(57)【要約】【課題】熱交換器及び温風暖房機において、缶体の外周面に配置された放熱フィンをバンドによって適切な力で締め付ける。【解決手段】熱交換器は、円筒形状を呈する缶体１１と、この缶体１１の外周面に配置された、缶体１１とは別体の放熱フィンと、この放熱フィンに巻き付けられ、当該放熱フィンを缶体１１に対して締め付けるバンド１３と、を備え、このバンド１３の周方向Ｄ１の少なくとも一部は、この周方向Ｄ１に伸縮する弾性部１３ｂである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状を呈する缶体と、
前記缶体の外周面に配置された、当該缶体とは別体の放熱フィンと、
前記放熱フィンに巻き付けられ、当該放熱フィンを前記缶体に対して締め付けるバンドと、を備え、
前記バンドの周方向の少なくとも一部は、当該周方向に伸縮する弾性部である、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記弾性部は、前記周方向を中心とする螺旋状を呈する、
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記缶体と前記放熱フィンとの間に配置された金属箔を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記放熱フィンがアルミニウム押出し形材からなることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
円筒形状を呈する缶体と、当該缶体の外周面に配置された、当該缶体とは別体の放熱フィンと、当該放熱フィンに巻き付けられ、当該放熱フィンを前記缶体に対して締め付けるバンドと、を有する熱交換器と、
前記缶体内に燃焼ガスを発生させるためのバーナと、
前記放熱フィンに向けて気体を流し当該気体を加熱させることで温風を生じさせるファンと、を備え、
前記バンドの周方向の少なくとも一部は、当該周方向に伸縮する弾性部である、
ことを特徴とする温風暖房機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶体の外周面に配置された放熱フィンをバンドによって締め付ける熱交換器、及び、この熱交換器を備える温風暖房機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ガス焚きの温風暖房機における燃焼炉の伝熱面積を抑えるために、燃焼炉を構成する円筒形状の缶体の外周面に放熱フィンを巻き付け、この放熱フィンに更に、放熱フィンを缶体に対して締め付けるバンドを巻き付けた熱交換器が用いられている。このような熱交換器において、バンドを挿通させるＶ字状の曲げ板が放熱フィンとバンドとの間に配置された熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２８３０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃焼ガスを発生させる際には、放熱フィンが、燃焼室を構成する缶体からの熱伝導によって温度上昇するため、缶体は、放熱フィンよりも高温となる。また、放熱フィンは、この放熱フィンからの熱伝導によって温度上昇するバンドよりも高温となる。そのため、缶体や放熱フィンの周方向（及び径方向）における伸びがバンドの伸びよりも大きくなる。したがって、バンドによる放熱フィンの締め付け力が強くなり過ぎる場合が生じ得る。
【０００５】
上述のように放熱フィンとバンドとの間にＶ字状の曲げ板が配置されている場合、温度上昇に伴い缶体及び放熱フィンがバンドよりも周方向に伸びてバンドが相対的に強い力で放熱フィンを締め付けるときには曲げ板の一方と他方とが接近し、バンドが相対的に弱い力で放熱フィンを締め付けるときには曲げ板の一方と他方とが離隔した状態となる。
【０００６】
しかしながら、曲げ板の一方と他方とが限界まで接近すると、曲げ板がバンドの締め付け力を吸収することができなくなる。また、曲げ板の一方と他方とが限界まで接近しない限りは、曲げ板は、バンドと放熱フィンとの隙間を埋めるものであって、バンド自体の周方向の長さを調整するものではないため、バンドによって強い力で放熱フィンを締め付けるのが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、缶体の外周面に配置された放熱フィンをバンドによって適切な力で締め付けることができる熱交換器及び温風暖房機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、熱交換器は、円筒形状を呈する缶体と、前記缶体の外周面に配置された、当該缶体とは別体の放熱フィンと、前記放熱フィンに巻き付けられ、当該放熱フィンを前記缶体に対して締め付けるバンドと、を備え、前記バンドの周方向の少なくとも一部は、当該周方向に伸縮する弾性部である。
【０００９】
他の１つの態様では、温風暖房機は、円筒形状を呈する缶体と、当該缶体の外周面に配置された、当該缶体とは別体の放熱フィンと、当該放熱フィンに巻き付けられ、当該放熱フィンを前記缶体に対して締め付けるバンドと、を有する熱交換器と、前記缶体内に燃焼ガスを発生させるためのバーナと、前記放熱フィンに向けて気体を流し当該気体を加熱させることで温風を生じさせるファンと、を備え、前記バンドの周方向の少なくとも一部は、当該周方向に伸縮する弾性部である。
【発明の効果】
【００１０】
前記態様によれば、缶体の外周面に配置された放熱フィンをバンドによって適切な力で締め付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】温風暖房機の内部構造を示す斜視図である。
【図２】放熱フィンを省略して缶体及びバンドを示す斜視図（その１）である。
【図３】放熱フィンを省略して缶体及びバンドを示す斜視図（その２）である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【図５】缶体及び放熱フィンの周方向の伸びと温度との関係を示す図である。
【図６】缶体の軸方向の伸びと温度との関係を示す図である。
【図７】放熱フィンの軸方向の伸びと温度との関係を示す図である。
【図８】変形例におけるバンドを、放熱フィンを省略して缶体とともに示す斜視図（その１）である。
【図９】変形例におけるバンドを、放熱フィンを省略して缶体とともに示す斜視図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施の形態に係る熱交換器及び温風暖房機について、図面を参照しながら説明する。
図１は、温風暖房機１の内部構造を示す斜視図である。
【００１３】
図２及び図３は、放熱フィン１２を省略して缶体１１及びバンド１３を示す斜視図である。
図４は、図２のIV−IV断面図である。
【００１４】
図１に示すように、温風暖房機１は、熱交換器１０と、バーナ２０と、ファン３０と、金属箔４０（図４参照）と、フレーム５０と、空気取込み部６１と、温風排出部６２と、燃焼用空気取込み部７１と、燃焼ガス排出部７２と、を備える。
【００１５】
熱交換器１０は、缶体１１と、放熱フィン１２と、バンド１３と、燃焼ガス用配管１４〜１６と、を有する。
缶体１１は、円筒形状を呈する。缶体１１の内部では、バーナ２０によって、燃焼ガスＧ１（実線矢印）が発生する。なお、図１では、缶体１１の径が軸方向Ｄ２の位置によって３段階に変化する例を示すが、缶体１１の径は一定であってもよい。また、本実施の形態における缶体１１は、内部に燃焼炉を有するが、例えば、燃焼炉に隣接し、この燃焼炉から燃焼ガスが送られることで缶体１１内に燃焼ガスが発生していてもよい。
【００１６】
なお、缶体１１、及び、後述するバンド１３のうち少なくとも帯状本体１３ａは、同一素材の例えばステンレスからなり、後述する放熱フィン１２は、缶体１１及び帯状本体１３ａよりも熱伝導率（線膨張係数）が高い素材である例えばアルミニウムからなるとよい。
【００１７】
放熱フィン１２は、缶体１１とは別体の部材であり、例えば缶体１１に巻き付けられることで、缶体１１の外周面に配置されている。例えば、単一の缶体１１に対して、缶体１１の軸方向Ｄ２に複数の放熱フィン１２が配列される。なお、図１の例では、上述のように缶体１１の径が軸方向Ｄ２に３段階変化するが、例えば、３つよりも多い数の放熱フィン１２が軸方向Ｄ２に配列されている。
【００１８】
図４に示すように、放熱フィン１２は、円筒形状のベース部１２ａと、このベース部１２ａから突出する複数の放熱板１２ｂと、を有する。放熱フィン１２および放熱板１２ｂは、例えば金属板を打ち抜いて放熱板１２ｂを構成することが可能であるが（特許文献１）、押出し工法により、押出し方向に放熱板１２ｂがあらかじめ延在する金属押出し材を構成し、放熱板１２ｂに切れ目を入れ、複数の小片からなる放熱板が並ぶように構成することも可能である。特に押出し工法によって形成された放熱板１２ｂは、高さの調整や形状などの設計の自由度が高く、また加工も容易かつコスト性に優れる。
【００１９】
ベース部１２ａは、例えば平板状の部材を缶体１１の外周面に合わせて湾曲させたものであり、缶体１１に対して巻き付けられる。なお、ベース部１２ａは、缶体１１の外周面を周方向Ｄ１に１周するものでなくてもよく、缶体１１の周方向に複数分割されて配置されていてもよい。
【００２０】
複数の放熱板１２ｂは、ベース部１２ａの周方向Ｄ１及び軸方向Ｄ２に互いに間隔を隔てて突出するように一体に設けられている。放熱板１２ｂは、例えば厚み方向が缶体１１の軸方向Ｄ２と平行な方形の薄板である。
【００２１】
図２及び図３に示すように、バンド１３は、帯状本体１３ａと、例えば２つの弾性部１３ｂ，１３ｂと、端部被固定部１３ｃ，１３ｄと、ボルト１３ｅと、ナット１３ｆと、を有する。
【００２２】
帯状本体１３ａは、バンド１３の周方向Ｄ１のうち弾性部１３ｂを除く部分である。そのため、帯状本体１３ａは、周方向Ｄ１において複数に分離した部分である。また、帯状本体１３ａは、放熱フィン１２の外周面に合わせて湾曲させたものであり、両端に端部被固定部１３ｃ，１３ｄが設けられている。
【００２３】
なお、帯状本体１３ａに代えて、棒状を呈する棒状本体などの、帯状以外の形状の部材が配置されてもよい。また、後述する弾性部１３ｂは、バンド１３の周方向Ｄ１の一部（例えば９０度以下）に設けられることが望ましいが、周方向Ｄ１の全体に亘って設けられてもよい。この場合には、帯状本体１３ａが省略されることになる。
【００２４】
弾性部１３ｂは、バンド１３の周方向Ｄ１を中心とする螺旋状を呈する。弾性部１３ｂは、帯状本体１３ａに対して両端を例えば溶接により固定される。弾性部１３ｂの材質は、帯状本体１３ａと同一でなくてもよい。弾性部１３ｂの数は、２つであるが、１つであっても或いは３つ以上であってもよい。弾性部１３ｂが複数設けられる場合には、周方向Ｄ１に等間隔で設けられることが望ましい。
【００２５】
端部被固定部１３ｃ，１３ｄは、円形をなすように湾曲する帯状本体１３ａの円の外側に、帯状本体１３ａから直角に屈曲するように設けられている。端部被固定部１３ｃ，１３ｄは、ボルト１３ｅ及びナット１３ｆによって互いに固定されている。なお、ボルト１３ｅ及びナット１３ｆによる固定方式に代えて、溶接などの他の固定方式が用いられてもよい。
【００２６】
図１に戻り、缶体１１内で発生した燃焼ガスＧ１は、燃焼ガス用配管１４〜１６を通りながら缶体１１の軸方向Ｄ２と平行な方向に往復しながら上昇し、フレーム５０の上面に設けられた燃焼ガス排出部７２から排出される（実線矢印で示す燃焼ガスＧ２〜Ｇ４）。なお、バーナ２０による燃焼用の空気は、フレーム５０の側面に設けられた燃焼用空気取込み部７１からバーナ２０側へ取り込まれる。
【００２７】
ファン３０は、フレーム５０の上面に設けられた空気取込み部６１から取り込んだ空気Ａ１（点線矢印）を放熱フィン１２に向けて流し、缶体１１（放熱フィン１２）及び燃焼ガス用配管１４〜１６に接触させて温風（点線矢印で示す空気Ａ２，Ａ３）を生じさせる。この温風は、フレーム５０の上面に設けられた温風排出部６２から排出される。
【００２８】
図４に示すように、放熱フィン１２と缶体１１との間には、隙間を埋めて熱伝導を促進させるために金属箔４０が配置されるとよい。この金属箔４０は、例えば、放熱フィン１２と同一素材であるアルミニウムからなる。なお、金属箔４０は、銅箔などの他の金属素材からなっていてもよい。
【００２９】
図５は、缶体１１及び放熱フィン１２の周方向Ｄ１の伸びと温度との関係を示す図である。
図５には、上昇温度［△Ｔ℃］に対する缶体１１及び放熱フィン１２の周方向Ｄ１の伸び［ｍｍ］が表される。なお、図５の例では、缶体１１の素材がＳＵＳ３０４（線膨張係数：１８．４×１０−６／℃）であり、放熱フィン１２の素材がアルミニウム（線膨張係数：２４×１０−６／℃）である。また、周方向Ｄ１における缶体１１及び１２の長さが共に１７２７［ｍｍ］である。
【００３０】
図５に示すように、缶体１１及び放熱フィン１２の上昇温度が同一であれば、放熱フィン１２が缶体１１よりも伸びが大きくなり、それに伴って放熱フィン１２と缶体１１との間に隙間が生じ得る。
【００３１】
また、上述のように缶体１１とバンド１３とが同一素材である場合などに、放熱フィン１２の伸びがバンド１３の伸びよりも大きくなると、バンド１３による放熱フィン１２の締め付ける力が強くなりすぎる。なお、実際には、バンド１３よりもフィン１２が高温となり、フィン１２よりも缶体１１が高温となるため、上昇温度が缶体１１とフィン１２とバンド１３とで一定にはならない。また、缶体１１とバンド１３とが同一素材である場合、缶体１１がバンド１３よりも高温となるため、バンド１３の周方向Ｄ１における伸びは缶体１１よりも少なくなる。この結果、温度上昇に伴い、バンド１３によるフィン１２の締め付ける力が強くなる。
【００３２】
図６は、缶体１１の軸方向Ｄ２の伸びと温度との関係を示す図である。
図７は、放熱フィン１２の軸方向Ｄ２の伸びと温度との関係を示す図である。
図６及び図７には、上昇温度［△Ｔ℃］に対する缶体１１及び放熱フィン１２の軸方向Ｄ２の伸び［ｍｍ］が表される。なお、図５の例と同様に、図６の例では、缶体１１の素材がＳＵＳ３０４（線膨張係数：１８．４×１０−６／℃）であり、図７の例では、放熱フィン１２の素材がアルミニウム（線膨張係数：２４×１０−６／℃）である。また、軸方向Ｄ２における缶体１１の長さは１４００［ｍｍ］であり、軸方向Ｄ２における放熱フィン１２の長さは９５［ｍｍ］である。
【００３３】
図６及び図７に示すように、缶体１１及び放熱フィン１２の上昇温度が同一であれば、缶体１１が放熱フィン１２よりも伸びが大きくなる。但し、放熱フィン１２は軸方向Ｄ２の長さがもともと缶体１１と比較して短いため、軸方向Ｄ２の伸びによって缶体１１と放熱フィン１２との間に隙間は生じにくい。
【００３４】
図８及び図９は、変形例におけるバンド８３を、放熱フィン１２を省略して缶体１１とともに示す斜視図である。
図８及び図９に示すように、バンド８３は、弾性部８３ｂのみ上述のバンド１３と異なり、その他の部材、すなわち、帯状本体８３ａ、端部被固定部８３ｃ，８３ｄ、ボルト８３ｅ、及びナット８３ｆは、バンド１３の帯状本体１３ａ、端部被固定部１３ｃ，１３ｄ、ボルト１３ｅ、及びナット１３ｆと同一にすることができる。
【００３５】
弾性部８３ｂは、螺旋状ではなく、缶体１１の径方向の内側及び外側に向けて交互に屈曲する蛇腹状を呈する。弾性部８３ｂは、帯状本体８３ａと一体であってもよいし、別体の帯状本体８３ａに固定されていてもよい。
【００３６】
このように、本実施の形態の弾性部としては、螺旋状を呈する弾性部１３ｂに限られず、蛇腹状を呈する弾性部８３ｂであってもよいし、或いは他の形状の弾性部であってもよい。弾性部は、バンド１３，８３の周方向Ｄ１の少なくとも一部に配置されて周方向Ｄ１に伸縮する部材であればよい。
【００３７】
以上説明した本実施の形態では、熱交換器１０は、円筒形状を呈する缶体１１と、この缶体１１の外周面に配置された、缶体１１とは別体の放熱フィン１２と、この放熱フィン１２に巻き付けられ、放熱フィン１２を缶体１１に対して締め付けるバンド１３（８３）と、を備え、バンド１３の周方向Ｄ１の少なくとも一部は、この周方向Ｄ１に伸縮する弾性部１３ｂ（８３ｂ）である。
【００３８】
これにより、温度上昇に伴う放熱フィン１２やバンド１３（帯状本体１３ａ）の周方向Ｄ１における伸びに応じて弾性部１３ｂ，８３ｂが伸縮する。そのため、バンド１３，８３自体が周方向Ｄ１に伸縮することで、放熱フィン１２の締め付ける力が強くなり過ぎるのを防ぎながら、放熱フィン１２をバンド１３，８３によって適切な力で締め付けることができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、弾性部１３ｂは、周方向Ｄ１を中心とする螺旋状を呈する。そのため、簡素な構成で、弾性部１３ｂが伸縮することができる。
また、本実施の形態では、放熱フィン１２がアルミニウム押出し形材からなる。そのため、放熱板１２ｂの高さの調整や形状などの設計の自由度を高めること、加工を容易にすること、コストを抑えることなどが可能になる。
【００４０】
また、本実施の形態では、熱交換器１０は、缶体１１と放熱フィン１２との間に配置された金属箔４０を更に備える。そのため、缶体１１と放熱フィン１２との間に隙間が生じることによって放熱フィン１２からの放熱性能が悪化するのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１      温風暖房機
１０      熱交換器
１１      缶体
１２      放熱フィン
１２ａ      ベース部
１２ｂ      放熱板
１３      バンド
１３ａ      帯状本体
１３ｂ      弾性部
１３ｃ，１３ｄ      端部被固定部
１３ｅ      ボルト
１３ｆ      ナット
１４，１５，１６      燃焼ガス用配管
２０      バーナ
３０      ファン
４０      金属箔
５０      フレーム
６１      空気取込み部
６２      温風排出部
７１      燃焼用空気取込み部
７２      燃焼ガス排出部
８３      バンド
８３ａ      帯状本体
８３ｂ      弾性部
８３ｃ，８３ｄ      端部被固定部
８３ｅ      ボルト
８３ｆ      ナット
Ａ（Ａ１〜Ａ３）      空気
Ｄ      周方向
Ｇ（Ｇ１〜Ｇ４）      燃焼ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019086234.tif 000008
【図７】
2019086234.tif 000009
【図８】
2019086234.tif 000010
【図９】
2019086234.tif 000011