JP7082887B2 - 熱交換器及び給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、筺体内で、管内を流れる湯水と筺体内に取り込んだ燃焼ガスとを熱交換する熱交換器及びその熱交換器を備える給湯装置に関する。

筺体内に設けられた複数の管内を流れる湯水を、筺体内に取り込んだ燃焼ガスで加熱する熱交換器は、管が所定の間隔を空けて配置される。これは、管内の湯水と燃焼ガスとの熱交換の効率化を図るためである。また、管の間隔が狭くなった箇所には結露水がたまることから、管を所定の間隔を空けて配置することは、管の間に結露水がたまるのを防止する点でも有効である。
特許文献１には、曲げ加工が施された線材又は棒状部材を用いて、管を所定の間隔を空けて配置する例が記載されている。

特開２００８－１５１４７４号公報

しかしながら、曲げ加工が施された線材又は棒状部材のみでは、安定的に管を位置決めできないという問題があった。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、筺体に対して管が安定的に位置決めされた熱交換器及びその熱交換器を備える給湯装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る熱交換器は、対向配置された第１、第２の側壁部を有する筺体と、それぞれ前記第１の側壁部を貫通して該第１の側壁部に固定された複数の管とを備える熱交換器において、前記第２の側壁部には、それぞれ前記筺体の内側に突出した複数のエンボス（突起）が間隔を空けて設けられ、前記各管は、前記エンボスに接触して位置決めされ、前記複数の管は鉛直方向に所定の間隔を空けて配置され、最下位置に配された前記管を除く前記管に、該管の直下に配された前記管に上方から接している前記エンボスが、下方から接している。

第１の発明に係る熱交換器において、前記各管には高さ位置が異なる複数の前記エンボスが接触しているのが好ましい。

第１の発明に係る熱交換器において、前記各管には水平位置が異なる複数の前記エンボスが接触しているのが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る給湯装置は、バーナユニット、顕熱熱交換器及び潜熱熱交換器が下から順に配置された給湯装置において、前記潜熱熱交換器は、対向配置された第１、第２の側壁部を有する筺体と、それぞれ前記第１の側壁部を貫通して該第１の側壁部に固定された複数の管とを備え、前記第２の側壁部には、それぞれ前記筺体の内側に突出した複数のエンボスが間隔を空けて設けられ、前記各管は、前記エンボスに接触して位置決めされ、前記複数の管は鉛直方向に所定の間隔を空けて配置され、最下位置に配された前記管を除く前記管に、該管の直下に配された前記管に上方から接している前記エンボスが、下方から接している。

第１の発明に係る熱交換器及び第２の発明に係る給湯装置は、筺体の第２の側壁部に筺体の内側に突出した複数のエンボスが間隔を空けて設けられ、各管がエンボスに接触して位置決めされているので、筺体の一部であるエンボスによって筺体に対し管を安定的に位置決めすることが可能である。

本発明の一実施の形態に係る給湯装置の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る潜熱熱交換器の一部省略平断面図である。 同潜熱熱交換器の一部省略縦断面図である。 （Ａ）は第２の側壁部の説明図、（Ｂ）は（Ａ）の一部省略ＣＣ’断面図である。 エンボスによる管の位置決めの様子を示す説明図である。 変形例に係るエンボスによる管の位置決めの様子を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯装置１３は、バーナユニット１１、顕熱熱交換器１２及び本発明の一実施の形態に係る潜熱熱交換器（熱交換器の一例）１０が下から順に配置され、湯水を加熱し供給する装置である。そして、図１～図３に示すように、潜熱熱交換器１０は、対向配置された側壁部１４、１５（第１、第２の側壁部）を有する筺体１６と、それぞれ側壁部１４を貫通して側壁部１４に固定された複数の管１７とを備えている。以下、詳細に説明する。

バーナユニット１１は、図１に示すように、下側に送風ファン１８が取り付けられた筺体１９と筺体１９内に設けられたバーナ部２０を備えている。筺体１９は上側全体が開放されており、バーナ部２０には図示しない供給管から可燃燃料が供給可能である。バーナ部２０は可燃燃料を燃焼して、筺体１９内に燃焼ガスを発生させることができる。
顕熱熱交換器１２は上下が開放された筒体２１を有し、筒体２１は下側の開放領域が筺体１９の上側の開放領域に連通している。

潜熱熱交換器１０は、筒体２１の上方に配置された箱状の筺体１６の前側の側壁部に、図１、図２に示すように、左右方向に長いガス排出口２２が形成され、筺体１６の底部の後側には左右方向に長いガス取込口２３が形成されている。
潜熱熱交換器１０には、図１～図３に示すように、浴槽から浴槽内の湯が送り出される風呂戻り管２４に内部空洞状のヘッダ２５を介して接続された複数の管１７が設けられている。

各管１７は、図２に示すように、それぞれ異なる高さ位置で左右方向に配置された複数（本実施の形態では４つ）の直線部２６と、それぞれ２つの直線部２６を連結する複数（本実施の形態では３つ）の折り返し部２７とを有して巻回されている。複数の管１７は、鉛直方向に所定の間隔を空けて配置され、それぞれ最上位置、最下位置にある２つの直線部２６の左側端部が側壁部１４を貫通した状態でろう付けにより側壁部１４に固定されている。

各管１７は、側壁部１４を貫通した一方の直線部２６の左側端部がヘッダ２５に接続され、側壁部１４を貫通した他方の直線部２６の左側端部が内部空洞状のヘッダ２８に接続されている。ヘッダ２５、２８は鉛直方向に長く、ヘッダ２５、２８にはそれぞれ、各管１７が鉛直方向に等ピッチで接続されている。
本実施の形態では、各管１７に、図２、図３に示すように、左側に１つの折り返し部２７、右側に２つの折り返し部２７が存在し、右側の２つの折り返し部２７は一方が他方の直下に間隔を空けて配置されている。そして、管１７は、ヘッダ２５、２８に接続された２つの直線部２６の左側端部を除く領域が筺体１６内に配されている。

筺体１６の側壁部１５には、図２、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示すように、それぞれ筺体１６の内側に突出した複数のエンボス（突起）２９が間隔を空けて設けられている。本実施の形態では、側壁部１５に複数のエンボス２９が鉛直方向に等ピッチで配されたエンボス２９の列が２つ存在する。
最上位置に配された管１７には、図２、図５に示すように、右側に配された上側の折り返し部２７に、下方から２つのエンボス２９が接触し、右側に配された下側の折り返し部に、上方及び下方からそれぞれ２つのエンボス２９が接触している。

最下位置に配された管１７には、右側に配された上側の折り返し部２７に、上方及び下方からそれぞれ２つのエンボス２９が接触し、右側に配された下側の折り返し部に、上方から２つのエンボス２９が接触している。最上位置に配された管１７及び最下位置に配された管１７を除く管１７には、右側に配された２つの折り返し部２７それぞれに、上方及び下方からそれぞれ２つのエンボス２９が接触している。
従って、各管１７には、高さ位置が異なる複数のエンボス２９が接触していることとなる。

ここで、最下位置に配された管１７を除く管１７には、各管１７の直下に配された管１７に上方から接しているエンボス２９が、下方から接しており、各管１７には前後方向の位置（即ち水平位置）が異なる複数のエンボス２９が接触している。
管１７は、側壁部１４に形成された図示しない２つの貫通孔に２つの直線部２６の左側端部をそれぞれ貫通させ、右側の２つの折り返し部２７をそれぞれ複数のエンボス２９に接触させることで位置決めされて、側壁部１４にろう付けされる。よって、各管１７は所定の位置に配された状態で側壁部１４にろう付けされる。

そして、側壁部１４にろう付けされた各管１７の右側は、右側に配置された折り返し部２７が複数のエンボス２９に接触することによって位置決めされている（即ち、各管１７はエンボス２９に接触して位置決めされている）ことから、潜熱熱交換器１０を輸送の際や、潜熱熱交換器１０を使用の際（例えば、ウォーターハンマーが生じた際）に管１７が所定位置からずれるのを安定的に抑制可能である。

本実施の形態では、側壁部１５、即ち、第２の側壁部に、複数のエンボス２９が鉛直方向に等ピッチで配されたエンボス２９の列が２つ設けられているが、エンボス２８の配置はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、側壁部５０（第２の側壁部の一例）に複数のエンボス５１が鉛直方向に等ピッチで配されたエンボス５１の列を１つ設け、このエンボス５１に各管１７の右側の折り返し部２７を接触させて、各管１７を位置決めするようにしてもよい。なお、図６において、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
また、ヘッダ２８には、図１に示すように、一端が筒体２１内に設けられた管３０に接続された連結管３１の他端が接続され、管３０には浴槽に湯を送る風呂往管３２が接続されている。

潜熱熱交換器１０の筺体１６には、図１～図３に示すように、側壁部１５に、内部空洞状のヘッダ３３を介して水道管３４に接続された複数の管３５が、ろう付けされて固定されている。複数の管３５は、複数の管１７の後側に配置され、それぞれ両端部が側壁部１５を貫通して筺体１６外に配置されている。各管３５は、巻回された形状であり、一端部が前後方向に長いヘッダ３３に接続され、他端部が前後方向に長い内部空洞状のヘッダ３６に接続され、両端部を除いた領域が筺体１６内に配置されている。
なお、図１ではヘッダ２５、２８、３３、３６の記載が省略されている。

ヘッダ３６には、図１に示すように、連結管３７の一端が接続され、連結管３７の他端には筒体２１内に設けられた管３８が接続され、管３８には台所や洗面台等に湯を供給する給湯管３９が接続されている。
バーナ部２０による可燃燃料の燃焼によって筺体１９内で燃焼ガスが発生すると、燃焼ガスは、筒体２１を通過しながら管３０、３８内の湯を加熱して、ガス取込口２３から筺体１６内に流入し、筺体１６内を移動しながら管１７内の湯及び管３５内の水を加熱し、ガス排出口２２から筺体１６外に排出される。

筺体１９内に燃焼ガスが発生している際に、浴槽内の湯を風呂戻り管２４、ヘッダ２５、複数の管１７、ヘッダ２８、連結管３１、管３０及び風呂往管３２を順に通過させて浴槽に戻すことによって、浴槽内の湯の温度を上昇させることができる。そして、筺体１９内に燃焼ガスが発生している際に、水道水を水道管３４及びヘッダ３３を介して複数の管３５に供給することによって、水道水は、管３５を通過中に加熱され、ヘッダ３６、連結管３７を経由して管３８に流入し、管３８を通過中に再度加熱された後、給湯管３９に送られる。

また、潜熱熱交換器１０は、図３に示すように、筺体１６の底部に上げ底４１が設けられ、ガス取込口２３は上げ底４１に形成されている。そして、上げ底４１には、複数の管３５の下方にドレイン水を前方に流す案内部材４２が設けられ、筺体１６の底部前方には、ドレイン水を筺体１６外に排出する排水部４３が形成されている。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、管が第２の側壁部に形成されたエンボスによって位置決めされる熱交換器は、潜熱熱交換器として採用される必要はなく、顕熱熱交換器や単独の熱交換器等として採用することができる。
そして、同熱交換器において、第２の側壁部に形成された複数のエンボスが各管に接触する場合、同じ高さに設けられた複数のエンボスのみが管に接触するようにしてもよいし、水平位置が同じ複数のエンボスのみが管に接触するようにしてもよい。

１０：潜熱熱交換器、１１：バーナユニット、１２：顕熱熱交換器、１３：給湯装置、１４、１５：側壁部、１６：筺体、１７：管、１８：送風ファン、１９：筺体、２０：バーナ部、２１：筒体、２２：ガス排出口、２３：ガス取込口、２４：風呂戻り管、２５：ヘッダ、２６：直線部、２７：折り返し部、２８：ヘッダ、２９：エンボス、３０：管、３１：連結管、３２：風呂往管、３３：ヘッダ、３４：水道管、３５：管、３６：ヘッダ、３７：連結管、３８：管、３９：給湯管、４１：上げ底、４２：案内部材、４３：排水部、５０：側壁部、５１：エンボス

Claims (4)

1. 対向配置された第１、第２の側壁部を有する筺体と、それぞれ前記第１の側壁部を貫通して該第１の側壁部に固定された複数の管とを備える熱交換器において、
   前記第２の側壁部には、それぞれ前記筺体の内側に突出した複数のエンボスが間隔を空けて設けられ、
   前記各管は、前記エンボスに接触して位置決めされ、
   前記複数の管は鉛直方向に所定の間隔を空けて配置され、最下位置に配された前記管を除く前記管に、該管の直下に配された前記管に上方から接している前記エンボスが、下方から接していることを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器において、前記各管には高さ位置が異なる複数の前記エンボスが接触していることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は２記載の熱交換器において、前記各管には水平位置が異なる複数の前記エンボスが接触していることを特徴とする熱交換器。
4. バーナユニット、顕熱熱交換器及び潜熱熱交換器が下から順に配置された給湯装置において、
   前記潜熱熱交換器は、対向配置された第１、第２の側壁部を有する筺体と、それぞれ前記第１の側壁部を貫通して該第１の側壁部に固定された複数の管とを備え、前記第２の側壁部には、それぞれ前記筺体の内側に突出した複数のエンボスが間隔を空けて設けられ、前記各管は、前記エンボスに接触して位置決めされ、前記複数の管は鉛直方向に所定の間隔を空けて配置され、最下位置に配された前記管を除く前記管に、該管の直下に配された前記管に上方から接している前記エンボスが、下方から接していることを特徴とする給湯装置。

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