JP2012122662A - 熱交換器およびそれを用いた給湯器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換ユニットを積層した熱交換器において、隣接する熱交換ユニットの間に形成されたガス流路を燃焼ガスが均等に流れる熱交換器およびそれを用いた給湯器を提供する。
【解決手段】熱交換器は熱交換ユニット６４を積層して構成されている。熱交換ユニット６４内には被加熱液流路２２０が形成されており、隣接する熱交換ユニット６４の被加熱液流路２２０は連通部６８を介して連通している。隣接する熱交換ユニット６４の間に形成されたガス流路２３０には、ガス入口２３２からガス出口２３４に向かう燃焼ガスのガス流れ方向に沿って、ガス流路２３０の流路幅が積層方向に拡幅されている拡幅部２３６が形成されている。拡幅部２３６の形成方向両側、ならびに拡幅部２３６の形成方向と直交する直交方向両側のそれぞれにおける、拡幅部２３６を除いたガス流路２３０の内側端と外側端との長さＬ２は等しい。
【選択図】図６

Description

本発明は、積層型の熱交換器およびそれを用いた給湯器に関する。

従来の熱交換器として、特許文献１に開示されているように、２枚のチューブプレートを接合して形成したチューブを複数積層し、熱交換器を形成するものが知られている。
特許文献１の熱交換器では、Ｕ字状または直線状に形成されたチューブとチューブとの間に、隣接するチューブの流路を連通する連通部を２箇所設けており、積層方向の一端側のチューブにおいて、２箇所設けられた連通部と同じ積層方向上に、被加熱液である給湯水の給湯口と出湯口とが設けられている。

給湯口から熱交換器内に流入した給湯水は、チューブ間においては、給湯口と同じ積層方向上の連通部を通り、出湯口と同じ積層方向上の連通部を通って出湯口から流出する。各チューブ内においては、２箇所設けられた連通部の一方から流入した給湯水は他方の連通部に向けて流れる。

そして、隣接するチューブの間に形成されたガス流路をバーナの燃焼ガスが通過するときに、燃焼ガスが被加熱液である給湯水と熱交換を行って給湯水を加熱する。

特開２００４−１２５１８９号公報

特許文献１のような積層型の熱交換器の場合、熱交換器に形成されたガス流路の流路抵抗よりも熱交換器の外部の流路抵抗の方が小さいので、熱交換器に流入した燃焼ガスは、熱交換器の外側に引き寄せられる。その結果、ガス流路の中心部よりも外側を流れる燃焼ガスの流量が多くなりガス流路内の位置により燃焼ガスの流量がばらつくので、熱交換器内を流れる被加熱液を均等に加熱できないという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱交換ユニットを積層した熱交換器において、隣接する熱交換ユニットの間に形成されたガス流路を燃焼ガスが均等に流れる熱交換器およびそれを用いた給湯器を提供することを目的とする。

請求項１から６に記載の発明では、２枚の板状部材の外周縁部同士を接合して各熱交換ユニットが形成されて各熱交換ユニットが内部に扁平な被加熱液流路を有し、熱交換ユニットの厚み方向に積層されており、隣接する熱交換ユニットの間に、バーナにより発生する燃焼ガスが通過するガス流路を形成している熱交換ユニット群と、ガス流路を横切って複数箇所に設けられ、隣接する熱交換ユニットの被加熱液流路同士を連通する連通部と、を備え、ガス流路には、熱交換ユニットの内部に向けて板状部材が凹んでいることにより、ガス流路の流路幅を熱交換ユニットの積層方向に拡幅する流路拡幅部が複数箇所に設けられた連通部の間に形成されている。

この構成によれば、熱交換器に流入した被加熱液は、積層されている熱交換ユニットの被加熱液流路の間においては、複数の連通部の一部を通って一方の積層方向に流れ、その他の連通部を通って他方の積層方向に流れて流出する。そして、各熱交換ユニットの被加熱液流路においては、複数の連通部の一部から被加熱液流路に流入した被加熱液は、その他の連通部に向かって流れる。

そして、ガス流路に形成された流路拡幅部の流路抵抗は、流路拡幅部の周囲のガス流路の流路抵抗よりも小さいので、熱交換器のガス流路に流入した燃焼ガスはガス流路の流路拡幅部に引き寄せられる。これにより、燃焼ガスがガス流路内を外側に偏って流れることを抑制し、燃焼ガスがガス流路を極力均等に流れるようになるので、燃焼ガスが被加熱液流路を流れる被加熱液と熱交換を行って被加熱液を均等に加熱できる。

また、複数の連通部の間に流路拡幅部が形成されているので、流路拡幅部の片側だけに連通部が形成される場合に比べ、ガス流路を横切って形成される連通部により流路拡幅部の周囲のガス流路の流路抵抗の大きさが偏よることを防止できる。これにより、燃焼ガスがガス流路の一部に偏って流れることを防止できる。

請求項２に記載の発明では、流路拡幅部はガス流路の中心部に形成されており、連通部は流路拡幅部を挟んで２箇所に設けられている。
このように、熱交換ユニットの一方の積層方向に被加熱液を流す連通部と、他方の積層方向に被加熱液を流す連通部とを、ガス流路を横切ってそれぞれ１箇所、合わせて２箇所形成することにより、ガス流路を横切って形成される連通部の数を極力減らしている。これにより、ガス流路の流路抵抗が小さくなるので、ガス流路を流れる燃焼ガスの流量を極力増加できる。その結果、燃焼ガスが熱交換により被加熱液を加熱する加熱効果が促進される。

また、流路拡幅部がガス流路の中心部に形成されているとともに、流路拡幅部を挟んだ両側に連通部が同数の１箇所ずつ形成されているので、流路拡幅部を挟んで連通部が形成されている両側のガス流路の流路抵抗を極力均等にすることができる。これにより、流路拡幅部を挟んで連通部が形成されている両側のガス流路を燃焼ガスが均等に流れる。

請求項３に記載の発明では、流路拡幅部は、ガス流路のガス入口からガス出口に向かう燃焼ガスのガス流れに沿って形成されている。
この構成によれば、ガス入口からガス流路に流入してガス出口に向かう燃焼ガスが、流路拡幅部に引き寄せられながら流路拡幅部に沿ってガス出口に向かうので、流路拡幅部に燃焼ガスを引き寄せることにより燃焼ガスをガス流路に均等に流す効果が促進される。

請求項４に記載の発明では、ガス流れに沿って形成されている流路拡幅部の形成方向両側、ならびに形成方向と直交する直交方向両側のそれぞれにおける、流路拡幅部を除いたガス流路の内側端と外側端との長さは等しい。

これにより、ガス入口から流入し、流路拡幅部の形成方向の一端から他端に沿って流れてきた燃焼ガスに対し、熱交換器の外側に向けてガス流路を流路拡幅部の形成方向に流れる長さと、熱交換器の外側に向けてガス流路を流路拡幅部の形成方向と直交する方向に流れる長さとが等しくなる。その結果、流路拡幅部の形成方向の一端から他端に沿って流れてきた燃焼ガスは、流路拡幅部の他端から熱交換器の外部に向けて均等に拡散して流れる。したがって、流路拡幅部の他端から熱交換器の外部に向けて流れる燃焼ガスが被加熱液流路を流れる被加熱液と均等に熱交換を行い、被加熱液を均等に加熱できる。

請求項５に記載の発明では、板状部材には、ガス流路に向けて突出する複数の突部が流路拡幅部を囲んで設けられている。
この構成によれば、ガス流路の中心部よりも外側に向かおうとする燃焼ガスの流れが突部に衝突して妨害され、中心部に向かう流れが形成される。その結果、ガス流路の外側にガス流れが偏らず、燃焼ガスがガス流路を均等に流れるので、被加熱液流路を流れる被加熱液を均等に加熱できる。

請求項６に記載の発明では、給湯側加熱回路と、給湯側加熱回路の通水を加熱する主バーナと、主加熱回路である給湯側加熱回路とは別に設けられ、１次熱交換器、ならびに１次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を回収する２次熱交換器を有する副加熱回路と、副加熱回路の通水を加熱する副バーナと、を備え、副加熱回路の２次熱交換器として請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器を使用する。

この構成によれば、副加熱回路の２次熱交換器として使用される請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器において、燃焼ガスがガス流路内を外側に偏って流れることを抑制し、燃焼ガスがガス流路を極力均等に流れるようになるので、燃焼ガスが被加熱液流路を流れる水と熱交換を行って水を均等に加熱できる。

また、複数の連通部の間に流路拡幅部が形成されているので、流路拡幅部の片側だけに連通部が形成される場合に比べ、ガス流路を横切って形成される連通部により流路拡幅部の周囲のガス流路の流路抵抗の大きさが偏よることを防止できる。これにより、燃焼ガスがガス流路を極力均等に流れるようになる。

本発明の一実施形態による給湯器を示す模式図。 給湯側および風呂側の２次熱交換器を組み付けた状態を示す斜視図。 （Ａ）は風呂側の２次熱交換器の斜視図を示し、（Ｂ）はその分解斜視図。 （Ａ）は風呂側の２次熱交換器の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 （Ａ）は（Ｂ）のＡ方向矢視図、（Ｂ）は図４の（Ｃ）において１個の熱交換ユニットを取り出した模式的断面図。 （Ａ）は（Ｂ）のＡ方向矢視図、（Ｂ）は隣接する熱交換ユニットの間のガス流路を説明するために図４の（Ｂ）の一部を取り出した模式的断面図。 （Ａ）は突部によるガス流れの均等化作用を説明する模式図、（Ｂ）は突部による空気膜の除去作用を説明する模式図。

次に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による給湯器の模式図を示している。
（給湯器１０の構造）
給湯器１０は、ファンモータ１２と、ファンモータ１２によって回転駆動されるファン１４と、給湯栓や浴槽などの出湯箇所へ湯を供給する給湯部２０と、浴槽内の湯の保温および追い焚きを行う保温部５０と、給湯部２０および保温部５０の作動を制御する図示しない制御部とを備えている。また、給湯部２０の配管と保温部５０の配管とは図示を省略する連通管で連通されており、給湯部２０および保温部５０を介し、浴槽内に湯水を供給できる構成になっている。

給湯器１０において、給湯部２０は、燃焼室２００に収納されたバーナ２２、２４と、顕熱回収用の１次熱交換器２６と、潜熱回収用の２次熱交換器３０とが、下方から上方にかけて順次配設されて構成されている。

また、給湯器１０において、保温部５０は、燃焼室２０２に収納されたバーナ５２と、顕熱回収用の１次熱交換器５４と、潜熱回収用の２次熱交換器６０とが、下方から上方にかけて順次配設されて構成されている。

給湯部２０と保温部５０とは互いに連通した構造になっており、ファンモータ１２によってファン１４を回転駆動することにより、給湯部２０側の燃焼室２００と、保温部５０側の燃焼室２０２とのそれぞれに空気を供給可能になっている。

バーナ２２、２４とバーナ５２とにそれぞれガスを供給するガス供給管の支管、ならびに支管にガスを供給するガス供給管の本管には電磁弁が設置されている。これら電磁弁を開閉することにより、バーナ２２、２４とバーナ５２へのガスの供給が制御される。

図２に示すように、給湯部２０の２次熱交換器３０と、保温部５０の２次熱交換器６０とは、共通の枠体４０に取り付けられた構造となっている。枠体４０には、１次熱交換器２６を通過したバーナ２２、２４の燃焼ガスを２次熱交換器３０に導入する燃焼ガス導入口２１０と、１次熱交換器５４を通過したバーナ５２の燃焼ガスを２次熱交換器６０に導入する燃焼ガス導入口２１２とが形成されている。

そして、燃焼ガス導入口２１０、２１２からそれぞれ導入された燃焼ガスは、２次熱交換器３０、６０をそれぞれ通過し、排気口２１４から排出される。燃焼ガスは、２次熱交換器３０、６０を通過するときに、内部の水と熱交換を行うことにより、水を加熱する。

給湯部２０の２次熱交換器３０は、１次熱交換器２６を通過したバーナ２２、２４の燃焼ガスの潜熱を回収し、保温部５０の２次熱交換器６０は、１次熱交換器５４を通過したバーナ５２の燃焼ガスの潜熱を回収するために設置されている。

給湯部２０においては、上水道から供給された給湯水は、まず２次熱交換器３０に供給され、２次熱交換器３０で加熱された給湯水が１次熱交換器２６に供給されてさらに加熱される。給湯部２０で加熱された湯は、キッチンの給湯栓等から出湯される他、給湯部２０の配管と保温部５０の配管とを連通する前述した連通管および保温部５０の配管を介して、浴槽内に出湯される。尚、給湯部２０から加熱された給湯水を浴槽に供給する連通管には、浴槽への出湯を行うときに開弁される電磁弁が設けられている。

保温部５０においても、風呂の浴槽からポンプ等で汲み上げられた風呂水が、まず２次熱交換器６０に供給され、２次熱交換器６０で加熱された風呂水が１次熱交換器５４に供給されてさらに加熱される。１次熱交換器５４で加熱された風呂水は、浴槽に戻される。

図示しない制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータを内蔵しており、バーナ用イグナイタ、および前述した各種電磁弁、モータ、ポンプ等の作動を制御する。

（保温部５０の２次熱交換器６０）
次に、保温部５０の２次熱交換器６０について説明する。
図３に示すように、２次熱交換器６０は、扁平な熱交換ユニット６４を積層した熱交換ユニット群６２から主に構成されている。各熱交換ユニット６４は、プレス加工で成型された２枚の板状部材６６の外周縁部同士をろう付けにより接合して形成されている。

図３の（Ｂ）において、符号２２２は隣接する熱交換ユニット６４の間を積層方向に流れる風呂水の流れを示し、符号２２４は熱交換ユニット６４内を流れる風呂水の流れを示している。

図４の（Ａ）に示すように、熱交換ユニット６４の外形は長方形である。２次熱交換器６０は、熱交換ユニット６４の長辺を水平方向に向け、短辺を鉛直方向に向けて枠体４０に取付けられるので、給湯器１０の高さを極力低くすることができる。

図４の（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、熱交換ユニット６４の内部には、風呂水が流れる扁平な被加熱液流路２２０が形成されており、隣接する熱交換ユニット６４の間には、バーナ５２の燃焼ガスが通過するガス流路２３０が形成されている。燃焼ガスは、ガス流路２３０のガス入口２３２に図４の（Ａ）、（Ｂ）の左方向から矢印方向に流入し、ガス流路２３０を通過し、ガス流路２３０のガス出口２３４から図４の（Ａ）、（Ｂ）の右方向に流出する。

尚、図３および図４では、図の煩雑さを避けるために一部の符号を省略している。
熱交換ユニット６４には、２枚の板状部材６６のそれぞれに、隣接する熱交換ユニット６４の被加熱液流路２２０を連通する連通部６８が、ガス流路２３０を横切って２箇所形成されている。尚、積層方向の一端側の熱交換ユニット６４Ａにおいて、隣接する熱交換ユニット６４に面する板状部材６６に対して反対側の板状部材６６に形成された連通部の一方は風呂水の流入口７０として機能し、連通部の他方は風呂水の流出口７２として機能する。流入口７０および流出口７２には、配管と接続する接続継手８０が補強板８２を介してろう付けされている。

流入口７０および流出口７２が設けられている積層方向の一端側の熱交換ユニット６４Ａに対して、積層方向の他端側の熱交換ユニット６４Ｂにおいて、隣接する熱交換ユニット６４に面する板状部材６６と反対側の板状部材６６には、連通部６８が形成されていないか、形成された連通部６８が栓で封止されている。

熱交換ユニット６４を形成する２枚の板状部材６６の中心部には、熱交換ユニット６４の内部に向けて積層方向に凹む凹部７４が形成されている。２枚の板状部材６６を接合した状態で２個の凹部７４が接触または接近することにより、横断部７６が形成されている。横断部７６は、被加熱液流路２２０において、２箇所に設けられた連通部６８の間を横断して設けられている。

図５の（Ａ）に示すように、板状部材６６の２箇所に設けられた連通部６８は、横断部７６の中心位置７６ａを中心として点対称の位置に配置されている。
図５の（Ａ）は、図５の（Ｂ）をＡ方向から見た図であり、熱交換ユニット６４を構成する２枚の板状部材６６の一方を取り除いて熱交換ユニット６４の内部を模式的に示した図である。図５の（Ｂ）は、図４の（Ｃ）における１個の熱交換ユニット６４を取り出した熱交換ユニット６４の模式的断面図である。

このように、２箇所に設けられた連通部６８が、横断部７６の中心位置７６ａを中心として点対称の位置に配置されているので、熱交換ユニット６４を１８０°回転しても、２箇所に設けられた連通部６８の位置は変化しない。その結果、熱交換ユニット６４の回転位置を考慮せずに熱交換ユニット６４を積層できるので、熱交換ユニット６４を積層して２次熱交換器６０を容易に製造できる。

また、図３および図４に示すように、熱交換ユニット６４を形成する２枚の板状部材６６の表面には、凹部７４の周囲に突部７８が複数設けられている。突部７８は、プレス加工により板状部材６６に形成されてもよいし、各板状部材６６に溶接等で接合してもよい。隣接する熱交換ユニット６４の互いに向き合う突部７８は、熱交換ユニット６４を積層してろう付けするときに隣接する熱交換ユニット６４を支持するので、熱交換ユニット６４を積層するときに熱交換ユニット６４が傾くことを防止する。これにより、２次熱交換器６０を製造するときに、熱交換ユニット６４を容易に積層できる。

（被加熱液流路２２０）
図５に示すように、熱交換ユニット６４において、２箇所に設けられた連通部６８の一方から被加熱液流路２２０に流入した風呂水は、連通部６８の他方に短絡しようとする流れを横断部７６により妨害される。その結果、連通部６８の一方から流入した風呂水は、被加熱液流路２２０を横断部７６の横断方向の両側に分かれて流れ、他方の連通部６８で合流する。その結果、熱交換ユニット６４の内部に、横断部７６を中心として、環状の被加熱液流路２２０が形成される。

横断部７６を挟んで横断部７６の横断方向の両側の被加熱液流路２２０の流路幅Ｌ１、ならびに横断部７６を挟んで横断方向と直交する方向の両側の被加熱液流路２２０の流路幅Ｌ１は等しい。つまり、環状の被加熱液流路２２０の流路断面積はほぼ等しい。

これにより、被加熱液流路２２０を流れる風呂水の流量が横断部７６の横断方向両側と横断方向と直交する直交方向両側とで等しくなるとともに、風呂水の流速が被加熱液流路２２０の周上および流路断面において等しくなる。その結果、隣接する熱交換ユニット６４の間に形成されたガス流路２３０を通過する燃焼ガスにより、被加熱液流路２２０を流れる風呂水が均等に加熱される。

また、環状の被加熱液流路２２０の流路断面積がほぼ等しいので、被加熱液流路２２０における圧力損失を軽減し、風呂水の通水量を確保できる。
（ガス流路２３０）
図６の（Ａ）は図６の（Ｂ）を矢印で示すＡ方向から見た図であり、図６の（Ｂ）は、隣接する熱交換ユニット６４の間に形成されるガス流路２３０を説明するために、図４の（Ｂ）の一部を取り出した模式的断面図である。尚、図６の（Ａ）では、図の煩雑さを避けるため、突部７８を省略している。

隣接する熱交換ユニット６４の間のガス流路２３０には、板状部材６６に形成された凹部７４により、ガス流路２３０の中心部に、ガス入口２３２からガス出口２３４に向かう燃焼ガスのガス流れ方向に沿って拡幅部２３６が形成されている。拡幅部２３６は、拡幅部２３６の周囲よりもガス流路２３０の流路幅が積層方向に拡幅されているので、拡幅部２３６の周囲よりも流路抵抗が小さくなっている。

ここで、拡幅部２３６が設けられておらず、ガス流路２３０の積層方向の幅が均一な場合、ガス流路２３０の一方側（図６の（Ａ）では左側のガス入口２３２）から流入した燃焼ガスは、ガス流路２３０を図６の（Ａ）の上下間を均等に流れて他方側（図６の（Ａ）では右側のガス出口２３４）から流出するのではなく、流路抵抗の小さい２次熱交換器６０の外側に引き寄せられるので、ガス流路２３０の中心部よりも外側（図６の（Ａ）では上側および下側）を流れる傾向にある。

これに対し、本実施形態では、ガス流路２３０の中心部に流路抵抗の小さい拡幅部２３６が形成されているので、ガス流路２３０に流入した燃焼ガスはガス流路２３０の中心部に設けられた拡幅部２３６に引き寄せられる。さらに、拡幅部２３６はガス流れ方向に沿って形成されているので、拡幅部２３６に向かうガス流れは、ガス流れ方向に沿った拡幅部２３６の長さ分、ガス流路２３０の中心部に向かって引き寄せられる。これにより、燃焼ガスはガス流路２３０を均等に流れる。

さらに、ガス入口２３２からガス出口２３４に向かう燃焼ガスのガス流れ方向に沿って形成された拡幅部２３６の形成方向両側、ならびに拡幅部２３６の形成方向と直交する直交方向両側のそれぞれにおける、拡幅部２３６を除いたガス流路２３０の内側端と外側端との長さＬ２は等しい。

これにより、ガス入口２３２から流入し、拡幅部２３６の形成方向の一端から他端に沿って流れてきた燃焼ガスに対し、２次熱交換器６０の外側に向けてガス流路２３０を拡幅部２３６の形成方向に流れる長さと、２次熱交換器６０の外側に向けてガス流路２３０を拡幅部２３６の形成方向と直交する方向に流れる長さとが等しくなる。その結果、拡幅部２３６の形成方向の一端から他端に沿って流れてきた燃焼ガスは、拡幅部２３６の他端から熱交換器６０の外部に向けて均等に拡散して流れる。したがって、拡幅部２３６の他端から熱交換器６０の外部に向けて流れる燃焼ガスが、被加熱液流路２２０を流れる風呂水と均等に熱交換を行い、風呂水を均等に加熱できる。

（突部７８の作用）
突部７８は、前述したように、熱交換ユニット６４を積層するときに隣接する熱交換ユニット６４を支持するだけでなく、図７の（Ａ）に示すように、ガス流路２３０の中心部よりも外側に向かおうとする燃焼ガスの流れを妨害し、中心部に向かう流れを形成する。これにより、ガス流路２３０の中心部よりも外側を流れようとする燃焼ガスが中心部側にも向かおうとするので、燃焼ガスはガス流路２３０を均等に流れる。

また、被加熱液流路２２０を風呂水が流れると、熱交換ユニット６４の表面の空気が冷却されるので、図７の（Ｂ）に示すように、燃焼ガスに対して温度の低い空気膜２４０が熱交換ユニット６４の表面に形成される。熱交換ユニット６４の表面が空気膜２４０で覆われたままでは、燃焼ガスは熱交換ユニット６４に直接接触できなくなるとともに、空気膜２４０が断熱膜となるので、燃焼ガスによる風呂水の加熱効率が低下する。

そこで、本実施形態では、板状部材６６の表面に突部７８を設けているので、燃焼ガスが突部７８に衝突し、空気膜２４０を除去する。これにより、燃焼ガスが熱交換ユニット６４に直接接触するので、燃焼ガスによる風呂水の加熱効率が向上する。

以上説明した本実施形態によれば、隣接する熱交換ユニット６４の間に形成されたガス流路２３０に、ガス流路２３０の流路幅を熱交換ユニット６４の積層方向に拡幅する拡幅部２３６が、ガス流路２３０を横切って２箇所設けられた連通部６８の間に形成されている。

ガス流路２３０に形成された拡幅部２３６の流路抵抗は、拡幅部２３６の周囲のガス流路２３０の流路抵抗よりも小さいので、熱交換器６０のガス流路２３０に流入した燃焼ガスはガス流路２３０の拡幅部２３６に引き寄せられる。これにより、燃焼ガスがガス流路２３０内を外側に偏って流れることを抑制し、燃焼ガスがガス流路２３０を極力均等に流れるようになるので、燃焼ガスが被加熱液流路２２０を流れる風呂水と熱交換を行って風呂水を均等に加熱できる。

また、ガス流路２３０を横切って２箇所設けられた連通部６８の間に拡幅部２３６が形成されているので、拡幅部２３６の片側だけに連通部６８が形成される場合に比べ、連通部６８により２３６拡幅部の周囲のガス流路２３０の流路抵抗の大きさが偏よることを防止できる。これにより、燃焼ガスがガス流路２３０の一部に偏って流れることを防止できる。

また、本実施形態では、２箇所に設けられた連通部６８の一方から環状の被加熱液流路２２０に流入した風呂水は、連通部６８の間を短絡しようとする流れを横断部７６に妨害されるので、被加熱液流路２２０を横断部７６の横断方向の両側に分かれて流れ、他方の連通部６８で合流する。

したがって、環状の被加熱液流路２２０の周上で連通部６８を設ける位置、つまり風呂水の流入口７０および流出口７２を設ける位置を変更しても、被加熱液流路２２０にデッドスペースが生じることなく、風呂水が環状の被加熱液流路２２０を流れる。これにより、風呂水の流入口７０および流出口７２を熱交換器に設ける位置の自由度が高いので、熱交換器に接続する配管の取り回しの自由度が高くなる。

本実施形態では、給湯部２０の１次熱交換器２６および２次熱交換器３０が本発明の給湯側加熱回路を形成し、保温部５０の１次熱交換器５４および２次熱交換器６０が本発明の副加熱回路を形成している。

また、本実施形態では、バーナ２２、２４が本発明の主バーナに相当し、バーナ５２が本発明の副バーナに相当する。
また、本実施形態では、２次熱交換器６０が本発明の熱交換器に相当し、熱交換ユニット群６２が本発明の熱交換ユニット群に相当し、熱交換ユニット６４が本発明の熱交換ユニットに相当し、板状部材６６が本発明の板状部材に相当し、連通部６８が本発明の連通部に相当し、突部７８が本発明の突部に相当し、被加熱液流路２２０が本発明の被加熱液流路に相当し、ガス流路２３０が本発明のガス流路に相当し、ガス入口２３２が本発明のガス入口に相当し、ガス出口２３４が本発明のガス出口に相当し、拡幅部２３６が本発明の流路拡幅部に相当する。

［他の実施形態］
本発明では、流路拡幅部は、ガス流路を横切って設けられた複数の連通部の間に、ガス流路の流路幅を積層方向に拡幅して形成されていればよいので、流路拡幅部はガス流路の中心部から外れていてもよく、ガス入口からガス出口に向かう燃焼ガスのガス流れに沿っていなくてもよい。さらに、流路拡幅部の形成方向両側および形成方向と直交する直交方向両側において、流路拡幅部を除いたガス流路の内側端と外側端との長さは異なっていてもよい。

また、連通部は、流路拡幅部の周囲に、２箇所ではなく３箇所以上設けてもよい。この場合、熱交換器に流入した被加熱液は、積層されている熱交換ユニットの被加熱液流路の間においては、複数の連通部の一部を通って一方の積層方向に流れ、その他の連通部を通って他方の積層方向に流れて流出する。そして、各熱交換ユニットの被加熱液流路においては、複数の連通部の一部から被加熱液流路に流入した被加熱液は、その他の連通部に向かって流れる。

また、熱交換ユニットを形成する板状部材に、ガス流路に向けて突出する突部を設けない構成でもよい。
また、上記実施形態では、被加熱液の流入口が上方になり、流出口が下方になるように本発明の熱交換器を取付けた。これに対し、流出口が上方になり、流入口が下方になるように本発明の熱交換器を取付けてもよい。

また、上記実施形態では、２枚の板状部材の外周縁部を接合して形成され、内部に扁平な環状の被加熱液流路を有する熱交換ユニットを積層して製造した本発明の熱交換器を、給湯器の浴槽用の保温部においてバーナの燃料ガスの潜熱を回収する２次熱交換器として使用した。これに対し、本発明の熱交換器は、浴槽用の保温部以外に、例えば床暖房用の保温部の２次熱交換器に適用してもよい。そして、本発明の熱交換器は、水に限らず内部を流れる被加熱液を加熱するのであれば、どのような用途に適用してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

１０：給湯器、２０：給湯部、２２、２４：バーナ（主バーナ）、２６：１次熱交換器（給湯側加熱回路、主加熱回路）、３０：２次熱交換器（給湯側加熱回路、主加熱回路）、５０：保温部、５２：バーナ（副バーナ）、５４：１次熱交換器（副加熱回路）、６０：２次熱交換器（副加熱回路）、６２：熱交換ユニット群、６４：熱交換ユニット、６６：板状部材、６８：連通部、７８：突部、２２０：被加熱液流路、２３０：ガス流路、２３２：ガス入口、２３４：ガス出口、２３６：拡幅部（流路拡幅部）

Claims (6)

1. ２枚の板状部材の外周縁部同士を接合して各熱交換ユニットが形成されて各熱交換ユニットが内部に扁平な被加熱液流路を有し、前記熱交換ユニットの厚み方向に積層されており、隣接する前記熱交換ユニットの間に、バーナにより発生する燃焼ガスが通過するガス流路を形成している熱交換ユニット群と、
   前記ガス流路を横切って複数箇所に設けられ、隣接する前記熱交換ユニットの前記被加熱液流路同士を連通する連通部と、
   を備え、
   前記ガス流路には、前記熱交換ユニットの内部に向けて前記板状部材が凹んでいることにより、前記ガス流路の流路幅を前記熱交換ユニットの積層方向に拡幅する流路拡幅部が、複数箇所に設けられた前記連通部の間に形成されている、
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記流路拡幅部は前記ガス流路の中心部に形成されており、前記連通部は前記流路拡幅部を挟んで２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記流路拡幅部は、前記ガス流路のガス入口からガス出口に向かう前記燃焼ガスのガス流れに沿って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記ガス流れに沿って形成されている前記流路拡幅部の形成方向両側、ならびに前記形成方向と直交する直交方向両側のそれぞれにおける、前記流路拡幅部を除いた前記ガス流路の内側端と外側端との長さは等しいことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記板状部材には、前記ガス流路に向けて突出する複数の突部が前記流路拡幅部を囲んで設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 給湯側加熱回路と、
   前記給湯側加熱回路の通水を加熱する主バーナと、
   主加熱回路である前記給湯側加熱回路とは別に設けられ、１次熱交換器、ならびに１次熱交換器を通過した燃焼ガスの潜熱を回収する２次熱交換器を有する副加熱回路と、
   前記副加熱回路の通水を加熱する副バーナと、
   を備え、
   前記副加熱回路の前記２次熱交換器として請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器を使用する、
   ことを特徴とする給湯器。

Images