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発明の名称 熱交換器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−82886(P2001−82886A)
公開日 平成13年3月30日(2001.3.30)
出願番号 特願平11−260071
出願日 平成11年9月14日(1999.9.14)
代理人 【識別番号】100107308
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
【テーマコード(参考)】
3L103
【Fターム(参考)】
3L103 AA01 AA37 DD08 DD34 DD38 
発明者 白野 忠司
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 伝熱用流体を通過させる直筒状の伝熱チューブの外周部に、その伝熱チューブの長手方向に沿う板状の伝熱フィンが設けられている熱交換器であって、前記伝熱フィンは、平らな板状の平板フィンと凹凸のある板状の凹凸板フィンとから構成され、前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの外周部に前記凹凸板フィンを接触させかつ前記伝熱チューブの径方向に隣り合う前記平板フィンの間に前記凹凸板フィンを位置させるように、それらフィンを二枚重ねとして、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている熱交換器。
【請求項2】 前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、それらの一端部を前記伝熱チューブの外周部に取付けた状態で、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】 前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンの組フィンの複数が、それらそれぞれの一端部を前記伝熱チューブの外周部に周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている請求項2に記載の熱交換器。
【請求項4】 前記凹凸板フィンは、前記伝熱チューブの長手方向視で凹凸を呈する波形状に形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。
【請求項5】 前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの長手方向に並ぶ状態で複数設けられている請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。
【請求項6】 前記伝熱チューブの長手方向において隣り合う前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンのうち前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの周方向に同位相でかつ前記伝熱チューブの径方向に同位置のものどうしの凹凸が逆になるように配置されている請求項5に記載の熱交換器。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱用流体を通過させる直筒状の伝熱チューブの外周部に、その伝熱チューブの長手方向に沿う板状の伝熱フィンが設けられている熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような熱交換器は、通常、フィンチューブ型熱交換器と呼ばれ、直筒状の伝熱チューブの外周部に、伝熱チューブの周方向に間隔を隔てて板状の伝熱フィンが取付けられ、例えば、伝熱チューブ内に水などの低温側伝熱用流体を通過させるとともに、伝熱チューブの外周部に低温側伝熱用流体の流動方向と対向または並行するように燃焼排ガスなどの高温側伝熱用流体を通過させて、伝熱フィンを通して伝熱させることによって、伝熱用流体どうしを熱交換させるようにしている。そして、例えば、図8に示すように、伝熱チューブ12aの外周部に、伝熱チューブ12aの長手方向に沿う平らな板状の伝熱フィン13aが伝熱チューブ12aの周方向に間隔を隔てて取付けられ、伝熱チューブ12a内に伝熱用流体を通過させるとともに、伝熱フィン13aどうしの間の空間に伝熱用流体を通過させるものや、図9に示すように、伝熱チューブ12bの長手方向に沿う伝熱チューブ12bの長手方向視で凹凸を呈する波形状の伝熱フィン13bが、その一端部を伝熱チューブ12bの外周部に取付けた状態で、伝熱チューブ12bの外周部に捲回され、伝熱チューブ12b内に伝熱用流体を通過させるとともに、伝熱フィン13bどうしの間の空間に伝熱用流体を通過させるものが知られている。なお、図8および9の(イ)については、熱交換器の斜視図を示し、図8および9の(ロ)については、熱交換器の縦断面図を示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなフィンチューブ型熱交換器においては、伝熱フィンの伝熱面積、すなわち伝熱フィンの表面積などが大きくなるほど伝熱能力が向上して、伝熱用流体どうしの熱交換率を向上させることができるものとなっている。しかしながら、図8に示されている熱交換器においては、伝熱チューブ12aの径方向の内方側よりも外方側の方が伝熱チューブ12aの周方向に隣り合う伝熱フィン13aどうしの間隔が広がるものとなっており、伝熱フィン間の通過面積が大きくなるので、伝熱用流体の流速が落ちたり、偏流が起こるものとなり、伝熱面積をあまり大きくすることができないものとなっている。また、図9に示されている熱交換器においても、伝熱フィン13bが、凹凸の間の断面形状が伝熱チューブ12bの径方向の内方側および外方側に広がった形状となっており、伝熱フィン間の通過面積が大きくなり、伝熱面積をあまり大きくすることができないものとなっている。したがって、上記従来の熱交換器では、伝熱フィン間の通過面積が大きくなり、伝熱チューブの伝熱面積を十分に大きくすることができず、伝熱能力が向上せず、伝熱用流体どうしの熱交換率を向上させることができないものとなっていた。
【0004】また、伝熱フィン間の通過面積を小さくするために、上記の如く、図8および9に示されている熱交換器において、伝熱フィンを伝熱チューブの径方向に複数層、すなわち重なり部分を形成させるように構成する比較例が考えられる。
【0005】つまり、図10に示すように、伝熱チューブ12aの外周部に、伝熱チューブ12aの長手方向に沿う平らな板状の伝熱フィン13aが伝熱チューブ12aの周方向に間隔を隔てて取付けられ、伝熱用直筒体14aの外周部に、伝熱用直筒体14aの長手方向に沿う平らな板状の伝熱フィン13cが伝熱用直筒体14aの周方向に間隔を隔てて取付けられ、伝熱チューブ12aが伝熱チューブ12aに取付けられている伝熱フィン13aを伝熱用直筒体14aの内周部に接触させるように伝熱用直筒体14aに嵌め込ませて、伝熱チューブ12aに取付けられている伝熱フィン13aどうしの間の空間、および、伝熱用直筒体14aに取付けられている伝熱フィン13cどうしの間の空間に伝熱用流体を通過させるものが考えられる。なお、図10の(イ)においては、一部を省略した熱交換器の斜視図を示し、図10の( ロ) においては、熱交換器の縦断面図を示している。
【0006】また、図11に示すように、伝熱チューブ12bの長手方向に沿う伝熱チューブ12bの長手方向視で凹凸を呈する波形状の伝熱フィン13bが、その一端部を伝熱チューブ12bの外周部に取付けた状態で、伝熱チューブ12bの外周部の全周を覆うように捲回され、伝熱用直筒体14bの長手方向に沿う伝熱用直筒体14bの長手方向視で凹凸を呈する波形状の伝熱フィン13dが、その一端部を伝熱用直筒体14bの外周部に取付けた状態で、伝熱用直筒体14bの外周部の全周を覆うように捲回され、伝熱チュー12bブが伝熱チューブ12bに捲回されている伝熱フィン13bを伝熱用直筒体14bの内周部に接触させるように伝熱用直筒体14bに嵌め込ませて、伝熱チューブ12bに取付けられている伝熱フィン13bどうしの間の空間、および、伝熱用直筒体14bに取付けられている伝熱フィン13dの間の空間に伝熱用流体を通過させるものが考えられる。なお、図11の(イ)においては、一部を省略した熱交換器の斜視図を示し、図11の( ロ) においては、熱交換器の縦断面図を示している。
【0007】しかしながら、図10に示されている熱交換器においては、外周部に伝熱フィン13aを取付けた伝熱チューブ12aと、外周部に伝熱フィン13cを取付けた伝熱用直筒体14aとを別々に製作しなければならず、その分コストアップを招いたり、伝熱チューブ12aおよび伝熱用直筒体14aの径方向および周方向に製作誤差があると、伝熱チューブ12aに取付けられている伝熱フィン13aを伝熱用直筒体14aの内周部に接触させることができず、伝熱直筒体14aと伝熱チューブ12aに取付けられている伝熱フィン13aとの間で伝熱できない虞があるために、図10に示されている熱交換器の製作が難しいものとなっている。また、図11に示されている熱交換器においても、図10に示されている熱交換器と同様に、外周部に伝熱フィン13bを取付けた伝熱チューブ12bと、外周部に伝熱フィン13dを取付けた伝熱用直筒体14bとを別々に製作しなければならず、その分コストアップを招いたり、伝熱チューブ12bおよび伝熱用直筒体14bの径方向および周方向に製作誤差があると、伝熱チューブ12bに取付けられている伝熱フィン13bを伝熱用直筒体14bの内周部に接触させることができず、伝熱直筒体14bと伝熱チューブ12bに取付けられている伝熱フィン13bとの間で伝熱できない虞があるために、熱交換器の製作が難しいものとなっている。
【0008】本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、製作を容易にしながら、伝熱フィン間の通過面積を小さくして、伝熱チューブの伝熱面積を十分に大きくすることを可能として、熱交換率を向上させることが可能となる熱交換器を提供する点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために、請求項1に記載の発明によれば、伝熱用流体を通過させる直筒状の伝熱チューブの外周部に、その伝熱チューブの長手方向に沿う板状の伝熱フィンが設けられている熱交換器であって、前記伝熱フィンは、平らな板状の平板フィンと凹凸のある板状の凹凸板フィンとから構成され、前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの外周部に前記凹凸板フィンを接触させかつ前記伝熱チューブの径方向に隣り合う前記平板フィンの間に前記凹凸板フィンを位置させるように、それらフィンを二枚重ねとして、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている。
【0010】つまり、平板フィンと凹凸板フィンを二枚重ねとして、伝熱チューブの外周部に凹凸板フィンを接触させるように伝熱チューブの外周部の全周に捲回させ、さらに、伝熱チューブの径方向に隣り合う平板フィンの間に凹凸板フィンを位置させるように伝熱チューブの外周部に捲回されているので、伝熱チューブの径方向に隣り合う平板フィンの間隔を維持する状態で、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンが伝熱チューブの径方向に複数層、すなわち重なり部分を作ることができ、伝熱フィン間の通過面積を小さくすることが可能となるとともに、伝熱チューブの外周部に平板フィンと凹凸板フィンの二枚重ねのフィンを捲回させるので、伝熱チューブの径方向および周方向に製作誤差が生じても、平板フィンと凹凸板フィンどうしおよび凹凸板フィンと伝熱チューブの外周部とを接触させることが可能となる。したがって、伝熱チューブの径方向および周方向に製作誤差が生じても、平板フィンと凹凸板フィンどうしおよび凹凸板フィンと伝熱チューブの外周部とを接触させて伝熱することが可能となるので、熱交換器の製作が容易になるとともに、平板フィンと凹凸板フィンの二枚重ねのフィンを伝熱チューブの径方向に重なり部分を作り、伝熱フィン間の通過面積を小さくすることが可能となり、伝熱フィンの伝熱面積を大きくすることが可能となり、伝熱用流体どうしの熱交換率を向上させることが可能となる。
【0011】請求項2に記載の発明によれば、前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、それらの一端部を前記伝熱チューブの外周部に取付けた状態で、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている。したがって、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンの一端部を伝熱チューブの外周部に取付けた状態で、伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されているので、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンを容易に伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回させることが可能となり、熱交換器の製作がより容易なものとなる。
【0012】請求項3に記載の発明によれば、前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンの組フィンの複数が、それらそれぞれの一端部を前記伝熱チューブの外周部に周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、前記伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている。つまり、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンの組フィンの複数が、それらそれぞれの一端部を伝熱チューブの外周部に周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、伝熱チューブの外周部に凹凸板フィンを接触させかつ伝熱チューブの径方向に隣り合う平板フィンの間に凹凸板フィンを位置させるように、伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回されている。したがって、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンの組フィンのひとつを伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回させるものと比較して、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンにおける伝熱チューブの外周部に捲回させる長さを短くすることができ、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンを容易に伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回させることが可能となる。
【0013】請求項4に記載の発明によれば、前記凹凸板フィンは、前記伝熱チューブの長手方向視で凹凸を呈する波形状に形成されている。つまり、凹凸板の形成を容易にすることが可能となるとともに、凹凸板フィンにおける伝熱チューブの長手方向視での凹凸の間隔を一定間隔に容易に形成することも可能となる。そして、例えば、凹凸板フィンにおける伝熱チューブの長手方向視での凹凸の間隔を一定間隔に形成すると、伝熱フィン間の通過面積を均一にすることが可能となり、伝熱フィンにて的確に伝熱することが可能となり、より一層伝熱能力を向上させることが可能となる。
【0014】請求項5に記載の発明によれば、前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの長手方向に並ぶ状態で複数設けられている。つまり、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンのそれぞれが伝熱チューブの長手方向に1枚のものと比較して、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンにおける伝熱チューブの長手方向の長さを短くすることができるとともに、伝熱チューブの長手方向に並ぶ状態で複数設けられている二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンのそれぞれを各別に伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回させることが可能となり、二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンを容易に伝熱チューブの外周部に渦巻き状に捲回させることが可能となる。
【0015】請求項6に記載の発明によれば、前記伝熱チューブの長手方向において隣り合う前記二枚重ねとなる前記平板フィンと前記凹凸板フィンのうち前記凹凸板フィンが、前記伝熱チューブの周方向に同位相でかつ前記伝熱チューブの径方向に同位置のものどうしの凹凸が逆になるように配置されている。つまり、伝熱チューブの長手方向において隣り合う二枚重ねとなる平板フィンと凹凸板フィンのうち凹凸板フィンが、伝熱チューブの周方向に同位相でかつ伝熱チューブの径方向に同位置のものどうしの凹凸が逆になるように配置させることによって、伝熱チューブの外周部を通過させる伝熱用流体を伝熱チューブの長手方向に沿って直流させるのではなく、その伝熱用流体の流れを乱して、伝熱用流体と伝熱フィンとの接触を効率よく行い、伝熱能力の向上を図ることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明にかかる熱交換器を貯湯タンクの水を加熱するための水加熱用の熱交換器に適応した例を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕この貯湯タンク1には、図1に示すように、貯湯タンク1内の湯水を循環させるための循環路2が接続され、この循環路2に水加熱用の熱交換器3が設けられている。また、貯湯タンク1には、その底部から貯湯タンク1に水道水圧を用いて給水する給水路4が接続され、その上部から風呂場や台所などの所定の箇所に給湯する給湯路5が接続され、給湯された量だけの水を給水路4から貯湯タンク1に給水するようにしている。そして、循環路2を通流する湯水を貯湯タンク1内に戻す、または、貯湯タンク1内の湯水を循環路2に取り出すために、循環路2と貯湯タンク1とが、貯湯タンク1の上部および底部の2箇所で連通接続されている。
【0017】また、貯湯タンク1内に加熱された湯を貯湯する際には、貯湯タンク1の底部の水を循環路2に取り出し、その水を熱交換器3で加熱しながら循環路2を循環させて、その加熱された湯を貯湯タンク1の上部に戻して温度成層を形成して貯湯する。つまり、貯湯タンク1内の湯水は、貯湯タンク1の上部と底部との湯水の温度差による密度差、および、貯湯タンク1の上部における循環路2との接続箇所と熱交換器3の上端部との間における鉛直方向の高さに基づいて、貯湯タンク1内の湯水をドラフトにより循環路2を通して自然循環するように構成されている。
【0018】前記熱交換器3は、図2に示すように、燃焼排ガスなどの高温側伝熱用流体を通過させる伝熱流体通路6内に、貯湯タンク1内の湯水を通過させる断面形状が円形の直筒状の伝熱チューブ7が設けられ、その伝熱チューブ7の外周部に、伝熱チューブ7の長手方向に沿う板状の伝熱フィン8が設けられている。そして、前記熱交換器3は、伝熱チューブ7の長手方向が鉛直方向と同じ方向になるように設置され、燃焼排ガスなどの伝熱用流体の流動方向が、伝熱チューブ7内を通過する湯水である低温側伝熱用流体の流動方向と対向するように伝熱チューブ7の外周部に通過させるようにして、伝熱フィン8および伝熱チューブ7を通して伝熱させることによって、伝熱チューブ7内を通過する湯水を加熱するように構成されている。また、前記熱交換器3は、前記の如く、ドラフトにより貯湯タンク1内の湯水を自然循環にて加熱することになるので、貯湯タンク1内により多くの加熱された湯を貯湯するために、鉛直方向、すなわち伝熱チューブの長手方向に極力小さくなるように構成されている。
【0019】前記熱交換器3の構成について、以下、具体的に説明する。前記伝熱チューブ7の外周部に設けられる伝熱フィン8は、図3および4に示すように、平らな板状の平板フィン9(例えば、ステンレス製)と凹凸のある板状の凹凸板フィン10(例えば、ステンレス製)とから構成され、凹凸板フィン10は、鉛直方向視、すなわち伝熱チューブ7の長手方向視で波形を呈する波形状に形成されている(例えば、凹凸板フィン10の波形の間隔は、2mmとし、波形の高さは、2mmとする)。なお、図3においては、熱交換器3の製作途中を示す概略図であり、その大きさは実際の大きさを示すものではない。また、平板フィン9および凹凸板フィン10は、伝熱チューブ7の長手方向において、1枚のフィンで形成されている。
【0020】そして、平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11の複数が、それらそれぞれの一端部を伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に凹凸板フィン10を接触させかつ伝熱チューブ7の径方向に隣り合う平板フィン9の間に凹凸板フィン10を位置させるように、それらフィン9,10を二枚重ねとして、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回されている。
【0021】説明を加えると、平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11が2つ設けられ、それら組フィン11のそれぞれの一端部が、凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の径方向の内方側に位置させる状態で、伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて取付けられている。そして、それら組フィン11が、凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の外周部に接触させかつ組フィン11どうしが接触するように、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回されている。
【0022】このようにして、平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11が、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回されると、平板フィン9と凹凸板フィン10との間の空間が伝熱流体通路6に形成されることになり、伝熱チューブ7内に貯湯タンク1の湯水を通過させ、かつ、平板フィン9と凹凸板フィン10との間の空間に燃焼排ガスなどの高温側伝熱用流体を通過させることにより熱交換されることになる。
【0023】前記熱交換器3の製作手順について説明する。まず、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11のそれぞれの一端部が、図3に示すように、凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の径方向の内方側に位置させる状態で、伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて溶接により取付けられている。なお、平板フィン9の表面には、薄い板状のロウ材が貼り付けられている。そして、それら組フィン11が、凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の外周部に接触させかつ組フィン11どうしが接触するように、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10をともに弾性変形しながら伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしている。
【0024】このようにして、平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11の複数が、図4に示すように、伝熱チューブ7の外周部に凹凸板フィン10を接触させかつ伝熱チューブ7の径方向に隣り合う平板フィン9の間に凹凸板フィン10を位置させるように、それらフィン9,10を二枚重ねとして、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回されることになる。ちなみに、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回した状態で、伝熱チューブ7の径方向の内方側、すなわち伝熱チューブ7の中心方向に押圧するようにしてもよい。そして、前記の如く、平板フィン9と凹凸板フィン10が伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回された状態で、加熱炉にて加熱してロウ材を溶融させて、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所をロウ付けするようにしている。
【0025】また、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10をともに弾性変形しながら伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回させる製作方法は、伝熱チューブ7を固定した状態で、平板フィン9と凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回したり、逆に、平板フィン9と凹凸板フィン10を固定した状態で、伝熱チューブ7を回転させるなど各種の製作方法が可能である。そして、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所のロウ付けについても、その他各種のロウ付け方法を適応することも可能である。
【0026】例えば、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所における伝熱チューブ7の長手方向の一端部にロール状のロウ材を配置させた状態で、ロウ材を加熱して溶融させることにより、ロウ材が伝熱チューブ7の長手方向に沿って回転して、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所にロウ材が配置されることになる。そして、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所にロウ材が配置された状態で、加熱炉にて加熱してロウ材を溶融させて、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所をロウ付けするようにしている。また、平板フィン9と凹凸板フィン10が伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回された状態で、ロウ材を溶融させている溶融槽に浸漬させて、加熱炉にて加熱してロウ材を溶融させて、凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部との接触箇所、および、凹凸板フィン10と平板フィン9との接触箇所をロウ付けするようにすることも可能である。
【0027】このようにして、伝熱チューブ7の径方向および周方向に製作誤差が生じても、平板フィン9と凹凸板フィン10を二枚重ねとして、伝熱チューブ7の外周部に凹凸板フィン10を接触させるように伝熱チューブ7の外周部に捲回させ、さらに、伝熱チューブ7の径方向に隣り合う平板フィン9の間に凹凸板フィン10を位置させるように伝熱チューブ7の外周部に捲回させるだけで、平板フィン9と凹凸板フィン10どうしおよび凹凸板フィン10と伝熱チューブ7の外周部とを接触させて伝熱することが可能となり、この熱交換器3を容易に製作することが可能となるとともに、伝熱チューブの径方向に隣り合う平板フィンの間隔を維持する状態で、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が伝熱チューブ7の径方向に複数層になるようにすること、すなわち重なり部分を作ることができ、伝熱フィン8間の通過面積を小さくかつ均一にすることが可能となり、伝熱能力を向上させて伝熱用流体どうしの熱交換率を向上させることが可能となる。
【0028】〔第2実施形態〕この第2実施形態は、上記第1実施形態の別実施形態であり、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が、伝熱チューブ7の長手方向に並ぶ状態で複数設けられている例を示すものである。以下、図面に基づいて説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については、同符号を示すことにより、その詳細な説明は省略する。
【0029】この第2実施形態における熱交換器3は、図5に示すように、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が、伝熱チューブ7の長手方向に並ぶ状態で複数設けられ、それぞれの二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が、それらの一端部を伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に凹凸板フィン10を接触させかつ伝熱チューブ7の径方向に隣り合う平板フィン9の間に凹凸板フィン10を位置させるように、それらフィン9,10を二枚重ねとして、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回されている。なお、図5の(イ)においては、熱交換器3の斜視図を示し、図5の(ロ)においては、熱交換器3の縦断面図のうち一部を省略した拡大図を示している。
【0030】そして、伝熱チューブ7の長手方向において隣り合う二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10のうち凹凸板フィン10が、伝熱チューブ7の周方向に同位相でかつ伝熱チューブ7の径方向に同位置のものどうしの凹凸が逆になるように配置されている。具体的に説明すると、図5に示すように、伝熱チューブ7の長手方向に並ぶ二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10のそれぞれが、各別に伝熱チューブ7の外周部に捲回されている。そして、伝熱チューブ7の長手方向に隣り合う凹凸板フィン10は、互いに凹凸の位相が異なるものが配置され、伝熱チューブ7の長手方向に隣り合う二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10のうち凹凸板フィン10どうしが、伝熱チューブ7の長手方向視において、その凹凸の位相が伝熱チューブ7の周方向にずれるように配置されている。
【0031】なお、凹凸板フィン10のそれぞれが、その凹凸の位相が同じに形成され、伝熱チューブ7の長手方向に隣り合う二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10のうち凹凸板フィン10どうしは、その一端部が伝熱チューブ7の周方向に異なる位置に取付けられた状態で、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回させることにより、伝熱チューブ7の長手方向において隣り合う二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10のうち凹凸板フィン10が、伝熱チューブ7の周方向に同位相でかつ伝熱チューブ7の径方向に同位置のものどうしの凹凸が逆になるようにすることも可能である。
【0032】〔別実施形態〕
(1)上記第1および2実施形態では、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11が二つけられ、それら組フィン11の一端部を伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしているが、図6に示すように、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11をひとつ設けて、組フィン11の一端部を伝熱チューブ7の外周部に取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしてもよい。また、前記の如く、図6に示す構成に代えて、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の組フィン11が3つ以上設けられ、それら組フィン11の一端部を伝熱チューブ7の外周部に伝熱チューブ7の周方向に間隔を隔てて取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしてもよい。
【0033】(2)上記第1および2実施形態では、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が、それらの一端部を伝熱チューブ7の外周部に取付けた状態で、伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしているが、例えば、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10が、伝熱チューブ7の外周部の直径よりも少し大きな直径になるように渦巻き状に捲回され、その捲回された二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の内周部に伝熱チューブ7を嵌め込み、伝熱チューブ7の径方向の内方側、すなわち伝熱チューブ7の中心方向に押圧するなど、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10の一端部を伝熱チューブ7の外周部に取付けずに、二枚重ねとなる平板フィン9と凹凸板フィン10を伝熱チューブ7の外周部に渦巻き状に捲回するようにしてもよい。
【0034】(3)上記第1および2実施形態では、凹凸板フィン10が、図3および4に示すように、伝熱チューブ7の長手方向視で波形を呈する波形状に形成されているが、伝熱チューブ7の長手方向視で呈する凹凸は、例えば、図7に示すように、凹凸部が三角形や矩形となる波形など、凹凸板フィン10の一部分を切り起こすことにより形成される凹凸でもよく、その他各種の凹凸形状が適応可能である。
【0035】(4)上記第1および2実施形態では、貯湯タンク1の湯水をドラフトにより自然循環させながら加熱するようにしているが、例えば、循環路2に循環ポンプを設けて、循環ポンプを作動させることにより、貯湯タンク1内の湯水を強制循環させながら加熱するようにしてもよい。
【0036】(5)上記第1および2実施形態では、本発明にかかる熱交換器を貯湯タンク1内の湯水を加熱する水加熱用の熱交換器として適応した例を示しているが、例えば、高温側の気体と低温側の気体を熱交換させる熱交換器など各種の熱交換器に適応可能である。




 

 


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