JP4178944B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、給湯器などに内蔵され、水蒸気を含む高温の気体と熱交換し、給湯水を加熱する給湯器用熱交換器に適用して好適な熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の給湯器用熱交換器として、例えば、特許文献1に記載の発明では、給湯水が流通するチューブの外壁面に薄板状のフィンを設けて給湯水と燃焼ガスとの熱交換を促進している。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−146305号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、熱交換器に対する性能向上の要求は強く、その一方策としてフィンの細密化による対応が考えられる。
【0005】
しかしながら、燃焼ガスは、給湯水と熱交換して温度を低下させるが、燃焼ガスの温度が露点温度以下となると、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して凝縮水を生成する。この時、図15に示すように、凝縮水はフィン3の広い領域に渡って液膜を厚く形成して付着(溜まる)する。あるいは、上記のフィン3の細密化によっては、図16に示すように、凝縮水はフィン3の間において完全に膜を張り、停滞してしまう。そして、燃焼ガスからフィン3に熱が移動することを阻害する熱抵抗となる。さらには、凝縮水によって燃焼ガスの流路がつまると、通風抵抗が増大する。その結果、熱交換効率が悪化する。
【0006】
本発明は、上記点に基づいてなされたものであり、熱交換時に生成される凝縮水のフィンへの付着や停滞を防止し、熱交換器の熱交換効率が悪化することを防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【0008】
なお、以下に示す各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0009】
請求項1に記載の発明では、積層配置される複数本の扁平形状のチューブ(2)を有し、
隣接するチューブ(2)どうしの間には、チューブ(2)の外壁面(4c)に接合される第1の壁面(3A)と、この第1の壁面(3A)と交差する第2の壁面(3B)とを有し、熱伝達性能を向上させるフィン(3)が設けられており、
隣接するチューブ(2)間に形成される気体通路(11)を上方から下方へ向かって水蒸気を含む高温の気体が流れ、チューブ(2)内の流体通路(2A)に高温の気体より低温の流体を流通させて、高温の気体から顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収して低温の流体を加熱する熱交換器であって、
第1の壁面(3A)には、
第1の壁面(3A)から三角形の一辺を残して切り起こされて、気体通路(11)中に突出し、
高温の気体流れ方向に対して一辺が傾斜するように配置され、高温の気体流れ下流側となるにつれて自身の突出量が大きくなり、
高温の気体流れ方向に対して一辺の傾斜の方向が交互に異なるように隙間(δ)を有して複数個設けられており、
凝縮潜熱の回収によって高温の気体から凝縮される凝縮水を、表面張力によって一旦、集合させると共に、集まった凝縮水を自重と高温の気体の風圧とによって一気に下方に落とす切り起こし片(10)が設けられていることを特徴としている。
【0010】
気体通路(11)において高温の気体から凝縮される凝縮水は、まず細かな液滴として生成され、自重によって順次垂れ落ちていく。本発明においては、この凝縮水を一旦、切り起こし片(10)に積極的に集めることができる。即ち、切り起こし片(10)の表面近傍においては高温の気体の流速が低下するので、垂れ落ちてくる細かな液滴をその表面張力によって切り起こし片(10)に集合させることができる。
【0011】
この時、高温の気体は、切り起こし片(10)の上流側における突出量の小さい領域を通過することが可能であり、高温の気体と低温の流体との熱交換が滞ることは無く、切り起こし片(10)に対して上流、下流側(上、下側)となる領域においては、凝縮水の生成が継続される。
【0012】
そして、切り起こし片(10)に集まった凝縮水の自重と高温の気体の風圧とによる下向きの力が、切り起こし片(10)における凝縮水の表面張力を上回った時点で、凝縮水を一気に下方に落とすことができる。
【0013】
このように切り起こし片(10)に凝縮水を集合させ、この集合した凝縮水を順次落下させていくというサイクルを繰り返すことにより、従来のように凝縮水が気体通路(11)の広い領域において付着したり停滞したりすることを防止できる。よって、凝縮水による熱抵抗や、通風抵抗の増化を防止でき、熱交換器(1)の熱交換効率の悪化を防止することができる。
【0014】
また、付随的に気体通路(11)表面に付着する凝縮水の量を低減させることができるので、気体通路(11)および切り起こし片(10)が早期に腐食してしまうことを抑制することができる。
【0015】
切り起こし片(10)は、高温の気体の流れ方向において隙間(δ)を有して離散的に複数個設けられているので、気体通路(11)において高温の気体流れ方向全体に渡ってバランス良く請求項1に記載の効果を持たせることができる。
【0019】
また、一辺の傾斜の方向が交互に異なるように切り起こし片(10)を複数個設けることにより、高温の気体の流れに交差する方向に対して、切り起こし片(10)の突出量の小さい側の位置が異なるように配置できる。そして、高温の気体は主に突出量の小さい側を通過して、規則正しい蛇行した流れを形成できる。よって、気体通路(11)に対して高温の気体を均等に流すことができ、熱交換効率を低下させることが無い。
【0022】
切り起こし片(10)は、フィン(3)の表面から切り起こされて形成されるようにしているので、突出部(10)を容易に加工することができる。
【0024】
本熱交換器(1)においては、高温の気体および低温の流体の温度差が最大となるチューブ(2)の外壁面(4c)に凝縮水が生成されやすい。よって、切り起こし片(10)を外壁面(4c)に接合される第1の壁面(3A)に形成することにより、凝縮水を切り起こし片(10)に導きやすくなる。なお、切り起こし片(10)を切り起こす際に形成されるフィン(3)表面の開口部(10c)をチューブ(2)の外壁面(4c)によって塞ぐことができ、高温の気体の流れを乱すことが無い。
【0025】
さらに、切り起こし片(10)は、三角形に形成されるようにしているので、容易に切り起こし片(10)を形成することができる。
また、請求項2に記載の発明のように、複数個の切り起こし片(10)は、高温の気体流れ方向から見て、互いに重なるようにしても良い。
また、請求項3に記載の発明のように、三角形に形成される切り起こし片(10)の頂点は、鈍角あるいは滑らかな曲線状に形成されるようにしてやれば、切り起こし成形(プレス成形)がさらに容易になる。
【0026】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図11に基づいて説明する。
【0027】
図3は熱交換器1の正面図、図4は熱交換器1の平面図、図5は熱交換器1の側面図である。
【0028】
本実施形態の熱交換器1は、給湯器に使用されて給湯水(本発明の低温の流体)と水蒸気を含む燃焼ガス(本発明の高温の気体)との熱交換を行うもので(当然のことながら、給湯水の温度は、燃焼ガスより低温であり、給湯水は燃焼ガスによって加熱される)、図4及び図5に示すように、複数の扁平状のチューブ2をアウタフィン3と共に積層して構成される所謂ドロンカップタイプと呼ばれる熱交換器1であり、全体が組み立てられた後、一体ろう付けによって製造される。
【0029】
チューブ2は、図6及び図7に示す2枚の伝熱プレート4(4A、4B)を組み合わせて形成され、内部にU字状の流水通路(本発明の流体通路)を形成する扁平管部2A(図4参照)と、流水通路の両端に通じる一組のタンク部2B(図4参照)とが設けられ、このタンク部2Bに連通口2bが開口している。
【0030】
2枚の伝熱プレート4は、第1の伝熱プレート4A(図6参照)の周縁部に巻締め部4aが設けられていること以外は略同一形状である。この2枚の伝熱プレート4は、図1(b)に示すように、第1の伝熱プレート4Aの巻締め部4aを第2の伝熱プレート4Bの内面側から外面側へ折り返して、第2の伝熱プレート4Bの端部を両側から挟み込むように巻締めして組付けられ、両者の当接面4bがろう付けされる。
【0031】
タンク部2Bは、扁平管部2Aより厚み幅が大きく設けられ、そのタンク部2Bを形成する伝熱プレート4の外壁面には、連通口2bの周囲にろう付け面となる平坦面2c(図8及び図10参照)が環状に設けられている。なお、タンク部2Bを形成している伝熱プレートの断面形状(B−B断面、C−C断面、D−D断面)と、扁平管部2Aを形成している伝熱プレート4の断面形状(E−E断面)を図8〜図10に示す。
【0032】
複数のチューブ2は、図4及び図5に示すように、互いのタンク部2B同士を連ねて積層され、連通口2bの周囲に設けられる平坦部2c同士が接合される。これにより、タンク部2Bに開口する連通口2bを通じて各チューブ2の流水通路が相互に連通している。なお、チューブ2の内部には、図1(a)に示すように伝熱面積を増大するためにインナフィン5を挿入してもよい。
【0033】
積層方向の一端側に配されるチューブ2には、図5に示すように、給湯水の給湯口6と出湯口7とがタンク部2Bに接合されている。また、チューブ2の積層方向の両端側には、それぞれ補強用のプレート8が接合されている。
【0034】
タンク部2Bより厚み幅が薄い扁平管部2Aでは、隣接する扁平管部2A同士の間に略一定の幅を有する扁平な空間が形成される。この空間は燃焼ガスが通過する燃焼ガス通路11(本発明の気体通路)となっており、この燃焼ガス通路11にはアウタフィン(本発明のフィン)3が配置される。
【0035】
アウタフィン3は、図2(a)に示すように、伝熱性に優れる金属(例えば、ステンレス、アルミニウム等)製の薄板材を凹凸状に折り曲げて形成され、その凹凸空間を燃焼ガスが上方から下方へ流れるように配置され、扁平管部2A(チューブ2)を形成する伝熱プレート4の外壁面4cにろう付けされる。このように凹凸状に折り曲げられたアウタフィン3によって、燃焼ガス通路11は複数個の細流路11aに区画される。
【0036】
なお、アウタフィン3の凹凸状に折り曲げられた壁面のうち、チューブ2の外壁面4cと略平行に配され、この外壁面4cにろう付けされる壁面は第1の壁面3Aとなっており、また、アウタフィン3の凹凸状に折り曲げられた壁面のうち、第1の壁面3Aと交差する側壁面は第2の壁面3Bとなっている。
【0037】
このアウタフィン3の第1の壁面3Aには、図1(a)及び図2(a)に示すように、燃焼ガス通路11に配されるアウタフィン3のほぼ全域にわたって、隙間δをもって離散的に複数個の切り起こし片(以下、ウイングと呼ぶ)10が設けられている。
【0038】
ウイング10は、ここでは三角形の一辺を残してアウタフィン3の第1の壁面3Aから切り起こされており、燃焼ガス通路11中に突出する突出部となっている。なお、ウイング10は、第1の壁面3Aからの高さ(突出量)が、燃焼ガス流れ下流側となるにつれて高くなるような向きで配置される。
【0039】
ウイング10は、燃焼ガスの流れ方向に対し、所定の角度で傾斜して設けられており、アウタフィン3の上下方向に連続する2個のウイング10a、10bは、図2(b)に示すように、燃焼ガスの流れ方向に対する傾斜方向が異なるように切り起こされている。つまり、図2(b)に示す上側のウイング10a(本発明の第1突出部)は、三角形の右側の一辺を残してフィン表面から切り起こされているのに対し、下側のウイング10b(本発明の第2突出部)は、三角形の左側の一辺を残してフィン表面から切り起こされている。よって、ウイング10は燃焼ガスの流れ方向に対して交互に傾斜角度が異なる千鳥配列となっている。なお、ウイング10の高さおよび幅は、各燃焼ガス流路を塞がない高さおよび幅となっている。
【0040】
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
【0041】
給湯水は、熱交換器1の給湯口6から各チューブ2の一方のタンク部2Bへ流入し、その一方のタンク部2Bから扁平管部2Aに形成される流水通路を流れて他方のタンク部2Bへ流入し、その他方のタンク部2Bから出湯口7を通って流出する。 一方、燃焼ガスは、図3に示すように、熱交換器1の上方から下方へ向かって流れ、熱交換器1を通過する際に給湯水との間で熱交換を行い、給湯水を加熱する。この時、燃焼ガスは、少なくとも熱交換器1の出口側で露点温度以下(例えば30〜50℃)まで温度低下して、内部に含まれる水蒸気は凝縮する。即ち、この熱交換器1は、燃焼ガスの顕熱だけでなく、燃焼ガスが凝縮する際に放出される凝縮潜熱をも吸収して給湯水を加熱することができる。
【0042】
本発明においては、上記のように生成される凝縮水の排出を効果的に行うところに特徴部を持たせている。
【0043】
まず、燃焼ガスから凝縮される凝縮水は、図11(a)に示すように、アウタフィン3の第1の壁面3Aに細かな液滴として生成され、自重によって順次垂れ落ちていく。そして、この凝縮水は、一旦、ウイング10に積極的に集められる。即ち、ウイング10の表面近傍においては燃焼ガスの流速が低下するので、垂れ落ちてくる細かな液滴をその表面張力によってウイング10に集合させることができる訳である。なお、ウイング10の下側表面近傍に生成される凝縮水も表面張力によって集められる(図11(a)中の白矢印)。
【0044】
この時、燃焼ガスは、ウイング10の上流側における突出量の小さい領域を通過することが可能であり(図11中のア)、燃焼ガスと給湯水との熱交換が滞ることは無く、ウイング10に対して上流、下流側(上、下側)となる領域においては、凝縮水の生成が継続される。
【0045】
そして、図11(b)に示すように、ウイング10に集まった凝縮水の自重と燃焼ガスの風圧とによる下向きの力が、ウイング10における凝縮水の表面張力を上回った時点で、凝縮水は一気に下方に落とされる(図11(b)中のハッチング矢印)。尚、図11に示したウイング10のさらに下流側(下側)に位置するウイング(図示せず)においては、上記のように落下してくる凝縮水がさらに集合され、再び落下し、以下、さらに下流側(下側)に向けて繰り返されることになる。
【0046】
このように、ウイング10に凝縮水を集合させ、この集合した凝縮水を順次落下させていくというサイクルを繰り返すことにより、従来のように凝縮水が気体通路11の広い領域において付着したり停滞したりすることを防止できる。よって、凝縮水による熱抵抗や、通風抵抗の増化を防止でき、熱交換器1の熱交換効率の悪化を防止することができる。
【0047】
ここでは、ウイング10を燃焼ガスの流れ方向において隙間δをもって離散的に複数設けているので、凝縮水の付着や停滞を燃焼ガスの流れ方向全体に渡ってバランス良く防止することができる。
【0048】
また、複数のウイング10を燃焼ガスの流れ方向にその傾斜角度が交互に異なるように千鳥配列としているので、燃焼ガスの流れに交差する方向に対して、ウイング10の突出量の小さい側の位置が異なるように配置できる。そして、燃焼ガスは主に突出量の小さい側を通過して、規則正しい蛇行流れを形成できる。よって、気体通路11に対して燃焼ガスを均等に流すことができ、熱交換効率を低下させることが無い。
【0049】
また、ウイング10をアウタフィン3の第1の壁面3Aに切り起こしによって形成されるようにしているので、ウイング10を容易に加工することができる。そして、燃焼ガスおよび給湯水の温度差が最大となるチューブ2の外壁面4cに生成される凝縮水をウイング10に導きやすくなる。なお、ウイング10を切り起こす際に形成されるフィン表面の開口部10cをチューブ2の外壁面4cによって塞ぐことができ、燃焼ガスの流れを乱すことが無い。
【0050】
また、ウイング10を三角形状にしているので、燃焼ガスの下流側に向けて突出量が大きくなる突出部を容易に形成できる。
【0051】
また、本実施形態では、アウタフィン3として、薄板状の部材を凹凸状に折り曲げ形成したフィンを用いるため、オフセットフィンなどに比べて細かいピッチのフィンを製造しやすく、フィンの放熱面積を容易に拡大することができる。
【0052】
また、付随的に燃焼ガス通路11表面に付着する凝縮水の量を低減させることができるので、チューブ2およびウイング10(アウタフィン3)が早期に腐食してしまうことを抑制することができる。
【0053】
なお、上記第1実施形態の変形例1として、複数のウイング10は、図12に示すように、燃焼ガスの流れ方向から見た時に、互いに重なるように設けてやれば、燃焼ガス流れの均一化をより一層高めることができる。
【0054】
また、上記第1実施形態の変形例2として、図13に示すように、三角形状に形成されるウイング10の頂点は、鈍角と成るように多角形状にしたり、滑らかな曲線で形成するようにしても良く、これにより切り起こし成形(プレス成形)をさらに容易にすることができる。
【0055】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図14に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、突出部をチューブ2に形成したものとしている。ここでは、突出部としてチューブ2を構成する伝熱プレート4A、4Bの外壁面4cにおいて外側に凸状と成る打出し部4dとしている。
【0056】
これにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記第1実施形態のようにアウタフィン3に切り起こし加工を追加してウイング10(突出部)を形成するものに比べて、チューブ2の伝熱プレート4A、4Bのプレス成形時に同時に打出し部4dを形成でき、安価な対応が可能となる。
【0057】
(その他の実施形態)
上記第1実施形態では、アウタフィン3を切り起こすことによってウイング10を形成した実施例について述べたが、例えば、ウイング10を別部品にて形成し、凹凸状に折り曲げられたアウタフィン3にろう付けなどの手段によって接合してもよい。さらに、ウイング10を第1の壁面3Aに形成した実施例について述べたが、第2の壁面3Bにウイング10を形成した構造としてもよい。
【0058】
また、上記実施形態では本発明の熱交換器1を給湯器用に適用したものとして説明したが、これに限らず、その他にも例えば冷凍サイクル内に配設される蒸発器等に適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は図3におけるA−A部を示す断面図、(b)は(a)のF部(チューブの巻締め部)を示す拡大断面図である。
【図2】(a)はアウタフィンの外観を示す斜視図、(b)はウイングの形状を示すろう付け面の正面図である。
【図3】給湯器用熱交換器を示す正面図である。
【図4】給湯器用熱交換器を示す平面図である。
【図5】給湯器用熱交換器を示す側面図である。
【図6】第1の伝熱プレートを示す三面図である。
【図7】第2の伝熱プレートを示す三面図である。
【図8】図6におけるB−B部を示す断面図である。
【図9】図6におけるE−E部を示す断面図である。
【図10】図6における、(a)はC−C部を示す断面図、(b)はD−D部を示す断面図である。
【図11】ウイングの要部拡大図であり、(a)は凝縮水がウイングに集合する挙動を示し、(b)は集合した凝縮水が落下する挙動を示すモデル図である。
【図12】第1実施形態における変形例1を示す(a)はアウタフィンの外観斜視図、(b)は(a)のG方向からの矢視図である。
【図13】第1実施形態における変形例2を示す(a)はウイングのバリエーション1、(b)はウイングのバリエーション2の平面図である。
【図14】第2実施形態における突出部を示す(a)は正面図、(b)は(a)のH方向からの矢視図である。
【図15】従来技術における凝縮水の挙動を示すモデル図である。
【図16】従来技術におけるフィンを細密化した場合の凝縮水の挙動を示すモデル図である。
【符号の説明】
1 給湯器用熱交換器
2 チューブ
2A 扁平管部(流体通路)
3 アウタフィン(フィン)
3A 第1の壁面
3B 第2の壁面
4c 外壁面
4d 打出し部
10 切り起こし片(ウイング、突出部)
10a 上側のウイング(第1突出部)
10b 下側のウイング(第2突出部)
11 燃焼ガス通路(気体通路)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a heat exchanger suitable for being applied to a heat exchanger for a hot water heater that is built in a hot water heater or the like, exchanges heat with a high-temperature gas containing water vapor, and heats hot water.
[0002]
[Prior art]
As a conventional heat exchanger for a hot water heater, for example, in the invention described in
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-146305
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there is a strong demand for improving the performance of heat exchangers, and one possible measure is to deal with fin densification.
[0005]
However, the combustion gas exchanges heat with hot water and lowers the temperature. However, when the temperature of the combustion gas falls below the dew point temperature, the water vapor in the combustion gas condenses to produce condensed water. At this time, as shown in FIG. 15, the condensed water adheres (collects) by forming a thick liquid film over a wide area of the
[0006]
The present invention has been made based on the above points, and prevents adhesion and stagnation of condensed water generated during heat exchange to the fins, and prevents deterioration of the heat exchange efficiency of the heat exchanger. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0008]
In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means shown below is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0009]
In invention of
Between the adjacent tubes (2), the first wall surface (3A) joined to the outer wall surface (4c) of the tube (2) and the second wall surface intersecting with the first wall surface (3A) (3B) and fins (3) for improving heat transfer performance are provided,
A high-temperature gas containing water vapor flows from the upper side to the lower side through the gas passage (11) formed between the adjacent tubes (2), and the temperature is lower than the high-temperature gas in the fluid passage (2A) in the tube (2). A heat exchanger for circulating a fluid and recovering not only sensible heat but also latent heat of condensation from a high-temperature gas to heat a low-temperature fluid,
On the first wall (3A)
Cut out from the first wall (3A) leaving one side of the triangle and protruding into the gas passage (11),
One side with respect to the hot gas flow direction is arranged to be inclined, Ri is Na large amount of projection of the own as a hot gas stream downstream,
A plurality of gaps (δ) are provided so that the direction of inclination of one side is alternately different from the high-temperature gas flow direction,
Condensed water condensed from the high-temperature gas by the recovery of the latent heat of condensation once gathers by surface tension, and a cut-and-raised piece (10) for dropping the collected condensed water downward by its own weight and the wind pressure of the high-temperature gas. It is characterized by being provided.
[0010]
Condensed water condensed from the high-temperature gas in the gas passage (11) is first generated as fine droplets and then drops down by its own weight. In the present invention, the condensed water can be once cut and raised and actively collected in the piece (10). That is, since the flow velocity of the high-temperature gas decreases in the vicinity of the surface of the cut and raised piece (10), the fine droplets that hang down can be cut and raised and gathered on the piece (10) by its surface tension.
[0011]
In this case, hot gas is allowed to pass through a small area of the protruding amount on the upstream side of the cut-and-raised piece (10), it is not the heat exchange between the hot gas and cold fluid stagnates, cut In the region on the upstream side and the downstream side (upper and lower side) with respect to the raising piece (10), the generation of condensed water is continued.
[0012]
Then, when the downward force due to the weight of the condensed water collected on the cut and raised piece (10) and the wind pressure of the high-temperature gas exceeds the surface tension of the condensed water on the cut and raised piece (10), the condensed water is discharged all at once. Can be dropped down.
[0013]
By repeating the cycle of collecting and condensing condensed water on the cut and raised pieces (10) and sequentially dropping the collected condensed water, the condensed water is collected in a wide area of the gas passage (11) as in the past. It is possible to prevent adhesion and stagnation. Therefore, it is possible to prevent an increase in heat resistance and ventilation resistance due to condensed water, and it is possible to prevent deterioration in heat exchange efficiency of the heat exchanger (1).
[0014]
Moreover, since the quantity of the condensed water adhering to a gas channel | path (11) surface can be reduced incidentally, it suppresses that a gas channel | path (11) and a cut-and-raised piece (10) corrode early. Can do.
[0015]
The cut and raised pieces (10) are discretely provided with gaps (δ) in the flow direction of the high-temperature gas, so that the gas passage (11) is balanced over the entire high-temperature gas flow direction. The effect described in
[0019]
Further, by providing a plurality of cut and raised pieces (10) so that the directions of inclination of one side are alternately different , the protruding amount of the cut and raised pieces (10) is small with respect to the direction intersecting the flow of high-temperature gas. It can be arranged so that the positions on the sides are different. The high-temperature gas mainly passes through the side with a small amount of protrusion, and can form a regular meandering flow. Therefore, high-temperature gas can be made to flow evenly with respect to the gas passage (11), and the heat exchange efficiency is not lowered.
[0022]
Cut-and-raised piece (10), since so as to be formed by cut and raised from the surface of the fin (3), can be easily processed projections (10).
[0024]
In the present heat exchanger (1), condensed water tends to be generated on the outer wall surface (4c) of the tube (2) where the temperature difference between the high temperature gas and the low temperature fluid is maximized. Therefore, by forming the first wall (3A) to be bonded cut-and-raised piece (10) on the outer wall surface (4c), easily lead to piece cut and raised condensed water (10). The opening (10c) on the surface of the fin (3) formed when the cut and raised piece (10) is cut up can be closed by the outer wall surface (4c) of the tube (2), and the flow of high-temperature gas can be prevented. There is no disturbance.
[0025]
Moreover, cut-and-raised piece (10), since so as to be formed in a triangular, can be easily formed on the cut-and-raised piece (10).
Further, as in the invention described in
Further, as in the invention described in
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
3 is a front view of the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The two
[0031]
The
[0032]
As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of
[0033]
As shown in FIG. 5, a hot
[0034]
In the
[0035]
As shown in FIG. 2A, the
[0036]
Of the wall surfaces of the
[0037]
As shown in FIGS. 1A and 2A, the
[0038]
Here, the
[0039]
The
[0040]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
[0041]
Hot water flows from the hot
[0042]
In this invention, the characteristic part is given to the place which drains the condensed water produced | generated as mentioned above effectively.
[0043]
First, the condensed water condensed from the combustion gas is generated as fine droplets on the
[0044]
At this time, the combustion gas can pass through a region with a small amount of protrusion on the upstream side of the wing 10 (a in FIG. 11), and heat exchange between the combustion gas and hot water is not delayed, and the wing In the region upstream and downstream (upper and lower) with respect to 10, the generation of condensed water is continued.
[0045]
Then, as shown in FIG. 11B, when the downward force due to the weight of the condensed water collected in the
[0046]
In this way, by repeating the cycle of collecting condensed water in the
[0047]
Here, since a plurality of
[0048]
Further, since the plurality of
[0049]
Moreover, since the
[0050]
Further, since the
[0051]
Further, in the present embodiment, the
[0052]
Further, since the amount of condensed water adhering to the surface of the
[0053]
As a first modification of the first embodiment, as shown in FIG. 12, when the plurality of
[0054]
Further, as a second modification of the first embodiment, as shown in FIG. 13, the apex of the
[0055]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the second embodiment, the protruding portion is formed in the
[0056]
Thereby, the effect similar to the said 1st Embodiment can be acquired. Further, as compared with the case where the
[0057]
(Other embodiments)
In the first embodiment, the example in which the
[0058]
In the above embodiment, the
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view showing an AA portion in FIG. 3, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view showing an F portion (tube tightening portion) of FIG.
2A is a perspective view showing an outer appearance of an outer fin, and FIG. 2B is a front view of a brazing surface showing a shape of a wing.
FIG. 3 is a front view showing a heat exchanger for a water heater.
FIG. 4 is a plan view showing a heat exchanger for a water heater.
FIG. 5 is a side view showing a heat exchanger for a water heater.
FIG. 6 is a three-side view showing a first heat transfer plate.
FIG. 7 is a three-sided view showing a second heat transfer plate.
8 is a cross-sectional view showing a BB part in FIG. 6. FIG.
9 is a cross-sectional view showing an EE portion in FIG. 6. FIG.
10A is a cross-sectional view showing a CC section, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a DD section.
FIGS. 11A and 11B are enlarged views of the main part of the wing, in which FIG. 11A is a model diagram showing the behavior of condensed water gathering in the wing, and FIG. 11B is a model diagram showing the behavior of gathered condensed water falling;
12A is an external perspective view of an outer fin, and FIG. 12B is an arrow view from the G direction of FIG.
13A is a plan view of a
14A is a front view showing a protrusion in the second embodiment, and FIG. 14B is an arrow view from the H direction of FIG. 14A.
FIG. 15 is a model diagram showing the behavior of condensed water in the prior art.
FIG. 16 is a model diagram showing the behavior of condensed water when fins are densified in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Heat exchanger for
3 Outer fin (fin)
3A
10a Upper wing (first protrusion)
10b Lower wing (second protrusion)
11 Combustion gas passage (gas passage)
Claims (3)
隣接する前記チューブ(2)どうしの間には、前記チューブ(2)の外壁面(4c)に接合される第1の壁面(3A)と、この第1の壁面(3A)と交差する第2の壁面(3B)とを有し、熱伝達性能を向上させるフィン(3)が設けられており、
隣接する前記チューブ(2)間に形成される気体通路(11)を上方から下方へ向かって水蒸気を含む高温の気体が流れ、前記チューブ(2)内の流体通路(2A)に前記高温の気体より低温の流体を流通させて、前記高温の気体から顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収して前記低温の流体を加熱する熱交換器であって、
前記第1の壁面(3A)には、
前記第1の壁面(3A)から三角形の一辺を残して切り起こされて、前記気体通路(11)中に突出し、
前記高温の気体流れ方向に対して前記一辺が傾斜するように配置され、前記高温の気体流れ下流側となるにつれて自身の突出量が大きくなり、
前記高温の気体流れ方向に対して前記一辺の傾斜の方向が交互に異なるように隙間(δ)を有して複数個設けられており、
前記凝縮潜熱の回収によって前記高温の気体から凝縮される凝縮水を、表面張力によって一旦、集合させると共に、集まった凝縮水を自重と前記高温の気体の風圧とによって一気に下方に落とす切り起こし片(10)が設けられていることを特徴とする熱交換器。It has a plurality of flat tubes (2) arranged in a stack,
Between the adjacent tubes (2), a first wall surface (3A) joined to the outer wall surface (4c) of the tube (2) and a second wall that intersects the first wall surface (3A). And a fin (3) for improving the heat transfer performance is provided.
A high-temperature gas containing water vapor flows from the upper side to the lower side through the gas passage (11) formed between the adjacent tubes (2), and the high-temperature gas flows into the fluid passage (2A) in the tube (2). A heat exchanger that circulates a lower temperature fluid and recovers not only sensible heat but also latent heat of condensation from the high temperature gas to heat the low temperature fluid,
In the first wall surface (3A),
Is cut and raised from the first wall surface (3A) leaving one side of the triangle, and protrudes into the gas passage (11),
Wherein it is arranged such that the one side against the hot gas flow direction is inclined, Ri is Na large amount of projection of the own as a gas flow downstream of said high temperature,
A plurality of gaps (δ) are provided so that the direction of inclination of the one side is alternately different from the high-temperature gas flow direction,
Condensed water condensed from the high-temperature gas due to the recovery of the latent heat of condensation is once collected by surface tension, and the collected condensed water is dropped downwards at once by its own weight and the wind pressure of the high-temperature gas ( 10) is provided, and the heat exchanger.
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