(57)【要約】【課題】伝熱管を収容するケースの製造コストを従来よりも低減することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】伝熱管１，２を収容するケースＣのケース本体部５は、第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２を接合して構成され、これら第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２のそれぞれは、ケース本体部５の上壁部５０ａまたは下壁部５０ｂとされる主板部５０と、この主板部５０から屈曲した状態で起立し、かつ前壁部５１ａまたは後壁部５１ｂとされる起立板部５１Ａ，５１Ｂと、流入口５２ａ，５３ａまたは流出口５２ｂ，５３ｂとされる開口部５２，５３とを有し、第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２どうしは、主板部５０および起立板部５１Ａ，５１Ｂのそれぞれの外周の形状ならびにサイズなどの所定の構成が実質的に同一である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管を内部に収容するケースを備え、
このケースは、前記伝熱管の上下前後を囲む上壁部、下壁部、前壁部、後壁部、ならびに熱交換用媒体の流入口および流出口を有するケース本体部を備え、
このケース本体部は、第１および第２の部材を接合することにより構成されている、熱交換器であって、
前記第１および第２の部材のそれぞれは、前記上壁部または下壁部とされる主板部と、この主板部から屈曲した状態で起立し、かつ前記前壁部または後壁部とされる起立板部と、前記主板部および起立板部のいずれかに設けられて前記流入口または流出口とされる開口部とを有しており、
前記第１および第２の部材どうしは、前記主板部および起立板部のそれぞれの外周の形状ならびにサイズ、前記主板部に対する前記起立板部の屈曲角度、および前記開口部の配置、形状ならびにサイズが、実質的に同一であることを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記起立板部として、前記主板部の前後両端縁の一方から起立し、かつ前記開口部が非切欠き状に形成されている主起立板部と、他方から起立し、かつ前記主起立板部よりも起立高さが低い補助起立板部とを有しており、
前記ケース本体部は、前記１および第２の部材の互いに対応する主起立板部と補助起立板部との先端部どうしが接合された２つの接合部を有し、
前記熱交換用媒体の流入口および流出口は、前記各接合部からオフセットされている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記２つの接合部のうち、高さが低い方の接合部は、前記ケース内における熱交換用媒体の流れ方向上流側に位置するように構成されている、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記主板部には、前記伝熱管との間に形成される隙間を小さくするための段部が形成されており、
前記第１および第２の部材どうしは、前記段部の配置、形状ならびにサイズについても、実質的に同一とされている、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に伝熱管が収容された構成を有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、特許文献１に記載されたものがある。同文献に記載された熱交換器においては、伝熱管を収容するケースの筒状の本体部を、所定の２つの部材を接合することにより構成している。このような構成によれば、ケースの構成部品の総数を少なくし、熱交換器の製造コストを低減する上で好ましいものとなる。
【０００３】
しかしながら、熱交換器の製造コストをより低減することが望まれる。これに対し、前記従来技術においては、ケースの本体部を２つの部材で構成しているものの、これら２つの部材を異なる製造プロセスによって別々に製作し、準備したのでは、やはりそれらの製造コストが高くなりがちである。したがって、この点において、未だ改善すべき余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、伝熱管を収容するケースの製造コストを従来よりも低減することが可能な熱交換器を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される熱交換器は、伝熱管を内部に収容するケースを備え、このケースは、前記伝熱管の上下前後を囲む上壁部、下壁部、前壁部、後壁部、ならびに熱交換用媒体の流入口および流出口を有するケース本体部を備え、このケース本体部は、第１および第２の部材を接合することにより構成されている、熱交換器であって、前記第１および第２の部材のそれぞれは、前記上壁部または下壁部とされる主板部と、この主板部から屈曲した状態で起立し、かつ前記前壁部または後壁部とされる起立板部と、前記主板部および起立板部のいずれかに設けられて前記流入口または流出口とされる開口部とを有しており、前記第１および第２の部材どうしは、前記主板部および起立板部のそれぞれの外周の形状ならびにサイズ、前記主板部に対する前記起立板部の屈曲角度、および前記開口部の配置、形状ならびにサイズが、実質的に同一であることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、ケース本体部の構成部材の数を少なくできることは勿論のこと、ケース本体部を構成する第１および第２の部材については、同種の原材料から同一のプロセスを経て製造された同一または殆ど同一の部品とすることができる。たとえば、第１および第２の部材を金属板から製造する場合、この金属板には、同一の型を用いて打ち抜き加工を施すことにより、主板部および起立板部の外周や開口部を打ち抜いた複数の中間品を製造し、かつこれら複数の中間品に同一の曲げ加工を施すことによって主板部に対して起立板部を一定の角度で屈曲させればよく、このような工程を経て、本発明において用いられる第１および第２の部材の双方を得ることができる。したがって、本発明によれ
ば、第１および第２の部材の製造コスト、ひいては熱交換器全体の製造コストを、従来よりも低減することができる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、前記起立板部として、前記主板部の前後両端縁の一方から起立し、かつ前記開口部が非切欠き状に形成されている主起立板部と、他方から起立し、かつ前記主起立板部よりも起立高さが低い補助起立板部とを有しており、前記ケース本体部は、前記１および第２の部材の互いに対応する主起立板部と補助起立板部との先端部どうしが接合された２つの接合部を有し、前記熱交換用媒体の流入口および流出口は、前記各接合部からオフセットされている。
【００１０】
このような構成によれば、熱交換用媒体の流入口や流出口の周縁に接合部が存在しないようにし、これら流入口や流出口にダクト類やその他の部材を適切に接続することが可能となる。より具体的には、前記流入口には、熱交換用媒体をケースに向けて供給してくるダクトなどの部材が接続される場合が多い。また、流出口にも、この流出口から流出する熱交換済みの媒体を所望の位置に導くためのダクトなどの部材が接続される場合がある。前記した構成とは異なり、流入口や流出口の周縁に接合部が存在したのでは、この接合部が流入口や流出口の周縁の表面に段差を生じさせる要因となって、ダクトなどの所定の部材を流入口や流出口の周縁に適切に密接させることが困難となる虞がある。これに対し、前記構成によれば、そのような虞を適切に回避することができる。なお、起立板部として、主起立板部と補助起立板部とを設けて、これらの先端部どうしを接合する構成によれば、それらの位置合わせや溶接作業が容易となり、第１および第２の部材どうしを接合する作業の容易化が図られる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記２つの接合部のうち、高さが低い方の接合部は、前記ケース内における熱交換用媒体の流れ方向上流側に位置するように構成されている。
【００１２】
このような構成によれば、本発明に係る熱交換器が、たとえば潜熱回収用途に用いられた場合において、この潜熱回収に伴って発生するドレン水（凝縮水）が、接合部に向けて進行することを防止するのに好ましいものとなる。接合部が、たとえば溶接部である場合、この部分にドレン水が進行することは腐食防止などの観点から好ましいものではないが、前記構成によれば、そのようなことを適切に回避することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、前記主板部には、前記伝熱管との間に形成される隙間を小さくするための段部が形成されており、前記第１および第２の部材どうしは、前記段部の配置、形状ならびにサイズについても、実質的に同一とされている。
【００１４】
このような構成によれば、段部の存在により、ケースの上壁部および下壁部と伝熱管との間の隙間が小さくなるため、熱交換効率が高められるといった効果が期待できることは勿論のこと、第１および第２の部材のそれぞれの段部についても、同一のプロセスで形成することが可能となり、製造コストの低減化を図る上で一層好ましいものとなる。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す熱交換器の分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】図１に示す熱交換器のケースを構成する第１および第２の部材の製造途中工程を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る熱交換器の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１〜図４は、本発明が適用された熱交換器の一例を示している。図１および図２によく表われているように、本実施形態の熱交換器ＨＥは、２種類の伝熱管１，２と、これら伝熱管１，２を内部に収容するケースＣとを具備している。
【００１９】
本実施形態の熱交換器ＨＥは、たとえば温水装置の構成要素として用いられ、バーナ（図示略）によって発生された燃焼ガスから複数の伝熱管１，２を利用して熱回収を行ない、複数の伝熱管１，２内を流通する湯水（不凍液を含む）を加熱する機能を有する。ただし、この熱交換器ＨＥは、潜熱回収用の熱交換器であり、この熱交換器ＨＥの前段には、顕熱回収用の別の熱交換器（図示略）が設けられ、この熱交換器を通過して顕熱が回収された後の燃焼ガスが熱交換器ＨＥに供給される。
【００２０】
複数の伝熱管１，２は、ともに平面視長円状の複数の螺旋状管体が略同心の重ね巻き状に配された構成を有している。伝熱管１は、一般給湯に利用される湯水の加熱用であるのに対し、伝熱管２は、温水暖房に利用される湯水（不凍液を含む）の加熱用であるため、これらのサイズは相違している。伝熱管１の下端寄りおよび上端寄り部分は、略水平に延びる直管部１０ａ，１０ｂとされており、これらはケースＣの側板６０を貫通し、かつ入水口３０および出湯口３１をそれぞれ有する一対のヘッダ３Ａ，３Ｂに接続されている。伝熱管２も同様であり、この伝熱管２の下端寄りおよび上端寄り部分は、略水平に延びる直管部２０ａ，２０ｂとされ、これらはケースＣの側板６１を貫通し、かつ入水口４０および出湯口４１をそれぞれ有する一対のヘッダ４Ａ，４Ｂに接続されている。
【００２１】
ケースＣは、略直方体状であり、左右両端が開口したケース本体部５を有している。このケース本体部５の左右両端の開口は、前記した側板６０，６１によって閉塞される。ケース本体部５は、伝熱管１，２を囲む上壁部５０ａ、下壁部５０ｂ、前壁部５１ａ、後壁部５１ｂを有している。（図３および図４も参照）。後壁部５１ｂには、燃焼ガスの流入口５２ａ，５３ａが形成され、かつ前壁部５１ａには、熱回収がなされた燃焼ガスの流出口５２ｂ，５３ｂが形成されている。流入口５２ａおよび流出口５２ｂは、伝熱管１に対応し、流入口５３ａおよび流出口５３ｂは、伝熱管２に対応する。図４に示すように、伝熱管１，２どうしの間は、仕切板９０により仕切られている。
【００２２】
ケース本体部５は、第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２を接合することにより構成されている。第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２は、ともに金属板にプレス加工を施して構成されたものであるが、後述するように、同一のプロセスを経て製造された同一または殆ど同一の部品である。
【００２３】
図２において、第１の部材Ｍ１は、主板部５０、この主板部５０の前後両端縁から屈曲した状態で起立した主起立板部５１Ａならびに補助起立板部５１Ｂ、開口部５２，５３、段部５４ａ〜５４ｃ、およびドレン水用の孔部５５を有している。主板部５０は、ケース本体部５の下壁部５０ｂとされる部分である。主起立板部５１Ａおよび補助起立板部５１Ｂは、ケース本体部５の前壁部５１ａの一部および後壁部５１ｂの一部とされる部分であり、主起立板部５１Ａの方が補助起立板部５１Ｂよりも起立高さが高くされている。開口部５２，５３は、流出口５２ｂ，５３ｂとされる部分であり、主起立板部５１Ａに非切欠き状に形成されている。段部５４ａ〜５４ｃは、主板部５０の所定箇所を主板部５０の厚み方向に張り出させた部分であり、図３および図４に示すように、伝熱管１，２の下面部
と主板部５０との隙間を小さくするためのものである。伝熱管１，２の下面部の高さＨ１〜Ｈ３は相違するため、段部５４ａ〜５４ｃの高さも互いに相違している。なお、段部５４ａ〜５４ｃは、伝熱管１，２の下面部に接触するように（前記隙間を無くした状態に）形成することもできる。ドレン水用の孔部５５は、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って発生するドレン水をケースＣの外部に排出するためのものであり、主板部５０のうち主起立板部５１Ａ寄りの位置に設けられている。図面上は省略するが、このドレン水用の孔部５５には、ドレン水を所望箇所に導くための配管部材を接続するための部材が取り付けられる。
【００２４】
図２において、第２の部材Ｍ２は、第１の部材Ｍ１と比較して、ドレン水用の孔部５５を有しない点が相違するものの、それ以外の各部の形状、サイズ、配置などは全て同一（製造上の誤差を無視し得る実質同一）である。このため、第２の部材Ｍ２については、第１の部材Ｍ１に用いた符号と同一の符号を適宜付している。ただし、第２の部材Ｍ２の主板部５０は、ケースＣの上壁部５０ａとされ、開口部５２，５３は、流入口５２ａ，５３ａとされる。
【００２５】
第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２は、次のようなプロセスを経て製造することができる。すなわち、まず原材料となる金属板にプレス加工を施すことにより、図５に示すような形態の中間品Ｍ’を複数製造する。各中間品Ｍ’は、段部５４ａ〜５４ｃが形成された主板部５０、これに繋がった主起立板部および補助起立板部に相当する部分５１Ａ’，５１Ｂ’、ならびに開口部５２，５３を有している。次いで、各中間品Ｍ’を、同図の仮想線Ｌ１，Ｌ２で示す箇所に沿って屈曲させる。このことにより、主板部５０から起立した主起立板部５１Ａおよび補助起立板部５１Ｂが形成され、第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２の完成品または完成品に近いものが得られる。第１の部材Ｍ１については、ドレン水用の孔部５５を追加で設けるが、第２の部材Ｍ２については、前記した一連の工程のみでよい。なお、第１の部材Ｍ１に、ドレン水用の孔部５５を追加で設けることに代えて、たとえば第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２の双方にドレン水用の孔部５５を設けておき、第２の部材Ｍ２については、ドレン水用の孔部５５を適当な部材を用いて閉塞するといった手段を採用してもよい。
【００２６】
ケース本体部５は、第２の部材Ｍ２が第１の部材Ｍ１を１８０°回転させたのと同様な格好とされた状態において、これら第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２どうしを対向させて接合することにより構成されている。この接合に際しては、主起立板部５１Ａおよび補助起立板部５１Ｂの先端部どうしを突き合わせて溶接する手段が採用されている（図３を参照）。したがって、ケース本体部５には、後壁部５１ｂおよび前壁部５１ａに位置する２つの接合部Ｊ１，Ｊ２が設けられる。流入口５２ａ，５３ａおよび流出口５２ｂ，５３ｂは、接合部Ｊ１，Ｊ２から適当な寸法だけケースＣの上下高さ方向にオフセットされている。また、接合部Ｊ１，Ｊ２の高さは互いに相違するが、高さが低い方の接合部Ｊ１は、燃焼ガスの流入口５２ａ，５３ａ寄りであって、ケースＣ内における燃焼ガス流れ方向の上流側に位置している。
【００２７】
なお、第１の部材Ｍ１の段部５４ａ，５４ｂは、伝熱管１の下面部の段差に対応してその高さが相違したものとされていたが、図３によく表われているように、伝熱管１は、前壁部５１ａ寄りの部分と後壁部５１ｂ寄りの部分とでは高低差があり、この伝熱管１の上面部には、下面部に対応した形状の段差がある。このため、第２の部材Ｍ２の段部５４ａ，５４ｂは、第１の部材Ｍ１の段部５４ａ，５４ｂと同一形状ならびにサイズに形成されているにも拘わらず、伝熱管１の上面部に対して適切に対向して接近または接触する。
【００２８】
次に、前記した熱交換器ＨＥの作用について説明する。
【００２９】
まず、ケース本体部５を構成する第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２については、図５などを参照して説明したとおり、同一のプロセスを経て製造された殆ど同一の部品ということができる。したがって、第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２を互いに異なるプロセスで製造する場合と比較すると、それらの製造コストを廉価にし、熱交換器ＨＥの全体の製造コストを低減するのに好ましいものとなる。第１および第２の部材Ｍ１，Ｍ２の接合は、主起立板部５１Ａと補助起立板部５１Ｂとの先端部を突き合わせて溶接すればよいために、それらの接合作業も容易である。
【００３０】
燃焼ガスの流入口５２ａ，５３ａの周縁には、燃焼ガスの供給ダクトなどの部材が接続される。また、流出口５２ｂ，５３ｂの周縁にも、排気トップと称される排ガスガイド部材が接続される場合がある。これに対し、この熱交換器ＨＥにおいては、流入口５２ａ，５３ａや流出口５２ｂ，５３ｂは、接合部Ｊ１，Ｊ２からオフセットされた位置にあり、流入口５２ａ，５３ａや流出口５２ｂ，５３ｂの周縁は、凹凸などの無い平面状にすることができる。したがって、この平面状の部分に対して、前記した供給ダクトやその他の部材を適切に当接させて接続することもできる。
【００３１】
接合部Ｊ１は、接合部Ｊ２とは異なり、ケースＣの比較的高さが低い位置にある。ただし、この接合部Ｊ１は、燃焼ガス流れ方向の上流に位置しているために、潜熱回収に伴って発生した酸性のドレン水が、燃焼ガスの流れに乗って接合部Ｊ１に向けて飛散してくるといったことは抑制される。また、ケースＣは、ドレン水の排水が促進されるように、ドレン水用の孔部５５が設けられている下壁部５０ｂの前部側を後部側よりもやや低くするように設定される。このように設定された場合、ドレン水が接合部Ｊ１に接触することがより適切に抑制される。ケースＣは、たとえば耐酸性を有するステンレス製とされるが、溶接が施された接合部Ｊ１に酸性のドレン水が多く接触することは接合部Ｊ１の腐食を適切に防止する観点からすると余り好ましいものではなく、この熱交換器ＨＥにおいてはそのような不具合も適切に抑制される。
【００３２】
図６は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００３３】
図６に示す実施形態においては、ケースＣの下壁部５０ｂに燃焼ガスの流入口５２ａが設けられ、かつ上壁部５０ａに燃焼ガスの流出口５２ｂが設けられている。流入口５２ａからケースＣ内に流入した燃焼ガスは、複数の伝熱管１の各所に作用しつつ流出口５２ｂに向けて進行し、熱回収を終えた燃焼ガスはこの流出口５２ｂからケースＣの外部に適切に排出される。本実施形態から理解されるように、燃焼ガスの流入口および流出口は、前壁部や後壁部に代えて、下壁部や上壁部に設けた構成とすることができる。もちろん、燃焼ガスの流入口と流出口とは、その位置関係を反対にすることも可能である。たとえば、図６に示した構成とは反対に、上壁部５０ａの開口部を流入口５２ａとし、下壁部５０ｂの開口部を流出口５２ｂとしてもかまわない。さらに、図１〜図４に示した実施形態とは反対に、前壁部５１ａに設けられた開口部を流入口５２ａ，５３ａとし、後壁部５１ｂに設けられた開口部を流出口５２ｂ，５３ｂとしてもかまわない。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３５】
本発明でいう第１および第２の部材のそれぞれの構成要素としては、ケースの上壁部または下壁部とされる主板部、ケースの前壁部または後壁部とされる起立板部、熱交換用媒体の流入口または流出口とされる開口部が具備されていればよく、第１および第２の部材が、前記した構成要素以外の要素をさらに備えた構成とされていてもかまわない。起立板部としては、上述の実施形態のように長さが相違する主起立板部および補助起立板部の双
方が設けられていることが好ましいものの、やはりこれとは異なり、主板部に対して１つの起立板部のみが設けられた構成とすることもできる。第１および第２の部材どうしは、主板部および起立板部のそれぞれの外周の形状ならびにサイズ、主板部に対する起立板部の屈曲角度、および開口部の配置、形状ならびにサイズが、実質的に同一であればよい。このような構成であれば、第１および第２の部材を、同種の原材料から同一のプロセスを経て製造される同一部品、または殆ど同一の部品として、製造コストの削減を図ることができるからである。
【００３６】
伝熱管は、螺旋状管体を用いたものに限らず、たとえば直状管、Ｕ字管、蛇行状のフレキシブル管などを用いた構成とすることもできる。また、１つのケース内に２種類の伝熱管を収容した構成に代えて、１種類の伝熱管のみを収容した構成とすることができることは言うまでもない。熱交換用媒体としては、燃焼ガス以外の種々の流体を用いることができる。したがって、本発明に係る熱交換器は、潜熱回収用に限らないことに加え、湯水加熱用途以外の種々の用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
ＨＥ    熱交換器
Ｃ      ケース
Ｍ１，Ｍ２  第１および第２の部材
Ｊ１，Ｊ２    接合部
１，２  伝熱管
５      ケース本体部
５０    主板部
５０ａ  上壁部
５０ｂ  下壁部
５１Ａ  主起立板部（起立板部）
５１Ｂ  補助起立板部（起立板部）
５１ａ  前壁部
５１ｂ  後壁部
５２，５３    開口部
５２ａ，５３ａ    燃焼ガスの流入口（熱交換用媒体の流入口）
５２ｂ，５３ｂ    燃焼ガスの流出口（熱交換用媒体の流出口）
５４ａ〜５４ｃ    段部
【図１】
2011252629.tif 000003
【図２】
2011252629.tif 000004
【図３】
2011252629.tif 000005
【図４】
2011252629.tif 000006
【図５】
2011252629.tif 000007
【図６】
2011252629.tif 000008