JPH0665773U - 熱交換器及び該熱交換器を用いた給湯機又は給湯付風呂釜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力損失を増大させずに熱交換器の沸騰を抑
制して、静音化と耐久性の向上を図ると共に、大能力化
を図る。 【構成】 熱交換器６の外胴４内上部において、燃焼ガ
スの流れに対して平行にかつ一定間隔を存して複数のフ
ィン１を設け、該フィン１に直交し、貫通する複数の伝
熱管２を設け、該伝熱管２内の湯が各々の伝熱管２を直
列に流れるように伝熱管２の両端部に入口側から給水管
に連なる外胴周囲の蛇管１５、接続管３ｂ及び給湯管３
ｃを接続したフィンチューブ形熱交換器において、板状
体を加工して伝熱管２の内壁の下半円部に密接する円弧
部を形成し、該円弧部に伝熱管２の長手方向に沿って一
定間隔でスリットを設けた乱流板５ａを伝熱管２内に挿
入した熱交換器並びに該熱交換器を用いた給湯機又は給
湯付風呂釜。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、家庭用の給湯機又は給湯付風呂釜における熱交換器及び該熱交換器 を用いた給湯機又は給湯付風呂釜に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の燃焼ガスと水との熱交換器は高負荷であり、ガス側の熱伝達率 が水側に比べて小さいことから、伝熱面積が大きく取れるフィンチューブ形式の ものが多く使用されている。 図５は従来の熱交換器６の構成の１例を示す図である。フィン１は外胴４によ って形成される流路中の燃焼ガスの流れに対して、外胴４上部において平行にか つ一定間隔で設けられており、該フィン１に対して伝熱管２が直交して貫通し、 更に伝熱管２は燃焼ガスの上流側から低温の湯が直列に流れるように接続管３ｂ で各々接続されている。また、伝熱管２の入口には図示しない給水管につながる 蛇管１５が、出口には給湯管３ｃが接続され、各伝熱管２の中には乱流促進体が 挿入されている。 フィン１を貫通して取付けられた伝熱管２は、図５のＢ−Ｂ断面図である図６ に示すように、熱効率を高めるために２段以上の千鳥配列が行われ、また、水は 図中の伝熱管２の脇に示した番号順に〜のように流れる。そして、伝熱管２ の中に挿入する乱流促進体は、図７(ａ)に示すようなコイル状の乱流コイル５ｂ 又は図７(ｂ)のような板の両側に切起しによる突起を設けた邪魔板５ｃのような 形状としていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

近年、家庭用の給湯機及び給湯付風呂釜の市場では、住宅の密集化と生活時間 帯の多様化に対応するために、製品のコンパクト化や静音化が強く要望されてい る。また、快適性の向上に対応するために大能力製品が発売されている。 製品騒音の主な音源は、燃焼音、ファン運転音及び熱交換器における沸騰音で ある。バーナの改良、低騒音ファンの開発により、今まであまり目立たなかった 沸騰音が問題となってきており、静音化を図るためには沸騰の抑制が不可欠の課 題となっている。 沸騰を抑制するために前記従来の熱交換器においては、乱流促進体として乱流 コイル５ｂ又は邪魔板５ｃを伝熱管２に挿入していた。乱流促進体の作用は、伝 熱管の中の水流を乱して伝熱管から水への対流による熱伝達を促進して沸騰を抑 制することと、その結果として伝熱管の温度が低下して熱劣化が防げるため、信 頼性が向上するということである。

【０００４】 図５及び図６に示すフィン形状、伝熱管配列の従来の熱交換器を使用した場合 の各伝熱管２における伝熱割合（各伝熱管の熱伝達量／全伝熱量）を図８に示し た。燃焼ガス上流側の１段目と２段目の伝熱管２のからにおける伝熱割合は 下流側の３段目の伝熱管２のからに対して約２倍から３倍である。また、図 ９に示す伝熱管２の円周方向の熱流束Ｑの分布を見ると、燃焼ガス上流側の部分 で熱流束が大きい。つまり、伝熱管２内での沸騰は伝熱管２の燃焼ガス上流側の 内壁面で局部的に発生している。そのため、乱流コイル５ｂを挿入しても１段目 と二段目の伝熱管２では沸騰が発生する。また、乱流コイル５ｂより水流を乱す 作用が大きい邪魔板５ｃを挿入すると沸騰はかなり抑制される。しかし、伝熱管 ２内の圧力損失が非常に大きくなる。図１０に邪魔板５ｃを挿入した場合と挿入 しない場合の熱交換器６の流量特性を示す。通常よく使われる熱交換器６の入口 水圧１kgf／cm²前後の条件で、邪魔板５ｃによる圧力損失が全圧力損失の２５％ から３０％になり、そのため、通水量が約５リットル／分少なくなってしまう。 従って、燃料消費量の大きい大能力製品では流量が少なく、給湯能力が十分出な いことになる。

【０００５】 以上のように、従来の熱交換器では、静音化と大能力化とを両立させることは 困難であるという課題がある。 本考案は、圧力損失を増大させずに熱交換器の沸騰を抑制して、静音化と耐久 性の向上を図ると共に、大能力化を図ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、図１及び図２に示すように、熱交換器６の外胴４内上部において、 燃焼ガスの流れに対して平行にかつ一定間隔を存して複数のフィン１を設け、該 フィン１に直交し、貫通する複数の伝熱管２を設け、該伝熱管２内の湯が各々の 伝熱管２を直列に流れるように伝熱管２の両端部に、入口側から給水管に連なる 外胴周囲の蛇管１５、接続管３ｂ及び給湯管３ｃを接続したフィンチューブ形熱 交換器において、板状体を加工して伝熱管２の内壁の下半円部に密接する円弧部 を形成し、該円弧部に伝熱管２の長手方向に沿って図３に示すように一定間隔で スリット５ａ′を設けた乱流板５ａを伝熱管２内に挿入した熱交換器並びに該熱 交換器を用いた給湯機又は給湯付風呂釜に関する。 本考案において、乱流板５ａは板厚が０．５〜１．０mmの銅板又はステンレス 板の板状体を加工したものが好ましい。また、乱流板５ａの円弧面に設けるスリ ット５ａ′はピッチが２〜５mmで、幅が１〜４mmが好ましい。

【０００７】

【作用】

上記の構成とすることにより、伝熱管の内壁面に凹凸が形成され、通水時に各 伝熱管において局所的に沸騰が発生している部分だけに激しい渦流が生じ、伝熱 管の内壁近傍の境界層が薄くなり、熱伝達率が向上すると共に、その渦流により 混合や撹拌が進み、対流熱伝達が促進され、沸騰が抑制される。また、乱流板を 半円状に形成することにより、局部的に沸騰が生じている伝熱管の内壁面から、 乱流板を介して伝熱管の中央部を流れる水への熱伝達が促進され、より沸騰が抑 制される。また、伝熱管の温度も低下するのでその熱劣化を防止できる。

【０００８】

【実施例】

次に、本考案の熱交換器を用いた給湯機の一実施例を図４により説明する。 図において熱交換器６は、外胴４により燃焼室７を形成し、その下に複数のバ ーナ９が一定間隔で設けられたバーナ室８を設ける。またバーナ室８の中には、 バーナ９に燃料ガスを送り込むためのマニホールド１０を備える。更に、バーナ 室８の下方には、燃焼に必要な空気を供給するための送風機１２を取付ける。一 方、熱交換器６の上には、廃ガスを排出するための排気室１１を取付ける。そし て、このように構成したものを外装１３に収納する。 燃料ガスは、マニホールド１０からバーナ９に供給され、そこで送風機１２か らの空気の供給を受けて燃焼する。燃焼ガスは、燃焼室７の周囲に巻かれた蛇管 １５と熱交換器６の伝熱管２の中の水に熱を与え、廃ガスとして排気室１１から 排出されるものである。

【０００９】

【考案の効果】

本考案によれば、伝熱管内の水の沸騰が抑制され、乱流板による圧力損失が少 なく、大きな通水量低下がないので、静音化及び信頼性の向上が図れると共に、 大能力化に対応できる熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の熱交換器の構成を示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１における乱流板の一例を示す図で、（ａ）
は正面図、（ｂ）は側面図及び（ｃ）は下面図ある。

【図４】本考案の実施例になる熱交換器を用いた給湯機
の構成を示す図である。

【図５】従来の熱交換器の構成を示す図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図５における乱流板の一例を示す図で、（ａ）
は乱流コイル及び（ｂ）は邪魔板である。

【図８】伝熱管の伝熱量の割合を示すグラフである。

【図９】伝熱管の円周方向の熱流束分布を示すグラフで
ある。

【図１０】通水量と圧力損失との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…フィン、２…伝熱管、３ａ…給水管、３ｂ…接続
管、３ｃ…給湯管、４…外胴、５ａ…乱流板、５ａ′…
スリット、５ｂ…乱流コイル、５ｃ…邪魔板、６…熱交
換器、７…燃焼室、８…バーナ室、９…バーナ、１０…
マニホールド、１１…排気室、１２…送風機、１３…外
装、１４…給湯機、１５…蛇管

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器の外胴内上部において、燃焼ガ
   スの流れに対して平行にかつ一定間隔を存して複数のフ
   ィンを設け、該フィンに直交して貫通する複数の伝熱管
   を設け、該伝熱管の両端部に入口側から給水管に連なる
   外胴周囲の蛇管、接続管及び給湯管を接続したフィンチ
   ューブ形熱交換器において、板状体を加工して伝熱管内
   壁の下半円部に密接する円弧部を形成し、該円弧部に伝
   熱管の長手方向に沿って一定間隔でスリットを設けた乱
   流板を伝熱管内に挿入した熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器を用いた給湯機
   又は給湯付風呂釜。