JP7162471B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は熱交換装置に関する。

特許文献１に従来の熱交換装置が開示されている。この熱交換装置は、外箱、熱交換体、供給管、排出管及び複数の挿通孔を備えている。

外箱は、側壁を含む筒状の周壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画している。熱交換体は、外箱の第１通路内に収容されている。熱交換体の内部には、第２流体が流通する第２通路が設けられている。具体的には、第１流体は燃焼排ガスであり、第２流体は水である。

供給管及び排出管はそれぞれ、熱交換体から側壁に向けて突出している。複数の挿通孔は、側壁に貫通するように形成されている。各挿通孔は、供給管及び排出管を外箱の外部に突出させる。

この熱交換装置では、供給管によって熱交換体の第２通路に第２流体が供給される。また、熱交換体によって、第１通路を流通する第１流体と、第２通路を流通する第２流体との間で熱交換が行われる。そして、排出管によって第２通路から第２流体が排出される。

特表２０１７－５１２９６６号公報

ところで、上記のように構成された熱交換装置では、第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に至る漏出経路を遮断する必要がある。そのため、例えば、外箱の周壁を溶接等によって筒状に形成する前に、側壁における各挿通孔の周縁と熱交換体とをロウ付けする構成等が採用され得る。

しかしながら、この場合、ロウ付け部分が溶接等による側壁の歪みや、熱交換体の寸法ばらつき等の影響を受け易く、気密性の確保が難しくなるおそれがある。その結果、この熱交換装置では、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出するおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出することをより確実に抑制できる熱交換装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の熱交換装置は、第１側壁を含む筒状の周壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画する外箱と、
前記外箱の前記第１通路内に収容され、第２流体が流通する第２通路が内部に設けられ、前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換体と、
前記熱交換体から前記第１側壁に向けて突出し、前記第２通路に前記第２流体を供給する供給管と、
前記熱交換体から前記第１側壁に向けて突出し、前記第２通路から前記第２流体を排出する排出管と、
前記第１側壁に貫通するように形成され、前記供給管及び前記排出管を前記外箱の外部に突出させる複数の挿通孔と、
前記第１側壁と前記熱交換体との間に設けられ、前記第１通路から前記各挿通孔を経由して前記外箱の外部に至る漏出経路を遮断する弾性シール部材と、
前記弾性シール部材に対して前記挿通孔の貫通方向と平行な第１方向の付勢力を作用させることにより、前記弾性シール部材を圧縮変形させる付勢部材と、を備え、
前記周壁は、前記第１方向において前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
前記付勢部材は、前記第２側壁と前記熱交換体との間に配置され、前記熱交換体を前記第１側壁に向けて押圧する前記付勢力を発揮し、
前記外箱は、前記周壁の一端側が開放された挿入口を有し、
前記熱交換体、前記供給管及び前記排出管は、前記挿入口を経由して、前記外箱の前記第１通路内に収容され、
前記付勢部材は、前記挿入口を経由して、前記第２側壁と前記熱交換体との間に挿入されることを特徴とする。

本発明の熱交換装置では、第１側壁と熱交換体との間に設けられた弾性シール部材に対して、付勢部材が挿通孔の貫通方向と平行な第１方向の付勢力を作用させることにより、弾性シール部材を圧縮変形させる。これにより、弾性シール部材は、溶接等による側壁の歪みや、熱交換体の寸法ばらつき等の影響を受け難く、第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に至る漏出経路を確実に遮断できる。

したがって、本発明の熱交換装置では、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出することをより確実に抑制できる。

熱交換体は、複数のプレートが第１方向に沿って積層されていることが望ましい。

この場合、熱交換体の第１方向の寸法ばらつきが各プレートの積層によって大きくなる傾向にあるが、付勢部材に付勢された弾性シール部材は、その寸法ばらつきの影響を受け難いので、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出することをさらに確実に抑制できる。

周壁は、第１方向において第１側壁と対向する第２側壁を含んでいる。そして、付勢部材は、第２側壁と熱交換体との間に配置され、熱交換体を第１側壁に向けて押圧する付勢力を発揮する。

この場合、付勢部材が熱交換体を押圧する付勢力が弾性シール部材に作用し易く、弾性シール部材を圧縮変形させ易い。このため、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出することを一層確実に抑制できる。

外箱は、周壁の一端側が開放された挿入口を有している。熱交換体、供給管及び排出管は、挿入口を経由して、外箱の第１通路内に収容される。そして、付勢部材は、挿入口を経由して、第２側壁と熱交換体との間に挿入される。

この場合、外箱の周壁を溶接等によって筒状に形成した後で、熱交換体、供給管及び排出管を外箱の第１通路内に収容し、付勢部材を第２側壁と熱交換体との間に挿入する作業を容易に実施できる。

付勢部材は、第２側壁及び熱交換体の一方に当接する板状部材と、板状部材に固定され、第２側壁及び熱交換体の他方に弾性変形した状態で当接する板バネと、を有していることが望ましい。そして、付勢部材が挿入口を経由して第２側壁と熱交換体との間に挿入される方向と平行な方向を第２方向とすると、板バネは、第２方向の中間領域が第２側壁及び熱交換体の他方に向かって膨らむように湾曲していることが望ましい。

この場合、板状部材と、湾曲する板バネとによって、付勢部材を第２側壁と熱交換体との間に滑らせるように容易に挿入できる。そして、付勢部材は、熱交換体を第１側壁に向けて確実に押圧できる。

板状部材は、第１側壁に向けて突出し、熱交換体に当接する複数の凸部を有していることが望ましい。板バネは、第２側壁に当接することが望ましい。そして、第１方向に沿って見て、各挿通孔はそれぞれ、対応する各凸部と重なっていることが望ましい。

この場合、付勢部材の付勢力が熱交換体を押圧することで板状部材の各凸部及び熱交換体を経由して弾性シール部材に作用する。

板バネは、第２方向における挿入口とは反対側に位置する端部のみが板状部材に固定されていることが望ましい。

この場合、付勢部材を第２側壁と熱交換体との間に挿入する初期段階において板バネの復元力を弱くし易い。その結果、付勢部材を第２側壁と熱交換体との間に一層容易に挿入できる。また、この場合、付勢部材が第２側壁と熱交換体との間に挿入された状態で、板バネが熱交換体の寸法ばらつきに好適に追従しつつ、熱交換体を第１側壁に向けて確実に押圧できる。

本発明の熱交換装置によれば、第１流体が第１通路から各挿通孔を経由して外箱の外部に漏出することをより確実に抑制できる。

図１は、実施例１の熱交換装置が適用される給湯器の模式図である。 図２は、実施例１の熱交換装置の分解斜視図である。 図３は、実施例１の熱交換装置の上面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ断面を示す断面図である。 図５は、図４の要部拡大断面図である。 図６は、付勢部材の斜視図である。 図７は、外箱の各挿通孔と板状部材の各凸部との相対位置関係を示す側面図である。 図８は、図４と同様の断面図であって、熱交換体を外箱の第１通路内に収容する手順を説明する図である。 図９は、実施例２の熱交換装置に係り、図５と同様の要部拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の熱交換装置１は、本発明の熱交換装置の具体的態様の一例であり、給湯器９に適用されている。給湯器９は、外装ケース９０を備えている。この外装ケース９０は、ケース本体９０Ｃと、図示しない前面パネルとによって構成されている。ケース本体９０Ｃは、図１の紙面手前側に開口部が形成された略矩形の箱状体である。前面パネルは、図１の紙面手前側に位置して、ケース本体９０Ｃの開口部を覆っている。

以下の説明では、外装ケース９０の前面パネル側、すなわち図１の紙面手前側を前方と規定し、外装ケース９０の前面パネルに対面する状態で給湯器９を見たときに左に来る側、すなわち図１の紙面左側を左方と規定する。そして、図２以降の各図に示す前後、左右及び上下の各方向は、全て図１に対応させて表示する。

＜給湯器の構成＞
図１に示すように、給湯器９は、外装ケース９０、バーナ８、制御回路４、顕熱熱交換装置７、熱交換装置１、排気ダクト６及びドレン中和器５を備えている。バーナ８、制御回路４、顕熱熱交換装置７、熱交換装置１、排気ダクト６及びドレン中和器５は、外装ケース９０にそれぞれ収納されている。

外装ケース９０の上壁には、給気口９１及び排気口９２が設けられている。外装ケース９０の外部の空気は、給気口９１を経由して外装ケース９０内に取り込まれる。排気ダクト６に導かれた燃焼排ガスは、排気口９２を経由して外装ケース９０の外部に排出される。

外装ケース９０内には、ガス導入管９４、入水管９５及び出湯管９６が配置されており、それらの下端が外装ケース９０の下壁から突出している。ガス導入管９４の下端は、図示しないガス供給源から燃料ガスを供給するためのガス配管Ｐ３に接続されている。入水管９５の下端は、図示しない水供給源から水を供給するための給水配管Ｐ１に接続されている。出湯管９６の下端は、カランやシャワー等である出湯先ＳＰに湯を供給するための給湯配管Ｐ２に接続されている。

バーナ８は、バーナボディ８１、燃焼プレート８０、燃焼ファンユニット８５及び予混合器８７を有している。

バーナボディ８１は、外装ケース９０内の上方に配置されている。バーナボディ８１は、角筒状の周壁を有する略箱状体であり、下面側に開口部が形成されている。バーナボディ８１の右側面の上部には、ガス導入口８１Ｈが右向きに突出するように設けられている。ガス導入口８１Ｈには、逆流防止弁８１Ｖが設けられている。

燃焼プレート８０は、バーナボディ８１の周壁に囲まれた状態で、バーナボディ８１の下面開口部に設けられている。燃焼プレート８０は、複数の炎孔を有している。

燃焼ファンユニット８５は、ファンケース８５Ｃ、燃焼ファン８５Ｆ及びファンモータ８５Ｍを有している。

ファンケース８５Ｃは、バーナボディ８１のガス導入口８１Ｈに接続されているともに、ガス吸入口８５Ｈが下向きに突出するように設けられている。燃焼ファン８５Ｆは、ファンケース８５Ｃに収容されている。燃焼ファン８５Ｆは、ファンケース８５Ｃの外部に固定されたファンモータ８５Ｍによって回転駆動される。

予混合器８７は、燃焼ファンユニット８５の下方に配置されて、ガス吸入口８５Ｈに接続されている。予混合器８７は、図示しない混合弁を有している。予混合器８７には、ガス導入管９４の上端が接続されている。また、予混合器８７には、一端が外装ケース９０内に開く給気管９３の他端が接続されている。

制御回路４は、給湯器９の起動時から停止時までにおいて作動する電気回路であり、給湯器９全体の動作を制御する。例えば、制御回路４は、バーナ８の点火や消火、燃焼ファン８５Ｆを回転駆動するファンモータ８５Ｍの回転数の調整、予混合器８７の図示しない混合弁の開度調整等の制御を実行する。

顕熱熱交換装置７は、缶体７０を備えている。図１に簡略して示す缶体７０は、角筒状の周壁を有し、上面側と下面側とに開口部が形成されている。缶体７０の上面開口部は、バーナボディ８１の下面開口部に接続されている。

図１～図４に示すように、熱交換装置１は、外箱１０を備えている。外箱１０は、角筒状の周壁１５を有し、上面側及び下面側に開口部が形成されている。

図２に示すように、周壁１５は、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４を含んでいる。外箱１０の上面開口部は、周壁１５の上端側が開放されてなる挿入口１０Ｈとされている。

第１側壁１１は、周壁１５の右面を構成する略平板である。第２側壁１２は、周壁１５の左面を構成する略平板であり、左右方向において第１側壁１１と対向している。第３側壁１３は、周壁１５の前面を構成する略平板である。第４側壁１４は、周壁１５の後面を構成する略平板であり、前後方向において第３側壁１３と対向している。

本実施例では、第１側壁１１、第３側壁１３の右部分及び第４側壁１４の右部分は、一枚の鋼板が略Ｃ字形状に折り曲げられてなる。第２側壁１２、第３側壁１３の左部分及び第４側壁１４の左部分も、一枚の鋼板が略Ｃ字形状に折り曲げられてなる。そして、それらの鋼板同士が図２に示す接合線Ｊ１、Ｊ２に沿って溶接及びロウ付けされることによって、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４が強固に、かつ気密性高く接合されている。

第１側壁１１には、２つの挿通孔３１、３２が形成されている。挿通孔３１は、第１側壁１１における後方かつ下方の角部を左右方向と平行な貫通方向において貫通する丸穴である。挿通孔３２は、第１側壁１１における前方かつ上方の角部を左右方向と平行な貫通方向において貫通する丸穴である。左右方向は、本発明の「第１方向」の一例である。

図１及び図４に示すように、外箱１０の下面開口部には、底壁１９が組み付けられている。底壁１９は、複数の通気孔１９Ｈを有している。外箱１０の上面開口部は、缶体７０の下面開口部に接続されている。

図１に示すように、排気ダクト６は、底カバー６０及び排気筒体６２を備えている。底カバー６０は、角筒状の周壁を有し、上面側に開口部が形成されている。底カバー６０の下面側は、傾斜する底壁６１によって塞がれている。

底カバー６０の上面開口部は、外箱１０の下面開口部に接続されている。排気筒体６２は、底カバー６０の左側面の下部に接続して左方に延びた後に屈曲して、上向きに延びている。排気筒体６２の上端は、排気口９２に接続されている。

底カバー６０の底壁６１の最下部には、ドレン中和器５が連結されている。ドレン中和器５の内部には、図示しない中和剤が装填されている。ドレン中和器５には、ドレン排出管９８の上端が接続されている。ドレン排出管９８の下端は、外装ケース９０の下壁から突出している。

顕熱熱交換装置７の缶体７０と、熱交換装置１の外箱１０と、排気ダクト６とは、バーナ８によって生成された燃焼排ガスを流通させて排気口９２から排出する熱媒通路を区画している。

熱交換装置１の外箱１０は、周壁１５によって、その熱媒通路の一部の区間である第１通路１０Ａを区画している。第１通路１０Ａを流通する燃焼排ガスは、本発明の「第１流体」の一例である。

顕熱熱交換装置７は、缶体７０内を流通する燃焼排ガス中の顕熱を回収し、給水配管Ｐ１から供給される水を加熱するためのものである。顕熱熱交換装置７は、第１伝熱管７１、伝熱フィン７３及び第２伝熱管７２を有している。

第１伝熱管７１及び伝熱フィン７３は、缶体７０内の下方に配置されている。第１伝熱管７１は、断面略楕円形状の配管が缶体７０の左の側壁と右の側壁の間で左右方向に延びるように複数設けられている。伝熱フィン７３は、左右方向において所定の間隔で並ぶ複数の平板からなり、第１伝熱管７１を挿通させている。

第２伝熱管７２は、缶体７０内の上方に配置されている。第２伝熱管７２は、断面略円形状の配管が缶体７０の左の側壁と右の側壁の間で左右方向に延びるように複数設けられている。

第１伝熱管７１及び第２伝熱管７２は、それぞれの管端が直列に接続されることにより、缶体７０内で蛇行する一本の顕熱熱交換通路７５Ａを構成している。顕熱熱交換通路７５Ａの下流端となる第２伝熱管７２の排出側の管端は、給湯配管Ｐ２への湯の導出経路となる出湯管９６の上端に接続されている。顕熱熱交換通路７５Ａの上流端となる第１伝熱管７１の供給側の管端は、連結管９７の上端に接続されている。

熱交換装置１は、缶体７０内を通過して外箱１０内の第１通路１０Ａを流通する燃焼排ガス中の潜熱を回収し、給水配管Ｐ１から供給される水を加熱するためのものである。図１～図４に示すように、熱交換装置１は、熱交換体２０、供給管２１、排出管２２、弾性シール部材４０及び付勢部材５０を備えている。

熱交換体２０は、外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容されている。熱交換体２０は、複数の金属製のプレート２９が左右方向に沿って積層された状態で互いに接合されてなる。熱交換体２０の内部には、第２通路２０Ａが設けられている。

第２通路２０Ａは、各プレート２９によって区画された一つの中空部である。第２通路２０Ａは、給水配管Ｐ１から供給される水を流通させることが可能となっている。第２通路２０Ａを流通する水は、本発明の「第２流体」の一例である。

図２及び図４に示すように、熱交換体２０において、最も右に位置するプレート２９と、最も左に位置するプレート２９とは、他の各プレート２９よりも肉厚の平板であり、熱交換体２０の左右の外面を構成している。

供給管２１は、金属製の円筒である。供給管２１は、熱交換体２０の右面における後方かつ下方の角部に接合されて第２通路２０Ａの上流端と連通している。供給管２１と熱交換体２０とは、ロウ付けによって気密性高く接合されている。供給管２１は、第１側壁１１に向けて右向きに突出している。

排出管２２は、金属製の円筒である。排出管２２は、熱交換体２０の右面における前方かつ上方の角部に接合されて第２通路２０Ａの下流端と連通している。排出管２２と熱交換体２０とは、ロウ付けによって気密性高く接合されている。排出管２２は、第１側壁１１に向けて右向きに突出している。

図１、図２及び図４に示すように、第１側壁１１の挿通孔３１は、供給管２１を外箱１０の外部に突出させる。第１側壁１１の挿通孔３２は、排出管２２を外箱１０の外部に突出させる。

図１に示すように、供給管２１の管端は、給水配管Ｐ１からの水の導入経路となる入水管９５の上端に接続されている。排出管２２の管端は、連結管９７の下端に接続されている。供給管２１は、給水配管Ｐ１からの水を第２通路２０Ａに供給する。排出管２２は、その水を第２通路２０Ａから顕熱熱交換通路７５Ａに向けて排出する。

図２に示すように、２個の弾性シール部材４０がそれぞれ、供給管２１と排出管２２とに挿通されている。弾性シール部材４０は、耐熱性及び耐薬品性に優れたゴム等の弾性材料が円環状に成形されてなる。

図４及び図５では、供給管２１に挿通された弾性シール部材４０の断面構成を示している。排出管２２に挿通された弾性シール部材４０の断面構成は、供給管２１に挿通された弾性シール部材４０の断面構成と同じであるので図示及び説明は省略する。

図５に拡大して示すように、弾性シール部材４０は、シール本体４１、係合部４２及びリップ４３を有している。円環状であるシール本体４１の左面は、熱交換体２０の右面に密着している。シール本体４１の右面は、第１側壁１１の左面における挿通孔３１を囲む周縁に密着している。略筒状である係止部４２は、シール本体４１から右向きに突出して第１側壁１１の挿通孔３１を通過した後に拡径して、第１側壁１１の右面における挿通孔３１を囲む周縁に係合している。リップ４３は、シール本体４１の内筒面から径内方向に突出して供給管２１の外筒面に密着している。

このような構成である弾性シール部材４０は、第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面との間に設けられたシール本体４１と、シール本体４１を補助する係合部４２及びリップ４３とにより、第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に至る漏出経路ＬＰ１を遮断している。

図３及び図４に示すように、付勢部材５０は、第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に配置されている。図２～図４及び図６に示すように、付勢部材５０は、板状部材５３及び板バネ５６を有している。

板状部材５３は、前後方向及び上下方向に延びる金属製の略矩形平板の四辺が左向きにリブ状に屈曲されてなる。板状部材５３は、２つの凸部５１、５２を有している。凸部５１は、板状部材５３の後端側に形成されている。凸部５２は、板状部材５３の前端側に形成されている。

図２に示すように、凸部５１と凸部５２とは同一形状であって、それぞれ第１側壁１１に向けて右向きに突出している。凸部５１の右面５１Ａと凸部５２の右面５２Ａとは、上下方向に長い長円形状の平坦面となっている。

図３及び図４に示すように、板状部材５３は、凸部５１の右面５１Ａと凸部５２の右面５２Ａとによって熱交換体２０の左面に当接している。

図７において、左右方向は紙面奥行き方向である。図７に二点鎖線で示す各凸部５１、５２は、付勢部材５０が第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に配置された状態に対応している。左右方向に沿って見て、第１側壁１１の挿通孔３１は、凸部５１の右面５１Ａの下端部と重なっており、第１側壁１１の挿通孔３２は、凸部５２の右面５２Ａの上端部と重なっている。

図４及び図６に示すように、板バネ５６は、金属製の略矩形平板が折り曲げ加工されてなる。板バネ５６は、板状部材５３の左面に対向し、かつ前後方向において凸部５１と凸部５２との間に位置するように配置されている。板バネ５６は、上下方向の中間領域５６Ｃが第２側壁１２に向かって左向きに膨らむようにアーチ状に湾曲している。

板バネ５６において、上下方向における挿入口１０Ｈとは反対側に位置する端部、すなわち下端部５６Ｄと、上下方向における挿入口１０Ｈ側に位置する端部、すなわち上端部５６Ｕとは、板状部材５３と平行になるように屈曲されている。

板バネ５６の下端部５６Ｄは、板状部材５３に対して複数の接合点５６Ｐでスポット溶接等されることにより、板状部材５３に固定されている。その一方、板バネ５６の上端部５６Ｕは、板状部材５３に当接しているだけである。

図３及び図４に示すように、付勢部材５０が第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に配置された状態において、板バネ５６は、中間領域５６Ｃが第２側壁１２の右面に当接することにより、左右方向において圧縮されるように弾性変形し、右向きの付勢力Ｆ１を熱交換体２０に作用させる。

付勢部材５０は、付勢力Ｆ１によって熱交換体２０を第１側壁１１に向けて右向きに押圧して、第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面との間隔を狭くする。

こうして、図５に示すように、付勢部材５０は、第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面との間に配置された弾性シール部材４０のシール本体４１に対して、挿通孔３１、３２の貫通方向と平行な右向きの付勢力Ｆ１を作用させることにより、シール本体４１を左右方向において圧縮変形させる。その結果、シール本体４１が第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面とに確実に密着するので、弾性シール部材４０が漏出経路ＬＰ１を確実に遮断できる。

なお、図８に示すように、供給管２１、排出管２２及び熱交換体２０の左右方向の長さＬ１は、外箱１０の第１壁１１と第２壁１２とが離間する長さＬ２よりも小さく設定されている。

このため、図２及び図８に矢印Ｙ１で示すように、供給管２１及び排出管２２がロウ付けされ、２個の弾性シール部材４０がそれぞれ供給管２１及び排出管２２に挿通された状態の熱交換体２０を外箱１０に対して上方の位置から下向きに移動させることにより、挿入口１０Ｈを経由して、外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容することができる。

そして、図２及び図８に矢印Ｙ２で示すように、熱交換体２０を第１通路１０Ａ内で右向きに移動させることにより、図４に示すように、供給管２１が挿通孔３１を通過して外箱１０の外部に突出する状態とし、排出管２２が挿通孔３２を通過して外箱１０の外部に突出する状態とし、各弾性シール部材４０が漏出経路ＬＰ１を遮断する状態とすることができる。

最後に、図２に矢印Ｙ３で示すように、付勢部材５０を外箱１０に対して上方の位置から下向きに移動させることにより、挿入口１０Ｈを経由して、第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に配置し、付勢部材５０の付勢力Ｆ１を各弾性シール部材４０に作用させることができる。付勢部材５０が挿入口１０Ｈを経由して第２側壁１２と熱交換体２０との間に挿入される方向と平行な上下方向は、本発明の「第２方向」の一例である。

＜給湯器の給湯動作＞
図１に示すように、給湯器９は、制御回路４の制御によって、以下のように給湯動作を実行する。

制御回路４は、給湯動作の制御を開始すると、予混合器８７内に組み込まれた図示しない混合弁の開度を調整するとともに、燃焼ファンユニット８５の燃焼ファン８５Ｆを回転させる。これにより、予混合器８７は、給気口９１を経由して外装ケース９０内に取り込まれた空気を給気管９３から導入し、ガス配管Ｐ３から導入される燃料ガスと混合する。そして、燃料ガスと空気の混合ガスは、燃焼ファン８５Ｆの回転により、予混合器８７からファンケース８５Ｃ内に導入され、さらにバーナボディ８１内に供給される。

バーナ８は、バーナボディ８１内に供給された混合ガスを燃焼ファン８５Ｆの給気圧によって燃焼プレート８０の炎孔から下方へ向けて放出し、着火させることで燃焼排ガスを生成する。バーナ８の燃焼量は、ファンモータ８５Ｍの回転数を変更して燃焼ファン８５Ｆの給気圧を増減させることで調整される。

逆流防止弁８１Ｖは、燃焼ファン８５Ｆの回転時にはガス導入口８１Ｈを開放する一方、燃焼ファン８５Ｆの停止時にはガス導入口８１Ｈを閉鎖する。これにより、バーナボディ８１内に供給された混合ガスや、熱交換体２０等の表面から発生する強酸性の水蒸気が燃焼ファンユニット８５のファンケース８５Ｃ内、予混合器８７内及び外装ケース９０内に逆流することを防止する。

バーナ８によって生成された燃焼排ガスは、顕熱熱交換装置７の缶体７０内を流通し、熱交換装置１の外箱１０内の第１通路１０Ａを流通し、排気ダクト６の底カバー６０によって排気筒体６２に導かれ、排気口９２から外装カバー９０の外部に排出される。

給水配管Ｐ１から供給される水は、入水管９５、供給管２１、第２通路２０Ａ、排出管２２、連結管９７、顕熱熱交換通路７５Ａ及び出湯管９６を経由して、給湯配管Ｐ２に導出される。

顕熱熱交換装置７は、缶体７０内を流通する燃焼排ガス中の顕熱を第１伝熱管７１、伝熱フィン７３及び第２伝熱管７２によって回収し、顕熱熱交換通路７５Ａを流通する水を加熱する。

熱交換装置１は、缶体７０内を通過して外箱１０内の第１通路１０Ａを流通する燃焼排ガス中の潜熱を熱交換体２０の各プレート２９によって回収し、給水配管Ｐ１から供給されて第２通路２０Ａを流通する水を加熱する。

熱交換装置１及び顕熱熱交換装置７によって、燃焼排ガス中の潜熱や顕熱を回収する際に、熱交換体２０、第１伝熱管７１、伝熱フィン７３及び第２伝熱管７２の表面において、ドレンが凝縮生成される。

ドレンは、底カバー６０の底壁６１上に滴下して底壁６１の最下部に集められた後、ドレン中和器５に回収される。そして、そのドレンは、ドレン中和器５内の中和剤により中和された後、ドレン排出管９８を経由して外装カバー９０の外部に排出される。

こうして、給湯器９は、給水配管Ｐ１から熱交換装置１及び顕熱熱交換装置７に供給される水をバーナ８で生成される燃焼排ガスにより加熱して所望温度の湯にした後、給湯配管Ｐ２を通じて出湯先ＳＰへ供給する。

＜作用効果＞
実施例１の熱交換装置１では、図４及び図５等に示すように、第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面との間に設けられた弾性シール部材４０のシール本体４１に対して、付勢部材５０が挿通孔３１、３２の貫通方向と平行な右向きの付勢力Ｆ１を作用させることにより、シール本体４１を左右方向において圧縮変形させる。その結果、シール本体４１が第１側壁１１の左面と熱交換体２０の右面とに確実に密着する。これにより、弾性シール部材４０は、溶接等による周壁１５の歪みや、熱交換体２０の寸法ばらつき等の影響を受け難く、図５に示す漏出経路ＬＰ１を確実に遮断できる。

したがって、実施例１の熱交換装置１では、燃焼排ガスが第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に漏出することをより確実に抑制できる。

また、この熱交換装置１では、図４等に示すように、熱交換体２０は、複数のプレート２９が左右方向に沿って積層されている。このため、熱交換体２０の左右方向の寸法ばらつきが大きくなる傾向にある。この点、付勢部材５０に付勢された弾性シール部材４０は、圧縮変形によってその寸法ばらつきの影響を受け難いので、燃焼排ガスが第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に漏出することをさらに確実に抑制できる。

さらに、この熱交換装置１では、図４に示すように、付勢部材５０が第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に配置され、熱交換体２０を第１側壁１１に向けて右向きに押圧する付勢力Ｆ１を発揮する。これにより、付勢部材５０の付勢力Ｆ１が熱交換体２０を介して弾性シール部材４０に作用し、弾性シール部材４０を左右方向において圧縮変形させるので、燃焼排ガスが第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に漏出することを一層確実に抑制できる。

また、この熱交換装置１では、図２及び図８に矢印Ｙ１、Ｙ２で示すように、供給管２１及び排出管２２がロウ付けされ、２個の弾性シール部材４０がそれぞれ供給管２１及び排出管２２に挿通された状態の熱交換体２０は、外箱１０の挿入口１０Ｈを経由して、外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容される。そして、図２に矢印Ｙ３で示すように、付勢部材５０は、挿入口１０Ｈを経由して、第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に挿入される。このような構成により、この熱交換装置１では、外箱１０の周壁１５を溶接等によって筒状に形成した後で、熱交換体２０、供給管２１及び排出管２２を外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容し、付勢部材５０を第２側壁１２と熱交換体２０との間に挿入する作業を容易に実施できる。

さらに、この熱交換装置１では、図４及び図６等に示すように、付勢部材５０は、熱交換体２０の左面に当接する板状部材５３と、板状部材５３に固定され、第２側壁１２の右面に弾性変形した状態で当接する板バネ５６と、を有している。そして、板バネ５６は、上下方向の中間領域５６Ｃが第２側壁１２の右面に向かって膨らむように湾曲している。このように簡素な構成である板状部材５３及び板バネ５６によって、付勢部材５０を第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に滑らせるように容易に挿入できる。そして、付勢部材５０は、弾性変形した板バネ５６の付勢力Ｆ１により、熱交換体２０を第１側壁１１に向けて確実に押圧できる。

また、この熱交換装置１では、図２～図４に示すように、板状部材５３は、第１側壁１１に向けて右向きに突出し、熱交換体２０の左面に当接する複数の凸部５１、５２を有している。板バネ５６は、第２側壁１２の右面に当接している。そして、図７に示すように、左右方向に沿って見て、第１側壁１１の挿通孔３１は、凸部５１の右面５１Ａの下端部と重なっており、第１側壁１１の挿通孔３２は、凸部５２の右面５２Ａの上端部と重なっている。このような構成により、付勢部材５０の板バネ５６が熱交換体２０を押圧する付勢力Ｆ１が板状部材５３の各凸部５１、５２及び熱交換体２０を経由して弾性シール部材４０に確実に作用するので、弾性シール部材４０を確実に圧縮変形させることができる。

さらに、この熱交換装置１では、図４及び図６に示すように、板バネ５６の下端部５６Ｄは、板状部材５３に対して複数の接合点５６Ｐでスポット溶接等されることにより、板状部材５３に固定されている。その一方、板バネ５６の上端部５６Ｕは、板状部材５３に当接しているだけである。このような構成により、付勢部材５０を第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に挿入する初期段階において板バネ５６の復元力を弱くし易い。つまり、板バネ５６に非線形ばねの特性を持たせ易い。その結果、付勢部材５０を第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に一層容易に挿入できる。また、付勢部材５０が第２側壁１２の右面と熱交換体２０の左面との間に挿入された状態で、板バネ５６が熱交換体２０の寸法ばらつきに好適に追従して弾性変形し、付勢力Ｆ１を確実に発揮できるので、その付勢力Ｆ１によって、熱交換体２０を第１側壁１１に向けて確実に押圧できる。

（実施例２）
図９に示すように、実施例２の熱交換装置では、実施例１の熱交換装置１に係る弾性シール部材４０の代わりに、弾性シール部材２４０を採用している。また、この熱交換装置では、実施例１に係る付勢部材５０の代わりに、複数のビス２５０を採用している。複数のビス２５０は、本発明の「付勢部材」の一例である。さらに、この熱交換装置では、熱交換体２０が接続部材２６０を有している。接続部材２６０は、熱交換体２０の右面における供給管２１及び排出管２２に対応する位置に固定されて、熱交換体２０と一体化されている。

図９では、供給管２１とその周辺の断面構成のみを図示しているが、排出管２２とその周辺の断面構成も同じであるので図示及び説明は省略する。

実施例２のその他の構成は実施例１と同様である。このため、実施例１と同一の構成については同一の符号を付して、説明を省略又は簡略する。

接続部材２６０は、金属製の略円盤形状部材である。接続部材２６０の外周縁には、筒状部２６１及びフランジ部２６２が形成されている。

筒状部２６１は、接続部材２６０の外周縁から右向きに突出する円筒体である。筒状部２６１には、複数のネジ穴２６１Ｈが形成されている。各ネジ穴２６１Ｈは、筒状部２６１の右端面から左向きに凹んでおり、かつ接続部材２６０の周方向において等配されている。筒状部２６１の右端面には、円環状のシールリング２６１Ｓが各ネジ穴２６１Ｈを開放するように貼り付けられている。

フランジ部２６２は、接続部材２６０の外周縁から左向きに円筒状に延びた後、接続部材２６０の径外方向にフランジ状に突出している。フランジ部２６２は、熱交換体２０の右面にロウ付けにより気密性高く接合されている。

接続部材２６０の中央には、丸穴２６０Ｈが左右方向に貫通するように形成されている。丸穴２６０Ｈは、供給管２１を挿通させている。接続部材２６０における丸穴２６０Ｈの周縁は、供給管２１の根元部分にロウ付けにより気密性高く接合されている。

弾性シール部材２４０は、実施例１に係る弾性シール部材４０に対して、リップ４３を無くすとともに、シール本体４１及び係合部４２を小径化する変更を行ったものである。シール本体４１の左面は、接続部材２６０の右面における丸穴２６０Ｈを囲む周縁に密着している。シール本体４１の右面は、第１側壁１１の左面における挿通孔３１を囲む周縁に密着している。略筒状である係止部４２は、シール本体４１から右向きに突出して第１側壁１１の挿通孔３１を通過した後に拡径して、第１側壁１１の右面における挿通孔３１を囲む周縁に係合している。シール本体４１及び係合部４２の内筒面は、供給管２１の外筒面に密着している。

各ビス２５０の一端側である頭部２５１は、第１側壁１１に係止されている。各ビス２５０の他端側であるねじ部２５２は、熱交換体２０の接続部材２６０における各ネジ穴２６１Ｈにねじ込まれている。これにより、各ビス２５０は、熱交換体２０を第１側壁１１に向けて右向きに引っ張る付勢力Ｆ２を発揮する。この際、シールリング２６１Ｓが筒状部２６１の右端面と第１側壁１１の左面との間で圧縮変形するので、双方の隙間が封止される。

このような構成である実施例２の熱交換装置では、複数のビス２５０の付勢力Ｆ２が弾性シール部材２４０に作用し、弾性シール部材２４０を左右方向において圧縮変形させる。その結果、弾性シール部材２４０は、第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に至る漏出経路ＬＰ２を確実に遮断できる。

したがって、実施例２の熱交換装置では、実施例１の熱交換装置１と同様に、燃焼排ガスが第１通路１０Ａから各挿通孔３１、３２を経由して外箱１０の外部に漏出することをより確実に抑制できる。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施例１、２では、第１流体が燃焼排ガスであり、第２流体が水であるがこの構成には限定されない。熱媒又は冷媒である第１流体が第１通路を流通し、被加熱流体又は被冷却流体である第２流体が第２通路を流通する構成や、熱媒又は冷媒である第２流体が第２通路を流通し、被加熱流体又は被冷却流体である第１流体が第１通路を流通する構成も、本発明に含まれる。熱媒には、燃焼排ガスの他、水蒸気や油等が含まれる。冷媒には、冷却水やエアコンガス等が含まれる。被加熱流体又は被冷却流体には、水等の液体や、空気等の気体が含まれる。

実施例１、２では、周壁１５が角筒状であるがこれには限定されない。例えば、周壁は、長円形や六角形の筒状であってもよい。

実施例１では、付勢部材５０において、板状部材５３が熱交換体２０に当接し、板バネ５６が第２側壁１２に当接するがこの構成には限定されない。例えば、付勢部材５０を反転させて、板バネ５６が熱交換体２０に当接し、板状部材５３が第２側壁１２に当接するようにしてもよい。

本発明は、例えば、給湯機能のみを有する給湯器、給湯機能と風呂追焚機能とを有する給湯器、温水暖房端末に温水を循環供給する暖房用熱源機、加熱対象に温水又は熱気を供給する加熱用熱源機、冷却対象に冷水や冷気を供給する冷却用熱源機等に利用可能である。

１…熱交換装置
１１…第１側壁
１５…周壁
１０Ａ…第１通路
１０…外箱
２０Ａ…第２通路
２０…熱交換体
２１…供給管
２２…排出管
３１、３２…複数の挿通孔
ＬＰ１…漏出経路
４０、２４０…弾性シール部材
Ｆ１、Ｆ２…付勢力
５０、２５０…付勢部材（５０…スペーサ、２５０…ビス）
２９…複数のプレート
１２…第２側壁
１０Ｈ…挿入口
５３…板状部材
５６…板バネ
５６Ｃ…板バネにおける第２方向の中間領域
５１、５２…複数の凸部
５６Ｄ…板バネの第２方向における挿入口とは反対側に位置する端部（板バネの下端部）
２５１…付勢部材の一端（ビスの頭部）
２５２…付勢部材の他端（ビスのねじ部）

Claims (5)

1. 第１側壁を含む筒状の周壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画する外箱と、
   前記外箱の前記第１通路内に収容され、第２流体が流通する第２通路が内部に設けられ、前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換体と、
   前記熱交換体から前記第１側壁に向けて突出し、前記第２通路に前記第２流体を供給する供給管と、
   前記熱交換体から前記第１側壁に向けて突出し、前記第２通路から前記第２流体を排出する排出管と、
   前記第１側壁に貫通するように形成され、前記供給管及び前記排出管を前記外箱の外部に突出させる複数の挿通孔と、
   前記第１側壁と前記熱交換体との間に設けられ、前記第１通路から前記各挿通孔を経由して前記外箱の外部に至る漏出経路を遮断する弾性シール部材と、
   前記弾性シール部材に対して前記挿通孔の貫通方向と平行な第１方向の付勢力を作用させることにより、前記弾性シール部材を圧縮変形させる付勢部材と、を備え、
   前記周壁は、前記第１方向において前記第１側壁と対向する第２側壁を含み、
   前記付勢部材は、前記第２側壁と前記熱交換体との間に配置され、前記熱交換体を前記第１側壁に向けて押圧する前記付勢力を発揮し、
   前記外箱は、前記周壁の一端側が開放された挿入口を有し、
   前記熱交換体、前記供給管及び前記排出管は、前記挿入口を経由して、前記外箱の前記第１通路内に収容され、
   前記付勢部材は、前記挿入口を経由して、前記第２側壁と前記熱交換体との間に挿入されることを特徴とする熱交換装置。
2. 前記熱交換体は、複数のプレートが前記第１方向に沿って積層されている請求項１記載の熱交換装置。
3. 前記付勢部材は、前記第２側壁及び前記熱交換体の一方に当接する板状部材と、
   前記板状部材に固定され、前記第２側壁及び前記熱交換体の他方に弾性変形した状態で当接する板バネと、を有し、
   前記付勢部材が前記挿入口を経由して前記第２側壁と前記熱交換体との間に挿入される方向と平行な方向を第２方向とすると、
   前記板バネは、前記第２方向の中間領域が前記第２側壁及び前記熱交換体の前記他方に向かって膨らむように湾曲している請求項１又は２記載の熱交換装置。
4. 前記板状部材は、前記第１側壁に向けて突出し、前記熱交換体に当接する複数の凸部を有し、
   前記板バネは、前記第２側壁に当接し、
   前記第１方向に沿って見て、前記各挿通孔はそれぞれ、対応する前記各凸部と重なっている請求項３記載の熱交換装置。
5. 前記板バネは、前記第２方向における前記挿入口とは反対側に位置する端部のみが前記板状部材に固定されている請求項３又は４記載の熱交換装置。

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