JP3921308B2

JP3921308B2 - ガス湯沸器の熱交換器

Info

Publication number: JP3921308B2
Application number: JP08515399A
Authority: JP
Inventors: 辰夫栗山
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP2000274820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス湯沸器の熱交換器に関し、詳しくは加熱炉内でろう付けされる熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、小型のガス湯沸器では、燃焼室の正面壁に熱電対の感熱部を挿通する通孔を設け、この通孔に感熱部の温接点を臨ませ、熱交換器における排ガス流路が燃焼生成物等によって閉塞された場合に、感熱部近傍の排ガス温度上昇により熱電対の起電力を上昇させ、この起電力レベルに基づいて閉塞傾向を検出し、不完全燃焼を生じる前に燃焼を停止する排気閉塞検知装置（不完全燃焼防止機能）を備えている。
【０００３】
一方、このようなガス湯沸器では、熱交換器を熱伝導性の良い銅材料で製作し、溶融ハンダに浸すことによって、熱交換器表面にハンダを付着させてメッキすると共に、ハンダを隙間に侵入させて、フィン、伝熱管等の溶接を行っている。しかし、ハンダは、いわゆる「環境負荷の大きい」重金属であって、環境上の問題からその使用を控える方向にある。
このため、ハンダに代わって、ろう材料を用いて、熱交換器の各部を溶接することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱交換器をろう材料により溶接すると、高温度の加熱により銅が軟化することとなって、熱交換器に一体に形成される燃焼室が変形し易くなる問題があった。
殊に、不完全燃焼防止装置を搭載するガス湯沸器の熱交換器では、熱交換器の排気流路詰りを検出する二次熱電対を燃焼室の正面壁に設けているために、燃焼室壁が変形すると、作動にバラツキを生じるおそれがあった。
そこで、本発明のガス湯沸器の熱交換器は、ろう付けによって燃焼室が軟化しても変形しないようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載のガス湯沸器の熱交換器は、
燃料ガスを燃焼する燃焼室を形成する銅製の四角筒状の内胴と、
上記内胴上部で所定間隔に配列される複数の銅製フィンと、
上記フィンを貫通して通水路となる銅製の伝熱管とを一体的に組み立てて、加熱炉内でろう付けされて製造されるガス湯沸器の熱交換器において、
上記内胴が変形しないように、上記内胴下端内側に、内胴左右側面壁とコーナー部とに当接して補強するステンレス製の補強板を設けたことを要旨とする。
【０００６】
また、上記課題を解決する本発明の請求項２記載のガス湯沸器の熱交換器は、請求項１記載のガス湯沸器の熱交換器において、
上記内胴の後面壁下端と上記補強板の一部とを挟み込みながら器体に固定される押え板を設けたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する請求項１記載のガス湯沸器の熱交換器は、内胴と伝熱管とフィンとが銅材料で形成され、加熱炉内でろう付けされて製造され、ステンレス製の補強板が内胴下端内側に、内胴左右側面壁とコーナー部とを補強し、内胴の変形を防ぐ。
従って、ろう付け時に、熱交換器が高温に熱せられて銅の内胴が軟化しても、内胴が変形し難い。
【０００８】
また、上記課題を解決する本発明の請求項２記載のガス湯沸器の熱交換器は、内胴の後面壁下端を挟み込んで器体に固定される押え板を設け、この押え板が補強板の一部を同時に挟み込む。
従って、押え板により補強板と内胴の後面壁下端とが器体にしっかり固定されるため、より内胴が変形し難くなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の元止め式ガス湯沸器の熱交換器について好適な実施形態を説明する。
ガス湯沸器は、図３に示すように、混合気を燃焼するバーナ２８と、燃焼熱を熱交換する熱交換器１８とを備える。
【００１０】
バーナ２８には、燃焼炎による加熱によって起電力を発生し燃焼状態を検知する一次熱電対１が設けられ、排気閉塞を検知する二次熱電対２が燃焼室を形成する内胴１６の正面壁１６ｃに設けた通孔３に臨んで設けられ、検出起電力の監視を行うコントローラ２３へ電気的に接続される。コントローラ２３は、一次熱電対１および二次熱電対２よる合成起電力が所定値以下か否かを判定し、異常と判定すれば、コントローラ２３と電気的に接続される燃料ガス流路の開閉弁２４、２５へ閉弁指令を出して燃焼を停止するように設定される。
【００１１】
熱交換器１８は、図２に示すように、燃料ガスを燃焼する燃焼室を形成する銅製の四角筒状の内胴１６と、燃焼熱を吸収する複数のフィン１８ｂと、フィン１８ｂを挿通して排気経路内で蛇行するように配置されて通水を加熱する伝熱管１８ａと、伝熱管１８ａの周囲に所定間隔で配置され、内胴１６の外壁に巻き付けられて伝熱管１８ａに接続される給水管１０とからなり、この伝熱管１８ａの他端には、湯出口に通じる給湯管１１が接続される。
【００１２】
内胴１６正面壁１６ｃには二次熱電対２を取り付ける取付板１５が設けられ、取付板１５には内胴１６に通じる通孔３が設けられる。
二次熱電対２は垂直方向に縦向きに設けられ、この感熱部４は、内胴１６の方向にＬ字形に曲げられ、通孔３を挿通して内胴１６内に臨む。
【００１３】
一次熱電対１は、室内が排ガスによって酸欠雰囲気となると、一次熱電対１を加熱している燃焼炎がリフティング（飛火）を起こし始め、発生起電力を低下する。
他方、排気閉塞検知装置である二次熱電対２は、燃焼生成物によって熱交換器１８の排気流路が閉塞してくると、内胴１６の正面壁１６ｃに設けた通孔３へ排ガスがあふれ始め、この排ガスを感知して起電力を発生する。
また、二次熱電対２は、一次熱電対１に対して逆起電力を発生するように逆極性に接続され、熱交換器１８の排気流路が閉塞する程度につれて発生起電力が上昇し、一次熱電対１と二次熱電対２との合成起電力が低下する。
従って、コントローラ２３は、合成起電力値から、酸欠状態の検知、不着火、燃焼炎の消失有無の判定だけでなく、熱交換器１８の閉塞状態の検知を行ない、異常と判定すれば直ちに開閉弁２４、２５を閉弁して、不完全燃焼を防止する（以下、不完全燃焼防止機能と呼ぶ）。
【００１４】
熱交換器１８の各部は、銅材料で組み立てられ、加熱炉内でろう付けされる。熱交換器１８下部の内胴１６には、図１に示すように、ろう付け前に予め、内胴１６下部の内側から左右の側面壁１６ｂ、１６ｂとコーナー部１６ａ、１６ａとを補強するステンレス製の補強板５を左右に設ける。
この補強板５は、内胴１６下部の内側から側面壁１６ｂ、１６ｂとコーナー部１６ａ、１６ａとに沿って当接されるコの字部５ａと、コの字部５ａに沿う端部を外側に曲げて内胴１６下端に係止される曲げ部５ｂと、後述する押え板６の隙間６ａに挟まれて内胴１６の左右の後面壁１６ｄと共に器体本体ケースに固定される固定部５ｃとからなる。
また、補強板５は、ろう付け前に、内胴１６の正面壁１６ｃに１点、側面壁１６ｂに２点、後面壁１６ｄに１点のスポット溶接がされて、内胴１６に固定される。
【００１５】
また、図１に示すように、熱交換器１８の下部には、内胴１６の後面壁１６ｄ下端を挟んで器体本体ケースに固定される押え板６が設けられる。
この押え板６は、Ｕ字状の隙間６ａをもつように折り畳まれ、両面には中央にビス貫通孔６ｂを備える。
そして、内胴１６の後面壁１６ｄ下部と補強板５の一部である固定部５ｃとは、この押え板６のＵ字状の隙間６ａに挟み込まれ、貫通孔６ｂに挿入されるビスによって器体本体ケースに固定される。
【００１６】
また、熱交換器１８の上部には、図２に示すように、防熱フード１９が設けられる。
防熱フード１９は、排ガスを前上方に分散させる複数の整流板１９ａと、整流板１９ａを所定間隔に保持しながら熱交換器１８上部側面に固定される左右の取付足１９ｂとを備える。
また、熱交換器１８上端の両側面には、Ｌ字状に折り曲げられ、立設面２０ａと固定面２０ｂとを形成する固定板２０が設けられる。
固定板２０の立設面２０ａは、防熱フード１９の取付足１９ｂと重ねられて熱交換器１８側部にビス止めされ、固定板２０の固定面２０ｂが器体本体ケースにビス止めされる。
このように、固定板２０により熱交換器１８上部と防熱フード１９とが固定され、器体本体ケースに組み込まれる。
【００１７】
次に、熱交換器１８のろう付け方法について説明する。
熱交換器１８をろう付けする加熱炉は、フレームカーテンで仕切られて炉内がＣＯやＨ_２等の還元雰囲気にされ、７８０〜８００℃に加熱される。
まず、仮組み立てした熱交換器１８の溶接する部分に棒状のろう材料（ＢＣｕＰ）を置き、加熱炉内にこの熱交換器１８を通過させる。
そして、熱交換器１８が加熱炉内を通過中に、ろう材料が溶融し、伝熱管１８ａとフィン１８ｂとの隙間、内胴１６に巻き付けられた給水管１０と内胴１６との隙間に流れ込み、各部が溶接される。
尚、内胴１６の材質が銅であるのに対して、補強板５の材質がステンレスであるため、加熱炉を通しても、内胴１６と補強板５とは溶接されず、補強板５の強度は変化しないので内胴１６の矯正には都合が良い。
【００１８】
以上、説明したように、本実施形態の元止め式ガス湯沸器の熱交換器によれば、熱交換器１８をろう付けする前に、内胴１６内側から側面壁１６ｂとコーナー部１６ａ、１６ａとを補強する補強板５が組み込まれているため、加熱炉で高温に加熱されても、ろう付け前の形状が保たれ、内胴１６の加工歪がとれると共に、銅の内胴１６が軟化しても内胴１６が変形しない。
また、熱交換器１８を器体本体ケースに組み込み後は、熱交換器１８上部がビスにより固定され、熱交換器１８下部では、押え板６が内胴１６の後面壁１６ｄ下部と補強板５とを挟み込んで器体本体ケースにしっかりビス止めされて固定されるため、内胴１６が変形し難い。
その結果、内胴１６の正面壁１６ｃに設けた二次熱電対２と燃焼炎との位置関係を所定位置に精度良く保つことができ、二次熱電対２が熱交換器１８の排気流路詰りを精度良く検出することができ、不完全燃焼防止装置としての信頼性を向上できる。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、補強板５と内胴１６とは、カシメによって固定されても良い。
また、補強板５は左右にそれぞれ設けられることに限定されず、左右の補強板５、５を一体に形成しても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の請求項１記載のガス湯沸器の熱交換器によれば、ろう付けによって、銅の内胴が軟化しても、補強板が内胴下端内側に、内胴左右側面壁とコーナー部とに当接して補強するため、内胴が変形し難いという優れた効果を奏する。
例えば、内胴壁面に熱電対を設けて排気閉塞を検知するガス湯沸器においては、その検出精度が向上し、不完全燃焼防止装置としての信頼性を向上できる。
【００２１】
また、本発明の請求項２記載のガス湯沸器の熱交換器によれば、請求項１による効果に加え、熱交換器が器体に組み込まれると、押え板が補強板と内胴の後面壁下部とを挟み込み、器体にしっかり固定されるため、より内胴が変形し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての燃焼室下部の固定および補強を示す分解図（下方斜視図）である。
【図２】熱交換器上部の固定を示す分解図（上方斜視図）である。
【図３】湯沸器の概略図である。
【符号の説明】
二次熱電対２
補強板５
押え板６
取付板１５
内胴１６
熱交換器１８
防熱フード１９

Claims

燃料ガスを燃焼する燃焼室を形成する銅製の四角筒状の内胴と、
上記内胴上部で所定間隔に配列される複数の銅製フィンと、
上記フィンを貫通して通水路となる銅製の伝熱管とを一体的に組み立てて、加熱炉内でろう付けされて製造されるガス湯沸器の熱交換器において、
上記内胴が変形しないように、上記内胴下端内側に、内胴左右側面壁とコーナー部とに当接して補強するステンレス製の補強板を設けたことを特徴とするガス湯沸器の熱交換器。
上記内胴の後面壁下端と上記補強板の一部とを挟み込みながら器体に固定される押え板を設けたことを特徴とする請求項１記載のガス湯沸器の熱交換器。