換熱器的制作方法

本發明涉及被用作例如熱水供給裝置的構成要素等的換熱器。

背景技術：

作為換熱器的一例子，存在有專利文獻1所記載的換熱器。

在專利文獻1所記載的換熱器中，在容納有多根導熱管的殼體的側板部，設有進水用和排水用的一對集管部。各集管部通過以下方式構成：在殼體的側板部形成有朝向殼體的外側鼓出的鼓出部，并將利用輔助構件形成的集管用壁部外嵌并熔焊(日文：溶接)在該鼓出部上。多根導熱管的端部熔焊在上述鼓出部的頂端壁部。由此，利用殼體的側板部和輔助構件的集管用壁部這兩者，形成與多根導熱管的內部連通的腔室。

根據上述結構，能夠利用一對集管部適當地進行相對于多根導熱管的水的流入和流出。由于集管部是利用殼體的側板部而形成的，因此，能夠謀求零件數量的減少和整體的小型化，進而還能適當謀求降低制造成本。

然而，在上述現有技術中，存在如下所述的問題。

設于殼體的側板部的一對集管部是將用輔助構件與殼體的側板部獨立地形成的兩個集管用壁部熔焊在殼體的側板部而成的結構。因此，由于制造上述一對集管部是逐個地制造準備兩個集管用壁部，因而需要逐個地進行兩個集管用壁部相對于殼體的側板部的定位，并且還需要逐個地進行對它們的熔焊。因此，一對集管部的制造作業變得有些繁雜。

作為上述以外的換熱器，還存在有專利文獻2所記載的換熱器。在專利文獻2所記載的換熱器中，作為多根導熱管采用的是螺旋狀導熱管。其中，一部分導熱管是與螺旋狀導熱管相比全長尺寸較短、流路阻力較小的非螺旋狀的導熱管。這會帶來減小水在多根導熱管內流通時產生的壓力損失的效果。但是，在以減小壓力損失為目的而采用在螺旋狀導熱管之外進一步設置非螺旋狀的導熱管的方式的情況下，換熱器整體結構變得繁雜。

專利文獻1：日本特開2014-70844號公報

專利文獻2：日本特開2008-121959號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

本發明的目的在于提供一種能夠適當消除或抑制上述不良情況的換熱器。

用于解決問題的方案

為了解決上述課題，在本發明中提出以下的技術方案。

由本發明提供的換熱器包括：多根導熱管；殼體，其具有側板部，且用于容納上述多根導熱管；一對集管部，該一對集管部用于進水和排水，被設置成連接在上述多根導熱管的兩端部，且在該一對集管部的內部形成有與上述多根導熱管的內部連通的一對腔室；以及一對集管用壁部，該一對集管用壁部通過使用相對于上述側板部獨立的輔助構件形成，且通過將該一對集管用壁部組裝在上述側板部上而構成上述一對集管部；上述一對集管用壁部以彼此一體連接的狀態形成。

優選的是，上述一對集管用壁部分別具有以離開上述側板部的方式鼓出的形態，并且具有安裝有內部連通于各個上述腔室的配管用接頭構件的結構。

優選的是，上述輔助構件具有延伸設置板部，該延伸設置板部與上述一對集管用壁部相連接，并以朝向上述一對集管用壁部的周圍擴展的方式延伸設置；將上述延伸設置板部以與上述側板部相對且接觸的方式熔焊或釬焊于上述側板部，從而實現上述輔助構件相對于上述側板部的組裝。

優選的是，在上述殼體的側板部設有朝向上述殼體的外側或內側鼓出的一對鼓出部；上述一對集管用壁部以能夠嵌合于上述一對鼓出部的方式形成。

優選的是，本發明的換熱器還包括旁路流路，該旁路流路由上述側板部和上述輔助構件形成，且將上述一對腔室彼此連通。

優選的是，上述側板部和上述輔助構件具有位于上述一對集管用壁部彼此之間并且彼此相對的區域，且在該區域中，在上述側板部和上述輔助構件中的至少一者上設有朝向離開另一者的方向凹陷的凹狀部，該凹狀部的內側形成為上述旁路流路。

優選的是，在上述側板部和上述輔助構件中的上述另一者上形成有能嵌入于上述凹狀部的凸狀部，該凸狀部與上述凹狀部的接觸面彼此相接合。

優選的是，上述輔助構件重疊并接合于上述側板部，上述一對集管用壁部形成為以離開上述側板部的方式鼓出的形態，在上述輔助構件上設有旁路流路用壁部，該旁路流路用壁部的兩端部與上述一對集管用壁部相連接，且形成有以離開上述側板部的方式凹陷的上述凹狀部。

優選的是，上述輔助構件具有延伸設置板部，該延伸設置板部與上述一對集管用壁部和上述旁路流路用壁部相連接，并以朝向上述一對集管用壁部和上述旁路流路用壁部的周圍擴展的方式延伸設置，該延伸設置板部與上述側板部相對且接觸地熔焊或釬焊于上述側板部。

優選的是，上述輔助構件的尺寸與上述側板部的尺寸大致相同。

優選的是，上述輔助構件形成為沿著上述一對集管用壁部和上述旁路流路用壁部的輪廓的形態，且上述輔助構件的尺寸小于上述側板部的尺寸。

優選的是，上述一對腔室設置成在上下高度方向上具有高度差，上述旁路流路的一端部與高度較高側的那個腔室的比上下高度方向中央部靠下的部分相連接。

優選的是，上述殼體包括殼體主體部，在該殼體主體部的寬度方向端部形成有被上述側板部封堵的開口部，上述開口部的周緣部、上述側板部的外周緣部和上述輔助構件的外周緣部彼此重疊，且在該重疊的部分實現上述殼體主體部、上述側板部和上述輔助構件之間的接合。

優選的是，在上述側板部和上述輔助構件的外周緣部分別形成朝向上述殼體的外側方向彎曲的第一彎曲部及第二彎曲部，在上述開口部的周緣部、上述側板部的外周緣部和上述輔助構件的外周緣部彼此重疊的部分，上述側板部嵌入于上述開口部，且上述輔助構件的第二彎曲部嵌入于該側板部的第一彎曲部的內側。

通過參照附圖在下面對發明的實施方式的說明，能夠更加明確本發明的其他的特征和優點。

附圖說明

圖1是表示本發明的換熱器的一例子的外觀立體圖。

圖2為圖1的分解立體圖。

圖3A為圖1的IIIa-IIIa剖視圖，圖3B為圖3A的IIIb-IIIb剖視圖。

圖4A為圖3A的IVa部分放大剖視圖，圖4B為圖3B的IVb部分放大剖視圖。

圖5為圖4A的分解剖視圖。

圖6為圖1的VI-VI主要部分剖視圖。

圖7為圖1的VII-VII主要部分剖面圖。

圖8為圖1所示的換熱器的側視圖。

圖9為圖8的分解側視圖。

圖10是表示圖1所示換熱器中的熔焊或釬焊的一例子的側視圖。

圖11是表示圖1所示換熱器中的熔焊或釬焊的另一例子的側視圖。

圖12A是表示本發明的另一例子的外觀立體圖，圖12B為圖12A的XIIb-XIIb主要部分剖面圖。

圖13A是表示本發明的另一例子的外觀立體圖，圖13B為圖13A的XIIIb-XIIIb主要部分剖視圖。

圖14A是表示本發明的另一例子的外觀立體圖，圖14B為圖14A的分解立體圖。

圖15A是表示本發明的另一例子的平面剖視圖，圖15B為圖15A的XVb-XVb剖視圖，圖15C為右視圖。

圖16A是表示本發明的另一例子的平面剖視圖，圖16B為圖16A的XVIb-XVIb剖視圖，圖16C為右視圖。

圖17是表示本發明的另一例子的主要部分剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖具體地說明本發明的優選的實施方式。

圖1～圖11表示的是本發明的換熱器的一例子。

本實施方式的換熱器A1，例如為熱水供給裝置的潛熱回收用的換熱器，用途在于從因氣體燃燒器等燃燒器(省略圖示)而產生的燃燒氣體中進行熱回收從而對水進行加熱。

如圖1和圖2所示，換熱器A1包括輔助構件3，特征在于與該輔助構件3相關的結構。在換熱器A1的結構中，除上述特征結構之外的基本結構與上述專利文獻1所記載的換熱器相同。具體而言，換熱器A1除了包括輔助構件3之外，還包括：殼體2；多根導熱管1，該多根導熱管1容納在該殼體2內；以及一對集管部H(Ha、Hb)，該一對集管部H與上述多根導熱管1的下端部和上端部連接，用于進水和排水。而且，還包括連接一對集管部H的旁路流路6。

如圖3A、圖3B清楚所示，多根導熱管1由多個形成為俯視呈大致矩形或大致長圓狀的螺旋狀管體構成，上述多個螺旋狀管體的尺寸彼此不同，且配置為大致同心的重疊卷繞狀。各導熱管1的下部和上部被做成沿大致水平延伸的直管體部10a、10b。

殼體2呈大致長方體狀，由殼體主體部20與一對側板部21、21a組合而成，殼體主體部20為矩形筒狀的胴體部，一對側板部21、21a封堵該殼體主體部20的寬度方向兩端的開口部27、27a。殼體主體部20及側板部21、21a分別使用例如不銹鋼等的金屬板構成。殼體2的后壁部20c上設有進氣口25，從該進氣口25流入殼體2內的燃燒氣體經過多根導熱管1彼此之間的間隙之后到達設置在前壁部20d上的排氣口26。在該過程中，利用各導熱管1從上述燃燒氣體中進行熱回收，對在各導熱管1內流通的水進行加熱。

在殼體2的側板部21上，通過沖壓加工形成有朝向殼體2的外側鼓出的、側視呈大致長圓狀的一對鼓出部22。在上述一對鼓出部22的頂端壁部22b上設有多個孔部23，多根導熱管1的兩端部在插入于上述孔部23之后被熔焊在頂端壁部22b上。

輔助構件3是用于通過重疊并接合在側板部21的外表面側而構成一對集管部H的構件。該輔助構件3是通過對與側板部21相同的材質的金屬板施加沖壓加工而成的，其輪廓形狀和整體尺寸也與側板部21相對應。

在圖2中，輔助構件3具有：一對集管用壁部30；旁路流路用壁部31，其形成于上述一對集管用壁部30彼此之間；以及平板狀的延伸設置板部32，其與上述壁部30、31相連并以朝向上述壁部30、31的周圍擴展的方式延伸設置。一對集管用壁部30呈具有與側板部21的鼓出部22相對應的形狀及尺寸的鼓出狀。輔助構件3配置為重疊于側板部21的外表面側，且各集管用壁部30外嵌于鼓出部22的周壁部22a內(參照圖3～圖5和圖8、圖9)。該外嵌以如下方式進行：在鼓出部22的頂端壁部22b與集管用壁部30之間形成與多根導熱管1的內部連通的腔室5。由此，構建成進水用和排水用的集管部H。在集管用壁部30上設有孔部33，且利用該孔部33安裝配管用的接頭構件4。接頭構件4的開口40為進水口40(40a)或排水口40(40b)，在一對接頭構件4上連結未圖示的進水管和排水管。

在圖6中，旁路流路6是將一對集管部H各自的腔室5之間連接起來，且用于使進入到進水用的集管部Ha中的一部分水如箭頭N1所示那樣流入到排水用的集管部Hb內的部分。如圖7所示，輔助構件3的旁路流路用壁部31為，形成朝向離開側板部21的方向(殼體2的外側方向)凹陷的凹狀部60的部分，該凹狀部60的兩端與一對腔室5連接。該凹狀部60的內側為旁路流路6，即旁路流路用壁部31與側板部21彼此相對而在它們彼此之間形成的空間部。

集管部Hb處于比集管部Ha高的位置。針對于此，旁路流路6的一端連接在集管部Hb的比上下高度方向中央部靠下的部分。優選的是，連接在集管部Hb的下端部或下端部附近。這樣的結構，如后所述，能夠帶來從集管部Hb的性良好的效果。

如圖4A和圖5清楚所示，在側板部21和輔助構件3的外周緣部分別形成有朝向殼體2的外側方向彎曲的第一彎曲部24和第二彎曲部34。第一彎曲部24和第二彎曲部34以在側板部21的外周緣及輔助構件3的外周緣的大致整周范圍連續地連接的狀態形成，呈框狀或方筒狀。殼體主體部20、側板部21及輔助構件3三者的組裝以如下狀態進行：側板部21嵌入于殼體主體部20的開口部27，且輔助構件3的第二彎曲部34嵌入于側板部21的第一彎曲部24的內側。由此，如圖4A清楚所示，殼體主體部20的開口部27的周緣部27’、側板部21的第一彎曲部24及輔助構件3的第二彎曲部34呈彼此重疊的狀態，且對該重疊的部分施加熔焊。該熔焊例如為TIG熔焊，通過使熔焊用的治具90與周緣部27’及第一彎曲部24、第二彎曲部34相對，從而能夠將上述三者一并熔焊起來。

優選的是，如圖10和圖11所示，在輔助構件3上進行追加的熔焊或釬焊。在圖10所示的結構中，將輔助構件3的延伸設置板部32中的沿著旁路流路用壁部31和一對集管用壁部30的輪廓的區域B1(圖10的交叉陰影線部分B1)熔焊在側板部21上。在圖11所示的結構中，將輔助構件3的延伸設置板部32(圖11的交叉陰影線部分B2，即除了集管用壁部30和旁路流路用壁部31之外的呈大致平板狀的部分)釬焊在側板部21上。

根據上述結構，由于能夠可靠地防止腔室5和旁路流路6的水在側板部21與輔助構件3彼此之間的位置處漏出，因此優選。若僅是將輔助構件3的第二彎曲部34熔焊在側板部21的第一彎曲部24處，則在供給到進水用的集管部Ha內的水的壓力比較高的情況下，會在輔助構件3的延伸設置板部32與側板部21的相對面之間產生間隙，存在有腔室5及旁路流路6的水在該間隙處漏出的隱患。與此相對地，根據上述圖10或圖11的結構，能夠消除上述隱患。在換熱器A1被用作例如一般熱水供給用的換熱器，水供給壓比較高的情況下，優選采用如圖10或圖11所示的結構。與此相對地，在換熱器A1被用作例如暖氣供熱水用或洗澡供熱水用的換熱器，水供給壓比較低的情況下，即使不采用圖10或圖11所示的結構也不會存在特別的問題。

接著，對上述換熱器A1的作用進行說明。

首先，一對集管部H是通過將作為單一構件的輔助構件3重疊并接合在殼體2的側板部21上而成的，在形成一對集管部H時，無需將兩個構件逐個地接合在側板部21上。因此，一對集管部H的形成作業比較簡單，能夠降低換熱器A1的制造成本。

特別地，在本實施方式中，如參照圖4A所說明的那樣，將殼體主體部20的開口部27的周緣部27’、側板部21的第一彎曲部24及輔助構件3的第二彎曲部34彼此嵌合地重疊在一起，并對該重疊的部分施加熔焊。因此，不僅是將輔助構件3熔焊至側板部21，還能夠一并地將側板部21熔焊至殼體主體部20。在施加熔焊前的階段的上述三者的組裝及其位置對準作業也變得簡單。其結果，換熱器A1的制造作業變得更加簡單。另外，由于采用使設于輔助構件3上的一對集管用壁部30呈鼓出狀，并且使上述部分外嵌于側板部21的一對鼓出部22的結構，因此，還能夠獲得能夠準確地進行各部的位置對準而不會在集管部H的各處產生不當的間隙等這樣的優點。

一對集管部H各自的腔室5之間借助旁路流路6相連接，如參照圖6所說明的那樣，能夠使進入到進水用的集管部Ha內的一部分水流入到排水用的集管部Hb內。因此，與例如使進入到進水用的集管部Ha內的全部水流入到多根導熱管1的情況下相比，壓力損失變小。因此，能夠消除以減小水流通的壓力損失為目的而進一步設置多根導熱管1之外的短尺寸的導熱管的繁雜操作。

而且，在旁路流路6中流動有未供給到導熱管1的、溫度比較低的非加熱的水。因此，還可以獲得利用該水冷卻側板部21，抑制側板部21因燃燒氣體而成為高溫的效果。在用于將換熱器A1配置在接近燃燒器的部位，從高溫的燃燒氣體回收熱的用途的情況下，上述效果更佳顯著。

以冬季時對換熱器A1內的防凍、對換熱器A1的維護等為目的，存在從導熱管1、一對集管部H內進行放水的情況。針對于此，在進行如上所述的放水作業時，旁路流路6發揮了使集管部Hb內的水流至集管部Ha側的作用。只要將旁路流路6的一端部與集管部Hb的靠下的部分相連接，則能夠獲得以下優點：大量的水從集管部Hb流入到旁路流路6內，集管部Hb內不會殘留很多水。

圖12～圖17是表示本發明的其他實施方式。在上述圖中，對于與上述實施方式相同或類似的構件，標注與上述實施方式相同的附圖標記，并且省略重復說明。

在圖12A、圖12B所示的換熱器A2中，在側板部21上設有凸狀部210。該凸狀部210嵌入于旁路流路用壁部31的凹狀部60的開口部分附近。上述凸狀部210與凹狀部60在以附圖標記S1表示的范圍內相接觸，且在該接觸部分被施加釬焊。

若僅是使側板部21的平面部分與輔助構件3的平面部分相對且接觸并釬焊在一起，則在使針對圖12B所示的Da、Db方向的力而言的釬焊的接合強度優異的方面存在不穩定的情況。與此相對地，以附圖標記S1表示的范圍的釬焊并非Da、Db方向的釬焊，因此能夠獲得提高針對Da、Db方向的力而言的接合強度的優點。

在圖13A、圖13B所示的換熱器A3中，沒有設置相當于上述實施方式中的旁路流路6及旁路流路用壁部31的部位。從減小水流通的壓力損失等方面出發，旁路流路6是優選的，但是也可以如本實施方式這樣進行省略。

在圖14A、圖14B所示的換熱器A4中，輔助構件3形成為一對集管用壁部30借助旁路流路用壁部31連接起來的形態。連接于旁路流路用壁部31及一對集管用壁部30的延伸設置板部32形成為尺寸非常小的結構，或實質上沒有設置該延伸設置板部32。由此，輔助構件3整體為沿著旁路流路用壁部31和一對集管用壁部30的輪廓，其尺寸小于側板部21的尺寸。作為將輔助構件3組裝在側板部21上的方式，例如采用將輔助構件3的外周緣部熔焊或釬焊在側板部21上的方式。

根據本實施方式，輔助構件3整體為小尺寸，由此能夠謀求輕量化及降低制造成本。另外，如前文所述，在本發明中可以省略旁路流路6，在這種情況下，還可以將與一對集管用壁部30一體地連接一對集管用壁部30的部位形成為例如僅是平板狀等。

在圖15A～圖15C所示的換熱器A5中，多根導熱管1被做成大致水平的姿態的蜿蜒曲折狀管體部，且多根導熱管1在上下高度方向上排列。各導熱管1的兩端部與設于殼體2的側板部21上的鼓出部22的頂端壁部22b相接合，該鼓出部22朝向殼體2的內側方向鼓出。輔助構件3的集管用壁部30形成為朝向殼體2的內側方向鼓出的形狀，并且，嵌入于鼓出部22的內側，并通過與鼓出部22組合而構成集管部H。另外，在圖15A～圖15C中，簡略地示出構成進水口40a和排水口40b的接頭構件4(對于這一點，圖16A～圖16C也是如此)。

從本實施方式可知：在本發明中可以采用蜿蜒曲折狀的導熱管1，或者可以將設于側板部21上的鼓出部22形成為朝向殼體2的內側方向鼓出的形態。在圖15A～圖15C中，省略了將一對腔室5彼此連接的旁路流路6，但是也可以設置旁路流路6(后述的圖17也是如此)。

在圖16A～圖16C所示的換熱器A6中，輔助構件3的形狀與圖15A～圖15C所示的換熱器A5不同。在本實施方式的輔助構件3中，沒有設置嵌合于側板部21的鼓出部22的鼓出狀的部分，如圖16B清楚所示，集管用壁部30形成為封堵鼓出部22的開口部的大致平板狀的壁部。另一方面，在側板部21中，在一對鼓出部22彼此之間的位置形成有凹狀部60，利用該凹狀部60設置旁路流路6。

從本實施方式可知：本發明中的輔助構件的集管用壁部并非必須形成為鼓出狀。另外，作為旁路流路6的形成方式可以采用以下方式：在側板部21上形成凹狀部60的方式、在輔助構件3上形成凹狀部60的方式或者在側板部21及輔助構件3這兩者上形成凹狀部60的方式。

在圖17所示的換熱器A7中，在殼體2的側板部21設有朝向殼體2的外側鼓出的一對鼓出部22，并在該部分安裝有接頭構件4。另一方面，輔助構件3以封堵一對鼓出部22的內側開口部的方式配置在側板部21的內表面側并與側板部21相接合。在輔助構件3上接合多根導熱管1的端部，在鼓出部22的內側形成有與各導熱管1的內部連通的腔室5。從本實施方式可知：還可以構成為將輔助構件3設在側板部21的內側，使導熱管1的端部接合在該輔助構件3。

本發明不限定于上述的實施方式的內容。本發明的換熱器的各部分的具體結構能夠在本發明請求保護的范圍內自由地進行各種設計變更。

從上述實施方式可知：本發明的輔助構件是相對于殼體的側板部獨立的構件，只要是將至少一對集管用壁部(通過組裝在側板部上而構成集管部的壁部)形成為一體的輔助構件即可。殼體的側板部并不是必須以相對于殼體主體部獨立的方式形成，也可以通過將一體地連接在形成殼體主體部的構件上的區域折彎等方式構成殼體的側板部。上述實施方式的換熱器形成為所謂一罐一水路方式(在一個殼體內容納有構成一個水路系統的導熱管的方式)，但是也可以取而代之形成為一罐多水路方式(在一個殼體內容納有構成多個水路系統的導熱管的方式)。在該情況下，設有多對進水用和排水用的集管部，但只要上述多對集管部中的至少一對集管部為本發明請求保護的結構就包含在本發明的保護范圍內。

導熱管不限定于螺旋狀管、蜿蜒曲折狀管，能夠使用除此之外的各種類型的導熱管(例如，直管、U形管等)。本發明的換熱器不限定于熱水供給裝置的潛熱回收用的換熱器，還能夠應用于顯熱回收用途，而且還能夠應用于水加熱用途以外的各種用途。