JP4881885B2 - 潜熱熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、吸熱管を介して燃焼排気から潜熱を回収する潜熱熱交換器に関する。

図４は、器具本体内に、顕熱回収型の顕熱熱交換器(29)と潜熱回収型の潜熱熱交換器(10)とが備えられ、顕熱熱交換器(29)によって燃焼排気の顕熱が吸収された後に、潜熱熱交換器(10)によって潜熱が吸収される、所謂、コンデンシング形式の給湯器の縦断面図であり、図５は、従来の潜熱熱交換器(10)の分解斜視図である。

このものでは、図４に示すように、潜熱熱交換器(10)の下方に顕熱熱交換器(29)が設けられており、顕熱熱交換器(29)のさらに下方には、ガス供給管(31)から供給されるガスを燃焼させるガスバーナ(30)が配設されている。これら潜熱熱交換器(10)と顕熱熱交換器(29)とガスバーナ(30)とは、それぞれケーシング(1)(2)(3)内に収容されている。

下ケーシング(3)の下方には、外部から吸引した空気をガスバーナ(30)に燃焼用空気として供給するための送風ファン(4)が設けられている。
潜熱熱交換器(10)を囲んでいる上ケーシング(1)は、図５に示すように、上方及び両側に開放する断面略コ字状に折り曲げられた金属板によって、正面板(11)、背面板(12)、及び底板(13)が構成されていると共に、その上方開放部は天板(14)で、両側は、側板として機能するヘッダ(16)(17)によって閉塞される構成となっている。

尚、潜熱熱交換器(10)は、接続部材(15)を介して、顕熱熱交換器(29)と連通しており、顕熱熱交換器(29)から接続部材(15)へ送られる燃焼排気は、上ケーシング(1)の背面板(12)に設けられている排気入口(120)を介して潜熱熱交換器(10)内に送られ、潜熱熱交換器(10)内を通過した後、正面板(11)に設けられている排気出口(110)から器具本体の外部に排出される。

この種の給湯器では、ガスバーナ(30)の燃焼により燃焼排気が生成され、この燃焼排気によって顕熱熱交換器(29)及び潜熱熱交換器(10)が加熱され、顕熱熱交換器(29)によって前記燃焼排気の顕熱が吸収されると共に、潜熱熱交換器(10)によって、前記顕熱が吸収された後の前記燃焼排気から潜熱が吸収される。
尚、顕熱熱交換器(29)には銅製の吸熱管(19)が配設されており、潜熱熱交換器(10)内には耐食性のあるチタンやステンレスからなる吸熱管(18)が配設されている。

吸熱管(18)には、一側方のヘッダ(16)を構成している流入カップ(26)の流入口(26a)から、水道配管等の給水源からの冷水が導入され、ヘッダ(16)(17)間を往復する間に、潜熱熱交換器(10)で加熱された後、流出カップ(36)の流出口(36a)から顕熱熱交換器(29)へ送られ、顕熱熱交換器(29)でさらに加熱されて温水となり、浴室や台所等のカラン等へ送られていく。

ヘッダ(16)は、前記流入カップ(26)、流出カップ(36)及びこれらの中間に位置する中間カップ(56)が、前記吸熱管(18)の一端を貫通させる貫通孔が形成された基板(46)にロウ付けされた構成となっており、ヘッダ(17)は、一対のカップ(27)(37)が、前記吸熱管(18)の他端を貫通させる貫通孔が形成された基板(47)にロウ付けされた構成となっており、それぞれが上ケーシング(1)の側板を構成している。

正面板(11)及び背面板(12)の各々の両側辺からは、取付フランジ(45)(45)が外側に向かって張り出しており、この取付フランジ(45)(45)に、前記基板(46)(47)の内面がロウ付けされる。
そして、天板(14)は、正面板(11)、背面板(12)及び、一対の基板(46)(47)の上辺に、ロウ付けされて、上ケーシング(1)が箱状に構成される。
特開２００５-２７４０２８号公報

しかしながら、上記従来の構成の上ケーシング(1)では、正面板(11)と背面板(12)と一対の基板(46)(47)で上方開放の箱体が構成されるが、この箱体の矩形の上方開放端全域に、天板(14)を溶接しなければならないため、溶接距離が長く、工数がかかる不都合がある。又、前記箱体の上方開放端の四隅には、正面板(11)と基板(46)(47)及び背面板(12)と基板(46)(47)との間に継ぎ目が形成されるため、この継ぎ目を閉塞するように、天板(14)を前記箱体の上辺に溶接するには、前記四隅に関しては、自動機での溶接は困難であり、手作業での溶接作業となってしまう。このように、従来の上ケーシング(1)の製造過程では、自動機と手作業を組み合わせなければならないため、溶接作業が面倒であり、作業効率が悪いといった問題もある。

又、正面板(11)又は背面板(12)の上辺にフランジを張り出させ、これに、天板(14)をビス止めにより締結させる方法もあるが、これでは、部品点数が多くなり、取付作業も面倒である。
本発明は、『被加熱流体が流れる複数本の吸熱管がケーシングの中に収容されてあり、前記ケーシングは、正面板、背面板、これらの上下を閉塞する天板及び底板から両側に開放する形状に形成されるケース本体と、前記ケース本体の前記両側を閉塞し且つ前記吸熱管の上流端及び下流端がそれぞれ接続されるヘッダがどちらか一方又は両方に設けられている一対の側板とから箱状に構成されていると共に、前記ケース本体に、顕熱熱交換器から送られてくる燃焼排気を前記ケーシング内へ導入する排気入口と、前記燃焼排気を外部へ排出する排気出口が設けられている潜熱熱交換器』において、部品点数を削減させると共に前記ケーシングの生産性を向上させることを課題とする。

（１）請求項１に係る発明の潜熱熱交換器は、『前記天板及び前記底板は前記正面板及び前記背面板にそれぞれ曲げ加工によって連設され、前記排気入口及び前記排気出口の一方又は両方の両側方に、切れ目を介して対向する突合せ部をそれぞれ設け、前記突合せ部相互を溶接することにより、前記ケース本体を筒状に構成した』ことを特徴とする。
上記技術的手段は次のように作用する。
ケース本体は、前記天板及び前記底板を前記正面板及び前記背面板に曲げ加工によって連設させ、前記ケース本体の前記排気入口及び前記排気出口の一方又は両方の両側方に、対向するように設けられている突合せ部相互を溶接することにより、角がなく且つ両側に開放する筒状に構成される。そして、前記ケース本体の前記両側を閉塞するように一対の側板を溶接等により取り付けることによりケーシングが完成する。

例えば、前記突合せ部が、排気入口及び排気出口のどちらか一方の両側方にのみ設けられた構成のものでは、ケース本体は一枚の金属板を筒状に曲げ加工することにより構成することができ、前記金属板を筒状に折り曲げたときに対向する突合せ部相互を溶接すればよい。前記排気入口の両側方と前記排気出口の両側方にそれぞれ突合せ部が設けられた構成のものでは、ケース本体は、二部品に分割され、この場合では、前記二部品の突合せ部相互を対向させて溶接すればよい。すなわち、前者の構成では２箇所、後者のものでは４箇所溶接すれば、筒状のケース本体が構成される。

（２）請求項２のものは、上記請求項１において、『前記排気出口及び前記排気入口は共に横長長方形状に構成されていると共に、前記排気出口は前記正面板に、前記排気入口は前記背面板にそれぞれ設けられてあり、
前記突合せ部は、前記排気出口の両側方と、前記排気入口の両側方にそれぞれ設けられている』もので、ケース本体は、上側に位置し且つ下方及び両側に開放する断面略コ字状の上ケースと、下側に位置し且つ上方及び両側に開放する断面略コ字状の下ケースとに分割される。上ケースの正面板側には横長長方形状の排気出口の上側辺が、背面側には同じく横長長方形状の前記排気入口の上側辺が、それぞれ下方に開放するように設けられてあり、下ケースの正面板側には前記排気出口の下側辺が、背面側には同様に前記排気入口の下側辺が、それぞれ上方に開放するように設けられてあり、これら上側辺の両側方域及び下側辺の両側方域がそれぞれ突合せ部となる。対応する突合せ部相互をそれぞれ突合せて溶接することにより、排気出口及び排気入口が設けられた筒状のケース本体が完成する。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、相互に相対する突合せ部を溶接することにより、両側に開放し且つ角のない筒状のケース本体が構成され、前記ケース本体の前記両側を閉塞するように側板を溶接すればケーシングが完成する構成としたから、ケーシングを構成するために必要な溶接は全て自動機で行うことができる。よって、角を手作業で溶接させていた従来のものに比べて、溶接作業が容易となり、生産性が向上する。

又、従来のものでは、前記箱体の上辺全域が天板との溶接部となるため、溶接距離が長い。これに対して、本願発明のものでは、ケース本体を構成するための溶接箇所は、前記排気入口及び前記排気出口の一方又は両方の両側方に設けられている突合せ部のみであるから、溶接距離が短い。溶接距離が短くなることで、さらに、溶接作業が容易となり、生産性を向上させることができる上に、溶接部の信頼性及びケーシングの耐久性も向上させることができる。
又、ビスや冶具等を用いることもないから、部品点数を増加させることなく、面倒な取り付け作業も不要となる。

請求項２のものでは、前記排気出口及び前記排気入口は共に横長長方形状に構成したから、これらの両側方に設けられている突合せ部の長さはさらに短くなる。よって、溶接距離を一層短く設定することができ、生産性及び溶接の信頼性をさらに向上させることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態の潜熱熱交換器は、図４に示した従来のものと同様なコンデンシング形式の潜熱回収型給湯器に採用可能であり、器具本体内には、ガスバーナ(30)が配設された燃焼部としての下ケーシング(3)と、その上方に連設され且つ顕熱熱交換器(29)が収容されている中ケーシング(2)と、更にその上方に連結され且つ潜熱熱交換器(10)が収容されている上ケーシング(1)とから構成されている。

下ケーシング(3)と中ケーシング(2)は、従来のものと同様な構成のものが採用可能である。ここでは、上ケーシング(1)の構成についてのみ下記のとおり説明する。
上ケーシング(1)は、図１に示すように、上ケース(21)と下ケース(22)とからケース本体(20)が構成されており、前記上ケース(21)は、天板(14)の前辺から正面板(11)の上半分である上半体(11a)が垂下する態様に、円弧状の曲げ加工により連設されていると共に、天板(14)の後辺からは、背面板(12)の上半分である上半体(12a)が同様に円弧状の曲げ加工により連設されて、全体に、下方及び両側に開放する断面略コ字状に形成されている。他方、下ケース(22)は、底板(13)の前辺から正面板(11)の下半分である下半体(11b)が直立する態様に、円弧状の曲げ加工により連設されていると共に、底板(13)の後辺からは、背面板(12)の下半分である下半体(12b)が同様に円弧状の曲げ加工により連設されて、全体に、上方及び両側に開放する断面略コ字状に形成されている。

上ケース(21)の正面板(11)及び背面板(12)の上半体(11a)(12a)の両端からは、それぞれ、突合せ部(21a)(21b)が下方へさらに延長するように突設されており、下ケース(22)の正面板(11)及び背面板(12)の下半体(11b)(12b)の両端からは、それぞれ、突合せ部(22a)(22b)が上方へさらに延長するように突設されている。

突合せ部(21a)(21b)(22a)(22b)の突出端の幅はそれぞれ一致しており、正面側の突合せ部(21a)と突合せ部(22a)、及び、背面側の突合せ部(21b)と突合せ部(22b)をそれぞれ対接させて溶接させると、図２に示すような、両側が開放し且つ正面板(11)の突合せ部(21a)(22a)間に排気出口(110)が、背面板(12)の突合せ部(21b)(22b)間に排気入口(120)がそれぞれ開口する筒状のケース本体(20)が構成される。

すなわち、上ケース(21)の突合せ部(21a)(21b)と、下ケース(22)の突合せ部(22a)(22b)を対接させてなるケース本体(20)では、溶接する箇所は、これら突合せ部(21a)(21b)(22a)(22b)がそれぞれ対接する４箇所のみとなり、これら溶接は自動機で行うことが可能である。
ケース本体(20)の前記両側を閉塞するように、同図に示すように、一対の側板(23)(24)が取付けられる。

一方の側板(23)の内面には、ケース本体(20)内に収容させるチタン製又はステンレス製パイプからなる複数の吸熱管(18)群の上流端及び下流端がそれぞれ接続される浅い器状の流入カップ及び流出カップ（共に図示せず）が設けられてあり、前記流入カップが開放している側板(23)の外面側開放部は、水道配管等の給水源からの冷水を導く給水管が接続される接続筒(32a)を具備させた蓋体(33a)で閉塞されてあり、前記流出カップが開放している側板(23)の外面側開放部は、中ケーシング(2)内の顕熱熱交換器(29)の吸熱管(19)（図４参照）の上流端に連通する接続管を接続させる接続筒(32b)を具備させた蓋体(33b)で閉塞されている。

複数の吸熱管(18)群の上流端及び下流端を前記流入カップ及び流出カップに接続させることによって、吸熱管(18)と側板(23)とは一体となり、吸熱管(18)をケース本体(20)の一側方からケース本体(20)内に収容させると共に、その開放端に側板(23)の周縁を溶接させることにより閉塞させる。同様に、他側方の開放端は、側板(24)を溶接させて閉塞する。

これにより、正面板(11)に排気出口(110)が開放し、且つ、背面板(12)に排気入口(120)が開口し、両側は側板(23)(24)で閉塞されていると共に、内部には吸熱管(18)が配設された潜熱熱交換器(10)の上ケーシング(1)が完成する。これを屋外設置型の給湯機等の器具本体内の、顕熱熱交換器(29)の上方に設置することにより、給水管からの冷水は、吸熱管(18)を通過する間に潜熱熱交換器(10)にて昇温された後、前記接続筒から吸熱管(19)に至り、顕熱熱交換器(29)にてさらに昇温され、温水となって、浴室、洗面所、台所のカランに繋がる出湯管から排出される。

上述したような上ケーシング(1)を構成するために必要な溶接部は、排気出口(110) の両側方の突合せ部(21a)(22a)の対接部と、排気入口(120)の両側方の突合せ部(21b)(22b)の対接部と、側板(23)(24)の周縁と本体ケース(20)の両側の開放端との対接部の、合計６箇所であり、これら溶接部は、すべて自動機で溶接可能であり、手作業での溶接作業は不要であるため、溶接作業が容易である。

又、ケース本体(20)を構成するために必要な溶接部の長さは、従来の天板(14)の周縁全体を溶接させる構成のものよりも短くなることからも溶接作業が容易となる上に、溶接部の信頼性を向上させることができるから、ケース本体(20)の耐久性も向上する。
さらに、ケース本体(20)の溶接部は、突合せ部(21a)(22a)(21b)(22b)を各々突合せ溶接することで、溶接部に段差が生じない。よって、パッキンのシール面としても使用することが可能となる。

図３に示すものは、給湯用潜熱熱交換器(40)と暖房用潜熱熱交換器(41)とを具備する暖房機能付きの給湯器に使用されるケース本体(25)である。ケース本体(25)は、上述した構成のものと同様、上ケース(21)と下ケース(22)とに分割されてあり、突合せ部(21a)(21b)(22a)(22b)は、ケース本体(25)の両端のほか、給湯用潜熱熱交換器(40)と暖房用潜熱熱交換器(41)との境界部分にも設けられている。

突合せ部(21a)(21b)(22a)(22b)が相互に対接するように、上ケース(21)と下ケース(22)とを重ね合わせると、正面板(11)には、給湯用潜熱熱交換器(40)内を通過した燃焼排気を排気させる排気出口(110)と、暖房用潜熱熱交換器(41)内を通過した燃焼排気を排気させる排気出口(111)が形成され、背面板(12)には、給湯用潜熱熱交換器(40)へ燃焼排気を送り込む排気入口(120)と、暖房用潜熱熱交換器(41)へ燃焼排気を送り込む排気入口(121)が開口する態様となっている。

すなわち、この実施の形態のケース本体(25)における溶接部は、正面板(11)の両端に位置する突合せ部(21a)(22a)のほか、給湯用潜熱熱交換器(40)の排気出口(110)と暖房用潜熱熱交換器(41)の排気出口(111)との境界部分の突合せ部(21a)(22a)の３箇所と、背面板(12)の両端に位置する突合せ部(21b)(22b)のほか、給湯用潜熱熱交換器(40)の排気出口(110)と暖房用潜熱熱交換器(41)の排気出口(111)との境界部分の突合せ部(21b)(22b)の３箇所の合計６箇所となる。

この実施の形態の潜熱回収型給湯器の場合、給湯用潜熱熱交換器(40)及び暖房用潜熱熱交換器(41)内には、それぞれ別個の吸熱管群が配設され、給湯用潜熱熱交換器(40)側の開放部(42)は、給湯用吸熱管群の上流端及び下流端が接続される流入ヘッダ及び流出ヘッダを具備させた側板（図示せず）の溶接によって閉塞され、暖房用潜熱熱交換器(41)側の開放部(43)は、暖房用吸熱管群の上流端及び下流端が接続される流入ヘッダ及び流出ヘッダを具備させた側板（図示せず）の溶接によって閉塞される。

この実施の形態の潜熱熱交換器のケース本体(25)の溶接部も、全て自動機により溶接可能であるから、溶接による組み付け作業を容易に行うことができる。
上記各実施の形態のケース本体(20)(25)は、上ケース(21)と下ケース(22)に分離された構成としたが、全体に一枚板で構成しても良い。

この場合、ケース本体(20)(25)は、排気出口又は排気入口のどちらか一方が、所定位置に打ち抜かれた構成の金属板の両端辺の両端部に突合せ部が突設されている一枚板を、前記突合せ部相互が対向するように折り曲げて筒状に構成し、筒状に折り曲げた時に相互に対向する前記突合せ部相互を溶接すれば、図２又は図３に示すような、両側に開放する筒状のケース本体を構成することができる。こうすることで、溶接箇所はさらに少なくなり、溶接作業をさらに簡略化することができる。

本発明の実施の形態の潜熱熱交換器のケース本体の分解斜視図。 本発明の実施の形態の潜熱熱交換器の上ケーシングの分解斜視図。 本発明の実施の形態の潜熱熱交換器のケース本体の他の例を示す説明図。 従来のコンデンシング形式の給湯器の概略縦断面図。 従来の潜熱熱交換器の分解斜視図。

符号の説明

(1) ・・・・・・上ケーシング
(10)・・・・・・潜熱熱交換器
(11)・・・・・・正面板
(12)・・・・・・背面板
(13)・・・・・・底板
(14)・・・・・・天板
(18)・・・・・・吸熱管
(20)・・・・・・ケース本体
(23)(24)・・・・側板
(110) ・・・・・排気出口
(120) ・・・・・排気入口
(21a)(22b)(21b)(22b)・・・・・突合せ部

Claims (2)

1. 被加熱流体が流れる複数本の吸熱管がケーシングの中に収容されてあり、前記ケーシングは、正面板、背面板、これらの上下を閉塞する天板及び底板から両側に開放する形状に形成されるケース本体と、前記ケース本体の前記両側を閉塞し且つ前記吸熱管の上流端及び下流端がそれぞれ接続されるヘッダがどちらか一方又は両方に設けられている一対の側板とから箱状に構成されていると共に、前記ケース本体に、顕熱熱交換器から送られてくる燃焼排気を前記ケーシング内へ導入する排気入口と、前記燃焼排気を外部へ排出する排気出口が設けられている潜熱熱交換器において、
   前記天板及び前記底板は前記正面板及び前記背面板にそれぞれ曲げ加工によって連設され、前記排気入口及び前記排気出口の一方又は両方の両側方に、切れ目を介して対向する突合せ部をそれぞれ設け、前記突合せ部相互を溶接することにより、前記ケース本体を筒状に構成したことを特徴とする潜熱熱交換器。
2. 請求項１に記載の潜熱熱交換器において、前記排気出口及び前記排気入口は共に横長長方形状に構成されていると共に、前記排気出口は前記正面板に、前記排気入口は前記背面板にそれぞれ設けられてあり、
   前記突合せ部は、前記排気出口の両側方と、前記排気入口の両側方にそれぞれ設けられていることを特徴とする潜熱熱交換器。

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