JP2005315521A - Heat exchange apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ケース部材内に熱交換器が配設され、ケース部材内を流通する燃焼ガスと熱交換器内を流通する内部流体との間で熱交換する熱交換装置に関するものであり、給湯器に用いて好適である。 The present invention relates to a heat exchange device in which a heat exchanger is disposed in a case member, and exchanges heat between a combustion gas flowing in the case member and an internal fluid flowing in the heat exchanger. It is suitable for use in a vessel.
従来の熱交換装置として、例えば、特許文献1に示されるものが知られている。即ち、この熱交換装置は、複数積層されるチューブ(特許文献1中では流路形成板)を有する熱交換器を燃焼ガスが流通するケース部材内に配設したものであり、燃焼ガスによってチューブ内を流通する給湯水を加熱するようにしている。
As a conventional heat exchange device, for example, one disclosed in
ケース部材と熱交換器は、それぞれ別個に設けられており、熱交換器はケース部材の対向する2面に当接して、ボルトによって固定されている。更に具体的には、熱交換器には、積層されるチューブの両最外方に一対のプレート(特許文献1中ではエンドプレート)が接合されており、このプレートに雌ねじ部が複数設けられている。また、ケース部材には、上記雌ねじ部に対応するボルト孔が複数設けられており、ボルトがボルト孔に挿通され、雌ねじ部に螺合されて、ケース部材と熱交換器とが組み付けられている。
しかしながら、上記熱交換装置においては、複数のボルトによってケース部材と熱交換器とを組付けるようにしているので、当然のことながら多くの組付け工数を要する。また、ボルト孔と雌ねじ部との位置精度が悪いと、両者の組み付けが不能となる。そこで、位置精度の悪さを吸収して組み付け可能とするために、例えばボルト孔を長孔にすると、ケース部材に不要な開口部を形成してしまい、燃焼ガスや熱交換時に生成される酸性の凝縮水等がケース部材の外部に漏れて、他の機器に影響を及ぼす可能性がある。 However, since the case member and the heat exchanger are assembled with a plurality of bolts in the above heat exchange device, naturally a large number of assembly steps are required. Further, if the positional accuracy between the bolt hole and the female thread portion is poor, the assembly of the two becomes impossible. Therefore, in order to absorb the poor position accuracy and make it possible to assemble, for example, if the bolt hole is a long hole, an unnecessary opening is formed in the case member, and the acidic gas generated during combustion gas and heat exchange is formed. Condensed water or the like may leak to the outside of the case member and affect other devices.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ケース部材に熱交換器が配設されるものにおいて、組み付け工数の低減を図ると共に、不要な開口部が形成されない熱交換装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a heat exchange device in which a heat exchanger is disposed in a case member and the number of assembling steps is reduced and unnecessary openings are not formed.
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。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、燃焼ガスが一端側の流入開口部(112a)から他端側の流出開口部(113a)へ流通するケース部材(100)と、ケース部材(100)内に配設されると共に、複数積層されるチューブ(210)を有し、燃焼ガスから顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収してチューブ(210)内を流通する内部流体を加熱する熱交換器(200)とを備える熱交換装置において、燃焼ガスの流れ方向に対して、チューブ(210)の積層方向が交差するように熱交換器(200)が配置され、積層方向におけるチューブ(210)の最外方となる最外面(210A)は、この最外面(210A)に対向するケース部材(100)の対向面(111a)に当接して、ろう付け接合されたことを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, the case member (100) through which the combustion gas flows from the inflow opening (112a) on one end side to the outflow opening (113a) on the other end side is disposed in the case member (100). And a heat exchanger (200) that has a plurality of stacked tubes (210), collects not only sensible heat but also latent heat of condensation from the combustion gas, and heats the internal fluid flowing in the tube (210). The heat exchanger (200) is disposed so that the stacking direction of the tubes (210) intersects the flow direction of the combustion gas, and the outermost tube (210) in the stacking direction. The outermost surface (210A) serving as the side is in contact with the opposing surface (111a) of the case member (100) facing the outermost surface (210A) and is brazed and joined.
これにより、ケース部材(100)が熱交換器(200)に一体的に接合されるので、従来技術のようにボルトによる両者(100、200)の組み付けを不要とすることができる。また、高い位置精度を要したボルト孔、雌ねじ部も不要となり、総じて組み付け工数を低減することができる。併せて、雌ねじ部を設けるためのプレートを廃止することができる。 Thereby, since a case member (100) is integrally joined to a heat exchanger (200), the assembly | attachment of both (100, 200) by a volt | bolt like a prior art can be made unnecessary. In addition, bolt holes and female thread portions that require high positional accuracy are not required, and assembling man-hours can be reduced as a whole. In addition, the plate for providing the female screw portion can be eliminated.
そして、ボルト孔を無くすことによって、不要な開口部が形成されることが無く、ケース部材(100)外部への燃焼ガスの漏れを無くすことができる。また、熱交換器(200)においては、熱交換時に燃焼ガスから酸性の凝縮水が生成されるが、上述したように、ボルト孔を無くすことによって、不要な開口部が形成されることが無いことから、ケース部材(100)外部へ酸性の凝縮水が漏れるのを防止できる。 By eliminating the bolt holes, unnecessary openings are not formed, and the leakage of combustion gas to the outside of the case member (100) can be eliminated. In the heat exchanger (200), acidic condensed water is generated from the combustion gas during heat exchange. However, as described above, unnecessary openings are not formed by eliminating the bolt holes. Therefore, it is possible to prevent acidic condensed water from leaking outside the case member (100).
そして、請求項2に記載の発明のように、積層方向における一方側の最外面(210A)および他方側の最外面(210B)が、それぞれ対向するケース部材(100)の対向面(111a、121a)に当接して、ろう付け接合されるようにするのが良い。 And like invention of Claim 2, the outermost surface (210A) of one side and the outermost surface (210B) of the other side in the lamination direction are respectively opposed surfaces (111a, 121a) of the case member (100) facing each other. ) To be brazed and joined.
これにより、ケース部材(100)と熱交換器(200)との接合強度を向上させると共に、両者(100、200)の接合による高いシール性を確保することができる。即ち、燃焼ガスが熱交換器(200)をバイパスするのを防止できる。 Thereby, while improving the joining strength of a case member (100) and a heat exchanger (200), the high sealing performance by joining of both (100, 200) is securable. That is, combustion gas can be prevented from bypassing the heat exchanger (200).
請求項3に記載の発明では、対向面(111a)には、ケース部材(100)を構成する他の面の少なくとも1つが一体で形成されたことを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that at least one of the other surfaces constituting the case member (100) is integrally formed on the facing surface (111a).
これにより、ケース部材(100)の形成が容易になると共に、ケース部材(100)自身の接合部を減らして、ケース部材(100)外部に対するシール性を高めることができる。 As a result, the case member (100) can be easily formed, and the joint portion of the case member (100) itself can be reduced to improve the sealing performance with respect to the outside of the case member (100).
請求項4に記載の発明では、ケース部材(100)は、積層方向における一方側の対向面(111a)を含む第1ケース部(110)と、他方側の対向面(121a)を含む第2ケース部(120)とを有し、両ケース部(110、120)は、互いに積層方向に摺動可能に当接して、ろう付け接合されたことを特徴としている。 In the invention according to claim 4, the case member (100) includes a first case portion (110) including one opposing surface (111a) in the stacking direction and a second case including the other opposing surface (121a). The case part (120) has a case part (120), and both the case parts (110, 120) are slidably contacted with each other in the stacking direction and are brazed and joined.
これにより、第1ケース部(110)、複数のチューブ(210)、第2ケース部(120)を一方向に積層することで組み付けが可能となる。そして、ろう付けを行う際に、第1ケース部(110)あるいは第2ケース部(120)は、ろう材の溶融に伴って沈み込みを起こす各チューブ(210)の動きに追従できるので、各ケース部(110、120)とチューブ(210)との確実なろう付けが可能となる。 Thereby, an assembly | attachment is attained by laminating | stacking a 1st case part (110), a some tube (210), and a 2nd case part (120) in one direction. And when performing brazing, each of the first case part (110) and the second case part (120) can follow the movement of each tube (210) causing sinking as the brazing material melts. The case part (110, 120) and the tube (210) can be securely brazed.
請求項5に記載の発明では、積層方向における一方側の最外面(210A)には、チューブ(210)に対して内部流体が流入、流出する流入部(230)、流出部(240)がそれぞれ突出して設けられており、一方側の最外面(210A)に対向するケース部材(100)の対向面(111a)には、流入部(230)、流出部(240)が挿通される挿通穴(111b)が設けられたことを特徴としている。 In the invention according to claim 5, the outermost surface (210 </ b> A) on one side in the stacking direction has an inflow portion (230) and an outflow portion (240) through which the internal fluid flows in and out of the tube (210). An insertion hole (through which the inflow portion (230) and the outflow portion (240) are inserted into the opposing surface (111a) of the case member (100), which is provided so as to protrude and faces the outermost surface (210A) on one side. 111b) is provided.
これにより、流入部(230)および流出部(240)と挿通穴(111b)とによって、ケース部材(100)とチューブ(210)との位置決めの機能を持たすことができ、組み付けおよびろう付けが容易になる。また、挿入穴(111b)は、ろう付け後にチューブ(210)の最外面(210A)によってシールされる形となるので、専用のシール部材やシール構造を設ける必要が無い。 Thereby, the inflow part (230), the outflow part (240), and the insertion hole (111b) can have the function of positioning the case member (100) and the tube (210), and assembly and brazing are easy. become. Further, since the insertion hole (111b) is sealed by the outermost surface (210A) of the tube (210) after brazing, it is not necessary to provide a dedicated seal member or seal structure.
請求項6に記載の発明では、対向面(111a、121a)および最外面(210A、210B)には、互いに嵌合する複数組の凹部(111c、121b)および凸部(210C)が設けられたことを特徴としている。 In the invention according to claim 6, the opposing surfaces (111a, 121a) and the outermost surfaces (210A, 210B) are provided with a plurality of sets of concave portions (111c, 121b) and convex portions (210C) that fit together. It is characterized by that.
これにより、ケース部材(100)とチューブ(210)との位置決めが可能となり、組み付けおよびろう付けが容易になる。 Thereby, positioning of a case member (100) and a tube (210) is attained, and an assembly | attachment and brazing become easy.
尚、請求項6に記載の発明においては、請求項7に記載の発明のように、凹部(111c、121b)を対向面(111a、121a)に設け、凸部(210C)を最外面(210A、210B)に設けるようにすれば、チューブ(210)内にインナーフィンを挿入する場合に支障をきたすことが無い。 In the invention described in claim 6, as in the invention described in claim 7, the concave portions (111c, 121b) are provided on the opposing surfaces (111a, 121a), and the convex portions (210C) are provided on the outermost surface (210A). 210B), there is no problem when the inner fin is inserted into the tube (210).
請求項8に記載の発明では、ケース部材(100)およびチューブ(210)は、ステンレス材から成り、ろう付け接合におけるろう材は、Ni系ろう材としたことを特徴としている。 The invention according to claim 8 is characterized in that the case member (100) and the tube (210) are made of stainless steel, and the brazing material in the brazing joint is a Ni-based brazing material.
これにより、ケース部材(100)、チューブ(210)、ろう付け部の耐食性を向上させることがでる。 Thereby, corrosion resistance of a case member (100), a tube (210), and a brazing part can be improved.
請求項9に記載の発明では、ケース部材(100)の全体あるいは一部は、平板が折り曲げられて形成されたことを特徴としている。 The invention according to claim 9 is characterized in that the whole or a part of the case member (100) is formed by bending a flat plate.
これにより、ケース部材(100)を容易に安価に形成することができる。 Thereby, a case member (100) can be formed easily and cheaply.
請求項10に記載の発明では、ケース部材(100)の対向面(111a、121a)を除く他の1つの面は、対向面(111a、121a)を有する側に機械的に接合されたことを特徴としている。
In the invention described in
これにより、ケース部材(100)内に熱交換器(200)用のシール部材等を設ける時に、対応が容易となる。 Thereby, when providing the sealing member for heat exchangers (200), etc. in case member (100), a response becomes easy.
尚、請求項10に記載の発明においては、請求項11に記載の発明のように、他の1つの面と対向面(111a、121a)を有する側との間には、シール部材を介在させるのが良く、これにより、ケース部材(100)外部に燃焼ガスが漏れるのを確実に防止することができる。
In the invention described in
そして、シール部材としては、請求項12に記載の発明のように、フッ素系樹脂材から成るようにしてやれば、燃焼ガスに対する耐熱性、燃焼ガスから発生する酸性の凝縮水に対する耐酸性に優れるシール部材とすることができる。 If the seal member is made of a fluorine-based resin material as in the invention described in claim 12, the seal member is excellent in heat resistance against combustion gas and acid resistance against acidic condensed water generated from the combustion gas. It can be a member.
請求項1〜請求項12に記載の発明においては、請求項13に記載の発明のように、内部流体を給湯水として、熱交換器(200)は、燃焼ガスから顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収して給湯水を加熱する給湯器用熱交換器(200)に用いて好適である。
In the invention described in
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図6に示す図面に基づいて説明する。尚、図1は熱交換装置10を示す正面図、図2は図1のA方向から見た矢視図(平面図)、図3は図1のB方向から見た矢視図(側面図)、図4は第1ケース部110の加工前の展開状態を示す平面図、図5は給湯器用熱交換器200を示す平面図、図6は熱交換装置10の組み付け要領を示す分解斜視図である。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described based on drawing shown in FIGS. 1 is a front view showing the
本発明の熱交換装置10は、給湯器に使用されものであり、図1、図2に示すように、ケース部材100と、このケース部材100内に配設される給湯器用熱交換器(以下、熱交換器)200とから成る。熱交換器200によって、ケース部材100内を流通する燃焼ガス(本発明における流体に対応)と、熱交換器200内を流通する給湯水(本発明における内部流体に対応)との間で熱交換され、給湯水が加熱されるようになっている。
The
因みに、給湯器には1次熱交換装置が設けられており、本熱交換装置10は、この1次熱交換装置の上側に配置され、2次熱交換装置として機能する。即ち、ガスバーナによって発生され、1次熱交換装置を通過した後の燃焼ガスが熱交換装置10に供給されるようになっており、また、給湯水は熱交換装置10を流通した後に1次熱交換装置に供給されるようになっている。よって、給湯水は、熱交換装置10で予め加熱され、1次熱交換装置で更に加熱されて、湯として使用されることに成る。尚、熱交換装置10を流通した燃焼ガスは、給湯器のガス排出口から外部へ排出される。
Incidentally, the water heater is provided with a primary heat exchange device, and the present
ケース部材100は、図1〜図4に示すように、第1ケース部110、第2ケース部120、蓋部130から形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
第1ケース部110は、側壁111の3辺に流入側壁112、流出側壁113、下壁114が一体と成るように平板状に展開出しされたものが(図4)、上記3辺で折り曲げられて、下壁114に設けられた接合代114bで下壁114と流入側壁112、流出側壁113とがろう付けされて箱状に形成されている。
The
側壁111には後述する熱交換器200の給湯口230、出湯口240が挿通されるパイプ穴(本発明における挿通穴に対応)111bが対角の位置となるように設けられている。流入側壁112には矩形状に開口して燃焼ガスが流入する流入開口部112aが設けられ、また、流出側壁113には同様に矩形状に開口して燃焼ガスが流出する流出開口部113aが設けられている。そして、下壁114には外側に張出す張出し部114aが設けられ、この張出し部114aの中央には、第1ケース部110(ケース部材100)の内側に連通すると共に、外側(図1中の下側)向けて延びる水抜きパイプ114cがろう付けされている。
A pipe hole (corresponding to the insertion hole in the present invention) 111b through which a hot
第2ケース部120は、外形が第1ケース部110の側壁111と同一の形状を成す側壁121の外周に折り曲げ部122が形成されたものであり(図6参照)、第1ケース部110の側壁111に対向する開口部に配設されている。折り曲げ部122は、第1ケース部110の流入側壁112、流出側壁113、下壁114に対応する辺に設けられており、第1ケース部110の外側に向けて折り曲げられている。そして、折り曲げ部122が第1ケース部110の内側に入るように組み付けられて、ろう付けされている。尚、ろう付けする前の段階では(熱交換器200が配設されていない状態で)、第2ケース部120は、折り曲げ部122によって、第1ケース部110に対して、側壁111、121が向かい合う方向に摺動可能として当接するようになっている。
The
蓋部(本発明における他の1つの面に対応)130は、第1ケース部110の下壁114に対向する開口部に配設され、流出側壁113側に曲げ部が形成された板状の部材であり、第1ケース部110と第2ケース部120とが接合された時に形成される開口部に、図示しないボルト等によって着脱可能に取り付けられている。尚、ここでは蓋部130と第1ケース部110、第2ケース部120との間にはフッ素系樹脂材から成るシール部材(図示せず)を介在させるようにしている。
The lid portion (corresponding to the other one surface in the present invention) 130 is disposed in an opening facing the
このように形成されるケース部材100は、下壁114および蓋部130が水平方向に対して、流入開口部112a側が上を向くように傾斜する姿勢(図1)で使用されるようにしており、水抜きパイプ114cは、下壁114の流出開口部113a側(傾斜の下側)に位置するようになっている。
The
熱交換器200は、図5に示すように、複数のチューブ210をアウターフィン(以下、フィン)220と共に積層して形成されるいわゆるドロンカップタイプの熱交換器としている。この熱交換器200は、以下説明する各部材が熱交換器200の形状に組み立てられた後に、一体的にろう付けされている。
As shown in FIG. 5, the
チューブ210は、一対のチューブプレート211、212がろう付けされて形成されている。両チューブプレート211、212の長手方向の両端側は、中間領域よりも深く絞り加工されており、チューブ210として中間領域に扁平管部210aが、両端側にそれぞれ第1タンク部210b、第2タンク部210cが形成されている。
The
尚、チューブ210の扁平管部210aの内部には、伝熱面積を増大すると共に内部を流通する給湯水に乱流効果を与える断面凹凸状のインナーフィン(図示せず)が挿入されている。因みに、このインナーフィンは、凹凸状断面がオフセットされて並ぶように形成されるいわゆるオフセット型フィンとしている。
In addition, inside the
そして、複数のチューブ210は、第1タンク部210b同士、第2タンク部210c同士が連通するように積層されている。よって、複数の扁平管部110aは、各第1タンク部210b、第2タンク部210cを介して、それぞれ連通している。
The plurality of
フィン220は、放熱面に複数のルーバが形成されたコルゲートタイプのフィンであり、各チューブ210の扁平管部210a間に介在されている。そして、扁平管部210aとフィン220とによって、コア部(熱交換部)200aが形成される。尚、フィン220は、上記のコルゲートタイプのフィンに限らず、凹凸状断面がオフセットされて並ぶように形成されるいわゆるオフセット型フィンや、単純に凹凸状断面を形成するストレートフィンや、このストレートフィンの壁部に切り起こし(ウイング)を設けたもの等、種々のフィンの選定が可能である。
The
そして、チューブ210の積層方向の最外方となる一方の最外面210Aには、給湯口(本発明における流入部に対応)230および出湯口(本発明における流出部に対応)240が設けらており、給湯口230は第1タンク部210bに連通するように接続され、また、出湯口240は第2タンク部210cに連通するように接続されている。そして、以下で説明する熱交換器200の配置姿勢において、給湯口230は、チューブ210の最下端側に配置され、出湯口240は、チューブ210の最上端側に配置されるようにしている(図1)。尚、チューブ210の積層方向の他方側となる最外方の面を以下、最外面210Bとする。
The
このように形成される熱交換器200は、ケース部材100内に挿入されて、流入開口部112aから流出開口部113aへ向かう方向(図1中の左右方向)に対して、チューブ210の積層方向が交差するように配置される。そして、熱交換器200をケース部材100の蓋部130、下壁114に対して傾斜させることで、流出開口部113a側と成る第1端部201を、対向する蓋部130に接触させ、また、流入開口部112a側と成る第2端部202を、下壁114に接触させるようにしている。尚、給湯口230、出湯口240は側壁111のパイプ穴111bを通してケース部材100の外部に開口している。
The
本発明においては、チューブ210の最外面210Aは、対向する側壁111の対向面(本発明における一方の対向面)111aに当接してろう付けされ、また、反対側となるチューブ210の最外面210Bは、対向する側壁121の対向面(本発明における他方の対向面)121aに当接してろう付けされており、このろう付けによってケース部材110と熱交換器200とが一体的に形成された熱交換装置10となっている。
In the present invention, the
尚、上記ケース部材100、熱交換器200を構成する各部材の材質はすべてステンレス材としており、また、ケース部材100のろう付け、熱交換器200のろう付け、ケース部材100と熱交換器200とのろう付けには、Ni系のろう材を用いるようにしている。
The members constituting the
次に、上記熱交換装置10の製造方法について図6を用いて簡単に説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、図示しない組み付け台の上に第2ケース部120の対向面121aが上側を向くようにセットする。
First, it sets so that the opposing
そして、対向面121aの上側に所定の位置関係となるようにチューブ210をセットし、更にその上側にフィン220、チューブ210を交互に所定枚数分だけ積層していく。この時、一番下側となるチューブ210の最外面210Bが対向面121aに当接することになる。
Then, the
そして、最上段のチューブ210の最外面210Aに給湯口230、出湯口240をかしめ等により組み付ける。
Then, the
そして、図4で示した展開状態の第1ケース部110を折り曲げて箱状に形成し(この時、接合代114bでのろう付けは実施していない)、側壁111の向きを第2ケース部120の側壁121の向きに合わせ、パイプ穴111bに給湯口230および出湯口240を挿通させ、更に、第2ケース部120の折り曲げ部122が第1ケース部110の内側に入るようにして、側壁111の対向面111aが最外面210Aに当接するようにセットする。
Then, the
そして、上記のように積層した組み立て体を積層方向に所定の荷重がかかるように治具等で固定し、ろう付け炉内に投入して、各部材を一体的にろう付けする。 And the assembly laminated | stacked as mentioned above is fixed with a jig | tool etc. so that a predetermined load may be applied to the lamination direction, and it inserts into a brazing furnace, and brazes each member integrally.
そして、蓋部130と第1ケース部110、第2ケース部120との間に図示しないシール部材を介在させ、蓋部130をボルト等で第1ケース部110、第2ケース部120に組み付けて熱交換装置10が完成する。尚、蓋部130を組み付ける際に、必要に応じて熱交換器200の第1端部201と蓋部130との間、あるいは第2端部202と下壁114との間にパッキン等のシール部材を装着しても良い。
Then, a sealing member (not shown) is interposed between the
次に、上記構成に基づく熱交換装置10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200の下側の給湯口230から第1タンク部210bに流入し、各チューブ210の扁平管部210aを流れて、第2タンク部210cから上側の出湯口240を通って流出する。
Next, the operation of the
一方、燃焼ガス(1次熱交換装置通過後の200℃レベルの燃焼ガス)は、図1に示すように、ケース部材100の流入開口部112aから流入して、熱交換器200のコア部200aを上側面から下側面に向けて通過し、流出開口部113aから流出する。そして、給湯器のガス排出口から外部に排出される。
On the other hand, the combustion gas (combustion gas at 200 ° C. after passing through the primary heat exchange device) flows in from the
燃焼ガスは、コア部200a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、少なくともコア部200a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。
When the combustion gas passes through the
そして、生成された凝縮水(燃焼ガス中の硫酸や硝酸が含まれる酸性の凝縮水)は、燃焼ガスの流れと共に、コア部200aの下側に落下し、下壁114の傾斜を伝わって水抜きパイプ114cからケース部材100の外部に排出される。
The produced condensed water (acidic condensed water containing sulfuric acid and nitric acid in the combustion gas) falls to the lower side of the
このようにケース部材100内に熱交換器200が配設されて、熱交換機能を果たす熱交換装置10において、本発明では、熱交換器200のチューブ210の最外面210A、210Bをケース部材110の側壁111、121の対向面111a、121aにそれぞれ当接させて、ろう付け接合しているので、ケース部材100が熱交換器200に一体的に接合される熱交換装置10とすることができ、従来技術のようにボルトによる両者100、200の組み付けを不要とすることができる。また、高い位置精度を要したボルト孔、雌ねじ部も不要となり、総じて組み付け工数を低減することができる。併せて、雌ねじ部を設けるためのプレートを廃止することができる。
Thus, in the
そして、ボルト孔を無くすことによって、不要な開口部が形成されることが無く、燃焼ガスや、熱交換時に燃焼ガスから生成される酸性の凝縮水がケース部材100外部へ漏れるのを防止することができる。
By eliminating the bolt holes, unnecessary openings are not formed, and the combustion gas and acidic condensed water generated from the combustion gas during heat exchange are prevented from leaking outside the
また、熱交換器200の両最外面210A、210Bがケース部材100の両対向面111a、121aにろう付け接合されるようにしているので、ケース部材100と熱交換器200との接合強度を向上させると共に、両者100、200の接合による高いシール性を確保することができる。即ち、燃焼ガスが熱交換器200をバイパスするのを防止できる。
Moreover, since the
また、側壁111(対向面111a)には、ケース部材100を構成する他の面の少なくとも1つが一体で形成されるようにしているので、更に具体的には、第1ケース部110のように、側壁111に流入側壁112、流出側壁113、下壁114が一体化された平板が折り曲げられて形成されるようにしているので、ケース部材100を容易に安価に形成できると共に、ケース部材100自身の接合部を減らして、ケース部材100外部に対するシール性を高めることができる。
Further, since at least one of the other surfaces constituting the
更に、ケース部材100の形成にあたって、側壁111(対向面111a)を含む第1ケース部110と、側壁121(対向面121a)を含む第2ケース部120とに分割し、且つ、両ケース部110、120は、互いにチューブ210の積層方向に摺動可能に当接して、ろう付け接合されるようにしているので、第1ケース部110、複数のチューブ210、第2ケース部120を一方向に積層することで組み付けが可能となる。そして、ろう付けを行う際に、第1ケース部110(あるいは第2ケース部120)は、ろう材の溶融に伴って沈み込みを起こす各チューブ210の動きに追従できるので、各ケース部110、120とチューブ210との確実なろう付けが可能となる。
Further, when forming the
また、チューブ210の最外面210Aには、給湯口230、出湯口240をそれぞれ設け、第1ケース部材110の側壁111に、給湯口230、出湯口240が挿通されるパイプ穴111bを設けるようにしているので、給湯口230および出湯口240とパイプ穴111bとによって、第1ケース部110とチューブ210との位置決めの機能を持たすことができ、組み付けおよびろう付けが容易になる。また、パイプ穴111bは、ろう付け後にチューブ210の最外面210Aによってシールされる形となるので、専用のシール部材やシール構造を設ける必要が無い。
Further, the
また、ケース部材100およびチューブ210をステンレス材から形成して、ろう付け接合におけるろう材として、Ni系ろう材を用いるようにしているので、ケース部材100、チューブ210、ろう付け部の耐食性を向上させることができ、酸性の凝縮水を伴うような燃焼ガスを用いる給湯器に用いて好適となる。
Further, since the
また、ケース部材100において、蓋部130を別体で設け、ボルト等で機械的に接合して着脱可能としているので、ケース部材100内に熱交換器200用のシール部材等を設ける時に対応が容易となる。そして、蓋部130と第1ケース部110、第2ケース部120との間にシール部材を介在させるようにしているので、ケース部材100外部に燃焼ガスが漏れるのを確実に防止することができる。尚、シール部材は、フッ素系樹脂材から成るものとしているので、燃焼ガスに対する耐熱性、酸性の凝縮水に対する耐酸性に優れる。
Further, in the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図7、図8(蓋部130は省略している)に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、ケース部材100に対する熱交換器200の位置決め機能を持たせたものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 7 and 8 (the
ここでは、チューブ210の最外面210A、210Bに打出し(本発明における凸部に対応)210Cを複数(ここではそれぞれ2つずつ)設け、第1ケース部110、第2ケース部120の側壁111、121(対向面111a、121a)に上記打出し210Cと嵌合する位置決め穴(本発明における凹部に対応)111c、121bを設けるようにしている。
Here, a plurality of (here, two each) 210C are provided on the
これにより、ケース部材100とチューブ210との位置決めが可能となり、組み付けおよびろう付けが容易になる。
As a result, the
ここでは、チューブ210内にインナーフィン(図示せず)を設けるようにしていることから、チューブ210に打出し(凸部)210Cを設けることで、インナーフィンの挿入に支障をきたすことが無い。
Here, since the inner fin (not shown) is provided in the
尚、チューブ210内にインナーフィンを設けない場合であれば、チューブ210側に凹部を設け、ケース部110、120側に凸部を設けるようにしても良い。
If no inner fin is provided in the
(その他の実施形態)
上記第1、第2実施形態では、チューブ210の両側の最外面210A、210Bがケース部材100にろう付け接合されるものとして説明したが、いずれか一方側のみが接合され、他方側は当接するのみとしても良い。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments described above, the
また、第1ケース部110の側壁111に流入側壁112、流出側壁113、下壁114を一体的に形成するようにしたが、このうちのいずれかを第2ケース部120側に一体的に設けるようにしても良い。更に、ケース部材100と熱交換器200との間に、シール部材等を設けない場合は、蓋部130も第1ケース部110あるいは第2ケース部120に一体的に形成するようにしても良い。
In addition, the
また、ケース部材100、熱交換器200を形成する各部材をステンレス材とし、ろう付けに使用するろう材をNi系のろう材としたが、これに限らず、対象とする燃焼ガス、給湯水の成分等に対して、強度、耐食性を満足するように材質選定するようにすれば良い。
In addition, each member forming the
また、ケース部材100内における熱交換器200の姿勢は、図1のようにチューブ210の長手方向が水平方向に対して傾斜するものとして説明したが、垂直方向に立たせる、あるいは垂直方向に対して傾斜するようにしても良い。
Moreover, although the attitude | position of the
また、燃焼ガスは水平方向に供給されるものとして説明したが、これに限らず、図1に示すケース部材100の向きを90度回転して、天方向から地方向に供給されるものとしても良い。
Further, the combustion gas is described as being supplied in the horizontal direction, but the present invention is not limited to this, and the
また、ボイラ等に用いられる熱交換器に適用しても、上述した実施例と同様の効果を奏する。 Moreover, even if it applies to the heat exchanger used for a boiler etc., there exists an effect similar to the Example mentioned above.
10 熱交換装置
100 ケース部材
110 第1ケース部
111a 対向面(一方の対向面)
111b パイプ穴(挿通穴)
111c 位置決め穴(凹部)
112a 流入開口部
113a 流出開口部
120 第2ケース部
121a 対向面(他方の対向面)
121b 位置決め穴(凹部)
200 給湯器用熱交換器
210 チューブ
210A 最外面(一方の最外面)
210B 最外面(他方の最外面)
210C 打出し(凸部)
230 給湯口(流入部)
240 出湯口(流出部)
DESCRIPTION OF
111b Pipe hole (insertion hole)
111c Positioning hole (concave)
121b Positioning hole (concave)
200 Heat exchanger for
210B outermost surface (the other outermost surface)
210C Launch (convex)
230 Hot water outlet (inflow part)
240 Hot spring outlet (outflow part)
Claims (13)
前記ケース部材(100)内に配設されると共に、複数積層されるチューブ(210)を有し、前記燃焼ガスから顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収して前記チューブ(210)内を流通する内部流体を加熱する熱交換器(200)とを備える熱交換装置において、
前記燃焼ガスの流れ方向に対して、前記チューブ(210)の積層方向が交差するように前記熱交換器(200)が配置され、
前記積層方向における前記チューブ(210)の最外方となる最外面(210A)は、この最外面(210A)に対向する前記ケース部材(100)の対向面(111a)に当接して、ろう付け接合されたことを特徴とする熱交換装置。 A case member (100) through which combustion gas flows from an inflow opening (112a) on one end side to an outflow opening (113a) on the other end side;
In addition to being disposed in the case member (100) and having a plurality of stacked tubes (210), not only sensible heat but also condensed latent heat is recovered from the combustion gas and circulated in the tube (210). A heat exchanger comprising a heat exchanger (200) for heating the internal fluid
The heat exchanger (200) is arranged so that the stacking direction of the tubes (210) intersects the flow direction of the combustion gas,
The outermost surface (210A), which is the outermost side of the tube (210) in the stacking direction, abuts on the facing surface (111a) of the case member (100) facing the outermost surface (210A), and is brazed. A heat exchange device characterized by being joined.
前記両ケース部(110、120)は、互いに前記積層方向に摺動可能に当接して、ろう付け接合されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の熱交換装置。 The case member (100) includes a first case part (110) including an opposing surface (111a) on one side in the stacking direction and a second case part (120) including an opposing surface (121a) on the other side. Have
The heat exchanging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the case parts (110, 120) are slidably contacted with each other in the laminating direction and brazed. .
前記一方側の最外面(210A)に対向する前記ケース部材(100)の対向面(111a)には、前記流入部(230)、前記流出部(240)が挿通される挿通穴(111b)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱交換装置。 The outermost surface (210A) on one side in the stacking direction is provided with an inflow portion (230) and an outflow portion (240) through which the internal fluid flows in and out of the tube (210). ,
An insertion hole (111b) through which the inflow portion (230) and the outflow portion (240) are inserted is formed in the facing surface (111a) of the case member (100) facing the outermost surface (210A) on the one side. The heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchange apparatus is provided.
前記凸部(210C)は、前記最外面(210A、210B)に設けられたことを特徴とする請求項6に記載の熱交換装置。 The recesses (111c, 121b) are provided on the facing surfaces (111a, 121a),
The said convex part (210C) was provided in the said outermost surface (210A, 210B), The heat exchange apparatus of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
前記ろう付け接合におけるろう材は、Ni系ろう材としたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の熱交換装置。 The case member (100) and the tube (210) are made of stainless steel,
The heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the brazing material in the brazing joining is a Ni-based brazing material.
前記熱交換器(200)は、前記燃焼ガスから顕熱のみならず凝縮潜熱をも回収して前記給湯水を加熱する給湯器用熱交換器(200)であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の熱交換装置。 The internal fluid is hot water.
The said heat exchanger (200) is a heat exchanger (200) for hot water heaters which collects not only sensible heat but also latent heat of condensation from the combustion gas and heats the hot water supply water. The heat exchange device according to claim 12.
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