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公開番号2024115869
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-27
出願番号2023021745
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が構成され、燃焼ガスの流れ方向上流側の第1段の蛇行流路3₁の上流端の#11の吸熱管31と燃焼ガスの流れ方向下流側の第2段の蛇行流路3₂の下流端の#21の吸熱管31とが共にY軸方向一方に位置するようにした熱交換器において、#11と#21の両吸熱管31,31の熱膨張量の差によって筐体1に作用する応力を軽減して、耐久性を向上できるようにする。
【解決手段】第2段の蛇行流路3₂の各吸熱管31よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する吸熱フィン2の部分に切欠きを設ける。第2段の蛇行流路3₂の下流端の吸熱管31に対応する第1切欠き22₁を下流端以外の各吸熱管31に対応する第2切欠き22₂よりも大きく形成する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
バーナでの燃焼により生ずる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２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上流側の第１段と、燃焼ガスの流れ方向下流側の第２段との２段に設けられ、第１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ものとして、第１段の蛇行流路の下流端の吸熱管と第２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が接続されて、第１段の蛇行流路から第２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、
第２段の蛇行流路の各吸熱管よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する吸熱フィンの部分に切欠きが設けられ、第２段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管に対応する切欠きを第１切欠き、第２段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管に対応する各切欠きを第２切欠きとして、第１切欠きは第２切欠きよりも大きく形成されることを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と前記第１切欠きとの間の前記吸熱フィンの部分の幅は、前記各第２切欠きと当該各第２切欠きに対し燃焼ガスの流れ方向上流側に隣接する前記第１段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管との間の吸熱フィンの部分の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する上流端の吸熱管と前記第２段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管との間の距離を、第１段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの第２段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管との間の距離よりも大きくすることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
燃焼ガスが前記第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管に向かうのを抑制する通気抵抗部が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１又は２記載の熱交換器であって、前記筐体の燃焼ガスの流れ方向下流端の開口を覆う排気集合部が設けられ、排気集合部に燃焼ガスを排出する排気口が開設されるものにおいて、排気口は、排気集合部のＹ軸方向他方に片寄った部分に設けられ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 2,600 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２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上流側の第１段と、燃焼ガスの流れ方向下流側の第２段との２段に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、第１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ものとして、第１段の蛇行流路の下流端の吸熱管と第２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、第１段の蛇行流路から第２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第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管（冷たい被加熱流体が流入する吸熱管）と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管（加熱された被加熱流体が流出する吸熱管）とが夫々Ｙ軸方向一方の最外側に位置して近接する。そのため、当該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、バーナでの燃焼により生ずる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２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上流側の第１段と、燃焼ガスの流れ方向下流側の第２段との２段に設けられ、第１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ものとして、第１段の蛇行流路の下流端の吸熱管と第２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が接続されて、第１段の蛇行流路から第２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、第２段の蛇行流路の各吸熱管よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に位置する吸熱フィンの部分に切欠きが設けられ、第２段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管に対応する切欠きを第１切欠き、第２段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管に対応する各切欠きを第２切欠きとして、第１切欠きは第２切欠きよりも大きく形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、最も温度が高くなる第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管への吸熱フィンを介しての伝熱を大きく形成した第１切欠きによって低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を減少させて、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。
【０００８】
また、本発明においては、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第１切欠きとの間の吸熱フィンの部分の幅を、各第２切欠きと当該各第２切欠きに対し燃焼ガスの流れ方向上流側に隣接する第１段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管との間の吸熱フィンの部分の幅よりも大きくすることが望ましい。これによれば、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管への吸熱フィンを介しての伝熱が促進されて、当該吸熱管に対し燃焼ガスの流れ方向下流側に位置する第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管に向かう燃焼ガスの温度が低下し、第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管への燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を一層減少させて、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る。
【０００９】
更に、本発明においては、第１段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路のＹ軸方向一方の最外側に位置する下流端の吸熱管との間の距離を、第１段の蛇行流路の上流端以外の各吸熱管と当該各吸熱管に最寄りの第２段の蛇行流路の下流端以外の各吸熱管との間の距離よりも大きくすることが望ましい。このように、最も温度差が大きくなる第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管との間の距離を大きくすることで、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る。
【００１０】
また、本発明においては、燃焼ガスが前記第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管に向かうのを抑制する通気抵抗部を設けることが望ましい。これによれば、最も温度が高くなる第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管の周りに燃焼ガスが流れ難くなり、当該吸熱管の燃焼ガスからの伝熱を低下させることができる。そのため、第１段の蛇行流路の上流端の吸熱管と第２段の蛇行流路の下流端の吸熱管との温度差を一層減少させて、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る。
（【００１１】以降は省略されています）

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