JP3493108B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱交換器のフィ
ンに結合されたパイプに、この表面温度を感知するサー
モスタット等の感熱部材が、取付補助部材を介して取り
付けられた熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば給湯装置等に組み込まれる熱交換
器には、温度センサーやサーモスタット等の感熱部材が
取り付けられている。この感熱部材により、熱交換器内
を通過する給湯温度を管理し、所定温度の温水を供給
し、或は空焚きとならないよう図られている。図５及び
図６は、このような従来の熱交換器における感熱部材の
取付状態を示し、図５は分解斜視図、図６は断面図であ
る。これらの図において、パイプａは、図示省略の熱交
換器のハウジングから外側へ引き出された一部を示して
いる。温度スイッチｂは、パイプａの表面温度を感知す
る感熱部材であり、感熱部が底面ｄに設けられる。そし
て感知温度に対応して内部スイッチがオン・オフするこ
とにより、本体上部から導出された二本のリード線ｅ，
ｆ間が導通・非導通状態となる。温度スイッチｂをパイ
プａに取り付けるための取付板ｇには、板状の金属部材
が用いられ、温度スイッチｂの底面形状に対応して形成
されている。取付板ｇはパイプａの外周面ｍに、ロウ付
けｋにより一体に固定される。そして、温度スイッチｂ
の取り付けは、取付板ｇにネジｈ，ｊを螺着させて行
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の熱交換器によれ
ば、取付板ｇが平面状であるのに対し、パイプａの表面
ｍは曲面であり、接合部が不安定となる。このため、炉
中での前記ロウ付けの際には、固定治具を必要とし、一
度に大量の熱交換器をロウ付けするには、大量の固定治
具が必要となる。従って固定治具の取り外しの手作業を
強いられ煩雑であり、生産性を向上させる上で障害とな
る一方、固定治具による固定位置のばらつきにより検知
精度が熱交換器ごとにばらつきやすかった。

【０００４】本発明の目的は、上記問題に対してなされ
たものであり、感熱部材とパイプとの間に介在される取
付補助部材が、固定治具を必要としないでパイプにロウ
付けされる熱交換器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる請求項１
記載の熱交換器は、『ハウジングと、前記ハウジング内
に収容された吸熱フィンと、前記吸熱フィンを貫通して
設けられた吸熱パイプや前記ハウジングの側壁部で前記
吸熱パイプと接続される連絡パイプ及び吸熱パイプへの
供給水の導入・導出を行うために接続される導入パイプ
・導出パイプからなる通水パイプと、前記ハウジングの
外側で前記通水パイプの表面温度を感知する感熱部材
と、前記通水パイプと前記感熱部材との間に介在して設
けられ、前記感熱部材を前記通水パイプへ固定すると共
に、前記通水パイプの表面温度を前記感熱部材へ伝達さ
せる取付補助部材とを備え、前記取付補助部材は、前記
通水パイプの表面に外嵌される前記取付補助部材の第１
の保持片と、前記第１の保持片とは通水パイプの軸方向
に相違した表面に係止される第２の保持片とで、前記通
水パイプに保持され、更に前記取付補助部材は、前記通
水パイプの隣の通水パイプ表面に当接される係止部によ
り回り止め状態で位置決めされ、前記取付補助部材と前
記通水パイプとは、前記第１の保持片がロウ付けされる
ことにより固定される』ことを特徴とする。

【０００６】ここで、「感熱部材」とは、感熱部で感知
した温度又は温度変化により、感熱部材における電気
的、光学的又は機械的特性が所定に表れ又は変化し、こ
のような特性や変化又はこれにより検出された信号を、
温度情報として二次的に利用しうる部材を言う。この解
決手段によれば、取付補助部材の第１の保持片が通水パ
イプの表面に外嵌され、この第１の保持片のロウ付けに
より、取付補助部材が連絡パイプに固定される。このロ
ウ付け前に行う、取付補助部材の通水パイプへの取り付
けは、第１の保持片が通水パイプに外嵌保持されると共
に、第２の保持片が通水パイプ表面に当接する。この第
２の保持片は、第１の保持片とは通水パイプの軸方向領
域が相違して通水パイプ表面に当接する。このため取付
補助部材は、第１の保持片及び第２の保持片により、通
水パイプの軸方向に対する回転が阻止され、位置決めさ
れる。更に取付補助部材は、係止部を隣の通水パイプ表
面に当接させるから、取補助部材は通水パイプの周方向
の回転が阻止されて位置決めされる。従って取付補助部
材は通水パイプ表面に対して、その軸方向と周方向との
両方向で、安定した状態で位置決め保持される。これに
より、取付補助部材は、従来のような固定治具を必要と
せず、通水パイプにロウ付けされることができる。ま
た、固定治具を使用しないため、取り付け状態のばらつ
きが少なくなり、感熱部材の検知精度が熱交換器ごとに
ばらつくことはない。

【０００７】本発明の請求項２記載の熱交換器は、請求
項１記載の発明を限定し、『前記取付補助部材は前記連
絡パイプに固定され、前記連絡パイプの表面には、前記
ハウジングとの間で前記第１の保持片を係止するヒモ出
し部が設けられた』ことを特徴とする。この解決手段に
よれば、連絡パイプにヒモ出し部を設けて、これとハウ
ジングとの間に取付補助部材を係止させた。このため、
取付補助部材は、連絡パイプの軸方向に対する移動が阻
止されて位置決めされる。

【０００８】本発明の請求項３記載の取付補助具は、請
求項１又は請求項２記載の発明を限定し、『前記通水パ
イプに位置決めされた状態において、第１の保持片の鉛
直下方に位置する側辺は、前記係止部側とは反対側に向
って下方に傾斜する』ことを特徴とする。この解決手段
によれば、位置決め状態で第１の保持片の鉛直下方に位
置する側辺は係止部側とは反対側に向って下方に傾斜す
るから、第１の保持片へロウ付けする際、溶融したロウ
は、その自重によって第１の保持片の傾斜した側辺に沿
って下方へ流下する。即ち、傾斜した側辺は、余剰の溶
融ロウを係止部側とは反対方向へ導く案内となり、係止
部へ流れ込むことが防止される。尚、係止部へ上記余剰
の溶融ロウが流れ込んだ場合、取付補助部材は、隣の通
水パイプとの間でも係止部を介してロウ付け固定されて
しまい、燃焼を行う熱交換器の作動時に通水パイプと取
付補助部材との熱膨張差に起因した力が作用し、ロウ付
け固定部分のパイプが破損を招く恐れがある。従って、
この解決手段により、上記の不都合が未然に回避でき
る。

【０００９】

【発明の効果】請求項１記載の熱交換器によれば、取付
補助部材は通水パイプ表面に対して、その軸方向と周方
向との両方向で、回転防止されて安定した状態で位置決
め保持されるから、取付補助部材の炉中でのロウ付けに
際し、従来のような固定治具を必要しない。このため、
大量ロウ付けのための大量の固定治具が不要となると共
に、固定治具の脱着作業が不要となり、生産性の向上が
図れる。また、治具による固定状態のばらつきもなくな
るから、感熱部材の検知精度が熱交換器ごとで一定にな
る。請求項２記載の熱交換器によれば、連絡パイプの軸
方向の移動に対する取付補助部材の位置決めがなされ、
上記ばらつき防止が更に確実となる。請求項３記載の熱
交換器では、係止部に余剰ロウが流下することを防止で
き、熱交換器作動時の熱膨張に起因してパイプのロウ付
け部が破損する不都合を未然に防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を、
図示例と共に説明する。図１は、本発明の熱交換器を正
面から見た状態を示し、図例はその左側を一部省略する
と共に、右側の部分では一部破断による内部を示してい
る。また図２は、図１における向って右側から見た側面
図である。これらの図において、熱交換器は、例えば給
湯装置等に用いられ、温水を供給するために図示省略の
ガスバーナからの燃焼熱と供給水（水道水）との熱交換
を行う。

【００１１】熱交換器のハウジング１は、略直方体状に
形成され、四方の側壁１２からなる胴体部１０と、排気
口１１ａを備えハウジング１の上方を覆う排気フード１
１と、ハウジング１の下方に取り付けられ下方が開口状
に設けられたスカート体１３とから形成される。スカー
ト体１３の内部は、図示しないガスバーナを備えた燃焼
室であり、スカート体１３の下方にはガスバーナに燃焼
用空気を送風する燃焼ファンが設けられている。胴体部
１０の内部には、吸熱パイプ４０が胴体部１０を横断状
に貫通して設けられ、それぞれの吸熱パイプ４０には、
薄状平板からなる吸熱フィン３が収容されている。排気
フード１１は、排気口１１ａが一方側（図２の向って左
側）に向って開口している。これにより、スカート体１
３内部の燃焼室で生成された燃焼排ガスは、胴体部１０
内部の吸熱パイプ４０及び吸熱フィン３の間を経て上昇
し、排気フード１１の排気口１１ａから排出される。

【００１２】胴体部１０には、水道水が導入される導入
パイプ５８と、熱交換した温水を温水供給側へ送り出す
導出パイプ５９とが接続されている。導入パイプ５８
は、胴体部１０の外周を巻回した後、吸熱パイプ４０に
連結されている。各吸熱パイプ４０は胴体部１０の側壁
１２の外側で、Ｕ字状に曲折形成された連絡パイプ５０
により接続されている。なお、図例では、吸熱パイプ４
０の一方側のみを図示し、他方は省略している。

【００１３】そして図示省略する吸熱パイプ４０の最終
段に導出パイプ５９が接続される。これにより、導入パ
イプ５８から吸熱パイプ４０及び連絡パイプ５０を経て
導出パイプ５９に至る一連の通水パイプが形成され、導
出パイプ５９から温水供給側へ送られる。熱交換器の連
絡パイプ５０には、本発明の取付補助部材である取付補
助具２を介して、感熱部材としての温度スイッチ６が装
着されている。温度スイッチ６は、吸熱パイプ４０及び
連絡パイプ５０内部を流れる水の温度を、連絡パイプ５
０表面から取付補助具２を通じて、熱伝導により間接的
に感知する。温度スイッチ６は、平坦状に形成された底
部を感熱部６２とする。本実施例では、感知した温度が
異常高温のとき、温度スイッチ６から導出された二本の
リード線６０，６１間が電気的に非導通状態となり、燃
焼を停止させることによって熱交換器の過熱防止を行
う。

【００１４】図３に取付補助具２を示す。図のうち (a)
は斜視図、 (b)は右側面図、 (c)は底面図、 (d)は左側
面図である。取付補助具２には、熱伝導性の良好な薄状
の金属板、例えば銅板が用いられ、プレス加工により図
例の形状に折曲形成されている。取付補助具２には、温
度スイッチ６の感熱部６２を接触固定させるために、平
坦状の基部２０が設けられ、基部２０には温度スイッチ
６をネジ止めするためのネジ孔２５，２６が穿設されて
いる。基部２０の両側には、それぞれ垂直に起立した第
１保持片２１と第２保持片２２とが一体に設けられ、平
行状に相対して形成されている。一方の第１保持片２１
は略方形状であり、その内部には円形状の切欠部２３が
設けられている。他方の第２保持片２２は略台形状であ
り、切欠部２３に対向する位置に弧状に形成した凹部２
４が設けられている。また第２保持片２２には、凹部２
４の反対側に、傾斜部２７が形成されている。なお、第
１保持片２１の切欠部２３と第２保持片２２の凹部２４
とは、連絡パイプ５０の外径に対応した内径又は曲面に
なっている。

【００１５】次に、本発明の熱交換器の組み立て手順に
ついて、図１から図３に加え、更に図４を用いて説明す
る。図４は、図１及び図２における吸熱パイプ４０と連
絡パイプ５０との接続状態を説明する要部拡大断面図で
ある。組み立て手順としては、ハウジング１の胴体部１
０内に、吸熱フィン３が固定された吸熱パイプ４０を収
納する。その際、図４ (a)に示すように、吸熱パイプ４
０の開口端部（以後開口部とする）は、胴体部１０の側
壁１２に設けた孔１９から僅かに外側へ露出するよう引
き出される。この吸熱パイプ４０の露出部分は側壁１２
の外側から連絡パイプ５０を容易に差し込めるようにす
るハメシロとなる。

【００１６】そして、連絡パイプ５０に取付補助具２の
切欠部２３が外嵌される。取付補助具２は、第１保持片
２１側が側壁１２側に位置付けられる。連絡パイプ５０
には、ヒモ出し加工部５５が形成されており、このヒモ
出し加工部５５の外径寸法は切欠部２３の内径寸法より
も大きく設定されている為、このヒモ出し加工部５５に
より切欠部２３が図の右方向に移動することが阻止さ
れ、所定に位置決め保持される。

【００１７】そして、連絡パイプ５０にリング状のロウ
７を外嵌させ、その状態で、連絡パイプ５０を吸熱パイ
プ４０の開口部へ差し込んで接続する。連絡パイプ５０
が差し込まれた状態を図４ (b)に示す。図例のように、
吸熱パイプ４０は、側壁１２の内部側において、段部４
０ａを備えた小径状に形成されている。このため、連絡
パイプ５０を吸熱パイプ４０内に差し込むと、連絡パイ
プ５０の先端開口部５０ａが段部４０ａに当たって、連
絡パイプ５０は所定の差し込み位置に規定される。リン
グ状のロウ７は、吸熱パイプ４０側と第１保持片２１と
の間で挟まれて保持される。

【００１８】図２に示すように、取付補助具２の連絡パ
イプ５０への取り付け状態は、第１保持片２１の切欠部
２３が連絡パイプ５０に外嵌保持され、第２保持片２２
の凹部２４が連絡パイプ５０表面に当接される。そして
これら第１保持片２１と第２保持片２２とは、所定間隔
でもって、跨がるように連絡パイプ５０の表面に保持さ
れるから、取付補助具２は連絡パイプ５０の軸方向に対
する回転が阻止される。更に取付補助具２は、第２保持
片２２の傾斜部２７（本発明の係止部）が隣に位置する
導入パイプ５８の表面に当接して位置決めされるから、
取付補助具２は連絡パイプ５０の周方向に対する回転が
阻止される。従って取付補助部２は、連絡パイプ５０表
面に対して、その軸方向と周方向との両方向で、回転阻
止され、安定した状態で位置決め保持される。これによ
り、次工程で行う取付補助具２のロウ付け作業は、その
ための固定治具等を必要とせず、容易に行える。

【００１９】再び図４に戻り、こうして取付補助具２が
連絡パイプ５０に安定保持された状態で、ハウジング１
全体を炉内へ置き、所定温度で加温してリング状ロウ７
を溶融させる。これにより溶融したロウ７０は、図４
(c)に示すように、側壁１２の部位において、吸熱パイ
プ４０と連絡パイプ５０との接続部９を封止してロウ付
け固定すると共に、連絡パイプ５０に対して取付補助具
２もロウ付け固定する。溶融したロウ７０は、ハウジン
グ１側では側壁１２により、また連絡パイプ５０側では
第１保持片２１によりそれぞれ閉じられ、その内部側に
落ち着く。そして図２に示すように、取付補助具２は、
第２保持片２２の傾斜部２７が導入パイプ５８の表面に
当接し、図例の姿勢で位置決めされている。その際、第
１保持片２１の鉛直方向の下辺２１ａは、傾斜部２７側
とは反対側に向って下方になるように水平方向に対して
角度θ度傾斜している。このため、溶融したロウ７０の
うち、余剰分は、その自重によって、第１保持片２１の
表面を流下し、下辺２１ａに案内されて端部２１ｂ側へ
流下する。これにより余剰分のロウ７０は、基部２０を
経て第２保持片２２側へ流出することが阻止される。こ
れは次のような不都合を回避するためである。もし余剰
分のロウ７０が第２保持片２２に流れ、傾斜部２７に到
達すると、傾斜部２７と導入パイプ５８とがロウ付け固
定され、連絡パイプ５０と導入パイプ５８とは取付補助
具２を介して固定されてしまう。すると熱交換器の使用
時に、連絡パイプ５０と導入パイプ５８と間の熱膨張に
対して、相対的に低温である取付補助具２の熱膨張が小
さいから、ひずみが生じて力が接合各部へ作用し、連絡
パイプ５０又は導入パイプ５８が破損する恐れがあるか
らである。

【００２０】本熱交換器では、上記した他の吸熱パイプ
及び連絡パイプとの接続固定も、一括してロウ付け固定
される。取付補助具２がロウ付け固定された後、温度ス
イッチ６を基部２０に取り付け、ネジ８，８で固定する
ことで作業が終了する。本実施例では、取付補助具２
は、連絡パイプ５０に外嵌されたが、本発明の趣旨によ
り、ハウジング外の通水パイプであればよく、導入パイ
プ５８や導出パイプ５９等に外嵌してもよい。この他、
取付補助具２は、胴体部１０の側壁１２から外側へ露出
した吸熱パイプ４０側へ外嵌させるようにしてもよい。
また、係止部（上記実施例では、傾斜部２７）を当接さ
せる隣の通水パイプは、上記実施例では導入パイプ５８
としたが、連絡パイプ５０や導出パイプ５９、或は吸熱
パイプ４０でも良い。取付補助具２は図例では、平板状
部材により形成されたが、塊状に形成されていても構わ
ない。更に図例の第１保持片２１と第２保持片２２の場
合の他、二つの保持片をパイプに向けて対峙させて上記
パイプを挟着させるように設けることもできる。その場
合、パイプの周方向における接触領域を相違させること
で、パイプをより安定的に保持させることができる。

【００２１】また更に、本発明の係止部は上記実施例で
は第２保持片２２の傾斜部２７としたが、隣のパイプに
当接できる限り形状は問わない。例えば、曲面や凹、凸
状など種々の形状とすることができる。第１保持片２１
の下辺２１ａも同様に、余剰のロウを案内容易なよう、
取付補助具２の取り付け姿勢に応じて、種々の角度に傾
斜させることができ、その場合、傾斜させた溝形状等と
することもできる。

【００２２】取付具２に固定される温度スイッチ６は、
温度センサーなど種々の感熱部材を用いることができる
ことは言うまでもない。この他、本実施例では第２保持
片２２に凹部２４を設けたが、凹部２４の代わりに切欠
部２３と同様の切欠部としても良い。また第１保持片２
１に切欠部２３を設けたが、これに代えて外嵌されるパ
イプと同径の穴としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う熱交換器の一部を示す正面図であ
る。

【図２】本発明の熱交換器を図１の向って右側からみた
側面図である。

【図３】本発明の取付補助具の拡大図であり、図のう
ち、 (a)は斜視図、 (b)は右側面図、 (c)は底面図、
(d)は左側面図である。

【図４】本発明の熱交換器の製造工程を示す要部拡大断
面図である。

【図５】従来の温度スイッチの取付構造を示す分解斜視
図である。

【図６】従来の温度スイッチの取付構造を示す分解斜視
図である。

【符号の説明】

１・・・ハウジング ２０・・・基部 ２・・・取付補助具 ２１・・・第１保持
片 ３・・・吸熱フィン ２２・・・第２保持
片 ６・・・温度スイッチ ２３・・・切欠部 ７・・・リングロウ ２４・・・凹部 ８・・・ネジ ２５，２６・・・孔
部 ９・・・接合部 ２７・・・傾斜部 １１・・・蓋体 ４０・・・吸熱パイ
プ １２・・・側壁 ５０・・・連絡パイ
プ １３・・・底板 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−141778（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−69765（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−163234（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 9/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記ハウジング内に収容された吸熱フィンと、 前記吸熱フィンを貫通して設けられた吸熱パイプや前記
   ハウジングの側壁部で前記吸熱パイプと接続される連絡
   パイプ及び吸熱パイプへの供給水の導入・導出を行うた
   めに接続される導入パイプ・導出パイプからなる通水パ
   イプと、 前記ハウジングの外側で前記通水パイプの表面温度を感
   知する感熱部材と、 前記通水パイプと前記感熱部材との間に介在して設けら
   れ、前記感熱部材を前記通水パイプへ固定すると共に、
   前記通水パイプの表面温度を前記感熱部材へ伝達させる
   取付補助部材とを備え、 前記取付補助部材は、前記通水パイプの表面に外嵌され
   る前記取付補助部材の第１の保持片と、前記第１の保持
   片とは通水パイプの軸方向に相違した表面に係止される
   第２の保持片とで、前記通水パイプに保持され、 更に前記取付補助部材は、前記通水パイプの隣の通水パ
   イプ表面に当接される係止部により回り止め状態で位置
   決めされ、 前記取付補助部材と前記通水パイプとは、前記第１の保
   持片がロウ付けされることにより固定される、ことを特
   徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 前記取付補助部材は前記連絡パイプに固
   定され、前記連絡パイプの表面には、前記ハウジングと
   の間で前記第１の保持片を係止するヒモ出し部が設けら
   れた、請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記通水パイプに位置決めされた状態に
   おいて、第１の保持片の鉛直下方に位置する側辺は、前
   記係止部側とは反対側に向って下方に傾斜する、請求項
   １又は請求項２記載の熱交換器。