特許 7555283 熱交換器

(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】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F24H 9/00 20220101AFI20240913BHJP

   F28D 1/04 20060101ALI20240913BHJP

   F28F 1/32 20060101ALI20240913BHJP

   F28F 9/013 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F24H9/00 D

F24H9/00 A

F28D1/04 Z

F28F1/32 Z

F28F9/013 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021021443

(22)【出願日】2021-02-15

(65)【公開番号】P2022123959

(43)【公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】福元 津留美

(72)【発明者】

【氏名】森 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 悠也

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９９９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０８８１７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－０３００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－０９６２３０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２８Ｄ １／００ － １３／００

Ｆ２８Ｆ １／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、該筐体が有する対向する一対の側板間で所定間隔を存して複数配置された板状の吸熱フィンと、前記吸熱フィンと共に前記筐体の前記側板を貫通して該側板に支持された通水管とを備え、バーナが収容される燃焼筐及び前記バーナで生成される燃焼排気を排気する排気ダクトに連結される熱交換器において、
前記筐体の前記側板に、前記通水管の貫通位置と異なる位置から該筐体の内方に突出して前記吸熱フィンのうちの最端部に位置する吸熱フィンに当接する内方隆起部が設けられており、該内方隆起部は、前記側板の外周縁よりも内側において、前記側板に対して隙間なく膨出する形状をなしていることを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

請求項１記載の熱交換器において、
前記筐体が有する一対の側板のうちの一方を第１の側板とし、他方を第２の側板とし、前記第１の側板は、前記通水管が貫通する貫通孔を備えて該貫通孔に前記筐体の外側から前記通水管が挿入されるものであり、前記第２の側板は、前記通水管が貫通する貫通孔を備えて該貫通孔に前記筐体の内側から前記通水管が挿入されるものであるとき、
前記第１の側板の前記貫通孔には、前記筐体の内方に向かって突出する内向きバーリングが形成されており、
前記内方隆起部は、少なくとも前記第２の側板に設けられていることを特徴とする熱交換器。

【請求項3】

請求項２記載の熱交換器において、
前記第２の側板の前記貫通孔には、前記筐体の外方に向かって突出する外向きバーリングが形成されていることを特徴とする熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通水管を流れる液体を加熱する熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、バーナ等の燃焼装置から得られる燃焼排気が通過する角筒状の筐体の内部に通水管を位置させ、筐体の内部で通水管が貫通する多数の吸熱フィンから熱を導くことによって、通水管を流れる液体を加熱する熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この種の熱交換器においては、両側板を貫通する通水管と両側板とは、拡管により固定され、各吸熱フィンを貫通する通水管と各吸熱フィンとはロウ付けにより固定される。このとき、各吸熱フィンには、通水管の貫通孔にバーリングが形成されていることにより、隣り合う吸熱フィン同士の間隔は一定となる。

【0004】

しかし、上記のような構造では、両側板と吸熱フィンとが位置決めされないため、側板及び吸熱フィンの各貫通孔への通水管の挿入作業を行うとき、両側板と吸熱フィンとの相関位置にバラツキが生じる不具合がある。

【0005】

また、他の熱交換器としては、側板における通水管の貫通孔にバーリングを形成したものが知られている（特許文献２参照）。側板のバーリングは、筐体の内方に向かって突出して形成されている。これにより、バーリングの突出方向先端に最端位置の吸熱フィンを当接させることで吸熱フィンと側板とを位置決めすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００８－２６７８０４号公報

【文献】特開平９－３０３８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

筐体の側板の貫通孔に設けたバーリングによって側板と吸熱フィンとの位置決めを行う場合、対向する２つの側板の両方にバーリングを設ける必要がある。このとき、夫々の側板に形成されるバーリングは、筐体の内方に向かって突出するように設けられる。そして、通水管を一方の側板の外側から貫通孔へ挿入するときには、バーリングの突出方向に沿った挿入が行われるので、挿入が容易である。

【0008】

しかし、他方の側板のバーリングも筐体の内方に向かって突出するので、その突出方向は、通水管の挿入方向と反対方向となっている。このため、他方の側板の貫通孔へ通水管を挿入するときには、通水管は筐体の内側から側板の貫通孔へ挿入され、このときに、通水管の端縁とバーリングの突出方向の先端とが当接干渉して、挿入作業が円滑に行えず、作業性が低下する不都合がある。

【0009】

上記の点に鑑み、本発明は、通水管の側板への挿入作業性を低下させることなく、吸熱フィンと側板との高精度に位置決めされた固定状態を得ることができる熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

かかる目的を達成するために、本発明は、筐体と、該筐体が有する対向する一対の側板間で所定間隔を存して複数配置された板状の吸熱フィンと、前記吸熱フィンと共に前記筐体の前記側板を貫通して該側板に支持された通水管とを備え、バーナが収容される燃焼筐及び前記バーナで生成される燃焼排気を排気する排気ダクトに連結される熱交換器において、前記筐体の前記側板に、前記通水管の貫通位置と異なる位置から該筐体の内方に突出して前記吸熱フィンのうちの最端部に位置する吸熱フィンに当接する内方隆起部が設けられており、該内方隆起部は、前記側板の外周縁よりも内側において、前記側板に対して隙間なく膨出する形状をなしていることを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、筐体の側板に、筐体の内方に突出する突出部を設け、当該突出部を最端部に位置する吸熱フィンに当接させる。これにより、側板と吸熱フィンとが、内方隆起部の突出寸法に応じた間隔寸法で高精度に位置決めされる。従って、側板に対する吸熱フィンの位置が固定された状態で維持される。

【0012】

側板の内方隆起部は、通水管の貫通位置と異なる位置に設けることで、最端部に位置する吸熱フィンと側板との間の通気量を少なくすることができる。これによれば、バーナの燃焼排気等の熱気流が筐体を通過するとき、熱気流の通過に伴う側板での吸熱を抑制することができ、熱交換効率を向上させることができる。

【0013】

更に、本発明の側板に設けた内方隆起部により、従来のような、通水管の挿入方向と反対方向に突出するバーリングを側板に形成することなく、吸熱フィンが高精度に位置決めされるので、通水管の側板への挿入作業も円滑に行うことができる。

【0014】

なお、側板の内方隆起部は、通水管の貫通位置と異なる位置に１以上の適宜の数だけ設ければよいが、複数の内方隆起部を側板に設けることが好ましい。側板に内方隆起部を複数設けることにより、例えば、変形しやすい材質の吸熱フィンが用いられていても、最端部に位置する吸熱フィンに対して複数箇所で当接して、当該吸熱フィンの歪みによる傾き等を防止することができる。

【0015】

また、本発明において、前記筐体が有する一対の側板のうちの一方を第１の側板とし、他方を第２の側板とし、前記第１の側板は、前記通水管が貫通する貫通孔を備えて該貫通孔に前記筐体の外側から前記通水管が挿入されるものであり、前記第２の側板は、前記通水管が貫通する貫通孔を備えて該貫通孔に前記筐体の内側から前記通水管が挿入されるものであるとき、前記第１の側板の前記貫通孔には、前記筐体の内方に向かって突出する内向きバーリングが形成されており、前記内方隆起部は、少なくとも前記第２の側板に設けられていることを特徴とする。

【0016】

通水管が筐体の外側から挿入される第１の側板の貫通孔に、内向きバーリングが形成されていることにより、第１の側板への通水管の挿入作業を円滑に行うことができ、作業性が向上する。第１の側板の貫通孔に設けた内向きバーリングは、その突出方向の先端を最端部に位置する吸熱フィンに当接させることにより、第１の側板に対して吸熱フィンが位置決めされる。このとき、前記内方隆起部を第１の側板に設けることなく、第１の側板に対する吸熱フィンの位置決めが行えるので、前記内方隆起部を第２の側板にのみ設けて、第１の側板への前記内方隆起部の形成を省略することができる。なお、前記内方隆起部は、第１の側板と第２の側板との両方に設けてもよい。

【0017】

更に、前記第２の側板の前記貫通孔には、前記筐体の外方に向かって突出する外向きバーリングが形成されていてもよい。

【0018】

これによれば、通水管が筐体の内側から挿入される第２の側板の貫通孔に、外向きバーリングが形成されていることにより、第２の側板への通水管の挿入作業を円滑に行うことができ、作業性が向上する。即ち、第１の側板の貫通孔にその外側から挿入された通水管が、筐体内部の各吸熱フィンを貫通し、続いて第２の側板の貫通孔にその内側から挿入するとき、第２の側板のバーリングの突出方向は、通水管の挿入方向と同一方向となる。よって、第１の側板の貫通孔への通水管の挿入作業と、第２の側板の貫通孔への通水管の挿入作業とが、共に円滑に行えるようになるので、筐体への通水管の挿入作業性を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】熱源機の外観を示す斜視図。

【図2】熱源機の構成を示す説明的断面図。

【図3】熱交換筐の第１の側板と第２の側板を示す説明的斜視図。

【図4】熱交換器の第１の側板とその近傍を示す説明的断面図。

【図5】熱交換器の第２の側板とその近傍を示す説明的断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態として説明するものは、図１に示す給湯器の熱源機１であり、この熱源機１は、本発明の熱交換器２を備えている。熱源機１は、燃焼筐３と、熱交換筐４と、排気ダクト５とを備えている。

【0021】

図２に示すように、燃焼筐３の内部には、バーナ６が収容されており、バーナ６によって熱交換用の燃焼排気が生成される。熱交換筐４は、熱交換器２の外殻となる本発明における筐体に相当するもので、燃焼筐３に連結して設けられている。熱交換筐４は、燃焼筐３の内部で生成された燃焼排気が通過する。

【0022】

排気ダクト５は、熱交換筐４の下流側に連結されている。排気ダクト５によって形成される排気流路には、燃焼排気を強制的に排出方向に流動させるためのファン７が介設されている。
本実施形態における熱源機１は、上記のようにファン７が、熱交換器２の下流側に設けられていることから、引っ張り燃焼式と称される。

【0023】

図２に示すように、熱交換筐４は、４つの側板により四角筒状に形成されている。熱交換筐４の４つの側板のうち、一方向に互いに対向する第１の側板８と第２の側板９との間には、多数の吸熱フィン１０が収容されている。各吸熱フィン１０は、薄板状に形成されており、第１の側板８と第２の側板９との間で所定間隔を存して板面と板面とが重なるように複数配置されている。

【0024】

熱交換器２は、内部に水等の通水管１１を備えている。通水管１１は、熱交換筐４の内部に位置する直線状に延びる直線部１１ａと、熱交換筐４の外部に位置する湾曲形状の円弧部１１ｂとを備えて構成される。

【0025】

通水管１１の直線部１１ａは、第１の側板８、各吸熱フィン１０、及び第２の側板９を貫通して設けられる。通水管１１の直線部１１ａは、端部に円弧部１１ｂが接続されて１本の水流路が形成される。

【0026】

第１の側板８には、図３に通水管１１を取り付ける前の状態で外側面を示すように、複数の貫通孔１２と、複数の内方隆起部１３とが形成されている。第２の側板９にも、図３に示すように、複数の貫通孔１２と、複数の内方隆起部１３とが形成されている。なお、図３において、第１の側板８はその内面を示しているが、第２の側板９はその外面を示しているため、第２の側板９の内方隆起部１３は、凹状となっている。

【0027】

各貫通孔１２には、通水管１１の直線部１１ａが貫通する。そして、通水管１１は、第１の側板８と第２の側板９との間で各吸熱フィン１０を支持し、直線部１１ａの両端部において、夫々、第１の側板８及び第２の側板９に支持される。

【0028】

図３に示すように、第１の側板８の内方隆起部１３は、貫通孔１２の形成されていない位置において、内面側に膨出（熱交換筐４の内方に突出）している。第１の側板８の内方隆起部１３の先端は、図４に示すように、第１の側板８に最も近い吸熱フィン１０（第１の側板８側で最端部に位置する吸熱フィン１０）に当接する。

【0029】

図３に示すように、第２の側板９の内方隆起部１３も、第１の側板８の内方隆起部１３と同じく、貫通孔１２の形成されていない位置において、内面側に膨出（熱交換筐４の内方に突出）している。そして、図５に示すように、第２の側板９の内方隆起部１３の先端も、第２の側板９に最も近い吸熱フィン１０（第２の側板９側で最端部に位置する吸熱フィン１０）に当接する。

【0030】

各吸熱フィン１０は、図４及び図５に示すように、通水管１１に支持されているが、このとき、各吸熱フィン１０が備えるフランジ１４により互いに隣り合う同士の間隔が一定寸法に保たれる。

【0031】

以上の構成により、第１の側板８の内方隆起部１３と第２の側板９の内方隆起部１３とが、通水管１１に支持された各吸熱フィン１０を両側から規制する。よって、第１の側板８から第１の側板８側で最端部に位置する吸熱フィン１０までの距離と、第２の側板９から第２の側板９側で最端部に位置する吸熱フィン１０までの距離とは、何れも、内方隆起部１３により一定に保たれ、熱交換筐４の内部での吸熱フィン１０の不用意な位置ずれを防止することができる。

【0032】

これによれば、第１の側板８の貫通孔１２側から各吸熱フィン１０及び第２の側板９の貫通孔１２に通水管１１を挿入する作業、各吸熱フィン１０を通水管１１にロウ付け固定する作業、通水管１１を第１の側板８の貫通孔１２に挿入し拡管固定する作業等において、不用意な各吸熱フィン１０の動きが防止され、各吸熱フィン１０の位置ずれや間隔寸法のバラつき等の発生を抑制することができる。

【0033】

第１の側板８の内方隆起部１３及び第２の側板９の内方隆起部１３は、何れも貫通孔１２と異なる位置に設けられていて、各内方隆起部１３の先端が最端部の吸熱フィン１０に当接している。これにより、両側板８，９と最端部の吸熱フィン１０との間への燃焼排気の通過量を小さくすることができ、熱交換効率が向上する。

【0034】

第１の側板８の内方隆起部１３及び第２の側板９の内方隆起部１３は、夫々、１つずつ設けてもよいが、複数設けて吸熱フィン１０の複数個所に当接させるようにすことが好ましい。これによれば、例えば、吸熱フィン１０の不用意な傾きを防止することができる。

【0035】

また、本実施形態においては、図３及び図４に示すように、第１の側板８の貫通孔１２に、通水管１１の挿入方向に沿った方向である熱交換筐４の内方に向かって突出する内向きバーリング１５を設けている。

【0036】

内向きバーリング１５の基端の貫通孔１２の内周縁には、第１の側板８に対する内向きバーリング１５の屈曲に伴って極僅かなテーパ面又はＲ面が形成される。これによって、通水管１１の端縁が内向きバーリング１５の基端に案内されて、通水管１１の貫通孔１２への挿入作業が容易となり、作業性が向上する。

【0037】

なお、内向きバーリング１５の先端を吸熱フィン１０に当接させることにより、第１の側板８の内方隆起部１３と同様に第１の側板８と第１の側板８側の最端部の吸熱フィン１０との間隔を一定に維持して位置決め状態とすることができる。このため、第１の側板８においては、内方隆起部１３を設けることなく吸熱フィン１０の位置決めができる。

【0038】

更に、本実施形態においては、図３及び図５に示すように、第２の側板９の貫通孔１２に、通水管１１の挿入方向に沿った方向である熱交換筐４の外方に向かって突出する外向きバーリング１６を設けている。通水管１１を第１の側板８の貫通孔１２にその外側から挿入すると、当該通水管１１は、第２の側板９の内側から貫通孔１２にその内側から挿入される。

【0039】

これによって、第１の側板８に設けた内向きバーリング１５と同様に、通水管１１の端縁が外向きバーリング１６の基端に案内され、第２の側板９においても、通水管１１の貫通孔１２への挿入作業が容易となり、作業性が一層向上する。

【0040】

更に、本実施形態においては、図４及び図５に示すように、熱交換器２と排気ダクト５との連結位置となる排気ダクト５の上流端部に、熱交換筐４の内方に張り出す張り出し部１７を設けている。

【0041】

張り出し部１７は、熱交換筐４の第１の側板８側においては、第１の側板８側の最端部の吸熱フィン１０の上方まで張り出しており、熱交換筐４の第２の側板９側においては、第２の側板９側の最端部の吸熱フィン１０の上方まで張り出している。

【0042】

これによれば、第１の側板８と吸熱フィン１０との間における燃焼排気の通過や、第２の側板９と吸熱フィン１０との間における燃焼排気の通過を、張り出し部１７によって規制することができ、熱交換効率を向上させることができる。

【0043】

特に、本実施形態のような、いわゆる引っ張り燃焼式の熱源機１においては、張り出し部１７によって規制されていない、内側の吸熱フィン１０間に燃焼排気が向かうので、熱交換効率を確実に向上させることができる。

【0044】

更に、例えば、夫々の側板８，９と吸熱フィン１０との間の距離が、各吸熱フィン１０の間隔距離よりも大きい場合にも、夫々の側板８，９と吸熱フィン１０との間の燃焼排気の通過を張り出し部１７により規制することができる。

【0045】

また、張り出し部１７は、排気ダクト５の上流端部に設けられる連結フランジ１８の一部で形成することが可能であるので、張り出し部１７を形成するための部品の追加は不要であり、コストの増加が防止できる。

【符号の説明】

【0046】

４…熱交換筐（筐体）、８…第１の側板（側板）、９…第２の側板（側板）、１０…吸熱フィン、１１…通水管、２…熱交換器、１３…内方隆起部、１５…内向きバーリング、１６…外向きバーリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】