JPH0436592A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば夏季には冷房に用いられるととも
に、冬季には暖房に用いられる冷暖房装置に使用される
熱交換器に関し、さらに詳しくは夏季に冷房用の冷媒と
して利用されるフレオン等を、冬季には石油バーナまた
はガスバーナ等の燃焼熱により加熱して蒸発させ、その
潜熱を利用して暖房を行う冷暖房装置において、冷媒を
バーナの燃焼熱により加熱するのに使用される熱交換器
に関する。

この明細書において、前後、左右は第２図を基準とし、
前とは第２図上側を指し、後とはこれと反対側を指すも
のとする。また、左とは第２図左側を指し、右とはこれ
と反対側を指すものとする。また、この明細書において
、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムのほ
かにアルミニウム合金を含むものとする。

従来の技術 このような冷暖房装置としては、第８図に示すように、
燃焼ガスにより冷媒を加熱する熱交換器（４０）と、放
熱器（４１）と、熱交換器（４０）と放熱器（４１）と
を連結する密閉管路（４２）と、密閉管路（４２）の途
中に設けられて冷媒を強制循環させる冷媒搬送機（４３
）とよりなるものが用いられている。

従来、このような冷暖房装置の熱交換器としては、第９
図に示すように、内部が燃焼室とされるアルミニウム押
出型材製円筒状燃焼胴（５０）の周壁（５０ａ）に、燃
焼胴（５０）の軸線方向に伸びる貫通孔（５１）が円周
方向に所定間隔をおいて複数形成され、燃焼胴（５０）
の周壁（５０ａ）内面に、長さ方向にのびる複数のフィ
ン（５２）が円周方向に所定間隔をおいて一体に形成さ
れ、複数のヘアピン状冷媒流通管（５３）の直管部が隣
り合う貫通孔（５１）内に挿通させられ、各ヘアピン状
冷媒流通管（５３）がＵ字状連結管（５４）で連結され
、燃焼胴（５０）の一端開口にバーナ（５５）が取付け
られたものが使用されていた。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記従来の熱交換器では、冷媒の通路が冷媒
流通管（５３）の屈曲部および連結管（５４）において
それぞれＵ形に屈曲されたものとなっているので、圧力
損失が大きくなるという問題があった。また、冷媒通路
の断面積が小さいという問題があった。

そこで、上記問題を解決する熱交換器として、アルミニ
ウム製円筒状燃焼胴と、内部に複数の冷媒通路を有し、
かつ冷媒通路が円周方向または燃焼胴の軸線方向に伸び
るように燃焼胴の外周面に密着させられて燃焼胴にろう
付されたアルミニウム製円弧管状冷媒通路部材とを備え
たものか提案されている（実開昭６３−９７０６６号公
報）。この熱交換器では、上述した従来の熱交換器の有
する問題点は解消できるが、次のような問題が生じると
考えられる。すなわち、燃焼胴が円筒状であるとともに
冷媒通路部材が円弧状であるため、このような熱交換器
を製造するためには、複雑な構造の治具を、多く必要と
するとともに、治具による燃焼胴と冷媒通路部材との固
定作業が面倒になるという問題がある。また、治具によ
る固定時に燃焼胴と冷媒通路部材とを完全に密着させる
ことはできず、その結果製造された熱交換器における燃
焼胴の外周面と冷媒通路部材との間に隙間ができること
は避は得ない。このような隙間が存在すると、冷媒通路
部材における燃焼胴側の壁に孔食が発生した場合、フレ
オンなどの冷媒が漏れて上記隙間に入り込み、これが燃
焼胴に孔食を発生させる原因となる。その結果、上記フ
レオンが燃焼胴内に侵入し、フレオンと燃焼ガスとが反
応して有毒ガスが発生する。また、上記隙間が存在する
ことにより、燃焼胴から冷媒通路部材への伝熱効率が悪
くなる。

この発明の目的は、上記問題を全て解決した熱交換器を
提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による熱交換器は、一端にバーナが取付けられ
る筒状燃焼胴と、燃焼胴の他端開口を閉鎖するアルミニ
ウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁の内側に形成されている高
温ガス通路と、伝熱隔壁の外面にろう付され、かつ内部
に複数の冷媒通路を有するアルミニウム製偏平管状冷媒
通路部材とよりなり、高温ガス通路が、アルミニウムブ
レージングシート製固定部材を介して伝熱隔壁の内面に
ろう付され、かつ左右側壁部と左右側壁部の後縁部どう
しを一体的に連結する後壁部とを有する上下２つのアル
ミニウム押出型材製高温ガス流規制部材を備えており、
固定部材が、伝熱隔壁内面への密接部分と、伝熱隔壁内
面への密接部分に連なりかつ固定部材の左右側壁部内面
に密接する部分と、伝熱隔壁内面への密接部分および左
右側壁部内面への密接部分に連なりかつ後縁部が左右側
壁の後縁部と合致するとともに、上下の高温ガス流規制
部材間からの側方への排気ガスの流出を防止するガス漏
れ防止部分とよりなり、伝熱隔壁内面および固定部材の
伝熱隔壁内面への密接部分のうちいずれか一方に設けら
れた突起が、同他方に形成された孔に嵌め入れられた状
態で、固定部材が伝熱隔壁にろう付されているものであ
る。

作　　　用 この発明の熱交換器によれば、燃焼胴の他端開口を塞ぐ
伝熱隔壁の外面に偏平管状冷媒通路部材がろう付されて
いるとともに、内面に高温ガス流規制部材がろう付され
ているので、ろう付にあたってこれらを固定するには、
簡単な構造の治具を用いればよく、その数も少なくて済
む。また、伝熱隔壁内面および固定部材の伝熱隔壁内面
への密接部分のうちいずれか一方に設けられた突起が、
同他方に形成された孔に嵌め入れられるとともに、固定
部材における高温ガス流規制部材の左右側壁部内面への
密接部分を、固定部材の左右側壁部内面に密接させた状
態で、固定部材を伝熱隔壁にろう付すれば、ろう何時の
高温ガス流規制部材の位置決めを簡単に行える。

さらに、この発明の熱交換器によれば、バーナの燃焼排
気ガ３は、上下の高温ガス流規制部材間から上側の高温
ガス流規制部材内に入り、その内部を上方に流れる。ま
た、上下の高温ガス流規制部材間から下側の高温ガス流
規制部材内に入り、その内部を下方に流れる。高温の燃
焼排気ガスの有する熱は、伝熱隔壁および冷媒通路部材
の周壁を通って冷媒通路部材の冷媒通路内を流れる冷媒
に伝わり、この冷媒は、バーナの燃焼熱により加熱気化
せしめられる。このとき、固定部材のガス漏れ防止部分
により、上下の高温ガス流規制部材間からの左右両側方
へのガスの流出が防止される。

実　　施　　例 以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図〜第４図において、熱交換器（１）は、両端が開
口した横向き筒状燃焼胴（２）と、燃焼胴（２）の後端
に取付けられかつ石油、ガス等を燃料とするバーナ（Ｂ
）と、燃焼胴（２）の前端開口を閉鎖するアルミニウム
製伝熱隔壁（３）と、伝熱隔壁（３）の内側に形成され
ている高温ガス通路（４）と、伝熱隔壁（３）の外面に
ろう付され、かつ内部に上下方向にのびる複数の冷媒通
路（６）を有するとともに、表面に亜鉛メツキ層（７）
が形成されているアルミニウム押出型材製偏平管よりな
る冷媒通路部材（５）とよりなる。

燃焼胴（２）は円筒部（２ａ）と、円筒部（２ａ）の前
端部に形成された拡開部（２ｂ）とを備えており、円筒
部（２ａ）内が燃焼室（８）となされている。また、円
筒部（２ａ）の内周面は断熱材（２１）で覆われている
。拡開部（２ｂ）内に高温ガス通路（４）が設けられて
いる。

伝熱隔壁（３）は、第４図に示すような芯材（３ａ）お
よび芯材（３ａ）の両面を覆うろう材製皮材（３ｂ）か
らなるプレージングシートで形成されている。プレージ
ングシートの芯材（３ａ）は、亜鉛０゜９〜１．４νｔ
％、マンガン１，０〜１．５νｔ９ｏ、クロム０．０３
〜０．１２ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可
避不純物からなるアルミニウム合金で形成されている。

皮材（３ｂ）は、ケイ素７６９〜９．５ｖｔ％、鉄０．
４〜０．５ｗｔ％、亜鉛０，５〜３νＬ％を含み、残部
アルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム
合金ろう材で形成されている。皮材（３ｂ）中の亜鉛含
存量は、０．９〜１．４ｖｔ％の範囲内にあることが好
ましい。伝熱隔壁（３）の上端部には、排気管（９）が
接続されている。

高温ガス通路（４）は、上下に所定間隔をおいて配置さ
れた２つのアルミニウム押出型材製高温ガス流規制部材
（１１〉を備えている。各高温ガス流規制部材（１１）
は、上下方向にのびる左右側壁部（ｌｌａ）　、左右側
壁部（ｌｌａ）の後縁部どうしを連結する後壁部（ｌｌ
ｂ）　、および左右側壁部（・１１ａ）の幅の中央部ど
うしを連結する中間壁部（ｌｌｃ）を備えており、後壁
部（ｌｌｂ）と中間壁部（ｌｌｃ）との間、および中間
壁部（ｌｌｃ）の前面にそれぞれこれらと直角をなすよ
うに、第１伝熱フイン（ｌｌｄ）および第２伝熱フイン
（ｌｌｅ）が一体に設けられ、隣り合う両伝熱フィン（
ｌｉｄ）（ｌｉｅ）間および左右両端の両伝熱フィン（
ｌｉｄ）　（ｌｉｅ）と左右側壁部（ｌｌａ）との間の
通路部分（１３）に高温の燃焼排気ガスが流れるように
なっている。下側の高温ガス流規制部材（１１）の隣り
合う伝熱フィン（ｌｉｄ）（ｌｉｅ）間のピッチは、上
側の高温ガス流規制部材（１１）のそれよりも小さくさ
れて、伝熱フィン（ｌｉｄ）（ｌｉｅ）の数が多くなっ
ており、伝熱面積が大きくなるようになされていること
が好ましい。上下の高温ガス流規制部材（１１）の左右
側壁部（ｌｌａ）どうしの間には、後端が左右側壁部（
ｌｌａ）の後縁まで達しており、かつ両高温ガス流規制
部材（１１）間からの排気ガスの側方への流出を防止す
るガス漏れ防止部分（１７）が設けられている。各高温
ガス流規制部材（１１）は、その第２伝熱フイン（１１
ｅ）の先端が伝熱隔壁（３）にろう付されるとともに、
左右両側縁部において上下にのびる固定部材（１６）を
介して伝熱隔壁（３）に固定されており、後壁部（ｆｌ
ｂ）の後面に、円筒部（２ａ）の前端部周縁が当接して
いる。したがって、燃焼室（８）内で生じた高温の燃焼
排気ガスは、上下の高温ガス流規制部材（１１）の間に
形成された連通口（３０）を通って高温ガス通路（４）
内に流入するようになっている。固定部材（１Ｂ）は、
芯材（ｌｅａ）および芯材（ｌｅａ）の両面を覆うろう
材製皮材（１６ｂ）からなるプレージングシートで形成
されている。プレージングシートの芯材（ｔｅａ）は、
銅０．０５〜０．２０ｗｔ％、マンガン１．０〜１．５
ｖｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純物か
らなるアルミニウム合金で形成されている。皮材（１８
ｂ）は、ケイ素８，０〜１０．Ｏｖｔ％、鉄０．２〜０
．５ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避不純
物からなるアルミニウム合金ろう材で形成されている。

固定部材（１６）は横断商略り字形で、伝熱隔壁（３）
の内面に密接する第１部分（１４）と、この第１部分（
１４）の互いに対向する縁部から後方に突出した第２部
分（１５）とより構成されている。第２部分（１５）は
、高温ガス流規制部材（１１）の左右側壁部（ｌｌａ）
の内面に密接せしめられている。左右側壁部（ｌ　ｌａ
）の前側縁部は第１部分（１４）の厚さ分だけ切断され
ており、第２伝熱フイン（ｌｉｅ）と伝熱隔壁（３）と
の間に隙間が生じないようになっている。また、第１部
分（１４）および第２部分（１５）に連なってガス漏れ
防止部分（１７）が一体向に設けられている。第２部分
（１５）の上下両端部には、後方突出部（１５ａ）が一
体向に設けられており、この後方突出部（１５ａ）が中
間壁部（ｌｌｃ）の端部に当たっている。また、第２部
分（１５）には、上下方向に所定間隔をおいて複数の孔
（１８）が形成されており、これらの孔（１８）に、伝
熱隔壁（３）に一体向に設けられた突起（１９）を嵌め
入れた状態で伝熱隔壁（３）にろう付されている。突起
（１９）は横断商略り字形で、伝熱隔壁（３）にコ字形
の切込みを入れ、この切込みに囲まれた部分を後方に曲
げかつ高温ガス流規制部材（１１）側に曲げることによ
り形成されたものである。突起（１９）の後方屈曲部（
１９ａ）に、孔（１８）の高温ガス流規制部材（１１）
側の縁部が当接することにより、突起（１９）を形成す
るためにできた孔（２０）が塞がれている。

また、高温ガス通路（４）には、上側の高温ガス流規制
部材（１１）の上方に存在し、かつ上側の高温ガス流規
制部材（１１）の通路部分く１３）の上端と排気管（９
）とを連通させる案内路（３１）が設けられるとともに
、下側の高温ガス流規制部材（１１）の下側および両高
温ガス流規制部材（１１）の左右両側に存在し、かつ下
側の高温ガス流規制部材（１１）の通路部分（１３）の
下端と排気管（９）とを連通させる案内路（３２）が設
けられている。

冷媒通路部材（５）の上下両端部は、それぞれ前方に水
平に向くように曲げられており、その先端がヘッダ（２
２）に接続されている。上記屈曲部を（５ａ）で示す。

下側のヘッダ（２２）が入口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒入口管（２３）が接続されている。冷媒中には
コンプレッサのオイルが常に溶存しており、冷媒を加熱
気化させると次第にこのオイルが溜まり、その粘性と低
伝熱性により冷媒の気化および循環を阻害するので、こ
れを防止する目的で人口側ヘッダ（２２）の右端部にオ
イル抜き管（２４）が接続されている。

上側のヘッダ（２２）が出口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒出口管（２５）が接続されている。両ヘッダ（
２２）の周壁には、それぞれ軸線方向にのびる長孔（２
Ｂ）が形成されており、冷媒通路部材（５）の屈曲部（
５ａ）の先端がこの長孔（２６）を通ってヘッダ（２２
）内に挿入され、ヘッダ（２２）の周壁にろう付されて
いる。両ヘッダ（２２）は、第３図に示すように、芯材
（２２ａ）の両面がろう材製皮材（２２ｂ）で覆われた
プレージングシート（２２）の両側縁に、それぞれ相互
に重ね合わされる傾斜部（２８）が形成され、傾斜部（
２８）どうしが重なり合うようにプレージングシート（
２２）が円筒状に成形されてヘッダ素材とされ、ヘッダ
素材の傾斜部（２８）どうしがろう付されることにより
形成されたものである。傾斜部（２８）どうしのろう付
はヘッダ（２２）と冷媒通路部材（５）および他の部材
のろう付と同時に行われる。

このような構成において、バーナ（Ｂ）の燃焼ガスは、
上下の高温ガス流規制部材（１１）間に形成された連通
口（３０）を通って高温ガス通路（４）内に入り、上側
の高温ガス流規制部材（１１）の通路部分（１３）内を
上方に流れ、さらに案内路（３１）を通って排気管（９
）から排出される。また、同じく下側の高温ガス流規制
部材（１１）の通路部分（１３）内を下方に流れ、さら
に案内路（３２）を通って排気管（９）から排出される
。排気ガスの有する熱は、高温ガス通路（４）内を流れ
る間に、直接または伝熱フィン（ｌｉｄ）（ｌｌｅ）を
経て伝熱隔壁（３）に伝わり、伝熱隔壁（３）および冷
媒通路部材（５）の周壁を通って冷媒通路部材（５）の
冷媒通路（６）内を流れる冷媒に伝わる。冷媒は、バー
ナ（Ｂ）の燃焼熱により加熱気化せしめられ、その潜熱
を利用して暖房が行われる。、：のとき、冷媒は、まず
冷媒通路部材（５）内の下部において加熱されて部分的
に気化し、気化した冷媒の作用によって冷媒通路（６）
内を自然に上昇し、全体が気化する。そして、下側の高
温ガス流規制部材（１１）の隣り合う伝熱フィン（ｌｉ
ｄ）（ｌｌｅ）間のピッチが、上側の高温ガス流規制部
材（１１）のそれよりも小さくされて、伝熱面積が大き
くなっていると、下部における冷媒への伝熱量が大きく
なって上記自然上昇力が大きくなる。

以下、熱交換器（１）を製造する方法について、第５図
〜第７図を参照して説明する。

予め、アルミニウムブレージングシート製伝熱隔壁（３
）、亜鉛メツキ層（７）を有する冷媒通路部材（５）、
高温ガス流規制部材（１１）、アルミニウムブレージン
グシート製固定部材（１６）、アルミニウムブレージン
グシートを円筒状に成形してなりかつ長孔（２Ｂ）を有
するヘッダ素材（２９）を用意しておく。伝熱隔壁（３
）には、突起（１９）を形成しておく。また、固定部材
（１６）には孔（１８）を形成しておく。

そして、まず固定部材（１６）の孔（１８）に伝熱隔壁
（３）の突起（１９）を通すことにより、固定部材（１
６）を伝熱隔壁（３）に仮止めする。このとき、突起（
１９）の後方屈曲部（１９ａ）を固定部材（１６）の孔
（１８）の高温ガス流規制部材（ＩＩ）側の縁に当接さ
せて突起（１９）を形成するために伝熱隔壁（３）にで
きた孔（２０）を塞いでおく。ついて、左右側壁部（ｌ
ｌａ）が固定部材（１６）の第２部分（１５）の外面に
密接するように、両高温ガス流規制部材（１１）を配置
する。このとき、第２部分（１５〉の上下両端部に一体
的に設けられた後方突出部（Ｌ５ａ）が中間壁部（ｌｌ
ｃ）の端部に当たるとともに、ガス漏れ防止部分（１７
）が後壁部（ｌｌｂ）および中間壁部（ｌｉｅ）に当た
る。したがって、固定部材（１６）により、高温ガス流
規制部材（１１）の左右方向および上下方向の位置決め
がなされる。その後、伝熱隔壁（３）の反対側の面に冷
媒通路部材（５）を配置するとともに、ヘッダ素材（２
９）の長孔（２６）に屈曲部（５ａ）の先端を挿入し、
これらを図示しない適当な治具で固定する。そして、伝
熱隔壁（３）と固定部材（１６）、伝熱隔壁（３）と高
温ガス流規制部材（１１）、固定部材（１６）と高温ガ
ス流規制部材（１１）、伝熱隔壁（３）と冷媒通路部材
（５）、ヘッダ素材（２９）の傾斜部（２８）どうし、
および冷媒通路部材（５）と長孔（２６）の周縁部をそ
れぞれろう付する。このろう付工程時の加熱によって、
伝熱隔壁（３）の皮材（３ｂ）に含まれていた亜鉛が芯
材（３ａ）のアルミニウム中に拡散させられて、防食の
ための亜鉛拡散層が形成される。

また、冷媒通路部材（５）に形成されていた亜鉛メツキ
層（７）が冷媒通路部材（５）のアルミニウム中に拡散
させられて、防食のための亜鉛拡散層が形成される。さ
らに、伝熱隔壁（３）を燃焼胴（２）に固定することに
よって、熱交換器（１）が製造される。

発明の効果 この発明の熱交換器によれば、その製造時には、伝熱隔
壁と偏平管状冷媒通路部材と高温ガス流規制部材とを固
定するために、構造が簡単なろう付治具を用いればよく
、その数も少なくてすむので、作業が容易になる。また
、治具により上記部品が密着状態で固定されるので、ろ
う付された伝熱隔壁と冷媒通路部材との間に隙間ができ
るのが防止されることとなり、冷媒通路部材に孔食が発
生し、フレオンなどの冷媒が漏れたとしても、これによ
って燃焼胴に孔食が発生することができるので、フレオ
ンと燃焼ガスとの反応による有毒ガスの発生を防止でき
る。

さらに、固定部材のガス漏れ防止部分により、上下の高
温ガス流規制部材間からの左右両側方へのガスの流出が
防止されるとともに、伝熱隔壁と冷媒通路部材との間に
隙間が存在せず両者間の熱伝達率が優れているので、高
温ガス通路内を流れる高温ガスと冷媒との熱交換効率が
優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明による熱交換器の実施例を示し、第１図
は一部切欠き斜視図、第２図は水平拡大断面図、第３図
はヘッダの拡大横断面図、第４図は第２図の部分拡大図
、第５図〜第７図は第１図に示す熱交換器の製造方法を
示し、第５図は伝熱隔壁、高温ガス流規制部材、および
固定部材の仮組前の配置状態を示す部分拡大斜視図、第
６図は伝熱隔壁、冷媒通路部材、高温ガス流規制部材お
よびヘッダのろう付前の状態を示す図、第７図は同じく
ろう付後の状態を示す図、第８図は冷暖房装置を示す概
略図、第９図は従来例を示す斜視図である。 （１）・・・熱交換器、（２）・・・燃焼胴、（３）・
・・伝熱隔壁、（４）・・・高温ガス通路、（５）・・
・偏平管状冷媒通路部材、（６）・・・冷媒通路、（１
１）・・・高温ガス流規制部材、（ｌｌａ）・・・左右
側壁部、（Ｌｌｂ）・・・後壁部、（１４）・・・伝熱
隔壁内面への密接部分、（１５）・・・高温ガス流規制
部材の左右側壁部内面への密接部分、（１６）・・・固
定部材、（１７）・・・ガス漏れ防止部分、（１８）・
・・孔、（１９）・・・突起、（Ｂ）・・・バーナ。 以　　上 特許出願人　松下電器産業株式会社 第５図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端にバーナが取付けられる筒状燃焼胴と、燃焼胴の他
   端開口を閉鎖するアルミニウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁
   の内側に形成されている高温ガス通路と、伝熱隔壁の外
   面にろう付され、かつ内部に複数の冷媒通路を有するア
   ルミニウム製偏平管状冷媒通路部材とよりなり、高温ガ
   ス通路が、アルミニウムブレージングシート製固定部材
   を介して伝熱隔壁の内面にろう付され、かつ左右側壁部
   と左右側壁部の後縁部どうしを一体的に連結する後壁部
   とを有する上下２つのアルミニウム押出型材製高温ガス
   流規制部材を備えており、固定部材が、伝熱隔壁内面へ
   の密接部分と、伝熱隔壁内面への密接部分に連なりかつ
   固定部材の左右側壁部内面に密接する部分と、伝熱隔壁
   内面への密接部分および左右側壁部内面への密接部分に
   連なりかつ後縁部が左右側壁の後縁部と合致するととも
   に、上下の高温ガス流規制部材間からの側方への排気ガ
   スの流出を防止するガス漏れ防止部分とよりなり、伝熱
   隔壁内面および固定部材の伝熱隔壁内面への密接部分の
   うちいずれか一方に設けられた突起が、同他方に形成さ
   れた孔に嵌め入れられた状態で、固定部材が伝熱隔壁に
   ろう付されている熱交換器。