JP6202391B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
同文献に記載の熱交換器は、複数の伝熱管を収容するケースの側壁部の一部をケースの外方に膨出させており、この膨出部を入水用または出湯用のヘッダとして構成している。前記膨出部をヘッダとするための具体的な手段として、複数の伝熱管の端部が貫通するように設定された補助部材を利用し、この補助部材を前記膨出部の内側に接合することによって、前記膨出部の内部と前記ケースの内部との間を仕切っている。
このような構成によれば、ヘッダがケースの側壁部に一体化して設けられているために、部品点数の少数化や全体の小型化を図ることが可能である。また、前記膨出部は、ケースの外方に向けて膨出しているために、たとえば特許文献2とは異なり、ケース内のスペースが狭くなって、伝熱管の配置に大きな制約を受けるといった不具合も回避することができる。
なお、従来においては、特許文献1とは異なり、溶接手段を利用して製造可能な熱交換器は存在するものの、そのような熱交換器は、部品点数が多く、構造が複雑なものとなっている場合が多い。このため、その製造コストはやはり高価なものとなっている。
の側壁部には、前記ケースの外方に向けて膨出する筒状の周壁部およびこの周壁部の先端部を塞ぐ先端壁部を有する膨出部が形成されている、熱交換器であって、前記複数の伝熱管の端部は、前記膨出部の先端壁部に形成された貫通孔に挿入されて前記先端壁部に接合されており、前記ヘッダは、前記膨出部に対応した開口部を形成する開口縁部を有する内部空洞状の本体部を有し、前記開口縁部が前記周壁部に外嵌されていることにより、前記ヘッダの前記開口部が前記先端壁部によって塞がれ、前記ヘッダの内部には、前記複数の伝熱管の内部に連通するチャンバが形成されており、前記ヘッダを前記側壁部に接合する手段として、前記ヘッダの開口縁部の内周面先端部を断面凸状の第1の曲面部に形成するとともに、前記膨出部の周壁部の外面には、断面凹状の第2の曲面部を形成しておき、かつ前記第1および第2の曲面部を互いに面接触させた状態で、この面接触部分およびその周辺領域に溶接を施す手段が用いられていることを特徴としている。
第1に、複数の伝熱管をケースの側壁部の膨出部に接合する作業は、ケースの外部において行なうことができ、その接合手段としては、溶接を適用することができる。加えて、前記膨出部に嵌合させたヘッダをケースの側壁部に接合する作業は、溶接により行なわれ、しかもこの溶接はケースの外部において行なうことができる。したがって、ロウ付け用の大掛りな設備をもたないメーカなどであっても、本発明に係る熱交換器を容易かつ廉価に製造することが可能となる。
第2に、本発明によれば、熱交換器全体の部品点数が少なく、全体の構成を簡素にすることができる。また、膨出部へのヘッダの組み付け方式として、嵌合方式を採用しているために、組み立て作業性もよい。したがって、熱交換器の製造コストをより低減することが可能である。
第3に、ヘッダをケースの側壁部に溶接する手段としては、ヘッダの開口縁部の内周面先端部に形成された断面凸状の第1の曲面部と、膨出部の周壁部の外面に形成された断面凹状の第2の曲面部とを互いに面接触させ、かつこの面接触部分およびその周辺領域に溶接を施す手段が用いられているために、溶接対象部位に不当な隙間を生じないようにし、たとえば溶接時に溶け落ちなどの溶接不良を生じないようにすることができる。したがって、溶接部分の品質を高めてその強度も高いものとすることができる。
高い強度を発揮するものとなる(前記の力は溶接部分に対する剪断力として作用するが、溶接を剥離させる方向の力としては殆ど作用しない)。したがって、溶接部分の強度を高くし、熱交換器の耐久性を高める上でより好ましいものとなる。
このような構成によれば、本発明が意図する熱交換器を容易かつ適切に製造することができる。
この熱交換器HEは、ケース2と、このケース2内に収容された複数の伝熱管1と、これら複数の伝熱管1の下端部および上端部に繋がった入水用および出湯用の一対のヘッダ
3(3A,3B)とを具備している。
ヘッダ3が前記のようにして膨出部22に接合されている結果、ヘッダ3の開口部32は、膨出部22の先端壁部22bによって塞がれる。このことにより、ヘッダ3内のうち、先端壁部22bよりもケース2の外方側の領域は、各伝熱管1の内部に連通した湯水流
通用のチャンバ36となっている。
ヘッダ3の本体部30については、たとえば図5に示すような工程で製造する。すなわち、同図(a)に示すように、まず原材料となる平板状の金属板Pに対し、深絞り加工を施す。このことにより、同図(b)に示すように、平板部34Aに繋がったヘッダ中間品30’を形成する。その後、同図の仮想線L1の位置で平板部34Aを打ち抜く。すると、同図(c)に示すように、短寸のフランジ部34を有するヘッダ3の本体部30を製造することができる。この本体部30に、継手用管体部31を溶接することにより、ヘッダ3が完成する。
本実施形態においては、前記実施形態において設けられていた基部22a"が設けられていないために、その分だけ膨出部22の形状が簡素化されている。したがって、製造コストを廉価にする上でより好ましい。なお、本実施形態の場合には、符号n1で示す部分において、ヘッダ3の一部を側壁部21に対して溶接することとなるが、この部分の溶接は、チャンバ36の圧力が上昇した際に発生する力F1と略同方向の溶接となり、力F1に対する強度がやや弱いものと虞がある。したがって、溶接強度の信頼性を高める観点からすると、前記実施形態の構造(膨出部22の周壁部22aの高さ方向の中間部分において溶接を施す構造)を採用することがより好ましい。ただし、本実施形態においても、実用に十分に耐え得る強度の溶接を施すことが可能である。
の全てが本発明の意図する構成とされることが好ましいものの、やはりこれに限定されない。たとえば複数のヘッダのうち、一部のヘッダのみが本発明の意図する構成とされ、これ以外の他のヘッダが本発明の意図する構成ではない場合であっても、本発明の技術的範囲に包摂される。ケース内に流入される熱交換対象媒体としては、燃焼ガス以外の流体とすることができる。本発明に係る熱交換器は、潜熱回収用に限らないことは勿論のこと、湯水加熱用途以外の種々の用途に用いることができる。
1 伝熱管
2 ケース
3(3A,3B) ヘッダ
21 側壁部(ケースの)
22 膨出部
22a 周壁部(膨出部の)
22b 先端壁部(膨出部の)
22c 貫通孔
23a 第2の曲面部
32 開口部(ヘッダの)
33 開口縁部(ヘッダの)
33a 第1の曲面部
34 フランジ部(ヘッダの)
Claims (5)
- 複数の伝熱管を内部に収容するケースと、前記複数の伝熱管への入水用または出湯用のヘッダと、を備えており、
前記ケースの側壁部には、前記ケースの外方に向けて膨出する筒状の周壁部およびこの周壁部の先端部を塞ぐ先端壁部を有する膨出部が形成されている、熱交換器であって、
前記複数の伝熱管の端部は、前記膨出部の先端壁部に形成された貫通孔に挿入されて前記先端壁部に接合されており、
前記ヘッダは、前記膨出部に対応した開口部を形成する開口縁部を有する内部空洞状の本体部を有し、前記開口縁部が前記周壁部に外嵌されていることにより、前記ヘッダの前記開口部が前記先端壁部によって塞がれ、前記ヘッダの内部には、前記複数の伝熱管の内部に連通するチャンバが形成されており、
前記ヘッダを前記側壁部に接合する手段として、前記ヘッダの開口縁部の内周面先端部を断面凸状の第1の曲面部に形成するとともに、前記膨出部の周壁部の外面には、断面凹状の第2の曲面部を形成しておき、かつ前記第1および第2の曲面部を互いに面接触させた状態で、この面接触部分およびその周辺領域に溶接を施す手段が用いられていることを特徴とする、熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器であって、
前記第1の曲面部は、前記ヘッダの開口縁部を外方に曲げることにより形成されている、熱交換器。 - 請求項1または2に記載の熱交換器であって、
前記第2の曲面部は、前記膨出部の周壁部のうち、この周壁部の突出高さの中間位置に形成され、前記周壁部は、前記第2の曲面部よりも前記側壁部の非膨出部寄りに位置して前記ヘッダの開口縁部との嵌合が回避された基部を有している、熱交換器。 - 請求項1または2に記載の熱交換器であって、
前記第2の曲面部は、前記膨出部の周壁部と前記側壁部の非膨出部とが交差して繋がった境界部分に形成されている、熱交換器。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器を製造するための方法であって、
複数の伝熱管と、
これら複数の伝熱管を収容するためのケースの一部を構成し、かつ前記ケースの外方に向けて膨出する筒状の周壁部およびこの周壁部の先端部を塞ぐ先端壁部を有する膨出部が形成されているケースの側壁部と、
前記膨出部に対応した開口部を形成する開口縁部を有する内部空洞状のヘッダと、
を準備するとともに、
前記ヘッダの開口縁部の内周面先端部を、断面凸状の第1の曲面部に形成しておく一方、前記膨出部の周壁部の外面には、断面凹状の第2の曲面部を予め形成しておき、
前記膨出部の先端壁部に複数の伝熱管を貫通させ、かつこれら複数の伝熱管を前記膨出部に溶接する第1の工程と、
この第1の工程の後に、前記膨出部の周壁部に前記ヘッダの開口縁部を外嵌させるとともに、前記第1および第2の曲面部を互いに面接触させて、この面接触部分およびその周辺領域に溶接を施して、前記ヘッダを前記側壁部に接合する第2の工程と、
を有していることを特徴とする、熱交換器の製造方法。
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