JP3762605B2

JP3762605B2 - Heat exchanger

Info

Publication number: JP3762605B2
Application number: JP2000050825A
Authority: JP
Inventors: 達範原; 哲司森田; 雄彦西尾; 浩市川; 易司佐野; 直輝石井
Original assignee: Takagi Industrial Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Takagi Industrial Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP2001241873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼等にて熱交換パイプ内を流れる水等の被加熱媒体を加熱するように熱交換する熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の熱交換器の熱交換パイプ１′は金属製であるが、図８に示すようにフィン２が付いた直管状パイプ１ａ′とＵ字状の継手パイプ１ｂ′とで形成されており、燃焼等で熱を与える熱交換室３内に複数本の直管状パイプ１ａ′を平行に架設し、熱交換室３の外で直管状パイプ１ａ′の端部間を継手パイプ１ｂ′にて接続していた。そして直管状のパイプ１ａ′と継手パイプ１ｂ′とからなる熱交換パイプ１′に被加熱媒体として水を通すことで水を加熱するように熱交換していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来例にあっては、フィン２を有する直管状パイプ１ａ′と継手パイプ１ｂ′とで熱交換パイプ１′が形成されることで熱交換パイプ１′が蛇行状に配管される構造のために直管状パイプ１ａ′だけが熱交換室３内に通される構造となり、継手パイプ１ｂ′の部分では熱交換されないために伝熱面積が小さくて熱交換率が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、熱交換パイプ全体を熱交換室内に自在に配置して熱交換をさせることができ、伝熱面積を大きくして熱交換効率を向上できる熱交換器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１の熱交換器は、山部４と谷部７とを交互に有する金属のコルゲート管にて内部に水等の被加熱媒体が通るフレキシブルな熱交換パイプ１を形成し、燃焼等にて熱を与える熱交換室３内に上記熱交換パイプ１を任意の形状に屈曲して配置すると共に上記熱交換パイプ１を全長に亙って熱交換室３内に内装し、熱交換パイプ１の略平行に隣り合う部分をこの両者の間隔を一体に保つために固定具５で連結して固定すると共に、固定具５はロッド５ａの両端に嵌合部５ｂを設けて形成されており、隣接する熱交換パイプ１の直線部分１ａの谷部７にロッド５ａの両端の嵌合部５ｂを嵌合して成ることを特徴とする。金属のコルゲート管にて熱交換パイプ１を形成したことにより熱交換パイプ１を自在に屈曲して熱交換室３内に全体を配置することができると共にコルゲート管の山部４がフィンと同様の作用をするようにでき、伝熱面積を大きくして熱交換効率を向上できる。また熱交換室３内に配置した熱交換パイプ１の略平行に隣り合う谷部７をこの両者の間隔を一体に保つために両者を固定具５で連結して固定したので、熱交換パイプ１の適所で略平行に隣り合う部分を連結して固定することで自在に屈曲できるものでも自由に動きにくいように固定でき、ウオータハンマー作用で熱交換パイプ１が振動したりしにくく、コルゲート管の山部４同士が擦れ合って磨耗したりするのを防止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の実施の形態の一例の給湯用熱交換装置を示すものである。この給湯用熱交換装置は顕熱を回収する一次熱交換器Ａと一次熱交換器Ａで回収されなかった潜熱を回収する二次熱交換器Ｂと一体に設けたものであり、本例の場合、二次熱交換器Ｂに本発明の構造を採用したものである。
【０００８】
本例の一次熱交換器Ａは従来例のものと同じであり、金属製の熱交換パイプ１′がフィンを有する直管状パイプとＵ字状の継手パイプ１ｂ′とで形成されている。一次熱交換器Ａの熱交換室６内には直管状パイプが架設されており、直管状パイプの端部間が継手パイプ１ｂ′にて接続されている。この一次熱交換器Ａの熱交換室６は内部でガスを燃焼させることにより燃焼排ガスから熱を与えるものであるが、この熱交換室６は燃焼源に近いもので高温の燃焼排ガスと熱交換するものである。この熱交換室６には例えば図５に示すようにガス燃焼装置１３を連結してある。
【０００９】
二次熱交換器Ｂの熱交換パイプ１は山部４と谷部７とを交互に有する金属のコルゲート管にて形成されており、この熱交換パイプ１は二次熱交換器Ｂの熱交換室３内に図３に示すようにジグザグ状に蛇行させて配置してある。このとき熱交換パイプ１は金属のコルゲート管でフレキシブルなために自在に屈曲させて熱交換室３内に全体を内装してある。また熱交換パイプ１は金属製であるが、例えばチタン、ステンレス鋼等で形成されている。上記二次熱交換器Ｂの熱交換室３は一次熱交換器Ａの熱交換室６で熱交換を終えた温度の低い燃焼排ガスが供給されて熱交換するであり、熱交換室６の燃焼排ガスの出口側と熱交換室３の燃焼排ガスの入口側とが連通している。また熱交換室３には燃焼排ガスが結露したドレン水を排出するドレン口８を設けてある。
【００１０】
上記のような給湯用熱交換装置で、ガスを燃焼させると共に給水管９から水を供給すると、給水管９からの水が二次熱交換器Ｂの熱交換パイプ１に供給され、熱交換室３を流れる低温の燃焼排ガスと熱交換することにより一次熱交換器Ａで熱交換を終えた燃焼排ガスから潜熱を奪って熱交換パイプ１を通る水が加熱される。このとき、熱交換パイプ１の山部４はフィンの作用をし、また熱交換パイプ１は全長に亙って熱交換室３内に内装してあるため、熱交換する伝熱面積が大きくて熱交換するときの効率がよい。熱交換パイプ１で熱交換して加熱された水は一次熱交換器Ａの熱交換パイプ１′に供給され、熱交換室６の高温の燃焼排ガスと熱交換して高温に加熱され、高温に加熱された湯が給湯管１０から給湯される。
【００１１】
二次熱交換器Ｂで熱交換室３内にコルゲート管からなる熱交換パイプ１がシグザグ状に屈曲させて内装されるが、フレキシブルな熱交換パイプ１のためにウオータハンマー作用のような衝撃を受けたとき熱交換パイプ１が動いて振動しやすい。このために熱交換パイプ１が隣接する部分では山部４同士が擦れ合って磨耗するという問題がある。そこで本発明では熱交換パイプ１が振動しにくくなるように次のような構造を採用している。熱交換パイプ１のジグザグ状に配置してあるために直線部分１ａとＵ字状に屈曲した曲線部分１ｂがあるが、略平行に隣り合う直線部分１ａの間を固定具５で連結して固定することでこの両者の間隔を一定に保つようにしてある。この固定具５は図４に示すようにロッド５ａの両端に略Ｃ字状の嵌合部５ｂを設けて形成されており、隣接する直線部分１ａ間にロッド５ａを配置し、両端の嵌合部５ｂを隣接する直線部分１ｂの谷部７に嵌合してある。このように固定具５で連結して固定する部分は熱交換パイプ１の直線部分１ａが略平行に隣接する部分であるが、適宜の複数箇所である。このように固定具５で熱交換パイプ１を連結して固定すると、熱交換パイプ１が動きにくいように規制することができ、熱交換パイプ１がウオータハンマー作用で振動しても熱交換パイプ１の山部４同士が擦れ合って磨耗したりするおそれがない。また熱交換パイプ１が動いたりしないように固定したことにより経年によっても熱交換パイプ１がずれたりせず、熱交換の効率に変化を生じたりすることがない。
【００１２】
また熱交換パイプ１は熱交換の効率を向上するために熱交換室３内に密に配置してあるが、このようにすると管路長さが長くなって圧力損失が大きくなるおそれがあるが、これを防止するために図５乃至図７に示すようにヘッダー方式を採用して複数の経路に分けてある。つまり、流入側ヘッダー１１と流出側ヘッダー１２との間に複数の熱交換パイプ１を並列に設けてある。熱交換パイプ１に給水する流入側管路１４の端部に流入側ヘッダー１１を設けてあり、流入側ヘッダー１１には本例の場合３つの流入口１１ａ，１１ｂ，１１ｃを分岐して形成してある。熱交換パイプ１で熱交換した水が流出する流出管路１５には流出側ヘッダー１２を設けてあり、流出側ヘッダー１２にも３つの流出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを分岐して形成してある。熱交換パイプ１は並列に配置した３本の分岐パイプＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにて形成してあり、各分岐パイプＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの端部を流入口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び流出口１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続してある。
【００１３】
なお、本例の場合、給湯用熱交換装置の一次熱交換器Ａで回収できなかった潜熱を回収する二次熱交換器Ｂに本発明の構造を採用した例について述べたが、単に顕熱を回収する熱交換器でも同様に実施できる。また本例では水を加熱して給湯する熱交換器について述べたが、水以外の被加熱媒体を加熱する熱交換器でも同様に実施できる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、山部と谷部とを交互に有する金属のコルゲート管にて内部に水等の被加熱媒体が通るフレキシブルな熱交換パイプを形成し、燃焼等にて熱を与える熱交換室内に上記熱交換パイプを任意の形状に屈曲して配置すると共に上記熱交換パイプを全長に亙って熱交換室内に内装しているので、熱交換パイプを自在に屈曲して熱交換室内に全体を配置することができると共にコルゲート管の山部がフィンと同様の作用をするようにできるものであって、伝熱面積を大きくして熱交換効率を向上できるものであり、また熱交換パイプを任意の形状に自在に曲げることができるために熱交換室内に密に熱交換パイプを配置して一層熱交換効率を向上できるものである。また、熱交換室内に配置した熱交換パイプの略平行に隣り合う部分をこの両者の間隔を一体に保つために固定具で連結して固定し、固定具はロッドの両端に嵌合部を設けて形成されており、隣接する熱交換パイプの直線部分の谷部にロッドの両端の嵌合部を嵌合してあるので、熱交換パイプの適所で略平行に隣り合う谷部を連結して固定することで、自在に屈曲できるものでも自由に動きにくいように規制することができ、熱交換パイプがウオータハンマー作用で振動しても熱交換パイプの山部同士が擦れ合って磨耗したりするおそれがない。また熱交換パイプが動いたりしないように固定したことにより経年によっても熱交換パイプがずれたりせず、熱交換の効率に変化を生じたりすることがないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す正面図である。
【図２】同上の側面図である。
【図３】同上の二次熱交換器の内部の構造を示す正面図である。
【図４】同上の固定具を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図５】同上のヘッダー方式の説明するための側面図である。
【図６】同上の流入側ヘッダー部を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】同上の熱交換パイプの分解した側面図である。
【図８】従来例の熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
１熱交換パイプ
３熱交換室
４山部
５固定具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat so as to heat a heated medium such as water flowing in a heat exchange pipe by combustion or the like.
[0002]
[Prior art]
A heat exchange pipe 1 'of this type of conventional heat exchanger is made of metal, and is formed by a straight pipe 1a' with fins 2 and a U-shaped joint pipe 1b 'as shown in FIG. A plurality of straight tubular pipes 1a 'are installed in parallel in a heat exchange chamber 3 that gives heat by combustion or the like, and a joint pipe 1b' is connected between the ends of the straight tubular pipe 1a 'outside the heat exchange chamber 3. It was connected with. Then, heat is exchanged so that water is heated by passing water as a heating medium through a heat exchange pipe 1 'composed of a straight pipe 1a' and a joint pipe 1b '.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example, the heat exchange pipe 1 'is formed in a meandering manner by forming the heat exchange pipe 1' by the straight pipe 1a 'having the fins 2 and the joint pipe 1b'. For this reason, only the straight pipe 1a 'is passed through the heat exchange chamber 3, and heat is not exchanged at the joint pipe 1b', so there is a problem that the heat transfer area is small and the heat exchange rate is poor. .
[0004]
The present invention has been made in view of the above description, and the entire heat exchange pipe can be freely arranged in the heat exchange chamber to allow heat exchange, thereby increasing the heat transfer area and improving the heat exchange efficiency. An object is to provide a heat exchanger that can be used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the heat exchanger according to claim 1 of the present invention is a flexible heat exchange in which a heated medium such as water passes through a metal corrugated pipe having alternating peaks 4 and valleys 7. The heat exchange pipe 1 is bent and arranged in an arbitrary shape in a heat exchange chamber 3 where the pipe 1 is formed and heat is given by combustion or the like, and the heat exchange pipe 1 is extended over the entire length. The inner part of the heat exchange pipe 1 is connected to and fixed to a substantially parallel portion of the heat exchange pipe 1 by a fixing tool 5 in order to keep the distance between the two together, and the fixing tool 5 is fitted to both ends of the rod 5a. 5b is provided, and is characterized in that fitting portions 5b at both ends of the rod 5a are fitted to the valley portions 7 of the linear portions 1a of the adjacent heat exchange pipes 1 . Since the heat exchange pipe 1 is formed of a metal corrugated pipe, the heat exchange pipe 1 can be bent freely so that the whole can be arranged in the heat exchange chamber 3 and the peak portion 4 of the corrugated pipe is similar to the fin. The heat exchange efficiency can be improved by increasing the heat transfer area. In addition, since the valley portions 7 adjacent to each other in the heat exchange pipe 1 arranged in the heat exchange chamber 3 are connected to each other by the fixture 5 in order to keep the distance therebetween, the heat exchange pipe 1 Even if it can be bent freely by connecting and fixing adjacent parts in parallel at almost the right place, it can be fixed so that it does not move freely, and the heat exchange pipe 1 is difficult to vibrate due to the water hammer action. It is possible to prevent the mountain parts 4 from rubbing and wearing.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show a heat exchanger for hot water supply as an example of an embodiment of the present invention. This heat exchanger for hot water supply is provided integrally with a primary heat exchanger A that recovers sensible heat and a secondary heat exchanger B that recovers latent heat that has not been recovered by the primary heat exchanger A. In this case, the structure of the present invention is adopted for the secondary heat exchanger B.
[0008]
The primary heat exchanger A of this example is the same as that of the conventional example, and a metal heat exchange pipe 1 'is formed of a straight pipe having fins and a U-shaped joint pipe 1b'. A straight tubular pipe is installed in the heat exchange chamber 6 of the primary heat exchanger A, and the ends of the straight tubular pipe are connected by a joint pipe 1b '. The heat exchange chamber 6 of the primary heat exchanger A gives heat from the combustion exhaust gas by burning the gas inside, but this heat exchange chamber 6 is close to the combustion source and exchanges heat with the high-temperature combustion exhaust gas. To do. For example, a gas combustion device 13 is connected to the heat exchange chamber 6 as shown in FIG.
[0009]
The heat exchange pipe 1 of the secondary heat exchanger B is formed of a metal corrugated pipe having alternating peaks 4 and valleys 7, and the heat exchange pipe 1 is used for heat exchange of the secondary heat exchanger B. As shown in FIG. 3, the chamber 3 is arranged to meander in a zigzag manner. At this time, the heat exchange pipe 1 is a metal corrugated pipe, and is flexible so that it can be bent freely, and is entirely housed in the heat exchange chamber 3. Moreover, although the heat exchange pipe 1 is metal, it is formed, for example with titanium, stainless steel, etc. The heat exchange chamber 3 of the secondary heat exchanger B is supplied with the low-temperature combustion exhaust gas after the heat exchange in the heat exchange chamber 6 of the primary heat exchanger A and exchanges heat. The exhaust gas outlet side communicates with the combustion exhaust gas inlet side of the heat exchange chamber 3. Further, the heat exchange chamber 3 is provided with a drain port 8 for discharging drain water from which combustion exhaust gas has condensed.
[0010]
When the gas is combusted and water is supplied from the water supply pipe 9 in the heat exchange device for hot water supply as described above, the water from the water supply pipe 9 is supplied to the heat exchange pipe 1 of the secondary heat exchanger B, and the heat exchange chamber By exchanging heat with the low-temperature combustion exhaust gas flowing through 3, the heat passing through the heat exchange pipe 1 is heated by removing latent heat from the combustion exhaust gas that has finished heat exchange in the primary heat exchanger A. At this time, the peak portion 4 of the heat exchange pipe 1 acts as a fin, and the heat exchange pipe 1 is built in the heat exchange chamber 3 over its entire length, so the heat transfer area for heat exchange is large. High efficiency when exchanging heat. The water heated by exchanging heat in the heat exchanging pipe 1 is supplied to the heat exchanging pipe 1 'of the primary heat exchanger A, and is heated to a high temperature by exchanging heat with the high-temperature combustion exhaust gas in the heat exchanging chamber 6. The heated hot water is supplied from the hot water supply pipe 10.
[0011]
In the secondary heat exchanger B, the heat exchange pipe 1 made of a corrugated pipe is bent in a zigzag shape in the heat exchange chamber 3, and the flexible heat exchange pipe 1 has an impact like a water hammer action. When received, the heat exchanging pipe 1 is likely to move and vibrate. For this reason, in the part which the heat exchange pipe 1 adjoins, there exists a problem that the peak parts 4 mutually rub against and wear. Therefore, in the present invention, the following structure is employed so that the heat exchange pipe 1 is less likely to vibrate. Since the heat exchanging pipe 1 is arranged in a zigzag shape, there is a straight portion 1a and a curved portion 1b bent in a U-shape. By doing so, the distance between the two is kept constant. As shown in FIG. 4, the fixture 5 is formed by providing substantially C-shaped fitting portions 5b at both ends of the rod 5a. The rod 5a is disposed between the adjacent linear portions 1a, and the fittings at both ends are fitted. The part 5b is fitted to the valley part 7 of the adjacent linear part 1b. The portions connected and fixed by the fixture 5 in this way are portions where the straight portions 1a of the heat exchange pipe 1 are adjacent to each other in a substantially parallel manner, and there are a plurality of appropriate portions. When the heat exchange pipe 1 is connected and fixed in this manner with the fixture 5, the heat exchange pipe 1 can be regulated so as not to move easily. Even if the heat exchange pipe 1 vibrates due to a water hammer action, the heat exchange pipe 1 There is no fear that the ridges 4 will rub against each other and wear. Further, since the heat exchange pipe 1 is fixed so as not to move, the heat exchange pipe 1 does not shift over time, and the efficiency of heat exchange does not change.
[0012]
In addition, the heat exchange pipe 1 is densely arranged in the heat exchange chamber 3 in order to improve the efficiency of heat exchange. However, in this case, there is a possibility that the pipe length becomes long and the pressure loss becomes large. In order to prevent this, a header method is adopted as shown in FIGS. That is, a plurality of heat exchange pipes 1 are provided in parallel between the inflow side header 11 and the outflow side header 12. An inflow side header 11 is provided at an end of an inflow side conduit 14 for supplying water to the heat exchange pipe 1, and in the present example, the inflow side header 11 is formed by branching three inflow ports 11a, 11b, 11c. It is. The outflow pipe 15 through which water exchanged by the heat exchange pipe 1 flows out is provided with an outflow side header 12, and the outflow side header 12 is also formed by branching three outflow ports 12 a, 12 b, 12 c. . The heat exchange pipe 1 is formed by three branch pipes Pa, Pb, Pc arranged in parallel, and ends of the branch pipes Pa, Pb, Pc are connected to the inlets 11a, 11b, 11c and the outlet 12a, 12b and 12c are connected to each other.
[0013]
In addition, in the case of this example, although the example which employ | adopted the structure of this invention for the secondary heat exchanger B which collect | recovers the latent heat which could not be collect | recovered with the primary heat exchanger A of the hot water supply heat exchanger was described, The same can be applied to the heat exchanger that recovers the heat. Moreover, although the heat exchanger which heats water and supplies hot water in this example was described, it can implement similarly in the heat exchanger which heats to-be-heated media other than water.
[0014]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 of the present invention forms a flexible heat exchange pipe through which a medium to be heated such as water passes through a metal corrugated pipe having alternately peaks and valleys, and heats it by combustion or the like. The heat exchange pipe is bent and arranged in an arbitrary shape in the heat exchange chamber, and the heat exchange pipe is installed in the heat exchange chamber over the entire length, so the heat exchange pipe can be bent freely The whole can be arranged in the heat exchange chamber and the peak portion of the corrugated tube can behave in the same manner as the fins, and the heat transfer area can be increased to improve the heat exchange efficiency, Further, since the heat exchange pipe can be freely bent into an arbitrary shape, the heat exchange pipe can be densely arranged in the heat exchange chamber to further improve the heat exchange efficiency. Moreover, in order to keep the space | interval of both of these heat exchanger pipes arrange | positioned in a heat exchange chamber in parallel substantially, it connects and fixes with a fixing tool, and a fixing part provides a fitting part in the both ends of a rod. Since the fitting portions at both ends of the rod are fitted to the valley portions of the linear portions of the adjacent heat exchange pipes, the valley portions adjacent to each other in parallel are connected at appropriate positions on the heat exchange pipe. By fixing, even if it can be bent freely, it can be regulated so that it does not move freely, and even if the heat exchange pipe vibrates due to the water hammer action, the peaks of the heat exchange pipe rub against each other and wear out. There is no fear. In addition, since the heat exchange pipe is fixed so as not to move, the heat exchange pipe does not shift over time, and the efficiency of heat exchange does not change.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the above.
FIG. 3 is a front view showing the internal structure of the secondary heat exchanger.
4A is a plan view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a side view.
FIG. 5 is a side view for explaining the header system of the above.
6A and 6B show the inflow-side header portion of the above, where FIG. 6A is a front view, and FIG.
FIG. 7 is an exploded side view of the above heat exchange pipe.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional heat exchanger.
[Explanation of symbols]
1 Heat Exchange Pipe 3 Heat Exchange Chamber 4 Mountain 5 Fixing Tool

Claims

山部と谷部とを交互に有する金属のコルゲート管にて内部に水等の被加熱媒体が通るフレキシブルな熱交換パイプを形成し、燃焼等にて熱を与える熱交換室内に上記熱交換パイプを任意の形状に屈曲して配置すると共に上記熱交換パイプを全長に亙って熱交換室内に内装し、熱交換パイプの略平行に隣り合う部分をこの両者の間隔を一体に保つために固定具で連結して固定すると共に、固定具はロッドの両端に嵌合部を設けて形成されており、隣接する熱交換パイプの直線部分の谷部にロッドの両端の嵌合部を嵌合して成ることを特徴とする熱交換器。 A flexible heat exchange pipe through which a heated medium such as water passes through a metal corrugated pipe having alternating peaks and valleys, and the heat exchange pipe in the heat exchange chamber that gives heat by combustion or the like. The heat exchange pipe is installed in the heat exchange chamber over its entire length, and the parts adjacent to each other in parallel are fixed in order to keep the distance between the two together. The fixture is formed by providing fitting portions at both ends of the rod, and fitting the fitting portions at both ends of the rod into the valley portions of the straight portions of the adjacent heat exchange pipes. The heat exchanger characterized by comprising .