JP2006200828A - 複合熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】隙間を存して積層された多数の吸熱フィン５２とこれら吸熱フィンを貫通する吸熱管とで構成される複数の熱交換器５−１，５−２を共通の胴部５１内に相互に間隔を空けて並設した複合熱交換器であって、各熱交換器の他の熱交換器に隣接する側の側端部で該各熱交換器の各吸熱フィン間の隙間を封止する仕切り板を備えるものにおいて、仕切り板を吸熱フィンと一体に形成してコストダウンを図る。
【解決手段】各熱交換器５−１，５−２の各吸熱フィン５２の他の熱交換器に隣接する側の側端部に、吸熱フィン５２の積層方向に折り曲げられて、折曲げ方向に隣接する吸熱フィン５２との間の隙間を封止するフランジ部５６を形成し、該フランジ部５６により仕切り板を構成する。また、フランジ部５６を隣接する吸熱フィン５２にロー付けし、封止を確実にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として１缶複水路式の熱源機に組み込まれる複合熱交換器に関する。

従来、１缶複水路式の熱源機として、単一の缶体内の空間を仕切り壁により複数の燃焼室に仕切り、各燃焼室の下部に夫々バーナを配置すると共に、缶体の上端に、共通の胴部内に複数の熱交換器を並設した複合熱交換器を各熱交換器が各燃焼室の直上部に位置するように搭載し、各バーナにより対応する各熱交換器を加熱するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

ここで、各熱交換器は、隙間を存して積層された多数の吸熱フィンとこれら吸熱フィンを貫通する吸熱管とで構成されており、吸熱フィン間の隙間に流れるバーナの燃焼排気により吸熱管に流れる水が加熱される。ところで、１缶複水路式熱源機では、複数のバーナのうちの一部のバーナのみを燃焼させているときに、このバーナに対応する熱交換器に隣接する熱交換器にも燃焼排気が流れ、この熱交換器の吸熱管内の滞留水の過熱を生ずる可能性がある。そこで、上記従来例のものでは、複合熱交換器の胴部内に複数の熱交換器を相互に間隔を空けて並設すると共に、缶体内の仕切り壁の上端部を上方に延長して、この延長部を複合熱交換器の各熱交換器の並設間隔内に挿入し、各バーナの燃焼排気が対応する熱交換器以外の熱交換器に流れないようにしている。

また、上記従来例のものでは、仕切り壁の過熱を防止するため、仕切り壁に沿って冷却空気を流している。この場合、仕切り壁に沿って各熱交換器の並設間隔に流入した冷却空気が熱交換器の吸熱フィン間の隙間に侵入すると熱交換効率が低下するため、複合熱交換器の胴部内に、各熱交換器の他の熱交換器に隣接する側(熱交換器の並設間隔側)の側端部で該各熱交換器の各吸熱フィン間の隙間を封止する仕切り板を設け、冷却空気が各熱交換器の並設間隔から各熱交換器の吸熱フィン間の隙間に侵入することを防止している。また、この仕切り板は、各熱交換器の吸熱フィン間の隙間に流入した燃焼排気が各熱交換器の並設間隔に逃げることを防止する機能も有する。

然し、上記従来例では、仕切り板が胴部や各熱交換器とは別部材で構成されており、そのため部品点数が増してコストが高くなる不具合がある。
特公平２−１７７８４号公報(第２、第３頁、図４〜図６)

本発明は、以上の点に鑑み、各熱交換器の吸熱フィン間の隙間を隣接する熱交換器側の側端部で別部材を用いずに封止して、コストダウンを図ることができるようにした複合熱交換器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、隙間を存して積層された多数の吸熱フィンとこれら吸熱フィンを貫通する吸熱管とで構成される熱交換器の複数個を共通の胴部内に相互に間隔を空けて並設した複合熱交換器であって、各熱交換器の他の熱交換器に隣接する側の側端部で該各熱交換器の各吸熱フィン間の隙間を封止する仕切り板を備えるものにおいて、各熱交換器の各吸熱フィンの前記側端部に、吸熱フィンの積層方向に折り曲げられて、折曲げ方向に隣接する吸熱フィンとの間の隙間を封止するフランジ部が形成され、該フランジ部により前記仕切り板が構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、仕切り板が吸熱フィンと一体に形成されることになり、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

ここで、各吸熱フィンのフランジ部を隣接する吸熱フィンに突き当てて、吸熱フィン間の隙間を封止することも可能であるが、これだけではフランジ部と隣接する吸熱フィンとの間に隙間を生じ易い。この場合、各吸熱フィンのフランジ部を、該フランジ部の折曲げ方向に隣接する吸熱フィンにロー付けすれば、吸熱フィン間の隙間を確実に封止できる。尚、このロー付けは、吸熱フィンと吸熱管とを炉中ロー付けする際に一緒に行うことができ、工数増加によるコストアップは生じない。

また、各吸熱フィンのフランジ部を、該フランジ部の折曲げ方向に隣接する吸熱フィンのフランジ部に重ね合わせるようにすれば、フランジ部同士の面接触で吸熱フィン間の隙間を良好に封止できる。この場合、各吸熱フィンのフランジ部を隣接する吸熱フィンにそのフランジ部においてロー付けすれば、吸熱フィン間の隙間を一層確実に封止できる。

図１は給湯及び風呂追焚き機能を有する１缶２水路式の熱源機を示している。この熱源機は、単一の缶体１を備えており、缶体１内の空間を仕切り壁２により給湯用の第１燃焼室３−１と風呂追焚き用の第２燃焼室３−２との２室に仕切り、第１と第２の両燃焼室３−１，３−２の下部に夫々給湯用の第１バーナ４−１と風呂追焚き用の第２バーナ４−２とを配置している。各バーナ４−１，４−２は、夫々、図１の紙面垂直方向に長手の単位バーナ４ａを複数並設した集合バーナで構成されている。また、缶体１の上端に、給湯用の第１熱交換器５−１と風呂追焚き用の第２熱交換器５−２とを備える複合熱交換器５を、第１燃焼室３−１の直上部に第１熱交換器５−１が位置し、第２燃焼部３−２の直上部に第２熱交換器５−１が位置するように搭載している。複合熱交換器５の上端には排気ダクト６が搭載されている。

また、缶体１内の最下部には、第１と第２の両燃焼室３−１，３−２に対し分布板７で仕切られた給気室８が画成されている。そして、給気室８に接続される燃焼ファン９を設け、燃焼ファン９からの空気が給気室８から分布板７に形成した多数の分布孔７ａを介して燃焼用空気として両燃焼室３−１，３−２に供給されるようにしている。また、仕切り壁２は２枚板構造であり、仕切り壁２の内部空間に燃焼ファン９からの空気が冷却空気として供給され、仕切り壁２の過熱が防止されるようにしている。

複合熱交換器５は、缶体１の上端のフランジ１ａに結合される下端のフランジ５１ａと、排気ダクト６の下端のフランジ６ａに結合される上端のフランジ５１ｂとを有する角筒状の胴部５１を備えており、この胴部５１内に、第１熱交換器５−１と第２熱交換器５−２とを互いに間隔を空けて並設している。そして、缶体１内の仕切り壁２の上端部を缶体１の上方に突出させて、第１と第２の両熱交換器５−１，５−２の並設間隔に挿入し、第１バーナ４−１の燃焼排気が第２熱交換器５−２に流れたり、第２バーナ４−２の燃焼排気が第１熱交換器５−１に流れたりすることを防止できるようにしている。

第１と第２の各熱交換器５−１，５−２は、図１の紙面垂直方向に隙間を存して積層された多数の吸熱フィン５２(図３参照)と、これら吸熱フィン５２を貫通する蛇行形状の吸熱管５３とで構成されている。第１熱交換器５−１の吸熱管５３には、図示しないが、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続されており、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第１熱交換器５−１に通水したとき、第１バーナ４−１に点火されて、出湯栓から設定温度の湯が出湯される。第２熱交換器５−２の吸熱管５３には、図示省略した風呂回路を介して浴槽の湯水が循環され、風呂の追焚きが行われる。

第１と第２の各熱交換器５−１，５−２の吸熱フィン５２には、吸熱管５３用の貫通孔５４がバーリング加工で形成されている。この貫通孔５４には、図２に示す如く、筒状のバーリング部５４ａが形成され、このバーリング部５４ａの先端の周囲複数箇所に吸熱フィン５２の積層方向にのびる舌片５４ｂを突設して、この舌片５４ｂを隣接する吸熱フィン５２に当接させることにより各吸熱フィン５２，５２間に所定の隙間量が確保されるようにしている。また、吸熱フィン５２に、貫通孔５４に隣接する小孔５５を形成し、この小孔５５にロー材を挿通セットして炉中で加熱することにより、バーリング部５４ａに吸熱管５３をロー付けしている。尚、この炉中ロー付けは、複合熱交換器５を図１に示す使用時とは上下反転した姿勢にして行われ、炉中ロー付けに際し小孔５５は貫通孔５４の上側に位置する。

また、第１熱交換器５−１の各吸熱フィン５２の第２熱交換器５−２に隣接する側の側端部と、第２熱交換器５−２の各吸熱フィン５２の第１熱交換器５−１に隣接する側の側端部とには、図３に示す如く、吸熱フィン５２の積層方向(バーリング部５４ａと同方向)に折り曲げられたフランジ部５６が形成されている。このフランジ部５６は、隣接する吸熱フィン５２の側端部に突き当てられている。かくして、各熱交換器５−１，５−２の他の熱交換器に隣接する側の側端部で該各熱交換器５−１，５−２の各吸熱フィン５２，５２間の隙間を封止する仕切り板がフランジ部５６で構成される。

ここで、上記仕切り壁２の缶体１からの突出高さが高いと、複合熱交換器５を缶体１上に搭載する際に、仕切り壁２の上端に吸熱フィン５２をぶつけて、吸熱フィン５２や仕切り壁２の損傷を生ずる可能性が高くなる。従って、仕切り壁２の缶体１からの突出高さはできるだけ低くすべきである。例えば、熱交換器５−１，５−２の並設間隔への仕切り壁２の挿入深さ(吸熱フィン５２の並設間隔寄りの部分の下縁から仕切り壁２の上端までの高さ)が缶体１の上端のフランジ１ａの外周の立上り部１ｂの高さ寸法と同程度以下になるように仕切り壁２の突出高さを設定すれば、複合熱交換器５が立上り部１ｂにより胴部５１の下端のフランジ５１ａにおいて缶体１に対し水平方向に位置決めされた状態で仕切り壁２の上端部が熱交換器５−１，５−２の並設間隔に挿入されることになり、仕切り壁２の上端に吸熱フィン５２をぶつけることを可及的に回避できる。但し、これでは、第１と第２の両熱交換器５−１，５−２の並設間隔に、上記仕切り壁２の内部空間を通過した冷却空気が流入する。そして、この冷却空気が各熱交換器５−１，５−２の吸熱フィン５２，５２間の隙間に侵入すると、吸熱フィン５２及び吸熱管５３が冷却されて熱交換効率が低下する。然し、本実施形態では、熱交換器５−１，５−２の並設間隔側の側端部で吸熱フィン５２，５２間の隙間が上記の如く封止されているため、冷却空気が吸熱フィン５２，５２間の隙間に侵入することはなく、熱交換効率の低下が防止される。また、各燃焼室３−１，３−２から各熱交換器５−１，５−２の吸熱フィン５２，５２間の隙間に流入した燃焼排気が各熱交換器５−１，５−２の側端部から熱交換器５−１，５−２の並設間隔に逃げることも防止される。従って、熱交換器５−１，５−２の並設間隔に対する仕切り壁２の挿入深さが浅くても、給湯または風呂追焚きの単独運転時に、運転中の熱交換器から運転休止中の熱交換器に燃焼排気が流れて、運転休止中の熱交換器の過熱を生ずることを防止できる。

そして、本実施形態では、吸熱フィン５２，５２間の隙間を封止する仕切り板が吸熱フィン５２に一体のフランジ部５６で構成されるため、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。尚、フランジ部５６を隣接する吸熱フィン５２に突き当てるだけでは、両者間に隙間を生じ易い。そこで、吸熱フィン５２の下縁のフランジ部５６側の端部に凹欠部５７を形成して、ここにロー材をセットし、上下反転した姿勢で行う上述した吸熱フィン５２と吸熱管５３との炉中ロー付けに際し、フランジ部５６を隣接する吸熱フィン５２にロー付けして、吸熱フィン５２，５２間の隙間を確実に封止できるようにしている。

尚、上記実施形態では、フランジ部５６を隣接する吸熱フィン５２の側端部に突き当てるようにしているが、図４に示す第２実施形態の如く、フランジ部５６の長さを長くすると共に、フランジ部５６の折曲げ角度を鈍角にし、フランジ部５６が隣接する吸熱フィン５２のフランジ部５６に重ね合わせられるようにしても良い。これによれば、フランジ部５６，５６同士の面接触で吸熱フィン５２，５２間の隙間を良好に封止できる。この場合、フランジ部５６の隣接する吸熱フィン５２へのロー付けは必ずしも必要ではないが、フランジ部５６を隣接する吸熱フィン５２にそのフランジ部５６においてロー付けすれば、吸熱フィン５２，５２間の隙間を一層確実に封止できる。

以上、給湯用の第１熱交換器５−１と風呂追焚き用の第２熱交換器５−２とを備える複合熱交換器５に本発明を適用した実施形態について説明したが、これに限るものでなく、例えば、給湯用と暖房用の２つの熱交換器とを備える複合熱交換器、更には、給湯用と風呂追焚き用の暖房用の３つの熱交換器を備える複合熱交換器にも同様に本発明を適用できる。

本発明の実施形態の複合熱交換器を具備する熱源機の断面図。 図１の複合熱交換器の吸熱フィンの要部の斜視図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した拡大切断面図。 第２実施形態の図３に対応する要部の拡大切断面図。

符号の説明

５…複合熱交換器、５−１…第１熱交換器、５−２第２熱交換器、５１…胴部、５２…吸熱フィン、５３…吸熱管、５６…フランジ部。

Claims (3)

1. 隙間を存して積層された多数の吸熱フィンとこれら吸熱フィンを貫通する吸熱管とで構成される熱交換器の複数個を共通の胴部内に相互に間隔を空けて並設した複合熱交換器であって、
   各熱交換器の他の熱交換器に隣接する側の側端部で該各熱交換器の各吸熱フィン間の隙間を封止する仕切り板を備えるものにおいて、
   各熱交換器の各吸熱フィンの前記側端部に、吸熱フィンの積層方向に折り曲げられて、折曲げ方向に隣接する吸熱フィンとの間の隙間を封止するフランジ部が形成され、該フランジ部により前記仕切り板が構成されていることを特徴とする複合熱交換器。
2. 前記各吸熱フィンのフランジ部は、該フランジ部の折曲げ方向に隣接する吸熱フィンにロー付けされていることを特徴とする請求項１記載の複合熱交換器。
3. 前記各吸熱フィンのフランジ部は、該フランジ部の折曲げ方向に隣接する吸熱フィンのフランジ部に重ね合わせられることを特徴とする請求項１または２記載の複合熱交換器。

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