(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナの燃焼を行う燃焼室が大略下半部に形成された方形筒状の缶体と、該缶体の大略上半部に収納されたフィンを一体に備える吸熱水管と、該缶体の一側壁を貫通する前記吸熱水管の上流端に接続された給水管と、該缶体の他側壁を貫通する前記吸熱水管の下流端に接続された出湯管とを備え、前記燃焼室に対応する缶体の外周に前記給水管を巻回させた給湯器の熱交換器において、
前記缶体の外周に巻回された前記給水管のうち、前記フィンの収納位置に近接して巻回された部分は前記缶体の外面から間隙を存して巻回され、
前記缶体は、板状の金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合して接合された接合部を介して筒状に形成され、
該接合部は、前記缶体の外周に巻回された前記給水管が該缶体の外周に密着して巻回される位置において平坦に接合された平坦部と、該給水管が前記缶体の外面から間隙を存して巻回される位置において前記缶体の外方に突出形成され、該給水管に当接して前記間隙を維持する突出部とを備え、
前記接合部は、前記パネル材の一端縁に沿って外側に折り返された外折り部と他端縁に沿って内側に折り返された内折り部とを互いに掛止させて圧着することにより形成され、
前記平坦部は、前記内折り部の缶体の外方側を平坦とし且つ前記外折り部を缶体の内方側に突出させることにより形成され、
前記突出部は、前記内折り部を缶体の外方側に突出させ且つ前記外折り部の缶体の内方側を平坦とすることにより形成されていることを特徴とする給湯器の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給された水を加熱して湯を生成する給湯器の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器の熱交換器は、方形筒状の缶体内にフィンを一体に備える吸熱水管が収納されている。該缶体は、開放された下端部がバーナ等の燃焼装置に連結されて燃焼排気を吸熱水管のフィンに向かって導入するために、その大略下半部に燃焼排気の導入空間である燃焼室が形成されている。前記吸熱水管は該燃焼室の上部に水平方向に蛇行して設けられ、その上流端に給水管が接続され、下流端に出湯管が接続されている。
【０００３】
この種の熱交換器においては、前記燃焼室の外壁を形成する部位の缶体が過剰に高温となることを防止するために、当該缶体の外周に給水管を接触させて複数回巻回することにより、前記缶体を冷却することが行われている。
【０００４】
ところで、近年、比較的低い温度の炎を形成してＮＯｘの発生を抑えると共に小型化されたバーナを採用した給湯器が知られている。この種の給湯器においては、バーナの小型化に伴って熱交換器の燃焼室の高さ寸法も小とされているため、缶体の燃焼室の周りに給水管を接触させて一回巻回するだけで、缶体の高温上昇を十分に抑えることが可能となっている。
【０００５】
一方、この種の熱交換器においては、熱交換効率の高い吸熱水管の配列が形成されている。即ち、図４（ａ）に縦断面視して示すように、熱交換器５０は、フィン５１の下半部に貫通して設けられた複数列の下段吸熱水管５２と、フィン５１の上半部に貫通して設けられた複数列の上段吸熱水管５３とを備えている。そして、各下段吸熱水管５２の間を経て上昇する燃焼排気を各上段吸熱水管５３に確実に当てるために、各下段吸熱水管５２の間の上方に各上段吸熱水管５３が位置するように交互に配列されている。このような配列によって各下段吸熱水管５２及び各上段吸熱水管５３を設けた場合には、図４（ｂ）に図４（ａ）を平面視して模式的に示すように、下段吸熱水管５２の上流端に仮想線示する缶体５４の一側壁５４ａを介して給水管５５が接続され、上段吸熱水管５３の下流端に他側壁５４ｂを介して出湯管５６が接続される。
【０００６】
そして更に、給水管５５と出湯管５６とは、図示しない給湯器本体内部において電気的な部品が使用されている制御部から離れた位置に配管することが好ましいために、給水管５５と出湯管５６とは共に缶体５４の同一側方に配管される。
【０００７】
以上のように、種々の条件を満たすように給水管５５を配設すると、図４（ａ）に示すように、冷却のために燃焼室５７に対応する位置の缶体５４に給水管５５を接触させて一回巻回させ、且つ、該給水管５５を出湯管５６と同一側方に配管する必要があるために、図４（ｂ）に模式的に示すように、缶体５４には給水管５５を一回半巻回させなければならない。
【０００８】
しかし、図４（ａ）に示すように、缶体５４に一回巻回した給水管５５ａは、缶体５４の表面温度が比較的高くなる燃焼室５７に対応する位置に設けられる反面、更に半回巻回した給水管５５ｂは、缶体５４の表面温度が比較的低くなる前記フィン５１の近傍に比較的長い距離に亘って当接されるために、当該位置の缶体５４の温度を一層低下させてしまい、缶体５４に結露が生じ、更には、この時の結露によって缶体５４に低温腐食が生じるおそれがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、給水管による冷却効果を損なうことなく結露による缶体の腐食や損傷を確実に防止することができる給湯器の熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、バーナの燃焼を行う燃焼室が大略下半部に形成された方形筒状の缶体と、該缶体の大略上半部に収納されたフィンを一体に備える吸熱水管と、該缶体の一側壁を貫通する前記吸熱水管の上流端に接続された給水管と、該缶体の他側壁を貫通する前記吸熱水管の下流端に接続された出湯管とを備え、前記燃焼室に対応する缶体の外周に前記給水管を巻回させた給湯器の熱交換器において、前記缶体の外周に巻回された前記給水管のうち、前記フィンの収納位置に近接して巻回された部分は前記缶体の外面から間隙を存して巻回され、前記缶体は、板状の金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合して接合された接合部を介して筒状に形成され、該接合部は、前記缶体の外周に巻回された前記給水管が該缶体の外周に密着して巻回される位置において平坦に接合された平坦部と、該給水管が前記缶体の外面から間隙を存して巻回される位置において前記缶体の外方に突出形成され、該給水管に当接して前記間隙を維持する突出部とを備え、前記接合部は、前記パネル材の一端縁に沿って外側に折り返された外折り部と他端縁に沿って内側に折り返された内折り部とを互いに掛止させて圧着することにより形成され、前記平坦部は、前記内折り部の缶体の外方側を平坦とし且つ前記外折り部を缶体の内方側に突出させることにより形成され、前記突出部は、前記内折り部を缶体の外方側に突出させ且つ前記外折り部の缶体の内方側を平坦とすることにより形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記給水管は、前記燃焼室に対応する缶体の外周に巻回されていることにより、燃焼室に対応して比較的温度の高い部分の缶体を冷却し、該缶体の表面温度が過剰に高温となることが防止される。このとき、本発明においては、前記フィンの収納位置に近接して巻回されている給水管が前記間隙によって前記缶体の外面から離間されている。これにより、比較的温度の低い部分である前記フィンの収納位置の缶体には前記給水管が接触されないので、当該位置の缶体の表面温度が過剰に低下することがなく、缶体に結露が生じることが防止できると共に低温腐食による缶体の損傷を防止することができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記缶体に形成されている前記接合部に前記平坦部と前記突出部とを設ける。該接合部は、前記缶体を形成する際に金属製パネル材の端縁部同士を互いに重合することによって形成され、該缶体は該接合部を介して筒状に形成される。
【００１４】
前記給水管は、前記燃焼室に対応する位置における缶体の外周に巻回されており、このうち、比較的温度の低い部分である前記フィンの収納位置の缶体に巻回された部分の給水管が前記突出部に当接するので、該給水管が前記缶体の外面から離間した状態を確実に維持することができる。
【００１５】
一方、燃焼室に対応して比較的温度の高い部分の缶体に巻回された給水管は、前記接合部の平坦部によって該缶体に密着されるので、当該位置の缶体を確実に冷却することができる。
【００１７】
また、本発明の前記接合部に採用した前記外折り部と前記内折り部とを互いに掛止させて圧着する接合構造は、一般にハゼ折り・ハゼ合わせと言われる接合方法であるが、本発明においては、更に、前記外折り部側を缶体の内方側に突出させることにより前記平坦部を形成し、前記内折り部側を缶体の外方側に突出させることにより前記突出部を形成する。このように、突出方向を変えることで、極めて簡単に突出部と平坦部とを形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の熱交換器の縦断面説明図、図２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線断面説明図、図２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線断面説明図、図３（ａ）及び（ｃ）は接合部の成形工程を簡略に示す説明図である。
【００１９】
本実施形態の熱交換器１は、図示しないが、給湯器の内部において比較的低い温度の炎を形成してＮＯｘの発生を抑えて比較的小型化されたバーナの上部に設けられるものである。
【００２０】
図１に示すように、該熱交換器１は、方形筒状の缶体２を備え、該缶体２の内部には複数枚のフィン３を一体に備えた吸熱水管４が収納されている。該吸熱水管４は、前記缶体２の大略上半部に設けられている。更に該缶体２の内部において該吸熱水管４のフィン３の下方（缶体２の大略下半部）には空間が形成されており、該缶体２をバーナの上部に連結することにより、該空間がバーナの燃焼室５とされる。
【００２１】
該缶体２の一側壁を貫通する該吸熱水管４の上流端には、該吸熱水管４に水を供給する給水管６が接続されている。また、該缶体２の他側壁を貫通する該吸熱水管４の下流端には、該吸熱水管４から湯を導出する出湯管７が接続されている。前記吸熱水管４は前記フィン３を水平方向に貫通して上下２列に蛇行する一本の導管によって形成されており、上段位置の吸熱水管４ａは、下段位置の吸熱水管４ｂの間の上方に位置するように配設されている。本実施形態においては、前記給水管６は、図１において下段の左端に位置する吸熱水管４ｂに接続され、前記出湯管７は、図１において上段の左端に位置する吸熱水管４ａに接続される。
【００２２】
前記給水管６は、缶体２の他側壁側（前記出湯管７が配管された側）から該缶体２の外面に沿って前記燃焼室５に対応する位置に巻回された後、前記吸熱水管４ｂに接続されている。該給水管６のうち、下方側に巻回されている第１巻回部６ａは、缶体２の外面に密着して巻回されている。該第１巻回部６ａの上方に位置し、缶体２を介してフィン３の近傍に巻回された第２巻回部６ｂは、該缶体２の外面から所定の間隙を存して巻回されている。そして該第２巻回部６ｂは、缶体２の製造時に設けられる接合部８に当接されている。
【００２３】
該接合部８は、缶体２の上端から前記給水管６の第２巻回部６ｂに当接する位置にかけて、図２（ａ）に示すように、缶体２の外面に突出する突出部９を形成しており、該突出部９の頂部に前記給水管６の第２巻回部６ｂを当接することにより、前記給水管６の第２巻回部６ｂと缶体２の外面との間隙ｘを確実に維持している。また、該接合部８は、図１に示すように、該突出部９の下端から缶体の下端にかけて、図２（ｂ）に示すように、缶体２の内方に突出することによって缶体２の外面を平坦とした平坦部１０を形成している。該平坦部１０には前記給水管６の第１巻回部６ａが巻回される。これにより、該第１巻回部６ａは缶体の外面に密着される。
【００２４】
このように、第１巻回部６ａが缶体２の外面に密着して前記燃焼室５に対応する位置に巻回されることにより、缶体２が過剰に高温となることが防止される。それだけでなく、第２巻回部６ｂが缶体２の外面から間隙を存して巻回されることによって、フィン３の近傍において缶体２の表面温度が比較的低い部分が過剰に冷却されることがなく、缶体２表面での結露の発生や、その結露による缶体２の低温腐食等を確実に防止することができる。
【００２５】
次に、前記接合部８について更に詳しく説明する。本実施形態の缶体２は２枚の金属製パネル材を夫々コ字形に折り曲げて対向させ、互いに対向する端縁同士を接合することによって方形筒状に形成されている。これによって、図１に示すように、缶体２は前側壁２ａと後側壁２ｂとの両方に接合部８が形成される。
【００２６】
該接合部８は、図３（ａ）の平面視し且つ横断面視して示す一対の金型１１，１２により形成される。第１の金型１１は平滑な第１押圧面１３と、該接合部８の前記平坦部１０に対応する溝状の第１成形凹部１４とを備え、第２の金型１２は平滑な第２押圧面１５と、該接合部８の前記突出部９に対応する溝状の第２成形凹部１６とを備えている。
【００２７】
前記金型１１，１２による接合部８を形成する際には、先ず、図３（ｂ）に示すように、一方のパネル材１７の端縁を缶体２の外面方向に折り返して外折り部１７ａを形成し、他方のパネル材１８の端縁を缶体２の内面方向に折り返して内折り部１８ａを形成する。そして、外折り部１７ａと内折り部１８ａとを互いに掛止させる。
【００２８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、外折り部１７ａと内折り部１８ａとの掛止位置を両金型１１，１２間に位置させ、続いて、図３（ｃ）に示すように、該掛止位置を両金型１１，１２により押圧する。これにより、外折り部１７ａと内折り部１８ａとは互いに圧接されてハゼ折り・ハゼ合わせと言われる構造の接合部８が形成される。このとき、前記第１の金型１１に設けられた第１成形凹部１４と前記第２の金型１２の第２押圧面１５との圧接によって、図３（ｃ）において破線で示すように、外折り部１７ａが缶体２の内面側に突出するように形成される。ここで形成された部分は缶体２の外面側が平坦とされ、前記平坦部１０が形成される。
【００２９】
また、前記第２の金型１２に設けられた第２成形凹部１６と前記第１の金型１１の第１押圧面１３との圧接によって、図３（ｃ）において実線で示すように、内折り部１８ａが缶体２の外面側に突出するように形成され、前記突出部９が形成される。このように、前記平坦部１０と突出部９とが連続して形成された接合部８が容易に形成される。
【００３０】
なお、本実施形態の熱交換器１は、前記バーナの小型化に伴ってコンパクトに形成されるため缶体２の高さ寸法は比較的低く形成されている。これによって、前記給水管６が缶体２の周囲に一回半巻回されたものを示した。この種のコンパクトな熱交換器１の場合には、巻回された際に互いに隣り合う給水管６の間隔が比較的狭く、また給水管６の全長も比較的短くなるためにフィン３の近傍に巻回された第２巻回部６ｂの冷却作用も大きくなる。従って、第２巻回部６ｂと缶体２の外面との間に間隙を設けたことによりフィン３の近傍の温度低下を防止することは、この種のコンパクトな熱交換器１において特に好適とされる。しかし、本発明は、本実施形態のようなコンパクトな熱交換器１に限るものではなく、例えば、図示しないが、比較的大型の熱交換器であっても、フィンの近傍に巻回された給水管を缶体の外面から離間させて巻回することで、缶体の表面温度の不要な低下を防止することができ、結露やそれに伴う缶体の低温腐食等を防止することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の熱交換器の縦断面説明図。
【図２】（ａ）は図１のIIａ−IIａ線断面説明図、（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線断面説明図。
【図３】接合部の成形工程を示す説明図。
【図４】従来の熱交換器を示す説明図。
【符号の説明】
１…熱交換器、２…缶体、３…フィン、４…吸熱水管、５…燃焼室、６…給水管、７…出湯管、８…接合部、９…突出部、１０…平坦部、１７ａ…外折り部、１８ａ…内折り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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