JP4031483B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、胴部と、胴部内に積層状態で配置される多数の吸熱フィンと、これら吸熱フィンを貫通する複数本の吸熱管とを備え、胴部の外側でこれら吸熱管を２本ずつＵベントにより連結して一連の熱交換管路を構成して成る給湯用その他の熱交換器に関する。

従来、この種の熱交換器として、胴部の外側にブラケットを介してオーバーヒートスイッチを取り付け、吸熱フィンの目詰まり等で熱交換器の過熱を生じたときに、熱交換器の熱源(バーナ)を停止するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。尚、オーバーヒートスイッチ用のブラケットは、一般的に、吸熱管同士を連結する吸熱管連結用のＵベントに固定される。

ところで、熱交換管路の上流側の端部の吸熱管には給水管等の外部配管が接続され、熱交換管路の下流側の端部の吸熱管には出湯管等の外部配管が接続される。外部配管は、吸熱管に対する接続端が吸熱管と同方向を向くように湾曲させて吸熱管に接続されるが、外部配管を小さな曲率半径で湾曲させることは困難であり、熱交換器を収納する外装ケースと熱交換器の胴部との間の隙間が狭いと、外部配管の湾曲部をこの隙間内に納められなくなることがある。このような場合には、端部吸熱管にＵベントを介して外部配管を接続することが必要になる。

このような熱交換器の製造に際しては、胴部内に吸熱フィンと吸熱管とをセットし、更に、胴部の外側に、各吸熱管連結用Ｕベントをその両端が各２本の吸熱管に嵌合するようにセットすると共に、外部配管接続用のＵベントをその一端が端部吸熱管に嵌合するようにセットして熱交換器を組立て、この熱交換器を炉内に投入して、吸熱フィンと吸熱管、吸熱管と吸熱管連結用Ｕベント、端部吸熱管と外部配管接続用Ｕベントを夫々炉中ロー付けしている。尚、外部配管は、熱交換器の製造後に、外部配管接続用Ｕベントにトーチロー付けされる。

ここで、吸熱管連結用Ｕベントは、当該Ｕベントで連結される２本の吸熱管により両端支持されるが、外部配管接続用Ｕベントは、外部配管を後付けする端部がフリーになって、端部吸熱管に片持ち状態で支持されることになる。そのため、このままでは、外部配管接続用Ｕベントが炉内においてロー付け前に自重で端部吸熱管に対し回転し、端部吸熱管に正規の姿勢で外部配管接続用Ｕベントをロー付けできなくなる。そこで、従来は、外部配管接続用Ｕベントを端部吸熱管にかしめ等で仮固定し、炉内において外部配管接続用Ｕベントが回転することを防止している。然し、このように外部配管接続用Ｕベントを仮固定すると、工数が増してコストが高くなる不具合がある。
特開平１０−１９７０７３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、外部配管接続用Ｕベントがロー付け前に端部吸熱管に対し回転することを外部配管接続用Ｕベントの仮固定を行わずに防止できるようにした低コストの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、胴部と、胴部内に積層状態で配置される多数の吸熱フィンと、これら吸熱フィンを貫通する複数本の吸熱管とを備え、胴部の外側でこれら吸熱管を２本ずつＵベントにより連結して一連の熱交換管路を構成して成る熱交換器であって、胴部の外側にブラケットを介してオーバーヒートスイッチを取り付けると共に、熱交換管路の上流側と下流側との少なくとも一方の端部に位置する端部吸熱管に、胴部の外側で、吸熱管同士を連結する吸熱管連結用のＵベントとは別体のＵベントを介して外部配管を接続するものにおいて、オーバーヒートスイッチ用のブラケットに、端部吸熱管に連結される外部配管接続用のＵベントが端部吸熱管にロー付けされる前に自重で端部吸熱管に対し回転することをこのＵベントに当接して阻止するＵベント当接部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、外部配管接続用Ｕベントを、オーバーヒートスイッチ用のブラケットを利用して、端部吸熱管に対し回り止めすることができる。従って、外部配管接続用Ｕベントを端部吸熱管にかしめ等で仮固定する必要がなく、また、外部配管接続用Ｕベントを回り止めするための専用の部品も不要になり、工数や部品点数の増加を回避してコストダウンを図ることができる。

ところで、オーバーヒートスイッチ用のブラケットは、胴部にかしめ等で固定されていても良いが、オーバーヒートスイッチで吸熱管の過熱を感度良く検出するには、吸熱管連結用Ｕベントにブラケットを固定して、吸熱管の熱がＵベントとブラケットとを介してオーバーヒートスイッチに伝達されるようにすることが望ましい。そして、上記Ｕベント当接部を有するブラケットの小型化を図るには、外部配管接続用Ｕベントの近傍に位置する吸熱管連結用Ｕベントにブラケットを固定すべきである。ここで、ブラケットは吸熱管連結用Ｕベントに炉中ロー付けで固定できるが、ロー付け前にブラケットが吸熱管連結用Ｕベントに対し回転すると、Ｕベント当接部による外部配管接続用Ｕベントの回り止め機能が得られなくなる。この場合、ブラケットが、外部配管接続用Ｕベントの近傍に位置する吸熱管連結用Ｕベントの一端部と他端部とに係合して当該Ｕベントに対し固定される固定部を有するものであれば、ロー付け前にブラケットが吸熱管連結用Ｕベントに対し回転することを防止でき、Ｕベント当接部による外部配管接続用Ｕベントの回り止め機能が確実に発揮される。

図１を参照して、１はバーナ(図示せず)を内蔵する缶体であり、缶体１の上端に給湯用の熱交換器２が搭載されている。熱交換器２は、角筒状の胴部３と、胴部３内に積層状態で配置される多数の吸熱フィン４(図３参照)と、これら吸熱フィン４を貫通する複数本の吸熱管５とを備えている。本実施形態では、＃１〜＃９の９本の吸熱管５が上下２段に設けられている。そして、胴部３の図１の紙面表側の外側部で、＃２と＃３、＃４と＃５、＃６と＃７、＃８と＃９の各２本の吸熱管５，５を吸熱管連結用の＃１〜＃４の各Ｕベント６を介して連結すると共に、胴部３の図１の紙面裏側の外側部で、＃１と＃２、＃３と＃４、＃５と＃６、＃７と＃８の各２本の吸熱管５，５を図示しない各Ｕベントを介して連結し、上流側の端部吸熱管たる＃１の吸熱管５から下流側の端部吸熱管たる＃９の吸熱管５に至る一連の熱交換管路を構成している。そして、＃１の吸熱管５に図１の紙面表側の端部において外部配管たる給水管７を接続すると共に、＃９の吸熱管５に図１の紙面裏側の端部において外部配管たる出湯管８を接続している。

ここで、熱交換器１を収納する外装ケース(図示せず)と胴部３の図１の紙面表側の外側面との間の隙間はかなり狭く、給水管７をこの隙間に収まるような小さな曲率半径で湾曲させることは困難である。そのため、給水管７は、吸熱管連結用Ｕベント６とは別体の外部配管接続用のＵベント９を介して＃１の吸熱管５に接続されている。尚、吸熱管連結用Ｕベント６と外部配管接続用のＵベント９には、夫々、図３に示す如く、湾曲部の外面に位置させて、平面状に押し潰した面取り部６ａ，９ａが形成されている。これにより、胴部３の外側面からの各Ｕベント６，９の突出量を小さくして、外装ケースと胴部３の外側面との間の隙間に各Ｕベント６，９が収まるようにしている。更に、各Ｕベント６，９には、その両端近傍に位置させて、各Ｕベント６，９の端部に外挿するリング状ロー材(図示せず)のずれを防止するひも出し加工部６ｂ，９ｂが形成されている。

また、胴部３の図１の紙面表側の外側部には、外部配管接続用Ｕベント９の近傍に位置する＃４の吸熱管連結用Ｕベント６に固定されるブラケット１０を介してオーバーヒートスイッチ１１が取り付けられている。吸熱管５が過熱されると、吸熱管５の熱が吸熱管連結用Ｕベント６とブラケット１０とを介してオーバーヒートスイッチ１１に伝達され、オーバーヒートスイッチ１１の常閉接点が開いて、バーナの燃焼が停止される。

ブラケット１０は、図４に示す如く、オーバーヒートスイッチ１１の取付部１０１と、＃４の吸熱管連結用Ｕベント６に対する固定部１０２とを備えている。取付部１０１には、オーバーヒートスイッチ１１の取付フランジ１１ａの一端部を差し込んで係止する係止部１０１ａと、取付フランジ１１ａの他端部をねじ止めするねじ孔１０１ｂとが形成されている。固定部１０２には、＃４の吸熱管連結用Ｕベント６の一端部に嵌るようにして係合する略円形の切欠きから成る第１係合部１０２ａと、＃４の吸熱管連結用Ｕベント６の他端部の一端部側の半周面に係合する円弧状の凹部から成る第２係合部１０２ｂとが形成されている。

熱交換器２の製造に際しては、先ず、複数の吸熱管５を貫通させた積層状態の多数の吸熱フィン４を胴部３内にセットする。この際、各吸熱管５の端部を胴部３に形成した吸熱管用の穴３ａに嵌合させる。次に、胴部３の外側に、各吸熱管連結用Ｕベント６をその両端が各２本の吸熱管５，５に嵌合するようにセットすると共に、外部配管接続用Ｕベント９をその一端が＃１の吸熱管５に嵌合するようにセットして熱交換器２を組立てる。尚、各吸熱フィン４には、各吸熱管５の貫通部に隣接する小孔４ａが形成されており、この小孔４ａに棒状ロー材を挿通し、また、＃４の吸熱管連結用Ｕベント６を除く各吸熱管連結用Ｕベント６の両端部と、外部配管接続用Ｕベント９の一端部(＃１の吸熱管５に接続される端部)とに夫々ひも出し加工部６ｂ，９ｂの内側に位置させてリング状ロー材を外挿しておく。＃４の吸熱管連結用Ｕベント６の両端部には、ひも出し加工部６ｂの内側に位置させて、ブラケット１０の固定部１０２に形成した第１と第２の係合部１０２ａ，１０２ｂを係合させ、更に、両係合部１０２ａ，１０２ｂの内側に位置させてリング状ロー材を外挿しておく。

次に、組立てられた熱交換器２を図１に示す使用時とは上下反転した図２に示す姿勢で炉内に投入する。ここで、吸熱フィン４の小孔４ａは、図２に示す姿勢で吸熱管５の貫通部の上側に位置するように形成されており、小孔４ａに挿通したロー材が炉内で溶融して吸熱管５の貫通部に垂れ落ち、吸熱フィン４と吸熱管５とがロー付けされる。また、各吸熱管連結用Ｕベント６の両端部に外挿したロー材が炉内で溶融して、各吸熱管連結用Ｕベント６の各端部と各吸熱管５とがロー付けされ、更に、＃４の吸熱管連結用Ｕベント６の両端部にブラケット１０の固定部１０２が第１と第２の両係合部１０２ａ，１０２ｂにおいてロー付けされる。

また、外部配管接続用Ｕベント９の一端部がこれに外挿したロー材により＃１の吸熱管５にロー付けされる。ここで、各吸熱管連結用Ｕベント６は各２本の吸熱管５，５により両端支持されるが、外部配管接続用Ｕベント９は、給水管７を後付けする他端部がフリーになって、＃１の吸熱管５に片持ち状態で支持されることになる。そのため、このままでは、外部配管接続用Ｕベント９が炉内においてロー付け前に自重で＃１の吸熱管５に対し回転し、正規の姿勢から傾いた状態で＃１の吸熱管５にロー付けされてしまう。

そこで、本実施形態では、オーバーヒートスイッチ１１用のブラケット１０に、熱交換器２が図２に示す炉中ロー付け時の姿勢に存する状態で、外部配管接続用Ｕベント９の中央部に下方から当接するＵベント当接部１０３を形成している。これによれば、外部配管接続用Ｕベント９が＃１の吸熱管５にロー付けされる前に自重で当該吸熱管５に対し回転することをＵベント当接部１０３により阻止できる。そのため、外部配管接続用Ｕベント９は正規の姿勢で＃１の吸熱管５にロー付けされる。尚、ブラケット１０は、取付部１０１が固定部１０２から外部配管接続用Ｕベント９に向けて伸びるように形成されており、取付部１０１の端縁でＵベント当接部１０３が構成される。

ここで、ブラケット１０の固定部１０２が＃４の吸熱管連結用Ｕベント６にロー付けされる前に当該Ｕベント６に対し回転すると、Ｕベント当接部１０３による外部配管接続用Ｕベント９の回り止め機能が得られなくなる。然し、本実施形態では、固定部１０２が第１と第２の両係合部１０２ａ，１０２ｂにおいて＃４の吸熱管連結用Ｕベント６の両端部に係合しているため、固定部１０２はロー付け前から＃４の吸熱管連結用Ｕベント６に対し回り止めされた状態になる。従って、Ｕベント当接部１０３による外部配管接続用Ｕベント９の回り止め機能が確実に発揮される。

以上、上流側の端部吸熱管５(＃１の吸熱管)に外部配管接続用Ｕベント９を介して給水管７を接続する給湯用の熱交換器２に本発明を適用した実施形態について説明したが、下流側の端部吸熱管に外部配管接続用Ｕベントを介して出湯管を接続する熱交換器にも同様に本発明を適用できる。また、給湯用の熱交換器に限らず、風呂追焚き用や暖房用の熱交換器にも本発明を適用できる。

本発明の実施形態の熱交換器の使用状態を示す正面図。 実施形態の熱交換器の炉中ロー付け時の状態を示す正面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した切断平面図。 実施形態の熱交換器に設けられたオーバーヒートスイッチ用のブラケットを示す斜視図。

符号の説明

２…熱交換器、３…胴部、４…吸熱フィン、５…吸熱管、６…吸熱管連結用Ｕベント、７…給水管(外部配管)、９…外部配管接続用Ｕベント、１０…ブラケット、１０２…固定部、１０３…Ｕベント当接部、１１…オーバーヒートスイッチ。

Claims (2)

1. 胴部と、胴部内に積層状態で配置される多数の吸熱フィンと、これら吸熱フィンを貫通する複数本の吸熱管とを備え、胴部の外側でこれら吸熱管を２本ずつＵベントにより連結して一連の熱交換管路を構成して成る熱交換器であって、胴部の外側にブラケットを介してオーバーヒートスイッチを取り付けると共に、熱交換管路の上流側と下流側との少なくとも一方の端部に位置する端部吸熱管に、胴部の外側で、吸熱管同士を連結する吸熱管連結用のＵベントとは別体のＵベントを介して外部配管を接続するものにおいて、
   オーバーヒートスイッチ用のブラケットに、端部吸熱管に連結される外部配管接続用のＵベントが端部吸熱管にロー付けされる前に自重で端部吸熱管に対し回転することをこのＵベントに当接して阻止するＵベント当接部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記ブラケットは、前記外部配管接続用のＵベントの近傍に位置する吸熱管連結用のＵベントの一端部と他端部とに係合して当該Ｕベントに対し固定される固定部を有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器。

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