JPH0886580A - 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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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５
２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５
４，５４…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５
８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】

【発明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５４，５
４…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５２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５２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】この発明は、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
にこの発明の熱交換器は、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発明の熱交換器に
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、この発明の一実施例を図面を参照し
て説明する。図１には、この発明の第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１８
ｂ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２４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、この発明の第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４２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、この発明では上
記実施例に何ら限定されるものではなく、この発明の趣
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】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、こ
の発明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、この発明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】この発明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】この発明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)

【特許請求の範囲】
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。