JP2012137254A - 潜熱熱交換器、及び給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダ本体とヘッダ蓋体とがロウ付けにより高い接合強度で精度よく接合されたヘッダを有する潜熱熱交換器を提供する。
【解決手段】流入ヘッダ６０は、器状のヘッダ本体６１とヘッダ本体６１に内嵌状態で嵌合する器状のヘッダ蓋体６４とを有し、各開口部が対向するようにこれらがロウ付けにより接合されて形成される。ヘッダ本体６１の本体周壁６３は、外方に広がるように形成されているとともに、断面方向において蓋体底板６５の外周面以上の高さとなるように延設されており、本体周壁６３の内面と蓋体周壁６６の外面との間にロウ溜まり部Ｍが形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼排気中の水蒸気を凝縮させて潜熱を回収する潜熱熱交換器、及び該潜熱熱交換器を有する給湯装置に関する。

従来、器具本体内に、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器とを有する、所謂、コンデンシング型の給湯装置が知られている。この種の給湯装置においては、顕熱熱交換器により燃焼排気の顕熱が吸収された後、さらに潜熱熱交換器により燃焼排気の潜熱が吸収される。上記潜熱熱交換器としては、小型化や高熱効率化を進めるために、例えば、図１０や図１２に示すように、燃焼排気が流れるケーシング内に、直線部と円弧状折り返し部とが繰り返して連続する配管構造を有する吸熱管８０３，９０３が蛇行状態や螺旋状態で複数配設され、各吸熱管８０３，９０３に被加熱流体を流通させるために、ケーシングの一方側壁８１４，９１４に設けた流入ヘッダ８０１，９０１及び流出ヘッダ８０２，９０２にそれぞれ、各吸熱管８０３，９０３の上流端及び下流端が接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

ところで、特許文献１の潜熱熱交換器における流入ヘッダ８０１及び流出ヘッダ８０２はそれぞれ、図１１（Ａ）に示すように、器状のヘッダ本体８１０と器状のヘッダ蓋体８２０とからなり、ヘッダ本体８１０には、吸熱管８０３の上流端または下流端を接続するための接続孔８０５が穿設されており、ヘッダ蓋体８２０は給水管または接続管を接続するための流入口または流出口が穿設されている。

また、図１１（Ｂ）に示すように、ヘッダ本体８１０の前記接続孔８０５が形成されている本体底板８１１の周縁及びヘッダ蓋体８２０のジョイント筒８８０が突設している蓋体底板８２１の周縁からは、同方向に立設する周壁８１２，８２２が設けられている。そして、本体底板８１１の内面が蓋体底板８２１の外周面と対向するように、ヘッダ本体８１０の本体周壁８１２の内面にヘッダ蓋体８２０の蓋体周壁８２２の外面を内嵌させるとともにロウ付けすることにより、流入ヘッダ８０１及び流出ヘッダ８０２がそれぞれ作製されている。

さらに、本体周壁８１２の本体開放端の相互に対向する所定箇所からはそれぞれ、取り付けフランジ８４３，８４３が張り出しており、この取り付けフランジ８４３，８４３が前記ケーシングの一方側壁８１４の内面にネジ止めにより取り付けられている。

一方、特許文献２の潜熱熱交換器の流入ヘッダ９０１及び流出ヘッダ９０２においては、図１３に示すように、器状のヘッダ本体９１０に器状のヘッダ蓋体９２０を、各開口部が対向するように内嵌させるとともに、ロウ付けすることにより、流入ヘッダ９０１及び流出ヘッダ９０２がそれぞれ作製されている。そして、各ヘッダ９０１，９０２のケーシングへの取り付けにあたっては、ケーシングの一方側壁９１４から導出された吸熱管９０３の上流端または下流端をヘッダ本体９１０の接続孔９０５と接続させ、さらに本体底板９１１の内面が蓋体底板９２１の内面と対向するように、ヘッダ本体９１０の本体周壁９１２の内面にヘッダ蓋体９２０の蓋体周壁９２２の外面を内嵌させるとともにロウ付けすることにより、流入ヘッダ９０１及び流出ヘッダ９０２がそれぞれ作製されている。

特開２００７−１６３０９６号公報

特開２００８−２５９７６号公報

しかしながら、これらのヘッダ本体とヘッダ蓋体との接合にあたっては、図１１及び図１３に示すように、本体周壁に蓋体周壁が浅く内嵌している。また、ヘッダ本体にヘッダ蓋体を内嵌させるにあたっては、可能な限りヘッダ本体とヘッダ蓋体との隙間が小さくなるように、ヘッダ本体にヘッダ蓋体が略密に内嵌する大きさに各周壁が形成されている。そのため、ロウ付けをする際、ヘッダ本体においては、本体開放端の端面上の狭い領域Ｍａ，Ｍｂのみにロウ材が塗布されることとなり、ヘッダ本体とヘッダ蓋体との接合面積が小さくなる。それゆえ、ロウ付け工程でロウ材の飛散や垂れなどが生じやすく、また確実にヘッダ本体とヘッダ蓋体とを接合することが難しい。さらに、各周壁の大きさは、製造上の誤差を有するため、ヘッダ本体にヘッダ蓋体を圧入した後で、ヘッダ蓋体がヘッダ本体からずれたり、外れる場合があり、精度よくヘッダ本体とヘッダ蓋体とが接合され難いという問題がある。その結果、ヘッダ本体とヘッダ蓋体との接合部から漏水する虞がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ヘッダ本体とヘッダ蓋体とがロウ付けにより高い接合強度で精度よく接合されたヘッダを用いることにより、ヘッダからの漏水を抑えることができる潜熱熱交器を提供すること、及び該潜熱熱交換器を用いた給湯装置を提供することにある。

本発明によれば、内部に燃焼排気の通路を有するケーシングと、前記ケーシング内に収容される吸熱管と、前記吸熱管に被加熱流体を導入する流入ヘッダと、前記吸熱管から被加熱流体を導出する流出ヘッダとを備える潜熱熱交換器であって、
前記流入ヘッダ及び流出ヘッダの少なくとも一方は、前記ケーシングの側壁の一方または両方に設けられた挿通孔を通って外部に導出される吸熱管の上流端または下流端と接続されており、
前記流入ヘッダ及び前記流出ヘッダの少なくとも一方は、器状のヘッダ本体と、前記ヘッダ本体に内嵌状態で嵌合する器状のヘッダ蓋体とを有し、各開口部が対向するように前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とがロウ付けにより接合されて形成されており、
前記ヘッダ本体は、前記吸熱管の上流端または下流端が接続される接続孔を有する本体底板と、前記本体底板の周縁から前記ヘッダ蓋体側に向かって延設し、前記ヘッダ蓋体側に開放する本体周壁とを備え、
前記ヘッダ蓋体は、流入口または流出口を有する蓋体底板と、前記蓋体底板の周縁から前記ヘッダ本体側に向かって延設し、前記ヘッダ本体側に開放する蓋体周壁とを備えており、
前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記本体周壁の内面に前記蓋体周壁の外面が内嵌するとともに、前記本体周壁の内面と前記蓋体周壁の外面との間に、ロウ溜まり部が形成されるように、前記本体周壁と前記蓋体周壁とが形成されている、潜熱熱交換器が提供される。

上記潜熱熱交換器によれば、器状のヘッダ本体と器状のヘッダ蓋体とをロウ付けにより接合するためにヘッダ本体とヘッダ蓋体とが嵌合されたとき、本体周壁の内面と蓋体周壁の外面との間にロウ溜まり部が形成されるから、従来のように両周壁の重なり部分が少なく、またヘッダ本体の本体開放端上にのみロウ材が塗布される場合よりも、ロウ付け工程におけるロウ材の飛散や垂れなどの不都合を回避できるとともに、本体周壁の内面と蓋体周壁の外面の接合面積を大きくすることができる。

上記潜熱熱交換器において、
前記本体周壁は、本体開放端が外方に向かって拡がるように形成されていてもよい。

上記潜熱熱交換器によれば、簡易に本体周壁の内面と蓋体周壁の外面の接合面積を増加させることができる。

上記潜熱熱交換器において、
前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記本体周壁の本体開放端の少なくとも一部が断面方向において前記蓋体底板の外周面以上の高さまで延設していてもよい。

上記潜熱熱交換器によれば、さらに本体周壁の内面と蓋体周壁の外面の接合面積を増加させることができる。

上記潜熱熱交換器において、
前記本体周壁の本体開放端は、前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記ヘッダ蓋体側に向かって折り曲げられる爪部を有していてもよい。

ヘッダ本体とヘッダ蓋体とをロウ付けするにあたっては、まずヘッダ蓋体がヘッダ本体に圧入されるが、両周壁の製造上の誤差から、圧入後に、ヘッダ蓋体がヘッダ本体からずれたり、外れる場合があり、その結果、精度よくヘッダ本体とヘッダ蓋体とが接合され難い。これに対して、本体周壁の本体開放端がヘッダ蓋体側に向かって折り曲げられる爪部を有していれば、ヘッダ本体へのヘッダ蓋体の圧入後、該爪部を折り曲げることにより、そのようなヘッダ蓋体のずれを防止することができる。

好ましくは、上記潜熱熱交換器において、前記本体周壁は、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する略矩形に形成されており、前記一対の長辺部の少なくとも一つの本体開放端が、前記爪部を有する。さらに、前記本体周壁の一対の長辺部の本体開放端がそれぞれ、前記爪部を有しており、前記各長辺部の本体開放端の爪部は、前記短辺部方向で重ならないように配設されていてもよい。

上記潜熱熱交換器によれば、ヘッダ本体とヘッダ蓋体とを嵌合させるときのヘッダ蓋体のずれを確実に防止することができる。

そして、本発明によれば、上記に記載の潜熱熱交換器を有する給湯装置が提供される。

以上説明したように、本発明によれば、ヘッダ本体とヘッダ蓋体とが高い接合強度で精度よく接合されたヘッダを用いることにより、ヘッダからの漏水を防止可能な潜熱熱交換器及び給湯装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る潜熱熱交換器の一例を示す概略斜視図である。 図２は、図１の概略分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る潜熱熱交換器の他方側壁側の内部構造を示す部分概略断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る側方整流板を示す概略斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る吸熱管を示す概略斜視図である。 図６は、図１のＡ−Ａ線の切断面を示す概略断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る給湯装置の一例を示す概略構成図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る潜熱熱交換器の一例を示す概略斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る給湯装置の一例を示す概略構成図である。 図１０は、従来の潜熱熱交換器の一形態を示す概略断面図である。 図１１は、図１０のヘッダを示す概略図であり、図１１（Ａ）は概略分解斜視図であり、図１１（Ｂ）は切断面を示す概略断面図である。 図１２は、従来の潜熱熱交換器の他の形態を示す概略平面断面図である。 図１３は、図１２のヘッダの切断面を示す概略断面図である。

（実施の形態１）
以下、本実施の形態の潜熱熱交換器、及びこの潜熱熱交換器を有する給湯装置について具体的に説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る潜熱熱交換器の一例を示す概略斜視図であり、図２は、図１の概略分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る潜熱熱交換器１のケーシング２は、上方開口部１６を有する箱状のケーシング本体１０と、ケーシング本体１０の上方開口部１６を閉塞する天板４０とを有している。これらケーシング本体１０及び天板４０はそれぞれ、ステンレスなどの耐腐食性を有する金属板から形成されている。

ケーシング本体１０は、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、一方側壁１４、及び他方側壁１５を有しており、一枚の金属板を絞り加工することにより、上方開口部１６を有する箱状に一体成形されている。より詳細にこれを説明すると、一定方向に延びた平板状の底壁１３の前後両側縁部から背面壁１１及び正面壁１２が起立し、これらがコーナ部を介して一体に繋がっており、底壁１３の左右両側縁部から一方側壁１４及び他方側壁１５が起立し、これらがコーナ部を介して一体に繋がっている。さらに、背面壁１１及び正面壁１２の左右両側縁部はそれぞれ、コーナ部を介して一方側壁１４及び他方側壁１５と一体に繋がっている。これにより、ケーシング本体１０には、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、及び両側面壁１４，１５で囲まれた上方開口部１６を有する内部空間が形成される。また、本実施の形態では、背面壁１１、正面壁１２、及び両側面壁１４，１５の開放端には、ケーシング本体１０と天板４０とをかしめ加工により接合するときに天板４０を載置するための各壁１１，１２，１４，１５を水平方向に屈曲させた載置部１０１と、かしめ加工により天板４０をかしめるための載置部１０１から上方に屈曲させた上フランジ部１０２とが連設されている。

なお、ケーシング本体１０は、各構成壁全てを上記のように絞り加工により形成する必要はなく、別部材の構成壁を溶接やロウ付けにより接合して形成してもよい。ただし、上記のように一枚の金属板を絞り加工することにより形成されたケーシング本体１０であれば、ケーシング本体１０の製造にあたって溶接作業やロウ付け作業を行なう必要がなく、またこのケーシング本体１０を有するケーシング２の下方には溶接やロウ付けによる接合部が形成されないから、ドレンが発生しても、該ケーシング２の下方におけるドレンの滞留を低減することができる。さらに、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、一方側壁１４、及び他方側壁１５が絞り加工により一体成形されていれば、少ない部品点数で簡易にケーシング２を作製することができる。

背面壁１１及び正面壁１２の上下左右略中央部にはそれぞれ、給湯装置の器具本体に潜熱熱交換器１が取り付けられた際に、燃焼排気が導入される排気入口１１１及び燃焼排気が導出される排気出口１２１が横長矩形状に形成されている。これにより、ケーシング２内に排気入口１１１から排気出口１２１を連通する燃焼排気の通路が形成される。なお、排気入口１１１及び排気出口１２１の形状及び開口箇所は、使用形態に応じて適宜変更されてもよい。例えば、給湯装置の使用形態に応じて、底壁１３に排気入口１１１が、天板４０に排気出口１２１が形成されてもよい。

底壁１３は、ドレン発生時にドレンを円滑にケーシング２の外部に排出させるため、背面壁１１側から正面壁１２側に向かって下方に傾斜しており、この傾斜の最下位の位置に、ドレンを排出するためのドレン排水口１７が設けられている。このドレン排水口１７は、ドレン排出管を介して中和器と接続される。また、底壁１３には、ケーシング本体１０と天板４０とが接合された際に、左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）でケーシング２の内部に向かって突出する下突出部１３１，１３１が絞り加工により形成されている。この下突出部１３１は、後述するように最下段に位置する吸熱管５０の円弧状折り返し部５２に当接する位置に設けられている。

一方側壁１４の前後方向の両端（背面壁１１側と正面壁１２側の両端）には、吸熱管５０の上流端５３が挿通される上流端挿通孔１４１及び吸熱管５０の下流端５４が挿通される下流端挿通孔１４２がそれぞれ吸熱管５０の数だけバーリング加工により穿設されている。本実施の形態においては、上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２はそれぞれ、２列で、且つ千鳥状に配列されている。これら挿通孔１４１，１４２の数及び配列は、吸熱管５０の数に応じて適宜選択される。他方側壁１５は、上記の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２が形成されていない以外は、上記一方側壁１４と同様である。なお、流入ヘッダ６０を一方側壁１４側に設け、流出ヘッダ７０を他方側壁１５側に設ける場合には、一方側壁１４に上流端挿通孔１４１が形成され、他方側壁１５に下流端挿通孔１４２が形成される。

天板４０は、平板状の天板本体部４１と、天板本体部４１の周縁を全周に渡って上方に屈曲させた起立片部４２と、起立片部４２を全周に渡って水平方向に折り返した下フランジ部４３とを有している。この天板４０は、ケーシング本体１０と同様に、一枚の金属板を絞り加工することにより形成されている。起立片部４２は、ケーシング本体１０の背面壁１１、正面壁１２、一方側壁１４、及び他方側壁１５で囲まれた上方開口部１６の内周縁に内嵌する大きさに形成されており、下フランジ部４３は、載置部１０１上に載置される大きさに形成されている。また、天板本体部４１には、ケーシング本体１０と天板４０とが接合された際に、左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）でケーシング２の内部に向かって突出する上突出部１４４，１４４が絞り加工により形成されている。この上突出部１４４は、後述するように最上段に位置する吸熱管５０の円弧状折り返し部５２に当接する位置に設けられている。

図３及び図４に示すように、天板４０の他方側壁１５側の下面には、ケーシング本体１０と天板４０とを接合したときに、ケーシング２内で燃焼排気の通路方向に沿って延びる平板状の側方整流板４５の上端が溶接により接合されている。このように他方側壁１５側の円弧状折り返し部５２の端部と他方側壁１５の内面との間の空間に側方整流板４５を設ければ、側方整流板４５によって燃焼排気が吸熱管５０側に流れるため、燃焼排気が吸熱管５０と接触しやすくなり、熱効率を高めることができる。そして、側方整流板４５の上端が天板４０の下面と接合されていれば、側方整流板４５が接合された天板４０でケーシング本体１０の上方開口部１６を閉塞するだけでケーシング２を組み立てることができる。

また、本実施の形態の側方整流板４５は、図４に示すように、上端に天板４０の下面と接合するための接合部４５０を有する平板部４５１と、排気入口１１１側及び排気出口１２１側の両端から吸熱管５０側に向かって湾曲するように傾斜する傾斜面４５２，４５２とから形成されている。これにより、排気入口１１１からケーシング２内に導入された燃焼排気が排気入口１１１側及び排気出口１２１側で傾斜面４５２，４５２に沿って流れるため、燃焼排気が吸熱管５０により接触しやすくなり、さらに熱効率を高めることができる。なお、傾斜面４５２，４５２は、直線形状で形成されてもよい。

さらに、図３に示すように、側方整流板４５は、その下端が底壁１３に当接しないように設けられている。側方整流板４５が底壁１３に当接するほど延設していると、燃焼排気がケーシング２内を通過する際、側方整流板４５の振動が天板４０及び底壁１３の両方に伝達され、騒音が発生しやすい。しかしながら、側方整流板４５が天板４０の下面のみに当接し、底壁１３に当接していなければ、そのような騒音を防止することができる。また、ドレンの流れが遮られず、円滑にドレンを排出できるとともに、底壁１３と側方整流板４５との間で接合部が形成されないから、ドレンによる隙間腐食を懸念する必要もない。

図２に戻って、天板４０には、天板４０の正面壁１２側の下面から排気出口１２１の開口部上縁全体に向かって下方に傾斜する上方整流板４６が接合されている。これにより、排気入口１１１から導入された燃焼排気は上方からも吸熱管５０側に押さえつけられ、燃焼排気がより吸熱管５０に接触しやすくなるとともに、排気出口１２１側で燃焼排気が上方整流板４６に沿って排気出口１２１から円滑に排出されやすくなる。

ケーシング２内には、被加熱流体である水道水が流れる複数の吸熱管５０（本実施の形態では、５本）が燃焼排気が通過可能な程度の隙間を空けて蛇行状態で収容されている。これら各吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、既述した一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２から一方側壁１４の外部に導出される。

図５は、複数の吸熱管５０のうちの１つを示す概略斜視図である。本実施の形態の吸熱管５０は、ステンレスなどの耐腐食性を有する金属からなるコルゲート管（谷部と山部が軸線方向に交互に連続する外面形状を有する管）の複数箇所に曲げ加工を施して、直線部５１と円弧状折り返し部５２とが繰り返して連続する配管構造を有しており、直線部５１と円弧状折り返し部５２を一つの平面で蛇行させた波形の形状を有している（ただし、図１、図２などでは、煩雑化を避けるため、直線部５１の一部のみがコルゲート管で表わされている）。各吸熱管５０は、一方側壁１４と他方側壁１５との間の左右方向に直線部５１が延在し、左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）に円弧状折り返し部５２が位置するように、ケーシング２内に収容されている。なお、直線部５１と円弧状折り返し部５２とが連結された吸熱管５０を複数用い、これらの吸熱管５０が螺旋状態でケーシング２内に配置されてもよい。

図２及び図３に示すように、各吸熱管５０は、扁平に加工された円弧状折り返し部５２で重ね合わされている。これにより、吸熱管５０が重ね合わせられる方向で隣接する吸熱管５０の距離を狭くすることができ、吸熱管５０が密に配設され、潜熱熱交換器１を小型化できるとともに、燃焼排気を吸熱管５０により効率的に接触させることができる。

また、重ね合わされる吸熱管５０相互は屈曲する波形の波長方向に半ピッチだけずれている。すなわち、図２において、上から二段目と下から二段目の吸熱管５０に対してこれらに隣接する吸熱管５０は燃焼排気の上流方向（排気入口１１１側）に半ピッチずれた位置に設けられている。

さらに、左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）に位置する最上段の吸熱管５０の扁平化された円弧状折り返し部５２及び最下段の吸熱管５０の扁平化された円弧状折り返し部５２はそれぞれ、既述した天板４０に設けられた上突出部１４４及び底壁１３に設けられた下突出部１３１と当接している。これにより、吸熱管５０を固定するための別部材を用いることなく、ケーシング２内で吸熱管５０を安定に固定することができる。また、ウォータハンマー現象などによる吸熱管５０の振動を抑制できる。さらに、吸熱管５０を固定するために、燃焼排気の通路内に吸熱管５０以外の別部材が配置されないため、燃焼排気を効率的に吸熱管５０に接触させることができる。

既述したように、吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、ケーシング本体１０の一方側壁１４に穿設された上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２を通ってケーシング２の外部に導出されているとともに、導出された上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、図１に示すように、一方側壁１４の外部に配置された流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０と接続されている。このように、各吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０と連結されて全体として並列接続されており、これにより、吸熱管５０が直列接続された場合に比べて通水抵抗の軽減が図られる。

吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４がそれぞれ接続される流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０は、ケーシング本体１０の一方側壁１４の外部に配置されている。このように、ケーシング２の外部に流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０を配置することにより、流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０と一方側壁１４との接合工程が不要となる。なお、既述したように、流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０はそれぞれ、一方側壁１４側及び他方側壁１５側に配置されてもよい。

図１、図２、及び図１のＡ−Ａ線の切断面を表わす図６に示すように、これらの両ヘッダ６０，７０は、器状のヘッダ本体６１，７１と、ヘッダ本体６１，７１に内嵌状態で嵌合する器状のヘッダ蓋体６４，７４とを有し、ヘッダ本体６１，７１とヘッダ蓋体６４，７４の各開口部が対向するようにこれらがロウ付けにより接合されて形成されている。なお、本実施の形態の流出ヘッダ７０は、流入ヘッダ６０のヘッダ蓋体６４を上下反転させたヘッダ蓋体７４が用いられている以外は流入ヘッダ６０と同様の構成を有する。このため、以下では、主として流入ヘッダ６０を例に挙げて説明する。

図６によく現れているように、ヘッダ本体６１は、吸熱管５０の上流端５３が接続される接続孔１６０が穿設された本体底板６２と、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、本体底板６２の周縁からヘッダ蓋体６４側に向かって立設し、ヘッダ蓋体６４側に開放する本体周壁６３とを有する。なお、本実施の形態では、流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０はいずれも、一方側壁１４に近接して設けられているが、吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４のいずれか一方をケーシング２の外部にさらに延在させ、延在させた吸熱管５０の上流端５３または下流端５４が流入ヘッダ６０または流出ヘッダ７０と接続されてもよい。

ヘッダ本体６１の本体周壁６３は、ヘッダ本体６１にヘッダ蓋体６４が嵌合されたときに、本体開放端６３０の少なくとも一部が断面方向において蓋体底板６５の外周面以上の高さとなるように延設されている。また、図２に示すように、ヘッダ本体６１の本体周壁６３は、一対の長辺部６３ａと一対の短辺部６３ｂとを有する略矩形に形成されている。さらに、図６に示すように、これら長辺部６３ａと短辺部６３ｂの本体開放端６３０は外方に広がるように形成されている。これにより、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とをロウ付けする際に、本体周壁６３の内面と蓋体周壁６６の外面との間に、ロウ溜まり部Ｍが形成される。その結果、本体周壁６３の内面と蓋体周壁６６の外面との間のロウ付けされる接合面積を増加させることができるだけでなく、ロウ溜まり部Ｍでロウ材が広がるため、本体開放端６３０の端面のみにロウ材を塗布する場合に比べて、ロウ付け工程で不要な部分へのロウ材の付着も防止できる。

また、本実施の形態のヘッダ本体６１の対向する長辺部６３ａの本体開放端６３０にはそれぞれ、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、ヘッダ蓋体６４側に折り曲げられる爪部６７，６７が形成されている。これらの爪部６７，６７は、短辺部６３ｂ方向で重ならないように形成されている。すなわち、本実施の形態では、ヘッダ本体６１と、ヘッダ本体６１に内嵌状態で嵌合するヘッダ蓋体６４とがロウ付けされるため、ロウ付け前にヘッダ蓋体６４をヘッダ本体６１に圧入させる必要がある。しかしながら、ヘッダ本体６１及びヘッダ蓋体６４の各周壁６３，６６は、製造上の誤差を有するため、圧入後、ヘッダ蓋体６４がヘッダ本体６１からずれてきたり、ヘッダ蓋体６４がヘッダ本体６１から外れてくる場合がある。このため、上記のような本体周壁６３の本体開放端６３０にヘッダ蓋体６４側に折り曲げられる爪部６７を設けることにより、ヘッダ蓋体６４がヘッダ本体６１に嵌合された後、ヘッダ蓋体６４の外周面に当接する爪部６７がヘッダ蓋体６４の動きを抑え、ヘッダ蓋体６４のずれが確実に防止される。また、長辺部６３ａの本体開放端６３０に爪部６７が形成されれば、給水管が接続される流入口１６４を避けて、ヘッダ本体６１にヘッダ蓋体６４を固定することができる。爪部６７の数は、ヘッダ本体６１の大きさに応じて、１つだけであってもよいし、３つ以上であってもよい。なお、本体周壁６３の本体開放端６３０が爪部６７を有する場合、本体開放端６３０は、ヘッダ本体６１にヘッダ蓋体６４が嵌合されたときに、爪部６７が形成されている箇所を除く本体開放端６３０の部分が断面方向において蓋体底板６５の外周面以上の高さとなるように延設されていることが好ましい。

ヘッダ本体６１と接合されるヘッダ蓋体６４は、蓋体底板６５と、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、蓋体底板６５の周縁からヘッダ本体６１側に向かって立設し、ヘッダ本体６１側に開放する蓋体周壁６６とを有する。この蓋体周壁６６は、蓋体周壁６６の外面が本体周壁６３の内面に内嵌するように、ヘッダ本体６１の本体周壁６３と同様に、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する略矩形に形成されている。

図２に示すように、蓋体底板６５の上端近傍及び蓋体底板７５の下端近傍にはそれぞれ、バーリング加工により流入口１６４及び流出口（図示せず）が形成されている。これら流入口１６４または流出口には、給水管または顕熱熱交換器の管体の上流端に繋がる接続管を接続させるためのジョイント筒６８，７８が装着される。これにより、流入ヘッダ６０から流出ヘッダ７０に複数の吸熱管５０を介して被加熱流体が流れ、燃焼排気中の水蒸気が吸熱管５０の外面で凝縮して、潜熱が回収される。

次に、本実施の形態の潜熱熱交換器の作製方法の一例について具体的に説明する。

潜熱熱交換器１の作製にあたっては、まず絞り加工により形成されたケーシング本体１０の一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２に、各吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４をそれぞれ挿通させ、一方側壁１４から吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４を所定長さ導出させる。そして、導出させた吸熱管５０の外面と上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２との境界にロウ材（ペースト状のニッケルロウ材など）を塗布する。次いで、導出させた吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４をそれぞれ、ヘッダ本体６１，７１の接続孔１６０，１７０に挿通させ、上流端５３及び下流端５４の外面と接続孔１６０，１７０との境界にロウ材を塗布する。なお、ロウ材は、一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２の内面や、ヘッダ本体６１，７１の接続孔１６０，１７０の内面に塗布しておいてもよい。

上記とは別に、予めヘッダ蓋体６４，７４の流入口１６４及び流出口にジョイント筒６８，７８を嵌め込み、境界にロウ材を塗布してこれらを仮固定する。そして、ヘッダ蓋体６４，７４の開口部がヘッダ本体６１，７１の開口部と対向するように、ヘッダ蓋体６４，７４をヘッダ本体６１，７１の本体周壁６３，７３に設けられた治具押えＰ，Ｐと押込み治具（図示せず）との間に配置し、押込み治具でヘッダ蓋体６４，７４をヘッダ本体６１，７１に圧入する。圧入後、本体周壁６３，７３の本体開放端６３０，７３０に設けられた爪部６７，７７をヘッダ蓋体６４，７４側に折り曲げ、さらに本体周壁６３，７３の内面と蓋体周壁６６，７６の外面との間に形成されたロウ溜まり部Ｍにロウ材を塗布する。なお、この際、爪部６７，７７がヘッダ蓋体６４，７４側に折り曲げられているが、ロウ材の浸透力により爪部６７，７７の基部にもロウ材が浸透する。

次いで、ケーシング本体１０の上方開口部１６の周縁に設けられた載置部１０１上に天板４０の下フランジ部４３が載置されるように、ケーシング本体１０上に天板４０を配置する。

そして、天板４０の下フランジ部４３に対して、ケーシング本体１０の上フランジ部１０２を折り曲げるかしめ加工を行い、ケーシング本体１０の上方開口部１６を天板４０で閉塞する。これにより、吸熱管５０や流入ヘッダ６０などが仮固定されたサブアッセンブリが組み立てられる。

最後に、上記サブアッセンブリが加熱炉に投入され、炉中でロウ付け処理が行なわれる。これによりロウ材が塗布された箇所で各部材がロウ付けされ、潜熱熱交換器１が作製される。また、ロウ付け処理中にケーシング本体１０及び吸熱管５０が熱処理（固溶化処理）されるため、深絞り加工によって生じた残留応力及び円弧状折り返し部５２における残留応力が除去され、強酸性のドレンとの接触があっても、応力腐食割れの発生を防止できる。

次に、本実施の形態の給湯装置の一例について具体的に説明する。

図７は、本実施の形態の給湯装置を示す概略構成図である。器具本体（図示せず）内には、顕熱熱交換器３と上記潜熱熱交換器１とが備えられている。

図７に示すように、顕熱熱交換器３は、潜熱熱交換器１の下方に配設されている。また、顕熱熱交換器３の下方には、ガス供給管から供給されるガスを燃焼させるガスバーナ４が配設されており、さらにガスバーナ４の下方には、ガスバーナ４に燃焼用空気を送風する送風ファン５が配設されている。

顕熱熱交換器３は、並設された多数のフィン群３３２と、これらフィン群３３２を貫通する蛇行状の管体３３１とから構成されている。顕熱熱交換器３と潜熱熱交換器１とは、潜熱熱交換器１のケーシング本体１０の底壁１３によって、上下に区画されている。

顕熱熱交換器３と潜熱熱交換器１とは、既述した排気入口１１１を介して連通しており、顕熱熱交換器３から排気入口１１１を介して潜熱熱交換器１内に送られた燃焼排気は、潜熱熱交換器１内を通過した後、排気出口１２１から器具本体の外部に排出される。

本実施の形態の給湯装置では、ガスバーナ４の燃焼により燃焼排気が生成され、この燃焼排気によって顕熱熱交換器３及び潜熱熱交換器１が加熱され、顕熱熱交換器３によって前記燃焼排気の顕熱が吸収されるとともに、潜熱熱交換器１によって前記顕熱が吸収された後の燃焼排気から潜熱が吸収される。このとき、燃焼排気中の水蒸気が露点以下に冷却されて含有水蒸気が凝縮されることにより、潜熱熱交換器１内で強酸性のドレンが生成され、潜熱熱交換器１内で発生したドレンはケーシング本体１０の底壁１３上に滴下する。しかしながら、既述したように、本実施の形態の潜熱熱交換器１は、絞り加工により一体成形されたケーシング本体１０を有するため、ケーシング２の下方に溶接やロウ付けによる接合部がなく、それゆえケーシング２の下方でドレンの滞留が低減されており、底壁１３に設けられたドレン排水口１７から中和器にドレンを円滑に排出させることができる。その結果、ドレンによるケーシング２の腐食を抑えることができ、高い耐久性を有する給湯装置を得ることができる。

流入ヘッダ６０のジョイント筒６８は、水道管などの給水源からの冷水を導く給水管と接続されており、流出ヘッダ７０のジョイント筒７８は、顕熱熱交換器３の管体３３１の上流端に連通する接続管と接続されている。従って、給水管からの冷水は、潜熱熱交換器１及び顕熱熱交換器３を通過する間に加熱されて温水となり、顕熱熱交換器３の管体３３１の下流端が接続されている出湯管から、浴室や台所などの給湯端末へ送られる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１では、１つの加熱回路を有する給湯装置に用いられる潜熱熱交換器について説明したが、本実施の形態では、２つの加熱回路を有する給湯装置に用いられる潜熱熱交換器について説明する。なお、実施の形態１における潜熱熱交換器及び給湯装置と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。

図８は、本実施の形態の潜熱熱交換器１ａを背面側から見た概略斜視図である。

図に示すように、潜熱熱交換器１ａのケーシングは、実施の形態１と同様に、ケーシング本体１０と、ケーシング本体１０の上方開口部を閉塞する天板４０とからなるが、ケーシングの内部は仕切壁Ｗにより一方側壁１４側の第１の領域と他方側壁１５側の第２の領域とに画成され、左右方向で並列する各領域に第１の吸熱管５０ａと第２の吸熱管５０ｂが収容されている。これら第１及び第２の吸熱管５０ａ，５０ｂの構成は、上記実施の形態１のそれと同様である。

ケーシング本体１０は、実施の形態１と同様に、絞り加工により背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、一方側壁１４、及び他方側壁１５が一体成形されている。ただし、本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、別部材からなる各構成壁１１，１２，１３，１４，１５を溶接またはロウ付けして作製されるケーシング本体１０を用いてもよい。

背面壁１１には、第１の領域及び第２の領域のそれぞれに燃焼排気を導入するために２つの排気入口１１１ａ，１１１ｂが開口されている。また、図９に示すように、正面壁１２には、第１及び第２の領域と連通する１つの排気出口１２１が形成されているが、背面壁１１と同様に、２つの排気出口を設けてもよい。さらに、図示しないが、一方側壁１４には、第１の吸熱管５０ａの上流端及び下流端がそれぞれ挿通される第１の上流端挿通孔及び第１の下流端挿通孔が穿設されており、他方側壁１５には、第２の吸熱管５０ｂの上流端及び下流端が挿通される第２の上流端挿通孔及び第２の下流端挿通孔が穿設されている。そして、底壁１３には、第１の吸熱管５０ａ及び第２の吸熱管５０ｂの円弧状折り返し部と当接する下突出部１３１、及びドレンを排出するためのドレン排水口１７が設けられている。

天板４０は、実施の形態１と同様の構成を有しているが、側方整流板４５は、一方側壁１４側の第１の領域のみに設けられている。なお、第２の領域にも側方整流板を設けることもできるが、例えば、第２の吸熱管５０ｂを収容した後で仕切壁Ｗを設ければ、仕切壁Ｗを第２の吸熱管５０ｂの円弧状折り返し部の端部に近づけて配置することができる。従って、本実施の形態では、側方整流板４５は、第１の領域または第２の領域のいずれかに設ければよい。

また、一方側壁１４の外部には、第１の吸熱管５０ａの上流端及び下流端とそれぞれ接続される第１の流入ヘッダ６０ａ及び第１の流出ヘッダ７０ａが配置されており、他方側壁１５の外部には、第２の吸熱管５０ｂの上流端及び下流端とそれぞれ接続される第２の流入ヘッダ６０ｂ及び第２の流出ヘッダ７０ｂが配置されている。なお、これらのヘッダは、いずれも実施の形態１と同様のヘッダ本体及びヘッダ蓋体を有する。

従って、本実施の形態の潜熱熱交換器１ａにおいても、各ヘッダ本体とヘッダ蓋体とをロウ付けする際に、本体周壁の内面と蓋体周壁の外面との間に、ロウ溜まり部が形成される。その結果、本体周壁の内面と蓋体周壁の外面との間のロウ付けされる接合面積を増加させることができるだけでなく、ロウ溜まり部でロウ材が広がるため、本体開放端の端面のみにロウ材が塗布される場合に比べて、ロウ付け工程で不要な部分へのロウ材の付着も防止できる。また、本体周壁の本体開放端にヘッダ蓋体側に折り曲げられる爪部が設けられているため、ヘッダ蓋体がヘッダ本体に嵌合された後、爪部がヘッダ蓋体の動きを抑え、ヘッダ蓋体のずれを確実に防止できる。

図９は、上記潜熱熱交換器１ａを有する給湯装置の一例を示す概略構成図である。

この給湯装置においては、第１のガスバーナ４ａによって発生された燃焼排気が送風ファン５ａによって第１の顕熱熱交換器３ａに送られて顕熱が回収され、さらに潜熱熱交換器１ａの第１の領域に送られて潜熱が回収される。同様に、第２のガスバーナ４ｂによって発生された燃焼排気が送風ファン５ｂによって第２の顕熱熱交換器３ｂに送られて顕熱が回収され、さらに潜熱熱交換器１ａの第２の領域に送られて潜熱が回収される。この給湯装置によれば、例えば、一方の加熱回路を温水加熱回路に使用し、他方の加熱回路を暖房用加熱回路に使用することができる。

（その他の実施の形態）

上記実施の形態では、流入ヘッダ及び流出ヘッダはいずれも同一の構成を有するが、流入ヘッダ及び流出ヘッダの少なくとも一方が上記構成を有していればよい。

１ 潜熱熱交換器
２ ケーシング
１０ ケーシング本体
１１ 背面壁
１２ 正面壁
１３ 底壁
１４ 一方側壁
１５ 他方側壁
１６ 上方開口部
１７ ドレン排水口
４０ 天板
４５ 側方整流板
５０ 吸熱管
５１ 直線部
５２ 円弧状折り返し部
６０，６０ａ，６０ｂ 流入ヘッダ
７０，７０ａ，７０ｂ 流出ヘッダ
４５２ 傾斜面
６０ 流入ヘッダ
６１，７１ ヘッダ本体
６２，７２ 本体底板
６３，７３ 本体周壁
６３ａ，７３ａ 長辺部
６３ｂ，７３ｂ 短辺部
６４，７４ ヘッダ蓋体
６５，７５ 蓋体底板
６６，７６ 蓋体周壁
６７，７７ 爪部
６８，７８ ジョイント筒
６３０ 本体開放端
１１１ 排気入口
１２１ 排気出口
１４１ 上流端挿通孔
１４２ 下流端挿通孔
１６０，１７０ 接続孔
Ｍ ロウ溜まり部

Claims (7)

1. 内部に燃焼排気の通路を有するケーシングと、前記ケーシング内に収容される吸熱管と、前記吸熱管に被加熱流体を導入する流入ヘッダと、前記吸熱管から被加熱流体を導出する流出ヘッダとを備える潜熱熱交換器であって、
   前記流入ヘッダ及び流出ヘッダの少なくとも一方は、前記ケーシングの側壁の一方または両方に設けられた挿通孔を通って外部に導出される吸熱管の上流端または下流端と接続されており、
   前記流入ヘッダ及び前記流出ヘッダの少なくとも一方は、器状のヘッダ本体と、前記ヘッダ本体に内嵌状態で嵌合する器状のヘッダ蓋体とを有し、各開口部が対向するように前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とがロウ付けにより接合されて形成されており、
   前記ヘッダ本体は、前記吸熱管の上流端または下流端が接続される接続孔を有する本体底板と、前記本体底板の周縁から前記ヘッダ蓋体側に向かって延設し、前記ヘッダ蓋体側に開放する本体周壁とを備え、
   前記ヘッダ蓋体は、流入口または流出口を有する蓋体底板と、前記蓋体底板の周縁から前記ヘッダ本体側に向かって延設し、前記ヘッダ本体側に開放する蓋体周壁とを備えており、
   前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記本体周壁の内面に前記蓋体周壁の外面が内嵌するとともに、前記本体周壁の内面と前記蓋体周壁の外面との間に、ロウ溜まり部が形成されるように、前記本体周壁と前記蓋体周壁とが形成されている、潜熱熱交換器。
2. 請求項１に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記本体周壁は、本体開放端が外方に向かって拡がるように形成されている、潜熱熱交換器。
3. 請求項１または２に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記本体周壁の本体開放端の少なくとも一部が断面方向において前記蓋体底板の外周面以上の高さまで延設している、潜熱熱交換器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記本体周壁の本体開放端は、前記ヘッダ本体と前記ヘッダ蓋体とが嵌合されたときに、前記ヘッダ蓋体側に向かって折り曲げられる爪部を有する、潜熱熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記本体周壁は、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する略矩形に形成されており、
   前記一対の長辺部の少なくとも一つの本体開放端が、前記爪部を有する、潜熱熱交換器。
6. 請求項５に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記本体周壁の一対の長辺部の本体開放端がそれぞれ、前記爪部を有しており、
   前記各長辺部の本体開放端の爪部は、前記短辺部方向で重ならないように配設されている、潜熱熱交換器。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の潜熱熱交換器を有する給湯装置。

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