JPH0464893A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば夏季には冷房に用いられるととも
に、冬季には暖房に用いられる冷暖房装置に使用される
熱交換器に関し、さらに詳しくは夏季に冷房用の冷媒と
して利用されるフレオン等を、冬季には石油バーナまた
はガスバーナ等の燃焼熱により加熱して蒸発させ、その
潜熱を利用して暖房を行う冷暖房装置において、冷媒を
バーナの燃焼熱により加熱するのに使用される熱交換器
に関する。

この明細書において、前後、左右は第２図を基準とし、
前とは第２図上側を指し、後とはこれと反対側を指すも
のとする。また、左とは第２図左側を指し、右とはこれ
と反対側を指すものとする。また、この明細書において
、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムのほ
かにアルミニウム合金を含むものとする。

従来の技術 このような冷暖房装置としては、第６図に示すように、
燃焼ガスにより冷媒を加熱する熱交換器（４０）と、放
熱器（４１）と、熱交換器（４０）と放熱器（４１）と
を連結する密閉管路（４２）と、密閉管路（４２）の途
中に設けられて冷媒を強制循環させる冷媒搬送機（４３
）とよりなるものが用いられている。

従来、このような冷暖房装置の熱交換器としては、第７
図に示すように、内部が燃焼室とされるアルミニウム押
出型材製円筒状燃焼胴（５０）の周壁（５０ａ、）に、
燃焼胴（５０）の軸線方向に伸びる貫通孔（５１）が円
周方向に所定間隔をおいて複数形成され、燃焼胴（５０
）の周壁（５０ａ）内面に、長さ方向にのびる複数のフ
ィン（５２）が円周方向に所定間隔をおいて一体に形成
され、複数のヘアピン状冷媒流通管（５３）の直管部が
隣り合う貫通孔（５１）内に挿通させられ、隣り合うヘ
アピン状冷媒流通管（５３）がＵ字状連結管（５４）で
連結され、燃焼胴（５０）の一端開口にバーナ（５５）
が取付けられたものが使用されていた。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記従来の熱交換器では、冷媒の通路が冷媒
流通管（５３）の屈曲部および連結管（５４）において
それぞれＵ形に屈曲されたものとなっているので、圧力
損失が大きくなるという問題があった。また、冷媒通路
の断面積が小さいという問題があった。

そこで、上記問題を解決する熱交換器として、アルミニ
ウム製円筒状燃焼胴と、内部に複数の冷媒通路を有し、
かつ冷媒通路が円周方向または燃焼胴の軸線方向に伸び
るように燃焼胴の外周面に密着させられて燃焼胴にろう
付されたアルミニウム製円弧管状冷媒通路部材とを備え
たものが提案されている（実開昭６３−９７０６６号公
報）。この熱交換器では、上述した従来の熱交換器の有
する問題点は解消できるが、次のような問題が生じると
考えられる。すなわち、燃焼胴が円筒状であるとともに
管状冷媒通路部材が円弧状であるため、このような熱交
換器を製造するためには、複雑な構造の治具を、多く必
要とするとともに、治具による燃焼胴と冷媒通路部材と
の固定作業が面倒になるという問題がある。また、治具
による固定時に燃焼胴と冷媒通路部材とを完全に密着さ
せることはできず、その結果製造された熱交換器におけ
る燃焼胴の外周面と冷媒通路部材との間に隙間ができる
ことは避は得ない。そして、上記隙間が存在することに
より、燃焼胴から冷媒通路部材への伝熱効率が悪くなる
。

この発明の目的は、上記問題を全て解決した熱交換器を
提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による熱交換器は、一端にバーナか取付けられ
る筒状燃焼胴と、燃焼胴の他端開口を閉鎖するアルミニ
ウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁の内側に形成されている高
温ガス通路と、伝熱隔壁の外面にろう付され、かつ内部
に複数の冷媒通路を有するアルミニウム製偏平管状冷媒
通路部材とよりなり、高温ガス通路が、伝熱隔壁の内面
に固定された上下２つのアルミニウム押出型材製高温ガ
ス流規制部材を備えており、高温ガス流規制部材が、左
右側壁部と、左右側壁部の後縁部どうしを一体的に連結
する後壁部と、左右側壁部間に左右方向に所定間隔をお
いて設けられかつ上下方向にのびるとともに先端が伝熱
隔壁に当接した伝熱フィンとを備えており、上側の高温
ガス流規制部利の隣り合う伝熱フィン間のピッチが、下
側の高温ガス流規制部祠の隣り合う伝熱フィン間のピッ
チよりも小さくなされているものである。

作　　　用 この発明の熱交換器によれば、バーナの高温の燃焼排気
ガスは、上下の高温ガス流規制部材間から上側の高温ガ
ス流規制部材内に入り、この内部を上方に流れる。また
、上下の高温ガス流規制部材間から下側の高温ガス流規
制部材内に入り、この内部を下方に流れる。排気ガスの
有する熱は、高温ガス流規制部材の伝熱フィンを経て伝
熱隔壁に伝わり、伝熱隔壁および冷媒通路部材の周壁を
通って冷媒通路部材の冷媒通路内を流れる冷媒に伝わり
、この冷媒が加熱気化せしめられる。上側の高温ガス流
規制部材の内部を流れる排気ガスの量は、下側の高温ガ
ス流規制部材の内部を流れる排気ガスの量よりも多くな
るが、上側の高温ガス流規制部材の隣り合う伝熱フィン
間のピッチが、下側の高温ガス流規制部祠の隣り合う伝
熱フィン間のピッチよりも小さくなされているので、上
側の高温ガス流規制部祠の伝熱フィンの数が多くなって
伝熱面積が増大し、」二側の高温ガス流規制部材内部を
流れる排気ガスから伝熱隔壁への伝熱量は多くなる。

また、この熱交換器は、燃焼胴の他端開口を塞ぐ伝熱隔
壁の外面に冷媒通路部材がろう付されているので、両者
のろう付が確実に行われる。

実施例 以下、この発明の実施例を、図面を参照して説明する。

第１図〜第５図において、熱交換器（１）は、熱交換器
（１）は、両端が開口した横向き筒状燃焼胴（２）と、
燃焼胴（２）の後端に取イ」けられかつ石油、ガス等を
燃料とするバーナ（Ｂ）と、燃焼胴（２）の前端開口を
閉鎖するアルミニウム製伝熱隔壁（３）と、伝熱隔壁（
３）の内側に形成されている高温ガス通路（４）と、伝
熱隔壁（３）の外面にろう付され、かつ内部に上下方向
にのびる複数の冷媒通路（６）を有するとともに、表面
に亜鉛メツキ層（７）が形成されているアルミニウム押
出型材製偏平管よりなる冷媒通路部材（５）とよりなる
。

燃焼胴（２）は円筒部（２ａ）と、円筒部（２ａ）の前
端部に形成された拡開部（２ｂ）とを備えており、円筒
部（２ａ）内が燃焼室（８）となされている。また、円
筒部（２ａ）の内周面は断熱材（２１）で覆われている
。拡開部（２ｂ）内に高温ガス通路（４）が設けられて
いる。

伝熱隔壁（３）は、第４図に示すような芯材（３ａ）お
よび芯材（３ａ）の両面を覆うろう材製皮材（３ｂ）か
らなるプレージングシートで形成されている。プレージ
ングシートの芯材（３ａ）は、亜鉛０゜９〜１．４ｖｔ
％、マンガン１，０〜１．５ｖｔ％、クロム０．０３〜
０．１２ｖｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避
不純物からなるアルミニウム合金で形成されている。皮
材（３ｂ）は、ケイ素７．９〜９，５νｔ％、鉄０．４
〜０．５ｖｔ％、亜鉛０．５〜３ｗｔ％を含み、残部ア
ルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合
金ろう材で形成されている。皮材（３ｂ）中の亜鉛含有
量は、０．９〜１．４ｗｔ％の範囲内にあることが好ま
しい。伝熱隔壁（３）の上端部には、排気管（９）が接
続されている。

高温ガス通路（４）は、上下に所定間隔をおいて配置さ
れた２つのアルミニウム押出型材製高温ガス流規制部材
（１０）（１，１）を備えている。各高温ガス流規制部
材（１０）（１１）は、上下方向にのびる左右側壁部（
１０ａ）　（Ｉｌａ）、左右側壁部（１，０ａ）（１１
ａ）の後縁部どうしを連結する後壁部（１，０ｂ）（ｌ
ｌｂ）、左右側壁部（１０ａ）　（１，ｌａ）の幅の中
央部どうしを連結する中間壁部（１０ｃ）（＋、１．ｃ
）、後壁部（１０ｂ）　（１ｌｂ）と中間壁部（Ｉ　Ｏ
ｃ）　（ｌｌｃ）との間にこれらと直角をなすように設
けられた第１伝熱フイン（］、０ｄ）（１，１ｄ）、お
よび中間壁部（１０ｃＨＬｌｅ）の前面にこれと直角を
なすように設けられた第２伝熱フイン（１０ｅ）（ｌｉ
ｅ’）より構成されている。そして、隣り合う両伝熱フ
ィン（ｌｏｄ）　（１０ｅ）　（ｌｉｄ）　（ｌｉｅ）
間および左右両端の両伝熱フィン（１０ｄ）　（ＬＯｅ
）　（Ｌｉｄ）　（Ｌｉｅ）と左右側壁部（１０ａ）　
（１１ａ）との間の通路部分（１２）（１３）に高温の
燃焼排気ガスが流れるようになっている。上側の高温ガ
ス流規制部ＩＩ’（１０）の隣り合う伝熱フィン（１０
ｄ）（１，Ｏｅ）間のピッチは、下側の高温ガス流規制
部祠（１１）のそれよりも小さくされて、上側の高温ガ
ス流規制部材（１０）の伝熱フィン（１，０ｄ）（１，
Ｏｅ）の数が下側の高温ガス流規制部材（１１）の伝熱
フィン（Ｉ　Ｉｄ）（ｌ　Ｉｅ）の数よりも多くなって
おり、伝熱面積が大きくなるようになされている。上下
の高温ガス流規制部材（１０）（１１）の左右側壁部（
１０ａ）　（Ｉ　ｉａ）どうしの間には、後端が左右側
壁部（１０ａ）　（ｌｌａ）の後縁まで達しており、か
つ両高温ガス流規制部材（１０）（１１）間からの排気
ガスの側方への流出を防止するガス漏れ］　０ 防止部分（１７）が設けられている。両高温ガス流規制
部材（１０）（１，１）は、それぞれその第２伝熱フイ
ン（１０ｅ）（ｌｉｅ）の先端が伝熱隔壁（３）にろう
付されるとともに、左右両側縁部において上下にのびる
固定部材（１６）を介して伝熱隔壁（３）に固定されて
おり、後壁部（１０ｂ）（Ｉｌｂ）の後面に、円筒部（
２ａ）の前端部周縁が当接している。固定部材（１Ｂ）
は、芯材（ｌｅａ）および芯材（１［ｉａ）の両面を覆
うろう材製皮材（１６ｂ）からなるプレージングシート
で形成されている。プレージングシートの芯材（ｌｅａ
）は、銅０．０５〜０．２０ｖｔ％、マンガン１．０〜
１．５ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避不
純物からなるアルミニウム合金で形成されている。皮材
（１８ｂ）は、ケイ素８．０〜１０．　Ｏｖｔ％、鉄０
１２−０．５ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不
可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材で形成され
ている。固定部材（１Ｂ）は横断商略り字形で、伝熱隔
壁（３）の内面に密接する第１部分（１４）と、この第
１部分（１４）の互いに対向する縁部から後方に突出し
た第２部分（１５）とより構成されている。第２部分（
１５）は、高温ガス流規制部材（１０）（１１）の左右
側壁部（１０ａ）　（１１ａ）の内面に密接せしめられ
ている。左右側壁部（ｌｏａ）　（ｌｌａ）の前側縁部
は第１部分（１４）の厚さ分だけ切断されており、第２
伝熱フイン（１０ｅ）　（１１ｅ）と伝熱隔壁（３）と
の間に隙間が生じないようになっている。また、第１部
分（１４）および第２部分（１５）に連なってガス漏れ
防止部分（１７）が一体的に設けられている。

第２部分（１５）の上下両端部に、後方突出部（１５ａ
）が一体的に設けられ、この後方突出部（１５ａ）が高
温ガス流規制部材（１０）（１１）の中間壁部（１０ｃ
）（ｌｉｅ）の端部に当たるとともに、ガス漏れ防止部
分（１７）が後壁部（ｔａｂ）（ｌｌｂ）および中間壁
部（ｌＯｃ）（ｌｌｃ）に当たっている。第１部分（１
４）には、上下方向に所定間隔をおいて複数の孔（１８
）が形成されており、これらの孔（１８）に伝熱隔壁（
３）に一体的に設けられた突起（１９）を嵌め入れた状
態で伝熱隔壁（３）にろう付されている。突起（Ｉ９）
は横断商略り字形で、伝熱隔壁（３）にコ字形の切込み
を入れ、この切込みに囲まれた部分を後方に曲げかつ高
温ガス流規制部材（１０）（１１）側に曲げることによ
り形成されたものである。突起（１９）の後方屈曲部（
１９ａ）に、孔（１８）の高温ガス流規制部祠（１０）
（１１）側の縁部が当接することにより、突起（１９）
を形成するためにできた孔（２０）が塞がれている。

また、高温ガス通路（４）には、上側の高温ガス流規制
部材（１０）の上方に存在し、かつ上側の高温ガス流規
制部材（１０）の通路部分（１２）の上端と排気管（９
）とを連通させる案内路（３１）が設けられるとともに
、下側の高温ガス流規制部材（１１）の下側および両高
温ガス流規制部材（１０）（１１）の左右両側に存在し
、かつ下側の高温ガス流規制部材（１１）の通路部分（
１３）の下端と排気管（９）とを連通させる案内路（３
２）が設けられている。

冷媒通路部材（５）の上下両端部は、それぞれ前方に水
平に向くように曲げられており、その先端がヘッダ（２
２）に接続されている。上記屈曲部を（５ａ）で示す。

下側のヘッダ（２２）が入口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒入口管（２３）が接続されている。冷媒中には
コンプレッサのオイルが常に溶存しており、冷媒を加熱
気化させると次第にこのオイルが溜まり、その粘性と低
伝熱性により冷媒の気化および循環を阻害するので、こ
れを防止する目的で人口側ヘッダ（２２）の右端部にオ
イル抜き管（２４）が接続されている。

上側のヘッダ（２２）が出口側ヘッダであり、その左端
部に冷媒出口管（２５）が接続されている。両ヘッダ（
２２）の周壁には、それぞれ軸線方向にのびる長孔（２
６）が形成されており、冷媒通路部材（５）の屈曲部（
５ａ）の先端がこの長孔（２６）を通ってヘッダ（２２
）内に挿入され、ヘッダ（２２）の周壁にろう付されて
いる。両ヘッダ（２２）は、第３図に示すように、芯材
（２２ａ）の両面がろう材製皮材（２２ｂ）で覆われた
アルミニウムプレージングシートの両側縁に、それぞれ
相互に重ね合わされる傾斜部（２８）が形成され、傾斜
部（２８）どうしが重なり会うようにプレージングシー
トが円筒状に成形されてヘッダ素材とされ、ヘッダ素材
の傾斜部（２８）どうしがろう付されることにより形成
されたものである。傾斜部（２８）どうしのろう付はヘ
ッダ（２２）と冷媒通路部材（５）および他の部材のろ
う付と同時に行われる。

このような構成において、バーナ（１３）の燃焼ガスは
、上下の高温ガス流規制部材（１０）　（１１）間に形
成された連通口（３０）を通って高温ガス通路（４）内
に入り、上側の高温ガス流規制部材（１１）の通路部分
（１２）内を上方に流れ、さらに案内路（３１）を通っ
て排気管（９）から排出される。また、同じく下側の高
温ガス流規制部材（１１）の通路部分（１３）内を下方
に流れ、さらに案内路（３２）を通って排気管（９）か
ら排出される。このとき、上側の高温ガス流規制部材（
１０）の通路部分（１２）内を流れる排気ガスの量は下
側の高温ガス流規制部材（１１）の通路部分（１３）内
を流れる排気ガスの量よりも多くなるが、上側の高温ガ
ス流規制部材（１０）の伝熱フィン＜１．、Ｏｄ）　（
１０ｅ）のフィンピッチは、下側の高温ガス流規制部材
（１１）のそれよりも小さくなっているので、上側の高
温ガス流規制部祠（１０）の伝熱フィン（１０ｄ）　（
１０ｅ）の伝熱面積は、下側の高温ガス流規制部材（１
１）のそれよりも大きくなり、伝熱隔壁（３）への熱伝
達が効率良く行われる。排気ガスの有する熱は、高温ガ
ス通路（４）内を流れる間に、直接または伝熱フィン（
１０ｄ）　（ｆｏｅ）　（ｌｉｄ）　（ｌｉｅ）を経て
伝熱隔壁（３）に伝わり、伝熱隔壁（３）および冷媒通
路部材（５）の周壁を通って冷媒通路部材（５）の冷媒
通路（６）内を流れる冷媒に伝わる。その結果、冷媒は
、バーナ（Ｂ）の燃焼熱により加熱気化せしめられ、そ
の潜熱を利用して暖房が行われる。このとき、冷媒は、
まず冷媒通路部材（５）内の下部において加熱されて部
分的に気化し、気化した冷媒の作用によって冷媒通路（
６）内を自然に上昇し、全体が気化する。

上記熱交換器（１）次のようにして製造される。

予め、アルミニウムプレージングシート製伝熱隔壁（３
）、亜鉛メツキ層（７）を有する冷媒通路部材（５）、
高温ガス流規制部材（１，０）（１１）、アルミニウム
プレージングシート製固定部材（１６）、］　５ アルミニウムブレージングシートを円筒状に成形してな
りかつ長孔（２６）を有するヘッダ（２２）素材を用意
しておく。伝熱隔壁（３）には、突起（１９）を形成し
ておく。また、固定部材（１６）には孔（１８）を形成
しておく。

そして、まず固定部材（１６）の孔（１８）に伝熱隔壁
（３）の突起（１９）を通すことにより、固定部材（１
６）を伝熱隔壁（３）に仮止めする。このとき、突起（
１９）の後方屈曲部（１９ａ）を固定部材（１６）の孔
（１８）の高温ガス流規制部材（１０）（１１，）側の
縁に当接させることにより、突起（１９）を形成するた
めに伝熱隔壁（３）にできた孔（２０）を塞いでおく。

ついで、左右側壁部（１０ａ）　（ｌｌａ）が固定部材
（ＩＢ）の第２部分（１５）の外面に密接するように、
両高温ガス流規制部材（１０）　（１１）を配置する。

このとき、第２部分（１５）の上下両端部に一体的に設
けられた後方突出部（＋５ａ）が中間壁部（ｆｏｅ）　
（ｌｉｅ）の端部に当たるとともに、ガス漏れ防止部分
（１７）が後壁部（Ｉ　Ｏｂ）　（＋　１．ｂ）および
中間壁部（１０ｃ）（１１Ｃ）に当たる。したがって、
固定部材（１６）により、高温ガス流規制部祠（ｔｏ）
　（１１）の左右方向および上下方向の位置決めがなさ
れる。その後、伝熱隔壁（３）の反対側の面に冷媒通路
部材（５）を配置するとともに、ヘッダ（２２）累月の
長孔（２６）に屈曲部（５ａ）の先端を挿入し、これら
を適当な治具で固定する。そして、伝熱隔壁（３）と固
定部材（１６）の第１部分（１４）、伝熱隔壁（３）と
高温ガス流規制部材（１，０）（１１）の第２伝熱フイ
ン（Ｉ　Ｏｅ）　（１１ｅ）、固定部材（１６）の第２
部分（１５）と高温ガス流規制部材（１０）（１１）の
左右側壁部（］　Ｏａ）　（１１，、ａ）内面、伝熱隔
壁（３）と冷媒通路部材（５）、ヘッダ（２２）素材の
傾斜部（２８）どうし、および冷媒通路部材（５）と長
孔（２６）の周縁部をそれぞれろう付する。このろう何
工程時の加熱によって、伝熱隔壁（３）の皮材（３ｂ）
に含まれていた亜鉛が芯材（３ａ）のアルミニウム中に
拡散させられて、防食のための亜鉛拡散層が形成される
。また、冷媒通路部材（５）に形成されていた亜鉛メツ
キ層（７）が冷媒通路部材（５）のアルミニウム中に拡
散させられて、防食のための亜鉛拡散層が形成さ］　７ ］　８ れる。さらに、伝熱隔壁（３）を燃焼胴（２）に固定す
ることによって、熱交換器（１）が製造される。

発明の効果 この発明の熱交換器によれば、燃焼胴の一端開口を塞ぐ
伝熱隔壁の外面に冷媒通路部材がろう付されているので
、簡単な構造の治具で両者を密着状態で固定することが
可能となり、作業が容易になるとともに、両者のろう付
が確実に行われる。したがって、ろう付された伝熱隔壁
と冷媒通路部材との間に隙間が生じるのを防止すること
ができる。また、バーナの燃焼排気ガスが多く流れる通
路部分を有する上側の高温ガス流規制部材の伝熱隔壁へ
の伝熱面積か大きくなるので、伝熱量が多くなる。した
がって、熱交換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明による熱交換器の実施例を示し、第１図
は一部切欠き斜視図、第２図は上側の高温ガス流規制部
材と対応する高さ位置での水平拡大断面図、第３図はヘ
ッダの拡大横面図、第４図は第２図の部分拡大図、第５
図は部分拡大分解斜視図、第６図は冷暖房装置を示す概
略図、第７図は従来例を示す斜視図である。 （１）・・・熱交換器、（２）・・・燃焼胴、（３）・
・・伝熱隔壁、（４）・・・高温ガス通路、（５）・・
・冷媒通路部材、（６）・・・冷媒通路、（１，０）（
１１）・・・高温ガス流規制部材、（１０ａ）　（Ｉ　
Ｉａ）−左右側壁部、（１０ｂ）（１，１ｂ）・・後壁
部、（１０ｄ）（ＩＯｅ）（Ｉｌｄ）（Ｉｌｅ）−伝熱
フィン。 以　　上 特許出願人　松下電器産業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端にバーナが取付けられる筒状燃焼胴と、燃焼胴の他
   端開口を閉鎖するアルミニウム製伝熱隔壁と、伝熱隔壁
   の内側に形成されている高温ガス通路と、伝熱隔壁の外
   面にろう付され、かつ内部に複数の冷媒通路を有するア
   ルミニウム製偏平管状冷媒通路部材とよりなり、高温ガ
   ス通路が、伝熱隔壁の内面に固定された上下２つのアル
   ミニウム押出型材製高温ガス流規制部材を備えており、
   高温ガス流規制部材が、左右側壁部と、左右側壁部の後
   縁部どうしを一体的に連結する後壁部と、左右側壁部間
   に左右方向に所定間隔をおいて設けられかつ上下方向に
   のびるとともに先端が伝熱隔壁に当接した伝熱フィンと
   を備えており、上側の高温ガス流規制部材の隣り合う伝
   熱フィン間のピッチが、下側の高温ガス流規制部材の隣
   り合う伝熱フィン間のピッチよりも小さくなされている
   熱交換器。