JPH11182939A - バーナ用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼ガス通路に加熱すべき水を流動させる伝熱
管の複数を配し、隣接する伝熱管の端部をＵベンドによ
って連結して構成した熱交換器において、前記伝熱管の
間隔を可及的に詰めて小型化と熱伝導効率を向上させる
ことを目的とするものである。 【解決手段】伝熱管に連結される透孔を備えた脚板と、
その脚板の外面にＵベンドを配し、かつ前記透孔に面し
て形成される略円弧状のくぼみを有する蓋板とで構成
し、それら脚板と蓋板とを重ね合わせて脚板に設けたく
ぼみにより脚板に形成した透孔を覆って構成し、それら
脚板と蓋板との間に略Ｕ字形をなす通水空間を形成する
ことによって、管材で作られるＵベンドに代えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はガスバーナその他の熱
源によって加熱される加熱水管を備えたバーナ用熱交換
器に関するもので、特に、隣接する加熱水管の間隔を狭
くして全体構成を小型化可能に構成したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バーナ用の熱交換器は風呂釜とし
て使用され、あるいは給湯器として多く使用され、図９
で示すように、燃焼ガス通路を形成するケーシングＡ
に、伝熱フィンＢを備えたＵ字形の加熱水管Ｃを、前記
燃焼ガス通路を横断させて支持したものが知られてい
る。そして、熱交換器の要部であるＵ字形の加熱水管Ｃ
には熱伝導性のよい銅合金、ステンレスなどの金属製の
管材が用いられ、それらは塑性加工によってＵ字形に折
り曲げ、あるいは、前記図９で示すように、ケーシング
Ａにろう付けされた少なくとも２本の直管からなる管材
ｃ、ｃの端部にＵ字形の通水路を形成する部材、いわゆ
るＵベンドｄを嵌着し、ろう付けによって水洩れしない
ように密着させたものが使用されていた。他方、この種
の熱交換器を用いて水を加熱する器具では、装置の小型
化と一層の伝熱効率向上のため、前記Ｕ字形の加熱水管
Ｃの間隔をできだけ狭ばめることが求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に前記Ｕ字形の加
熱水管Ｃはパイプベンダーを使用して管材を折り曲げて
製作されるが、その曲率の最大限（曲げ半径の最少限）
は管材の材質、肉厚あるいは管径によって定まり、曲げ
半径をいくら小さくしようとしても断面形状が変形した
り、材料に亀裂を生じたりするため限度があった。そこ
で、管材を折り曲げたり、Ｕベンドを使用して構成され
たＵ字管を用いる熱交換器では、燃焼ガス通路内に配置
される加熱水管の間隔を縮めるには限度があり、熱交換
の効率を高めたり、装置の外形をコンパクトにすること
について制約を受けていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、燃焼ガ
ス通路を横断して設けた少なくとも２本の伝熱管の開口
端を、Ｕベンドによって連結して一連の加熱水管を構成
すると共に、前記Ｕベンドを伝熱管に連結される透孔を
備えた脚板と、その脚板の外面に配されると共に前記透
孔に面してくぼみを設けた蓋板とで構成し、脚板と蓋板
の間に前記透孔を通して前記２個の伝熱管に通じる通水
空間を形成することで解決される。そこでは、前記蓋板
に前記くぼみの複数を設け、脚板と蓋板との間にＵベン
ドをなす通水空間の複数個を設けるのが好ましい。

【０００５】

【作用】請求項１ 加熱水管２０を構成するＵベンド３０の通水空間は、伝
熱管が開口する脚板３１とくぼみ３７を設けた蓋板３５
とを重ね合わせた面に形成される。通水空間は屈曲した
外周面のみ前記くぼみ３７をなす壁面によって規制され
るが、内周面は規制する壁面がなく、前記伝熱管の最小
間隔を小さくできる。 請求項２ 脚板３１と蓋板３５との間に通水空間の複数個を形成
し、それらに伝熱管を接続することにより、脚板３１と
蓋板３５とからなる部材に複数のＵベンドが形成され
る。

【０００６】

【実施例】以下、図示の実施例を説明する。図１中、１
０は本願発明を利用した熱交換器であり、具体的には給
湯器や風呂沸かし器に使用される。熱交換器１０は耐熱
耐腐食性のすぐれたステンレス材、あるいは伝熱性のす
ぐれた銅合金によって作られたケーシング１１を有す
る。ケーシング１１は熱交換器１０の骨格をなし、下部
がガスバーナ１２を支持するバーナ部１１ａとされ、上
部が伝熱フィンを有する加熱水管２０を支持するための
熱交換胴部１１ｂとされている。１１ｃはケーシング１
１の下部に開口する燃焼空気導入口である。１３はケー
シング１１の上側に接続された排気ダクトであり、その
内部は燃焼ガスを案内するための煙道をなしている。２
３は前記加熱水管２０へ給水するための流入管であり、
熱交換胴部１１ｂの下部に巻き付けられた後、前記加熱
水管２０の上流端へ接続されている。２４は加熱水管２
０の下流端に連結された流出管であり、熱湯が取り出さ
れる。

【０００７】かくて、ケーシング１１の内部には前記燃
焼空気導入口１１ｃから前記排気ダクト１３内に至る燃
焼ガス通路１１ｄが形成され、ガスバーナ１２によって
生じる高熱の燃焼ガスは熱交換胴部１１ｂの内部を上昇
して、燃焼ガス通路１１ｄを横断して設けられた加熱水
管２０内を流動する水を加熱した後、排気ダクト１３を
通して外部へ排出される。また、加熱水管２０には前記
流入管２３から伝熱管２１を介して流出管２４に至る一
連の水路が形成され、流入管２３から流入する水は、ま
ず、熱交換胴部１１ｂの外周から熱を奪ってその過熱を
防止し、次いで加熱水管２０へ流入して燃焼ガス通路１
１ｄから熱を受け、一層加熱されて熱湯となり流出管２
４から取り出される。

【０００８】前記加熱水管２０は図２で示すように、熱
交換胴部１１ｂを横断しケーシング１１によって支持さ
れた燐脱酸銅の継目なし管で作られており、少なくとも
２本の伝熱管２１、２１と、ケーシング１１の外方でそ
れらの端部を連結するＵベンド３０とによって構成され
ている。なお、図示してないが、前記熱交換器１０は、
伝熱管２１の２本を一対として、合計４対によって構成
されている。すなわち、伝熱管２１、２１はケーシング
１１の一側において４個のＵベンド３０と、他側におい
て３個のＵベンド３０とによって互いに連結され、流入
管２３と流出管２４との間に介装される交互に屈曲した
加熱水管２０をなしている。また、前記Ｕベンド３０は
脚板３１と蓋板３５との重合面に形成される通水空間Ｐ
からなっており、脚板３１は外方へ膨出するパイプ状の
脚部３６を有し、脚部３６は前記伝熱管２１の端部に差
し込まれ、金属ろう２５によって水密に結合されてい
る。３４は前記脚部３６に形成された透孔であり、伝熱
管２１の内部とＵベンド３０の内部とを連通させる。

【０００９】前記複数のＵベンド３０は単独で用いられ
ず、図３で示すように、相互に連結されてＵベンドユニ
ット４０として使用されている。Ｕベンドユニット４０
は前記伝熱管２１へ連結される脚板３１と、その脚板３
１の他面に重ね合わせ、ろう付けによって固定される蓋
板３５とによって構成される。図４には脚板３１と蓋板
３５とは二点鎖線Ｆを対称線として上下に展開し、それ
らの接合面が示してある。同図中、脚板３１には伝熱管
２１、２１に通じる、あるいは伝熱管２１、２１を支持
するため２個一対の透孔３４、３４の４対が開口させて
あり、蓋板３５には前記透孔３４、３４の先方に位置し
て前記通水空間Ｐをなすくぼみ３７が形成されている。

【００１０】よって、脚板３１と蓋板３５との間に粉末
状の金属ろう（図示してない）を塗布し（又は棒状、板
状、リング状の金属ろう（図示しない）を取り付け）、
あるいはメッキその他の方法で介在させた上、両板３
１、３５を重ね合わせてリベットその他の方法で位置決
めして加熱炉内へ入れ、前記金属ろうを一旦溶融させた
上で冷却すれば両板３１、３５は強固に結合し、それら
の間にくぼみ３７を介して両透孔３４、３４を連通させ
る通水空間Ｐが形成される。その結果、図３におけるＵ
ベンド３０の長手方向の大きさを透孔３４、３４の間隔
の２倍程度の大きさに小さく設定すれば、並設される伝
熱管２１、２１の通水に何ら支障を来すことなく、それ
らの距離を極めて接近したものとすることができる。な
お、Ｕベンドユニット４０は図１中においてケーシング
１１の左側に存する部分のみが表示されているが、当然
に右側にも配されている。

【００１１】以上の実施例によれば、Ｕベンド３０が従
来のように管材を曲げて作るのではなく、プレス加工さ
れた２枚の板によって構成されているので、互いに連結
される２本の伝熱管２１の間隔を狭くすることができ、
伝熱管２１の配置が前記した従来形のＵベンドＤの存在
によって制約を受けることがなく、小型で伝熱効率の高
い熱交換器を得ることができる。また、この実施例では
複数のＵベンド３０、３０が脚板３１と蓋板３５とによ
って一体的に形成されるので、多数の加熱水管２０を有
する場合でも全体として部品点数が少なくて済み、組立
作業が容易となる。

【００１２】なお、以上の実施例では、Ｕベンド３０と
伝熱管２１との連結方法として、Ｕベンド３０の脚部３
６を伝熱管２１の端部へ挿入した上で金属ろう２５によ
ってろう付けする構成を示したが、それらの連結方法は
これに限られない。すなわち、図５（ａ）、（ｂ）で示
すように、前記脚部３６を脚板３１より蓋板３５側に突
出して設けることも可能であり、脚部３６をくぼみ３７
の中へ嵌合させることにより、Ｕベンド３０あるいはＵ
ベンドユニット４０の剛性を高めることができる。な
お、前記図５（ａ）中、仮想線ｐでしめした部分は脚板
３１をこのように膨出させることが水の流動抵抗を減じ
ることができて好ましい。これの進化した形が同図
（ｂ）である。また、脚部３６を伝熱管２１の端部内面
に嵌合させる構造に代えて脚部３６に透孔３４を設け、
その中へ伝熱管２１の端部を挿入してろう付けする構成
とすることもできる。さらに、同図（ｃ）で示すよう
に、脚部３６をケーシング１１側へ突出させるものにお
いても、伝熱管２１を透孔３４内へ嵌合しろう付けする
構造としてもよい。また、脚板３１と蓋板３５とを結合
するための金属ろうの配置として、前記した接合面の全
面、あるいは一部に金属ろうを配置するものに代えて、
前記図５（ａ）、（ｂ）で示すように、両板３１、３５
の周縁に外側に開く凹部を形成し、その凹部に金属ろう
を充填する形でろう付けし結合することもできる。

【００１３】また、前記熱交換器１０が風呂焚き用に供
せられるものである場合、従来は伝熱管２１の構成を冷
水を加熱する第１伝熱管２１ａと追い焚き用の風呂水が
通水する第２伝熱管２１ｂとする。そこで、その構成が
図６で示す本願発明を利用しＵベンド３０を板材によっ
て構成すれば、両管２１ａ、２１ｂの距離を接近させる
ことが可能となる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、Ｕベンドの通
水空間Ｐを管材を屈曲させて作られるものに比し小さい
半径で曲がるものとすることができる。よって、加熱水
管２０を構成する伝熱管２１の配置がＵベンド３０の曲
率によって制約を受けず、伝熱効率の向上や装置の小型
化を図る上で設計上の制約を受けなくなる効果がある。
請求項２の発明によれば、多数のＵベンド３０を用いる
バーナ用熱交換器においても、Ｕベンドユニット４０を
採用することにより、部品点数を減じ、組立作業を容易
にする効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例を示すもので、熱交換器を
使用した瞬間湯沸器の縦断面図である。

【図２】その要部を拡大して示す拡大断面図である。

【図３】要部であるＵベンドユニットの正面図である。

【図４】Ｕベンドユニットの展開図であり、蓋板３５を
二点鎖線Ｆを軸として反転させて、脚板３１と蓋板３５
との接合面を示してある。

【図５】Ｕベンドユニットの変形例の３種を示すもの
で、図３中のＶ−Ｖ断面相当の断面図をそれぞれ
（ａ）、（ｂ）および（ｃ）で示してある。

【図６】Ｕベンドユニットの変形例を示すもので、図３
相当の正面図である。

【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を拡大して示す拡
大断面図である。

【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

【図９】従来例を示す図２相当の拡大断面図である。

【符号の説明】

Ａ・・・・ケーシングＡ Ｂ・・・・フィン Ｃ・・・・加熱水管 ｃ・・・・管材 ｄ・・・・Ｕベンド Ｆ・・・・二点鎖線 Ｐ・・・・通水空間 ｐ・・・・仮想線 １０・・・・熱交換器 １１・・・・ケーシング １１ａ・・・バーナ部 １１ｂ・・・熱交換胴部 １１ｃ・・・燃焼空気導入口 １１ｄ・・・燃焼ガス通路 １２・・・・ガスバーナ １３・・・・排気ダクト ２０・・・・加熱水管 ２１・・・・伝熱管 ２１ａ・・・第１伝熱管 ２１ｂ・・・第２伝熱管 ２３・・・・流入管 ２４・・・・流出管 ２５・・・・金属ろう ３０・・・・Ｕベンド ３１・・・・脚板 ３２・・・・弧状の溝 ３４・・・・透孔 ３５・・・・蓋板 ３６・・・・脚部 ３７・・・・くぼみ ４０・・・・Ｕベンドユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼ガス通路を横断して設けた少なくとも
   ２本の伝熱管の開口端を、Ｕベンドによって連結して一
   連の加熱水管を構成すると共に、前記Ｕベンドを伝熱管
   に連結される透孔を備えた脚板と、その脚板の外面に配
   されると共に前記透孔に面してくぼみを設けた蓋板とで
   構成し、脚板と蓋板の間に前記透孔を通して前記２個の
   伝熱管に通じる通水空間を形成してなるバーナ用熱交換
   器。
2. 【請求項２】請求項１において、前記蓋板に前記くぼみ
   の複数を設け、脚板と蓋板との間にＵベンドをなす通水
   空間の複数個を設けてなるバーナ用熱交換器。