JP6689109B2 - ガス給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、２つの熱交換器を有するガス給湯器に関する。

家庭等で用いられる給湯器として、バーナーにおいて発生した燃焼ガスの熱により水を温めるガス給湯器が知られている。ガス給湯器には、バーナーの直上に配置された１次熱交換器と、この１次熱交換器を通過した排気ガスが流される２次熱交換器と、を有するものが存する。ガス給湯器に設けられた２次熱交換器に関する従来技術として特許文献１に開示された技術がある。

図６を参照する。図６は、特許文献１の図２（ｃ）を再掲したものである。２次熱交換器１００は、対向する側壁にガス導入孔１１０及びガス排出孔１２０が形成されたケース１３０（開放されているケース１３０の上部は別の部材で覆われる）と、このケース１３０内に配置され内部を水が流れる管１４０と、ケース１３０の外側に設けられ管１４０の導入口と接続する水導入部１５０と、ケース１３０の外側に設けられ管１４０の排出口と接続する水排出部１６０と、からなる。

排気ガスは、ガス導入孔１１０からケース１３０内に流れ込む。一方、水は、水導入部１５０からケース１３０内に配置された管１４０の内部に流れこむ。ケース１３０内において、排気ガスの熱は、管１４０を介して水に伝わる。温められた水は、水排出部１６０から排出され、排気ガスは、ガス排出孔１２０から排出される。

ところで、水の流される流路の長さは、必要な熱交換量によって決定される。即ち、多くの熱エネルギを吸収したい場合には、流路の長さを長くする必要がある。仮に、特許文献１に示された２次熱交換器よりも多くの熱エネルギを吸収したい場合には、例えば、より長い管を用いると共にこの長い間を収納可能な大きなケースを準備する必要がある。仕様や性能が異なる熱交換器ごとに部品が必要となると、部品コストが嵩む。より少ない部品点数で仕様や性能の異なる２次熱交換器が製造できれば望ましい。

特開２０１４−７０８００号公報

本発明は、少ない部品点数で性能の異なる２次熱交換器の製造ができる技術の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、バーナーの直上に配置されこのバーナーにおいて発生した燃焼ガスが通過する１次熱交換器と、この１次熱交換器を通過した前記燃焼ガスが流される２次熱交換器と、を有し、前記燃焼ガスによって、前記１次熱交換器及び２次熱交換器を流される水が温められるガス給湯器において、
前記２次熱交換器は、熱交換を行う複数の熱交換ユニットが連結パイプによって連結される構成とされ、
前記熱交換ユニットは、筒状のケースと、このケースの内部に複数積層され内部に前記燃焼ガスが流される熱交換チューブと、この熱交換チューブの内部に配置されたフィンと、前記熱交換チューブの前記燃焼ガスが導入される側の端部を支持すると共に前記ケースの一端部を塞ぐ導入側エンドプレートと、前記熱交換チューブの前記燃焼ガスが排出される側の端部を支持すると共に前記ケースの他端部を塞ぐ排出側エンドプレートと、を有し、
各々の前記ケースは、前記水を内部に導入する水導入孔と、前記水を外部に排出する水排出孔と、を有すると共に、互いに隣接して配置され、
前記水導入孔と、前記水排出孔とは、各々の前記ケースの上面のみに形成されており、
互いに隣接する前記ケースは、一方の前記ケースの前記水排出孔と、他方の前記ケースの前記水導入孔とが前記連結パイプによって連結されていることを特徴とするガス給湯器が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記複数の熱交換ユニットは、互いの長辺が沿うように並列に配置され、
前記導入側エンドプレートは、導入側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結され、
前記排出側エンドプレートは、排出側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記１次熱交換器は、前記燃焼ガスを外部に排出するための排出口を有し、
前記２次熱交換器は、前記排出口にガス連絡路を介して接続され、
前記ガス連絡路は、前記導入側連結プレートに蓋体が重ね合わされた閉断面構造により構成されている。

請求項１に係る発明では、２次熱交換器は、熱交換を行う複数の熱交換ユニットを有する。複数の熱交換ユニットのケースは、それぞれ、水導入孔と、水排出孔を有し、一方の熱交換ユニットの水排出孔と、隣接する他方の熱交換ユニットの水導入孔とが連結パイプによって連結されている。そのため、一方の熱交換ユニットで温められた水は、連結パイプを介して、隣接する他方の熱交換ユニットに流れこむ。他方の熱交換ユニットでさらに熱交換が行われ、水はさらに温められる。即ち、熱交換ユニット及び連結パイプの数を増減させることにより、性能の異なる熱交換器を製造することができる。そのため、部品コストを抑えて仕様や性能の異なる２次熱交換器を製造することができる。

請求項２に係る発明では、複数の熱交換ユニットは、互いの長辺が沿うように並列に配置され、導入側エンドプレートは、導入側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結され、排出側エンドプレートは、排出側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結されている。即ち、複数の熱交換ユニットは、導入側及び排出側の端部において、それぞれ一枚の連結プレートに嵌合されることにより支持剛性が高められている。

請求項３に係る発明では、１次熱交換器は、燃焼ガスを外部に排出するための排出口を有し、２次熱交換器は、排出口にガス連絡路を介して接続され、ガス連絡路は、導入側連結プレートに蓋体が重ね合わされた閉断面構造により構成されている。即ち、導入側連結プレートは、複数の導入側エンドプレートを連結させるためだけでなく、ガス連絡路の一部を構成している。導入側連結プレートが２つの機能を持つため、少ない部品点数で、２次熱交換器を構成することができる。

本発明の実施例によるガス給湯器に設けられる１次熱交換器及び２次熱交換器の斜視図である。 図１に示されたの２次熱交換器の分解斜視図である。 図２に示された熱交換ユニットについて説明する図である。 図２に示された熱交換ユニットの連結パイプによる連結について説明する図である。 図１の５ー５線断面図である。 従来技術による２次熱交換器の斜視図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、Ｉｎは、２次熱交換器に排気ガスが導入される側、Ｏｕは２次熱交換器から排気ガスが排出される側を示している。
＜実施例＞

図１を参照する。図１には、本発明によるガス給湯器の内部に設けられる熱交換器１０が示されている。この熱交換器１０は、バーナーの直上に配置される１次熱交換器１１と、この１次熱交換器１１に載せられ１次熱交換器１１を通過した排気ガスが流される２次熱交換器１２と、からなる。バーナーにおいて発生した燃焼ガスにより、１次熱交換器１１及び２次熱交換器１２を流される水が温められる。以下、２次熱交換器１２の詳細について説明する。

図２を参照する。２次熱交換器１２は、互いに隣接して配置された第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０と、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０を連結させる連結パイプ６１〜６３と、これらの第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０のガス導入側の端部２０ａ〜５０ａと嵌合する導入側連結プレート７１と、導入側連結プレート７１を覆う導入側蓋体７２（蓋体７２）と、ガス排出側の端部２０ｂ〜５０ｂ（端部２０ｂのみが示されている）と嵌合する排出側連結プレート８１と、排出側連結プレート８１を覆う排出側蓋体８２と、からなる。

第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、それぞれが、単体で水と排気ガスとの熱交換が可能である。以下、例として、第２の熱交換ユニット３０を取り上げて説明する。

図３を参照する。第２の熱交換ユニット３０は、第２の下側ケース半体３１に第２の水導入孔３２ａ及び第２の水排出孔３２ｂを有する第２の上側ケース半体３２が重ね合わされてなる筒状の第２のケース３０ｃと、この第２のケース３０ｃの内部に４つ積層され内部に排気ガスが流される４つの第２の熱交換チューブ３３〜３３と、これらの熱交換チューブ３３〜３３の内部に配置された第２のフィン３４〜３４（奥のフィン３４のみが示されている）と、第２の熱交換チューブ３３〜３３の排気ガスが導入される側の端部３５を支持すると共に第２のケース３０ｃの一端部３０ａを塞ぐ第２の導入側エンドプレート３６と、第２の熱交換チューブ３３〜３３の排気ガスが排出される側の端部３７を支持すると共に第２のケース３０ｃの他端部３０ｂを塞ぐ第２の排出側エンドプレート３８と、を有する。

第２の下側ケース半体３１は、ガスの導入方向から見て、略Ｕ字状を呈する。第２の上側ケース半体３２は、ガスの導入方向から見て、略逆Ｕ字状を呈する。第２の水導入孔３２ａ及び第２の水排出孔３２ｂは、第２の上側ケース半体３２の第２の天井部３２ｃに形成されている。

第２の導入側エンドプレート３６は、それぞれ、略矩形状を呈すると共に、第２の導入側エンドプレート３６の上縁及び両側縁から、排気ガスの流れ方向を基準として上流側に向かって延びる第２の延出部３６ａを有する。

図４を併せて参照する。次に、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０の連結について説明する。なお、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、水導入孔及び水排出孔２２ａ〜５２ｂが形成される位置を除いて、互いに同様の構成である。第１，第３，第４の熱交換ユニット２０，４０，５０の符号は、第２の熱交換ユニット３０に対応させたものである。

はじめに、第１〜第３の連結パイプ６１〜６３による連結について説明する。第１の熱交換ユニット２０及び第２の熱交換ユニット３０は、互いに隣接している。第１の上側ケース半体２２に形成された第１の水排出孔２２ｂと、第２の上側ケース半体３２に形成された第２の水導入孔３２ａとは、第１の連結パイプ６１によって連結される。なお、第１の水導入孔２２ａは、第１の下側ケース半体２１の側面に形成されている。

第２の熱交換ユニット３０及び第３の熱交換ユニット４０は、互いに隣接している。第２の上側ケース半体３２に形成された第２の水排出孔３２ｂと、第３の上側ケース半体４２に形成された第３の水導入孔４２ａとは、第２の連結パイプ６２によって連結される。

第３の熱交換ユニット４０及び第４の熱交換ユニット５０は、互いに隣接している。第３の上側ケース半体４２に形成された第３の水排出孔４２ｂと、第４の上側ケース半体５２に形成された第４の水導入孔５２ａとは、第３の連結パイプ６３によって連結される。

図２及び図３を参照する。連結パイプ６１〜６３の連結により、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、互いの長辺が沿うように並列に配置される。次に、排気ガスの導入側及び排出側の連結プレート７１，８１による連結について説明する。

導入側連結プレート７１には、導入側嵌合孔７１ａ〜７１ｄが形成されている。第１〜第４の導入側エンドプレート２６〜５６は、それぞれ、導入側嵌合孔７１ａ〜７１ｄにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結される。

同様に、排出側連結プレート８１には、排出側嵌合孔８１ａ〜８１ｄが形成されている。第１〜第４の排出側エンドプレート２８〜５８は、それぞれ、排出側嵌合孔８１ａ〜８１ｄに嵌合されることにより互いに連結される。

図１及び図５を参照する。１次熱交換器１１は、燃焼ガスを外部に排出するための排出口１３を有している。２次熱交換器１２は、排出口１３にガス連絡路７３を介して接続され、ガス連絡路７３は、導入側連結プレート７１に導入側蓋体７２が重ね合わされた閉断面構造により構成されている。

第２の上側ケース半体３２の天井部３２ｃは、上方に開く第２の凹部３２ｄを有する。この第２の凹部３２ｄは、第２の導入孔３２ａ及び第２の排出孔３２ｂの間に位置すると共に、４つの熱交換チューブ３３〜３３の上部と当接している。第１，第３，第４の凹部２２ｄ〜５２ｄも同様である（図４参照）。説明は省略する。

次に本発明の作用及び効果について説明する。

図１及び図４を参照する。２次熱交換器１２は、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０を有し、これらの第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０の水導入孔及び排出孔２２ａ〜５２ｂは、連結パイプ６１〜６３によって連結されている。水は第１の水導入孔２２ａから導入され、第１の熱交換ユニット２０で温められる。その後、連結パイプ６１を介して、隣接する第２の熱交換ユニット３０に流れこむ。第２の熱交換ユニット３０でさらに熱交換が行われ、水はさらに温められる。第３の熱交換ユニット４０及び第４の熱交換ユニット４０においても、導入及び排出を繰り返し、水は温められ、第４の水排出孔５２ｂから排出される。

２次熱交換器１２は、４つの第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０を有するが、熱交換ユニットの数は、適宜変更することができる。即ち、熱交換ユニット及び連結パイプの数を増減させることにより、性能の異なる２次熱交換器を製造することができる。そのため、部品コストを抑制できる。

図２を参照する。第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、互いの長辺が沿うように並列に配置され、第１〜第４の導入側エンドプレート２６〜５６（図４参照）は、導入側連結プレート７１にそれぞれ嵌合されることにより互いに連結され、第１〜第４の排出側エンドプレート２８〜５８（図４参照）は、排出側連結プレート８１にそれぞれ嵌合されることにより互いに連結されている。即ち、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、導入側及び排出側の端部において、それぞれ一枚の連結プレート７１，８１に嵌合されることにより支持剛性が高められている。

図２及び図５を参照する。１次熱交換器１１は、燃焼ガスを外部に排出するための排出口１３を有し、２次熱交換器１２は、排出口１３にガス連絡路７３を介して接続され、ガス連絡路７３は、導入側連結プレート７１に蓋体が重ね合わされた閉断面構造により構成されている。即ち、導入側連結プレート７１は、第１〜第４の導入側エンドプレート２６〜５６を連結させるためだけでなく、１次熱交換器１１及び２次熱交換器１２を接続するためのガス連絡路７３の一部を構成している。導入側連結プレート７１が２つの機能を持つため、少ない部品点数で、２次熱交換器１２を構成することができる。

図３を参照する。第２の導入側エンドプレート３６は、略矩形状を呈すると共に、第２の導入側エンドプレート３６の上縁及び両側縁から、排気ガスの流れ方向を基準として上流側に向かって延びる第２の延出部３６ａを有する。

第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０は、互いの長辺が沿うように並列に配置されるため、第２の延出部３６ａは、第１，第２の熱交換ユニット２０，３０に導入されるガスのガイドとなる。第１の延出部２６ａ，第３の延出部４６ａ，第４の延出部５６ａも同様の作用を奏する（図４参照）。そのため、ガス連絡路７３を通過した排出ガスは、第１〜第４の熱交換ユニット２０〜５０に滑らかに導入される。

第２の上側ケース半体３２の天井部３２ｃは、第２の導入孔３２ａ及び第２の排出孔３２ｂの間において上方に開く第２の凹部３２ｄを有する。この第２の凹部３２ｄは、第１〜第４の熱交換チューブ３３〜３３（図３参照）の上部と当接している。即ち、水が、第２の導入孔３２ａから第２の排出孔３２ｂに向かって直接的に流れることを抑制できる。水の流路を長くすることができるため、より多くの熱エネルギを回収することができる。

尚、本発明は、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例１，２の構成に限定されるものではない。

本発明のガス給湯器は、家庭に設置されるガス給湯器に好適である。

１０…熱交換器
１１…１次熱交換器
１２…２次熱交換器
２０〜５０…第１〜第４の熱交換ユニット
３０ｃ…第２のケース
３１…第２の下側ケース半体
３２…第２の上側ケース半体
３３…第２の熱交換チューブ
３４…第２のフィン
３５…第２の導入側端部
３６…第２の導入側エンドプレート
３７…第２の排出側端部
３８…第２の排出側エンドプレート
６１〜６３…第１〜第３の連結パイプ
７１…導入側連結プレート
７１ａ〜７１ｄ…導入側嵌合孔
７２…導入側蓋体
７３…ガス連絡路
８１…排出側連結プレート
８１ａ〜８１ｄ…排出側嵌合孔
８２…排出側蓋体

Claims (3)

1. バーナーの直上に配置されこのバーナーにおいて発生した燃焼ガスが通過する１次熱交換器と、この１次熱交換器を通過した前記燃焼ガスが流される２次熱交換器と、を有し、前記燃焼ガスによって、前記１次熱交換器及び２次熱交換器を流される水が温められるガス給湯器において、
   前記２次熱交換器は、熱交換を行う複数の熱交換ユニットが連結パイプによって連結される構成とされ、
   前記熱交換ユニットは、筒状のケースと、このケースの内部に複数積層され内部に前記燃焼ガスが流される熱交換チューブと、この熱交換チューブの内部に配置されたフィンと、前記熱交換チューブの前記燃焼ガスが導入される側の端部を支持すると共に前記ケースの一端部を塞ぐ導入側エンドプレートと、前記熱交換チューブの前記燃焼ガスが排出される側の端部を支持すると共に前記ケースの他端部を塞ぐ排出側エンドプレートと、を有し、
   各々の前記ケースは、前記水を内部に導入する水導入孔と、前記水を外部に排出する水排出孔と、を有すると共に、互いに隣接して配置され、
   前記水導入孔と、前記水排出孔とは、各々の前記ケースの上面のみに形成されており、
   互いに隣接する前記ケースは、一方の前記ケースの前記水排出孔と、他方の前記ケースの前記水導入孔とが前記連結パイプによって連結されていることを特徴とするガス給湯器。
2. 前記複数の熱交換ユニットは、互いの長辺が沿うように並列に配置され、
   前記導入側エンドプレートは、導入側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結され、
   前記排出側エンドプレートは、排出側連結プレートにそれぞれ嵌合されることにより互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のガス給湯器。
3. 前記１次熱交換器は、前記燃焼ガスを外部に排出するための排出口を有し、
   前記２次熱交換器は、前記排出口にガス連絡路を介して接続され、
   前記ガス連絡路は、前記導入側連結プレートに蓋体が重ね合わされた閉断面構造により構成されていることを特徴とする請求項２記載のガス給湯器。

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