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公開番号2024115866
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-27
出願番号2023021742
出願日2023-02-15
発明の名称熱交換器
出願人リンナイ株式会社
代理人弁理士法人青莪
主分類F28F 1/32 20060101AFI20240820BHJP(熱交換一般)
要約【課題】筐体1内に燃焼ガスの流れ方向に複数段、例えば、2段に分けて配置された吸熱管31を各段毎にY軸方向一方から他方に亘って結ぶ各段の蛇行流路3₁,3₂が構成され、一方の段の蛇行流路3₁から他方の段の蛇行流路3₂に被加熱流体が流れるようにした熱交換器において、温度差が最も大きくなる一方の段の蛇行流路3₁の上流端の吸熱管31と他方の段の蛇行流路3₂の下流端の吸熱管31との位置が近いと、両吸熱管の熱膨張量の差による大きな応力が筐体1に作用して耐久性を損なうため、これを防止する。
【解決手段】各段の蛇行流路3₁,3₂の上流端の吸熱管をY軸方向一方の最外側に位置する♯11と♯21の吸熱管31とし、各段の蛇行流路3₁,3₂の下流端の吸熱管をY軸方向他方の最外側に位置する♯16と♯25の吸熱管31とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、
内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備え、
吸熱管は、燃焼ガスの流れ方向に複数段に分けて配置され、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路が構成されて、蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向に複数段設けられ、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管と燃焼ガスの流れ方向に隣接する他方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管とが接続されて、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路から燃焼ガスの流れ方向に隣接する他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしたものにおいて、
各段の蛇行流路の上流端の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置する吸熱管とすると共に、各段の蛇行流路の下流端の吸熱管をＹ軸方向他方の最外側に位置する吸熱管とすることを特徴とする熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備えるものに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器において、吸熱管を、燃焼ガスの流れ方向に複数段に分けて配置し、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路を構成して、蛇行流路を燃焼ガスの流れ方向に複数段設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と下流端の吸熱管とを夫々Ｙ軸方向一方の最外側とＹ軸方向他方の最外側とに位置する吸熱管として、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段のＹ軸方向他方の最外側に位置する下流端の吸熱管と燃焼ガスの流れ方向に隣接する他方の段の蛇行流路のＹ軸方向他方の最外側に位置する上流端の吸熱管とを接続して、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路から他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－１３７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、吸熱管がその長手方向たるＸ軸方向に熱膨張すると、吸熱管が貫通してロウ付けされる筐体のＸ軸方向各側の側板がＸ軸方向に押される。上記従来例の熱交換器では、温度差が最も大きくなる２つの吸熱管、即ち、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管とが夫々Ｙ軸方向一方の最外側に位置して近接するため、両吸熱管の熱膨張量の違いによって筐体のＸ軸方向各側の側板に大きな応力が作用する。そして、この応力が繰り返し作用することで側板に亀裂が入ってしまう。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を軽減して耐久性を向上できるようにした熱交換器を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、燃焼ガスにより加熱される熱交換器であって、内部に燃焼ガスが流れる角筒状の筐体と、筐体内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィンと、これら吸熱フィン及び筐体のＸ軸方向両側の側板をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管と、これら吸熱管を筐体のＸ軸方向両側の側板の外側で直列に接続する接続部とを備え、吸熱管は、燃焼ガスの流れ方向に複数段に分けて配置され、各段の複数の吸熱管とこれら吸熱管を接続する各段用の接続部とで、これら各段の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものに亘って結ぶ蛇行流路が構成されて、蛇行流路が燃焼ガスの流れ方向に複数段設けられ、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管と燃焼ガスの流れ方向に隣接する他方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管とが接続されて、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路から燃焼ガスの流れ方向に隣接する他方の段の蛇行流路に被加熱流体が流れるようにしたものにおいて、各段の蛇行流路の上流端の吸熱管をＹ軸方向一方の最外側に位置する吸熱管とすると共に、各段の蛇行流路の下流端の吸熱管をＹ軸方向他方の最外側に位置する吸熱管とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、温度差が最も大きくなる２つの吸熱管である燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の上流端の吸熱管と他方の段の蛇行流路の下流端の吸熱管とがＹ軸方向一方の最外側とＹ軸方向他方の最外側とに可及的に離れて配置されることになる。そして、燃焼ガスの流れ方向に隣接する一方の段の蛇行流路の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの他方の段の蛇行流路の各吸熱管との温度差が小さくなる。そのため、筐体のＸ軸方向各側の側板に作用する応力を軽減することができ、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態の熱交換器の斜視図。
実施形態の熱交換器の図１とは反対方向から見た斜視図。
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図。
図３のＩＶ－ＩＶ線で切断した切断側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態の熱交換器Ａは、一端（図３、図４で上端）に図外のバーナが装着される筐体１を備えている。筐体１内には、バーナから噴出する混合気の燃焼で生ずる燃焼ガスが流れ、この燃焼ガスにより熱交換器Ａが加熱される。図３、図４に矢印ａで示す筐体１内の燃焼ガスの流れ方向に交差する直交２方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として、筐体１は、Ｘ軸方向両側の側板１１，１２と、Ｙ軸方向両側の側板１３，１４とを有する角筒状である。熱交換器Ａは、更に、筐体１内にＸ軸方向に積層して配置された複数の吸熱フィン２と、これら吸熱フィン２及び筐体１のＸ軸方向両側の側板１１，１２をＸ軸方向に貫通し、内部に被加熱流体が流れる複数の吸熱管３１と、これら吸熱管３１を筐体１のＸ軸方向両側の側板１１，１２の外側で直列に接続する接続部３２とを備えている。尚、各吸熱管３１は、各吸熱フィン２と各側板１１，１２とに貫通状態でロウ付けされる。
【００１０】
吸熱管３１は、図３に明示されているように、燃焼ガスの流れ方向に２段に分けて配置されている。具体的には、燃焼ガスの流れ方向上流側の段である第１段に、Ｙ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものまでの♯１１～♯１６の６本の吸熱管３１を配置し、燃焼ガスの流れ方向下流側の段である第２段に、第１段の隣接する各吸熱管３１，３１間のＹ軸方向中心に管のＹ軸方向中心が合致するような位置関係で、Ｙ軸方向一方の最外側に位置するものからＹ軸方向他方の最外側に位置するものまでの♯２１～♯２５の５本の吸熱管３１を配置している。尚、各吸熱フィン２には、第１段の各吸熱管３１に合致するＹ軸方向位置で燃焼ガスの流れ方向上流側に膨出する各膨出部２１が設けられており、各膨出部２１を第１段の各吸熱管３１が貫通する。
（【００１１】以降は省略されています）

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