(57)【要約】【課題】２次熱交換器の伝熱管とケースの側壁部との隙間に多くの加熱用気体が進行することを防止し、熱効率の向上などを適切に図ることが可能な温水装置を提供する。【解決手段】１次熱交換器Ｈ１、および２次熱交換器Ｈ２を備えている温水装置ＷＨであって、１次熱交換器Ｈ１内の幅方向の端部寄りを進行する加熱用気体を、２次熱交換器Ｈ２のケース５の中央部側に流れるようにガイドするガイド部４０ａを備えており、このガイド部４０ａの加熱用気体流れ方向下流側の端部Ｐは、伝熱管６Ａ，６Ｂのうち、幅方向において最も外側に位置してケース５の側壁部５０との間に隙間８を形成している部分６Ｂよりも、ケース５の中央部側に位置している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱用気体から熱回収が可能に構成された１次熱交換器と、
この１次熱交換器の加熱用気体流れ方向下流側に設けられ、かつ前記１次熱交換器を通過した加熱用気体からさらに熱回収を行なうための伝熱管がケース内に配され、このケースの側壁部と前記伝熱管との相互間に隙間が形成されている２次熱交換器と、
を備えている、温水装置であって、
前記加熱用気体のうち、前記１次熱交換器内の幅方向の端部寄りを進行する加熱用気体を、前記２次熱交換器の前記ケースの中央部側に流れるようにガイドするガイド部を、さらに備えており、
このガイド部の加熱用気体流れ方向下流側の端部は、前記伝熱管のうち、前記幅方向において最も外側に位置して前記側壁部との間に前記隙間を形成している部分よりも、前記ケースの中央部側に位置していることを特徴とする、温水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温水装置であって、
前記１次熱交換器は、一定方向に間隔を隔てて並んだ吸熱用の複数のフィンを備えており、
これら複数のフィンの端縁部には、加熱用気体流れ方向下流に進むほど前記ケースの中央部側に位置するように傾斜した屈曲片部が設けられており、
この屈曲片部により、前記ガイド部が構成されている、温水装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の温水装置であって、
前記２次熱交換器の前記伝熱管として、上下高さ方向に起立した姿勢で幅方向に間隔を隔てて並んだ蛇行状またはＵ字状の複数の伝熱管を備えており、
前記複数の伝熱管のうち、前記幅方向の両端に位置する伝熱管が、前記幅方向において最も外側に位置する部分である、温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置などの温水装置に関し、さらに詳しくは、１次熱交換器に加え、２次熱交換器をさらに備えたタイプの温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温水装置としては、燃焼ガス（加熱用気体）から顕熱を回収する１次熱交換器に加え、この１次熱交換器によって顕熱が回収された後の燃焼ガスから潜熱をさらに回収するための２次熱交換器を備えたものがある。
ここで、これら２つの熱交換器は、ともにケース（缶体）内に、伝熱管が収容された構成であるが、２次熱交換器の伝熱管としては、非直管状のたとえば蛇行管やＵ字管が用いられる場合がある（たとえば、特許文献１など）。
【０００３】
しかしながら、前記した蛇行管やＵ字管を用いた伝熱管をケース内に収容させた場合、これら伝熱管とケースの側壁部との相互間に隙間が発生してしまう場合がある。この場合、１次熱交換器を通過した燃焼ガスのうち、比較的多くの燃焼ガスが前記隙間に進入する虞がある。これでは、伝熱管による熱回収量が少なくなり、熱効率が低くなる。また、前記隙間に進入した燃焼ガスは、ケースの側壁部に直接作用することとなるため、ケースの側壁部が高温に加熱されるといった不具合も生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３０３４８号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５６１０号公報
【特許文献３】特開平７−１２７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、２次熱交換器の伝熱管とケースの側壁部との隙間に多くの加熱用気体が進行することを防止し、熱効率の向上などを適切に図ることが可能な温水装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される温水装置は、加熱用気体から熱回収が可能に構成された１次熱交換器と、この１次熱交換器の加熱用気体流れ方向下流側に設けられ、かつ前記１次熱交換器を通過した加熱用気体からさらに熱回収を行なうための伝熱管がケース内に配され、このケースの側壁部と前記伝熱管との相互間に隙間が形成されている２次熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記加熱用気体のうち、前記１次熱交換器内の幅方向の端部寄りを進行する加熱用気体を、前記２次熱交換器の前記ケースの中央部側に流れるようにガイドするガイド部を、さらに備えており、このガイド部の加熱用気体流れ方向下流側の端部は、前記伝熱管のうち、前記幅方向において最も外側に位置して前記側壁部との間に前記隙間を形成している部分よりも、前記ケースの中央部側に位置していることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、加熱用気体が１次熱交換器を通過して２次熱交換器のケース内に流入すると
きには、１次熱交換器の幅方向端部寄りを進行していた加熱用気体が、ガイド部によって、２次熱交換器のケースの中央部側を流れるようにガイドされる。このため、前記加熱用気体が、２次熱交換器のケースの側壁部と伝熱管との隙間に多く進行することは適切に防止される。ガイド部の加熱用気体流れ方向下流側の端部は、伝熱管のうち、幅方向において最も外側に位置して側壁部との間に前記隙間を形成する部分よりもケースの中央部側に位置しているため、前記隙間に加熱用気体が進行することは、より効果的に防止される。
このようなことから、本発明によれば、２次熱交換器のケースの側壁部と伝熱管との隙間に加熱用気体が進行することに起因する熱の無駄が少なくなり、伝熱管による熱回収量を従来よりも多くし、熱効率を優れたものとすることができる。また、ケースの側壁部に多くの加熱用気体が直接作用することもなくなるため、前記側壁部が高温に加熱されるといった不具合も適切に解消される。
【０００９】
本発明において、好ましくは、前記１次熱交換器は、一定方向に間隔を隔てて並んだ吸熱用の複数のフィンを備えており、これら複数のフィンの端縁部には、加熱用気体流れ方向下流に進むほど前記ケースの中央部側に位置するように傾斜した屈曲片部が設けられており、この屈曲片部により、前記ガイド部が構成されている。
【００１０】
このような構成によれば、フィンの屈曲片部を利用して、ガイド部が構成されているため、ガイド部を構成するための専用部材を別途用いるような必要がなく、製造コストを廉価にすることが可能である。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記２次熱交換器の前記伝熱管として、上下高さ方向に起立した姿勢で幅方向に間隔を隔てて並んだ蛇行状またはＵ字状の複数の伝熱管を備えており、前記複数の伝熱管のうち、前記幅方向の両端に位置する伝熱管が、前記幅方向において最も外側に位置する部分である。
【００１２】
このような構成によれば、蛇行状またはＵ字状の複数の伝熱管のうち、幅方向両端に位置する伝熱管と、ケースの側壁部との相互間に形成されている隙間に、加熱用気体が多く進行することはなくなり、熱効率を優れたものとする上で好ましいものとなる。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、本発明に係る温水装置の一例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大断面図である。
【図２】図１に示す温水装置で用いられているフィンの要部斜視図である。
【図３】図１における第１の伝熱管の配置箇所の要部断面図である。
【図４】図１における第２の伝熱管の配置箇所の要部断面図である。
【図５】本発明の他の例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１に示す温水装置ＷＨは、仮想線で一部分が示されたバーナ１、１次熱交換器Ｈ１、２次熱交換器Ｈ２、および１次熱交換器Ｈ１に設けられたガイド部４０ａを具備している。図示説明は省略するが、２次熱交換器Ｈ２の下方には、たとえば熱回収後の燃焼ガス（排ガス）を外部に排気するための排気集合筒などが設けられる。
【００１７】
バーナ１は、従来既知の逆燃焼方式のものである。このバーナ１においては、不図示の
ファンから吐出される燃焼用空気に燃料ガスが混合され、この混合気は、１次熱交換器Ｈ１の缶体２の上部開口部から下向きに臨むように設けられた通気性を有する混合気噴射部材１０を介して缶体２内に噴射される。混合気には点火がなされ、缶体２内には加熱用気体としての燃焼ガスが供給される。
【００１８】
１次熱交換器Ｈ１は、前記した缶体２に加え、伝熱管３、吸熱用の複数のフィン４、および複数の胴パイプ３９を備えている。胴パイプ３９は、湯水加熱用の吸熱に加え、缶体２の側壁部２０を冷却する役割を果たし、缶体２の側壁部２０の内面に沿って設けられている。胴パイプ３９の入水口３８に供給された湯水は、胴パイプ３９を通過した後に、伝熱管３に流れ込む。伝熱管３は、缶体２内に横架設されて上下および水平方向に複数並んだ直状管体部３０（図３、図４を参照）が、不図示のベンド管を介して一連に接続されることにより構成されており、胴パイプ３９からこの伝熱管３に流れ込んだ湯水は、伝熱管３を通過して出湯口３７に到達する。
【００１９】
フィン４は、切欠き部４９や、伝熱管３が挿通する孔部４８などが形成されたプレート状であり、伝熱管３の外周面にロウ付けなどの手段を用いて接合されている。複数のフィン４は、伝熱管３の長手方向である略水平方向に適当な間隔で並んでいる。各フィン４の幅方向両端縁部には、この端縁部をフィン４の前方側（または後方側）に屈曲させた屈曲片部４０が設けられている（図２も参照）。この屈曲片部４０の上部寄り領域は、缶体２の側壁部２０に接触または接近して上下高さ方向に延びている。これに対し、屈曲片部４０の下部寄り領域は、燃焼ガスをガイドするためのガイド部４０ａである。このガイド部４０ａは、下方に進むほど、缶体２および２次熱交換器Ｈ２のケース５の幅方向の中央部側に位置するように傾斜している。このガイド部４０ａと２次熱交換器Ｈ２との具体的な位置関係については後述する。
【００２０】
２次熱交換器Ｈ２は、第１および第２の伝熱管６Ａ，６Ｂが、ケース５内に収容された構成である。第１および第２の伝熱管６Ａ，６Ｂは、ともに蛇行状伝熱管である。第１の伝熱管６Ａは、図３に示すように、水平方向に延びる複数の直状管体部６０が、側面視半円弧状の複数の接続管体部６１を介して一連に繋がった蛇行状であり、各直状管体部６０が上下高さ方向に並んだ起立姿勢とされている。この第１の伝熱管６Ａの両端部は、ケース５の外部に設けられた入水用および出湯用のヘッダ７ａ，７ｂに接続されている。この温水装置ＷＨでは、入水用のヘッダ７ａに非加熱の湯水が供給され、かつ第１および第２の伝熱管６Ａ，６Ｂを通過して出湯用のヘッダ７ｂに到達した湯水が、１次熱交換器Ｈ１の入水口３８に供給される。ただし、湯水の流れ方は、これに限定されない。図１に示すように、複数の第１の伝熱管６Ａは、幅方向に間隔を隔てて並んでいる。ただし、互いに隣り合う第１の伝熱管６Ａどうしの間には高低段差が設けられており、これらは図１の正面視において、千鳥配列となっている。
【００２１】
第２の伝熱管６Ｂは、図４に示すように、上下に傾斜した直状管体部６３が、側面視半円弧状の複数の接続管体部６２を介して一連に繋がった蛇行状であり、各直状管体部６３が上下高さ方向に並んだ起立姿勢とされている。この第２の伝熱管６Ｂの両端部は、第１の伝熱管６Ａと同様に、入水用および出湯用のヘッダ７ａ，７ｂに接続されている。第２の伝熱管６Ｂは、各直状管体部６３が上下に傾斜しているため、水抜き性がよく、冬季に第１の伝熱管６Ａ内が凍結した場合であっても、この第２の伝熱管６Ｂに湯水を流通させることにより、温水供給を可能とするものである。
【００２２】
図１に示すように、第２の伝熱管６Ｂは、幅方向において、複数の第１の伝熱管６Ａの左右両外側に位置するように設けられており、各第２の伝熱管６Ｂとその外側に位置するケース５の側壁部５０との相互間には、隙間８が形成されている。したがって、本実施形態においては、各第２の伝熱管６Ｂが、本発明がいう「伝熱管のうち、幅方向において最
も外側に位置して側壁部との間に隙間を形成している部分」の一例に相当する。
ガイド部４０ａの下端部Ｐは、幅方向において、第２の伝熱管６Ｂよりも適当な寸法Ｌａだけケース５の中央部側に位置している。下端部Ｐは、本発明でいう「ガイド部の加熱用気体流れ方向下流側の端部」の一例に相当する。
【００２３】
次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。
【００２４】
まず、バーナ１から１次熱交換器Ｈ１に供給された燃焼ガスは、胴パイプ３９および伝熱管３による熱回収を終えた後に、２次熱交換器Ｈ２内に流入する。ただし、その際には、１次熱交換器Ｈ１の缶体２の側壁部２０寄りの領域を下向きに進行していた燃焼ガスは、ガイド部４０ａに当たり、このガイド部４０ａによって幅方向中央部側に進むようにガイドされる。
【００２５】
また、ガイド部４０ａの下端部Ｐは、既述したように、２次熱交換器Ｈ２において、最も外側に位置する第２の伝熱管６Ｂよりも中央部側に位置しており、隙間８の直上位置は、ガイド部４０ａによって覆われた位置関係にある。このため、燃焼ガスがガイド部４０ａにガイドされて２次熱交換器Ｈ２内に流入した場合に、この燃焼ガスは、隙間８に向けて進行することはなく、または殆どない。仮に、隙間８に多くの燃焼ガスが進行すると、熱効率が低下し、またケース５の側壁部５０が高温に加熱される不具合を生じるが、本実施形態によれば、そのような不具合を適切に回避することが可能である。
また、ガイド部４０ａは、フィン４を利用して構成されているため、それ専用の部材を設ける必要はなく、製造コストを廉価にすることも可能である。
【００２６】
図５は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。
【００２７】
図５に示す温水装置ＷＨａにおいては、２次熱交換器Ｈ２の向きが、前記実施形態とは９０°相違した構成とされている。なお、２次熱交換器Ｈ２の伝熱管としては、伝熱管６Ａ（前記した第１の伝熱管６Ａに相当）が設けられているが、前記実施形態の第２の伝熱管６Ｂが設けられていない構成とされている。
本実施形態においては、たとえば伝熱管６Ａの接続管体部６１の各先端部６１ａが、幅方向において最も外側に位置して側壁部５０との間に隙間８Ａ，８Ｂを形成している。これに対し、ガイド部４０ａの下端部Ｐは、前記した先端部６１ａよりも適当な寸法Ｌｂ，Ｌｃだけ幅方向の中央部側に位置している。
【００２８】
このような構成によれば、１次熱交換器Ｈ１から２次熱交換器Ｈ２内に流入する燃焼ガスが、前記した隙間８Ａ，８Ｂに多く進入することは適切に防止される。したがって、熱効率をよくし得るとともに、ケース５の側壁部５０が高温に加熱される不具合を適切に防止することが可能である。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る温水装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【００３０】
本発明でいうガイド部は、製造コストの低減化などの観点からすると、フィンを利用して構成することが好ましいが、これに限定されない。たとえば、１次熱交換器の缶体の側壁部に、この側壁部とは別部材を取付け、この別部材を用いてガイド部を構成することもできる。
【００３１】
上述の実施形態においては、１次および２次の熱交換器の上側にバーナを配置した逆燃式であるが、これに限定されず、たとえば１次および２次の熱交換器の下側にバーナを配
置した正燃式とすることもできる。この場合、本発明でいう「ガイド部の加熱用気体流れ方向下流側の端部」は、ガイド部の上端部となる。
加熱用気体は、燃焼ガスに限定されず、たとえばコージェネレーションシステムにおいて発生する高温の排ガスなどとすることもできる。
本発明でいう温水装置は、湯水を加熱して温水を生成する機能を備えたものであり、一般的な給湯装置の他、たとえば風呂給湯装置、暖房用温水装置、融雪用の温水装置なども含む。
２次熱交換器の伝熱管は、蛇行状伝熱管に限らず、たとえばＵ字管などの他の形状の伝熱管を用いた構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
ＷＨ，ＷＨａ  温水装置
Ｈ１  １次熱交換器
Ｈ２  ２次熱交換器
Ｐ  ガイド部の下端部（加熱用気体流れ方向下流側の端部）
１  バーナ
２  缶体
４  フィン
４０  屈曲片部
４０ａ  ガイド部
５  ケース
５０  側壁部（ケースの）
６Ａ，６Ｂ  第１および第２の伝熱管（伝熱管）
８，８Ａ，８Ｂ  隙間
【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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