(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、
前記閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設け、
前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有する
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。
【請求項２】
燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ複数の閉塞板を設け、
複数の閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けた、
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。
【請求項３】
前記複数の閉塞板は２枚の閉塞板からなり、各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ２枚の閉塞板の２つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたことを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置の隙間シール構造。
【請求項４】
前記複数の閉塞板のうちの少なくとも１つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の熱交換装置の隙間シール構造。
【請求項５】
燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、
燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐ為にケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、
前記流路形成板の積層方向に伸長可能なコイルばねであって、前記積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐコイルばねを設け、
前記閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を前記コイルばねに当接させた、
ことを特徴とする熱交換装置の隙間シール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換装置の隙間シール構造に関し、特に、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして外部へ流れるのを防いで、熱交換装置の熱交換効率を向上させることが可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器等の種々の燃焼機器に設けられ、バーナで発生した高温の燃焼ガスにより温水などの流体を加熱する熱交換装置には、種々の型式のものが用いられているが、例えば、内部に流路を有する複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器を備えたものがある。この積層型熱交換器は、必要な伝熱面積を確保しつつコンパクトに構成することができ、熱交換装置を小型化することが可能になる。
【０００３】
この熱交換装置において、積層型熱交換器を収容するケース部材の内部に導入された燃焼ガスは、複数の流路形成板の流路を流れる流体を加熱しつつそれら流路形成板の間を通って、ケース部材の燃焼ガス排出口から熱交換装置の外部へ排出される。
ここで、熱交換装置の製作上、ケース部材と積層型熱交換器との間に隙間ができるのは避けられないが、この隙間から燃焼ガスが熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れると、燃焼ガスの一部が流体と熱交換を行わずに外部へ排出されることになるため、熱交換効率がかなり低下することになる。
【０００４】
このため、この隙間を何らかの手段により塞ぐ必要があるが、前述のように積層型熱交換器は、複数の流路形成板を積層した構造であるため、これら複数の流路形成板により、積層型熱交換器の外周部には必然的に複数の溝部が形成されることになる。しかしながら、従来の積層型熱交換器では、このような溝部まで塞ぐように構成されておらず、燃焼ガスの一部が溝部から積層型熱交換器をバイパスして外部へ排出されることになり、熱交換効率が低下するという問題があった。
【０００５】
この対策として、まず、合成樹脂製のシール部材で溝部を塞ぐことが容易に想到される。また、ケース部材と熱交換装置との間の隙間を塞ぐ閉塞板を設け、前記複数の溝部をも気密状に塞ぐ為に、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分にほぼ櫛歯状に複数の突出片を形成した櫛歯形状部を設け、溝部から燃焼ガスが燃焼ガス排出口へ流れ出るのを防止するように、櫛歯形状部の複数の突出片を夫々複数の溝部内に突出させて複数の溝部を塞ぐように構成することなども考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シール部材で溝部を塞ぐように構成したとき、熱交換装置が燃焼ガス内の水蒸気の潜熱をも回収することが可能な潜熱回収式熱交換装置である場合には、ケース部材内部で水蒸気が凝縮して水が生成されるが、この凝縮水は、燃焼ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物を含むため、酸性を示す。そのため、溝部を塞ぐシール部材は耐腐食性の高い材質のものを使用しなくてはならず、製作コスト的に不利である。
【０００７】
また、閉塞板の櫛歯形状部で溝部を塞ぐように構成した場合、複数の溝部の幅は、製作誤差等の要因から必ずしも一定ではなく、複数の溝部内に夫々突出させる複数の突出片の幅を溝部の幅とほぼ同じになるように形成すると、複数の溝部の幅がばらついている場合には、突出片を溝部内に突出させて溝部を塞ぐことができなくなるため、突出片の幅を溝部の幅よりも狭く形成する必要がある。
【０００８】
しかし、この場合、溝部を全く塞がない場合に比べれば溝部から流れ出る燃焼ガスの量を突出片により少なく抑えることができるものの、突出片と溝部の間の隙間から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを完全に防止することはできないため、熱交換効率が低下する。
本発明の目的は、積層型熱交換器の外周部に形成された溝部をほぼ気密状に塞いで燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして排出されるのを防ぐこと、それにより熱交換効率を向上させること、等である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、前記閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設け、前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
燃焼ガス導入口からケース部材の内部に導入された燃焼ガスは、複数の流路形成板の内部に形成された流路を流れる流体との間で熱交換を行って流体を加熱しながら、複数の流路形成板の間を通過して、燃焼ガス排出口から熱交換装置の外部へ排出される。
ここで、熱交換装置の製作上、ケース部材と積層型熱交換器との間に隙間が生じるのは避けられないが、この隙間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐために、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板が設けられている。
【００１１】
ここで、積層型熱交換器の外周部には、積層した複数の流路形成板により、複数の溝部が形成されており、燃焼ガスの一部が複数の溝部から積層型熱交換器をバイパスして排出されてしまうことになるが、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、これら複数の溝部内へ突出する突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設けたので、これら突出片により複数の溝部も塞ぐことができ、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
しかも、前記閉塞板は、前記櫛歯形状部の複数の突出片の間に位置する複数のスリットと、これら複数のスリットの延長上の位置にスリットと平行に形成された複数の屈曲部であって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部とを有するため、スリットと平行に形成された屈曲部により、突出片は流路形成板の積層方向に対して傾斜することができる。つまり、櫛歯形状部を積層方向に伸ばした状態で突出片の積層方向の幅が溝部の幅よりも少し広くなるように形成しておき、櫛歯形状部を屈曲部において屈曲させて突出片を積層方向に対して傾斜させれば、溝部よりも幅の広い突出片を溝部内に突出させて溝部をほぼ完全に塞ぐことができる。
【００１２】
請求項２の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、ケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ複数の閉塞板を設け、複数の閉塞板の積層型熱交換器側に、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部内へ突出する複数の突出片を櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
この熱交換装置のシール構造も、請求項１の発明と同様に、複数の溝部内へ突出する複数の突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部で溝部を塞いで、閉塞板によりケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐように構成されている。ここで、製作誤差等の要因により、複数の溝部の幅は必ずしも一定ではないため、それら溝部の幅がばらついても複数の突出片を複数の溝部内に突出させて溝部を塞ぐことができるように、突出片の幅は溝部の幅よりも狭くする必要がある。しかしながら、１枚の閉塞板の櫛歯形状部だけでは、溝部と突出片との間に隙間ができてしまうため、その隙間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れることになる。
【００１４】
そこで、このような閉塞板を複数設け、これら複数の閉塞板の櫛歯形状部が流路形成板の積層方向にずれるように複数の閉塞板を配設すれば、何れかの櫛歯形状部の突出片と溝部との間に隙間ができても、別の櫛歯形状部の突出片によりその隙間を塞ぐことができるため、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのをほぼ完全に防止することができる。
【００１５】
請求項３の熱交換装置の隙間シール構造は、請求項２の発明において、前記複数の閉塞板は２枚の閉塞板からなり、各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ２枚の閉塞板の２つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたことを特徴とするものである。突出片の幅は溝部の幅よりも狭くする必要があるため、ある１つの櫛歯形状部の突出片と溝部との間には隙間が存在することになるが、２枚の閉塞板の２つの櫛歯形状部は流路形成板の積層方向にずれているので、その櫛歯形状部とずれて配設された他の櫛歯形状部の突出片により、前記の隙間を塞ぐことができる。
【００１６】
【００１７】
請求項４の熱交換装置の隙間シール構造は、請求項２又は３の発明において、前記複数の閉塞板のうちの少なくとも１つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたことを特徴とするものである。前述のように、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことで熱交換効率の向上を図れるが、一方で、ケース部材と積層型熱交換器との間を常に気密状に塞いでしまうと、バーナの出力が変動する場合等、燃焼機器の非定常状態において、ケース部材内で燃焼ガスの圧力変動が増幅することによりバーナの火炎が不安定になり、熱交換装置及びこの熱交換装置を備えた機器自体が共振して振動する、いわゆる振動燃焼という現象が生じる虞がある。
【００１８】
そこで、複数の閉塞板のうち、少なくとも１つを薄金属板で構成することで、非定常状態でガス圧が上昇した際には、その上昇したガス圧により薄金属板で構成された閉塞板が弾性変形し、櫛歯形状部が溝部から離隔する。従って、一時的に溝部から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れることになり、上昇したガス圧が低下するため、ガス圧が大きく変動するのを抑制して振動燃焼の発生を防止することができる。尚、ガス圧が低下すれば、閉塞板は元の状態に戻って櫛歯形状部で溝部を塞ぐ状態となり、ガス圧低下後に引き続いて燃焼ガスが溝部から漏れることはない。
【００１９】
請求項５の熱交換装置の隙間シール構造は、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口を有するケース部材と、このケース部材の内部に配設され且つ複数の流路形成板を積層した構造の積層型熱交換器とを備えた熱交換装置において、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐ為にケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐ閉塞板を設け、前記流路形成板の積層方向に伸長可能なコイルばねであって、前記積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐコイルばねを設け、前記閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を前記コイルばねに当接させたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１の発明のように閉塞板に櫛歯形状部を設ける代わりに、ケース部材と積層型熱交換器との間において複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐ複数巻のコイルばねを設け、このコイルばねに閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を当接させることで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。その他の作用は請求項１と同様であり、説明を省略する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、給湯器の潜熱回収式熱交換装置（２次熱交換装置）に本発明を適用した一例である。
まず、給湯器１について簡単に説明する。
図１に示すように、給湯器１は、バーナ２と、このバーナ２からの燃焼ガスの顕熱を回収する１次熱交換装置３と、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱をも回収可能な２次熱交換装置４と、バーナ２に燃焼空気を供給する送風ファン５等を備えている。バーナ２には燃料ガスを供給するガス供給管１０が接続されている。
【００２２】
図１、図２に示すように、２次熱交換装置４の給水口３２には給水管１１が接続され、一方、温水送出口３３には１次熱交換装置３と２次熱交換装置４を接続する接続管１２が接続されている。給水管１１から２次熱交換装置４に供給された水は、２次熱交換装置４で１次熱交換装置３から流れ込む低温の燃焼ガスとの間で熱交換されて加熱され、接続管１２を介して１次熱交換装置３へ送られる。１次熱交換装置３に流入した温水は、さらに、バーナ２からの高温の燃焼ガスとの間で熱交換されて加熱されて、出湯管１３から台所や風呂などの種々の設備へ給湯される。
【００２３】
次に、２次熱交換装置４について詳細に説明する。この２次熱交換装置４は、１次熱交換装置３で温水と熱交換した後の温度の低下した燃焼ガスと、１次熱交換装置３に入る前の水との間で熱交換を行って、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱をも回収して熱交換効率を向上させるために設けられるものである。
図３、図４に示すように、２次熱交換装置４は、燃焼ガス導入口２０ａと燃焼ガス排出口２０ｂを有するケース部材２０と、このケース部材２０の内部に配設され且つ複数の流路形成板３０を積層した構造の積層型熱交換器２１（以下、熱交換器２１という）とを備えている。
【００２４】
ケース部材２０の後端部には、１次熱交換装置３から燃焼ガスを導入する為の燃焼ガス導入口２０ａが形成され、ケース部材２０の前端部には、燃焼ガスを外へ排出する為の燃焼ガス排出口２０ｂが形成されている。また、ケース部材２０の上端は天板２２で塞がれている。ケース部材２０の底板２３は、ケース部材２０の内部で水蒸気が凝縮して生成された水が前方へ流れ落ちるように傾斜しており、底板２３の前端部には下方へ延びるドレン排出管２４が設けられている。ケース部材２０の内部で生成された凝縮水は、燃焼ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物を含んで酸性を示すので、ドレン排出管２４に接続された中和装置（図示略）で中和された後に外部へ排出される。
【００２５】
図３〜図６に示すように、熱交換器２１は、内部に温水が流れる流路３６を有する複数の流路形成板３０を前後に積層した構造を有する。これら複数の流路形成板３０は、銅合金のろう材等を用いて真空炉ろう付けにより接合される。図５に示すように、これら積層された複数の流路形成板３０は、左右のエンドプレート３１の間に挟まれており、左端の流路形成板３０には給水口３２と温水送出口３３が形成されている。積層された複数の流路形成板３０の間には、燃焼ガスが上方から下方へ流れるようになっており、これら流路形成板３０の間には燃焼ガス側の伝熱面積を大きくするためのアウターフィン３４が介装されている。
【００２６】
図５、図６に示すように、流路形成板３０は、２枚のプレート部材３０ａ，３０ｂを重ね合わせてこれらプレート部材３０ａ，３０ｂを真空炉ろう付けにより接合したものであり、これら２枚のプレート部材３０ａ，３０ｂの間には、給水口３２から水が流入する水流入部３５と、この水流入部３５から流入した水が図６の矢印方向に流れるように形成されたＵ字形の流路３６と、流路３６を通りつつ加熱された温水を温水送出口３３へ送り出す温水流出部３７とが形成されている。流路３６には、温水側の伝熱面積を大きくするためのインナーフィン３８が設けられている。
図５、図６に示すように、各流路形成板３０は、２枚のプレート部材３０ａ，３０ｂの外周部により形成され外側へ突出するカシメ部３９を有し、これら複数の流路形成板３０のカシメ部３９により、熱交換器２１の外周部には複数の溝部４０が形成されている。
【００２７】
この熱交換器２１において、給水口３２から導入された水は、各流路形成板３０の流路３６に分岐してその流路３６を通りつつ燃焼ガスとの間の熱交換により加熱された後、再び合流して温水送出口３３から１次熱交換装置３へ送られる。
一方、燃焼ガス導入口２０ａからケース部材２０の内部に導入された燃焼ガスは、図４の実線の矢印で示すように、流路３６を流れる温水を加熱しつつ積層された流路形成板３０の間を上方から下方へ流れ、燃焼ガス排出口２０ｂから外部へ排出される。熱交換器２１の上側には、燃焼ガスが熱交換器２１をバイパスして燃焼ガス排出口２０ｂへ流れないようにケース部材２０と熱交換器２１との間を隙間を塞ぐ次述の隙間シール構造５０が設けられている。
【００２８】
次に、本願特有の隙間シール構造５０について説明する。この隙間シール構造５０は、熱交換器２１とケース部材２０との間の隙間を塞いで、図４に点線の矢印で示すように、その隙間を通って燃焼ガスの一部が熱交換器２１で温水と熱交換せずに燃焼ガス排出口２０ｂへ流れてしまうのを防止するためのものである。
【００２９】
図３、図４に示すように、隙間シール構造５０は、燃焼ガスが熱交換器２１をバイパスして燃焼ガス排出口２０ｂに流れるのを防ぐ為にケース部材２０と熱交換器２１との間を塞ぐ前後２枚のＳＵＳ３０４製の閉塞板５１，５２を有する。前側の閉塞板５１は比較的板厚が厚く（例えば、０．５ｍｍ）、一方、後側の閉塞板５２は、その前端部分が容易に弾性変形可能な薄板（例えば、板厚０．０５ｍｍ）で構成されている。
【００３０】
前側の閉塞板５１は、ケース部材２０に、熱交換器２１に対して左右方向の位置を調節可能に取り付けられ、前方から後方へ垂れ下がるように湾曲した状態でケース部材２０と熱交換器２１との間の隙間を塞ぐように配設されている。一方、後側の閉塞板５２は、後方から前方へ垂れ下がるように湾曲した状態でケース部材２０と熱交換器２１との間の隙間を塞ぐように配設されている。これら２枚の閉塞板５１，５２は天板２２により熱交換器２１側へ押し付けられており、ケース部材２０の内部で上下方向の位置がずれることはない。
【００３１】
ここで、これら２枚の閉塞板５１，５２により、ケース部材２０と熱交換器２１との間の隙間の大部分を塞ぐことができるが、前述のように、熱交換器２１の外周部に複数の溝部４０が形成されているため、これら複数の溝部４０も塞がないと、複数の溝部４０から燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口２０ｂへ流れ出ることになる。そのために、図７〜図１０に示すように、２枚の閉塞板５１，５２の熱交換器２１側の先端部分には、熱交換器２１の外周部の複数の溝部４０を２枚の閉塞板５１，５２によりほぼ気密状に塞ぐ為に、複数の溝部４０内へ突出する複数の突出片５３ａ，５４ａをほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部５３，５４が夫々設けられている。前側の閉塞板５１の櫛歯形状部５３の突出片５３ａの先端部には、後方へ屈曲した屈曲部５３ｂが形成されている。
【００３２】
図８〜図１０に示すように、複数の溝部４０においては、前側の閉塞板５１の突出片５３ａが溝部４０内に突出して熱交換器２１の外面部に当接した状態で、後側の閉塞板５２の突出片５４ａが突出片５３ａの屈曲部５３ｂに少なくとも部分的に密着する状態に配設されている。さらに、２つの櫛歯形状部５３，５４は左右方向（流路形成板３０の積層方向）にずれた位置に位置するように配設されている。例えば、図８に示す平面視にて、前側の閉塞板５１の櫛歯形状部５３を左側に寄せて配設するとともに、後側の閉塞板５２の櫛歯形状部５４を右側に寄せて配設すればよい。
【００３３】
ここで、複数の溝部４０の左右方向の幅は、製作誤差等の要因により、複数の溝部４０の幅は必ずしも一定ではないため、それら溝部４０の幅がばらついても複数の突出片５３ａ，５４ａを複数の溝部４０内に突出させて溝部４０を塞ぐことができるように、これら櫛歯形状部５３，５４の突出片５３ａ，５４ａの幅は、溝部４０の幅よりもやや狭く形成されている。そのため、図１０に示すように、片方の櫛歯形状部５３の突出片５３ａを溝部４０内に突出させただけでは、溝部４０と突出片５３ａとの間に左右方向の隙間ｄが生じるため、この隙間ｄから燃焼ガスが漏れることになる。しかし、もう一方の突出片５４ａが、突出片５３ａに対して左右方向にずれた位置に配設されているため、この突出片５４ａにより隙間ｄは塞がれる。
【００３４】
尚、前述のように、後側の閉塞板５２は薄板で構成されているため、バーナ２の出力が変動した場合等、非定常状態における燃焼ガスのガス圧上昇時には、図９の鎖線で示すように、櫛歯形状部５４ａが浮き上がるように弾性変形する。すると、突出片５４ａにより塞がれていた隙間ｄが瞬間的に開放され、この隙間ｄを通って燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口２０ｂへ流れる。
【００３５】
次に、隙間シール構造５０の作用及び効果について説明する。
図４に示すように、燃焼ガス導入口２０ａから２次熱交換装置４に燃焼ガスが導入されると、２枚の閉塞板５１，５２によりケース部材２０と熱交換器２１との間がほぼ塞がれているため、大部分の燃焼ガスは、図４の実線の矢印で示すように、温水を加熱しつつ複数の流路形成板３０の間を通って燃焼ガス排出口２０ｂから２次熱交換装置４の外部へ排出される。
【００３６】
ここで、熱交換器２１の外周部には積層された複数の流路形成板３０により溝部４０が形成されており、これら複数の溝部４０を通って燃焼ガスの一部が熱交換器２１をバイパスして燃焼ガス排出口２０ｂへ流れてしまうことになるが、複数の溝部４０内には櫛歯形状部５３，５４の突出片５３ａ，５４ａが突出しているため、溝部４０から燃焼ガスが漏れるのを抑えることができる。
【００３７】
また、突出片５３ａ，５４ａの左右方向の幅は溝部４０の幅よりも狭く、例えば、図１０に示すように、突出片５３ａが溝部４０内に挿入された状態では、突出片５３ａと溝部４０との間に隙間ｄが生じるが、他方の突出片５４ａによりこの隙間ｄを塞ぐことができるので、２つの櫛歯形状部５３，５４により複数の溝部４０をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、燃焼ガスが熱交換器２１で熱交換されずに燃焼ガス排出口２０ｂから排出されるのを極力抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
また、後側の閉塞板５２は、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄板で構成されているため、バーナ２の出力が変動した場合等、非定常状態において燃焼ガスのガス圧が上昇したときに、そのガス圧の上昇により、図９の鎖線で示すように、櫛歯形状部５４が浮き上がるように弾性変形し、突出片５４ａにより塞がれていた隙間ｄが瞬間的に開放される。
【００３９】
従って、隙間ｄを通って燃焼ガスの一部が燃焼ガス排出口２０ｂへ流れてガス圧が低下するため、ガス圧の変動が増幅するのを抑制し、バーナ２の火炎が不安定になって給湯器１に振動燃焼が生じるのを防止することができる。
尚、燃焼ガスが隙間ｄを瞬間的に流れるとすぐにガス圧が低下するため、弾性変形した櫛歯形状部５４は元に戻って再び隙間ｄは塞がれた状態となり、ガス圧が低下した後に引き続いて燃焼ガスが溝部４０から漏れることはない。
【００４０】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］図１１に示すように、櫛歯形状部５３，５４が部分的に密着する箇所の上側と下側の何れか１箇所または両方に、図１２に示すような、カシメ部３９に対応する複数のスリット６０ａを有し、耐腐食性に優れた合成樹脂製（例えば、ＰＴＦＥ製）のシール部材６０を設けてもよい。または、シール部材６０を２つの櫛歯形状部５３，５４の間に介装してもよい。２枚の櫛歯形状部５３，５４に加え、さらに、このシール部材６０により溝部４０を塞ぐことで、燃料ガスが溝部４０から燃焼ガス排出口２０ｂへ流れるのをほぼ完全に防止することができる。
【００４１】
尚、前記実施形態と同様に、振動燃焼を防ぐために、ガス圧上昇時に閉塞板５２の櫛歯形状部５４が弾性変形して燃焼ガスが瞬間的に溝部４０を流れるように構成した場合には、図１３に示すように、カシメ部３９に対応する複数のスリット６１ａと、開口６１ｂを有するシール部材６１を使用して、閉塞板５２が弾性変形して櫛歯形状部５４が浮き上がったときには、開口６１ｂを介して燃焼ガスが瞬間的に燃焼ガス排出口２０ｂへ流れるようにすればよい。
【００４２】
２］図１４に示すように、後側の閉塞板７２の櫛歯形状部７４の突出片７４ａに前方へ屈曲する屈曲部７４ｂを形成し、溝部４０において、後側の突出片７４ａを熱交換器２１に当接させた状態で、前側の閉塞板７１の櫛歯形状部７３の突出片７３ａが後側の突出片７４ａの屈曲部７４ｂの上面に密着するように配設してもよい。
【００４３】
４］２枚の閉塞板５１，５２のうち片方を省略することもできる。この場合は、１枚の閉塞板の櫛歯形状部で複数の溝部４０を塞ぐことになるため、図１０に示す隙間ｄから少量の燃焼ガスが燃焼ガス排出口２０ｂへ流れることになるものの、溝部４０を塞がない場合に比べれば、格段に熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
さらに、１枚の閉塞板で隙間を塞ぐ場合に、図１５、図１６に示すように、この閉塞板８０が、櫛歯形状部８１の複数の突出片８１ａの間に位置し熱交換器２１の複数のカシメ部３９に対応する複数のスリット８１ｂと、これら複数のスリット８１ｂの延長上の位置にスリット８１ｂと平行に形成された複数の屈曲部８１ｃであって交互に反対側へ屈曲された複数の屈曲部８１ｃとを有するように構成することもできる。
【００４５】
このように構成することで、図１６に示すように、スリット８１ｂと平行に形成された屈曲部８１ｃにより、突出片８１ａは左右方向に対して上下に傾斜することができる。つまり、櫛歯形状部８１を左右に伸ばした状態では、突出片８１ａの左右の幅が溝部４０の幅よりも大きくなるように形成しておき、櫛歯形状部８１を屈曲部８１ｃにおいて屈曲させて、突出片８１ａを左右方向に対して傾斜させた状態で突出片８１ａを溝部４０に挿入することができるので、製作誤差等の要因により溝部４０の左右方向の幅がばらついている場合でも、突出片８１ａで溝部４０をほぼ気密状に塞ぐことができる。
【００４６】
５］図１７、図１８に示すように、ケース部材２０と熱交換器２１との間を塞ぐ閉塞板９１と、左右方向に伸長可能なコイルばね９２であって、熱交換器２１の外周部の溝部４０をほぼ気密状に塞ぐコイルばね９２を設け、閉塞板９１の熱交換器２１側の先端部をコイルばね９２に当接させるように、隙間シール構造９０を構成してもよい。従って、製作誤差等の要因により溝部４０の左右方向の幅がばらついている場合でも、コイルばね９２を伸縮させてコイルばね９２の一部を複数の溝部４０に押し込むことができるので、溝部４０をほぼ気密状に塞いで熱交換効率を向上させることができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ケース部材と積層型熱交換器との間から燃焼ガスの一部が積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口に流れるのを防ぐために、閉塞板によりケース部材と積層型熱交換器との間を塞ぐことができる。
さらに、閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、これら複数の溝部内へ突出する突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を設けたので、これら突出片により積層型熱交換器の外周部の複数の溝部をも塞いで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができる。従って、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
しかも、スリットと平行に形成された屈曲部により、突出片は流路形成板の積層方向に対して傾斜することができる。従って、櫛歯形状部を積層方向に伸ばした状態で突出片の前記積層方向の幅が溝部の幅よりも少し広くなるように形成しておき、櫛歯形状部を屈曲部において屈曲させて、突出片を前記積層方向に対して傾斜させることで、幅の広い突出部を溝部内に突出させて突出片で溝部をほぼ気密状に塞ぐことができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、積層型熱交換器の外周部の複数の溝部を複数の閉塞板によりほぼ気密状に塞ぐ為に、複数の閉塞板の積層型熱交換器側の先端部分に、複数の溝部内へ突出する複数の突出片をほぼ櫛歯状に形成した櫛歯形状部を夫々設けたので、以下の効果が得られる。
【００４９】
製作誤差等の要因により、複数の溝部の幅は必ずしも一定ではないため、溝部の幅がばらついている場合でも突出片を溝部内に突出させるためには、突出片の幅は溝部の幅よりも狭くしておく必要があるが、複数の閉塞板の櫛歯形状部が流路形成板の積層方向にずれるように複数の閉塞板を配設することで、櫛歯形状部の突出片と溝部との間に生じる隙間を、その櫛歯形状部とずらして配設された別の櫛歯形状部の突出片により塞ぐことができるため、溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのをほぼ完全に防止することができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５０】
請求項３の発明によれば、複数の閉塞板は２枚の閉塞板からなり，各溝部において一方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片と他方の閉塞板の櫛歯形状部の突出片とが少なくとも部分的に密着する状態に配設され且つ２枚の閉塞板の２つの櫛歯形状部が前記流路形成板の積層方向にずれた位置に位置するように配設されたので、突出片の幅を溝部の幅よりも狭くしたことにより生じる櫛歯形状部の突出片と溝部との間の隙間を、その櫛歯形状部と積層方向にずれた位置に配設された櫛歯形状部の突出片により塞ぐことができる。
【００５１】
【００５２】
請求項４の発明によれば、複数の閉塞板のうちの少なくとも１つは、燃焼ガスのガス圧上昇時に弾性変形可能な薄金属板で構成されたので、バーナの非定常状態において、燃焼ガスのガス圧が上昇した際に、その上昇したガス圧により薄金属板で構成された閉塞板が弾性変形し、櫛歯形状部が溝部から離隔する。従って、一時的に溝部から燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ抜けることになり、上昇したガス圧が低下して振動燃焼の発生を抑制することができる。また、ガス圧が低下すれば閉塞板は元の状態に戻るため、櫛歯形状部が溝部を塞ぐ状態に戻り、ガス圧が低下した後に引き続いて燃焼ガスが溝部から漏れることはない。その他、請求項２又は３と同様の効果が得られる。
【００５３】
請求項５の発明によれば、ケース部材と積層型熱交換器との間において、複数の溝部をほぼ気密状に塞ぐ複数巻のコイルばねを設け、このコイルばねに閉塞板の積層型熱交換器側の先端部を当接させることで、ケース部材と積層型熱交換器との間をほぼ気密状に塞ぐことができるので、燃焼ガスが積層型熱交換器をバイパスして燃焼ガス排出口へ流れるのを抑えて、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯器の概略構成図である。
【図２】１次及び２次熱交換装置の側面図である。
【図３】２次熱交換装置の正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】積層型熱交換器の正面図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】閉塞板の平面図である。
【図８】溝部を塞いでいる状態の櫛歯形状部の一部平面図である。
【図９】図８のIX-IX 線断面図である。
【図１０】図９のX-X 線矢視図である。
【図１１】変更形態の図９相当図である。
【図１２】シール部材の一部平面図である。
【図１３】シール部材の一部平面図である。
【図１４】変更形態の図９相当図である。
【図１５】変更形態の図１０相当図である。
【図１６】図１５のXVI-XVI 線断面図である。
【図１７】変更形態におけるコイルばねで溝部を塞いだ状態の熱交換器の要部拡大図である。
【図１８】図１７のXVIII-XVIII 線断面図である。
【符号の説明】
４    ２次熱交換装置
２０  ケース部材
２０ａ  燃焼ガス導入口
２０ｂ  燃焼ガス排出口
２１  積層型熱交換器
３０  流路形成板
４０  溝部
５０，９０  隙間シール構造
５１，５２，７１，７２，８０，９１  閉塞板
５３，５４，７３，７４，８１  櫛歯形状部
５３ａ，５４ａ，７３ａ，７４ａ，８１ａ  突出片
８１ｂ  スリット
８１ｃ  屈曲部
９２  コイルばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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