JP2018179333A - フィンチューブ式熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】筐体２のフィン積層方向の少なくとも片側の側板部２１に形成する伝熱管貫通孔２１１は、筐体２内に張出す筒状フランジ部２１２を有するバーリング孔で構成され、各フィン１に、伝熱管貫通孔１１に隣接してロウ材挿通孔１３が形成され、伝熱管３が、片側の側板部２１に最寄りのフィン１のロウ材挿通孔１３から片側の側板部２１側に突出するロウ材５の部分を溶融させることで、筒状フランジ部２１２にロウ付けされるフィンチューブ式熱交換器において、筒状フランジ部２１２に伝熱管３を良好にロウ付けできるようにする。【解決手段】筒状フランジ部２１２に、ロウ材挿通孔１３が存在する方向を向く周方向部分に位置させて、筒状フランジ部２１２の一部を切り抜いた切抜き部２１３を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、積層された複数のフィンと、これらフィンを収納する筐体と、これらフィンをフィン積層方向に貫通すると共に筐体のフィン積層方向両側の側板部を貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ式熱交換器に関する。
従来、この種のフィンチューブ式熱交換器においては、各フィンに、各フィンに形成する伝熱管貫通孔に隣接してロウ材挿通孔を形成し、ロウ材挿通孔に挿通したロウ材を溶融させて、伝熱管を伝熱管貫通孔にロウ付けしている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、筐体のフィン積層方向の少なくとも片側の側板部に形成する伝熱管貫通孔を、筐体内に張出す筒状フランジ部を有するバーリング孔で構成し、片側の側板部に最寄りの最外側フィンのロウ材挿通孔から片側の側板部側に突出するロウ材の部分を溶融させることで、筒状フランジ部に伝熱管をロウ付けしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
ここで、最外側フィンのロウ材挿通孔から筐体の側板部側に突出するロウ材の多くは、溶融したときに、筒状フランジ部の周面を伝って流下してしまう。そして、筒状フランジ部の先端から筒状フランジ部と伝熱管との隙間に浸透して伝熱管のロウ付けに寄与するロウ材の割合は僅かになる。そのため、伝熱管のロウ付け不良を生じやすくなり、筐体内に流れる燃焼排ガスが筒状フランジ部と伝熱管との隙間から外部に漏れることがある。
特開平５−１４１８８９号公報 特開２００６−２００８３０号公報（段落００１５）
本発明は、以上の点に鑑み、筐体側板部の伝熱管貫通孔の筒状フランジ部に伝熱管を良好にロウ付けできるようにしたフィンチューブ式熱交換器を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、積層された複数のフィンと、これらフィンを収納する筐体と、これらフィンをフィン積層方向に貫通すると共に筐体のフィン積層方向両側の側板部を貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ式熱交換器であって、筐体のフィン積層方向の少なくとも片側の側板部に形成する伝熱管貫通孔は、筐体内に張出す筒状フランジ部を有するバーリング孔で構成され、各フィンに、各フィンに形成する伝熱管貫通孔に隣接してロウ材挿通孔が形成され、伝熱管が、片側の側板部に最寄りの最外側フィンのロウ材挿通孔から片側の側板部側に突出するロウ材の部分を溶融させることで、筒状フランジ部にロウ付けされるものにおいて、筒状フランジ部に、ロウ材挿通孔が存在する方向を向く周方向部分に位置させて、筒状フランジ部の一部を切り抜いた切抜き部が形成されることを特徴とする。
ここで、ロウ付けは、熱交換器のサブアッセンブリをロウ材挿通孔が伝熱管貫通孔の上方に位置する姿勢で加熱炉に投入して行う。本発明によれば、筐体側板部の伝熱管貫通孔の筒状フランジ部に形成した切抜き部が上方に位置するロウ材挿通孔側を向くことになる。そのため、最外側フィンのロウ材挿通孔から筐体側板部側に突出するロウ材の部分が溶融すると、その多くが切抜き部に流下することになる。そして、溶融ロウ材が切抜き部のエッジから筒状フランジ部と伝熱管との隙間に浸透するため、筒状フランジ部に伝熱管を良好にロウ付けすることができる。
また、本発明においては、上記筒状フランジ部の切抜き部の形成箇所を含む所定の周方向部分の筐体内への張出し高さを、筒状フランジ部の他の周方向部分の筐体内への張出し高さより大きくすることが望ましい。これによれば、切抜き部の周方向両側のエッジを長くすることができる。そのため、筒状フランジ部と伝熱管との隙間へのエッジからの溶融ロウ材の浸透量が多くなり、ロウ付けの確実性が向上する。
更に、本発明においては、上記切抜き部の面積と上記筒状フランジ部の板厚との積を切抜き部体積として、最外側フィンのロウ材挿通孔から筐体側板部側に突出するロウ材の部分の体積よりも切抜き部体積を小さくすることが望ましい。これによれば、最外側フィンのロウ材挿通孔から筐体側板部側に突出するロウ材が溶融して切抜き部に流下したときに、溶融ロウ材が切抜き部の中央部に留まらずに切抜き部から溢れるようにしてそのエッジに達する。従って、溶融ロウ材が確実にエッジから筒状フランジ部と伝熱管との隙間に浸透し、ロウ付けの確実性が向上する。
本発明の実施形態のフィンチューブ式熱交換器の斜視図。 実施形態のフィンチューブ式熱交換器の切断側面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。 実施形態のフィンチューブ式熱交換器で用いるフィンの斜視図。 実施形態のフィンチューブ式熱交換器の要部のロウ付け時の状態を示す切断側面図。 実施形態のフィンチューブ式熱交換器の要部の斜視図。
図１、図２を参照して、本発明の実施形態のフィンチューブ式熱交換器は、積層された複数のフィン１と、これらフィン１を収納する、バーナからの燃焼排ガスが内部に流れる筐体２と、これらフィン１をフィン積層方向に貫通すると共に筐体２のフィン積層方向両側の側板部２１，２２を貫通する複数の伝熱管３とを備えている。以下、フィン積層方向を前後方向として説明する。
図３も参照して、伝熱管３は、下側の♯１から♯４までの４本と、上側の♯５から♯７までの３本の計７本設けられている。そして、♯２と♯３の伝熱管３，３と、♯４と♯５の伝熱管３，３と、♯６と♯７の伝熱管３，３は、夫々筐体２の前側の側板２１の外側で折り返された１本の管で構成されている。また、筐体２の後側の側板２２の外側で、♯１と♯２の伝熱管３，３と、♯３と♯４の伝熱管３，３と、♯５と♯６の伝熱管３，３を、夫々Ｕベント４を介して接続している。これにより、♯１から♯７までの伝熱管３が直列に接続され、♯１の伝熱管３から流入する冷水が燃焼排ガスとの熱交換で温水となって♯７の伝熱管３から出湯する。
各フィン１に形成する各伝熱管貫通孔１１は、図４、図５に明示する如く、筒状フランジ部１２を有するバーリング孔で構成されている。筒状フランジ部１２の先端の周方向複数個所には、隣接するフィン１に当接してフィン１，１間の間隔を一定にする当接部１２ａが設けられている。また、各フィン１には、各伝熱管貫通孔１１の下方に隣接してロウ材挿通孔１３が形成されている。そして、熱交換器のサブアッセンブリを、各ロウ材挿通孔１３が各伝熱管貫通孔１１の上方に位置するように、上下反転した図５に示す姿勢で加熱炉に入れ、複数のフィン１のロウ材挿通孔１３に予め挿通した棒状のロウ材５を溶融させて、溶融ロウ材を伝熱管貫通孔１１の筒状フランジ部１２と伝熱管３との隙間に浸透させることにより、筒状フランジ部１２に伝熱管３をロウ付けする。
また、筐体２の前側の側板部２１に形成する各伝熱管貫通孔２１１は、筐体２内に張出す筒状フランジ部２１２を有するバーリング孔で構成されている。そして、前側の側板部２１に最寄りの最外側フィン１Ａのロウ材挿通孔１３から前側の側板部２１側に突出するロウ材５の部分を溶融させることで、伝熱管貫通孔２１１の筒状フランジ部２１２に伝熱管３がロウ付けされるようにしている。
また、筐体２の後側の側板２２に形成する各伝熱管貫通孔２２１は、筐体２外に張出す筒状フランジ部２２２を有するバーリング孔で構成されている。そして、伝熱管３の後端部にＵベント４を内嵌させると共に、Ｕベント４にリング状のロウ材６（図２参照）を外挿し、このロウ材を溶融させることで、Ｕベント４を伝熱管３にロウ付けすると共に、伝熱管３を筒状フランジ部２２２にロウ付けしている。
ここで、前側の側板部２１の各伝熱管貫通孔２１１の筒状フランジ部２１２には、フィン１の各ロウ材挿通孔１３が存在する方向を向く周方向部分に位置させて、図６に明示する如く、筒状フランジ部２１２の一部を切り抜いた切抜き部２１３が形成されている。熱交換器のサブアッセンブリを、各ロウ材挿通孔１３が各伝熱管貫通孔１１の上方に位置するように、上下反転した姿勢にすると、切抜き部２１３が上方に位置するロウ材挿通孔１３側を向くことになる。そのため、最外側フィン１Ａのロウ材挿通孔１３から前側の側板部２１側に突出するロウ材５の部分が溶融すると、その多くが切抜き部２１３に流下することになる。そして、溶融ロウ材が切抜き部２１３の周方向両側のエッジ２１３ａと前端のエッジ２１３ｂとから筒状フランジ部２１２と伝熱管３との隙間に浸透するため、筒状フランジ部２１２に伝熱管３を良好にロウ付けすることができる。
尚、ロウ付けに際しては、熱交換器のサブアッセンブリを上記の如く上下反転させると共に若干前下がりに傾斜した姿勢にしている。これによれば、ロウ材５の前端が前側の側板部２１に当接して、最外側フィン１Ａのロウ材挿通孔１３からのロウ材５の突出長さを一定に管理でき、更に、伝熱管３の上面に流下した溶融ロウ材も伝熱管３の上面を伝って切抜き部２１３に流入し、筒状フランジ部２１２への伝熱管３のロウ付けに寄与するようになる。
また、本実施形態では、筒状フランジ部２１２の切抜き部２１３の形成箇所を含む所定の周方向部分の筐体２内への張出し高さＨ１を、筒状フランジ部２１２の他の周方向部分の筐体２内への張出し高さＨ２より大きくしている。これによれば、切抜き部２１３の周方向両側のエッジ２１３ａを長くすることができる。そのため、筒状フランジ部２１２と伝熱管３との隙間へのエッジ２１３ａからの溶融ロウ材の浸透量が多くなり、ロウ付けの確実性が向上する。
更に、本実施形態では、切抜き部２１３の面積と筒状フランジ部２１２の板厚との積を切抜き部体積として、最外側フィン１Ａのロウ材挿通孔１３から前側の側板部２１側に突出するロウ材５の部分の体積よりも切抜き部体積を小さくしている。これによれば、最外側フィン１Ａのロウ材挿通孔１３から前側の側板部２１側に突出するロウ材５が溶融して切抜き部２１３に流下したときに、溶融ロウ材が切抜き部２１３の中央部に留まらずに切抜き部２１３から溢れるようにしてそのエッジ２１３ａ，２１３ｂに達する。従って、溶融ロウ材が確実にエッジ２１３ａ，２１３ｂから筒状フランジ部２１２と伝熱管３との隙間に浸透し、ロウ付けの確実性が向上する。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、切抜き部２１３が切欠き部で構成されているが、切抜き部２１３を穴で構成することも可能である。また、上記実施形態では、前側の側板部２１にのみ筐体２内に張出す筒状フランジ部２１２を設けているが、熱交換器の構成によっては、後側の側板部２２にも筐体２内に張出す筒状フランジ部を設けて、この筒状フランジ部に上記実施形態の切抜き部２１３と同様の切抜き部を形成してもよい。
１…フィン、１Ａ…最外側フィン、１１…伝熱管貫通孔、１３…ロウ材挿通孔、２…筐体、２１…片側の側板部、２１１…伝熱管貫通孔、２１２…筒状フランジ部、２１３…切抜き部、３…伝熱管、５…ロウ材。

Claims (3)

  1. 積層された複数のフィンと、これらフィンを収納する筐体と、これらフィンをフィン積層方向に貫通すると共に筐体のフィン積層方向両側の側板部を貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ式熱交換器であって、筐体のフィン積層方向の少なくとも片側の側板部に形成する伝熱管貫通孔は、筐体内に張出す筒状フランジ部を有するバーリング孔で構成され、各フィンに、各フィンに形成する伝熱管貫通孔に隣接してロウ材挿通孔が形成され、伝熱管が、片側の側板部に最寄りの最外側フィンのロウ材挿通孔から片側の側板部側に突出するロウ材の部分を溶融させることで、筒状フランジ部にロウ付けされるものにおいて、
    筒状フランジ部に、ロウ材挿通孔が存在する方向を向く周方向部分に位置させて、筒状フランジ部の一部を切り抜いた切抜き部が形成されることを特徴とするフィンチューブ式熱交換器。
  2. 前記筒状フランジ部の前記切抜き部の形成箇所を含む所定の周方向部分の前記筐体内への張出し高さを、筒状フランジ部の他の周方向部分の筐体内への張出し高さより大きくすることを特徴とする請求項１記載のフィンチューブ式熱交換器。
  3. 前記切抜き部の面積と前記筒状フランジ部の板厚との積を切抜き部体積として、前記最外側フィンのロウ材挿通孔から前記片側の側板部側に突出するロウ材の部分の体積よりも切抜き部体積が小さいことを特徴とする請求項１又は２記載のフィンチューブ式熱交換器。
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