JP7077122B2

JP7077122B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP7077122B2
Application number: JP2018086675A
Authority: JP
Inventors: 勇武長
Original assignee: 株式会社長府製作所
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2022-05-30
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: JP2019190789A

Description

本発明は、筺体内に取り込んだ燃焼ガスで管内を流れる液体を加熱する熱交換器に関する。

管内を流れる液体と筺体内に取り込んだ燃焼ガスとを筺体内で熱交換する熱交換器は、筺体内に配置される管の合計表面積を大きくし、かつ、管の各領域が接触しないようにして、熱交換効率の向上を図っている。なお、管の各領域が接触しないようにするとは、一の管において一の領域と他の領域とが接触しないようにすること、及び、一の管が他の管と接触しないようにすることを意味する。
特許文献１には、管の各領域が接触しないようにする具体例として、線材を曲げ加工したスペーサを用いる旨が記載されている。

特開２００８－１５１４７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスペーサは、管を安定的に位置決めすることができず、例えば、スペーサで複数の管を位置決めした状態でろう付けによって各管を筺体に固定すると、各管が所定の配置で固定されないという問題が発生する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、複数の管を安定的に位置決め可能な熱交換器を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る熱交換器は、それぞれ複数の流路部を筺体内に有する複数の管と前記流路部を位置決めする位置決め手段とを備え、前記筺体内に取り込まれた燃焼ガスで前記管内の液体を加熱する熱交換器において、それぞれ水平な又は水平に対して傾斜するＸ方向に前記流路部を並列配置してなる３個以上の流路部群が、鉛直な又は鉛直に対して傾斜するＺ方向に隙間を有して並列に配置され、前記位置決め手段は、前記Ｚ方向一端位置に配された前記流路部群及び前記Ｚ方向一端位置から２つ目の前記流路部群の間に差し込まれた前記Ｘ方向に長い棒状片Ｅと、前記Ｚ方向他端位置に配された前記流路部群及び前記Ｚ方向他端位置から２つ目の前記流路部群の間に差し込まれた前記Ｘ方向に長い棒状片Ｅ’と、前記棒状片Ｅ、Ｅ’それぞれの前記Ｘ方向一端が連結された支持片とを有する位置決め部材を具備し、前記棒状片Ｅは、前記Ｚ方向一側に、前記Ｚ方向一端位置に配された前記流路部群の前記Ｚ方向他側の凹凸形状に合わせて形成された波状領域Ｗを有し、前記Ｚ方向他側に直線領域Ｓを有し、前記棒状片Ｅ、Ｅ’の前記Ｘ方向他端は、何らの部材にも非連結である。

本発明に係る熱交換器は、位置決め手段が、Ｚ方向一端位置に配された流路部群及びＺ方向一端位置から２つ目の流路部群の間に差し込まれたＸ方向に長い棒状片Ｅと、Ｚ方向他端位置に配された流路部群及びＺ方向他端位置から２つ目の流路部群の間に差し込まれたＸ方向に長い棒状片Ｅ’と、棒状片Ｅ、Ｅ’それぞれのＸ方向一端が連結された支持片とを有する位置決め部材を具備し、棒状片Ｅが、Ｚ方向一側に、Ｚ方向一端位置に配された流路部群のＺ方向他側の凹凸形状に合わせて形成された波状領域Ｗを有し、Ｚ方向他側に直線領域Ｓを有するので、棒状片Ｅによって、Ｚ方向一端位置に配された流路部群の各流路部のＸ方向の位置決め及びＺ方向の位置決めを確実に行うことができ、複数の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熱交換器の一部省略平面図である。同熱交換器に備えられた第１、第２の位置決め手段による流路部の位置決めを示す説明図である。（Ａ）は第１の位置決め手段の側面図であり、（Ｂ）は未屈曲手段の側面図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、第１の位置決め手段の平面図及び正面図である。別の複数の管に取り付けられた位置決め手段による流路部の位置決めを示す説明図である。（Ａ）は同位置決め手段の側面図であり、（Ｂ）は未屈曲手段の側面図である。変形例に係る位置決め手段による流路部の位置決め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、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器１０は、それぞれ複数の流路部１１を筺体１２内に有する複数の管１３と、流路部１１を位置決めする位置決め手段（第１、第２の位置決め手段）２７、２８とを備え、筺体１２内に取り込まれた燃焼ガスで管１３内の液体を加熱する。以下、詳細に説明する。

筺体１２は、図１に示すように、箱状であり、燃焼ガスを取り込む図示しない開口が形成された底部１５と、底部１５及び図示しない天井部に固定され、対向配置された側壁部１６、１７と、側壁部１６、１７に対し垂直で対向配置された側壁部１８、１９を備えている。

液体が流れる複数（本実施の形態では５本）の管１３はそれぞれ、図１、図２に示すように、筺体１２内に設けられた水平方向に長い複数（本実施の形態では１６個）の流路部１１と、筺体１２内に設けられ、それぞれ２つの流路部１１を接続する複数（本実施の形態では１５個）の連結部２０とを有して、螺旋状に形成されている。以下、流路部１１の長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向に実質的に直交し実質的に水平な方向をＸ方向とし、ＸＹ平面に実質的に垂直で実質的に鉛直な方向をＺ方向とする（本実施の形態では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は実質的に垂直である）。なお、図２には、ＸＺ平面で切断した複数の管１３を、側壁部１７側から見た様子が記されている。

複数の管１３は、同じ高さ位置に並列に配置された状態で螺旋状に巻回され、それぞれの管１３の巻回半径は異なっている。そのため、一の管１３の外側に他の管１３が配置され、更にその外側に他の管１３が配置されている。
一の管１３は、図２に示すように、各流路部１１のＺ方向位置が異なり、並列配置された複数の管１３の流路部１１同士は並列に配置され、隣り合う流路部１１はＺ方向位置が同じである。

Ｚ方向位置が同じでＸ方向に複数（本実施の形態では５つ）の流路部１１を並列配置してなる流路部群２１が、筺体１２内のＸ方向一側にＺ方向にＮ個、隙間を有して並列に配置され、Ｚ方向位置が同じでＸ方向に複数（本実施の形態では５つ）の流路部１１を並列配置してなる流路部群２３が、筺体１２内のＸ方向他側にＺ方向にＮ個、隙間を有して並列に配置されている。ここで、Ｎは３以上の整数であり、本実施の形態ではＮ＝８である。

各管１３は、図１に示すように、両端部が側壁部１６を貫通した状態でろう付けによって側壁部１６に固定され、筐体１２外に配された管１３の一端が水道管に接続されたヘッダ２５に連結されている。本実施の形態において、各管１３を流れる液体は、水道管からヘッダ２５経由で供給される水道水であり、筐体１２内に取り込まれた燃焼ガスとの熱交換によって、各管１３を通過の際に昇温し、各管１３の他端が接続されたヘッダ２６経由で台所や浴槽に向かって送られる。

また、筺体１２内には、図１、図２に示すように、それぞれ複数の流路部１１を位置決めする金属製の位置決め手段２７、２８が設けられている。
位置決め手段２７は、図１、図２、図３（Ａ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、１）それぞれＸ方向に長い１本の棒状片２９（棒状片Ｅ）、Ｎ－３本の棒状片３０、１本の棒状片３１（棒状片Ｅ’）、及び、棒状片２９、３０、３１の各基端（Ｘ方向一端）が連結された支持片３２を有する位置決め部材２４と、２）それぞれＸ方向に長い１本の棒状片３３（棒状片Ｅ）、Ｎ－３本の棒状片３４、１本の棒状片３５（棒状片Ｅ’）、及び、棒状片３３、３４、３５の各基端（Ｘ方向一端）が連結され、支持片３２からＹ方向に間隔を空けて配置された支持片３６を有する位置決め部材２４ａと、３）Ｙ方向両端がそれぞれ支持片３２、３６に連結されて、２つの位置決め部材２４、２４ａを接続して一体化する接続体３７とを具備している。

位置決め手段２７は、図１、図２に示すように、Ｎ－１本の棒状片２９、３０、３１がＮ個の流路部群２１の各間にそれぞれ差し込まれた状態、かつ、Ｎ－１本の棒状片３３、３４、３５がＮ個の流路部群２１の各間にそれぞれ差し込まれた状態で複数の管１３に取り付けられている。従って、棒状片２９（棒状片３３についても同じ）はＺ方向一端位置に配された流路部群２１及びＺ方向一端位置から２つ目の流路部群２１の間に差し込まれており、棒状片３１（棒状片３５についても同じ）はＺ方向他端位置に配された流路部群２１及びＺ方向他端位置から２つ目の流路部群２１の間に差し込まれている。

図２、図３（Ａ）に示すように、Ｚ方向一端位置（図２、図３（Ａ）で最も高い位置）に配された棒状片２９と、Ｚ方向他端位置（図２、図３（Ａ）で最も低い位置）に配された棒状片３１と、棒状片２９、３１の間に設けられたＮ－３本の棒状片３０とは形状が異なり、Ｚ方向一端位置に配された棒状片３３と、Ｚ方向他端位置に配された棒状片３５と、棒状片３３、３５の間に設けられたＮ－３本の棒状片３４とは形状が異なる。

棒状片２９（棒状片３３についても同じ）は、Ｚ方向一側に、基端から先端（Ｘ方向一端から他端）に亘って波状領域３８（波状領域Ｗ）が設けられ、Ｚ方向他側に、基端から先端に亘って直線領域３９（直線領域Ｓ）が設けられている。波状領域３８は、図２に示すように、Ｚ方向一端位置に配された流路部群２１のＺ方向他側の凹凸形状に合わせて形成され、当該流路部群２１を構成する５つの流路部１１にそれぞれ対応した５つの窪み部を有している。各窪み部はＸ方向に等ピッチで形成され、各流路部１１は各窪み部によって位置決めされて等間隔に配されている。

直線領域３９は、Ｚ方向一端位置から２つ目の流路部群２１の各流路部１１にＺ方向一側から接触（又は、当該流路部群２１の各流路部１１に近接）している。
そして、棒状片２９（棒状片３３についても同じ）には、Ｘ方向他端に、Ｚ方向他側に突出した突出部４０（突出部Ｐ）が、直線領域３９に連続して形成されている。突出部４０は、Ｚ方向一端位置から２つ目の流路部群２１のＸ方向他端に配された流路部１１にＸ方向他側から接触することによって、棒状片２９（棒状片３３）が２つの流路部群２１の間から抜けるのを防止する。

棒状片３１（棒状片３５についても同じ）は、Ｚ方向一側に、基端から先端に亘って直線領域４２（直線領域Ｓ’）が設けられ、Ｚ方向他側に、基端から先端に亘って波状領域４３（波状領域Ｗ’）が設けられている。波状領域４３は、Ｚ方向他端位置に配された流路部群２１のＺ方向一側の凹凸形状に合わせて形成され、当該流路部群２１を構成する５つの流路部１１にそれぞれ対応した５つの窪み部を有している。各窪み部はＸ方向に等ピッチで形成され、各流路部１１は各窪み部によって位置決めされて等間隔に配されている。

直線領域４２は、Ｚ方向他端位置から２つ目の流路部群２１の各流路部１１にＺ方向他側から接触し（又は、当該流路部群２１の各流路部１１の近傍に配置され）ている。
棒状片３１（棒状片３５についても同じ）には、先端（Ｘ方向他端）に、Ｚ方向一側に突出した突出部４４（突出部Ｐ’）が、直線領域４２に連続して形成されている。突出部４４は、Ｚ方向他端位置から２つ目の流路部群２１のＸ方向他端に配された流路部１１にＸ方向他側から接触することによって、棒状片３１（棒状片３５）が２つの流路部群２１の間から抜けるのを防止する。

支持片３２、３６はそれぞれＺ方向に長く、支持片３２のＺ方向一端及びＺ方向他端には、図２、図３（Ａ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｚ方向一端位置の流路部群２１にＺ方向一側から接触する屈曲部４５（屈曲部Ｄ）及びＺ方向他端位置の流路部群２１にＺ方向他側から接触する屈曲部４６（屈曲部Ｄ’）がそれぞれ連結されている。そして、支持片３６のＺ方向一端及びＺ方向他端には、Ｚ方向一端位置の流路部群２１にＺ方向一側から接触する屈曲部４７（屈曲部Ｄ）及びＺ方向他端位置の流路部群２１にＺ方向他側から接触する屈曲部４８（屈曲部Ｄ’）がそれぞれ連結されている。即ち、位置決め手段２７は、屈曲部４５、４６、４７、４８を具備している。

本実施の形態では、Ｚ方向一端位置の流路部群２１のＸ方向一端位置の流路部１１が、図１、図２に示すように、屈曲部４５と棒状片２９及び屈曲部４７と棒状片３３によってそれぞれ挟まれ、Ｚ方向他端位置の流路部群２１のＸ方向一端位置の流路部１１が、屈曲部４６と棒状片３１及び屈曲部４８と棒状片３５によってそれぞれ挟まれている。

屈曲部４５（屈曲部４７についても同じ）は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、支持片３２（屈曲部４７については支持片３６）の一端に設けられた、支持片３２（屈曲部４７については支持片３６）に沿って長い直線部５０（屈曲部４７については直線部５１）が折り曲げられて形成され、屈曲部４６（屈曲部４８についても同じ）は、支持片３２（屈曲部４８については支持片３６）の他端に設けられた、支持片３２（屈曲部４８については支持片３６）に沿って長い直線部５２（屈曲部４８については直線部５３）が折り曲げられて形成されている。
以下、屈曲部４５、４６、４７、４８が形成される前の位置決め手段２７に対応するもの（即ち、直線部５０、５１、５２、５３を有するもの）を未屈曲手段５４と言う。

Ｎ－３本の棒状片３０及びＮ－３本の棒状片３４はそれぞれ、Ｚ方向幅が一定であり、棒状片２９、３１、３３、３５と共に、Ｎ個の流路部群２１がＺ方向に等ピッチで配されるように各流路部群２１を位置決めしている。
接続体３７は、図４（Ｂ）に示すように、Ｚ方向に間隔を空けて配された、それぞれＹ方向に長い複数（本実施の形態では３本）の長尺片５５を有している。長尺片５５はそれぞれ間隔を空けて配されているため、燃焼ガスは長尺片５５の各間（接続体３７）を通過できる。よって、接続体３７は燃焼ガスの流れの遮りを抑制する設計となっている。

また、位置決め手段２８は、図１、図２に示すように、位置決め手段２７と同様の形状であり、１）それぞれＸ方向に長い１本の棒状片５７（棒状片Ｅ）、Ｎ－３本の棒状片５８、１本の棒状片５９（棒状片Ｅ’）、及び、各棒状片５７、５８、５９の基端（Ｘ方向他端）が連結された支持片６０を有する位置決め部材６９と、２）それぞれＸ方向に長い１本の棒状片６１（棒状片Ｅ）、Ｎ－３本の棒状片６２、１本の棒状片６３（棒状片Ｅ’）、及び、各棒状片６１、６２、６３の基端が連結され、支持片６０からＹ方向に間隔を空けて配置された支持片６４を有する位置決め部材６９ａと、３）Ｙ方向両端がそれぞれ支持片６０、６４に連結されて、２つの位置決め部材６９、６９ａを接続して一体化する接続体６５を具備している。

位置決め手段２８は、Ｎ－１本の棒状片５７、５８、５９がＮ個の流路部群２３の各間にそれぞれ差し込まれた状態、かつ、Ｎ－１本の棒状片６１、６２、６３がＮ個の流路部群２３の各間にそれぞれ差し込まれた状態で管１３に取り付けられている。従って、棒状片５７（棒状片６１についても同じ）はＺ方向一端位置に配された流路部群２３及びＺ方向一端位置から２つ目の流路部群２３の間に差し込まれており、棒状片５９（棒状片６３についても同じ）はＺ方向他端位置に配された流路部群２３及びＺ方向他端位置から２つ目の流路部群２３の間に差し込まれている。

Ｚ方向一端位置に配された棒状片５７（Ｚ方向一端位置に配された棒状片６１についても同じ）は、図２に示すように、Ｚ方向一側に、基端から先端（Ｘ方向他端から一端）に亘って波状領域６６（波状領域Ｗ）が設けられ、Ｚ方向他側に、基端から先端に亘って直線領域６７（直線領域Ｓ）が設けられている。
波状領域６６は、Ｚ方向一端位置に配された流路部群２３のＺ方向他側の凹凸形状に合わせて形成され、当該流路部群２３を構成する５つの流路部１１にそれぞれ対応した５つの窪み部を有している。直線領域６７は、Ｚ方向一端位置から２つ目の流路部群２３の各流路部１１にＺ方向一側から接触（又は、当該流路部群２３の各流路部１１に近接）している。

棒状片５７（棒状片６１についても同じ）には、Ｘ方向一端に、Ｚ方向他側に突出した突出部６８（突出部Ｐ）が、直線領域６７に連続して形成されている。突出部６８は、Ｚ方向一端位置から２つ目の流路部群２３のＸ方向一端に配された流路部１１にＸ方向一側から接触することによって、棒状片５７（棒状片６１）が２つの流路部群２３の間から抜けるのを防止する。

Ｚ方向他端位置に配された棒状片５９（Ｚ方向他端位置に配された棒状片６３についても同じ）は、Ｚ方向一側に、基端から先端に亘って直線領域７０（直線領域Ｓ’）が設けられ、Ｚ方向他側に、基端から先端に亘って波状領域７１（波状領域Ｗ’）が設けられている。波状領域７１は、Ｚ方向他端位置に配された流路部群２３のＺ方向一側の凹凸形状に合わせて形成され、当該流路部群２３を構成する５つの流路部１１にそれぞれ対応した５つの窪み部を有している。直線領域７０は、Ｚ方向他端位置から２つ目の流路部群２３の各流路部１１にＺ方向他側から接触（又は、当該流路部群２３の各流路部１１に近接）している。

棒状片５９（棒状片６３についても同じ）には、先端（Ｘ方向一端）に、Ｚ方向一側に突出した突出部７２（突出部Ｐ’）が、直線領域７０に連続して形成されている。突出部７２は、Ｚ方向他端位置から２つ目の流路部群２３のＸ方向一端に配された流路部１１にＸ方向一側から接触することによって、棒状片５９（棒状片６３）が２つの流路部群２３の間から抜けるのを防止する。

支持片６０、６４はそれぞれＺ方向に長く、支持片６０のＺ方向一端及びＺ方向他端には、Ｚ方向一端位置の流路部群２３にＺ方向一側から接触する屈曲部７３（屈曲部Ｄ）及びＺ方向他端位置の流路部群２３にＺ方向他側から接触する屈曲部７４（屈曲部Ｄ’）がそれぞれ連結されている。そして、支持片６４のＺ方向一端及びＺ方向他端には、Ｚ方向一端位置の流路部群２３にＺ方向一側から接触する屈曲部７５（屈曲部Ｄ）及びＺ方向他端位置の流路部群２３にＺ方向他側から接触する屈曲部７６（屈曲部Ｄ’）がそれぞれ連結されている。

本実施の形態では、Ｚ方向一端位置の流路部群２３のＸ方向他端位置の流路部１１が、屈曲部７３と棒状片５７及び屈曲部７５と棒状片６１によってそれぞれ挟まれ、Ｚ方向他端位置の流路部群２３のＸ方向他端位置の流路部１１が、屈曲部７４と棒状片５９及び屈曲部７６と棒状片６３によってそれぞれ挟まれている。

屈曲部７３（屈曲部７５についても同じ）は、支持片６０（屈曲部７５については支持片６４）の一端に設けられた直線部が折り曲げられて形成され、屈曲部７４（屈曲部７６についても同じ）は、支持片６０（屈曲部７６については支持片６４）の他端に設けられた直線部が折り曲げられて形成されている。以下、屈曲部７３、７４、７５、７６が形成される前の位置決め手段２８に対応するものを未屈曲手段αと言う。

棒状片５７、５９の間に設けられたＮ－３本の棒状片５８及び棒状片６１、６３の間に設けられたＮ－３本の棒状片６２はそれぞれ、Ｚ方向幅が一定であり、棒状片５７、５９、６１、６３と共に、Ｎ個の流路部群２３がＺ方向に等ピッチで配されるように各流路部群２３を位置決めしている。
接続体６５は、Ｚ方向に間隔を空けて配された、それぞれＹ方向に長い複数の長尺片を有している。

次に、各管１３を側壁部１６に固定する手順について説明する。
まず、側壁部１６を貫通した状態の複数の管１３に対し、Ｘ方向一側から未屈曲手段５４を接近させ、未屈曲手段５４のＮ－１本の棒状片２９、３０、３１の各先端及びＮ－１本の棒状片３３、３４、３５の各先端を、流路部群２１の各間にＸ方向一側から挿入すると共に、未屈曲手段αをＸ方向他側から接近させ、当該未屈曲手段のＮ－１本の棒状片５７、５８、５９の各先端及びＮ－１本の棒状片６１、６２、６３の各先端を、流路部群２３の各間にＸ方向他側から挿入する。このとき、各管１３は、側壁部１６に固定されておらず、側壁部１６に対して一定範囲で変位可能な状態である。

そして、未屈曲手段５４をＸ方向他側に移動させ、未屈曲手段αをＸ方向一側に移動させる。未屈曲手段５４が移動する際、棒状片２９、３３の各先端がＺ方向一端位置の流路部１１とその流路部１１のＺ方向他側に配された流路部１１の間をＸ方向他側に移動し、棒状片３１、３５の各先端がＺ方向他端位置の流路部１１とその流路部１１のＺ方向一側に配された流路部１１の間をＸ方向他側に移動する。このとき、棒状片２９、３３の各先端がＺ方向に隣り合う２つの流路部１１に接触し、接触しているＺ方向一端位置の流路部１１をＺ方向一側に移動させて当該２つの流路部１１間の間隔を広げ、棒状片３１、３５の各先端がＺ方向に隣り合う２つの流路部１１に接触し、接触しているＺ方向他端位置の流路部１１をＺ方向他側に移動させて当該２つの流路部１１間の間隔を広げることから、未屈曲手段５４は未屈曲手段５４の変形を抑制された状態でＸ方向他側に移動できる。

この点、未屈曲手段αについても同様であり、未屈曲手段αが移動する際、棒状片５７、６１の各先端がＺ方向に隣り合う２つの流路部１１に接触し、接触しているＺ方向一端位置の流路部１１をＺ方向一側に移動させて当該２つの流路部１１間の間隔を広げ、棒状片５９、６３の各先端がＺ方向に隣り合う２つの流路部１１に接触し、接触しているＺ方向他端位置の流路部１１をＺ方向他側に移動させて当該２つの流路部１１間の間隔を広げることから、未屈曲手段αは当該未屈曲手段αの変形を抑制された状態でＸ方向一側に移動できる。

そして、未屈曲手段５４は、支持片３２、３６が流路部群２１に接触するまでＸ方向他側に移動させられた後、直線部５０、５１、５２、５３が折り曲げられ位置決め手段２７となって複数の管１３に固定された状態となり、未屈曲手段αは、支持片６０、６４が流路部群２３に接触するまでＸ方向一側に移動させられた後、４つの直線部が折り曲げられ位置決め手段２８となって複数の管１３に固定された状態となる。その後、位置決め手段２７、２８が固定された複数の管１３は、ろう付けによって側壁部１６に固定される。

また、側壁部１７には、図１に示すように、浴槽から送り出されヘッダ７９を通過した湯が流れ込む複数（本実施の形態では５本）の管８０が固定されている。各管８０は、図１、図５に示すように、筺体１２内に設けられたＹ方向に長い複数（本実施の形態では４個）の流路部８１と、それぞれ筺体１２内に設けられ、２つの流路部８１を接続する複数（本実施の形態では３個）のＵ字状部８２とを有して、巻回された形状となっている。なお、図５には、ＸＺ平面で切断した複数の管８０を、側壁部１６側から見た様子が記されている。

管８０は、図５に示すように、Ｚ方向に並列配置されている。各管８０には、Ｘ方向一側にＺ方向に間隔を空けて２つの流路部８１が配置され、Ｘ方向他側にＺ方向に間隔を空けて２つの流路部８１が配置され、全体で、Ｘ方向一側及び他側にそれぞれＺ方向に間隔を空けて１０個の流路部８１が配置されている。そして、Ｘ方向一側のＺ方向一端位置からＭ番目に配された流路部８１とＸ方向他側のＺ方向一端位置からＭ番目に配された流路部８１とを並列配置してなる流路部群８１ａがＺ方向に１０個、隙間を有して並列に配置されている。なお、１≦Ｍ≦１０である。

各管８０は、図１に示すように、両端部が側壁部１７を貫通した状態でろう付けによって側壁部１７に固定され、ヘッダ７９は筐体１２外に配された一端に連結されている。浴槽から送り出された湯は、各管８０を通過の際に、筐体１２内に取り込まれた燃焼ガスとの熱交換によって昇温し（追い焚きされ）、各管８０の他端が接続されたヘッダ８３経由で浴槽に送られる。

筐体１２内には、図１、図５に示すように、複数の流路部８１を位置決めする位置決め手段８４が設けられている。位置決め手段８４は、図１、図５、図６（Ａ）に示すように、それぞれＸ方向に傾斜する方向に長い１本の棒状片８５、７本の棒状片８６、１本の棒状片８７と、棒状片８５、８６、８７の各基端（Ｘ方向一端）が連結された支持片８８と、それぞれＸ方向に傾斜する方向に長い１本の棒状片８９、７本の棒状片９０、１本の棒状片９１と、棒状片８９、９０、９１の各基端（Ｘ方向一端）が連結され、支持片８８からＹ方向に間隔を空けて配置された支持片９２と、Ｙ方向両端がそれぞれ支持片８８、９２に連結された接続体９３を具備している。

位置決め手段８４は、図５に示すように、９本の棒状片８５、８６、８７が１０個の流路部群８１ａの各間に差し込まれた状態、かつ、９本の棒状片８９、９０、９１が１０個の流路部群８１ａの各間に差し込まれた状態で５本の管８０に取り付けられ、各流路部８１を位置決めしている。
棒状片８５、８７、８９、９１はそれぞれ、基端から先端に向かって形成された直線部９４と先端に設けられた幅広部９５を有し、棒状片８６、９０は基端から先端に亘って直線的に形成されている。

棒状片８５の直線部９４（棒状片８７、８９、９１の各直線部９４についても同じ）には、Ｚ方向一側及び他側からそれぞれ流路部群８１ａが接触し、各棒状片８６（各棒状片９０についても同じ）には、Ｚ方向一側及び他側からそれぞれ流路部群８１ａが接触している。
棒状片８５（棒状片８７、８９、９１についても同じ）は、幅広部９５がＸ方向他側から当該幅広部９５のＺ方向一側及び他側にそれぞれ配された流路部８１に接触することによって、棒状片８５（棒状片８７、８９、９１）が当該２つの流路部８１の間から抜けるのを防止する。

支持片８８、９２はそれぞれＺ方向に長く、支持片８８のＺ方向一端及びＺ方向他端には、Ｘ方向一側でＺ方向一端位置に配された流路部８１にＺ方向一側から接触する屈曲部９６及びＸ方向一側でＺ方向他端位置に配された流路部８１にＺ方向他側から接触する屈曲部９７がそれぞれ連結されている。そして、支持片９２のＺ方向一端及びＺ方向他端には、Ｘ方向一側でＺ方向一端位置に配された流路部８１にＺ方向一側から接触する屈曲部９８及びＸ方向一側でＺ方向他端位置に配された流路部８１にＺ方向他側から接触する屈曲部９９がそれぞれ連結されている。

屈曲部９６（屈曲部９８についても同じ）は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、支持片８８（屈曲部９８については支持片９２）のＺ方向一端に設けられた、支持片８８（屈曲部９８については支持片９２）に沿って長い直線部１００（屈曲部９８については直線部１０１）が折り曲げられて形成され、屈曲部９７（屈曲部９９についても同じ）は、支持片８８（屈曲部９９については支持片９２）のＺ方向他端に設けられた、支持片８８（屈曲部９９については支持片９２）に沿って長い直線部１０２（屈曲部９９については直線部１０３）が折り曲げられて形成されている。

以下、屈曲部９６、９７、９８、９９が形成される前の位置決め手段８４に対応する部材（即ち、直線部１００、１０１、１０２、１０３を有する部材）を未屈曲手段１０４として、各管８０を側壁部１７に固定する手順を説明する。
まず、側壁部１７を貫通した状態の５本の管８０に対し、未屈曲手段１０４の棒状片８５、８６、８７、８９、９０、９１の各先端を、流路部群８１ａの各間にＸ方向一側から挿入させ、未屈曲手段１０４をＸ方向他側に移動させる。このとき、各管８０は側壁部１７に対して一定範囲で変位可能な状態である。

未屈曲手段１０４が移動する際、棒状片８５、８９の幅広部９５がＺ方向一端位置の流路部８１とその流路部８１のＺ方向他側に配された流路部８１の間をＸ方向他側に移動し、棒状片８７、９１の幅広部９５がＺ方向他端位置の流路部８１とその流路部８１のＺ方向一側に配された流路部８１の間をＸ方向他側に移動する。このとき、棒状片８５、８９の幅広部９５がＺ方向に隣り合う２つの流路部８１に接触し、接触しているＺ方向一端の流路部８１をＺ方向一側に移動させて当該２つの流路部８１間の間隔を広げ、棒状片８７、９１の幅広部９５がＺ方向に隣り合う２つの流路部８１に接触し、接触しているＺ方向他端位置の流路部８１をＺ方向他側に移動させて当該２つの流路部８１間の間隔を広げることから、未屈曲手段１０４は変形を抑制された状態でＸ方向他側に移動できる。

そして、未屈曲手段１０４は、支持片８８、９２が流路部８１に接触するまでＸ方向他側に移動させられた後、直線部１００、１０１、１０２、１０３が折り曲げられ位置決め手段８４となって５本の管８０に固定された状態となる。その後、位置決め手段８４が固定された５本の管８０は、ろう付けによって側壁部１７に固定される。

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、図７に示すように、各流路部群１０５は、流路部１０６が水平に対して傾斜（例えば、０°を超え３０°未満の角度で傾斜）したＸ方向に並列配置していてもよく、その場合（Ｘ方向が水平に対して傾斜している場合）、１本の棒状片１０７、複数の棒状片１０８及び１本の棒状片１０９がそれぞれＸ方向（水平に対して傾斜した方向）に長い位置決め手段１１０を用いて、各流路部１０６が位置決めされる。
そして、Ｚ方向は、鉛直でなく、鉛直に対して傾斜（例えば、０°を超え３０°未満の角度で傾斜）した方向であってもよく、その場合、支持片がＺ方向（鉛直に対して傾斜した方向）に長い位置決め手段を用いて、各流路部を位置決めすることができる。

また、棒状片Ｅ、Ｅ’を有し、棒状片Ｅ、Ｅ’以外の棒状片を有さない位置決め手段を採用してもよい。
棒状片Ｅが波状領域を有する場合、Ｚ方向他端位置には波状領域を有さない棒状片Ｅ’を設けてもよい。そして、棒状片Ｅ、Ｅ’は、突出部を有さなくてもよく、位置決め手段は屈曲部を具備していなくてもよい。なお、流路部を安定的に位置決めする観点では、棒状片Ｅ、Ｅ’が共に、波状領域及び突出部を有すること、及び、位置決め手段が屈曲部を具備することが好ましい。

更に、位置決め手段が有する位置決め部材は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。なお、１つの位置決め部材を有する位置決め手段は、複数の位置決め部材を有する位置決め手段に比べて流路部の位置決め精度が低いため、複数の位置決め部材を有する位置決め手段を採用するのが好ましい。

１０：熱交換器、１１：流路部、１２：筺体、１３：管、１５：底部、１６、１７、１８、１９：側壁部、２０：連結部、２１：流路部群、２３：流路部群、２４、２４ａ：位置決め部材、２５、２６：ヘッダ、２７、２８：位置決め手段、２９、３０、３１：棒状片、３２：支持片、３３、３４、３５：棒状片、３６：支持片、３７：接続体、３８：波状領域、３９：直線領域、４０：突出部、４２：直線領域、４３：波状領域、４４：突出部、４５、４６、４７、４８：屈曲部、５０、５１、５２、５３：直線部、５４：未屈曲手段、５５：長尺片、５７、５８、５９：棒状片、６０：支持片、６１、６２、６３：棒状片、６４：支持片、６５：接続体、６６：波状領域、６７：直線領域、６８：突出部、６９、６９ａ：位置決め部材、７０：直線領域、７１：波状領域、７２：突出部、７３、７４、７５、７６：屈曲部、７９：ヘッダ、８０：管、８１：流路部、８１ａ：流路部群、８２：Ｕ字状部、８３：ヘッダ、８４：位置決め手段、８５、８６、８７：棒状片、８８：支持片、８９、９０、９１：棒状片、９２：支持片、９３：接続体、９４：直線部、９５：幅広部、９６、９７、９８、９９：屈曲部、１００、１０１、１０２、１０３：直線部、１０４：未屈曲手段、１０５：流路部群、１０６：流路部、１０７、１０８、１０９：棒状片、１１０：位置決め手段

Claims

それぞれ複数の流路部を筺体内に有する複数の管と前記流路部を位置決めする位置決め手段とを備え、前記筺体内に取り込まれた燃焼ガスで前記管内の液体を加熱する熱交換器において、
それぞれ水平な又は水平に対して傾斜するＸ方向に前記流路部を並列配置してなる３個以上の流路部群が、鉛直な又は鉛直に対して傾斜するＺ方向に隙間を有して並列に配置され、
前記位置決め手段は、前記Ｚ方向一端位置に配された前記流路部群及び前記Ｚ方向一端位置から２つ目の前記流路部群の間に差し込まれた前記Ｘ方向に長い棒状片Ｅと、前記Ｚ方向他端位置に配された前記流路部群及び前記Ｚ方向他端位置から２つ目の前記流路部群の間に差し込まれた前記Ｘ方向に長い棒状片Ｅ’と、前記棒状片Ｅ、Ｅ’それぞれの前記Ｘ方向一端が連結された支持片とを有する位置決め部材を具備し、
前記棒状片Ｅは、前記Ｚ方向一側に、前記Ｚ方向一端位置に配された前記流路部群の前記Ｚ方向他側の凹凸形状に合わせて形成された波状領域Ｗを有し、前記Ｚ方向他側に直線領域Ｓを有し、
前記棒状片Ｅ、Ｅ’の前記Ｘ方向他端は、何らの部材にも非連結であることを特徴とする熱交換器。
請求項１記載の熱交換器において、前記棒状片Ｅ’は、前記Ｚ方向一側に直線領域Ｓ’を有し、前記Ｚ方向他側に、前記Ｚ方向他端位置に配された前記流路部群の前記Ｚ方向一側の凹凸形状に合わせて形成された波状領域Ｗ’を有することを特徴とする熱交換器。
請求項１又は２記載の熱交換器において、前記棒状片Ｅには、前記Ｚ方向他側に突出した突出部Ｐが、前記直線領域Ｓに連続して形成されていることを特徴とする熱交換器。
請求項２記載の熱交換器において、前記棒状片Ｅには、前記Ｚ方向他側に突出した突出部Ｐが、前記直線領域Ｓに連続して形成され、前記棒状片Ｅ’には、前記Ｚ方向一側に突出した突出部Ｐ’が、前記直線領域Ｓ’に連続して形成されていることを特徴とする熱交換器。
請求項１～４のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記位置決め手段は、前記Ｚ方向一端位置に配された流路部群に前記Ｚ方向一側から接触する屈曲部Ｄと、前記Ｚ方向他端位置に配された流路部群に前記Ｚ方向他側から接触する屈曲部Ｄ’とを具備することを特徴とする熱交換器。
請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器において、前記位置決め手段は、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に垂直なＹ方向に間隔を空けて配置された複数の前記位置決め部材と、該各位置決め部材の前記支持片を連結する接続体とを具備することを特徴とする熱交換器。
請求項６記載の熱交換器において、前記接続体は、前記Ｚ方向に間隔を空けて配された、それぞれ前記Ｙ方向に長い複数の長尺片を有することを特徴とする熱交換器。