JPH10281683A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管を流れる熱媒への熱伝導率の低下を防止
した熱交換器を提供する。 【解決手段】 本発明に係る熱交換器は、配管と、この
配管を保持するパイプ固定用溝と、該配管の折曲げ部を
収めるための該固定用溝と連通している溝とを有し、該
配管とは異なる材質からなる熱交換器であって；この溝
と折曲げ部の配管との間に隙間が設けられていることを
特徴とする。したがって、熱膨張時の熱交換器本体と配
管との熱膨張率の差により生じる応力を緩和することが
でき、その結果、配管を流れる熱媒への熱伝導率の低下
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に係わ
り、特に、配管を流れる熱媒への熱伝導率の低下を防止
した熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５（Ａ）、（Ｂ）は、従来の冷媒加熱
器を備えた冷媒加熱式冷暖房機の室外ユニットを示す構
成図である。図中１は矩形箱状の筐体であって、この内
部には仕切り板２が設けられている。

【０００３】仕切り板２は、筐体１内底部から筐体上下
方向のほぼ中間部に至る所定高さに形成されていて、筐
体内部を左右に仕切る。仕切り板２の上端部は、筐体１
上面部と所定間隔を存して平行で、かつ仕切り板上端部
から筐体の左側面部に亘って設けられる上部ベース板３
の側端部と連結される。

【０００４】筐体１と、仕切り板２および上部ベース板
３とで囲まれる空間部を熱交換室４と称していて、ここ
には図示しない室外熱交換器と、室外ファン５とが対向
して配置される。

【０００５】この熱交換室４と隣接する空間部を機械室
６と称していて、ここには圧縮機７とサクションカップ
８および接続配管類９が収容される。機械室６側部であ
る筐体１の右側面部に、図示しない室内ユニットから延
出される冷媒配管と接続するための複数のパックドバル
ブ１０が突出している。

【０００６】また、機械室６の上部で筐体１前面部に、
制御基板１１とコネクタ１２が取付けられていて、この
室外ユニットに配置される電気部品類と電気的に接続さ
れる。制御基板１１の背面部で、かつ機械室６と熱交換
室４の上部に亘って冷媒加熱ユニット１３が配置され
る。

【０００７】冷媒加熱ユニット１３は、左右方向のほぼ
中央部に燃焼器１４が配置され、この燃焼器の左側部に
冷媒加熱器１５が連結される。すなわち、これら燃焼器
１４と冷媒加熱器１５は上部ベース板３上に載設され
る。燃焼器１４の右側部に燃焼用送風機１６が連結さ
れ、かつ燃焼器１４の前面部にはノズル１７と点火プラ
グ１８の一部が突出している。

【０００８】上記ノズル１７には、燃料供給管１９が接
続されている。この燃料供給管１９は上記制御基板１１
の背面側を介して筐体１右側まで延出され、ここでＵタ
ーン状に折曲される。一方、筐体１の背面部には比例弁
や電磁弁などからなる燃料供給装置２０が取り付けら
れ、ここに上記燃料供給管１９が接続される。

【０００９】この燃料供給装置２０には、筐体１外部に
突出するホース継ぎ手２１が設けられ、かつ上記燃焼器
１４の上面部にはフレームロッド２２が設けられる。冷
媒加熱器１５の上面部には温度ヒューズや過熱防止サー
モなどの保護具２２が設けられ、かつ冷媒加熱器１５の
左側部には排気ダクト２３が連結され、上記熱交換室前
面部に取付けられる排気トップ２４に排気管２５を介し
て連通される。

【００１０】このようにして室外ユニットが構成されて
いて、圧縮機９を駆動することにより室外熱交換器と、
図示しない室内熱交換器に冷媒が流通し、冷房運転など
が行われる。

【００１１】また、暖房運転時には、冷媒加熱ユニット
１３の冷媒加熱器１５に冷媒が導かれるとともに燃料供
給装置２０が開放され、かつ燃焼用送風機１６が作動し
て、燃焼器１４において燃焼作用が行われる。

【００１２】冷媒加熱器１５に導かれる冷媒は、燃焼ガ
スの熱を吸収して温度上昇する。したがって、冷凍サイ
クルにおける冷媒蒸発温度が上昇し、設定した暖房温度
が確実に得られることとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような冷媒加熱式
冷暖房機としての作用上の問題は少しも存在しないが、
上記冷媒加熱ユニット１３の構成では、要望される幾つ
かの改良点が残されている。

【００１４】すなわち、冷媒加熱器１５の使用時におい
て冷媒に燃焼ガスによる燃焼熱が加えられる際に、銅製
の冷媒配管２７とアルミ製の冷媒加熱器１５との間の熱
膨張率の差による応力が生じ、特に冷媒配管２７の折曲
げ部においてその応力の影響が大きい。これに対する対
策を施さないとすると、冷媒加熱器１５における冷媒配
管２７の固定部分がゆるむおそれがある。このような固
定部分のゆるみは、冷媒配管２７を流れる冷媒への熱伝
導が悪くなる原因ともなり、ガス燃焼効率（熱効率）が
低下することとなる。

【００１５】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、配管と熱交換器本体と
の間の熱膨張率の差により生じる応力を緩和することに
より、配管を流れる熱媒への熱伝導率の低下を防止した
熱交換器を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る熱交換器は、配管と、この配管を保持
するパイプ固定用溝と、該配管の折曲げ部を収めるため
の該固定用溝と連通している溝とを有し、該配管とは異
なる材質からなる熱交換器であって；この溝と折曲げ部
の配管との間に隙間が設けられていることを特徴とす
る。また、上記隙間が０．２mm以上であることが好まし
い。

【００１７】この熱交換器では、配管の折曲げ部を収め
るための該固定用溝と連通している溝と折曲げ部の配管
との間に隙間を設けているため、この隙間によって熱膨
張時の熱交換器本体と配管との熱膨張率の差により生じ
る応力を緩和することができる。この結果、配管を流れ
る熱媒への熱伝導率の低下を防止できる。

【００１８】また、上記折曲げ部の配管と上記パイプ固
定用溝と連通している溝の側面との隙間ｂが該折曲げ部
の配管と該溝の底面との隙間ｃより大きいことが好まし
い。これは、配管及び熱交換器本体が熱膨張した際に、
隙間ｃにおける配管の熱膨張より隙間ｂにおける配管の
熱膨張の方が大きいと考えられるからである。

【００１９】尚、上記折曲げ部の配管と上記パイプ固定
用溝と連通している溝の側面との隙間ｂが１．０mm以上
であることが好ましく、該折曲げ部の配管と該溝の底面
との隙間ｃが０．２mm以上であることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施
の形態による冷媒加熱器を備えた冷媒加熱式冷暖房機の
室外ユニットを示す縦断正面図である。図２（Ａ）は、
図１に示す室外ユニットの横断平面図であり、図２
（Ｂ）は、図１に示す室外ユニットの縦断側面図であ
る。図３（Ａ）は、本発明の一実施の形態による冷媒加
熱器を有する冷媒加熱ユニットを示す正面図であり、図
３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す冷媒加熱ユニットの側面
図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す３Ｃ−３Ｃ
線に沿った断面図である。図４は、図３（Ａ）に示す冷
媒加熱ユニットの冷媒配管の折曲げ部を示す側面断面図
である。

【００２１】図１と図２に示すように、後述する冷媒加
熱ユニット３８を備えた、冷媒加熱式冷暖房機の室外ユ
ニットが構成される。ユニット本体である筐体３０は、
正面視と、側面視および上面視とも全て矩形状に形成さ
れる箱体からなる。

【００２２】この筐体３０内部は、筐体上部を残して仕
切り板３１によって、左右二室に仕切られる。すなわ
ち、仕切り板３１の上端縁は筐体上面部と所定間隔を存
していて、ここでは筐体３０内を仕切れない。

【００２３】仕切り板３１によって仕切られる筐体３０
内の左側空間部を空気熱交換室３２と呼び、右側空間部
を機械室３３と呼ぶ。上記空気熱交換室３２には、室外
熱交換器３４および室外ファン３５が配置される。上記
機械室３３には、圧縮機３６と、この圧縮機３６に接続
される配管類３７が配置されるとともに、圧縮機３６上
方部位に後述する冷媒加熱ユニット３８が配置される。
この冷媒加熱ユニット３８は、燃焼器４４、冷媒加熱器
４５、燃料供給装置４６および燃焼用送風機４７から構
成される。

【００２４】室外ファン３５は、筐体３０の前面側に配
置される図示しない支持台に取付け支持されていて、こ
の吸込み側に上記室外熱交換器３４が配置される。そし
て、筐体３０には図示しない吸込みグリルと吹出しグリ
ルが設けられる。

【００２５】仕切り板３１の上端縁と筐体３０の上面部
３０ａとの間隙に、電装部品などを収容する電装部品箱
３９の一部が介在される。すなわち、この電装部品箱３
９は、上記機械室３３に配置される冷媒加熱ユニット３
８の上部で、かつ筐体上面部３０ａに面して配置され
る。

【００２６】電装部品箱３９の一側部には冷却フィン４
０ａが突設される。この冷却フィン４０ａは、電装部品
のうちでも、たとえばＧ・Ｔｒ（ジャイアント・トラン
ジスタ）など高熱を放散する部品に直接取付けられてい
て、仕切り板３１の上端縁から空気熱交換室３２内に突
出している。したがって、この室内に放熱し、かつ室内
を流通する空気によって冷却されるようになっている。

【００２７】また、電装部品箱３９の他側面には、配線
端子板４０ｂが取付けられる。この配線端子板４０ｂと
対向する筐体３０側面上部に、蓋体４２によって開閉自
在な配線用開口部４３が設けられている。

【００２８】機械室３３に配置される圧縮機３６は、上
記室外熱交換器３４と図示しない冷媒管を介して接続さ
れるとともに室内ユニット内の室内熱交換器と冷凍サイ
クルを構成するように接続される。

【００２９】図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、燃焼器
４４の側部に冷媒加熱器４５が連結され、燃焼器４４の
下部に燃焼用送風機４７が連結される。燃料供給装置４
６（図２（Ａ）に示す）は、燃焼器４４の背面側に連結
される。

【００３０】燃焼器４４は、２ピースに分割されたアル
ミダイキャスト品からなる分割体４８ａ、４８ｂを組合
わせた、バーナーケース４８を備えている。すなわち、
各分割体４８ａ、４８ｂの周縁部に沿ってフランジＦが
形成されていて、これらフランジＦ相互を嵌合するとと
もに、取付けネジ１０１をもって分割体相互を螺着し、
バーナーケース４８として一体成形される。

【００３１】このバーナーケース４８内に、前面が開口
した箱状の図示せぬ収納部が形成されるとともに、この
収納部の前面開口部を開閉する蓋部５０を備えている。
蓋部５０の前面側には凸部５０ａが取付けられていて、
冷媒加熱ユニット３８を図２（Ｂ）に示す筐体３０内の
所定位置に取付けた状態で筐体前面部３０ｂに当接し、
筐体前面部３０ｂと燃焼器４４との隙間を確保する。ま
た、蓋部５０の裏面側には、図示せぬバーナが取付けら
れている。

【００３２】燃焼用送風機４７には燃焼モータ６１が設
けられている。このモータ６１が駆動され、ファンによ
って燃焼用空気が燃焼器４４に送られる。一方、燃料供
給装置４６からは供給量が調整された燃料ガスが燃焼器
４４に送られる。

【００３３】冷媒加熱器４５は燃焼ガスが流れる図示せ
ぬ燃焼通路を有しており、この燃焼通路は各分割体４８
ａ、４８ｂを組合わせて一体成形した内部に形成されて
いる。また、各分割体４８ａ、４８ｂそれぞれの外表面
にはパイプ固定用溝５３ａが設けられており、このパイ
プ固定用溝５３ａには銅管により構成される冷媒配管５
３がカシメ固定されている。

【００３４】図３（Ｃ）に示すように、分割体４８ａに
は、上述したようにパイプ固定用溝５３ａが設けられて
いる。このパイプ固定用溝５３ａの下部には、その開放
部（溝上部）の幅（径）より広い幅（径）を有する部分
が形成されている。また、固定用溝５３ａの下部断面形
状は略半円形とされているが、正確には半円形状の溝の
側部を切削して拡げた形状（例えば円弧形状）となって
いる。

【００３５】このパイプ固定用溝５３ａには冷媒配管５
３がカシメ型によりカシメ固定されている。この冷媒配
管５３は、それのもとの径が固定用溝５３ａ下部の最も
大きい径より大きいものを用いている。そして、カシメ
固定後の冷媒配管５３は固定用溝５３ａの内面と密着し
ている。また、固定用溝５３ａ下部の径を固定用溝５３
ａ上部の径より大きくしているため、冷媒加熱器４５に
よって冷媒配管５３に熱交換を行う際の分割体４８ａ、
４８ｂのアルミと冷媒配管５３の銅との熱膨張率の差に
よる応力が生じても、冷媒配管５３と固定用溝５３ａと
の間に隙間が生じることなく密着した状態のままで冷媒
加熱器４５を使用できる。つまり、カシメ固定後に冷媒
配管５３がゆるみにくい構造としたものである。

【００３６】また、溝５３ａ内にカシメ固定後の冷媒配
管５３は固定用溝５３ａの開放部（上部）において凸部
が形成されている。この凸部はカシメ型により形成され
るものである。

【００３７】冷媒加熱器４５において冷媒配管５３は曲
げ成形により数回ターンさせて分割体４８ａ、４８ｂに
固定されている。この曲げ成形した冷媒配管５３の折曲
げ部において分割体４８ａの外表面には、図４に示すよ
うに冷媒配管５３と分割体４８ａとの間に隙間を形成す
るための溝（隙間形成用溝）５３ｂが設けられている。
この隙間形成用溝５３ｂは、図３（Ａ）に示すようにそ
の平面形状が略半円形状となっており、パイプ固定用溝
５３ａと連通されている。この固定用溝５３ａと隙間形
成用溝５３ｂとが繋がっている部分には段差があり、隙
間形成用溝５３ｂの底部の方が固定用溝５３ａの底部よ
り低く形成されている。

【００３８】この折曲げ部においては、冷媒配管５３と
隙間形成用溝５３ｂの側壁との間に距離ｂの隙間が形成
され、冷媒配管５３と隙間形成用溝５３ｂの底部との間
に距離ｃの隙間が形成されている。隙間ｂの距離は隙間
ｃより長く形成されている。尚、隙間ｂは１．０mm以上
であることが好ましく、隙間ｃは０．２mm以上であるこ
とが好ましい。

【００３９】このように隙間ｂ、ｃを設けたのは次の理
由による。冷媒加熱器４５の使用時において冷媒に燃焼
ガスによる燃焼熱が加えられる際に、銅製の冷媒配管５
３とアルミ製の分割体４８ａ、４８ｂとの間の熱膨張率
の差による応力が生じ、特に冷媒配管５３の折曲げ部に
おいてその応力の影響が大きい。したがって、この応力
を緩和する必要があるが、冷媒配管５３の折曲げ部に設
けられた隙間ｂ、ｃによって、熱膨張時のアルミ製の分
割体４８ａ、４８ｂと銅製の冷媒配管５３との熱膨張率
の差により生じる応力を緩和することができる。

【００４０】尚、暖房運転時には、冷媒加熱ユニット３
８の冷媒加熱器４５の冷媒配管５３に冷媒が導かれると
ともに燃料供給装置４６が開放され、燃焼器４４におい
て燃焼作用が行われる。

【００４１】上記冷媒加熱器４５に取付けられる冷媒配
管５３内の冷媒は、燃焼器４４から冷媒加熱器４５の燃
焼通路に沿って導かれる燃焼ガスの熱を吸収して温度上
昇する。したがって、冷凍サイクルにおける冷媒蒸発温
度が上昇し、設定した暖房温度が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
配管の折曲げ部を収めるためのパイプ固定用溝と連通し
ている溝と折曲げ部の配管との間に隙間を設けている。
したがって、配管と熱交換器本体との間の熱膨張率の差
により生じる応力を緩和することができる。この結果、
配管を流れる熱媒への熱伝導率の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による冷媒加熱器を備え
た冷媒加熱式冷暖房機の室外ユニットを示す縦断正面図
である。

【図２】図２（Ａ）は、図１に示す室外ユニットの横断
平面図であり、図２（Ｂ）は、図１に示す室外ユニット
の縦断側面図である。

【図３】図３（Ａ）は、本発明の一実施の形態による冷
媒加熱器を有する冷媒加熱ユニットを示す正面図であ
り、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す冷媒加熱ユニット
の側面図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す３Ｃ
−３Ｃ線に沿った断面図である。

【図４】図３（Ａ）に示す冷媒加熱ユニットの冷媒配管
の折曲げ部を示す側面断面図である。

【図５】従来の冷媒加熱器を備えた冷媒加熱式冷暖房機
の室外ユニットはを示す構成図である。

【符号の説明】

１ 筐体 ２ 仕切り板 ３ 上部ベース板 ４ 熱交換室 ５ 室外ファン ６ 機械室 ７ 圧縮機 ８ サクションカッ
プ ９ 接続配管類 １０ パックドバルブ １１ 制御基板 １２ コネクタ １３ 冷媒加熱ユニット １４ 燃焼器 １５ 冷媒加熱器 １６ 燃焼用送風機 １７ ノズル １８ 点火プラグ １９ 燃料供給管 ２０ 燃料供給装置 ２１ ホース継ぎ手 ２２ フレームロッ
ド ２３ 排気ダクト ２４ 排気トップ ２５ 排気管 ２７ 冷媒配管 ３０ 筐体 ３０ａ 上面部 ３０ｂ 筐体前面部 ３１ 仕切り板 ３２ 空気熱交換室 ３３ 機械室 ３４ 室外熱交換器 ３５ 室外ファン ３６ 圧縮機 ３７ サクションカ
ップ ３８ 冷媒加熱ユニット ３９ 電装部品箱 ４０ａ 冷却フィン ４０ｂ 配線端子板 ４２ 蓋体 ４３ 配線用開口部 ４４ 燃焼器 ４５ 冷媒加熱器 ４６ 燃料供給装置 ４７ 燃焼用送風機 ４８ バーナーケース ４８ａ、４８ｂ 分
割体 ５０ 蓋部 ５０ａ 凸部 ５３ 冷媒配管 ５３ａ パイプ固定
用溝 ５３ｂ 隙間形成用溝 ６１ 燃焼モータ １０１ 取付けネジ

フロントページの続き (72)発明者 祐川 直純 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 海野 直孝 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 海老名 將 東京都中野区本町５−12−４ (72)発明者 後藤 信之 東京都目黒区中目黒４−13−21 アーバン ハイツ中目黒Ｃ−301 (72)発明者 梅澤 潔 東京都葛飾区高砂３−２−７−112 高砂 アパート112 (72)発明者 海老原 利夫 埼玉県草加市谷塚町1687−10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管と、この配管を保持するパイプ固定
   用溝と、該配管の折曲げ部を収めるための該固定用溝と
   連通している溝とを有し、該配管とは異なる材質からな
   る熱交換器であって；この溝と折曲げ部の配管との間に
   隙間が設けられていることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 上記隙間が０．２mm以上であることを特
   徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 上記折曲げ部の配管と上記パイプ固定用
   溝と連通している溝の側面との隙間ｂが該折曲げ部の配
   管と該溝の底面との隙間ｃより大きいことを特徴とする
   請求項１記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 上記折曲げ部の配管と上記パイプ固定用
   溝と連通している溝の側面との隙間ｂが１．０mm以上、
   該折曲げ部の配管と該溝の底面との隙間ｃが０．２mm以
   上であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。