知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072953
(43)【公開日】2024-05-29
(54)【発明の名称】熱交換器およびこれを備えた温水装置
(51)【国際特許分類】
F28F 9/02 20060101AFI20240522BHJP
F28F 9/18 20060101ALI20240522BHJP
F28D 1/047 20060101ALI20240522BHJP
F24H 9/00 20220101ALI20240522BHJP
F28D 7/10 20060101ALI20240522BHJP
【ＦＩ】
F28F9/02 G
F28F9/18
F28D1/047 B
F24H9/00 A
F28D7/10 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022183861
(22)【出願日】2022-11-17
(71)【出願人】
【識別番号】000004709
【氏名又は名称】株式会社ノーリツ
(74)【代理人】
【識別番号】100120514
【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 雅人
(72)【発明者】
【氏名】和田 憲英
(72)【発明者】
【氏名】堀内 健吾
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 秀行
(72)【発明者】
【氏名】中村 明信
【テーマコード（参考）】
3L036
3L065
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L036AA04
3L036AA42
3L065CA17
3L103AA01
3L103AA10
3L103BB43
3L103CC06
3L103CC27
3L103DD06
3L103DD42
3L103DD68
(57)【要約】
【課題】製造作業の煩雑化などを抑制しつつ、伝熱管がヘッダ部から不当な熱応力を受けることを適切に防止可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】加熱用媒体が内部に供給されるケース１の側壁部１０ａの外面側に配され、かつ複数の伝熱管２の端部２０が挿通する複数の孔部４２を有し、複数の伝熱管２の内部に連通するチャンバ５９を形成しているヘッダ部Ｈを、備えている、熱交換器ＨＥであって、ヘッダ部Ｈの各孔部４２の周縁部から側壁部１０ａ側に突出し、かつ各伝熱管２の端部２０に外嵌している筒状のバーリング部４３と、バーリング部４３の前端周縁部４３ａの一部から側壁部１０ａ側に部分的に延出し、かつ先端部が側壁部１０ａに当接する延出部４４と、をさらに備えている。
【選択図】 図６
【解決手段】加熱用媒体が内部に供給されるケース１の側壁部１０ａの外面側に配され、かつ複数の伝熱管２の端部２０が挿通する複数の孔部４２を有し、複数の伝熱管２の内部に連通するチャンバ５９を形成しているヘッダ部Ｈを、備えている、熱交換器ＨＥであって、ヘッダ部Ｈの各孔部４２の周縁部から側壁部１０ａ側に突出し、かつ各伝熱管２の端部２０に外嵌している筒状のバーリング部４３と、バーリング部４３の前端周縁部４３ａの一部から側壁部１０ａ側に部分的に延出し、かつ先端部が側壁部１０ａに当接する延出部４４と、をさらに備えている。
【選択図】 図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱用媒体が内部に供給されるケースと、
このケース内に収容され、かつ前記ケースの側壁部に設けられている複数の孔部を介して前記ケースの外部に端部が引き出されている複数の伝熱管と、
前記側壁部の外面側に配され、かつ前記複数の伝熱管の前記端部が挿通する複数の孔部を有し、前記複数の伝熱管の内部に連通するチャンバを形成しているヘッダ部と、
を備えている、熱交換器であって、
前記ヘッダ部の前記複数の孔部の周縁部から前記ケースの前記側壁部側に突出するように設けられ、かつ前記各伝熱管の前記端部に外嵌している筒状の複数のバーリング部と、
前記各バーリング部の前端周縁部の一部から前記ケースの前記側壁部側に部分的に延出するように設けられ、かつ先端部が前記側壁部に当接する延出部と、
をさらに備えていることを特徴とする、熱交換器。
このケース内に収容され、かつ前記ケースの側壁部に設けられている複数の孔部を介して前記ケースの外部に端部が引き出されている複数の伝熱管と、
前記側壁部の外面側に配され、かつ前記複数の伝熱管の前記端部が挿通する複数の孔部を有し、前記複数の伝熱管の内部に連通するチャンバを形成しているヘッダ部と、
を備えている、熱交換器であって、
前記ヘッダ部の前記複数の孔部の周縁部から前記ケースの前記側壁部側に突出するように設けられ、かつ前記各伝熱管の前記端部に外嵌している筒状の複数のバーリング部と、
前記各バーリング部の前端周縁部の一部から前記ケースの前記側壁部側に部分的に延出するように設けられ、かつ先端部が前記側壁部に当接する延出部と、
をさらに備えていることを特徴とする、熱交換器。
【請求項2】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記延出部は、基端部の幅よりも前記先端部の幅の方が狭い構成とされている、熱交換器。
前記延出部は、基端部の幅よりも前記先端部の幅の方が狭い構成とされている、熱交換器。
【請求項3】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記各伝熱管の前記端部と前記バーリング部との相互間に、前記バーリング部の前記前端周縁部側の外方部分からロウ材が進入しているロウ付け部を、さらに備えている、熱交換器。
前記各伝熱管の前記端部と前記バーリング部との相互間に、前記バーリング部の前記前端周縁部側の外方部分からロウ材が進入しているロウ付け部を、さらに備えている、熱交換器。
【請求項4】
請求項３に記載の熱交換器であって、
前記各伝熱管の前記端部が水平方向に延び、かつ前記ケースが上下高さ方向に起立した所定のロウ付け可能姿勢にある場合において、前記延出部は、前記バーリング部の最上部を避けた位置にある、熱交換器。
前記各伝熱管の前記端部が水平方向に延び、かつ前記ケースが上下高さ方向に起立した所定のロウ付け可能姿勢にある場合において、前記延出部は、前記バーリング部の最上部を避けた位置にある、熱交換器。
【請求項5】
請求項３に記載の熱交換器であって、
前記各バーリング部に設けられる前記延出部として、複数の延出部を備えており、
これら複数の延出部の先端部の相互間の内幅は、前記各バーリング部の内径よりも大きい、熱交換器。
前記各バーリング部に設けられる前記延出部として、複数の延出部を備えており、
これら複数の延出部の先端部の相互間の内幅は、前記各バーリング部の内径よりも大きい、熱交換器。
【請求項6】
請求項５に記載の熱交換器であって、
前記複数の延出部は、これらの先端部側ほど前記複数の延出部の内幅が漸次大きくなる先広がり傾斜状である、熱交換器。
前記複数の延出部は、これらの先端部側ほど前記複数の延出部の内幅が漸次大きくなる先広がり傾斜状である、熱交換器。
【請求項7】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記ヘッダ部のうち、前記各バーリング部と前記延出部との境界部には、この境界部の周辺部と比較して強度が部分的に小さくされた脆弱部が設けられている、熱交換器。
前記ヘッダ部のうち、前記各バーリング部と前記延出部との境界部には、この境界部の周辺部と比較して強度が部分的に小さくされた脆弱部が設けられている、熱交換器。
【請求項8】
請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器と、
この熱交換器の前記ケース内に前記加熱用媒体を供給する加熱用媒体供給手段と、
を備えていることを特徴とする、温水装置。
この熱交換器の前記ケース内に前記加熱用媒体を供給する加熱用媒体供給手段と、
を備えていることを特徴とする、温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば給湯装置の構成要素などとして用いられる熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。
【背景技術】
【0002】
熱交換器としては、たとえば特許文献１，２に記載のものがある。
これらの文献に記載の熱交換器は、給湯装置などに組み込まれて湯水加熱に用いられるものであり、燃焼ガスなどの加熱用媒体が供給されるケース内に、複数の伝熱管が収容されている。複数の伝熱管の端部は、ケースの側壁部に設けられた孔部を貫通して外部に引き出されており、この部分にはヘッダ部が取付けられている。ヘッダ部内には、複数の伝熱管内どうしを連通させるチャンバが形成されており、複数の伝熱管のそれぞれの内部は、前記チャンバを介して互いに連通している。したがって、ヘッダ部を利用し、複数の伝熱管における所定の湯水流通を適切に実行させることが可能である。
これらの文献に記載の熱交換器は、給湯装置などに組み込まれて湯水加熱に用いられるものであり、燃焼ガスなどの加熱用媒体が供給されるケース内に、複数の伝熱管が収容されている。複数の伝熱管の端部は、ケースの側壁部に設けられた孔部を貫通して外部に引き出されており、この部分にはヘッダ部が取付けられている。ヘッダ部内には、複数の伝熱管内どうしを連通させるチャンバが形成されており、複数の伝熱管のそれぞれの内部は、前記チャンバを介して互いに連通している。したがって、ヘッダ部を利用し、複数の伝熱管における所定の湯水流通を適切に実行させることが可能である。
【0003】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。
【0004】
すなわち、ヘッダ部を伝熱管の端部に取付ける場合、このヘッダ部は、できる限りケースの側壁部に広い面積で当接しないようにすることが望まれる。ヘッダ部がケースの側壁部に広い面積で当接していると、ケース内に燃焼ガスなどの加熱用媒体が供給されることにより、ケースの側壁部が温度上昇した場合に、ヘッダ部もこれと同様に温度上昇して大きな熱応力が発生し、これが伝熱管に作用することとなり、伝熱管に歪みなどを生じさせる原因となるからである。
このようなことを解消する手段として、特許文献１においては、ヘッダ部をケースの側壁部から離間させた配置に設けている。ところが、このような手段によれば、ヘッダ部の位置決めが難しいものとなり、製造の容易化を図る観点からすると改善の余地がある。
一方、特許文献２においては、ケースの側壁部とヘッダ部との相互間に、スペーサとしての板材を介在させているため、ヘッダ部の位置決めの確実化を図ることが可能である。ところが、このような手段によれば、スペーサとしての板材を用いるため、全体の部品点数が多くなって、製造作業の煩雑化や製造コストの増加を招く虞がある。したがって、この場合においても改善の余地がある。
このようなことを解消する手段として、特許文献１においては、ヘッダ部をケースの側壁部から離間させた配置に設けている。ところが、このような手段によれば、ヘッダ部の位置決めが難しいものとなり、製造の容易化を図る観点からすると改善の余地がある。
一方、特許文献２においては、ケースの側壁部とヘッダ部との相互間に、スペーサとしての板材を介在させているため、ヘッダ部の位置決めの確実化を図ることが可能である。ところが、このような手段によれば、スペーサとしての板材を用いるため、全体の部品点数が多くなって、製造作業の煩雑化や製造コストの増加を招く虞がある。したがって、この場合においても改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－３２４９４号公報
【特許文献2】特許第６８９５０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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り、製造作業の煩雑化や製造コストの増加などをできる限り抑制しつつ、ケースの側壁部の温度上昇時に、伝熱管がヘッダ部から不当な熱応力を受けることを適切に防止することが可能な熱交換器、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【0008】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、加熱用媒体が内部に供給されるケースと、このケース内に収容され、かつ前記ケースの側壁部に設けられている複数の孔部を介して前記ケースの外部に端部が引き出されている複数の伝熱管と、前記側壁部の外面側に配され、かつ前記複数の伝熱管の前記端部が挿通する複数の孔部を有し、前記複数の伝熱管の内部に連通するチャンバを形成しているヘッダ部と、を備えている、熱交換器であって、前記ヘッダ部の前記複数の孔部の周縁部から前記ケースの前記側壁部側に突出するように設けられ、かつ前記各伝熱管の前記端部に外嵌している筒状の複数のバーリング部と、前記各バーリング部の前端周縁部の一部から前記ケースの前記側壁部側に部分的に延出するように設けられ、かつ先端部が前記側壁部に当接する延出部と、をさらに備えていることを特徴としている。
【0009】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、ヘッダ部の各バーリング部に設けられた延出部の先端部は、ケースの側壁部の外面に当接しているため、ヘッダ部の位置決め作業、つまりケースの側壁部からヘッダ部までの離間距離を所望寸法に規定するようにして、伝熱管にヘッダ部を取付ける作業を的確に図ることが可能である。ヘッダ部の位置決めは、熱交換器の組立作業時において、延出部の先端部をケースの側壁部に当接させるだけで行なわれる。離間距離を規定するための専用部材（スぺーサ）を、別途用いる必要もない。したがって、ヘッダ部の取付け作業、ひいては熱交換器全体の製造作業の容易化を図り、熱交換器の生産性の向上、ならびに製造コストの低減を好適に図ることが可能である。伝熱管の端部には、ヘッダ部の筒状のバーリング部が外嵌しているため、これらの嵌合連結状態を安定したものとする効果も得られる。
第２に、延出部の先端部は、ケースの側壁部に当接しているものの、その当接面積は小さいものとすることが可能である。したがって、たとえばヘッダ部がケースの側壁部に広い面積で当接している場合とは異なり、ケース内に加熱用媒体が供給されることによってケースの側壁部が温度上昇した場合に、ヘッダ部もそれと同様に温度上昇して大きな熱応力が発生して伝熱管に作用することを解消することが可能となる。したがって、ヘッダ部の熱応力に起因して伝熱管に歪みが生じる不具合も適切に抑制することが可能である。
第１に、ヘッダ部の各バーリング部に設けられた延出部の先端部は、ケースの側壁部の外面に当接しているため、ヘッダ部の位置決め作業、つまりケースの側壁部からヘッダ部までの離間距離を所望寸法に規定するようにして、伝熱管にヘッダ部を取付ける作業を的確に図ることが可能である。ヘッダ部の位置決めは、熱交換器の組立作業時において、延出部の先端部をケースの側壁部に当接させるだけで行なわれる。離間距離を規定するための専用部材（スぺーサ）を、別途用いる必要もない。したがって、ヘッダ部の取付け作業、ひいては熱交換器全体の製造作業の容易化を図り、熱交換器の生産性の向上、ならびに製造コストの低減を好適に図ることが可能である。伝熱管の端部には、ヘッダ部の筒状のバーリング部が外嵌しているため、これらの嵌合連結状態を安定したものとする効果も得られる。
第２に、延出部の先端部は、ケースの側壁部に当接しているものの、その当接面積は小さいものとすることが可能である。したがって、たとえばヘッダ部がケースの側壁部に広い面積で当接している場合とは異なり、ケース内に加熱用媒体が供給されることによってケースの側壁部が温度上昇した場合に、ヘッダ部もそれと同様に温度上昇して大きな熱応力が発生して伝熱管に作用することを解消することが可能となる。したがって、ヘッダ部の熱応力に起因して伝熱管に歪みが生じる不具合も適切に抑制することが可能である。
【0010】
本発明において、好ましくは、前記延出部は、基端部の幅よりも前記先端部の幅の方が狭い構成とされている。
【0011】
このような構成によれば、延出部の先端部とケースの側壁部との当接面積を、より小さくし、ヘッダ部の熱応力が伝熱管に及ぶ現象を抑制する上で一層好ましいものとなる。
【0012】
本発明において、好ましくは、前記各伝熱管の前記端部と前記バーリング部との相互間に、前記バーリング部の前記前端周縁部側の外方部分からロウ材が進入しているロウ付け部を、さらに備えている。
【0013】
このような構成によれば、前記ロウ付け部を利用し、ヘッダ部のバーリング部と伝熱管との接合を適切に図ることが可能である。バーリング部の長さを長くとれば、ロウ付け部のボリュームを大きくし、ロウ付け強度を高めることも容易に達成することが可能である。
【0014】
本発明において、好ましくは、前記各伝熱管の前記端部が水平方向に延び、かつ前記ケースが上下高さ方向に起立した所定のロウ付け可能姿勢にある場合において、前記延出部は、前記バーリング部の最上部を避けた位置にある。
【0015】
このような構成によれば、前記ロウ付け部を設けるためのロウ付け作業を容易かつ適切に行なうことができる。すなわち、熱交換器の製造工程において、ケースを所定のロウ付
け可能姿勢に設定し、伝熱管の端部とヘッダ部のバーリング部とをロウ付けする手法としては、バーリング部の前端周縁部の最上部の近傍部分であって、伝熱管の端部の最上部の位置にロウ材を塗布してから、これを加熱溶融させる手法が挙げられる。前記構成によれば、前記したロウ材の塗布が行なわれる位置に、ヘッダ部の延出部が存在しないようにすることができるため、前記したロウ付け作業を支障なく適切に行なうことが可能である。
け可能姿勢に設定し、伝熱管の端部とヘッダ部のバーリング部とをロウ付けする手法としては、バーリング部の前端周縁部の最上部の近傍部分であって、伝熱管の端部の最上部の位置にロウ材を塗布してから、これを加熱溶融させる手法が挙げられる。前記構成によれば、前記したロウ材の塗布が行なわれる位置に、ヘッダ部の延出部が存在しないようにすることができるため、前記したロウ付け作業を支障なく適切に行なうことが可能である。
【0016】
本発明において、好ましくは、前記各バーリング部に設けられる前記延出部として、複数の延出部を備えており、これら複数の延出部の先端部の相互間の内幅は、前記各バーリング部の内径よりも大きい。
【0017】
このような構成によれば、熱交換器の製造工程において、伝熱管の端部に複数の延出部およびバーリング部を外嵌させる場合に、伝熱管と複数の延出部との相互間の隙間を大きくできるため、複数の延出部が前記外嵌作業の支障にならないようにすることが可能である。一方、伝熱管とバーリング部との相互間の隙間は小さくできるため、それらの嵌合状態の安定化が適切に図られる。
【0018】
本発明において、好ましくは、前記複数の延出部は、これらの先端部側ほど前記複数の延出部の内幅が漸次大きくなる先広がり傾斜状である。
【0019】
このような構成によれば、熱交換器の製造工程として、ヘッダ部の複数の延出部およびバーリング部を、伝熱管の端部に外嵌させる作業を行なう場合に、複数の延出部を伝熱管の端部に対して円滑に外嵌させ易くなり、前記作業の一層の容易化ならびに迅速化を図ることが可能となる。
【0020】
本発明において、好ましくは、前記ヘッダ部のうち、前記各バーリング部と前記延出部との境界部には、この境界部の周辺部と比較して強度が部分的に小さくされた脆弱部が設けられている。
【0021】
このような構成によれば、次のような効果がえられる。
すなわち、伝熱管の端部にヘッダ部を取付ける際の作業性をよくするなどの理由から、延出部を外開き状に傾斜させるように曲げ変形させる場合、脆弱部の位置を、その曲げ変形の起点とすることができる。このようにすると、延出部の曲げ変形の影響が、バーリング部に及ばないようになり、バーリング部が不当に歪むことを回避することが可能である。
すなわち、伝熱管の端部にヘッダ部を取付ける際の作業性をよくするなどの理由から、延出部を外開き状に傾斜させるように曲げ変形させる場合、脆弱部の位置を、その曲げ変形の起点とすることができる。このようにすると、延出部の曲げ変形の影響が、バーリング部に及ばないようになり、バーリング部が不当に歪むことを回避することが可能である。
【0022】
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、本発明の第１の側面により提供される熱交換器と、この熱交換器の前記ケース内に前記加熱用媒体を供給する加熱用媒体供給手段と、を備えていることを特徴としている。
【0023】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。
【0024】
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】
【0025】
【図1】本発明に係る熱交換器の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
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。
【0027】
【0028】
図３，図４に示すように、本実施形態の熱交換器ＨＥは、たとえばバーナ８（加熱用媒体供給手段の具体例に相当）と組み合わされ、給湯装置などの温水装置ＷＨを構成するのに利用される。バーナ８においては、燃料ガスまたは液体燃料が燃焼し、その燃焼ガス（加熱用媒体の具体例に相当）は熱交換器ＨＥのケース１内に供給される。このことにより、複数の胴パイプ３９および伝熱管２の内部を流通している湯水は加熱され、温水が生成される。
【0029】
熱交換器ＨＥの構成を、以下により具体的に説明する。
この熱交換器ＨＥの複数の胴パイプ３９は、ケース１の複数の側壁部１０ｂ～１０ｄの内面に沿って設けられており、湯水加熱のための燃焼ガスからの吸熱に加え、複数の側壁部１０ｂ～１０ｄを冷却し、これらが過熱状態となることを防止する役割をも果たす。これら複数の胴パイプ３９は、ケース１の側壁部１０ａの外面部に設けられたヘッダ部７Ａ，７Ｂを介して接続されている。胴パイプ３９の入水口３８に供給された湯水は、図１の破断線の矢印で示すように、胴パイプ３９および複数のヘッダ部７Ａ，７Ｂを通過する。その後は、複数の伝熱管２および後述するヘッダ部Ｈ内を流れてから出湯口３７に到達する。
この熱交換器ＨＥの複数の胴パイプ３９は、ケース１の複数の側壁部１０ｂ～１０ｄの内面に沿って設けられており、湯水加熱のための燃焼ガスからの吸熱に加え、複数の側壁部１０ｂ～１０ｄを冷却し、これらが過熱状態となることを防止する役割をも果たす。これら複数の胴パイプ３９は、ケース１の側壁部１０ａの外面部に設けられたヘッダ部７Ａ，７Ｂを介して接続されている。胴パイプ３９の入水口３８に供給された湯水は、図１の破断線の矢印で示すように、胴パイプ３９および複数のヘッダ部７Ａ，７Ｂを通過する。その後は、複数の伝熱管２および後述するヘッダ部Ｈ内を流れてから出湯口３７に到達する。
【0030】
図４に表われているように、ヘッダ部７Ａ，７Ｂにおいては、ケース１の側壁部１０ａに、内側部分が凹状のカバー部材７ａ，７ｂが接合されていることにより、これらカバー部材７ａ，７ｂと側壁部１０ａとの相互間に、湯水流通用のチャンバが形成されている。これらヘッダ部７Ａ，７Ｂは、本発明（請求項に記載の発明）でいうヘッダ部には相当しない。
複数のヘッダ部Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ）が、本発明でいうヘッダ部に相当する。ただし、その詳細は後述する。
複数のヘッダ部Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ）が、本発明でいうヘッダ部に相当する。ただし、その詳細は後述する。
【0031】
複数の伝熱管２は、図２および図３に示すように、たとえばプレート状の複数のフィン９に挿通して接合されたフィンチューブタイプであり、ケース１内に横架設されて上下および水平方向に複数並んでいる。各伝熱管２の両端部２０は、ケース１の側壁部１０ａ，１０ｃを貫通し、ケース１の外部に引き出されている。
【0032】
熱交換器ＨＥは、複数のヘッダ部Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ）をさらに備えており、これらヘッダ
部Ｈの構成に大きな特徴がある。
複数のヘッダ部Ｈのうち、１つのヘッダ部Ｈ（Ｈｂ）は、最下段の胴パイプ３９の端部３９ｂと伝熱管２の端部２０とを接続している。一方、これ以外の他の複数のヘッダ部Ｈ（Ｈａ）は、複数の伝熱管２の端部２０どうしを接続している。最下段の胴パイプ３９は、複数の伝熱管２と同様に、本発明でいう伝熱管に含まれる（以下、最下段の胴パイプ３９およびその端部３９ｂについては、特別に区別していない限りは、伝熱管２およびその端部２０と同様な部位であるとして説明を進める）。
部Ｈの構成に大きな特徴がある。
複数のヘッダ部Ｈのうち、１つのヘッダ部Ｈ（Ｈｂ）は、最下段の胴パイプ３９の端部３９ｂと伝熱管２の端部２０とを接続している。一方、これ以外の他の複数のヘッダ部Ｈ（Ｈａ）は、複数の伝熱管２の端部２０どうしを接続している。最下段の胴パイプ３９は、複数の伝熱管２と同様に、本発明でいう伝熱管に含まれる（以下、最下段の胴パイプ３９およびその端部３９ｂについては、特別に区別していない限りは、伝熱管２およびその端部２０と同様な部位であるとして説明を進める）。
【0033】
図５～図８によく表われているように、各ヘッダ部Ｈは、ヘッダベース４と、ヘッダカバー５とが組み合わされて構成されている。これらはともに金属製であり、かつ正面視略長円状である。
ヘッダカバー５は、ケース１の側壁部１０ａに対向する片面側が凹状に窪んだカップ状の部材である。
ヘッダベース４は、ヘッダカバー５の先端周壁部が嵌合する外周壁部４０、この外周壁部４０が外周縁に連設され、かつケース１の側壁部１０ａに対向する主壁部４１、この主壁部４１に設けられ、かつ一対の伝熱管２の端部２０が挿通している一対の孔部４２を備えている。ヘッダベース４とヘッダカバー５との両者の内側には、一対の伝熱管２の端部２０の内部に連通し、一対の伝熱管２の一方から他方への湯水流通を可能とするチャンバ５９が設けられている。
ヘッダカバー５は、ケース１の側壁部１０ａに対向する片面側が凹状に窪んだカップ状の部材である。
ヘッダベース４は、ヘッダカバー５の先端周壁部が嵌合する外周壁部４０、この外周壁部４０が外周縁に連設され、かつケース１の側壁部１０ａに対向する主壁部４１、この主壁部４１に設けられ、かつ一対の伝熱管２の端部２０が挿通している一対の孔部４２を備えている。ヘッダベース４とヘッダカバー５との両者の内側には、一対の伝熱管２の端部２０の内部に連通し、一対の伝熱管２の一方から他方への湯水流通を可能とするチャンバ５９が設けられている。
【0034】
ヘッダベース４は、バーリング部４３、延出部４４、および脆弱部４５を、さらに具備している。
【0035】
バーリング部４３は、主壁部４１のうち、各孔部４２の周縁部からケース１の側壁部１０ａ側に突出する円筒状の部位であり、主壁部４１に一体形成されている。このバーリング部４３は、伝熱管２の端部２０に外嵌し、かつロウ付け部Ｂｒを介して端部２０にロウ付けされている（図５および図６（ａ）では、ロウ付け部Ｂｒを黒塗り部分として示しているが、図６（ｂ）では、ロウ付け部Ｂｒの一部分のみを仮想線で概略的に示している）。ロウ付け部Ｂｒは、伝熱管２の端部２０の外周面とバーリング部４３の内周面との相互間の領域に、バーリング部４３の前端周縁部４３ａ側の外方部分からロウ材が進入した構成である。
【0036】
延出部４４は、バーリング部４３の前端周縁部４３ａの一部からケース１の側壁部１０ａ側に部分的に延出し、かつ側壁部１０ａに当接する部位であり、バーリング部４３に一体形成されている。本実施形態では、１つのバーリング部４３に、２つの延出部４４が設けられている。
【0037】
図８（ｂ）によく表われているように、各延出部４４は、基端部よりも先端部の方が幅が狭い側面視略三角状である。また、図８（ａ）によく表われているように、２つの延出部４４は、これらの先端部側ほど、これら２つの延出部４４の内幅が漸次大きくなる先広がり傾斜状であり、２つの延出部４４の先端部の相互間の内幅Ｌａは、バーリング部４３の内径Ｄａよりも大きい。なお、バーリング部４３の内径Ｄａは、伝熱管２の端部２０の外径に対応する寸法である。
【0038】
脆弱部４５は、バーリング部４３と延出部４４との境界部に設けられており、かつこの境界部の周辺部と比較して強度が部分的に小さくされた部位である。本実施形態においては、脆弱部４５は、前記境界部のうち、凹溝部４５ａが設けられた部位である。凹溝部４５ａは、バーリング部４３の周方向に一連に延びる凹溝部として設けられた構成、あるいは前記周方向に断続的に並ぶ複数の凹溝部として設けられた構成のいずれであってもよい。この脆弱部４５は、複数の延出部４４を、図８（ａ）に示した外開き状に設定すべく、
各延出部４４に矢印Ｎａ方向の力を作用させた際に、各延出部４４の変形の起点となる。このことにより、この各延出部４４の変形による影響（Ｎａ方向の力の影響）は、バーリング部４３に大きくは及ばないこととなる。したがって、バーリング部４３に歪みが生じないようにし、その寸法精度を良好に維持可能である。
各延出部４４に矢印Ｎａ方向の力を作用させた際に、各延出部４４の変形の起点となる。このことにより、この各延出部４４の変形による影響（Ｎａ方向の力の影響）は、バーリング部４３に大きくは及ばないこととなる。したがって、バーリング部４３に歪みが生じないようにし、その寸法精度を良好に維持可能である。
【0039】
図７に示すように、延出部４４は、バーリング部４３の最上部Ｐを避けた位置に設けられている（同図において、符号ＶＬは、バーリング部４３の中心を通過する鉛直線を示している。）。バーリング部４３に設けられている２つの延出部４４は、上下高さ方向に離間しており、上側に位置する一方の延出部４４は、バーリング部４３の最上部Ｐから適当な角度α１，α２だけオフセットされた配置にある。
【0040】
図９は、２つの伝熱管２の端部２０に、ヘッダ部Ｈのヘッダベース４を取付ける作業の一例を示している。同図においては、各伝熱管２の端部２０が側壁部１０ａから上向きに突出するように熱交換器ＨＥが横倒しに設定された姿勢で、各伝熱管２の端部２０の上側からヘッダベース４が降ろされている。このことにより、各伝熱管２の端部２０にバーリング部４３を外嵌させる。また、延出部４４の先端部が側壁部１０ａに当接するまで、ヘッダベース４を降ろす。このことにより、側壁部１０ａからヘッダ部Ｈのバーリング部４３までの距離、あるいは主壁部４１までの距離などを所望の距離に正確に規定することが可能である。
【0041】
なお、図９（ｂ）に示したように、伝熱管２の端部２０にバーリング部４３を外嵌させる組み付け作業を終えた後には、端部２０に、拡管処理が施される。この拡管処理を終えた後に、既述したロウ付け部Ｂｒが設けられている。図５および図６において、伝熱管２の端部２０の最先端部に、フレア部２１が形成されているが、これは前記拡管処理により形成されたものである。
【0042】
熱交換器ＨＥの製造工程において、ヘッダ部Ｈの前記したロウ付け部Ｂｒを設ける作業を行なう場合、熱交換器ＨＥは、図１～図４に示すように、各伝熱管２の端部２０が水平方向に延び、ケース１が上下高さ方向に起立した姿勢に設定される。この姿勢は、ロウ付け部Ｂｒを適切に設けることが可能なロウ付け可能姿勢の一例に相当する。熱交換器ＨＥがそのようなロウ付け可能姿勢にある場合、延出部４４は、バーリング部４３の最上部Ｐを避けた配置となる。
【0043】
ロウ付け部Ｂｒを設けるためのロウ付け作業は、図１０に示すように、伝熱管２の端部２０の外周面の最上部に、たとえばペースト状のロウ材Ｂｒ’を塗着し、かつこれを加熱溶融させて行なう。これに対し、本実施形態においては、延出部４４がバーリング部４３の最上部Ｐを避けた位置にあるため、ロウ材Ｂｒ’の前記した塗着に支障を生じないようにすることが可能である。図１０に示した状態において、ロウ材Ｂｒ’を加熱溶融させると、その溶融ロウ材は、伝熱管２の端部２０の外周面に沿って下方に流れていき、その際の過程において、端部２０の外周面とバーリング部４３の内周面との微小な隙間内に溶融ロウ材を進入させていくことができる。前記隙間への溶融ロウ材の進入は、伝熱管２の端部２０の全周にわたって行なわせることが可能である。
【0044】
次に、前記した熱交換器ＨＥおよび温水装置ＷＨの作用について説明する。
【0045】
各ヘッダ部Ｈの延出部４４の先端部は、ケース１の側壁部１０ａに当接しているものの、その当接面積は小さい。本実施形態とは異なり、たとえばヘッダ部Ｈとケース１の側壁部１０ａとの当接面積が大きい場合には、ケース１内に燃焼ガスが供給されることにより側壁部１０ａの温度が相当な高温に上昇した際に、ヘッダ部Ｈがその影響を大きく受けてこのヘッダ部Ｈに大きな熱応力が発生し、これが側壁部１０ａおよびこの側壁部１０ａに
貫通している伝熱管２の端部２０に強く作用する虞がある。これに対し、本実施形態によれば、そのようなことを適切に防止または抑制し、ヘッダ部Ｈから伝熱管２の端部２０に不当な熱応力が及び難くすることが可能である。
貫通している伝熱管２の端部２０に強く作用する虞がある。これに対し、本実施形態によれば、そのようなことを適切に防止または抑制し、ヘッダ部Ｈから伝熱管２の端部２０に不当な熱応力が及び難くすることが可能である。
【0046】
一方、ケース１の側壁部１０ａに対するヘッダ部Ｈの位置決めは、図９を参照して説明したように、各バーリング部４３に設けられた延出部４４の先端部を、ケース１の側壁部１０ａに当接させることにより図られている。このため、ヘッダ部Ｈの位置決め作業は容易であり、しかもヘッダ部Ｈを所望の位置に配置させることを高精度で行なうことも可能となる。ケース１の側壁部１０ａとヘッダ部Ｈとの相対的な位置決めを図るための専用部材（スぺーサ）を、別途用いる必要もない。したがって、熱交換器ＨＥの製造作業の容易化を図り、熱交換器の生産性の向上、ならびに製造コストの低減を好適に図ることが可能である。
【0047】
本実施形態においては、伝熱管２の端部２０に対し、ヘッダ部Ｈの筒状のバーリング部４３が外嵌していることに加え、端部２０には、拡管処理が施された上で、ロウ付け部Ｂｒを介してロウ付けされているため、伝熱管２に対するヘッダ部Ｈの取付け強度を高くすることができる。図７および図１０を参照して説明したように、ヘッダ部Ｈの延出部４４は、ロウ付け作業時において、ロウ材Ｂｒ’が塗布される箇所（最上部Ｐ）を避けているため、ロウ付け作業をより適切に行なうことが可能である。
【0048】
図８を参照して説明したように、ヘッダ部Ｈの２つの延出部４４の先端部の相互間の内幅Ｌａは、バーリング部４３の内径Ｄａよりも大きく、しかも内幅Ｌａは、延出部４４の先端部側ほど漸次大きくなる先広がり傾斜状である。このため、図９に示すように、ヘッダベース４を伝熱管２の端部２０に組み付ける作業を行なう際には、２つの延出部４４を伝熱管２の端部２０に外嵌させ易くなり、ひいては延出部４４に引き続いて端部２０にバーリング部４３を外嵌させる作業も容易となる。
【0049】
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および温水装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【0050】
上述の実施形態においては、１つのバーリング部４３に２つの延出部４４が設けられているが、本発明はこれに限定されず、延出部４４の具体的な数は限定されない。延出部４４を複数設ける場合、１つのヘッダ部Ｈにおいて、これら複数の延出部４４の全てが一直線上に並んだ配置にはならないようにすることが好ましい。また、延出部４４は、先端部側ほど幅狭な側面視略三角状とされているが、これとは異なる形状（たとえば、側面視略矩形状なと）とすることもできる。延出部４４の具体的な突出寸法なども限定されない。
【0051】
上述の実施形態にといては、バーリング部４３と延出部４４との境界部に、脆弱部４５を設けるための手段として、凹溝部４５ａを設けているが、本発明はこれに限らない。本発明における脆弱部は、前記境界部を部分的な薄肉部としたり、あるいは凹溝部に代えて、バーリング部４３の周方向に延びるスリットを設けるなどの手段を採用することも可能である。
【0052】
ヘッダ部は、２つの伝熱管の端部どうしを接続するだけではなく、３以上の伝熱管の端部どうしを接続するものとして構成することもできる。また、入水口や出湯口を備えた入水用または出湯用のヘッダ部として構成することもできる。
熱交換器に複数のヘッダ部が具備されている場合、これら複数のヘッダ部の全てが、本発明の意図する構成とされていなくてもよく、一部のヘッダ部の構成が本発明の意図する構成であれば、それは本発明の技術的範囲に属することとなる。
熱交換器に複数のヘッダ部が具備されている場合、これら複数のヘッダ部の全てが、本発明の意図する構成とされていなくてもよく、一部のヘッダ部の構成が本発明の意図する構成であれば、それは本発明の技術的範囲に属することとなる。
【0053】
伝熱管は、直管状のものに限らず、蛇行状、あるいは螺旋状などのものを用いることもできる。先にも述べたが、上述の実施形態の胴パイプ３９を、本発明でいう伝熱管に含めることができる。
本発明に係る温水装置は、熱交換器の上側から下側に燃焼ガスを進行させる逆燃焼式に限らず、たとえば燃焼ガスの進行方向がそれとは反対の正燃焼式のものとすることが可能である。また、加熱用媒体としては、燃焼ガスに代えて、たとえばコージェネレーションシステムなどで生成される高温の排ガスなどを用いることも可能である。したがって、本発明でいう加熱用媒体供給手段としては、バーナ以外の手段を採用することができる。
本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限らない。
本発明に係る温水装置は、熱交換器の上側から下側に燃焼ガスを進行させる逆燃焼式に限らず、たとえば燃焼ガスの進行方向がそれとは反対の正燃焼式のものとすることが可能である。また、加熱用媒体としては、燃焼ガスに代えて、たとえばコージェネレーションシステムなどで生成される高温の排ガスなどを用いることも可能である。したがって、本発明でいう加熱用媒体供給手段としては、バーナ以外の手段を採用することができる。
本発明に係る熱交換器は、給湯装置用のものに限らない。
【符号の説明】
【0054】
ＨＥ 熱交換器
ＷＨ 温水装置
Ｂｒ ロウ付け部
Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ） ヘッダ部
１ ケース
１０ａ 側壁部
２ 伝熱管
２０ 端部（伝熱管の）
４ ヘッダベース（ヘッダ部の）
４３ バーリング部
４３ａ 前端周縁部（バーリング部の）
４４ 延出部
４５ 脆弱部
５ ヘッダカバー
５９ チャンバ（ヘッダ部の）
８ バーナ
ＷＨ 温水装置
Ｂｒ ロウ付け部
Ｈ（Ｈａ，Ｈｂ） ヘッダ部
１ ケース
１０ａ 側壁部
２ 伝熱管
２０ 端部（伝熱管の）
４ ヘッダベース（ヘッダ部の）
４３ バーリング部
４３ａ 前端周縁部（バーリング部の）
４４ 延出部
４５ 脆弱部
５ ヘッダカバー
５９ チャンバ（ヘッダ部の）
８ バーナ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】