JPH11311451A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH11311451A
JPH11311451A JP11836898A JP11836898A JPH11311451A JP H11311451 A JPH11311451 A JP H11311451A JP 11836898 A JP11836898 A JP 11836898A JP 11836898 A JP11836898 A JP 11836898A JP H11311451 A JPH11311451 A JP H11311451A
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fluid
transfer material
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Fumitaka Kikutani
文孝 菊谷
Hideo Tomita
英夫 富田
Masamitsu Kondo
正満 近藤
Koichi Kanezaki
幸一 金崎
昌知 ▲よし▼村
Masatomo Yoshimura
Hiroyuki Funabashi
裕之 船橋
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    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一缶体に異種の流体回路を一対にして伝熱フ
ィンを貫通する構成の熱交換器において、使用しない機
能の方の流体回路内で滞留している流体が沸騰し、流路
内にスケールが発生したり、装置の寿命が低下するのを
防止する。 【解決手段】 異種の流体回路１１，１２が接触してい
る幅Ｂ１を、流体回路１１に傾斜部１７を設け補助伝熱
材１５を確実にロウ付接合し、実質的に接合している流
体回路間の幅をＢ２と大きくして接合面積を増加させ
た。この構成により、両流体回路間の接合領域を通じて
の伝熱量は増加するから、二つの機能のうち一機能のみ
を使っている状態で燃焼量が増大しても、使用しない機
能の流体の沸騰を防止することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガスを利用し
て異種の流体を加熱する熱交換器の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温ガスを作成するものとして一
つの燃焼部を用い、二種類の流体を同時に加熱する熱交
換器は、給湯と風呂の運転をする給湯風呂装置や、給湯
と暖房をする給湯暖房装置などの複合給湯機で用いられ
ている。この従来の熱交換器を給湯風呂装置に適用した
場合の模式図を図９に示す。
【０００３】図９の給湯風呂装置では、燃焼部１と、主
として燃焼室を構成する缶体２と、給湯回路３及び風呂
回路４を上下一対として、千鳥状に２段配して構成した
熱交換器とからなっている。伝熱フィン５には、給湯回
路３と風呂回路４が複数本貫通されている。給湯回路３
と風呂回路４、及び給湯回路３ないし風呂回路４と伝熱
フィン５は、ロウ付け加工により接合される。
【０００４】図９の構成において、例えば給湯を使用せ
ずに風呂運転のみを行った場合、風呂回路４を流れる風
呂温水は、燃焼部１によって所定の温度まで加熱され
る。しかし、同時に給湯回路３に滞留している給湯水も
同時に加熱される。燃焼部１の加熱量が多い場合は、給
湯回路３に滞留している給湯水は過熱され沸騰し、給湯
回路３にスケールを発生させるばかりでなく、異常加熱
による熱歪みにより熱交換器の寿命も低下させる。
【０００５】このような一缶体で二つの機能を持つ熱交
換器において、使用しない機能の流体の温度上昇を抑制
し、沸騰を防止するための技術として以下の方法が提案
されている。例えば、図１０の如く特開平９−１４５１
６２号公報に記載されているように、給湯回路６と風呂
回路７を共通する伝熱フィン８に挿入し、給湯回路６な
いし風呂回路７を変形させ、ロウ材を介在させない状態
で互いに面接触させ、伝熱フィン８とはロウ材で接合さ
せて、一体化した熱交換器がある。そして、使用しない
機能の流体回路が受ける熱を、使用している側の流体回
路に面接触で拡大した伝熱面を通じて放熱し、使用しな
い方の流体温度の上昇を抑制している。
【０００６】また、特開平９−１４７６０号公報に記載
されているように、複数の異なる流体回路間の接合を確
実に行うため、伝熱フィンと流体回路を一旦９０度回転
した姿勢でロウ付けをしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱交換器の構成では、給湯回路６ないし風呂回路７
を変形させる場合、接合面が完全に均一で一様な状態で
接合しないと熱伝導不良が起こる。すなわち、ミクロ的
に面接触部をみると給湯回路６と風呂回路７は局部的な
接点で接触しているが、それ以外の部分には極めて薄い
隙間空間が多く存在する。そしてこの隙間空間には油分
や空気が存在し、これらは熱伝導率が極めて低く、結局
薄い断熱空間が形成されることになり伝熱不良が発生す
る。通常の加工では伝熱フィン８に給湯回路６と風呂回
路７を挿入した後、各流体回路の中にマンドレル（管径
を拡大させる治具）を挿入し拡管加工が行われ、伝熱フ
ィン８と給湯回路６および風呂回路７が固定され、その
後高温炉に送られロウ付け加工される。従って拡管加工
後まで接合面を均一で一様な状態を維持するという高度
な加工精度を要求されるため現場の加工は極めて困難と
なり、どうしても極めて薄い隙間空間が形成されてしま
うという課題があった。
【０００８】また複数の流体加熱機能のうち１種の流体
を加熱する機能のみを使っている状態で、燃焼部が所定
の燃焼量を超えると、伝熱フィンから受熱が過大となり
接触している流体回路間の面接触領域を通じた放熱の伝
熱量が不十分となって使用しない流体回路で異常加熱や
沸騰が発生するため、燃焼能力を低減せざるを得ず使い
勝手上大きな制約を受けるという課題があった。更に熱
交換器に流入する温度が元来高い温水暖房用やソ−ラ温
水用への応用は出来なかった。
【０００９】さらに、製造方法においても後者のもので
は一旦９０度回転した状態でロウ付けした後は、冷却し
て伝熱フィンを回転して元に戻し燃焼室を構成する缶体
と組み合わせ、両者の接合のため再度高温炉に入れて一
体化する必要があった。従って手間がかかり製造コスト
が高くなるとともに、複数回の加熱を受けるため素材の
結晶粒が肥大化し耐久強度が低下するという課題があっ
た。
【００１０】本発明は上記課題を解決し、異種の流体回
路が同一の伝熱フィンを貫通するものに於いて、製造や
加工が容易で、複数の流体回路間の伝熱を確実に促進
し、片側の流体回路の使用時に燃焼部の加熱を受けても
他の流体回路側の異常加熱や沸騰を抑制出来、耐久的に
もすぐれた熱交換器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、高温ガスの流れ方向に沿って配置され異
種の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、両回
路が互いに接触する接触部と、両回路が貫通する複数の
伝熱フィンと、接触部近傍の両回路の少なくとも片側の
回路に平面を有する傾斜部を設け、少なくとも片側の回
路の傾斜部と他方の回路と伝熱フィンとに接合した補助
伝熱材を設けたものである。
【００１２】上記構成によりよれば、異種の流体回路は
補助伝熱材により流体回路間の接合面積が大幅に拡大さ
れる事になり、高温側の流体回路から低温側の流体回路
への伝熱量が飛躍的に増加する。従って一缶体で複数の
異なる流体の加熱機能を備えた熱交換器において、一機
能のみを使用したときに、使用しない他の機能の流体の
異常加熱や沸騰を抑制することが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、高温ガスの流れ方向に
沿って配置され異種の流体を加熱する上流側回路と、下
流側回路と、前記両回路が互いに接触する接触部と、前
記両回路が貫通する複数の伝熱フィンと、前記接触部近
傍の前記両回路の少なくとも片側の回路に平面を有する
傾斜部を設け、少なくとも前記片側の回路の傾斜部と他
方の回路と前記伝熱フィンとに接合した補助伝熱材を有
する熱交換器である。
【００１４】そして補助伝熱材により異種の流体回路間
の接合面積が大幅に増加するため流体回路間の伝熱量が
飛躍的に増大し、片側のみを使用したときに、使用しな
いもう片側の流体の異常加熱や沸騰を抑制することが出
来る。
【００１５】また高温ガスの流れ方向に沿って配置され
異種の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、前
記両回路が互いに接触する接触部と、前記両回路が貫通
する複数の伝熱フィンとを備え、前記下流側回路は前記
上流側回路より小径とし、前記片側回路の前記接触部近
傍に平面状の傾斜部を設け、少なくとも前記片側の回路
の傾斜部と他方の回路と前記伝熱フィンとに接合した補
助伝熱材を有する熱交換器である。
【００１６】そして高温ガスの加熱をより受け、１機能
のみの使用時に沸騰を発生しやすい例えば上流側回路は
平面状の傾斜部を設け、下流側回路を小径とすることに
より接合長さが大きく出来るため、より効果的に異種の
流体回路間の伝熱を促進でき回路内の沸騰を防止でき
る。
【００１７】さらに高温ガスの流れ方向に沿って配置さ
れ異種の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、
前記両回路が互いに接触する接触部と、前記両回路が貫
通する複数の伝熱フィンと、前記両回路と前記伝熱フィ
ンとに接合した補助伝熱材とを有し、前記補助伝熱材の
外形状は両回路の外接線より大きく構成した熱交換器で
ある。
【００１８】そして補助伝熱材の伝熱材の外形状を両回
路の外接線より大きく構成することにより両回路間の伝
熱面積が更に増加するため両回路間の伝熱量が飛躍的に
増大し、異常加熱や沸騰を抑制出来ると共に補助伝熱材
の形状が大きくなるため成形や拡管の加工が容易に出来
る。
【００１９】さらに高温ガスの流れ方向に沿って配置さ
れ異種の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、
前記両回路が互いに接触する接触部と、前記接触部で接
合し一体化した対回路と、前記対回路を前記高温ガスの
流れと交差する方向に互いに間隔をあけ複数個並べた回
路列と、前記回路列を前記高温ガスの流れ方向に複数段
設けるとともに、前記回路列が貫通する複数の伝熱フィ
ンと、前記回路列の少なくとも最上流の前記回路列に
は、前記対回路と前記伝熱フィンとに接合した補助伝熱
材を有する熱交換器である。
【００２０】そして高温ガスの加熱を最初に受け吸熱量
が最も多くなる最上流回路列に補助材を設けるため、少
量の補助伝熱材で効果的に異種の流体回路間の伝熱を促
進でき沸騰を防止出来る。
【００２１】さらに補助伝熱材の対回路との接合長を、
最上流の回路列が下流側の両回路列における接合長より
大きくなるよう構成した熱交換器である。
【００２２】そして高温ガスの加熱を最初に受け温度差
が大きいため吸熱量が最も多くなる最上流回路列の補助
伝熱材との接合長を大きく構成するため、最上流回路列
の沸騰を抑制するとともに、回路段間の吸熱負荷を調節
することが出来、大能力の負荷にも対応が出来、かつ吸
熱負荷のアンバランスによる局部的な異常加熱を防止出
来る。
【００２３】さらに補助伝熱材と対回路の接合長を、回
路列の中央部の対回路が端部の対回路より大きくなるよ
う構成した熱交換器である。
【００２４】そして高温ガスが供給される場合は、燃焼
ガスが流れる燃焼室の場合のように、通常周囲への放熱
や冷却用の空気流が設けられているため中央部が高温と
なる温度分布となり、この分布に合わせて中央部の回路
対の接合長を大きくし伝熱促進を図り、端部の回路対と
の吸熱負荷のアンバランスによる局部的な沸騰を防止出
来る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
【００２６】（実施例１）図１は本発明による第１の実
施例であり、例えば本発明の熱交換器を給湯風呂装置に
組み込んだ構成を模式的に示したものである。本実施例
では、燃焼部９と、燃焼室を構成する缶体１０と、上流
側回路となる給湯回路１１及び給湯回路１１より小径の
下流側回路となる風呂回路１２を高温の燃焼ガスの流れ
に沿う如く上下一対とし、千鳥状に２段配した熱交換器
とからなっている。伝熱フィン１３には、給湯回路１１
と風呂回路１２が複数本貫通し、これら流体回路は図２
に示すように接触部１４で互いに上下に接し、かつ高熱
伝導材料で整形した補助伝熱材１５が接触部１４及び給
湯回路１１と風呂回路１２とも接合して複数本貫通して
いる。給湯回路１１と風呂回路１２、及び補助伝熱材１
５ないし伝熱フィン１３は、ロウ付け加工により互いに
接合され一体化されている。ロウ付け加工前の要部を示
す図２において、伝熱フィン１３には貫通穴１６が設け
られ、大径で厚肉の給湯回路１１と、小径で薄肉の風呂
回路１２が接触部１４で互いに接している。給湯回路１
１には平面を有する傾斜部１７が設けられ、風呂回路１
２の外壁に対応した形状と傾斜部１７に対応した平面部
１８を有する補助伝熱材１５が接合されている。貫通穴
１６の頂上部には棒状のロウ材１９を挿入する小穴２０
が設けられている。炉中ロウ付け時にはロウ材１９が溶
融し、重力と毛管現象により伝熱フィン１３、風呂回路
１２、伝熱補助材１５、給湯回路１１の互いの間にそれ
ぞれ存在する隙間を順次溶融ロウで充填し一体化され
る。この時溶融ロウ材は、風呂回路１２が小径であるた
め補助伝熱材１５の上部に形成される空間で溶融ロウ材
を一旦受けて確実に風呂回路１２と補助伝熱材１５の隙
間に供給できる。さらに接触部１４に到達した溶融ロウ
材は今度は傾斜部１７と平面部１８の隙間を、両回路の
流れ方向に隙間のばらつきが有っても傾斜しているため
互いに補充しながらゆっくりと安定して流れ、隙間の確
実な充填が出来る。
【００２７】このように製作された熱交換器は、図２に
示す如く給湯回路１１と風呂回路１２が接触部１４の位
置Ｅにおいて、ロウ材により互いに接触していた円周上
の極めて狭い範囲幅Ｂ１であった従来の熱交換器に対
し、補助伝熱材１５をロウ付け接合することにより、幅
がＢ２となり両流体回路１１、１２間の伝熱面積が飛躍
的に拡大する。従って図１、図２の構成で、例えば給湯
は行わずに風呂の単独運転を行った場合、燃焼部９で同
時に給湯回路１１も加熱される熱量は従来と同じである
が、補助伝熱材１５で給湯回路１１と風呂回路１２間の
伝熱幅がＢ１からＢ２に大幅に拡大されたため、加熱さ
れた給湯水から、風呂温水側への伝熱量が従来より大幅
に増える。従って、給湯水の異常加熱は抑制され、燃焼
量が増加しても沸騰することはなくなる。このように二
つの機能のうち一機能のみを使っている状態で、滞留し
ている流体の昇温は抑制されたため、流体回路のスケー
ル発生防止と熱応力も緩和され熱交換器の延命化を図る
ことが出来る。
【００２８】また図３に示すように、従来は風呂用の燃
焼量が増加すると、滞留している給湯水の温度が大きく
上昇し、風呂の最大燃焼量では沸騰限界温度Ｔｃを越え
た点Ｐの温度になってしまうため、やむを得ず点Ｑの位
置まで燃焼量を低減していた。一方、本発明では両流体
回路１１、１２間の伝熱量が増加するため最大燃焼量で
も給湯温度は沸騰限界温度Ｔｃ以下の点Ｒの温度となる
ため、燃焼部９の出力を制限する必要もなく、装置の性
能が十分に発揮でき、風呂の沸き上げ時間が長くなる等
の不便さは解消できる。
【００２９】また、両流体回路１１、１２間の伝熱量の
増加に伴い、流体回路に接する伝熱フィン１３の高温部
が減るため、酸化が抑制されることによって伝熱フィン
１３の耐久性と信頼性も向上する。また、補助伝熱材１
５は平面部１８を有するため引き抜き加工等での成形が
容易になるばかりでなく、貫通穴１６への挿入組立も容
易となる。
【００３０】なお、図１、図２において、本実施例では
傾斜部１７を給湯回路１１のみに設けたが、図４に示す
如く同時に風呂回路１２にも設けても良く、或いは風呂
回路１２のみに設けても良い。いずれもロウ付け加工時
には傾斜部１７と平面部１８間の隙間を溶融ロウ材が重
力と表面張力により容易に浸透して十分充填することが
出来る。
【００３１】また、上下一対の流体回路の下部を給湯水
回路１１、上部を風呂回路１２としているが、上部を給
湯回路１１、下部を風呂回路１２としても同様の効果が
得られる。また、本発明を給湯風呂装置に適用した例で
説明したが、給湯暖房装置、暖房風呂装置にも適用でき
る。
【００３２】また、上下一対の流体回路の断面形状は一
例であって、この形状の限りではなく、例えば、矩形断
面となったものであったり、並べ方もジグザグに並べら
れていてもよく、要は異種の流体回路間の接触部と少な
くとも片側回路に設けられた傾斜部と平面部を有する補
助伝熱材が接合されておれば同様の効果が発揮できる。
【００３３】（実施例２）図５は本発明による第２の実
施例であり、本発明の構成を模式的に示したものであ
る。本発明の目的と効果は、実施例１で示したものと同
じであり、同一構成要件には同一番号を付してある。本
構成における本実施例と実施例１との違いは、補助伝熱
材１５の外形状は給湯回路１１と風呂回路１２を結ぶ外
接線Ｍよりも大きく成形され、また風呂回路１２の周辺
には遮熱用として複数のスリット２１が設けられ、かつ
さらに補助伝熱材１５の上部には補助ロウ材２２が挿入
されている点である。
【００３４】さて、単独の流体を加熱利用する場合、燃
焼部９で生成された高温ガスは先ず上流側の給湯回路１
１と伝熱フィン１３の先端部を加熱し、やや低温となっ
て風呂回路１２を加熱することになる。即ち、上流側の
給湯回路１１の方が加熱をより受け、とりわけ風呂単独
運転時の給湯回路１１が最も沸騰を発生しやすい。
【００３５】しかしながら上記構成により、高温となり
やすい給湯回路１１は補助伝熱材１５が両回路の外接線
Ｍよりも大きく構成され、実施例１に比べ位置Ｅにおけ
る接合幅はＢ２からＢ３へと更に拡大される。従って有
効伝熱面積をさらに大きく持つことによって、吸熱側と
なる風呂回路１２への伝熱量が増し、より効果的に伝熱
を促進し沸騰を防止できる。一方給湯に比べ燃焼量が少
ない風呂回路１２の加熱時には伝熱フィン１３の伝熱面
積は過大となるが、スリット２１により吸熱量を制限し
ているので過熱されることはない。
【００３６】さらに、ロウ付け加工時には補助伝熱材１
５の上部の補助ロウ材２２が溶融して伝熱フィン１３と
補助伝熱材１５の隙間に浸透してゆき続いてロウ材１９
が溶融し追加供給されること、補助伝熱材１５の外形状
が伝熱フィン１３側に膨らんでいるため溶融ロウ材が風
呂回路１２側の隙間に十分に侵入することができる。接
触部１４以降の溶融ロウ材の挙動は実施例１と同様であ
り、従ってロウ付加工を確実に行うことが出来る。
【００３７】（実施例３）図６は本発明による第３の実
施例であり、本実施例は少量の補助伝熱材１５で効果的
に沸騰を防止できるようにしたものである。実施例１で
示した構成要件と概略同じであり、同一構成要件には同
一番号を付してある。
【００３８】本実施例と実施例１との違いは、高温ガス
の流れ方向に沿って、接触部１４で接合し一体化した大
径で厚肉の給湯回路１１と小径で薄肉の風呂回路１２か
らなる対回路２３が伝熱フィン１３の中に複数個互いに
間隔をあけ並べてなる回路列２４を備え、この回路列２
４が高温ガスの流れ方向に２段設けられていて、最上流
の回路列２４には、対回路２３と伝熱フィン１３に接合
した略三角形状の補助伝熱材１５が設けられている点で
ある。
【００３９】上記構成により、燃焼部９で生成された高
温ガスは上流側の回路列２４を最初に加熱する。従って
最上流の回路列２４では高温ガスとの温度差が最も大き
く、従って各対回路２３における吸熱量は最も多くな
る。とりわけ風呂単独運転時には滞留している給湯回路
１１内の流体が最も過熱され沸騰しやすくなる。ここで
最上流の回路列２４の対回路２３には補助伝熱材１５を
設け両回路間の有効伝熱面積が大幅に増加しているた
め、給湯回路１１と風呂回路１２間の伝熱量は従来より
大幅に増える。従って、給湯水の異常加熱は抑制され沸
騰することはなくなる。吸熱され低温となった高温ガス
は下流側の回路列２４を加熱するが、給湯回路１１の温
度は上流側回路列２４程には上昇せず接触部１４のみに
よる風呂回路１２への伝熱量で沸騰は防止出来る。この
ように少量の補助伝熱材１５で効果的に異種の流体回路
間の伝熱を促進し沸騰を防止でき、流体回路のスケール
発生防止と熱応力も緩和され熱交換器の延命化を図るこ
とが出来る。
【００４０】なお本実施例では回路列２４を２段とした
が、３段以上でもよく、その場合少なくとも最上流側の
回路列２４には補助伝熱材１５を設けておればよい。ま
た給湯回路１１と風呂回路１２を円管で示したが、実施
例１に示すごとく傾斜部を有する様な変形管でもよく各
回路の形状に制約されないことは言うまでもない。さら
に下流側回路列は対回路２３ではなく給湯回路１１のみ
でもよく、要は少なくとも吸熱量が最も大きな最上流の
回路列２４の対回路２３に補助伝熱材１５が設けられて
おれば同様の効果を得ることが出来る。
【００４１】（実施例４）図７は本発明による第４の実
施例であり、本実施例の目的と効果は、実施例１及び実
施例３で示したものと同じであり、同一構成要件には同
一番号を付してある。
【００４２】本実施例と実施例１及び実施例３との違い
は、高温ガスの流れ方向に沿って、接触部１４で接合し
一体化した大径で厚肉の給湯回路１１と小径で薄肉の風
呂回路１２からなる対回路２３が伝熱フィン１３の中に
複数個互いに間隔をあけ並べてなる回路列２４を備え、
この回路列２４が高温ガスの流れ方向に２段設けられて
いる。そして各対回路２３には補助伝熱材１５が設けら
れ、最上流の回路列２４に設けられた補助伝熱材１５の
対回路２３の給湯回路１１及び風呂回路１２との接合長
さＷ１及びＦ１は、下流側の対回路２３と補助伝熱材１
５との接合長さＷ２及びＦ２より大きくした構成となっ
ている点である。
【００４３】上記構成において、実施例３の場合と同様
に高温ガスの加熱を最初に受け温度差が大きいため吸熱
量が最も多くなる最上流の回路列２４は、補助伝熱材１
５と対回路２３との接合長さＷ１、Ｆ１が大きいため、
両回路１１、１２間の伝熱面積も大きくなり熱移動が促
進され沸騰が抑制される。低温となった高温ガスは下流
側の回路列２４を加熱するが、低温となっているため接
合長さが小さな補助伝熱材１５で両回路１１、１２間の
熱移動が十分促進され沸騰が抑制される。このように対
回路２３と補助伝熱材１５の接合長さを変えることによ
り回路列２４間の吸熱負荷を調節することが出来、吸熱
負荷のアンバランスによる局部的な異常加熱を防止出来
る。従って実施例３の場合より大能力の熱交換器を得る
ことが出来る。
【００４４】（実施例５）図８は本発明による第５の実
施例であり、本発明の目的と効果は、実施例１及び実施
例３で示したものと同じであり、同一構成要件には同一
番号を付してある。 本実施例と実施例１及び実施例３
との違いは、補助伝熱材１５と対回路２３の接合長さ
を、回路列２４の中央部の対回路２３の接合長さＷ３、
Ｆ３が端部の対回路２３の接合長さＷ４、Ｆ４より大き
くなるよう構成した点である。
【００４５】上記構成によって高温ガスとして燃焼ガス
が缶体１０中を流れる場合、通常燃焼部９の周囲は冷却
用の空気流が流れ、缶体１０の周囲にも冷却用の水管
（図示せず）が装着されているため、中央部がより高温
となる温度分布となる。この分布に合わせて回路列２４
の中央部の対回路２３の補助伝熱材１５との接合長さＷ
３、Ｆ３を大きくし給湯回路１１と風呂回路１２間の伝
熱面積を大きくし熱移動を促進して沸騰を抑制する事が
出来る。従って燃焼部９や缶体１０内に温度分布が発生
する場合でも中央部と端部の対回路２３との接合長さを
調節することにより吸熱負荷のアンバランスによる局部
的な沸騰を防止出来る。
【００４６】なお図８に示す補助伝熱材１５の形状は一
例であって、この形状の限りではなく、例えば、図２や
図５の様な形状であってもよい。また最上流の回路列２
４だけでなく２段目以降にも中央部の対回路２３の補助
伝熱材１５との接合長さが端部の対回路２３よりも大き
く構成されておれば同様の効果が発揮できる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明のような構成の熱
交換器においては、次のような効果が得られる。
【００４８】（１）流体回路に傾斜部を設け補助伝熱材
を確実に接合することにより、流体回路間の伝熱面積が
大幅に拡大されるため、二つの機能のうち一機能のみを
使っている状態で燃焼量が増大しても、使用しない機能
の流体の沸騰を防止することが出来る。またスケ−ル防
止と熱交換器の長寿命化が実現されるとともに、沸騰防
止のため燃焼量を小さくする必要が無く装置の持つ性能
が十分に発揮され、使用者に与えていた不快感は解消さ
れる。
【００４９】（２）下流側回路を小径としたものは溶融
ロウ材が補助伝熱材の上部に形成される空間で一旦受け
られ確実に下流側回路と補助伝熱材の隙間に侵入しやす
くなり、ロウ付加工を確実に行うことが出来る。また例
えば上流側回路に平面状の傾斜部を設けることいより下
流側回路との接合長さをより大きく構成できるため沸騰
を効果的に防止できる。
【００５０】（３）補助伝熱材の外形状を両回路の外接
線より大きくしたものは伝熱フィン側に膨らんだ形状と
なるため溶融ロウ材が風呂回路側の隙間に侵入しやすく
なり補助伝熱材と両回路とのロウ付けが保証されるとと
もに、補助伝熱材の成形や拡管の加工が容易となるため
生産性が向上する。
【００５１】（４）高温ガスとの温度差が最も大きく、
吸熱量も最も多くなり沸騰しやすい最上流の回路列の対
回路に補助伝熱材を設けるようにしたものは、少量の補
助伝熱材で効果的に沸騰を抑制できる。
【００５２】（５）対回路と補助伝熱材の接合長さを変
えたものは回路列間の吸熱負荷を調節することが出来、
吸熱負荷のアンバランスによる局部的な異常加熱を防止
でき、大能力の熱交換器を得ることが出来る。
【００５３】（６）高温ガス内に温度分布がある場合で
も中央部と端部の回路対との接合長さを調節することに
より吸熱負荷のバランスをとることが出来色々な高温ガ
スにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の全体構成図
【図２】同実施例１の要部を説明する拡大断面図
【図３】同実施例１の効果を示す説明図
【図４】同実施例１の他の構成を示す拡大断面図
【図５】本発明の実施例２の要部を示す拡大断面図
【図６】本発明の実施例３の伝熱フィン全体を示す正面
図
【図７】本発明の実施例４の伝熱フィン全体を示す正面
図
【図８】本発明の実施例５の伝熱フィン全体を示す正面
図
【図９】従来の熱交換器の全体構成図
【図１０】同熱交換器の要部拡大断面図
【符号の説明】
１、９ 燃焼部 ２、１０ 缶体 １１ 給湯回路（上流側回路） １２ 風呂回路（下流側回路） １３ 伝熱フィン １４ 接触部 １５ 補助伝熱材 １６ 貫通穴 １７ 傾斜部 １９ ロウ材 ２０ 小穴 ２２ 補助ロウ材 ２３ 対回路 ２４ 回路列 Ｍ 外接線 Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 接
合長
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２８Ｆ 9/26 Ｆ２８Ｆ 9/26 (72)発明者 金崎 幸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲よし▼村 昌知 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 船橋 裕之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高温ガスの流れ方向に沿って配置され異種
    の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、前記両
    回路が互いに接触する接触部と、前記両回路が貫通する
    複数の伝熱フィンと、前記接触部近傍の前記両回路の少
    なくとも片側の回路に平面を有する傾斜部を設け、少な
    くとも前記片側の回路の傾斜部と他方の回路と前記伝熱
    フィンとに接合した補助伝熱材を有する熱交換器。
  2. 【請求項２】高温ガスの流れ方向に沿って配置され異種
    の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、前記両
    回路が互いに接触する接触部と、前記両回路が貫通する
    複数の伝熱フィンとを備え、前記下流側回路は前記上流
    側回路より小径とし、前記片側の回路の前記接触部近傍
    に平面状の傾斜部を設け、少なくとも前記片側の回路の
    傾斜部と他方の回路と前記伝熱フィンとに接合した補助
    伝熱材を有する熱交換器。
  3. 【請求項３】高温ガスの流れ方向に沿って配置され異種
    の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、前記両
    回路が互いに接触する接触部と、前記両回路が貫通する
    複数の伝熱フィンと、前記両回路と前記伝熱フィンに接
    合した補助伝熱材とを有し、前記補助伝熱材の外形状は
    両回路の外接線より大きく構成した熱交換器。
  4. 【請求項４】高温ガスの流れ方向に沿って配置され異種
    の流体を加熱する上流側回路と、下流側回路と、前記両
    回路が互いに接触する接触部と、前記接触部で接合し一
    体化した対回路と、前記対回路を前記高温ガスの流れと
    交差する方向に互いに間隔をあけ複数個並べた回路列
    と、前記回路列を前記高温ガスの流れ方向に複数段設け
    るとともに、前記回路列が貫通する複数の伝熱フィン
    と、前記回路列の少なくとも最上流の前記回路列には、
    前記対回路と前記伝熱フィンとに接合した補助伝熱材を
    有する熱交換器。
  5. 【請求項５】補助伝熱材の対回路との接合長を、最上流
    の回路列が下流側の回路列より大きくなるよう構成した
    請求項４項記載の熱交換器。
  6. 【請求項６】補助伝熱材と対回路の接合長を、回路列の
    中央部の対回路が端部の対回路より大きくなるよう構成
    した請求項４または請求項５に記載の熱交換器。
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CN111730331A (zh) * 2019-03-25 2020-10-02 株式会社能率 换热器及其制造方法

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