JP7293570B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
同文献に記載の熱交換器においては、燃焼ガスが供給されるケース内に複数の伝熱管が収容されており、これら複数の伝熱管は、ケースの側壁部に設けられている複数の孔部に挿通するようにしてケース内からその外部に引き出されている。また、前記複数の伝熱管の端部には、入水用および出湯用のヘッダ部が取付けられている。
また、ロウ付けを行なうには、各伝熱管にペースト状のロウ材を予め塗布するが、この塗布作業は、複数の伝熱管の端部にヘッダ部の構成部材が取付けられた状態で行なわれるのが通例である。このため、前記部材がロウ材塗布作業の邪魔となって、ロウ材塗布の作業性が悪く、その作業コスト、ひいては熱交換器の製造コストが高いものとなる。
すなわち、ケースの側壁部に設けられた各第1の孔部の内周面には、各伝熱管に設けられた拡管部の外面が圧接しているため、各第1の孔部に対して各伝熱管を遊びのない、または少ない状態で、各伝熱管のロウ付けを適切に図ることができる。その一方、各拡管部の外面と各第1の孔部の内周面との間に形成されている第1の隙間には、第1のロウ付け部のロウ材を進入しているため、側壁部と各伝熱管とのロウ付け面積を大きくすることができるばかりか、前記ロウ材をケースの側壁部のうち、第1のロウ付け部とは反対側の部位に廻り込ませて、この部位においても各伝熱管と側壁部とのロウ付けを図ることも可能である。このようなことにより、従来技術よりもロウ付け強度を高め、ケースの側壁部に対する各伝熱管の取付けの信頼性を高めることができる。
また、本発明によれば、拡管部の外面に設けられた複数の第1の凹部の少なくとも1つは、各伝熱管の外周面のうち、側壁部の正面視におけるケースの外方側周面部に位置するため、熱交換器の製造過程において、第1のロウ付け部を構成するロウ材を伝熱管に塗布する際には、ケースの外方側から第1の凹部にロウ材を容易に塗布することが可能となる。したがって、ロウ材塗布作業に苦慮することが解消され、生産性を高め、製造コストの低減化を図ることもできる。ロウ材塗布作業は、人手作業、およびロボットによる機械作業のいずれでもよいが、本発明によれば、ロウ材塗布の機械作業化を促進することができる。
されたものである。ケース本体1Aの後壁部1aおよび前壁部1bには、加熱用気体としての燃焼ガスをケース1内に流入出させるための給気口17および排気口18が設けられている。複数の伝熱管2を通過する湯水は、前記燃焼ガスを利用して加熱され、温水生成がなされる。側壁部10,10Aには、これら側壁部10,10Aの強度を高めるための段押し部19,19Aが設けられている。
本実施形態においては、側壁部10に対する伝熱管2の固定構造、および伝熱管2に対するヘッダ部6の取付け構造に特徴があり、この点を以下に説明する。
拡管部20は、伝熱管2のうち、ケース1の側壁部10よりも内側の位置から先端部にわたって設けられており、第1ないし第4の段部21~24、ならびに第1および第2の凹部25a,25bを含む凹部25を有している。凹部25は、非拡管部に相当し、伝熱管2の軸長方向に一連に延びて設けられている。この凹部25は、図9を参照して後述する拡管作業用の割型パンチ5の離間部55に対応する部位であり、図4、図6および図8に示すように、伝熱管2の周方向に適当な間隔で複数箇所設けられている。図4、図6と図8とでは、凹部25の配置が相違した状態に示されているが、これは、図4および図6は、熱交換器HEの側面断面視に相当し、実際の構成を示しているのに対し、図8は、図9に示す割型パンチ5との関係を明確にし、後述する拡管作業などを理解し易くすべく1つの凹部25の位置を伝熱管2の外周面の最上部に配置させた断面図として示されているからである。
図7および図8に示すように、拡管部20の外周面(第1および第2の段部21,22の相互間領域の外周面)は、第1の孔部11の内周面に圧接している。ただし、第1の凹部25aの位置においては、拡管部20の外周面と第1の孔部11の内周面とは非接触であり、第1の隙間C1が形成されている。凹部25のうち、第1の孔部11の内周面に対向する部分が、第1の凹部25aであり、この第1の凹部25aは、第1および第2の段部21,22の形成箇所にも延設されている。
このロウ付け工程においては、まず、ペースト状のロウ材の塗布作業を行なう。第1のロウ付け部Baを形成するためのロウ材塗布作業は、図3の仮想線で示すように、ロウ材塗布用のノズル9を、側壁部10とベース部60との相互間の隙間に、ケース1の外方側から差し込むようにして行なう。また、その際には、図4に示すように、凹部25’の位置にロウ材を塗布する。
一方、第2のロウ付け部Bbを形成するためのロウ材塗布作業は、ベース部60がカバー部61によって未だ覆われていない状態でなされるため、前記したような制約はなく、適当な方向からロウ材塗布を行なうことが可能である。ただし、好ましくは、凹部25’に相当する第2の凹部25bにロウ材を塗布する。
前記した一連の工程を経ることにより、熱交換器HEを適切に製造することができる。
2とのロウ付け面積を大きくすることができる。また、ロウ材は、複数の第1の隙間C1を介して側壁部10の内面側に廻り込むため、追加のロウ付け部Ba’も設けられる(図7を参照)。したがって、側壁部10に対する伝熱管2のロウ付け強度を高くすることができる。
本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限らない。加熱用媒体としては、燃焼ガスに代えて、たとえば高温の排ガスなどを用いることもできる。
本発明の熱交換器の製造方法で用いられる割型パンチの複数のセグメントは、4分割状のものに限らず、2分割や3分割などとされたものであってもよく、その具体的な数は問わない。したがって、各伝熱管に設けられる第1の凹部や第2の凹部の数も、4つに限定されない。また、割型パンチの複数のセグメントは、1つの部材がスリットを介して分離されたものに限らず、複数のセグメントをそれぞれ別部材とした構成とすることもできる。
Ba,Bb 第1および第2のロウ付け部
C1,C2 第1および第2の隙間
1 ケース
10 側壁部
11 第1の孔部
2 伝熱管
20 拡管部
21,22 第1および第2の段部
25 凹部
25a,25b 第1および第2の凹部
5 割型パンチ
50 拡縮変形可能部
50a セグメント
55 スリット(離間部)
6 ヘッダ部
62 第2の孔部
Claims (6)
- 加熱用媒体が内部に供給されるケースと、
このケースの側壁部に設けられている複数の第1の孔部に端部が挿通するようにして前記ケース内から外部に引き出されている複数の伝熱管と、
前記側壁部との間に隙間を形成するようにして前記複数の伝熱管の前記端部に取付けられるヘッダ部と、
前記複数の第1の孔部の周縁部に前記複数の伝熱管を接合する複数の第1のロウ付け部と、
を備えている、熱交換器であって、
外面が前記各第1の孔部の内周面に圧接するように前記各伝熱管の前記端部に設けられた拡管部と、
この拡管部の外面と前記各第1の孔部の内周面との間に、前記第1のロウ付け部のロウ材が進入する第1の隙間が前記側壁部の内外に連通した状態に形成されるように、前記拡管部の外面に等角度間隔で設けられた複数の第1の凹部と、
をさらに備えており、
前記複数の第1の凹部は、前記側壁部の正面視に相当する前記各伝熱管の前記端部の軸長方向視において、前記各伝熱管の中心を通過する水平線または鉛直線に対して前記端部の周方向に位置ずれした配置とされているとともに、前記複数の第1の凹部の少なくとも1つは、前記各伝熱管の前記端部の外周面のうち、前記側壁部の正面視における前記ケースの外方側周面部の最上部よりも下方、かつ最外端部よりも上方に位置する特定の凹部とされており、
前記複数の伝熱管の前記端部は、前記ケースの上下高さ方向に間隔を隔てて並んだ縦列として、上下高さ方向に位置ずれした配置で前記ケースの幅方向に横2列で並んだ外側縦列および内側縦列を備えた千鳥配列とされ、
前記内側縦列の前記端部に設けられている前記特定の凹部は、前記外側縦列の複数の端部のうち、斜め上に隣接する端部の最下部よりも低く、かつ斜め下に隣接する端部の最上部よりも高い配置とされていることを特徴とする、熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器であって、
前記拡管部は、前記各伝熱管の軸長方向において前記側壁部を挟むように前記側壁部の内外にそれぞれ位置して前記側壁部に係合する第1および第2の段部を含んでおり、
前記第1の凹部は、前記第1および第2の段部の外面にも延設されている、熱交換器。 - 請求項1または2に記載の熱交換器であって、
前記ヘッダ部は、前記複数の伝熱管の前記端部が挿通する複数の第2の孔部を有し、かつ第2のロウ付け部を介して前記端部に接合されており、
前記拡管部は、その外面が前記各第2の孔部の内周面にも圧接するように設けられており、
前記拡管部の外面と前記各第2の孔部の内周面との間に、前記第2のロウ付け部のロウ材が進入する第2の隙間を形成するように、前記拡管部の外面に設けられた第2の凹部を、さらに備えている、熱交換器。 - 加熱用媒体が内部に供給されるケースの側壁部に設けられている複数の第1の孔部に、複数の伝熱管の端部を挿通させ、かつ前記複数の伝熱管の前記端部は、前記ケースの上下高さ方向に間隔を隔てて並んだ縦列として、上下高さ方向に位置ずれした配置で前記ケースの幅方向に横2列で並んだ外側縦列および内側縦列を備えた千鳥配列とされた状態において、前記複数の伝熱管の外周面を前記複数の第1の孔部の内周面に圧接させるように、前記複数の伝熱管に拡管部を設ける拡管工程と、
前記側壁部との間に隙間を形成するようにして前記複数の伝熱管の端部にヘッダ部またはヘッダ部の構成部材を取付けるヘッダ部取付け工程と、
前記複数の第1の孔部の周縁部に前記複数の伝熱管を接合する第1のロウ付け部を設けるロウ付け工程と、
を有している、熱交換器の製造方法であって、
前記ロウ付け工程の前において、前記拡管部の外面と前記各第1の孔部の内周面との間に、前記側壁部の内外に連通した第1の隙間が形成されるように、前記拡管部の外面に複数の第1の凹部を等角度間隔で形成する第1の凹部形成工程を、さらに有しており、
この第1の凹部形成工程においては、
前記側壁部の正面視に相当する前記各伝熱管の前記端部の軸長方向視において、前記複数の第1の凹部を、前記各伝熱管の中心を通過する水平線または鉛直線に対して前記端部の周方向に位置ずれした配置にするとともに、前記複数の第1の凹部の少なくとも1つは、前記各伝熱管の前記端部の外周面のうち、前記側壁部の正面視における前記ケースの外方側周面部の最上部よりも下方、かつ最外端部よりも上方に位置する特定の凹部とし、
前記内側縦列の前記端部に設けられている前記特定の凹部は、前記外側縦列の複数の端部のうち、斜め上に隣接する端部の最下部よりも低く、かつ斜め下に隣接する端部の最上部よりも高い配置とし、
前記ロウ付け工程においては、前記各伝熱管のうち、前記ケースの外方側周面部に位置する前記特定の凹部に、前記ケースの外方側から前記第1のロウ付け部用のロウ材を塗布し、かつその溶融ロウ材を前記第1の隙間に進入させることを特徴とする、熱交換器の製造方法。 - 請求項4に記載の熱交換器の製造方法であって、
前記拡管工程は、前記各伝熱管内に進入された状態で前記各伝熱管の半径方向に拡縮変形可能な拡縮変形可能部を有する割型パンチを用いて行ない、
前記拡縮変形可能部は、前記各伝熱管をその内側から押圧するための複数のセグメントを有し、かつ前記各伝熱管の拡管時には、前記複数のセグメントの外面部の相互間に離間部が形成される構成であり、この離間部を利用することによって、前記各拡管部の外面に、前記第1の凹部を設け、前記拡管工程と前記第1の凹部形成工程とを同時に実行する、熱交換器の製造方法。 - 請求項4または5に記載の熱交換器の製造方法であって、
前記ヘッダ部取付け工程においては、前記拡管工程の前に、前記複数の伝熱管の端部を前記ヘッダ部に設けられている複数の第2の孔部に挿通させておき、
前記拡管工程においては、前記各伝熱管の前記端部の外周面が前記各第2の孔部の内周面にも圧接するように前記拡管部を設けるとともに、この拡管部の外面には、この外面と前記各第2の孔部の内周面との間に第2の隙間を生じさせる第2の凹部を設け、
前記ロウ付け工程においては、前記各第2の孔部の周縁部に前記複数の伝熱管を接合する第2のロウ付け部を設けるとともに、この第2のロウ付け部の溶融ロウ材を前記第2の隙間に進入させる、熱交換器の製造方法。
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