JPH1114156A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外形が小さく、高密度化された熱交換器を開
発すると共に、吸熱バランスが取れて各流体流路の温度
ばらつきが小さく、流体流路を流れる水温のコントロー
ルが容易な熱交換器を開発する。 【解決手段】 角形の筒状体と入口側集合管部と出口側
集合管部、４つの板状流体流路５ａｂｃｄ、フィン６ａ
ｂｃによって構成されている。流体流路５ａｂｃｄは、
対掌形状の二枚の板体１５，１６が重ね合わされて構成
され、両者の凹溝１７によって一連の流路が形成されて
いる。両端部に設けられたフィン６ａｃは、中央部のフ
ィン６ｂよりも長く、伝熱面積が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
ものである。本発明の熱交換器は、燃焼ガス等と水との
間で熱交換を行うものとして特に好適であり、給湯器に
採用する熱交換器として好ましいものである。

【０００２】

【従来の技術】家庭用給湯器や風呂の様な火炎によって
水を加熱する機器には、熱交換器が内蔵されている。こ
れらの機器に内蔵される熱交換器は、銅パイプにフィン
を取りつけた単純な構造のものが一般に利用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、一つの
給湯器から風呂や洗面所あるいは台所といった多数の箇
所に給湯させる給湯システムの需要が高く、給湯器に内
蔵する熱交換器は大容量化の要求が強い。その一方で給
湯器の設置スペースに制約があり、熱交換器の外形はで
きるだけ小さくしなければならない。そのため熱交換器
は、流体流路を高密度に内蔵する必要があり、且つ高い
熱交換効率を有することが要求される。しかしながら、
従来技術の様な銅パイプにフィンを取りつけた構造の熱
交換器では、流体流路の高密度化や、熱交換効率の向上
に限界がある。

【０００４】また従来技術の熱交換器は、銅パイプを曲
げ加工して水が通過する流体流路を構成するので、製造
に手間を要する問題がある。特に従来技術の構造で流体
流路の高密度化を図るためには、狭い容積の中で銅パイ
プを何度も何度も折り返して長い流路を作る必要があ
り、製造に著しい手間を要する問題がある。そこで本発
明者らは、これらの問題点を解決するために鋭意研究
し、従来技術の銅パイプに代わって、板体によって流体
流路を構成する熱交換器を開発した。本発明者らが開発
した熱交換器を簡単に説明すると次の通りである。

【０００５】すなわち本発明者らが開発した熱交換器
は、角形の筒状体と集合管部、集合管部から分岐された
複数の流体流路及びフィンによって構成されている。こ
の熱交換器の特徴は、板体によって流体流路を構成した
点にある。すなわち流体流路は、凹溝が設けられた二枚
の板体が重ね合わせられたものであり、凹溝同士によっ
て一連の流体流路が構成されている。そして前記した流
体流路（二枚の板体の組み合わせ）は、筒状体内に多数
平行に並べて配されている。また入口側集合管部は、各
流体流路を垂直方向に貫通し、入口側集合管部の貫通部
分は、流体流路の流路の一端に開口している。出口側集
合管部も同様であり、各流体流路を垂直方向に貫通し、
出口側集合管部の貫通部分は、流体流路の他端に開口し
ている。そして流体流路同士の間には、フィンが溶接さ
れている。例えば４個の流体流路３０ａ，３０ｂ，３０
ｃ，３０ｄが配された熱交換器であれば、図１４の様に
３個のフィン３１ａ，３１ｂ，３１ｃが使用されること
となる。

【０００６】本発明者らが開発した熱交換器は、板状の
流体流路を平行に配するものであるから、狭い容積内に
多数の流体流路を内蔵することができる。また従来技術
で必須であった銅パイプの曲げ加工も不要であり、製造
も容易である。しかしながら、上記した熱交換器を試作
して実験を重ねる内、上記した熱交換器は、各流体流路
の吸熱バランスを確保することが難しく、各流体流路の
温度ばらつきが大きいことが分かった。また各流体流路
を個別に見ても、水の昇温状態が理想的なものではない
ことが分かった。

【０００７】すなわち上記した構成の熱交換器は、伝熱
面積を確保するために、流体流路にフィンが溶接される
が、筒状体へ熱が逃げることを防ぐためにフィンは、各
流体流路の間だけに配する必要がある。従って図１４の
様に４個の流体流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが
配された場合にあっては、中央にある流体流路３０ｂ，
３０ｃには、両脇にフィン３１ａ，３１ｂ又は３１ｂ，
３１ｃが溶接されるが、両端部の流体流路３０ａ，３０
ｄには、一方の面だけにフィン３１ａ又は３１ｃが溶接
されることとなる。

【０００８】そのため端部に位置する流体流路３０ａ，
３０ｄには、中央部分に比べて約半分の数のフィンしか
溶接されない。従って両端の流体流路３０ａ，３０ｄの
伝熱面積は、中央のそれに比べて少なく、流体流路３０
ａ，３０ｄを通過する水の昇温は劣る。

【０００９】また各流体流路を個別に見た場合、バーナ
側に近い熱媒体導入側は、雰囲気温度が高いために昇温
が急激であり、バーナ側から遠い熱媒体出口側は、雰囲
気温度が低いために昇温が緩やかである。この様な熱媒
体導入側と熱媒体出口側における昇温カーブの相違は、
いずれの形式の熱交換器でも生じる現象ではあるが、上
記した構成の熱交換器は、流体流路ごとの温度の相違が
大きいことと相まって、流体流路の各部の水温のコント
ロールが著しく困難となる。その結果、部分的に沸騰が
生じたり、低水温の部位が生じるといった問題がある。

【００１０】そこで本発明は、上記した熱交換器をさら
に改良し、吸熱バランスが取れて各流体流路の温度ばら
つきが小さく、流体流路を流れる水温のコントロールが
容易な熱交換器を開発することを課題とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そして上記した目的を達
成するための請求項１に記載の発明は、熱媒体が通過す
る筒状体と、二以上の板体の重ね合わせによって構成さ
れ板体同士の空隙を加熱又は冷却しようとする流体が流
れる板状の流体流路と、該流体流路同士の間に設けられ
て流体流路に接するフィンを有し、筒状体内に前記板状
の流体流路が並列に４列以上配された熱交換器であっ
て、端部に位置する流体流路に接するフィンは、他のフ
ィンに比べて伝熱面積が大きいことを特徴とする熱交換
器である。

【００１２】本発明の熱交換器では、前述した熱交換器
と同様に、流体流路同士の間に設けられて流体流路に接
するフィンを有するが、端部に位置する流体流路に接す
るフィンは、他のフィンに比べて伝熱面積が大きいもの
が採用されている。そのため端部に位置する流体流路の
全伝熱面積は増大し、中央部に配された流体流路の全伝
熱面積に近い全伝熱面積が確保される。

【００１３】上記の発明をより具体化した請求項２に記
載の発明は、端部に位置する流体流路に接するフィン
は、他のフィンに比べて熱媒体通過方向に長いことを特
徴とする請求項１記載の熱交換器である。

【００１４】請求項２に記載の発明は、フィンの熱媒体
通過方向の長さに変化を設け、端部に位置する流体流路
に接するフィンの伝熱面積を中央部のそれに比べて大き
くしたものである。

【００１５】また同様の具体的態様を示した請求項３に
記載の発明は、端部に位置する流体流路に接するフィン
は、他のフィンに比べて流体流路の間隔方向に長いこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器である。

【００１６】請求項３に記載の発明は、フィンの流体流
路の間隔方向の長さに変化を設け、端部に位置する流体
流路に接するフィンの伝熱面積を中央部のそれに比べて
大きくしたものである。

【００１７】また上記した目的を達成するためのもう一
つの発明は、熱媒体が通過する筒状体と、二以上の板体
の重ね合わせによって構成され板体同士の空隙を加熱又
は冷却しようとする流体が流れる板状の流体流路と、該
流体流路に接するフィンを有し、筒状体内に前記板状の
流体流路が並列に配された熱交換器であって、少なくと
もいずれかの流体流路に接するフィンは、熱媒体導入側
の伝熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べて小さいこ
とを特徴とする熱交換器である。

【００１８】本発明の熱交換器は、熱媒体導入側の伝熱
面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べて小さいので、熱
媒体導入側での昇温カーブは比較的緩やかなものとな
る。また、熱媒体排出側においては、比較的熱量の高い
熱媒体が流れるため、昇温カーブは比較的急なものとな
る。

【００１９】上記の発明をより具体化した請求項５に記
載の発明は、フィンのピッチは熱媒体導入側に比べて熱
媒体排出側が狭いことを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれかに記載の熱交換器である。

【００２０】請求項５記載の発明は、フィンのピッチに
変化を設けることにより、熱媒体導入側の伝熱面積を熱
媒体排出側の伝熱面積に比べて小さくしたものである。

【００２１】また同様の具体的態様を示した請求項６に
記載の発明は、フィンの熱媒体導入側端部には切り欠き
が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれに記載の熱交換器である。

【００２２】請求項６記載の発明は、フィンの熱媒体導
入側端部には切り欠きを設けることにより、熱媒体導入
側の伝熱面積を熱媒体排出側の伝熱面積に比べて小さく
したものである。

【００２３】また上記した発明を改良した請求項７記載
の発明は、流体流路は、二以上の板体の重ね合わせによ
って構成され、少なくとも一つの板体の内面側には連続
する凹溝が設けられ、該凹溝内を流体が流れることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱交換器で
ある。

【００２４】本発明は、前述した開発経緯に基づいた構
成であり、流体流路が二以上の板体の重ね合わせによっ
て構成された熱交換器に適用したものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下さらに本発明の実施形態につ
いて説明する。図１は、本発明の実施形態の熱交換器の
分解斜視図である。図２は、図１の熱交換器で採用する
流体流路の分解斜視図である。図３は、流体流路を構成
する板体の集合管取りつけ部の拡大断面図である。図４
は、流体流路を構成する板体の流路部の拡大断面図であ
る。図５は、図１の熱交換器に採用されるフィンの斜視
図である。図６は、図１の熱交換器の平面図である。図
７は、図６のＡ−Ａ断面図である。図８は、本発明の他
の実施形態の熱交換器の図６相当位置での断面図であ
る。図９は、図８の実施形態の熱交換器に採用されるフ
ィンの斜視図である。図１０乃至図１２は、本発明の他
の実施形態の熱交換器の図６相当位置での断面図であ
る。図１３は、本発明の他の実施形態の熱交換器に採用
されるフィンの斜視図及び平面図である。

【００２６】図１において、１は、本発明の実施形態の
熱交換器を示す。本実施形態の熱交換器１の基本構成
は、前述の「発明が解決しようとする課題」の欄で説明
した熱交換器と同一であり、角形の筒状体２と入口側集
合管部３と出口側集合管部４、４個の流体流路５及び３
個のフィン６によって構成されている。

【００２７】順次説明すると、筒状体２は鋼板、錫びき
鉄板、亜鉛びき鉄板、あるいはステンレススチール等の
金属材料の薄板で作られたものであり、開口形状が長方
形の筒体である。すなわち筒状体２は、長手の壁面７
と、短辺側の壁面８によって囲まれた角筒状である。筒
状体２の両端の開口部分には、バーナや排気管等の他部
材と接合するためのフランジ１０，１１が設けられてい
る。

【００２８】入口側集合管部３及び出口側集合管部４
は、いずれも断面形状が円形の管であり、側面には一定
間隔ごとに開口１２が設けられている。

【００２９】流体流路５は、図２の様に対掌形状の二枚
の板体１５，１６が重ね合わされて構成されたものであ
る。すなわち板体１５，１６は、銅等の熱伝導に優れた
素材をプレス加工して作られたものであり、一連の凹溝
１７が設けられている。凹溝１７は、板体１５，１６の
一つの角部から始まり、板体１５，１６の長手方向に伸
び、端部で「Ｕ」字状に折り返して他端側に至り、これ
を繰り返して蛇行状に板体１５，１６の全域に広がって
いる。そして凹溝１７は、始点の対角位置で終了してい
る。

【００３０】板体１５，１６の凹溝１７の始点部位及び
終点部位の断面形状は、図３の通りであり、中心部分に
開口２０が設けられている。また開口２０の端部は、バ
ーリング加工がなされ、外側に向かって張り出してい
る。凹溝１７の他の部位の断面形状は、図４の様であ
り、凹溝１７は、僅かな平面部２１を挟んで設けられて
いる。

【００３１】板体１５，１６同士は、溶接或いは端部同
士を折り曲げることによって重ね合わされ、凹溝１７同
士が合致すると共に平面部２１同士と周面部同士が液密
に接合されている。その結果、凹溝１７同士によって四
面が閉鎖される。そして凹溝１７同士によって形成され
る空隙により、蛇行状に板体１５，１６の全域に広がる
一連の流路が形成される。なお、流体流路５は、板体１
５，１６は、別々にプレス加工して製造した後に重ね合
わせても良いが、一枚の薄板に板体１５と板体１５の凹
溝１７を隣接してプレスし、両者の中間部を折り曲げて
一体化することにより製作することも可能である。すな
わち流体流路５は、図２に示すような二つの板体１５，
１６を別個にプレスした後に両者を接合しても良く、ま
た二つの板体１５，１６の各辺のいずれか同士が接合さ
れた展開形状の板体をプレス成形し、これを折り曲げる
ことによって製作しても良い。

【００３２】フィン６は、図５に示す様なコルゲートフ
ィン（波板状フィン）であり、銅等の熱伝導に優れた素
材の薄板を適当な角度で互い違いの方向に折り返したも
のである。

【００３３】本実施形態の熱交換器１は、４組の流体流
路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（いずれも板体１５，１６の
組み合わせ）を有し、これらが角形の筒状体２内に、長
手の壁面７と平行に並べて配されている。そして各流体
流路５の長手方向の端部１８は、筒状体２の短辺側の壁
面８に溶接されている。

【００３４】また各流体流路５の凹溝１７の始点及び終
点の開口２０は、同一直線状に並び、これらを垂直方向
に連通して入口側集合管部３と出口側集合管部４が挿入
されている。入口側集合管部３及び出口側集合管部４に
は、前記した様に一定間隔に開口１２が設けられてお
り、この開口は、いずれも各流体流路５の凹溝１７内に
位置する。また凹溝１７の開口２０と入口側集合管部３
及び出口側集合管部４との間は、水洩れしないように溶
接されている。

【００３５】入口側集合管部３及び出口側集合管部４
は、流体流路５を構成する板体１５，１６を垂直方向に
貫いて連通し、短辺側の壁面８と平行に延びて長手の壁
面７を貫通し、外部に引き出されている。本実施形態の
熱交換器１では、入口側集合管部３と出口側集合管部４
は、筒状体２の短辺側の壁面８に近接した位置にあり、
集合管部３，４は、短辺側の壁面８と接していることが
望ましい。また両者を当接させることが構造上困難であ
る場合には、両者の隙間ｄ（図１）が５ｍｍ以内となる
様に設計することが推奨される。すなわち入口側集合管
部３を筒状体２の短辺側の壁面８に近接した位置に設け
ることにより、入口側集合管部３は、筒状体２のバーナ
側であって、短辺側の壁面８に近接した位置に配される
ので、短辺側の壁面８近くの燃焼ガスは、入口側集合管
部３によって遮られ、中央側に流れる。

【００３６】また出口側集合管部４を筒状体２の短辺側
の壁面８に近接した位置に設けることにより、出口側集
合管部４のバーナ側の部位は、局部的に高気圧になり、
燃焼ガスが滞留し、燃焼ガスの大部分は、中央側に逃げ
る。その結果、いずれの短辺側の壁面８近傍でも、燃焼
ガスの通過量は少なく、短辺側の壁面８の温度上昇は小
さい。また本来、短辺側の壁面８の近傍を通過する燃焼
ガスは、筒状体２の中央部分に流れるので、流体流路に
接して熱交換に寄与し、熱交換効率が向上する。

【００３７】またフィン６ａ，６ｂ，６ｃは、流体流路
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ同士の間に配されており、折り
曲げ部分が板体１５，１６の表面に溶接されている。す
なわちフィン６ａは、流体流路５ａ，５ｂの間にあって
流体流路５ａ，５ｂの双方に溶接されている。またフィ
ン６ｂは、流体流路５ｂ，５ｃの間にあって流体流路５
ｂ，５ｃの双方に溶接されている。さらにフィン６ｃ
は、流体流路５ｃ，５ｄの間にあって流体流路５ｃ，５
ｄの双方に溶接されている。なお、本実施形態の熱交換
器１では、フィン６は、伝熱面積を増大させる機能の
他、流体流路５を固定する機能も兼ね備えている。

【００３８】そしてここで肝心な点は、本実施形態の熱
交換器１では、フィン６ａ，６ｂ，６ｃの伝熱面積が異
なり、端部に位置する流体流路５ａ，５ｄに接するフィ
ン６ａ，６ｃは、中央のフィン６ｂに比べて伝熱面積が
大きい点である。すなわち本実施形態の熱交換器１で
は、図７に示すように、中間部に設けられたフィン６ｂ
は、流体流路５ａの表面にある５つの凸部（凹溝１７の
裏面）の内、バーナ側（熱媒体導入側）から数えて３つ
目から５つ目までの長さであるのに対し、端部に位置す
る流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃは５つ
の凸部全てに渡る長さを持つ。言い換えると、端部に位
置する流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃの
熱媒体通過方向の長さは、中間部に設けられたフィン６
ｂの熱媒体通過方向の長さの約２倍であり、フィン６
ａ，６ｃは、中央のフィン６ｂに比べて約２倍の伝熱面
積を持つ。

【００３９】また視点を変えると、中央のフィン６ｂ
は、バーナ側（熱媒体導入側）の伝熱面積が熱媒体排出
側の伝熱面積に比べて小さいものであるといえる。

【００４０】次に本実施形態の熱交換器１の作用を説明
する。本実施形態の熱交換器１は、給湯器等に内蔵され
る。そして入口側集合管部３が給水源に接続され、出口
側集合管部４はカラン等の給湯栓に接続される。水は、
入口側集合管部３から熱交換器１内に入る。そして水
は、入口側集合管部３の開口１２から３等分に分割され
て各流体流路５に均等に導入される。水は、さらに各流
体流路５の凹溝１７によって構成される流体流路を並列
的に流れ、出口側集合管部４に集められて給湯栓に至
る。

【００４１】また熱交換器１の筒状体２は、ガスバーナ
等の熱源に接続される。そしてガスバーナ等が発する燃
焼ガス（熱媒体）は、筒状体２を軸方向に流れ、各流体
流路５やフィン６に当たって熱交換を行う。

【００４２】ここで本実施形態の熱交換器１は、開発途
上の熱交換器と同様に、中央にある流体流路５ｂ，５ｃ
には両脇にフィン６ａ，６ｂ，６ｃが溶接され、両端部
の流体流路５ａ，５ｄには、一方の面だけにフィン６
ａ，６ｃが溶接されているものの、両端部の流体流路５
ａ，５ｄに溶接されたフィン６ａ，６ｃの熱媒体通過方
向の長さは、中間部分のフィン６ｂの長さの約２倍であ
り、各流体流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの全伝熱面積の
差異は小さい。そのため各流体流路５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄの受熱量は、ほぼ均等であり、吸熱バランスが良
い。

【００４３】また中央のフィン６ｂは、バーナ側（熱媒
体導入側）の伝熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べ
て小さいものとなっているから、熱媒体導入側での水の
昇温カーブは比較的緩やかなものとなる。逆に熱媒体排
出側においては、比較的熱量の高い熱媒体が流れるた
め、昇温カーブはやや急なものとなる。そのため、流体
流路５を流れる水の昇温カーブは、平滑化し理想に近い
ものとなる。さらに本実施形態の熱交換器１では、バー
ナの火力が強すぎる傾向となる筒状体２の中心部分であ
って、火炎に近接するバーナ側（熱媒体導入側）の位置
にはフィンが無い。そのため火炎によってフィンが焼け
たり変形するといった懸念もない。

【００４４】以上の実施形態では、フィン６の熱媒体通
過方向の長さを異ならせることによってフィン６ａ，６
ｂ，６ｃの伝熱面積に変化をつけ、また中央に設けられ
たフィン６ｂのバーナ側（熱媒体導入側）部分を欠落さ
せることにより、バーナ側の伝熱面積を熱媒体排出側の
伝熱面積に比べて小さいものとした。しかしながら、本
発明はこの構成にこだわるものではなく、端部に位置す
る流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃの伝熱
面積を、中央のフィン６ｂの伝熱面積に対して大きなも
のとすれば、相当の作用効果が期待できる。またバーナ
側（熱媒体導入側）の伝熱面積を熱媒体排出側の伝熱面
積に比べて小さいものでありさえすれば相当の作用効果
が期待できる。

【００４５】以下、他の方策によって端部に位置する流
体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃの伝熱面積
を、中央のフィン６ｂのそれに比べて増大させる構成、
および他の方策によってバーナ側の伝熱面積を熱媒体排
出側の伝熱面積に比べて減少させる構成について列記す
る。以下に説明する熱交換器１は、いずれも各流体流路
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの受熱量がほぼ均等であり、吸
熱バランスが良い。流体流路５を流れる水の昇温カーブ
は平滑である。

【００４６】図８は、中央のフィン６ｂのバーナ側（熱
媒体導入側）部分に逆「Ｕ」字形の切り欠き２５を設け
たものである。図９は、本構成に使用するフィン６ｂの
斜視図であり、切り欠き２５は、流体流路５ａ，５ｄの
長手方向全域に渡って設けられている。本実施形態の熱
交換器１では、中央のフィン６ｂは、切り欠き２５の面
積だけ伝熱面積が減少するので、相対的に端部に位置す
る流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃの伝熱
面積が、中央のフィン６ｂに比べて大きなものとなる。
また、バーナ側（熱媒体導入側）の伝熱面積は熱媒体排
出側の伝熱面積に比べて切り欠き２５の面積だけ小さ
い。従って流体流路５を流れる水の昇温カーブは平滑で
ある他、火炎によってフィンが焼けたり変形する懸念も
ない。

【００４７】図１０は、流体流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄの間隔を不均一に設定したものであり、フィン６は、
流体流路５の間隔に応じて幅が異なるものを配置したも
のである。すなわち図１０に示す熱交換器１では、流体
流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの間隔Ｘ，Ｙの内、中間部
の流体流路５ｂ，５ｃの間隔Ｙは、端部の流体流路５
ａ，５ｂ又は５ｃ，５ｄの間隔Ｘよりも短い。そのため
中央のフィン６ｂは、幅が狭く伝熱面積が小さく、逆に
端部に位置する流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６
ａ，６ｃは、中央のフィン６ｂに比べて幅が大きく伝熱
面積が大きい。

【００４８】図１１は、前記した流体流路５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄの間隔を不均一に設定しする方策と、図７の
様な中央に設けられたフィン６ｂのバーナ側（熱媒体導
入側）部分を欠落させる方策とを併用した例である。す
なわち図１１に示す熱交換器１では、中間部の流体流路
５ｂ，５ｃの間隔Ｙは、端部の流体流路５ａ，５ｂ又は
５ｃ，５ｄの間隔Ｘよりも短く端部に位置する流体流路
５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，６ｃは、中央のフィン
６ｂに比べて伝熱面積が大きい。また、中央のフィン６
ｂは、バーナ側（熱媒体導入側）の伝熱面積が熱媒体排
出側の伝熱面積に欠落部分だけ小さく、水の昇温カーブ
は平滑であり、また火炎によってフィンが焼ける懸念も
ない。

【００４９】また図１２は、前記した流体流路５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄの間隔を不均一に設定する方策と、図８
の様な逆「Ｕ」字形の切り欠き２５を設ける方策とを併
用した例である。すなわち図１２に示す熱交換器１で
は、中間部の流体流路５ｂ，５ｃの間隔Ｙは、端部の流
体流路５ａ，５ｂ又は５ｃ，５ｄの間隔Ｘよりも短く端
部に位置する流体流路５ａ，５ｄに接するフィン６ａ，
６ｃは、中央のフィン６ｂに比べて伝熱面積が大きい。
また、中央のフィン６ｂは、バーナ側（熱媒体導入側）
の伝熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に切り欠き２５の
面積だけ小さく、水の昇温カーブは平滑であり、また火
炎によってフィンが焼ける懸念もない。

【００５０】また上記した例は、いずれもフィン６のピ
ッチが熱媒体通過方向に一定であることを前提とした
が、フィン６のピッチを熱媒体通過方向に変化させるこ
とによりバーナ側の伝熱面積を熱媒体排出側の伝熱面積
に比べて小さいものとすることも可能である。

【００５１】図１３は、フィン６のピッチを熱媒体通過
方向に変化させた例を示すものである。本実施形態の熱
交換器１では、フィン６は流体流路５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄの間にそれぞれ二つづつ配されている。フィン６は
図１３（ａ）の様に二つのフィンの組み合わせによって
構成されている。図１３（ｂ）は、上側のフィン２８の
平面図であり、（ｃ）は下側のフィン２９の正面図であ
る。すなわち流体流路５同士の隙間であって、バーナ側
（熱媒体導入側）の部位には、図１３（ａ）（ｂ）の様
にピッチの大きいフィン２９が配されており、熱媒体排
出側には、図１３（ａ）（ｂ）の様にピッチの小さなフ
ィン２８が配されている。本実施例の熱交換器１では、
バーナ側に設けられたフィン２９は、ピッチが大きいの
で、熱媒体排出側に比べて伝熱面積が小さい。

【００５２】以上述べた実施形態ではフィンはいずれも
コルゲートフィンを採用したが、これ以外のフィンも勿
論採用可能である。

【００５３】また以上述べた実施形態は、本発明の効果
が最も顕著にあらわれる例として、対掌形状の板体１
５，１６を重ね合わせたものを例示したが、板体のいず
れか一方に凹溝があれば、他方の板体は平板状であって
も良い。

【００５４】

【発明の効果】請求項１記載の熱交換器では、端部に位
置する流体流路に接するフィンは、他のフィンに比べて
伝熱面積が大きいものが採用されている。そのため本発
明の熱交換器では、端部に位置する流体流路の全伝熱面
積は増大し、中央部に配された流体流路の全伝熱面積に
近い全伝熱面積が確保される効果があり、吸熱バランス
に優れる効果がある。そのため熱交換器内の流体が部分
的に沸騰するといった不具合は解消される。

【００５５】請求項２に記載の熱交換器は、フィンの熱
媒体通過方向の長さに変化を設けることにより、端部に
位置する流体流路に接するフィンの伝熱面積を中央部の
それに比べて大きくすることが可能となり、吸熱バラン
スに優れる効果がある。

【００５６】同じく請求項３に記載の熱交換器は、フィ
ンの流体流路の間隔方向の長さに変化を設けることによ
り端部に位置する流体流路に接するフィンの伝熱面積を
中央部のそれに比べて大きくすることが可能となり、吸
熱バランスに優れる効果がある。

【００５７】請求項４記載の熱交換器は、熱媒体導入側
の伝熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べて大きく、
熱媒体導入側での昇温カーブは比較的緩やかなものとな
る。また、熱媒体排出側においては、熱量の高い熱媒体
が流れるため、昇温カーブは比較的急なものとなる。そ
のため請求項４記載の熱交換器は、昇温カーブが平滑化
し、理想に近いものとなる効果がある。

【００５８】請求項５記載の発明は、フィンのピッチに
変化を設けることにより熱媒体導入側の伝熱面積が熱媒
体排出側の伝熱面積に比べて小さなものとなり、昇温カ
ーブが理想に近いものとなる効果がある。

【００５９】さらに請求項６記載の発明は、フィンの熱
媒体導入側端部には切り欠きを設けて熱媒体導入側の伝
熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べて小さくしたも
のであり、昇温カーブが理想に近いものとなる効果があ
る。

【００６０】請求項７記載の熱交換器は、上記した効果
に加えて、狭い容積内に多数の流体流路を内蔵すること
ができる効果があり、製造も容易であるという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の熱交換器の分解斜視図であ
る。

【図２】図１の熱交換器で採用する流体流路の分解斜視
図である。

【図３】流体流路を構成する板体の集合管取りつけ部の
拡大断面図である。

【図４】流体流路を構成する板体の流路部の拡大断面図
である。

【図５】図１の熱交換器に採用されるフィンの斜視図で
ある。

【図６】図１の熱交換器の平面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態の熱交換器の図６相当位
置での断面図である。

【図９】図８の実施形態の熱交換器に採用されるフィン
の斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施形態の熱交換器の図６相当
位置での断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態の熱交換器の図６相当
位置での断面図である。

【図１２】本発明の他の実施形態の熱交換器の図６相当
位置での断面図である。

【図１３】本発明の他の実施形態の熱交換器に採用され
るフィンの斜視図及び平面図である。

【図１４】開発途上の熱交換器の図６相当位置での断面
図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ 筒状体 ３ 入口側集合管部 ４ 出口側集合管部 ５ａ，５ｄ 端部に位置する流体流路 ５ｂ，５ｃ 中央にある流体流路 ６ａ，６ｂ，６ｃ， フィン ７ 長手の壁面 ８ 短辺側の壁面 １５，１６ 板体 １７ 凹溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西畑 智宏 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 宇野 治三 東京都渋谷区代々木３丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内 (72)発明者 村上 剛 東京都渋谷区代々木３丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内 (72)発明者 成田 浩司 東京都渋谷区代々木３丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内 (72)発明者 大西 順 東京都渋谷区代々木３丁目25番３号 東洋 ラジエーター株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱媒体が通過する筒状体と、二以上の板
   体の重ね合わせによって構成され板体同士の空隙を加熱
   又は冷却しようとする流体が流れる板状の流体流路と、
   該流体流路同士の間に設けられて流体流路に接するフィ
   ンを有し、筒状体内に前記板状の流体流路が並列に４列
   以上配された熱交換器であって、端部に位置する流体流
   路に接するフィンは、他のフィンに比べて伝熱面積が大
   きいことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 端部に位置する流体流路に接するフィン
   は、他のフィンに比べて熱媒体通過方向に長いことを特
   徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 端部に位置する流体流路に接するフィン
   は、他のフィンに比べて流体流路の間隔方向に長いこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 熱媒体が通過する筒状体と、二以上の板
   体の重ね合わせによって構成され板体同士の空隙を加熱
   又は冷却しようとする流体が流れる板状の流体流路と、
   該流体流路に接するフィンを有し、筒状体内に前記板状
   の流体流路が並列に配された熱交換器であって、少なく
   ともいずれかの流体流路に接するフィンは、熱媒体導入
   側の伝熱面積が熱媒体排出側の伝熱面積に比べて小さい
   ことを特徴とする熱交換器。
5. 【請求項５】 フィンのピッチは熱媒体導入側に比べて
   熱媒体排出側が狭いことを特徴とする請求項１乃至４の
   いずれかに記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 フィンの熱媒体導入側端部には切り欠き
   が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれに記載の熱交換器。
7. 【請求項７】 流体流路は、二以上の板体の重ね合わせ
   によって構成され、少なくとも一つの板体の内面側には
   連続する凹溝が設けられ、該凹溝内を流体が流れること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱交換
   器。