(57)【要約】【課題】ヒータから加熱対象部位への熱伝達量を多くして、高い加熱効率を得ることが可能なヒータの取付け構造を提供する。【解決手段】ヒータＨと、このヒータＨを保持し、かつ加熱対象部位１に取り付けられるホルダＨＬと、を備えている、ヒータの取付け構造であって、ホルダＨＬは、ヒータＨを挟んで対向する前板部３０および背板部２０を有して、ヒータＨを取り囲むケース状とされ、ヒータＨは、背板部２０への熱伝達が可能にホルダＨＬに面接触しており、背板部２０は、加熱対象部位１に対面接触した状態とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータと、
このヒータを保持し、かつ加熱対象部位に取り付けられるホルダと、
を備えている、ヒータの取付け構造であって、
前記ホルダは、前記ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、前記ヒータを取り囲むケース状とされ、
前記ヒータは、前記背板部への熱伝達が可能に前記ホルダに面接触しており、
前記背板部は、前記加熱対象部位に対面接触した状態とされていることを特徴とする、ヒータの取付け構造。
【請求項２】
前記ヒータは、棒状であり、
前記ホルダは、前記背板部から起立して一定方向に延び、かつ前記ヒータに面接触する側壁を有し、
この側壁と前記ヒータとの面接触領域は、前記ヒータの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている、請求項１に記載のヒータの取付け構造。
【請求項３】
前記ホルダを前記加熱対象部位に取り付けるための手段として、バネ性をもつ部材が用いられ、この部材のバネ性を利用して、前記ホルダの背板部は前記加熱対象部位に押し付けられている、請求項１または２に記載のヒータの取付け構造。
【請求項４】
前記ホルダは、前記前板部を有する前側部材と、前記背板部を有する後側部材とを組み合わせて構成されており、
前記後側部材は、前記前側部材よりも熱伝導率が高い材質とされている、請求項１ないし３のいずれかに記載のヒータの取付け構造。
【請求項５】
前記ヒータと前記前側部材とは接触しないように構成されている、請求項４に記載のヒータの取付け構造。
【請求項６】
伝熱管を有する熱交換器であって、
前記伝熱管の凍結防止を図るためのヒータの取付け構造として、請求項１ないし５のいずれかに記載のヒータの取付け構造が用いられてい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、たとえば給湯装置を構成する熱交換器の凍結防止などを図るのに用いられるヒータの取付け構造、およびこの構造を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
凍結防止用のヒータを熱交換器に取り付けるための手段として、特許文献１，２に記載された構造がある。これらの文献に記載された構造では、円柱状のヒータを金属製のホルダに保持させ、かつこのホルダを熱交換器の外面に取り付けている。ヒータは、熱交換器の外面に直接接触し、ホルダはヒータの手前側を覆う配置とされている。このような構成によれば、ヒータの熱を熱交換器に対して直接伝わらせることができる。また、ホルダによってヒータの保護を図ることもできる。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次のように、改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、ヒータは、熱交換器の外面に直接接触しているものの、このヒータが円柱状であると、このヒータは熱交換器の外面に対して、線接触するに過ぎない。このため、ヒータから熱交換器への熱伝達量は少ない。熱交換器の外面には歪みやその他の凹凸がある場合が多いが、このような場合にはヒータと熱交換器との接触面積はさらに小さくなって、熱交換器への熱伝達量は一層少なくなる。その結果、従来においては、加熱効率がやや低いものとなっていた。省電力化やヒータの小型化などを図るためには、ヒータから熱交換器への熱伝達量をできる限り多くして、加熱効率を高めることが望まれるが、従来においてはこの点において十分ではなく、改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−９６２６１号公報
【特許文献２】実公平３−１２２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記した事情のもとで考え出されたものであって、ヒータから加熱対象部位への熱伝達量を多くして、高い加熱効率を得ることが可能なヒータの取付け構造、およびこの構造を備え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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１の側面により提供されるヒータの取付け構造は、ヒータと、このヒータを保持し、かつ加熱対象部位に取り付けられるホルダと、を備えている、ヒータの取付け構造であって、前記ホルダは、前記ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、前記ヒータを取り囲むケース状とされ、前記ヒータは、前記背板部への熱伝達が可能に前記ホルダに面接触しており、前記背板部は、前記加熱対象部位に対面接触した状態とされていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、ヒータがたとえば円柱状などの棒状、あるいはその他の形状であって、このヒータを加熱対象部位に広い面積で接触させることが困難な場合であっても、ヒータとホルダとの接触面積を大きくとって、ヒータからホルダの背板部への熱伝達
量を多くすることが可能である。一方、ホルダの背板部は、加熱対象部位に対面接触しているために、この背板部と加熱対象部位との接触面積は大きくすることができる。したがって、本発明によれば、ヒータから多くの熱を受けるホルダの背板部から加熱対象部位に対する熱伝達量を多くすることが可能となり、ヒータを加熱対象部位に対して広い面積で接触させたのと略同等の効果が得られる。その結果、従来よりも加熱効率を高くし、省電力化やヒータの小型化を図る上で有利となる。また、ホルダは、背板部に加えて前板部を有し、ヒータを囲み込むケース状であるために、ヒータの保護を図ることができることは勿論のこと、ヒータの熱が外部に多く放出されるロスも少なくなる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、前記ヒータは、棒状であり、前記ホルダは、前記背板部から起立して一定方向に延び、かつ前記ヒータに面接触する側壁を有し、この側壁と前記ヒータとの面接触領域は、前記ヒータの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている。
【００１１】
このような構成によれば、たとえば円筒状などの棒状のヒータとホルダとの接触面積を大きくとることが簡易な構成によって適切に実現でき、棒状のヒータを用いた場合において、加熱効率を高めるのに好適である。
【００１２】
本発明において、好ましくは、前記ホルダを前記加熱対象部位に取り付けるための手段として、バネ性をもつ部材が用いられ、この部材のバネ性を利用して、前記ホルダの背板部は前記加熱対象部位に押し付けられている。
【００１３】
このような構成によれば、ホルダの背板部を加熱対象部位に対面接触させた状態を、適切に維持することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、前記ホルダは、前記前板部を有する前側部材と、前記背板部を有する後側部材とを組み合わせて構成されており、前記後側部材は、前記前側部材よりも熱伝導率が高い材質とされている。
【００１５】
このような構成によれば、ホルダの前側部材からの放熱量を少なくする効果が得られ、加熱対象部位に対する加熱効率を高めるのにより好ましいものとなる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、前記ヒータと前記前側部材とは接触しないように構成されている。
【００１７】
このような構成によれば、ヒータから前側部材への熱伝達を防止し、前側部材からの放熱量を少なくするのに一層好ましいものとなる。
【００１８】
本発明の第２の側面により提供される熱交換器は、伝熱管を有する熱交換器であって、前記伝熱管の凍結防止を図るためのヒータの取付け構造として、本発明の第１の側面により提供されるヒータの取付け構造が用いられていることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供されるヒータの取付け構造について述べたのと同様な効果が得られ、熱交換器に対する加熱効率を高くし、省電力化を図りつつ的確な凍結防止を図ることができる。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るヒータの取付け構造を備えた熱交換器の一例を示す要部斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すヒータの取付け構造に用いられるホルダを示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すホルダの分解斜視図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図１に示す実施形態においては、熱交換器ＨＥの缶体１の側面に、凍結防止用のヒータＨがホルダＨＬを利用して取り付けられている。熱交換器ＨＥは、たとえば給湯装置の構成機器であり、上面および下面が開口した金属製の缶体１内に、多数のフィン５０を備えた伝熱管５が配置された構成を有している。この熱交換器ＨＥにおいては、下面開口部から缶体１内に燃焼ガスが供給される。この燃焼ガスから伝熱管５によって熱回収がなされ、伝熱管５内を流通する湯水が加熱される。熱回収後の燃焼ガスは、缶体１の上面開口部から排出される。
【００２４】
ヒータＨは、円柱状の電熱ヒータであり、本実施形態においては、図３に示すように、配線コード９０が接続された２本のヒータＨが使用されている。ホルダＨＬは、ヒータＨを内部に収容可能なケース状であり、背板部２０を有する後側部材２、前板部３０を有する前側部材３、および取付け片４を備えており、これらはいずれも金属製である。
【００２５】
ホルダＨＬの後側部材２は、ヒータＨを直接保持する部材である。ヒータＨを保持するための手段として、背板部２０には、その両側縁部から起立した一対の側壁２１と、複数の起立部２２が設けられている。各起立部２２は、たとえば切り起こしの手法を用いて形成されている。側壁２１と起立部２２との間の領域Ａ１は、ヒータ配置領域である。起立部２２は、弾性復元力を伴って撓み変形可能であり、この起立部２２を撓み変形させて側壁２１との間隔を大きくすることによって、これらの間にヒータＨを容易に進入させて保持することが可能である。側壁２１のうち、起立部２２に対向する箇所の上部には、突出部２３が設けられているが、これはヒータＨの保持を確実化し、ヒータＨが不用意に抜け外れることを防止する役割を果たす。また、後述するように、前側部材３の装着にも役立つ。
【００２６】
側壁２１および起立部２２は、ヒータＨの外面に対応して湾曲した形態を有しており、ヒータＨの外面に対してともに面接触するように形成されている。とくに、側壁２１とヒータＨとの面接触領域は、ヒータＨの長手方向の略全長域にわたって延びた状態に設けられている。このようなことから、ヒータＨが発熱した際には、ヒータＨの熱が後側部材２の背板部２０に対して効率良く伝わる。後側部材２は、熱伝導率が高い材質とされており、その一例として、一般の鉄鋼素材の表面にアルミメッキが施されたものとなっている。
【００２７】
前側部材３は、ヒータＨの前面側（図３では上面側）を覆う部材であり、前板部３０およびこの前板部３０の両側縁に繋がった一対の側壁部３１を有している。前側部材３は、後側部材２に対して取り外し可能に装着されている。このための手段として、前側部材３には、後側部材２の複数の突出部２３に対応する複数の係合孔３３が設けられており、これらを係合させることによって前側部材３が後側部材２から離反しないようにすることができる。また、前側部材３を後側部材２に組み付けた状態において、前板部３０は、ヒータＨから離間し、ヒータＨに対して直接接触しないように構成されている。このことにより、ヒータＨから前板部３０への熱伝達が防止される。前側部材３は、後側部材２よりも熱伝導率が低い材質である。その一例としては、ステンレスが挙げられる。
【００２８】
取付け片４は、ホルダＨＬを熱交換器ＨＥの缶体１に取り付けるためのものであり、たとえば帯状の金属片を屈曲させるなどして構成されている。この取付け片４の材質も、前側部材３と同様に、熱伝導率が低い方がよく、少なくとも後側部材２よりも熱伝導率が低い材質である。この取付け片４は、たとえばスポット溶接部Ｗによって前側部材３に接合されており、前側部材３の上方および下方に延びている（図２も参照）。取付け片４の上端部には、係合用突起４０が設けられている。また、下端部には、後述する熱交換器ＨＥの起立壁１２ａに当接させるための当接部４１や、位置決め用の突起４２が設けられている。取付け片４は、バネ性を有しており、ホルダＨＬの厚み方向に弾性復元力をもって撓み変形可能である。
【００２９】
ホルダＨＬは、図４に示すように、背板部２０が缶体１の側面に対面接触するようにして缶体１に取り付けられる。より具体的には、缶体１には、上フランジ１０ａおよび下フランジ１０ｂが設けられているが、これらの部分およびその周辺部分を補強する手段として、補助部材１１〜１３が缶体１に溶接またはろう付けされている。補強部材１１には、缶体１の側面との間に隙間１９を形成する部分が設けられており、この部分には、係合用孔部１１ａが設けられている。隙間１９には、取付け片４の上端が挿入され、かつ係合用孔部１１ａには、係合用突起４０が係合する。補強部材１２は、上向きの起立壁１２ａを有しているが、取付け片４の当接部４１は、起立壁１２ａの内側（缶体１寄り）に位置し、かつこの起立壁１２ａに当接する。補強部材１３は、起立壁１２ａよりもさらに内側に位置する起立壁１３ａを有し、この起立壁１３ａに設けられた孔部１３ｂには、取付け片４の位置決め用突起４２が係入する。このような構造により、取付け片４は、補強部材１１〜１３に支持され、かつ位置決めされる。
【００３０】
取付け片４は、自然状態においては、図４の仮想線で示すような形態であるが、同図実線で示す取り付け状態においては、上部および下部が撓み変形を生じた状態とされる。したがって、取付け片４が缶体１に取り付けられた状態においては、符号Ｆ１，Ｆ２で示すようなバネ力が生じる。このバネ力の作用により、取付け片４の缶体１への取り付けが確実化され、取付け片４が缶体１から不用意に外れないようにすることができる。加えて、前記のバネ力は、ホルダＨＬを缶体１に押し付ける力として働く。したがって、ホルダＨＬの背板部２０と缶体１の側面とが対面接触する状態の確実化ならびに安定化が図られる。
【００３１】
次に、前記したヒータの取付け構造の作用について説明する。
【００３２】
まず、熱交換器ＨＥの凍結防止を図るべく、ヒータＨを発熱させると、このヒータＨの熱は、ホルダＨＬの一対の側壁２１や起立部２２に伝わり、背板部２０にも伝わる。既述したように、一対の側壁２１や起立部２２は、ヒータＨに対して広い面積で接触しているために、ヒータＨの熱の多くが背板部２０まで効率良く伝わる。後側部材２の熱伝導率は高いために、背板部２０に伝わる熱量を多くするのにより好ましいものとなる。
【００３３】
一方、ヒータＨの熱が熱交換器ＨＥの缶体１に伝わる作用は、ホルダＨＬの背板部２０と缶体１との接触部において行なわれる。ここで、背板部２０は平板状であり、この背板部２０と缶体１との接触面積を大きくとることが可能である。缶体１の表面には、歪みや微小な凹凸などが存在する場合があるが、このような場合であっても、背板部２０と缶体１との接触面積を比較的大きくとることが可能である。したがって、背板部２０から缶体１への熱伝達も効率良く行なわせることができる。このような一連の作用に基づき、本実施形態においては、ヒータＨの熱が熱交換器ＨＥの缶体１に効率良く伝わることとなり、その加熱効率を高めることができる。
【００３４】
ホルダＨＬは、ヒータＨを囲み込むケース状であり、ヒータＨの熱が外部に逃げ難くする作用も得られる。ホルダＨＬの前板部３０は、ヒータＨに対して非接触であるために、ヒータＨの熱が前板部３０を介して放熱されるロスも抑制される。さらに、前側部材３体は、熱伝達率が低い材質であるために、ヒータＨの熱の多くが後側部材２から前側部材３に伝わって放熱されることも適切に防止される。このようにホルダＨＬからの無駄な放熱を防止すれば、その分だけ背板部２０が高温となって、この背板部２０から熱交換器ＨＥの缶体１への熱伝達量が多くなり、加熱効率をさらに高めることができる。加熱効率を高めれば、省電力化やヒータＨの小サイズ化などを好適に図ることが可能である。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るヒータの取付け構造、および熱交換器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３６】
ヒータは、円柱状、あるいはその他の棒状のものに限らない。ヒータが棒状以外の形状であっても、ヒータを加熱対象部位に対して広い面積で直接接触させることが難しい場合があり、このような場合にも本発明を適用して問題解決を図ることができる。
【００３７】
本発明でいうホルダは、ヒータを取り囲むケース状とされるが、ヒータを密封するように取り囲む必要はない。ホルダは、要は、ヒータを挟んで対向する前板部および背板部を有して、ヒータを取り囲むケース状であればよく、その具体的な形状、サイズ、材質などは種々に変更することができる。また、ホルダは、背板部が加熱対象部位に対面接触するように配置されればよく、このホルダ自体の取付け手段は限定されない。たとえば、ホルダを加熱対象部位またはその近傍の部材にネジ止めするといった手段を採用することもできる。
【００３８】
本発明でいう加熱対象部位は、熱交換器またはその缶体に限定されず、種々の部位を加熱対象部位とすることができる。また、本発明に係るヒータの取付け構造は、凍結防止以外の目的で用いることも可能である。本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
ＨＥ    熱交換器
Ｈ      ヒータ
ＨＬ    ホルダ
１      缶体（加熱対象部位）
２      後側部材
３      前側部材
４      取付け片
２０    背板部
３０    前板部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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