CN112648739A - 换热器 - Google Patents

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heat
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Abstract

本发明提供一种在传热板不产生龟裂并且换热效率的降低也较少的换热器。空开间隙地排列多个传热板(13)，并且使中空管(12)贯通多个传热板，使高温气体经过间隙，由此与中空管内的液体进行换热。由于传热板为以多个中空管排列的方向作为长度方向的形状，因此热膨胀在长度方向上累积，但从传热板的靠高温气体流入的一侧的端部到传热板中的被中空管贯通的位置所夹着的部分(管间部)的范围内，形成对传热板的热膨胀进行吸收的热膨胀吸收部(15)。另外，热膨胀吸收部并不是形成于所有的管间部而是形成于一部分管间部。如此，能够抑制在换热器的传热板产生龟裂，并且也能够抑制换热效率的降低。

Description

换热器
技术领域
本发明涉及一种通过使高温的气体和比该高温气体的温度低的液体进行换热来对液体进行加热的换热器。
背景技术
通过使高温的气体和比该高温气体的温度低的液体进行换热来对液体进行加热的换热器被组装于各种设备内来使用。例如，通过使燃料气体燃烧而产生热水的热水器被广泛使用。而且，在该热水器中，通过使燃料气体燃烧而产生高温的燃烧废气，并且利用组装于内部的换热器使燃烧废气和水进行换热，由此产生热水。
该换热器具有形成供高温气体经过的气体通路的局部的框体、在框体内等间隔地排列着的多片传热板(通常称为换热翅片)、以及将多片换热翅片贯通的中空管。中空管在贯通多片换热翅片时进行反转，然后从反方向再次贯通多片换热翅片，如此反复，由此成为了多次贯通多片换热翅片的形状。另外，中空管以及换热翅片由铜等那样传热性良好的金属材料形成，在中空管贯通换热翅片的部分中，通过钎焊等将中空管和各换热翅片接合。
在具有这样的构造的换热器中，若向气体通路供给高温气体(例如燃烧废气)的同时自中空管的一端侧供给低温的液体(例如水)，则经过存在于多片换热翅片之间的间隙的高温气体和在中空管内流动的液体进行换热。其结果是，通过换热而被加热的液体(例如热水)自中空管的另一端侧流出。另外，高温气体在经过多片换热翅片的间隙期间进行换热，由此被冷却。
在此，换热器的换热翅片由于和高温气体接触而成为高温，但中空管由于被经过其内部的液体冷却，因此与换热翅片相比被保持于低温。因此，成为温度较低的中空管对温度变高而要发生膨胀的换热翅片进行约束的状态，在换热翅片产生较大的热应力。其结果是，若在被施加较大的热负荷的条件下长期使用换热器，则有时会由于反复产生的热应力而在换热翅片产生龟裂。特别是，在换热翅片中，朝向高温气体的流动而位于上游侧的部分成为高温，因此容易产生较大的热应力而易于产生龟裂。
因此，提出了一种将狭缝状的切口部从换热翅片的供高温气体流入的上游侧的端部到相邻的中空管之间的位置，形成于换热翅片的技术(专利文献1)。在该提案的技术中，由于即使换热翅片温度变高，也能够利用形成于换热翅片的切口部来吸收换热翅片的热膨胀，因此能够抑制热应力的产生，并且能够防止龟裂的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-108456号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在所提出的上述的现有技术中，由于在换热翅片的相邻的中空管之间全部形成有狭缝状的切口部，因此存在换热翅片的面积变小、作为换热器的性能(换热效率)降低这一问题。
本发明是为了解决现有技术中的上述问题而作成的，其目的在于提供一种不会在换热翅片产生由热应力引起的龟裂并且还能够抑制换热效率的降低的换热器。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的换热器采用了以下结构。即，该换热器通过使高温气体和比该高温气体的温度低的液体进行换热而对所述液体进行加热，其特征在于，所述换热器具有：框体，其形成供所述高温气体经过的气体通路的局部；多片传热板，它们以空出供所述高温气体经过的间隙的状态排列于所述框体内；以及中空管，其贯通所述多片传热板地设置，并且与在所述传热板的间隙内流动的所述高温气体之间进行换热的所述液体经过该中空管的内部，所述中空管在与所述高温气体在所述传热板的间隙内流动的方向交叉的方向上排列的预定的N个部位(其中，N为3以上的整数)，贯通所述多片传热板，在所述传热板，通过所述中空管在所述N个部位贯通而形成有被相邻的所述中空管夹着的N-1个部位的管间部，并且，在从所述N-1个部位的管间部中选择出的一部分所述管间部即选择管间部，在从所述传热板的靠所述高温气体流入的一侧的端部到所述选择管间部的范围内，形成有对所述传热板的热膨胀进行吸收的热膨胀吸收部。
在本发明的换热器中，多个传热板以空出间隙的状态排列于框体内，在高温气体经过该间隙时，与中空管内的液体进行换热。此时，传热板被高温气体加热而要发生热膨胀。在此，由于传热板的形状是为了供多个中空管贯通而将中空管排列的方向设为长度方向的形状，因此热膨胀在该长度方向上进行累积而产生较大的热膨胀。若利用中空管对该较大的热膨胀进行约束，则在传热板产生较大的热应力而产生龟裂。但是，在本发明的换热器的传热板中，在从传热板的靠高温气体流入的一侧的端部到中空管贯通的位置所夹着的管间部的范围内，形成有对传热板的热膨胀进行吸收的热膨胀吸收部。因此，能够在热膨胀进行累积之前利用热膨胀吸收部对热膨胀进行吸收。其结果是，能够抑制在传热板产生的热应力，能够抑制龟裂的产生。另外，若贯通传热板的中空管为N根，则在传热板存在N-1个部位的管间部，但不需要在所有这些管间部形成热膨胀吸收部，只要在一部分管间部形成热膨胀吸收部，便不会由于热膨胀的累积而产生较大的热膨胀。因此，能够抑制在传热板产生的热应力，能够抑制龟裂的产生。因此，若从N-1个部位的管间部中选择一部分管间部并且在该管间部(选择管间部)形成热膨胀吸收部，则与在全部的管间部形成热膨胀吸收部的情况相比，也能够抑制因在传热板形成热膨胀吸收部而引起的换热效率的降低。
另外，在上述本发明的换热器中，也可以在从传热板的靠高温气体流入的一侧的端部到选择管间部的整个范围设置切口，由此形成热膨胀吸收部。
如此，即使在传热板的多个部位形成热膨胀吸收部的情况下，也能够简单地形成。
另外，也可以是，在上述本发明的换热器中，从存在于传热板的多个部位(N-1个部位)的管间部中，选择如下位置的管间部作为形成热膨胀吸收部的选择管间部。首先，如上所述，N根中空管排列并且贯通于传热板，在N根中空管之间形成有N-1个管间部。因此，也可以认为，从N-1个管间部中选择一部分(比N-1个少的K个)管间部是利用所选择的K个管间部(选择管间部)将传热板划分为供中空管贯通的多个(K+1个)小区域。在此，即使在选择相同的K个选择管间部而将传热板划分为K+1个小区域的情况下，若选择的位置不同，则贯通各小区域的中空管的数量也不同。因此，可以是，选择对于任一小区域均使贯通小区域的中空管的数量为3个以下的位置上的管间部作为选择管间部。
例如，在贯通小区域的中空管的数量为3个的情况下，若传热板的存在于中央的中空管的周围的部分发生热膨胀，则左侧的中空管被向左方向挤出，右侧的中空管被向右方向挤出。并且，传热板的位于被向左方向挤出的左侧的中空管的周围的部分以及位于被向右方向挤出的右侧的中空管的周围的部分发生热膨胀，由此热膨胀向左方向以及右方向进行累积。但是，所累积的热膨胀被在比左侧的中空管靠左侧的位置形成的热膨胀吸收部以及在比右侧的中空管靠右侧的位置形成的热膨胀吸收部吸收，因此实质上不会产生热膨胀的累积。因此，若将选择管间部选择在使贯通小区域的中空管的数量为3个以下的位置，则能够避免在小区域产生热膨胀的累积，也能够防止龟裂的产生。
另外，也可以是，在上述本发明的换热器中，在从多个管间部中选择选择管间部时，选择位于如下位置的管间部。即，也可以是，在从多个管间部中选择选择管间部时，选择在使贯通各小区域的中空管的数量相等或至少使贯通各小区域的中空管的数量之差为1的位置上的管间部作为选择管间部。
若传热板被加热，则在各小区域所产生的热膨胀在长度方向上进行累积，但由于在选择管间部形成有热膨胀吸收部，因此热膨胀不会超过选择管间部地进行累积。因此，热膨胀在小区域的范围内进行累积，与较短的小区域(贯通的中空管的数量较少的小区域)相比，在较长的小区域(贯通的中空管的数量较多的小区域)中，热膨胀的累积量较大。其结果是，在传热板存在较长的小区域和较短的小区域的情况下，在较长的小区域的部分中容易产生龟裂。因此，若将选择管间部选择在贯通多个小区域的中空管的数量相等或至少使贯通多个小区域的中空管的数量之差为1的位置上，则不会产生比其他小区域还容易产生龟裂的小区域，因此能够抑制在传热板产生龟裂。
另外，也可以是，在上述本发明的换热器中，在多个管间部中选择位于左右对称的位置的管间部作为选择管间部。
如此，由于不会在传热板的长度方向上偏倚地产生热应力，因此能够避免在传热板发生变形。
另外，也可以是，上述本发明的换热器的传热板是如下的传热板：在N个部位被中空管贯通，并且在朝向高温气体的流动的方向而位于下游侧的位置也被中空管在多个部位贯通。并且，在该情况下，也可以从贯通上游侧的N个部位的中空管所夹着的N-1个部位的管间部中选择选择管间部。
由于高温气体在传热板的间隙内流动期间通过换热而被冷却，因此越向下游行进温度变得越低，随之传热板的温度也在相对于高温气体的流动而位于下游侧的位置变得比上游侧低。对于多根中空管在相对于高温气体的流动而位于上游侧和下游侧的位置贯通传热板的情况，若从上游侧的中空管所夹着的管间部中选择选择管间部，并且在该选择管间部形成热膨胀吸收部，则能够防止在传热板产生龟裂。
附图说明
图1是表示具有本实施例的换热器10的热水器1的大致构造的说明图。
图2是表示本实施例的换热器10的构造的说明图。
图3是通过放大换热器10的局部而示出在中空管12安装有换热翅片13的状态的说明图。
图4是表示本实施例的换热器10所使用的换热翅片13的详细的形状的说明图。
图5是关于能够利用热膨胀吸收部15对换热翅片13的热膨胀进行吸收的理由的说明图。
图6是例示具有热膨胀吸收部15的换热翅片13的另一方式的说明图。
图7是例示在左右对称的位置设有热膨胀吸收部15的换热翅片13的说明图。
图8是例示在换热翅片13设有多级的贯通孔13b的情况的说明图。
图9是关于另一方式的热膨胀吸收部15的说明图。
图10是关于另一方式的热膨胀吸收部15的说明图。
图11是关于不具有狭缝状的切口的另一方式的热膨胀吸收部15的说明图。
附图标记说明
1、热水器；2、主体壳体；3、排气口；4、气体管；5、进水管；6、热水流出管；10、换热器；11、框体；12、中空管；13、换热翅片；13a、传热部；13b、贯通孔；13c、接合部；13d、突边部；13e、13f、突边部；13g、间隙；13h、突边部；13i、贯通孔；14、管间部；14s、选择管间部；15、热膨胀吸收部；15c、15d、侧壁；15tL、15tR、端部；20、燃烧罐；21、火花塞；30、进气歧管；40、鼓风机；50、上部罩；60、控制器；70、主阀单元；71、燃料气体配管；72、连接件；73、进水配管；74、热水流出配管；75、连接件；Ra～Rd、小区域。
具体实施方式
图1是表示具有实施例的换热器10的热水器1的大致构造的说明图。如图所示，热水器1为在呈大致长方体形状的主体壳体2的侧面突出设置有排气口3的形状，在主体壳体2的底面突出设置有用于向热水器1供给燃料气体的气体管4、用于向热水器1供给自来水(日文：上水)的进水管5、用于使在热水器1生成的热水流出的热水流出管6。
另外，在热水器1的主体壳体2的内部，除了搭载本实施例的换热器10以外，还搭载有燃烧罐20、进气歧管30、鼓风机40、上部罩50、控制器60、主阀单元70等。燃烧罐20为水平方向上的截面形状为长方形且上下方向上开口了的中空的棱柱形状的部件，在燃烧罐20的下方的内部配置有多个使燃料气体燃烧的未图示的气体燃烧器。另外，燃烧罐20的内部的上方的未配置有气体燃烧器的空间成为供气体燃烧器使燃料气体燃烧的燃烧室。
在燃烧罐20的侧面(在图1中为近前侧的侧面)，安装有用于向内置于燃烧罐20的未图示的气体燃烧器供给燃料气体的进气歧管30，在比进气歧管30靠上方的位置还安装有火花塞21。再者，在燃烧罐20的下端安装有用于向气体燃烧器供给燃烧用的空气的鼓风机40。当自鼓风机40供给燃烧用的空气并从火花塞21飞溅火花，同时自进气歧管30向燃烧罐20内的气体燃烧器供给燃料气体时，燃料气体在燃烧罐20的内部的燃烧室燃烧，产生高温的燃烧废气。供给来自外部的燃料气体的气体管4与安装于主体壳体2的内部的底面的主阀单元70连接，燃料气体自主阀单元70经由燃料气体配管71而向进气歧管30进行供给。
在燃烧罐20的上端安装有本实施例的换热器10。在图1中，标注斜线以示出换热器10。关于换热器10的构造将在后面叙述，但对于换热器10，成为在燃烧罐20产生的燃烧废气能够经过其内部，并且经过内部的燃烧废气与自来水进行换热而产生热水。向换热器10供给自来水的进水配管73的上游侧与安装于主体壳体2的内部的底面的连接件72连接，在连接件72连接有向热水器1供给自来水的进水管5。因此，由进水管5供给的自来水经由连接件72以及进水配管73而向换热器10供给。另外，在换热器10所生成的热水流出的热水流出配管74的下游侧与安装于主体壳体2的内部的底面的连接件75连接，在连接件75连接有热水流出管6。因此，在换热器10所生成的热水经由热水流出配管74以及连接件75而自热水流出管6向热水器1的外部供给。
在换热器10的上部安装有上部罩50。上部罩50由加压成形的金属板构件形成，燃烧罐20内产生的燃烧废气在经过换热器10之后由上部罩50向排气口3引导。此外，本实施例的燃烧废气与本发明中的“高温气体”对应。另外，燃烧废气经过燃烧罐20以及换热器10之后，经由上部罩50而自排气口3排出，因此燃烧罐20以及换热器10的内部的空间与本发明中的“气体通路”对应。
图2是表示本实施例的换热器10的构造的说明图。在图2的(a)示出了换热器10的外观形状，在图2的(b)示出了自图2的(a)中的向视P的方向俯视时的换热器10。如图2的(a)以及图2的(b)所示，换热器10具有矩形形状的框体11、在框体11内排列着的多片换热翅片13、以及贯通框体11以及多片换热翅片13的中空管12。中空管12在贯通了框体11以及多片换热翅片13之后反转并且从反方向再次贯通框体11以及多片换热翅片13，如此反复，由此形成为蜿蜒曲折的形状。在图2示出的例子中，中空管12成为将框体11以及多片换热翅片13贯通了9次的形状。另外，在中空管12的上游侧的管端连接有进水配管73，在中空管12的下游侧的管端连接有热水流出配管74。此外，在本实施例中，框体11、中空管12、换热翅片13均由铜等传热性良好的金属材料形成。另外，本实施例的换热翅片13与本发明中的“传热板”对应。
图3是通过放大换热器10的局部(在图2的(b)中表示为A的部分)而示出在中空管12安装有换热翅片13的状态的说明图。如图所示，在框体11的内部等间隔地配置有多片换热翅片13。此外，为了避免图示变得复杂，在图3中，在多片换热翅片13中，以实线示出了1个换热翅片13，以虚线示出了其他换热翅片13。
换热翅片13为细长的板状构件，大致而言，其为在板状的传热部13a形成有供中空管12贯通的贯通孔13b(参照图4)的形状。如图3所示，贯通孔13b的内周侧的端面被弯曲而立起，由此形成了用于对中空管12进行钎焊的接合部13c，在被弯曲而立起的接合部13c的顶端突出设置有突边部13d，该突边部13d与相邻的换热翅片13抵接，用于将相邻的换热翅片13的距离保持为一定。另外，在中空管12与中空管12之间的位置，传热部13a的上端(在图3的纸面上为近前侧)也被弯曲而立起，从而形成有用于将相邻的换热翅片13的距离保持为一定的突边部13e。再者，在换热翅片13的两端，传热部13a的端部也被弯曲而立起，从而形成有用于将相邻的换热翅片13的距离保持为一定的突边部13f。因此，多片换热翅片13变为以在相邻的换热翅片13之间形成有等间隔的间隙13g的状态进行排列。在图3中，标注斜线以示出在相邻的换热翅片13之间形成的间隙13g。
图4是表示从图2的(b)中示出的向视Q的方向进行观察所得到的换热翅片13的详细的形状的说明图。如图所示，换热翅片13为在细长的板状构件的长度方向上的多个部位(在图示的例子中为9个部位)等间隔地形成有供中空管12贯通的贯通孔13b的形状。如图中带斜线的箭头所示，燃烧废气自换热翅片13的宽度方向流入。因此，多个贯通孔13b形成为排列在与燃烧废气流动的方向交叉的方向上。另外，换热翅片13的两端被弯曲而形成有突边部13f(参照图3)。再者，在相对于燃烧废气流动的方向而位于上游侧(在图4的纸面上为下侧)的位置，换热翅片13的端部在贯通孔13b的上游侧的部分被弯曲，由此形成有用于在相邻的换热翅片13之间确保间隙13g的突边部13h。
在本实施例中，形成于换热翅片13的贯通孔13b与贯通孔13b之间的部分成为管间部14。在此，如图4所示，换热翅片13的相对于燃烧废气的流动而位于上游侧的端部的形状在管间部14的位置向下游方向后退而形成为波形形状。并且，在端部后退了的多个部位中的一部分，从换热翅片13的端部到管间部14，换热翅片13被以狭缝状切入，由此形成了热膨胀吸收部15。在图4例示出的换热翅片13中，与形成有9个贯通孔13b相对应地使管间部14的数量成为8个，换热翅片13的靠燃烧废气的上游侧的端部在8个部位后退。能够在从该端部后退了的8个部位中所选择出的任意部位(不过，不能选择所有的部位)形成热膨胀吸收部15。将8个管间部14中的、自换热翅片13的端部形成有热膨胀吸收部15的管间部14特别称为选择管间部14s。
如此，若在换热翅片13的相对于燃烧废气的流动而位于上游侧的端部设置热膨胀吸收部15，则即使在炎酷的条件下长期使用换热器10的情况下，由于以下理由，也能够防止在换热翅片13产生龟裂。为了便于说明，首先，考虑在换热翅片13未形成有热膨胀吸收部15的情况。当换热翅片13被燃烧废气加热时，其温度变高而发生膨胀。此外，以下将由热引起的膨胀简称为“热膨胀”。金属材料的热膨胀率(即，温度上升了单位温度时的每单位长度的热膨胀量)对于所有方向而言是均等的，但如图4所示，由于换热翅片13为细长的形状，因此热膨胀量在长度方向(在图4中为左右方向)上变得比在宽度方向(在图4中为上下方向)上大。由于利用贯通换热翅片13的多根中空管12对在该长度方向上产生的较大的热膨胀量进行约束，因此在换热翅片13产生较大的热应力，会导致产生龟裂。因此，可以认为在换热翅片13产生龟裂的理由不仅仅在于换热翅片13温度变高，而直接的理由在于换热翅片13在长度方向上较大地进行热膨胀。
在图4中例示出的换热翅片13具有跨9根中空管12的长度，但中空管12由形成于两个部位的狭缝状的热膨胀吸收部15划分为3个小区域Ra、Rb、Rc，在该3个小区域均具有3根中空管12。由于各小区域Ra、Rb、Rc的长度与换热翅片13整体的长度相比大幅变短，因此还能够大幅度地抑制在长度方向上产生的热膨胀量。其结果是，也能够防止在换热翅片13产生龟裂。关于这一点将进行补充说明。
图5是将换热翅片13的小区域Rb(参照图4)的部分放大示出的说明图。如图所示，在小区域Rb形成有3个贯通孔13b，但在此为了便于说明，将中央的贯通孔13b称为贯通孔13bC，将左侧的贯通孔13b称为贯通孔13bL，将右侧的贯通孔13b称为贯通孔13bR来进行区别。若换热翅片13被加热，则传热部13a的位于中央的贯通孔13bC的周围的部分(图中标注斜线来示出)发生热膨胀，其结果是，左侧的贯通孔13bL被向左侧挤出，右侧的贯通孔13bR被向右侧挤出。在图中，以虚线示出了被向左侧挤出的贯通孔13bL和被向右侧挤出的贯通孔13bR。另外，传热部13a的位于左侧的贯通孔13bL的周围的部分在与贯通孔13bL一起被向左侧挤出了的位置(以虚线示出的位置)向左右侧进行热膨胀。其结果是，存在于比左侧的贯通孔13bL靠左侧的位置的贯通孔13b(省略图示)被进一步向左侧挤出。像这样，在换热翅片13中，热膨胀量在长度方向上进行累积，换热翅片13越长则所累积的热膨胀量变得越大。
但是，若在换热翅片13形成热膨胀吸收部15，则能够利用热膨胀吸收部15对所累积的热膨胀进行吸收。即，在图5示出的例子中，即使传热部13a的位于被向左侧挤出的贯通孔13bL(在图中以虚线表示)的周围的部分进行热膨胀，由于在贯通孔13bL的左侧形成有狭缝状的热膨胀吸收部15，因此，仅是狭缝的右端侧的端部15tR因热膨胀而向左方向进行移动，热膨胀不会向存在于比该端部15tR靠左侧的位置的未图示的贯通孔13b传递。在图5中，以虚线示出了由于热膨胀而向左方向进行移动的热膨胀吸收部15的端部15tR。
同样的情况也适用于位于中央的贯通孔13bC的右侧的贯通孔13bR。即，即使传热部13a的位于被向右侧挤出的贯通孔13bR(在图中以虚线表示)的周围的部分进行热膨胀，在贯通孔13bR的右侧也形成有热膨胀吸收部15。因此，仅是狭缝的左端侧的端部15tL由于热膨胀而向右方向进行移动，热膨胀不会向存在于比该端部15tL靠右侧的位置的未图示的贯通孔13b传递。在图5中，以虚线示出了由于热膨胀而向右方向进行移动的热膨胀吸收部15的端部15tL。
以上，使用图5对形成于换热翅片13的中央的小区域Rb(参照图4)进行了说明，但形成于小区域Rb的左侧的小区域Ra、形成于小区域Rb的右侧的小区域Rc也适用同样的说明。因此，即使换热翅片13被加热而使小区域Ra、Rb、Rc发生热膨胀，通过热膨胀吸收部15的端部15tL向右方向进行移动且端部15tR向左方向进行移动，由此热膨胀也会被吸收，热膨胀不会超过热膨胀吸收部15而进行累积。因此，能够防止在换热翅片13产生龟裂。
此外，由以上说明可知，热膨胀吸收部15的狭缝的宽度h被设定为由于热膨胀而向右方向进行移动的端部15tL和由于热膨胀而向左方向进行移动的端部15tR彼此不会接触的大小。另外，由于在换热翅片13中燃烧废气流入的一侧(上游侧)的温度比下游侧的温度高，因此热膨胀量在换热翅片13的上游侧变得比在换热翅片13的下游侧大。因此，如图4所例示，只要通过自换热翅片13的上游侧的端部形成切口来形成热膨胀吸收部15即可。
在图4示出的例子中，对以下情况进行了说明：在换热翅片13形成热膨胀吸收部15的位置形成于将具有跨9个贯通孔13b的长度的换热翅片13划分为具有跨3个贯通孔13b的长度的小区域Ra、Rb、Rc那样的位置。但是，形成热膨胀吸收部15的位置并不一定为使多个小区域的长度相同的位置，另外，形成热膨胀吸收部15的数量也不是必须为两个。例如，在图6例示出的换热翅片13形成有3个热膨胀吸收部15，这些热膨胀吸收部15形成于将换热翅片13从左侧分割为具有5个贯通孔13b的长度的小区域Ra、具有1个贯通孔13b的长度的小区域Rb、具有两个贯通孔13b的长度的小区域Rc、以及具有1个贯通孔13b的长度的小区域Rd的位置。
由于即使对于这样的中空管12，在小区域Ra、Rb、Rc、Rd所产生的热膨胀也会被热膨胀吸收部15吸收，因此基于与使用图5进行了描述的理由相同的理由，不会因热膨胀的累积而产生较大的热膨胀。当然，由于小区域Ra具有5个贯通孔13b的长度，因此热膨胀进行累积，但若与换热翅片13整体相比，则小区域Ra较短，因此热膨胀的累积量变小。其结果是，由于利用贯通于贯通孔13b的中空管12对热膨胀进行约束而产生的热应力也变得比在未形成有热膨胀吸收部15的情况下产生的热应力小，因此能够抑制龟裂的产生。
此外，如图6所例示，若存在长度较短的小区域(贯通孔13b的数量较少的小区域)和长度较长的小区域(贯通孔13b的数量较多的小区域)，则与较短的小区域相比，在较长的小区域中热膨胀的累积量较大。因此，在换热翅片13形成热膨胀吸收部15时，优选的是，如图4例示出的那样在使多个小区域的长度相同(贯通孔13b的数量相同)的位置、或至少使贯通孔13b彼此之间的数量之差为1个的位置，形成热膨胀吸收部15。
另外，若增加在换热翅片13形成的热膨胀吸收部15的数量，则能够缩短小区域的长度(减少小区域所包含的贯通孔13b的数量)，但另一方面，由于换热翅片13的传热部13a的面积变小，因此换热的效率降低。但是，若从防止小区域中的热膨胀的累积这一观点出发，则小区域所包含的贯通孔13b为1个的情况(例如，图6中的小区域Rb、Rd)和贯通孔13b为3个的情况(例如，图4中的小区域Ra、Rb、Rc)并没有较大的差异。原因如下，如使用图5进行了描述的那样，在小区域所包含的贯通孔13b为3个的情况下，即使在传热部13a的位于中央的贯通孔13bC的周围的部分产生的热膨胀向左侧的贯通孔13bL和右侧的贯通孔13bR传递，并且在该热膨胀的基础上，传热部13a的处于左侧的贯通孔13bL附近的部分和传热部13a的处于右侧的贯通孔13bR附近的部分中的热膨胀进行施加而产生了热膨胀的累积，也会由在左侧的贯通孔13bL、右侧的贯通孔13bR的相邻位置形成的热膨胀吸收部15对热膨胀进行吸收，因此若小区域所包含的贯通孔13b为3个，则实际上不会产生热膨胀的累积。
因此，如图4例示出的换热翅片13那样，在贯通孔13b的数量为3的倍数的情况下，优选的是在小区域所包含的贯通孔13b各为3个的位置形成热膨胀吸收部15。另外，在贯通孔13b的数量不是3的倍数的情况下，优选的是，在形成贯通孔13b为3个的小区域和贯通孔13b为两个或者4个的小区域的位置，形成热膨胀吸收部15。如此，能够尽可能地减少在换热翅片13形成的热膨胀吸收部15的数量，并且能够避免各小区域中的热膨胀的累积。其结果是，能够防止在换热翅片13产生龟裂，并且还能够抑制换热的效率降低。
另外，在以形成不同长度的小区域的方式设置热膨胀吸收部15的情况下，优选的是，在这些小区域相对于向换热翅片13流入的燃烧废气的流动而成为左右对称的位置设置热膨胀吸收部15。例如，随着在图7例示出的换热翅片13中形成有8个贯通孔13b，而形成了贯通孔13b为3个的小区域Ra、小区域Rc和贯通孔13b为两个的小区域Rb。在该情况下，将热膨胀吸收部15形成于如下的位置：使得在中央的位置形成贯通孔13b为两个的小区域Rb，在位于该小区域Rb的左侧的位置形成贯通孔13b为3个的小区域Ra，在位于该小区域Rb的右侧的位置形成贯通孔13b为3个的小区域Rc。如此，即使在换热翅片13产生热应力，由于热应力不会偏向左右方向的一侧地进行分布，因此也能够防止换热翅片13变形的情况。
在上述实施例的换热翅片13中，如图4、图6、图7所例示，对多个贯通孔13b在与燃烧废气的流动交叉的方向(横向)上形成为一列的情况进行了说明。但是，如图8所例示，在换热翅片13中，还存在这样的换热翅片13：除了在燃烧废气流动的方向的上游侧形成的多个贯通孔13b以外，在其下游侧的位置也以一列形成有多个贯通孔13i。对于换热翅片13而言，相对于燃烧废气的流动而位于上游侧的部分的温度比位于下游侧的部分的温度高，因此如图8所示，在相对于燃烧废气的流动而形成有多级的贯通孔13b、贯通孔13i的情况下，只要针对上游侧的贯通孔13b形成热膨胀吸收部15即可。
另外，对上述的实施例的热膨胀吸收部15形成为平面的形状(即，板状的传热部13a的局部以狭缝状被切割的形状)进行了说明。但是，热膨胀吸收部15也可以是立体的形状(即，板状的传热部13a的局部以狭缝状被切割，且对狭缝的两侧或者单侧的传热部13a实施了弯曲加工的形状)。
在图9例示了具有立体的形状的热膨胀吸收部15的换热翅片13。图9的(a)表示换热翅片13的整体形状，图9的(b)是热膨胀吸收部15的放大图。再者，图9的(c)是表示从图9的(b)中的向视R的方向进行观察所得到的热膨胀吸收部15的形状的说明图。图9例示出的热膨胀吸收部15通过以下加工而形成：在换热翅片13的传热部13a形成狭缝状的切口(参照图9的(b))，并且对传热部13a的位于切口的左侧的部分向图9的(b)的纸面上的近前侧进行弯曲加工，对传热部13a的位于切口的右侧的部分向图9的(b)的纸面上的里侧进行弯曲加工。
如此，形成热膨胀吸收部15的狭缝的左侧的端部15tL和狭缝的右侧的端部15tR变为位于不同的平面上(参照图9的(c))。因此，如图9的(c)中箭头所示，即使在为了吸收热膨胀而热膨胀吸收部15的左侧的端部15tL向右方向较大地进行移动并且右侧的端部15tR向左方向较大地进行移动的情况下，左侧的端部15tL和右侧的端部15tR也不会接触。因此，能够将热膨胀吸收部15的狭缝的宽度h(参照图5)设为较小的值。其结果是，能够抑制因形成了热膨胀吸收部15而导致换热翅片13的面积的减少，也能够抑制换热效率的降低。
对于图9例示出的热膨胀吸收部15，说明了如下情况：对传热部13a的处于从换热翅片13的端部形成的狭缝的左右的部分进行弯曲加工，由此形成热膨胀吸收部15。但是，只要使热膨胀吸收部15的左侧的端部15tL和右侧的端部15tR位于不同的平面上就足够了，并不一定需要对传热部13a的位于狭缝的左右的部分进行弯曲加工。因此，也可以是设为，对传热部13a的位于狭缝的单侧的部分进行弯曲加工，而不对传热部13a的位于与所述单侧相反的一侧的部分进行弯曲加工。
在图10例示出了这样的另一方式的具有立体的形状的热膨胀吸收部15的换热翅片13。图10的(a)是换热翅片13的整体形状，在图10的(b)示出了将热膨胀吸收部15放大后的形状，在图10的(c)示出了从图10的(b)中的向视S的方向进行观察所得到的热膨胀吸收部15的形状。对于在图10例示出的热膨胀吸收部15，在换热翅片13的传热部13a形成狭缝状的切口(参照图10的(b))，并且通过对传热部13a的位于切口的左侧的部分进行弯曲加工而形成有与原始平面平行的端部15tL。因此，形成热膨胀吸收部15的狭缝的左侧的端部15tL和狭缝的右侧的端部15tR位于不同的平面上(参照图10的(c))。因此，如图10的(c)中箭头所示，即使为了吸收热膨胀而热膨胀吸收部15的左右的端部15tL、端部15tR较大地进行移动，左右的端部15tL、端部15tR也不会接触。因此，能够将热膨胀吸收部15的狭缝的宽度h(参照图5)设为较小的值，因此能够抑制因形成了热膨胀吸收部15而导致换热翅片13的面积的减少，并且也能够抑制换热效率的降低。
另外，在上述实施例中，对通过在换热翅片13形成狭缝状的切口而形成热膨胀吸收部15的情况进行了说明。但是，热膨胀吸收部15只要是能够容易地变形并吸收热膨胀的形状即可，其也可以并不一定是在换热翅片13形成狭缝状的切口的形状。
在图11例示出了具有不形成狭缝状的切口的热膨胀吸收部15的换热翅片13。图11的(a)是换热翅片13的整体形状，图11的(b)示出了将热膨胀吸收部15放大后的形状，在图11的(c)示出了从图11的(b)中的向视T的方向进行观察所得到的热膨胀吸收部15的形状。对于这样的形状的热膨胀吸收部15，如图11的(c)中箭头所示，即使由于换热翅片13发生热膨胀而导致传热部13a的位于热膨胀吸收部15的左侧的部分向右方向进行移动且传热部13a的位于热膨胀吸收部15的右侧的部分向左方向进行移动，也能够通过形成热膨胀吸收部15的肋的左侧的侧壁15c以及右侧的侧壁15d发生挠曲变形来吸收热膨胀。其结果是，能够防止在换热翅片13产生龟裂。
另外，在图11的(c)示出的例子中，说明了以下情况：形成热膨胀吸收部15的肋的左侧的侧壁15c和右侧的侧壁15d并行地形成，左侧的侧壁15c、右侧的侧壁15d由拱状的顶部部分连结在一起。但是，也可以如图11的(d)所例示那样，使左侧的侧壁15c、右侧的侧壁15d逐渐接近而形成截面形状为山形的肋。即使对于这样形成的热膨胀吸收部15而言，如图11的(d)中箭头所示，即使传热部13a自热膨胀吸收部15的左右移动过来，也能够通过形成热膨胀吸收部15的肋的左侧的侧壁15c和右侧的侧壁15d的挠曲变形来吸收热膨胀，因此能够防止在换热翅片13产生龟裂。另外，如图11所示，对于未设有狭缝状的切口而形成了热膨胀吸收部15的情况，即使形成热膨胀吸收部15，换热翅片13的面积也不会变小，因此也不会出现换热效率降低的情况。
以上，对本实施例的换热器10进行了说明，但本发明并不限于上述的实施例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式进行实施。

Claims (6)

1.一种换热器，其通过使高温气体和比该高温气体的温度低的液体进行换热而对所述液体进行加热，该换热器的特征在于，
所述换热器具有：
框体，其形成供所述高温气体经过的气体通路的局部；
多片传热板，它们以空出供所述高温气体经过的间隙的状态排列于所述框体内；以及
中空管，其贯通所述多片传热板地设置，并且与在所述传热板的间隙内流动的所述高温气体之间进行换热的所述液体经过该中空管的内部，
所述中空管在与所述高温气体在所述传热板的间隙内流动的方向交叉的方向上排列的预定的N个部位，其中，N为3以上的整数，贯通所述多片传热板，
在所述传热板，通过所述中空管在所述N个部位贯通而形成有被相邻的所述中空管夹着的N-1个部位的管间部，并且，
在从所述N-1个部位的管间部中选择出的一部分所述管间部即选择管间部，在从所述传热板的靠所述高温气体流入的一侧的端部到所述选择管间部的范围内，形成有对所述传热板的热膨胀进行吸收的热膨胀吸收部。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，
所述热膨胀吸收部是从所述传热板的靠所述高温气体流入的一侧的端部到所述选择管间部的整个范围形成的切口。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，
所述传热板由所述选择管间部划分为供所述中空管贯通的多个小区域，
所述选择管间部所选择的是在对于任何所述小区域均使贯通所述小区域的所述中空管的数量为3个以下的位置上的所述管间部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，其特征在于，
所述传热板由所述选择管间部划分为供所述中空管贯通的多个小区域，
所述选择管间部所选择的是在所述多个小区域之间使贯通所述小区域的所述中空管的数量之差为1以下的位置上的所述管间部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的换热器，其特征在于，
所述选择管间部所选择的是在所述N-1个部位的所述管间部中位于左右对称的位置的所述管间部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的换热器，其特征在于，
所述中空管在所述N个部位贯通所述传热板，并且在朝向所述高温气体流动的方向而位于下游侧的位置也有多根所述中空管贯通所述传热板，
所述选择管间部从在上游侧的所述N个部位贯通的所述中空管所夹着的所述N-1个部位的所述管间部中进行选择。
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