JP3727021B2 - 熱交換装置の隙間シール構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換装置の隙間シール構造に関し、特に、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして外部へ流れるのを防いで、熱交換装置の熱交換効率を向上させることが可能なものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、給湯器等の種々の燃焼機器に設けられ、バーナで発生した高温の燃焼ガスにより温水などの流体を加熱する熱交換装置には、種々の型式のものが用いられているが、例えば、内部に流路を有する複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器を備えたものがある。この積層型熱交換器は、必要な伝熱面積を確保しつつコンパクトに構成することができ、熱交換装置を小型化することが可能になる。
【0003】
この熱交換装置において、積層型熱交換器を収容するケース部材の内部に導入された燃焼ガスは、複数の流路形成板の流路を流れる流体を加熱しつつそれら流路形成板の間を通って、ケース部材の燃焼ガス排出口から熱交換装置の外部へ排出される。
ここで、熱交換装置の製作上、ケース部材と積層型熱交換器との間に隙間ができるのは避けられないが、この隙間から燃焼ガスが熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れると、燃焼ガスの一部が流体と熱交換を行わずに外部へ排出されることになるため、熱交換効率がかなり低下することになる。
【0004】
このため、この隙間を何らかの手段により塞ぐ必要があるが、前述のように積層型熱交換器は、複数の流路形成板を積層した構造であるため、これら複数の流路形成板により、積層型熱交換器の外周部には必然的に複数の溝部が形成されることになる。しかしながら、従来の積層型熱交換器では、このような溝部まで塞ぐように構成されておらず、燃焼ガスの一部が溝部から積層型熱交換器をバイパスして外部へ排出されることになり、熱交換効率が低下するという問題があった。
【0005】
この対策として、まず、合成樹脂製のシール部材で溝部を塞ぐことが容易に想到される。また、ケース部材と熱交換装置との間の隙間を塞ぐ閉塞板を設け、前記複数の溝部をも気密状に塞ぐ為に、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分にほぼ櫛歯状に複数の突出片を形成した櫛歯形状部を設け、溝部から燃焼ガスが燃焼ガス排出口へ流れ出るのを防止するように、櫛歯形状部の複数の突出片を夫々複数の溝部内に突出させて複数の溝部を塞ぐように構成することなども考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シール部材で溝部を塞ぐように構成したとき、熱交換装置が燃焼ガス内の水蒸気の潜熱をも回収することが可能な潜熱回収式熱交換装置である場合には、ケース部材内部で水蒸気が凝縮して水が生成されるが、この凝縮水は、燃焼ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物を含むため、酸性を示す。そのため、溝部を塞ぐシール部材は耐腐食性の高い材質のものを使用しなくてはならず、製作コスト的に不利である。
【0007】
また、閉塞板の櫛歯形状部で溝部を塞ぐように構成した場合、複数の溝部の幅は、製作誤差等の要因から必ずしも一定ではなく、複数の溝部内に夫々突出させる複数の突出片の幅を溝部の幅とほぼ同じになるように形成すると、複数の溝部の幅がばらついている場合には、突出片を溝部内に突出させて溝部を塞ぐことができなくなるため、突出片の幅を溝部の幅よりも狭く形成する必要がある。
【0008】
しかし、この場合、溝部を全く塞がない場合に比べれば溝部から流れ出る燃焼ガスの量を突出片により少なく抑えることができるものの、突出片と溝部の間の隙間から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを完全に防止することはできないため、熱交換効率が低下する。
本発明の目的は、積層型熱交換器の外周部に形成された溝部をほぼ気密状に塞いで燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして排出されるのを防ぐこと、それにより熱交換効率を向上させること、等である。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、前記閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設け、前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有することを特徴とするものである。
【0010】
燃焼ガス導入口からケース部材の内部に導入された燃焼ガスは、複数の流路形成板の内部に形成された流路を流れる流体との間で熱交換を行って流体を加熱しながら、複数の流路形成板の間を通過して、燃焼ガス排出口から熱交換装置の外部へ排出される。
ここで、熱交換装置の製作上、ケース部材と積層型熱交換器との間に隙間が生じるのは避けられないが、この隙間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐために、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板が設けられている。
【0011】
ここで、積層型熱交換器の外周部には、積層した複数の流路形成板により、複数の溝部が形成されており、燃焼ガスの一部が複数の溝部から積層型熱交換器をバイパスして排出されてしまうことになるが、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、これら複数の溝部内へ突出する突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設けたので、これら突出片により複数の溝部も塞ぐことができ、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
しかも、前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有するため、スリットと平行に形成された屈曲部により、突出片は流路形成板の積層方向に対して傾斜することができる。つまり、櫛歯形状部を積層方向に伸ばした状態で突出片の積層方向の幅が溝部の幅よりも少し広くなるように形成しておき、櫛歯形状部を屈曲部において屈曲させて突出片を積層方向に対して傾斜させれば、溝部よりも幅の広い突出片を溝部内に突出させて溝部をほぼ完全に塞ぐことができる。
【0012】
請求項2の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ複数の閉塞板を設け、複数の閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けたことを特徴とするものである。
【0013】
この熱交換装置のシール構造も、請求項1の発明と同様に、複数の溝部内へ突出する複数の突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部で溝部を塞いで、閉塞板によりケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐように構成されている。ここで、製作誤差等の要因により、複数の溝部の幅は必ずしも一定ではないため、それら溝部の幅がばらついても複数の突出片を複数の溝部内に突出させて溝部を塞ぐことができるように、突出片の幅は溝部の幅よりも狭くする必要がある。しかしながら、1枚の閉塞板の櫛歯形状部だけでは、溝部と突出片との間に隙間ができてしまうため、その隙間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れることになる。
【0014】
そこで、このような閉塞板を複数設け、これら複数の閉塞板の櫛歯形状部が流路形成板の積層方向にずれるように複数の閉塞板を配設すれば、何れかの櫛歯形状部の突出片と溝部との間に隙間ができても、別の櫛歯形状部の突出片によりその隙間を塞ぐことができるため、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのをほぼ完全に防止することができる。
【0015】
請求項3の熱交換装置の隙間シール構造は、請求項2の発明において、前記複数の閉塞板は2枚の閉塞板からなり、各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の 閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ2枚の閉塞板の2つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたことを特徴とするものである。突出片の幅は溝部の幅よりも狭くする必要があるため、ある1つの櫛歯形状部の突出片と溝部との間には隙間が存在することになるが、2枚の閉塞板の2つの櫛歯形状部は流路形成板の積層方向にずれているので、その櫛歯形状部とずれて配設された他の櫛歯形状部の突出片により、前記の隙間を塞ぐことができる。
【0016】
【0017】
請求項4の熱交換装置の隙間シール構造は、請求項2又は3の発明において、前記複数の閉塞板のうちの少なくとも1つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたことを特徴とするものである。前述のように、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことで熱交換効率の向上を図れるが、一方で、ケース部材と積層型熱交換器との間を常に気密状に塞いでしまうと、バーナの出力が変動する場合等、燃焼機器の非定常状態において、ケース部材内で燃焼ガスの圧力変動が増幅することによりバーナの火炎が不安定になり、熱交換装置及びこの熱交換装置を備えた機器自体が共振して振動する、いわゆる振動燃焼という現象が生じる虞がある。
【0018】
そこで、複数の閉塞板のうち、少なくとも1つを薄金属板で構成することで、非定常状態でガス圧が上昇した際には、その上昇したガス圧により薄金属板で構成された閉塞板が弾性変形し、櫛歯形状部が溝部から離隔する。従って、一時的に溝部から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れることになり、上昇したガス圧が低下するため、ガス圧が大きく変動するのを抑制して振動燃焼の発生を防止することができる。尚、ガス圧が低下すれば、閉塞板は元の状態に戻って櫛歯形状部で溝部を塞ぐ状態となり、ガス圧低下後に引き続いて燃焼ガスが溝部から漏れることはない。
【0019】
請求項5の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐ為にケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、前記流路形成板の積層方向に伸長可能なコイルばねであって、前記積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐコイルばねを設け、前記閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を前記コイルばねに当接させたことを特徴とするものである。
【0020】
請求項1の発明のように閉塞板に櫛歯形状部を設ける代わりに、ケース部材と積層型熱交換器との間において複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐ複数巻のコイルばねを設け、このコイルばねに閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を当接させることで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。その他の作用は請求項1と同様であり、説明を省略する。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、給湯器の潜熱回収式熱交換装置(2次熱交換装置)に本発明を適用した一例である。
まず、給湯器1について簡単に説明する。
図1に示すように、給湯器1は、バーナ2と、このバーナ2からの燃焼ガスの顕熱を回収する1次熱交換装置3と、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱をも回収可能な2次熱交換装置4と、バーナ2に燃焼空気を供給する送風ファン5等を備えている。バーナ2には燃料ガスを供給するガス供給管10が接続されている。
【0022】
図1、図2に示すように、2次熱交換装置4の給水口32には給水管11が接続され、一方、温水送出口33には1次熱交換装置3と2次熱交換装置4を接続する接続管12が接続されている。給水管11から2次熱交換装置4に供給された水は、2次熱交換装置4で1次熱交換装置3から流れ込む低温の燃焼ガスとの間で熱交換されて加熱され、接続管12を介して1次熱交換装置3へ送られる。1次熱交換装置3に流入した温水は、さらに、バーナ2からの高温の燃焼ガスとの間で熱交換されて加熱されて、出湯管13から台所や風呂などの種々の設備へ給湯される。
【0023】
次に、2次熱交換装置4について詳細に説明する。この2次熱交換装置4は、1次熱交換装置3で温水と熱交換した後の温度の低下した燃焼ガスと、1次熱交換装置3に入る前の水との間で熱交換を行って、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱をも回収して熱交換効率を向上させるために設けられるものである。
図3、図4に示すように、2次熱交換装置4は、燃焼ガス導入口20aと燃焼ガス排出口20bを有するケース部材20と、このケース部材20の内部に配設され且つ複数の流路形成板30を積層した構造の積層型熱交換器21(以下、熱交換器21という)とを備えている。
【0024】
ケース部材20の後端部には、1次熱交換装置3から燃焼ガスを導入する為の燃焼ガス導入口20aが形成され、ケース部材20の前端部には、燃焼ガスを外へ排出する為の燃焼ガス排出口20bが形成されている。また、ケース部材20の上端は天板22で塞がれている。ケース部材20の底板23は、ケース部材20の内部で水蒸気が凝縮して生成された水が前方へ流れ落ちるように傾斜しており、底板23の前端部には下方へ延びるドレン排出管24が設けられている。ケース部材20の内部で生成された凝縮水は、燃焼ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物を含んで酸性を示すので、ドレン排出管24に接続された中和装置(図示略)で中和された後に外部へ排出される。
【0025】
図3〜図6に示すように、熱交換器21は、内部に温水が流れる流路36を有する複数の流路形成板30を前後に積層した構造を有する。これら複数の流路形成板30は、銅合金のろう材等を用いて真空炉ろう付けにより接合される。図5に示すように、これら積層された複数の流路形成板30は、左右のエンドプレート31の間に挟まれており、左端の流路形成板30には給水口32と温水送出口33が形成されている。積層された複数の流路形成板30の間には、燃焼ガスが上方から下方へ流れるようになっており、これら流路形成板30の間には燃焼ガス側の伝熱面積を大きくするためのアウターフィン34が介装されている。
【0026】
図5、図6に示すように、流路形成板30は、2枚のプレート部材30a,30bを重ね合わせてこれらプレート部材30a,30bを真空炉ろう付けにより接合したものであり、これら2枚のプレート部材30a,30bの間には、給水口32から水が流入する水流入部35と、この水流入部35から流入した水が図6の矢印方向に流れるように形成されたU字形の流路36と、流路36を通りつつ加熱された温水を温水送出口33へ送り出す温水流出部37とが形成されている。流路36には、温水側の伝熱面積を大きくするためのインナーフィン38が設けられている。
図5、図6に示すように、各流路形成板30は、2枚のプレート部材30a,30bの外周部により形成され外側へ突出するカシメ部39を有し、これら複数の流路形成板30のカシメ部39により、熱交換器21の外周部には複数の溝部40が形成されている。
【0027】
この熱交換器21において、給水口32から導入された水は、各流路形成板30の流路36に分岐してその流路36を通りつつ燃焼ガスとの間の熱交換により加熱された後、再び合流して温水送出口33から1次熱交換装置3へ送られる。
一方、燃焼ガス導入口20aからケース部材20の内部に導入された燃焼ガスは、図4の実線の矢印で示すように、流路36を流れる温水を加熱しつつ積層された流路形成板30の間を上方から下方へ流れ、燃焼ガス排出口20bから外部へ排出される。熱交換器21の上側には、燃焼ガスが熱交換器21をバイパスして燃焼ガス排出口20bへ流れないようにケース部材20と熱交換器21との間を隙間を塞ぐ次述の隙間シール構造50が設けられている。
【0028】
次に、本願特有の隙間シール構造50について説明する。この隙間シール構造50は、熱交換器21とケース部材20との間の隙間を塞いで、図4に点線の矢印で示すように、その隙間を通って燃焼ガスの一部が熱交換器21で温水と熱交換せずに燃焼ガス排出口20bへ流れてしまうのを防止するためのものである。
【0029】
図3、図4に示すように、隙間シール構造50は、燃焼ガスが熱交換器21をバイパスして燃焼ガス排出口20bに流れるのを防ぐ為にケース部材20と熱交換器21との間を塞ぐ前後2枚のSUS304製の閉塞板51,52を有する。前側の閉塞板51は比較的板厚が厚く(例えば、0.5mm)、一方、後側の閉塞板52は、その前端部分が容易に弾性変形可能な薄板(例えば、板厚0.05mm)で構成されている。
【0030】
前側の閉塞板51は、ケース部材20に、熱交換器21に対して左右方向の位置を調節可能に取り付けられ、前方から後方へ垂れ下がるように湾曲した状態でケース部材20と熱交換器21との間の隙間を塞ぐように配設されている。一方、後側の閉塞板52は、後方から前方へ垂れ下がるように湾曲した状態でケース部材20と熱交換器21との間の隙間を塞ぐように配設されている。これら2枚の閉塞板51,52は天板22により熱交換器21側へ押し付けられており、ケース部材20の内部で上下方向の位置がずれることはない。
【0031】
ここで、これら2枚の閉塞板51,52により、ケース部材20と熱交換器21との間の隙間の大部分を塞ぐことができるが、前述のように、熱交換器21の外周部に複数の溝部40が形成されているため、これら複数の溝部40も塞がないと、複数の溝部40から燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口20bへ流れ出ることになる。そのために、図7〜図10に示すように、2枚の閉塞板51,52の熱交換器21側の先端部分には、熱交換器21の外周部の複数の溝部40を2枚の閉塞板51,52によりほぼ気密状に塞ぐ為に、複数の溝部40内へ突出する複数の突出片53a,54aをほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部53,54が夫々設けられている。前側の閉塞板51の櫛歯形状部53の突出片53aの先端部には、後方へ屈曲した屈曲部53bが形成されている。
【0032】
図8〜図10に示すように、複数の溝部40においては、前側の閉塞板51の突出片53aが溝部40内に突出して熱交換器21の外面部に当接した状態で、後側の閉塞板52の突出片54aが突出片53aの屈曲部53bに少なくとも部分的に密着する状態に配設されている。さらに、2つの櫛歯形状部53,54は左右方向(流路形成板30の積層方向)にずれた位置に位置するように配設されている。例えば、図8に示す平面視にて、前側の閉塞板51の櫛歯形状部53を左側に寄せて配設するとともに、後側の閉塞板52の櫛歯形状部54を右側に寄せて配設すればよい。
【0033】
ここで、複数の溝部40の左右方向の幅は、製作誤差等の要因により、複数の溝部40の幅は必ずしも一定ではないため、それら溝部40の幅がばらついても複数の突出片53a,54aを複数の溝部40内に突出させて溝部40を塞ぐことができるように、これら櫛歯形状部53,54の突出片53a,54aの幅は、溝部40の幅よりもやや狭く形成されている。そのため、図10に示すように、片方の櫛歯形状部53の突出片53aを溝部40内に突出させただけでは、溝部40と突出片53aとの間に左右方向の隙間dが生じるため、この隙間dから燃焼ガスが漏れることになる。しかし、もう一方の突出片54aが、突出片53aに対して左右方向にずれた位置に配設されているため、この突出片54aにより隙間dは塞がれる。
【0034】
尚、前述のように、後側の閉塞板52は薄板で構成されているため、バーナ2の出力が変動した場合等、非定常状態における燃焼ガスのガス圧上昇時には、図9の鎖線で示すように、櫛歯形状部54aが浮き上がるように弾性変形する。すると、突出片54aにより塞がれていた隙間dが瞬間的に開放され、この隙間dを通って燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口20bへ流れる。
【0035】
次に、隙間シール構造50の作用及び効果について説明する。
図4に示すように、燃焼ガス導入口20aから2次熱交換装置4に燃焼ガスが導入されると、2枚の閉塞板51,52によりケース部材20と熱交換器21との間がほぼ塞がれているため、大部分の燃焼ガスは、図4の実線の矢印で示すように、温水を加熱しつつ複数の流路形成板30の間を通って燃焼ガス排出口20bから2次熱交換装置4の外部へ排出される。
【0036】
ここで、熱交換器21の外周部には積層された複数の流路形成板30により溝部40が形成されており、これら複数の溝部40を通って燃焼ガスの一部が熱交換器21をバイパスして燃焼ガス排出口20bへ流れてしまうことになるが、複数の溝部40内には櫛歯形状部53,54の突出片53a,54aが突出しているため、溝部40から燃焼ガスが漏れるのを抑えることができる。
【0037】
また、突出片53a,54aの左右方向の幅は溝部40の幅よりも狭く、例えば、図10に示すように、突出片53aが溝部40内に挿入された状態では、突出片53aと溝部40との間に隙間dが生じるが、他方の突出片54aによりこの隙間dを塞ぐことができるので、2つの櫛歯形状部53,54により複数の溝部40をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、燃焼ガスが熱交換器21で熱交換されずに燃焼ガス排出口20bから排出されるのを極力抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
【0038】
また、後側の閉塞板52は、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄板で構成されているため、バーナ2の出力が変動した場合等、非定常状態において燃焼ガスのガス圧が上昇したときに、そのガス圧の上昇により、図9の鎖線で示すように、櫛歯形状部54が浮き上がるように弾性変形し、突出片54aにより塞がれていた隙間dが瞬間的に開放される。
【0039】
従って、隙間dを通って燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口20bへ流れてガス圧が低下するため、ガス圧の変動が増幅するのを抑制し、バーナ2の火炎が不安定になって給湯器1に振動燃焼が生じるのを防止することができる。
尚、燃焼ガスが隙間dを瞬間的に流れるとすぐにガス圧が低下するため、弾性変形した櫛歯形状部54は元に戻って再び隙間dは塞がれた状態となり、ガス圧が低下した後に引き続いて燃焼ガスが溝部40から漏れることはない。
【0040】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
1]図11に示すように、櫛歯形状部53,54が部分的に密着する箇所の上側と下側の何れか1箇所または両方に、図12に示すような、カシメ部39に対応する複数のスリット60aを有し、耐腐食性に優れた合成樹脂製(例えば、PTFE製)のシール部材60を設けてもよい。または、シール部材60を2つの櫛歯形状部53,54の間に介装してもよい。2枚の櫛歯形状部53,54に加え、さらに、このシール部材60により溝部40を塞ぐことで、燃料ガスが溝部40から燃焼ガス排出口20bへ流れるのをほぼ完全に防止することができる。
【0041】
尚、前記実施形態と同様に、振動燃焼を防ぐために、ガス圧上昇時に閉塞板52の櫛歯形状部54が弾性変形して燃焼ガスが瞬間的に溝部40を流れるように構成した場合には、図13に示すように、カシメ部39に対応する複数のスリット61aと、開口61bを有するシール部材61を使用して、閉塞板52が弾性変形して櫛歯形状部54が浮き上がったときには、開口61bを介して燃焼ガスが瞬間的に燃焼ガス排出口20bへ流れるようにすればよい。
【0042】
2]図14に示すように、後側の閉塞板72の櫛歯形状部74の突出片74aに前方へ屈曲する屈曲部74bを形成し、溝部40において、後側の突出片74aを熱交換器21に当接させた状態で、前側の閉塞板71の櫛歯形状部73の突出片73aが後側の突出片74aの屈曲部74bの上面に密着するように配設してもよい。
【0043】
4]2枚の閉塞板51,52のうち片方を省略することもできる。この場合は、1枚の閉塞板の櫛歯形状部で複数の溝部40を塞ぐことになるため、図10に示す隙間dから少量の燃焼ガスが燃焼ガス排出口20bへ流れることになるものの、溝部40を塞がない場合に比べれば、格段に熱交換効率を向上させることができる。
【0044】
さらに、1枚の閉塞板で隙間を塞ぐ場合に、図15、図16に示すように、この閉塞板80が、櫛歯形状部81の複数の突出片81aの間に位置し熱交換器21の複数のカシメ部39に対応する複数のスリット81bと、これら複数のスリット81bの延長上の位置にスリット81bと平行に形成された複数の屈曲部81cであって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部81cとを有するように構成することもできる。
【0045】
このように構成することで、図16に示すように、スリット81bと平行に形成された屈曲部81cにより、突出片81aは左右方向に対して上下に傾斜することができる。つまり、櫛歯形状部81を左右に伸ばした状態では、突出片81aの左右の幅が溝部40の幅よりも大きくなるように形成しておき、櫛歯形状部81を屈曲部81cにおいて屈曲させて、突出片81aを左右方向に対して傾斜させた状態で突出片81aを溝部40に挿入することができるので、製作誤差等の要因により溝部40の左右方向の幅がばらついている場合でも、突出片81aで溝部40をほぼ気密状に塞ぐことができる。
【0046】
5]図17、図18に示すように、ケース部材20と熱交換器21との間を塞ぐ閉塞板91と、左右方向に伸長可能なコイルばね92であって、熱交換器21の外周部の溝部40をほぼ気密状に塞ぐコイルばね92を設け、閉塞板91の熱交換器21側の先端部をコイルばね92に当接させるように、隙間シール構造90を構成してもよい。従って、製作誤差等の要因により溝部40の左右方向の幅がばらついている場合でも、コイルばね92を伸縮させてコイルばね92の一部を複数の溝部40に押し込むことができるので、溝部40をほぼ気密状に塞いで熱交換効率を向上させることができる。
【0047】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、ケース部材と積層型熱交換器との間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐために、閉塞板によりケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐことができる。
さらに、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、これら複数の溝部内へ突出する突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設けたので、これら突出片により積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をも塞いで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
しかも、スリットと平行に形成された屈曲部により、突出片は流路形成板の積層方向に対して傾斜することができる。従って、櫛歯形状部を積層方向に伸ばした状態で突出片の前記積層方向の幅が溝部の幅よりも少し広くなるように形成しておき、櫛歯形状部を屈曲部において屈曲させて、突出片を前記積層方向に対して傾斜させることで、幅の広い突出 部を溝部内に突出させて突出片で溝部をほぼ気密状に塞ぐことができる。
【0048】
請求項2の発明によれば、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部を複数の閉塞板によりほぼ気密状に塞ぐ為に、複数の閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、複数の溝部内へ突出する複数の突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けたので、以下の効果が得られる。
【0049】
製作誤差等の要因により、複数の溝部の幅は必ずしも一定ではないため、溝部の幅がばらついている場合でも突出片を溝部内に突出させるためには、突出片の幅は溝部の幅よりも狭くしておく必要があるが、複数の閉塞板の櫛歯形状部が流路形成板の積層方向にずれるように複数の閉塞板を配設することで、櫛歯形状部の突出片と溝部との間に生じる隙間を、その櫛歯形状部とずらして配設された別の櫛歯形状部の突出片により塞ぐことができるため、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのをほぼ完全に防止することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【0050】
請求項3の発明によれば、複数の閉塞板は2枚の閉塞板からなり,各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ2枚の閉塞板の2つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたので、突出片の幅を溝部の幅よりも狭くしたことにより生じる櫛歯形状部の突出片と溝部との間の隙間を、その櫛歯形状部と積層方向にずれた位置に配設された櫛歯形状部の突出片により塞ぐことができる。
【0051】
【0052】
請求項4の発明によれば、複数の閉塞板のうちの少なくとも1つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたので、バーナの非定常状態において、燃焼ガスのガス圧が上昇した際に、その上昇したガス圧により薄金属板で構成された閉塞板が弾性変形し、櫛歯形状部が溝部から離隔する。従って、一時的に溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ抜けることになり、上昇したガス圧が低下して振動燃焼の発生を抑制することができる。また、ガス圧が低下すれば閉塞板は元の状態に戻るため、櫛歯形状部が溝部を塞ぐ状態に戻り、ガス圧が低下した後に引き続いて燃焼ガスが溝部から漏れることはない。その他、請求項2又は3と同様の効果が得られる。
【0053】
請求項5の発明によれば、ケース部材と積層型熱交換器との間において、複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐ複数巻のコイルばねを設け、このコイルばねに閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を当接させることで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができるので、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る給湯器の概略構成図である。
【図2】1次及び2次熱交換装置の側面図である。
【図3】2次熱交換装置の正面図である。
【図4】図3の側面図である。
【図5】積層型熱交換器の正面図である。
【図6】図5の側面図である。
【図7】閉塞板の平面図である。
【図8】溝部を塞いでいる状態の櫛歯形状部の一部平面図である。
【図9】図8のIX-IX 線断面図である。
【図10】図9のX-X 線矢視図である。
【図11】変更形態の図9相当図である。
【図12】シール部材の一部平面図である。
【図13】シール部材の一部平面図である。
【図14】変更形態の図9相当図である。
【図15】変更形態の図10相当図である。
【図16】図15のXVI-XVI 線断面図である。
【図17】変更形態におけるコイルばねで溝部を塞いだ状態の熱交換器の要部拡大図である。
【図18】図17のXVIII-XVIII 線断面図である。
【符号の説明】
4 2次熱交換装置
20 ケース部材
20a 燃焼ガス導入口
20b 燃焼ガス排出口
21 積層型熱交換器
30 流路形成板
40 溝部
50,90 隙間シール構造
51,52,71,72,80,91 閉塞板
53,54,73,74,81 櫛歯形状部
53a,54a,73a,74a,81a 突出片
81b スリット
81c 屈曲部
92 コイルばね
Claims (5)
- 燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、
前記閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設け、
前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有する
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。 - 燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ複数の閉塞板を設け、
複数の閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けた、
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。 - 前記複数の閉塞板は2枚の閉塞板からなり、各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ2枚の閉塞板の2つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたことを特徴とする請求項2に記載の熱交換装置の隙間シール構造。
- 前記複数の閉塞板のうちの少なくとも1つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたことを特徴とする請求項2又は3に記載の熱交換装置の隙間シール構造。
- 燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐ為にケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、
前記流路形成板の積層方向に伸長可能なコイルばねであって、前記積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐコイルばねを設け、
前記閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を前記コイルばねに当接させた、
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。
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