JP6630132B2 - 熱交換器及び給湯器 - Google Patents
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Description
特にここでは、燃焼排気から効率的に受熱するために、フィンにおける伝熱管よりも排気流の下流域に、横方向に延びる帯状の切り起こしフィンを形成すると共に、その下方に、切り起こしフィンよりも横幅の小さい補助オフセットフィンを設けている。
このように伝熱管が3本となる熱交換器では、燃焼室の幅が小さくなってフィンの横幅も狭くなるため、横寸法の長い切り起こしフィンを設けることができない。また、狭い燃焼室での燃焼排気は、ファンからの風圧等もあって左右にそれほど広がらず(蛇行せず)に上下の伝熱管の間を通過するため、特許文献1のように下流域に切り起こしフィンを設けても高い熱効率を期待できない。
各フィンにおける上伝熱管の左右両側には、所定間隔をおいて上下に並ぶと共に、下段から上段へ行くに従って左右方向の長さが大きくなるようにした少なくとも三段の切り起こしフィンがそれぞれ形成されており、最下段の切り起こしフィンは、少なくとも下端部が上伝熱管の下半分と左右方向で重なる位置に配置されて、
最下段の上段に隣接する切り起こしフィンは、最下段の切り起こしフィンに対して、上伝熱管側の端部の張り出し量よりも、上伝熱管と反対側の端部の張り出し量の方が大きくなるように形成される一方、
最上段の切り起こしフィンは、下段に隣接する切り起こしフィンに対して、上伝熱管側の端部の張り出し量が、上伝熱管と反対側の端部の張り出し量よりも大きくなるように形成されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、上伝熱管と下伝熱管との間隔は、当該伝熱管の直径よりも狭く形成されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の構成において、フィンにおける上伝熱管の下方には、当該上伝熱管の下部を覆う帯状の受熱部が設けられており、下伝熱管は、少なくとも上端が受熱部と左右方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの構成において、最上段とその下段の切り起こしフィンは、上伝熱管と反対側の端部が左右方向で同じ位置にあることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかの構成において、複数段の切り起こしフィンは、上伝熱管側の端部が、下段に隣接する切り起こしフィンの同じ側の端部よりも上伝熱管側へそれぞれ張り出して、左右方向で全て異なる位置にあることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、給湯器であって、バーナと、請求項1乃至5の何れかに記載の熱交換器とを備えてなることを特徴とする。
特に、切り起こしフィンを、下段から上段へ行くに従って左右方向の長さが大きくなるように三段形成して、最下段の上段に隣接する切り起こしフィンを、最下段の切り起こしフィンに対して、上伝熱管側の端部の張り出し量よりも、反対側の張り出し量の方が大きくなるように形成する一方、最上段の切り起こしフィンを、下段に隣接する切り起こしフィンに対して、上伝熱管側の端部の張り出し量が、反対側の張り出し量よりも大きくなるように形成しているので、上伝熱管と下伝熱管との間を通過する燃焼排気の流れに沿って切り起こしフィンを配置でき、熱効率の一層の向上が期待できる。
請求項2及び3に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、上伝熱管と下伝熱管との間隔が狭くなり、この狭い隙間を通った燃焼排気を左右方向へ広がるように流して切り起こしフィンへ確実に接触させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の何れかの効果に加えて、最上段とその下段の切り起こしフィンの上伝熱管と反対側の端部を左右方向で同じ位置としているので、下伝熱管の外側を流れる燃焼排気を当該端部へ確実に接触させることができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1乃至4の何れかの効果に加えて、複数段の切り起こしフィンの上伝熱管側の端部を、下段に隣接する切り起こしフィンの端部よりも上伝熱管側へそれぞれ張り出させることで、左右方向で全て異なる位置となるようにしているので、上伝熱管の外側を回り込むように流れる燃焼排気と効果的に接触させることができる。
図1は、給湯器における燃焼装置部分を示す断面図で、給湯器1は、図示しない筐体内に、下方から、バーナユニット3、熱交換器4、排気缶5の順に設置した燃焼装置2を収容している。燃焼装置2は、バーナユニット3の下ケーシング6の上部に、熱交換器4の中ケーシング7を組み付け、中ケーシング7の上部に、排気缶5の上ケーシング8を組み付けることで、内部が連通する単一の缶体2aを形成している。
最下段の切り起こしフィン34は、切り起こしフィン33よりも下方で且つ上伝熱管25Aの下半分側で上伝熱管25Aの外側へ左右方向で重なるように配置されて、内側端部34aが切り起こしフィン33の内側端部33aよりも外側に位置し、外側端部34bも切り起こしフィン33の外側端部33bよりも内側に位置する長さで横長帯状に形成されている。
また、給湯側熱交換器13の各フィン15の左右両端は、上下が斜めにカットされて、前側に折曲される立ち上げ片40が形成されている。よって、上仕切部材37と中ケーシング7とには立ち上げ片40における上下方向の中間部40aのみが当接するようになっている。同様に、風呂側熱交換器14の各フィン24の左右両端も、上下が斜めにカットされて、前側に折曲される立ち上げ片41が形成されて、上仕切部材37と中ケーシング7とには立ち上げ片41における上下方向の中間部41aのみが当接するようになっている。
一方、下伝熱管25B,25Bの間を通過した燃焼排気は、上伝熱管25Aの下方から左右へ分かれて広がり、一部の燃焼排気は一点鎖線矢印bで示すように、上伝熱管25Aの左右を回り込むように流れて、切り起こしフィン34の内側端部34a、切り起こしフィン33の内側端部33a、切り起こしフィン32の内側端部32aの順に接触した後、上方の排気缶5へ至る。また、他の一部の燃焼排気は、二点鎖線矢印cで示すように、一点鎖線矢印bよりさらに外側へ膨らんで切り起こしフィン34の外側端部34bに接触して点線矢印aの流れと合流し、切り起こしフィン33の外側端部33b、切り起こしフィン32の外側端部32bの順に接触して上方の排気缶5へ至る。これにより、各フィン24において、燃焼排気の流れに沿って各切り起こしフィン32〜34の端部と接触させることができ、効果的に受熱できる。
そして、最上段とその下段の切り起こしフィン32,33の外側端部32a、33bを左右方向で同じ位置としているので、下伝熱管25Bのそれぞれ外側を流れる燃焼排気を両外側端部32b、33bへ確実に接触させることができる。
加えて、複数段の切り起こしフィン32〜34の内側端部32a,33a,34aを、下段に隣接する切り起こしフィンの内側端部よりも上伝熱管25A側へそれぞれ張り出させることで、左右方向で全て異なる位置となるようにしているので、上伝熱管25Aの外側を回り込むように流れる燃焼排気と効果的に接触させることができる。
また、下伝熱管25Bと受熱部31との位置関係も、少なくとも下伝熱管25Bの上端が受熱部31と左右方向へ重なるものであれば、上記形態よりも上方に配置してもよい。
さらに、切り起こしフィンの数は三段に限らず、二段としたり、四段以上としたりすることもできる。
特にここでは、給湯側熱交換器13のフィン15を、風呂側熱交換器14のフィン24よりも上下方向の幅を小さく形成して、フィン15の上端を、フィン24の上端よりも上側に位置させているので、第1燃焼室38を第2燃焼室39よりも上下方向に広く形成して燃焼能力の高い第1バーナ群9の燃焼空間を大きく確保することができる。よって、安定的な燃焼に繋がる。
Claims (6)
- 所定方向に等間隔をおいて配列される複数の板状のフィンと、
前記フィンをその配列方向に貫通し、前記配列方向から見て三角形の頂点に位置するように配設される、左右2本の下伝熱管及び1本の上伝熱管と、を含んでなる熱交換器であって、
各前記フィンにおける前記上伝熱管の左右両側には、所定間隔をおいて上下に並ぶと共に、下段から上段へ行くに従って左右方向の長さが大きくなるようにした少なくとも三段の切り起こしフィンがそれぞれ形成されており、最下段の前記切り起こしフィンは、少なくとも下端部が前記上伝熱管の下半分と左右方向で重なる位置に配置されて、
最下段の上段に隣接する前記切り起こしフィンは、最下段の前記切り起こしフィンに対して、前記上伝熱管側の端部の張り出し量よりも、前記上伝熱管と反対側の端部の張り出し量の方が大きくなるように形成される一方、
最上段の前記切り起こしフィンは、下段に隣接する前記切り起こしフィンに対して、前記上伝熱管側の端部の張り出し量が、前記上伝熱管と反対側の端部の張り出し量よりも大きくなるように形成されることを特徴とする熱交換器。 - 前記上伝熱管と前記下伝熱管との間隔は、当該伝熱管の直径よりも狭く形成されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記フィンにおける前記上伝熱管の下方には、当該上伝熱管の下部を覆う帯状の受熱部が設けられており、前記下伝熱管は、少なくとも上端が前記受熱部と左右方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換器。
- 最上段とその下段の前記切り起こしフィンは、前記上伝熱管と反対側の端部が左右方向で同じ位置にあることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の熱交換器。
- 前記複数段の切り起こしフィンは、前記上伝熱管側の端部が、下段に隣接する前記切り起こしフィンの同じ側の端部よりも前記上伝熱管側へそれぞれ張り出して、左右方向で全て異なる位置にあることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の熱交換器。
- バーナと、請求項1乃至5の何れかに記載の熱交換器とを備えてなる給湯器。
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