage plate 56 forms a drainage flow path for water reaching the pipe end openings 51 ⁇ / b> A of the endothermic tube 51 when draining the endothermic tube 51. That is, the drainage plate 56 is provided to face each pipe end opening 51A of the heat absorption tube 51, and extends in the vertical direction on the side of the drainage plate 56 facing each pipe end opening 51A.
  • the concave grooves 561 are formed in two rows, and each concave groove 561 is continuously opposed to the pipe end openings 51A arranged in two rows on the left and right sides.
  • Each groove 561 serves as drainage flow paths for water reaching the pipe end openings 51A when draining the water in the heat absorption pipe 51.
  • Each groove 561 has a narrower width than the diameter of the pipe end opening 51A (for example, the diameter of the pipe end opening 51A is 10 mm and the groove width of the groove 561 is approximately 1 mm).
  • a number of punch holes 56A provided in the plate 56 are formed with a smaller diameter than the pipe end opening 51A.
  • the water drain plate 56 is provided with a rib crest 562 that forms a concave groove 561, which contributes to ensuring the strength of the water drain plate 56. Further, bent portions 563 that bend at an obtuse angle toward the rib crest 562 are provided on both side ends of the drainage plate 56. Further, the outer shape of the drainage plate 56 is formed in a size substantially along the inner periphery of the recess 520. The rib crest 562 is formed at a height at which the top 56 ⁇ / b> T abuts on the inner side of the header main body 541.
  • bent portion 563 is formed so that the tip thereof is in contact with the upper end of the peripheral wall 543 of the header main body 541, and the surface on the opening side of the recessed groove 561 of the drain plate 56 is the peripheral edge of the pipe end opening 51A. It is held in contact with
  • the water that has reached the pipe end opening 51A permeates into the concave groove 561 by capillarity in the concave groove 561, and the water that has further permeated into the concave groove 561 has its own weight and the capillary phenomenon in the concave groove 561. In combination, it is thought that it flows down along the concave groove 561.
  • the water that has reached the pipe end opening 51A in this way is sequentially flowed through the concave groove 561, so that the water in the heat absorption pipe 51 is not removed from the pipe end opening even if the water head pressure due to the height difference is reduced.
  • the portion 51A does not form a water film but is discharged to the connection port 54A side. Therefore, even if the diameter of the endothermic tube 51 is reduced by reducing the diameter, water does not remain in the downstream portion of the endothermic tube 51 in the flowing water direction, so that the endothermic tube 51 is reliably drained.
  • the inflow header 54 arranged on the low position side includes all the heat absorption pipes.
  • the lower end of the pipe end opening 51 ⁇ / b> A of 51 is set above the lower end of the connection port 54 ⁇ / b> A of the inflow header 54.
  • the pipe end opening 51A is smoothly discharged to the connection port 54A of the inflow header 54. Therefore, the formation of a water film is more reliably prevented in the pipe end opening 51A of the endothermic tube 51, and the endothermic tube 51 is surely drained without water remaining in the downstream portion of the endothermic tube 51 in the flowing direction. Done.
  • the inlet side pipe end 511 of the lowermost endothermic pipe 51 is arranged behind the inlet side pipe end 511 of the second endothermic pipe 51 from the bottom.
  • the vertical length of the inflow header 54 is made longer. Without this, the lower end of the pipe end opening 51A of the lowermost heat absorption pipe 51 can be easily arranged above the lower end of the connection port 54A of the inflow header 54. Therefore, downsizing of the auxiliary heat exchanger 5 is not hindered.
  • the auxiliary heat exchanger 5 As described above, according to the auxiliary heat exchanger 5 according to the above embodiment, even when the heat absorption tube 51 is made thin, the heat absorption tube 51 can be reliably drained. In spite of having performed, water remains in the heat absorption pipe
  • the water draining plate 56 is made of a punching metal, the water guided to the inlet side pipe end 511 side of the heat absorption pipe 51 can smoothly pass through the water draining plate 56, so that a normal hot water discharge operation is performed. In this case, the flow of water to the auxiliary heat exchanger 5 is not hindered.
  • a rib crest 572 is formed in the central portion of the drainage plate 57 in the width direction so as to extend in the vertical direction of the drainage plate 57 and is formed with a concave groove 571. This contributes to securing the strength of the drainage plate 57. . Further, bent portions 573 that are bent at an obtuse angle toward the rib crest 572 side are provided at both ends of the drainage plate 57. Furthermore, the outer shape of the drain plate 57 is formed to have a size substantially along the inner periphery of the recess 520. The rib crest 572 is formed at a height at which the top 57T abuts the inside of the header body 541. The bent portion 573 is formed so that the tip thereof is in contact with the upper end of the peripheral wall 543 of the header main body 541, and is held with the above-described gap 57S between the drain plate 57 and the pipe end opening 51A. Has been.
  • the heat absorption pipe 51 is opened.
  • the water inside is smoothly discharged through the plurality of punch holes 57A formed in the drain plate 57 to the connection port 54A side.
  • the water that has reached the pipe end opening 51A is formed between the drain plate 57 and the pipe end opening 51A before becoming a water film. It is guided to the gap 57S and flows down along the drainage plate 57.
  • the water that has reached the pipe end opening 51 ⁇ / b> A swells outward at the pipe end opening 51 ⁇ / b> A and contacts the drain plate 57. Then, it is guided to the gap 57S by the capillary phenomenon in the gap 57S, and further flows along the drainage plate 57 due to its own weight combined with the capillary phenomenon in the gap 57S.
  • the water that has reached the pipe end opening 51A in this manner is sequentially flowed through the drainage plate 57, so that the water in the heat absorption pipe 51 remains even if the water head pressure due to the height difference of the heat absorption pipe 51 becomes small.
  • the water is discharged to the connection port 54A side. Thereby, the effect similar to embodiment mentioned above is exhibited.
  • the drainage plate 56 should just be the structure which does not become the hindrance of the water flow to the subheat exchanger 5, and is not limited to punching metal, but various water permeation such as expanded metal, net, mesh, filter, etc. A member may be adopted.
  • the metal material is used suitably for the drain plate 56, you may use materials, such as a plastic and a ceramic.
  • the heat exchanger 5 mentioned above may be used not only for a water heater but for various heat exchange devices.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Details Of Fluid Heaters (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

吸熱管の細管化を図った場合でも小型化を阻害せず且つ簡易な構成で適切に吸熱管の水抜きが行われる熱交換器を提供する。 熱交換器５は、燃焼排気の通路となるケース５０内に吸熱管５１が多段に配設され、各吸熱管５１の両パイプ端５１１,５１２がケース５０の側板５２に設けた二つのヘッダ５４,５５へ各別に接続され、外部配管６３からヘッダ５４を通じて吸熱管５１内へ送り込まれる水を燃焼排気により熱交換加熱するものである。吸熱管５１の両パイプ端５１１,５１２が所定の高低差をもって配置されている。吸熱管５１の低位置側に配設されるヘッダ５４には、吸熱管５１内の水抜き時に吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａに達した水の水抜き流路を形成するための水抜き板５６が、上下に配設された複数のパイプ端開口部５１Ａに対して連続して対向配置されている。

Description

熱交換器
　本発明は、二つのヘッダを介して吸熱管内に流す水を燃焼排気により熱交換加熱する熱交換器に関するものである。
　高熱効率給湯器に搭載される潜熱回収型の熱交換器は、燃焼排気の通路となるケース内に複数本の吸熱管を配設し、吸熱管の両パイプ端を所定の高低差をもって配置し、これら吸熱管の両パイプ端をケースの側板に設けた二つのヘッダへ各別に接続し、外部配管からこのヘッダを通じて各吸熱管へ水を送り込んで燃焼排気中の水蒸気を凝縮させ、潜熱を回収するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
　このような熱交換器では、更なる小型化や高熱効率化を実現するため、吸熱管の細管化が図られている。つまり、吸熱管の細管化を図ることによって、ケースの限られた空間内へより多くの吸熱管を配置し、吸熱管全体の伝熱面積も広く確保している。しかし、吸熱管の細管化を図った結果、冬期における吸熱管内の凍結防止のために吸熱管から水抜きを行う際、水の表面張力に起因して吸熱管のパイプ端開口部に水膜が張り、吸熱管内の流水方向の下流部に水が残留してしまう問題があった。従って、吸熱管の細管化を図る場合には、円滑に吸熱管の水抜きができる構成であることが望まれる。
　ところで、図１１に示すように、従来の熱交換器９として、ケース９０内に収容した複数の吸熱管９１の両パイプ端をケース９０の側板９２へ貫通させ、側板９２から露出した吸熱管９１の一方のパイプ端に下方へ曲がる延設管体９３を接続し、延設管体９３の下端にヘッダ９４を取り付けた構成とし、このヘッダ９４を通じて吸熱管９１の排水を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。これによれば、吸熱管９１の細管化を図った場合でも、吸熱管９１の水抜き時には延設管体９３内の水頭圧によって延設管体９３の先端開口部での水膜の形成が防止されて吸熱管９１の水抜きが確実に行われるとしている。
特開２００７－１６３０９６号公報 特開２００７－３３３３４３号公報
　しかしながら、上記熱交換器９は、延設管体９３やヘッダ９４をケース９０から張り出した状態で設けるため、熱交換器９の小型化が阻害される。また、複数の吸熱管９１のそれぞれに対して延設管体９３を設ける必要があるため、部品点数の増加やロー付け箇所の増加等によって組立工程数が増加する問題もあった。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、吸熱管の細管化を図った場合でも、小型化を阻害せず且つ簡易な構成で適切に吸熱管の水抜きが行われる熱交換器を提供することを課題とする。
　本発明に係る熱交換器は、
　燃焼排気の通路となるケース内に吸熱管が多段に配設され、各吸熱管の両パイプ端がケースの側板に設けた二つのヘッダへ各別に接続され、外部配管からヘッダを通じて吸熱管
内へ送り込まれる水を燃焼排気により熱交換加熱する熱交換器であって、
　上記吸熱管の両パイプ端が所定の高低差をもって配置され、
　上記吸熱管の低位置側に配設されるヘッダには、吸熱管内の水抜き時に吸熱管のパイプ端開口部に達した水の水抜き流路を形成するための水抜き板が、上下に配設された複数のパイプ端開口部に対して連続して対向配置されている。
　上記構成によれば、吸熱管の水抜き時には、低位置側のパイプ端開口部に達した水は、水抜き板によって形成される水抜き流路を伝ってパイプ端開口部からヘッダの外部配管接続用の接続口へ円滑に排出される。これにより、吸熱管の水抜き時に水の表面張力に起因してパイプ端開口部に水膜が保持されようとしても、そのパイプ端開口部における水膜の形成が阻止される。従って、吸熱管の細管化によりその口径を小さくした場合でも、吸熱管内の流水方向の下流部に水が残留せず、確実に吸熱管の水抜きが行われる。また、ヘッダ内に水抜き板を設けた簡易な構成であるから、熱交換器の小型化を阻害することもない。
　上記水抜き流路は、水抜き板に形成された上下方向に延びる凹溝により構成され、
　上記凹溝は、パイプ端開口部の口径よりも溝幅が狭く且つパイプ端開口部に連通されていることが望ましい。
　これによれば、吸熱管の水抜き時には、低位置側のパイプ端開口部に達した水は、水抜き板に形成された上下方向に延びる凹溝を伝ってパイプ端開口部からヘッダの外部配管接続用の接続口へ排出されるから、そのパイプ端開口部における水膜の形成が阻止される。従って、吸熱管の細管化によりその口径を小さくした場合でも、吸熱管内の流水方向の下流部に水が残留せず、確実に吸熱管の水抜きが行われる。
　また、上記水抜き流路は、パイプ端開口部と水抜き板との間隙により構成され、
　上記間隙は、水の表面張力に起因してパイプ端開口部に形成される水膜の盛り上がり量以下に設定されるものとしても良い。
　これによれば、吸熱管の水抜き時には、低位置側のパイプ端開口部に達した水は、パイプ端開口部と水抜き板との間隙を伝ってパイプ端開口部からヘッダの外部配管接続用の接続口へ円滑に排出されるから、そのパイプ端開口部における水膜の形成が阻止される。従って、吸熱管の細管化によりその口径を小さくした場合でも、吸熱管内の流水方向の下流部に水が残留せず、確実に吸熱管の水抜きが行われる。
　上記水抜き板は、水透過部材により構成される。
　これにより、水が水抜き板を円滑に通過することができるので、通常の出湯動作が行われる際にもヘッダを介した吸熱管への水の流通を妨げることがなく円滑に行うことができる。
　上記吸熱管の低位置側のパイプ端開口部の下端が、上記ヘッダの外部配管接続用の接続口の下端よりも上方に設定されることが望ましい。
　これによれば、吸熱管の水抜き時には、上記作用に加えて、低位置側のパイプ端開口部に達した水は、そのパイプ端開口部の下端とヘッダの外部配管接続用の接続口の下端との高低差によってパイプ端開口部からヘッダの外部配管接続用の接続口へ円滑に排出される。従って、吸熱管の水抜き時にそのパイプ端開口部における水膜の形成が一層確実に阻止される。よって、吸熱管の細管化によりその口径を小さくした場合でも、吸熱管内の流水方向の下流部に水が残留せず、確実に吸熱管の水抜きが行われる。
　上記吸熱管は、前方下がりの状態で且つ縦断面視のパイプ断面相互が互い違いの千鳥状に上下に配設され、
　上記吸熱管の低位置側では、最下段の吸熱管のパイプ端開口部が、下から二段目の吸熱
管のパイプ端開口部よりも後方に配置されることが望ましい。
　上記構成によれば、低位置側において、最下段の吸熱管のパイプ端開口部を下から二段目の吸熱管のパイプ端開口部より前方に配置した場合と比べて、ヘッダの上下長さを長くすることなく、最下段の吸熱管のパイプ端開口部の下端をヘッダの外部配管接続用の接続口の下端よりも上方へ容易に配置することができる。従って、熱交換器の小型化を阻害することもない。
　以上のように、本発明によれば、吸熱管の細管化を図った場合でも、低位置側の吸熱管のパイプ端開口部に水抜き板を配置させるといった簡単な構成で吸熱管の水抜きを確実に行うことができる。従って、水抜き作業を行ったにもかかわらず吸熱管内に水が残留し、冬期にその残水が凍結して吸熱管を破損させるなどの不具合を引き起こすこともない。よって、小型化や高熱効率化を実現するとともに、吸熱管の水抜きを適切に行える熱交換器が提供される。
実施の形態に係る熱交換器を組み込んだ給湯器の概略構成図である。 実施の形態に係る熱交換器の横断面図である。 実施の形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺を示す側面図である。 実施の形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺の分解図である。 実施の形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺の横断面図である。 実施の形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺の縦断面図である。 実施の形態に係る熱交換器の水抜き板の正面（Ａ）、右側面（Ｂ）および底面（Ｃ）を示す図である。 他の実施形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺の横断面図である。 他の実施形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺の縦断面図である。 他の実施形態に係る熱交換器の流入ヘッダ周辺を示す側面図である。 従来の熱交換器の断面図である。
　以下に、実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
　図１に示すように、潜熱回収型の給湯器１は、外装ケース１０内には、ガスバーナ３を内蔵する燃焼筐体３０と、燃焼筐体３０の上方に配置されて主に燃焼排気中の顕熱を回収する主熱交換器４と、主熱交換器４の上方に配置されて主に燃焼排気中の潜熱を回収する副熱交換器５とを備えている。燃焼筐体３０の底部には燃焼筐体３０内に燃焼用空気を供給する給気ファン２が設置されている。
　主熱交換器４は、上下が開放する矩形筒状の胴部４０内に、間隔を存して並設した複数の吸熱フィン４０ａと、これらの吸熱フィン４０ａを蛇行して貫通する吸熱管４１とを備えている。胴部４０の下端には燃焼筐体３０の上端が連結され、胴部４０の上端には副熱交換器５のケース５０の下端が連結されている。主熱交換器４の吸熱管４１は、下流端にはカランやシャワー等の温水供給先Ｐに至る出湯管６１が接続され、上流端には副熱交換器５へ至る接続管６２が接続されている。
　副熱交換器５は、潜熱熱交換器であり、矩形箱状のケース５０内に、複数（ここでは、８本）の吸熱管５１を備えている。ケース５０内には、前後方向へ延びる横通路５００が形成されており、この横通路５００内に吸熱管５１が組み込まれている。ケース５０の横方向一側の側板５２には、流入ヘッダ５４と流出ヘッダ５５とが設けられ、複数本の吸熱管５１の一端部が流入ヘッダ５４に接続され、他端部が流出ヘッダ５５に接続されている。ケース５０の後方底部には、横通路５００と胴部４０の内部空間とを連通する排気導入
口５０１が開設されており、ケース５０の上部には、横通路５００と外装ケース１０外の空間とを連通する排気口５０２が開設されている。
　温水供給先Ｐが開栓され、ガスバーナ３の燃焼が開始されると、そのガスバーナ３の燃焼排気は、主熱交換器４の胴部４０を通過した後、排気導入口５０１から横通路５００へ導かれ、吸熱管５１相互の間隙を通って排気口５０２から外装ケース１０の外部へ排気される。一方、上水道から給水管６３を通じて副熱交換器５の流入ヘッダ５４へ供給された水は、各吸熱管５１を通過する際に燃焼排気中の潜熱によって熱交換加熱された後、流出ヘッダ５５から接続管６２を通って主熱交換器４へ導かれる。そして、主熱交換器４へ導かれた水は、その吸熱管４１を通過する際に燃焼排気中の顕熱によって熱交換加熱され、出湯管６１を通じて温水供給先Ｐへ供給される。
　図２に示すように、副熱交換器５の吸熱管５１は、ステンレスやチタン等の耐食性の高い金属で形成されたコルゲートパイプを曲げ加工を施して蛇行させたものであり、その入口側パイプ端５１１および出口側パイプ端５１２は、ケース５０の一方の側板５２に形成された二つの凹部５２０にそれぞれ貫通して接続されている。また、入口側パイプ端５１１側の凹部５２０には、それら入口側パイプ端５１１を一括して給水管６３へ接続する流入ヘッダ５４が設けられており、出口側パイプ端５１２側の凹部５２０には、それら出口側パイプ端５１２を一括して接続管６２へ接続する流出ヘッダ５５が設けられている。
　図１に示したように、流入ヘッダ５４は、流出ヘッダ５５より低位置に配設されており、これら流入ヘッダ５４と流出ヘッダ５５の位置関係に合わせて、吸熱管５１もその入口側パイプ端５１１が出口側パイプ端５１２より低位置になるよう、所定角度（例えば、５度）前方下がりの状態で配設されている。また、各吸熱管５１は、縦断面視したときにそれらパイプ断面相互が互い違いの千鳥状に配列されるように上下に配置されており、最下段の吸熱管５１は、下から二段目の吸熱管５１より後方に位置するように配設される。
　図３に示すように、凹部５２０は、縦長長方形状に形成されており、ケース５０の前方側へ所定角度（例えば、５度）傾斜した状態で配設されている。吸熱管５１の各入口側パイプ端５１１は、この凹部５２０の長手方向に沿って二列で且つ互い違いの千鳥状に配列されており、そのうち最下段の吸熱管５１の入口側パイプ端５１１は、下から二段目の吸熱管５１の入口側パイプ端５１１より後方に配置される。
　各入口側パイプ端５１１の開口したパイプ端開口部５１Ａは、ケース５０の外側から流入ヘッダ５４のヘッダ本体５４１によって覆われている。ヘッダ本体５４１の外面下部には、給水管６３を接続する筒状のジョイント部５４２が設けられており、上記各パイプ端開口部５１Ａは、流入ヘッダ５４内の閉鎖空間５４０を介してジョイント部５４２の開口した接続口５４Ａに連通されている。従って、温水供給先Ｐへの出湯動作を開始した際、上水道から給水管６３へ供給された水は、上記接続口５４Ａから閉鎖空間５４０を通って各パイプ端開口部５１Ａへ導かれ、並列的に吸熱管５１へ送り込まれる。一方、水抜き動作が行われる場合は、吸熱管５１内の水が各パイプ端開口部５１Ａから閉鎖空間５４０を通って接続口５４Ａへ排出される。なお、図４に示すように、接続管６２を接続する流出ヘッダ５５のジョイント部５５２は、そのヘッダ本体５５１の外面上部に設けられており、流入ヘッダ５４のジョイント部５４２より高い位置に設定されている。
　ところで、背景技術でも述べたように、副熱交換器５においても、更なる小型化や高熱効率化を実現するため、吸熱管５１の細管化が図られている。具体的には、各パイプ端開口部５１Ａの口径が１０ｍｍとなる８本の吸熱管５１を千鳥状に配置してケース５０の横空間５００内に収容している。これにより、限られた空間内に多くの吸熱管５１を配置することにより、小型化を図ると共に、吸熱管５１全体の伝熱面積が広く確保されて高熱効
率化を達成させている。ところが、吸熱管５１を細管化すると、吸熱管５１内の水抜きを行う際、水の表面張力に起因してパイプ端開口部５１Ａに水膜が形成され、吸熱管５１の下流部に水が残留する可能性がある。そこで、本実施形態では、吸熱管５１を細管化しても、水抜きが円滑に行われるようにするため、以下のように構成する。
　図４から図６に示すように、低位置側に配置される流入ヘッダ５４は、全周に周壁５４３を有する浅い器状に形成されたヘッダ本体５４１により、ケース５０の外側から凹部５２０の全体を覆っている。周壁５４３は、凹部５２０の内周全体に対して密接状態で固定され、ヘッダ本体５４１と凹部５２０との間に閉鎖空間５４０を画成している。
　そして、閉鎖空間５４０には、図７に示すパンチングメタルで形成された水抜き板５６が収容されている。この水抜き板５６が吸熱管５１の水抜き時に吸熱管５１の各パイプ端開口部５１Ａに達した水の水抜き流路を形成する。すなわち、水抜き板５６は、吸熱管５１の各パイプ端開口部５１Ａに対向して設けられており、水抜き板５６の各パイプ端開口部５１Ａとの対向面側には、上下方向へ延びる凹溝５６１が二列形成されており、各凹溝５６１が左右に４つずつ二列に並ぶ各パイプ端開口部５１Ａに対して連続的に対向されている。これら凹溝５６１が、吸熱管５１内の水抜きを行う際、各パイプ端開口部５１Ａに達した水の水抜き流路となる。各凹溝５６１は、上記パイプ端開口部５１Ａの口径より狭幅（例えば、パイプ端開口部５１Ａの口径が１０ｍｍで、凹溝５６１の溝幅が略１ｍｍ）に形成されている一方、水抜き板５６に設けられた多数のパンチ孔５６Ａは、パイプ端開口部５１Ａより小径に形成されている。
　なお、水抜き板５６には、凹溝５６１を形成するリブ山５６２が設けられており、水抜き板５６の強度確保に寄与している。また、水抜き板５６の両側端には、上記リブ山５６２側へ鈍角に折れ曲がる曲げ部５６３が設けられている。さらに、水抜き板５６の外形は、凹部５２０の内周に略沿った大きさに形成されている。リブ山５６２は、その頂部５６Ｔがヘッダ本体５４１の内側に当接する高さに形成されている。また、曲げ部５６３は、その先端がヘッダ本体５４１の周壁５４３の上端に当接するように形成されており、水抜き板５６の凹溝５６１の開口側の面は、パイプ端開口部５１Ａの周縁に接した状態で保持されている。
　そして、副熱交換器５の吸熱管５１内の水抜き作業に際して、給水管６３および出湯管６１に設けられた図示しない水抜き栓を開くと、最初、吸熱管５１の入口側と出口側との高低差によって、吸熱管５１内の水がその入口側のパイプ端開口部５１Ａ側へ導かれ、水抜き板５６に形成された複数のパンチ孔５６Ａを通って接続口５４Ａ側へ円滑に排出される。
　その後、吸熱管５１内の水がその流水方向の下流部まで排出されると、上記高低差による水頭圧が小さくなることから、水の表面張力に起因してパイプ端開口部５１Ａに水膜が形成され易くなる傾向にあるが、本実施形態では、パイプ端開口部５１Ａに達した水は、水膜とならずに水抜き板５６の凹溝５６１へ進入し、さらに凹溝５６１に沿って流下する。この排水原理は、次のように考えられる。
　パイプ端開口部５１Ａに達した水は、凹溝５６１における毛細管現象によってその凹溝５６１内へ浸透し、さらにその凹溝５６１内へ浸透した水は、その自重と凹溝５６１における毛細管現象とが相まって、凹溝５６１に沿って流下すると考えられる。このようにしてパイプ端開口部５１Ａに達した水が、順次凹溝５６１を通じて流されていくことで、上記高低差による水頭圧が小さくなっても、吸熱管５１内の水は、パイプ端開口部５１Ａで水膜とならずに接続口５４Ａ側へ残らず排出される。従って、吸熱管５１の細管化によりその口径を小さくしても、吸熱管５１内の流水方向の下流部に水が残留しないで、吸熱管
５１の水抜きが確実に行われる。
　さらには、本実施形態では、吸熱管５１の水抜きが円滑に行われるようにするため、図１、図３に示すように、低位置側に配置される流入ヘッダ５４は、すべての吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａの下端が流入ヘッダ５４の接続口５４Ａの下端よりも上方に設定される。これにより、吸熱管５１の水抜き時には、低位置側のパイプ端開口部５１Ａに達した水は、さらに、そのパイプ端開口部５１Ａの下端と流入ヘッダ５４の接続口５４Ａの下端との高低差によってパイプ端開口部５１Ａから流入ヘッダ５４の接続口５４Ａへ円滑に排出される。従って、吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａには水膜の形成が一層確実に阻止され、吸熱管５１内の流水方向の下流部に水が残留することなく吸熱管５１の水抜きが確実に行われる。
　そして、本実施形態では、最下段の吸熱管５１の入口側パイプ端５１１が下から二段目の吸熱管５１の入口側パイプ端５１１より後方に配置される。これにより、最下段の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａを下から二段目の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａより前方に配置した場合と比べて、流入ヘッダ５４の上下長さを長くすることなく、最下段の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａの下端を流入ヘッダ５４の接続口５４Ａの下端よりも上方へ容易に配置することができる。従って、副熱交換器５の小型化を阻害することもない。
　以上のように、上記実施の形態に係る副熱交換器５によれば、吸熱管５１の細管化を図った場合でも、確実に吸熱管５１の水抜きを行うことができるから、水抜き作業を行ったにもかかわらず、吸熱管５１内に水が残留し、それが凍結して吸熱管５１を破損させるなどの不具合を引き起こすこともない。これにより、副熱交換器５の更なる小型化や高熱効率化を実現できるとともに、パイプ端開口部５１Ａの下端を接続口５４Ａの下端より上方に設定すると共に、流入ヘッダ５４内のパイプ端開口部５１Ａに水抜き板５６を配設するといった比較的簡易な構成で適切に吸熱管５１の水抜きを行うことの可能な副熱交換器５を提供することができる。
　また、水抜き板５６をパンチングメタルにより構成したことで、吸熱管５１の入口側パイプ端５１１側へ導かれた水が、水抜き板５６を円滑に通過することができるから、通常の出湯動作が行われる際にも副熱交換器５への通水の妨げとなることがない。
（他の実施形態）
（１）上記実施の形態では、水抜き板５６の凹溝５６１の開口側の面が、パイプ端開口部５１Ａの周縁に接した状態で保持される構成のものを説明したが、図８および図９に示す水抜き板５７のように、その凹溝５７１の開口側の面とパイプ端開口部５１Ａの周縁との間に所定幅の間隙５７Ｓを設けた構成のものであっても良い。この間隙５７Ｓは、水の表面張力に起因してパイプ端開口部５１Ａに形成される水膜の盛り上がり量以下（例えば、パイプ端開口部５１Ａの口径が１０ｍｍで、間隙５７Ｓが略１ｍｍ）に設定されており、この間隙５７Ｓが各パイプ端開口部５１Ａに達した水の水抜き流路を形成する。
　上記水抜き板５７の幅方向における中央部には、その上下方向へ延び、凹溝５７１が形成されるリブ山５７２が一箇所形成されており、水抜き板５７の強度確保に寄与している。また、水抜き板５７の両側端には、リブ山５７２側へ鈍角に折れ曲がる曲げ部５７３が設けられている。さらに、水抜き板５７の外形は、凹部５２０の内周に略沿った大きさに形成されている。また、リブ山５７２は、その頂部５７Ｔがヘッダ本体５４１の内側に当接する高さに形成されている。曲げ部５７３は、その先端がヘッダ本体５４１の周壁５４３の上端に当接するように形成されており、水抜き板５７とパイプ端開口部５１Ａとの間に上述した間隙５７Ｓを有した状態で保持されている。
　そして、副熱交換器５の吸熱管５１内の水抜き作業に際して、給水管６３および出湯管６１に設けられた図示しない水抜き栓を開くと、最初、上述した実施形態と同様、吸熱管５１内の水が、水抜き板５７に形成された複数のパンチ孔５７Ａを通って接続口５４Ａ側へ円滑に排出される。その後、吸熱管５１内の水がその流水方向の下流部まで排出されると、パイプ端開口部５１Ａに達した水は、水膜となる前に水抜き板５７とパイプ端開口部５１Ａとの間隙５７Ｓへ導かれ、水抜き板５７に沿って流下する。即ち、パイプ端開口部５１Ａに達した水は、パイプ端開口部５１Ａで外方へ盛り上がり、水抜き板５７に接触する。そして、上記間隙５７Ｓにおける毛細管現象によってその間隙５７Ｓへ誘導され、さらにその自重と間隙５７Ｓにおける毛細管現象とが相まって、水抜き板５７に沿って流下する。
　このようにしてパイプ端開口部５１Ａに達した水が、順次水抜き板５７を通じて流されていくことで、吸熱管５１の高低差による水頭圧が小さくなっても、吸熱管５１内の水は、パイプ端開口部５１Ａに水膜が形成される前に残らず接続口５４Ａ側へ排出される。これにより、上述した実施形態と同様の作用効果が発揮される。
（２）また、低位置側の流入ヘッダ５４において、最下段の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａの下端が流入ヘッダ５４の接続口５４Ａの下端より上方に設定される限り、図１０に示すように、最下段の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａは、下から二段目の吸熱管５１のパイプ端開口部５１Ａより前方に配設される構成であっても良い。
（３）また、水抜き板５６は、副熱交換器５への通水の妨げとならない構成であれば良く、パンチングメタルに限らず、エキスパンドメタル、網、メッシュ、フィルター等の種々の水透過部材を採用しても良い。また、水抜き板５６は、金属材料が好適に使用されるが、プラスチック、セラミック等の材料を用いても良い。
（４）その他に、例えば、吸熱管５１に渦巻状や螺旋状のものを採用するなど、本発明の範囲内において種々の変更を施すことが可能である。
（５）また、上述した熱交換器５は、給湯器に限らず、各種の熱交換装置に用いられるものであっても良い。
１　給湯器
４　主熱交換器
５　副熱交換器
５０　ケース
５１　吸熱管
５１Ａ　パイプ端開口部（低位置側のパイプ端開口部）
５２　側板
５４　流入ヘッダ（低位置側に配設されるヘッダ）
５４Ａ　接続口
５５　流出ヘッダ
５６　水抜き板
５６Ａ　パンチ孔
５１１　入口側パイプ端
５１２　出口側パイプ端
５２０　凹部
５６１　凹溝
５６２　リブ山
５６３　曲げ部
 

Claims (6)

  1. 　燃焼排気の通路となるケース内に吸熱管が多段に配設され、各吸熱管の両パイプ端がケースの側板に設けた二つのヘッダへ各別に接続され、外部配管からヘッダを通じて吸熱管内へ送り込まれる水を燃焼排気により熱交換加熱する熱交換器であって、
    　上記吸熱管の両パイプ端が所定の高低差をもって配置され、
    　上記吸熱管の低位置側に配設されるヘッダには、吸熱管内の水抜き時に吸熱管のパイプ端開口部に達した水の水抜き流路を形成するための水抜き板が、上下に配設された複数のパイプ端開口部に対して連続して対向配置されている熱交換器。
  2. 　請求項１に記載の熱交換器において、
    　上記水抜き流路は、水抜き板に形成された上下方向に延びる凹溝により構成され、
    　上記凹溝は、パイプ端開口部の口径よりも溝幅が狭く且つパイプ端開口部に連通されている熱交換器。
  3. 　請求項１に記載の熱交換器において、
    　上記水抜き流路は、パイプ端開口部と水抜き板との間隙により構成され、
    　上記間隙は、水の表面張力に起因してパイプ端開口部に形成される水膜の盛り上がり量以下に設定される熱交換器。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　上記水抜き板は、水透過部材により構成される熱交換器。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　上記吸熱管の低位置側のパイプ端開口部の下端が、上記ヘッダの外部配管接続用の接続口の下端よりも上方に設定される熱交換器。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　上記吸熱管は、前方下がりの状態で且つ縦断面視のパイプ断面相互が互い違いの千鳥状に上下に配設され、
    　上記吸熱管の低位置側では、最下段の吸熱管のパイプ端開口部が、下から二段目の吸熱管のパイプ端開口部よりも後方に配置される熱交換器。
     
PCT/JP2010/057375 2010-04-26 2010-04-26 熱交換器 WO2011135650A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/643,160 US9709341B2 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Heat exchanger
CN201080066441.1A CN102906510B (zh) 2010-04-26 2010-04-26 热交换器
CA2797413A CA2797413C (en) 2010-04-26 2010-04-26 Heat exchanger
EP10850669.2A EP2565552B1 (en) 2010-04-26 2010-04-26 Heat exchanger
KR1020127030960A KR101666253B1 (ko) 2010-04-26 2010-04-26 열교환기
PCT/JP2010/057375 WO2011135650A1 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/057375 WO2011135650A1 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011135650A1 true WO2011135650A1 (ja) 2011-11-03

Family

ID=44860997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/057375 WO2011135650A1 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 熱交換器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9709341B2 (ja)
EP (1) EP2565552B1 (ja)
KR (1) KR101666253B1 (ja)
CN (1) CN102906510B (ja)
CA (1) CA2797413C (ja)
WO (1) WO2011135650A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085588A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Modine Manufacturing Company Brazed plate heat exchanger with a functional component
JP2014122725A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Corona Corp 潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置
JP2015114003A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 リンナイ株式会社 熱交換器
JP2018031532A (ja) * 2016-08-25 2018-03-01 リンナイ株式会社 熱交換器及びそれを用いた給湯装置
JP2020176807A (ja) * 2019-04-23 2020-10-29 リンナイ株式会社 熱交換器、及び、それを備えた燃焼装置、並びに、水抜き補助具

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9964333B2 (en) * 2013-05-28 2018-05-08 Trane International Inc. System and method for furnace fluid flow management
JP6173820B2 (ja) * 2013-08-01 2017-08-02 株式会社神戸製鋼所 ガス圧縮機用の熱交換器
DE102013014987B4 (de) * 2013-09-07 2015-05-07 Martin Kronstedt Wärmetauscher-Bauteil aus Wellrohr, Spiralrohr oder Wellschlauch
WO2015038111A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 International Engine Intellectual Property Company, Llc Thermal screen for an egr cooler
CN105466019B (zh) * 2014-09-10 2018-08-24 关隆股份有限公司 热水器及其二次热交换器
WO2016055392A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Bekaert Combustion Technology B.V. Heat exchanger
JP6293685B2 (ja) * 2015-02-04 2018-03-14 リンナイ株式会社 強制給排気式暖房装置
KR20190028360A (ko) * 2016-02-01 2019-03-18 인터가스 히팅 에셋츠 비.브이. 온수 기기, 이를 위한 연소 가스 배출부 및 유체 가열 방법
US20180023895A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 Trane International Inc. Enhanced Tubular Heat Exchanger
US20180106500A1 (en) * 2016-10-18 2018-04-19 Trane International Inc. Enhanced Tubular Heat Exchanger
JP2018132256A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 リンナイ株式会社 熱交換器及びそれを用いた給湯装置
US10401055B2 (en) * 2017-03-03 2019-09-03 Trane International Inc. Reduced drag combustion pass in a tubular heat exchanger
JP7052341B2 (ja) * 2017-12-26 2022-04-12 株式会社ノーリツ 熱交換装置および熱源機
CN108419412B (zh) * 2018-02-08 2020-01-14 惠州汉旭五金塑胶科技有限公司 一种具有杂质过滤功能的水冷排
JP2019207068A (ja) * 2018-05-29 2019-12-05 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
US11480392B2 (en) * 2019-07-19 2022-10-25 Rheem Manufacturing Company Heat exchanger transfer tubes
CN111947297B (zh) * 2020-08-17 2021-11-16 珠海格力电器股份有限公司 燃气热水器、燃气热水器的控制方法、装置及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177623A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Noritz Corp 給湯装置
JP2007163096A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Rinnai Corp 潜熱回収型熱交換器の製造方法。
JP2007333343A (ja) 2006-06-16 2007-12-27 Noritz Corp 熱交換器、これを備えた温水装置および熱交換器用の水管
JP2010048424A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Noritz Corp 熱交換器およびこれを備えた温水装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US406512A (en) * 1889-07-09 Feed-water heater
US2488623A (en) * 1944-07-31 1949-11-22 Modine Mfg Co Heat exchanger
US2915294A (en) * 1958-03-19 1959-12-01 Young Radiator Co Heat exchanger and turbulator retainer therefor
US3191672A (en) * 1962-03-26 1965-06-29 Walking Stick Radiators Inc Insertable slag trap adapter for automobile radiators
US3706534A (en) * 1970-11-03 1972-12-19 Shell Oil Co Mixing nozzle for gases
US5465783A (en) * 1994-03-04 1995-11-14 Fedco Automotive Components Company, Inc. Sacrificial erosion bridge for a heat exchanger
WO2002073114A1 (en) * 2001-03-14 2002-09-19 Showa Denko K.K. Layered heat exchanger, layered evaporator for motor vehicle air conditioners and refrigeration system
JP4180935B2 (ja) * 2003-02-04 2008-11-12 リンナイ株式会社 熱交換器及び温水加熱器
WO2005093335A1 (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Noritz Corporation 加熱装置
JP2007093197A (ja) * 2005-09-01 2007-04-12 Showa Denko Kk 熱交換器およびその製造方法
JP2007170733A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Rinnai Corp 潜熱回収型熱交換器
WO2007122765A1 (ja) * 2006-04-24 2007-11-01 Rinnai Corporation １缶式複合熱源機
WO2008048251A2 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Carrier Corporation Method and apparatus for improving distribution of fluid in a heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177623A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Noritz Corp 給湯装置
JP2007163096A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Rinnai Corp 潜熱回収型熱交換器の製造方法。
JP2007333343A (ja) 2006-06-16 2007-12-27 Noritz Corp 熱交換器、これを備えた温水装置および熱交換器用の水管
JP2010048424A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Noritz Corp 熱交換器およびこれを備えた温水装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2565552A4

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085588A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Modine Manufacturing Company Brazed plate heat exchanger with a functional component
CN104812516A (zh) * 2012-11-27 2015-07-29 摩丁制造公司 具有功能部件的钎焊板式换热器
CN104812516B (zh) * 2012-11-27 2017-09-19 摩丁制造公司 具有功能部件的钎焊板式换热器
US9964361B2 (en) 2012-11-27 2018-05-08 Modine Manufacturing Company Brazed plate heat exchanger with a functional component
JP2014122725A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Corona Corp 潜熱回収型給湯機の二次熱交換装置
JP2015114003A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 リンナイ株式会社 熱交換器
JP2018031532A (ja) * 2016-08-25 2018-03-01 リンナイ株式会社 熱交換器及びそれを用いた給湯装置
JP2020176807A (ja) * 2019-04-23 2020-10-29 リンナイ株式会社 熱交換器、及び、それを備えた燃焼装置、並びに、水抜き補助具
JP7241595B2 (ja) 2019-04-23 2023-03-17 リンナイ株式会社 熱交換器、及び、それを備えた燃焼装置、並びに、水抜き補助具

Also Published As

Publication number Publication date
KR101666253B1 (ko) 2016-10-13
EP2565552B1 (en) 2017-01-25
US20130112384A1 (en) 2013-05-09
CN102906510A (zh) 2013-01-30
KR20130058010A (ko) 2013-06-03
CA2797413A1 (en) 2011-11-03
CN102906510B (zh) 2015-05-20
EP2565552A1 (en) 2013-03-06
CA2797413C (en) 2017-02-28
US9709341B2 (en) 2017-07-18
EP2565552A4 (en) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011135650A1 (ja) 熱交換器
EP2423633A2 (en) Heat exchanger
JP4180359B2 (ja) 熱交換器
CN107782171B (zh) 热交换器以及热水器
JP5818071B2 (ja) 給湯装置
JP5030981B2 (ja) 熱交換器
JP4930413B2 (ja) 熱交換器
JP5405395B2 (ja) 熱交換器
JP4710471B2 (ja) 排気トップ及びこれを備えた給湯装置
JP2010139110A (ja) 潜熱回収型熱交換器
JP2008249313A (ja) 湯水加熱装置
JP2009121708A (ja) 熱交換器
JP5234349B2 (ja) 熱交換器および温水装置
JP2015114003A (ja) 熱交換器
JP2010078233A (ja) 多管式熱交換器
JP2007040649A (ja) 放熱板一体型空気熱交換器
JP2006513395A (ja) 部分水路を備えた空気／水・熱交換器
JP2007271098A (ja) 熱媒体加熱装置
JP2005351520A (ja) 熱交換器
JP2005274044A (ja) 熱源装置
US20180231333A1 (en) Heat exchanger and water heater
JP7471446B2 (ja) 室内熱交換器、及び空気調和機の室内機
JP2004198021A (ja) 熱交換器
JP6100459B2 (ja) 燃料電池用熱交換器
JP5339145B2 (ja) 熱交換器、並びに、燃焼装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080066441.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10850669

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010850669

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010850669

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2797413

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13643160

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127030960

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP