JP2018066516A - フィンチューブ型熱交換器及びこの熱交換器を備える燃焼装置 - Google Patents

フィンチューブ型熱交換器及びこの熱交換器を備える燃焼装置 Download PDF

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Abstract

【課題】板厚方向に並設された複数のフィン２と、これらフィンを貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ型熱交換器であって、フィンに、伝熱管を貫通させるための第１孔部２３と、第１孔部に隣接する、ロウ材を挿通するための第２孔部２４とが形成され、第１孔部は、フィンの板厚方向一方に筒状に突出するバーリング部２３ａを有するバーリング加工孔で構成されるものにおいて、第２孔部を形成したフィンの部分の変形及び第１孔部から離れたフィンの部分にロウ材が流下するロウ垂れ不良の発生を抑制できるようにする。【解決手段】フィン２に、第１孔部２３を囲うようにして、バーリング部２３ａの突出方向と同方向に窪ませた環状の窪み部２５を形成する。そして、第２孔部２４の第１孔部２３寄りの部分が窪み部２５に入り込むように第２孔部２４を形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、板厚方向に並設された複数のフィンと、これらフィンを貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ型熱交換器及びこの熱交換器を備える燃焼装置に関する。
従来、給湯装置等の燃焼装置に設けられるフィンチューブ型熱交換器として、各フィンに、伝熱管を貫通させるための第１孔部と、第１孔部に隣接する、ロウ材を挿通するための第２孔部とを形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このもので、第１孔部は、フィンの板厚方向一方に筒状に突出するバーリング部を有するバーリング加工孔で構成され、第２孔部に挿通したロウ材を溶融させて第１孔部に流下させることにより、フィンをバーリング部において伝熱管にロウ付けしている。
然し、上記従来例のものでは、第２孔部を形成したフィンの部分が、組立作業時に他のフィン等に当接することで容易に変形してしまう。そして、第２孔部を形成したフィンの部分が変形すると、フィンの並設状態において、変形したフィンの第２孔部が歪んでロウ材を挿通し難くなる。また、第２孔部が歪んでもロウ材を挿通できるように、第２孔部の径を大きくすることも考えられるが、これでは、熱交換に寄与しない第２孔部の面積が増加することになって、熱効率が低下してしまう。更に、ロウ付け時に、溶融したロウ材が第１孔部から離れたフィンの部分に流下するロウ垂れ不良を生ずることもある。
特開２０１３−１１４１０号公報
本発明は、以上の点に鑑み、第２孔部を形成したフィンの部分の変形及びロウ垂れ不良の発生を抑制できるようにしたフィンチューブ型熱交換器及びこの熱交換器を備える燃焼装置を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、板厚方向に並設された複数のフィンと、これらフィンを貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ型熱交換器であって、各フィンに、伝熱管を貫通させるための第１孔部と、第１孔部に隣接する、ロウ材を挿通するための第２孔部とが形成され、第１孔部は、フィンの板厚方向一方に筒状に突出するバーリング部を有するバーリング加工孔で構成されるものにおいて、各フィンに、第１孔部を囲うようにして、バーリング部の突出方向と同方向に窪ませた環状の窪み部が形成され、第２孔部の第１孔部寄りの部分が窪み部に入り込むように第２孔部が形成されることを特徴とする。
ここで、フィンの窪み部を形成した部分は剛性が高められる。そして、本発明によれば、第２孔部が窪み部に入り込むように形成されるため、第２孔部を形成したフィンの部分の変形を抑制できる。従って、フィンの並設状態において、一部のフィンの第２孔部が歪んでロウ材を挿通し難くなることを防止できる。更に、第２孔部が歪んでもロウ材を挿通できるように、第２孔部の径を大きくする必要がなく、熱効率の低下を回避できる。また、窪み部は、溶融したロウ材を第１孔部に導くガイド溝としても機能し、第１孔部から離れたフィンの部分にロウ材が流下するロウ垂れ不良の発生も抑制できる。
本発明の燃焼装置は、上記本発明のフィンチューブ型熱交換器と、この熱交換器を加熱する熱源となるバーナとを備えることを特徴とする。これによれば、熱効率を高めた燃焼装置を提供することができる。
本発明の実施形態のフィンチューブ型熱交換器の斜視図。 実施形態のフィンチューブ型熱交換器の要部の切断側面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断したフィンチューブ型熱交換器と燃焼装置の他の構成部材とを含む断面図。 実施形態のフィンチューブ型熱交換器に設けられるフィンの板厚方向一方側から見た斜視図。 実施形態のフィンチューブ型熱交換器に設けられるフィンの板厚方向他方側から見た斜視図。
図１乃至図３に示す本発明の実施形態のフィンチューブ型熱交換器Ａは給湯装置から成る燃焼装置に設けられる熱交換器である。図３を参照して、燃焼装置は、フィンチューブ型熱交換器Ａと、この熱交換器Ａを加熱する熱源となるバーナ１００とを備えている。
バーナ１００は、燃焼筐１０１内に複数並設され、この燃焼筐１０１の上にフィンチューブ型熱交換器Ａが設置されている。尚、燃焼筐１０１内の下部には、バーナ１００の配置部に対し仕切板１０２で仕切られた給気室１０３が設けられており、給気室１０３に図外のファンから供給される空気が仕切り板１０２に形成した多数の分布孔１０２ａを介してバーナ１００に燃焼用二次空気として供給される。また、燃焼筐１００の下部前面にはガスマニホールド１０４が配置されている。ガスマニホールド１０４には、各バーナ１００の下部前端の流入口１００ａに臨むノズル１０４ａが設けられている。そして、流入口１００ａにノズル１０４ａから燃料ガスが供給されると共に給気室１０３から燃焼用一次空気が供給され、燃料ガスと一次空気との混合気がバーナ１００の上端の炎口部から噴出して燃焼する。
フィンチューブ型熱交換器Ａは、燃焼筐１０１の上端に結合される、バーナ１００からの燃焼ガスが内部に流れる胴体１と、胴体１内に収納される、板厚方向に並設された複数の銅板製のフィン２と、これらフィン２を貫通する複数の銅製の伝熱管３とを備えており、伝熱管３に流す水を燃焼ガスとの熱交換で加熱する。
伝熱管３は、上下２段に配置されている。下段には、４本の伝熱管３が配置され、上段には、下段の伝熱管３の配置ピッチ部分の上方に位置させて、各１本、計３本の伝熱管３が配置されている。そして、これら７本の伝熱管３が直列に接続されるように、隣接する各２本の伝熱管３，３を胴体１の外部で各Ｕベント３１を介して接続し、更に、上流端（図３で下段左端）の伝熱管３に給水管３２を接続し、下流端（図３で上段左端）の伝熱管３に図外の出湯管を接続する。
図４、図５も参照して、各フィン２には、下段の伝熱管３の配置ピッチ部分に位置させて、上段の伝熱管３の配置部近傍に達する切欠き部２１が形成されている。更に、上下各段の伝熱管３の並び方向を横方向として、各フィン２には、燃焼ガスとの熱交換を促進するために、下段の各伝熱管３の上方部分に位置させて、フィン２をトンネル状に切起すことで形成される横方向に細長い形状の切起しフィン部２２が上下複数設けられている。尚、上下に隣接する一方の切起しフィン部２２と他方の切起しフィン部２２の切起し方向は互いに逆になっている。
また、各フィン２には、各伝熱管３を貫通させるための第１孔部２３と、第１孔部２３に隣接する、ロウ材を挿通するための第２孔部２４とが形成されている。第１孔部２３は、フィン２の板厚方向一方に筒状に突出するバーリング部２３ａを有するバーリング加工孔で構成されており、フィン２がバーリング部２３ａにおいて伝熱管３にロウ付けされる。また、バーリング部２３ａの先端の周方向複数個所には、径方向外方に屈曲するフレア部２３ｂが設けられている。
各フィン２には、更に、各第１孔部２３を囲うようにして、バーリング部２３ａの突出方向と同方向に窪ませた環状の窪み部２５が形成されている。そして、第２孔部２４の第１孔部２３寄りの部分が窪み部２５に入り込むように第２孔部２４を形成している。尚、フィン２を並設する際、フレア部２３ｂがバーリング部２３ａの突出方向に隣接するフィン２の窪み部２５の側面及び内周面に当接する。これにより、フィン２，２間の間隔が一定に保たれると共に、フィン２の上下左右のずれが防止される。
ここで、フィン２の窪み部２５を形成した部分は剛性が高められる。そのため、窪み部２５に入り込むように第２孔部２４を形成することで、第２孔部２４を形成したフィン２の部分の変形を効果的に抑制することができる。従って、組立時に、フィン２の並設状態において、一部のフィン２の第２孔部２４が歪んでロウ材を挿通し難くなることを防止できる。更に、第２孔部２４が歪んでもロウ材を挿通できるように、第２孔部２４の径を大きくする必要がなく、熱効率の低下を回避できる。
また、フィン２と伝熱管３とのロウ付けは、並設状態のフィン２の各第１孔部２３と各第２孔部２４とに夫々各伝熱管３と各ロウ材とを挿通したサブアッセンブリを組立て、このサブアッセンブリを各第２孔部２４が各第１孔部２３の上方に位置するように上下反転させた状態で加熱炉内に投入して行う。この場合、窪み部２５は、溶融したロウ材を第１孔部２３に導くガイド溝としても機能し、第１孔部２３から離れたフィン２の部分にロウ材が流下するロウ垂れ不良の発生を抑制できる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態の燃焼装置は給湯装置であるが、暖房用の熱媒体を加熱するフィンチューブ型熱交換器とその熱源たるバーナとを備える暖房装置から成る燃焼装置にも同様に本発明を適用できる。
Ａ…フィンチューブ型熱交換器、２…フィン、２３…第１孔部、２３ａ…バーリング部、２４…第２孔部、２５…窪み部、３…伝熱管、１００…バーナ。

Claims (2)

  1. 板厚方向に並設された複数のフィンと、これらフィンを貫通する伝熱管とを備えるフィンチューブ型熱交換器であって、各フィンに、伝熱管を貫通させるための第１孔部と、第１孔部に隣接する、ロウ材を挿通するための第２孔部とが形成され、第１孔部は、フィンの板厚方向一方に筒状に突出するバーリング部を有するバーリング加工孔で構成されるものにおいて、
    各フィンに、第１孔部を囲うようにして、バーリング部の突出方向と同方向に窪ませた環状の窪み部が形成され、第２孔部の第１孔部寄りの部分が窪み部に入り込むように第２孔部が形成されることを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。
  2. 請求項１記載のフィンチューブ型熱交換器と、この熱交換器を加熱する熱源となるバーナとを備えることを特徴とする燃焼装置。
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