CN1981983A - 潜在热回收型热交换器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种潜在热回收型热交换器的制造方法，在燃烧排气流动的躯干部内配置有多根蛇行状的吸热管(41)，将这些吸热管的一端部和另一端部分别连接于流入集合件(421)和流出集合件(422)，使被加热体从流入集合件经由吸热管流到流出集合件；使燃烧排气中的水蒸气在吸热管的外面凝结，回收潜在热，可以尽可能的低成本来制造回收该潜在热的潜在热回收型热交换器。将弯曲加工成蛇行状的多根吸热管(41)的一端部和另一端部分别插入到流入集合件(421)和流出集合件(422)，在组装副装配装置之后，将副装配装置投入到加热炉中，以进行将这些吸热管(41)的各端部钎焊接到流入集合件(421)、(422)上的炉中钎焊接。而且，在炉中钎焊接工序中还对吸热管(41)施以除去残余应力的热处理。

Description

潜在热回收型热交换器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种使燃烧排气中的水蒸气凝结以回收潜在热的潜在热回收型热交换器的制造方法。
背景技术
以往，众所周知，作为这种潜在热回收型热交换器，在燃烧排气流动的躯干部内配置多根蛇行状的吸热管，将这些吸热管的一端部和另一端部分别连接于流入集合件及流出集合件，使被加热流体从流入集合件经由这些吸热管流到流出集合件，使燃烧排气中的水蒸气在吸热管的外面凝结，回收潜在热(例如参照特开2004-271109号公报)。
在这种装置中，各集合件为铸造制品，在各集合件形成有吸热管用的筒状的插入口，以在吸热管的各端部的外周安装有O型环的状态而将各端部插入各集合件的插入口，并通过卡具等进行卡止以防止脱落。然而，根据该装置，O型环以及卡具均为必需品，增加了零件数量，从而产生成本提高的问题。
但是，在凝结型热交换器中，为了防止因燃烧排气中的氧化物的溶入而成强酸性的凝结水对吸热管造成的腐蚀，吸热管不是使用一般的热交换器所使用的钢管，而是由不锈钢等耐腐蚀性金属来形成的。然而，就将这种吸热管弯曲加工成蛇行状而不进行另外处理的话，有可能因为残余应力而产生应力腐蚀裂纹。由此，必须在吸热管的弯曲加工后施以热处理(固溶解处理)以除去残余应力。
发明内容
本发明着眼于蛇行状的吸热管的热处理的必要性，以提供一种能以尽可能低的成本来制造凝结型热交换器的方法为其课题。
为解决上述课题，本发明的潜在热回收型热交换器的制造方法，在燃烧排气流动的躯干部内配置有多根蛇行状的吸热管，将这些吸热管的一端部和另一端部分别连接于流入集合件及流出集合件，使被加热流体从流入集合件经由这些吸热管流到流出集合件，在吸热管的外面使燃烧排气中的水蒸气凝结，回收潜在热，其特征在于，包括：将弯曲加工成蛇行状的多根吸热管的一端部和另一端部分别插入到流入集合件和流出集合件以组装副装配装置的工序、以及将副装配装置投入到加热炉中以进行将这些吸热管的各端部钎焊接到各集合件上的炉中钎焊接工序；在炉中钎焊接工序中还对吸热管施以除去残余应力的热处理。
根据本发明，由于将吸热管的各端部钎焊接到各集合件上，因此不需要像以往那样的O型环及卡具，消减了零件数量。另外，在炉中钎焊接工序中还对吸热管施以了热处理，以除去残余应力。由此，不用另外对吸热管施以热处理，再结合零件数量的消减，则可以尽可能地降低凝结型热交换器的制造成本。
另外，为了流入集合件及流出集合件的轻量化及低成本化，各集合件最好是由开口设置有吸热管的各端部的插入口的主体板、以及与主体板之间构成封堵空间的盖板构成的薄金属板制品。这种场合，一般情况下，可以考虑在主体板的周围与盖板的周围形成平面状的凸缘部，再将主体板的凸缘部与盖板的凸缘部以重合的状态进行钎焊接，来制造各集合件。在此，为确保主体板与盖板的结合强度则必须将凸缘部增大到某种程度的宽幅。这样，该较宽幅的凸缘部则会伸出到集合件的外侧，导致集合件大型化。
对此，如果在主体板的周围形成出直角弯向盖板侧的弯曲缘部，而且同时在盖板的周围形成出直角弯向主体板侧的弯曲缘部，在主体板与盖板的弯曲缘部处使两者嵌合，并对弯曲缘部彼此进行钎焊接的话，凸缘部则不会伸出到集合件的外侧，从而可以实现集合件小型化。然而，这种场合，在确保主体板与盖板的结合强度之后，又必须尽可能地减少两者的弯曲缘部间的间隙。由此，因为弯曲缘部彼此间的干扰，以致难以进行主体板与盖板的组合作业。
为了解决上述的问题，最好是在主体板的周围与盖板的周围形成：相互向同一方向倾斜弯曲的弯曲缘部；将主体板的弯曲缘部与盖板的弯曲缘部以重合的状态进行钎焊接，来制造各集合件。即，据此，不会产生弯曲缘部彼此间的干扰，从而可以容易地组合主体板和盖板。此外，弯曲缘部与平面状的凸缘部相比，伸出到集合件外侧的伸出量比较少，从而可以实现集合件小型化。
另外，虽然在副装配装置的组装前，也可以预先将主体板的弯曲缘部与盖板的弯曲缘部进行钎焊接，但是，如果主体板的弯曲缘部与盖板的弯曲缘部的钎焊接是在所述炉中钎焊接工序中来进行的话，则可以实现制造成本的进一步的消减。
附图说明
图1表示具有副热交换器的供热水器的主视图，且该副热交换器是由按照本发明方法制造出的潜在热回收型热交换器来构成的；
图2表示沿图1中II-II线剖开的剖面侧视图；
图3表示沿图2中III-III线剖开的剖视图；
图4表示设置在图1中的副热交换器上的流入集合件的分解状态的立体图；
图5表示图4中的流入集合件的组装状态的纵向剖视图；
图6表示图1中的副热交换器的副装配装置的组装状态的立体图。
具体实施方式
参照图1，1是供热水器的外部壳体，在外部壳体1内配置有：内置燃烧器(未图示)的燃烧筐2、燃烧筐2上方的主热交换器3、以及主热交换器3上方的副热交换器4。另外，在燃烧筐2下侧配置有：将燃烧用空气供给燃烧筐2内的燃烧鼓风机5。
主热交换器3设置有：在燃烧器的燃烧排气流动的躯干部30内以在前后方向(图1纸面的垂直方向)存在有间隙的方式层叠的多个吸热片(未图示)、贯通这些吸热片的且以前后方向为其较长方向配置的多个吸热管31。而且，在躯干部30的前后板的外面，如图1、图2所示，经2个U形弯接管32来连接主热交换器3的吸热管31，从而构成从上游端的吸热管31-S到下游端的吸热管31-E的一连串的热交换水路。主热交换器3的上游端的吸热管31-S经由副热交换器4而连接有供水管K1，下游端的吸热管31-E连接有出热水管K2。而且，在打开出热水管K2下游端的出热水阀(未图示)而使副热交换器4及主热交换器3中通水时，燃烧器被点火，被副热交换器4及主热交换器3加热的温水从出水阀流出来。
副热交换器4为潜在热回收型热交换器，如图2、图3所示，其具有配置在躯干部40内的蛇行状的多根(本实施方式中为6根)吸热管41。躯干部40具有后部逐渐抬高倾斜的底板部401，在底板部401的后部开口设置有排气导入口402。而且，通过主热交换器3后的燃烧器的燃烧排气经由主热交换器3上的排气罩33而从排气导入口402流入到躯干部40内。另外，在躯干部40的前面设置有排气排出口403，燃烧排气在躯干部40内朝向排气排出口403流动。
在躯干部40的横向一侧的侧板404的内面安装有：连接多根吸热管41的一端部的前侧的流入集合件421、以及连接这些吸热管41的另一端部的后侧的流出集合件422。而且，将供水管K1连接于流入集合件421，同时将与主热交换器3上游端的吸热管31-S相连的连接管K3连接于流出集合件422。一旦打开出水阀，作为被加热流体的水则从流入集合件421并经由多根吸热管41流到流出集合件422，燃烧排气中的水蒸气在吸热管41的外面凝结，潜在热被回收。这样，被潜在热所预热了的水又从副热交换器4被供给主热交换器3。
吸热管41，是将耐腐蚀性金属例如不锈钢制的波纹钢管弯曲加工成蛇行状来形成的。在此，若弯曲加工不锈钢制的管后不进行另外处理的话，有可能残留有应力，因该残余应力而产生应力腐蚀裂纹。由此，必须在弯曲加工后施以热处理(固溶解处理)以除去残余应力。
另外，为了实现轻量化和低成本，流入集合件421及流出集合件422均为薄金属板制品。对此详细而言，如图4、图5所示，各集合件421、422是由不锈钢制的主体板421、以及与主体板421之间构成封堵空间的不锈钢制的盖板422构成。在主体板421上开口设置：与多个吸热管41对应的吸热管41用的多个插入口423，在盖板422上设置：供水管K1或连接管K3用的单一的接合(joint)部424。另外，在主体板421的周围和盖板422的周围形成有：相互向同一方向倾斜弯曲的弯曲缘部421a、422a。而且，将主体板421的弯曲缘部421a与盖板422的弯曲缘部422a以重合的状态进行钎焊接，来制造各集合件421、422。
另外，在本实施方式中，若以从主体板421朝向盖板422的方向作为横向外侧，则使主体板421和盖板422两者的弯曲缘部421a、422a弯曲到横向外侧。而且，在主体板421的弯曲缘部421a的前端形成有：针对于躯干部40的侧板404而言的各集合件421、422的安装部425。另外，也可以使弯曲缘部421a、422a的弯曲方向朝向横向内侧。另外，在本实施方式中，将流入集合件421和流出集合件422上下翻转后两者完全相同。
另外，也可以考虑以形成在主体板421与盖板422这两者周围的平面状的凸缘部，来重合主体板421与盖板422，从而进行钎焊接。然而，若这样的话，凸缘部则会较大幅度地伸出到集合件421、422的外侧，导致集合件421、422大型化。另外，还可以考虑在主体板421的周围形成出直角弯向盖板422侧的弯曲缘部，而且同时在盖板422的周围形成出直角弯向主体板421侧的弯曲缘部，并使主体板421与盖板422两者的弯曲缘部彼此嵌合，从而进行钎焊接。然而，这种场合，在确保主体板421与盖板422的结合强度之后，又必须尽可能地减少两者的弯曲缘部间的间隙。由此，因为弯曲缘部彼此间的干扰，以致难以进行主体板421与盖板422的组合作业。对此，在本实施方式中，由于不会产生两者的弯曲缘部421a、422a彼此间的干扰，可以容易地组合主体板421和盖板422，因此，作业性比较好。此外，弯曲缘部421a、422a与平面状的凸缘部相比，伸出到集合件421、422外侧的伸出量比较少，从而可以实现集合件421、422小型化。
在制造副热交换器4时，首先，将弯曲加工成蛇行状的热处理前的多根吸热管41的一端部和另一端部、以在其外面涂敷焊料(糊状的镍焊料等)的状态插入流入集合件421及流出集合件422的主体板421的插入口423。接着，使得两者的弯曲缘部421a、422a彼此相重合地将盖板422组合到各集合件421、422的主体板421上，以组装图6所示的副装配装置(subassembly)。此时，预先要在主体板421的弯曲缘部421a和盖板422的弯曲缘部422a中的至少一方上涂敷焊料。
然后，将副装配装置投入到加热炉(未图示)中，进行炉中钎焊接处理。据此，将多根吸热管41的一端部和另一端部分别焊接到流入集合件421和流出集合件422上，而且同时还将各集合件421、422的主体板421和盖板422进行焊接。此外，在炉中钎焊接处理中还对吸热管41施以热处理(固溶解处理)，以除去吸热管41的残余应力。
在炉中钎焊接处理后，在流入集合件421及流出集合件422的安装部425处而将副装配装置安装在侧板404上。此时，各集合件421、422的接合部424通过侧板404而突出到其外面。最后，再将侧板404安装到躯干部40的一侧面，这样则将吸热管41收装于躯干部40中。
如果通过以上的方法制造副热交换器4的话，不使用O型环及卡具，就可以将各吸热管41接到各集合件421、422上，从而可以消减零件数量。而且，不用另外对吸热管41施以热处理就可以除去残余应力，再结合零件数量的消减，则可以尽可能地降低副热交换器4的制造成本。
另外，在本实施方式中，虽然在副装配装置的炉中钎焊接工序中对各集合件421、422的主体板421和盖板422进行了钎焊接，但是，也可以在副装配装置的组装之前，对各集合件421、422的主体板421和盖板422进行钎焊接，来制造各集合件421、422。然而，这样的话，就必须要有只对各集合件421、422进行的钎焊接工序。对此，根据本实施方式，则不需要集合件421、422专用的钎焊接工序，这在成本方面比较有利。
以上是参照附图说明了本发明的实施方式，但是，本发明并不仅限于此。例如，也可以将躯干部40的侧板404作为流入集合件421及流出集合件422的共用的主体板，而将流入集合件421用及流出集合件422用的盖板钎焊接在侧板404的外面。另外，在上述实施方式中，虽然将本发明适用在了供热水器的由副热交换器4构成的潜在热回收型热交换器的制造方面，但是，本发明也同样可以适合于除了供热水器之外所使用的潜在热回收型热交换器的制造方面。

Claims (3)

1.一种潜在热回收型热交换器的制造方法，在燃烧排气流动的躯干部内配置有多根蛇行状的吸热管，将这些吸热管的一端部和另一端部分别连接于流入集合件及流出集合件，使被加热流体从流入集合件经由这些吸热管流到流出集合件，使燃烧排气中的水蒸气在吸热管的外面凝结，回收潜在热，其特征在于，
包括：将弯曲加工成蛇行状的多根吸热管的一端部和另一端部分别插入到流入集合件和流出集合件以组装副装配装置的工序、以及
将副装配装置投入到加热炉中以进行将这些吸热管的各端部钎焊接到各集合件上的炉中钎焊接工序；
在炉中钎焊接工序中还对吸热管施以除去残余应力的热处理。
2.根据权利要求1所述的潜在热回收型热交换器的制造方法，其特征在于，
所述各集合件由开口设置有所述吸热管用的插入口的主体板、以及与主体板之间构成封堵空间的盖板构成；
在主体板的周围与盖板的周围形成：相互向同一方向倾斜弯曲的弯曲缘部；
将主体板的弯曲缘部与盖板的弯曲缘部予以重合的状态进行钎焊接，来制造各集合件。
3.根据权利要求2所述的潜在热回收型热交换器的制造方法，其特征在于，
所述主体板的弯曲缘部与所述盖板的弯曲缘部的钎焊接是在所述炉中钎焊接工序中来进行的。
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