翅片管式热交换器的制造方法以及具备其的燃烧装置与流程

本发明涉及一种翅片管式热交换器的制造方法以及具备翅片管式热交换器的燃烧装置。

背景技术

作为组装在热水器上的热交换器，如图7所示，存在如下翅片管式热交换器：隔着规定的间隙并排设置多个薄板状的传热翅片3，传热管31贯插于设置在各传热翅片3上的管贯插孔30中。为了提高热效率，希望传热翅片3的管贯插孔30的周缘与传热管31的外周面紧贴，以两者间不产生间隙的方式对传热管31进行扩管。

例如，在日本专利特开2008-93713号公报中，公开了一种金属管的扩管方法。如图8所示，该扩管方法是使用比金属管31a的内径口径大的球形的主体部40设置在轴部41的顶端的扩管夹具4，通过将该扩管夹具4的主体部40强制性地插入并推进到金属管31a内，使金属管31a的外径扩管的方法。是在扩管夹具4的主体部40上实施类金刚石膜处理，添加润滑油并强制插入金属管31a内的方法。在该方法中，作为金属管31a，以铜管或铝管为对象。

然而，在不锈钢制的传热管31(金属管)的情况下，当将扩管夹具4的主体部40强制性地插入并压入传热管31内时，即使添加润滑油，类金刚石膜处理也会早期剥落，产生较多的摩擦热而导致不锈钢凝结在在主体部40的表面。若保持这种状态连续使用扩管夹具4，则不但导致传热管31内产生损伤的不良，而且对主体部40的压入的负荷变大而有时导致轴部41破损。因此，扩管夹具4的更换频率高，并且，由于需要将传热管31内的润滑油进行干燥除去的操作，因此热交换器的生产性非常差，并且成本升高无法说是适合量产体制的作法。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够长寿命地使用扩管装置，并且能够提高生产性的翅片管式热交换器的制造方法以及具备翅片管式热交换器的燃烧装置。

本发明的一方式为一种翅片管式热交换器的制造方法，

所述翅片管式热交换器具备：传热翅片；以及贯插于设置在所述传热翅片上的管贯插孔中的铝制或不锈钢制的传热管，

所述翅片管式热交换器的制造方法包括将扩管装置插入到贯插于所述管贯插孔中的传热管内而对传热管进行扩管的扩管工序，

所述扩管工序具有：

第一工序，所述第一工序中，通过以使所述扩管装置停止在传热管内的规定的扩径预定范围的状态向传热管的管径方向扩大而成为扩径状态，以将所述扩径预定范围紧贴于所述管贯插孔的方式进行扩管；以及

第二工序，所述第二工序中，在解除了所述扩管装置向管径方向的扩大的缩径状态下，使所述扩管装置向该传热管内的下一扩径预定范围移动，

所述第一工序和所述第二工序交替反复执行。

在该制造方法中，扩管装置不会维持着扩径状态在传热管内移动。即，由于扩管装置的外周面不在传热管的内周面上滑动，因此即使是不锈钢制的传热管，不锈钢也不会因摩擦热而烧粘而凝结在扩管装置的表面。因此，不但没有必要高频率地更换扩管装置，而且由于不需要润滑油，因此也不需要干燥除去润滑油的工序和费用。

并且，通过反复进行第一工序和第二工序，传热管在其几乎全长上被扩管且能够使传热管的外周面紧贴传热翅片的管贯插孔，能够提高传热管与传热翅片的钎着率(brazingrate)。因此，能够制造热效率高的热交换器。

在上述翅片管式热交换器的制造方法中，优选的是，

所述扩管装置具备：

多个分割头部，所述多个分割头部构成筒体，同时沿周向分割；

芯棒，所述芯棒从传热管的管端被压入传热管内的所述筒体的开放部内；以及

转换机构部，所述转换机构部将所述芯棒的轴线方向的压入力转换为所述分割头部的向扩径方向的移动，

当压入所述芯棒时，多个分割头部向扩径方向移动，所述筒体变为扩径状态，当拔出芯棒时，多个分割头部向缩径方向移动，所述筒体变为缩径状态。

在该方法中，关于由多个分割头部构成的筒体的外径，根据从筒体的开放部压入的芯棒的外径或压入量，能够调整构成筒体的多个分割头部的向扩径方向的移动量。由此，能够自由调整传热管的扩管尺寸。并且，通过改变分割头部的形状，能够与各种外形的传热管的扩管相对应。

另外，本发明的另一方式为一种具备翅片管式热交换器的燃烧装置，

所述翅片管式热交换器具有：传热翅片；以及贯插于设置在所述传热翅片上的管贯插孔中的铝制或不锈钢制的传热管，

所述翅片管式热交换器具有如下结构：

通过以使扩管装置停止在传热管内的规定的扩径预定范围的状态向传热管的管径方向扩大而成为扩径状态，贯插于所述管贯插孔中的传热管以所述扩径预定范围紧贴所述管贯插孔的方式被扩管，

所述扩管装置能够在解除了向管径方向的扩大的缩径状态下在传热管内向下一扩径预定范围移动，通过使所述扩管装置以停止在所述下一扩径预定范围的状态再次向管径方向扩大而成为所述扩径状态，传热管以所述下一扩径预定范围紧贴所述管贯插孔的方式被扩管。

在上述具备翅片管式热交换器的燃烧装置中，优选的是，

所述扩管装置具备：

多个分割头部，所述多个分割头部构成筒体，同时沿周向分割；

芯棒，所述芯棒从传热管的管端被压入传热管内的所述筒体的开放部内；以及

转换机构部，所述转换机构部将所述芯棒的轴线方向的压入力转换为所述分割头部的向扩径方向的移动，

通过压入所述芯棒，多个分割头部向扩径方向移动，所述筒体变为扩径状态，通过拔出芯棒，多个分割头部向缩径方向移动，所述筒体变为缩径状态。

在该装置中，由于传热管通过扩管装置在几乎整个全长上被扩管且提高了传热翅片与传热管的紧贴性，因此将传热管切实钎焊固定在传热管的管贯插孔中。因此，由于提高了钎着率，因此能够提供一种具备热效率高的热交换器的燃烧装置。

发明效果

根据本发明的翅片管式热交换器的制造方法，能够使扩管装置不滑动到传热管内的下一扩管预定范围而使其移动，因此在传热管与扩管装置之间不会产生摩擦热，即使是不锈钢制的传热管，不锈钢也不会凝结在扩管装置的表面。因此，无需高频率地更换扩管装置，能够实现扩管装置的长寿命化。并且，由于能够使扩管装置无润滑油地在传热管内移动，因此不但能够抑制成本，而且不需要干燥除去润滑油的工序，提高了生产性。

根据本发明的具备翅片管式热交换器的燃烧装置，通过提高传热翅片与传热管的紧贴性，能够提高钎着率，因此能够提供一种具备热效率高的热交换器的燃烧装置。

附图说明

图1为热交换器的立体图。

图2为具备图1所示的热交换器的热水器的示意图。

图3为表示在实施方式所涉及的热交换器的制造方法中，在传热管的扩管工序中使用的扩管装置的缩径状态的示意图。

图4为表示在实施方式所涉及的热交换器的制造方法中，在传热管的扩管工序中使用的扩管装置的缩径状态的截面图。

图5为表示在实施方式所涉及的热交换器的制造方法中，在传热管的扩管工序中使用的扩管装置的扩径状态的示意图。

图6为表示在实施方式所涉及的热交换器的制造方法中，在传热管的扩管工序中使用的扩管装置的扩径状态的截面图。

图7为表示以往的热交换器上的传热翅片和传热管的俯视图。

图8为表示以往的金属管的扩管方法的局部截面图。

符号说明

20管贯插孔

21传热管

22扩径预定范围

51热交换器

100扩管装置

具体实施方式

以下，一面参照附图一面对用于实施本发明的方式进行说明。图1所示的热交换器51中，在壳体5的对向的前后侧壁501、502之间，与两侧壁501、502平行地并排有多个吸热用的薄片板状的传热翅片2。另外，在本说明书中，将前侧壁501的外侧面作为热交换器51的正面，将从正面侧观察壳体5时的进深方向作为前后方向，将宽度方向作为左右方向，将高度方向作为上下方向。

热交换器51例如在如图2所示的相当于燃烧装置的热水器上使用。在该热水器中，在外壳55内设置有：器体53，其在上部区域具备具有朝下的燃烧面33a的燃烧器33；以及风扇壳体34，其与器体53连通且具备风扇34a，该风扇34a通过电机m的驱动而将空气和燃料气体的混合气送入器体53内的燃烧器33中。

热交换器51为设置在器体53的中间部的显热回收型的热交换器，下方的热交换器52为潜热回收型的热交换器。该热水器构成为：将来自与热交换器52的上游侧相连的供水管38的水，在下方的热交换器52用来自燃烧器33的燃烧排气的潜热加热后，在上方的热交换器51用燃烧排气的显热加热，从与热交换器51的下游侧相连的出热水管39流出被加热成规定的设定温度的温水。另外，图1所示的壳体5构成器体53的一部分，并且为通过朝下燃烧器33的燃烧面33a从上方加热，燃烧排气从壳体5的上方向下方流动的结构。

传热管21为具有纵长椭圆形状的截面的不锈钢管。传热管21在壳体5内的大致下半区域的空间并排设置成：以上下两段且在上段侧和下段侧中心相互在左右方向上偏心半间距的之字状。并且，传热管21贯通前后的侧壁501、502，以每一次包围两个向外侧突出的传热管21的端缘的方式，在壳体5的前后的侧壁501、502上分别固定有盖部5a。由此，灌入传热管21的流体一面经由盖部5a蜿蜒一面流走。

传热翅片2由不锈钢制的薄片金属板构成。传热翅片2上开设有多个用于贯插传热管21的管贯插孔20作为冲缘加工而成的去毛刺孔。各管贯插孔20与传热管21的配置相同，设置成以上下两段且在上段侧和下段侧中心相互在左右方向上偏心半间距的之字状。

管贯插孔20在传热管20的安装上，形成为传热管21能够以大致接触状态贯插的大小的纵长椭圆形状，而为了提高钎着率和热效率，期望管贯插孔20的内周缘与传热管21的外周面紧贴。从而使扩管装置100插入传热管21内而使传热管21的口径扩大。

如图3所示，扩管装置100具备：使小径圆筒部10延伸设置于能够容纳在传热管21内的椭圆筒部11的两端的筒体1；以及从各小径圆筒部10的开放部10a、10b分别压入筒体1内的一对芯棒12、13。椭圆筒部11的外形与传热管21的椭圆形状大致一致。另外，为了便于说明，图3所示的传热翅片2为形成有一个管贯插孔20的矩形板。

筒体1由在周向上分割成四个的分割头部1a、1b、1c、1d构成。在这些分割头部1a～1d以彼此几乎不产生间隙的方式收束起来的同时，以保持这种收束状态的方式在小径圆筒部10的基端部安装作为收束部件的o形环。另外，作为收束部件，并不限于o形环，也可以是弹簧等弹性体。该状态为筒体1的缩径状态。如图3所示，缩径状态的筒体1的外径构成为比传热管21的内径稍小，能够使其以不在传热管21内滑动的方式移动。

如图4所示，在筒体1的两侧，形成有朝向两开放部10a、10b扩径的截面圆形的锥形面部15a、15b。两锥形面部15a、15b形成于筒体1的中央部且经由比锥形面部15a、15b的最小径部口径大的空间部16连通。

芯棒12、13的前端形成为截面圆形的尖细的锥形轴部12a、13a。一侧的芯棒13如图4所示，在锥形轴部13a的顶端设置有卡定部件13b，其具有比锥形面部15b的最小径部口径大且比空间部16口径小的头部130。以该头部130位于筒体1的空间部16内且锥形轴部13a隔着间隙位于锥形面部15b内的方式，将芯棒13与分割头部1a～1d组合，用o形环14进行收束。另一芯棒12形成为不具有如上所述的卡定部件13b的锥形轴部12a。

上述的锥形面部15a、15b以及锥形轴部12a、12b构成使分割头部1a～1d扩径的转换机构部。

接着，对传热管21的扩管工序进行说明。扩管工序具有第一工序和第二工序。

作为第一工序，对于安装在传热翅片2的管贯插孔20上的传热管21，在使芯棒13从一侧的开放部10b突出且处于缩径状态的筒体1以置于并停止于传热管21的规定的扩径预定范围的状态，将芯棒12的前端的锥形轴部12a从筒体1的另一侧的开放部10a压入筒体1的锥形面部15a内。随着将锥形轴部12a压入筒体1的锥形面部15a内，筒体1被按压，锥形轴部13a也被强制压入锥形面部15b内。由此，筒体1的锥形面部15a、15b被芯棒12、13的锥形轴部12a、13a向半径方向按压。这种压入力克服o形环14的弹性恢复力，转换为使分割头部1a～1d向远离半径方向的方向移动的力。由此，如图5所示，在分割头部1a～1d之间形成间隙s，筒体1的外径被均等地扩径。这种状态为筒体1的扩径状态，能够使传热管21的扩径预定范围22扩管。

在上述第一工序中，由于芯棒12、13分别被压入筒体1的两端的开放部10a、10b，因此能够抑制筒体1在扩径时从扩径预定范围22的位置偏移。

上述第一工序终了后，在接下来的第二工序中，使芯棒12、13向从筒体1拔出的方向移动。于是，由芯棒12、13的锥形轴部12a、13a产生的向筒体1半径方向的按压力被解除，筒体1通过o形环14的弹性恢复力，返回至图3、图4的缩径状态。这时，芯棒12从开放部10a向外侧拔出，而芯棒13，其在锥形轴部13a的顶端突出的卡定部件13b的头部130挂在锥形面部15b与空间部16的边界部分。因此，芯棒13不会从开放部10b拔出。在该状态下，通过将芯棒13向拔出方向(图4的箭头的方向)拉，筒体1能够保持着缩径状态被头部130牵引而向传热管21内的下一扩径预定范围22移动。接着，在使筒体1停止在下一扩径预定范围22的状态下，再次进行上述第一工序。传热管21的下一扩径预定范围22通常是与在第一工序中扩管的范围邻接的未扩管的范围。

这样一来，通过交替反复进行上述第一工序和第二工序，能够使传热管21按顺序扩管，并能够使传热管21的外周面紧贴传热翅片2的管贯插孔20。

根据以上的制造方法，扩管装置100通过使筒体1以缩径状态在传热管21内移动，筒体1不会在传热管21内滑动，不会产生摩擦热。因此，不锈钢制的传热管21的内周面的不锈钢不会因摩擦热而凝结在筒体1的外表面。因此，没有必要多次更换扩管装置100的筒体1，扩管装置100能够长期使用。并且，由于使其在传热管21内移动时无需添加润滑油，因此生产成本低。由于不需要添加润滑油，因此不需要将附着在传热管21内的润滑油进行干燥除去的工序。其结果，提高了热交换器51的生产性。

通过使用上述扩管装置100，能够使传热管21的大小以及形状不产生间隙地紧贴于传热翅片2的管贯插孔20。因此，在能够提高传热管21与管贯插孔20之间的钎着率的同时，通过将紧贴性高的传热管21与传热翅片2用于热交换器51，能够得到热效率出色的热交换器51。因此，通过组装上该热交换器51，能够得到热效率高的作为燃烧装置的热水器。

并且，由于扩管装置100的筒体1由多个分割头部1a～1d形成，因此这在即使是非圆形的椭圆形的传热管21中也能够均等地进行扩管这一点上是有利的。

由于在芯棒12、13的前端以及筒体1的两开放部10a、10b上，分别形成有锥形轴部12a、13a以及锥形面部15a、15b，因此根据芯棒12、13向锥形面部15a、15b的压入量，能够对传热管21的扩管程度进行各种变更。因此，能够提高传热管21与传热翅片2的紧贴性。

由于筒体1能够以缩径状态在传热管21内移动，因此不仅能够自由设定传热管2的扩径预定范围22，而且通过使芯棒13沿着轴线方向移动，能够容易地修正筒体1在传热管21内的位置偏移。

另外，在上述实施方式中，扩管装置100的筒体1的外形为与传热管21的截面形状配合的纵长椭圆形状。即，通过改变分割头部1a～1d的形状，圆形自不待言，还能够与具有各种截面形状的传热管对应。

并且，在上述实施方式中，扩管装置100做成分别从筒体1的两端侧插入两根芯棒12、13的结构，但也可以做成将筒体1的一端侧用挡块等暂时固定，仅从另一端侧压入芯棒而使筒体1扩径的结构。

并且，在上述实施方式中，锥形轴部12a、12b以及锥形面部15a、15b采用了截面圆形的形状，而该截面形状也可以适当选择圆形以外的其他形状。

并且，本发明也可以应用于铝制的传热管21。

另外，热交换器51除了如上所述的热水器以外，还可以应用于组装在冷凝式热水器、蓄热式供热水系统的热源机、具有浴盆再加热功能的热水器、仅具有供热水功能的热水器、热水取暖用热源机、温水取暖器等各种燃烧装置上的热交换器。