JPH0567863B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水の加熱に用いられる熱交換器に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の家庭用温水器、瞬間湯沸器など多くの熱
交換器は、熱交換に必要なフインを構成する材料
がアルミニウム、銅など比較的耐熱性に劣るもの
が多かつた。熱交換器のフインがアルミニウム、
ステンレス、銅などで作られていると、燃焼器に
隣接する部分が溶断される恐れがあるので、燃焼
ガスは空気を混合してある程度冷却した後に熱交
換器へ導入される。

しかし、上述の熱交換器では、燃焼ガスの温度
低下分だけ伝熱面積を広くする必要があり、形状
が大形になる。したがつて、熱交換器の燃焼ガス
と接する部分、特に燃焼器に隣接する部分の温度
を比較的低くすると、その分だけ熱交換面積を広
く採らなければならず、熱交換器全体の大形化を
招く。

例えば実開昭55−417265号公報に開示されるよ
うに、燃焼器付近の温度を低下させるために、熱
交換器を通過した燃焼ガスの一部を燃焼器の方へ
還流し、新たな燃焼ガスと混合して熱交換器へ再
び送るものが提案されていはいるが、燃焼ガスの
温度低下には限界がある。また、熱交換器は液体
を受け入れない空炊き状態で燃焼ガスを受け入れ
ると、熱交換器の溶接部が溶損するなどの不具合
があつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明の目的は全体がコンパクトで、
構成も簡単であり、熱効率が高く、空炊きにも耐
える、熱交換器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の構成は、
上端部に排気筒を有しかつ下端部に底部を有する
外筒の内部に、筒状のセラミツクス製ハニカム構
造体を嵌挿して多数の燃焼ガス通路を形成し、外
筒の下端部周方向に間隔を存して複数の吸気口を
設け、上記ハニカム構造体と外筒底部との間の空
部に燃焼器を配設して燃焼室となし、上記ハニカ
ム構造体の内部に、吸水口と連通する内側水管
と、給湯口と連通しかつ内側にセラミツクス製ハ
ニカム構造体を備えた外側水管とからなる二重水
管を外筒底部より嵌挿したことにある。

〔作用〕

燃焼器の高温燃焼ガスはハニカム構造体へ供給
され、ハニカム構造体のフインの間を通過して排
気筒から外部へ排出される。給水口から導入され
た水は、内側水管の通路を上方へ流れ、キヤツプ
の部分で折り返す。水は外側水管のハニカム構造
体の内部を流下する時加熱され、給湯口から外部
へ供給される。ハニカム構造体は耐熱性に優れて
いるので、ハニカム構造体の一端部に燃焼器を、
火炎温度が最高になる位置まで接近して配設で
き、熱効率の向上と熱交換器の小形化が可能にな
る。

〔発明の実施例〕

第１，２図に示すように、本発明に係る熱交換
器６の下端部は底部１２ａにより閉鎖されかつ上
端部を絞られ、排気筒７を構成する外筒１２を備
えている。外筒１２は後述のハニカム構造体２と
底部１２ａとの間の空部に燃焼室２０が形成さ
れ、下端部の側壁部に周方向に間隔を存して複数
の吸気口１３が設けられる。外筒１２の燃焼室２
０に燃焼器１４が配設される。燃焼器１４は外筒
１２から外部に突出する燃料管１６を介して図示
しない燃料タンクを接続される。

外筒１２は底部１２ａに、中心を貫通する二重
水管の外側管となる外側水管１８が結合され、外
側水管１８の上端部は炭化珪素などのセラミツク
ス、金属などからなるキヤツプを外嵌して閉鎖さ
れる。キヤツプ８は内面にメタライズ層９を設け
るか、または金属シール部材を介装して、外側水
管１８に液密に結合される。外側水管１８は下端
部に継手１９が接続される。継手１９の端壁は上
記二重水管の内側管となる内側水管１７の下端部
と一体的に結合される。内側水管１７の上端部は
キヤツプ８との間に隙間を設けられる。内側水管
１７の下端部は例えば水道管などを接続する給水
口１７ａを構成される。継手１９は周壁に給湯口
１５を備えられ、給湯口１５は必要により導管を
接続される。

本発明によれば、燃焼器１４により取り囲まれ
る外側水管１８を高温から保護するために、熱交
換部としてのセラミツクスからなるハニカム構造
体２が、燃焼器１４のすぐ上側の外筒１２と外側
水管１８との間に収容される。ハニカム構造体２
は外筒１２の内周面に、適当な断熱材を介して嵌
合することが望ましい。同様に、セラミツクスか
らなるハニカム構造体１０が、上記二重水管の外
側水管１８と内側水管１７との間に配設される。

第２図に示すように、熱交換部はフインを備え
るセラミツクス製ハニカム構造体１０，２から構
成され、水が通過する通路と高温燃焼ガスが通過
する通路を備える。、換言すれば、両者は熱交換
器の外径寸法の２分の１以下の円筒形隔壁、すな
わちセラミツクス、ステンレスなどの耐熱性金属
からなる外側水管１８により仕切られている。燃
焼器１４は気体燃料または液体燃料を燃料とし、
ハニカム構造体２の下端側に近接して配置され
る。

本発明は上述の構成により、例えば外筒１２の
外径100mm、外筒１２の長さ200mmの小形の熱交換
器、具体的には温水器を提供できる。ハニカム構
造体２，１０のフインは厚さ0.5〜1.0mm程度であ
り、フイン相互の間隙は1.5〜2.5mmである。この
寸法からハニカム構造体２，１０が占める空隙比
を算出すると、空隙率は36〜69.4％になる。

本発明において、ハニカム構造体２，１０のフ
インの厚さを0.5〜1.0mmと限定したのは、厚さが
0.5mm以下では耐熱性と強度の点に問題があり、
逆に厚さが1.0mmを超えると、空隙率を十分に設
定できず、熱交換効率が低下するからである。

同様に、フイン相互の間隙が1.5mm未満では、
高温燃焼ガスの圧力損失が大きくなり、燃焼器の
近傍で温度が異常に高くなり、ハニカム構造体
２，１０が溶損する恐れがある。また、フイン相
互の間隔が2.5mmを超えると、熱交換効率が低下
するので好ましくない。

次に、本発明による熱交換器の作用について説
明する。

燃焼器１４の高温燃焼ガスはハニカム構造体２
へ供給され、フインの間を経て排気筒７から外部
へ排出される。一方、継手１９の給水口１７ａへ
導入された水は、二重水管の内側水管１７の通路
３を経て上方へ流れ、キヤツプ８の部分で折り返
し、外側水管１８のハニカム構造体１０の内部を
流下する。水はハニカム構造体１０のフインの間
を通りつつ加熱され、給湯口１５から外部へ供給
される。

本発明によれば、燃料が完全燃焼するように、
予め設定された空燃比の混合気を燃焼器１４へ供
給すれば、燃焼器１４を熱交換部へ十分近づけて
配設でき、燃焼状態が若干悪くなつても、新気が
吸気口１３から補給されるので、不完全燃焼を防
止できる。

水が内側水管１７から外側水管１８へ送り返す
部分のキヤツプ８と外側水管１８の間に、炭化珪
素にメタライズしたシール層９、または金属シー
ルを中間に圧入してなるシール層が備えられ、外
筒１２の外周面に断熱材を介してハニカム構造体
が取り付けられるので、キヤツプ８の嵌合部の溶
損や外筒１２の加熱を防止できる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、上端部に排気筒を有す
る外筒の内部に、筒状のセラミツクス製ハニカム
構造体を嵌挿して多数の燃焼ガス通路を形成し、
外筒の下端部周方向に間隔を存して複数の吸気口
を設け、上記ハニカム構造体と外筒底部との間の
空部に燃焼器を配設して燃焼室となし、上記ハニ
カム構造体の内部に、給水口と連通する内側水管
と、給湯口と連通しかつ内側にセラミツクス製ハ
ニカム構造体を備えた外側水管とからなる二重水
管を外筒底部より嵌挿したことを特徴とするか
ら、次のような効果を奏する。

外側水管と内側水管とからなる二重水管を外筒
に嵌挿したハニカム構造体の内部に外筒底部より
嵌挿することによつて熱交換部が構成されるか
ら、熱交換器の構造が簡単で、製作が容易でかつ
組立ても容易である。

外側水管の内、外にセラミツクス製ハニカム構
造体が設けられているので、熱交換が円滑に行わ
れ、熱交換効率を向上できる。

セラミツクス製ハニカム構造体は耐熱性に優れ
ているので、燃焼器の火炎温度が最高になる位置
に上記ハニカム構造体を接近して配設できるの
で、熱交換器を小形化し、熱効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱交換器の側面断面図、
第２図と同平面断面図である。 ２，１０……ハニカム構造体、７……排気筒、
１２……外筒、１４……燃焼器、１６……燃料
管、１７……内側水管、１８……外側水管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上端部に排気筒を有しかつ下端部に底部を有
   する外筒の内部に、筒状のセラミツクス製ハニカ
   ム構造体を嵌挿して多数の燃焼ガス通路を形成
   し、外筒の下端部周方向に間隔を存して複数の吸
   気口を設け、上記ハニカム構造体と外筒底部との
   間の空部に燃焼器を配設して燃焼室となし、上記
   ハニカム構造体の内部に、給水口と連通する内側
   水管と、給湯口と連通しかつ内側にセラミツクス
   製ハニカム構造体を備えた外側水管とからなる二
   重水管を外筒底部より嵌挿したことを特徴とする
   熱交換器。