JPH0694948B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は燃焼ガスなどの高温流体により冷媒などの被加
熱側流体を加熱する熱交換装置に関するものである。

従来の技術 被加熱側流体に冷媒を用い、燃焼ガスにより加熱して液
状冷媒を蒸発気化させて潜熱により熱を運び暖房を行な
うものに第４図に示すような冷媒加熱暖房機がある。こ
れは燃焼ガスと冷媒との熱交換装置１と放熱器２を密閉
管路３で連結するとともに密閉管路３中に設けた冷媒搬
送機４により冷媒を強制循環させるものである。第５図
は前記熱交換装置１の従来例を示したもので（特開昭59
-107167号公報）、水平方向に延びる円筒状内周面に複
数のフィン５を設け、外周面軸方向にはパイプ保持部６
および冷媒が内部を流れるパイプ７を設けたもので、バ
ーナ部８からの燃焼ガスを円筒状内面９に水平横方向に
流して、冷媒搬送機により送られてきた水平横方向のパ
イプ７内を流れる冷媒を加熱するものである。

発明が解決しようとする課題 しかし、この暖房システムでは冷媒搬送に外部動力が必
要であり、暖房運転時のランニングコスト低減には冷媒
搬送用の外部動力をなくして無動力で熱搬送することが
有効である。無動力搬送により冷媒加熱暖房を行なう場
合、液状冷媒が加熱されて発生する気体冷媒の浮力によ
る自然循環力が重要となる。しかし、第５図に示した従
来の熱交換装置１のような構成では冷媒は水平横方向に
延びるパイプ７を流れるため、加熱され気液二相混合状
態の冷媒の気体成分がスムーズに出口に向って流れない
ため冷媒のよどみを生じ、局部的な異常過熱が発生し、
冷媒の熱分解あるいは機器の異常温度上昇など、機器の
信頼性上の課題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、冷媒の無動
力搬送を可能とし、かつ冷媒の円滑な流れを図るととも
に熱交換効率の向上を図ることを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、内面に多数の凹凸
を形成した縦方向の通路を有する冷媒通路部材と、前記
通路と連通し冷媒通路部材に取り付けられた入口ヘッダ
ー管および出口ヘッダー管と、冷媒通路部材に密着した
伝熱隔壁部材と、この伝熱隔壁部材に密着した伝熱フィ
ンと、伝熱隔壁部材で形成された燃焼室と、この燃焼室
に連設したバーナ部とからなるものである。

作用 本発明は上記した構成によって、通路内の冷媒を熱交換
効率の高い伝熱フィンで十分加熱して冷媒の気泡発生を
下部位置から促進させて気泡上昇による自然循環力を増
大させるもので、無動力搬送を確実に行なわせ、冷媒の
熱分解を生じない信頼性の高いシステムを得ることがで
きる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。第１図〜第３図において、10は断面鍵穴状の伝熱
隔壁部材で、燃焼室を形成する有端の円筒部11と、この
円筒部11の有端である両端下部には相対向した一対の平
行接近面12を有している。13は伝熱隔壁部材10の外面に
熱的に連結させた冷媒通路部材であり、縦方向の通路14
が多数設けられている。通路14の内壁面には多数の凹凸
14aが形成されている（第２図参照）。15は冷媒通路部
材13の下端に設けた入口ヘッダー管、16は冷媒通路部材
13の上端に設けた出口ヘッダー管であり、それぞれ左右
に一対づつ設けられ、入口ヘッダー管15と出口ヘッダー
管16はそれぞれ縦方向の通路14により連通している。17
は一対の平行接近面12の内側（間）に熱的に接するよう
に設けられた伝熱フィンである。18は前記円筒部11の内
面を覆うように配設され燃焼室19を形成する燃焼遮熱筒
で、切欠開口20を下側部分に有する。21は入口ヘッダー
管15,15に接続された冷媒入口管、22は出口ヘッダー管1
6,16に接続された冷媒出口管である。25は伝熱隔壁部材
10の平行接近面12の下部開口を覆うように設けられ、か
つ燃焼排ガス通路24を構成する樋状の排気蓋であり、ド
レンパイプ25を備えている。26は円筒部11に臨むように
伝熱隔壁部材10に装着されたバーナ部である。

以上の構成において、冷媒入口管21を通って入口ヘッダ
ー管15,15に入った液状冷媒は、冷媒通路部材13の下部
より多数の縦方向の通路14に分散する。伝熱隔壁部材10
は伝熱フィン17が設けられた平行接近面12において、燃
焼室19から燃焼遮熱筒18を介して伝熱フィン17を通過す
る燃焼排ガスの有する熱を吸収し、熱的に連結された冷
媒通路部材13の縦方向の通路14内の冷媒を入口ヘッダー
管15に近い下部より十分に加熱する。そこで加熱された
液状冷媒は気化蒸発を開始し、液の中に気泡を生ずる気
液二相状態となる。そして、この発生した気泡は浮力効
果で縦方向に設けた通路14内を下方から上方に上昇し、
強い自然循環力になるとともにまだ気化していない液状
冷媒を伴って通路14の上部へ冷媒を送る気泡ポンプ作用
が発生する。さらに通路14の上部においても、円筒部11
より燃焼完了直後のさらに高温の排ガスから効率よく吸
熱することによって通路14内の気液二相状態の冷媒をさ
らに加熱して自然循環力を増大させる。通路14の上端に
達した冷媒は出口ヘッダー管16に流入し、冷媒出口管22
より放熱器（図示せず）に向かって流出する。

このように縦方向の通路14の下部から上部に至るまで加
熱することにより自然循環力を高めるだけでなく、通路
14の内壁面に形成された凹凸14aで強く加熱することで
自然循環力をさらに増大させ、下方から上方への強い上
昇流と通路14の凹凸14aにより流れの攪拌乱流効果を発
生させて冷媒の局部異常過熱を防止することにより冷媒
の熱分解あるいは機器の異常温度上昇防止による信頼性
向上を図ることができる。

さらに、冷媒通路部材13を内部に多数の孔をもつアルミ
ニウム製の多穴偏平管とし、伝熱フィン17として帯状の
アルミニウム製の板を波形状に屈曲させて構成し、かつ
伝熱隔壁部材10はアルミニウム製芯材の表裏の両面にろ
う材を事前にクラッドしたブレージングシートとして、
この素材を用いた伝熱隔壁部材10の内外面にアルミニウ
ム製の前記伝熱フィン17およびアルミニウム製の多穴偏
平管の冷媒通路部材13を用いて組立て、同時に一体ブレ
ージングすることにより熱的に連結することで、接触熱
抵抗がない伝熱性能に優れる熱交換器を軽量でかつ低コ
ストで実用に供することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、内面に多数の凹凸を形成
した縦方向の通路を有する冷媒通路部材と、前記通路と
連通し冷媒通路部材に取り付けられた入口ヘッダー管お
よび出口ヘッダー管と、冷媒通路部材に密着した伝熱隔
壁部材と、この伝熱隔壁部材に密着した伝熱フィンと、
伝熱隔壁部材で形成された燃焼室と、この燃焼室に連設
したバーナ部とからなり、次のような効果を期待でき
る。

（１）縦方向の通路を有する冷媒通路部材によって液状
冷媒を均一に加熱し、かつ通路の内面に多数の凹凸を形
成したことによって伝熱面積を拡大させ、気泡ポンプ作
用を著しく強くすることができ、さらに発生した気泡の
強い上昇流により流れに攪拌乱流効果が発揮され、冷媒
の局部加熱の防止および熱交換装置の異常温度上昇の防
止が図られ、信頼性を向上できる。

（２）上昇気泡流による気泡ポンプ作用により無動力熱
搬送が可能となり、低ランニングコストの暖房ができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は熱交換装置の外観斜視図、第２図は冷媒通路部材の
第１図Ａ−Ａ断面図、第３図は熱交換装置の断面図、第
４図は従来の冷媒加熱暖房機の回路構成図、第５図は従
来の熱交換装置の外観斜視図である。 10……伝熱隔壁部材、11……円筒部、12……平行接近
面、13……冷媒通路部材、14……通路、14a……凹凸、1
5……入口ヘッダー管、16……出口ヘッダー管、17……
伝熱フィン、19……燃焼室、２……バーナ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に多数の凹凸を形成した縦方向の通路
   を有する冷媒通路部材と、前記通路と連通し冷媒通路部
   材に取り付けられた入口ヘッダー管および出口ヘッダー
   管と、冷媒通路部材に密着した伝熱隔壁部材と、この伝
   熱隔壁部材に密着した伝熱フィンと、伝熱隔壁部材で形
   成された燃焼室と、この燃焼室に連設したバーナ部とか
   らなる熱交換装置。