JP2023087370A - 熱交換器及び温水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱によるダクトの損傷を抑制可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器は、ケースと、ケース内に配置されている第１熱交換部及び第２熱交換部と、ケース内に配置されている仕切り部材と、ダクトとを備える。ケースは、第１方向において間隔を空けて互いに対向している第１側壁及び第２側壁と、第１方向に直交する第２方向において間隔を空けて互いに対向している第３側壁及び第４側壁と、底壁とを有する。第１側壁には、ケースの内部と連通しているガス出口が形成されている。第１熱交換部は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向において、第２熱交換部よりも底壁から離れている。第２熱交換部は、第１方向に直交する面内において蛇行しており、かつ第１方向に沿って重ねられている複数の蛇行伝熱管を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器及び温水装置に関する。

特開２０２１－１０１１３１号公報（特許文献１）には、熱交換器が記載されている。特許文献１に記載の熱交換器は、筐体と、複数の蛇行伝熱管と、仕切り部材と、ダクトとを有している。

筐体は、第１側壁、第２側壁、第３側壁及び第４側壁と、底壁とを有している。第１側壁及び第２側壁は、第１方向において間隔を空けて対向している。第３側壁及び第４側壁は、第２方向において間隔を空けて対向している。第２方向は、第１方向に直交する方向である。底壁は、第１側壁の下端、第２側壁の下端、第３側壁の下端及び第４側壁の下端に連なっている。第１側壁には、ガス出口が形成されている。ガス出口は、筐体の内部に連通している。ガス入口は、第１側壁の上端、第２側壁の上端、第３側壁の上端及び第４側壁の上端により画されている。

複数の蛇行伝熱管は、筐体内に配置されている。蛇行伝熱管は、第１方向に直交する面内において蛇行している。複数の蛇行伝熱管は、第１方向に沿って重ねられている。複数の蛇行伝熱管は、第１群と、第２群とに区分されている。第１群に属する蛇行伝熱管は、第２群に属する蛇行伝熱管よりも第１側壁の近くにある。

仕切り部材は、筐体内に配置されている。仕切り部材は、第１部分と、第２部分とを有している。第２部分は、第１方向に直交する面内において延在している。第２部分は、第１群と第２群との間に配置されている。第２部分の下端は、底壁から離間している。第２部分の上端は、蛇行伝熱管よりも底壁から離れている。第１部分は、第２部分の上端から第１側壁に向かって延在しており、第２側壁に取り付けられている。第１部分により、ガス入口の一部が閉塞されている。

ダクトは、ガス出口に接続されるように、第１側壁に取り付けられている。ガス入口から導入された燃焼ガスは、第２群に属する蛇行伝熱管を流れる湯水との間で熱交換を行いながら、下方へと向かう。底壁に達した燃焼ガスは、第２部分の下端と底壁との間を通った上で上方へと折り返され、第１群に属する蛇行伝熱管を流れる湯水との間で熱交換を行う。その後、燃焼ガスは、ガス出口及びダクトを通って排出される。

特開２０２１－１０１１３１号公報

特許文献１に記載の熱交換器は、二次熱交換器であり、その上方に一次熱交換器が配置される。また、特許文献１に記載の熱交換器では、第１側壁側のダクトの端部が、第１部分の第１側壁側の端よりも上方にある。そのため、特許文献１に記載の熱交換器では、第１側壁側のダクトの端部が、熱により損傷してしまうことがある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、熱によるダクトの損傷を抑制可能な熱交換器及び温水装置を提供するものである。

本発明の一態様に係る熱交換器は、ケースと、ケース内に配置されている第１熱交換部及び第２熱交換部と、ケース内に配置されている仕切り部材と、ダクトとを備える。ケースは、第１方向において間隔を空けて互いに対向している第１側壁及び第２側壁と、第１方向に直交する第２方向において間隔を空けて互いに対向している第３側壁及び第４側壁と、底壁とを有する。第１側壁には、ケースの内部と連通しているガス出口が形成されている。第１熱交換部は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向において、第２熱交換部よりも底壁から離れている。第２熱交換部は、第１方向に直交する面内において蛇行しており、かつ第１方向に沿って重ねられている複数の蛇行伝熱管を有する。複数の蛇行伝熱管は、第１側壁側にある第１群と、第１群よりも第２側壁側にある第２とに区分されている。仕切り部材は、第１部分と第２部分とを有する。第１部分は、第１群と第２群との間に配置されている。第１部分は、第３方向において、底壁側の端である第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを含む。第１端は、底壁から離間している。第２部分は、第１方向において、第２端に連なっている第３端と、第３端の反対側の端であり、第１側壁に取り付けられている第４端とを含む。ダクトは、ガス出口と接続されるように第１側壁に取り付けられている。ダクトの第１側壁側の端部の第３方向において底壁から最も離れた部分は、第３方向において、第４端よりも底壁の近くにある。

上記の熱交換器では、第１熱交換部が、第２方向に沿って延在している複数の直管伝熱管を有していてもよい。複数の直管伝熱管は、第１方向に沿って複数の列をなすように並んでいてもよい。第４端は、最も底壁側にある複数の列のうちの１つよりも第３方向において底壁から離れていてもよい。

上記の熱交換器では、第２部分が、第３端側にある第３部分と、第４端側にある第４部分とを含んでいてもよい。第２方向に直交する断面視において、第４部分の延在方向と第１方向とのなす角度は、第３部分の延在方向と第１方向とのなす角度よりも大きくてもよい。

上記の熱交換器では、第２方向に直交する断面視において、第２部分の延在方向と第１方向とのなす角度が、第３端側から第４端側に向かうにつれて大きくなっていてもよい。

上記の熱交換器では、第１熱交換部が、第２方向に沿って延在している複数の直管伝熱管と、複数の直管伝熱管に取り付けられているフィンとを有していてもよい。複数の直管伝熱管は、第１方向に沿って複数の列をなすように並んでいてもよい。フィンは、第２方向に直交する面内において延在している本体部と、本体部の第１方向における第１側壁側の端にあり、かつ、本体部から第２方向に沿って立ち上がっている壁部を有していてもよい。壁部の下端と第２部分との間の第３方向における距離は、最も底壁側にある複数の列のうちの１つに属し、かつ、最も第１側壁側にある複数の直管伝熱管のうちの１つと第２部分との間の第３方向における距離よりも小さくてもよい。

上記の熱交換器では、複数の蛇行伝熱管の各々が、第２方向に沿って延在しており、かつ第３方向に沿って列をなすように並んでいる複数の直管部と、複数の第１接続部と、複数の第２接続部とを含んでいてもよい。複数の直管部の各々は、第２方向において、第３側壁側の端である第５端と、第５端の反対側の端である第６端とを有していてもよい。複数の直管部には、最も底壁から離れている第１直管部と、最も底壁の近くにある第２直管部と、第１直管部と第２直管部との間にある複数の第３直管部とが含まれていてもよい。複数の第１接続部の各々は、複数の直管部のうちの隣り合う２つの第６端を接続していてもよい。第１直管部の第５端側及び第２直管部の第５端側は、第３側壁により支持されていてもよい。複数の第２接続部の各々は、複数の第３直管部のうちの隣り合う２つの第５端を接続していてもよい。ガス出口の第３方向における位置は、最も第１側壁側にある複数の蛇行伝熱管のうちの１つの第１直管部及び最も底壁から離れている複数の第３直管部のうちの１つがガス出口から見える位置にあってもよく、最も第１側壁側にある複数の蛇行伝熱管のうちの１つの第１直管部及び最も底壁から離れている複数の第３直管部のうちの１つがガス出口から見える位置よりも底壁から離れていてもよい。

上記の熱交換器は、ケース内に配置されている支持板をさらに備えていてもよい。複数の蛇行伝熱管の各々は、第２方向に沿って延在しており、かつ第３方向に沿って列をなすように並んでいる複数の直管部と、複数の第１接続部と、複数の第２接続部とを含んでいてもよい。複数の直管部の各々は、第２方向において、第３側壁側の端である第５端と、第５端の反対側の端である第６端とを有していてもよい。複数の直管部には、最も底壁から離れている第１直管部と、最も底壁の近くにある第２直管部と、第１直管部と第２直管部との間にある複数の第３直管部とが含まれていてもよい。複数の第１接続部の各々は、複数の直管部のうちの隣り合う２つの第６端を接続していてもよい。第１直管部の第５端側及び第２直管部の第５端側は、第３側壁により支持されていてもよい。複数の第２接続部の各々は、複数の第３直管部のうちの隣り合う２つの第５端を接続していてもよい。支持板は、複数の蛇行伝熱管の各々の第４側壁側の端部を支持していてもよい。第１部分及び支持板の少なくとも一方には、第１部分及び支持板が交差可能となるように切り欠きが形成されていてもよい。

本発明の一態様に係る温水装置は、上記の熱交換器と、熱交換器に燃焼ガスを供給するバーナとを備える。

本発明の一態様に係る熱交換器及び本発明の一態様に係る温水装置によると、熱によるダクトの損傷を抑制可能である。

温水装置１００の概略図である。 熱交換器２０の平面図である。 図２中のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。 熱交換器２０の第１斜視図である。 熱交換器２０の第２斜視図である。 図３中のＶＩにおける拡大図である。 熱交換器２０の側面図である。 フィン３３の斜視図である。 蛇行伝熱管４１の側面図である。 図３中のＸ－Ｘにおける断面図である。 支持部材２７及び仕切り部材４５の位置関係を示す斜視図である。

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る温水装置を説明する。第１実施形態に係る温水装置を、温水装置１００とする。

＜温水装置１００の構成＞
以下に、温水装置１００の構成を説明する。

図１は、温水装置１００の概略図である。図１に示されるように、温水装置１００は、ガスバルブ１０と、オリフィス１１と、ベンチュリ１２と、送風装置１３と、チャンバ１４と、バーナ１５と、点火プラグ１６と、熱交換器２０と、配管６０と、配管７０と、配管８０と、バイパス配管９０とを有している。熱交換器２０は、第１熱交換部３０と、第２熱交換部４０と、ダクト５０とを有している。第１熱交換部３０は、一次熱交換器である。第２熱交換部４０は、二次熱交換器である。熱交換器２０の詳細構成は、後述するものとする。

ガスバルブ１０を開状態とすることにより、燃料ガスは、オリフィス１１を通ってベンチュリ１２に供給される。ベンチュリ１２に供給された燃料ガスは、ベンチュリ１２において空気と混合される（以下において、空気と混合された燃料ガスを混合ガスという）。混合ガスは、送風装置１３により、チャンバ１４を介してバーナ１５に供給される。バーナ１５に供給された混合ガスは、点火プラグ１６をスパークさせることにより点火されて燃焼する。これにより、バーナ１５において燃焼ガスが発生する。

配管６０は、一方端において上水道に接続されている。配管６０は、他方端において第２熱交換部４０の入水口４０ａに接続されている。配管７０は、一方端において第２熱交換部４０の出水口４０ｂに接続されている。配管７０は、他方端において第１熱交換部３０の入水口３０ａに接続されている。配管８０は、一方端において第１熱交換部３０の出水口３０ｂに接続されている。配管８０は、他方端において給湯栓（図示せず）に接続されている。バイパス配管９０は、一方端において配管６０に接続されており、他方端において配管８０に接続されている。バイパス配管９０と配管８０との接続は、三方弁８１により行われている。ダクト５０は、第２熱交換部４０に接続されている。

＜熱交換器２０の詳細構成＞
以下に、熱交換器２０の詳細構成を説明する。

図２は、熱交換器２０の平面図である。図２中では、ダクト５０の図示が省略されている。図３は、図２中のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。図４は、熱交換器２０の第１斜視図である。図５は、熱交換器２０の第２斜視図である。図６は、図３中のＶＩにおける拡大図である。図７は、熱交換器２０の側面図である。図７中では、ダクト５０の図示が省略されている。図８は、フィン３３の斜視図である。図９は、蛇行伝熱管４１の側面図である。図１０は、図３中のＸ－Ｘにおける断面図である。図２から図１０に示されるように、熱交換器２０は、ケース２１を有している。第１熱交換部３０及び第２熱交換部４０は、ケース２１内に配置されている。ケース２１は、第１側壁２１ａ、第２側壁２１ｂ、第３側壁２１ｃ及び第４側壁２１ｄと、底壁２１ｅとを有している。

第１側壁２１ａ及び第２側壁２１ｂは、第１方向ＤＲ１において間隔を空けて対向している。第３側壁２１ｃ及び第４側壁２１ｄは、第２方向ＤＲ２において間隔を空けて対向している。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交している。底壁２１ｅは、第１側壁２１ａの下端、第２側壁２１ｂの下端、第３側壁２１ｃの下端及び第４側壁２１ｄの下端に連なっている。第１熱交換部３０は、第３方向ＤＲ３において、第２熱交換部４０よりも底壁２１ｅから離れている。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交している。なお、図示されていないが、第１側壁２１ａの上端、第２側壁２１ｂの上端、第３側壁２１ｃの上端及び第４側壁２１ｄの上端により画されているケース２１の開口には、バーナ１５が取り付けられる。燃焼ガスは、底壁２１ｅに向かってバーナ１５から噴出される。

第１熱交換部３０は、複数の胴パイプ３１と、複数の直管伝熱管３２と、複数のフィン３３とを有している。

胴パイプ３１は、端３１ａと端３１ｂとを有している。端３１ａ及び端３１ｂは、第３側壁２１ｃにより支持されている。胴パイプ３１は、端３１ａから端３１ｂに向かって、第１側壁２１ａの内壁面、第４側壁２１ｄの内壁面及び第２側壁２１ｂの内壁面に沿って延在している。すなわち、胴パイプ３１は、Ｕ字形状になっている。複数の胴パイプ３１は、第３方向ＤＲ３において、間隔を空けて重ねて配置されている。複数の胴パイプ３１は、複数の直管伝熱管３２よりも底壁２１ｅから離れている。

最も底壁２１ｅから離れている胴パイプ３１の端３１ａは、配管７０に接続される入水口３０ａになっている。１つの胴パイプ３１の端３１ｂは、当該１つの胴パイプ３１に隣り合っている他の胴パイプ３１の端３１ａに、第３側壁２１ｃの外壁面に設けられている流路２２により接続されている。但し、最も底壁２１ｅの近くにある胴パイプ３１の端３１ｂは、最も第２側壁２１ｂ側にある直管伝熱管３５の端３２ａに、第３側壁２１ｃの外壁面に取り付けられているヘッダ２３により接続されている。

直管伝熱管３２は、第２方向ＤＲ２に沿って延在している。直管伝熱管３２は、第２方向ＤＲ２において、端３２ａと端３２ｂとを有している。端３２ｂは、端３２ａの反対側の端である。直管伝熱管３２の端３２ａ側及び端３２ｂ側は、それぞれ、第３側壁２１ｃ及び第４側壁２１ｄにより支持されている。複数の直管伝熱管３２は、第１方向ＤＲ１に沿って、複数の列をなすように並んでいる。図２から図１０に示される例では、複数の直管伝熱管３２は、第１方向ＤＲ１に沿って２列をなすように並んでいる。この２列のうちの底壁２１ｅに近い列に属している直管伝熱管３２を、直管伝熱管３４とする。この２列のうちの底壁２１ｅから離れている列に属している直管伝熱管３２を、直管伝熱管３５とする。

第１方向ＤＲ１において隣り合う２つの直管伝熱管３２の端３２ａは、第３側壁２１ｃの外壁面に取り付けられているヘッダ２４ａにより接続されている。第１方向ＤＲ１において隣り合う２つの直管伝熱管３２の端３２ｂは、第４側壁２１ｄの外壁面に取り付けられているヘッダ２４ｂにより接続されている。但し、最も第１側壁２１ａの近くにある直管伝熱管３５の端３２ｂは、第４側壁２１ｄの外壁面に取り付けられているヘッダ２４ｃにより最も第１側壁２１ａの近くにある直管伝熱管３４の端３２ｂに接続されている。最も第２側壁２１ｂの近くにある直管伝熱管３４の端３２ｂは、第４側壁２１ｄの外壁面に取り付けられているヘッダ２４ｄに接続されている。ヘッダ２４ｄには、配管８０に接続される出水口３０ｂが設けられている。

フィン３３は、複数の直管伝熱管３２に取り付けられている。フィン３３は、本体部３３ａと、壁部３３ｂと、壁部３３ｃとを有している。本体部３３ａは、第２方向ＤＲ２に直交する面内において延在している。フィン３３は、本体部３３ａに形成されている貫通穴３３ａａに直管伝熱管３２が通されることにより、直管伝熱管３２に取り付けられている。壁部３３ｂ及び壁部３３ｃは、それぞれ、第１方向ＤＲ１における本体部３３ａの第１側壁２１ａ側の端及び第２側壁２１ｂ側の端に位置している。壁部３３ｂ及び壁部３３ｃは、第２方向ＤＲ２に沿って、本体部３３ａから立ち上がっている。

第２熱交換部４０は、複数の蛇行伝熱管４１を有している。蛇行伝熱管４１は、第１方向ＤＲ１に直交する面内において、蛇行している。より具体的には、蛇行伝熱管４１は、複数の直管部４２と、複数の第１接続部４３と、複数の第２接続部４４とを有している。直管部４２は、第２方向ＤＲ２に沿って延在している。複数の直管部４２は、第３方向ＤＲ３に沿って列をなすように間隔を空けて並んでいる。複数の直管部４２には、第１直管部４２ａと、第２直管部４２ｂと、複数の第３直管部４２ｃとが含まれている。第１直管部４２ａは、最も底壁２１ｅから離れている直管部４２である。第２直管部４２ｂは、最も底壁２１ｅの近くにある直管部４２である第３直管部４２ｃは、第１直管部４２ａと第２直管部４２ｂとの間にある直管部４２である。

直管部４２は、第２方向ＤＲ２において、第５端４２ｄと、第６端４２ｅとを有している。第５端４２ｄは、第３側壁２１ｃ側の端である。第６端４２ｅは、第５端４２ｄの反対側の端である。すなわち、第６端４２ｅは、第４側壁２１ｄ側の端である。第１直管部４２ａの第５端４２ｄ側は、第３側壁２１ｃにより支持されている。第２直管部４２ｂの第５端４２ｄ側は、第３側壁２１ｃにより支持されている。第１接続部４３は、隣り合う２つの直管部４２の第６端４２ｅを接続している。第２接続部４４は、隣り合う２つの第３直管部４２ｃの第５端４２ｄを接続している。

複数の蛇行伝熱管４１は、第１方向ＤＲ１に沿って重ねられている。１つの蛇行伝熱管４１の直管部４２は、第３方向ＤＲ３において、当該１つの蛇行伝熱管４１と第１方向ＤＲ１において隣り合う他の蛇行伝熱管４１の隣り合う２つの直管部４２の間にある。

第２直管部４２ｂの第５端４２ｄは、第３側壁２１ｃの外壁面に取り付けられているヘッダ２５に接続されている。ヘッダ２５には、配管６０に接続される入水口４０ａが設けられている。第１直管部４２ａの第５端４２ｄは、第３側壁２１ｃの外壁面に取り付けられているヘッダ２６に接続されている。ヘッダ２６には、配管７０に接続される出水口４０ｂが設けられている。

熱交換器２０は、さらに、仕切り部材４５を有している。仕切り部材４５は、ケース２１内に配置されている。仕切り部材４５は、第１部分４５ａと、第２部分４５ｂとを有している。複数の蛇行伝熱管４１は、第１群と、第２群とに区分されている。第１群は、第１側壁２１ａ側にある蛇行伝熱管４１の群である。第２群は、第１群よりも第２側壁２１ｂ側にある蛇行伝熱管４１の群である。第１部分４５ａは、第１群と第２群との間に配置されている。第１部分４５ａは、例えば、第１方向ＤＲ１に直交する面内において延在している。第１群に属する蛇行伝熱管４１の数は、好ましくは、第２群に属する蛇行伝熱管４１の数よりも少ない。このことを別の観点から言えば、第１部分４５ａと第１側壁２１ａとの間の距離は、第１部分４５ａと第２側壁２１ｂとの間の距離よりも小さい。

第１部分４５ａは、第３方向ＤＲ３において、第１端４５ａａと、第２端４５ａｂとを有している。第１端４５ａａは、底壁２１ｅ側の端である。第１端４５ａａは、底壁２１ｅから離間している。第２端４５ａｂは、第１端４５ａａの反対側の端である。第２端４５ａｂは、蛇行伝熱管４１（第１直管部４２ａ）よりも底壁２１ｅから離れている。第２部分４５ｂは、第１方向ＤＲ１において、第３端４５ｂａと、第４端４５ｂｂとを有している。第３端４５ｂａは、第２端４５ａｂに連なっている。第４端４５ｂｂは、第３端４５ｂａの反対側の端である。第２部分４５ｂは、第４端４５ｂｂにおいて、第１側壁２１ａの内壁面に取り付けられている。

第２部分４５ｂは、第１方向ＤＲ１に対して傾斜している。より具体的には、第４端４５ｂｂの位置は、第３端４５ｂａの位置よりも底壁２１ｅから離れている。第４端４５ｂｂの位置は、第３方向ＤＲ３において、直管伝熱管３４よりも底壁２１ｅから離れていることが好ましい。なお、第４端４５ｂｂの位置が第３端４５ｂａの位置よりも底壁２１ｅから離れていることにより、フィン３３から第２部分４５ｂ上に滴下された凝集水が、ダクト５０側（第１側壁２１ａ側）へと流れにくくなる。

第２部分４５ｂは、第３部分４５ｃと、第４部分４５ｄとを有していてもよい。第３部分４５ｃは、第３端４５ｂａ側にある。第４部分４５ｄは、第３部分４５ｃよりも第４端４５ｂｂ側にある。第３部分４５ｃの延在方向と第１方向ＤＲ１とのなす角度及び第４部分４５ｄの延在方向と第１方向ＤＲ１とのなす角度を、それぞれ角度θ１及び角度θ２とする。角度θ２は、角度θ１よりも大きくなっている。角度θ１は、０°以上である。すなわち、第３部分４５ｃの延在方向は、第１方向ＤＲ１と平行であってもよい。

壁部３３ｂの下端（壁部３３ｂの底壁２１ｅ側の端）と第２部分４５ｂとの間の第３方向ＤＲ３における距離を、距離ＤＩＳ１とする。最も第１側壁２１ａ側にある直管伝熱管３４と第２部分４５ｂとの間の第３方向ＤＲ３における距離を、距離ＤＩＳ２とする。距離ＤＩＳ１は、距離ＤＩＳ２よりも小さいことが好ましい。

第１側壁２１ａには、ガス出口２１ａａが形成されている。ガス出口２１ａａは、第１側壁２１ａを厚さ方向に貫通しており、ケース２１の内部と連通している。ガス出口２１ａａは、第１方向ＤＲ１に沿う側面視において長手方向が第２方向ＤＲ２に沿う矩形状になっている。第１方向ＤＲ１に沿う側面視において、ガス出口２１ａａの位置は、ガス出口２１ａａから最も第１側壁２１ａ側にある蛇行伝熱管４１の第１直管部４２ａ及び底壁２１ｅから最も離れている第３直管部４２ｃが見える位置よりも底壁２１ｅから離れていることが好ましい。第１方向ＤＲ１に沿う側面視において、ガス出口２１ａａの位置は、ガス出口２１ａａから最も第１側壁２１ａ側にある蛇行伝熱管４１の第１直管部４２ａ及び底壁２１ｅから最も離れている第３直管部４２ｃが見える位置にあってもよい。但し、ガス出口２１ａａの上端は、第４端４５ｂｂよりも底壁２１ｅの近くにある。

ダクト５０は、ガス出口２１ａａに接続されるように第１側壁２１ａの外壁面に取り付けられている。ダクト５０の第１側壁２１ａ側の端部は、例えば、フランジ部５１になっている。ダクト５０は、フランジ部５１において、第１側壁２１ａの外壁面に取り付けられている。第１側壁２１ａの外壁面とフランジ部５１との間には、シール部材５２が配置されている。フランジ部５１は、第３方向ＤＲ３において、第４端４５ｂｂよりも底壁２１ｅの近くにある。より具体的には、フランジ部５１の上端（すなわち、フランジ部５１のうちの第３方向ＤＲ３において底壁２１ｅから最も離れた部分）は、第３方向ＤＲ３において、第４端４５ｂｂよりも底壁２１ｅの近くにある。ダクト５０は、例えば、樹脂材料により形成されている。

熱交換器２０は、支持部材２７をさらに有していてもよい。支持部材２７は、ケース２１内に配置されている。支持部材２７は、第２方向ＤＲ２に直交する面内において延在している。支持部材２７には、複数の貫通穴２７ａが形成されている。複数の貫通穴２７ａは、第３方向ＤＲ３に沿って並んでいる。蛇行伝熱管４１の第４側壁２１ｄ側の端部は、貫通穴２７ａ内に配置されることにより、隣り合う２つの貫通穴２７ａの間にある支持部材２７の部分（支持部２７ｂとする）により支持されている。

図１１は、支持部材２７及び仕切り部材４５の位置関係を示す斜視図である。図１１に示されるように、支持部材２７は、第１部分４５ａと交差している。より具体的には、第１部分４５ａ（仕切り部材４５）の第４側壁２１ｄ側の端が、支持部材２７よりも第４側壁２１ｄ側に突出している（図１０参照）。第１部分４５ａの第４側壁２１ｄ側の端は、好ましくは第４側壁２１ｄの内壁面に接触している。第１部分４５ａには、支持部材２７との交差が可能なように切り欠き４５ａｃが形成されている。切り欠き４５ａｃは、第１部分４５ａの第４側壁２１ｄ側の端から第２方向ＤＲ２に沿って延在している。切り欠き４５ａｃには、支持部２７ｂが通されている。この例では、第１部分４５ａに切り欠き４５ａｃを形成する場合を説明したが、切り欠きを支持部材２７（より具体的には、支持部２７ｂ）に形成することにより、第１部分４５ａと支持部材２７との交差を可能にしてもよい。

＜熱交換器２０の動作＞
バーナ１５から底壁２１ｅ側に向かって噴出した燃焼ガスは、第１熱交換部３０において熱交換を行う。より具体的には、燃焼ガスは、複数の直管伝熱管３２を流れる湯水との間で熱交換を行う。

第１熱交換部３０を通過した燃焼ガスは、第２熱交換部４０において熱交換を行う。より具体的には、第１に、燃焼ガスは、第１部分４５ａと第２側壁２１ｂとの間を通り、第２群に属する蛇行伝熱管４１を流れる湯水との間で熱交換を行う。第２に、底壁２１ｅに達した燃焼ガスは、第１端４５ａａと底壁２１ｅとの間を通って上方へと折り返されて、第１群に属する蛇行伝熱管４１との間で熱交換を行う。第１端４５ａａと底壁２１ｅとの間を通る際に燃焼ガスの流速が増加するため、第２熱交換部４０の熱交換効率が改善されている。第３に、第１群に属する蛇行伝熱管４１との間で熱交換を行った燃焼ガスは、ガス出口２１ａａ及びダクト５０を通って熱交換器２０の外部に排出される。

＜熱交換器２０の効果＞
以下に、熱交換器２０の効果を説明する。

バーナ１５からの燃焼ガスは、第２熱交換部４０に達する前に、第１熱交換部３０を通過する。そのため、仕切り部材４５よりも上方にある（底壁２１ｅから離れている）第１側壁２１ａの部分における温度は、仕切り部材４５よりも下方にある（底壁２１ｅの近くにある）第１側壁２１ａの部分における温度よりも高くなる。

熱交換器２０では、フランジ部５１が第４端４５ｂｂよりも底壁２１ｅの近くにある。すなわち、熱交換器２０では、フランジ部５１が、仕切り部材４５よりも下方にあり、温度が高くなっている第１側壁２１ａの部分からの熱を受けにくい。そのため、熱交換器２０では、フランジ部５１が熱により損傷することを抑制可能である。

熱交換器２０において、第４端４５ｂｂが直管伝熱管３４よりも底壁２１ｅから離れている場合、フランジ部５１と仕切り部材４５よりも上方にある温度の高くなっている第１側壁２１ａの部分との間の距離を確保することができる。そのため、この場合には、フランジ部５１が熱により損傷することをさらに抑制可能である。

距離ＤＩＳ１が距離ＤＩＳ２よりも大きい場合、燃焼ガスは、壁部３３ｂの下端と第２部分４５ｂとの間に入り込みやすくなる。その結果、フランジ部５１が取り付けられている部分の近傍にある第１側壁２１ａの部分における温度が上昇しやすい。他方で、距離ＤＩＳ１が距離ＤＩＳ２よりも小さい場合、燃焼ガスは、壁部３３ｂの下端と第２部分４５ｂとの間よりも、最も第１側壁２１ａ側にある直管伝熱管３４と第２部分４５ｂとの間を通りやすくなる。そのため、距離ＤＩＳ１を距離ＤＩＳ１よりも小さくすることにより、フランジ部５１が熱により損傷することをさらに抑制可能である。

ガス出口２１ａａの位置が第１方向ＤＲ１に沿う側面視においてガス出口２１ａａから最も第１側壁２１ａ側にある蛇行伝熱管４１の第１直管部４２ａ及び底壁２１ｅから最も離れている第３直管部４２ｃが見える位置よりも底壁２１ｅから離れている場合に、燃焼ガスは、ガス出口２１ａａから排出される前に、底壁２１ｅから離れた位置においても、第１群に属する蛇行伝熱管４１の周囲の流れることになる。そのため、この場合には、熱交換器２０（第２熱交換部４０）の熱交換効率をさらに高めることができる。

蛇行伝熱管４１の第４側壁２１ｄ側の端部が支持部材２７により支持されている場合、蛇行伝熱管４１は、第３側壁２１ｃ側のみならず第４側壁２１ｄ側においても支持されることになる。また、第１部分４５ａと支持部材２７とが交差可能なように第１部分４５ａ及び支持部材２７のいずれかに切り欠きが形成されていることにより、ケース２１内に支持部材２７を配置しても、仕切り部材４５の第４側壁２１ｄ側の端を第４側壁２１ｄに近接配置することができる。その結果、燃焼ガスは、第２群に属する蛇行伝熱管４１の周囲を通ることなく仕切り部材４５と第４側壁２１ｄとの間を通ってショートカットしにくくなる。このように、熱交換器２０が支持部材２７を有する場合、第３側壁２１ｃ側及び第４側壁２１ｄ側の双方から支持して蛇行伝熱管４１の変形を抑制しつつ、熱変換効率を改善することができる。

＜変形例＞
第２部分４５ｂは、第３部分４５ｃ及び第４部分４５ｄを有していなくてもよい。このことを別の観点から言えば、第２部分４５ｂの延在方向と第１方向ＤＲ１とのなす角度は一定であってもよい。第２部分４５ｂの延在方向と第１方向ＤＲ１とのなす角度は、第３端４５ｂａ側から第４端４５ｂｂ側に向かうにつれて大きくなっていてもよい。

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、熱交換器及び熱交換器を有する温水装置に特に有利に適用することができる。

１０ ガスバルブ、１１ オリフィス、１２ ベンチュリ、１３ 送風装置、１４ チャンバ、１５ バーナ、１６ 点火プラグ、２０ 熱交換器、２１ ケース、２１ａ 第１側壁、２１ａａ ガス出口、２１ｂ 第２側壁、２１ｃ 第３側壁、２１ｄ 第４側壁、２１ｅ 底壁、２２ 流路、２３，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２５，２６ ヘッダ、２７ 支持部材、２７ａ 貫通穴、２７ｂ 支持部、３０ 第１熱交換部、３０ａ 入水口、３０ｂ 出水口、３１ 胴パイプ、３１ａ，３１ｂ 端、３２ 直管伝熱管、３２ａ，３２ｂ 端、３３ フィン、３３ａ 本体部、３３ａａ 貫通穴、３３ｂ，３３ｃ 壁部、３４，３５ 直管伝熱管、４０ 第２熱交換部、４０ａ 入水口、４０ｂ 出水口、４１ 蛇行伝熱管、４２ 直管部、４２ａ 第１直管部、４２ｂ 第２直管部、４２ｃ 第３直管部、４２ｄ 第５端、４２ｅ 第６端、４３ 第１接続部、４４ 第２接続部、４５ 仕切り部材、４５ａ 第１部分、４５ａａ 第１端、４５ａｂ 第２端、４５ａｃ 切り欠き、４５ｂ 第２部分、４５ｂａ 第３端、４５ｂｂ 第４端、４５ｃ 第３部分、４５ｄ 第４部分、５０ ダクト、５１ フランジ部、５２ シール部材、６０，７０ 配管、８０ 配管、８１ 三方弁、９０ バイパス配管、１００ 温水装置、ＤＩＳ１，ＤＩＳ２ 距離、ＤＲ１ 第１方向、ＤＲ２ 第２方向、ＤＲ３ 第３方向。

Claims (8)

1. ケースと、
   前記ケース内に配置されている第１熱交換部及び第２熱交換部と、
   前記ケース内に配置されている仕切り部材と、
   ダクトとを備え、
   前記ケースは、第１方向において間隔を空けて互いに対向している第１側壁及び第２側壁と、前記第１方向に直交する第２方向において間隔を空けて互いに対向している第３側壁及び第４側壁と、底壁とを有し、
   前記第１側壁には、前記ケースの内部と連通しているガス出口が形成されており、
   前記第１熱交換部は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向において、前記第２熱交換部よりも前記底壁から離れており、
   前記第２熱交換部は、前記第１方向に直交する面内において蛇行しており、かつ前記第１方向に沿って重ねられている複数の蛇行伝熱管を有し、
   前記複数の蛇行伝熱管は、前記第１側壁側にある第１群と、前記第１群よりも前記第２側壁側にある第２群とに区分されており、
   前記仕切り部材は、第１部分と、第２部分とを有し、
   前記第１部分は、前記第１群と前記第２群との間に配置されており、
   前記第１部分は、前記第３方向において、前記底壁側の端である第１端と、前記第１端の反対側の端である第２端とを含み、
   前記第１端は、前記底壁から離間しており、
   前記第２部分は、前記第１方向において、前記第２端に連なっている第３端と、前記第３端の反対側の端であり、前記第１側壁に取り付けられている第４端とを含み、
   前記ダクトは、前記ガス出口と接続されるように前記第１側壁に取り付けられており、
   前記ダクトの前記第１側壁側の端部の前記第３方向において前記底壁から最も離れた部分は、前記第３方向において、前記第４端よりも前記底壁の近くにある、熱交換器。
2. 前記第１熱交換部は、前記第２方向に沿って延在している複数の直管伝熱管を有し、
   前記複数の直管伝熱管は、前記第１方向に沿って複数の列をなすように並んでおり、
   前記第４端は、最も前記底壁側にある前記複数の列のうちの１つよりも前記第３方向において前記底壁から離れている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第２部分は、前記第３端側にある第３部分と、前記第４端側にある第４部分とを含み、
   前記第２方向に直交する断面視において、前記第４部分の延在方向と前記第１方向とのなす角度は、前記第３部分の延在方向と前記第１方向とのなす角度よりも大きい、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第２方向に直交する断面視において、前記第２部分の延在方向と前記第１方向とのなす角度は、前記第３端側から前記第４端側に向かうにつれて大きくなっている、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
5. 前記第１熱交換部は、前記第２方向に沿って延在している複数の直管伝熱管と、前記複数の直管伝熱管に取り付けられているフィンとを有し、
   前記複数の直管伝熱管は、前記第１方向に沿って複数の列をなすように並んでおり、
   前記フィンは、前記第２方向に直交する面内において延在している本体部と、前記本体部の前記第１方向における前記第１側壁側の端にあり、かつ前記本体部から前記第２方向に沿って立ち上がっている壁部を有し、
   前記壁部の下端と前記第２部分との間の前記第３方向における距離は、最も前記底壁側にある前記複数の列のうちの１つに属し、かつ最も前記第１側壁側にある前記複数の直管伝熱管のうちの１つと前記第２部分との間の前記第３方向における距離よりも小さい、請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記複数の蛇行伝熱管の各々は、前記第２方向に沿って延在しており、かつ前記第３方向に沿って列をなすように並んでいる複数の直管部と、複数の第１接続部と、複数の第２接続部とを含み、
   前記複数の直管部の各々は、前記第２方向において、前記第３側壁側の端である第５端と、前記第５端の反対側の端である第６端とを有し、
   前記複数の直管部には、最も前記底壁から離れている第１直管部と、最も前記底壁の近くにある第２直管部と、前記第１直管部と前記第２直管部との間にある複数の第３直管部とが含まれており、
   前記複数の第１接続部の各々は、前記複数の直管部のうちの隣り合う２つの前記第６端を接続しており、
   前記第１直管部の前記第５端側及び前記第２直管部の前記第５端側は、前記第３側壁により支持されており、
   前記複数の第２接続部の各々は、前記複数の第３直管部のうちの隣り合う２つの前記第５端を接続しており、
   前記ガス出口の前記第３方向における位置は、最も前記第１側壁側にある前記複数の蛇行伝熱管のうちの１つの前記第１直管部及び最も前記底壁から離れている前記複数の第３直管部のうちの１つが前記ガス出口から見える位置にある又は最も前記第１側壁側にある前記複数の蛇行伝熱管のうちの１つの前記第１直管部及び最も前記底壁から離れている前記複数の第３直管部のうちの１つが前記ガス出口から見える位置よりも前記底壁から離れている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記ケース内に配置されている支持板をさらに備え、
   前記複数の蛇行伝熱管の各々は、前記第２方向に沿って延在しており、かつ前記第３方向に沿って列をなすように並んでいる複数の直管部と、複数の第１接続部と、複数の第２接続部とを含み、
   前記複数の直管部の各々は、前記第２方向において、前記第３側壁側の端である第５端と、前記第５端の反対側の端である第６端とを有し、
   前記複数の直管部には、最も前記底壁から離れている第１直管部と、最も前記底壁の近くにある第２直管部と、前記第１直管部と前記第２直管部との間にある複数の第３直管部とが含まれており、
   前記複数の第１接続部の各々は、前記複数の直管部のうちの隣り合う２つの前記第６端を接続しており、
   前記第１直管部の前記第５端側及び前記第２直管部の前記第５端側は、前記第３側壁により支持されており、
   前記複数の第２接続部の各々は、前記複数の第３直管部のうちの隣り合う２つの前記第５端を接続しており、
   前記支持板は、前記複数の蛇行伝熱管の各々の前記第４側壁側の端部を支持しており、
   前記第１部分及び前記支持板の少なくとも一方には、前記第１部分及び前記支持板が交差可能となるように切り欠きが形成されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の前記熱交換器と、
   前記熱交換器に燃焼ガスを供給するバーナとを備える、温水装置。
   

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