JP3703645B2 - Water heater heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された水を加熱して湯を生成する給湯器の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
給湯器の熱交換器は、方形筒状の缶体内にフィンを一体に備える吸熱水管が収納されている。該缶体は、開放された下端部がバーナ等の燃焼装置に連結されて燃焼排気を吸熱水管のフィンに向かって導入するために、その大略下半部に燃焼排気の導入空間である燃焼室が形成されている。前記吸熱水管は該燃焼室の上部に水平方向に蛇行して設けられ、その上流端に給水管が接続され、下流端に出湯管が接続されている。
【0003】
この種の熱交換器においては、前記燃焼室の外壁を形成する部位の缶体が過剰に高温となることを防止するために、当該缶体の外周に給水管を接触させて複数回巻回することにより、前記缶体を冷却することが行われている。
【0004】
ところで、近年、比較的低い温度の炎を形成してNOxの発生を抑えると共に小型化されたバーナを採用した給湯器が知られている。この種の給湯器においては、バーナの小型化に伴って熱交換器の燃焼室の高さ寸法も小とされているため、缶体の燃焼室の周りに給水管を接触させて一回巻回するだけで、缶体の高温上昇を十分に抑えることが可能となっている。
【0005】
一方、この種の熱交換器においては、熱交換効率の高い吸熱水管の配列が形成されている。即ち、図4(a)に縦断面視して示すように、熱交換器50は、フィン51の下半部に貫通して設けられた複数列の下段吸熱水管52と、フィン51の上半部に貫通して設けられた複数列の上段吸熱水管53とを備えている。そして、各下段吸熱水管52の間を経て上昇する燃焼排気を各上段吸熱水管53に確実に当てるために、各下段吸熱水管52の間の上方に各上段吸熱水管53が位置するように交互に配列されている。このような配列によって各下段吸熱水管52及び各上段吸熱水管53を設けた場合には、図4(b)に図4(a)を平面視して模式的に示すように、下段吸熱水管52の上流端に仮想線示する缶体54の一側壁54aを介して給水管55が接続され、上段吸熱水管53の下流端に他側壁54bを介して出湯管56が接続される。
【0006】
そして更に、給水管55と出湯管56とは、図示しない給湯器本体内部において電気的な部品が使用されている制御部から離れた位置に配管することが好ましいために、給水管55と出湯管56とは共に缶体54の同一側方に配管される。
【0007】
以上のように、種々の条件を満たすように給水管55を配設すると、図4(a)に示すように、冷却のために燃焼室57に対応する位置の缶体54に給水管55を接触させて一回巻回させ、且つ、該給水管55を出湯管56と同一側方に配管する必要があるために、図4(b)に模式的に示すように、缶体54には給水管55を一回半巻回させなければならない。
【0008】
しかし、図4(a)に示すように、缶体54に一回巻回した給水管55aは、缶体54の表面温度が比較的高くなる燃焼室57に対応する位置に設けられる反面、更に半回巻回した給水管55bは、缶体54の表面温度が比較的低くなる前記フィン51の近傍に比較的長い距離に亘って当接されるために、当該位置の缶体54の温度を一層低下させてしまい、缶体54に結露が生じ、更には、この時の結露によって缶体54に低温腐食が生じるおそれがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、給水管による冷却効果を損なうことなく結露による缶体の腐食や損傷を確実に防止することができる給湯器の熱交換器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、バーナの燃焼を行う燃焼室が大略下半部に形成された方形筒状の缶体と、該缶体の大略上半部に収納されたフィンを一体に備える吸熱水管と、該缶体の一側壁を貫通する前記吸熱水管の上流端に接続された給水管と、該缶体の他側壁を貫通する前記吸熱水管の下流端に接続された出湯管とを備え、前記燃焼室に対応する缶体の外周に前記給水管を巻回させた給湯器の熱交換器において、前記缶体の外周に巻回された前記給水管のうち、前記フィンの収納位置に近接して巻回された部分は前記缶体の外面から間隙を存して巻回され、前記缶体は、板状の金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合して接合された接合部を介して筒状に形成され、該接合部は、前記缶体の外周に巻回された前記給水管が該缶体の外周に密着して巻回される位置において平坦に接合された平坦部と、該給水管が前記缶体の外面から間隙を存して巻回される位置において前記缶体の外方に突出形成され、該給水管に当接して前記間隙を維持する突出部とを備え、前記接合部は、前記パネル材の一端縁に沿って外側に折り返された外折り部と他端縁に沿って内側に折り返された内折り部とを互いに掛止させて圧着することにより形成され、前記平坦部は、前記内折り部の缶体の外方側を平坦とし且つ前記外折り部を缶体の内方側に突出させることにより形成され、前記突出部は、前記内折り部を缶体の外方側に突出させ且つ前記外折り部の缶体の内方側を平坦とすることにより形成されていることを特徴とする。
【0011】
前記給水管は、前記燃焼室に対応する缶体の外周に巻回されていることにより、燃焼室に対応して比較的温度の高い部分の缶体を冷却し、該缶体の表面温度が過剰に高温となることが防止される。このとき、本発明においては、前記フィンの収納位置に近接して巻回されている給水管が前記間隙によって前記缶体の外面から離間されている。これにより、比較的温度の低い部分である前記フィンの収納位置の缶体には前記給水管が接触されないので、当該位置の缶体の表面温度が過剰に低下することがなく、缶体に結露が生じることが防止できると共に低温腐食による缶体の損傷を防止することができる。
【0013】
また、本発明においては、前記缶体に形成されている前記接合部に前記平坦部と前記突出部とを設ける。該接合部は、前記缶体を形成する際に金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合することによって形成され、該缶体は該接合部を介して筒状に形成される。
【0014】
前記給水管は、前記燃焼室に対応する位置における缶体の外周に巻回されており、このうち、比較的温度の低い部分である前記フィンの収納位置の缶体に巻回された部分の給水管が前記突出部に当接するので、該給水管が前記缶体の外面から離間した状態を確実に維持することができる。
【0015】
一方、燃焼室に対応して比較的温度の高い部分の缶体に巻回された給水管は、前記接合部の平坦部によって該缶体に密着されるので、当該位置の缶体を確実に冷却することができる。
【0017】
また、本発明の前記接合部に採用した前記外折り部と前記内折り部とを互いに掛止させて圧着する接合構造は、一般にハゼ折り・ハゼ合わせと言われる接合方法であるが、本発明においては、更に、前記外折り部側を缶体の内方側に突出させることにより前記平坦部を形成し、前記内折り部側を缶体の外方側に突出させることにより前記突出部を形成する。このように、突出方向を変えることで、極めて簡単に突出部と平坦部とを形成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態の熱交換器の縦断面説明図、図2(a)は図1のIIa−IIa線断面説明図、図2(b)は図1のIIb−IIb線断面説明図、図3(a)及び(c)は接合部の成形工程を簡略に示す説明図である。
【0019】
本実施形態の熱交換器1は、図示しないが、給湯器の内部において比較的低い温度の炎を形成してNOxの発生を抑えて比較的小型化されたバーナの上部に設けられるものである。
【0020】
図1に示すように、該熱交換器1は、方形筒状の缶体2を備え、該缶体2の内部には複数枚のフィン3を一体に備えた吸熱水管4が収納されている。該吸熱水管4は、前記缶体2の大略上半部に設けられている。更に該缶体2の内部において該吸熱水管4のフィン3の下方(缶体2の大略下半部)には空間が形成されており、該缶体2をバーナの上部に連結することにより、該空間がバーナの燃焼室5とされる。
【0021】
該缶体2の一側壁を貫通する該吸熱水管4の上流端には、該吸熱水管4に水を供給する給水管6が接続されている。また、該缶体2の他側壁を貫通する該吸熱水管4の下流端には、該吸熱水管4から湯を導出する出湯管7が接続されている。前記吸熱水管4は前記フィン3を水平方向に貫通して上下2列に蛇行する一本の導管によって形成されており、上段位置の吸熱水管4aは、下段位置の吸熱水管4bの間の上方に位置するように配設されている。本実施形態においては、前記給水管6は、図1において下段の左端に位置する吸熱水管4bに接続され、前記出湯管7は、図1において上段の左端に位置する吸熱水管4aに接続される。
【0022】
前記給水管6は、缶体2の他側壁側(前記出湯管7が配管された側)から該缶体2の外面に沿って前記燃焼室5に対応する位置に巻回された後、前記吸熱水管4bに接続されている。該給水管6のうち、下方側に巻回されている第1巻回部6aは、缶体2の外面に密着して巻回されている。該第1巻回部6aの上方に位置し、缶体2を介してフィン3の近傍に巻回された第2巻回部6bは、該缶体2の外面から所定の間隙を存して巻回されている。そして該第2巻回部6bは、缶体2の製造時に設けられる接合部8に当接されている。
【0023】
該接合部8は、缶体2の上端から前記給水管6の第2巻回部6bに当接する位置にかけて、図2(a)に示すように、缶体2の外面に突出する突出部9を形成しており、該突出部9の頂部に前記給水管6の第2巻回部6bを当接することにより、前記給水管6の第2巻回部6bと缶体2の外面との間隙xを確実に維持している。また、該接合部8は、図1に示すように、該突出部9の下端から缶体の下端にかけて、図2(b)に示すように、缶体2の内方に突出することによって缶体2の外面を平坦とした平坦部10を形成している。該平坦部10には前記給水管6の第1巻回部6aが巻回される。これにより、該第1巻回部6aは缶体の外面に密着される。
【0024】
このように、第1巻回部6aが缶体2の外面に密着して前記燃焼室5に対応する位置に巻回されることにより、缶体2が過剰に高温となることが防止される。それだけでなく、第2巻回部6bが缶体2の外面から間隙を存して巻回されることによって、フィン3の近傍において缶体2の表面温度が比較的低い部分が過剰に冷却されることがなく、缶体2表面での結露の発生や、その結露による缶体2の低温腐食等を確実に防止することができる。
【0025】
次に、前記接合部8について更に詳しく説明する。本実施形態の缶体2は2枚の金属製パネル材を夫々コ字形に折り曲げて対向させ、互いに対向する端縁同士を接合することによって方形筒状に形成されている。これによって、図1に示すように、缶体2は前側壁2aと後側壁2bとの両方に接合部8が形成される。
【0026】
該接合部8は、図3(a)の平面視し且つ横断面視して示す一対の金型11,12により形成される。第1の金型11は平滑な第1押圧面13と、該接合部8の前記平坦部10に対応する溝状の第1成形凹部14とを備え、第2の金型12は平滑な第2押圧面15と、該接合部8の前記突出部9に対応する溝状の第2成形凹部16とを備えている。
【0027】
前記金型11,12による接合部8を形成する際には、先ず、図3(b)に示すように、一方のパネル材17の端縁を缶体2の外面方向に折り返して外折り部17aを形成し、他方のパネル材18の端縁を缶体2の内面方向に折り返して内折り部18aを形成する。そして、外折り部17aと内折り部18aとを互いに掛止させる。
【0028】
次いで、図3(b)に示すように、外折り部17aと内折り部18aとの掛止位置を両金型11,12間に位置させ、続いて、図3(c)に示すように、該掛止位置を両金型11,12により押圧する。これにより、外折り部17aと内折り部18aとは互いに圧接されてハゼ折り・ハゼ合わせと言われる構造の接合部8が形成される。このとき、前記第1の金型11に設けられた第1成形凹部14と前記第2の金型12の第2押圧面15との圧接によって、図3(c)において破線で示すように、外折り部17aが缶体2の内面側に突出するように形成される。ここで形成された部分は缶体2の外面側が平坦とされ、前記平坦部10が形成される。
【0029】
また、前記第2の金型12に設けられた第2成形凹部16と前記第1の金型11の第1押圧面13との圧接によって、図3(c)において実線で示すように、内折り部18aが缶体2の外面側に突出するように形成され、前記突出部9が形成される。このように、前記平坦部10と突出部9とが連続して形成された接合部8が容易に形成される。
【0030】
なお、本実施形態の熱交換器1は、前記バーナの小型化に伴ってコンパクトに形成されるため缶体2の高さ寸法は比較的低く形成されている。これによって、前記給水管6が缶体2の周囲に一回半巻回されたものを示した。この種のコンパクトな熱交換器1の場合には、巻回された際に互いに隣り合う給水管6の間隔が比較的狭く、また給水管6の全長も比較的短くなるためにフィン3の近傍に巻回された第2巻回部6bの冷却作用も大きくなる。従って、第2巻回部6bと缶体2の外面との間に間隙を設けたことによりフィン3の近傍の温度低下を防止することは、この種のコンパクトな熱交換器1において特に好適とされる。しかし、本発明は、本実施形態のようなコンパクトな熱交換器1に限るものではなく、例えば、図示しないが、比較的大型の熱交換器であっても、フィンの近傍に巻回された給水管を缶体の外面から離間させて巻回することで、缶体の表面温度の不要な低下を防止することができ、結露やそれに伴う缶体の低温腐食等を防止することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の熱交換器の縦断面説明図。
【図2】(a)は図1のIIa−IIa線断面説明図、(b)は図1のIIb−IIb線断面説明図。
【図3】接合部の成形工程を示す説明図。
【図4】従来の熱交換器を示す説明図。
【符号の説明】
1…熱交換器、2…缶体、3…フィン、4…吸熱水管、5…燃焼室、6…給水管、7…出湯管、8…接合部、9…突出部、10…平坦部、17a…外折り部、18a…内折り部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger of a water heater that heats supplied water to generate hot water.
[0002]
[Prior art]
The heat exchanger of the water heater includes a heat absorption water pipe integrally provided with fins in a rectangular cylindrical can. The can body has a lower open end connected to a combustion device such as a burner and introduces combustion exhaust toward the fins of the endothermic water pipe. Is formed. The endothermic water pipe is provided meandering in the horizontal direction at the upper part of the combustion chamber, a water supply pipe is connected to the upstream end, and a tapping pipe is connected to the downstream end.
[0003]
In this type of heat exchanger, in order to prevent the can body at the portion forming the outer wall of the combustion chamber from becoming excessively hot, a water supply pipe is brought into contact with the outer periphery of the can body so as to be wound a plurality of times. Thus, the can body is cooled.
[0004]
By the way, in recent years, a hot water heater is known in which a flame having a relatively low temperature is formed to suppress generation of NOx and a downsized burner is adopted. In this type of water heater, the height of the combustion chamber of the heat exchanger has been reduced along with the downsizing of the burner, so the water supply pipe is brought into contact with the combustion chamber of the can body and wound once. It is possible to sufficiently suppress the high temperature rise of the can body simply by turning.
[0005]
On the other hand, in this type of heat exchanger, an array of endothermic water tubes with high heat exchange efficiency is formed. That is, as shown in a longitudinal cross-sectional view in FIG. 4A, the
[0006]
Furthermore, since it is preferable that the
[0007]
As described above, when the
[0008]
However, as shown in FIG. 4A, the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a heat exchanger for a hot water heater that can reliably prevent corrosion and damage to a can body due to condensation without impairing the cooling effect of the water supply pipe. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention includes a rectangular cylindrical can body in which a combustion chamber for burning a burner is formed in a substantially lower half portion, and a fin housed in a substantially upper half portion of the can body. An endothermic water pipe provided integrally, a water supply pipe connected to the upstream end of the endothermic water pipe passing through one side wall of the can body, and a hot water connected to the downstream end of the endothermic water pipe passing through the other side wall of the can body A heat exchanger of a water heater in which the water supply pipe is wound around the outer periphery of the can body corresponding to the combustion chamber, and the fin among the water supply pipes wound around the outer periphery of the can body the wound portion in proximity to the storage position of the winding to exist a gap from the outer surface of the can body, the can body is polymerized together edge portions of the plate-shaped metallic panels It is formed in a cylindrical shape via a joined part, and the joined part is formed by the water supply pipe wound around the outer periphery of the can body. A flat portion joined flatly at a position where the body is tightly wound around the outer periphery of the body, and an outer side of the can body at a position where the water supply pipe is wound with a gap from the outer surface of the can body And a protrusion that is formed so as to abut against the water supply pipe and maintain the gap, and the joint includes an outer folded portion that is folded outward along one end edge of the panel material, and an other end edge. And the inner folded portion folded back inward is crimped to each other, and the flat portion is formed by flattening the outer side of the can body of the inner folded portion and the outer folded portion as the can body. The projecting part is formed by projecting the inner folding part to the outer side of the can body and flattening the inner side of the can body of the outer folding part. It is characterized by being.
[0011]
The water supply pipe is wound around the outer periphery of the can body corresponding to the combustion chamber, thereby cooling the can body at a relatively high temperature corresponding to the combustion chamber, and the surface temperature of the can body is An excessively high temperature is prevented. At this time, in the present invention, the water supply pipe wound in the vicinity of the fin housing position is separated from the outer surface of the can body by the gap. As a result, the water supply pipe is not brought into contact with the can body at the fin housing position, which is a relatively low temperature portion, so that the surface temperature of the can body at the position does not decrease excessively, and condensation forms on the can body. Can be prevented, and damage to the can due to low temperature corrosion can be prevented.
[0013]
Moreover, in this invention, the said flat part and the said protrusion part are provided in the said junction part currently formed in the said can body. The joint portion is formed by polymerizing the edge portions of the metal panel material to each other when the can body is formed, and the can body is formed in a cylindrical shape via the joint portion.
[0014]
The water supply pipe is wound around the outer periphery of the can body at a position corresponding to the combustion chamber, and of these, the portion wound around the can body at the fin storage position, which is a relatively low temperature portion. Since the water supply pipe comes into contact with the protruding portion, the state where the water supply pipe is separated from the outer surface of the can body can be reliably maintained.
[0015]
On the other hand, the water supply pipe wound around the can body at a relatively high temperature corresponding to the combustion chamber is brought into close contact with the can body by the flat portion of the joint portion, so that the can body at the position can be securely attached. Can be cooled.
[0017]
In addition, the joining structure in which the outer fold portion and the inner fold portion employed in the joint portion of the present invention are hooked and pressure-bonded to each other is a joining method generally referred to as goby folding / haze matching. Further, the flat portion is formed by projecting the outer folding portion side toward the inner side of the can body, and the projecting portion is formed by projecting the inner folding portion side toward the outer side of the can body. Form. Thus, by changing the protruding direction, the protruding portion and the flat portion can be formed very easily.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of the heat exchanger of the present embodiment, FIG. 2 (a) is a sectional view taken along the line IIa-IIa in FIG. 1, FIG. 2 (b) is a sectional view taken along the line IIb-IIb in FIG. FIGS. 3A and 3C are explanatory views simply showing the molding process of the joint.
[0019]
Although not shown in the drawings, the heat exchanger 1 of the present embodiment is provided at the upper part of a burner that is relatively downsized by forming a flame at a relatively low temperature inside the water heater to suppress generation of NOx. .
[0020]
As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a rectangular tubular can
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
The joint 8 extends from the upper end of the
[0024]
In this way, the first winding
[0025]
Next, the
[0026]
The joint 8 is formed by a pair of
[0027]
When forming the
[0028]
Next, as shown in FIG. 3 (b), the latching position of the
[0029]
In addition, as shown by a solid line in FIG. 3C, the inner surface of the
[0030]
In addition, since the heat exchanger 1 of this embodiment is formed compactly with the miniaturization of the burner, the height of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional explanatory view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
2A is a sectional view taken along line IIa-IIa in FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along line IIb-IIb in FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing a forming process of a joint portion.
FIG. 4 is an explanatory view showing a conventional heat exchanger.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat exchanger, 2 ... Can body, 3 ... Fin, 4 ... Endothermic water pipe, 5 ... Combustion chamber, 6 ... Water supply pipe, 7 ... Hot water pipe, 8 ... Joint part, 9 ... Projection part, 10 ... Flat part, 17a ... outer fold, 18a ... inner fold.
Claims (1)
前記缶体の外周に巻回された前記給水管のうち、前記フィンの収納位置に近接して巻回された部分は前記缶体の外面から間隙を存して巻回され、
前記缶体は、板状の金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合して接合された接合部を介して筒状に形成され、
該接合部は、前記缶体の外周に巻回された前記給水管が該缶体の外周に密着して巻回される位置において平坦に接合された平坦部と、該給水管が前記缶体の外面から間隙を存して巻回される位置において前記缶体の外方に突出形成され、該給水管に当接して前記間隙を維持する突出部とを備え、
前記接合部は、前記パネル材の一端縁に沿って外側に折り返された外折り部と他端縁に沿って内側に折り返された内折り部とを互いに掛止させて圧着することにより形成され、
前記平坦部は、前記内折り部の缶体の外方側を平坦とし且つ前記外折り部を缶体の内方側に突出させることにより形成され、
前記突出部は、前記内折り部を缶体の外方側に突出させ且つ前記外折り部の缶体の内方側を平坦とすることにより形成されていることを特徴とする給湯器の熱交換器。A rectangular cylindrical can body in which a combustion chamber for burning a burner is formed in a substantially lower half portion, a heat absorption water pipe integrally provided with fins accommodated in a substantially upper half portion of the can body, and one of the can bodies A water supply pipe connected to the upstream end of the endothermic water pipe penetrating the side wall, and a tapping pipe connected to the downstream end of the endothermic water pipe penetrating the other side wall of the can body, the can corresponding to the combustion chamber In the heat exchanger of the water heater in which the water supply pipe is wound around the outer periphery of the body,
Wherein one of the can body the water supply pipe which is wound around the outer periphery of the wound portions in close proximity to the storage position of the fin is wound by exist a gap from the outer surface of the can body,
The can body is formed into a cylindrical shape via a joint portion obtained by superposing the edge portions of the plate-like metal panel materials on each other and joining them,
The joint includes a flat portion joined flatly at a position where the water supply pipe wound around the outer periphery of the can body is tightly wound around the outer periphery of the can body, and the water supply pipe is the can body A protrusion projecting outward of the can body at a position where the gap is wound from the outer surface of the can, and a protrusion that contacts the water supply pipe and maintains the clearance,
The joint portion is formed by hooking an outer fold portion folded outward along one edge of the panel material and an inner fold portion folded inward along the other end edge and crimping each other. ,
The flat portion is formed by making the outer side of the can body of the inner fold portion flat and projecting the outer fold portion to the inner side of the can body,
The protrusion is formed by causing the inner fold to protrude outward from the can body and flattening the inner side of the outer fold from the can body. Exchanger.
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