| 【発明の名称】 |
熱交換器 |
| 【発明者】 |
【氏名】桑原 巧
【氏名】安達 和弘
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| 【要約】 |
【課題】プレートフィンの熱変形を防止して、耐久性を向上すると共に小型化を実現する。
【解決手段】燃焼室ドラム２２とロー付けされたプレートフィン２３を貫通しロー付けされたフィンパイプ２４からなる熱交換器２５において、フィンパイプ２４を３段かつ、プレートフィン２３を貫通する３段のフィンパイプ２４の配列を下段４本，中段４本，上段３本とし中段４本をプレートフィン２３の中央部に設定しかつ、下段４本と中段４本はほぼ正方形になる位置に配列している。そしてその正方形の内部のプレートフィン２３にバーリング穴２７を設けている。さらに中段４本と上段３本はほぼ正三角形を形成するように配設しそして、正三角形の上方２辺に沿ってハの字状のバーリング穴２８をプレートフィン２３に設けている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】燃焼室ドラム、この燃焼室ドラムにロー付けされたプレートフィン及びこのプレートフィンを貫通しロー付して設けられたフィンパイプからなる熱交換器において、前記フィンパイプを複数段設けかつ、互いに隣接するフィンパイプ間の距離をほぼ等間隔になるように配列した熱交換器。
【請求項２】フィンパイプを長手方向に見たとき、隣合う前記フィンパイプの中心を結ぶ線で形成される形がほぼ正方形の場合には、プレートフィンに設けられ熱効率を高める為のバーリング穴の位置は前記正方形のほぼ中央とし、三角形の場合の同位置は前記三角形の辺のほぼ中央とした請求項１記載の熱交換器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用の給湯や暖房機器に使用される例えば直圧式石油給湯機に使用される熱交換器の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な直圧式石油給湯機及びこれに用いられている熱交換器について図３と図４（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図に於いて、１は筐体で内部に燃焼室ドラム２とプレートフィン３とこのプレートフィン３を貫通する２段のフィンパイプ４からなる熱交換器５とを有し、そして熱交換器５の下部にはバーナ６が取付られている。燃焼室ドラム２とプレートフィン３とフィンパイプ４は互いにロー付けされて構成されている。プレートフィン３は縦横比が３７対６３と横長の長方形の形状をしており、ピッチは３．３ｍｍで６７枚用いられている。熱交換器５の縦×横×奥の寸法は１７６×２３０×１４９の大きさでその横と奥行の比は６０対４０の横長の熱交換器となっている。図４（ｂ）に示す７はプレートフィン内部に設けられたバーリング穴でバーナ６の燃焼熱を乱流にしてフィンパイプ４への効率を高めるように設定されている。８は給水口で水道配管に接続され、９は水が流れたことを検出する流量センサーで給水口に接続されている。
【０００３】１０は給水パイプで熱交換器５と流量センサー９を連通している。１１は給湯口でバーナ６の燃焼により熱交換器５で湯となった水を台所やふろに供給する湯の出口部分である。１２は給湯口１１と熱交換器５とを連通している給湯パイプである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】直圧式石油給湯機等の給湯機は、強い給湯シャワー圧の快適さや、製品の小型化・軽量化による省スペース化等が訴求ポイントとして年々強く求められる傾向にあり、一方では設置場所の省スペース化や環境問題に配慮した省資源化等の観点からさらなる製品の小型化が強く要望されている。
【０００５】しかしながら、この様な従来の給湯機の熱交換器の構成に於いて次の様な問題点があった。すなわち、熱交換器の熱交換効率を高める大きな要素のプレートフィン面積、フィンパイプ本数と設定位置、フィンプレート部での熱の乱流化を発生させるバーリング穴位置の内、特にフィンパイプ本数と設定位置およびフィンプレート部のバーリング穴位置がかなり大雑把に設定されていたために、熱交換効率を高めるうえで、プレートフィン面積を大きくとる構成となっていた。このプレートフィン面積を大きくとるためには一枚当たりの面積を大きくとることとプレートフィン枚数を増やすことで可能となるが、一枚当たりの面積はプレートフィンの熱的なバランスからある程度の大きさ以上には設定できない。また、プレートフィン枚数を増やすことはプレートフィンピッチを最適化しても熱交換器が横手方向に長くなってしまう。このような理由で、製品のさらなる小型化に対応するためには基幹部品となる熱交換器の小型化が最大の課題であった。さらに、熱交換器が横手方向に長いために燃焼室ドラムは横手方向での熱的ひずみが大きいという課題もあった。本発明は上記課題を解決し、製品の小型化を行うため主要部品となる熱交換器の機能を低下することなくその小型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】この課題を解決するために本発明は、燃焼室ドラム、この燃焼室ドラムにロー付けされたプレートフィン及びこのプレートフィンを貫通しロー付けして設けられたフィンパイプからなる熱交換器において、フィンパイプを複数段設け、かつ互いに隣接するフィンパイプ間の距離をほぼ等間隔になるように配列したものである。
【０００７】この本発明によれば、プレートフィンに対してフィンパイプの配列を燃焼温度の高い側に多く、かつフィンパイプ一本当たりの熱吸収の面積がほぼ均等にバランス良く設定されることになり、そして一本当たりの熱効率を上げると共に熱交換器の小型化を実現したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、例えば直圧式石油給湯機等の筐体の内部に燃焼室ドラムと、この燃焼室ドラムとロー付けされたプレートフィンと、このプレートフィンを貫通しプレートフィンにロー付けされたフィンパイプからなる熱交換器において、前記フィンパイプを複数段としかつ、互いに近接するフィンパイプ間の距離をほぼ等間隔になるようにフィンパイプの位置を配設したものである。これによって、プレートフィンに対してフィンパイプの配列を燃焼温度の高い側に多く、かつフィンパイプ一本当たりの熱吸収の面積はほぼ均等にバランス良く設定される。そしてプレートフィンの熱はバランスよくフィンパイプに伝えられフィンパイプ一本当たりの熱効率は大幅に向上するのでプレートフィン枚数を減らすことができ、その結果熱交換器の横手方向の寸法を短くすることで小型化を達成できるものである。
【０００９】請求項２に記載の発明は、前述した複数段のフィンパイプのうち、近接する上下２段の上側のフィンパイプが下側のフィンパイプと同一線上にある場合は、互いに隣あった４本のフィンパイプで形成される形がほぼ正方形の内側にバーリングを設け、近接する上下２段の上側のフィンパイプが下側の隣あった２本のフィンパイプの間にある場合はその３本からなるほぼ正三角形の上方２辺に沿ってバーリング穴を設けたプレートフィンを有する構成としたものである。このような位置にバーリング穴を設けたことにより各フィンパイプに燃焼ガスが当たりやすくなり一本当たりの熱効率を大幅に向上することができると共に熱交換器の小型化を実現できるようにしたものである。また、プレートフィンに対してフィンパイプの配列を正方形、三角形にすることと、プレートフィンにバーリングを設けたことでプレートフィンの熱変形を矯正しており、熱ひずみなどによるひずみ音発生をも防止している。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１１】（実施例１）図１は本発明の熱交換器を直圧式石油給湯機に適用した場合の実施例１の全体構成図である。図２（ａ）は熱交換器の外観図、図２（ｂ）はフィン構成図である。
【００１２】図１及び図２において、２１は筐体で内部に燃焼室ドラム２２とプレートフィン２３とプレートフィン２３を貫通する３段のフィンパイプ２４からなる熱交換器２５とを有し、熱交換器２５の下部にバーナ２６が取付られている。燃焼室ドラム２２とプレートフィン２３とフィンパイプ２４は各々にロー付けされて構成されている。
【００１３】プレートフィン２３を貫通する３段のフィンパイプ２４の配列は、下段４本，中段４本，上段３本とし中段４本をプレートフィン２３の中央部に設定してかつ、下段４本と中段４本は３５×３６のほぼ正方形になる位置配列を行っている。
【００１４】その正方形の内部のプレートフィン２３の上方に燃焼熱を乱流にしてフィンパイプ２４への効率を高めるようバーリング２７を備え、かつ、中段４本と上段３本は底辺を３５に対辺を３６のほぼ正三角形になる位置配列を行いかつ、正三角形の上方２辺に沿ってハの字状のバーリング２８をプレートフィン２３に設け効率を高めるように設定している。プレートフィン２３の縦×横を１０３×１３５ｍｍの大きさで設定し縦横比がほぼ４３対５７になっている。また、プレートフィン２３のピッチは３．３ｍｍとし４８枚用いている。熱交換器２５は縦×横×奥を１９０×１７０×１３７の大きさで設定し横と奥行比は５５対４５になっている。
【００１５】２９は給水口で水道配管に固定されている。３０は水が流れたことを検出する流量センサーで給水口に接続されている。３１は給水パイプで熱交換器２５と流量センサー３０を連結している。３２は給湯口でバーナ２６の燃焼により熱交換器２５でお湯となった水を台所やふろに供給する製品の出口部分である。３３は給湯口３２と熱交換器２５を接続する給湯パイプである。
【００１６】次に動作，作用について説明すると、プレートフィンに対してフィンパイプの配列を下段４本，中段４本，上段３本とし燃焼温度の高い側に多くかつ下段４本と中段４本はほぼ正方形になる位置配列と中段４本と上段３本は正三角形になる位置配列でフィンパイプ一本当たりの熱吸収の面積がほぼ均等にバランス良く設定し、また、各フィンパイプに燃焼ガスが触れるように正方形の内部のプレートフィンのバーリングと正三角形の上方２辺に沿ってハの字状のバーリング穴を設けたことにより、フィンパイプ一本当たりの熱効率を大幅に上げることで熱交換器の小型化を達成したものである。
【００１７】また、プレートフィンに対してフィンパイプの配列を正方形，三角形にすることとプレートフィンにバーリング穴を設けたことでプレートフィンの熱変形を矯正しており、熱ひずみなどによるひずみ音発生をも防止している。さらに、燃焼室ドラムのプレートフィンとのロー付け部の温度はフィンパイプの配列を中段に４本設定したことでロー付け部のほぼ中央部に位置することでロー付け部の燃焼室ドラム温度を大幅に下げることができ耐久的に温度劣化することも防止している。
【００１８】以上のことから熱交換器の横と奥行比を５５対４５にしてフィンパイプを３段としプレートフィンの縦横比をほぼ４３対５７にすることが可能となりプレートフィン枚数も４８枚となり、従来の熱交換器の横と奥行比を６０対４０のフィンパイプ２段でプレートフィンの縦横比が３７対６３でプレートフィン枚数が６７枚の熱交換器と比較してプレートフィン面積も７８％と大幅に小型化した形状に設定している。また、熱交換器の横と奥行比とプレートフィンの縦横比の値を１：１に近ずけることで熱的なひずみを均等化することもでき極めて耐久性の良い熱交換器を実現している。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明は、熱交換器の小型化を達成すると同時にプレートフィンの熱変形を防止し、さらには熱交換器全体のひずみレベルも均等化して極めて耐久性の良い熱交換器を提供することができる。さらに、プレートフィン面積も従来の熱交換器の７８％で良いので省資源化になり、またその材料コストを大幅に削減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】滝本 智之 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１８２５９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２８１７０４ |
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