JPH0415426A - 冷媒加熱装置 - 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〕 この発明は、空気調和に係９．特に冷媒加熱装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第９図、第１０図、第１１図は２例えば、特開平１−１
４２３７１号公報に示された従来の冷媒加熱装置を示す
長手方向の断面図であ９２図において、（１）はバーナ
ー、（２）はバーナー（１）に連結された熱交換筒、（
３）はこの熱交換筒の外表面に装着された冷媒管、（４
）は熱交換筒（２）の内周面に軸方向に沿って延設させ
た複数設けたフィン、（５）は有底筒状のバッフル、　
　（５ａ）はバッフル底面、　＋６）ｉｌＪ気筒。

（力は上記熱交換筒（２）内に導入される燃焼ガスの排
気通路であ、Ｄ、（８）は燃焼用空気の給気口である。

次に動作について説明する。

第９図に示すように、給気口（８）よシ吸込まれた空気
は、バーナー（１）で燃料と混合され点火されて燃焼ガ
スとなる。その燃焼ガスは通常は熱交換筒（２）を通シ
排気筒（６）よシ機外へ放出されるが、この熱交換筒（
２）内にはバッフル（５）があるため、バーナ（１）を
出だ燃焼ガスは、−旦、バッフル（５）内に入シ、バッ
フル底面（５ａ）までいくとはねかえシ、バッフル（５
）の外周面で、熱交換筒（２）の内周面に延設させたフ
ィン（４）の個々の間に設けた排気通路（７）を通って
排気筒（６）よシ放出される。

この間に燃焼ガス自身の持つ熱エネルギーは。

一方は、バッフル（５）よりフィン（４）に間接的に伝
わシ、もう一方は、燃焼ガス自身からフィン（４）に直
接的に伝わる。次に、燃焼ガスからフィン（４）に伝え
られた熱は、熱交換筒（２）の内周面から外周面へと伝
達されるが、冷媒管（３）は第１１図に示すように熱交
換筒（２）に装着されているため、冷媒入口（３ａ）か
ら入ってきた冷媒は配管内を流れている間に徐々に加熱
され、冷媒出口（３ｂ）から流出される。

このような動きで、バーナー（１）によって生み出した
熱を冷媒管（３）内を流れる冷媒に熱交換させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の冷媒加熱装置は以上のように構成されているので
、熱交換筒の外郭温度は、第１２図に示すようにバーナ
ー出口からバッフル入口付近と排気口付近で非常に高く
なシ、バッフルの入口からバッフル底面間の辺シは、そ
んなに高くはならない。これはバーナー出口から出た燃
焼ガスとバッフル底面からはねかえってきた燃焼ガスが
ぶつかυ合い、この付近に高温の燃焼ガスが滞まるため
であシ、排気口付近が高くなるのは、熱交換筒の直径に
比べ排気口の直径が非常に小さいため、燃焼ガスの流出
スピードが追いつかず、ここにも高温の燃焼ガスが停滞
するためである。

それに対し、バッフルの内側と外側では、常時一定速度
で燃焼ガスが流れておシ、バーナーからの距離もあるた
め、それ程燃焼ガスの温度が高くならない。

そのため、同じ熱交換筒の中でも第１２図に示すような
温度差が生じ、多大な熱応力が発注してしまうので、耐
久性にとぼしく使用している内に破壊したシ、ひび割れ
などからガス漏れが発生するなどの非常に危険な問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、一つの熱交換筒の中での温度差をなくシ、熱
応力を耐久性に影響しないレベルに抑えるとともに、非
常に効率のよい高効率な冷媒加熱装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

請求項１のこの発明に係る冷媒加熱装置は、熱交換筒の
内周面に延設されたフィンと隣接するバッフルの円周面
に、バッフル内へ流れ込んできた高温の燃焼ガスをバッ
フル底面ではねかえシバッフル入口から流出する量を減
少させ流出する燃焼ガスの温度を低くすると共に、バッ
フル内の燃焼ガスの量と熱を放出できる複数の穴を設け
たものである。

また、請求項２のこの発明に係る冷媒加熱装置は、熱交
換筒の内周面に延設されたフィンと隣接するバッフルの
円周面内部に、バッフルの内へ流れ込んできた高温の燃
焼ガスをバッフル底面ではねがえシバッフル入口から流
出する量を減少させ流出する燃焼ガスの温度を低くする
と共に、バッフル内での燃焼ガスの熱交換量を増幅する
ことのできる増幅調整板を設けたものである。

〔作用〕

この発明における請求項１の冷媒加熱装置は。

熱交換筒の内周面に延設されたフィンと隣接するバッフ
ルの円周面に複数の穴を設けたことによシ。

バーナーから流れ込んでくる高温の燃焼ガスが。

バッフル底面ではねかえシ、再び、バッフル内よシ流出
するのを防げて、しかも高温のまま流出途中にバッフル
内よシバツフル外周面の熱交換筒内周面に延設されてい
るフィンとフィンとの間の排気通路へこの穴を通し放出
することができるため。

今まで高温になっていたバーナー出口とバッフル入口付
近の温度を抑えると共にあまシ温度の高くならなかった
バッフル外側にあたる熱交換筒外郭の温度を上げる（つ
まり、この部分の熱交換率をよくする）ことができ、熱
交換筒の外郭温度を均等化できるため、熱応力を抑える
ことができる。

贅だ、この発明における請求項２の冷媒加熱装置は、熱
交換筒の内周面に延設されたフィンと隣接するバッフル
の円周面内部に増幅調整板を設けたことによυ、バーナ
ーから流れ込んでくる高温の燃焼ガスがバッフル底面で
はねかえり、そのままバッフル内より流出するのを防げ
て、しかも。

バッフル内に高温の燃焼ガスを長時間保持し、バッフル
外周面の熱交換筒内周面に延設されているフィンにバッ
フルを介して熱伝導する熱交換量を増幅させることがで
きるため、今葦で高温になっていたバーナー出口とバッ
フル入口付近の温度を抑えると共にあ１り温度の高くな
らなかったバッフル外側にあたる熱交換筒外郭の温度を
上げる（つまり、この部分の熱交換率をよくする）こと
ができ、熱交換筒の外郭温度を均等化できるため。

熱応力を抑えることができる。

〔実施例〕

以下、請求項１のこの発明の実施例を図について説明す
る。

第１図はこの発明による実施例を示す冷媒加熱装置を示
す長手方向の断面図である。

図において、符号（１）〜（８１、（５ａ）は第９図の
従来装置と同一構成要素であシ、その説明は省略する。

才だ、（２１はバッフル（５）の円周面上にあけられた
穴であり、また、第２図は第１図のバッフル（５）を示
す斜視図である。

以上のように構成された冷媒加熱装置の動作について説
明する。

給気口（８）から吸い込まれた空気は、バーナー（１）
で燃料と混合され燃焼ガスとなる。その燃焼ガスは、熱
交換筒（２）内に入るが、ここを流れる燃焼ガスの大部
分は流通抵抗が小さい熱交換筒（２）の中央部分に流れ
るので、熱交換筒（２）内に配設した有底筒状のバッフ
ル内に一旦入シ、バッフル底面（５ａ）に衝突する。そ
して、はねかえされた高温の燃焼ガスは直線的にはねか
えるのではなく、うすを巻いた乱流となってはねかえる
だめ、燃焼ガスのほとんどがバッフルの円周面上に設け
られた複数の穴Ｃ！■からバッフル（５）外へ放出され
る。しかし、その中でわずかに穴■から出ることのでき
なかった燃焼ガスは、従来通シバツフル（５）内周面を
はうようにして入口側から外へでて、バッフル（５）の
外周面で熱交換筒（２）の内周面に延設されたフィン（
４）の個々の間に設けられた排気通路（７）を通り排気
口（６）へ向かうが、高温の燃焼ガスのほとんどがバッ
フル（５）の円周上に設けた丸穴（イ）から放出されて
いるため、燃焼ガスの量もわずかで新たにバーナー（１
）よ逆流出された燃焼ガスを押し戻してバーナー（１）
とバッフル（５）の間に高温の燃焼ガスを滞流させるス
ピードは残っていない。

また、バッフル（５）の円周面上に設けた丸穴翰から放
出された高温の燃焼ガスは、勢いよくフィン（４）にぶ
つかシ、排気通路（力から排気口（６）へ向かうが、丸
穴（イ）が複数あるだめ、バッフル（５）の外周面に均
一に拡散して燃焼ガスを噴射し、熱交換筒（２）の内周
面に延設されたフィン（４）全体と非常に効率よく熱交
換を行なう。

以上のことを１とめると、バッフル（５）の外郭温度は
第８図に示すようになり、全体的に温度分布が平均され
て熱交換筒（２）の耐久性に影響するような熱応力が抑
えられたことになる。

第３図はこの発明のバッフルの他の実施例を示す斜視図
であり、バッフル（５）にあける穴を丸穴（イ）とした
が、この穴に角穴（２０ａ）を設けてもよい。

この場合の動作も上記実施例とほとんど同じだが、バッ
フル底面（５ａ）ではねかえった乱流の燃焼ガスがとの
角穴（２０ａ）からバッフル（５）の外周面のフィン（
４）の個々の間に設けた排気通路（７）へ放出されると
きにきれいに整流されるといった作用が追加される。こ
のため排気通路（７）を流れるときに均一にフィン（４
）と接触されるため、よシいっそう熱交換損失が少なく
な見熱交換率の向上へとつながり、上記実施例と同様の
効果を発揮する。

また、請求項２のこの発明の実施例である冷媒加熱装置
を図について説明する。

第４図、第５図はこの発明による実施例を示す冷媒加熱
装置を示す長手方向の断面図である。

同図において、符号（１）〜（８１，（５ａ）は第９図
の従来の装置と同一構成要素であり、その説明は省略す
る。また（至）は、バッフル（５）の内周面上に取付け
られた増幅調整板で、バッフル（５）の内部に中心付近
を四角く切り抜いた形で取シ付けられている。

以上のように構成された冷媒加熱装置の動作について説
明する。

給気口（８）から吸い込まれた空気は、バーナー（１）
で燃料と混合され燃焼ガスとなる。その燃焼ガスは、熱
交換筒（２）内に入るが、ここを流れる燃焼ガスの大部
分は流通抵抗が小さい熱交換筒（２）の中央部分に流れ
るので、熱交換筒（２）内に配設しだ有底筒状のバッフ
ル（５）内に一旦入シ、バッフル底面（５ａ）に衝突す
る。そして、はねかえされた高温の燃焼ガスは今まで中
央部分を流れてきていたため。

そのほとんどがバッフル（５）内の円周方向に向って流
れるので、バッフル（５）の内周面に設けた増幅調整板
（至）に流路をふさがれて再び、バッフル底面（５ａ）
の方向に押し返される。

そのため、高温の燃焼ガスは、バッフル（５）内にて対
流し続けるので９次第にバッフル（５）内は、従来には
見られないくらいの高温燃焼ガスが充満する状態となシ
、バッフル（５）の外周面で熱交換筒（２）の内周面に
延設されたフィン（４）との熱交換率が増幅される。

また、バッフル（５）の内周面に設けられた増幅調整板
（至）に押し戻されなかったわずかな燃焼ガスは。

増幅調整板（至）を乗シ越えてバッフル（５）の中心方
向へと流れてバッフル（５）入口から外へ出ようとする
が、新たにバーナー＋１１から送シ込まれてくる燃焼ガ
スの勢いの方が強いだめ、再び、バッフル（５）の内周
面をはうような形で少しずつ流れて排気通路（７）を通
シ、フィン（４）と熱交換し、排気口よシ流出する。

このため、バーナー（１）出口とバッフル（５）入口と
の間での燃焼ガスの気流状態は、給気ガスと排気ガスで
向流となるが、熱交換筒（２）の中心部分は給気側、外
周部分は排気側とはつきシわかれるため。

この間での燃焼ガスの停滞はなくなる。

以上のことを１とめると、バッフル（５）の外郭温度は
第８図のようになシ、全体的に温度分布が平均化されて
熱交換筒（２）の耐久性に影響を及ぼすような熱応力が
抑えられたことになる。

第６図は第４図のこの発明の他の実施例を示す冷媒加熱
装置の長平方向の断面図である。

同図において、（１）〜（８）　＋　（５ａ）は第９図
に示す冷媒加熱装置と同一構成要素である。

なお、上記実施例ではバッフル（５）に設けた板を１枚
の四角穴のあいたしきυ板としたが、この板をバッフル
（５）内周面に添ったらせん状の板（イ）にしてもよい
。

次に他の実施例の動作を説明する。

バーナー（１）出口から放出された燃焼ガスは、上記実
施例同様にバッフル（５）内の中心部分を流れバッフル
底面（５ａ）に衝突する。その後、多少乱流となシはね
かえるが、中心部分には、常に新たに送られた燃焼ガス
がきているため、古くなったガスはバッフル（５）内の
端へ端へと押し流される。そのため、バッフル（５）の
内周面に添うように設けられたらせん状の板（イ）の方
へ流れ始め直線的にバッフル（５）入口へもどるのでは
なく、ぐるぐるとらせん状の板６０をすべるようにまわ
ってもどるため９時間的にもバッフル（５）内に滞在す
る期間が長くなり。

その上、中央部ではなくバッフル（５）の内周面を主に
流れるため、よシー層バッフル（５）の外周面にあるフ
ィン（４）に伝える熱交換率が向上する。また。

この流れは、らせん状の板６Ｑを流れている内にバッフ
ル入口付近では遠心力がつき、新たに入ってくる燃焼ガ
スとの衝突を防ぐように外へ外へとはき出される。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１のこの発明によれば。

熱交換筒内のバッフル円周面に穴をあけたので。

今まで使用していなかった熱エネルギーをフィンへ伝え
ることができ、熱交換率の向上及び、熱交換筒外郭温度
の均一化から、熱応力の抑制ができ。

熱交換筒の寿命の延長へとつながる効果が得られるもの
である。

まだ、請求項２のこの発明によれば、バッフル内の空洞
に板を設けたので、燃焼ガスの流れを操作でき、また熱
交換率の向上及び、熱交換筒の耐久性を持続させられる
べき効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による冷媒加熱装置を示す
長手方向の断面図、第２図はこの発明の一実施例の熱交
換筒を一部切欠いてバッフルを示す斜視図、第３図は第
２図の他の実施例のバッフルを示す斜視図、第４図はこ
の発明の他の実施例を示す冷媒加熱装置を示す長手方向
の断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ断面図、第６図はこ
の発明の第３図の他の実施例を示す冷媒加熱装置を示す
長手方向の断面図、第１図は第６図のＹ！１−■断面図
、第８図はこの発明の熱交換筒外郭温度の特性図、第９
図は従来の冷媒加熱装置を示す長手方向の断面図、第１
０図は従来の熱交換筒の円周半径方向の断面図、第１１
図は冷媒管装着状態を示す外観図、第１２図は従来の熱
交換筒外郭温度特性図である。 なお、（２）は熱交換筒、（３）は冷媒管、（４）はフ
ィン。 （５）はバッフル、（７）は排気通路、■は丸穴、ＧＯ
は増幅調整板板である。 なお９図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面に冷媒管、内周面にフィンをそれぞれ配設
   させた熱交換筒を設け、燃焼部からの燃焼ガスをこの熱
   交換筒内に導くと共に、上記熱交換筒内に有底筒状のバ
   ッフルを配設し、このバッフルの外周面と上記熱交換筒
   の内周面との間に上記熱交換筒内に導入される燃焼ガス
   の排気通路を形成し上記冷媒管内の冷媒を加熱する冷媒
   加熱装置において、上記熱交換筒内のバッフル外周面に
   複数の穴を設けたことを特徴とする冷媒加熱装置。
2. （２）外周面に冷媒管、内周面にフィンをそれぞれ配設
   させた熱交換筒を設け、燃焼部からの燃焼ガスをこの熱
   交換筒内に導くと共に、上記熱交換筒内に有底筒状のバ
   ッフルを配設し、このバッフルの外周面と上記熱交換筒
   の内周面との間に上記熱交換筒内に導入される燃焼ガス
   の排気通路を形成し上記冷媒管内の冷媒を加熱する冷媒
   加熱装置において、上記熱交換筒内のバッフル内周面に
   増幅調整板を設けたことを特徴とする冷媒加熱装置。