JP4574535B2 - Manufacturing method of latent heat recovery type heat exchanger. - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼排気中の水蒸気を凝縮させて潜熱を回収するようにした潜熱回収型熱交換器の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a latent heat recovery type heat exchanger that recovers latent heat by condensing water vapor in combustion exhaust gas.
従来、この種の潜熱回収型熱交換器として、燃焼排気が流れる胴部内に蛇行形状の吸熱管を複数本配置し、これら吸熱管の一端部と他端部とを夫々流入ヘッダと流出ヘッダとに接続して、流入ヘッダから流出ヘッダにこれら吸熱管を介して被加熱流体を流し、燃焼排気中の水蒸気を吸熱管の外面で凝縮させて潜熱を回収するようにしたものは知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of latent heat recovery type heat exchanger, a plurality of meandering endothermic tubes are arranged in a body portion through which combustion exhaust flows, and one end portion and the other end portion of these endothermic tubes are respectively connected to an inflow header and an outflow header. It is known that a fluid to be heated flows from the inflow header to the outflow header via these heat absorption tubes, and the water vapor in the combustion exhaust is condensed on the outer surface of the heat absorption tubes to recover latent heat. (For example, refer to Patent Document 1).
このものでは、各ヘッダを鋳物製として、各ヘッダに吸熱管用の筒状の差込み口を形成し、吸熱管の各端部をその外周にOリングを装着した状態で各ヘッダの差込み口に挿入して、止め具により抜け止めしている。然し、これでは、Oリングや止め具が必要になって部品点数が増し、コストが高くなる不具合がある。
ところで、凝縮型熱交換器では、燃焼排気中の酸化物の溶け込みで強酸性になる凝縮水による吸熱管の腐食を防止するため、吸熱管を一般的な熱交換器で用いる銅管ではなく、ステンレス等の耐食性金属で形成している。然し、このような吸熱管を蛇行形状に曲げ加工したままでは、残留応力により応力腐食割れを生ずる可能性がある。そのため、吸熱管の曲げ加工後に熱処理(固溶化処理)を施して、残留応力を除去することが必要になる。 By the way, in the condensation heat exchanger, in order to prevent corrosion of the heat absorption tube due to condensed water that becomes strongly acidic due to the dissolution of oxides in the combustion exhaust, the heat absorption tube is not a copper tube used in a general heat exchanger, It is made of corrosion resistant metal such as stainless steel. However, if such an endothermic tube is bent into a meandering shape, stress corrosion cracking may occur due to residual stress. Therefore, it is necessary to remove the residual stress by performing a heat treatment (solution treatment) after the endothermic tube is bent.
本発明は、蛇行形状の吸熱管の熱処理の必要性に着目し、可及的低コストで凝縮型熱交換器を製造できるようにした方法を提供することをその課題としている。 An object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a condensing heat exchanger at as low a cost as possible by paying attention to the necessity of heat treatment of a meandering endothermic tube.
上記課題を解決するために、本発明は、燃焼排気が流れる胴部内に蛇行形状の吸熱管を複数本配置し、これら吸熱管の一端部と他端部とを夫々流入ヘッダと流出ヘッダとに接続して、流入ヘッダから流出ヘッダにこれら吸熱管を介して被加熱流体を流し、燃焼排気中の水蒸気を吸熱管の外面で凝縮させて潜熱を回収するようにした潜熱回収型熱交換器の製造方法において、蛇行形状に曲げ加工された複数本の吸熱管の一端部と他端部とを夫々流入ヘッダと流出ヘッダとに差し込んでサブアッセンブリーを組立てる工程と、サブアッセンブリーを加熱炉に投入して、これら吸熱管の各端部を各ヘッダにロー付けする炉中ロー付け工程とを備え、炉中ロー付け工程で吸熱管に残留応力を除去する熱処理が施されるようにし、各ヘッダは、吸熱管用の差込み口を開設した本体板と、本体板との間に閉鎖空間を画成する蓋板とで構成され、本体板から蓋板に向かう方向を横方向外方として、本体板の周囲と蓋板の周囲とに互いに横方向外方に斜めに屈曲する曲げ縁部を形成し、本体板の曲げ縁部と蓋板の曲げ縁部とを重ね合わせた状態でロー付けして各ヘッダを製造すると共に、各ヘッダの本体板の曲げ縁部の先端に、横方向に直交する方向に屈曲する取付け部を形成して、各ヘッダを取付け部において胴部の側板に取付けることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention has a plurality of meandering endothermic tubes arranged in a body portion through which combustion exhaust flows, and one end portion and the other end portion of these endothermic tubes are respectively used as an inflow header and an outflow header. A latent heat recovery type heat exchanger that connects and flows a heated fluid from the inflow header to the outflow header via these heat absorption tubes and condenses the water vapor in the combustion exhaust on the outer surface of the heat absorption tubes to recover the latent heat. In the manufacturing method, a step of assembling the subassembly by inserting one end portion and the other end portion of the plurality of endothermic tubes bent into a meandering shape into the inflow header and the outflow header, and putting the subassembly into the heating furnace. Te, each end of the heat absorbing tubes as a brazed to furnace brazing process to each header, a heat treatment to remove residual stress in the heat absorbing tube furnace brazing process is performed, each header For endothermic tubes It is composed of a main plate that has an insertion port and a lid plate that defines a closed space between the main plate and the periphery of the main plate and the lid plate with the direction from the main plate to the lid plate being laterally outward. A bent edge that bends obliquely outward in the lateral direction is formed around the outer periphery of the frame, and brazed in a state where the bent edge of the main body plate and the bent edge of the lid plate are overlapped to manufacture each header. At the same time, an attachment part that bends in a direction perpendicular to the lateral direction is formed at the end of the bending edge of the main body plate of each header, and each header is attached to the side plate of the body part at the attachment part .
本発明によれば、吸熱管の各端部を各ヘッダにロー付けするため、従来のようなOリングや止め具が不要になり、部品点数が削減される。また、炉中ロー付け工程で吸熱管が熱処理されて、残留応力が除去される。そのため、吸熱管に別途熱処理を施す必要がなく、部品点数の削減と相俟って、凝縮型熱交換器の製造コストを可及的に低減できる。 According to the present invention, since each end of the heat absorption tube is brazed to each header, an O-ring and a stopper as in the related art become unnecessary, and the number of parts is reduced. Further, the endothermic tube is heat-treated in the in-furnace brazing process to remove the residual stress. Therefore, it is not necessary to separately heat-treat the endothermic tube, and coupled with the reduction in the number of parts, the manufacturing cost of the condensation heat exchanger can be reduced as much as possible.
ところで、流入ヘッダ及び流出ヘッダの軽量化と低コスト化のためには、各ヘッダを吸熱管の各端部の差込み口を開設した本体板と、本体板との間に閉鎖空間を画成する蓋板とで構成される板金製とすることが望まれる。この場合、一般的には、本体板の周囲と蓋板の周囲とに平面状のフランジ部を形成し、本体板のフランジ部と蓋板のフランジ部とを重ね合わせた状態でロー付けして各ヘッダを製造することが考えられる。ここで、本体板と蓋板との結合強度を確保するにはフランジ部をある程度幅広にする必要があり、この幅広のフランジ部がヘッダの外側に張り出して、ヘッダが大型化する。 By the way, in order to reduce the weight and cost of the inflow header and the outflow header, a closed space is defined between the main body plate and the main body plate in which each header is provided with an insertion port at each end of the heat absorption pipe. It is desirable to use a sheet metal made up of a cover plate. In this case, in general, a flat flange portion is formed around the main body plate and the periphery of the cover plate, and the flange portion of the main body plate and the flange portion of the cover plate are overlapped and brazed. It is conceivable to manufacture each header. Here, in order to secure the coupling strength between the main body plate and the cover plate, the flange portion needs to be widened to some extent, and the wide flange portion projects to the outside of the header, thereby increasing the size of the header.
これに対し、本体板の周囲に蓋板側に直角に屈曲する曲げ縁部を形成すると共に、蓋板の周囲に本体板側に直角に屈曲する曲げ縁部を形成し、本体板と蓋板とを両者の曲げ縁部において嵌合させて、曲げ縁部同士をロー付けすれば、ヘッダの外側にフランジ部が張り出さず、ヘッダの小型化を図ることができる。然し、この場合には、本体板と蓋板との結合強度を確保する上で、両者の曲げ縁部間のクリアランスをできるだけ小さくすることが必要になり、曲げ縁部同士の干渉で本体板と蓋板との組み合わせ作業がしにくくなる。 On the other hand, a bent edge that bends at right angles to the cover plate side is formed around the main body plate, and a bent edge portion that bends at right angles to the main body plate side is formed around the cover plate. Are fitted to each other at the bent edges, and the bent edges are brazed to each other, so that the flange portion does not protrude to the outside of the header, and the header can be reduced in size. However, in this case, in order to secure the bonding strength between the main body plate and the lid plate, it is necessary to make the clearance between the bent edges as small as possible. The combination work with the cover plate becomes difficult.
上記の不具合を解消するには、本体板の周囲と蓋板の周囲とに互いに同一方向に斜めに屈曲する曲げ縁部を形成し、本体板の曲げ縁部と蓋板の曲げ縁部とを重ね合わせた状態でロー付けして各ヘッダを製造することが望ましい。即ち、これによれば、本体板と蓋板とを曲げ縁部同士の干渉を生ずることなく容易に組合せることができ、また、曲げ縁部は平面状のフランジ部に比しヘッダ外側への張り出し量が小さく、ヘッダの小型化を図ることもできる。 In order to solve the above problems, a bent edge that bends obliquely in the same direction is formed around the body plate and the cover plate, and the bent edge of the body plate and the bent edge of the cover plate are formed. It is desirable to manufacture each header by brazing in a superposed state. That is, according to this, the main body plate and the cover plate can be easily combined without causing interference between the bending edges, and the bending edge is more outward than the flat flange portion. The amount of overhang is small, and the header can be downsized.
尚、サブアッセンブリーの組立て前に、本体板の曲げ縁部と蓋板の曲げ縁部とをロー付けしておくことも可能であるが、本体板の曲げ縁部と蓋板の曲げ縁部とのロー付けを上記炉中ロー付け工程で行うようにすれば、製造コストの一層の削減を図ることができる。 Before assembling the sub-assembly, it is possible to braze the bent edge of the main body plate and the bent edge of the cover plate, but the bent edge of the main body plate and the bent edge of the cover plate If the brazing is performed in the above-described in-furnace brazing process, the manufacturing cost can be further reduced.
図1を参照して、1は給湯器の外装ケースであり、外装ケース1内に、バーナ(図示せず)を内蔵する燃焼筐2と、燃焼筐2の上方の主熱交換器3と、主熱交換器3の上方の副熱交換器4とを配置している。また、燃焼筐2の下側には、燃焼筐2内に燃焼用空気を供給する燃焼ファン5が配置されている。
Referring to FIG. 1,
主熱交換器3は、バーナの燃焼排気が流れる胴部30内に前後方向(図1の紙面垂直方向)の隙間を存して積層した多数の吸熱フィン(図示せず)と、これら吸熱フィンを貫通する前後方向に長手の複数本の吸熱管31とを備えている。そして、胴部30の前後の板の外面において、図1、図2に示す如く、主熱交換器3の吸熱管31を2本宛Uベント32を介して接続し、上流端の吸熱管31−Sから下流端の吸熱管31−Eに至る一連の熱交換水路を構成している。主熱交換器3の上流端の吸熱管31―Sには副熱交換器4を介して給水管K1が接続され、下流端の吸熱管31―Eには出湯管K2が接続されている。そして、出湯管K2の下流端の出湯栓(図示せず)が開かれて副熱交換器4及び主熱交換器3に通水されたとき、バーナに点火されて、副熱交換器4及び主熱交換器3で加熱された温水が出湯栓から出湯されるようにしている。
The main heat exchanger 3 includes a large number of heat absorbing fins (not shown) stacked in the
副熱交換器4は潜熱回収型熱交換器であり、図2、図3に示す如く、胴部40内に配置した蛇行形状の複数本(本実施形態では6本)の吸熱管41を備えている。胴部40は後上がりに傾斜する底板部401を有しており、底板部401の後部に排気導入口402が開設されている。そして、主熱交換器3を通過したバーナの燃焼排気が主熱交換器3上の排気フード33を介して排気導入口402から胴部40内に流入するようにしている。また、胴部40の前面には排気排出口403が設けられており、胴部40内に排気排出口403に向けて燃焼排気が流れる。
The auxiliary heat exchanger 4 is a latent heat recovery type heat exchanger, and includes a plurality of meandering-shaped (six in this embodiment)
胴部40の横方向一側の側板404の内面には、複数本の吸熱管41の一端部を接続する前側の流入ヘッダ421と、これら吸熱管41の他端部を接続する後側の流出ヘッダ422とが取り付けられている。そして、流入ヘッダ421に給水管K1を接続すると共に、流出ヘッダ422に、主熱交換器3の上流端の吸熱管31−Sに連なる接続管K3を接続している。出湯栓を開くと、流入ヘッド421から流出ヘッド422に複数本の吸熱管41を介して被加熱流体たる水が流れ、燃焼排気中の水蒸気が吸熱管41の外面で凝縮して、潜熱が回収される。かくして、潜熱により予熱された水が副熱交換器4から主熱交換器3に供給される。
The inner surface of the lateral one side of the
吸熱管41は、耐食性金属、例えば、ステンレス製のコルゲート管を蛇行形状に曲げ加工して形成される。ここで、ステンレス製の管を曲げ加工したままでは、応力が残留して、残留応力による応力腐食割れを生ずる可能性があるため、熱処理(固溶化処理)で残留応力を除去する必要がある。
The
また、流入ヘッダ421と流出ヘッダ422は、軽量化と低コスト化のため、共に板金製としている。これを詳述するに、各ヘッダ421,422は、図4、図5に示す如く、ステンレス製の本体板421と、本体板421との間に閉鎖空間を画成するステンレス製の蓋板422とで構成されている。本体板421には、吸熱管41用の差込み口423が複数本の吸熱管41に対応して複数開設され、蓋板422には、給水管K1や接続管K3用の単一のジョイント部424が設けられている。そして、本体板421の周囲と蓋板422の周囲とに互いに同一方向に斜めに屈曲する曲げ縁部421a,422aを形成し、本体板421の曲げ縁部421aと蓋板422の曲げ縁部422aとを重ね合わせた状態でロー付けして各ヘッダ421,422を製造している。
Further, the inflow header 42 1 and the outflow header 42 2, for reducing the weight and cost, are both made of sheet metal. To detail this, each header 42 1, 42 2, 4, as shown in FIG. 5, a stainless
尚、本実施形態では、本体板421から蓋板422に向かう方向を横方向外方として、本体板421と蓋板422との両者の曲げ縁部421a,422aを横方向外方に屈曲させている。そして、胴部40の側板404に対する各ヘッダ421,422の取付け部425を本体板421の曲げ縁部421aの先端に横方向に直交する方向に屈曲させて形成している。また、本実施形態で流入ヘッダ421と流出ヘッダ422とは上下反転しているだけで全く同一である。
In this embodiment, the direction from the
ところで、本体板421と蓋板422とを両者の周囲に形成した平面状のフランジ部において重ね合わせてロー付けすることも考えられるが、これでは、フランジ部がヘッダ421,422の外側に大きく張り出して、ヘッダ421,422が大型化する。また、本体板421の周囲に蓋板422側に直角に屈曲する曲げ縁部を形成すると共に、蓋板422の周囲に本体板421側に直角に屈曲する曲げ縁部を形成し、本体板421と蓋板422の両者の曲げ縁部同士を嵌合させてロー付けすることも考えられる。然し、この場合には、本体板421と蓋板422との結合強度を確保する上で、両者の曲げ縁部間のクリアランスをできるだけ小さくすることが必要になり、曲げ縁部同士の干渉で本体板421と蓋板422との組み合わせ作業がしにくくなる。これに対し、本実施形態では、本体板421と蓋板422とを両者の曲げ縁部421a,422a同士の干渉を生ずることなく容易に組合せることができるため、作業性が良くなり、且つ、曲げ縁部421a,422aは平面状のフランジ部に比しヘッダ421,422の外側への張り出し量が小さく、ヘッダ421,422の小型化を図ることもできる。
Meanwhile, a
副熱交換器4の製造に際しては、先ず、蛇行形状に曲げ加工された熱処理前の複数本の吸熱管41の一端部と他端部とをその外面にロー材(ペースト状のニッケルロー材等)を塗布した状態で流入ヘッダ421と流出ヘッダ422の本体板421の差込み口423に差し込む。次に、各ヘッダ421,422の本体板421に蓋板422を両者の曲げ縁部421a,422a同士が重なり合うように組合せ、図6に示すサブアッセンブリーを組立てる。この際、本体板421の曲げ縁部421aと蓋板422の曲げ縁部422aとの少なくとも一方に予めロー材を塗布しておく。
When the auxiliary heat exchanger 4 is manufactured, first, one end portion and the other end portion of the plurality of
次に、サブアッセンブリーを加熱炉(図示せず)に投入し、炉中ロー付け処理を行う。これにより複数本の吸熱管41の一端部と他端部とが夫々流入ヘッダ421と流出ヘッダ422とにロー付けされると共に、各ヘッダ421,422の本体板421と蓋板422とがロー付けされる。更に、炉中ロー付け処理中に吸熱管41が熱処理(固溶化処理)され、吸熱管41の残留応力が除去される。
Next, the subassembly is put into a heating furnace (not shown), and brazing in the furnace is performed. Thus with one end and the other end of the plurality of
炉中ロー付け処理後は、サブアッセンブリーを流入ヘッダ421及び流出ヘッダ422の取付け部425において側板404に取り付ける。この際、各ヘッダ421,422のジョイント部424が側板404を通してその外面に突出する。最後に、側板404を胴部40の一側面に取付けて、吸熱管41を胴部40に収納する。
Furnace after brazing process, attached to the
以上の方法で副熱交換器4を製造すれば、各吸熱管41をOリング及び止め具を用いずに各ヘッダ421,422に接続でき、部品点数を削減できる。しかも、吸熱管41に残留応力を除去するための熱処理を別途施さずに済み、部品点数の削減と相俟って、副熱交換器4の製造コストを可及的に低減できる。
If production of secondary heat exchanger 4 by the above method, each heat absorbing tube 41 O-ring and stop without using to connect to each header 42 1, 42 2, the number of parts can be reduced. Moreover, it is not necessary to separately perform a heat treatment for removing the residual stress on the
尚、サブアッセンブリーの組立て前に、各ヘッダ421,422の本体板421と蓋板422とをロー付けして、各ヘッダ421,422を製造しておくことも可能であるが、サブアッセンブリーの炉中ロー付け工程で本体板421と蓋板422とをロー付けした方がコスト的に有利である。
Incidentally, prior to assembly of the sub-assembly, a
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、給湯器の副熱交換器4から成る潜熱回収型熱交換器の製造に本発明を適用しているが、給湯器以外で使用する潜熱回収型熱交換器の製造にも同様に本発明を適用できる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, in the above SL embodiment, the present invention is applied to the production of latent heat recovery type heat exchanger comprising a secondary heat exchanger 4 of the water heater, the production of latent heat recovery type heat exchanger for use in a non-water heater Similarly, the present invention can be applied.
4…副熱交換器(潜熱回収型熱交換器)、40…胴部、41…吸熱管、421…流入ヘッダ、422…流出ヘッダ、421…本体板、422…蓋板、421a,422a…曲げ縁部、423…差込み口。 4 ... auxiliary heat exchanger (latent heat recovery type heat exchanger), 40 ... body portion, 41 ... heat absorbing tube, 42 1 ... inlet header 42 2 ... outlet header, 421 ... main plate, 422 ... cover plate, 421a, 422a ... bending edges, 423 ... inserts.
Claims (2)
蛇行形状に曲げ加工された複数本の吸熱管の一端部と他端部とを夫々流入ヘッダと流出ヘッダとに差し込んでサブアッセンブリーを組立てる工程と、
サブアッセンブリーを加熱炉に投入して、これら吸熱管の各端部を各ヘッダにロー付けする炉中ロー付け工程とを備え、
炉中ロー付け工程で吸熱管に残留応力を除去する熱処理が施されるようにし、
各ヘッダは、吸熱管用の差込み口を開設した本体板と、本体板との間に閉鎖空間を画成する蓋板とで構成され、本体板から蓋板に向かう方向を横方向外方として、本体板の周囲と蓋板の周囲とに互いに横方向外方に斜めに屈曲する曲げ縁部を形成し、本体板の曲げ縁部と蓋板の曲げ縁部とを重ね合わせた状態でロー付けして各ヘッダを製造すると共に、
各ヘッダの本体板の曲げ縁部の先端に、横方向に直交する方向に屈曲する取付け部を形成して、各ヘッダを取付け部において胴部の側板に取付けることを特徴とする潜熱回収型熱交換器の製造方法。 A plurality of meandering endothermic tubes are arranged in the body part through which the combustion exhaust flows, and one end and the other end of the endothermic tubes are connected to the inflow header and the outflow header, respectively. In the manufacturing method of a latent heat recovery type heat exchanger in which a fluid to be heated is flowed through a pipe and water vapor in the combustion exhaust is condensed on the outer surface of the heat absorption pipe to recover latent heat.
A step of assembling a subassembly by inserting one end portion and the other end portion of a plurality of endothermic tubes bent into a meandering shape into an inflow header and an outflow header, respectively;
In-furnace brazing step of putting the subassembly into the heating furnace and brazing each end of these heat absorption tubes to each header,
In the furnace brazing process, heat absorption tube is subjected to heat treatment to remove residual stress ,
Each header is composed of a main body plate having an insertion port for an endothermic tube, and a lid plate that defines a closed space between the main body plate, and the direction from the main body plate to the lid plate is laterally outward, A bent edge that bends obliquely outward in the lateral direction is formed around the body plate and the cover plate, and brazed with the bent edge of the body plate and the bent edge of the cover plate overlapped As each header is manufactured,
A latent heat recovery type heat characterized by forming an attachment portion that bends in a direction perpendicular to the transverse direction at the tip of the bent edge portion of the body plate of each header, and attaching each header to the side plate of the trunk portion at the attachment portion. Exchanger manufacturing method.
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