JPH0436593A - 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
はガスノく−す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９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１
０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、
かつ冷媒通路か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
たものが提案されている（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
管状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。そして、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。

課題を解決するだめの手段 この発明による熱交換器は、一端に／＜−すか取付けら
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、左右側壁部の後縁部ど
うしを一体的に連結する後壁部、左右側壁部の幅の中間
部どうしを連結する中間壁部を有する上下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におけ
る中間壁部よりも前方の部分の内面に密接部分と、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、
ガス漏れ防止部分の上下両側部分に連なって上下両方に
のびた翼部が一体的に設けられ、翼部が、上下両高温ガ
ス流規制部材の左右側壁部における中間壁部よりも後方
部分の内外両面のうちいずれか一面に密接せしめられて
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
いるので、両者のろう付が確実に行われる。バーナの高
温の燃焼排気ガスは、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、この内部を上方に
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、この内部を下方に流れる
。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
およびガス漏れ防止部分に一体的に設けられた翼部によ
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！！　（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）内か燃焼室（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）か設けられて
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゜９〜１．４ｖｔ
％、マンガン１．０〜１．５νｔ％、クロム０．０３〜
０．１２ｖｔ％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７．９〜９．５ｗｔ％、鉄０．４
〜０．５νｔ％、亜鉛０．５〜３ｖｔ％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）中の亜鉛含有
量は、０．９〜１．４ｗｔ％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）　、左右側壁部（Ｉｌａ）の幅の中央部どうしを連
結する中間壁部（ｌｌｃ）後壁部（ｌｌｂ）と中間壁部
（ｌｉｅ）との間にこれらと直角をなすように設けられ
た第１伝熱フイン（ｌｉｄ）　、および中間壁部（ｌｌ
ｃ）の前面にこれと直角をなすように設けられた第２伝
熱フイン（１１ｅ）より構成されている。そして、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（１１ｄ）　（１１ｅ）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＞（ｌｉ
ｅ）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（ｌｉｅ）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（ｌＢ）を介して伝熱隔壁（３）に固定され
ており、後壁部（ｌｌｂ）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（ｌｅ
ａ）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（ＩＢａ）は、銅０．０５〜
０．２０νｔ％、マンガン１．０〜１．５ｗｔ％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
ニウム合金で形成されている。

皮材（１８ｂ）は、ケイ素８．０〜１０．０νｔ％、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）は横断囲路り字形で、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
（ＩＬａ）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（ｌｌｅ）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。

ガス漏れ防止部分（１７）の上下両側部分に連なって上
下両方にのびた翼部（１７ａ）が一体向に設けられてい
る。翼部（１７ａ）は、若干外側に曲げられて両高温ガ
ス流規制部材（１１）の左右側壁部（ｌｌａ）における
中間壁部（ｌｌｃ）よりも後方部分の外面に密接せしめ
られてろう付されている。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（ｌｉｅ）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）は横断囲路
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（１
８）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、がっ上側の高温ガス流規
制部材（１１）の通路部分（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）か設
けられている。

冷媒通路部材（５）の上下両端部は、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（２２）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）か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
する目的で入口側ヘッダ（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（２６）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（２
２）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）どうしが重なり会
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（ｌｌｄ）　（ｌｉｅ）
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。このとき、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（Ｂ
）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（ｌ
ｌｄ）　（ｌｉｅ）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（１６Ｌ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
Ｂ）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（１Ｂ〉の孔
（１８）の高温ガス流規制部材（１１）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（１５ａ）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）の第１部分（１４）、
伝熱隔壁（３）と高温ガス流規制部材（１１）の第２伝
熱フイン（ｌｌｅ）　、固定部材（１６）の第２部分（
１５）と高温ガス流規制部材（１１）の左右側壁部（ｌ
ｌａ）内面、固定部材（１６）のガス漏れ防止部分（１
７）の翼部（１７ａ）と高温ガス流規制部材（１１）の
左右側壁部（１１ａ）外面、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。このろう何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。

第８図はこの発明の他の実施例を示す。第８図において
、固定部材（１Ｂ）のガス漏れ防止部分（１７）の上下
両側部分に連なって一体的に設けられた上下両方にのび
た翼部（１７ｂ）は、両高温ガス流規制部材（１１）の
左右側壁部（ｌｌａ）における中間壁部（ｌｉｅ）より
も後方部分の内面に密接せしめられてろう付されている
。その他の構成は、上記実施例と同様である。

発明の効果 この発明の熱交換器によれば、燃焼胴の一端開口を塞ぐ
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
いるので、簡単な構造の治具で両者を密着させることか
でき、作業が容易になるとともに、両者のろう付が確実
に行われる。したがって、ろう付された伝熱隔壁と冷媒
通路部材との間に隙間が生じるのを防止することができ
、燃焼胴から冷媒通路部材への熱伝達率が向上する。し
かも、固定部材のガス漏れ防止部分およびガス漏れ防止
部分の上下両側部分に連なって一体的に設けられた上下
両方にのびた翼部により、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。

その結果、高温ガス通路内を流れる高温ガスと冷媒通路
部材内を流れる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図から第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図はこの発明の他の実
施例を示す第５図相当の図、第９図は冷暖房装置を示す
該略図、第１０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）・・
・冷媒通路部材、（６）・・・冷媒通路、（１１）・・
・高温ガス流規制部材、（ｌｌａ）・・・左右側壁部、
（ｌｌｂ）・・・後壁部、（１１ｃ）・・・中間壁部、
（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、（１７ａ）　（１７ｂ）・・・翼部、（Ｂ）・
・・バーナ。 以　　上 第５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
   、左右側壁部の後縁部どうしを一体的に連結する後壁部
   、左右側壁部の幅の中間部どうしを連結する中間壁部を
   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
   部材の左右側壁部における中間壁部よりも前方の部分の
   内面に密接部分と、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、ガス漏れ防止部分の上下両側部
   分に連なって上下両方にのびた翼部が一体的に設けられ
   、翼部が、上下両高温ガス流規制部材の左右側壁部にお
   ける中間壁部よりも後方部分の内外両面のうちいずれか
   一面に密接せしめられている熱交換器。