换热器及其制造方法与流程

本发明涉及用于例如供热水装置的冷热水加热用途等的换热器及其制造方法。

背景技术：

作为换热器的一个例子，有专利文献1所记载的换热器。

在该文献所记载的构造中，传热管的端部插入到在被供给燃烧气体的壳体的侧壁部设置的孔部。所述传热管的端部通过被实施扩管处理而压接于所述孔部的内周面。所述孔部的一部分设为锥孔部，由此，在所述孔部的内周面和所述传热管的外周面之间形成有用于供钎焊材料进入的凹部。利用所述钎焊材料，谋求所述传热管和安装对象构件之间的钎焊。

采用这样的结构，由于同时使用所述传热管的扩管和钎焊，因此能够使所述传热管以比较高的强度固定于所述壳体的侧壁部。

但是，在所述以往技术中，如下所述尚有改善的余地。

即，在所述以往技术中，作为用于提高所述传热管钎焊于所述壳体的侧壁部的钎焊强度的手段，将在所述侧壁部设置的所述孔部的一部分设为锥孔部。因而，用于设置该锥孔部的加工复杂，制造成本变高价。此外，若将所述孔部的一部分设为锥孔部，则相应地所述孔部的内周面与所述传热管的外周面之间的接触面积减小。因此，在使所述传热管扩管的情况下，难以增大所述传热管压接于所述孔部的内周面的压接力，所述传热管的安装强度降低。在侧壁部的厚度较小的情况下，这样的不良情况变得更加显著。

此外，虽然所述孔部的一部分设为锥孔部，在该部分填充有钎焊材料，但是所述锥孔部的内周面和所述传热管的外周面以比较大的尺寸分开。因此，所述锥孔部中的所述传热管的钎焊强度也不能说充分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平9－133491号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供能够适当地消除或者抑制所述的不良情况的换热器及其制造方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述的课题，在本发明中采取以下的技术手段。

由本发明的第1技术方案提供的换热器包括：壳体，向该壳体的内部供给加热用介质；传热管，其以端部贯穿于在该壳体的侧壁部设置的第1孔部的方式被从所述壳体内向外部引出；第1钎焊部，其将所述传热管接合于所述侧壁部中的所述第1孔部的周缘部；扩管部，其以所述传热管的外周面压接于所述第1孔部的内周面的方式设于所述传热管；以及第1凹面部，其在该扩管部的外表面局部地设置，而且在所述扩管部的所述外表面和所述第1孔部的所述内周面之间形成供所述第1钎焊部的钎焊材料进入的第1间隙。

优选的是，所述扩管部包含以在所述传热管的轴长方向上隔着所述侧壁部的方式分别位于所述侧壁部的内侧和所述侧壁部的外侧且卡合于所述侧壁部的第1台阶部和第2台阶部，所述第1凹面部延伸设置到所述第1台阶部和第2台阶部各自的外表面。

优选的是，本发明的换热器包括多个第1凹面部作为所述第1凹面部。

优选的是，本发明的换热器包括头部，该头部设有供所述传热管的所述端部贯穿的第2孔部，而且借助第2钎焊部接合于所述传热管的端部，所述扩管部以所述传热管的端部的外周面也压接于所述第2孔部的内周面的方式设置，该换热器还包括第2凹面部，该第2凹面部在所述扩管部的所述外表面局部地设置，而且在所述扩管部的所述外表面和所述第2孔部的所述内周面之间形成供所述第2钎焊部的钎焊材料进入的第2间隙。

优选的是，所述头部包含设有所述第2孔部的基部和设有用作入水口或者出热水口的开口部且接合于所述基部的罩部，而且在所述基部的内侧和所述罩部的内侧形成有与所述传热管内连通的腔室。

优选的是，本发明的换热器包括多个第2凹面部作为所述第2凹面部。

由本发明的第2技术方案提供的换热器的制造方法具有以下的工序：扩管工序，在该扩管工序中，在使传热管的端部贯穿于在内部被供给加热用介质的壳体的侧壁部设置的第1孔部的状态下，以使所述传热管的外周面压接于所述第1孔部的内周面的方式将扩管部设于所述传热管；以及钎焊工序，在该钎焊工序中，设置在所述侧壁部中的所述第1孔部的周缘部接合所述传热管的第1钎焊部，使用分型模冲头进行所述扩管工序，该分型模冲头具有在进入到所述传热管内的状态下能够在所述传热管的半径方向上扩缩变形的能够扩缩变形部，所述能够扩缩变形部是这样的结构：具有用于从所述传热管的内侧推压所述传热管的多个分块，而且在所述传热管扩管时，在所述多个分块的外表面部相互之间形成有分开部，通过利用该分开部，从而在所述扩管部的外表面局部地设置使该外表面和所述第1孔部的内周面相互之间产生第1间隙的第1凹面部，在所述钎焊工序中，使所述第1钎焊部的熔融钎焊材料进入到所述第1间隙。

优选的是，在所述多个分块各自的外表面部的端缘设有扩大所述分开部的宽度的倒角部。

优选的是，本发明的换热器的制造方法还具有将头部钎焊于所述传热管的端部的头部安装工序，在所述扩管工序之前，在该头部安装工序中，使所述传热管的端部贯穿于在所述头部设置的第2孔部，在所述扩管工序中，以所述传热管的端部的外周面也压接于所述第2孔部的内周面的方式设置所述扩管部，并且在该扩管部的外表面局部地设置使该外表面和所述第2孔部的内周面之间产生第2间隙的第2凹面部，在所述钎焊工序中，设置在所述第2孔部的周缘部接合所述传热管的端部的第2钎焊部，并且使该第2钎焊部的熔融钎焊材料进入到所述第2间隙。

参照附图并根据以下进行的发明的实施方式的说明，进一步明确本发明的其他的特征及优点。

附图说明

图1是表示本发明的换热器的一个例子的立体图。

图2是图1的ii－ii剖视图。

图3a是图1的iiia－iiia剖视图，图3b是图3a的iiib部的放大图。

图4a是图1～图3b所示的换热器的主要部分放大剖视图，图4b是图4a的ivb－ivb剖视图。

图5a是表示传热管的扩管所使用的分型模冲头(日语：割型パンチ)的一个例子的主视图，图5b是图5a的vb－vb剖视图，图5c是表示图5b所示的构造的作用的主要部分剖视图。

图6a是表示图1～图3b所示的换热器的制造方法的作业工序例的主要部分剖视图，图6b是图6a的vib－vib剖视图。

图7a是表示图1～图3b所示的换热器的制造方法的作业工序例的主要部分剖视图，图7b是图7a的viib－viib剖视图。

图8a是表示图1～图3b所示的换热器的制造方法的作业工序例的主要部分剖视图，图8b是图8a的viiib－viiib剖视图。

图9是表示本发明的另一个实施方式的主要部分剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图具体地说明本发明的优选的实施方式。

图1～图3b所示的换热器he装入到例如供热水装置，用于加热供热水用的冷热水。该换热器he包括上下开口的大致矩形框状的壳体1、收纳在该壳体1的内部的多个传热管2、安装于上述的多个传热管2的入水用和出热水用的头部6。

虽省略图示说明，但该换热器he为所谓的反向燃烧方式的供热水装置的潜热回收用，在壳体1的上部载设有用于产生燃烧气体(加热用介质的一个例子)的燃烧器和用于自所述燃烧气体回收显热的另一个换热器。换热器he用于自通过了所述另一个换热器的燃烧气体进一步回收潜热。利用所述燃烧气体对通过多个传热管2的冷热水进行加热。

各传热管2是蜿蜒曲折状传热管，如图3a明确所示，是隔开间隔地排列的多个直状管体部2a借助半圆弧状等的连接管体部2b连成一串的结构。各传热管2在设为多个直状管体部2a在上下高度方向上排列的立起姿势的基础之上，如图2所示在壳体1的横宽方向上排列设置。但是，多个传热管2设为交错排列，在彼此相邻的传热管2的相互之间设有高低差。这样的结构在增多由多个传热管2自燃烧气体回收热的热回收量的方面是有利的。

如图3a和图3b所示，各传热管2的端部贯穿在壳体1的侧壁部10设置的第1孔部11，被从壳体1内向该壳体1的外部引出。头部6是基部60和具有用作入水口或者出热水口的开口部61a的罩部61接合且在内部形成有与传热管2内连通的腔室63的结构。

在本实施方式中，传热管2固定于侧壁部10的固定构造及头部6安装于传热管2的安装构造具有特征，以下说明这一点。

在图4a中，在传热管2设有扩管部20。作为用于将传热管2接合于壳体1的侧壁部10的手段，具备第1钎焊部ba。

扩管部20在传热管2中的从比壳体1的侧壁部10靠内侧的位置到顶端部的整个范围内设置，具有第1台阶部21～第4台阶部24及包含第1凹面部25a和第2凹面部25b的多个凹面部25。多个凹面部25是与参照图5a～图5c说明的扩管作业用的分型模冲头5的分开部55相对应的部位，如图4b所示在传热管2的周向上以适当的间隔设置(在图4a中，为了容易理解，表示为在传热管2的上部设有凹面部25且在传热管2的下部未设置凹面部25的状态。在这一点上，后述的图8a也相同)。各凹面部25相当于非扩管部，沿传热管2的轴长方向延伸。

第1台阶部21和第2台阶部22是以在传热管2的轴长方向上隔着壳体1的侧壁部10的方式分别位于侧壁部10的内侧和侧壁部10的外侧且外径比传热管2的非扩管部的外径大的部分。优选的是，第1台阶部21和第2台阶部22配置为与侧壁部10的内外两侧面接触。

如图4b所示，扩管部20的外周面(第1台阶部21和第2台阶部22相互间区域的外周面)压接于第1孔部11的内周面。但是，在第1凹面部25a的位置，扩管部20的外周面与第1孔部11的内周面不接触，形成有第1间隙c1。凹面部25中的与第1孔部11的内周面相对的部分是第1凹面部25a。该第1凹面部25a也延伸设置在第1台阶部21的形成部位和第2台阶部22的形成部位。

第1钎焊部ba是接合侧壁部10中的第1孔部11的周缘部和传热管2的外周面的部分，设在侧壁部10的外侧。但是，该第1钎焊部ba的钎焊材料的一部分进入到第1间隙c1，接合第1孔部11的内周面和传热管2的外周面。优选的是，所述钎焊材料的一部分经由第1间隙c1到达侧壁部10的内表面侧，构成将侧壁部10的内表面侧接合于传热管2的钎焊部(未图示)。

传热管2的靠顶端的部分贯穿于在头部6的基部60设置的第2孔部62，作为用于接合这些部分的手段，设有第2钎焊部bb。扩管部20的第3台阶部23和第4台阶部24是在传热管2的轴长方向上分别位于基部60的内侧和基部60的外侧且外径比传热管2的非扩管部的外径大的部分。优选的是，第3台阶部23和第4台阶部24配置为与基部60的内外两侧面接触。

扩管部20的外周面也压接于第2孔部62的内周面(参照图4a的传热管2的靠顶端的区域的下侧部分)。但是，在第2凹面部25b的形成部位，扩管部20的外周面与第2孔部62的内周面不接触，形成有第2间隙c2。凹面部25中的与第2孔部62的内周面相对的部分是第2凹面部25b。该第2凹面部25b也延伸设置在第3台阶部23的形成部位和第4台阶部24的形成部位。

第2钎焊部bb是接合基部60中的第2孔部62的周缘部和传热管2的外周面的部分，设在基部60的单面侧。但是，该第2钎焊部bb的钎焊材料的一部分进入到第2间隙c2，接合第2孔部62的内周面和传热管2的外周面。虽省略图示说明，但优选的是，所述钎焊材料的一部分经由第2间隙c2到达基部60的与所述相反的单面侧，构成将基部60的所述单面侧接合于传热管2的钎焊部(未图示)。

接着，对所述的换热器he的制造方法的一个例子进行说明。

在制造换热器he时，使用图5a～图5c所示的分型模冲头5。为了容易理解，首先说明该分型模冲头5。

分型模冲头5是在内部插入芯棒4的筒状，具有从顶端部朝向基端部侧延伸的多个狭缝55(分开部)。由此，分型模冲头5绕其中心轴线被分割为多个(例如4个)分块(日语：セグメント)50a，该分型模冲头5中的轴长方向顶端附近部分成为能够在半径方向上扩缩变形的能够扩缩变形部50。在能够扩缩变形部50的外周面设有用于形成之前说明的第1台阶部21～第4台阶部24的第1凸状部51～第4凸状部54。

芯棒4的顶端部是设为例如圆锥状或者圆台状等且从顶端部越向基端部侧行进则直径或者宽度越增大的楔部40，位于分型模冲头5的能够扩缩变形部50的内侧。在使芯棒4与分型模冲头5相对而前进时，能够扩缩变形部50自图5b所示的非扩大状态变为图5c所示的扩大状态。即，能够利用楔部40推开多个分块50a。在图5c所示的扩大状态下，狭缝55(分开部)的宽度la扩大，由此，能够在传热管2的扩管部20形成多个凹面部25。

在制造换热器he时，使用所述的分型模冲头5并经过图6a～图8b所示的步骤。

首先，如图6a和图6b所示，在使传热管2贯穿于在壳体1的侧壁部10设置的第1孔部11和在头部6的基部60设置的第2孔部62的状态下，如图7a和图7b所示，将分型模冲头5插入到传热管2内。接着，如图8a和图8b所示，使分型模冲头5扩大，使传热管2的端部附近区域扩管。由此，能够在传热管2设置参照图4a和图4b说明的扩管部20，能够适当地谋求传热管2向侧壁部10的临时固定及基部60向传热管2的临时固定。

如图8b明确所示，在使分型模冲头5的能够扩缩变形部50扩大时，多个分块50a相互间的狭缝55(分开部)的宽度变大，与该狭缝55相对应的部位不扩管，或者与其他的部分相比较不充分地扩管。由此，能够在扩管部20设置多个凹面部25。

在完成了所述的扩管工序之后，实施用于设置第1钎焊部ba和第2钎焊部bb的钎焊工序。在该钎焊工序中，在预定的钎焊对象部位涂敷钎焊材料，在加热炉中加热钎焊材料而使其熔融。此时，用于形成第1钎焊部ba的熔融钎焊材料的一部分进入到第1间隙c1，用于形成第2钎焊部bb的熔融钎焊材料的一部分进入到第2间隙c2。

经过所述的一系列的工序，从而能够适当地制造换热器he。

在本实施方式的换热器he中，获得以下的作用。

即，在设于壳体1的侧壁部10的第1孔部11的内周面和传热管2的外周面之间形成有多个第1间隙c1，而且第1钎焊部ba的钎焊材料进入到上述的第1间隙c1。因此，能够增大侧壁部10与传热管2之间的钎焊面积。此外，也能够使钎焊材料绕到侧壁部10的内表面侧。因而，能够提高传热管2钎焊于侧壁部10的钎焊强度。

作为用于增大侧壁部10与传热管2之间的钎焊面积的手段，在扩管部20的外表面设有多个第1凹面部25a，但上述的多个第1凹面部25a在扩管部20的周向上局部地设置，能够增大传热管2的外周面与第1孔部11的内周面之间的接触面积(压接区域的面积)。因而，也能够提高通过扩管将传热管2安装于侧壁部10的安装强度。

侧壁部10的第1孔部11可以是简单的笔直状的孔部，不必例如将一部分形成为锥孔部。另一方面，在传热管2的扩管部20设有多个第1凹面部25a，但能够利用分型模冲头5的狭缝55(多个分块50a的分开部)简单地设置上述的多个第1凹面部25a。

由于第1台阶部21和第2台阶部22的存在，传热管2安装于侧壁部10的安装强度进一步升高。另一方面，由于在第1台阶部21和第2台阶部22延伸设置有第1凹面部25a，因此能够使第1钎焊部ba的钎焊材料经由第1凹面部25a的延伸设置部分顺畅地进入到第1间隙c1。能够适当地避免第1间隙c1被第1台阶部21和第2台阶部22不当地堵塞的状况。

头部6(基部60)安装于传热管2的安装构造的基本结构与传热管2安装于侧壁部10的安装构造的基本结构相同，能够同时提高头部6的钎焊强度、扩管的固定强度。能够与之前说明的用于谋求传热管2相对于侧壁部10的安装的扩管工序同时进行用于谋求头部6相对于传热管2的安装的扩管工序。因此，换热器he的制造作业容易，也能够确切地谋求制造成本的降低。

图9表示在本发明的制造方法中使用的分型模冲头5的多个分块50a的另一个实施方式。在该图所示的实施方式中，在多个分块50a各自的外表面部的端缘设有倒角部50b。

采用这样的结构，多个分块50a的分开部55(狭缝)的宽度lc大于原本的宽度lb。因此，在如图8a和图8b所示那样使传热管2扩管的情况下，能够增大凹面部25的尺寸而使其适当化。此外，也能够谋求形成凹面部25的可靠化。

本发明并不限定于上述的实施方式的内容。本发明的换热器的各部的具体结构在本发明所谋求的范围内自由地进行各种设计变更。本发明的换热器的制造方法的各工序的具体构成在本发明所谋求的范围内自由变更。

传热管并不限于蜿蜒曲折状的传热管，能够使用例如字母u状、直管状、或者螺旋状等的管体，其具体的形状没有限制。也可以使用截面椭圆形等的管体。

本发明的换热器并不限于所谓的反向燃烧方式，也能够设为例如正向燃烧方式(在换热器的下侧配置燃烧器，使燃烧气体朝上行进的方式)。换热器并不限于供热水装置用的换热器。

加热用介质并不限于燃烧气体，也能够是例如热电联供系统中的高温的排气等。

在本发明的换热器的制造方法中使用的分型模冲头的多个分块并不限于隔着狭缝分离的情况。也能够是将多个分块分别设为独立的构件的结构。