JP2001165588A - 気体−液体熱交換器およびその製造法 - Google Patents

気体−液体熱交換器およびその製造法

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JP2001165588A
JP2001165588A JP2000307815A JP2000307815A JP2001165588A JP 2001165588 A JP2001165588 A JP 2001165588A JP 2000307815 A JP2000307815 A JP 2000307815A JP 2000307815 A JP2000307815 A JP 2000307815A JP 2001165588 A JP2001165588 A JP 2001165588A
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Rocco Giannoni
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GIANNONI SpA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同じヒータ容量を持つ公知の熱交換器に比し
て低コストであり、同時に小型化され、しかも市場が一
般に要求する高い熱交換効率を持つ気体−液体熱交換器
をに提供する。 【解決手段】 複数のフィン（４）が管状の導管（２）
を収納する少なくとも一つの略Ｕ字形の取付座（１２）
を備え、上記複数のフィン（４）が上記の取付座（１
２）の端部（１２ｂ）において管状の導管（２）の下流
側で互いに横方向に連続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用と住宅地域
用の両方に用いられる給湯装置に使用される気体−液体
熱交換器に関するものである。本発明は、さらに詳しく
は上記請求項１に記載された気体−液体熱交換器に関す
るものである。本発明は、気体−液体熱交換器に用いら
れる改善されたフィン、上記記載の熱交換器の製造法お
よび上記熱交換器を使用した給湯装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に気体−液体、空気−液体熱交換器の分野、特に室内空
調または冷房用の気体−水熱交換器、空気−液体ヒータ
の分野において、現在最も要望されているものの一つ
は、コンパクトで軽量で、コストの低下が可能であると
同時に高い熱交換効率を確保できる熱交換器を提供する
ことである。
【０００３】従来から知られているのは、ハウジングシ
ェルを用いたタイプ、例えば、気体−液体熱交換効率を
高めるフィンを備えたチューブ熱交換器である。この熱
交換器では、気体流路が上記シェルの直交方向に延びて
いるのに対し、液体循環用の複数の管状の導管からなる
水圧回路が上記シェルに沿って、つまり気体流路の方向
にほぼ直交する方向に延びる。
【０００４】例えば、公知のヨーロッパ特許出願ＥＰ 0
831 281は、複数のフィンなしのチューブが液体の供給
と回収のための１対のマニホールドの間に収納されてい
る熱交換器を記載している。
【０００５】また、公知の気体−水熱交換器は、管状の
導管および／またはその端部と液体の供給・回収マニホ
ールドとの間を１組の継手で接続し、熱交換器の各部分
を組み立て、最後にこれらを一体にして製造するもので
あるが、この際に必要となる材料コストと人件費からな
る製造コストをさらに引き下げることは不可能となって
いる。
【０００６】本発明における技術上の問題は、同じヒー
タ容量を持つ公知の熱交換器に比して低コストであり、
同時に小型化され、しかも市場が要求する高い熱交換効
率を持つ気体−液体熱交換器をいかに提供するかにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成によ
れば、上記の問題は請求項１の特徴部分に記載された熱
交換器により解決される。出願人は、下記の対策によ
り、熱交換器の製造コストのさらなる引き下げが達成さ
れ、同じヒータ容量を持つ公知の最も高価な熱交換器の
それにほぼ匹敵する熱交換効率が達成されることも可能
であることを知った。すなわち、単一のほぼコイル状の
導管と、かつ導管に一体的に形成された適切な接続エル
ボとを備えてなる熱交換器の管状の導管を一体的に形成
すること、および、管状の導管から延びるフィンの間に
形成された通路をガスが通過する間の、気体相の流体力
学特性を最適化することである。特に、導管の収納取付
座の端部において管状の導管の下流側のフィンを横方向
（つまり、管状の導管の縦軸方向）に連続させることに
より、当該管状の導管の下流側に存在する自由スペース
に気体がバイパスとなって流れることを防止することが
できる。したがって、フィンの間に形成される通路の中
を流れる気体とフィン自身との間には優れた熱交換が確
保される。本発明において、‘上流側’および‘下流
側’の用語は、熱交換器自身に交差して流れる気体が、
それぞれ最初におよび最後に接触する熱交換器の部分を
指すのに用いられる。
【０００８】本発明によれば、高い気体−液体熱交換効
率および熱交換表面積／全体積比率を持つ熱交換器を提
供し得る利点が生まれる。したがって、本発明の熱交換
器は、コンパクトであり熱力学的に効率が高い。上記管
状の導管から延びるフィンの間に形成された気体通路
は、管状の導管にほぼ直交する方向に延び、したがって
気体相は導管に直交する方向に接触することになる。こ
うして、熱交換器の直交方向のサイズは、最小サイズに
形成される利点が生ずる。
【０００９】好ましくは、上記の管状の導管は互いに平
行であって、同じ平面内に位置することが可能であり、
または平行な平面内に交互に位置することにより、導管
を千鳥配列にすることが可能であり、後者の場合には熱
交換器の幅をさらに縮小することが可能である。上記の
後者の場合には、これらの平行平面間の距離は、当業者
により、隣接する導管から延びるフィンの間の干渉を避
けるように設定される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態においては、フ
ィンは、管状の導管を収納させる取付座の端部に沿っ
て、所定長さで各フィンから直交方向に延びる１組のリ
ップにより管状の導管の下流側で互いに横方向に連続し
ている。上記リップは、熱交換器の縦軸方向に沿って一
つのフィンと隣接するフィンとの間の物理的な結合を果
たすことのできる適切な所定の突出幅を持つ。好ましく
は、リップの突出幅は１から８ｍｍであり、より好まし
くは、３から６ｍｍの間である。本発明において、フィ
ンエレメントの‘突出幅’の用語は、フィンの本体にほ
ぼ直交する方向に沿ったエレメントの延びる大きさ（す
なわち、管状の導管の縦軸にほぼ平行に延びる大きさ）
を示す。この方法でフィンの形状を適切に選ぶことによ
り、また管状の導管に沿ってフィンを間隔を隔てて互い
に結合することにより、管状の導管の下流側に存在する
自由空間の中に好ましくない気体のバイパスの生じるこ
とを避けることができる上記リップを‘合成した’ほぼ
連続した閉鎖壁を作ることができる。上記リップは、従
来の量産プレス作業により、フィンに一体的に形成する
ことができるので、熱交換器の製造コストの望まれる引
き下げには極めて有効である。
【００１１】経済性の点では上記に劣る本発明の別の実
施形態においては、フィンは管状の導管の下流側で適切
な幅を持つ矩型の金属箔により、または適度に厚みを小
さくして、管状の導管の下流側に存在する自由空間に挿
入され、当該導管の収納用取付座の端部に収められたＵ
字形チャネルにより、管状の導管の下流側において横方
向に連続することができる。
【００１２】好ましくは、管状の導管の収納用取付座
は、内周に沿って少なくとも一部において所定長さにわ
たってフィンに直交する方向に延びるカラーを備えてい
る。さらに好ましくは、上記カラーの所定長さは、管状
の導管の取付座の底部の長さにほぼ等しい。こうして、
各導管とその取付座との間の接触面積を拡げることがで
きるので、従来のろう付け（braze welding)による固着
よりも、恒久的で耐久的に固着することができる。
【００１３】本発明においては、上記カラーは、フィン
を横方向に連続させるのに用いられるリップの突出幅に
等しいか、またはそれより狭い突出幅を持つことができ
る。好ましくは、上記カラーは、隣り合う導管を接続す
るリップの突出幅より狭い、１．５から５．５mmの間の
突出幅を持ち、中断部分を生じることなく接続されてい
る上記リップに一体的に形成される。
【００１４】本発明の好ましい実施形態において、フィ
ンは、管状の導管の両側端部で、当該フィンの両側端部
から直交方向に延びている１組の側壁により、パッケー
ジで接続される。好ましくは、上記の側壁は、熱交換器
の縦軸方向に沿った一つのフィンと隣接するフィンとを
物理的に結合するのに適合した所定の突出幅を持つ。
【００１５】このようにして、上記側壁と上記リップに
適切な突出幅を与えることにより、フィンの間にほぼ気
密的に横方向に閉じられた複数の気体通路を形成するの
で、管状の導管の下流側に存在する自由スペースへの好
ましくない気体バイパスの生じることを避け、その中で
流れる気体の流体力学特性を最適化することが可能とな
る。
【００１６】好ましくは、これらの気体通路は、フィン
が管状の導管に固着されて形成され、上記のように管状
の導管の縦軸にほぼ直交する方向に延びるように形成さ
れる。
【００１７】好ましくは、本発明の熱交換器は、各フィ
ンに等間隔のピッチを与える適切な手段を備え、この手
段は上述のカラー、リップ、または場合によっては当該
フィンに一体的に形成される適切なスペーサにより構成
することができる。上記手段は、上記気体通路の幅を適
切に形成するので、熱交換器を交差する気体流の望まし
い流体力学特性を達成することができる。好ましくは、
各フィン間のピッチは、生じる圧力低下および要求され
る気体流の流体力学特性に従って、この分野の当業者に
より選択することができる。
【００１８】本発明の好ましい実施形態によれば、さら
に管状の導管に対して下流側および横方向の両方で、リ
ップおよび／またはフィンの側壁を隣接するフィンに溶
接することなしに適切な気密シールを確保することが可
能となる。これは、リップおよび／またはフィンの側壁
に対して、当該フィンの本体に所定の傾きを与えること
により可能となる。本発明の目的のために、好ましくは
フィンの本体に対してリップが９０°から１０５°の角
度値（α１）を持ち、側壁が８０°から１０５°の間の
角度値（α２）を持つことができる。
【００１９】好ましくは、リップおよび／またはフィン
の側壁は、フィンの本体に対して９６°から１００°の
間の角度（α１およびα２）を形成する。すなわち、そ
れらはほぼ外側に拡がっている。このようにして、熱交
換器を組み立てる時には、フィン間のピッチをリップお
よび／または側壁の突出幅よりもわずかに小さい値に適
切に調節することにより、リップおよび／または側壁の
自由端と隣接フィンのリップおよび／または側壁との間
に部分的な重なりを作ることが可能となる。
【００２０】好ましくは、フィンの数にほぼ比例する熱
交換器の効率を、フィン間のピッチの調整により、つま
りフィンの数を希望の値にすることにより、調整する。
【００２１】本発明の別の実施形態において、交換器が
複数の平行な管状の導管を備える場合には、フィンに各
々が一つの管状の導管を収納させるのに適した略Ｕ字形
の複数の取付座を備えている。この場合において、気体
とフィンとの間の熱交換の効率をさらに高めるために、
フィンは、隣接する管状の導管の取付座の間に形成さ
れ、隣り合うフィンの間に形成された気体通路の中を流
れる気体の攪乱を増やすのに適した少なくとも一つのリ
ブを備えることができる。
【００２２】好ましくは、熱交換器は、ほぼコイル状の
導管の両端に設けられた１組の急速着脱パイプ継手を備
える。急速着脱パイプ継手を設けることにより、熱交換
器を搭載したボイラのような装置の液圧回路において、
液体の供給・回収導管に熱交換器を取り付けるための作
業を大幅に容易にする。
【００２３】第２の構成にかかる発明は、請求項９に記
載され、明細書に上述されている気体−液体熱交換器の
ためのフィンに関するものである。第３の構成にかかる
発明は、上記のタイプの熱交換器を備えたことを特徴と
する給湯器、例えばボイラに関するものである。第４の
構成にかかる発明は、請求項１４に記載された上述した
タイプの気体−液体熱交換器を製造する方法に関するも
のである。上記の方法は、量産プレスの工程と最低の要
員とによって、本発明の気体−液体熱交換器の製造を可
能とし、熱交換器に望まれるコスト引き下げを達成す
る。
【００２４】好ましくは、管状の導管の径方向の圧縮お
よび拡張工程は、従来の機器を用いた冷間塑性変形によ
り行われる。好ましくは、管状の導管にフィンを固着す
る工程は、公知の機器と技法を用いた従来のろう付けに
より行われる。
【００２５】別の実施形態にかかる本発明の方法は、１
組の急速着脱パイプ継手を、液体の流路が内部に形成さ
れている導管の両端に取り付ける追加工程を備えること
ができる。本発明の方法により、簡単な技術を用いるこ
とによって、経済的で、コンパクトな、さらに熱力学的
に有効な熱交換器を、低コストで製作することが可能で
あり、さらに大規模に製作された熱交換器の性能の反復
性と再現性を確保することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。各図において符号１は、給湯器用の
気体−水熱交換器を示す。この気体−水熱交換器は、特
に図９に概略が図示され、後述される従来のタイプのボ
イラ６の暖房用の１次温水、または水を加熱するための
熱交換器として使用される。
【００２７】熱交換器１は、第１の所定方向に延びる縦
軸Ｘ−Ｘを持つほぼ直線の複数の管状の導管２を備え、
交換器１の中の水の循環のための流路３が形成される。
ほぼ平行で互いに所定のピッチ間隔にした複数のフィン
４が、例えばろう付けにより管状の導管２に固着され
て、導管の外方へ延びており、熱交換器１の両端におい
て管状の導管２に取り付けられた仕切りプレート２０、
２１の間にパック詰めされている。管状の導管２の縦軸
Ｘ−Ｘにほぼ直交している第２方向Ｙ−Ｙに沿って気体
を流れさせる複数の気体通路５がフィン４の間に形成さ
れている。
【００２８】好ましくは、フィン４は、銅のような良好
な伝熱性を持つ適切な金属を用いて作られる。
【００２９】本発明のこの実施形態においては、熱交換
器１を通り、気体通路５の中を流れる気体は、ボイラ６
のバーナ７から出てくる燃焼気体によりほぼ構成されて
いる（図９）。管状の導管２は、単一のほぼコイル状の
導管８の連続体としてほぼ形成され、さらに当該導管８
に一体的に形成された接続エルボ９を用いて互いに接続
されている。
【００３０】好ましくは、導管８は、また例えば銅のよ
うな伝熱性の良好な適切な金属を用いて作られる。導管
８は、その両端８ａ、８ｂにこの例では一体的に形成さ
れ、ボイラ６の水圧回路との接続動作を容易にするため
に採用された急速着脱継手１０ａ、１０ｂを備えてい
る。
【００３１】この実施形態において、図２および３に記
載されているように、熱交換器１のフィン４は、厚みを
例えば０．２から０．７ｍｍの間に適切に薄くしたプレ
ート状の本体１１を備えている。好ましくは、フィン４
の本体１１は複数の取付座１２を備え、この取付座は管
状の導管２を収納させるために略Ｕ字形の形状を持つ。
【００３２】取付座１２の各部は下記のように構成され
る。第１部分（底部１２ａ）は、管状の導管２の形状に
ほぼ適合する形状を持ち、管状の導管２を収納、接触す
るように特別に設計されている。第２部分（端部１２
ｂ）は、管状の導管２の下流側に向かって開口し、後述
するように、管状の導管２上でフィン４を組み立てるよ
うに設計されている。取付座１２の端部１２ｂ、つま
り、開口を形成する縁となる開口部は、特に略Ｕ字形の
取付座１２の向かい合う分岐のほぼ直線部分の間に、フ
ィン４の本体１１に形成される（図２）。
【００３３】本発明のこの実施形態においては、フィン
４は管状の導管２の下流側において取付座１２の端部１
２ｂのほぼ全長にわたり各フィン４に直交して延びるリ
ップ１３ａ、ｂにより互いに横方向に連続している。好
ましくは、リップ１３ａ、ｂはフィン４に一体的に形成
され、フィンを物理的に結合するのに適した約４ｍｍの
突出幅‘ｌｓ’を持つ。この場合、このフィン４は、熱
交換器１の縦軸方向に一致する管状の導管２の縦軸Ｘ−
Ｘに平行な方向において隣接する。
【００３４】本発明のこの実施形態においては、取付座
１２の底部１２ａは、フィン４と管状の導管２との間の
接触ゾーンにほぼ一致し、このような底部の長さにほぼ
等しい長さでフィン４に直交して延びるカラー１４を、
内周に沿って備えている。好ましくは、カラー１４は、
約２ｍｍの突出幅‘ｌｃ’を持ち、中断することなく接
続されているリップ１３ａ、ｂと一体的に形成されてい
る。熱交換器１のフィンチ４は、横方向に、管状の導管
２の外側端部でフィン４の外側端部に直交して延びる１
組の側壁１５ａ、ｂによりパック式に結合される。
【００３５】好ましくは、側壁１５ａ、ｂは、一つのフ
ィンと、熱交換器１の縦軸方向に一致する管状の導管２
の縦軸Ｘ−Ｘに平行な方向において隣接するフィンとの
間で物理的な結合に適した所定の突出幅を持つ。好まし
くは、側壁１５ａ、ｂの突出幅‘ｌｐ’は、リップ１３
ａ、ｂの突出幅よりもわずかに大きく、約５ｍｍに等し
い。
【００３６】このようにして、フィン４の間に形成され
る気体通路５は、横方向にほぼ気密的に閉じられること
により、管状の導管２の下流側に存在する自由スペース
（取付座１２の端末部分１２ｂ）への気体の好ましくな
いバイパス現象を防止し、また管状の導管を通って流れ
る気体の流体力学特性を最適化することができる。
【００３７】好ましくは、フィン４のリップ１３ａ、ｂ
および側壁１５ａ、ｂは、互いに所定のピッチ間隔を持
つことにより、気体通路５の適切な幅を形成し、熱交換
器を交差する気体の望ましい流体力学特性を達成でき
る。この実施形態では、フィン４間のピッチは、約３．
２ｍｍに等しい。本発明のこの実施形態では、フィン４
のリップ１３ａ、ｂおよび側壁１５ａ、ｂは、フィン４
の本体１１に対してそれぞれ角度α１およびα２で傾
き、これらの角度α１、α２はいずれも約９８．５°で
ある。
【００３８】図１に示されたように、リップ１３ａ、ｂ
および側壁１５ａ、ｂの外側に拡がろうとする傾向を利
用することにより、リップ１３ａ、ｂ、側壁１５ａ、ｂ
の自由端と隣接するフィン４のリップ１３ａ、ｂ、側壁
１５ａ、ｂとの間に部分的な重なりを作ることにより、
フィン４をパック式に組み立てることが可能である。
【００３９】このようにして、適切な気密的なシール状
態を持つ通路５の横方向の密閉を、フィン４と隣接フィ
ンのリップ１３ａ、ｂおよび側壁１５ａ、ｂの間に溶接
を行うことを必要とせずに実現できる。さらにこのよう
な場合には、フィン４間のピッチを一定の限界内で調整
することにより、気体通路５の幅を調整し、さらに気体
相の圧力低下および流体力学特性を調整することができ
るために有利である。
【００４０】フィン４の間に形成された気体通路５の中
を流れる気体の攪乱を増すために、つまり交換器１の交
換効率を高めるために、フィン４は、隣り合う管状の導
管２の取付座１２の間で本体１１に一体的に形成された
ほぼ半球型の１組のリブ１６、１７を備えている。好ま
しくは、リブ１６、１７は、リップ１３ａ、ｂおよび側
壁１５ａ、ｂと同じ側へフィン４の本体１１から一体的
に延びている。
【００４１】以下においては、上述の気体−液体熱交換
器１を製造するための本発明による方法を説明する。上
記方法の最初の工程では、コイル状の導管８が適切な長
さを持つ直線的な導管から従来の塑性変形を用いて作ら
れる。導管８に一体的に成型された接続エルボ９によ
り、導管８が互いに接続されて、ほぼ直線状の管状の導
管２が形成される。
【００４２】本発明の方法の好ましい実施形態において
は、急速着脱パイプ継手１０ａ、ｂが管状の導管２を作
る上記工程の前、または後に導管８の両端８ａ、ｂに接
続され、または好ましくは一体的に形成される。その
後、図４から６にその概略が示されるように、管状の導
管２は所定長さの部分で側方へ圧縮して整形されること
により、この部分で互いにほぼ平行な側辺２ａ、ｂを形
成する。好ましくは、このような整形工程は、従来のタ
イプの冷間塑性変形機、例えば複数の従来型のジョー１
８を持ち、その間に隣り合うインサート１９が取外し可
能な方法で位置決めできるプレスにより行うことができ
る。
【００４３】管状の導管２の部分整形の工程の最後とし
ては、導管の整形された部分は、側辺２ａ、ｂが互いに
ほぼ平行であり、管状の導管２を収納させるのに適した
取付座１２の端部１２ｂにおいて形成された開口にほぼ
等しい幅‘ｌ’を持っている（図７参照）。それに続く
工程では、リップ１３ａ、ｂおよび側壁１５ａ、ｂを部
分的に重ねることができるように、互いに所定のピッチ
間隔を持つ複数のフィン４が管状の導管２の部分整形さ
れた部分に嵌め込まれる。上記の作業では、端部１２ｂ
およびリップ１３ａ、ｂが、その最終収納のために設計
されている取付座１２の底部１２ａに、管状の導管２を
スライドさせて案内し、正しく位置決めするのに適した
手段として構成される。
【００４４】取付座１２の底部１２ａにおける管状の導
管２の位置は、図８の一点鎖線で示されている。それに
続く工程では、管状の導管２の整形部分の側辺２ａ、ｂ
を側方へ逆に拡大させる。これは、側辺２ａ、ｂに取付
座１２の底部１２ａの形状にほぼ合致する形状を与える
ために行われる。
【００４５】好ましくは、この管状の導管２の側辺拡大
工程は、この分野では公知の従来機器による油圧成型作
業での塑性変形により行われる。管状の導管２の位置お
よび最終形状は、図８において実線により示されてい
る。上記の管状の導管２上にパッケージ搭載されたフィ
ン４は、導管２に仕切りプレート２０および２１（使用
される場合）を挿入した後に、従来のろう付け作業によ
り固着される。このろう付け作業は、例えば銅／燐合金
のようなこの目的に適した金属合金を用い、７００℃か
ら８００℃の間の温度の炉の中で行われる。
【００４６】図９に、上記気体−液体熱交換を装備した
ボイラが図示される。符号６で示されるボイラは、いわ
ゆるコンビネーションタイプのボイラであり、バーナー
７および気体−液体熱交換器１が従来通りに支持された
燃焼モジュール２２を備え、この熱交換器１では排気フ
ード２３を通じて排出される燃焼気体Ｇが交差して流れ
る。
【００４７】また、上記ボイラ６は、暖房用の１次温水
または水の循環用の１次水圧回路２４を備えている。上
記１次水圧回路２４は、暖房プラント（図示せず）から
送られて来る１次水を交換器１に供給するための導管２
５と、循環ポンプ２６と、熱交換器１からの加熱された
１次水を引き入れるための導管２７と、３方向バルブ２
８と、熱交換器１から加熱された１次水を供給し、もし
くは再び暖房用プラントまたは水−水熱交換器に向かっ
て、もしくは衛生用温水を作るために設計された２次交
換器３１に供給する役割をそれぞれ持つ１組の導管２
９、３０とを備える。１次水圧回路２４は、さらに、上
記２次交換器３１を通って、１次交換器１の供給導管２
５および１次水の熱膨張を補償する役割を持つ膨張タン
ク３３に戻る、１次水の再循環のための導管３２を備え
る。
【００４８】ボイラ６は、また衛生用温水の循環のため
の２次水圧回路３４を備えている。上記２次水圧回路３
４は、給水網から送られる衛生用常温水を２次交換器３
１に送るための導管３５と、３方向バルブ２８と、２次
交換器３１と、２次交換器３１から送られる衛生用温水
をボイラ６の外部の一つ以上の取水点に送るための導管
３６とを備える。
【００４９】ボイラ６は、適切な気体燃料、例えばメタ
ンガスをバーナー７に供給するための導管３７、および
導管３７を遮断し、またはバーナーに送られる気体の流
量を調節する役割を持つバルブ３８を備える。従来の方
法に従って、上記導管２５、２９、３５、３６、３７に
は、それぞれ暖房プラント、給水網、衛生用水栓および
気体給配網に接続するのに適合した対応する継手２
５’、２９’、３５’、３６’および３７’が設けられ
ている。上述され、それ自体公知であり、従って図示さ
れていない機器により駆動されるボイラ６の運転は従来
通りのものであり、この明細書では詳述することを省
く。
【００５０】上述された気体−液体熱交換器１の運転に
おいては、気体相Ｇは、この場合にはボイラ９のバーナ
ー７により生じた燃焼気体から構成されるものであり、
底部から上方へ向かってフィン４の間に形成された気体
通路５の中でＹ−Ｙ方向に沿って上昇しながら流れる。
気体通路５の交差中に、燃焼気体がフィン４を包むこと
により、その顕熱の一部がフィン４により吸収される。
管状の導管２の下流側でのフィン４間で、横方向に接続
部が存在するために、燃焼気体は、気体通路５をバイパ
スすることができず、熱交換器１を完全に交差して、そ
の顕熱の一部をフィン４に効果的に伝達した後に初めて
熱交換器１から出て行く。フィン４に伝達された熱の一
部は、次にフィン４によりほぼ熱伝導により暖房用の水
に伝えられ、この導管８に形成されている液体流路３の
中を流れる水が、希望の温度に加熱される。
【００５１】本発明の熱交換器１により複数のテストが
繰り返された後に、出願人は、この熱交換器１のコスト
が公知の熱交換器のコストよりも大幅に低いにもかかわ
らず、等しい熱容量を持つ公知の熱交換器よりも高い熱
交換効率に達することのできることを見出した。
【００５２】
【発明の効果】上述したように、本発明により達成され
た利点は明白であり、下記の点を特筆できる。すなわ
ち、構造が簡単であり、特に高価な材料および複雑な加
工工程を使用せずに製造することが可能であり、従って
現在市場で入手することのできるコストを下回る低コス
トの熱交換器を実現することができる。また、熱交換表
面積と全体積との間に高い比率を達成し、従ってコンパ
クトで軽量であり、しかも同時に熱力学的に有効な熱交
換器を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態による気体
−液体熱交換器の斜視図である。
【図２】図２は、図１の熱交換器のフィンの拡大斜視図
である。
【図３】図３は、図２のフィンの細部の拡大平面図であ
る。
【図４】本発明による気体−液体熱交換器を製造する方
法を示す概略正面図である。
【図５】本発明による気体−液体熱交換器を製造する方
法を示す概略正面図である。
【図６】本発明による気体−液体熱交換器を製造する方
法を示す概略正面図である。
【図７】本発明による気体−液体熱交換器を製造する方
法を示す概略正面図である。
【図８】本発明による気体−液体熱交換器を製造する方
法を示す概略正面図である。
【図９】図１の気体−液体熱交換器を使用するボイラー
を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…熱交換器、２…管状の導管、４…フィン、８…導
管、９…接続エルボ、１０…フィンの本体、１２…取付
座、１２ａ…取付座の底部、１２ｂ…取付座の端部、１
３ａ、ｂ…リップ、１４…カラー、１５ａ、ｂ…側壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２４Ｈ 9/00 Ｆ２４Ｈ 9/00 Ｄ Ｆ２８Ｄ 1/047 Ｆ２８Ｄ 1/047 Ｂ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の所定方向に延びる縦軸（Ｘ−Ｘ）
    を持つ複数のほぼ直線状の管状の導管（２）の中に、熱
    交換器（１）における液圧回路用の流路が形成されてお
    り、 上記管状の導管（２）の外方へ延びる互いにほぼ平行な
    複数のフィン（４）と、 上記管状の導管（２）の縦軸（Ｘ−Ｘ）にほぼ直交する
    第２の方向（Ｙ−Ｙ）に沿って気体が流れるように上記
    複数のフィン（４）の間に形成された複数の気体通路
    （５）とを備えた気体−液体熱交換器において、 上記管状の導管（２）は単一の導管（８）を接続したも
    のであり、単一の導管（８）同士が導管（８）と一体的
    に形成された接続エルボ（９）によって互いに接続され
    て構成され、上記複数のフィン（４）が管状の導管
    （２）を収納する少なくとも一つの略Ｕ字形の取付座
    （１２）を備え、上記複数のフィン（４）が上記の取付
    座（１２）の端部（１２ｂ）において管状の導管（２）
    の下流側で互いに横方向に連続していることを特徴とす
    る気体−液体熱交換器。
  2. 【請求項２】 請求項１において、上記フィン（４）が
    管状の導管（２）を収納する取付座（１２）の端部（１
    ２ｂ）に、その端部（１２ｂ）に沿った所定長さにわた
    ってフィン（４）に直交して延び、かつ所定の突出幅を
    持つ１組のリップ（１３ａ、ｂ）を備え、複数のフィン
    （４）が上記リップ（１３ａ、ｂ）により管状の導管
    （２）の下流側で互いに横方向に連続してなる気体−液
    体熱交換器。
  3. 【請求項３】 請求項２において、管状の導管（２）を
    収納する取付座（１２）は、内周に沿って少なくとも部
    分的に、フィン（４）に直交して延び、かつ所定幅を持
    つカラー（１４）を備え、上記カラー（１４）は上記リ
    ップ（１３ａ、ｂ）に一体的に接続されてなる気体−液
    体熱交換器。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
    上記複数のフィン（４）は、その両側端部にフィン
    （４）に直交して延び、かつ所定幅を持つ１組の側壁
    （１５ａ、ｂ）を備え、上記複数のフィン（４）は上記
    側壁（１５ａ、ｂ）により管状の導管（２）のその両側
    端部において互いに横方向に連続してなる気体−液体熱
    交換器。
  5. 【請求項５】 請求項１において、さらに、上記複数の
    フィン（４）を互いに所定のピッチ間隔に保持させる手
    段を備えた気体−液体熱交換器。
  6. 【請求項６】 請求項４において、上記複数のフィン
    （４）のリップ（１３ａ、ｂ）がフィン（４）の本体
    （１１）に対して９０°から１０５°の角度（α１）を
    なし、側壁（１５ａ、ｂ）がフィン（４）の本体（１
    １）に対して８０°から１０５°の間の角度（α２）を
    なす気体−液体熱交換器。
  7. 【請求項７】 請求項１において、上記複数のフィン
    （４）が管状の導管（２）を収納する複数の略Ｕ字形の
    取付座（１２）を備え、上記気体通路（５）の中に流入
    する気体の攪乱を増すようにフィン（４）の本体（１
    １）において上記取付座（１２）間に形成された少なく
    とも一つのリブ（１６、１７）を備えている気体−液体
    熱交換器。
  8. 【請求項８】 請求項１において、さらに、上記導管
    （８）の両端に設けられた１組の急速着脱継手を備えた
    気体−液体熱交換器。
  9. 【請求項９】 内部に熱交換器（１）の液圧回路の流路
    （３）が形成された管状の導管（２）を収納する少なく
    とも一つの取付座（１２）を備えたプレート状の本体
    （１１）を持つフィン（４）において、 取付座（１２）が略Ｕ字形であり、その端部（１２ｂ）
    において所定の突出幅を持ち、かつ端部（１２ｂ）にフ
    ィン（４）に直交して延びる所定長さの１組のリップ
    （１３ａ、ｂ）を備えていることを特徴とする気体−液
    体熱交換器用フィン（４）。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、管状の導管（２）
    を収納する取付座（１２）が、フィン（４）に直交して
    延び、かつ所定の突出幅を持つカラー（１４）を内周に
    沿って少なくとも部分的に備えており、上記カラー（１
    ４）が上記リップ（１３ａ、ｂ）に一体的に接続されて
    いる気体−液体熱交換器用フィン（４）。
  11. 【請求項１１】 請求項９において、プレート状の本体
    （１１）がその両側端部において上記本体（１１）に直
    交して延び、かつ所定の突出幅を持つ１組の側壁（１５
    ａ、ｂ）を備えている気体−液体熱交換器用フィン
    （４）。
  12. 【請求項１２】 請求項９において、上記プレート状の
    本体（１１）には管状の導管（２）を収納する複数の略
    Ｕ字形の取付座（１２）が設けられ、上記取付座（１
    ２）間の上記本体（１１）に少なくとも一つのリブ（１
    ６、１７）が形成されている気体−液体熱交換器用フィ
    ン（４）。
  13. 【請求項１３】請求項１ないし８のいずれかに記載の気
    体−液体熱交換器を備えた給湯器。
  14. 【請求項１４】請求項１ないし８のいずれかに記載の気
    体−液体熱交換器を製造する方法であって、 上記導管（８）に一体的に形成された接続エルボ（９）
    により互いに接続された複数の円筒状でほぼ直線状の管
    状の導管（２）により構成され、所定長さを持つ導管
    （８）を設け、 上記導管（８）の所定長さにわたって、上記円筒管状の
    導管（２）の両側辺を側方へ圧縮して、互いにほぼ平行
    に整形した側辺（２ａ、ｂ）を形成し、 上記整形した導管（８）を、請求項９ないし１２のいず
    れかに記載の複数のフィン（４）の略Ｕ字部分の中に収
    納させ、 フィン（４）における断面でほぼ楕円形状の底部（１２
    ａ）の形状に適合するように、上記整形した導管（８）
    の側辺（２ａ、ｂ）を側方へ逆に拡大させて、複数のフ
    ィン（４）を管状の導管（２）に固着する、 各工程からなることを特徴とする気体−液体熱交換器の
    製造法。
  15. 【請求項１５】請求項１４において、管状の導管（２）
    の上記両側辺の圧縮および拡大が塑性変形により行われ
    る気体−液体熱交換器の製造法。
  16. 【請求項１６】請求項１４において、フィン（４）を管
    状の導管（２）に固着する工程がろう付けにより行われ
    る気体−液体熱交換器の製造法。
  17. 【請求項１７】請求項１４において、さらに、上記導管
    （８）の両端（８ａ、ｂ）に１組の急速着脱継手を設け
    る工程を備えている気体−液体熱交換器の製造法。
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