JP2004125196A

JP2004125196A - Heat exchanger for water heater

Info

Publication number: JP2004125196A
Application number: JP2002285889A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Ninagawa; 蜷川　　稔英; Hiroyuki Osakabe; 長賀部　　博之; Shigeki Okochi; 大河内　　隆樹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve joining strength of a tube. <P>SOLUTION: The tube 110 is formed by joining a peripheral edge part of a pair of tube plates 111 and 112. A winding fastening part 112a is formed in the peripheral edge part of the tube plates 111 and 112. A cutout part 112c is formed toward a folding-back part 112b from the peripheral edge part in the winding fastening part 112a. Thus, the winding fastening part 112a can be calked without requiring large force. As a result, brazing performance can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、給湯器などに内蔵され、水蒸気を含む高温の気体と熱交換し、給湯水を加熱する熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、伝熱面積を大きく確保できる熱交換器として、ドロンカップタイプの熱交換器が知られている。この熱交換器は、２枚のプレート部材を対向接合してチューブを形成し、チューブの外側にアウタフィンを配置して複数段に積み重ねた積層構造としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０５０９５号公報（［００１６］欄、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３３６８９５号公報（［００１９］欄、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載されたドロンカップタイプの熱交換器を給湯器等に適用する場合、放熱性能向上のためにチューブ内部の流体通路にインナーフィンを配置することがある。
【０００５】
給湯器の使用停止時、給湯水は熱交換器内部から排水されるが、このようなチューブの内部にインナーフィンを配置する熱交換器において、熱交換性能を向上させるために、高密度なフィンが設けられていると、フィンに給湯水が保水される可能性がある。特許文献１に記載されたように、チューブを構成する２枚のプレート部材の周縁部を貼り合わせるようにろう付けした構造であると、特に、冬季などの低温時にチューブの接合部の近傍において給湯水が保水された状態であると、保水された給湯水が凍結・膨張し、チューブが変形して熱交換器に悪影響を及ぼす可能性がある。これに対して、２枚のプレートの周縁部を巻き締めした後、溶接などによって接合する熱交換器が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されたように、プレートの全周にわたって巻き締めを行う場合、巻締部の幅が大きく、巻き締めを行うにあたって必要とされる力が増大してしまう。
【０００７】
また、プレートが角部や切欠部を有する形状であると、角部や切欠部において巻き締めた部分にシワや割れが発生してしまう。巻き締めた部分にシワが発生すると、プレート同士の間に隙間ができてしまって、ろう付け性が低下してしまう。一方、巻き締めた部分に割れが発生すると、ろう付け面積が減少してしまう。
そのため、プレートの巻き締めた部分にシワや割れが発生すると、プレート同士の接合強度が低下する可能性があるといった問題点を有する。
【０００８】
本発明は、上記点に基づいてなされたものであり、２枚のプレートを対向接合して形成された流水通路を有する給湯器用熱交換器において、巻き締めを行うにあたって必要とされる力を増大させることなく、流水通路の接合強度を向上させることを防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、互いの周縁部にて接合された２枚のプレートからなり、内部に給湯水が流れるる複数本のチューブを有する熱交換器において、２枚の前記プレートのうち少なくとも一方の前記プレートには、他方のプレートの接合面側から他面側へと折り返して前記他方のプレートの周縁部を挟み込むように巻き締めする巻締部が形成され、前記巻締部には、前記プレートの周縁から、前記一方のプレートの周縁部が折り返された折返部に向けて延びる切欠部が形成されているので、巻締部を幅の小さな複数の部分に分断することができるので、広範囲に巻き締めを行う場合であっても、巻締部をかしめる際に必要となる力の増大を抑制することができる。また、巻締部は切欠部によって複数の部分に分断されているので、巻締部をかしめた際に巻締部にシワや割れが発生してしまうことを防止することができ、プレート同士の接合強度を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明によれば、実施に適した形状とすることができる。
【００１３】
さらに請求項３記載の発明によれば、巻き締めされるプレートの端部と、巻締部の連結部との間に隙間が形成されるので、この隙間にろう材が溜まるろう溜りを形成することができ、切欠部のろう付け性を向上させることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、全ての連結部において、巻き締めされるプレートの端部と、巻締部の連結部との間にろう溜りを形成することができ、プレート同士の接合強度をより増大させることができる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、巻締部が形成されていない部位において、固定部材によってプレート同士を固定するため、より確実にプレート同士のろう付けを行うことができ、接合強度を向上させることができる。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、実施に適した形状とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は熱交換器１の上面図、図２は熱交換器１の正面図、図３は熱交換器１の側面図である。
【００１９】
本発明の給湯器用熱交換器（以下、熱交換器）１００は、給湯器に使用されて給湯水と燃焼ガスとの間で熱交換を行うものであり、図１に示すように、複数のチューブ１１０をアウターフィン（以下、フィン）１３０と共に積層して構成される所謂ドロンカップタイプと呼ばれる熱交換器１００であり、全体が組み付けられた後、一体ろう付けによって製造される。
【００２０】
この熱交換器１００は図２に示すように、チューブ１１０の長手方向が略水平と成る姿勢で使用されるようにしており、燃焼ガスは、上側から下側に向けて供給される。また、この熱交換器１００を構成する各部材（以下で説明）は、ここでは、すべてステンレス系の材料としており、各部材が熱交換器１００の形状に組み立てられた後に、一体でろう付けされている。
【００２１】
チューブ１１０は、積層方向の一端側に配されるチューブ１１０Ａ、積層方向の他端側に配されるチューブ１１０Ｃ、チューブ１１０Ａとチューブ１１０Ｃとの間に配される複数のチューブ１１０Ｂよりなる。
【００２２】
チューブ１１０Ｂは、図９，１０に示すチューブプレート１１１とチューブプレート１１２を、図４〜８に示すように２枚一組で最中合わせに接合することで形成されている。チューブ１１０Ａは、チューブプレート１１２と図１１に示すチューブプレート１１１’とを、チューブ１１０Ｃはチューブプレート１１１と図１２に示すチューブプレート１１２’とを、それぞれ２枚一組で最中合わせに接合することで形成されている。
【００２３】
チューブプレート１１１、１１２は、基本形状同一の絞り加工によって形成されており、その外周部にはフランジ部１１１ｂが設けられ、また内部には絞り形状の内側に突出して水平方向に延びる打ち出し部１１１ｃが設けられている。両チューブプレート１１１、１１２が最中合わせされた時に、このフランジ部１１１ｂおよび打出し部１１１ｃが、互いに当接するようにしている。
【００２４】
そして、互いに当接する打出し部１１１ｃはチューブ１１０内における仕切り壁１１３を形成し、チューブ１１０の一方の長手方向端部側（図４中の左側）で連通するＵ字状の流路、即ち上側流路１１４と下側流路１１５を形成している。
この両流路１１４、１１５の形成される部位がチューブ１１０の扁平管部１１０ａを成している。両流路１１４、１１５は、チューブ１１０の他方の長手方向端部側（図４中の右側）に形成される一組のタンク部１１０ｂにそれぞれ通じており、このタンク部１１０ｂには連通口１１１ａが開口している。
【００２５】
両チューブプレート１１１、１１２は、一方のチューブプレート１１２の周縁部に巻締部１１２ａが設けられていること以外は略同一形状であって、上記説明のように同一の絞り形状としていることから、周縁部１１１ｅの断面形状は両者同一となっている。
【００２６】
チューブプレート１１２には外周部に複数の巻締部１１２ａが設けられており、両チューブプレート１１１、１１２を組み合わせた後に、この巻締部１１２ａをかしめることによってチューブ１１０の形状を保持するようにしている。なお、本発明においては、この巻締部１１２ａに特徴部を持たせており、詳細については後述する。
【００２７】
タンク部１１０ｂは、扁平管部１１０ａより厚み幅が大きく設けられ、そのタンク部１１０ｂを形成するチューブプレート１１１、１１２の外表面には、連通口１１１ａを囲むように平坦部１１１ｄが設けられている。また、タンク部１１０ｂの内部には、強度部材としての三日月状を成すブッシング１１６が挿入されている。
【００２８】
両チューブプレート１１１、１１２は略矩形形状を有しているが、給湯器の作動停止時の扁平管部１１０ａでの給湯水の滞留を抑制するために、タンク部１１０ｂは扁平管部１１０ａよりも外方に若干突出しており、段差形状を有している。
【００２９】
複数のチューブ１１０は、図１に示すように、互いのタンク部１１０ｂ同士が連ねて積層され、平坦部１１１ｄ同士が接合される。これにより、タンク部１１０ａに開口する連通口１１１ａを通じて各チューブ１１０の流路１１４、１１５が相互に連通している。そして、チューブ１１０の内部には、伝熱面積を増大するとともに、チューブの耐圧強度を確保するためにインナーフィン１２０が挿入されている。インナフィン１２０は、伝熱性に優れる金属製（例えばステンレス、アルミニウムなど）の薄板材を凹凸状に交互に折り曲げて形成され、かつ凹部と凸部が直線的に連続するのではなく、断続的に横方向にオフセットして設けられた、所謂オフセットフィンである。インナフィン１２０は、図４に示すように、チューブ１１０内に形成される略Ｕ字状の流水通路の折り返し部より上流側と下流側とに分割して設けられている。
【００３０】
フィン１３０は、図１に示すように、全体形状として薄板材を凹凸状に折り曲げて形成されるもので、その凹凸状空間を燃焼ガスが流れるように配置され、チューブ１１０の扁平管部１１０ａの表面に接合されている。尚、フィン１３０の凹凸状部には切り起こし部１３１が燃焼ガスの流れ方向に複数設けられており、乱流効果による燃焼ガス側の熱伝達促進を図るようにしている。
【００３１】
なお、チューブ１１０Ａは、チューブ１１０Ａを構成する２枚のプレートのうち一枚のチューブプレートの連通口の形状がチューブ１１０Ｂの連通孔１１１ａと異なっていること以外はチューブ１１０Ｂと同一の形状を有しているので、詳細な説明は省略する。また、チューブ１１０Ｃは、チューブ１１０Ｃを構成する２枚のプレートのうち一枚のチューブプレートの連通口が形成されていないこと以外はチューブ１１０Ｂと同一の形状を有しているので、詳細な説明は省略する。
【００３２】
そして、積層方向の一端側に配されるチューブ１１０Ａには、図１、３に示すように給湯水の給湯口１４０と出湯口１５０とがタンク部１１０ｂに接合されている。また、チューブ１１０の積層方向の両端側には、それぞれ補強プレート１６０が接合されている。
【００３３】
続いて、本発明の要部である巻締部１１２ａについて述べる。
【００３４】
チューブプレート１１２の周縁部に形成された巻締部１１２ａには、チューブプレート１１１の内面側から外面側へ折り返される折返部１１２ｂと、チューブプレート１１２の周縁部から折返部１１２ｂへと向かって延びる切欠部１１２ｃが形成されている。チューブプレート１１１がチューブプレート１１２に巻き締めされた際に、切欠部１１２ｃの端部とチューブプレート１１１の端部とがほぼ同じ位置となるように切欠部１１２ｃは形成されている。
【００３５】
この２枚のチューブプレート１１１、１１２は、図５〜８に示すように、チューブプレート１１２の巻締部１１２ａを折り返して、チューブプレート１１１の端部を両側から挟み込むように巻締めして組付けられ、ろう付けされる。
【００３６】
次に、上記構成に基づく熱交換器１００の作動およびその作用効果について説明する。給湯水は、熱交換器１００の給湯口１４０から各チューブ１１０の一方のタンク部１１０ｂへ流入し、その一方のタンク部１１０ｂから扁平管部１１０ａに形成される下側流路１１５および上側流路１１４を流れて他方のタンク部１１０ｂへ流入し、その他方のタンク部１１０ｂから出湯口１５０を通って流出する。
【００３７】
一方、燃焼ガスは、熱交換器１００の上方から下方へ向かって流れ、熱交換器１００を通過する際に給湯水との熱交換を行い給湯水を加熱する。この時、燃焼ガスは、少なくとも熱交換器１００の出口側で露点温度以下（例えば３０〜５０℃）まで温度低下して凝縮する。即ち、この熱交換器１００は、燃焼ガスの顕熱だけでなく、燃焼ガスが凝縮する際に放出される潜熱をも吸収して給湯水を加熱することができる。
【００３８】
本実施の形態によれば、巻締部１１２ａには切欠部１１２ｃが形成されており、複数の部分に分割されているため、チューブプレート１１１に巻締部１１２ａをかしめる際に、大きな力を必要としない。
【００３９】
また、巻締部１１２ａをかしめても、チューブ１１０Ａ〜Ｃの角部や段差形状の部分において巻締部にシワや割れが発生してしまうことを防止することができ、ろう付け性を確保することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
上述した実施の形態では、巻き締めされるチューブプレート１１１の端部とほぼ同じ位置となるように切欠部１１２ｃが形成された実施例について述べたが、巻締部同士が連結された形状を有するものとしてもよい。なお、第１の実施の形態とほぼ同様の構造については、詳細な説明を省略する。
【００４１】
図１３は本実施の形態におけるチューブ２１０を示す平面図である。図１４〜１７は、チューブ２１０の巻締部２１２ａを示す断面図である。
【００４２】
チューブ２１０は、チューブプレート１１１、２１２と２枚一組で最中合わせに接合することで形成されている。チューブプレート２１２の巻締部２１２ａには、第１の実施の形態に比べて切欠部２１２ｃが若干浅く形成されており、複数の巻締部２１２ａ同士は連結部２１２ｄによって連結されている。この連結部２１２ｄの端面がチューブプレート１１１の外側の面とほぼ同一面上に位置するように、切欠部２１２ｃは形成されている。そのため、図１６に示すように、チューブプレート１１１の端面を覆うように連結部２１２ｄは折り返されているので、チューブプレート１１１の端面と連結部２１２との間に隙間２１２ｅが形成される。ろう付け時、この隙間２１２ｅにろう材をためることができるので、チューブプレート１１１、２１２同士の接合強度を向上させることができる。
【００４３】
なお、第１６図に図示した切欠部２１２ｃよりもより切欠部を浅くし、連結部２１２ｄが折返部２１２ｂよりもチューブプレート１１１の外側の面まで延びた形状としてもよい。このような形状とすることによって、さらに接合強度を向上させることができる。
【００４４】
（第３実施形態）
図１８は、第３の実施の形態を示す図であり、チューブ３１０は２枚のチューブプレート１１１、３１２とを最中合わせに接合することで形成されている。
【００４５】
図１８〜２１に示すように、チューブプレート３１２の周縁部には、巻締部３１２ａが形成されており、この巻締部３１２ａによってチューブプレート１１１はチューブプレート３１２に巻締められる。チューブプレート３１２の周縁部のうち、巻締部３１２ａが形成されない部分にも、第２の実施の形態において述べた連結部２１２ｄと同様に、巻き締めされるチューブプレート１１１の外側の面とほぼ同一面上に位置するように折り返した折返部３１２ｅが設けられている。
【００４６】
このような形状とすることによって、チューブプレート３１２の全周にわたってろう溜りを形成することができ、チューブ３１０の接合強度をより向上させることができる。
【００４７】
（第４実施形態）
ところで、上述した実施の形態において述べた、２枚のチューブプレート１１１、１１２は、伝熱性に優れる金属製（例えばステンレス、アルミニウムなど）の板材をプレス加工することによって成形される。
【００４８】
この板材は、型抜き、絞り、整形、穴明きなどの複数の加工を、板材にプレス加工することによって成形されるが、この際、チューブプレート１１１、１１２となる部分は、図２２に示すように、橋状部４１０によって枠部４００と接続された状態で次工程へと送られ、最終的にチューブプレート１１１、１１２がこれらの橋状部から切り離される。
【００４９】
チューブプレート１１１、１１２が橋状部４１０から切り離されるにあたって、チューブプレート１１１、１１２の周縁部の他の部位との間に段差が形成されるため、橋状部４１０から切り離される部位を巻き締めすることはできない。
【００５０】
そこで、橋状部４１０から切り離される部位をＵ字状のクリップ（固定部材）で固定する構造としてもよい。
【００５１】
図２３は、本実施形態におけるチューブの平面図であり、図２４は図２３のＪ−Ｊ線断面図である。
【００５２】
チューブ５１０は、２枚のチューブプレート１１１、５１２とを最中合わせに接合することで形成されている。なお、チューブプレート５１２には、第１実施形態におけるチューブプレート１１２と同様に、巻締部５１２ａ、切欠部５１２ｂがそれぞれ形成されている。板材のプレス加工時、橋状部４１０から切り離された際、チューブプレート５１２には段差５１２ｄが形成される。
【００５３】
チューブプレート１１１は、巻締部５１２ａによって巻き締めされるとともに、段差５１２ｄと対向する部位においてチューブプレート５１２とクリップ５００によって固定される。その結果、巻き締めのできない部位においても、チューブプレート１１１と５１２とをしっかりと固定することができ、ろう付け性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の上面図である。
【図２】図（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るチューブの平面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図４におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図８】図４におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図９】図（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの平面図であり、図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの側面図であり、図（ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの上面図である。
【図１０】図（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの平面図であり、図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの側面図であり、図（ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの上面図である。
【図１１】図（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの平面図であり、図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの側面図であり、図（ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの上面図である。
【図１２】図（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの平面図であり、図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの側面図であり、図（ｃ）本発明の第１の実施の形態に係るチューブプレートの上面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るチューブの平面図である。
【図１４】図１３のＥ−Ｅ断面図である。
【図１５】図１３のＦ−Ｆ断面図である。
【図１６】図１３のＧ−Ｇ断面図である。
【図１７】図１３のＨ−Ｈ断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態におけるチューブの平面図である。
【図１９】図１８のＩ−Ｉ断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態におけるチューブプレートの巻締部の断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態におけるチューブプレートの巻締部が形成されていない部位の折返部の断面図である。
【図２２】チューブプレートの成形の一工程における状態を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るチューブの平面図である。
【図２４】図１３のＪ−Ｊ断面図である。
【符号の説明】
１…熱交換器、
１１０…チューブ、
１１１…チューブプレート、
１１２…チューブプレート、
１１２ａ…巻締部、
１１２ｂ…折返部、
１１２ｃ…切欠部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a heat exchanger that is built in a water heater or the like, exchanges heat with a high-temperature gas containing water vapor, and heats hot water.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a drone cup type heat exchanger has been known as a heat exchanger capable of securing a large heat transfer area. This heat exchanger has a laminated structure in which two plate members are opposedly joined to form a tube, outer fins are arranged outside the tube, and are stacked in a plurality of stages (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-105095 A ([0016] column, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-336895 A ([0019] column, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the drone cup type heat exchanger described in Patent Literature 1 is applied to a water heater or the like, an inner fin may be arranged in a fluid passage inside a tube in order to improve heat radiation performance.
[0005]
When the use of the water heater is stopped, hot water is drained from the inside of the heat exchanger.In such a heat exchanger in which inner fins are arranged inside the tubes, high-density fins are used to improve the heat exchange performance. Is provided, there is a possibility that hot water is retained in the fins. As described in Patent Literature 1, a structure in which the peripheral portions of two plate members constituting a tube are brazed so as to be bonded to each other, particularly, hot water is supplied in the vicinity of a joint portion of the tubes at a low temperature in winter or the like. If the water is in a water-retained state, the water-retained hot water freezes and expands, which may deform the tube and adversely affect the heat exchanger. On the other hand, there is known a heat exchanger in which the peripheral portions of two plates are tightened and then joined by welding or the like (for example, see Patent Document 2).
[0006]
However, as described in Patent Literature 2, in the case of performing the tightening over the entire circumference of the plate, the width of the tightening portion is large, and the force required for performing the tightening increases.
[0007]
In addition, if the plate has a shape having a corner or a notch, wrinkles or cracks may occur at the corners or the notched portion where the plate is wound. If wrinkles occur in the tightened portion, a gap is formed between the plates, and the brazing property is reduced. On the other hand, if a crack occurs in the tightened portion, the brazing area decreases.
For this reason, when wrinkles or cracks occur in the tightened portion of the plate, there is a problem that the bonding strength between the plates may be reduced.
[0008]
The present invention has been made based on the above-described points, and in a heat exchanger for a water heater having a flowing water passage formed by joining two plates facing each other, the force required for tightening the water is increased. An object of the present invention is to prevent the joining strength of the flowing water passage from being improved without causing the flow water passage to be joined.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0010]
It should be noted that reference numerals in parentheses of the above-described units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0011]
According to the invention as set forth in claim 1, in the heat exchanger including two plates joined at the peripheral portions thereof and having a plurality of tubes through which hot water flows, two plates are provided. At least one of the plates is formed with a tightening portion that is folded back from the joining surface side of the other plate to the other surface side to sandwich the peripheral portion of the other plate, and is formed on the tightening portion. Is formed with a notch extending from the periphery of the plate to the folded portion where the periphery of the one plate is folded, so that the tightened portion can be divided into a plurality of small width portions. Therefore, even in the case of performing wide-area tightening, it is possible to suppress an increase in force required for caulking the tightened portion. Further, since the wound portion is divided into a plurality of portions by the cutout portion, it is possible to prevent wrinkles and cracks from being generated in the tightened portion when caulking the tightened portion, and it is possible to prevent the plates from being separated. The joining strength can be improved.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, a shape suitable for implementation can be obtained.
[0013]
Further, according to the third aspect of the present invention, since a gap is formed between the end of the plate to be fastened and the connecting portion of the fastening portion, a brazing pool in which the brazing material is accumulated in the gap is formed. It is possible to improve the brazing property of the notch.
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to form a solder pool between the end of the plate to be tightened and the connecting portion of the tightened portion in all the connecting portions, thereby reducing the joining strength between the plates. Can be increased further.
[0015]
According to the fifth aspect of the present invention, since the plates are fixed to each other by the fixing member in the portion where the winding portion is not formed, the plates can be brazed more reliably and the joining strength is improved. be able to.
[0016]
According to the invention described in claim 6, a shape suitable for implementation can be obtained.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
(1st Embodiment)
1 is a top view of the heat exchanger 1, FIG. 2 is a front view of the heat exchanger 1, and FIG. 3 is a side view of the heat exchanger 1.
[0019]
A heat exchanger for a water heater (hereinafter, heat exchanger) 100 of the present invention is used for a water heater to exchange heat between hot water and combustion gas, and as shown in FIG. This is a so-called Dron cup type heat exchanger 100 formed by laminating a tube 110 together with outer fins (hereinafter, fins) 130. After the whole is assembled, it is manufactured by integral brazing.
[0020]
As shown in FIG. 2, the heat exchanger 100 is used in a posture in which the longitudinal direction of the tube 110 is substantially horizontal, and the combustion gas is supplied from the upper side to the lower side. Here, all the members (described below) constituting the heat exchanger 100 are made of a stainless steel material, and are brazed integrally after the members are assembled in the shape of the heat exchanger 100. ing.
[0021]
The tube 110 includes a tube 110A arranged on one end side in the stacking direction, a tube 110C arranged on the other end side in the stacking direction, and a plurality of tubes 110B arranged between the tube 110A and the tube 110C.
[0022]
The tube 110B is formed by joining a tube plate 111 and a tube plate 112 shown in FIGS. 9 and 10 in a pair as shown in FIGS. The tube 110A is formed by joining the tube plate 112 and the tube plate 111 'shown in FIG. 11, and the tube 110C is formed by joining the tube plate 111 and the tube plate 112' shown in FIG. It is formed with.
[0023]
The tube plates 111 and 112 are formed by a drawing process having the same basic shape. A flange portion 111b is provided on an outer peripheral portion of the tube plate. Is provided. When the two tube plates 111 and 112 are put together in the middle, the flange portion 111b and the embossed portion 111c abut on each other.
[0024]
The embossed portions 111c that come into contact with each other form a partition wall 113 in the tube 110, and a U-shaped flow path that communicates with one longitudinal end side (left side in FIG. 4) of the tube 110, that is, the upper side A flow path 114 and a lower flow path 115 are formed.
The portion where the two flow paths 114 and 115 are formed forms a flat tube portion 110 a of the tube 110. The two flow paths 114 and 115 communicate with a pair of tank portions 110b formed on the other longitudinal end side (right side in FIG. 4) of the tube 110, and the tank portion 110b has a communication port 111a. Is open.
[0025]
The two tube plates 111 and 112 have substantially the same shape except that the winding portion 112a is provided on the peripheral portion of one of the tube plates 112, and have the same drawing shape as described above. The cross-sectional shapes of the peripheral portion 111e are the same.
[0026]
The tube plate 112 is provided with a plurality of winding portions 112a on the outer peripheral portion. After the tube plates 111 and 112 are combined, the shape of the tube 110 is maintained by caulking the winding portions 112a. ing. In the present invention, the winding portion 112a has a characteristic portion, and details thereof will be described later.
[0027]
The tank portion 110b is provided with a larger thickness and width than the flat tube portion 110a, and flat portions 111d are provided on outer surfaces of the tube plates 111 and 112 forming the tank portion 110b so as to surround the communication port 111a. . A crescent-shaped bushing 116 as a strength member is inserted into the tank 110b.
[0028]
Although both tube plates 111 and 112 have a substantially rectangular shape, the tank 110b is smaller than the flat tube 110a in order to suppress the retention of hot water in the flat tube 110a when the operation of the water heater is stopped. It protrudes slightly outward and has a stepped shape.
[0029]
As shown in FIG. 1, the plurality of tubes 110 are stacked such that the tank portions 110 b are connected to each other and the flat portions 111 d are joined. Thereby, the flow paths 114 and 115 of each tube 110 communicate with each other through the communication port 111a opened to the tank 110a. An inner fin 120 is inserted inside the tube 110 in order to increase the heat transfer area and secure the pressure resistance of the tube. The inner fin 120 is formed by alternately bending a metal (e.g., stainless steel, aluminum, etc.) thin plate material having excellent heat conductivity in an uneven shape, and the concave and convex portions are not continuous linearly but intermittently laterally. This is a so-called offset fin provided offset in the direction. As shown in FIG. 4, the inner fins 120 are provided separately on the upstream side and the downstream side of the folded portion of the substantially U-shaped flowing water passage formed in the tube 110.
[0030]
As shown in FIG. 1, the fin 130 is formed by bending a thin plate material into an uneven shape as a whole, and is arranged so that a combustion gas flows through the uneven space. Bonded to the surface. A plurality of cut-and-raised portions 131 are provided in the uneven portion of the fin 130 in the flow direction of the combustion gas to promote heat transfer on the combustion gas side by a turbulent flow effect.
[0031]
The tube 110A has the same shape as the tube 110B except that the shape of the communication port of one of the two plates constituting the tube 110A is different from the shape of the communication hole 111a of the tube 110B. Therefore, detailed description is omitted. Further, the tube 110C has the same shape as the tube 110B except that the communication port of one of the two plates constituting the tube 110C is not formed. Omitted.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 3, a hot water supply port 140 and a hot water supply port 150 are joined to the tank 110b of the tube 110A arranged on one end side in the stacking direction. Further, reinforcing plates 160 are joined to both ends of the tubes 110 in the laminating direction.
[0033]
Next, the tightening portion 112a, which is a main part of the present invention, will be described.
[0034]
The winding portion 112a formed at the peripheral portion of the tube plate 112 has a folded portion 112b that is folded from the inner surface side to the outer surface side of the tube plate 111, and a notch that extends from the peripheral portion of the tube plate 112 toward the folded portion 112b. A portion 112c is formed. The notch 112c is formed so that the end of the notch 112c and the end of the tube plate 111 are substantially at the same position when the tube plate 111 is fastened around the tube plate 112.
[0035]
As shown in FIGS. 5 to 8, the two tube plates 111 and 112 are assembled by folding back the tightening portion 112a of the tube plate 112 and winding the tube plate 111 so that the ends of the tube plate 111 are sandwiched from both sides. And brazed.
[0036]
Next, the operation of the heat exchanger 100 based on the above configuration and the operation and effect thereof will be described. The hot water flows from the hot water supply port 140 of the heat exchanger 100 to one of the tank portions 110b of the tubes 110, and from the one of the tank portions 110b, the lower flow passage 115 and the upper flow passage formed in the flat tube portion 110a. It flows through 114 and flows into the other tank portion 110b, and flows out from the other tank portion 110b through the tap hole 150.
[0037]
On the other hand, the combustion gas flows downward from above the heat exchanger 100, and when passing through the heat exchanger 100, heat exchanges with hot water to heat the hot water. At this time, the combustion gas is condensed at a temperature lower than the dew point temperature (for example, 30 to 50 ° C.) at least on the outlet side of the heat exchanger 100. That is, the heat exchanger 100 can heat the hot water by absorbing not only the sensible heat of the combustion gas but also the latent heat released when the combustion gas is condensed.
[0038]
According to the present embodiment, the notched portion 112c is formed in the tightening portion 112a, and is divided into a plurality of portions. Therefore, when the tightening portion 112a is caulked on the tube plate 111, a large force is applied. do not need.
[0039]
Further, even if the crimped portion 112a is crimped, it is possible to prevent wrinkles and cracks from being generated in the crimped portions at the corners and steps of the tubes 110A to 110C, and secure the brazing property. be able to.
[0040]
(2nd Embodiment)
In the above-described embodiment, the example in which the cutout portion 112c is formed so as to be substantially at the same position as the end portion of the tube plate 111 to be tightened has been described, but it has a shape in which the tightened portions are connected to each other. It may be something. A detailed description of the same structure as that of the first embodiment is omitted.
[0041]
FIG. 13 is a plan view showing the tube 210 according to the present embodiment. 14 to 17 are cross-sectional views showing the tightening portion 212a of the tube 210.
[0042]
The tube 210 is formed by joining two sets of the tube plates 111 and 212 in the middle. A cutout portion 212c is formed in the winding portion 212a of the tube plate 212 to be slightly shallower than in the first embodiment, and the plurality of winding portions 212a are connected by a connecting portion 212d. The cutout portion 212c is formed such that the end surface of the connecting portion 212d is located substantially on the same plane as the outer surface of the tube plate 111. Therefore, as shown in FIG. 16, since the connecting portion 212d is folded back so as to cover the end surface of the tube plate 111, a gap 212e is formed between the end surface of the tube plate 111 and the connecting portion 212. At the time of brazing, a brazing material can be accumulated in the gap 212e, so that the joining strength between the tube plates 111 and 212 can be improved.
[0043]
The notch may be made shallower than the notch 212c shown in FIG. 16, and the connecting portion 212d may extend to the outer surface of the tube plate 111 beyond the turn-over portion 212b. With such a shape, the joining strength can be further improved.
[0044]
(Third embodiment)
FIG. 18 is a diagram showing the third embodiment, in which a tube 310 is formed by joining two tube plates 111 and 312 in the middle.
[0045]
As shown in FIGS. 18 to 21, a winding portion 312 a is formed on the periphery of the tube plate 312, and the tube plate 111 is wound around the tube plate 312 by the winding portion 312 a. The outer peripheral surface of the tube plate 312 is substantially the same as the outer surface of the tube plate 111 to be wound, as in the case of the connecting portion 212d described in the second embodiment, in the portion where the winding portion 312a is not formed. A folded portion 312e that is folded so as to be positioned on the surface is provided.
[0046]
With such a shape, a solder pool can be formed over the entire circumference of the tube plate 312, and the joining strength of the tubes 310 can be further improved.
[0047]
(Fourth embodiment)
Incidentally, the two tube plates 111 and 112 described in the above-described embodiment are formed by pressing a metal (for example, stainless steel, aluminum, or the like) plate material having excellent heat conductivity.
[0048]
This plate material is formed by pressing a plurality of processes such as die cutting, drawing, shaping, and drilling into the plate material. At this time, portions serving as tube plates 111 and 112 are shown in FIG. As described above, the tube plate 111 and the tube plate 111 and 112 are cut off from these bridge portions while being connected to the frame portion 400 by the bridge portions 410.
[0049]
When the tube plates 111 and 112 are separated from the bridge 410, a step is formed between the tube plates 111 and 112 and other portions of the peripheral portion of the tube plates 111 and 112. It is not possible.
[0050]
Therefore, a structure in which a portion separated from the bridge-like portion 410 is fixed by a U-shaped clip (fixing member) may be adopted.
[0051]
FIG. 23 is a plan view of the tube in the present embodiment, and FIG. 24 is a sectional view taken along line JJ of FIG.
[0052]
The tube 510 is formed by joining two tube plates 111 and 512 in the middle. Note that, similarly to the tube plate 112 in the first embodiment, the tube plate 512 is formed with a wound portion 512a and a cutout portion 512b. At the time of pressing the plate material, when it is cut off from the bridge portion 410, a step 512d is formed in the tube plate 512.
[0053]
The tube plate 111 is fastened by the fastening portion 512a, and is fixed by the tube plate 512 and the clip 500 at a portion facing the step 512d. As a result, the tube plates 111 and 512 can be firmly fixed even in a region where the winding cannot be performed, and the brazing property can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a heat exchanger according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a front view of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the tube according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4;
FIG. 7 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 4;
8 is a sectional view taken along the line DD in FIG.
FIG. 9A is a plan view of a tube plate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a side view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2C is a top view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10A is a plan view of a tube plate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a side view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2C is a top view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11A is a plan view of a tube plate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a side view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2C is a top view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12A is a plan view of a tube plate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a side view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2C is a top view of the tube plate according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a plan view of a tube according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view taken along line EE of FIG. 13;
FIG. 15 is a sectional view taken along line FF of FIG. 13;
16 is a sectional view taken along line GG of FIG.
FIG. 17 is a sectional view taken along the line HH in FIG. 13;
FIG. 18 is a plan view of a tube according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a sectional view taken along line II of FIG. 18;
FIG. 20 is a cross-sectional view of a tightening portion of the tube plate according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view of a turn-back portion of the tube plate in the third embodiment of the present invention where the tightening portion is not formed.
FIG. 22 is a diagram showing a state in one step of forming the tube plate.
FIG. 23 is a plan view of a tube according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a sectional view taken along the line JJ of FIG. 13;
[Explanation of symbols]
1 ... heat exchanger,
110 ... tube,
111 ... tube plate,
112 ... tube plate,
112a ... winding part,
112b ... turnback part,
112c: Notch.

Claims

A plurality of tubes (110) consisting of two plates (111, 112) brazed at their peripheral edges, in which hot water flows, and
A fin (130) disposed between the adjacent tubes (110A-C) and in thermal contact with the outer wall surface of the tubes (110A-C) to improve heat transfer performance;
An inner fin (120) disposed inside the tubes (110A to 110C);
A heat exchanger that performs heat exchange between hot water flowing through a fluid passage in the tubes (110A to C) and an external fluid flowing outside the tubes (110A to C).
At least one plate (112) of the two plates (111, 112) is folded back from the joining surface side of the other plate (111) to the other surface to sandwich the peripheral portion of the other plate (111). Forming part (112a) for tightening as described above,
A cutout (112c) extending from the periphery of the plate (112) to the folded portion (112b) where the periphery of the one plate (112) is folded is formed in the winding portion (112a). A heat exchanger for a water heater.

The heat exchanger for a water heater according to claim 1, wherein the notch (112c) is formed to a position substantially opposed to an end of the other plate (111).

The plate (212) in which the notch is formed has a connecting portion (212d) that connects the tightened portions (212a) separated by the notch (212c), and the connecting portion (212). At least a portion of the plate (111) to be wound is at least partially flush with the other surface of the plate (111) to be fastened, or the other surface of the plate (111) to be fastened than the folded portion (212b). The heat exchanger for a water heater according to claim 1, wherein the heat exchanger extends to the heat exchanger.

The heat for a water heater according to claim 3, wherein all the connecting portions (212d) extend to the other surface side of the plate (111) to be tightened more than the folded portion (212b). Exchanger.

The fixing member (500) for fixing the plates (111, 112) to each other is formed at a portion of the one plate (112) where the winding portion (112a) is not formed. The heat exchanger for a water heater according to any one of 1 to 4.

The heat exchanger for a water heater according to any one of claims 1 to 5, wherein the notch (112c) has a substantially U-shape or a V-shape.