JPH0641085Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （利用分野及び考案の概要） 本考案は、熱交換器、特に、フィンを取付けた吸熱用水
管に関するものであり、水管の燃焼熱気流の下流側に位
置する部分に断熱域を形成することにより、水管を低温
域に結露水が生じる不都合を防止するものである。

（従来技術及びその問題点） 湯沸器における熱交換器は、第８図の如く、筒状の缶体
（１）の上端開口部に多数のフィン（２），（２）を取
付けた水管（３），（３）を並設し、しかも、これら水
管を連通させたものである。

この形式の熱交換器では、水管（３）は燃焼熱気流中に
置かれ、直接又はフィン（２），（２）を介して、燃焼
熱が水管（３）内を通る水に吸収される。

ところが、水管（３）における燃焼熱気流の下流域で
は、熱気流と水管との接触域が少なく、水温が低い場合
や水流の流速が速い場合、さらには、燃焼量を絞った場
合には、この部分の水管表面温度が燃焼ガスの露点温度
以上に上昇せず、水管表面の低温域に結露する不都合が
生じる。

かかる不都合は、実開昭56-13688号公報に開示の考案に
よってある程度緩和できる。

この従来のものでは、第９図の如く、フィン（２），
（２）のそれぞれの水管（３），（３）間に位置する部
分に整流板（21），（21）を設け、これら整流板を水管
（３）の上方に向けて傾斜させてある。この構成によ
り、熱気流は水管（３）の上方で水管（３）の表面に沿
った方向に曲げられることとなり、熱気流と水管（３）
との接触域が広くなる。これにより、上記した低温域が
少なくなり、水管表面の結露域が少なくなるのである。

ところが、上記構成によっても、熱交換器の容量が大き
くなった場合等では、上記した結露は防止できない。水
管（３）内の流量が多い場合や水温が低い場合には、水
管（３）内に上記した低温域が生じ易く、この低温域の
水管の表面温度が燃焼ガスの露点温度以下となってしま
うからである。

（技術的課題） 本考案は、『多数のフィンを装備した複数の水管（３）
（３）を燃焼熱気流内に並設した形式の熱交換器』にお
いて、吸熱用の水管への結露を防止するために、水管
（３）内の水流の低温域が燃焼熱気流と直接接触しない
ようにすることをその課題とする。

（手段） 上記課題を解決するために講じた本考案の技術的手段
は、『水管（３）の断面における燃焼熱気流の下流側部
分にこの水管と接触する流体滞留層を形成した』ことで
ある。

（作用） 本考案の上記技術的手段は次のように作用する。熱交換
状態において、水管（３）における熱気流の下流側は低
温域となるが、水管（３）のこの部分には流体滞留層が
ある。この部分の流体は、滞留状態にあることから、定
常熱交換状態では、低温域の流水の温度よりも高温度と
なっている。従って、燃焼熱気流と直接接触する流体滞
留層の構成壁表面の温度は、さらに高温状態に保たれ、
結果的に燃焼熱気流の露点以上となる。

（効果） 本考案は上記構成であるから、次の特有の効果を有す
る。

水管における熱気流の下流側部分にある流体滞留層の構
成壁の表面温度は、燃焼熱気流の露点温度以上の条件に
保たれるから、水管（３）の表面及び流体滞留層構成壁
のいずれの部分でも結露が生じない。従って、結露水が
生じることによる不都合、例えば、フィン詰りや結露水
による水管の腐食が防止できる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を第１図〜第７図に従って説明す
る。

第１図〜第３図に示す第１実施例のものは、水管（３）
内に水の滞留域（31）を形成したもので、この滞留域は
水管（３）における上部に位置し、缶体内に配設された
状態では、この缶体の下部に設けられるバーナとの関係
で、燃焼熱気流の下流側に位置する。

この為、水管（３）のフィン（２），（２）取付域の直
線部に第２図に示す区画板（４）が水管（３）内に挿入
される。この区画板には、その両端に円弧状の周縁を持
ち且両端で区画板（４）の両側縁に一致する舌片（4
1），（41）を直立させ、他方、両側縁には水管（３）
に内接する円弧状の脚（42），（42）が一定間隔で配設
されている。

従って、この区画板（４）を水管（３）内に挿入し、脚
（42），（42）を排気熱気流の上流側に位置するように
すれば、水管（３）における排気熱気流の下流側には、
水管壁面と、区画板（４）と、この区画板（４）の舌片
（41），（41）とにより囲まれた空室ができ、この空室
が水の滞留域（31）となる。

この滞留域（31）は、区画板（４）と舌片（41），（4
1）と、水管（３）の内面とのラフな接触によって形成
されるものであるから、水管（３）内に通水すると、こ
の滞留域（31）に水が充満する。

この滞留域内の水は、定常熱交換状態では水管（３）内
の水流と熱交換されにくく、しかも、流動しないから、
燃焼熱気流によって加熱されて露点温度近く又は露点温
度以上に保たれ、少なくとも滞留域（31）の外壁となる
水管壁面の温度は露点以上に維持される。

次に、第４図に示す第２実施例は、水管（３）の外部に
空気滞留用の空室（32）を水管（３）の上部に連設し、
この空室が缶体（１）内の水管（３）の全域にわたって
配設されるようにし、さらに、前記空室（32）を一部の
小孔（33）を介してのみ缶体（１）内と連通させたもの
である。

このものでは、水管（３）の上部には低温域が生じる
が、この低温域と接触する管壁の外部は空室（32）内の
滞留空気層となり、この空気層は燃焼排気とは対流しな
い。従って、この滞留空気層内の空気は、燃焼排気にく
らべて大幅に乾燥空気層となり、空室（32）内の露点
は、燃焼排気接触部の露点にくらべて低くなる。

他方、この空室（32）内は、外部の燃焼排気によって加
熱されているから、ある程度昇温せしめられた状態にあ
る。

このことから、空室（32）の外壁は燃焼排気の露点以上
に昇温せしめられ、他方、空室（32）内の露点は低い状
態にあるから、空室（32）の内外のいずれでも結露しな
いものとなる。

尚、上記実施例において、空室（32）は、缶体（１）内
には開口せず、第５図の如く、缶体（１）の外部にのみ
開放する構成としてもよく、この場合にも、上記実施例
と同様に機能する。又、空室（32）の構成の仕方として
は、第６図のように、水管（３）にこの水管より曲率の
大きな円弧状断面のカバー（34）をロウ付けにより添設
する方法、あるいは、中空パイプを第4,5図のように水
管（３）にロウ付けにより添設する方法等が考えられ
る。又、通常、水管（３）をフィン（２），（２）に挿
通させたあと、この水管（３）を拡管するが、上記実施
例のものでは、カバー（34）及び中空パイプも同時に挿
入したあと水管（３）を拡管させればよい。

さらに、第７図の如く、水管（３），（３）を缶体
（１）内で上下２段に並設した場合、燃焼排気の下流側
に位置する水管（３），（３）群、すなわち、上段の水
管（３），（３）群において既述の結露現象が生じ易
い。従って、このような形式の熱交換器の場合には、上
段の水管（３），（３）群にのみ、流体滞留層を形成す
るようにしてもよい。

又、同図の熱交換器では、フィン（２），（２）による
受熱域を水管（３）の上方に偏らせてあるから、水管
（３）の上部、すなわち、燃焼排気の下流側が従来のも
のにくらべて、加熱され易くなり、この点でも結露防止
効果が促進せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の要部断面図，第２図はこれに
用いる区画板（４）の斜視図，第３図は要部の側面図，
第４図は第２実施例の要部断面図，第５図はこれの変形
例の説明図，第６図は空室（32）の形成方法の説明図，
第７図は本考案を採用する熱交換器の説明図，第８図，
第９図は従来例の説明図であり、図中、 （１）……缶体、（２）……フィン （３）……水管、（31）……滞留域 （32）……空室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のフィンを装備した複数の水管（３）
   （３）を燃焼熱気流内に並設した形式の熱交換器におい
   て、水管（３）の断面における燃焼熱気流の下流側部分
   にこの水管と接触する流体滞留層を形成した熱交換器。