特許 7284077 分岐管の製造方法および分岐管付き熱交換器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】分岐管の製造方法および分岐管付き熱交換器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 41/02 20060101AFI20230523BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20230523BHJP

   F28F 1/32 20060101ALI20230523BHJP

   F24H 9/00 20220101ALI20230523BHJP

   F16L 13/08 20060101ALI20230523BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

F16L41/02

F28D7/16 D

F28F1/32 F

F24H9/00 A

F16L13/08

B23K1/00 330H

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019218781

(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公開番号】P2021089013

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】阿部 進

(72)【発明者】

【氏名】星野 健太

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－００３０１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－１７００８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２９４０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３５６４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８０８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ４１／０２

Ｆ２８Ｄ ７／１６

Ｆ２８Ｆ １／３２

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ１６Ｌ １３／０８

Ｂ２３Ｋ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管と、穴部を有した管体とで構成された分岐管の製造方法に於いて、前記管体の穴部に、前記連結管の圧入部を圧入し、Ｃ形ろう材を、その下端が前記連結管の前記圧入部に当接する位置で前記管体の外周に沿わせて前記管体に嵌着し、前記連結管を前記圧入部が上、前記筒部が下に位置する略下向きの姿勢で炉中ろう付けする分岐管の製造方法。

【請求項2】

平行に並んだ複数のフィンプレートと、該フィンプレートに対して直交する方向から貫通した複数のフィンパイプとを有し、該フィンパイプの端部同士を接続すると共に前記フィンプレートの長さ方向に開口した穴部を有したＵ字状の管体と、前記穴部に圧入される圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管とからなる分岐管を備えた熱交換器の製造方法に於いて、前記フィンパイプの軸方向に沿った棒ろう材を、前記フィンプレートの前記フィンパイプに近接しかつ前記穴部が開口した方向に設けられたろう材用穴に配置し、Ｃ形ろう材をその下端が前記連結管の前記圧入部に当接する位置で前記管体の外周に沿わせて前記管体に嵌着し、前記棒ろう材が前記フィンパイプよりも上で、かつ前記連結管を前記圧入部が上、前記筒部が下に位置する略下向きの姿勢で炉中ろう付けする分岐管付き熱交換器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、給湯機の熱交換器等に使用される分岐管および分岐管付き熱交換器の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のフィンチューブ式の熱交換器では、例えば上下左右に一定の間隔で配設され、被加熱流体としての水が流れる複数本のフィンパイプと、フィンパイプの軸線方向に沿って所定の間隔をおいて配列された複数枚のフィンプレートとで構成され、フィンプレートにはフィンパイプを通すための複数の貫通孔が形成されていた。
そして、貫通孔にはフィンプレート表面から隆起したバーリングと、ろう材を挿通させるためのろう材用孔とが形成され、フィンパイプは、ろう材用孔に挿通されたろう材によって、複数の貫通孔の各々のバーリングの内縁とろう付けされてフィンプレートに固定されていた。（例えば、特許文献１参照）

【0003】

又、フィンパイプはＵ字管を介して連通連結され、蛇行した熱交換流路を形成しており、熱交換流路の出口側のＵ字管の１つは、加熱されたフィンパイプ内の被加熱流体、ここでは給湯用の温水の温度を検知する温度サーミスタからなる温度検知手段を取り付ける連結管が設けられた分岐管が接続されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－８０８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところでこの従来のものでは、フィンパイプやＵ字管や分岐管本体は、曲げ加工により所定形状に形成するための加工性を考慮して銅管が使用されるのに対して、分岐管に取り付ける連結管は切削加工にて製作された真ちゅう製のものが使用されていた。
そして、分岐管本体に連結管をろう付けする場合、炉中ろう付けすると真ちゅうは高温により脱亜鉛現象を起こして、材質変化による強度不足、表面粗度不良および外観不良などの不具合が発生するため、分岐管本体に連結管を手ろう付けしていた。
そのため、製造工程が煩雑になり、製作に時間とコストがかかるといった問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上記課題を解決するために、請求項１の分岐管の製造方法では、圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管と、穴部を有した管体とで構成された分岐管の製造方法に於いて、前記管体の穴部に、前記連結管の圧入部を圧入し、Ｃ形ろう材を、その下端が前記連結管の前記圧入部に当接する位置で前記管体の外周に沿わせて前記管体に嵌着し、前記連結管を前記圧入部が上、前記筒部が下に位置する略下向きの姿勢で炉中ろう付けするものである。

【0007】

また、請求項２の分岐管付き熱交換器の製造方法では、行に並んだ複数のフィンプレートと、該フィンプレートに対して直交する方向から貫通した複数のフィンパイプとを有し、該フィンパイプの端部同士を接続すると共に前記フィンプレートの長さ方向に開口した穴部を有したＵ字状の管体と、前記穴部に圧入される圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管とからなる分岐管を備えた熱交換器の製造方法に於いて、前記フィンパイプの軸方向に沿った棒ろう材を、前記フィンプレートの前記フィンパイプに近接しかつ前記穴部が開口した方向に設けられたろう材用穴に配置し、Ｃ形ろう材をその下端が前記連結管の前記圧入部に当接する位置で前記管体の外周に沿わせて前記管体に嵌着し、前記棒ろう材が前記フィンパイプよりも上で、かつ前記連結管を前記圧入部が上、前記筒部が下に位置する略下向きの姿勢で炉中ろう付けするものである。

【発明の効果】

【0008】

この発明の請求項１によれば、圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管と、穴部を有した管体とで構成された分岐管の製造方法に於いて、前記管体の穴部に、前記連結管の圧入部を圧入し、Ｃ形ろう材を、その一端が前記連結管に当接する位置で前記管体に嵌着し、前記連結管が略下向きの姿勢で炉中ろう付けするので、炉内の高温によりＣ形ろう材が溶けると、管体の外周を伝って、Ｃ形ろう材の一端の下方に位置する穴部と圧入部との圧入している部分に流れ込んでろう付けされ、分岐管の製造の工数を大幅に削減できるものである。

【0009】

また、請求項２によれば、平行に並んだ複数のフィンプレートと、該フィンプレートに対して直交する方向から貫通した複数のフィンパイプとを有し、該フィンパイプの端部同士を接続すると共に前記フィンプレートの長さ方向に開口した穴部を有したＵ字状の管体と、前記穴部に圧入される圧入部と、該圧入部よりも大径の筒部とを有した連結管とからなる分岐管を備えた熱交換器の製造方法に於いて、前記フィンパイプの軸方向に沿った棒ろう材を、前記フィンプレートの前記フィンパイプに近接しかつ前記穴部が開口した方向に設けられたろう材用穴に配置し、Ｃ形ろう材をその一端が前記連結管に当接する位置で前記管体に嵌着し、前記棒ろう材が前記フィンパイプよりも上で、かつ前記連結管が略下向きの姿勢で炉中ろう付けするので、フィンパイプが棒ろう材によってフィンプレートに固定されるのと同時に、分岐管の管体の穴部と連結管の圧入部のろう付けも行うことができ、熱交換器の製造の工数を大幅に削減できるものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】この発明の一実施形態の分岐管を備えた給湯装置の概略構成図。

【図2】図１ のＡ － Ａ 線による断面図。

【図3】温度検知手段を取り付けた分岐管の分解斜視図。

【図4】温度検知手段を取り付けた分岐管の要部断面図。

【図5】連結管を圧入した管体にＣ形ろう材を嵌着したた分岐管の要部断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本発明に係る発明の１実施形態を図面に基づいて説明する。
１は所定の端末（ 給湯栓等） で使用される湯を生成する給湯装置、２は灯油等の燃油を気化するアルミダイキャスト製の気化器、３は気化器２に備えられ燃油を気化可能な温度まで加熱する気化器ヒータ、４は気化器２の下部に位置し、気化器２で気化された気化ガスと一次空気とを予混合するアルミダイキャスト製の混合室で、前記気化器２と混合室４とで燃油を気化させる気化部５を形成するものである。

【0012】

６は混合室４上部で気化器２の背面側に備えられ、混合室４で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部で、この燃焼部６と気化部５とでバーナを構成するものである。
また、７は気化器２ と一体的に形成され、気化器２の背面で燃焼部６上に突出した複数個の吸熱フィンで、燃焼時には燃焼熱を気化熱として気化器２にフィードバックして、気化器ヒータ３の通電量を極力抑えるものである。

【0013】

８は気化器２に燃油を噴霧するノズル、９はノズル８に送油管１０を介して燃油を圧送する電磁ポンプ、１１は燃焼ファンで、燃焼ファン１１は送風路１２を介して気化器２の入口および燃焼部６とカバー枠１３との間の空気室１４とに連通し、吸込口１５より吸引した燃焼空気を、気化器２には予混合用の一次空気として供給し、空気室１４には気化器２側方を通り混合室４の下方から燃焼部６で燃焼される二次空気として供給するものである。

【0014】

１６は内部に燃焼室１７を形成すると共に熱交換器１８を備えた燃焼缶体で、熱交換器１８は、燃焼室１７においてバーナ（燃焼部６） の燃焼により発生した熱（燃焼炎および燃焼ガスからの熱）を複数枚のフィンプレート１９を介してフィンパイプ２０に吸収させ、フィンパイプ２０を流通する水を加熱するフィンチューブ式の熱交換器からなり、フィンパイプ２０はＵ字管２１を介して連通連結され、蛇行した熱交換流路を形成するものであり、熱交換器１８を通過した燃焼ガスは排気口２２より機外に排気される。

【0015】

２３は給水源から供給される水を熱交換器１８における前記熱交換流路の流入口に流通させる給水管、２４は熱交換器１８における前記熱交換流路の流出口に接続され、熱交換器１８で加熱された湯を所定箇所に設けられた給湯栓（ 図示せず） に供給する給湯管、２５は給水管２３ から分岐した給水バイパス管、２６は給湯管２４と給水バイパス管２５との接続部に設けられ、給湯管２４からの湯と給水バイパス管２５からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁である。なお、フィンパイプ２０とＵ字管２１と給水管２３と給湯管２４と給水バイパス管２５とで水が流通する給湯回路を構成するものである。

【0016】

前記熱交換器１８は、上下左右に一定の間隔で配設され、被加熱流体としての水が流れる複数本のフィンパイプ２０（この実施形態では１０本のフィンパイプ２０）と、フィンパイプ２０の軸線方向に沿って所定の間隔をおいて配列された複数枚のフィンプレート１９ とで構成されており、フィンプレート１９にはフィンパイプ２０を通すための複数の貫通孔２６（フィンプレート１９表面から隆起した貫通孔２６のバーリング２６ａと、ろう材を挿通させるためのろう材用孔２６ｂも含む）が形成され、フィンパイプ２０は、ろう材用孔２６ｂに挿通されたろう材によって、複数の貫通孔２６の各々のバーリング２６ａの内縁とろう付けされてフィンプレート１９に固定されるものである。
なお、上下左右に配設されたフィンパイプ２０には、同一の被加熱流体、ここでは給湯用の水が流通するものである。

【0017】

各フィンプレート１９は、複数のフィンパイプ２０のうち上下段に矩形状に配置された４本のフィンパイプ２０で囲まれる矩形空間の略中央部に略ひし形状のバーリング孔２７（この実施形態では１枚のフィンプレート１９当たり４つのバーリング孔２７）が形成され、バーリング孔２７に連続してフィンプレート１９の下縁まで切り欠き部２８（この実施形態では１枚のフィンプレート１９当たり４つの切り欠き部２８）が形成されており、切り欠き部２８が形成されていることによってフィンパイプ２０間のフィンプレート１９が局部的に過剰に加熱されるのを抑制できるものである。
なお、切り欠き部２８は、フィンプレート１９の下縁まで形成されているとしたが、ここでの下縁とは、図面（図２）の上下方向に合わせて下縁と表現したまでで、本質的には、フィンプレート１９の下縁とは、燃焼ガスの流れ方向の上流側に位置するフィンプレート１９縁側を意味しているものである。

【0018】

また、フィンプレート１９表面から隆起したバーリング孔２７のバーリング２７ａは、図２に示されているように、フィンプレート１９の正面視（フィンパイプ２０の軸線方向から見て）において、４辺の直線部２７ｂとそれらの直線部２７ｂ間をつなぐ曲線部２７ｃとを有しており、それらが一体となって略ひし形状をなしているものである。
なお、バーリング２７ａの高さは、バーリング２６ａの高さよりも僅かに低い高さとされているものである。

【0019】

前記各フィンプレート１９の左右両側縁には、直角方向に折れ曲げられ、燃焼缶体１６の内壁に対してろう付け接合される側縁折り曲げ片２９が設けられ、各フィンプレート１９の上縁であって、上段の隣接するフィンパイプ２０の間の位置には、直角方向に折れ曲げられ、燃焼ガスを上段のフィンパイプ２０の後流側に案内する上縁折り曲げ片３０（この実施形態では１枚のフィンプレート１９当たり４つの上縁折り曲げ片３０）が設けられているものである。

【0020】

次に分岐管３１について説明する。
分岐管３１はＵ字状の銅管からなる管体３２と、圧入部３３と該圧入部３３よりも大径の筒部３４と該筒部３４の上部に形成された鍔部３５とを有した銅製の連結管３６とからなり、前記管体３２のＵ字状の略中央には、前記連結管３３の圧入部３３が圧入されるように穴部３７が形成され、該穴部３７の開口方向は、管体３２のＵ字が形成する平面に対する垂直方向よりＵ字の外側へ傾斜して設けられているものである。

【0021】

又、前記連結管３６の略中心には、加熱されたフィンパイプ２０内の被加熱流体、ここでは給湯用の温水の温度を検知する温度サーミスタからなる温度検知手段３８を取り付ける取付孔３９が形成されているものである。

【0022】

そして、前記取付孔３９にはゴム製のＯリング４０がはめ込まれてシールし、該Ｏリング４０の中空部分には温度検知手段３８を取り付けるものである。
そしてその状態で連結管３６から温度検知手段３８が外れないように、クイックファスナーなどの留め具４１を使用して外れるのを防止するものである。

【0023】

次に分岐管３１単体でのろう付けについて説明する。
管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３を圧入した状態で、図５のように連結管３６が下になるように位置させ、Ｃ形ろう材４２の一端を管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３が圧入している部分に当接するように管体３２に嵌着する。
前記Ｃ形ろう材４２は、管体３２の外周に沿い、管体３２の円断面において周方向に１８０°より長い全長を有している。

【0024】

したがって、Ｃ形ろう材４２の一端を管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３が圧入している部分に当接するように管体３２に嵌着する時、Ｃ形ろう材４２は管体３２を挟み込むようにしているため、Ｃ形ろう材４２はそれ自体の形状により適切な位置に保持されるものである。
そして、その状態で炉内に入れると、Ｃ形ろう材４２が溶けて管体３２の外周を伝って、管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３が圧入している部分に流れ込み、それにより管体３２の穴部３７と連結管３６の圧入部３３がろう付けされるものである。

【0025】

このように、連結管３６を管体３２と同じ銅製とすることで、炉中ろう付けしても真ちゅう製のように脱亜鉛現象を起こして不具合が発生することがない。
更に、連結管３６が下になるように位置させ、Ｃ形ろう材４２の一端を管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３が圧入している部分に当接するように管体３２に嵌着させた状態で炉中ろう付けを行うことにより、炉内の高温によりＣ形ろう材４２が溶けると、管体３２の外周を伝って、Ｃ形ろう材４２の一端の下方に位置する穴部３７と圧入部３３との圧入している部分に流れ込んでろう付けされ、分岐管３１の製造の工数を大幅に削減できるものである。

【0026】

次に熱交換器の製造でフィンパイプ２０をフィンプレート１９に固定するために炉中ろう付けするときに、同時に分岐管３１の管体３２と連結管３６とをろう付けする場合について説明する。

【0027】

まず、熱交換器１８のフィンプレート１９の貫通孔２６にフィンパイプ２０を通し、更に貫通孔２６のろう材用孔２６ｂに棒ろう材を挿通した状態で、フィンパイプ２０の端部同士をＵ字管２１を介して連通連結する。
このとき、熱交換流路の出口側のフィンパイプ２０の端部同士を、連結管３６が下になるようにした分岐管３１により連通連結する。

【0028】

そして、その状態でＣ形ろう材４２の一端を管体３２の穴部３７に連結管３６の圧入部３３が圧入している部分に当接するように管体３２に嵌着させてから、熱交換器１８を炉中ろう付けすることにより、フィンパイプ２０がろう材用孔２６ｂに挿通された棒ろう材によって、複数の貫通孔２６の各々のバーリング２６ａの内縁とろう付けされてフィンプレート１９に固定されるのと同時に、分岐管３１の管体３２の穴部３７と連結管３６の圧入部３３のろう付けも行うことができ、熱交換器１８の製造の工数を大幅に削減できるものである。

【符号の説明】

【0029】

３１ 分岐管
３２ 管体
３３ 圧入部
３４ 筒部
３６ 連結管
３７ 穴部
４２ Ｃ形ろう材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】