(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】
(24)【登録日】2024-08-28
(45)【発行日】2024-09-05
(54)【発明の名称】プレート式熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 3/08 20060101AFI20240829BHJP
F28D 9/00 20060101ALI20240829BHJP
F28F 9/02 20060101ALI20240829BHJP
F24H 9/00 20220101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
F28F3/08 311
F28D9/00
F28F9/02 Z
F24H9/00 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020149526
(22)【出願日】2020-09-07
(65)【公開番号】P2022044083
(43)【公開日】2022-03-17
【審査請求日】2023-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000115854
【氏名又は名称】リンナイ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111257
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 栄二
(74)【代理人】
【識別番号】100110504
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 智裕
(72)【発明者】
【氏名】小野 貴大
【審査官】古川 峻弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０２６９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１３０９８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２５３２８８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｄ ９／００－９／０４
Ｆ２８Ｆ ３／００－３／１４，９／００－９／２６
Ｆ２４Ｈ １／００－１５／４９３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの熱交換体を有する複数のブロックが積層されて構成されるプレート式熱交換器であって、前記熱交換体は、前記熱交換体の内部空間を流通する熱媒と前記熱交換体の外部を流通する燃焼排気との間で熱交換を行うように構成され、
前記複数のブロックにおける各ブロックには、前記熱媒を前記各ブロックへ導入する導入口と、前記熱媒を前記各ブロックから導出する導出口とが設けられ、
前記複数のブロックにおける隣接するブロックは、前記熱媒が一方のブロックの前記導出口から他方のブロックの前記導入口に流通するように接続され、
前記隣接するブロックは、前記一方のブロックの前記熱交換体の内部空間を流通する前記熱媒の流路方向が、前記他方のブロックの前記熱交換体の内部を流通する前記熱媒のそれと異なるように構成され、
前記プレート式熱交換器の一部を貫通するように、前記熱交換体の積層方向の一端側から他端側に向かって配管が挿通され、
前記配管の他端側端部は、前記配管が最も他端側に位置する他端ブロックを構成する前記熱交換体の前記内部空間と連通するように、前記他端ブロックの前記導入口または前記導出口のいずれか一方の開口に挿通され、
前記配管の前記他端側端部が挿通される前記他端ブロックの前記開口には、その開口縁から前記他端ブロックの前記一端側に隣接するブロックの前記熱交換体の前記内部空間内に向かって突出する立設壁が設けられているプレート式熱交換器。
【請求項2】
請求項１に記載のプレート式熱交換器において、前記配管に設けられた配管側位置決め部と最も一端側に位置する一端ブロックに設けられたブロック側位置決め部とが当接することによって、前記一端ブロックからの前記配管の挿通長が規制され、
前記配管は、前記配管側位置決め部から他端側開口部までの第１長さＬ１が、前記ブロック側位置決め部から前記立設壁の基端部までの第２長さＬ２よりも長くなるように設定されているプレート式熱交換器。
【請求項3】
請求項２に記載のプレート式熱交換器において、前記他端ブロックは、前記配管が挿通される前記開口の周縁部に、前記一端側に向かって凹となる凹部を有し、
前記配管は、前記第１長さＬ１が、前記第２長さＬ２と前記凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように設定されているプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換体を有する複数のブロックを積層して構成されるプレート式熱交換器に関する。
【背景技術】
【0002】
上熱交換プレートと下熱交換プレートとが接合された複数の熱交換体を備えるプレート式熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１）。各熱交換体は、上熱交換プレートと下熱交換プレートとの間に熱媒が流通する内部空間と、内部空間を非連通状態で貫通し、燃焼排気が上下方向に流通する複数の貫通孔とを有する。
【0003】
特許文献１におけるプレート式熱交換器は、少なくとも１つの熱交換体を有する複数のブロックを上下方向に積層することにより構成されている。また、上下方向で隣接するブロックは、熱媒が流通するように互いに連通されている。さらに、隣接するブロックは、一方のブロックを流通する熱媒の流路方向が、他方のブロックを流通する熱媒のそれと異なるように構成されている。これにより、熱交換器内を流通する熱媒の流路がブロックの段数に応じて長くなり、熱効率を高めることができる。
【0004】
また、上記プレート式熱交換器では、燃焼排気のガス流路の最下流に位置する最下流ブロックの導入口を構成する最下流熱交換体の１つの開口に熱媒を供給する流入管が挿通されている。さらに、最下流熱交換体よりも燃焼排気のガス流路の上流側の熱交換体には、最下流熱交換体の他の１つの開口に対応する位置に開口が設けられている。そして、最下流熱交換体の他の１つの開口から最上流ブロックの導出口を構成する熱交換体の１つの開口まで流出管を挿通させて、導出口を有する熱交換体の内部空間と流出管とを連通させている。従って、このプレート式熱交換器では、流入管から最下流ブロックへ流入する熱媒は、最下流ブロックから最上流ブロックに向かって流れ、最上流ブロックの導出口から流出管に流出する。そして、流出管に流出する熱媒は、流出管を流下し、プレート式熱交換器の外部に流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２０－８５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１のプレート式熱交換器を製造する場合、多数の上下熱交換プレートを積層させて、上下熱交換プレートの所定箇所をロウ材等の接合手段により接合する必要がある。そのため、組付け誤差が生じやすく、製品ごとに流出管が挿通される熱交換器側の長さが変化して、流出管の上端部が最上流ブロックの導出口に挿通されない場合がある。このような流出管の上端部が最上流ブロックの導出口に届いていない状態で熱媒が熱交換器内を流通すると、流出管が最上流ブロックの導出口が設けられた熱交換体よりも燃焼排気のガス流路の下流側の熱交換体の内部空間と連通して、最上流ブロックよりも下流側の熱交換体から流出管に熱媒が短絡して流出する。その結果、最上流ブロックへの熱媒の流入量が低下して、熱効率が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、本発明の目的は、高熱効率のプレート式熱交換器を提供することにある。
【0008】
本発明によれば、
少なくとも１つの熱交換体を有する複数のブロックが積層されて構成されるプレート式熱交換器であって、
前記熱交換体は、前記熱交換体の内部空間を流通する熱媒と前記熱交換体の外部を流通する燃焼排気との間で熱交換を行うように構成され、
前記複数のブロックにおける各ブロックには、前記熱媒を前記各ブロックへ導入する導入口と、前記熱媒を前記各ブロックから導出する導出口とが設けられ、
前記複数のブロックにおける隣接するブロックは、前記熱媒が一方のブロックの前記導出口から他方のブロックの前記導入口に流通するように接続され、
前記隣接するブロックは、前記一方のブロックの前記熱交換体の内部空間を流通する前記熱媒の流路方向が、前記他方のブロックの前記熱交換体の内部を流通する前記熱媒のそれと異なるように構成され、
前記プレート式熱交換器の一部を貫通するように、前記熱交換体の積層方向の一端側から他端側に向かって配管が挿通され、
前記配管の他端側端部は、前記配管が最も他端側に位置する他端ブロックを構成する前記熱交換体の前記内部空間と連通するように、前記他端ブロックの前記導入口または前記導出口のいずれか一方の開口に挿通され、
前記配管の前記他端側端部が挿通される前記他端ブロックの前記開口には、その開口縁から前記他端ブロックの前記一端側に隣接するブロックの前記熱交換体の前記内部空間内に向かって突出する立設壁が設けられているプレート式熱交換器が提供される。
少なくとも１つの熱交換体を有する複数のブロックが積層されて構成されるプレート式熱交換器であって、
前記熱交換体は、前記熱交換体の内部空間を流通する熱媒と前記熱交換体の外部を流通する燃焼排気との間で熱交換を行うように構成され、
前記複数のブロックにおける各ブロックには、前記熱媒を前記各ブロックへ導入する導入口と、前記熱媒を前記各ブロックから導出する導出口とが設けられ、
前記複数のブロックにおける隣接するブロックは、前記熱媒が一方のブロックの前記導出口から他方のブロックの前記導入口に流通するように接続され、
前記隣接するブロックは、前記一方のブロックの前記熱交換体の内部空間を流通する前記熱媒の流路方向が、前記他方のブロックの前記熱交換体の内部を流通する前記熱媒のそれと異なるように構成され、
前記プレート式熱交換器の一部を貫通するように、前記熱交換体の積層方向の一端側から他端側に向かって配管が挿通され、
前記配管の他端側端部は、前記配管が最も他端側に位置する他端ブロックを構成する前記熱交換体の前記内部空間と連通するように、前記他端ブロックの前記導入口または前記導出口のいずれか一方の開口に挿通され、
前記配管の前記他端側端部が挿通される前記他端ブロックの前記開口には、その開口縁から前記他端ブロックの前記一端側に隣接するブロックの前記熱交換体の前記内部空間内に向かって突出する立設壁が設けられているプレート式熱交換器が提供される。
【0009】
上記プレート式熱交換器によれば、他端ブロックは配管の他端側端部が挿通される開口の開口縁に一端側に向かって突出する立設壁を有するから、組付け誤差により配管の他端側端部が開口の開口縁まで届かない場合でも、他端側端部を立設壁に挿通させることができる。これにより、他端ブロック以外の他のブロックの熱交換体の内部空間と配管との連通を抑制することができる。従って、他端ブロックへの熱媒の流入量の低下を防止して、高い熱効率を得ることができる。
【0010】
好ましくは、上記プレート式熱交換器において、
前記配管に設けられた配管側位置決め部と最も一端側に位置する一端ブロックに設けられたブロック側位置決め部とが当接することによって、前記一端ブロックからの前記配管の挿通長が規制され、
前記配管は、前記配管側位置決め部から他端側開口部までの第１長さＬ１が、前記ブロック側位置決め部から前記立設壁の基端部までの第２長さＬ２よりも長くなるように設定される。
前記配管に設けられた配管側位置決め部と最も一端側に位置する一端ブロックに設けられたブロック側位置決め部とが当接することによって、前記一端ブロックからの前記配管の挿通長が規制され、
前記配管は、前記配管側位置決め部から他端側開口部までの第１長さＬ１が、前記ブロック側位置決め部から前記立設壁の基端部までの第２長さＬ２よりも長くなるように設定される。
【0011】
上記プレート式熱交換器によれば、配管側位置決め部から他端側開口部までの第１長さＬ１がブロック側位置決め部から立設壁の基端部までの第２長さＬ２よりも長くなるように配管が設定されているから、配管側位置決め部がブロック側位置決め部に当接したとき、立設壁の基端部よりも他端側に配管の他端側開口部を配置させることができる。これにより、確実に他端ブロックの熱交換体以外の他の熱交換体の内部空間と配管との連通を抑制することができる。
【0012】
好ましくは、上記プレート式熱交換器において、
前記他端ブロックは、前記配管が挿通される前記開口の周縁部に、前記一端側に向かって凹となる凹部を有し、
前記配管は、前記第１長さＬ１が、前記第２長さＬ２と前記凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように設定される。
前記他端ブロックは、前記配管が挿通される前記開口の周縁部に、前記一端側に向かって凹となる凹部を有し、
前記配管は、前記第１長さＬ１が、前記第２長さＬ２と前記凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように設定される。
【0013】
上記プレート式熱交換器によれば、第１長さＬ１が第２長さＬ２と開口の周縁部の凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように配管が設定されているから、配管側位置決め部がブロック側位置決め部に当接したとき、配管の他端側開口部が凹部よりも他端側に突出するのを防止することができる。これにより、開口が設けられている熱交換体の内部空間への配管の突出量が規制されるから、他端ブロックの開口へ配管の他端側端部を確実に挿通させることができるとともに、開口近傍の内部空間を流れる熱媒の流路抵抗の増加を抑えることができる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように、本発明によれば、プレート式熱交換器の製造において組付け誤差が生じても、他端ブロックの開口に確実に配管の他端側端部を挿通させることができる。これにより、他端ブロックの熱交換体以外の熱交換体の内部空間と配管との連通を抑制できるから、高熱効率のプレート式熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本実施の形態に係るプレート式熱交換器及びそれを備える熱源機について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【0017】
図１に示すように、本実施の形態に係る熱源機は、流入管２０から熱交換器１内に流入する水（熱媒）を、バーナ３１で生成される燃焼排気により加熱し、流出管２１を通じてカランやシャワーなどの温水利用先（図示せず）に供給する給湯器である。図示しないが、給湯器は、ケーシング内に組み込まれる。なお、熱媒として、他の熱媒（例えば、不凍液）が用いられてもよい。
【0018】
この給湯器では、上方から順に、バーナ３１の外郭を構成するバーナボディ３、燃焼室２、熱交換器１、及びドレン受け４０が配設される。また、バーナボディ３の一方側方（図１では、右側）には、バーナボディ３内に燃料ガスと空気との混合ガスを送り込む燃焼ファンを備えるファンケース４が配設される。また、バーナボディ３の他方側方（図１では、左側）には、ドレン受け４０と連通する排気ダクト４１が配設される。排気ダクト４１は、ドレン受け４０に排出される燃焼排気を給湯器の外部に排出する。
【0019】
なお、本明細書では、ファンケース４及び排気ダクト４１がバーナボディ３の側方にそれぞれ配置された状態で給湯器を見たとき、奥行方向が前後方向に対応し、幅方向が左右方向に対応し、高さ方向が上下方向に対応する。
【0020】
バーナボディ３は、平面視略小判形状を有し、例えば、ステンレス系金属で形成される。図示しないが、バーナボディ３は、下方に開放している。
【0021】
ファンケース４と連通するガス導入部は、バーナボディ３の中央部から上方に突出している。バーナボディ３は、下向きの燃焼面３０を有する平面状のバーナ３１を備える。燃焼ファンを作動させることにより、混合ガスがバーナボディ３内に供給される。
【0022】
バーナ３１は、全一次空気燃焼式であり、例えば、下向きに開口する多数の炎孔（図示せず）を有するセラミックス製の燃焼プレート、または金属繊維をネット状に編み込んだ燃焼マットからなる。バーナボディ３内に供給された混合ガスが、燃焼ファンの給気圧によって、下向きの燃焼面３０から下方へ向けて噴出される。この混合ガスを着火させることにより、バーナ３１の燃焼面３０に火炎が形成され、燃焼排気が生成される。従って、バーナ３１から噴出される燃焼排気は、燃焼室２を介して熱交換器１に送り込まれる。次いで、熱交換器１を通過した燃焼排気は、ドレン受け４０及び排気ダクト４１を通って給湯器の外部に排出される。
【0023】
すなわち、この熱交換器１では、バーナ３１が設けられている上方側が燃焼排気のガス流路の上流側に対応し、バーナ３１が設けられている側と反対側の下方側が燃焼排気のガス流路の下流側に対応する。
【0024】
燃焼室２は、平面視略小判形状を有する。燃焼室２は、例えば、ステンレス系金属で形成される。燃焼室２は、上下に開放するように、一枚の略長方形状の金属板を湾曲させて両端部を接合することにより形成される。
【0025】
図２に示すように、熱交換器１は、平面視略小判形状を有する。熱交換器１は、複数（ここでは、１３層）の薄板状の熱交換体１０が積層されたプレート式熱交換器である。なお、熱交換器１は、その周囲を覆う筐体を有してもよい。
【0026】
図２及び図３に示すように、熱交換器１は、１または複数の熱交換体１０を有する複数（ここでは、４段）のブロック５を上下方向に積み重ねて構成されている（以下、これらのブロック５を総称する場合、単に「ブロック５」という。また、燃焼排気のガス流路に従って、最上段のブロック５を、「最上流ブロック５ａ」、中段のブロック５を、上流側から順に「第１下流側ブロック５ｂ」、「第２下流側ブロック５ｃ」、最下段のブロック５を、「最下流ブロック５ｄ」という）。最上流ブロック５ａ及び第１下流側ブロック５ｂはそれぞれ、１つの熱交換体１０から構成されている。また、第２下流側ブロック５ｃは、５つの熱交換体１０が積層されて構成されており、最下流ブロック５ｄは、６つの熱交換体１０が積層されて構成されている。なお、熱交換器１は、３つ以下または５つ以上のブロック５から構成されてもよい。後述するように、１つのブロック５が複数の熱交換体１０から構成される場合、水は、その１つのブロック５を構成する各熱交換体１０の内部を同一方向に並列に流れる。また、各ブロック５における隣接する熱交換体１０は、水が下方から上方に向かって流れるように相互に連通されている。また、隣接するブロック５は、水が下方から上方に向かって流れるように相互に連通されている。また、隣接するブロック５は、一方のブロック５における各熱交換体１０の内部を流れる水の流路方向が、他方のブロック５における各熱交換体１０の内部を流れる水の流路方向と逆方向となるように構成されている。従って、この熱交換器１は、ブロック５の段数に応じて４つの流路（４パス）を有するように、各ブロック５の水の流路は隣接するブロック５間で折り返されている。これにより、熱交換器１内に長い水の流路が形成され、熱効率を向上させることができる。
【0027】
次に、熱交換体１０の構成について説明する。各熱交換体１０は、上下貫通孔の位置やコーナ部の通水孔の有無などの一部の構成が相違する以外は、共通の構成を有する一組の上熱交換プレート１１と下熱交換プレート１２とを上下方向に重ね合わせて、後述する所定箇所をロウ材等の接合手段で接合することにより形成される。このため、以下では、１つの熱交換体１０の構成を主に説明する。なお、各図面は、必ずしも実際の寸法を示したものでなく、実施形態を限定するものではない。
【0028】
図２及び図４～図６に示すように、上下熱交換プレート１１，１２は、平面視略小判形状を有する。上下熱交換プレート１１，１２は、例えば、所定の厚さを有するステンレス製の金属板から形成される。上下熱交換プレート１１，１２はそれぞれ、コーナ部を除くプレートの略全面に形成された多数の上貫通孔１１ａ，下貫通孔１２ａと、上下貫通孔１１ａ，１２ａの周縁部に形成された上貫通孔フランジ部１１ｃ，下貫通孔フランジ部１２ｃとを有する。
【0029】
上下熱交換プレート１１，１２の周縁にはそれぞれ、上方に向かって突出する上周縁接合部Ｗ１，下周縁接合部Ｗ２が形成されている。上下周縁接合部Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ、上端部が基端部よりも斜め上外方に位置するように上方に向かって所定角度で広がる傾斜壁で形成されている。このため、上下熱交換プレート１１，１２を積層させると、１つの熱交換体１０において、上熱交換プレート１１が下熱交換プレート１２に内嵌する。また、上方の熱交換体１０の下熱交換プレート１２が下方に隣接する熱交換体１０の上熱交換プレート１１に内嵌する。従って、複数の上下熱交換プレート１１，１２を積層させると、上下熱交換プレート１１，１２は、燃焼排気のガス流路方向において、これらの周縁接合部Ｗ１，Ｗ２が所定の高さ重なり合うように配置される（図７参照）。
【0030】
上下熱交換プレート１１，１２は、１つの熱交換体１０において、下周縁接合部Ｗ２と上熱交換プレート１１の下面周縁とを接合させたときに、上下熱交換プレート１１，１２が所定高さの間隙を存して離間するように設定されている。また、上下熱交換プレート１１，１２は、上周縁接合部Ｗ１と上方に隣接する熱交換体１０の下熱交換プレート１２の下面周縁とを接合させたときに、下方の熱交換体１０の上熱交換プレート１１と、上方に隣接する熱交換体１０の下熱交換プレート１２とが所定高さの間隙を存して離間するように設定されている。
【0031】
従って、上下熱交換プレート１１，１２を接合させることにより、所定の高さの内部空間１４が形成される（図３参照）。また、複数の熱交換体１０を接合させることにより、上下に隣接する熱交換体１０の間には、所定の高さの排気空間１５が形成される（図３参照）。
【0032】
上下熱交換プレート１１，１２の周縁領域を除いた領域には、平面視略正方形状の上下貫通孔１１ａ，１２ａが前後及び左右方向に所定の間隔で千鳥状に開設されている。平面視略正方形状の上下貫通孔１１ａ，１２ａの周縁部に形成された上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃは、上下貫通孔１１ａ，１２ａの開口縁から周方向外方に略水平に広がり、平面視略正方形状の外形を有する。また、上下熱交換プレート１１，１２の周縁領域には、平面視略五角形状の上下貫通孔１１ａ，１２ａが前後または左右方向に所定の間隔で開設されている。平面視略五角形状の上下貫通孔１１ａ，１２ａの周縁部に形成された上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃは、上下貫通孔１１ａ，１２ａの開口縁から周方向外方に略水平に広がり、平面視略五角形状の外形を有する。上下貫通孔１１ａ，１２ａは、略円形状や略楕円形状などの他の形状を有してもよい。なお、全ての上下貫通孔１１ａ，１２ａは同一の大きさ及び形状を有してもよいし、全ての上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃは同一の大きさ及び形状を有してもよい。
【0033】
上下貫通孔１１ａ，１２ａ及び上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃはそれぞれ、上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされたときに相互に対応する位置に形成されている。また、上下貫通孔１１ａ，１２ａ及び上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃは、絞り加工により、上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされたときに対向する上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃが面接触するように、内方に突出する段差部の底面に形成されている。
【0034】
従って、上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされた状態で、上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃがロウ材等の接合手段により接合されると、上下貫通孔フランジ部１１ｃ，１２ｃによって内部空間１４を閉塞するフランジ部１６が形成される（図７参照）。また、上下貫通孔１１ａ，１２ａによって内部空間１４を非連通状態で貫通する貫通孔１３が形成される。
【0035】
最上層の熱交換体１０（以下、「最上流熱交換体１０ａ」という）の上熱交換プレート１１を除いて、上下熱交換プレート１１，１２はそれぞれ、少なくとも１つのコーナ部に、上通水孔１１ｅ，下通水孔１２ｅを有する。１つの熱交換体１０を形成する上下熱交換プレート１１，１２の少なくとも１つのコーナ部に設けられた上下通水孔１１ｅ，１２ｅは、上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされたとき、上下熱交換プレート１１，１２の間に形成される内部空間１４と連通するように開口している。
【0036】
上下通水孔１１ｅ，１２ｅの周縁部にはそれぞれ、上下通水孔１１ｅ，１２ｅの開口縁１１ｈ，１２ｈから周方向外方に略水平に広がる上通水孔フランジ部１１ｆ，下通水孔フランジ部１２ｆが形成されている。上通水孔１１ｅ及び上通水孔フランジ部１１ｆはそれぞれ、隣接する熱交換体１０が重ね合わされたときに隣接する熱交換体１０の下通水孔１２ｅ及び下通水孔フランジ部１２ｆと相互に対応する位置に形成されている。また、上通水孔１１ｅ及び上通水孔フランジ部１１ｆは、絞り加工により、上熱交換プレート１１と上方に隣接する熱交換体１０の下熱交換プレート１２とが重ね合わされたときに対向する上下通水孔フランジ部１１ｆ，１２ｆが面接触するように、外方に向かって突出する段差部の上面に形成されている。同様に、下通水孔１２ｅ及び下通水孔フランジ部１２ｆは、絞り加工により、下熱交換プレート１２と下方に隣接する熱交換体１０の上熱交換プレート１１とが重ね合わされたときに対向する上下通水孔フランジ部１１ｆ，１２ｆが面接触するように、外方に向かって突出する段差部の底面に形成されている。
【0037】
従って、隣接する熱交換体１０の上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされた状態で、上下通水孔フランジ部１１ｆ，１２ｆがロウ材等の接合手段により接合されると、上下通水孔フランジ部１１ｆ，１２ｆによって隣接する熱交換体１０の間の排気空間１５を閉塞する通水孔フランジ部６４が形成される。また、隣接する熱交換体１０における上下に対向する上下通水孔１１ｅ，１２ｅによって、内部空間１４と連通する通水孔６３が形成される。また、上下通水孔１１ｅ，１２ｅの周縁部における内部空間１４は、他の内部空間１４よりも上下方向で広くなっている。このため、上通水孔１１ｅの周縁部には、上方に凹の上凹部６５が形成され、下通水孔１２ｅの周縁部には、下方に凹の下凹部６６が形成される。
【0038】
図７に示すように、下通水孔１２ｅはバーリング加工によって開設されている。このため、下熱交換プレート１２は、下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈから下方（燃焼排気のガス流路の下流側）に突出するバーリング部（立設壁）１２ｇを有する。従って、下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈが、バーリング部１２ｇの基端部を構成する。また、上下熱交換プレート１１，１２が重ね合わされたとき、バーリング部１２ｇは下方に隣接する熱交換体１０の上熱交換プレート１１の上通水孔フランジ部１１ｆよりも下方に突出する。なお、下方に突出するバーリング部は、上熱交換プレート１１の上通水孔１１ｅに形成してもよいし、上下通水孔１１ｅ，１２ｅの両方に形成してもよい。
【0039】
図３に示すように、熱交換体１０の貫通孔１３はいずれも、隣接する熱交換体１０における一方の熱交換体１０の貫通孔１３が他方の熱交換体１０の貫通孔１３と、燃焼排気のガス流路方向に対して垂直に交差する左右方向にずれるように配置されている。すなわち、上下で隣接する熱交換体１０は、一方の熱交換体１０の貫通孔１３の投影面が他方の熱交換体１０の貫通孔１３と重ならないように配置されている。従って、上流側から流れてきた燃焼排気は、１つの熱交換体１０の貫通孔１３を通過した後、その熱交換体１０と下流側に隣接する熱交換体１０との間の排気空間１５に流れ出る。そして、排気空間１５に流れ出た燃焼排気は、下流側に隣接する熱交換体１０の上熱交換プレート１１に衝突し、下流側に隣接する熱交換体１０の貫通孔１３からさらに下流側に流れる。すなわち、燃焼排気が熱交換器１内を上流側から下流側に向かって流れるとき、熱交換器１内にはジグザグ状のガス流路が形成される。これにより、熱交換器１内における燃焼排気と上下熱交換プレート１１，１２との接触時間が増加する。
【0040】
次に、図３を参照して、熱交換器１における燃焼排気及び水の流れを説明する。各ブロック５は、水をブロック５内部に導入する導入口７１と、水をブロック５外部に導出する導出口７２とを有する。導入口７１はそれぞれ、各ブロック５の燃焼排気のガス流路の最下流に位置する熱交換体１０の所定の下通水孔１２ｅによって構成される。また、導出口７２は、最上流ブロック５ａ以外の各ブロック５ｂ，５ｃ，５ｄにおける燃焼排気のガス流路の最上流に位置する熱交換体１０の所定の上通水孔１１ｅ、及び最上流ブロック５ａにおける熱交換体１０の所定の下通水孔１２ｅによって構成される。なお、煩雑化を避けるため、図３中、フランジ部１６やバーリング部１２ｇなどの一部の構成は省略されている。
【0041】
燃焼排気のガス流路の最下流に位置する熱交換体１０（以下、「最下流熱交換体１０ｓ」という）を形成する下熱交換プレート１２の右側前方のコーナ部の下通水孔１２ｅには、流入管２０が接続されている。また、最下流熱交換体１０ｓを形成する下熱交換プレート１２の右側後方のコーナ部の下通水孔１２ｅには、熱交換器１の一部を貫通するように最下流熱交換体１０ｓから最上流熱交換体１０ａまで上方に向かって延びる流出管２１が挿通されている。流出管２１の上端部は、最上流熱交換体１０ａを形成する下熱交換プレート１２の右側後方のコーナ部の下通水孔１２ｅに挿通されている。従って、本実施の形態では、最下流熱交換体１０ｓ側が熱交換体１０の積層方向の一端側に、最上流熱交換体１０ａ側が熱交換体１０の積層方向の他端側に対応し、最上流ブロック５ａが最も他端側の他端ブロックに、最下流ブロック５ｄが最も一端側の一端ブロックに対応する。また、最上流ブロック５ａの導出口７２が、配管の他端側端部が挿通される開口に対応する。
【0042】
流出管２１の上端開口部は、最上流熱交換体１０ａの内部空間１４と連通している。また、流出管２１が最下流熱交換体１０ｓから最上流熱交換体１０ａまで挿通されると、流出管２１は最上流熱交換体１０ａ以外の熱交換体１０の内部空間１４及び隣接する熱交換体１０間の全ての排気空間１５を非連通状態で貫通する。
【0043】
従って、右側前方のコーナ部の下通水孔１２ｅ（導入口７１）から最下流ブロック５ｄの各熱交換体１０の内部空間１４内に流入する水は、内部空間１４内を左右方向の一方向（図３中、右側から左側）に流れる。また、左側前後両方のコーナ部の上下通水孔１１ｅ，１２ｅ（導出口７２及び導入口７１）を介して第２下流側ブロック５ｃの各熱交換体１０の内部空間１４に流入する水は、内部空間１４内を左右方向の一方向（図３中、左側から右側）に流れる。この第２下流側ブロック５ｃの熱交換体１０の内部空間１４を流通する水の流路方向は、最下流ブロック５ｄのそれと反対になる。また、右側前方のコーナ部の上下通水孔１１ｅ，１２ｅ（導出口７２及び導入口７１）を介して第１下流側ブロック５ｂの熱交換体１０（以下、「第２熱交換体１０ｂ」という）の内部空間１４内に流入する水は、内部空間１４内を左右方向の一方向（図３中、右側から左側）に流れる。この第２熱交換体１０ｂの内部空間１４を流通する水の流路方向は、第２下流側ブロック５ｃのそれと反対になる。また、左側前後両方のコーナ部の上下通水孔１１ｅ，１２ｅ（導出口７２及び導入口７１）を介して最上流熱交換体１０ａの内部空間１４内に流入する水は、内部空間１４内を左右方向の一方向（図３中、左側から右側）に流れる。この最上流熱交換体１０ａの内部空間１４を流通する水の流路方向は、第２熱交換体１０ｂのそれと反対になる。そして、最上流熱交換体１０ａの内部空間１４内を流通する水は、最上流熱交換体１０ａの右側後方のコーナ部の下通水孔１２ｅ（導出口７２）に挿通された流出管２１に流出する。流出管２１に流出する水は、流出管２１を流下し、熱交換器１の外部に流出する。このように、燃焼排気のガス流路の上流域における最上流熱交換体１０ａ及び第２熱交換体１０ｂは、第２熱交換体１０ｂの内部に流入する全ての水が最上流熱交換体１０ａに流入するように、直列に接続されている。また、最下流ブロック５ｄの複数の熱交換体１０は、複数の平行流路が形成されるように並列に接続されている。第２下流側ブロック５ｃも最下流ブロック５ｄと同様の構成を有する。
【0044】
次に、本実施の形態の熱交換器１の製造方法について説明する。１枚の下枠プレート１０１、所定枚数の上下熱交換プレート１１，１２、及び１枚の上枠プレート１０２の所定箇所にロウ材等の接合手段を供給しながらこれらのプレートを積層させる。図示しないが、下通水孔１２ｅのバーリング部１２ｇの外径は、対応する下枠プレート１０１の開口の内径よりも若干小さく設定されている。
【0045】
次いで、下枠プレート１０１の開口を介して最下流熱交換体１０ｓの右側前方の下通水孔１２ｅに第１配管である流入管２０の上端部を挿通させる。また、下枠プレート１０１の他の開口を介して最下流熱交換体１０ｓの右側後方の下通水孔１２ｅから第２配管である流出管２１を上方に向かって挿通させる。そして、最下流熱交換体１０ｓの右側前方の下通水孔１２ｅに挿通されている流入管２０の外周面と、最下流熱交換体１０ｓの右側後方の下通水孔１２ｅに挿通されている流出管２１の外周面とにロウ材等の接合手段を供給してサブアセンブリを調製する。このサブアセンブリを炉中に投入してロウ付け処理を行うことにより、熱交換器１を製造することができる。
【0046】
図７は、本実施の形態の熱交換器１の一部を示す流出管２１側の概略部分断面図である。なお、図７では、燃焼排気のガス流路の上下流域の構成のみが示されているが、中流域の構成も同様である。図７に示すように、流出管２１は、上端部から下端部近傍まで一定の外径を有する小径部２１ａと、下端部近傍に小径部２１ａの外径よりも大きな外径を有する大径部２１ｂとを有する。流出管２１の小径部２１ａは、上下通水孔１１ｅ，１２ｅの内径と略同一の外径を有する。また、流出管２１の大径部２１ｂは、バーリング部１２ｇの外径よりも大きな外径を有する。このため、流出管２１を下方から上方に向かって挿通させていくと、大径部２１ｂの上端が最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端に当接する。これにより、流出管２１の熱交換器１への挿通長が規制される。従って、流出管２１の大径部２１ｂの上端が配管側位置決め部を構成し、上記バーリング部１２ｇの下端がブロック側位置決め部を構成する。
【0047】
また、本実施の形態において、大径部２１ｂの上端から流出管２１の上端部までの小径部２１ａの第１長さＬ１は、最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端から最上流ブロック５ａの導出口７２を形成する最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈまでの第２長さＬ２よりも長く、第２長さＬ２と下通水孔１２ｅの周縁部の下凹部６６の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように設定されている。
【0048】
既述したように、多数の上下熱交換プレート１１，１２を積層させて構成されるプレート式熱交換器１では、組付け誤差により製品によって最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅから最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅ（すなわち、最上流ブロック５ａの導出口７２）までの長さが変化しやすい。このため、単一径の流出管２１を用いた場合、流出管２１を所定長さ熱交換器１内に挿通させても、製品によっては流出管２１の上端部が最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに届かない場合がある。そのため、最上流ブロック５ａよりも下流側の熱交換体１０の内部空間１４と流出管２１とが連通して、下流側の熱交換体１０の内部空間１４から水が流出管２１に短絡して流出する。その結果、最上流ブロック５ａに流入する水の流入量が減少して、熱効率が低下する。
【0049】
しかしながら、本実施の形態によれば、最上流ブロック５ａの導出口７２を形成する最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２は、下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈから下流側に向かって突出するバーリング部１２ｇを有するから、組付け誤差により流出管２１の上端部が上記下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈよりも下方の位置までしか挿通されない場合でも、流出管２１の上端部をバーリング部１２ｇに挿通させることができる。これにより、最上流ブロック５ａよりも下流側の熱交換体１０から流出管２１に水が短絡して流出するのを抑制することができる。従って、最上流ブロック５ａへの水の流入量の低減が防止され、高い熱効率を得ることができる。
【0050】
また、熱交換器１への流出管２１の挿通長を長くすることも考えられるが、組付け誤差により最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅから最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅまでの長さが短くなる場合がある。そのため、流出管２１の挿通長を長くすると、最上流熱交換体１０ａの内部空間１４内に流出管２１が大きく突出して内部空間１４を閉塞する。その結果、水の流路抵抗が増加して熱効率が低下する虞がある。
【0051】
しかしながら、本実施の形態によれば、流出管２１の下端部近傍に設けられた大径部２１ｂの上端が最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端と当接することにより、熱交換器１内への流出管２１の挿通が規制される。そして、上記流出管２１の小径部２１ａの第１長さＬ１は、大径部２１ｂの上端が当接する最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端から最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈまでの第２長さＬ２よりも長い。従って、大径部２１ｂの上端が最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端に当接するまで流出管２１の小径部２１ａを熱交換器１内に挿通させると、少なくとも上記下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈよりも上方に流出管２１の上端開口部が配置される。これにより、組付け誤差が生じても、確実に最上流ブロック５ａよりも下流側の熱交換体１０から流出管２１に水が短絡して流出するのを抑制することができる。
【0052】
また、本実施の形態によれば、流出管２１の小径部２１ａの第１長さＬ１は、第２長さＬ２と上記下通水孔１２ｅの周縁部の下凹部６６の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短くなるように設定されている。従って、大径部２１ｂの上端が最下流熱交換体１０ｓの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅに設けられたバーリング部１２ｇの下端に当接すると、流出管２１の上端開口部は最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅの開口縁１２ｈよりも上方で、且つ下凹部６６の上端よりも下方に配置される。これにより、流出管２１が最上流熱交換体１０ａの内部空間１４内に突出しても、内部空間１４を流れる水の流路抵抗の増加を防止して、円滑に最上流ブロック５ａの熱交換体１０から流出管２１に水を流出させることができる。これにより、さらに熱効率を向上させることができる。
【0053】
なお、本実施の形態では、最も一端側の一端ブロックである最下流ブロック５ｄの導入口７１に接続された流入管２０から最下流ブロック５ｄに水が流入し、最も他端側の他端ブロックである最上流ブロック５ａの導出口７２に接続された流出管２１から水が流出する。しかしながら、熱媒の流れは逆方向としてもよい。すなわち、最上流ブロック５ａに熱媒を流入させ、最下流ブロック５ｄから熱媒を流出させてもよい。この場合、流入管２０が流出管を構成し、流出管２１が流入管を構成する。また、最上流熱交換体１０ａの下熱交換プレート１２の下通水孔１２ｅが導入口を構成する。
【0054】
（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、最上流ブロックは１つの熱交換体から形成される。しかしながら、最上流ブロックは複数の熱交換体から形成されてもよい。この場合、最上流ブロックを構成する複数の熱交換体のうち最下流に位置する熱交換体の所定の下通水孔が導出口を形成する。この熱交換器においても、好ましくは、配管の第１長さＬ１は、第２長さＬ２よりも長く、第２長さＬ２と凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短く設定される。これにより、熱媒の流路抵抗の増加を防止して、最上流ブロックの最下流に位置する熱交換体の内部空間から熱媒を円滑に配管に流出させることができる。
（１）上記実施の形態では、最上流ブロックは１つの熱交換体から形成される。しかしながら、最上流ブロックは複数の熱交換体から形成されてもよい。この場合、最上流ブロックを構成する複数の熱交換体のうち最下流に位置する熱交換体の所定の下通水孔が導出口を形成する。この熱交換器においても、好ましくは、配管の第１長さＬ１は、第２長さＬ２よりも長く、第２長さＬ２と凹部の深さＬ３との合計長さ（Ｌ２＋Ｌ３）よりも短く設定される。これにより、熱媒の流路抵抗の増加を防止して、最上流ブロックの最下流に位置する熱交換体の内部空間から熱媒を円滑に配管に流出させることができる。
【0055】
（２）上記実施の形態では、下向きの燃焼面を有するバーナが熱交換器の上方に配設されている。しかしながら、上向きの燃焼面を有するバーナが熱交換器の下方に配設されてもよい。この場合、燃焼排気の流路は上下逆転するため、最上層熱交換体が最下流熱交換体に、最下層熱交換体が最上流熱交換体に対応する。また、燃焼排気はプレート式熱交換器を左右方向に流通してもよい。
【0056】
（３）上記実施の形態では、複数の熱交換体が上下に積層されている。しかしながら、複数の熱交換体は左右に積層させてもよい。
【0057】
（４）上記実施の形態では、給湯器が用いられているが、ボイラなどの熱源機が用いられてもよい。
【符号の説明】
【0058】
１ プレート式熱交換器
５ ブロック
１０ 熱交換体
１２ｈ 開口縁
１４ 内部空間
２１ 流出管
７１ 導入口
７２ 導出口
５ ブロック
１０ 熱交換体
１２ｈ 開口縁
１４ 内部空間
２１ 流出管
７１ 導入口
７２ 導出口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】