JP2023059542A - 熱交換器及び給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】破損しにくい熱交換器、及びこれを備える給湯器を提供する。【解決手段】一次熱交換器５は、第１壁部３１、第２壁部、第３壁部、及び第４壁部を備える角筒状の中ケーシングと複数の通水管２３と加熱水を受け入れる第１ヘッダ６０、第２ヘッダを備え、第１ヘッダ６０、第２ヘッダには側面視において円形状をなす孔部６６が複数形成され、第１ヘッダ６０の孔部６６の孔縁部は第１壁部３１の外壁面に固定され、第２ヘッダの孔部の孔縁部は、第２壁部の外壁面に固定され、第１壁部３１は第１ヘッダ６０に接触する第１接触部と第１ヘッダ６０の孔部６６内に配されて第１ヘッダ６０と非接触とされる第１非接触部６７を有し、第２壁部は、第２ヘッダに接触する第２接触部と、第２ヘッダの孔部内に配されて第２ヘッダと非接触とされる第２非接触部と、を有し、第１非接触部６７及び第２非接触部は、それぞれ側面視において円形状をなして複数形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、熱交換器及び給湯器に関する。

従来、給湯器に用いられる熱交換器として、特開２０２０－１６９７４４号公報（下記特許文献１）に記載の一次熱交換器が知られている。この一次熱交換器は、ステンレス製であって、バーナの燃焼排気が通過する四角筒状の中ケーシングと、中ケーシングの右側面及び左側面を貫通する複数の伝熱管と、を備える。中ケーシングの右側面及び左側面には、複数の伝熱管の端部を接続する右側ヘッダ及び左側ヘッダが取り付けられている。すなわち、右側ヘッダ及び左側ヘッダにおいて、複数の伝熱管から流入する加熱水が合流するようになっている。

上記の一次熱交換器では、右側ヘッダ及び左側ヘッダには、左右方向に貫通する孔部が前後方向にのびる長円状をなして形成されている。孔部には加熱水が流入せず、加熱水の流路は孔部によって上下二本に分離されている。孔部を形成することで、右側ヘッダ及び左側ヘッダにおいて加熱水の水圧がかかる領域（側面視における面積）を小さくし、ウォーターハンマーの衝撃による右側ヘッダ及び左側ヘッダの破損を抑制することができる。

特開２０２０－１６９７４４号公報

上記の構成において、孔部の内部に配される中ケーシングの側面は、右側ヘッダ及び左側ヘッダに接しておらず、外部に露出する非接触部となっている。この非接触部が、中ケーシング内を通過する燃焼排気により加熱されると、その非接触部の熱は、ある程度は側面に平行に伝熱される。しかし、上記の一次熱交換器には、素材として銅等と比べると伝熱性に劣るステンレスが用いられているから、非接触部には、部分的に伝熱が不十分な領域が形成される場合がある。そうすると、非接触部には、温度が低い領域と、温度が高い領域とが、まだら状に形成され、これらの領域間の熱収縮の差により非接触部内にクラックが生じることが考えられる。
また、孔部は前後に長い形状であり、直線状の縁部を有しているから、この直線状の縁部に水圧が集中して右側ヘッダ及び左側ヘッダが破損する可能性がある。

本開示は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、破損しにくい熱交換器、及びこれを備える給湯器を提供することを目的とする。

本開示の熱交換器は、互いに対向する第１壁部及び第２壁部と、前記第１壁部及び前記第２壁部の一端部同士及び他端部同士にそれぞれ接合される第３壁部及び第４壁部と、を備え、内部を燃焼排気が通過する角筒状の筐体と、前記第３壁部及び前記第４壁部のそれぞれに高さ違いに設けられ、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する対向方向にのびる複数の通水管と、前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第４壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第１ヘッダと、前記第２壁部の外壁面に固定され、前記第３壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第２ヘッダと、を備える熱交換器であって、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダには、前記対向方向から見て円形状をなす孔部が複数形成され、前記第１ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第２ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第２壁部の外壁面に固定され、前記第１壁部は、前記第１ヘッダに接触する第１接触部と、前記第１ヘッダの前記孔部内に配されて前記第１ヘッダと非接触とされる第１非接触部と、を有し、前記第２壁部は、前記第２ヘッダに接触する第２接触部と、前記第２ヘッダの前記孔部内に配されて前記第２ヘッダと非接触とされる第２非接触部と、を有し、前記第１非接触部及び前記第２非接触部は、それぞれ前記対向方向から見て円形状をなして複数形成されている熱交換器である。

本開示によれば、破損しにくい熱交換器、及びこれを備える給湯器を提供することができる。

図１は、実施形態にかかる給湯器の正面図であって、フロントカバーを省略した図である。 図２は、樹脂シート、コントローラ及び表示操作パネルを省略した給湯器の正面図である。 図３は、一次熱交換器の斜視図である。 図４は、一次熱交換器の右側面図である。 図５は、図４のＡ－Ａ断面図である。 図６は、各ヘッダの各ヘッダ蓋体を除いた一次熱交換器の右側面図である。 図７は、第１壁部及び各ヘッダの構成について説明する説明図である。 図８は、一次熱交換器の左側面図である。 図９は、図８のＢ－Ｂ断面図である。 図１０は、各ヘッダ蓋体を除いた一次熱交換器の左側面図である。 図１１は、他の実施形態にかかる一次熱交換器の左側面図である。

以下、本開示の実施形態を列記して例示する。
（１）本開示の熱交換器は、互いに対向する第１壁部及び第２壁部と、前記第１壁部及び前記第２壁部の一端部同士及び他端部同士にそれぞれ接合される第３壁部及び第４壁部と、を備え、内部を燃焼排気が通過する角筒状の筐体と、前記第３壁部及び前記第４壁部のそれぞれに高さ違いに設けられ、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する対向方向にのびる複数の通水管と、前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第４壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第１ヘッダと、前記第２壁部の外壁面に固定され、前記第３壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第２ヘッダと、を備える熱交換器であって、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダには、前記対向方向から見て円形状をなす孔部が複数形成され、前記第１ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第２ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第２壁部の外壁面に固定され、前記第１壁部は、前記第１ヘッダに接触する第１接触部と、前記第１ヘッダの前記孔部内に配されて前記第１ヘッダと非接触とされる第１非接触部と、を有し、前記第２壁部は、前記第２ヘッダに接触する第２接触部と、前記第２ヘッダの前記孔部内に配されて前記第２ヘッダと非接触とされる第２非接触部と、を有し、前記第１非接触部及び前記第２非接触部は、それぞれ前記対向方向から見て円形状をなして複数形成されている熱交換器である。
なお、上記の「円形状」とは、真円形状だけでなく、実質的に真円形状と認識できるものも含むものとする。例えば、上記の「円形状」には、最小径が最大径の９５％である楕円形状も含まれる。

第１壁部及び第２壁部に形成される第１非接触部及び第２非接触部は、対向方向から見て円形状をなしているから、第１非接触部及び第２非接触部の任意の点から第１接触部及び第２接触部までの直線距離を孔部の最大孔径より小さくすることができる。このため、第１非接触部及び第２非接触部の熱を、それぞれ第１接触部及び第２接触部へと効率的に伝熱させることができる。したがって、第１非接触部及び第２非接触部への熱の蓄積を抑制し、第１非接触部及び第２非接触部にクラックが生じることを抑制することができる。

また、第１ヘッダ及び第２ヘッダの孔部をそれぞれ複数設けることで、第１ヘッダ及び第２ヘッダにおける水圧がかかる領域（対向方向から見たときの面積）が過度に大きくなることを規制することができる。よって、第１ヘッダ及び第２ヘッダのウォーターハンマーに対する耐衝撃性を従来のものと同水準に維持することができる。
さらに、第１ヘッダ及び第２ヘッダの孔部は円形状であり、直線状の縁部を有していないから、第１ヘッダ及び第２ヘッダの一部に通水時の水圧が集中することで第１ヘッダ及び第２ヘッダが破損することを抑制できる。

（２）前記孔部の孔径は、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダの高さ寸法の三分の一以下とされていることが好ましい。

このような構成によると、第１非接触部及び第２非接触部の熱を、それぞれ第１接触部及び第２接触部へとさらに効率的に伝熱させることができる。

（３）本開示の給湯器は、バーナと、前記バーナの燃焼排気が通過する上記の熱交換器と、を備える給湯器である。

このような構成によると、熱交換器が破損しにくい給湯器を提供することができる。

＜実施形態＞
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。

［給湯器の全体構造］
図１は、給湯器１を示す正面図で、フロントカバーを外した状態で示している。図２は図１の給湯器１において、樹脂シート２６、コントローラ１２、及び表示操作パネル１３を除いた状態を示している。
給湯器１は、前面を開口した四角箱状の外ケーシング２と、外ケーシング２内に収容される内胴３と、を備える。内胴３には、上から順に、バーナ４と、一次熱交換器５（熱交換器の一例）と、二次熱交換器６と、が設けられており、給湯器１は、バーナ４の燃焼排気が上方から下方へと流れる下向き燃焼式となっている。

また、外ケーシング２内には、排気部７と、ファンユニット８と、ガス供給ユニット１０と、が設けられている。排気部７は、内胴３の下部から後方へ回り込んで上向きに設けられている。ファンユニット８は、内胴３の右側方でバーナ４に連結されている。ガス供給ユニット１０は、ファンユニット８の下側でファンユニット８に連結されている。ガス供給ユニット１０は、ガスガバナ９を介してガス導入管１１からファンユニット８へと燃料ガスを供給する。内胴３の下方右側には、電装基板を収容してなるコントローラ１２が設置されている。内胴３の下方中央には、フロントカバーから露出する表示操作パネル１３が設けられている。

［バーナ］
バーナ４は、燃料ガスと燃焼に必要な全ての燃焼用空気との混合気が燃焼する全一次空気式となっている。バーナ４は、上下面を開口して上下方向に所定深さを有する平面視横長矩形状の上ケーシング１４を有する。上ケーシング１４の上面は、上方へ突出してファンユニット８が接続されるチャンバ１５によって閉塞されている。上ケーシング１４の下面には、複数の炎孔が形成された図示しない炎孔板が設けられて、炎孔板の表面（下面）で混合気が燃焼可能となっている。
ファンユニット８は、平面視円形のファンケース１６内に図示しないファンを備える。ファンケース１６の上側中央には、ファンを回転駆動させるファンモータ１７が設けられている。

［一次熱交換器］
一次熱交換器５は、ステンレス製とされている。一次熱交換器５は、図３に示すように、四角筒状の中ケーシング２０（筐体の一例）と、複数のフィン２１と、複数（本実施形態では、８本）の伝熱管２２と、複数（本実施形態では、６本）の通水管２３と、を備える。中ケーシング２０はバーナ４に取り付けられ、中ケーシング２０の内部には、バーナ４で発生した燃焼排気が上方から下方へと通過するようになっている（図２参照）。燃焼排気の熱は、複数の伝熱管２２内を流通する湯水に伝熱されるようになっている。

図１に示すように、中ケーシング２０の上側外周には、略全面に導電パターンが蛇行状に網羅されてなる帯状の樹脂シート２６が巻回されて、中ケーシング２０からの燃焼排気の漏洩を検知可能となっている。

図３に示すように、中ケーシング２０は、左右方向（対向方向の一例）に対向する第１壁部３１及び第２壁部３２と、第１壁部３１及び第２壁部３２の一端部（前端部）同士及び他端部（後端部）同士にそれぞれ接合される第３壁部３３及び第４壁部３４と、を備える。本実施形態では、第１壁部３１は中ケーシング２０の右側の壁部であり、第２壁部３２は中ケーシング２０の左側の壁部である。第３壁部３３は中ケーシング２０の前側の壁部であり、第４壁部３４は中ケーシング２０の後側の壁部である。

図６及び図７に示すように、第１壁部３１の下側には、８個の下側貫通孔３５が前後方向に並んで形成されている。下側貫通孔３５は側面視において上下方向を長径方向とする楕円形とされている。第１壁部３１の前側及び後側には、前側貫通孔３６及び後側貫通孔３７がそれぞれ３個ずつ上下方向に並んで形成されている。前側貫通孔３６及び後側貫通孔３７は、側面視において円形とされている。
図１０に示すように、第２壁部３２にも、第１壁部３１と同様に、下側貫通孔３５、前側貫通孔３６、及び後側貫通孔３７が設けられている。

図３、図５、及び図９に示すように、複数のフィン２１（一部のみ図示）は、中ケーシング２０内の下部に左右方向へ所定間隔を空けて並設されている。複数の伝熱管２２は、左右方向にのびる直線状であって、中ケーシング２０内の下部において前後方向に並んで配置されている。複数の伝熱管２２は、各フィン２１を左右方向に貫通している。図６及び図１０に示すように、伝熱管２２の断面形状は、上下方向を長径方向とする楕円形とされている。伝熱管２２の内部には、湯水の流速を調整するとともに、湯水を撹拌するための流速調整部材２２Ａが配されている。図５に示すように、複数の伝熱管２２の右端部は、第１壁部３１の下側貫通孔３５に挿通されている。図９に示すように、複数の伝熱管２２の左端部は、第２壁部３２の下側貫通孔３５に挿通されている。

図３、図６、及び図１０に示すように、複数の通水管２３は、複数の伝熱管２２よりも上方に位置し、中ケーシング２０の第３壁部３３及び第４壁部３４の外側へそれぞれ上下方向に所定間隔をおいて３本ずつ配設されている。通水管２３の断面形状は、円形とされている。通水管２３は、左右方向にのびる直線状である。図６に示すように、複数の通水管２３の右端部は、第１壁部３１の前側貫通孔３６及び後側貫通孔３７に挿通されている。図１０に示すように、複数の通水管２３の左端部は、第２壁部３２の前側貫通孔３６及び後側貫通孔３７に挿通されている。

図４及び図８に示すように、第１壁部３１及び第２壁部３２の下部には、下側ヘッダ４０が取り付けられている。図５、図７、及び図９に示すように、下側ヘッダ４０は、第１壁部３１または第２壁部３２の外壁面に取り付けられる下側ヘッダ本体４１と、下側ヘッダ本体４１の開口を閉塞する下側ヘッダ蓋体４２と、を備える。図５及び図７に示すように、下側ヘッダ本体４１には、下側貫通孔３５の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された伝熱管２２の端部が挿通される挿通孔４３が設けられている。図６及び図１０に示すように、下側ヘッダ４０は、最後部の伝熱管２２の右端部に接続されるものを除いて、前後方向に隣接する２本の伝熱管２２の左右の端部を接続している。これにより、複数の伝熱管２２は、蛇行状に１本に繋がっている。

図４に示すように、最後部の伝熱管２２の右端部に接続される下側ヘッダ４０は、ジョイント筒４５を備える。図７に示すように、ジョイント筒４５は、下側ヘッダ蓋体４２に設けられる入口開口４４に取り付けられている。図１に示すように、ジョイント筒４５は、接続管２４を介して二次熱交換器６と接続される。

図６に示すように、最前部の伝熱管２２の右端部は、上下に延びる前側ヘッダ５０を介して、前側３本の通水管２３の右端部と接続される。図７に示すように、前側ヘッダ５０は、第１壁部３１の外壁面に取り付けられる前側ヘッダ本体５１と、前側ヘッダ本体５１の開口を閉塞する前側ヘッダ蓋体５２と、を備える。前側ヘッダ本体５１には、最前部の下側貫通孔３５の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された最前部の伝熱管２２の右端部が挿通される挿通孔５３と、前側貫通孔３６の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された通水管２３の右端部が挿通される挿通孔５４と、が設けられている。

［第１ヘッダ］
図４に示すように、第１壁部３１の上部には、第１ヘッダ６０が取り付けられている。図５及び図７に示すように、第１ヘッダ６０は、第１壁部３１の外壁面に取り付けられる第１ヘッダ本体６１と、第１ヘッダ本体６１の開口を閉塞する第１ヘッダ蓋体６２と、を備える。図６及び図７に示すように、第１ヘッダ本体６１には、後側貫通孔３７の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された後側の通水管２３の右端部が挿通される挿通孔６３が設けられている。図４に示すように、第１ヘッダ６０の右上部分には、ジョイント筒６５が設けられている。図７に示すように、ジョイント筒６５は、第１ヘッダ蓋体６２に設けられる出口開口６４に取り付けられている。図２に示すように、ジョイント筒６５には、出湯管２５が接続される。

［第２ヘッダ］
図８に示すように、第２壁部３２の上部には、第２ヘッダ７０が取り付けられている。図９に示すように、第２ヘッダ７０は、第２壁部３２の外壁面に取り付けられる第２ヘッダ本体７１と、第２ヘッダ本体７１の開口を閉塞する第２ヘッダ蓋体７２と、を備える。図１０に示すように、第２ヘッダ本体７１には、前側貫通孔３６の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された前側の通水管２３の左端部が挿通される挿通孔７３と、後側貫通孔３７の内縁に設けられるバーリング部、及びこのバーリング部に嵌入された後側の通水管２３の左端部が挿通される挿通孔７４と、が設けられている。第２ヘッダ７０は、前後の３本の通水管２３の左端部同士を接続する。

したがって、一次熱交換器５における湯水の流通経路は以下のようになっている。
まず、接続管２４から最後部の伝熱管２２に流入した湯水は、下側ヘッダ４０を介して複数の伝熱管２２を交互に通過しながら前方へ蛇行状に移動する。そして、最前部の伝熱管２２から流出した湯水は、前側ヘッダ５０を介して前側３本の通水管２３へ流入し、左方へ移動した後、第２ヘッダ７０を介して後側３本の通水管２３へと流入し、右方へ移動する。後側３本の通水管２３から流出した湯水は、第１ヘッダ６０を介して出湯管２５から流出することになる。

［孔部］
図４、図５、及び図７に示すように、第１ヘッダ６０には、第１ヘッダ６０を左右方向に貫通する孔部６６が複数（本実施形態では、４個）形成されている。図５及び図７に示すように、孔部６６は、第１ヘッダ本体６１に設けられる本体側孔部６６Ａと、第１ヘッダ蓋体６２に設けられる蓋体側孔部６６Ｂと、が連通して設けられている。図４に示すように、孔部６６は、側面視において（左右方向から見て）円形状とされている。本開示において、円形状とは、真円形状でなくてもよく、実質的に真円形状と認識できるものも含む。例えば、最小径が最大径の９５％である楕円形状も含まれる。孔部６６の孔径は、第１ヘッダ６０の高さ寸法の三分の一以下とされている。

第１ヘッダ６０の孔部６６を複数設けることで、第１ヘッダ６０における水圧がかかる領域（左右方向から見たときの面積）を低減することができる。よって、ウォーターハンマーの衝撃によって第１ヘッダ６０が破損することを抑制することができる。
また、第１ヘッダ６０の孔部６６は等方的な円形状である。よって、例えば、直線状の縁部を含む長孔状をなして孔部を設ける場合（前述した特許文献１の構成）と比較すると、本実施形態では、第１ヘッダ６０の孔部６６の一部に通水時の水圧が集中しにくい。したがって、水圧の変化による第１ヘッダ６０の破損を抑制することができる。

また、孔部６６は第１ヘッダ６０の上下中央位置において前後方向に一列に並んで配されている。これにより、第１ヘッダ６０内における湯水の流通が阻害されにくくなっている。

図８に示すように、第２ヘッダ７０にも、第１ヘッダ６０と同様に、側面視で円形状をなす孔部７６が４個設けられている。図９に示すように、孔部７６は、第２ヘッダ本体７１に設けられる本体側孔部７６Ａと、第２ヘッダ蓋体７２に設けられる蓋体側孔部７６Ｂと、が連通して設けられている。

［第１非接触部、第１接触部］
図５に示すように、第１ヘッダ６０の孔部６６の孔縁部は、第１ヘッダ本体６１側において第１壁部３１の外壁面に固定されている。孔部６６は、第１壁部３１の外壁面の一部を右方に露出するようになっている。すなわち、第１壁部３１は、第１ヘッダ６０の孔部６６内に配されて第１ヘッダ６０と非接触とされる第１非接触部６７と、第１ヘッダ６０に接触する第１接触部６８と、を有する。図４に示すように、第１非接触部６７は、側面視において（左右方向から見て）円形状をなし、複数（本実施形態では、４個）形成されている。

直接的に燃焼排気の熱を受ける第１壁部３１において、第１接触部６８の熱は第１ヘッダ６０を介して第１ヘッダ６０内の湯水へと伝熱される。一方、第１非接触部６７は、第１接触部６８と異なり、湯水から離れている。このため、第１非接触部６７の熱は、第１壁部３１の壁面と略平行に、第１接触部６８へと伝わる。本実施形態では、第１非接触部６７は、側面視で円形状をなしているから、第１非接触部６７の任意の点から第１接触部６８までの直線距離を孔部６６の最大孔径より小さくすることができる。このため、孔部６６の孔径を適切に設定することにより、第１非接触部６７の熱を、第１接触部６８へと効率的に伝熱させることができる。したがって、一次熱交換器５の材質が銅等に比べて熱伝性に劣るステンレスであっても、第１非接触部６７への熱の蓄積を抑制し、第１非接触部６７にクラックが生じることを抑制することができる。

［第２非接触部、第２接触部］
図９に示すように、第１ヘッダ６０と同様に、第２ヘッダ７０の孔部７６の孔縁部は、第２壁部３２の外壁面に固定されている。第１壁部３１と同様に、第２壁部３２は、第２ヘッダ７０の孔部７６内に配されて第２ヘッダ７０と非接触とされる第２非接触部７７と、第２ヘッダ７０に接触する第２接触部７８と、を有する。図８に示すように、第２壁部３２は４個の第２非接触部７７を有する。第２非接触部７７は、側面視で円形状をなしている。

［二次熱交換器］
二次熱交換器６は、図２に示すように、中ケーシング２０と連通する四角筒状の下ケーシング８０を備える。図示しないが、下ケーシング８０の内部には、凹凸構造を有する複数の伝熱プレートが所定間隔をおいて重ねられており、伝熱プレート間に連続する内部流路が形成されている。内部流路には、給水管８１が接続される入口と、接続管２４が接続される出口と、が設けられている。

排気部７は、二次熱交換器６の下ケーシング８０の下面に取り付けられるドレン受け８２と、ドレン受け８２の後部に立設される排気ダクト８３と、を備える。ドレン受け８２の底部は、ドレン排出管８４を介して中和器８５と接続される。
排気ダクト８３は、合成樹脂製であり、横長角筒状をなしている。排気ダクト８３の上端の開口には、外ケーシング２の上面に突出する円筒状の排気筒部８７を備えた上カバー８６が接合される。

［給湯器の動作説明］
以上のように構成された給湯器１においては、器具内に通水されると、リモコン等で要求される燃焼量に応じた回転数でコントローラ１２がファンモータ１７を駆動させてファンを回転させる。すると、ファンユニット８では、ファンの回転数に比例した空気が吸い込まれる。同時にガス導入管１１からは燃料ガスが供給され、ガスガバナ９で調圧された後、ガス供給ユニット１０でファンユニット８の吸込側に設けたベンチュリーを介して空気と混合されて混合気が生成される。生成された混合気は、ファンケース１６の吐出口からバーナ４のチャンバ１５に吐出され、上ケーシング１４内に供給されて、炎孔板の各炎孔から噴出し、図示しない点火電極によって点火されて燃焼する。

バーナ４からの燃焼排気は、一次熱交換器５の中ケーシング２０で各フィン２１の間を上方から下方へ通過することで、伝熱管２２内を流れる湯水と熱交換し、顕熱が回収される。

一次熱交換器５からの燃焼排気は、二次熱交換器６の下ケーシング８０内で各伝熱プレートの間を通過することで、伝熱プレートの内部流路を流れる水と熱交換し、潜熱が回収される。

下ケーシング８０を通過した燃焼排気は、排気部７のドレン受け８２内に進入し、ドレン受け８２の後部に移動して排気ダクト８３内を上昇して排気筒部８７から外部に排出される。二次熱交換器６で発生したドレンは、ドレン受け８２内に落下し、ドレン排出管８４及び中和器８５を介して器具の外部へ排出される。

［実施形態の作用効果］
このように、本実施形態においては、第１壁部３１及び第２壁部３２に形成される第１非接触部６７及び第２非接触部７７は、側面視で円形状をなしているから、第１非接触部６７及び第２非接触部７７の任意の点から第１接触部６８及び第２接触部７８までの直線距離を孔部６６，７６の最大孔径より小さくすることができる。このため、第１非接触部６７及び第２非接触部７７の熱を、それぞれ第１接触部６８及び第２接触部７８へと効率的に伝熱させることができる。したがって、第１非接触部６７及び第２非接触部７７への熱の蓄積を抑制し、第１非接触部６７及び第２非接触部７７にクラックが生じることを抑制することができる。

また、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０の孔部６６，７６をそれぞれ複数設けることで、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０における水圧がかかる領域（側面視における面積）が過度に大きくなることを規制することができる。よって、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０のウォーターハンマーに対する耐衝撃性を従来のものと同水準に維持することができる。
さらに、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０の孔部６６，７６は円形状であり、直線状の縁部を有していないから、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０の一部に通水時の水圧が集中することで第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０が破損することを抑制できる。

また、本実施形態では、孔部６６，７６の孔径は、第１ヘッダ６０及び第２ヘッダ７０の高さ寸法の三分の一以下とされている。
このような構成によると、第１非接触部６７及び第２非接触部７７の熱を、それぞれ第１接触部６８及び第２接触部７８へとさらに効率的に伝熱させることができる。

本実施形態にかかる給湯器１は、バーナ４と、バーナ４の燃焼排気が通過する上記の一次熱交換器５と、を備えるから、一次熱交換器５が破損しにくい給湯器１を提供することができる。

＜他の実施形態＞
本開示は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態を、次のように変更してもよい。

実施形態では、一次熱交換器５及び二次熱交換器６の２つの熱交換器を備えた形態を例示したが、給湯器は、一次熱交換器のみを備えた形態であってもよい。

実施形態では、熱交換器の一例として給湯に用いられる一次熱交換器５を例示したが、風呂やセントラルヒーティング等の循環用等、他の用途の熱交換器でもよい。

実施形態では、各ヘッダ６０，７０において前後方向に並んで設けられた４個の孔部６６，７６を例示したが、孔部の大きさや配置、個数等は適宜変更してよい。
例えば、図１１に示すように、一次熱交換器１０５において、第２ヘッダ１７０には実施形態と同形同大の孔部１７６が千鳥格子状に７個設けられ、第２壁部３２は孔部１７６内に配されて第２ヘッダ１７０と非接触とされる７個の第２非接触部１７７を有してもよい。一次熱交換器１０５においては、実施形態の構成に比べて、孔部１７６の個数が増加し、第２ヘッダ１７０の側面視の面積が低減されているから、ウォーターハンマーへの耐衝撃性が向上している。

なお、本開示の範囲は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…給湯器、２…外ケーシング、３…内胴、４…バーナ、５，１０５…一次熱交換器（熱交換器）、６…二次熱交換器、７…排気部、８…ファンユニット、９…ガスガバナ、１０…ガス供給ユニット、１１…ガス導入管、１２…コントローラ、１３…表示操作パネル、１４…上ケーシング、１５…チャンバ、１６…ファンケース、１７…ファンモータ
２０…中ケーシング（筐体）、２１…フィン、２２…伝熱管、２２Ａ…流速調整部材、２３…通水管、２４…接続管、２５…出湯管、２６…樹脂シート、３１…第１壁部、３２…第２壁部、３３…第３壁部、３４…第４壁部、３５…下側貫通孔、３６…前側貫通孔、３７…後側貫通孔
４０…下側ヘッダ、４１…下側ヘッダ本体、４２…下側ヘッダ蓋体、４３…挿通孔、４４…入口開口、４５…ジョイント筒
５０…前側ヘッダ、５１…前側ヘッダ本体、５２…前側ヘッダ蓋体、５３…挿通孔、５４…挿通孔
６０…第１ヘッダ、６１…第１ヘッダ本体、６２…第１ヘッダ蓋体、６３…挿通孔、６４…出口開口、６５…ジョイント筒、６６…孔部、６６Ａ…本体側孔部、６６Ｂ…蓋体側孔部、６７…第１非接触部、６８…第１接触部
７０，１７０…第２ヘッダ、７１…第２ヘッダ本体、７２…第２ヘッダ蓋体、７３…挿通孔、７４…挿通孔、７６，１７６…孔部、７６Ａ…本体側孔部、７６Ｂ…蓋体側孔部、７７，１７７…第２非接触部、７８…第２接触部
８０…下ケーシング、８１…給水管、８２…ドレン受け、８３…排気ダクト、８４…ドレン排出管、８５…中和器、８６…上カバー、８７…排気筒部

Claims (3)

1. 互いに対向する第１壁部及び第２壁部と、前記第１壁部及び前記第２壁部の一端部同士及び他端部同士にそれぞれ接合される第３壁部及び第４壁部と、を備え、内部を燃焼排気が通過する角筒状の筐体と、
   前記第３壁部及び前記第４壁部のそれぞれに高さ違いに設けられ、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する対向方向にのびる複数の通水管と、
   前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第４壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第１ヘッダと、
   前記第２壁部の外壁面に固定され、前記第３壁部の前記複数の通水管から導入される加熱水を受け入れる空間を有する第２ヘッダと、
   を備える熱交換器であって、
   前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダには、前記対向方向から見て円形状をなす孔部が複数形成され、
   前記第１ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第１壁部の外壁面に固定され、前記第２ヘッダの前記孔部の孔縁部は、前記第２壁部の外壁面に固定され、
   前記第１壁部は、前記第１ヘッダに接触する第１接触部と、前記第１ヘッダの前記孔部内に配されて前記第１ヘッダと非接触とされる第１非接触部と、を有し、前記第２壁部は、前記第２ヘッダに接触する第２接触部と、前記第２ヘッダの前記孔部内に配されて前記第２ヘッダと非接触とされる第２非接触部と、を有し、
   前記第１非接触部及び前記第２非接触部は、それぞれ前記対向方向から見て円形状をなして複数形成されている熱交換器。
2. 前記孔部の孔径は、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダの高さ寸法の三分の一以下とされている、請求項１に記載の熱交換器。
3. バーナと、前記バーナの燃焼排気が通過する請求項１または請求項２に記載の熱交換器と、を備える給湯器。

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