JP7083789B2 - 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製の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１０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。

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。

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に導入される。２次熱交換器３００と同様の作用により、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、出湯される。

特開２０１４－１３７２０８号公報

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。流路体ユニット３０１～３０５における熱交換に伴って、燃焼ガスから凝縮水が生成されると、凝縮水は、膜となって流路体ユニット３０１～３０５の外周面を覆う。そのため、燃焼ガスの熱は、流路体ユニット３０１～３０５の内部を流れる水に伝わりにくくなる。流路体ユニットの熱交換の効率は低下する。

さらに、上層の流路体ユニット３０１で生成された凝縮水は、滴下して、下層の流路体ユニット３０２の外周面に付着する。下層の流路体ユニット３０２には、流路体ユニット３０２の熱交換で生成した凝縮水に加えて、上層の流路体ユニット３０１で生成された凝縮水が付着する。熱交換の効率がさらに低下する。他の流路体ユニット３０１、３０３～３０５にも同様に凝縮水が付着し、熱交換の効率が低下する。

本発明は、上下方向に配置された流路体ユニットの熱交換の効率を上げること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、複数の流路体ユニットが上下方向に配置されており、バーナから生成される第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には、直線状に延びて内部を第２の流体が流れる筒部が複数設けられ、各々の前記筒部は横方向に配置され、
複数の前記筒部のなかの、一部の隣り合う前記筒部の間には、第１の流体が通過可能な通気穴を有する通気部が設けられており、
残りの隣り合う前記筒部の間は、前記筒部に沿って長尺状に延びている閉塞部によって、塞がれており、
前記閉塞部の上面は、長手方向の一端が他端よりも低くなるように、水平面に対して傾いている、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第１の半筒部と、この第１の半筒部に沿って長尺状に延びている第１の長尺部と、第１の貫通穴を有している第１の貫通部と、を有しており、
前記第２の板材は、前記第１の板材側に開放した第２の半筒部と、この第２の半筒部に沿って長尺状に延びている第２の長尺部と、第２の貫通穴を有している第２の貫通部と、を有しており、
前記筒部は、前記第１の半筒部と、前記第２の半筒部とによって構成され、
前記閉塞部は、前記第１の長尺部と、前記第２の長尺部とによって構成され、
前記通気部は、前記第１の貫通部と、前記第２の貫通部とによって構成されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記第２の流体の流れに沿う方向から見た前記流路体ユニットの断面において、前記閉塞部の幅は、前記通気部の幅よりも短い。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記筒部の上側の外周面には、前記外周面に付着した凝縮水を閉塞部に向かって流すための水捌け溝が設けられている。

請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記筒部の上側の外周面には、凸部が設けられている。

請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記筒部の下側の外周面には、凹部又は凸部が設けられている。

請求項７に記載のごとく、好ましくは、前記筒部の内周面には、凹部又は凸部が設けられている。

請求項１では、各々の流路体ユニットには、直線状に延びて内部を第２の流体が流れる筒部が複数設けられている。各々の筒部は横方向に配置されている。複数の筒部のなかの、一部の隣り合う筒部の間には、第１の流体が通過可能な通気穴を有する通気部が設けられている。残りの隣り合う筒部の間は、筒部に沿って長尺状に延びている閉塞部によって、塞がれている。閉塞部は、閉塞部の両側に位置している筒部の上側の外周面を伝って流れてくる凝縮水や、上方から滴下してくる凝縮水を受けることができる。

加えて、閉塞部の上面は、長手方向の一端が他端よりも低くなるように、傾いている。そのため、閉塞部の上面に付着した凝縮水は、一端から他端へ向かって、流れる。筒部の外周面は、凝縮水の膜によって覆われにくくなる。外周面が凝縮水より露出しやすくなる若しくは凝縮水の水膜が薄くなるため、流路体ユニットの熱交換の効率が向上する。

請求項２では、第１の板材は、第２の板材側に開放した第１の半筒部と、第１の半筒部に沿って長尺状に延びている第１の長尺部と、第１の貫通穴を有している第１の貫通部と、を有している。第２の板材は、第１の板材と対称に構成されている。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、から構成されている。即ち、筒部、閉塞部、通気部のいずれもが、２枚の板材から構成されている。配管や接続管を用いずに、流路体ユニットを簡素に構成できる。

請求項３では、第２の流体の流れに沿う方向から見た前記流路体ユニットの断面において、閉塞部の幅は、通気部の幅よりも短い。閉塞部は、通気穴を有していない。そのため、閉塞部の幅、即ち、閉塞部の両側に位置する筒部の間隔を狭めることができる。筒部の数を増やすことができるため、熱交換の効率が向上する。

請求項４では、筒部の上側の外周面には、外周面に付着した凝縮水を閉塞部に向けて流すための水捌け溝が設けられている。外周面に付着した凝縮水は、水捌け溝を伝って閉塞部に流れやすくなるため、外周面が凝縮水より露出しやすくなる若しくは凝縮水の水膜が薄くできる。さらに、熱交換の効率が向上する。

請求項５では、筒部の上側の外周面には、凸部が設けられている。溝と比較すると、外周面に凸部を多数設けることができる。外周面に付着した凝縮水を、凸部間を通過して閉塞部に向けて流すことができる。

請求項６では、筒部の下側の外周面には、凹部又は凸部が設けられている。そのため、凝縮水は、凸部の下端から下方に滴下しやすくなる。筒部の下側の外周面が、凝縮水の膜に覆われにくくなり、露出しやすくなる若しくは水膜が薄くなり、熱交換の効率が向上する。

請求項７では、筒部の内周面には、凹部又は凸部が設けられている。そのため、筒部の内部を流れる第２の流体の流れは、乱流となりやすくなり、突沸が抑制され、熱交換の効率も向上する。

図１（ａ）は、本発明の実施例による熱交換器の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示された熱交換器の分解斜視図である。 図１（ｂ）の２－２線断面図である。 図１（ｂ）に示された熱交換器を構成する流路体ユニットの斜視図である。 図４（ａ）は、図３の４（ａ）－４（ａ）線断面図である。図４（ｂ）は、ｂ部拡大図である。 図５（ａ）は、図３の５（ａ）－５（ａ）線断面図である。図５（ｂ）は、ｂ部拡大図である。図５（ｃ）は、ｃ部拡大図である。 図６（ａ）は、図３に示された流路体ユニットの筒部の外周面お及び内周面を説明する図である。図６（ｂ）は、ｂ部拡大図である。 図７は、流路体ユニットを構成する要素の大きさを説明した図である。 図８（ａ）は、筒部の外周面に形成された溝部に関する変形例について説明する図である。図８（ｂ）は、溝部の別の変形例について説明する図である。 外周面に凸部が設けられた筒部について説明する図である。 従来技術の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。

＜実施例＞
図１（ａ）には、実施例１による給湯器１０が示されている。給湯器１０は、燃焼ガス（第１の流体）の熱により水（第２の流体）を温める。給湯器１０は、燃焼ガスを発生させるバーナ１１と、バーナ１１の直上に置かれた本体部１２と、からなる。

図１（ｂ）を参照する。本体部１２は、全体として直方体状を呈しており水と燃焼ガスとの熱交換を行う熱交換器２０と、熱交換器２０を下方から支持する基部１３と、熱交換器２０の上部に設けられるカバー部材１４と、からなる。

基部１３は、枠体の形状を呈し、燃焼ガスが導入されるガス導入口１３ａと、温められた水が供給される給湯管１５と、燃焼ガスから生成された凝縮水が排出される排出管１６と、を有している。

カバー部材１４は、熱交換器２０を通過した燃焼ガスが排気されるガス排気口１４ａと、水が導入される水導入管１７と、を有している。

図２を参照する。熱交換器２０は、以下に説明する複数の流路体ユニットが上下方向に層状に配置されることにより構成されている。

熱交換器２０は、最下層の第１の流路体ユニット２１と、第１のスペーサ３１を介して第１の流路体ユニット２１の上方に配置された第２の流路体ユニット２２と、第２のスペーサ３２を介して第２の流路体ユニット２２の上方に配置された複数（例えば、５つ）の第３の流路体ユニット２３～２７と、から構成されている。

第１のスペーサ３１及び第２のスペーサ３２は、互いに隣り合う第１の流路体ユニット２１～第３の流路体ユニット２７間の間隔を調節する。第１の流路体ユニット２１～第３の流路体ユニット２７の基本的な構成は、互いに同一である。以下、例として、第３の流路体ユニット２５について説明する。

図３及び図５（ａ）を参照する。第３の流路体ユニット２５は、直線状に延びて内部を水が通過する８つの筒部４０を有している。各々の筒部４０は、給湯器１０（図１参照）が設置された状態において、横方向に並列に配置されている。

各々の筒部４０の一端４２は、第１の接続部４２ａを介して、上方から流れてきた水が分岐する分岐部４４と連通している。各々の筒部４０の他端４３は、第２の接続部４３ａを介して、水が合流する合流部４５と連通している。即ち、水は、分岐部４４、各々の筒部４０、合流部の順に流れる。

８つの筒部４０のなかの、一部の隣り合う筒部４０の間には、燃焼ガスが上方に通過可能な通気穴４６ａを有する４つの通気部４６が設けられている。

残りの隣り合う筒部４０の間は、筒部４０に沿って長尺状に延びている４つの閉塞部４７によって、塞がれている。通気部４６と閉塞部４７とは、筒部４０を挟むように互いに交互に位置している。

なお、筒部４０に対する通気部４６と閉塞部４７との位置は、適宜変更することができる。例えば、筒部４０の両隣に通気部４６を設けてもよいし、筒部４０の両隣に閉塞部４７を設けてもよい。

上記の筒部４０と、分岐部４４と、合流部４５と、通気部４６と、閉塞部４７とは、矩形状の周壁部２５ａによって囲われている。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照する。図４（ａ）は、水の流れに沿って見た第３の流路体ユニット２５の断面である。第３の流路体ユニット２５は、ステンレス製の第１の板材５０と、この第１の板材５０に重なり合っているステンレス製の第２の板材６０と、から構成されている。

第１の板材５０は、第２の板材６０側に開放した８つの第１の半筒部５１と、第１の半筒部５１に沿って長尺状に延びている４つの第１の長尺部５２と、第１の貫通穴５３を有している４つ第１の貫通部５４と、を有している。

第２の板材６０は、第１の板材５０側に開放した８つの第２の半筒部６１と、第１の半筒部５１に沿って長尺状に延びている４つの第２の長尺部６２と、第２の貫通穴６３を有している４つの第２の貫通部６４と、を有している。

閉塞部４７は、第１の長尺部５２と、第２の長尺部６２と、から構成されている。第１の長尺部５２と、第２の長尺部６２とは、重なり合って互いに接合されている。

通気部４６は、第１の貫通部５４と、第２の貫通部６４とから構成されている。第１の貫通部５４と、第２の貫通部６４とは、重なり合って互いに接合されている。

通気穴４６ａは、第１の貫通穴５３と、第２の貫通穴６３とによって構成している。閉塞部４７の幅Ｗ１は、通気部４６の幅Ｗ２よりも短い（Ｗ１＜Ｗ２）。

筒部４０は、第１の半筒部５１と、第２の半筒部６１とによって構成されている。第１の半筒部５１と、第２の半筒部６１とによって囲まれた領域は、水の流路となる。

第３の流路体ユニット２５は、水の流れる方向に沿ってみた断面の幅方向の中心線Ｃ１を基準として、非対称の構成である。

図３、図５（ａ）を参照する。第１の板材５０は、各々の第１の半筒部５１の一端５１ａに沿って設けられている第１の底板部５５と、各々の第１の半筒部５１の他端５１ｂに沿って設けられている第２の底板部５６と、を有している。第２の底板部５６には、水を排出可能な５つの排出穴５７が空けられている。

第２の板材６０は、各々の第２の半筒部６１の一端６１ａに沿って設けられている第１の天板部６５と、各々の第２の半筒部６１の他端６１ｂに沿って設けられている第２の天板部６６と、を有している。第１の天板部６５には、水を導入可能な５つの導入穴６７が設けられている。

分岐部４４は、第１の天板部６５と、第１の底板部５５とによって構成されている。合流部４５は、第２の天板部６６と、第２の底板部５６と、によって構成されている。

図３及び図４（ｂ）を参照する。第１の板材５０は、縁が全周に亘り上方に起立することにより構成された第１の起立部５８を有している。第２の板材６０は、縁が全周に亘り上方に向かって起立することにより構成された第２の起立部６８を有している。

第１の起立部５８の内周面５８ａの上端と、第２の起立部６８の外周面６８ａの下端とは、互いに接合している。互いに接合された第１の起立部５８及び第２の起立部６８は、周壁部２５ａを構成している。

周壁部２５ａと通気部４６との間には、筒部４０の長手方向に沿って延びており内部を水が流れる側溝部４９が設けられている。側溝部４９の一端４９ａは、分岐部４４と連通している。側溝部４９の他端４９ｂは、合流部４５と連通している。

第１の起立部５８と、第１の貫通穴５３との間には、第２の板材６０側に開いた第１の溝部５９が設けられている。第２の起立部６８と、第２の貫通穴６３との間には、第１の板材５０側に開いた第２の溝部６９が設けられている。側溝部４９は、第１の溝部５９と、第２の溝部６９とから構成されている。

図５（ａ）及び図５（ｃ）を参照する。各々の第２の長尺部６２の上面６２ａ（閉塞部４７の上面）は、長手方向の他端６２ｂ側が一端６２ｃ側よりも低くなるように、水平面ＨＰに対して傾いている（傾斜角θ）。

同様に、各々の筒部４０は、他端４３側が一端４２側よりも低くなるように、傾いている（傾斜角θ）。なお、第２の長尺部６２の上面のみを傾けて、筒部４０を水平とするように設定しても良い。

図５（ｂ）を参照する。第２の長尺部６２の上面６２ａを基準として、第２の接続部４３ａの高さＨ１は、第２の半筒部６１の高さＨ２よりも低い（Ｈ１＜Ｈ２）。

図６を参照する。各々の第２の半筒部６１の外周面６１ｃ（筒部４０の上側の外周面）には、外周面６１ｃに付着した凝縮水を閉塞部４７に向かって流すための水捌け溝７１が複数設けられている。各々の水捌け溝７１は、閉塞部４７の長手方向と直交する方向に延びている。

図５（ｃ）を参照する。第１の半筒部５１の外周面５１ｃ（筒部４０の下側の外周面）には、水捌け溝７１と同一の構成の凹部７２が設けられている。凹部７２の間には、凸部７３が相対的に設けられているともいえる。

上記の構成により、相対的に、筒部４０の内周面は、以下のように凹凸状に形成されているといえる。

第１の半筒部５１の内周面５１ｄには、凹部７５及び凸部７４が設けられている。第２の半筒部６１の内周面６１ｄには、凹部７６及び凸部７７が設けられている。

図２を参照する。第１の流路体ユニット２１、第２の流路体ユニット２２は、それぞれ、重ね合わされた２枚の板材から構成されている。各々のユニット２１、２２は、第３の流路体ユニット２５のなかの、筒部４０、閉塞部４７、通気穴４６ａ、通気部４６に相当する部位を備えている。詳細な説明は省略する。

第１のスペーサ３１は、２枚の板材３３、３４とからなる。第１のスペーサ３１は、枠体形状（不図示）である。第１のスペーサ３１は、燃焼ガスが通過可能な通気口３５と、内部を水が流れる２つの側溝部３６と、を有する。

側溝部３６の基本的な構成は、第３の流路体ユニット２５の側溝部４９（図４（ｂ）参照）と同一である。各々の側溝部３６は、上方に開いた溝部３７と、溝部を塞いでいる蓋部３８と、を有している。蓋部３８は、内側に向かって、下り勾配に設定されている。第２のスペーサ３２は、第１のスペーサ３１と同一の構成である。説明は省略する。

第１の流路体ユニット２１～第３の流路体ユニット２５は、それぞれ、周壁部２１ａ～２７ａを有する。第１のスペーサ３１、第２のスペーサ３２は、それぞれ、周壁部３１ａ、３２ａを有する。これらの周壁部２１ａ～３２ａは、ロウ付けにより一度に接合され、熱交換器２０（図１参照）の外周面となる外壁部２０ａを構成している。外壁部は、熱交換器２０の内部を通過する燃焼ガスが外部に漏れることを防ぐ。

図２及び図５（ａ）を参照する。第３の流路体ユニット２３～２７は、互いの導入穴６７と排出穴５７が連通するように、互い違いに積層している。第１の流路体ユニット２１、第２の流路体ユニット２２、第１のスペーサ３１、第２のスペーサ３２も同様に積層されている。説明は省略する。

図７を参照する。隣り合うユニット間における筒部間のガスが通過可能なガス路の最短幅について説明する。第１の流路体ユニット２１の筒部２１ｃと、第２の流路体ユニット２２の筒部２２ｃとの最短幅をＬ１とする。第３の流路体ユニット２３の筒部４０と、第３の流路体ユニット２４の筒部４０との最短幅をＬ２とする。最短幅Ｌ２は、最短幅Ｌ１よりも小さい（Ｌ２＜Ｌ１）。

第１の流路体ユニット２１の通気穴２１ｂの短手方向の大きさをｄ１とし、ｄ１で構成された総面積、第２の流路体ユニット２２の通気穴２２ｂの短手方向の大きさをｄ２し、ｄ２で構成された総面積、第３の流路体ユニット２５の通気穴４６ａの短手方向の大きさをｄ３とし、ｄ３で構成された総面積とする。各ユニットの通路総面積は燃焼ガスの上流から下流に向かって、小さくなるように設定されている。

第１の流路体ユニット２１の通気穴２１ｂ～第３の流路体ユニット２７の通気穴４６ａは、燃焼ガスの流れ方向について、千鳥状に位置している。

実施例の効果を説明する。

図３を参照する。第３の流路体ユニット２５は、直線状に延びて内部を水が通過する８つの筒部４０を有している。８つの筒部４０のなかの、一部の隣り合う筒部４０の間には、燃焼ガスが上方に通過可能な通気穴４６ａを有する通気部４６が設けられている。残りの隣り合う筒部４０の間は、筒部４０に沿って長尺状に延びている閉塞部４７によって、塞がれている。

図４（ｂ）を参照する。閉塞部４７の両側には、筒部４０が位置している。閉塞部４７は、第２の半筒部６１の外周面６１ｃを伝って流れてくる凝縮水や、上方から滴下してくる凝縮水を受けることができる。

図５（ａ）、図５（ｃ）を参照する。各々の第２の長尺部６２の上面６２ａ（閉塞部４７の上面）は、他端６２ｂ側が一端６２ｃ側よりも低くなるように、水平面ＨＰに対して傾いている（傾斜角θ）。そのため、第２の長尺部６２の上面に付着した凝縮水は、一端６２ｃ側から他端６２ｂ側へ向かって流れる。筒部４０の外周面４０ａは、凝縮水より露出しやすく若しくは凝縮水の水膜が薄くなる。外周面４０ａの露出する面積が増えるため、熱交換器２０の熱交換の効率が向上する。

図５（ｂ）、図６を参照する。第２の長尺部６２の上面６２ａを基準として、第２の接続部４３ａの高さＨ１は、第２の半筒部６１の高さＨ２よりも、低い（Ｈ１＜Ｈ２）。そのため、矢印（２）に示されるように、上面６２ａの他端６２ｂに流れてきた凝縮水は、第２の接続部４３ａを超えて、通気穴４６ａから下方に滴下する。

図４（ｂ）を参照する。第１の板材５０は、第２の板材６０側に開放した８つの第１の半筒部５１と、第１の半筒部５１に沿って長尺状に延びている４つの第１の長尺部５２と、第１の貫通穴５３を有している４つ第１の貫通部５４と、を有している。

第２の板材６０は、第１の板材５０と対称に構成されている。流路体ユニットは、第１の板材５０と、この第１の板材５０に重ね合わされている第２の板材６０と、から構成されている。即ち、筒部４０、閉塞部４７、通気部４６のいずれもが、２枚の板材５０、６０から構成されている。配管や接続管を用いずに、熱交換ユニットを簡素に構成できる。

加えて、閉塞部４７の幅Ｗ１は、通気部４６の幅Ｗ２から通気孔４６ａの幅を除いた幅よりも短い。すなわち、通気部４６で挟まれた筒部４０は両側に閉塞部４７が必要となる。隣り合う筒部４０の間を閉塞部４７とすることで筒部４０の数に対して必要な閉塞部４７の数を減らすことが可能となる。そのため、閉塞部４７の幅、即ち、閉塞部４７の両側に位置する筒部４０の間隔を狭めることができる。筒部４０の数を増やすことができるため、熱交換器２０の熱交換の効率が向上する。

図４（ｂ）を参照する。周壁部２５ａと通気部４６との間には、筒部４０の長手方向に沿って延びており内部を水が流れる側溝部４９が設けられている。即ち、水が流れる側溝部４９は、第３の流路体ユニット２５の縁に位置している。周壁部２５ａは、水により冷却される。他の流路体ユニット２２～２４、２６、２７も同様の構成である。結果、熱交換器２０の外壁部の高温化を抑制することができる。

加えて、通気穴４６ａの縁４６ｂは、燃焼ガスが通気穴４６ａを通過する際、燃焼ガスの熱を吸収するためのフィンとなる。筒部４０とフィン（縁４６ｂ）は、一体的に形成されている。部品点数を増やすことなく、筒部４０にフィン縁４６ｂを設けることができる。

図６（ａ）、図６（ｂ）を参照する。各々の第２の半筒部６１の外周面６１ｃには、外周面６１ｃに付着した凝縮水を閉塞部４７に向かって流すための水捌け溝７１が複数設けられている。矢印（３）に示すように、外周面６１ｃに付着した凝縮水は、水捌け溝７１を伝って閉塞部４７に流れやすくなるため、外周面６１ｃに凝縮水の膜が凝縮水より露出しやすく若しくは凝縮水の水膜が薄くなる。さらに、熱交換の効率が向上する。

第１の半筒部５１の外周面５１ｃには、凹部７２と、凸部７３とが設けられている。矢印（５）に示されるように、凝縮水は、凸部７３の下端から下方に滴下しやすくなる。第１の半筒部５１の外周面５１ｃは、凝縮水の膜に覆われにくくなり、露出しやすくなる若しくは水膜が薄くなり、熱交換の効率が向上する。

第１の半筒部５１の内周面５１ｄには、凹部７５及び凸部７４が設けられている。第２の半筒部６１の内周面６１ｄには、凹部７６及び凸部７７が設けられている。そのため、矢印（４）に示されるように、筒部４０の内部を流れる水の流れは、乱流となりやすくなり、突沸が抑制され、熱交換の効率が向上する。

図７を参照する。通気穴２１ｂ、２２ｂ、４６ａの各総面積は、燃焼ガスの上流から下流へ向かって、小さくなるように設定されている。即ち、筒部４０は、燃焼ガスの上流から下流（鉛直方向上方）へ向かうに連れて、粗から密となるように位置している。そのため、上流から下流へ向かうに連れて、燃焼ガスの温度の低下により体積が小さくなるため、通気抵抗への影響は少ない。なお、各々の流路体ユニットにおける通気穴の総面積が、上流から下流へ向かうに連れて小さくなる。

図２を参照する。第１の流路体ユニット２１～第３の流路体ユニット２７は、上記の通り、ステンレス製の板材で構成されている。従来の熱交換器１００（図１０参照）は、互いに材質が異なり別体であった１次、２次熱交換器２００、３００（図１０参照）から構成されている。一方、本発明の熱交換器２０は、ステンレス製の簡素な流路体ユニット２１～２７により一体化されている。熱交換器２０の製造コストを抑えられる。さらに、熱交換器２０は、ステンレス製であるため、酸性の凝縮水に対する耐食性も有する。

上下方向に積層された周壁部２１ａ～２７ａは、ロウ付けにより一度に接合され、熱交換器２０（図１参照）の外周面となる外壁部２０ａを構成している。そのため、第１の流路体ユニット２１～第３の流路体ユニット２５を収納するための収納ケースが不要となり、熱交換器２０をさらに簡素に構成することができる。

蓋部３８は、内側に向かって、下り勾配に設定されている。そのため、蓋部３８に凝縮水が生成しても、凝縮水は、内側下方に向かって流れ落ちる。側溝部３６に凝縮水が滞留することを抑制できる。

第３の流路体ユニット２５は、幅方向の中心線ＣＬを基準として、非対称の構成である（図４（ａ）参照）。そのため、第３の流路体ユニット２３～２７は、互い違いに積層するだけで、通気穴４６ａを、千鳥状に位置させることができる。

＜変形例＞
第３の流路体ユニット２５の変形例について説明する。実施例１と共通する構成については、実施例１と同一の符号を付すると共に説明は省略する。

図８（ａ）を参照する。各々の第２の半筒部６１の外周面（筒部４０の上側の外周面）には、外周面に付着した凝縮水を閉塞部４７に向かって流すための水捌け溝７１Ａが複数設けられている。各々の水捌け溝７１Ａは、閉塞部４７の長手方向に対して斜めに延びている。水捌け溝７１Ａは、閉塞部４７の長手方向を基準として対称の構成となっている。

図８（ｂ）を参照する。各々の第２の半筒部６１の外周面（筒部４０の上側の外周面）には、水捌け溝７１Ｂが複数設けられている。各々の水捌け溝７１Ｂは、閉塞部４７の長手方向に対して直交していると共に、千鳥状に設けられている。

なお、水捌け溝は、水平面に対して斜め下方に延びているものが望ましい。水捌け溝４７が設けられていない場合と比較して、凝縮水が閉塞部４７に向かって流れることを促進する溝ならば、形状、向き、大きさ、深さ等は問わない。例えば、全体として斜めに延びている溝の一部が水平であっても、上方から流れてきた凝縮水が水平の部位に留まらなければ、水捌け溝に含まれる。

図９を参照する。各々の第２の半筒部６１の外周面６１ｃには、半球状の凸部８１が複数設けられている。水捌け溝７１と比較すると、外周面６１ｃに凸部８１を多数設けることができる。外周面６１ｃに付着した凝縮水は、凸部間を通過して閉塞部４７に向けて流れる。なお、凸部８１に代えて、外周面６１ｃに凹部を設けてもよい。ただし、凝縮水が溜まる凹部は除かれる。即ち、外周面に付着した凝縮水の水捌けが良いものに限られる。

閉塞部４７の他端６２ｂには、貫通穴８２が空けられている。他端６２ｂに流れてきた凝縮水は、貫通穴８２を通過して下層へ滴下する。なお、貫通穴８２は、第２の流路体ユニット２２（図２参照）のみに設けてもよい。この場合、第３の流路体ユニット２３～２７では、凝縮水は、第２の接続部４３ａを超えて、通気穴４６ａから下方へ滴下する。第２の流路体ユニット２２の貫通穴８２から滴下した凝縮水は、第１の流路体ユニット２１の排出穴（不図示）を介して、排出管１６により外部に排出される。

本発明は、作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例及び変形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
２０…熱交換器、外壁部
２１～２７…第１の流路体ユニット～第３の流路体ユニット
４０…筒部、４０ａ…外周面
４２…一端、４２ａ…第１の接続部
４３…他端、４３ａ…第２の接続部
４６…通気部、４６ａ…通気穴、４６ｂ…通気穴の縁
４７…閉塞部
５０…第１の板材
５１…第１の半筒部、５１ａ…一端、５１ｂ…他端、５１ｃ外周面
５２…第１の長尺部
５３…第１の貫通穴
５４…第１の貫通部
６０…第２の板材
６１…第２の半筒部、６１ａ…一端、６１ｂ…他端、６１ｃ外周面
６２…第２の長尺部、６２ａ…上面、６２ｂ…他端、６２ｃ…一端
６３…第２の貫通穴
６４…第２の貫通部
７１…水捌け溝、凹部
７２…下側外周面の凹部
７３…下側外周面の凸部
７４…下側内周面の凸部
７５…下側内周面の凹部
７６…上側内周面の凹部
７７…上側内周面の凸部
８１…凸部
８２…貫通穴
ＨＰ…水平面
Ｗ１…閉塞部の幅、Ｗ２…通気部の幅

Claims (7)

1. 複数の流路体ユニットが上下方向に配置されており、バーナから生成される第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には、直線状に延びて内部を第２の流体が流れる筒部が複数設けられ、各々の前記筒部は横方向に配置され、
   複数の前記筒部のなかの、一部の隣り合う前記筒部の間には、第１の流体が通過可能な通気穴を有する通気部が設けられており、
   残りの隣り合う前記筒部の間は、前記筒部に沿って長尺状に延びている閉塞部によって、塞がれており、
   前記閉塞部の上面は、長手方向の一端が他端よりも低くなるように、水平面に対して傾いている、ことを特徴とする熱交換器。
2. 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第１の半筒部と、この第１の半筒部に沿って長尺状に延びている第１の長尺部と、第１の貫通穴を有している第１の貫通部と、を有しており、
   前記第２の板材は、前記第１の板材側に開放した第２の半筒部と、この第２の半筒部に沿って長尺状に延びている第２の長尺部と、第２の貫通穴を有している第２の貫通部と、を有しており、
   前記筒部は、前記第１の半筒部と、前記第２の半筒部とによって構成され、
   前記閉塞部は、前記第１の長尺部と、前記第２の長尺部とによって構成され、
   前記通気部は、前記第１の貫通部と、前記第２の貫通部とによって構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 前記第２の流体の流れに沿う方向から見た前記流路体ユニットの断面において、前記閉塞部の幅は、前記通気部の幅よりも短い、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. 前記筒部の上側の外周面には、前記外周面に付着した凝縮水を閉塞部に向かって流すための水捌け溝が設けられている、ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記筒部の上側の外周面には、凸部が設けられている、ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記筒部の下側の外周面には、凹部又は凸部が設けられている、ことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記筒部の内周面には、凹部又は凸部が設けられている、ことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器。

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