换热器的集管和具备该集管的换热器的制造方法_2

文档序号:9706092阅读:来源:国知局
素标注相同的附图标记,省略重复说明。
[0043]〔第1实施方式〕
[0044]图1、图2A及图2B所示的换热器HE1是供热水装置中的潜热回收用的换热器,其用于自利用气体燃烧器等燃烧器(省略图示)产生的燃烧气体回收热而进行热水加热的用途。
[0045]换热器HE1的基本结构与所述专利文献1所记载的换热器的基本结构相同。具体地讲,该换热器HE1具备外壳2、容纳在该外壳2内的多个导热管1、以及与这些多个导热管1的下端部和上端部连接的入水用和出热水用的一对集管H(Ha、Hb)。
[0046]多个导热管1是采用形成为俯视大致椭圆状或者大致矩形状等的多个螺旋状管体构成的。对于这些多个螺旋状管体,其尺寸互不相同,而且以大致同心的叠绕状配置。各导热管1的下部和上部是大致水平地延伸的直状管体部10a、10b。
[0047]外壳2是大致长方体状,其包括作为矩形筒状的胴体部的外壳主体部20和堵塞该外壳主体部20的宽度方向两端开口部的一对侧壁部21、21a。外壳主体部20和侧壁部21、21a分别采用不锈钢等金属板构成。在外壳2的后壁部20c上设有供气口 25,从该供气口25流入到外壳2内的燃烧气体在通过了多个导热管1的间隙之后到达设置在前壁部20d上的排气口 26。在该过程中,利用各导热管1自所述燃烧气体回收热,对在各导热管1内流通的热水进行加热。
[0048]在外壳2的侧壁部21上形成有2个鼓出部22。各鼓出部22是通过对侧壁部21实施冲压加工而形成的,像图3A、图3B、图4A及图4B中明确表示的那样,各鼓出部22具有朝向外壳2的外方鼓出的筒状壁部22a和堵塞该筒状壁部22a的顶端部的顶端壁部22b。
[0049]在此,顶端壁部22b相当于在本发明中所说的集管的“第1壁部”的一例子。顶端壁部22b是以其靠中央的区域与其靠外周缘的区域相比位于外壳2的外侧(后述的腔室36的内侧)的方式以适当的曲率半径Ra弯曲的形态。能够在冲压成形鼓出部22时同时进行使顶端壁部22b弯曲的加工。多个导热管1插入到设置在顶端壁部22b上的多个孔部23,而且焊接在顶端壁部22b上(图3A、图3B的附图标记W1表示其焊接部分)。
[0050]通过将辅助构件3外嵌且焊接于鼓出部22而构成集管H。像图4A和图4B中明确表示的那样,辅助构件3具有内部空洞状的主体部30和与该主体部30的后表面侧连结的接头用管体部31 ;上述主体部30在其前表面侧具有形成与鼓出部22相对应的开口部32的开口边缘部33。接头用管体部31是用于连接向集管Η供给热水的配管构件的部分、或者是用于连接自集管Η放出热水的配管构件的部分。
[0051]在开口边缘部33的外周一体地形成有朝向开口边缘部33的外方以短尺寸突出的凸缘部34。例如,形成在辅助构件3的开口边缘部33的顶端部内周的曲面部35与筒状壁部22a的基部的外表面抵接,由此将辅助构件3外嵌于鼓出部22,并对这些抵接部分实施焊接(图3A、图3B的附图标记W2表示其焊接部分)。利用这样的结构,辅助构件3的内部中的、与顶端壁部22b相面对的区域成为与各导热管1的内部连通的热水流通用的腔室36。辅助构件3的主体部30中的、隔着腔室36而与顶端壁部22b相面对的壁部30a相当于在本发明中所说的“第2壁部”的一例子。
[0052]但是,在本实施方式中,壁部30a并不是向腔室36的内侧方向弯曲的形态。辅助构件3的主体部30中的、包围腔室36的周围的周壁部30b相当于在本发明中所说的集管的“周壁部”。
[0053]接着,说明所述的换热器HE1的作用。
[0054]首先,在图3A、图3B中,集管Η的腔室36内的水压Pa作用于集管Η的各部分、具体地讲是鼓出部22的顶端壁部22b (集管的第1壁部)、辅助构件3的壁部30a (集管的第2壁部)、以及周壁部30b。其中,鼓出部22的顶端壁部22b是向腔室36的内侧突出的弯曲形状,因此,由于所述的水压在顶端壁部22b中产生压缩应力。这是与例如在拱形结构物承受载荷时在拱形部分的各处产生压缩应力同样的原理。
[0055]与本实施方式不同,在顶端壁部22b例如是平坦的形状、或者向腔室36的外侧弯曲的形状时,由于水压Pa在顶端壁部22b中产生拉伸应力,易于产生弯曲变形。相对于此,采用本实施方式,能够在顶端壁部22b中产生压缩应力,提高强度而不使顶端壁部22b容易产生挠曲变形。在与集管Η连接的配管路径中发生了水锤的情况下,水压Pa急剧且大幅度地上升,但即使在产生了这样的现象的情况下,也能够不使顶端壁部22b产生较大的挠曲变形。这样的效果能够带来以下效果:防止在顶端壁部22b和导热管1之间的焊接部位W1产生较大的应力,能够适当地防止焊接部位变脆弱。
[0056]图5是与本实施方式对比的对比说明图。在该图中,鼓出部22的顶端壁部22b是平坦的形状。在这样的结构中,从顶端壁部22b的外方侧进行多个导热管1和顶端壁部22b之间的焊接W1时,顶端壁部22b如箭头Na所示以向外壳2的内侧方向(腔室的外侧方向)弯曲的方式应变。在顶端壁部22b这样地应变的情况下,由于腔室内的压力更易于在顶端壁部22b中产生较大的拉伸应力。相对于此,采用本实施方式,也能够适当地避免这样的不良。
[0057]对于鼓出部22的顶端壁部22b而言,由于所述的原理能够提高强度,因此,能够谋求顶端壁部22b的薄壁化以及外壳2的侧壁部21的薄壁化,降低换热器HE1的制造成本。腔室36内的水压Pa也作用于辅助构件3的壁部30a、30b,但例如能够通过使辅助构件3具有适度的厚而使这些壁部30a、30b具有充分的强度。若仅是将辅助构件3的厚度稍微增大一些,制造成本就能够不会变得那么高。作为用于提高壁部30a的强度的手段,也可以采用后述那样的手段。
[0058]〔第2实施方式〕
[0059]在图6所示的换热器HE2中,除了鼓出部22的顶端壁部22b (集管的第1壁部)之外,辅助构件3的壁部30a (集管的第2壁部)也设为以适当的曲率半径Rb向腔室36的内侧弯曲的形态。
[0060]采用这样的结构,由于与顶端壁部22b同样的原理也能够提高壁部30a的强度。因而,在谋求集管Η的各部分的薄壁化并提高整体强度的方面更加优选。
[0061]〔第3实施方式〕
[0062]在图7所示的换热器ΗΕ3中,鼓出部22的顶端壁部22b (集管的第1壁部)设为平坦的形状。另一方面,辅助构件3的壁部30a(集管的第2壁部)设为向腔室36的内侧弯曲的形态。
[0063]采用这样的结构,顶端壁部22b虽然没有采用用于提高强度的手段,但是能够适当地提高壁部30a的强度。因而,与所述以往技术相比较,仍然能够获得令人满意的效果。
[0064]〔第4实施方式〕
[0065]在图8A、图8B所示的换热器HE4中,形成在外壳2上的鼓出部22的顶端壁部22b(集管的第1壁部)基本上设为平坦的形态(非弯曲状)。在顶端壁部22b中的、多个导热管1的连接部位相互之间的位置设有凸状部27。该凸状部27是通过对顶端壁部22b实施冲压加工而形成的,其朝向腔室36的内侧突出。但是,与本实施方式不同,也可以设为凸状部27朝向腔室36的外侧突出的结构。
[0066]采用本实施方式,由于在顶端壁部22b上一体地形成有多个凸状部27,因此,能够增大顶端壁部22b的截面模量,提高刚性。其结果,能够在谋求顶端壁部22b的薄壁化的同时确保也能够较佳地应对水锤等的强度。此外,由于凸状部27设置在接近导热管1和顶端壁部22b之间的焊接部位的位置,因此,在防止所述焊接部位产生较大的应力的方面更加优选。
[0067]图8A、图8B所示的凸状部27设为纵长的大致矩形,但凸状部27的具体的形状并不限定于此。例如,可以设为图
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