(57)【要約】 【課題】  伝熱管の周壁に亀裂が生じるのを防止する。【解決手段】  業務用フライヤー７０の油槽７１内には伝熱管２０が配される。伝熱管２０の内周面には、同内周面における固定位置２１に、長板状の伝熱フィン３０がスポット溶接で固定される。固定位置２１は、伝熱管２０の長さ方向に間隔をあけて複数設定される。伝熱フィン３０には、伝熱管２０の各固定位置２１間に、変形破断部３５が複数設けられる。伝熱管２０と伝熱フィン３０との間で熱膨張差が生じ、それに伴い伝熱管２０の固定位置２１に応力が加わると、かかる応力に応じて変形破断部３５が変形または破断される。これにより、固定位置２１に作用する応力が低減される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換槽の内側または外側に配される伝熱管と、
前記伝熱管の周面に沿って配され、同周面における固定位置に固定手段で固定される長板状の伝熱フィンとを備え、
前記伝熱管内を通過する熱媒体と前記熱交換槽に導入される流体との間で熱交換が行われる熱交換器において、
前記伝熱フィンには、前記固定位置に生じる応力に応じて変形または破断され得る変形破断部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記固定位置は、前記伝熱管の長さ方向に間隔をあけて複数設定され、前記変形破断部は、隣接する固定位置間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記変形破断部は、前記伝熱フィンの幅方向の両端部を残して中間部を切り欠いて形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図７に示すように、業務用フライヤー１の油槽２内には伝熱管３が配置され、油槽２の側面外方に配されたガスバーナ４から伝熱管３内に燃焼ガスが供給され、伝熱管３内を流通する燃焼ガスによって油槽２内の調理油を加熱する形式をとっている（例えば、特許文献１を参照）。この種の熱交換器５においては、伝熱効率の向上を図るべく、伝熱管３の内周面に複数の伝熱フィン６を取り付けている。伝熱フィン６は、例えば、前後方向に細長いチャンネル形をなし、長さ方向に間隔をあけてスポット溶接等を施すことにより、伝熱管３の内周面における固定位置７に固定されている。
【特許文献１】特開平８−８４６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した熱交換器５にあっては、伝熱管３の周壁３Ａが伝熱対象となる調理油と接することで伝熱フィン６より温度が低くなることから、伝熱管３と伝熱フィン６との間で熱膨張差を生じ易いという事情があった。そのため、熱膨張差に起因する過大な応力により、固定位置７付近をきっかけとして、伝熱管３の周壁３Ａに亀裂が生じるおそれがあった（図７の一点鎖線内を参照）。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、伝熱管の周壁に亀裂が生じるのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、熱交換槽の内側または外側に配される伝熱管と、前記伝熱管の周面に沿って配され、同周面における固定位置に固定手段で固定される長板状の伝熱フィンとを備え、前記伝熱管内を通過する熱媒体と前記熱交換槽に導入される流体との間で熱交換が行われる熱交換器において、前記伝熱フィンには、前記固定位置に生じる応力に応じて変形または破断され得る変形破断部が設けられている構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記固定位置は、前記伝熱管の長さ方向に間隔をあけて複数設定され、前記変形破断部は、隣接する固定位置間に設けられているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記変形破断部は、前記伝熱フィンの幅方向の両端部を残して中間部を切り欠いて形成されるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００６】
＜請求項１の発明＞
伝熱管と伝熱フィンとの間で熱膨張差が生じ、それに伴い伝熱管の固定位置に応力が加わったとしても、かかる応力に応じて伝熱フィンの変形破断部が変形または破断され得る構成としたから、固定位置に応力が集中することがなく、伝熱管の周壁に亀裂が生じるのを防止できる。
【０００７】
＜請求項２の発明＞
変形破断部が隣接する固定位置間に設けられているから、固定位置に生じる応力を効率良く分散させることができ、亀裂の発生をより有効に防止できる。
＜請求項３の発明＞
変形破断部が伝熱フィンを所定形状に切り欠いて形成されるから、変形動作の円滑性が保障される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図５によって説明する。本実施形態の熱交換器１０は、業務用フライヤー７０の内部に配される熱交換用浸管としての加熱管を例示するものであって、伝熱管２０と伝熱フィン３０とを備えて構成されている。
【０００９】
業務用フライヤー７０は、図１に示すように、調理油の注ぎ込みを可能とする相当深さの油槽７１（本発明の熱交換槽に相当する）を備えている。油槽７１は上面開放のボックス７２内に収容され、ボックス７２は複数本の支持脚７３によって支持されている。油槽７１の下部には槽内を横切って熱交換器１０が配置され、伝熱管２０の両端が油槽７１の下部側面に開口している。
【００１０】
油槽７１の下部側面には、上部側より内側へ凹むようにして括れ部７４が設けられ、括れ部７４とボックス７２との隙間には加熱部７５が設置されている。加熱部７５にはガスバーナ７６が具備され、ガスバーナ７６のガス供給口が伝熱管２０の入口に対向して配置されている。一方、油槽７１の側面のうち、括れ部７４とは反対側には、伝熱管２０の出口が開口するとともに、この出口が油槽７１と並んで立設された排気筒７７に連通している。ガスバーナ７６が点火されると、伝熱管２０に熱気（本発明の熱媒体に相当する）が供給されて油槽７１中の調理油との間に熱交換が行われ、さらに熱気が伝熱管２０を通過して排気筒７７から排気されるようになっている。
【００１１】
さて、伝熱管２０は、加熱部７５からの熱気の流通方向に延びる円筒形をなし、その内周面に、伝熱フィン３０を取り付けている。伝熱フィン３０は、伝熱面積の増加によって伝熱効率の向上を実現するものであって、図３及び図４に示すように、伝熱管２０の長さ方向に沿った細長いチャンネル形（断面Ｕの字形）をなし、伝熱管２０の内周面に対し周方向に等間隔をあけて複数（例えば４つ）設けられている。  
詳しくは伝熱フィン３０は、伝熱管２０の内周面に当着される長板状の基板３１と、基板３１の両側縁から略直角に立ち上げられた一対のフィン本体３２とからなり、これらが曲げ加工によって一体に形成されている。基板３１には、長さ方向に間隔をあけた複数位置でスポット溶接が施され、これにより伝熱管２０の内周面における固定位置２１に固定されるようになっている。
【００１２】
ところで、伝熱フィン３０は、伝熱管２０の内外の温度差によって伝熱管２０との間に熱膨張差を生じさせることがあり、かかる熱膨張によって伝熱管２０より大きく伸長しようとする嫌いがある。そうすると、伝熱管２０の固定位置２１に応力が加わることになるが、本実施形態においては、各固定位置２１間に、固定位置２１に生じる応力によって変形または破断され得る変形破断部３５が複数設けられており、固定位置２１に加わる応力を低減できるようにしてある。変形破断部３５は、両フィン本体３２の立ち上げ端部（伝熱フィン３０の幅方向の両端部）にあって細帯状に形成され、基板３１から両フィン本体３２の高さ方向途中にかけて延びるループ状の切り欠き孔３６を挟んだ両側に配置されている。切り欠き孔３６は、平面視によれば基板３１を幅方向に貫通する形態とされ、かつ、側面視によれば両フィン本体３２を逆Ｕの字に貫通する形態とされている（図２を参照）。
【００１３】
また、伝熱フィン３０は、切り欠き孔３６を介して複数のブロック部３８に分割され、長さ方向で隣接するブロック部３８同士がその両側縁部で変形破断部３５によって互いに連結された状態にある。そして、変形破断部３５は、切り欠き孔３６によって脆弱化されており、固定位置２１に生じる応力によって長さ方向に圧縮されることで外向きに膨出変形されるとともに、過大な応力に対しては自身を断ち切ることでその応力に対応するようになっている。
【００１４】
さらに、伝熱フィン３０には、固定位置２１の幅方向外方に位置する両フィン本体３２を高さ方向の全域にわたって切り欠くことにより、変形補助部３４が設けられている。変形補助部３４は、両フィン本体３２において相対向して切り立つ一対の切り欠き溝によって構成され、その両脇に位置する変形破断部３５が長さ方向に圧縮変形したときに、左右の両溝縁の隙間を広げて変形破断部３５の変形動作に追従することにより、変形破断部３５の良好な変形動作を担保する役割を担っている。
【００１５】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。まず、金属板を所定形状に切断したあと幅方向に曲げ加工を施すことで長尺チャンネル状をなす伝熱フィン３０を形成する。続いて、伝熱フィン３０の基板３１を伝熱管２０の内周面に宛がい、その状態で伝熱管２０の固定位置２１へ向けてスポット溶接を施し、伝熱フィン３０を伝熱管２０に対して取り付け固定する。これにより、熱交換器１０が製造される。
【００１６】
その後、ガスバーナ７６を点火させ、伝熱管２０に熱気を流通させることにより、油槽７１中の調理油を加熱する。この加熱により、調理油に接している伝熱管２０と熱気に包まれている伝熱フィン３０との間に温度差が生じ、伝熱管２０と伝熱フィン３０との熱膨張差によって伝熱管２０の固定位置２１に引っ張り応力が作用する。かかる引っ張り応力が過大になると、図５に示すように、この応力に応じて伝熱フィン３０の変形破断部３５が圧縮方向に縮み変形され、あるいはさらに変形状態から破断される。これにより、固定位置２１に作用する応力が低減されるので、固定位置２１付近をきっかけとして、伝熱管２０に亀裂が入る事態を阻止できる。なお、変形破断部３５が破断されても、各ブロック部３８は、スポット溶接によって伝熱管２０の固定位置２１に繋ぎ止められているので、伝熱管２０から脱落することはない。
【００１７】
このように本実施形態によれば、伝熱フィン３０の変形破断部３５が伝熱管２０との熱膨張差に起因する応力を吸収可能な構成となっているので、伝熱管２０の周壁２０Ａに亀裂が生じるのを防止できる。また、変形破断部３５が隣接する固定位置２１間に設けられているから、固定位置２１に生じる応力を効率良く分散させることができ、亀裂の発生をより有効に防止できる。さらに、変形破断部３５が両フィン本体３２の立ち上げ端部に形成されているから、変形破断部３５が円滑に変形破断されることとなる。
【００１８】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図６によって説明する。実施形態２では、伝熱フィン３０Ａの形態が実施形態１とは異なっている。
実施形態２の伝熱フィン３０Ａは、伝熱管２０の長さ方向に沿った細長い形態であって短片３７と長片３９とからなり、両者が互いの側縁同士を連ねることで断面Ｌの字形をなしている。そして、伝熱フィン３０Ａには、実施形態１と同様に、変形破断部３５が設けられている。
【００１９】
この変形破断部３５は、伝熱フィン３０Ａの幅方向両端部において細帯状に形成され、長片３９から短片３７にかけて幅方向に延びるループ状の切り欠き孔３６を挟んで配置されている。そして、変形破断部３５は、伝熱フィン３０Ａの長さ方向に間隔をあけて、単数または複数がまとまって設けられている。
また、伝熱フィン３０Ａのうち、変形破断部３５の群間には、複数の変形補助部３４が設けられている。変形補助部３４は、短片３７を全幅に亘って横切るとともに長片３９の基端部に通じるＵの字状の切り欠き溝によって構成されている。
【００２０】
実施形態２では、伝熱フィン３０Ａの短片３７が伝熱管２０の内周面に沿って配されてスポット溶接を施すことにより、伝熱フィン３０Ａが伝熱管２０の内周面における固定位置２１に固定される。使用時において、伝熱管２０の固定位置２１に応力が生じたときには、変形破断部３５が変形または破断されることで固定位置２１に作用する応力を低減し、伝熱管２０の周壁２０Ａに亀裂が生じるのを阻止できる。また、変形補助部３４が変形破断部３５の変形動作に追従して拡開されることにより、変形破断部３５の良好な変形動作が担保される。
【００２１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）伝熱フィンは、伝熱管の固定位置に半田溶接またはねじ止めにより固定されてもよい。
（２）伝熱フィンは、伝熱管の外周面に取り付けられてもよい。
（３）伝熱管は、油槽の外側面に沿って回曲して配置されていてもよい。
（４）伝熱管は、断面四角形や断面かまぼこ形であってもよく、特に限定されない。
（５）変形破断部は、薄肉化によって形成されてもよい。また変形破断部は、脆弱な材質で形成されてもよい。
（６）本発明は、フライヤー以外にも広く一般に適用することが可能であり、例えば、ボイラーの熱交換器として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１におけるフライヤーの側断面図
【図２】伝熱フィンが固定された伝熱管の側断面図
【図３】伝熱フィンが固定された伝熱管の正面図
【図４】伝熱フィンの斜視図
【図５】変形破断部が変形または破断された状態の伝熱管の側断面図
【図６】実施形態２における伝熱フィンの斜視図
【図７】従来のフライヤーの側断面図
【符号の説明】
【００２３】
１０…熱交換器
２０…伝熱管
２０Ａ…周壁
２１…固定位置
３０，３０Ａ…伝熱フィン
３２…フィン本体
３４…変形補助部
３５…変形破断部
３６…切り欠き孔
【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】
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【図７】
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