(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部を所定間隔をおいて形成すると共に各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し、またバッフルプレートはその両端部を中央部位に比べて幅広に形成すると共に前記両端部近傍に開口を形成し、前記両端部によってバッフルプレートがフィンパイプ内壁面にしまり嵌めされるように構成し、また前記開口によって前記両端部にしまり嵌めされる際の弾発力を付与すると共にフィンパイプの出入口付近で水流が滞流しにくくなるよう構成してあることを特徴とするフィンパイプの乱流形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給湯機の熱交換器の一部を構成するフィンパイプ等のフィンパイプ内空間に複数の切り起こし部分を形成したバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図10は従来の給湯機の熱交換器の一部を構成するフィンパイプの乱流形成装置の一例（従来例１）を示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は一部断面正面図である。そして図11は図10に示す乱流形成装置をフィンパイプ内空間に装着した状態を示す断面図である。
上記図10及び図11で示す乱流形成装置は、熱交換器のフィンパイプ12内での温水の局部沸騰による沸き上がり音の防止と熱効率アップのため、フィンパイプ12内を流れる水流が乱流になるようにバネ状の乱流コイル11と銅板を捩じった形状のネジリ板10とが挿入された構成となっていた。
そして上記従来例１の乱流形成装置におけるネジリ板10と乱流コイル11との組付状態を図10により説明すると、ネジリ板10の長手方向の端部にスリット10a を形成し、このスリット10a を乱流コイル11の末端部にカシメることで上記ネジリ板10を固定し、これによりネジリ板10の回り止めがなされるように構成されていた。
また図12は従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例（従来例２）を示しており、この場合は、ネジリ板10の端部10b の径が乱流コイル11との関係において、相互にしまり嵌めとなるように上記ネジリ板10の端部10b の寸法Ｗを正確に管理していた。
さらに、また図13は従来のフィンパイプの乱流形成装置のさらに他の例（従来例３）を示しているが、この場合には上記従来例１及び２で不可欠であった乱流コイルを廃してバッフルプレート13のみを使用したものであり、同図で示すように、上記バッフルプレート13にはその長手方向に水流方向に対して角度90度に立ち上がるように切り起こした複数の切り起こし部14が形成されており、しかも上記バッフルプレート13がフィンパイプの空間内にしまり嵌めとなるように装着したものであって、これにより部品点数の削減を図ろうとするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来例１及び２の場合では、ネジリ板10と乱流コイル11という２種類の部品が構成部品として不可欠であり、製造上の工数とコストがかかるという不都合があった。
特に図10、図11に示す従来例１の場合では、カシメ部のガタが大きいため、給湯機使用時にネジリ板10に回転振動が発生するという問題があり、これにより上記ネジリ板10に変形磨耗Ｓが生じる結果、ネジリ板10の外周部分の一部10c がフィンパイプ12の内壁面に接触を繰り返し、この接触部を削ってしまう等の不都合があった。
また図12に示す従来例２の場合では、ネジリ板10の端部10b の寸法Ｗを、しまり嵌めとなるように厳密に管理する必要があるため、例えばロール巻きされたストリップ材等を用いて簡単且つ低コストで所望とするネジリ板10を得ることができないという問題があった。
さらに、図13で示す従来例３の場合では、部品点数の削減については一応達成しているものの、同例のバッフルプレート13の切り起こし形状では、切り起こし部14の後側で水流が滞って局部沸騰の原因となることがあるのみならず、上記切り起こし部14が水流方向に対して角度90度に立ち上がらせて切り起こしてあるため、水流に対する抵抗がきわめて大きくなって缶体の圧損が大きくなるという不都合があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記従来のフィンパイプの乱流形成装置の問題点を解消し、ロール巻きされたストリップ材を用い、これを適当な長さに切断し、且つ水流方向に対して所定角度を付けて立ち上がらせ、水流の抵抗を適度に緩和できる複数の切り起こし部を設けることで、流れてくる水流を効率的に乱流となして局部沸騰の原因をなくすることが可能となり、しかも製造上の工数、コストの低減をも可能としたフィンパイプの乱流形成装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明のフィンパイプの乱流形成装置は、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部を所定間隔をおいて形成すると共に各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し、またバッフルプレートはその両端部を中央部位に比べて幅広に形成すると共に前記両端部近傍に開口を形成し、前記両端部によってバッフルプレートがフィンパイプ内壁面にしまり嵌めされるように構成し、また前記開口によって前記両端部にしまり嵌めされる際の弾発力を付与すると共にフィンパイプの出入口付近で水流が滞流しにくくなるよう構成してあることを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３に本発明の実施に形態の１例を示す。図１は乱流形成装置の一部拡大正面図、図２は同じく平面図である。図３は図１のＡ方向からみた状態を示す拡大図である。
【０００７】
図１において、乱流形成装置を構成するバッフルプレート１は、例えばロール巻されたストリップ材を適当な長さに切断した帯状片からなり、その長手方向には水流方向に対して角度略45度に立ち上がらせた傾斜した切り起こし部２が複数、形成され、各切り起こし部２は、図２で示すようにバッフルプレート１を基準面として、それぞれ交互に逆向きとなるように形成してある。上記バッフルプレート１の幅Ｈはフィンパイプ内にしまり嵌めとなりうるような寸法に構成する。また上記各切り起こし部２は打ち抜き加工等により形成したＬ字状切れ込み1bに対して破線1aで示す位置でバッフルプレート１を基準面としてそれぞれ交互に逆向きとなるように曲げ加工等で折曲して形成してあるので、これら各切り起こし部２の形成によって三角形状の開孔３が同時に形成されている。なお、いうまでもなく切り起こし部２の高さ方向の幅ｈ（三角形状の開孔３の高さ方向の幅）はバッフルプレート１の幅Ｈより小さくなっている。
以上のような構成のバッフルプレート１を、フィンパイプ内にしまり嵌めして装着することで所望とする乱流形成装置としての機能を奏するものである。これを図１により説明すると、符号Ｍで示すフィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレート１を境界面として一方の片面側では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部２に当たると、この切り起こし部２の傾斜に沿って実線矢印ｍで示すように外周方向へと流れ、他方の片面側では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部２に当たると、この切り起こし部２の傾斜に沿って破線矢印ｎで示すように外周方向へと流れる。このように、フィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレート１に設けた切り起こし部２の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成され、攪拌されるので、局部沸騰が抑制され、且つ熱効率が上昇する。また、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こし部２の数の増減、切り起こし部２の曲げ角度（この第１の例では、図３で示すようにバッフルプレート１に対する切り起こし部２の角度であり、例えば105 度）の設定如何によって抵抗を変えることで容易に調整可能となる。さらに上記バッフルプレート１は、例えばロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに上記のような構成の切り起こし部２を設けるという簡単な構成であるので製造性が極めて良いばかりか、コストの低減をも図ることができる。なお、バッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より効果が期待できるのはいうまでもない。
【０００８】
つぎに、発明の実施の形態の第２の例を図４乃至図６を参照して説明する。図４はバッフルプレート１の要部を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。また図５は図４の（Ａ）をＡ方向からみた図である。さらに図６は乱流効果を説明するための模式図であって、（Ａ）は第２の例を適用した場合を示し、（Ｂ）は第２の例を適用しない場合を示す。
この第２の例も第１の例と基本構成を共通とするが、この第２の例において、特に第１の例と比較して特に異なる構成は各切り起こし部２の形成によって同時に形成される三角形状の開孔３とは別に、上記各切り起こし部２の前後に新たに三角形状の開孔４を形成した点にある。
このような構成を採用することで、図６の（Ａ）に示すように、フィンパイプ内を流れる水流のうち、一部の水流（図中、符号ｍ１で示す）はバッフルプレート１を基準面として一方の片面側（表面側）から切り起こし部２に当たると、この切り起こし部２の傾斜面に沿って外向きに流れ、フィフィンパイプ内に当たって旋回するが、この旋回流の一部は上記切り起こし部２の前後に新たに設けた開孔４を通り抜け（図中、符号ｍ２で示す）、他方の片面側（裏面側）へ流れると同時に、バッフルプレート１の他方の片面側（裏面側）から流れる水流（図中、符号ｍ３で示す）も上記開孔４を通り抜けて一方の片面側（表面側）に流れる。要するに、水流は切り起こし部２の前後で滞ることなく、確実に乱流となって攪拌効果があるので、局部沸騰の原因が回避される。またバッフルプレート１の各切り起こし部２の前後に開孔４を新たに設けたことで、フィンパイプの左右いずれの側から上記バッフルプレート１を挿入しても水流の乱流化効果は変わることがないので乱流形成装置の製作にあたって工数、コストが少なくてすむ。この点、仮に上記のような開孔４が各切り起こし部２の前後に存在しなければ、図６の（Ｂ）で示すように、切り起こし部２の後部で水流が滞流（図中、符号ｍ４で示す）して渦が発生し、これが局部沸騰の原因となりうるおそれがある。なお、バッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より大きな効果が期待できるのはいうまでもない。
【０００９】
つぎに、本発明の実施の形態の第３の例を図７乃至図９を参照して説明する。図７はバッフルプレート１の要部を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。また図８は図７の（Ａ）をＡ方向からみた図である。さらに図９はフィンパイプの内空間にバッフルプレート１を装着した乱流形成装置の一部断面正面図である。
この第３の例も第１の例と基本構成を共通とするが、第１の例と比較して特に異なる構成はバッフルプレート１の両端部５が中央部位に比べて幅が広く、バッフルプレート１をフィンパイプ内に挿入して装着する際、上記両端部５にてフィンパイプ内にしまり嵌めできるようにした点である。
このような構成にすることで、しまり嵌めの寸法の管理は上記両端部５のみについて行えばよいのでバッフルプレート１の生産性が向上する。また図９で示すように、図中符号Ｍで示すフィンパイプ７内を流れる水流はバッフルプレート１を基準面として一方の片面側（表面側）では水流方向に対して角度略45度の切り起こし部２に当たると、この切り起こし部２の傾斜面に沿って外周へ流れるが、バッフルプレート１の中央部位はその両端部５に比べて幅が狭く、フィンパイプ７の内壁との間に空隙Ｋが形成されているので、上記切り起こし部２の傾斜に沿って外周へ流れた水流（図中、符号ｍ５で示す）は上記空隙Ｋからバッフルプレート１の裏面側へ旋回流として流れる。このように、フィンパイプ７内を流れる水流はバッフルプレート１に設けた切り起こし部２の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成されるのみならず、上記空隙Ｋを新たに設けたことでバッフルプレート１の裏面側へ旋回流として確実に流れるので水流の旋回効果が非常に高くなって局部沸騰がより一層抑制され、且つ熱効率も格段に上昇する。また両端部５近傍に形成した開孔６は上記両端部５がフィンパイプ７内にしまり嵌めされる際に、両端部５の弾発力を付与するために設けられているが、同時に水流Ｍがフィンパイプ７の出入口付近で滞流しにくくする効果がある。さらに第１の例と同様、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こし部２の数、切り起こし部２の曲げ角度（図８で示すようにバッフルプレート１に対する切り起こし部２の角度であり、例えば105 度）によって容易に調整可能であり、且つ上記バッフルプレート１はロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに所定構成の切り起こし部２を複数設けるという簡単な構成であるので、生産性も良好でコストの低減を図ることもできる。なお、バッフルプレート１単品でも乱流形成装置として充分な効果が期待できるが、これに公知の乱流コイルを組み合わせれば、より効果が期待できるのはいうまでもない。
【００１０】
以上、説明した全ての実施の形態において、切り起こし部２の傾斜角度は水流方向に対して略45度としたが、これに限定されるものではなく、フィンパイプの径の大きさ、流速等により適宜変更してもよい。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は以上の構成よりなり、請求項１に記載のフィンパイプの乱流形成装置によれば、フィンパイプの内空間にバッフルプレートを装着してなるフィンパイプの乱流形成装置であって、バッフルプレートの長手方向には水流方向に対して傾斜させて立ち上がらせた複数の切り起こし部を所定間隔をおいて形成すると共に各切り起こし部の切り起こし方向がバッフルプレートを基準面として交互に逆向きとなるように形成し、またバッフルプレートはその両端部を中央部位に比べて幅広に形成すると共に前記両端部近傍に開口を形成し、前記両端部によってバッフルプレートがフィンパイプ内壁面にしまり嵌めされるように構成し、また前記開口によって前記両端部にしまり嵌めされる際の弾発力を付与すると共にフィンパイプの出入口付近で水流が滞流しにくくなるよう構成してあるので、
しまり嵌めの寸法の管理は上記両端部のみについて行えばよいので、バッフルプレートの生産性が向上する。
またフィンパイプ内を流れる水流は一方面では切り起こし部に当たると、この切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れるが、バッフルプレートの中央部位はその両端部に比べて幅が狭くなってフィンパイプ内壁との間に空隙が形成してあるので、上記切り起こし部の傾斜に沿って外周へ流れた水流は上記空隙からバッフルプレートの裏面側へ旋回流として流れる。このように、フィンパイプ内を流れる水流はバッフルプレートに設けた切り起こし部の存在によって常に外へ外へと流れて効率的に乱流が形成されるのみならず、上記空隙からバッフルプレートの裏面側へ旋回流として流れるので、局部沸騰がより一層抑制され、且つ熱効率も格段に上昇する。
また、給湯機等の缶体側とバイパス側の流量比も上記切り起こしの数、切り起こし部のバッフルプレート面に対する曲げ角度の選択如何によって容易に調整可能であり、且つ上記バッフルプレートはロール巻きされたストリップ材を所定寸法に切断し、これに切り起こし部を設けるという簡単な構成であるので生産性が良好でコストの低減を図ることができる。
また両端部近傍に形成した開口は上記両端部がフィンパイプ内にしまり嵌めされる際に、両端部の弾発力を付与するために設けられているが、同時に水流がフィンパイプの出入口付近で滞留しにくくする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す乱流形成装置の一部拡大正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例を示す乱流形成装置の一部拡大平面図である。
【図３】図１の乱流形成装置をＡ方向からみた図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。
【図５】図４の（Ａ）をＡ方向からみた図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の例による乱流効果を説明するための模式図であって、（Ａ）は第２の例を適用した場合を示し、（Ｂ）は第２の例を適用しない場合を示す。
【図７】本発明の実施の形態の第３の例を示し、（Ａ）は一部拡大正面図、（Ｂ）は一部拡大平面図である。
【図８】図７の（Ａ）をＡ方向からみた図である。
【図９】本発明の実施の形態の第３の例にかかる乱流形成装置をフィンパイプ内に装着した一部拡大断面図である。
【図１０】従来のフィンパイプの乱流形成装置の一例（従来例１）を示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は一部断面正面図である。
【図１１】図10に示す乱流形成装置をフィンパイプ内空間に装着した状態を示す断面図である。
【図１２】従来のフィンパイプの乱流形成装置の他の例（従来例２）を示す一部断面正面図である。
【図１３】従来のフィンパイプの乱流形成装置のさらに他の例（従来例３）を示す一部斜視図である。
【符号の説明】
１  バッフルプレート
２  切り起こし部
３  開孔
４  開孔
５  両端部
６  開孔
７  フィンパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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