JPH0615868U - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼ガスが貫流するケーシングのスカート側
の温度上昇を抑え、かつケーシングに生じる熱応力集中
も緩和した、耐久性に優れた熱交換器を提供すること。 【構成】 燃焼ガスが貫流するケーシング１０内にその
燃焼ガスの流れ方向と交差する方向に多数枚の集熱フィ
ン１４，１４…を積層状に列設配置し、これら集熱フィ
ン１４，１４…の端縁をケーシング内壁面にロー付けし
たものであって、集熱フィン１４，１４…の端縁の途中
部位にロー付け時のロー材の流れを阻止する切欠き１６
が形成されている。集熱フィン１４，１４…の端縁の非
ロー付け部分からのケーシングの熱伝達は少なく、また
非ロー付け部分での熱歪み、変形等も回避される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、給湯器などに用いられる熱交換器に関し、特に燃焼ガス等の熱媒 体の貫流路に積層状に列設される集熱フィンの端縁が熱交換器本体を構成するケ ーシングにロー付けされてなる熱交換器のロー付け構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の熱交換器としては、図５に示した外観形態のものが良く知られ ている。この図５に示した熱交換器５０は、上下両端が開口したケーシング５２ 内の上端開口寄り部位に、このケーシング５２内を下から上に向かって貫流する 燃焼ガスの貫流方向と交差する（直交する）方向に多数枚の集熱フィン５４，５ ４…が列設され、水が流れる給水管５６がケーシング５２の一側壁より上述の列 設される集熱フィン５４，５４…を串通するように貫挿されてケーシング５２の 反対壁より導出され、これの繰り返しにより何回か集熱フィン５４，５４…に貫 挿されてジグザグ状に配設されてなるものである。

【０００３】 このような構成の熱交換器によれば、ケーシング５２内を貫流する燃焼ガスの 熱が集熱フィン５４，５４…によって回収され、その回収熱によって給水管５６ 内を流れる水がその給水管５６の管壁を介して加熱され、所望の湯温の出湯水が 得られるようになっている。

【０００４】 かくして、このような外観形態の熱交換器において、集熱フィン５４，５４… とケーシング５２の内壁面とは、これらの構成部材が一般に金属材料（銅板など ）であるために、ロー付けにより組み立てられているが、このロー付け構造は、 図６に示したような構成のものが一般に知られている。すなわち、この図６に示 したものは、集熱フィン５４，５４…のケーシング５２と接合される両端縁に折 曲片５８を形成し、この折曲片５８とケーシング５２の内壁面とを折曲片５８の 全面に亘ってロー付けしてなるものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような図６に示された構造のものでは、ケーシング５２の 上端開口寄り部位の壁面のみならず、ケーシング５２の下端開口側、すなわち燃 焼ガスの上流側に位置するケーシング５２のスカート６０側までが集熱フィン５ ４，５４…とロー付けされており、しかもこのケーシング５２のスカート６０側 では、燃焼ガスの温度が高いため集熱フィン５４自体が高温度に加熱され、それ がケーシング５２にロー付けされていることにより熱伝達が良くなるため、ケー シング５２の特にスカート６０側の温度が高温となって耐久性が懸念されていた 。

【０００６】 また、これを解決するための手段として、図７（ａ）に示される構造のものも 考えられる。これは、集熱フィン５４の両端縁に形成される折曲片を上半折曲片 ６４ａと下半折曲片６４ｂとに分けて形成し、上半折曲片６４ａはケーシング５ ２の内壁面にロー付けさせ、下半折曲片６４ｂはケーシング１２より離間させた 非接触の状態で設けている。

【０００７】 しかしながら、このような図７（ａ）に示される構造とすると、ケーシング５ ２のスカート６０側は集熱フィン５４の高温側である下半折曲片６４ｂとは接し ておらず温度的にはそれ程上昇しないが、集熱フィン６２の上半折曲片６４ａと 下半折曲片６４ｂとの境目（図中、Ａ点）より上側のロー付け部分すなわち上半 折曲片６４ａ側では外方へ変位しようとし、下側のロー付けされない非接触部分 すなわち下半折曲片６４ｂ側では内側へ変位しようとするため、図７（ｂ）に示 したような極度の屈曲状態で内側に変形する。そのために上半折曲片６４ａと下 半折曲片６４ｂとの境目であるケーシング１２のＡ点に応力集中が起こり、特に 燃焼ガスの高温度にさらされるケーシングのスカート側にひび割れや熱歪み、あ るいは内側へのへこみ等が生じてこの場合にも耐久性が懸念された。

【０００８】 この考案は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的 とするところは、燃焼ガス等の熱媒体が貫流するケーシングの、特にスカート側 の温度上昇を抑え、かつケーシングに生じる熱応力集中も緩和された、耐久性に 優れた熱交換器を提供することにある。

【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この考案の熱交換器は、燃焼ガス等の熱媒体が貫流 するケーシング内にその熱媒体の流れ方向と交差する方向に、定間隔を置いて多 数枚の集熱フィンが積層状に列設配置され、これら集熱フィンの端縁がケーシン グの内壁面にロー付けされてなる構造において、前記集熱フィンの端縁の途中部 位にロー付け時のロー材の流れを阻止する切欠き、または前記フィンの端縁途中 より漸次ケーシングの内壁面より離間するテーパ面が形成されてなることを要旨 とするものである。

【００１０】

【作用】

このような構成を有するこの考案の熱交換器によれば、ケーシング内を燃焼ガ ス等の熱媒体が貫流することにより、この熱媒体の熱が集熱フィンによって回収 され、その集熱フィンの回収熱の一部はケーシングにも伝達されるが、集熱フィ ンの端縁の途中部位に切欠きが形成されていることにより集熱フィンのロー材が 流れていない端縁部分はケーシングに当接されているだけでそれ程ケーシングへ 熱伝達されず、ケーシングがそれ程高温度にされされないばかりか、ロー材が流 れていない集熱フィンの端縁部分がケーシングに当接されていることによりケー シングにひび割れや熱歪み、あるいは熱変形を起こして内側にへこむこと等が回 避される。

【００１１】 また、集熱フィンの端縁の途中部位にテーパ面が形成されることによっても集 熱フィンとケーシングとの間のロー材の流れは阻止されているため、この場合に もケーシングがそのテーパ面に沿ってなめらかに変形することはあっても集熱フ ィン端縁のロー付け部分と非ロー付け部分との境目の熱応力集中は生じず、この 場合にもケーシングのひび割れや熱歪み、あるいは内側への極度のへこみ等が回 避される。

【００１２】

【実施例】

以下に、この考案の一実施例を図面を参照して説明する。 図１には、この考案の第１の実施例に係る熱交換器の断面図を示している。ま た、図２には、図１における集熱フィンの外観斜視図を、さらに図３には図１に 示した熱交換器の要部の拡大図を示している。

【００１３】 図示のようにこの第１の実施例における熱交換器１０は、上下両端が開口した 方形箱状の銅製ケーシング１２の上端開口縁寄り部位の内側に多数枚の同じく銅 製の集熱フィン１４，１４…が積層状に列設されている。そしてその集熱フィン １４，１４…は、前記ケーシング１２と接合される両端縁を折曲すると共に、そ の折曲片の途中部位にロー材の流れを阻止する切欠き１６を形成し、これにより 集熱フィン１４の両端縁には夫々上半折曲片１８ａと下半折曲片１８ｂとが形成 されている。

【００１４】 そして集熱フィン１４をケーシング１２にロー付けするに際しては、集熱フィ ン１４の上半折曲片１８ａ上のケーシング１２との接触縁に沿ってロー棒材２０ （図１中、仮想線にて示す。）を添え、このようにアセンブルした熱交換器をロ ー付け炉内に装入してこのロー付け炉内でそのロー棒材１８を溶かすことにより 集熱フィン１４，１４…がケーシング１２の内壁面にロー付けされる。このとき ロー材は集熱フィン１４の上半折曲片１８ａとケーシング１２との当接面に流れ 込むが、その流れは切欠き１６で止まるため上半折曲片１８ａはケーシング１２ 面にロー付けされるが、下半折曲片１８ｂはロー材が流れてこないためロー付け されずケーシング１２のスカート２２側の内壁面に当接しているだけである。

【００１５】 尚、この図１ないし図３において、集熱フィン１４のプレート面には給水管２ ４の貫挿穴２６が打抜き形成されているが、その打抜き形成時に貫挿穴２６の内 周にはロー材による給水管２４との接合のための起立縁２８が周設され、また、 その起立縁２８には集熱フィン１４，１４…のスペース間隔保持のためのスペー サ片３０が適数形成されている。さらに、前記貫挿穴２６に面してロー棒材の通 し穴３２も形成されており、ロー付け炉内でのロー付け作業時にその通し穴３２ に挿通されていたロー棒材が溶けることにより給水管２４と集熱フィン１４の貫 挿穴２６の起立縁２８との間にもロー材が流れ込み、給水管２４の周りに集熱フ ィン１４がロー付けされるものである。

【００１６】 しかしてこのように構成された熱交換器によれば、前述の図１におけるケーシ ング１２のスカート２２側開口より燃焼バーナの燃焼ガスをケーシング１２内に 導入し、上側開口に向けて貫流させたときにその燃焼ガスの熱が集熱フィン１４ ，１４…によって回収され、その回収熱によって給水管２４内を流れる水が加熱 されるが、回収熱の一部は集熱フィン１４，１４…の上半折曲片１８ａ及び下半 折曲片１８ｂを介してケーシング１２にも伝達される。そのとき集熱フィン１４ の上半折曲片１８ａはケーシング１２にロー付けされているため比較的多くの熱 が伝達されるが、下半折曲片１８ｂとケーシング１２とは当接しているだけでロ ー付けされていないため熱伝達が悪く、温度としてはそれ程上昇しない。したが ってケーシング１２のスカート２２側の温度上昇は、ケーシング１２の上半部に 較べて少ない。

【００１７】 また、集熱フィン１４の上半折曲片１８ａは温度上昇によってケーシング１２ を外方へ変位させようとし、また下半折曲片１８ｂもケーシング１２に当接され ているためケーシング１２を外方へ変位させようとし、そのケーシング１２の変 位方向は上半折曲片１８ａとは下半折曲片１８ｂとで同一方向であるため、ケー シング１２のロー付け部分と非ロー付け部分との境界における熱応力集中は緩和 されている。

【００１８】 図４は、この考案の第２の実施例に係る熱交換器の断面図を示す。この実施例 の熱交換器４０では集熱フィン４２の両端縁に上半折曲片４４ａとともに折曲形 成される下半折曲片４４ｂが漸次ケーシング１２のスカート２２より離間する内 向きテーパ状に形成されている。

【００１９】 このように構成すれば、集熱フィン４２をケーシング１２にロー付けする際に 、集熱フィン４２の上半折曲片４４ａとケーシング１２の内壁面とは当接してい るのでロー材によってロー付けされるが、そのロー材の流れは集熱フィン４２の 上半折曲片４４ａがケーシング１２の内壁面と離間する下半折曲片部４４ｂとの 境目（図中、Ｂ点）で止まる。

【００２０】 したがって、このように構成された熱交換器４０によれば、ケーシング１２内 を貫流する燃焼ガスの集熱フィン４２に回収され、その回収熱の一部は集熱フィ ン４２の上半折曲片４４ａを介してケーシング１２へも伝達されるが、集熱フィ ン４２とケーシング１２とは上半折曲片４４ａによってのみ接触するのみで下半 折曲片４４ｂとは離間していることによってその接触面積は大きくないため集熱 フィン４２からケーシング１２への熱伝達量は大きくなく、ケーシング１２の特 にスカート２２側がそれ程高温度に加熱されることはない。

【００２１】 そして集熱フィン４２の上半折曲片４４ａはケーシング１２に接合されている ためケーシング１２を外方への変位させようとする力が働き、また集熱フィン４ ２の下半折曲片４４ｂはケーシング１２より離間しているためケーシング１２を 内方へ変位させようとする力が働くが、集熱フィン４２の下半折曲片４４ｂは上 半折曲片４４ａの下端縁より漸次離間するテーパ状に形成されているためケーシ ング１２は変形することはあってもそのテーパ面に沿って緩やかに変形すること となる。したがって、集熱フィン４２の上半折曲片４４ａと下半折曲片部４４ｂ との境目（図４中、Ｂ点）で極度の屈曲を受けることはなく、その部分での熱応 力集中は緩和されるためケーシング１２の、特に高温度の燃焼ガスの熱影響を受 けやすいスカート２２側がひび割れや極度の熱歪み等を受けることは回避される 。 尚、この考案では上記実施例に何ら限定されるものではなく、この考案の趣旨 を逸脱しない範囲で種々の変更・改良が可能であることは勿論である。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したことから明かなように、この考案の熱交換器によれば、集熱フィ ンがケーシングにロー付けされた構造において集熱フィンの端縁の途中部位にロ ー付け時のロー材の流れを阻止する切欠き、または漸次ケーシングより離間する テーパ面を形成して、集熱フィンからケーシングへのロー付け面を介しての熱伝 達を抑制すると共にケーシングの局所的な熱応力集中を回避するようにしたもの であるから、ケーシングの耐久性が向上し、恒久的な使用に耐え得るものである 。 また、集熱フィンからケーシングへの熱伝達の抑制による燃焼ガスの熱利用が 有効に達成される利点も有すものである。したがって、この考案に係る熱交換器 を給湯器などの燃焼器具類に適用することは産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る熱交換器の集熱フィ
ンとスカートとの接合部分を示す断面図である。

【図２】図１に示した熱交換器における集熱フィンの外
観斜視図である。

【図３】図１に熱交換器の要部の拡大断面図である。

【図４】この考案の他の実施例に係る熱交換器の集熱フ
ィンとスカートとの接合部分を示す断面図である。

【図５】この種の熱交換器の従来一般に知られる外観斜
視図である。

【図６】従来の熱交換器の集熱フィンとスカートとの接
合部分の１例を示す断面図である。

【図７】従来の熱交換器の集熱フィンとスカートとの接
合部分の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 熱交換器 １２ ケーシング １４ 集熱フィン １６ 切欠き １８ａ 上半折曲片 １８ｂ 下半折曲片 ２０ ロー棒材 ２２ スカート ２４ 給水管 ４０ 熱交換器 ４２ 集熱フィン ４４ａ 上半折曲片 ４４ｂ 下半折曲片

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガス等の熱媒体が貫流するケーシン
   グ内にその熱媒体の流れ方向と交差する方向に定間隔を
   置いて多数枚の集熱フィンが積層状に列設配置され、こ
   れら集熱フィンの端縁がケーシングの内壁面にロー付け
   されてなる熱交換器において、前記集熱フィンの端縁の
   途中部位にロー付け時のロー材の流れを阻止する切欠
   き、または前記フィンの端縁途中より漸次ケーシングの
   内壁面より離間するテーパ面が形成されてなることを特
   徴とする熱交換器。