JPS607183B2

JPS607183B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JPS607183B2
Application number: JP9606177A
Authority: JP
Inventors: 通顕松本; 貞夫三森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1985-02-22
Also published as: JPS5430550A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は瞬間傷沸器用の熱交換器の改良に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

従来の熱交換器を第１図、第２図により説明する。

１は熱交換器で、燃焼室部分とフィン部分とより構成さ
れている。

燃焼室部分は鋼板の燃焼室壁２に銅パイプ３を巻付け、
ロウ付けして一体に構成している。フィン部分は、薄板
の銅板で形成した多数のフィン４に銅パイプ５を通し、
両者をロウ付け、又は銅パイプを拡管、或は前記双方を
行って、一体に構成している。そして熱交換器１の表面
は溶融ハンダメッキ処理を行い、パイプと板との接着を
良くすると共に、耐食性を向上させている。６はバーナ
、７は給気□、８は排気口である。かかる構成において
はこのように熱交換器の構造が複雑で、量産効果が上ら
ず価格高となる欠点があった。また、フィン４が薄板の
ためフイイン４の温度が比較的高温の１８０〜２６０午
０程度になり、溶融ハンダメッキの融点が２５０〜３０
０℃と比較的低温であるため、溶融ハンダメッキが部分
的にはがれ、パイプ５とフィン４の接着が悪くなり、熱
効率が低下し、また、フィン４が腐食、損傷し、熱効率
が低下するなど、耐久性が弱い欠点があった。さらに、
燃焼ガス通路の熱伝達率ｈｇは、眉流の場合、フィン４
，４間の燃焼ガス通路の幅Ｂに概略逆比例する（ｈｇ＆
１／Ｂ）。このため、フィン間の隙間Ｂを小さくし、熱
伝達率を向上することが望まれる。しかし、フィン４は
薄板であり、また溶融ハンダメッキの融点が低いので、
上記隙間Ｂを小さくして燃焼ガス側の熱伝達率を上げる
と、フィン４が過熱し損傷する。そのため燃焼ガス側の
熱伝達率を上げないようフィン４の間隔を３〜５肋と比
較的大きくとっていたので大形となる欠点があった。さ
らにまた、燃焼室壁２は比較的厚さの薄い０．３〜０．
４側程度の鋼板で製作しているため、該部にパイプ３を
設けなければ高価になると共に、パイプ３が接触してい
る部分とパイプ３の中間部の温度差が大きくなり、熱応
力が発生し、燃焼室壁２に亀裂が発生するなど耐久性に
おとる欠点があった。〔発明の目的〕本発明は、安価で、耐久性があり、小形の熱交換器を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、燃焼室壁と吸熱フィンと水通路部分とを、高
熱伝導率を有する金属材料でダィキャスト等により一体
に形成して熱交換器を構成するようにしたものである。

〔発明の実施例〕本発明を第２図〜第５図の一実施例に
より説明する。

９は熱交換器部材であり、燃焼室壁１０、その下流の内
側に設けたフィン１１、その外側に設けた水通路１２と
よりなり、高熱伝導率を有する金属材料例えばアルミニ
ウム合金を用いトダイキャスト、鋳造などの製造方法に
て、一体に形成さらている。

熱交換器部材９は左右で一対となり、吸熱フィン１１の
部分を各フィン間に燃焼ガス通路１３を形成するようか
み合せ、この上流側に燃焼室１４を形成している。一対
の熱交換器部材９はネジあるいは溶接などで接合されて
いる。水通路１２の一端は連結パイプ１５で連結され〜
水入口パイプ１６から水出口パイプ１７まで水通路１２
は運通している。これらのパイプ１５，１６，１７はス
テンレスの管をかん合して取付けている。他の構成は従
釆例と同じである。かかる構成において、バーナ６で燃
焼した高温の燃焼ガスは燃焼ガス通路１３を流れ、吸熱
フィン１１に伝熱し、低温となって排気口８から排出さ
れる。

吸熱フィン１１に伝熱した前記熱は吸熱フィン１１内部
を伝導し、水通路１２を流れる被加熱物質である水に伝
熱し、水を加熱する。一方、燃焼室１４内部の高温ガス
より燃焼室壁竃０に伝熱した熱は燃焼室壁１０内部を伝
導し、前記と同じように、水通路１２を流れる水を加熱
する。以上の様に、本発明では水通路１２と吸熱フィン
１１と燃焼室壁１０を有する熱交換器部材９をダイキ
ャスト、鋳造などの量産性のすぐれた製造方法で簡単に
製作できるので、製作費が安価となる。

また、ダィキャスト、鋳造などの製造方法で製作するの
で、吸熱フィン１１の厚さを厚くでき、また、高熱伝導
率を有する金属を使用しており、さらに、この熱交換器
部村９にアルミニウム合金などを使用すると融点が６０
０００前後以上とすることができる。

このため、吸熱フィン１１の先端の厚さ、根元の厚さが
高さ「燃焼ガス流れ方向の長さ、枚数を適当に選ぶこと
により、吸熱フィン１１の最高温度を所定の温度以下（
アルミニウム合金を使用した場合、３００ｑｏ前後以下
）にすることができるので「燃焼ガス通路竃３の幅を１
肋前後以下にすることができ「燃焼ガス側の熱伝達率を
従来のものの５倍程度にでき、この部分を小形化できる
。一例を上げるとｔ１５０００Ｋａｌ／ｈの熱出力の
場合、従来の形式の熱交換器ではこのフィン部分の全体
の外法寸法は、幅２６仇帆、奥行１４仇奴「高さ４７柳
程度であるが、アルミニウム合金を使用した場合の本発
明の例では、幅２３仇吻、奥行１００側、高さ４７側程
度で〜体積を従来のものより４０％程度４・さくできて
いる。この場合の吸熱フィン１１の寸法は、先端の厚さ
が２肋、元の厚さが５肋、フィンの高さが４仇亀燃焼ガ
スの流れ方向の長さが４７肋、熱交換器部材９の片面の
フィン枚数が２９女、燃焼ガス通路１３の幅は１肌であ
る。吸熱フィン１１の最高温度は３００００以下であ
った。熱交換器部材９をダィキャスト等で作る場合、吸
熱フィン１１と吸熱フィン１１との間は大きくなる
が、この部分には他方の熱交換器部材９の吸熱フィン１
１が入るので、両者の吸熱フィンー亀，１１によって構
成される燃焼ガス通路１３は小さなものが得られるもの
である。また、前言己のように、吸熱フィン１１の部
分の温度を、熱交換器部材ｉ６の溶融温度より十分低く
できるので、耐久性が高くなる。

また、燃焼室壁１０の温度はその厚さを適当に選ぶこと
により所定の温度以下にできる。

前記の例では厚さを５肋とすることにより最高温度を３
００こ０以下にすることができた。このように、燃焼室
壁１０も、使用している金属材料の溶融温度より十分低
くでき、また、第１図、第２図の例のように、パイプ３
による拘束がないので、熱応力の発生が少なく、耐久性
が高くなる。またこの部分の水通路を不要にできるもの
である。アルミニウム合金は水に対し、耐食性が低い欠
点があるので、水通路１２の内面にテフロンコーティン
グまたはアルマイト処理などの表面処理を行うと良い。

また、第６図に示すように、耐食性の高い金属のパイプ
１８を設け、その内部を水通路としてもよい。

例えばアルミニウム合金より融点の高い耐食性の金属で
なるパイプ１８をうめ込み、水通路とする。また、逆に
、アルミニウム合金で形成した熱交換器部材９の水通路
用の穴の中に、アルミニウム合金より融点の低い亜鉛、
スズ合金などを鋳込んで、その内面を水通路としてもよ
い。また、アルミ合金で形成した熱交換器部材９の水通
路中に、銅、ステンレスなどの管をかん合し、その内面
を水通路としてもよい。第７図、第８図の実施例は前記
の例で、パイプ１９，２０の外側の面にフィンを設け、
熱交換器部材９との接触面積を大きくし、熱交換器部材
９よりパイプ１９，２０への伝熱が確実に行われるよう
にしているものである。

第７図の実施例は円周方向に多数のフィンを設けており
、第８図の実施例は軸方向に多数のフィンを設けている
ものである。第９図の実施例は、給湯水の加熱と、暖房
水の加熱が行われるよう、それぞれの水通路２１，２２
を設けたものである。

第１０図の実施例は、水通路を長方形とした例で、圧力
の高い給湯水通路２３を２つに分割している。

第１１図、第１２図の実施例は、水通路１２の軸方向と
吸熱フィン２４の延設した方向を同一とし、押出し成形
で加工できるようにしたものである。

両端には側板２５をネジまたは溶接などで接合している
。また、図に示す如く、燃焼ガス通路２５の上流側の通
路幅を下流側の通路幅よりも大きくし、上流側の高温の
燃焼ガスが流れる部分の熱伝達率を下流側のそれよりも
低くし、吸熱フィン２４が過熱されるのを防止している
。第１３図、第１４図の実施例は、前記と同様にして形
成した両側の熱交換器部村２８の間に、高熱伝導率を有
する金属材料で水通路２９の外周に多数の吸熱フィン３
０を形成した複数の吸熱部材３１の吸熱フィン３０を、
各吸熱フィン３０間に複数の燃焼ガス通路３２を形成す
るようかみ合せ、各部材の水通路２９，１２を連結パイ
プ３３で蓮通したもので、熱交換器が大形となる高燃焼
熱量の熱交換器に本発明を応用したものである。

このものでは吸熱部材３１の本数を変えることにより、
燃焼熱量を変化した場合の熱交換器が製作可能となる。
〔発明の効果〕以上説明の如く本発明は、燃焼室を構成する壁と、燃焼
ガスの流れ方向の下流側に設けられる平板状の多数の吸
熱フィンと、この吸熱フィンの基部の壁に設けられる水
通路とを高熱伝導率を有す、る金属材料で一体に形成
して熱交換器部材を設け、燃焼室及び燃焼ガス通路を構
成するように前記熱交換器部材を一対設け、この一対の
熱交換器部材を対向配置して構成したので、安価で、耐
久性があり、小形にできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換器の一部を断面した正面図、第２
図は第１図の中央縦断面図、第３図は本発明の一実施例
の熱交換器の正面図、第４図は第３図の中央縦断面図、
第５図は第３図のＡ−Ａ断面図、第６図は本発明の一実
施例の水通路部分の横断面図、第７図は本発明の他の実
施例の水通路部分の横断面図、第８図は本発明の他の実
施例の水通路部分の縦断面図、第９図は本発明の他の実
施例の熱交換器の中央縦断面図、第１０図は本発明の他
の実施例の熱交換器の中央縦断面図、第１１図は本発明
の他の実施例の熱交換器の正面図、第１２図は第１１図
の中央縦断面図、第１３図は本発明の他の実施例の熱交
換器の中央縦断面図、第１４図は第１３図のＢ−Ｂ断面
図である。９・・・…熱交換器部材、１１・・・・・・吸熱フィ
ン、１２・・・・・・水通路、１３・・・・・・燃焼ガ
ス通路、１８，１９，２０……パイプ。第１図務ｚ図慕う図多４図姿；図発ら図弟ヮ図第８図弟？図巻′ｏ図多１１脚第２図多Ｂ図第１４図

Claims

【特許請求の範囲】

１燃焼室を構成する壁と、燃焼ガスの流れ方向の下流
側に設けられる平板状の多数の吸熱フインと、この吸熱
フインの基部の壁に設けられる水通路とを高熱伝導率を
有する金属材料で一体に形成して熱交換部材を設け、燃
焼室および燃焼ガス通路を構成するように前記熱交換部
材を一対設け、この一対の熱交換器部材を対向配置して
、一方の熱交換器部材の各吸熱フインを他方の熱交換器
部材と各吸熱フイン間の溝に入るようにかみ合わせ、こ
の一方の吸熱フインと他方の吸熱フインとの間を燃焼ガ
ス通路とし、燃焼ガス通路の幅を吸熱フインの肉厚より
も小さく設けたことを特徴とする熱交換器。