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公開番号2025023693
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023128044
出願日2023-08-04
発明の名称熱交換器及び給湯器
出願人株式会社パロマ
代理人個人,個人
主分類F24H 9/00 20220101AFI20250207BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】伝熱管の段数が小さくても熱効率を向上させる。
【解決手段】給湯側1次熱交換器25は、厚み方向に所定間隔をおいて複数配設されるフィン27と、各フィン27を貫通すると共に、水平方向に所定間隔をおいて一列に配設される複数の伝熱管28とを含み、各フィン27の間を下から上に通過する燃焼排気と、各伝熱管28を通過する湯水との間で熱交換が可能である。そして、各フィン27の下端には、平面視で各伝熱管28の間に位置し、上方へ向かうに従って幅が狭くなる切抜部40がそれぞれ形成される一方、各フィン27の上端には、平面視で各伝熱管28の間に位置し、上方へ突出する突起45がそれぞれ形成されている。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
厚み方向に所定間隔をおいて複数配設されるフィンと、各前記フィンを貫通すると共に、水平方向に所定間隔をおいて一列に配設される複数の伝熱管とを含み、各前記フィンの間を上下方向に通過する流体と、各前記伝熱管を通過する流体との間で熱交換が可能な熱交換器であって、
各前記フィンの下端又は上端には、平面視で各前記伝熱管の間に位置し、上方又は下方へ向かうに従って幅が狭くなる切抜部がそれぞれ形成される一方、
各前記フィンの上端又は下端には、平面視で各前記伝熱管の間に位置し、上方又は下方へ突出する突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
各前記突起は、各前記切抜部の真上又は真下に位置して前記切抜部に合致する形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
各前記フィンの上部又下部で各前記突起の下側又は上側には、前記フィンの厚み方向に突出する複数のオフセットフィンが、上下方向に所定間隔をおいてそれぞれ切り起こし形成されていると共に、各前記オフセットフィンは、前記切抜部側から前記突起側へ向かうに従って水平方向の幅が大きくなり、前記突起に最も近い各前記オフセットフィンの水平方向の幅は、各前記突起の水平方向の最大幅と一致若しくは当該最大幅よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
各前記伝熱管は、水平方向に隣接する端部同士が互い違いに連結される蛇行状に接続されて、水平方向の一方の端に位置する前記伝熱管が流体の入側となっており、
前記入側となる前記伝熱管の下側又は上側に位置する前記切抜部と、その真上又は真下に位置する前記突起とは、他の前記切抜部及び他の前記突起よりもそれぞれ面積が大きくなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
バーナと、請求項１又は２に記載の熱交換器とを備え、各前記フィンの間を通過する前記バーナの燃焼排気と、各前記伝熱管を通過する湯水との間で熱交換可能としたことを特徴とする給湯器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、給湯器に使用される熱交換器と、その熱交換器を用いた給湯器とに関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
給湯器の熱交換器として、燃焼室を形成するケーシング内に、厚み方向に所定間隔をおいて複数のフィンを並設すると共に、各フィンを直交状に貫通する複数の伝熱管の両端を交互に接続して蛇行状に一本化し、フィン間にバーナの燃焼排気等の高温の流体を通過させることで、流体と伝熱管内を流れる流体との間で熱交換可能としたフィンチューブ式が知られている。
特に、給湯器には、ケーシング内を仕切板によって２つの燃焼室に２分割し、各燃焼室にそれぞれフィンと伝熱管とを別々に設けて２つの熱交換器を収容し、第１の熱交換器を給湯用、第２の熱交換器を暖房用や風呂用に用いるものが普及している。この場合、通常は温水加熱能力を確保する必要がある第１の熱交換器が、第２の熱交換器よりも大きく形成されている。特に特許文献１では、狭い第２の熱交換器での温水加熱能力を高めるために、第２の熱交換器の伝熱管を上下複数段配列して第１の熱交換器よりも段数を多くする一方、第１の熱交換器のフィンを、第２の熱交換器のフィンよりも上下方向の高さを小さくしてコストの低減を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６２５６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃焼室自体は、段数の多い第２の熱交換器に合わせて形成されるため、ケーシング内で第１の熱交換器のフィンの上方に無駄な空間が生じ、熱効率の向上が困難となっていた。
【０００５】
そこで、本開示は、伝熱管の段数が小さくても熱効率を向上させることができる熱交換器及び給湯器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示の第１の構成は、厚み方向に所定間隔をおいて複数配設されるフィンと、各フィンを貫通すると共に、水平方向に所定間隔をおいて一列に配設される複数の伝熱管とを含み、各フィンの間を上下方向に通過する流体と、各伝熱管を通過する流体との間で熱交換が可能な熱交換器であって、
各フィンの下端又は上端には、平面視で各伝熱管の間に位置し、上方又は下方へ向かうに従って幅が狭くなる切抜部がそれぞれ形成される一方、
各フィンの上端又は下端には、平面視で各伝熱管の間に位置し、上方又は下方へ突出する突起がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、各突起は、各切抜部の真上又は真下に位置して切抜部に合致する形状となっていることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、各フィンの上部又は下部で各突起の下側又は上側には、フィンの厚み方向に突出する複数のオフセットフィンが、上下方向に所定間隔をおいてそれぞれ切り起こし形成されていると共に、各オフセットフィンは、切抜部側から突起側へ向かうに従って水平方向の幅が大きくなり、突起に最も近い各オフセットフィンの水平方向の幅は、各突起の水平方向の最大幅と一致若しくは当該最大幅よりも小さく形成されていることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、各伝熱管は、水平方向に隣接する端部同士が互い違いに連結される蛇行状に接続されて、水平方向の一方の端に位置する伝熱管が流体の入側となっており、
入側となる伝熱管の下側又は上側に位置する切抜部と、その真上又は真下に位置する突起とは、他の切抜部及び他の突起よりもそれぞれ面積が大きくなっていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第２の構成は、給湯器であって、
バーナと、第１の構成の熱交換器とを備え、各フィンの間を通過するバーナの燃焼排気と、各伝熱管を通過する湯水との間で熱交換可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、突起によってフィンの表面積を増やすことができる。よって、伝熱管の段数が小さくても熱効率を向上させることができる。特に各突起は、平面視で各伝熱管の間に位置しているので、流速の高い高温の流体からでも効率よく熱を回収することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、各突起は、各切抜部の真上又は真下に位置して切抜部に合致する形状となっているので、プレス成形した際に本来は端材として処理される切抜部を突起として利用できる。よって、突起を設けても板金の使用量が増加することがなく、コストアップも抑制できる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、各フィンの上部又は下部で各突起の下側又は上側には、フィンの厚み方向に突出する複数のオフセットフィンが、切抜部側から突起側へ向かうに従って水平方向の幅が大きくなるように形成されて、突起に最も近い各オフセットフィンの水平方向の幅は、各突起の水平方向の最大幅と一致若しくは小さく形成されているので、流体からオフセットフィンにより回収できる熱を増やして熱効率を向上させることができる。また、左右幅が最大のオフセットフィンを設けても、突起の下側又は上側に設けることで強度を維持することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、流体の入側となる伝熱管の下側又は上側に位置する切抜部と、その真上又は真下に位置する突起とは、他の切抜部及び他の突起よりもそれぞれ面積が大きくなっているので、入側となる伝熱管の周囲の低温領域を減らし、突起の温度を高くすることができる。このためドレンの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
フロントカバーを外した給湯器の正面図である。
燃焼室の断面図である。
給湯側１次熱交換器のフィンの斜視図である。
給湯側１次熱交換器のフィンの正面図である。
給湯側１次熱交換器のフィンのプレス成形の説明図である。
暖房側１次熱交換器のフィンの斜視図である。
暖房側１次熱交換器のフィンの正面図である。
暖房側１次熱交換器のフィンのプレス成形の説明図である。
給湯側１次熱交換器での燃焼排気の流れを示す説明図である。
暖房側１次熱交換器での燃焼排気の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、フロントカバーを外した給湯器の正面図である。
給湯器１の筐体は、前面を開口する縦長箱状の箱本体２と、箱本体２の前面に取り付けられる図示しないフロントカバーとを備えている。箱本体２の底面には、水入口３、ガス入口４、湯出口５、暖房往き口６、暖房戻り口７、風呂往き口８、風呂戻り口９がそれぞれ設けられている。
箱本体２内の奥側には、燃焼室１０が設けられている。燃焼室１０は、上下方向に連通する下ケーシング１１と中ケーシング１２と上ケーシング１３とを備えている。上ケーシング１３の前面に、前方へ排気筒１５を突出した排気部１４が設けられている。
燃焼室１０内は、図２に示すように、各ケーシング内にそれぞれ設けられる仕切部材１６によって、右側の第１燃焼室１７と左側の第２燃焼室１８とに仕切られている。第１燃焼室１７が給湯用、第２燃焼室１８が暖房用で、第１燃焼室１７の方が第２燃焼室１８よりも左右幅が大きくなっている。
【００１０】
下ケーシング１１には、複数のバーナ２０が収容されている。バーナ２０は、前後方向に延びる扁平形状で、左右方向に複数並べて収容されている。第１燃焼室１７では、第２燃焼室１８よりもバーナ２０の数が多く収容されて、バーナ２０の数が異なる複数のバーナユニットとして切替使用される。第２燃焼室１８では全てのバーナ２０が１つのバーナユニットとなっている。
下ケーシング１１の下面には、燃焼ファン２１が連結されている。燃焼ファン２１は、第１、第２燃焼室１７，１８のバーナ２０にそれぞれ燃焼用空気を供給する。
下ケーシング１１の前側には、ガス分配ユニット２２が設けられている。ガス分配ユニット２２は、複数の電磁弁を備えて、各電磁弁の開閉により燃焼させるバーナユニットを切替可能となっている。ガス分配ユニット２２の上流端には、図示しない元弁及び比例弁を備えたガス配管２３が接続されている。ガス配管２３は、ガス入口４に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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