特許 6264722 給湯器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6264722

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】給湯器

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/32 20060101AFI20180115BHJP

   F24H 1/14 20060101ALI20180115BHJP

   F24H 9/00 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   F28F1/32 W

   F24H1/14 B

   F24H9/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-7367(P2013-7367)

(22)【出願日】2013年1月18日

(65)【公開番号】特開2014-137208(P2014-137208A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣津 誠

(72)【発明者】

【氏名】大東 健

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０７７０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６６０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７４８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９９４３３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２６２５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １／３２

Ｆ２４Ｈ １／１４

Ｆ２４Ｈ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次熱交換器と、
前記一次熱交換器に燃焼ガスを送り込む燃焼部と、
前記一次熱交換器に対して前記燃焼部が配置されている側と反対側に配置された二次熱交換器と、
前記一次熱交換器と前記二次熱交換器との間に配置され、前記一次熱交換器において熱交換された後の燃焼ガスを前記二次熱交換器へ向けて流出させる流出口を有する排気集合筒と
を備え、
前記一次熱交換器は、
それぞれ主表面を有し、前記主表面と交差する第１方向に沿って互いに間隔を隔てて配置された複数のフィンと、
複数の前記フィンを貫通するように前記第１方向に沿ってそれぞれ延在する複数の貫通管を含み、一つの繋がった管として配置された伝熱管と
を有し、
前記伝熱管は、
複数の前記貫通管のうち、複数の第１貫通管が、前記第１方向と交差する第２方向に沿ってそれぞれ配置された第１段部と、
複数の前記貫通管のうち、複数の第２貫通管が、前記第２方向に沿ってそれぞれ配置された第２段部と
を備え、
複数の前記第１貫通管を配置させるピッチと複数の前記第２貫通管を配置させるピッチとは異なり、
前記第１段部は、前記燃焼部から相対的に近い側に位置し、
前記第２段部は、前記燃焼部から相対的に遠い側に位置し、
前記第１段部および前記第２段部は、前記第２方向に沿って配置されている複数の前記第１貫通管のうち、一方の端に位置する第１貫通管の中心と他方の端に位置する第１貫通管の中心とを結ぶ線分の第１垂直二等分線に対して、前記第２方向に沿って配置されている複数の前記第２貫通管のうち、前記一方の端に位置する第２貫通管の中心と前記他方の端に位置する第２貫通管の中心とを結ぶ線分の第２垂直二等分線が、前記他方の側にずれるように配置され、
前記排気集合筒は、前記一次熱交換器と前記二次熱交換器との間を塞ぐ態様で配置され、
前記流出口は、前記他方の側に配置されて、前記二次熱交換器への燃焼ガスの供給口となっている、給湯器。

【請求項2】

複数の前記第１貫通管のそれぞれは、複数の前記第１貫通管を配置させるピッチとして第１ピッチをもって配置され、
複数の前記第２貫通管のそれぞれは、複数の前記第２貫通管を配置させるピッチとして第２ピッチをもって配置され、
前記第２ピッチは前記第１ピッチよりも短く設定された、請求項１記載の給湯器。

【請求項3】

前記第２方向に沿って配置されている複数の前記第１貫通管のうち、前記一方の端に位置する第１貫通管と、前記第２方向に沿って配置されている複数の前記第２貫通管のうち、前記一方の端に位置する第２貫通管とのピッチは、前記第２ピッチに設定された、請求項２記載の給湯器。

【請求項4】

複数の前記フィンを取り囲むように配置され、前記第１方向に間隔を隔てて対向する一対の対向側部を含む胴板と、
給水管および出湯管と
を備え、
前記第１貫通管の数と、前記第２貫通管の数は同じであり、
前記伝熱管の一端と他端の双方は、前記一対の対向側部のうちの一方の対向側部が位置する側に位置し、
前記伝熱管の前記一端に、前記一方の対向側部の側から前記給水管が接続され、
前記伝熱管の前記他端に、前記一方の対向側部の側から前記出湯管が接続された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器を備えた給湯器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は、主として、板状の複数のフィン、フィンを貫通する伝熱管、伝熱管に接続される給水管および出湯管、外装としての胴板等によって構成される。給湯器では、たとえば、熱交換器の下方に、燃焼ガスを熱交換器に送り込むバーナーが配置されている。伝熱管は、一つの繋がった管として、フィンを貫通しながら往復する態様で、バーナーに近い側（下段）と遠い側（上段）とに配置されている。給水管は、水がバーナーに近い下段に配置された伝熱管から上段に配置された伝熱管へ流れるように、伝熱管の一端側に接続され、その反対の他端側に出湯管が接続されている。

【0003】

このような熱交換器では、伝熱管が延在する方向とほぼ直交する方向の断面において、下段に配置される伝熱管（断面）の数と上段に配置される伝熱管（断面）の数とが同じ数をもって配置される態様と、下段に配置される伝熱管（断面）の数と上段に配置される伝熱管（断面）の数とが異なる数をもって配置される態様とがある。このような、伝熱管が下段と上段とに配置された熱交換器を開示した文献として、特許文献１および特許文献２がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３４９２３４号公報

【特許文献2】特開平０９−２１０４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来から、熱交換器では、燃焼ガスを伝熱管に効率よく接触させて、熱交換器における水と燃焼ガスとの熱交換率を向上させることが求められている。

【0006】

本発明は、そのような熱交換器の開発の一環においてなされたものであり、一つの目的は熱交換率のさらなる向上が図られる熱交換器を提供することであり、他の目的は、そのような熱交換器を備えた給湯器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る熱交換器は、複数のフィンと伝熱管とを有している。複数のフィンは、それぞれ主表面を有し、主表面と交差する第１方向に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。伝熱管は、複数のフィンを貫通するように第１方向に沿ってそれぞれ延在する複数の貫通管を含み、一つの繋がった管として配置されている。伝熱管は、第１段部と第２段部とを備えている。第１段部では、複数の貫通管のうち、複数の第１貫通管が、第１方向と交差する第２方向に沿ってそれぞれ配置されている。第２段部では、複数の貫通管のうち、複数の第２貫通管が、第２方向に沿ってそれぞれ配置されている。複数の第１貫通管を配置させるピッチと複数の第２貫通管を配置させるピッチとは異なる。第１段部および第２段部は、第２方向に沿って配置されている複数の第１貫通管のうち、一方の端に位置する第１貫通管の中心と他方の端に位置する第１貫通管の中心とを結ぶ線分の第１垂直二等分線に対して、第２方向に沿って配置されている複数の第２貫通管のうち、一方の端に位置する第２貫通管の中心と他方の端に位置する第２貫通管の中心とを結ぶ線分の第２垂直二等分線が他方の側にずれるように、配置されている。

【0008】

本発明に係る熱交換器によれば、複数の第１貫通管のうち、一方の端に位置する第１貫通管の中心と他方の端に位置する第１貫通管の中心とを結ぶ線分の第１垂直二等分線に対して、複数の第２貫通管のうち、一方の端に位置する第２貫通管の中心と他方の端に位置する第２貫通管の中心とを結ぶ線分の第２垂直二等分線が、他方の側にずれるように配置されている。これにより、伝熱管に効率よく燃焼ガスを接触させることができ、熱交換率を向上させることができる。

【0009】

また、複数の第１貫通管のそれぞれは、複数の第１貫通管を配置させるピッチとして第１ピッチをもって配置され、複数の第２貫通管のそれぞれは、複数の第２貫通管を配置させるピッチとして第２ピッチをもって配置され、第２ピッチは第１ピッチよりも短く設定されていることが好ましい。

【0010】

これにより、伝熱管にさらに効率よく燃焼ガスを接触させることができ、熱交換率を向上させることができる。

【0011】

さらに、第２方向に沿って配置されている複数の第１貫通管のうち、一方の端に位置する第１貫通管と、第２方向に沿って配置されている複数の第２貫通管のうち、一方の端に位置する第２貫通管とのピッチは、第２ピッチに設定されていることが好ましい。

【0012】

これにより、熱交換器のコスト削減と小型化に寄与することができる。
本発明に係る給湯器は、上記熱交換器を備えた給湯器であって、燃焼部と排気集合筒とを備えている。燃焼部は、熱交換器に燃焼ガスを送り込む。排気集合筒は、熱交換器を挟んで、燃焼部が配置されている側とは反対側に配置され、熱交換器において熱交換された後の燃焼ガスが流出される流出口を有する。第１段部は、燃焼部から相対的に近い側に位置する。第２段部は、燃焼部から相対的に遠い側に位置する。流出口は他方の側に配置されて、第２垂直二等分線は、第１垂直二等分線に対して、流出口が配置されている側にずらされている。

【0013】

本発明に係る給湯器によれば、上記熱交換器を備えていることで、熱交換率の向上が図られる。

【0014】

また、複数のフィンを取り囲むように配置され、第１方向に間隔を隔てて対向する一対の対向側部を含む胴板と、給水管および出湯管とを備え、第１貫通管の数と、第２貫通管の数は同じであり、伝熱管の一端と他端の双方は、一対の対向側部のうちの一方の対向側部が位置する側に位置し、伝熱管の一端に、一方の対向側部の側から給水管が接続され、伝熱管の他端に、一方の対向側部の側から出湯管が接続されていることが好ましい。

【0015】

これにより、給水管と出湯管とを繋ぐバイパス管の長さを短くすることができ、コストの削減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態に係る給湯器の構成を示す概略図である。

【図2】同実施の形態において、給湯器における、バーナー、一次熱交換器および二次熱交換器を示す第１の斜視図である。

【図3】同実施の形態において、給湯器における、バーナー、一次熱交換器および二次熱交換器を示す第２の斜視図である。

【図4】同実施の形態において、一次熱交換器、排気集合筒および二次熱交換器の構造を示す部分断面斜視図である。

【図5】同実施の形態において、一次熱交換器の構造を示す第１の斜視図である。

【図6】同実施の形態において、一次熱交換器の構造を示す第２の斜視図である。

【図7】同実施の形態において、一次熱交換器の、伝熱管が延在する方向と直交する方向の断面図である。

【図8】比較例に係る給湯器における一次熱交換器の、伝熱管が延在する方向と直交する方向の断面図である。

【図9】比較例に係る給湯器の一次熱交換器における燃焼ガスの流れを示す図である。

【図10】同実施の形態において、給湯器の一次熱交換器における燃焼ガスの流れを示す図である。

【図11】同実施の形態において、変形例に係る給湯器における一次熱交換器の、伝熱管が延在する方向と直交する方向の断面図である。

【図12】同実施の形態において、変形例に係る給湯器の一次熱交換器における燃焼ガスの流れを示す図である。

【図13】同実施の形態において、伝熱管の配置関係を説明するための図である。

【図14】同実施の形態において、他の変形例に係る給湯器の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

実施の形態に係る熱交換器を備えた給湯器について説明する。図１に示すように、給湯器１の筺体２内には、燃焼ガスを供給するバーナー３、バーナー３に空気を送り込む燃焼ファン６、燃焼ガスによって熱交換を行う一次熱交換器１１および二次熱交換器２１が設けられている。なお、本発明（請求項）に係る熱交換器は、一次熱交換器１１に対応し、二次熱交換器２１は対応しない。バーナー３には、ガス管５が接続されている。二次熱交換器２１には、給水管３１ａが接続され、一次熱交換器１１には、二次熱交換器２１を経た給水管３１ｂと出湯管３３とが接続されている。その給水管３１ｂと出湯管３３との間にバイパス管３５が接続されている。また、二次熱交換器２１において生じたドレンを排出するドレン管２５が設けられている。

【0018】

次に、一次熱交換器１１とその周辺の構造について、具体的に説明する。図２および図３に示すように、バーナーケース４内にバーナー３が収容されている。バーナーケース４の下部に燃焼ファン６が取り付けられている。さらに、図４に示すように、一次熱交換器１１は、収容ケースとしての胴板１７内に収容されている。一次熱交換器１１の上に排気集合筒２３が配置されている。排気集合筒２３には、一次熱交換器１１を経た燃焼ガスを二次熱交換器２１へ供給するための流出口２３ａが形成されている。二次熱交換器２１には、複数の水管２１ａと、燃焼ガスを排気する排気口２１ｂが設けられている。

【0019】

次に、一次熱交換器１１の構造についてさらに詳しく説明する。図５および図６に示すように、一次熱交換器１１では、主表面を有する複数のフィン１３が、主表面とほぼ直交する方向に互いに間隔を隔てて配置されている。なお、図面では、簡略化と説明の便宜上、両端と中央付近にそれぞれ位置するフィン１３が示されている。その複数のフィン１３を貫通しながら往復する態様で、バーナー３（図２、図３参照）に相対的に近い下段と遠い上段とに、伝熱管１５が一つの繋がった管として配置されている。伝熱管１５の管径は、たとえば、１６ｍｍφとされる。

【0020】

伝熱管１５は、複数のフィン１３を貫通するように延在する貫通管としての直管１６ａと、隣り合う直管１６ａ同士を繋ぐＵ字管１６ｂによって形成されている。その伝熱管１５には、下段の伝熱管１５ａから上段の伝熱管１５ｂに向かって水が流れるように、一端側に給水管３１ｂが接続され、他端側に出湯管３３が接続されている（図６の矢印を参照）。

【0021】

次に、伝熱管１５の配置構造について説明する。図７に示すように、下段の伝熱管１５ａでは、直管１６ａが、その延在する方向（第１方向）とほぼ直交する方向（第２方向）に沿って、第１ピッチＰ１をもってそれぞれ配置されている。上段の伝熱管１５ｂでは、直管１６ａが、第２方向に沿って、第１ピッチＰ１よりも短い第２ピッチＰ２をもってそれぞれ配置されている。下段の直管１６ａ（伝熱管１５ａ）の数と、上段の直管１６ａ（伝熱管１５ｂ）の数は同じ数（４本）とされる。

【0022】

また、第２方向に沿ってそれぞれ配置された下段の伝熱管１５ａと上段の伝熱管１５ｂのうち、一方（前方）の端にそれぞれ位置する下段の伝熱管１５ａ（直管１６ａ）と上段の伝熱管１５ｂ（直管１６ａ）とのピッチは、第２ピッチＰ２とされる。第１ピッチＰ１は、たとえば、３２ｍｍとされ、第２ピッチＰ２は、たとえば、２８ｍｍとされる。

【0023】

ここで、第２方向に沿って配置された下段の伝熱管１５ａ（直管１６ａ）のうち、一方（前方）の端に位置する伝熱管１５ａ（直管１６ａ）の中心と、他方（後方）の端に位置する伝熱管１５ａ（直管１６ａ）の中心とを結ぶ線分Ｓ１の垂直二等分線を垂直二等分線Ｖ１とする。また、第２方向に沿って配置された上段の伝熱管１５ｂ（直管１６ａ）のうち、一方（前方）の端に位置する伝熱管１５ｂ（直管１６ａ）の中心と、他方（後方）の端に位置する伝熱管１５ｂ（直管１６ａ）の中心とを結ぶ線分Ｓ２の垂直二等分線を垂直二等分線Ｖ２とする。

【0024】

そうすると、この給湯器１の一次熱交換器１１では、上段の伝熱管１５ｂおよび下段の伝熱管１５ａは、垂直二等分線Ｖ１に対して垂直二等分線Ｖ２が他方（後方）の側へずれるように配置されている。すなわち、上段の伝熱管１５ｂは、下段の伝熱管１５ａに対して、流出口２３ａが設けられている後方の側にずれるように配置されている。本給湯器１の一次熱交換器１１は上記のように構成される。

【0025】

次に、上述した給湯器の動作について説明する。運転スイッチをオンにし、給水管３１ａに所定量の水を流すことによって、燃焼ファン６が回転を始め、バーナー３（図２または図３参照）が点火して、バーナー３から上方に向かって燃焼ガスが送り出される。送り出された燃焼ガスは、一次熱交換器１１が配置された胴板１７内を流れ、次に、排気集合筒２３の流出口２３ｂを経て二次熱交換器２１内を流れ（図１０の矢印Ｙを参照）、その後、排気口２１ｂから外へ排気される。

【0026】

一方、給水管３１ａから送られる水は、まず、二次熱交換器２１の水管２１ａを流れる。二次熱交換器２１を流れる間に、燃焼ガス（潜熱）によって水が予備加熱される。次に、予備加熱された水は、給水管３１ｂを経て一次熱交換器１１へ送られる。一次熱交換器１１へ送られた予備加熱された水は、下段の伝熱管１５ａを流れ、次に、上段の伝熱管１５ｂを流れる。その伝熱管１５を水が流れる間に、フィン１３とフィン１３との隙間を流れる燃焼ガス（顕熱）と水との間で熱交換が行われ、予備加熱された水が所定の温度にまで加熱される。所定の温度に加熱された湯は、出湯管３３を経て給湯器１の外へ送り出される。こうして、給湯器１として、所定の温度の湯を供給することができる。

【0027】

上述した一次熱交換器１１を備えた給湯器１の作用効果について、比較例に係る給湯器の場合と対比して説明する。

【0028】

図８に示すように、比較例に係る給湯器１０１の一次熱交換器１１１における伝熱管１１５では、下段の直管１１６ａ（伝熱管１１５ａ）の数と、上段の直管１１６ａ（伝熱管１１５ｂ）の数は同じ数とされる。下段の伝熱管１１５ａ（直管１１６ａ）が、その延在する方向（第１方向）とほぼ直交する方向（第２方向）に沿ってピッチＰＰ１をもってそれぞれ配置されている。上段の伝熱管１１５ｂ（直管１１６ａ）は、第２方向に沿ってピッチＰＰ２をもってそれぞれ配置されている。ピッチＰＰ１とピッチＰＰ２とは同じピッチとされる。

【0029】

ここで、第２方向に沿って配置された下段の伝熱管１１５ａ（直管１１６ａ）のうち、一方（前方）の端に位置する伝熱管１１５ａ（直管１１６ａ）の中心と、他方（後方）の端に位置する伝熱管１１５ａ（直管１１６ａ）の中心とを結ぶ線分ＳＳ１の垂直二等分線を垂直二等分線ＶＶ１とする。また、第２方向に沿って配置された上段の伝熱管１１５ｂ（直管１１６ａ）のうち、一方（前方）の端に位置する伝熱管１１５ｂ（直管１１６ａ）の中心と、他方（後方）の端に位置する伝熱管１１５ｂ（直管１１６ａ）の中心とを結ぶ線分ＳＳ２の垂直二等分線を垂直二等分線ＶＶ２とする。

【0030】

そうすると、比較例に係る給湯器１０１では、上段の伝熱管１１５ｂおよび下段の伝熱管１１５ａは、垂直二等分線ＶＶ１と垂直二等分線ＶＶ２とがほぼ一致するように配置されている。

【0031】

その一次熱交換器１１１の上方には、排気集合筒１２３が配置されている。排気集合筒１２３には、一次熱交換器１１１を流れた燃焼ガスを二次熱交換器１２１へ送り出す流出口１２３ａが形成されている。排気集合筒１２３は、その流出口１２３ａが後方（紙面に向かって右側）の側に位置するように配置されている。なお、給湯器１０１として、これ以外の構成については、図２等に示す給湯器１と同様なので、必要である場合を除き、その説明を繰り返さないこととする。

【0032】

次に、比較例に係る給湯器１０１の動作について説明する。図９に示すように、バーナー１０３から上方に向かって送り出された燃焼ガスは、まず、一次熱交換器１１１が配置された胴板１１７内を流れ、次に、排気集合筒１２３の流出口１２３ａから二次熱交換器１２１へ送られ（矢印ＹＹを参照）、その後、排気口１２１ａから外へ排出される。

【0033】

一方、二次熱交換器１２１によって予備加熱されて一次熱交換器１１１に送られた水は、伝熱管１１５を流れる間に、燃焼ガスによって所定の温度にまで加熱される。このとき、フィン１１３とフィン１１３との隙間を流れる燃焼ガスと、そのフィン１１３を貫通する伝熱管１１５を流れる水との間で熱交換が行われる。

【0034】

比較例に係る給湯器１０１では、下段の伝熱管１１５ａの垂直二等分線ＶＶ１と上段の伝熱管１１５ｂの垂直二等分線ＶＶ２とが、ほぼ一致するように、下段の伝熱管１１５ａと上段の伝熱管１１５ｂが配置されている。この伝熱管１１５ａ、１１５ｂの配置に対して、燃焼ガスは、流出口１２３ａから二次熱交換器１２１へ送られるため、燃焼ガスは、バーナー１０３から流出口１２３ａに向かって大局的（または支配的）に流れることになり、胴板１１７内では、この燃焼ガスの流れが主流になる。

【0035】

このため、燃焼ガスの流れの下流側に配置された上段の伝熱管１１５ｂのうち、流出口１２３ａが配置されている側とは反対側の前方（紙面に向かって左側）の側に位置する伝熱管１１５ｂには、燃焼ガスが良好に接触せず、一次熱交換器１１１の熱交換率を上げるのを阻害する要因となる。一方、流出口１２３ａが配置されている側（後方）では、流出口１２３ａへ向かって大局的に流れる燃焼ガスによって、胴板１１７の温度が過度に上昇するおそれがある。

【0036】

比較例に対して、実施の形態に係る給湯器１では、図７に示すように、上段の伝熱管１５ｂおよび下段の伝熱管１５ａは、垂直二等分線Ｖ１に対して垂直二等分線Ｖ２が他方（後方）の側へずれるように配置されて、燃焼ガスの流れの下流側に位置する上段の伝熱管１５ｂが、上流側に位置する下段の伝熱管１５ａに対して、流出口２３ａが設けられている後方の側にずれるように配置されている。

【0037】

これにより、図１０に示すように、燃焼ガスの大局的な流れ（主流）の中に、より多くの伝熱管１５ａ、１５ｂが配置されることになる。その結果、燃焼ガスを伝熱管１５ａ、１５ｂに確実に接触させることができ、一次熱交換器１１の熱交換率を上げることができる。また、一次熱交換器１１の熱交換率が上げられることで、一次熱交換器１１の小型化、ひいては給湯器１の小型化に寄与することができる。

【0038】

さらに、燃焼ガスの流れの下流側に位置する上段の伝熱管１５ｂが、流出口２３ａが設けられている後方の側に近づくことで、後方の側での熱交換率が上がり、胴板１７の温度が過度に上昇するのも抑制することができる。

【0039】

また、実施の形態に係る給湯器１の一次熱交換器１１では、第２方向に沿ってそれぞれ配置された下段の伝熱管１５ａと上段の伝熱管１５ｂのうち、一方（前方）の端にそれぞれ位置する下段の伝熱管１５ａと上段の伝熱管１５ｂとのピッチを、第２ピッチＰ２とすることで、その下段の伝熱管１５ａと上段の伝熱管１５ｂと繋ぐ接続管として、上段の伝熱管１５ｂ同士を繋ぐ接続管を供用することができ、コストの削減に寄与することができる。

【0040】

また、この場合には、一方（前方）の端にそれぞれ位置する下段の伝熱管１５ａと上段の伝熱管１５ｂとのピッチを第１ピッチＰ１とする場合に比べて、一次熱交換器１１の上下方向のサイズを縮めることができて、一次熱交換器１１のコンパクト化にも寄与することができる。

【0041】

さらに、上述した給湯器１では、排気集合筒２３の流出口２３ａが後方側に配置される場合を例に挙げて説明したが、給湯器として、給湯器の後方から燃焼ガスが排出されように、排気口が後方の側に配置されて、流出口が給湯器の前方の側に配置される給湯器でもよい。この給湯器の一次熱交換では、上述した給湯器１の一次熱交換器１１の各フィンを、前後を反転させて配置させればよく、コストの増加を抑えることができる。

【0042】

なお、上述した給湯器１の一次熱交換器１１として、下段の直管１６ａ（伝熱管１５ａ）の数と、上段の直管１６ａ（伝熱管１５ｂ）の数が同じである場合について説明したが、図１１に示すように、下段の直管１６ａ（伝熱管１５ａ）の数と、上段の直管１６ａ（伝熱管１５ｂ）の数が異なっていてもよい。

【0043】

この給湯器１の一次熱交換器１１では、下段の直管１６ａ（伝熱管１５ａ）の数は４本とされ、上段の直管１６ａ（伝熱管１５ｂ）の数は３本とされる。下段の伝熱管１５ａ（直管１６ａ）は、第１ピッチＰ１をもってそれぞれ配置されている。上段の伝熱管１５ｂ（直管１６ａ）は、第１ピッチＰ１よりも長い第２ピッチＰ２をもってそれぞれ配置されている。

【0044】

上段の伝熱管１５ｂおよび下段の伝熱管１５ａは、垂直二等分線Ｖ１に対して垂直二等分線Ｖ２が他方（後方）の側へずれるように配置されて、上段の伝熱管１５ｂは、下段の伝熱管１５ａに対して、流出口２３ａが設けられている後方の側にずれるように配置されている。

【0045】

図１２に示すように、変形例に係る給湯器１の一次熱交換器１１においても、上段の伝熱管１５ｂが、下段の伝熱管１５ａに対して、流出口２３ａが設けられている後方の側にずれるように配置されていることで、燃焼ガスの大局的な流れ（主流）の中に、より多くの伝熱管１５ａ、１５ｂが配置されることになる。その結果、燃焼ガスを伝熱管１５ａ、１５ｂに確実に接触させることができ、一次熱交換器１１の熱交換率を上げることができる。また、一次熱交換器１１の熱交換率が上げられることで、一次熱交換器１１の小型化、ひいては給湯器１の小型化に寄与することができる。

【0046】

このように、実施の形態に係る給湯器１の一次熱交換器１１では、上段の伝熱管１５ｂおよび下段の伝熱管１５ａは、垂直二等分線Ｖ１に対して垂直二等分線Ｖ２が、流出口２３ａが配置されている後方の側へずれるように配置されていることを述べたが、発明者らは、伝熱管１５の管径を、たとえば、１６ｍｍφとして、そのずれ量を検討した。その結果、図１３に示すように、垂直二等分線Ｖ１に対する垂直二等分線Ｖ２のずれ量Ｄが、１ｍｍ以上あれば、所望の効果が得られることがわかった。

【0047】

なお、図６に示すように、下段の伝熱管１５ａの数と上段の伝熱管１５ｂの数とが同じ数の一次熱交換器１１では、給水管３１ｂが接続される伝熱管１５の一端と、出湯管３３が接続される伝熱管１５の他端との双方を、第１方向に延在する伝熱管１５（直管１６ａ）の一方の側に配置させることができる。

【0048】

これにより、図３に示すように、給水管３１ｂと出湯管３３とを、一次熱交換器を取り囲む胴板１７のうち、伝熱管の一端と他端とが位置する側の一つの側部に取り付ければよいことになる。その結果、伝熱管の一端と他端とが互いに対向するように位置する場合と比べて、給水管３１ｂと出湯管３３とを繋ぐバイパス管３５の長さを短くすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、バイパス管３５とは、所望の湯温の湯を供給するために、熱交換器で加熱された水（湯）に対して、給水された水を加熱せずに混合するための管である。

【0049】

また、上述した給湯器では、バーナーの上方に一次熱交換器が配置された給湯器を例に挙げて説明した（図１参照）。給湯器としては、このタイプのもの限られず、図１４に示すように、バーナー３の下方に一次熱交換器１１が配置された給湯器でもよい。この場合には、一次熱交換器１１の下方に二次熱交換器２１が配置されることになる。このタイプの燃焼方式は、主に燃料として石油を用いる給湯器に適用されるため、バーナー３には燃料管７が接続されている。

【0050】

さらに、上述した給湯器１の一次熱交換器１１では、伝熱管１５の配置として下段と上段との２段の配置を例に挙げて説明したが、３段以上の配置にしてもよい。特に、２段の配置の場合には、一次熱交換器１１のコンパクト化に寄与することができる。また、伝熱管１５の管径およびピッチとして挙げた数値は一例であって、これに限定されるものではない。

【0051】

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、複数のフィンを貫通する伝熱管を備えた熱交換器に有効に利用される。

【符号の説明】

【0053】

１ 給湯器、２ 筺体、３ バーナー、４ バーナーケース、５ ガス管、６ 燃焼ファン、７ 燃料管、１１ 一次熱交換器、１３ フィン、１５ 伝熱管、１５ａ 下段の伝熱管、１５ｂ 上段の伝熱管、１６ａ 直管、１６ｂ Ｕ字管、１７ 胴板、２１ 二次熱交換器、２１ａ 水管、２１ｂ 排気口、２３ 排気集合筒、２３ａ 流出口、２５ ドレン管、３１ａ、３１ｂ 給水管、３３ 出湯管、３５ バイパス管、Ｓ１、Ｓ２ 線分、Ｖ１、Ｖ２ 垂直二等分線、Ｙ 矢印。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】