JP6971954B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、流路体ユニットを有する熱交換器に関する。

熱交換器を有する装置として、例えば、バーナーから発生した燃焼ガスにより水を温めるガス給湯器が知られている。

従来より熱交換効率を向上させるため、伝熱フィン構造の１次熱交換器には高価な銅材が採用されている。熱交換効率を更に向上させるため、潜熱回収用のステンレス鋼板の２次熱交換器を重ねて追加配置したものがある。例えば、このようなガス給湯器として、燃焼ガスの上流側に配置された１次熱交換器と、この１次熱交換器を通過した燃焼ガスが流される２次熱交換器と、を有するものがある。ガス給湯器に用いられる熱交換器に関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

図１１には、特許文献１に開示された技術が模式的に示されている。熱交換器１００は、１次熱交換器２００と、この１次熱交換器２００の上方に配置された２次熱交換器３００と、この２次熱交換器３００に接続された給水管４００と、を有する。

１次熱交換器２００は、上下方向に配置された２層の流路体ユニット２０１、２０２と、これらの２つの流路体ユニット２０１、２０２を収納する収納ケース２０３と、を有する。流路体ユニット２０１、２０２は、層状に配置された複数枚のフィン２０４（一部のフィンのみ図示）を有する。フィン２０４は、通過する燃焼ガスの熱を受け、流路体ユニット２０１、２０２へ伝熱させる。そのため、熱伝導率の優れた銅材が採用されている。

同様に、２次熱交換器３００は、上下方向に層状に配置された５層の流路体ユニット３０１〜３０５と、これらの流路体ユニット３０１〜３０５を収納する収納ケース３０６と、を有する。２次熱交換器３００では潜熱回収により酸性の凝縮水が発生する。そのため、耐食性の優れたステンレス鋼板が採用されている。

燃焼ガスは、送風機により１次熱交換器２００の収納ケース２０３内に導入される。収納ケース２０３を通過した燃焼ガスは、さらに、２次熱交換器３００の収納ケース３０６を通過して、排出される。

給水管から供給された水は、２次熱交換器３００の流路体ユニット３０１〜３０５内を流れ、周囲を流れる燃焼ガスの熱により温められる。

温められた水は、２次熱交換器３００から１次熱交換器２００の流路体ユニット２０１、２０２に導入される。２次熱交換器３００と同様の作用により、温水は、１次熱交換器２００にて、設定温度に適した温度まで温められ、外部に供給される。

特開２０１４−１３７２０８号公報

１次熱交換器２００の流路体ユニット２０１は、互いに平行に配置された４本の配管２０５ａ〜２０５ｄと、隣接する配管２０５ａ〜２０５ｄの端部を接続する２つのＵ字状の接続管２０６、２０７と、を有する。

配管２０５ａ〜２０５ｄには、複数枚のフィン２０４が接合されている。さらに、配管２０５ａの端部と、配管２０５ｂの端部は、それぞれ、接続管２０６に接合される。同様に、配管２０５ｃ、２０５ｄは、接続管２０７に接合されている。例えば、配管の数が増加すると、必要な接続管の数も増加し、コストが嵩む。

そこで、コストを抑えて熱交換器１００を製造することが望ましいが、上記の通り、１次熱交換器２００には高価な銅材が採用され、２次熱交換器３００には、凝縮水への耐食性を考慮し、ステンレス鋼板が採用されている。熱交換器１００は、互いに素材の異なる別体の１次熱交換器２００及び２次熱交換器３００から構成されており、簡素な構成とすることは難しい。

本発明は、簡素な構成の流路体ユニットを有する熱交換器の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、複数の流路体ユニットによって構成され、バーナーから生成される第１の流体の熱を第２の流体に移動可能な熱交換器において、
各々の前記流路体ユニットは、第１の板材と、この第１の板材に重なり合っている第２の板材と、から構成され、
前記第１の板材は、前記第２の板材側に開放した複数の第１の半筒部と、互いに隣接する前記複数の第１の半筒部の間を延びている複数の第１の平坦部と、を有し、
前記第２の板材は、前記複数の第１の半筒部に対向して開放した複数の第２の半筒部と、互いに隣接する前記複数の第２の半筒部の間を延びている複数の第２の平坦部と、を有し、
前記複数の第１の平坦部と、前記複数の第２の平坦部とは、互いに接合可能であり、
前記複数の第１の半筒部と、前記複数の第２の半筒部とによって、前記第２の流体の流路となる複数の筒部が構成され、
前記複数の流路体ユニットは、互いの面同士が隙間を有して横配列されることにより、一体化された集合体を構成し、
複数の前記隙間は、前記第１の流体の流路を構成しており、
互いに隣接している２つの前記流路体ユニットのなかの、
一方の前記流路体ユニットを構成する前記第１の板材と、他方の前記流路体ユニットを構成する前記第２の板材とは、それぞれ、前記第１の流体が流れる方向に沿う端部を有し、
これらの端部は、連続的に接合しており、
前記一方の流路体ユニットを構成する前記第１の板材の前記端部は、前記他方の流路体ユニットへ向かって膨出している第１の膨出部を有し、
前記他方の流路体ユニットを構成する前記第２の板材の前記端部は、前記一方の流路体ユニットへ向かって膨出している第２の膨出部を有し、
これらの第１の膨出部の外面と第２の膨出部の外面とは、互い違いに組み合っている、ことを特徴とする熱交換器が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記集合体の側面には、さらに、側壁ユニットが横配列され、
この側壁ユニットは、前記集合体側の第３の板材と、この第３の板材に重なり合っている第４の板材と、を有し、
第３の板材は、複数の第３の半筒部と、複数の前記第３の半筒部の間に延びる第３の平坦部と、を有し、
第４の板材は、平板状を呈し、
前記複数の第３の平坦部は、前記第４の板材に接合可能であり、
前記第３の半筒部と前記第４の板材とに囲まれる領域は、前記第２の流体の流路を構成している。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、各々の前記流路体ユニットは、前記第１の膨出部の内面と、前記第２の膨出部の内面と、によって形成された閉鎖空間を有し、
この閉鎖空間は、前記筒部の内部と連通している。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、互いに隣接している２つの前記流路体ユニットのなかの、一方の前記流路体ユニットを構成する前記第１の板材と、他方の前記流路体ユニットを構成する前記第２の板材とは、各々の下端が互いに重なり合って接合されて、前記第１の流体から生成される凝縮水を受ける受け部を構成しており、
前記第１の板材、又は、前記第２の板材は、前記受け部より上方に、前記第１の流体が通過可能な通気穴を有している。

請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記集合体には、前記第１の流体の導入口及び排出口を囲うフランジが設けられており、各々の前記フランジは、２つのＵ字状の半体からなり、
各々の前記半体は、前記流路体ユニットの横配列方向に延びる、互いに平行な２つの直線部を有し、
各々の前記直線部同士の先端は、重なり合うと共に接合されている。

請求項６に記載のごとく、好ましくは、各々の前記流路体ユニットは、前記第２の流体を前記筒部に導入するための導入穴を有しており、
前記集合体には、前記流路体ユニットの横配列方向に延びて、前記第２の流体の最も上
流側の前記流路体ユニットの前記導入穴を貫通して、最も下流側の前記流路体ユニットの導入穴まで到達している、導入管が設けられ、
この導入管の側面は、各々の前記導入穴と連通して前記第２の流体を各々の前記流路体ユニットに分配する開口部を有している。

請求項１では、流路体ユニットは、第１の板材と、この第１の板材に重ね合わされている第２の板材と、からなる。第１の板材は、複数の第１の半筒部と、その間を延びている複数の第１の平坦部と、を有している。第２の板材は、複数の第２の半筒部と、その間を延びている複数の第２の平坦部と、を有している。第１の平坦部と第２の平坦部とは、互いに接合可能。第１の半筒部と、第２の半筒部とは、第１の流体が流れる筒部を構成している。

即ち、２枚の板材の対向面にそれぞれ半筒部を設け、平坦部を互いに接合することにより、筒部が構成される。配管や接続管を用いずに、２枚の板材の組み合わせのみで流路体ユニットを構成することができる。そのため、熱交換器を簡素に構成できる。

加えて、複数の流路体ユニットは、互いの面同士が隙間を有して横方向に配列されることにより、一体化された集合体を構成している。給湯器サイズを大型化すると、通常バーナーにより加熱される面の面積は横方向へ拡大することとなる。そのため、横方向に配列された流路体ユニットの数を調整することにより、給湯器サイズの拡大に対応させることができる。
加えて、流路体ユニットを構成している第１の板材と、この第１の板材と隙間を有して隣接している第２の板材とは、それぞれ、第１の流体が流れる方向に沿う端部を有し、これらの端部は、連続的に接合している。これにより、第１の板材と第２の板材との間の隙間を通過する第１の流路が側方から漏れることを防止できる。即ち、第１の板材、第２の板材の端部が壁部の一部を構成しているため、第１の流体が側方から漏れることを防ぐための壁面を別個に設ける必要はない。熱交換器を構成する部品点数を抑えることができる。
加えて、第１の板材の端部は、第１の膨出部を有し、第２の板材の端部は、第２の膨出部を有している。これらの第１の膨出部の外面と第２の膨出部の外面とは、互い違いに組み合っている。そのため、一の流路体ユニットに他の流路体ユニットに組み付ける際に、互いに対向している第１の膨出部と第２の膨出部とが組み合う。他の流路体ユニットを所定の位置に確実に組み付けることができる。

請求項２では、側壁ユニットは、第３の半筒部を有する第３の板材と、平板状の第４の板材とを有している。第３の半筒部と第４の板材とに囲まれる領域は、第２の流体の流路を構成している。第４の板材の内面は、第２の流体と接触している。そのため、第４の板材は第２の流体により冷却され、壁面が高温化することを抑制できる。加えて、第４の板材は平板状を呈している。流路体ユニットを側壁ユニットとして採用する場合と比較すると、熱交換器を小型化できる。

請求項３では、各々の流路体ユニットは、第１の膨出部の内面と、第２の膨出部の内面と、によって形成された閉鎖空間を有している。この閉鎖空間は、筒部の内部と連通している。即ち、閉鎖空間は、第２の流路の一部を構成している。閉鎖空間を構成している第１の膨出部と第２の膨出部とは、壁部を構成している。そのため、第２の流体を流路体ユニットの隅にまで流すことができる。集合体内を流れる第２の流体の容量を大きくすることができる。

請求項４では、一方の流路体ユニットを構成する第１の板材と、他方の流路体ユニットを構成する第２の板材とは、とは、各々の下端が互いに重なり合って接合されて、第１の流体から生成される凝縮水を受ける受け部を構成している。即ち、第１の板材、第２の板材の一部が受け部を構成しているため、凝縮水を外部に排出する部品を集合体に取り付ける必要はない。部品点数を抑制して熱交換器を構成できる。

請求項５では、集合体には、第１の流体の導入口及び排出口を囲うフランジが設けられている。このフランジは、２つのＵ字状の半体からなり、各々の半体は、前記横配列方向に延びる互いに平行な２つの直線部を有し、各々の直線部同士の先端は、重なり合うと共に接合されている。そのため、直線部の重なり合う長さを調整することにより、フランジの横配列方向の寸法を集合体の寸法に合わせることができる。さらに、例えば、フランジと一体に蓋を形成すれば、蓋及びフランジの横配列方向の寸法を集合体の寸法に合わせることもできる。

請求項６では、集合体には、第２の流体の最も上流側の流路体ユニットの導入穴を貫通して、最も下流側の流路体ユニットの導入穴まで到達している、導入管が設けられている。この導入管の側面は、各々の導入穴と連通して第２の流体を各々の流路体ユニットに分配する開口部を有している。即ち、導入管から各々の流路体ユニットへ、第２の流体を直接に導入できる。さらに、開口部の形状、大きさ、個数などを変更して、開口部の面積を変更することにより、導入管から各々の流路体ユニットへの第２の流体の分配比率を調整することができる。即ち、第２の流体の最適な導入流量を設定できる。

実施例による熱交換器の斜視図である。 図１の２−２線断面図である。 第１の流路体ユニット及び第２の流路体ユニットの斜視図である。 第１の流路体ユニットの分解斜視図である。 第１の流路体ユニットと第２の流路体ユニットの端部について説明する図である。 第１の流路体ユニットと第２の流路体ユニットの端部の組み付け及び接合について説明する図である。 図７（ａ）は、図６の７（ａ）−７（ａ）線断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示された流路体ユニットの下部の斜視図である。 側壁ユニットの斜視図である。 図９（ａ）は、図８に示された側壁ユニットの第１の直線部の先端について説明する図である。図９（ｂ）は、第１の直線部と第２の直線部との接合について説明する図である。 図１０（ａ）は、第１の流路体ユニットに差し込まれた導入管について説明する図である。図１０（ｂ）は、導入管から各々の流路ユニットへ流れる第１の流体について説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

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。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。図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｕｐは上、Ｄｎは下、Ｒｉは右、Ｌｅは左を示している。さらに、Ｕｓは上流、Ｄｓは下流を示している。
＜実施例＞

図１には、実施例による給湯器１０（熱交換器）が示されている。給湯器１０は、燃焼ガス（第１の流体）を発生させるバーナー１１と、バーナー１１の直上に置かれ熱交換を行う本体１２と、本体１２に水（第２の流体）を導入する導入管１３と、温められた水を外部に供給する供給管１４と、燃焼ガスから生成される凝縮水を排出する排出管１５と、本体１２を通過した燃焼ガスを排出する排出穴１６ａを有する蓋１６と、からなる。

バーナー１１から送り込まれる燃焼ガスは（矢印（１）参照）、本体１２内を通過して、排出穴１６ａから排出される（矢印（２）参照）。導入管１３から導入された水は（矢印（３）参照）、本体１２内を通過することにより温められ、供給管１４から外部へ供給される（矢印（４）参照）。

図２を参照する。本体１２は、ステンレス鋼板で製造されており、１０個の第１の流路体ユニット２０と１０個の第２の流路体ユニット３０とが交互に横方向（前後方向）に配列されることにより構成されている集合体１８と、この集合体１８の前面側に横配列された前壁ユニット８０（側壁ユニット８０）と、集合体１８の後面側に配列された後壁ユニット９０（側壁ユニット９０）とが、一括でロウ付けされることにより、構成されている。

図２及び図３を参照する。次に、集合体１８を構成する第１、第２の流路体ユニット２０、３０の説明をする。第１の流路体ユニット２０は、導入管１３が差し込まれた導入穴２１ａを有する導入部２１と、導入穴２１ａと連通して内部を水が流れる蛇行部２２と、隣接する第２の流路体ユニット３０と連通可能な連通穴２３ａを有する連通部２３と、後述する供給穴３４の縁が組み付けられる組付け穴２４と、凝縮水の排出管１５（図１参照）と連通可能な排出部２５と、下側の角から下方に延びる２つの下延出部２０ａ、２０ａと、上側の角から上方に延びる２つの上延出部２０ｂ、２０ｂと、を有する。

第２の流路体ユニット３０は、導入管１３が差し込まれた導入穴３１ａを有する導入部３１と、導入穴３１ａと連通して内部を水の流路となる蛇行部３２と、第１の流路体ユニット２０の第２の連通穴５１ｃの縁（図４参照）を差し込み可能であって、第２の連通穴５１ｃから流れ込む水と、蛇行部２２を通過した水とが流れ込む合流穴３３ａとを有する合流部３３と、合流した水の出口となる供給穴３４と、凝縮水の排出管１５（図１参照）と連通可能な排出部３５と、からなる。

図３及び図４を参照する。第１の流路体ユニット２０は、第１の板材４０と、この第１の板材に重なり合っている第２の板材５０と、から構成されている。第１の板材４０と、第２の板材５０とは、それぞれ、プレス加工により形成され、以下の部位を有している。

第１の板材４０は、導入部２１の半体を構成する第１の導入部４１ａと、蛇行部２２の半体を構成する第１の蛇行部４２と、連通部２３の半体を構成する第１の連通部４１ｂと、第１の連通部４１ｂに空けられた第１の連通穴４１ｃと、排出部２５の半体を構成する第１の排出部４１ｄと、を有している。

第１の蛇行部４２は、互いに平行に左右方向に延びる６つの第１の半筒部４３と、第１の板材４０の右端部４０ａに形成された３つの右膨出部４４と、第１の板材４０の左端部４０ｂに形成された２つの左膨出部４５と、を有している。

第１の導入部４１ａと、第１の半筒部４３と、右膨出部４４と、左膨出部４５と、第１の連通部４１ｂは、一体に形成されている。第１の半筒部４３は、第２の板材５０側に開放している。右膨出部４４と、左膨出部４５とは、第２の板材５０と反対側に膨出している。

各々の第１の右膨出部４４は、第１の右膨出部４４ａと、第１の右膨出部４４ａの上部に形成され第１の右膨出部４４ａよりも大きく膨出した第１の右膨出部４４ｂと、からなる。各々の第１の左膨出部４５は、第１の左膨出部４５ａと、第１の左膨出部４５ａの上部に形成され第１の左膨出部４５ａよりも大きく膨出した第１の左膨出部４５ｂと、からなる。

第１の板材４０は、互いに隣接する第１の半筒部４３の間に、５つの第１の平坦部４６を有している。第１の平坦部４６は、第１の板材４０のなかのプレス加工されていない部位の一部といえる。

最も下に位置している第１の半筒部４３の下方には、燃焼ガスが通過可能な第１の通気穴４７が形成されている。

第２の板材５０は、導入部２１の半体を構成する第２の導入部５１ａと、蛇行部２２の半体を構成する第２の蛇行部５２と、連通部２３の半体を構成する第２の連通部５１ｂと、第２の連通部５１ｂに空けられた第２の連通穴５１ｃと、排出部２５の半体を構成する第２の排出部５１ｄと、を有している。

第２の蛇行部５２は、互いに平行に左右方向に延びる６つの第２の半筒部５３と、第２の板材５０の右端部５０ａに形成された３つの右膨出部５４と、第２の板材５０の左端部５０ｂに形成された２つの左膨出部５５と、を有している。

第２の導入部５１ａと、第２の半筒部５３と、右膨出部５４と、左膨出部５５と、第２の連通部５１ｂは、一体に形成されている。第２の半筒部５３は、第１の板材４０側に開放している。右膨出部５４と、左膨出部５５とは、第１の板材４０と反対側に膨出している。

各々の第２の右膨出部５４は、第２の右膨出部５４ａと、第２の右膨出部５４ａの上部に形成され第２の右膨出部５４ａよりも大きく膨出した第２の右膨出部５４ｂと、からなる。各々の第２の左膨出部５５は、第２の左膨出部５５ａと、第２の左膨出部５５ａの上部に形成され第２の左膨出部５５ａよりも大きく膨出した第２の左膨出部５５ｂと、からなる。

第２の板材５０は、互いに隣接する第２の半筒部５３の間に、５つの第２の平坦部５６を有している。第２の平坦部５６は、第２の板材５０のなかの加工されていない部位の一部といえる。

最も下に位置している第２の半筒部５３の下方には、燃焼ガスが通過可能な第２の通気穴５７が形成されている。

第２の流路体ユニット３０（図３参照）の基本的な構成は、第１の流路体ユニット２０と同一である。第２の流路体ユニット３０を構成する第１の板材６０及び第２の板材７０についての詳細な説明は省略する。

図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照する。次に、第１の流路体ユニット２０と第２の流路体ユニット３０との組付け及び接合について説明する。第１の流路体ユニット２０を構成する第２の板材５０の右端部５０ａと、第２の流路体ユニット３０を構成する第１の板材６０の右端部６０ａは、連続的に接合されている。

第１の流路体ユニット２０の右端部５０ａに形成された第２の膨出部５４は、第２の流路体ユニット３０に向かって膨出している。第２の流路体ユニット３０の右端部６０ａに形成された第１の膨出部６４は、 第１の流路体ユニット２０に向かって膨出している。第１の膨出部６４の外面６４ｃと第２の膨出部５４の外面５４ｃとは、互い違いに組み合っている。

図６（ａ）を参照する。詳細には、第１の右膨出部６４ａは、第２の右膨出部５４ａと重なっている。第１の右膨出部６４ｂは、第２の平坦部５６と重なっている。第１の平坦部６６は、第２の膨出部５４ｂと重なっている。

図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照する。第１の流路体ユニット２０は、第１の膨出部４４の内面４４ｄと、第２の膨出部５４の内面５４ｄと、によって形成された第１の閉鎖空間Ｖ１を有している。第２の流路体ユニット３０は、第１の膨出部６４の内面６４ｄと、第２の膨出部７４の内面７４ｄと、によって形成された第２の閉鎖空間Ｖ２を有している。

なお、本体１２（図１参照）の左端部は、上記の構成と同一の構成である。説明は省略する。

図６（ｂ）、図７（ａ）を参照する。第１の板材４０の第１の平坦部４６と、第２の板材５０の第２の平坦部５６とは、互いに接合されている。第１の半筒部４３と、第２の半筒部５３とによって、水の流路となる第１の筒部２７が構成されている。各々の第１の筒部２７は、菱形状を呈している。第１の筒部２７の形状は、第１の筒部２７の内部を流れる流体の圧力に応じて、適宜変更することができる。

第１の筒部２７は、第１の閉鎖空間Ｖ１と連通している。即ち、第１の筒部２７の内部を流れる水は、第１の閉鎖空間Ｖ１で折り返され、下方に位置している第１の筒部２７に流れ込む（矢印（５）参照）。

第２の流路体ユニット３０も同様である。第２の板材６０の第１の平坦部６６と、第２の板材７０の第２の平坦部７６とは、互いに接合されている。第１の半筒部６３と、第２の半筒部７３とによって、水の流路となる第２の筒部３７が構成されている。第２の筒部３７は、菱形状を呈している。

第２の筒部２７は、第２の閉鎖空間Ｖ２と連通している。即ち、第２の筒部３７の内部を流れる水は、第２の閉鎖空間Ｖ２で折り返され、下方に位置している第２の筒部３７に流れ込む。

第１の流路体ユニット２０と、第２の流路体ユニット３０とが互いに組み付けられた状態において、第２の板材５０と第１の板材６０との間には、燃焼ガスの流路となる隙間Ｄが形成されている。

第１の筒部２７と、第２の筒部３７とは、千鳥状に位置している。詳細には、第２の板材５０の平坦部５６と、第１の板材６０の第１の半筒部６３とが、それぞれ対向している。

図７（ｂ）を参照する。第１の板材６０の最も下の第１の半筒部６３は、第１の平坦部６６と略直交して水平方向（横配列方向）に延びている水平部６３ａと、この水平部６３ａの端部から下方に延びている鉛直部６３ｂと、を有している。鉛直部６３ｂと、第２の板材５０の下端５０ｃとは、互いに接合されることにより、凝縮水を受ける受け部２８を構成している。受け部２８は、排出部２５（図３参照）と連通している。

水平部６３ａは、左から右へ（図７（ａ）の紙面奥から手前）向かうに連れてわずかに、例えば、１度〜５度程度、下方に傾斜している。第２の通気穴５７は、鉛直部６３ｂ（接合された部位）よりも上に位置している。

図２及び図８を参照する。前壁ユニット８０は、集合体１８側の第３の板材８１と、この第３の板材８１に重なり合っている第４の板材８２と、からなる。なお、第３の板材８１の形状は、第１の流路体ユニット２０を構成する第１の板材４０（図３参照）の形状と同一であるが、便宜上、別の符号を付す。

第３の板材８１は、６つの第３の半筒部８１ａと、５つの第３の平坦部８１ｂと、を有している。第３の平坦部８１ｂは、第４の板材８２に接合されている。第３の半筒部８１ａと第４の板材８２とに囲まれる領域Ｒは、水の流路を構成している。第４の板材８２は、供給管１４（図１参照）と接続する接続穴８２ａを有している。

第４の板材８２は、Ｕ字状の第１の上フランジ半体８３、第１の下フランジ半体８４と、を有している。第１の上フランジ半体８３は、第４の板材８２の上部に一体に形成された第１の底部８３ａと、第１の底部８３ａの両端から後方（横配列方向）に延びる互いに平行な２つの第１の右直線部８３ｂ、第１の左直線部８３ｃを有している。

第１の下フランジ半体８４は、第４の板材８２の下部に一体に形成された第１の底部８４ａと、第１の底部８４ａの両端から後方（横配列方向）に延びる互いに平行な２つの第１の右直線部８４ｂ、第１の左直線部８４ｃを有している。

後壁ユニット９０は、集合体１８側の第３の板材９１と、この第３の板材９１に重なり合っている第４の板材９２と、からなる。なお、第３の板材９１の形状は、第２の流路体ユニット３０を構成する第２の板材７０（図３参照）の形状と同一であるが、便宜上、別の符号を付す。

第３の板材９１は、６つの第３の半筒部９１ａと、５つの第３の平坦部９１ｂと、を有している。第３の平坦部９１ｂは、第４の板材９２に接合されている。第３の半筒部９１ａと第４の板材９２とに囲まれる領域Ｒは、水の流路を構成している。

第４の板材９２は、Ｕ字状の第２の上フランジ半体９３、第２の下フランジ半体９４と、を有している。第２の上フランジ半体９３は、第４の板材９２の上部に一体に形成された第２の底部９３ａと、第２の底部９３ａの両端から後方（横配列方向）に延びる互いに平行な２つの第１の右直線部９３ｂ、第２の左直線部９３ｃを有している。また、第４の板材９２は、凝縮水の排出管１５（図１参照）と接続する接続穴９２ｂが形成されている。

第２の下フランジ半体９４は、第４の板材９２の下部に一体に形成された第２の底部９４ａと、第２の底部９４ａの両端から後方（横配列方向）に延びる互いに平行な２つの第２の右直線部９４ｂ、第２の左直線部９４ｃを有している。

第１の上フランジ半体８３と、第２の上フランジ半体９３とは、燃焼ガスの導入口１２ｂを囲む矩形状の上フランジ８５を構成している。上フランジ８５は、蓋１６の周縁部１６ｂに重ね合わすことが可能である。

第１の下フランジ半体８４と、第２の下フランジ半体９４とは、燃焼ガスの排出口１２ａを囲む矩形状の下フランジ９５を構成している。下フランジ９５は、バーナー１１の縁部に重ね合わすことが可能である。

集合体１８には、第１、第２の流路体ユニット２０、３０の横配列方向（前後方向）に延びている導入管１３が設けられている。詳細には、第４の板材９２は、平板状を呈しており、導入管１３を差し込み可能な差し込み穴９２ａが形成されている。導入管１３は、後壁ユニット９０の差し込み穴９２ａを貫通して、前壁ユニット８０の第３の板材８１の導入穴８１ｄまで到達している。

図９（ａ）を参照する。第１の左直線部８３ｃは、L字状を呈しており、第１の流路体ユニット２０の上延出部２０ｂ（図３参照）と当接可能な側面部８６と、側面部８６の上端から水平方向に延びる上面部８７と、からなる。

側面部８６の先端には、段差状に形成された第１の段差部８６ａが形成されている。同様に、上面部８７の先端には、段差状に形成された第２の段差部８７ａが形成されている。各々の段差の寸法は、第１の左直線部８３ｃの板厚に略等しい。

図９（ｂ）を参照する。第１の段差部８６ａは、第２の左直線部９３ｃの側面部９６と重なっている。第２の段差部８７ａは、第２の左直線部９３ｃの上面部９７と重なっている。重なり合った状態において、第１の左直線部８３ｃと、第２の左直線部９３ｃとは、面一となっている。

図１０（ａ）を参照する。導入管１３の側面１３ａは、水の下流側（Ｄｓ）の端部１３ｂから上流側（Ｕｓ）へ向かって切り欠かれた切り欠き部１３ｃ（開口部１３ｃ）を有している。切り欠き部１３ｃの幅Ｗは、水の下流側から上流側へ向かうに連れて広く設定されている。

次に、実施例の効果について説明する。

図４及び図７ａを参照する。第１の流路体ユニット２０は、第１の板材４０と、この第１の板材４０に重ね合わされている第２の板材５０と、からなる。第１の板材４０は、６つの第１の半筒部４３と、その間を延びている５つの第１の平坦部４６と、を有している。第２の板材５０は、６つの第２の半筒部５３と、その間を延びている５つの第２の平坦部５６と、を有している。第１の平坦部４６と第２の平坦部５６とは、互いに接合可能である。第１の半筒部４３と、第２の半筒部５３とは、水が流れる第１の筒部２７を構成している。

即ち、２枚の板材４０、５０の対向面にそれぞれ半筒部４３、５３を設け、平坦部４６、５６を互いに接合することにより、筒部２７が構成される。配管や接続管を用いずに、２枚の板材４０、５０のみで第１の流路体ユニット２０を構成することができる。第２の流路体ユニット３０も同様の構成である。そのため、給湯器１０を簡素に構成できる。

図２を参照する。加えて、第１、第２の流路体ユニット２０、３０は、互いの面同士が隙間Ｄを有して横方向（前後方向）に配列されることにより、一体化された集合体１８を構成している。通常、バーナー１１の出力を大きくすると、バーナー１１のサイズは、横方向に大きくなる。そのため、横方向に配列された第１，第２の流路体ユニット２０、３０の数を調整することにより、バーナー１１の出力に応じた集合体１８を構成できる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照する。第２の流路体ユニット３０を構成する第１の板材６０の最も下の第１の半筒部６３は、第１の平坦部６６と略直交して水平方向（前後方向、横配列方向）に延びている水平部６３ａと、この水平部６３ａの端部から下方に延びている鉛直部６３ｂと、を有している。鉛直部６３ｂと、第１の流路体ユニット２０の第２の板材５０の下端とは、互いに接合されることにより、熱交換時に生成される凝縮水を受ける受け部２８を構成している。

即ち、隙間Ｄを有して対向している第１の板材６０、第２の板材５０の一部が受け部２８を構成しているため、凝縮水を外部に排出する部品を集合体１８に取り付ける必要はない。部品点数を抑制して給湯器１０を構成できる。

図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照する。第１の流路体ユニット２０の第２の板材５０の右端部５０ａと、第２の流路体ユニット３０の第１の板材６０の右端部６０ａは、連続的に接合されている。これにより、第１の板材６０と第２の板材５０との間の隙間Ｄ（図７参照）を通過する燃焼ガスが側方（左右方向）から漏れることを防止できる。即ち、第１の板材６０、第２の板材５０の左右の端部が壁部の一部を構成しているため、燃焼ガスが側方から漏れることを防ぐための壁部を別個に設ける必要はない。給湯器１０を構成する部品点数を抑えることができる。

右端部６０ａに形成された第１の右膨出部６４の外面６４ｃと、右端部５０ａに形成された第２の右膨出部５４の外面５４ｃとは、互い違いに組み合っている。詳細には、第１の右膨出部６４ａは、第２の右膨出部５４ａと重なっている。第１の右膨出部６４ｂは、第２の平坦部５６と重なっている。第１の平坦部６６は、第２の右膨出部５４ｂと重なっている。そのため、第２の流路体ユニット３０と、第１の流路体ユニット２０とを組み付ける際に、互いに対向している第１の右膨出部６４と、第２の右膨出部５４とが組み合う。第１、第２の流路体ユニット２０、３０を所定の位置に確実に組み付けることができる。

図６（ａ）、図６（ｂ）を参照する。第１の流路体ユニット２０は、第１の右膨出部４４の内面４４ｄと、第２の右膨出部６４の内面５４ｄと、によって形成された第１の閉鎖空間Ｖ１を有している。第１の筒部２７は、第１の閉鎖空間Ｖ１と連通している。即ち、第１の閉鎖空間Ｖ１は、水の流路の一部を構成している。上記の通り、第１の閉鎖空間Ｖ１を構成している第１の右膨出部４４と第２の右膨出部５４は、第１の流路体ユニット２０のなかの右端に形成されている。そのため、水を第１の流路体ユニット２０の右端にまで流すことができる。集合体１８（図３参照）内を流れる水の容量を大きくすることができる。第２の流路体ユニット３０も同様の効果を奏する。説明は省略する。

図２及び図８を参照する。前壁ユニット８０は、集合体１８側の第３の板材８１と、この第３の板材８１に重なり合っている第４の板材８２と、からなる。第３の平坦部８１ｂは、第４の板材８２に接合されている。第３の半筒部８１ａと第４の板材８２とに囲まれる領域Ｒは、水の流路を構成している。側壁となる第４の板材８２の内面は、水と接触しているため、冷却される。さらに、第４の板材８２は平板状を呈している。第１、第２の流路体ユニット２０、３０を前壁ユニット８０として採用する場合と比較すると、本体１２を小型化できる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照する。側面部８６の先端には、段差状に形成された第１の段差部８６ａが形成されている。同様に、上面部８７の先端には、段差状に形成された第２の段差部８７ａが形成されている。第１の段差部８６ａは、第２の左直線部９３ｃの側面部９６と重なっている。第２の段差部８７ａは、第２の左直線部９３ｃの上面部９７と重なっている。重なり合った状態において、第１の左直線部８３ｃと、第２の左直線部９３ｃとは、面一となっている。第１の右直線部８３ｂは、第１の段差部８６ａ、第２の段差部８７ａに相当する部位を有する。説明は省略する。そのため、第１の左直線部８３ｃと第２の左直線部９３ｃの重なり合う長さを調整することにより、上フランジ８５（図８参照）の横配列方向（前後方向）の寸法を集合体１８（図２参照）に合わせることができる。

図１０（ａ）を参照する。導入管１３の側面１３ａは、水の下流側（Ｄｓ）の端部１３ｂから上流側（Ｕｓ）へ向かって切り欠かれた切り欠き部１３ｃを有している。そのため、導入管１３から第１、第２の流路体ユニット２０、３０へ、水を直接に導入できる。

図１０（ｂ）を参照する。加えて、切り欠き部１３ｃの幅Ｗは、水の下流側から上流側へ向かうに連れて広く設定されている。そのため、切り欠き部１３ｃから各々の第１、第２の流路体ユニット２０、３０に導入される水の流量は略均一となる（矢印（７）参照）。

なお、切り欠き部１３ｃに代えて、側面に複数の穴を断続的に形成してもよい即ち、導入管の側面に形成され、各々の導入穴と連通して水を各々の流路体ユニットに分配する機能を有する開口部であれば、その形状、大きさ、個数などは問わない。開口部の面積を変更することにより、例えば、導入管に導入される水の流量やバーナーの火力に応じて、水の分配比率を調整することができる。即ち、各々の流路体ユニットに対して、最適な導入流量を設定できる。

本発明は、作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。

本発明の熱交換器は、家庭において用いられる給湯器に好適である。

１０‥給湯器（熱交換器）
１１‥バーナー
１２‥本体、１２ａ‥排出口、１２ｂ‥導入口
１３‥導入管、１３ａ‥側面、１３ｂ‥端部、１３ｃ‥切り欠き部
１６‥蓋、１６ａ‥排出穴、１６ｂ‥周縁部、１７‥集合体
２０‥第１の流路体ユニット、２０ｂ‥上延出部
２１‥導入部、２１ａ‥導入穴
２２‥蛇行部
２３‥連通部、２３ａ‥連通穴
２５‥排出部
２６‥第１の閉鎖空間
２７‥第１の筒部
２８‥受け部
３０‥第２の流路体ユニット
３１‥導入穴
３２‥蛇行部
３３‥合流部
３４‥供給穴
３５‥排出部
３６‥第２の閉鎖空間
３７‥第２の筒部
４０‥第１の板材、４０ａ‥右端部、４０ｂ‥左端部
４１ａ‥第１の導入部、４１ｂ‥第１の連通部、４１ｃ‥第１の連通穴、４１ｄ‥第１の排出部
４２‥第１の蛇行部
４３‥第１の半筒部
４４‥第１の右膨出部
４５‥第１の左膨出部
４６‥第１の平坦部
４７‥第１の通気穴
５０‥第２の板材、５０ａ‥右端部、５０ｂ‥左端部
５１ａ‥第２の導入部、５１ｂ‥第２の連通部、５１ｃ‥第２の連通穴、
５１ｄ‥第２の排出部
５２‥第２の蛇行部
５３‥第２の半筒部
５４‥第２の右膨出部
５５‥第２の左膨出部
５６‥第２の平坦部
５７‥第２の通気穴
６０‥第１の板材、６０ａ‥右端部
６３‥第１の半筒部
６４‥第１の右膨出部
６６‥第１の平坦部
７０‥第２の板材、７３‥第２の半筒部、７６‥第２の平坦部
８０‥前壁ユニット
８１‥第３の板材
８１ａ‥第３の半筒部
８１ｂ‥第３の平坦部
８２‥第４の板材
８２ａ‥接続穴
８３‥第１の上フランジ半体、８３ａ‥第１の底部、８３ｂ‥第１の右直線部、８３ｃ‥第１の左直線部
８４‥第１の下フランジ半体、８４ａ‥第１の底部、８４ｂ‥第１の右直線部
８４ｃ‥第１の左直線部、
８５‥上フランジ
８６‥側面部、８６ａ‥第１の段差部
８７‥上面部、８７ａ‥第２の段差部
９０‥後壁ユニット
９１‥第３の板材、９１ａ‥第３の半筒部、９１ｂ‥第３の平坦部
９２‥第４の板材
９２ａ‥差し込み穴
９３‥第２の上フランジ半体、９３ａ‥第２の底部、９３ｂ‥第２の右直線部、９３ｃ‥第２の左直線部
９４‥第２の下フランジ半体、９４ａ‥第２の底部、９４ｂ‥第２の右直線部、９４ｃ‥第２の左直線部
９５‥上フランジ
９６‥側面部
９７‥上面部
Ｄ‥隙間
Ｖ１、Ｖ２‥閉鎖空間
Ｒ‥領域

Claims (6)

1. 複数の流路体ユニットによって構成され、バーナーから生成される第１の流体の熱を第２の流体に移動可能な熱交換器において、
   各々の前記流路体ユニットは、第１の板材と、この第１の板材に重なり合っている第２の板材と、から構成され、
   前記第１の板材は、前記第２の板材側に開放した複数の第１の半筒部と、互いに隣接する前記複数の第１の半筒部の間を延びている複数の第１の平坦部と、を有し、
   前記第２の板材は、前記複数の第１の半筒部に対向して開放した複数の第２の半筒部と、互いに隣接する前記複数の第２の半筒部の間を延びている複数の第２の平坦部と、を有し、
   前記複数の第１の平坦部と、前記複数の第２の平坦部とは、互いに接合可能であり、
   前記複数の第１の半筒部と、前記複数の第２の半筒部とによって、前記第２の流体の流路となる複数の筒部が構成され、
   前記複数の流路体ユニットは、互いの面同士が隙間を有して横配列されることにより、一体化された集合体を構成し、
   複数の前記隙間は、前記第１の流体の流路を構成しており、
   互いに隣接している２つの前記流路体ユニットのなかの、
   一方の前記流路体ユニットを構成する前記第１の板材と、他方の前記流路体ユニットを構成する前記第２の板材とは、それぞれ、前記第１の流体が流れる方向に沿う端部を有し、
   これらの端部は、連続的に接合しており、
   前記一方の流路体ユニットを構成する前記第１の板材の前記端部は、前記他方の流路体ユニットへ向かって膨出している第１の膨出部を有し、
   前記他方の流路体ユニットを構成する前記第２の板材の前記端部は、前記一方の流路体ユニットへ向かって膨出している第２の膨出部を有し、
   これらの第１の膨出部の外面と第２の膨出部の外面とは、互い違いに組み合っていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記集合体の側面には、さらに、側壁ユニットが横配列され、
   この側壁ユニットは、前記集合体側の第３の板材と、この第３の板材に重なり合っている第４の板材と、を有し、
   第３の板材は、複数の第３の半筒部と、複数の前記第３の半筒部の間に延びる第３の平坦部と、を有し、
   第４の板材は、平板状を呈し、
   前記複数の第３の平坦部は、前記第４の板材に接合可能であり、
   前記第３の半筒部と前記第４の板材とに囲まれる領域は、前記第２の流体の流路を構成していることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 各々の前記流路体ユニットは、前記第１の膨出部の内面と、前記第２の膨出部の内面と、によって形成された閉鎖空間を有し、
   この閉鎖空間は、前記筒部の内部と連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
4. 互いに隣接している２つの前記流路体ユニットのなかの、
   一方の前記流路体ユニットを構成する前記第１の板材と、他方の前記流路体ユニットを
   構成する前記第２の板材とは、各々の下端が互いに重なり合って接合されて、前記第１の流体から生成される凝縮水を受ける受け部を構成しており、
   前記第１の板材、又は、前記第２の板材は、前記受け部より上方に、前記第１の流体が通過可能な通気穴を有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の熱交換器。
5. 前記集合体には、前記第１の流体の導入口及び排出口を囲うフランジが設けられており、各々の前記フランジは、２つのＵ字状の半体からなり、
   各々の前記半体は、前記流路体ユニットの横配列方向に延びる、互いに平行な２つの直線部を有し、
   各々の前記直線部同士の先端は、重なり合うと共に接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の熱交換器。
6. 各々の前記流路体ユニットは、前記第２の流体を前記筒部に導入するための導入穴を有しており、
   前記集合体には、前記流路体ユニットの横配列方向に延びて、前記第２の流体の最も上流側の前記流路体ユニットの前記導入穴を貫通して、最も下流側の前記流路体ユニットの導入穴まで到達している、導入管が設けられ、
   この導入管の側面は、各々の前記導入穴と連通して前記第２の流体を各々の前記流路体ユニットに分配する開口部を有していることを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の熱交換器。

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