JPH0638003B2 - 湯沸器用熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は家庭用あるいは業務用等の湯沸器用熱交換器に
関するものである。

従来の技術 従来の湯沸器用熱交換器では、フィンチューブ熱交換器
とこの周囲に筒状のドラムを位置させて燃焼室を構成
し、ドラムの周囲には熱交換用チューブを巻き、材質と
して銅を用いる事が多い。加熱水はドラムの周囲の熱交
換用チューブとフィンチューブ熱交換器により熱を受
け、湯として利用されていた。

発明が解決しようとする問題点 このような熱交換器に於いて、バーナを燃焼室の入口に
位置し、バーナ上に形成する火炎の燃焼熱が利用され
る。出湯時に湯を止めると、熱交換器に残った湯の温度
は上昇を続ける。この現象は一般に後沸きと云われてお
り、熱交換器に蓄熱された燃焼熱が水温を上昇させてい
たものと思われる。この後沸きは利用者が再び湯を利用
する時に、はじめに高温の湯が出る為に、火傷の原因に
なり、安全上問題が多い。

一方、筒状のドラムをセラミックで構成する方法がとら
れだした。これは、熱交換器の小型化と耐久性の向上を
目的としたものである。しかしながら、このセラミック
ス板には燃焼熱が蓄熱され、バーナ消火後もこの熱がフ
ィンチューブ内の水を加熱し、前記欠点は解消されな
い。

本発明はドラムの蓄熱を少くし、後沸き現象を防止する
ものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
上記熱交換器のドラムにハニカム構造からなる通気性セ
ラミックスを使用し、ハニカムを構成するセルを適当な
方向に位置づけ、セラミックスの表面をち密にして通気
性をなくしている。そしてハニカムの上流側は冷却空気
が流入できる様に外気に開放されている。

作 用 バーナで燃焼した火炎から発生した熱の一部はふく射
で、一部は燃焼ガスの熱伝達でドラムに供給される。そ
して大部分の熱はフィンチューブ熱交換器に供給され
る。この時、ドラムに供給された熱はドラムのハニカム
部の空気を加熱する。その為、空気は浮力により上方に
流れて、セラミックスの熱を奪う。この時、セラミック
スの表面はち密にしているため、ドラム内の気流と外部
の気流とはしゃ断され、外部への熱の損失は少い。また
ドラム内の空気の浮力効果は大きくドラムの温度上昇は
小さい。

従って、ドラムの蓄熱量は小さく、前述の後沸き現象の
防止が容易になる。

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面にもとずいて説明す
る。

第１図において、１は熱交換器本体、２はフィンチュー
ブ熱交換器、３は筒状のドラム、４は熱交換器本体１を
加熱するバーナである。熱交換器本体１はフィンチュー
ブ熱交換器２とドラム３からなり、燃焼室５を構成して
いる。

フィンチューブ熱交換器２は多数の平板状のフィン６と
これに直交して蛇行状に配列した水パイプ７から構成さ
れており、水パイプ７には加熱水８が流れ、バーナ４上
で発生した高温の燃焼ガス９により加熱され、湯として
利用される。

第２図は熱交換器本体１とバーナ４の組立図であり、第
１図のＡ−Ａ断面に相当する。１０は火炎である。１１
は外装の一部である。

第３図はドラム３の一部の詳細図である。ドラム３の材
質はセラミックスであり、ハニカム構造体１２となって
いる。一例として、ハニカム構造体は次のように製造さ
れる。波状シート１３と板状シート１４を接着してコル
ゲートシートを成形し、各シートの壁をセル壁１５とし
て多数のセル１６を構成し、ハニカム構造体とする。セ
ル内には冷却空気１７が通過する。

ドラム３のセル１６は波状シート１３と板状シート１４
との空隙であり、セル１６は燃焼室の入口１８から始ま
り出口１９で終了する間に位置している。ドラム３の内
表面２０は燃焼室５に、外表面２１は大気に開放されて
いる。セラミックスはアルミナ繊維を主成分とし、波状
シートと板状シートによりコルゲートに成形する。この
成形物の表面にセラミックスの粉末を水に懸濁させたス
ラリーを塗布し、空気中に於て１２５０℃で焼成する。
この成形物は表面が、ち密で通気性はなく、焼成後の気
孔率は４０〜９５％となる。

次に、この一実施例の構造における作用を説明する。バ
ーナ４に供給された燃焼ガスはバーナ上で火炎１０を形
成し、高温の燃焼ガス９となって、フィンチューブ熱交
換器２に供給され、加熱水８を加熱し、湯として利用さ
れる。バーナで発生した熱の一部はふく射として、他の
一部は高温の燃焼ガスの熱伝達により、ドラム３に供給
される。この熱はハニカム構造体のセル１６内の冷却空
気１７を加熱する。冷却空気は浮力を得て上昇する。従
って、ドラム３に供給された熱を冷却空気で持ち去るの
でドラムの蓄熱量は小さい。

火炎あるいは高温の燃焼ガスからドラムの内表面２０に
熱が供給される。表面はち密になっているので、分子拡
散等の気体の流入流出による熱の移動はない。熱の移動
はふく射によるものがほとんどである。そして、この熱
は波状シート１３に伝えられる。

この時、冷却空気は板状シート１４と波状シート１３か
ら熱を奪うが、波状シートは表面積が大きい。従って、
セル１６を通過する冷却空気１７の持去る熱量は大き
い。また、セル１６の周囲のセル壁はセラミックスの断
熱材で構成されているため、冷却空気の浮力を充分に生
かしている。シートの気孔率は大きい為に、セラミック
スのシートの内部には冷却空気が流れる。その結果、ド
ラム外表面２１の温度上昇は小さい。

また、ドラム３はハニカム構造体１２であり、更に表面
はち密であることから構造上強度が大きい。

第２図に於いて、ドラム３の出口１９はフィンチューブ
熱交換器２に位置しており、燃焼ガスが通過する際、冷
却空気１７を吹い込むと同時に、加熱された冷却空気を
フィンチューブ熱交換器２で吸熱する。冷却空気１７は
セル１６内で浮力を受け、更にフィンチューブ熱交換器
で吸引されるため、セル内の流速が大きくなり、セルで
熱を充分に奪う事ができ、外表面の温度は低い。

また、ドラムの外表面が低いため、外装１１との距離を
小さくでき、湯沸器を小形にする事が容易である。

次に本発明の他の実施例について説明する。

第４図は他の実施例を示しており、この実施例のドラム
の出口２２はフィンチューブ熱交換器２３の外側に位置
している。このような構造ではドラム２４のセル２５内
を通過する冷却空気２６はドラム出口２２から大気に開
放されるため、バーナ及び加熱水を止めた時の後沸きを
更に防止することが可能である。

発明の効果 本発明は湯沸器用熱交換器のドラム部にセラミックスの
材質でハニカム構造体を形成し、ドラム部の表面はち密
で通気性はなく、内部は通気性を有し、ハニカム構造体
のセルの方向を燃焼ガスの方向に位置させたものであ
り、次の様な効果が得られる。

(1)、バーナから受ける熱を少くし、熱容量の小さいハ
ニカム構造体からなるドラムの空隙部を冷却空気が通過
して、ドラムの熱を奪う事から、ドラムの蓄熱量は小さ
く、バーナ消火後の後沸きを防止できる。

(2)、ハニカム構造体であり、通気性を大きくし、表面
をち密にしている事から、軽量で機械強度を充分に保持
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の湯沸器用熱交換器の一実施例における
分解斜視図、第２図は同縦断面図、第３図は同ドラムの
壁を構成する要部斜視図、第４図は同他の実施例の縦断
面図である。 １……熱交換器本体、２……フィンチューブ熱交換器、
３……ドラム、４……バーナ、１６……セル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川端 教男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−178213（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−23046（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドラムとフィンチューブ熱交換器とにより
   燃焼室を構成する湯沸器用熱交換器に於て、ドラムは複
   数のセルを有する多孔質セラミックスからなるハニカム
   構造体からなり、各セルは熱交換器の燃焼ガスの流れの
   方向に位置し、ドラムを形成する多孔質セラミックスの
   表面をち密構造にした事を特徴とする湯沸器用熱交換
   器。
2. 【請求項２】多孔質のセラミックスの気孔率を４０％〜
   ９５％とし、表面は通気性のない薄い層とする特許請求
   の範囲第１項記載の湯沸器用熱交換器。