JP3928843B2 - 熱交換器用缶体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等に組み込む熱交換器用の缶体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱交換器用缶体は、吸熱水管を内蔵する胴部と、胴部の端縁に曲成した、燃焼筺等の他のケーシングに対する接合フランジとを備えており、接合フランジを他のケーシングに接合させた状態で熱交換器用缶体と他のケーシングとをかしめ結合している。
【０００３】
従来、接合フランジは胴部に連続する単純な曲げフランジで構成されている。ここで、缶体は銅製であるため、このような単純曲げフランジではロー付けを行う炉内で焼鈍され、次工程の他のケーシングとのかしめ工程において接合フランジが変形し勝ちで気密性を保つことが困難になる。そこで、従来は、接合フランジにステンレス等の補強材を溶接して、接合フランジの変形を防止している（特開平６ー１１１９２号公報、特開２０００−１８７２７号公報参照）。
【０００４】
また、図９に示すように、接合フランジａを胴部ｂに連続する曲げフランジ部ａ１と曲げフランジ部の胴部ｂとは反対側の面に折り重ねた重ねフランジ部ａ２とを有する２重折り曲げ構造とし、接合フランジの強度を高めたものも従来知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記前者の従来例のように補強材を接合フランジに溶接すると、部品点数及び工数が増してコストが高くなる。また、上記後者の従来例のような２重折り曲げ構造の接合フランジａでは図の下方からの外力に弱く、強度不足で気密性が不十分になることがある。
【０００６】
ところで、熱交換器用缶体は、半割筒状の１対の缶体半部を結合して製造されており、各缶体半部の製造に際し、胴部となる平板部を有するブランクの側縁に接合フランジを曲成した後、パンチとダイとから成る曲げ型を用い、ブランクをパンチによりダイに押し込んで半割筒状に曲げ加工している。ここで、接合フランジを上記の如く２重折り曲げ構造にすると、ブランクの曲げ加工に対する接合フランジの抵抗が大きくなり、曲げ不良や接合フランジの歪みを生じ易くなる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、補強材を用いずに接合フランジの強度を可及的に向上し得るようにした熱交換器用缶体を提供することを第１の課題とし、また、缶体半部を製造するためのブランクの曲げ加工を曲げ不良や接合フランジの歪みを生ずることなく良好に行い得られるようにした方法を提供することを第２の課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するために本発明は、胴部と、胴部の端縁に曲成した、他のケーシングに対する接合フランジとを備える熱交換器用缶体において、接合フランジを、胴部に連続する曲げフランジ部と曲げフランジ部に折り重ねた重ねフランジ部とを有する複重折り曲げ構造とし、重ねフランジ部の端末を胴部に沿うように屈曲させて胴部に対する接触部を形成している。
【０００９】
また、上記第２の課題を解決するために、熱交換器用缶体を半割筒状の１対の缶体半部を結合して製造する方法であって、各缶体半部の製造に際し、胴部となる平板部を有するブランクの側縁に前記複重折り曲げ構造の接合フランジを曲成した後、パンチとダイとから成る曲げ型を用い、ブランクをパンチによりダイに押し込んで半割筒状に曲げ加工するものにおいて、本発明によれば、接合フランジを板厚方向両側から挟むようにして受け入れる溝部をダイに形成し、接合フランジの歪みを溝部により規制した状態で前記曲げ加工を行うようにしている。
【００１０】
本発明の熱交換器用缶体によれば、接合フランジに加えられた外力の一部を接触部を介して胴部で受けられるようになり、強度が向上する。この場合、重ねフランジ部の端縁を接触部としてこれを胴部に接触させることも考えられるが、本発明のように重ねフランジ部の端末を胴部に沿うように屈曲させて前記接触部を形成すれば、胴部に対する接触面積が増し、強度が一層向上する。更に、接触部を胴部に結合すれば、接合フランジの強度は飛躍的に向上する。
【００１１】
また、重ねフランジ部を曲げフランジ部の胴部とは反対側の面に折り重ね、重ねフランジ部の端末を胴部の内壁面に沿うように屈曲させて接触部を形成しても良いが、これでは胴部と接触部との間の隙間を生ずると、そこに燃焼排気中の水分等が凝縮して溜まり、腐食し易くなって耐久性が悪くなる。これに対し、重ねフランジ部を曲げフランジ部の胴部側の面に折り重ね、胴部の外壁面に前記接触部を接触させれば、胴部と接触部との間の隙間を生じてもそこに水は溜まらず、耐久性が向上する。
【００１２】
また、本発明の方法によれば、接合フランジを複重折り曲げ構造にすることでブランクの曲げ加工に対する接合フランジの抵抗が大きくなっても、接合フランジはダイの溝部により板厚方向に歪むことなく曲げられ、良好に曲げ加工を行い得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は給湯器に組み込む熱交換器を示している。この熱交換器は、角筒状の胴部１０を有する銅製の缶体１内に多数の熱交換フィン２を具備する吸熱水管（図示せず）を収納して成るもので、胴部１０の下半部外周に給水連絡管３を巻き付けて、吸熱水管の上流端に給水連絡管３を接続し、吸熱水管の下流端に給湯管４を接続している。
【００１４】
胴部１０の下端縁には、他のケーシングたる図示しない燃焼筺に対する接合フランジとなる下フランジ１１が曲成されており、缶体１がこの下フランジ１１において燃焼筺にかしめ結合される。また、胴部１０の上端縁に曲成した上フランジ１２にフランジ板１３をスポット溶接し、缶体１にこのフランジ板１３において排気筺をかしめ結合している。
【００１５】
前記下フランジ１１は、図２に示す如く、胴部１０に連続する曲げフランジ部１１ａとこれに折り重ねた重ねフランジ部１１ｂとを有する２重折り曲げ構造になっており、更に、重ねフランジ部１１ｂに胴部１０に対する接触部１１ｃを形成している。図２に示すものでは、重ねフランジ部１１ｂを曲げフランジ部１１ａの胴部１０側の面に折り重ね、重ねフランジ部１１ｂの端末を胴部１０の外壁面に沿うように屈曲させて接触部１１ｃを形成している。
【００１６】
尚、図３に示す如く、重ねフランジ部１１ｂを曲げフランジ部１１ａの胴部１０とは反対側の面に折り重ね、重ねフランジ部１１ｂの端末を胴部１０の内壁面に沿うように屈曲させて接触部１１ｃを形成しても良い。また、図４に示す比較例の如く、重ねフランジ部１１ｂを曲げフランジ部１１ａの胴部１０側の面に、重ねフランジ部１１ｂの端縁が胴部１０の外壁面に接触するように折り重ね、重ねフランジ部１１ｂの端縁を接触部１１ｃとすることも考えられる。
【００１７】
図２乃至図４の何れのものにおいても、２重折り曲げ構造にすることで下フランジ１１の剛性形が高まると共に、下フランジ１１に加わる外力の一部を接触部１１ｃを介して胴部１０で受けられるようになり、下フランジ１１の強度が向上する。そのため、従来例のような補強材を取り付けなくても、燃焼筺のかしめ工程での下フランジ１１の変形が防止され、気密性が保たれる。
【００１８】
また、図２、図３の実施形態のように重ねフランジ部１１ｂの端末を屈曲させて帯状の接触部１１ｃを形成すれば、図４に示す比較例に比し胴部１０に対する接触面積が増して下フランジ部１１の強度が一層向上する。尚、図３の実施形態では、接触部１１ｃが胴部１０の内壁面側に位置するため、胴部１０と接触部１１ｃとの間に隙間を生ずると、燃焼排気中の水分等の凝縮水がこの隙間に溜まって腐食し易くなる。これに対し、図２の実施形態では、接触部１１ｃが胴部１０の外壁面側に位置するため、胴部１０と接触部１１ｃとの間に隙間を生じても水が溜まるようなことはなく、耐久性が向上する。また、図２及び図３の何れ実施形態のものでも、接触部１１ｃを胴部１０に結合することで下フランジ１１の強度が飛躍的に向上する。尚、缶体１は半割筒状の１対の缶体半部１ａ，１ａを炉中ロー付けにより結合して製造され（図１参照）、このロー付け工程で接触部１１ｃを胴部１０にロー付け結合することが望ましい。
【００１９】
ところで、各缶体半部１ａは、図５に示す如く、胴部１０となる平板部を有するブランク１’（銅板）の両側縁に下フランジ１１と上フランジ１２とを曲成した後、ブランク１’を半割筒状に曲げ加工して製造される。下フランジ１１の曲成に際しては、図６に示す如く、先ず、ブランク１’の側縁をヘミング加工して重ねフランジ部１１ｂを形成し、次に、ヘミング部を曲げ加工して重ねフランジ部１１ｂが折り重ねられた曲げフランジ部１１ａを形成する。ここで、図４の実施形態では、ヘミング加工幅とその後の曲げ加工幅とを正確に合わせることが必要になるが、図２、図３の実施形態では、寸法や加工時のばらつきを接触部１１ｃの幅変化として吸収でき、加工が容易になる。
【００２０】
缶体半部１ａを製造するためのブランク１’の曲げ加工は、図７、図８に示すパンチ１００とダイ１０１とから成る曲げ型を用い、パンチ１００によりブランク１’をダイ１０１に図８（Ａ）〜（Ｅ）に示す如く押し込むことで行う。ここで、上フランジ１２には缶体半部１ａのコーナ部に合致する切欠き１２ａが形成されているため、上フランジ１２は曲げ加工の抵抗にはならないが、下フランジ１１は上記の如く２重折り曲げ構造であって、且つ、切欠きを形成していないため、曲げ加工に対する下フランジ１１の抵抗が大きくなり、缶体半部１ａのコーナ部における下フランジ１１の皺寄りといった歪みを生じ易くなる。
【００２１】
そこで、本実施形態では、ダイ１０１の本体に図７に示す如くフランジ押え１０１ａを取り付けて、ダイ本体とフランジ押え１０１ａとの間に下フランジ１１を板厚方向両側から挟むようにして受け入れる溝部１０１ｂを形成している。これによれば、下フランジ１１を溝部１０１ｂにより板厚方向に歪まないように規制した状態でブランク１’の曲げ加工を行うことができ、下フランジ１１に皺寄り等の歪みは生じない。この曲げ加工に際し、胴部１０の下フランジ１１寄りの外壁面に強い力が加わるが、図２のものではこの部分が接触部１１ｃで覆われるため、傷付き防止にも役立つ。
【００２２】
また、本実施形態では、ダイ１０１の凹入深さＬを缶体半部１ａのコーナ部の曲率半径Ｒの２．５倍以上に設定している。従来のダイの凹入深さはコーナ部の曲率半径Ｒの２倍程度であって、図８（Ｄ）の状態で曲げ加工が完了し、これではダイ１０１に押し込まれていないブランク１’の部分がハ字状に開いたままになる。これに対し、本実施形態では、図８（Ｅ）の状態までブランク１’がダイ１０１に押し込まれ、曲げ不良は生じない。曲げ不良を確実に防止するには、ダイ１０１の凹入深さＬを缶体半部１ａのコーナ部の曲率半径Ｒの３倍以上に設定することが望ましい。尚、本実施形態では、缶体半部１ａの２つのコーナ部に合わせてダイ１０１を２分割したが、Ｕ字状の単一のダイを用いても勿論良い。
【００２３】
また、図１に示したものでは、下フランジ１１のみを２重折り曲げ構造にしたが、上フランジ１２も下フランジ１１と同様の２重折り曲げ構造にして、フランジ板１３を省略することも可能である。更に、曲げフランジ部１１ａに重ねフランジ１１ｂを２枚以上折り重ねて、３重以上の折り曲げ構造にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明缶体を具備する熱交換器の一例を示す斜視図
【図２】本発明缶体の第１実施形態の接合フランジ部分の断面図
【図３】本発明缶体の第２実施形態の接合フランジ部分の断面図
【図４】 比較例の接合フランジ部分の断面図。
【図５】接合フランジを曲成したブランクを示す斜視図
【図６】接合フランジの曲成工程を示す図
【図７】本発明方法の実施に用いる曲げ型のダイを示す斜視図
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）曲げ型によるブランクの曲げ加工の初期段階から完了までの状態を示す工程図
【図９】従来例の接合フランジ部分の断面図
【符号の説明】
１…缶体 １’…ブランク １ａ…缶体半部 １０…胴部 １１…接合フランジ １１ａ…曲げフランジ部 １１ｂ…重ねフランジ部 １１ｃ…接続部 １００…パンチ １０１…ダイ １０１ｂ…溝部

Claims (4)

1. 胴部と、胴部の端縁に曲成した、他のケーシングに対する接合フランジとを備える熱交換器用缶体において、
   接合フランジを、胴部に連続する曲げフランジ部と曲げフランジ部に折り重ねた重ねフランジ部とを有する複重折り曲げ構造とし、重ねフランジ部の端末を胴部に沿うように屈曲させて胴部に対する接触部を形成する、
   ことを特徴とする熱交換器用缶体。
2. 重ねフランジ部を曲げフランジ部の胴部側の面に折り重ね、胴部の外壁面に前記接触部を接触させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用缶体。
3. 前記接触部を胴部に結合することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用缶体。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の熱交換器用缶体を半割筒状の１対の缶体半部を結合して製造する方法であって、
   各缶体半部の製造に際し、胴部となる平板部を有するブランクの側縁に前記接合フランジを曲成した後、パンチとダイとから成る曲げ型を用い、ブランクをパンチによりダイに押し込んで半割筒状に曲げ加工するものにおいて、
   接合フランジを板厚方向両側から挟むようにして受け入れる溝部をダイに形成し、接合フランジの歪みを溝部により規制した状態で前記曲げ加工を行う、
   ことを特徴とする熱交換器用缶体の製造方法。

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