JP7257877B2 - 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の例が開示されている。この熱交換装置は、外箱、熱交換体、供給管及び排出管を備えている。外箱は、側壁を含む壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画している。具体的には、第１流体は燃焼排ガスである。側壁には、複数の挿通孔が貫通するように形成されている。交換体は、チューブ、供給ヘッダ及び排出ヘッダを有している。

より詳しくは、並列する複数本のチューブの内部に、第２流体が流通する第２通路が形成されている。具体的には、第２流体は水である。各チューブの一端側は、側壁の各貫通孔を貫通して外箱の外部に突出している。各チューブの一端側はロウ付けによって側壁に接合されている。各チューブの他端側も、側壁の各貫通孔を貫通して外箱の外部に突出している。各チューブの他端側も、ロウ付けによって側壁に接合されている。供給ヘッダは、外箱の外部で各チューブの一端にロウ付けによって接合されている。排出ヘッダも、外箱の外部で各チューブの他端にロウ付けによって接合されている。供給管は、供給ヘッダから突出している。排出管は、排出ヘッダから突出している。

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。

特開２０１２－１３７２５２号公報

しかし、上記従来の熱交換装置では、各チューブの一端側及び他端側を側壁に接合するために、それら多数の接合箇所の気密性が低下するおそれがあり、不良率を低下させることが難しい。また、この熱交換装置では、それらの接合作業において熱交換体と外箱とを一緒にハンドリングしなければならず、接合作業の効率化が難しい。具体例として、それらがロウ付けによって接合される場合について説明する。この場合、加熱炉内に熱交換体と外箱とを一緒に配置するスペースに余裕が生じ難いので、加熱炉の１バッチの処理数を増やすことが難しい。また、この場合、熱交換体と外箱との熱容量を低くし難いので、加熱炉の１バッチの処理時間を短縮し難い。

その結果、この熱交換装置では、気密性の低下の抑制と、生産性の向上とを実現することが難しいという問題がある。

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、気密性の低下の抑制と、生産性の向上とを実現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、側壁を含む壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画するとともに、前記側壁に第１挿通孔及び第２挿通孔が貫通するように形成された外箱と、
第２流体が流通する第２通路が内部に形成されたチューブと、前記チューブの一端に接合された供給ヘッダと、前記チューブの他端に接合された排出ヘッダと、を有し、前記供給ヘッダ及び前記排出ヘッダが前記側壁に対向する状態で前記外箱の前記第１通路内に収容され、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、
前記供給ヘッダから前記側壁の前記第１挿通孔を通過して前記外箱の外部に突出し、前記第２通路に前記第２流体を供給する供給管と、
前記排出ヘッダから前記側壁の前記第２挿通孔を通過して前記外箱の外部に突出し、前記第２通路から前記第２流体を排出する排出管と、
前記側壁と前記供給ヘッダとの間に設けられ、前記第１挿通孔と前記供給管との間を封止する第１シール部材と、
前記側壁と前記排出ヘッダとの間に設けられ、前記第２挿通孔と前記排出管との間を封止する第２シール部材と、
一端側が前記側壁に係止され、他端側が前記供給ヘッダに係止され、前記側壁に前記供給ヘッダを接近させる付勢力を発揮する第１付勢部材と、
一端側が前記側壁に係止され、他端側が前記排出ヘッダに係止され、前記側壁に前記排出ヘッダを接近させる付勢力を発揮する第２付勢部材と、を備え、
前記第１付勢部材は、前記外箱の外部から前記側壁を貫通して前記供給ヘッダに捻じ込まれるネジであり、
前記第２付勢部材は、前記外箱の外部から前記側壁を貫通して前記排出ヘッダに捻じ込まれるネジであり、
前記第１シール部材及び前記第２シール部材はそれぞれ、前記側壁における前記第１挿通孔又は前記第２挿通孔を囲む領域に前記外箱の内部で当接する円環部分であるシール本体と、前記第１挿通孔又は前記第２挿通孔に挿通される円環部分である挿通部と、前記外箱の外部で前記挿通部よりも大径に拡がるフランジ部と、を有し、
前記フランジ部の厚みは、前記シール本体の厚みよりも小さいことを特徴とする。

本発明の熱交換装置では、チューブ、供給ヘッダ及び排出ヘッダを有する熱交換体が外箱の内部に配置され、供給管が供給ヘッダから側壁の第１挿通孔を通過して外箱の外部に突出し、排出管が排出ヘッダから側壁の第２挿通孔を通過して外箱の外部に突出する構成により、チューブの一端側及び他端側と側壁とを接合する必要が無い。このため、この熱交換装置では、上記従来の熱交換装置と比較して接合箇所を減らすことができるので、それらの接合箇所の不良率を低下させ易い。

そして、この熱交換装置では、第１挿通孔と供給管との間を封止する第１シール部材が第１付勢部材の付勢力によって潰れるように弾性変形するので、側壁における第１挿通孔の周辺における気密性の低下を確実性高く抑制できる。また、第２挿通孔と排出管との間を封止する第２シール部材が第２付勢部材の付勢力によって潰れるように弾性変形するので、側壁における第２挿通孔の周辺における気密性の低下も確実性高く抑制できる。

さらに、この熱交換装置では、チューブ、供給ヘッダ、排出ヘッダ、供給管及び排出管の接合作業において、外箱を一緒にハンドリングしなくてもよいので、接合作業を効率化し易い。

したがって、本発明の熱交換装置では、気密性の低下の抑制と、生産性の向上とを実現できる。

供給ヘッダは、チューブの一端にロウ付けによって接合され、排出ヘッダは、チューブの他端にロウ付けによって接合されていることが望ましい。また、供給管は、供給ヘッダにロウ付けによって接合され、排出管は、排出ヘッダにロウ付けによって接合されていることが望ましい。

この場合、チューブ、供給ヘッダ、排出ヘッダ、供給管及び排出管のロウ付けによる接合作業において、外箱を一緒にハンドリングする必要がない。これにより、加熱炉内にそれらを複数組配置するスペースに余裕が生じ易いので、加熱炉の１バッチの処理数を増やすことができる。また、この場合、外箱が無い分だけそれらの熱容量を低くできるので、加熱炉の１バッチの処理時間を短縮できる。さらに、この場合、上記従来の熱交換装置と比較して、ロウ付けによる接合箇所を削減できるので、ロウ不廻りによる不良率の低下を実現できる。

第１付勢部材は、外箱の外部から側壁を貫通して供給ヘッダに捻じ込まれるネジであることが望ましい。また、第２付勢部材は、外箱の外部から側壁を貫通して排出ヘッダに捻じ込まれるネジである。

この構成により、ユーザが外箱の外部から既存のネジ及び工具を用いて行う簡易なネジ止め作業によって、第１側壁における第１挿通孔及び第２挿通孔の周辺における気密性の低下を確実性高く抑制でき、その結果、製造コストの低廉化を実現できる。

本発明の熱交換装置によれば、気密性の低下の抑制と、生産性の向上とを実現できる。

図１は、実施例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、実施例の熱交換装置の斜視図である。 図３は、実施例の熱交換装置の上面図である。 図４は、実施例の熱交換装置の分解斜視図である。 図５は、実施例の熱交換装置の部分断面図である。 図６は、熱交換体を外箱の内部に配置する工程を説明する上面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。

（実施例）
図１に示すように、実施例の熱交換装置１は、本発明の熱交換装置の具体的態様の一例であり、潜熱熱交換装置として給湯器９に適用されている。以下の説明では、図１の紙面手前側を給湯器９の前方と規定し、図１の紙面左側を給湯器９の左方と規定し、図１の紙面上側を給湯器９の上方と規定する。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、ガスバーナユニット７、顕熱熱交換装置８及び熱交換装置１を備えている。

ガスバーナユニット７は、バーナボディ７Ａ、ガスバーナ７Ｂ及び送風ファン７Ｃを有している。バーナボディ７Ａは、上面側に開口部が形成された略箱状体である。ガスバーナ７Ｂは、バーナボディ７Ａに収容されている。送風ファン７Ｃは、バーナボディ７Ａの下壁に接続されている。送風ファン７Ｃは、ガスバーナ７Ｂに燃焼用空気を供給する。ガスバーナ７Ｂは、図示しないガス供給管から供給されるガスを燃焼させて、燃焼排ガスを生成する。

顕熱熱交換装置８は、缶体８１を有している。熱交換装置１は、外箱１０を有している。

顕熱熱交換装置８において、缶体８１は、角筒状の壁を有し、上面側と下面側とに開口部が形成されている。缶体８１の下面側の開口部は、バーナボディ７Ａの上面側の開口部に接続されている。

熱交換装置１において、外箱１０は、外箱本体１８及び天板１９を有している。天板１９については図１に図示し、図２以降の各図では図示を省略している。

図２～図４に示すように、外箱本体１８は、底壁１５、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４を含み、上面側に開口部が形成された器形状の部材である。本実施例では、外箱本体１８は、耐食性に優れたステンレス等の金属材料によって構成されている。また、本実施例では、外箱本体１８は、一枚の板材を絞り加工等することによって製造される。

底壁１５は、略矩形平板形状とされている。第１側壁１１は、底壁１５の右方の辺から上向きに突出し、かつ前後方向に延びている。第２側壁１２は、底壁１５の左方の辺から上向きに突出し、かつ前後方向に延びている。

第３側壁１３は、底壁１５の前方の辺から上向きに突出し、かつ左右方向に延びて、第１側壁１１の前端と第２側壁１２の前端とに接続している。第４側壁１４は、底壁１５の後方の辺から上向きに突出し、かつ左右方向に延びて、第１側壁１１の後端と第２側壁１２の後端とに接続している。

図示は省略するが、天板１９は略矩形平板であり、外箱本体１８と同様に、耐食性に優れたステンレス等の金属材料によって構成されている。天板１９は、その四辺が第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４のそれぞれの上端部によって加締められることにより、外箱本体１８の上面側の開口部を塞いでいる。

図４に示すように、第３側壁１３には、横長の排気口１３Ｈが前後方向において貫通するように形成されている。第４側壁１４には、横長の導入口１４Ｈが前後方向において貫通するように形成されている。

第１側壁１１の後部分には、第１挿通孔３１及び４つのネジ挿通孔３１Ｆが左右方向において貫通するように形成されている。第１挿通孔３１は、大径の丸孔である。各ネジ挿通孔３１Ｆは、第１挿通孔３１を囲むように配置された小径の丸孔である。

第１側壁１１の前部分には、第２挿通孔３２及び４つのネジ挿通孔３２Ｆが左右方向において貫通するように形成されている。第２挿通孔３２は、大径の丸孔である。各ネジ挿通孔３２Ｆは、第２挿通孔３２を囲むように配置された小径の丸孔である。

外箱１０は、外箱本体１８の底壁１５、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４と、天板１９とによって、導入口１４Ｈを入口とし、排気口１３Ｈを出口とする第１通路１０Ａを区画している。

外箱本体１８の底壁１５、第１側壁１１、第２側壁１２、第３側壁１３及び第４側壁１４と、天板１９とは、本発明の「第１通路を区画する壁」の一例である。第１側壁１１は、本発明の「壁に含まれる側壁」の一例である。

図１に示すように、外箱１０は、外箱本体１８の底壁１５が缶体８１の上面側を覆う状態で缶体８１に接続されている。つまり、熱交換装置１と顕熱熱交換装置８とは、底壁１５によって、上下に区画されている。図示は省略するが、外箱１０の導入口１４Ｈと、缶体８１における図１の紙面奥側に位置する後壁の上部分に設けられた連通口とは、中継ダクトによって連通している。

顕熱熱交換装置８の缶体８１と、図示しない中継ダクトと、熱交換装置１の外箱１０とは、ガスバーナ７Ｂによって生成された燃焼排ガスを流通させて排気口１３Ｈから排出する燃焼排ガス通路を区画している。第１通路１０Ａは、その燃焼排ガス通路の一部の区間である。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８は、伝熱管８３及び伝熱フィン８４を有している。図１では伝熱管８３を簡略して図示しているが、伝熱管８３は、缶体８１の左の側壁と右の側壁との間で左右方向に延びる複数の直線部分と、円弧状に折り返して各直線部分を連通させる複数の折り返し部分とを含んで蛇行している。

伝熱管８３の一端である導入端部８３Ｄと、伝熱管８３の他端である導出端部８３Ｅとは、缶体８１の右の側壁を通過して缶体８１の外部に突出している。伝熱管８３の内部には、導入端部８３Ｄから導出端部８３Ｅに到る顕熱熱交換通路８３Ａが形成されている。

伝熱フィン８４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、伝熱管８３を挿通させている。

図２～図５に示すように、熱交換装置１は、熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２を備えている。

熱交換体２０は、複数本のチューブ２９、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２を有している。各チューブ２９、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２はそれぞれ、外箱本体１８等と同様に、耐食性に優れたステンレス等の金属材料によって構成されている。

各チューブ２９はそれぞれ、外箱１０の第１側壁１１と第２側壁１２との間で左右方向に延びる複数の直線部分と、円弧状に折り返して各直線部分を連通させる複数の折り返し部分とを含んでいる。各チューブ２９はそれぞれ、前後方向及び左右方向に延びる一つの平面に沿って、一端２９Ａから他端２９Ｂまで波形状に蛇行している。各チューブ２９は、上下方向において所定の間隔で並んでいる。

本実施例では、各チューブ２９は、谷部と山部とが軸線方向に交互に連続する外面形状を有するコルゲート管の複数箇所に曲げ加工等することにより製造される。なお、各図において図面を見易くするため、各チューブ２９の外面形状の谷部と山部とを部分的に図示している。

各チューブ２９の内部には、第２通路２０Ａが形成されている。第２通路２０Ａには、被加熱流体である水が流通する。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３及び図４に示すように、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２はそれぞれ、ヘッダ本体２５及びヘッダ蓋体２６を有する同一構成の部品であり、互いに独立して設けられている。

ヘッダ本体２５は、器形状の部材である。ヘッダ蓋体２６は、ヘッダ本体２５よりも小さい器形状の部材である。ヘッダ本体２５及びヘッダ蓋体２６は、ヘッダ本体２５の周壁にヘッダ蓋体２６の周壁が嵌入することにより一体化され、さらに、ロウ付けによって気密性高く接合されている。

ヘッダ本体２５の周壁には、一対の係止部２５Ｃ、２５Ｃが形成されている。各係止部２５Ｃ、２５Ｃは、ヘッダ本体２５の周壁の左部分と右部分とから折れ曲がって互いに離間するように左右方向に突出し、かつ上下方向に延びる略矩形片である。各係止部２５Ｃ、２５Ｃには、上下２つのネジ孔２５Ｆが貫通するように形成されている。

供給ヘッダ２１は、供給ヘッダ２１のヘッダ本体２５に各チューブ２９の一端２９Ａがロウ付けされることにより、各チューブ２９の一端２９Ａに接合されている。これにより、各チューブ２９の第２通路２０Ａは、供給ヘッダ２１の内部と連通している。

排出ヘッダ２２は、排出ヘッダ２２のヘッダ本体２５に各チューブ２９の他端２９Ｂがロウ付けされることにより、各チューブ２９の他端２９Ｂに接合されている。これにより、各チューブ２９の第２通路２０Ａは、排出ヘッダ２２の内部と連通している。

供給管４１及び排出管４２はそれぞれ、外箱本体１８等と同様に、耐食性に優れたステンレス等の金属材料によって構成された円筒管である。

供給管４１は、供給ヘッダ２１のヘッダ蓋体２６にロウ付けされることにより、供給ヘッダ２１に接合されている。供給管４１は、供給ヘッダ２１から右向きに突出している。供給管４１は、供給ヘッダ２１を経由して各チューブ２９の第２通路２０Ａに水を供給するようになっている。

排出管４２は、排出ヘッダ２２のヘッダ蓋体２６にロウ付けされることにより、排出ヘッダ２２に接合されている。排出管４２は、排出ヘッダ２２から右向きに突出している。排出管４２は、排出ヘッダ２２を経由して各チューブ２９の第２通路２０Ａから加熱された水を排出するようになっている。

熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２のロウ付けによる接合作業は、各チューブ２９と、供給ヘッダ２１のヘッダ本体２５及びヘッダ蓋体２６と、排出ヘッダ２２のヘッダ本体２５及びヘッダ蓋体２６と、供給管４１と、排出管４２とについて、それらの接合部分にロウ材を塗布して図４に示すように組み合わせた後、加熱炉内にそれらを複数組配置して加熱することにより実施される。

図２～図６に示すように、熱交換装置１は、第１シール部材６１、第２シール部材６２、複数の第３シール部材６３及び複数のネジ５１、５２を備えている。

図４及び図５に示すように、第１シール部材６１及び第２シール部材６２はそれぞれ、シール本体６５、挿通部６６及びフランジ部６７を有する同一構成の略円環状部材である。第１シール部材６１及び第２シール部材６２は、耐熱性及び耐薬品性に優れたゴム、エラストマ等の弾性材料によって構成されている。

図５に示すように、シール本体６５は、第１側壁１１の左方をむく面における第１挿通孔３１又は第２挿通孔３２を囲む領域に当接する円環部分である。挿通部６６は、シール本体６５の右側に一体に形成され、潰れるように弾性変形しつつ第１挿通孔３１又は第２挿通孔３２に挿通される円環部分である。フランジ部６７は、挿通部６６の右側に一体に形成され、第１側壁１１の右方をむく面における第１挿通孔３１又は第２挿通孔３２を囲む領域に当接する円環部分である。

シール本体６５、挿通部６６及びフランジ部６７の内径は、潰れるように弾性変形しつつ供給管４１又は排出管４２を挿通させる大きさに設定されている。

図６に示すように、第１シール部材６１は、予め第１挿通孔３１に装着されている。第２シール部材６２は、予め第２挿通孔３２に装着されている。

図４に示すように、各第３シール部材６３は、供給ヘッダ２１における一対の係止部２５Ｃ、２５Ｃと、排出ヘッダ２２における一対の係止部２５Ｃ、２５Ｃとに対応して４つ設けられている。

各第３シール部材６３は、各係止部２５Ｃに整合する略矩形板である。各第３シール部材６３には、各係止部２５Ｃの各ネジ孔２５Ｆに整合するネジ挿通孔６３Ｆが貫通するように形成されている。各第３シール部材６３は、第１シール部材６１及び第２シール部材６２と同様に、耐熱性及び耐薬品性に優れたゴム、エラストマ等の弾性材料によって構成されている。

図６に示すように、各第３シール部材６３は、熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２のロウ付けによる接合作業が終わった後、各係止部２５Ｃにおける右方を向く面に貼り付けられている。

図４に示すように、ネジ５１は、供給ヘッダ２１の各ネジ孔２５Ｆに対応して４つ設けられている。ネジ５２は、排出ヘッダ２２の各ネジ孔２５Ｆに対応して４つ設けられている。ネジ５１とネジ５２とは、同一規格のネジである。複数のネジ５１は、本発明の「第１付勢部材」の一例である。複数のネジ５２は、本発明の「第２付勢部材」の一例である。なお、ネジ５１及びネジ５２には、雄ねじと、雌ねじ又は孔との隙間を封止するために、シールテープが巻かれたり、シール剤が塗布されたりしている。

ロウ付けによる接合作業が終わってユニット化された熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２は、以下のようにして、外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容される。

すなわち、図６に示すように、熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２を外箱本体１８の上方から下降させ、外箱本体１８の上面側の開口部を経由して外箱本体１８内に挿入し、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２が第１側壁１１に対向する状態とする。

なお、第１側壁１１と第２側壁１２とが左右方向において離間する間隔Ｌ１は、熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２の左右方向の長さＬ２よりも余裕を持って大きく設定されている。

次に、熱交換体２０、供給管４１及び排出管４２を外箱本体１８内で右向きに移動させる。そして、供給管４１を第１挿通孔３１に装着された第１シール部材６１に挿通させるともに、排出管４２を第２挿通孔３２に装着された第２シール部材６２に挿通させる。

そして、図５に示すように、供給ヘッダ２１のヘッダ蓋体２６が第１シール部材６１のシール本体６５に当接するとともに、排出ヘッダ２２のヘッダ蓋体２６が第２シール部材６２のシール本体６５に当接する状態とする。さらに、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２の各係止部２５Ｃが各第３シール部材６３を介して第１側壁１１に当接する状態とする。

最後に、各ネジ５１の雄ネジ部５１Ｅを外箱本体１８の外部から第１側壁１１の各ネジ挿通孔３１Ｆと、各第３シール部材６３のネジ挿通孔６３Ｆとに挿通させ、さらに、供給ヘッダ２１の各係止部２５Ｃのネジ孔２５Ｆに捩じ込む。

これにより、各ネジ５１は、頭部５１Ｄが第１側壁１１に係止され、雄ネジ部５１Ｅが供給ヘッダ２１の各係止部２５Ｃに係止される。その結果、各ネジ５１は、第１側壁１１に供給ヘッダ２１を接近させる付勢力Ｆ１を発揮し、第１シール部材６１のシール本体６５を潰れるように弾性変形させるとともに、供給ヘッダ２１の各係止部２５Ｃに貼り付けられた各第３シール部材６３を潰れるように弾性変形させる。

各ネジ５１の頭部５１Ｄは、本発明の「第１付勢部材の一端側」の一例である。各ネジ５１の雄ネジ部５１Ｅは、本発明の「第１付勢部材の他端側」の一例である。

また、各ネジ５２の雄ネジ部５２Ｅを外箱本体１８の外部から第１側壁１１の各ネジ挿通孔３２Ｆと、各第３シール部材６３のネジ挿通孔６３Ｆとに挿通させ、さらに、排出ヘッダ２２の各係止部２５Ｃのネジ孔２５Ｆに捩じ込む。

これにより、各ネジ５２は、頭部５２Ｄが第１側壁１１に係止され、雄ネジ部５２Ｅが排出ヘッダ２２の各係止部２５Ｃに係止される。その結果、各ネジ５２は、第１側壁１１に排出ヘッダ２２を接近させる付勢力Ｆ２を発揮し、第２シール部材６２のシール本体６５を圧縮変形させるとともに、排出ヘッダ２２の各係止部２５Ｃに貼り付けられた各第３シール部材６３を圧縮変形させる。

これにより、第１シール部材６１は、第１挿通孔３１と供給管４１との間を封止する。また、第２シール部材６２は、第２挿通孔３２と排出管４２との間を封止する。さらに、各第３シール部材６３は、各ネジ挿通孔３２Ｆ、６３Ｆ及び各ネジ孔２５Ｆと、各ネジ５１、５２の雄ネジ部５１Ｅ、５２Ｅとの間を封止する。

こうして、交換体２０、供給管４１及び排出管４２が外箱１０の第１通路１０Ａ内に収容されると、供給管４１は、供給ヘッダ２１から第１側壁１１の第１挿通孔３１を通過して外箱１０の外部に突出した状態となる。排出管４２は、排出ヘッダ２２から第１側壁１１の第２挿通孔３２を通過して外箱１０の外部に突出した状態となる。

ここで、熱交換体２０の供給ヘッダ２１と排出ヘッダ２２とは互いに独立しており、各チューブ２９はコルゲート管であって複数箇所に曲げ加工等することによって製造されている。このため、外箱１０の第１側壁１１に設けられた第１挿通孔３１と第２挿通孔３２との製造公差が大きかったとしても、第１挿通孔３１と供給管４１との位置合わせ、及び第２挿通孔３２と排出管４２との位置合わせを容易に実施できる。また、第１側壁１１に多少歪みが生じていても、その歪みを吸収するように各チューブ２９が変形できるので、第１挿通孔３１と供給管４１との間を第１シール部材６１によって確実性高く封止できるとともに、第２挿通孔３２と排出管４２との間を第２シール部材６２によって確実性高く封止できる。

外箱１０の外部において、供給管４１は図示しない給水管を経由して水道管などの給水源に接続されている。図１に示すように、供給管４１には、その給水管を経由して、冷たい水が供給される。

外箱１０の外部において、排出管４２は、図示しない接続配管を経由して、顕熱熱交換装置８における伝熱管８３の導入端部８３Ｄに接続されている。顕熱熱交換装置８における伝熱管８３の導出端部８３Ｅは、図示しない出湯管を経由して浴室や台所等に設置された給湯端末に接続されている。

＜給湯動作＞
ユーザが給湯のための操作、例えば、給湯端末の出湯栓の開操作を行うことにより給水源から給水管及び供給管４１を経由して熱交換装置１の熱交換体２０に水が供給されると、ガスバーナ７Ｂが燃焼を開始して、燃焼排ガスを生成する。

燃焼排ガスは、缶体８１内を流通しながら、顕熱熱交換装置８の伝熱管８３及び伝熱フィン８４を加熱する。伝熱管８３及び伝熱フィン８４は、顕熱熱交換通路８３Ａを流通する水と燃焼排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼排ガスの顕熱を吸収する。

顕熱が吸収された燃焼排ガスは、図示しない中継ダクトを経由して、外箱１０の導入口１４Ｈから第１通路１０Ａに導入される。

そして、燃焼排ガスは、第１通路１０Ａを流通しながら、熱交換装置１の熱交換体２０を加熱する。熱交換体２０の各チューブ２９は、第２通路２０Ａを流通する水と燃焼排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼排ガスの潜熱を吸収する。

その結果、熱交換装置１の熱交換体２０に供給された水は、顕熱熱交換装置８の伝熱管８３の導出端部８３Ｅから湯になって出湯管に送り出され、給湯端末に供給される。熱交換に利用された燃焼排ガスは、外箱１０の排気口１３Ｈから外部に排出される。

＜作用効果＞
実施例の熱交換装置１では、図２、図３及び図５に示すように、複数のチューブ２９、供給ヘッダ２１及び排出ヘッダ２２を有する熱交換体２０が外箱１０の外箱本体１８の内部に配置され、供給管４１が供給ヘッダ２１から外箱本体１８の第１側壁１１に形成された第１挿通孔３１を通過して外箱１０の外部に突出し、排出管４２が排出ヘッダ２２から第１側壁１１に形成された第２挿通孔３２を通過して外箱１０の外部に突出する構成となっている。この構成により、この熱交換装置１では、各チューブ２９の一端２９Ａ側及び他端２９Ｂ側と、第１側壁１１とを接合する必要が無い。このため、この熱交換装置１では、上記従来の熱交換装置と比較して接合箇所を減らすことができるので、それらの接合箇所の不良率を低下させ易い。

そして、この熱交換装置１では、図５に示すように、第１挿通孔３１と供給管４１との間を封止する第１シール部材６１のシール本体６５が各ネジ５１の付勢力Ｆ１によって潰れるように弾性変形するので、第１側壁１１における第１挿通孔３１の周辺における気密性の低下を確実性高く抑制できる。また、第２挿通孔３２と排出管４２との間を封止する第２シール部材６２のシール本体６５が各ネジ５２の付勢力Ｆ２によって潰れるように弾性変形するので、第１側壁１１における第２挿通孔３２の周辺における気密性の低下も確実性高く抑制できる。

さらに、この熱交換装置１では、各チューブ２９、供給ヘッダ２１、排出ヘッダ２２、供給管４１及び排出管４２の接合作業において、外箱１０を一緒にハンドリングしなくてもよいので、接合作業を効率化し易い。

したがって、実施例の熱交換装置１では、気密性の低下の抑制と、生産性の向上とを実現できる。

また、この熱交換装置１では、供給ヘッダ２１のヘッダ本体２５は、各チューブ２９の一端２９Ａにロウ付けによって接合されている。排出ヘッダ２２のヘッダ本体２５は、各チューブ２９の他端２９Ｂにロウ付けによって接合されている。また、供給管４１は、供給ヘッダ２１のヘッダ蓋体２６にロウ付けによって接合されている。排出管４２は、排出ヘッダ２２のヘッダ蓋体２６にロウ付けによって接合されている。

この構成により、この熱交換装置１では、各チューブ２９、供給ヘッダ２１、排出ヘッダ２２、供給管４１及び排出管４２のロウ付けによる接合作業において、外箱１０を一緒にハンドリングする必要がない。これにより、加熱炉内にそれらを複数組配置するスペースに余裕が生じ易いので、加熱炉の１バッチの処理数を増やすことができる。また、この構成によれば、外箱１０が無い分だけそれらの熱容量を低くできるので、加熱炉の１バッチの処理時間を短縮できる。さらに、この構成によれば、上記従来の熱交換装置と比較して、ロウ付けによる接合箇所を削減できるので、ロウ不廻りによる不良率の低下を実現できる。

さらに、この熱交換装置１では、第１付勢部材である複数のネジ５１は、外箱１０の外部から第１側壁１１を貫通して供給ヘッダ２１の各係止部２５Ｃに捻じ込まれる一般的なネジである。また、第２付勢部材である複数のネジ５２も、外箱１０の外部から第１側壁１１を貫通して排出ヘッダ２２の各係止部２５Ｃに捻じ込まれる一般的なネジである。この構成により、ユーザが外箱１０の外部から既存のネジ及び工具を用いて行う簡易なネジ止め作業によって、第１側壁１１における第１挿通孔３１及び第２挿通孔３２の周辺における気密性の低下を確実性高く抑制でき、その結果、製造コストの低廉化を実現できる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例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。

例えば、実施例では、熱交換体２０が複数本の蛇行するチューブ２９を有しているがこの構成には限定されず、チューブは１本でもよいし、チューブが略Ｕ字形状であったり、チューブが途中で分岐したり、チューブ同士が合流したりしてもよい。また、チューブは、凹凸のない外面形状のパイプ等であってもよいし、チューブに伝熱フィンが接合されていてもよい。

実施例では、第１、２付勢部材はネジ５１、５２であるがこの構成には限定されず、例えば、クリップ、引っ張りコイルバネ等であってもよい。

実施例では、外箱１０に区画された第１通路１０Ａが外箱１０を前後方向において貫通しているがこの構成には限定されず、例えば第１通路が外箱を上下方向において貫通していてもよい。

実施例では、各チューブ２９、供給ヘッダ２１、排出ヘッダ２２、供給管４１及び排出管４２をロウ付けによって接合しているがこの構成には限定されず、例えば溶接によって接合する構成にしてもよいし、隙間を封止する封止部材を介在させて複数のネジ等で締結する構成にしてもよい。

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…側壁（第１側壁）
１０Ａ…第１通路
３１…第１挿通孔
３２…第２挿通孔
１０…外箱
２０Ａ…第２通路
２９…チューブ
２９Ａ…チューブの一端
２１…供給ヘッダ
２９Ｂ…チューブの他端
２２…排出ヘッダ
２０…熱交換体
４１…供給管
４２…排出管
６１…第１シール部材
６２…第２シール部材
５１…第１付勢部材（ネジ）
５１Ｄ…第１付勢部材の一端側（ネジの頭部）
５１Ｅ…第１付勢部材の他端側（ネジの雄ネジ部）
Ｆ１…第１付勢部材の付勢力
５２…第２付勢部材（ネジ）
５２Ｄ…第２付勢部材の一端側（ネジの頭部）
５２Ｅ…第２付勢部材の他端側（ネジの雄ネジ部）
Ｆ２…第２付勢部材の付勢力

Claims (2)

1. 側壁を含む壁によって、第１流体が流通する第１通路を区画するとともに、前記側壁に第１挿通孔及び第２挿通孔が貫通するように形成された外箱と、
   第２流体が流通する第２通路が内部に形成されたチューブと、前記チューブの一端に接合された供給ヘッダと、前記チューブの他端に接合された排出ヘッダと、を有し、前記供給ヘッダ及び前記排出ヘッダが前記側壁に対向する状態で前記外箱の前記第１通路内に収容され、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、
   前記供給ヘッダから前記側壁の前記第１挿通孔を通過して前記外箱の外部に突出し、前記第２通路に前記第２流体を供給する供給管と、
   前記排出ヘッダから前記側壁の前記第２挿通孔を通過して前記外箱の外部に突出し、前記第２通路から前記第２流体を排出する排出管と、
   前記側壁と前記供給ヘッダとの間に設けられ、前記第１挿通孔と前記供給管との間を封止する第１シール部材と、
   前記側壁と前記排出ヘッダとの間に設けられ、前記第２挿通孔と前記排出管との間を封止する第２シール部材と、
   一端側が前記側壁に係止され、他端側が前記供給ヘッダに係止され、前記側壁に前記供給ヘッダを接近させる付勢力を発揮する第１付勢部材と、
   一端側が前記側壁に係止され、他端側が前記排出ヘッダに係止され、前記側壁に前記排出ヘッダを接近させる付勢力を発揮する第２付勢部材と、を備え、
   前記第１付勢部材は、前記外箱の外部から前記側壁を貫通して前記供給ヘッダに捻じ込まれるネジであり、
   前記第２付勢部材は、前記外箱の外部から前記側壁を貫通して前記排出ヘッダに捻じ込まれるネジであり、
   前記第１シール部材及び前記第２シール部材はそれぞれ、前記側壁における前記第１挿通孔又は前記第２挿通孔を囲む領域に前記外箱の内部で当接する円環部分であるシール本体と、前記第１挿通孔又は前記第２挿通孔に挿通される円環部分である挿通部と、前記外箱の外部で前記挿通部よりも大径に拡がるフランジ部と、を有し、
   前記フランジ部の厚みは、前記シール本体の厚みよりも小さいことを特徴とする熱交換装置。
2. 前記供給ヘッダは、前記チューブの前記一端にロウ付けによって接合され、
   前記排出ヘッダは、前記チューブの前記他端にロウ付けによって接合され、
   前記供給管は、前記供給ヘッダにロウ付けによって接合され、
   前記排出管は、前記排出ヘッダにロウ付けによって接合されている請求項１記載の熱交換装置。

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