JPH07120187A - 熱交換器の封止方法及び構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸熱管とケーシングの挿入部との間での溶接を
防止し、且つ吸熱管とケーシングの挿入部との間の封止
を行うことができる手段を提供する。 【構成】組立工程において、ケーシングの吸熱管挿通用
孔部分３ａに、アルミニウム粉を添加したシリコーンレ
ジン塗料を塗布硬化させ、溶接工程において、前記シリ
コーンレジン塗料はケーシングの吸熱管挿通用孔部分へ
の溶材の移動を阻止し、溶接終了後に、前記ケーシング
の吸熱管挿通用孔部分に室温加硫型シリコーンゴムを塗
布して所定の封止するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス，石油などを燃料
として給湯器等の燃焼機器に用いられる熱交換器におい
て、ケーシングの吸熱管挿通用孔部分の封止方法及び封
止に適するに構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス，石油等を使用する給湯器等
の熱交換器は、吸熱管とフインとを組付け、これらを溶
接する等の各工程からなる製作工程を経て得られるもの
であり、図７は、組付工程を終了した要部の構成、図８
は、溶接工程を終えた溶接の概要を示す図面である。す
なわち、図７に示す組付工程において、フイン７には、
予め吸熱管挿入孔７ａと溶接棒挿入孔７ｂを形成し、吸
熱管２の周りには、吸熱管挿入孔７ａを介して多数のフ
イン７を挿入し、溶接棒挿入孔７ｂに溶接棒８を挿入
し、外側に位置するフインの両側から溶接材阻止部材６
は吸熱管２に挿入され、溶接棒８は熱交換器内に閉じ込
められる。そして、溶接材阻止部材６の外側位置には、
吸熱管２上にケーシング３が挿入され、吸熱管２を拡管
して、フイン７、溶接材阻止部材６が吸熱管２に固定さ
れて、組付工程を終えた熱交換器が構成される。

【０００３】そして、組付工程を終えた熱交換器は、炉
内における溶接工程において、溶接棒７を溶かし、吸熱
管２の管周壁にフイン６を溶接固定する。しかる後、吸
熱管２のケーシング３から外側に突出する端部２ａと、
ベント１や適宜の配管との接続部は、溶接環１０を装着
して前述の炉内により再度入れることにより、又は人手
を介して溶接されている。そのような工程を経て、熱交
換器の作成は完了している。

【０００４】このような過程により製作された熱交換器
は、炉内において吸熱管２にフイン７や溶接材阻止部材
６が溶接されるが、吸熱管２と溶接材阻止部材６との間
に隙間が生じて、この隙間から流れた溶接材８ａが、ケ
ーシング３と吸熱管２とを溶接するケースがある。この
ため、従来は、溶接材阻止部材を二重に取り付ける等の
手段により、このような不都合を解消している。

【０００５】また、吸熱管２とベント１とを溶接する際
に、溶材がケーシング３に付着し、図８のように、吸熱
管２とケーシング３とが溶接されることが生じている。
吸熱管２とケーシング３とが溶接されると、バーナーの
熱によるストレスのため、ケーシングや吸熱管に亀裂が
発生することは、この業界で良く知られている解決を要
する問題である。

【０００６】このような不都合を解決するため、実開平
１−１３６２８２号公報に示されるように、吸熱管とケ
ーシングの挿入部の外側，内側にシリコーンオイル又は
シリコーンゴムを塗布し、溶接棒及びベントと吸熱管と
の間の溶接環から溶けてケーシング側に流れてきた溶材
をはじき、吸熱管とケーシングが溶接されないようにし
た手段がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記手段において、吸
熱管とケーシングの挿入部の外側，内側にシリコーンオ
イルが塗布された熱交換器が炉内に入れられると、炉内
の８００℃からなる高温で加熱されるため、シリコーン
オイルが分解し、シリカに変質し、シリコーンオイル塗
布部は、白い粉が強固に付着した状態になる。また、シ
リコーンゴムを塗布した場合も同様である。

【０００８】そして、完成された熱交換器を給湯器等の
機器に装着して使用中に、吸熱管とケーシングの挿入部
は圧入で構成されているため、バーナの熱履歴によっ
て、ケーシングの挿入部に隙間が生じ、この隙間から熱
排気が漏れることがあり、この漏れを防ぐため、このケ
ーシングの挿入部は、ＲＴＶ（室温加硫型）シリコーン
ゴム等の封止材による封止されるが、熱交換器に付着し
た前述のシリカがシリコーン系の接着剤、ゴムを全ては
じき、ケーシングの挿入部を封止することができないと
いう事態を発生している。

【０００９】また、熱交換器が装着される給湯器等の機
器は小型化の傾向にあり、熱交換器も必然的に小型化が
要求されている。熱交換器の小型化により、フインとフ
インの間隔が狭くなり、熱交換器の組立後に、吸熱管と
ケーシングの挿入部の位置にケーシングの内側から、シ
リコーンオイルやシリコーンゴムを塗布することが困難
となっている。この結果、吸熱管とケーシングの挿入部
の位置に、溶材の付着を防止することが困難となってい
る。

【００１０】本発明は、吸熱管とケーシングの挿入部と
の間での溶接を防止し、且つ吸熱管とケーシングの挿入
部との間の封止を行うことができる手段を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、ケーシングの内部において吸熱管の外周
に多数のフインを溶着によって取付け、且つケーシング
の外側で、吸熱管の端部にベントを溶着する形式の熱交
換器におけるケーシングと吸熱管との間の封止方法とし
て、組立工程において、ケーシングの吸熱管挿通用孔部
分に、アルミニウム粉を添加したシリコーンレジン塗料
を塗布硬化させ、溶接工程において、前記シリコーンレ
ジン塗料によりケーシングの吸熱管挿通用孔部分への溶
材の移動を阻止し、溶接終了後に、前記ケーシングの吸
熱管挿通用孔部分と吸熱管との間に室温加硫型シリコー
ンゴムを塗布し、ケーシングの吸熱管挿通用孔部分と吸
熱管との間を封止することを特徴とするものである。

【００１２】本発明は、また、ケーシングの内部におい
て吸熱管の外周に多数のフインを溶着によって取付け、
且つケーシングの外側で、吸熱管の端部にベントを溶着
する形式の熱交換器において、ケーシングと吸熱管との
間の封止のため、該ケーシングの吸熱管挿通孔部分の構
成として、吸熱管の管壁に沿うカラー部を形成すると共
に、該カラー部の内周面には、円周方向を適宜に分割し
た位置で且つ吸熱管の軸方向に複数の凹部が形成される
ことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明において、組立工程の際、ケーシングの
吸熱管挿通用孔部分にアルミニウム粉を添加したシリコ
ーンレジン塗料を塗布硬化させて、フインと吸熱管とを
溶着させる溶接工程時に、シリコーンレジン塗料はケー
シングの吸熱管挿通用孔部分を溶材から隔離し、且つシ
リコーンレジン塗料は分解してシリカに変化し、アルミ
ニウム粉末と結合し、ケーシングの吸熱管挿通用孔部分
に塗膜を形成する。

【００１４】そして、溶接を終えたケーシングの吸熱管
挿通用孔部分に形成された塗膜に、室温加硫型シリコー
ンゴムを塗布すると、塗膜の表面に位置するアルミニウ
ム分となじみ、ケーシングと吸熱管との間には、該シリ
コーンゴムが充填されて封止を完了する。よって、本発
明の熱交換器を、給湯器等に取付けて使用する場合、バ
ーナの熱によって、材質を相違するケーシングと吸熱管
の熱膨張の差を生じても、該シリコーンゴムはその弾性
により熱膨張の差を吸収することができ、熱交換器内に
満たされた排気の漏洩を完全に防止することができる。

【００１５】また、本発明において、ケーシングの吸熱
管挿通孔部分の構成として、吸熱管の管壁に対向する位
置に複数の軸方向のの凹部を形成したことにより、シリ
コーンレジン塗料をケーシング外側から内側に向けて拡
散塗布を可能とし、ケーシングの内側、外側のいずれの
溶材に対しても、ケーシングと吸熱管との間に流動する
ことを阻止し、且つ室温加硫型シリコーンゴムも同様
に、ケーシングと吸熱管との間に良好に拡散され、封止
することができる。よって、量産性のすぐれた手段であ
り、高品質の熱交換器の製造工程を短縮することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図５には、本発明の実施例を示しており、
図４は本発明の対象とする熱交換器の概要を斜視図で示
し、図１乃至図３では、図４に示された熱交換器のうち
２本の吸熱管、フイン、ケーシング、ベント等との関連
構成を断面図で示し、図１は、各構成を組付けを終わ
り、炉内の燒成工程前の状態を示し、図２は、炉内の燒
成工程後の状態を示し、図３は、ケーシングと吸熱管と
の間に封止剤を充填した状態を示している。図５は、ケ
ーシングの吸熱管挿通用孔部分の形状を示す正面図であ
る。

【００１７】吸熱管２は、外径１６ｍｍの銅管により形
成され、所定の長さの寸法を有する銅管が複数本，図４
に示される熱交換器の実施例では８本用意される。フイ
ン７は、厚さ０．３ｍｍの銅板からなり、このフイン７
には、所定本数の吸熱管２を挿通する挿入孔７ａと、該
挿入孔７ａと対して平行且つ近傍に溶接棒８を挿入でき
る溶接棒挿入孔７ｂとが、プレス等により打抜いて形成
され、各挿入孔７ａの周囲には、カラー部分７ｃが形成
される。

【００１８】吸熱管２の外周には、所定の間隔を有して
フイン７が順次挿入孔７ａを介して圧入される。他の吸
熱管も、同様にフイン７に形成された挿入孔７ａに順次
圧入配置される。引続き、溶接棒８が、溶接棒挿入孔７
ｂに挿通される。その後、図４に示すように、吸熱管２
の端部が外側に位置し、内部にフイン７、溶接材阻止部
材６、溶接棒８を包囲するため、銅板からなるケーシン
グ３が取付けられる。

【００１９】このケーシング３には、各吸熱管２を挿通
する位置に、図５に示す吸熱管挿通用孔３ａが形成され
る。この吸熱管挿通用孔３ａの端部は、ケーシング３の
内側方向に且つ吸熱管の管壁に沿うように、絞って形成
されたカラー部３ｂが設けられている。吸熱管２の管壁
に沿うカラー部３ｂには、円周方向を均等に分割した位
置に凹部３ｃが形成され、該凹部３ｃは、吸熱管２の管
壁との間にシリコーンレジン塗料を通過することができ
る通過部として役立っている。前記カラー部３ｂはシー
ル剤拡散部となる。

【００２０】溶接棒を支持したフイン７を吸熱管２に圧
入した後、溶接材阻止部材６とケーシング３を吸熱管２
に圧入することにより、フイン７、溶接材阻止部材６、
溶接棒８は、ケーシング３の内部に閉じ込められる。

【００２１】続いて、ケーシング３から外側に突出する
吸熱管２の端部に、ベント１や配管を嵌め込み、この嵌
め込み接合部の位置に、溶接環１０が配置されるように
構成し、熱交換器の組立が完了する。

【００２２】組立られたこの熱交換器は、炉内に入れら
れるが、本発明においては、その前に、ケーシング３の
吸熱管挿通用孔３ａには、シリコーンレジン塗料４が塗
布される。塗布されたシリコーンレジン塗料４は、形成
された凹部３ｃを通過して、ケーシング３の内側に浸透
する。この結果、ケーシング３の吸熱管挿通用孔３ａ部
分は、シリコーンレジン塗料４によって溶材から保護さ
れる。シリコーンレジン塗料４は、実施例において、フ
ェニル基系のシリコーンレジン３５重量％を溶剤４０重
量％により希釈して、且つ２５重量％のアルミニウム粉
を添加したものを使用した。このフェニル基系のシリコ
ーンレジンは、高温時に減量が少なく、耐熱性に富み、
アルミニウム粉の添加により、耐熱性が更に向上する性
質を有している。

【００２３】シリコーンレジン塗料４を硬化させた後、
熱交換器は、８００℃程度の温度に加熱された炉内にお
いて、約５０分〜６０分の間燒成される。この結果、図
２に示されるように、溶接棒８と溶接環１０は完全に溶
かされ、溶けた溶材８ａ、１０ａは、吸熱管２と各フイ
ン７、吸熱管２とベント１または配管を溶接することが
できるが、ケーシング３の吸熱管挿通用孔３ａ部分に塗
布され、耐熱性に富むシリコーンレジン塗料４は、ケー
シング側の流れてくる溶剤８ａ、１０ａをはじき、ケー
シング３と吸熱管２を溶接されることを防止することが
できる。

【００２４】炉内での燒成により、シリコーンレジンは
徐々に分解してシリカに変質し、そのシリカはアルミニ
ウム粉と結合して、ケーシング３の吸熱管挿通用孔３ａ
部分に塗膜を形成する。この塗膜はアルミニウム分が露
出しているため、その後に塗布される室温加硫型シリコ
ーンゴム液をはじくことなく、該シリコーンゴム液によ
る塗膜の形成を可能とする。

【００２５】熱交換器に対する溶接が終了すると、次
に、前記塗膜を形成したケーシング３の吸熱管挿通用孔
３ａには、室温加硫型シリコーンゴム液が塗布される。
前記塗膜の表面にはアルミニウム分が表面に露出してい
るため、室温加硫型シリコーンゴム液となじみが良く、
室温加硫型シリコーンゴム液ははじかれることなく、シ
リコーンゴムの硬化膜５が形成される。この硬化膜５の
形成により、吸熱管挿通用孔３ａと吸熱管２との間は封
止される。

【００２６】室温加硫型シリコーンゴム液として、１０
ｐａ・ｓ以下の低粘度のものが好ましく、実施例として
は、最適な２ｐａ・ｓの低粘度のものを使用した。この
低粘度の室温加硫型シリコーンゴム液は、ケーシング３
の吸熱管挿通用孔３ａ部分に数滴垂下されることによ
り、凹部３ｃに沿ってケーシング３のカラー部３ｂと吸
熱管２との間に拡散して充填される。このシリコーンゴ
ム液による封止手段は、ケーシング３の内外の溶剤をは
じき、ケーシングと吸熱管との溶接を防止するだけでな
く、小型化された熱交換器においても作業が容易であ
り、従来のシール工程に比較して、作業時間は大幅に短
縮され、量産にも適した手段である。

【００２７】封止に使用されるシリコーンゴム液は、常
温で硬化するものが好ましく、シリコーンゴムの弾性、
伸びを有する性質から、ケーシング３は吸熱管２との間
を弾性的に封止され、バーナの熱によって亀裂を生じる
ことがなく、熱交換器内部の排気を外部に漏洩すること
はない。吸熱管挿通用孔３ａと吸熱管２との間の封止を
終えることにより、熱交換器は完成する。

【００２８】

【発明の効果】本発明の構成により、ケーシング吸熱管
挿通用孔部分の封止手段として、特定の塗料を組立工程
の際、該ケーシング吸熱管挿通用孔部分に塗布すること
により、溶接工程時に、ケーシングと吸熱管との間に溶
材が流動することを阻止し、しかも、封止剤として使用
されるシリコーンゴムになじむ性質を形成し、よって、
ケーシングと吸熱管との間に隙間を形成することなく、
確実な封止を確保することを可能とする効果を有する。
そして、ケーシング吸熱管挿通用孔部分の特定の形状に
より、ケーシングの内側と外側に対応するる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であり、図４に示された熱交換
器の要部について、組付けを終わり、炉内の燒成工程前
の状態を示す断面図である。

【図２】図１の熱交換器の要部について、炉内の燒成工
程後の状態を示す断面図である。

【図３】図２の炉内の燒成工程後、封止工程後の状態を
示す断面図である。

【図４】本発明の対象とする熱交換器の概要を斜視図で
示す。

【図５】本発明のケーシングの吸熱管挿通用孔部分の構
成を示す正面図である。

【図６】吸熱管挿通用孔部分を備えたケーシングを示す
正面図である。

【図７】従来の熱交換器の製作過程のうち、組付工程を
終了した要部の説明図である。

【図８】図７の組付工程の熱交換器を溶接した後の溶接
の状態を示す要部説明図である。

【符号の説明】

１ ベント ２ 吸熱管 ３ ケーシング ３ａ 吸熱管挿通用孔 ３ｂ カラー部 ３ｃ 凹部 ４ シリコーンレジン塗料 ５ シリコーンゴムの硬化膜 ６ 溶接材阻止部材 ６ａ カラー部 ７ フイン ７ａ 吸熱管挿入孔 ７ｂ 溶接棒挿入孔 ７ｃ 吸熱管挿入孔部分のカラー部 ８ 溶接棒 １０ 溶接環

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングの内部において吸熱管の外周
   に多数のフインを溶着によって取付け、且つケーシング
   の外側で、吸熱管の端部にベントを溶着する形式の熱交
   換器におけるケーシングと吸熱管との間の封止方法とし
   て、組立工程において、ケーシングの吸熱管挿通用孔部
   分に、アルミニウム粉を添加したシリコーンレジン塗料
   を塗布硬化させ、溶接工程において、前記シリコーンレ
   ジン塗料によりケーシングの吸熱管挿通用孔部分への溶
   材の移動を阻止し、溶接終了後に、前記ケーシングの吸
   熱管挿通用孔部分と吸熱管との間に室温加硫型シリコー
   ンゴムを塗布し、ケーシングの吸熱管挿通用孔部分と吸
   熱管との間を封止することを特徴とする熱交換器の封止
   方法。
2. 【請求項２】 ケーシングの内部において吸熱管の外周
   に多数のフインを溶着によって取付け、且つケーシング
   の外側で、吸熱管の端部にベントを溶着する形式の熱交
   換器において、ケーシングと吸熱管との間の封止のた
   め、該ケーシングの吸熱管挿通孔部分の構成として、吸
   熱管の管壁に沿うカラー部を形成すると共に、該カラー
   部の内周面には、円周方向を適宜に分割した位置で且つ
   吸熱管の軸方向に複数の凹部が形成されることを特徴と
   する熱交換器の構造。