(57)【要約】【課題】燃焼排気の圧力損失を増加させずに、熱交換効率の向上を図る。【解決手段】被加熱流体（水Ｗ）と燃焼排気（ＥＧ）を熱交換させる熱交換ユニット（６）であって、内部に被加熱流体を流す熱交換管（１０）を含む熱交換部と、熱交換管と連結されており、熱交換管との間で被加熱流体を通流させるヘッダー部（１２）と、熱交換部内に取り込んだ燃焼排気の流動状態を変える流れ変更部（１４、風向板４０、４２、通気プレート１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ）とを備える。【選択図】    図１
2020029994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱流体と燃焼排気を熱交換させる熱交換ユニットであって、
内部に被加熱流体を流す熱交換管を含む熱交換部と、
前記熱交換管と連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、
前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流動状態を変える流れ変更部と、
を備えることを特徴とする熱交換ユニット。
【請求項２】
前記流れ変更部は、前記熱交換部内に流れる前記燃焼排気の流れ方向を変える風向板を備え、
前記熱交換部内に流入した前記燃焼排気を前記風向板に接触させ、または前記風向板に沿って流すことで、前記燃焼排気を乱流化させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項３】
前記熱交換部には、複数枚の前記風向板により、直角またはそれに近い角度以上に前記燃焼排気を屈曲させて流す排気流路を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱交換ユニット。
【請求項４】
前記ヘッダー部は、接続された複数の前記熱交換管を所定数ずつ含む複数のエリアに仕切る仕切り壁が立設されており、
前記風向板は、前記熱交換管が接続されている前記ヘッダー部の境界壁を介して、前記仕切り壁の一部と対向する位置に設置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換ユニット。
【請求項５】
さらに、前記流れ変更部は、前記熱交換部に前記燃焼排気を取り込む開口部、熱交換後の前記燃焼排気を前記熱交換部から排出する排出部のいずれか一方または両方の開口量を規制することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱交換ユニット。
【請求項６】
前記流れ変更部は、前記燃焼排気を通過させる複数の通気孔が形成されている通気板を備え、
前記通気孔の通過により前記燃焼排気の流速を変化させて、前記燃焼排気の流れを乱流化させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項７】
前記通気板は、それぞれ始端と終端との間に折り返し部を有し且つ平行またはそれに近い状態で配列された複数の前記熱交換管の該折り返し部の内側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の熱交換ユニット。
【請求項８】
前記熱交換管のそれぞれが前記折り返し部で折り返された管路の間隔内に他の熱交換管の一部を入り込ませて配置され、隣接する熱交換管同士の間隔が管の直径未満に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換ユニット。
【請求項９】
前記通気板は、前記熱交換部内の前記燃焼排気の流れ方向に沿って、１または複数枚が設置されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の熱交換ユニット。
【請求項１０】
燃焼排気を内部に流す筐体と、
前記筐体内に設置された熱交換ユニットと、
を備え、前記熱交換ユニットが、
内部に被加熱流体を流す熱交換管を含み、前記被加熱流体と前記燃焼排気を熱交換させる熱交換部と、
前記熱交換管が連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、
前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流れの状態を変える流れ変更部と、
を備えることを特徴とする熱交換装置。
【請求項１１】
前記熱交換ユニットの上方または下方に設置されたバーナーを備え、
前記熱交換管に被加熱流体の通流方向と交差方向に前記燃焼排気を接触させることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換装置。
【請求項１２】
燃料ガスを燃焼させるバーナーと、
前記バーナーの燃焼排気を流す筐体と、
前記筐体内に設置された熱交換ユニットと、
を備え、前記熱交換ユニットが、
内部に被加熱流体を流す熱交換管を含み、前記被加熱流体と前記燃焼排気を熱交換させる熱交換部と、
前記熱交換管が連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、
前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流れの状態を変える流れ変更部と、
を備えることを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水などの被加熱流体に燃焼排気の熱を熱交換させる熱交換技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスの燃焼によって得られる燃焼排気の熱を被加熱流体に熱交換する熱交換器では、一次熱交換器および二次熱交換器が備えられる。一次熱交換器では燃焼排気の主として顕熱を被加熱流体に熱交換し、二次熱交換器では一次熱交換後の燃焼排気から主として潜熱を被加熱流体に熱交換する。
燃焼排気の流れに対し、その上流側に一次熱交換器、その下流側に二次熱交換器が配置される。被加熱流体は、二次熱交換器から一次熱交換器に供給する。このような構成とすれば、二次熱交換器で熱交換前の温度の低い被加熱流体に燃焼排気から主として潜熱が熱交換された後、一次熱交換器で燃焼排気から主として顕熱が被加熱流体に熱交換されるので、熱交換効率が高められる。
【０００３】
このような潜熱回収用の熱交換器に関し、複数の伝熱管を積層し、この伝熱管の上下方向の隙間にスペーサを配置することで、燃焼排気がスペーサを迂回するように向きを変えるものがある（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−００４１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃焼排気の熱を水などの被加熱流体に熱交換する熱交換器において、燃焼排気が熱交換管に絡むことなくすり抜けると熱交換効率が低下するという課題がある。つまり、潜熱を回収する二次熱交換器側では、燃焼装置の排気損失を増加させないために、排気通路を広くとると、燃焼排気と熱交換管との接触量が減ってしまい、潜熱を回収するための十分な熱交換が行えず、高効率の熱交換が行えなくなる可能性がある。これに対し、燃焼排気の通路に熱交換管を密集して配置すると、燃焼排気の圧力損失が大きくなり、燃焼排気の通流が妨げられるという課題がある。
【０００６】
斯かる課題について、特許文献１には開示も示唆もなく、さらに特許文献１に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、燃焼排気の圧力損失を増加させずに、熱交換効率の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換ユニットの一側面は、被加熱流体と燃焼排気を熱交換させる熱交換ユニットであって、内部に被加熱流体を流す熱交換管を含む熱交換部と、前記熱交換管と連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流動状態を変える流れ変更部とを備える。
【０００９】
上記熱交換ユニットにおいて、前記流れ変更部は、前記熱交換部内に流れる前記燃焼排気の流れ方向を変える風向板を備え、前記熱交換部内に流入した前記燃焼排気を前記風向板に接触させ、または前記風向板に沿って流すことで、前記燃焼排気を乱流化させてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、前記熱交換部には、複数枚の前記風向板により、直角またはそれに近い角度以上に前記燃焼排気を屈曲させて流す排気流路を備えてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、前記ヘッダー部は、接続された複数の前記熱交換管を所定数ずつ含む複数のエリアに仕切る仕切り壁が立設されており、前記風向板は、前記熱交換管が接続されている前記ヘッダー部の境界壁を介して、前記仕切り壁の一部と対向する位置に設置されてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、さらに、前記流れ変更部は、前記熱交換部に前記燃焼排気を取り込む開口部、熱交換後の前記燃焼排気を前記熱交換部から排出する排出部のいずれか一方または両方の開口量を規制してよい。
【００１０】
上記熱交換ユニットにおいて、前記流れ変更部は、前記燃焼排気を通過させる複数の通気孔が形成されている通気板を備え、前記通気孔の通過により前記燃焼排気の流速を変化させて、前記燃焼排気の流れを乱流化させてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、前記通気板は、それぞれ始端と終端との間に折り返し部を有し且つ平行またはそれに近い状態で配列された複数の前記熱交換管の該折り返し部の内側に配置されてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、前記熱交換管のそれぞれが前記折り返し部で折り返された管路の間隔内に他の熱交換管の一部を入り込ませて配置され、隣接する熱交換管同士の間隔が管の直径未満に設定されてよい。
上記熱交換ユニットにおいて、前記通気板は、前記熱交換部内の前記燃焼排気の流れ方向に沿って、１または複数枚が設置されてよい。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換装置の一側面は、燃焼排気を内部に流す筐体と、前記筐体内に設置された熱交換ユニットとを備え、前記熱交換ユニットが、内部に被加熱流体を流す熱交換管を含み、前記被加熱流体と前記燃焼排気を熱交換させる熱交換部と、前記熱交換管が連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流れの状態を変える流れ変更部とを備える。
上記熱交換装置において、前記熱交換ユニットの上方または下方に設置されたバーナーを備え、前記熱交換管に被加熱流体の通流方向と交差方向に前記燃焼排気を接触させてよい。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面は、燃料ガスを燃焼させるバーナーと、前記バーナーの燃焼排気を流す筐体と、前記筐体内に設置された熱交換ユニットとを備え、前記熱交換ユニットが、内部に被加熱流体を流す熱交換管を含み、前記被加熱流体と前記燃焼排気を熱交換させる熱交換部と、前記熱交換管が連結されており、前記熱交換管との間で前記被加熱流体を通流させるヘッダー部と、前記熱交換部内に取り込んだ前記燃焼排気の流れの状態を変える流れ変更部とを備える
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のいずれかの効果が期待できる。
(1) 熱交換部内に流れる燃焼排気の通流状態を変化させることで、熱交換管に対する燃焼排気の接触度や熱交換効率の向上が図れる。
(2) 燃焼排気の通流状態の変化により燃焼排気と被加熱流体の熱交換効率を向上させることで、熱交換部内の燃焼排気の通流性が維持でき、熱交換ユニットの排気損失の増加を防止できる。
(3) 燃焼排気の熱交換効率が向上し、給湯要求に対する湯温の応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る熱交換装置の構成例を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る熱交換ユニットの構成例を示す図である。
【図３】熱交換ユニットの外観構成例を示す図である。
【図４】熱交換ユニットを排気部側から示した図である。
【図５】熱交換部側の構成例を示す図である。
【図６】熱交換ユニットの構成例を示す分解斜視図である。
【図７】ヘッダー部側の構成例を示す図である。
【図８】熱交換管を側面側から示した図である。
【図９】図７のＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図１０】図７のＢ−Ｂ線断面を示す図である。
【図１１】図７のＣ−Ｃ線断面を示す図である。
【図１２】図７のＤ−Ｄ線断面を示す図である。
【図１３】図８のＥ−Ｅ線断面を示す図である。
【図１４】図８のＦ−Ｆ線断面を示す図である。
【図１５】図８のＧ−Ｇ線断面を示す図である。
【図１６】熱交換部内の被加熱流体の流れ方向と燃焼排気の流れ方向を示す図である。
【図１７】熱交換ユニットの外観構成例を示す図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る熱交換ユニットの構成例を示す図である。
【図１９】熱交換ユニットの構成例を示す分解斜視図である。
【図２０】Ａは熱交換部に対する燃焼排気の流れの状態例を示す図であり、ＢはＡの一部を拡大した図である。
【図２１】第４の実施の形態に係る給湯システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る熱交換装置の構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
この熱交換装置２は、図１に示すように、水Ｗなどの被加熱流体と燃焼排気ＥＧを熱交換させる装置の一例であり、熱交換により水Ｗを加熱して湯ＨＷを生成し、給湯する。この熱交換装置２は、たとえばバーナー４、熱交換ユニット６、排気部８を含む。
バーナー４は、高温の燃焼排気ＥＧを生成する手段の一例であり、たとえば供給される燃料ガスと空気を混合させて燃焼させる。このバーナー４は、たとえば燃焼面にメタルニットを利用したメタルニットバーナーを用いればよく、その他のバーナーであってもよい。このメタルニットバーナーでは、混合気が燃焼面に向かって供給されて、メタルニットの表面に火炎を発生させることで燃焼排気ＥＧが生成される。
【００１６】
熱交換ユニット６は、内部に流す水Ｗを燃焼排気ＥＧの熱と熱交換させる手段の一例であり、たとえば複数本の熱交換管１０やヘッダー部１２、流れ変更部１４などを含む。この熱交換ユニット６は、たとえば単一または複数の筐体や配管、その他、熱交換装置２を構成する図示しない機能部を通じてバーナー４と連通されており、バーナー４からみて燃焼排気ＥＧの流れ方向の下流側に配置される。
熱交換管１０は、内部に水Ｗが流されるとともに、その外周面が直接、または図示しない部材を介して間接的に燃焼排気ＥＧに対して晒されることで、熱交換を行う本発明の熱交換部の一例である。熱交換管１０は、たとえば、ステンレスなどの耐腐食性金属からなるシームレス管で構成される。これらの熱交換管１０は、それぞれ管の始端と終端が同一またはそれに近い方向に向くように管の一部に屈曲部が形成されており、始端と終端がヘッダー部１２に接続される。熱交換管１０は、たとえば円管などが用いられる。
【００１７】
ヘッダー部１２は、熱交換管１０に被加熱流体を流す手段の一例である。ヘッダー部１２は、たとえば一部の熱交換管１０に対して水Ｗを流すとともに、この熱交換管１０で加熱された湯ＨＷを取り込み、他の一部の熱交換管１０側に流す。すなわち、ヘッダー部１２は、熱交換管１０との間で被加熱流体を循環させることで、水Ｗや湯ＨＷを段階的に熱交換させる。ヘッダー部１２の内部は、たとえば接続されている複数の熱交換管１０の接続位置や本数を基準に区分されており、この区分された領域毎に水Ｗや湯ＨＷを流す構造を備える。またヘッダー部１２には、たとえば熱交換ユニット６の外部から低温の水Ｗを取り込む給水部１６と、熱交換後の湯ＨＷを熱交換ユニット６の外部に流す給湯部１８を備える。給水部１６には、たとえば水道などの給水源と繋がる給水管２０が接続される。また、給湯部１８には、たとえば図示しない他の熱交換部や給湯負荷などに繋がる給湯管２２が接続される。
そのほか、熱交換ユニット６、給水管２０、給湯管２２は、たとえばバーナー４と連通する空間部を有し、燃焼排気ＥＧを取り込む筐体部２４内に配置されている。
【００１８】
流れ変更部１４は、熱交換管１０側に流す燃焼排気ＥＧの流れの状態を変更させる手段の一例である。この流れ変更部１４は、たとえば燃焼排気ＥＧの流れ方向に沿って、熱交換管１０よりも上流側または熱交換管１０の近傍に形成されており、バーナー４から熱交換管１０に向けて流れる燃焼排気ＥＧの流動状態を変更させる。この流動状態の変更は、熱交換管１０内を流れる水Ｗとの熱交換効率が向上するように燃焼排気ＥＧを流動させる処理であり、たとえば燃焼排気ＥＧの流れを乱流化して、熱交換管１０の周面に対する接触時間を長くさせるほか、熱交換管１０への接触回数または接触面積を増加させる。
また、流れ変更部１４は、たとえば複数の熱交換管１０の間にある燃焼排気ＥＧまたは熱交換直前の燃焼排気ＥＧにのみ流れを変更させ、バーナー４からの排出時、または熱交換を終えた燃焼排気ＥＧの流れを乱さないので、熱交換装置２内の排気通流の状態悪化が生じない、もしくはその影響が抑えられる。
【００１９】
排気部８は、熱交換管１０と熱交換した燃焼排気ＥＧを熱交換装置２から排出する手段の一例であり、たとえば所定の方向に向けて開口した排気ダクトなどが接続されてもよく、または直接大気中に放出してもよい。排気部８に達した燃焼排気ＥＧは、乱流化した状態であってもよく、または熱交換後の排気効率を上げるために、熱交換ユニット６の排出側で整流化してもよい。
なお、この排気部８には、たとえば熱交換ユニット６からの排気効率を高めるために、図示しないファンなどを備えてもよい。
【００２０】
＜熱交換機能＞
このように配置された複数の熱交換管１０に水Ｗを流すとともに、熱交換管１０に対して乱流化した燃焼排気ＥＧを流せば、燃焼排気ＥＧの熱と水Ｗとの熱接触距離や熱交換時間が多くなり、水Ｗを湯ＨＷに加熱することができる。
【００２１】
＜第１の実施の形態の効果＞
この実施の形態によれば、次のいずれかの効果が期待できる。
(1) 熱交換管１０に燃焼排気ＥＧを絡ませることができ、燃焼排気ＥＧの熱を水Ｗなどの被加熱流体に効率よく熱交換することができ、燃焼排気ＥＧの熱交換効率を高めることができる。
(2) 流れ変更部１４により、熱交換管１０に近い位置で燃焼排気ＥＧの状態を乱流に変化させて熱交換するので、燃焼排気ＥＧが整流されるまえに、効率のよい熱交換処理が行える。
(3) 熱交換直前または熱交換中に燃焼排気ＥＧを乱流化させるので、熱交換ユニット６の外部で燃焼排気ＥＧの通流状態に影響を与えずに熱交換効率を上げることができる。
(4) 燃焼排気ＥＧの熱交換性が向上することで、所定の出湯温度までの湯ＨＷの加熱速度が向上し、給湯要求に対する湯温の応答性を高めることができる。
【００２２】
〔第２の実施の形態〕
図２は、第２の実施の形態に係る熱交換ユニットの構成例を示す図である。また図３は熱交換ユニットの外観構成例を示す図、図４は熱交換ユニットを排気部側から示した図である。図２ないし図４に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
熱交換ユニット３０は、たとえば図２に示すように、複数の熱交換管１０を備えた熱交換部３２と、この熱交換管１０内で被加熱流体を循環させるヘッダー部３４を含む。さらに、熱交換ユニット３０には、熱交換部３２内に流入する燃焼排気ＥＧが熱交換部３２の外部に放出されるのを防止する側壁部３６、３８や、燃焼排気ＥＧの流れ方向を規制してその流動状態を変えさせる風向板４０、４２を含む。この風向板４０、４２は、配置位置や形状により、熱交換部３２内に流れる燃焼排気を直角またはそれに近い角度、または直角以上の角度に屈曲させて流す排気経路を形成する。
【００２３】
熱交換部３２は、燃焼排気ＥＧを通過させて熱交換管１０と熱交換させる空間であり、たとえば左右両端が側壁部３６、３８によって仕切られている。そして、熱交換部３２には、たとえば側壁部３６、３８が設置されていない上部側から燃焼排気ＥＧを取込む開口部５２を有するとともに、開口部５２と反対側の部分に熱交換後の燃焼排気ＥＧを排出する排出部５４を備える。
【００２４】
＜風向板４０について＞
風向板４０は、熱交換部３２側に流れてくる燃焼排気ＥＧの一部または全部に接触して、その流動方向を変更させる本開示の流れ変更部の一例である。この風向板４０は、熱交換部３２の開口部５２側に配置されており、図示しないバーナーなどの燃焼部から流れてきた燃焼排気ＥＧの流れの方向を開口部５２側に向けて切替えている。風向板４０は、たとえば熱交換部３２内の熱交換管１０の一部を覆う遮断板４４と、この遮断板４４と繋がっており、熱交換部３２内を流れる燃焼排気ＥＧの流れ方向を規制する規制板４６を備える。この遮断板４４は、一部の熱交換管１０に対し、熱交換部３２の外部から直接燃焼排気ＥＧを接触させない。
規制板４６は、たとえば１枚または複数枚で構成されてもよい。遮断板４４および規制板４６は、たとえばヘッダー部３４の一部または図示しない筐体などに固定設置される。
【００２５】
この遮断板４４は、開口部５２の開口広さを規制するとともに、接触した一部の燃焼排気ＥＧを開口部５２側に導くことでその流動状態を変更させる。これにより、燃焼排気ＥＧは、たとえば一部が開口部５２に向けて流れるとともに、他の一部が遮断板４４に沿って開口部５２側に流れる。
【００２６】
＜風向板４２について＞
風向板４２は、熱交換部３２内に流入した燃焼排気ＥＧの流動状態を変更させる本開示の流れ変更部の一例である。この風向板４２は、たとえば熱交換部３２の開口部５２に対向して設置されている。風向板４２は、たとえば開口部５２に対向して配置され、熱交換部３２に流入した燃焼排気ＥＧを熱交換部３２の中央側に向けて流動させる遮断板４８と、この遮断板４８と繋がっており、熱交換部３２内を流れる燃焼排気ＥＧの流れ方向を規制する規制板５０を備える。この規制板５０は、たとえば１枚または複数枚で構成されてもよい。各風向板４０、４２の規制板４６、５０は、所定の間隔を開けて、熱交換部３２の内部で対向している。つまり、風向板４０、４２が燃焼排気ＥＧの流路を形成している。
また風向板４２は、熱交換部３２の一部を開口している。この開口部分が熱交管部３２内を流れて熱交換した後の燃焼排気ＥＧを排出する排出部５４となる。
【００２７】
さらに、熱交換部３２には、たとえば図３に示すように、風向板４２に隣接して複数枚の規制板５６、５８が配置されている。この規制板５６、５８は、熱交換部３２の排出部５４の開口面積を制限させる手段の一例である。この規制板５６、５８は、たとえば熱交換部３２の内側に向けて所定の角度に傾斜して設置されている。規制板５６、５８は、たとえば図４に示すように、排出部５４に向けて燃焼排気ＥＧを集合させるように設置される。
【００２８】
そのほか、熱交換ユニット３０には、ヘッダー部３４側に外部から熱交換前の被加熱流体である水Ｗを取り込む給水部６０や熱交換後の湯ＨＷを排出する排水部６２を備えている。
【００２９】
＜熱交換管１０について＞
熱交換部３２に設置される熱交換管１０は、たとえば管路の中途部に折り返し部５９が形成された往復管であって、折り返し部５９を介して、１８０〔°〕またはそれに近い角度に管路が曲げられることで、管の両端が同じ方向に向けられている。この折り返し部５９は、たとえば半円径の屈曲部である。また熱交換管１０の往復管部は、たとえば一対の平行に配置された管路部１０−１、１０−２である。各管路部１０−１、１０−２は、たとえば直管が用いられる。管路部１０−１、１０−２の間には、所定の間隔が設けられている。管路部１０−１、１０−２間の間隔は、たとえば管路部１０−１、１０−２の直径より大きく、この直径の２倍よりも小さく設定されている。
折り返し部５９は、たとえば管路部１０−１、１０−２と同様に断面が円形、または一部を圧縮した偏平形状であってもよい。
管路部１０−１、１０−２の長さは、たとえば熱交換ユニット３０の幅長、または熱交換ユニット３０を搭載する給湯装置の幅に応じて設定されればよい。また、管路部１０−１、１０−２は、たとえば燃焼排気ＥＧとの熱交換効率や、被加熱流体を流す水圧および管内流の圧損などを考慮して、熱交換管の長さを設定してもよい。
【００３０】
熱交換部３２では、たとえば図５に示すように、左右に隣接する他の熱交換管１０同士を上下方向に所定量ずつずらして配列する。つまり、各管路部１０−１、１０−２の間隔内に隣接する管路部１０−１または管路部１０−２を入り込ませて配置している。このように上下方向に熱交換管１０をずらして配置することで、隣接する熱交換管間に燃焼排気ＥＧが流れる隙間を形成することができ、管路部１０−１、１０−２に多くの燃焼排気ＥＧを絡ませることができる。また、これらの熱交換管１０は、たとえば隣接する間隔が管路部１０−１、１０−２の直径未満となるように配置されている。そして、この熱交換部３２には、たとえば所定本数の熱交換管１０を含む複数の熱交換管グループＩ〜ＶＩＩＩが備えられている。
【００３１】
＜熱交換部内の燃焼排気の流動経路について＞
風向板４０の遮断板４４は、たとえば水平方向よりも所定角度θ１で熱交換部３２内に向けて傾斜して配置されている。さらにこの遮断板４４の先端側にある規制板４６は、たとえば水平方向よりも所定角度θ２で熱交換部３２内に向けて傾斜し、さらに傾斜して熱交換部３２の中心方向に向けて配置される。これにより風向板４０は、熱交換管グループＩＩ、ＩＩＩの上面側および一方の側面を覆っており、熱交換部３２に流入する燃焼排気ＥＧと熱交換管グループＩＩ、ＩＩＩの熱交換管１０を接触させないようにしている。また、風向板４０は、熱交換管グループＩＩ、ＩＩＩの一辺側を覆うことで、熱交換部３２の横幅に対して開口部５２の開口幅Ｌ１を制限している。このように熱交換部３２の開口部５２の開口幅Ｌ１を制限することで、たとえばベンチュリー効果（Venturi effect）により、開口部５２に流入する燃焼排気ＥＧの流速を増加させている。
熱交換部３２に流入した燃焼排気ＥＧは、始めに、熱交換管グループＶＩ、ＶＩＩ、Ｖ、ＶＩＩＩ側に流され、管内を流れる被加熱流体と熱交換する。
【００３２】
風向板４２の遮断板４８は、たとえば水平方向よりも所定角度θ３で熱交換部３２の外部に向けて傾斜して配置されている。さらにこの遮断板４８の先端側にある規制板５０は、たとえば水平方向よりも所定角度θ４で熱交換部３２内に向けて傾斜し、さらに傾斜して熱交換部３２の中心側に向けて配置される。これにより風向板４２は、熱交換管グループＩＶ、Ｖ、ＶＩＩＩの底面側および熱交換管グループＩＶの一方の側面を覆っている。
そして、熱交換部３２の内部には、対向する規制板４６、５０によって仕切られる所定幅Ｌ２の排気流路が形成されている。燃焼排気ＥＧは、開口部５２を通じて熱交換部３２に流入し、一部が風向板４２の遮断板４８に接触し、また他の部分が遮断板４８との接触の影響を受けて流動方向を９０〔°〕またはそれに近い角度に曲げられる。このとき、遮断板４８の周辺には、流入した燃焼排気ＥＧと、遮断板４８に接触して向きを変えた燃焼排気ＥＧとが混ざることで、燃焼排気ＥＧの流動状態が所謂、乱流状態となる。
遮断板４８で流動方向を変えた燃焼排気ＥＧは、熱交換管グループＩＶ側に流入する。このとき熱交換管グループＩＶの周囲は、規制板４６、５０に挟まれて、流動経路が狭められている。熱交換管グループＩＶ側に達した燃焼排気ＥＧは、規制板５０を通じて流されていき、熱交換管グループＩＶから上方に向けて流れの向きが変えられる。燃焼排気ＥＧの一部は、熱交換管グループＶから熱交換管グループＩＶを通過し、熱交換管グループＩＩＩに向けて流されるときに、規制板４６の先端部分において、たとえば熱交換部３２への流入方向に沿って右方向に、９０〔°〕に近い角度もしくはそれ以上の角度で流れの向きが変えられる。さらに燃焼排気ＥＧは、熱交換管グループＩＶから熱交換管グループＩＩＩを通過し、熱交換管グループＩＩに向けて流されるときに、規制板５０の先端部分において、たとえば左方向に、９０〔°〕に近い角度もしくはそれ以上の角度で流れの向きが変えられる。このように、熱交換部３２には、たとえば流路幅が変化し、かつ左右方向のクランク状に流動経路が形成されている。このような流動経路を通過した燃焼排気ＥＧは、流動状態が乱流状となり、各熱交換管１０の周囲に向けてより多く絡むことができる。
【００３３】
＜熱交換ユニット３０の構成について＞
図６は、熱交換ユニットの構成例を示している。
ヘッダー部３４には、たとえば図６に示すように、熱交換管取付けパネル７０や背面パネル７２のほか、ヘッダー部の内部を仕切る複数の仕切り部材７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄを備える。この熱交換管取付けパネル７０には、熱交換管１０を挿入させることで、熱交換管１０を所謂片持ち状態で支持する取付け孔７１が形成されている。取付け孔７１は、熱交換管１０の始端部および終端部が挿入されるため、熱交換管１０の数の２倍の数が形成されている。また熱交換管取付けパネル７０は、たとえばヘッダー部３４の前面および上下面を囲い込む断面Ｃ字形状に形成されている。
背面パネル７２はヘッダー部３４の背面および左右側面面を囲い込む断面Ｃ字形状のパネル部材である。この背面パネル７２には、被加熱流体をヘッダー部３４内に取り込む入側ポート７８と、被加熱流体を外部に排出する出側ポート８０が形成されている。入側ポート７８には、給水部６０がネジなどの固定部材により固定接続される。また出側ポート８０には、排水部６２が固定部材により固定接続される。これらの給水部６０や排水部６２には、たとえば図示しない管路が接続される。
【００３４】
仕切り部材７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄは、ヘッダー部３４内に並べて配置されており、熱交換取付けパネル７０の取付け孔７１の開口面の前面および上下面を囲い込む断面Ｃ字形状に形成されている。また仕切り部材７４Ａ、７４Ｃ、７４Ｄには、たとえば仕切り壁７６Ａ、７６Ｃ、７６Ｄが形成されている。この仕切り壁７６Ａ、７６Ｃ、７６Ｄは、ヘッダー部３４内を仕切り、被加熱流体の流れを遮断する手段であり、たとえば仕切り部材７４Ａ、７４Ｃ、７４Ｄと一体に形成してもよく、または別部材で形成してもよい。これによりヘッダー部３４内には、この仕切り部材７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄと仕切り壁７６Ａ、７６Ｃ、７６Ｄによって複数のチャンバーが形成される。
なお、仕切り部材７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄは、たとえば図示しない固定部材や接着剤、または一部に形成された係止片などにより、熱交換管取付けパネル７０や背面パネル７２などに固定される。そのほか、仕切り壁は、仕切り部材７４Ａ、７４Ｃ、７４Ｄに形成される場合に限られない。ヘッダー部３４内の構成は、設定される被加熱流体の流動経路に応じて、仕切り壁や仕切り部材の枚数、配置位置を異ならせてもよい。
【００３５】
＜ヘッダー部３４に形成されるチャンバーについて＞
ヘッダー部３４には、たとえば図７に示すように、仕切り部材７４Ａ、７４Ｃ、７４Ｄが横方向に並べて設置されている。そしてヘッダー部３４内には、複数のチャンバーが仕切られるとともに、このチャンバーと連通した熱交換管１０を介して、水Ｗや湯ＨＷの通水経路が形成されている。
ヘッダー部３４には、たとえば通水経路として、水Ｗを取り込む入側ポート７８が接続された第１のチャンバーである入側チャンバー８２−１と、第２のチャンバーの一例として、水Ｗまたは湯ＨＷの供給を受ける前のチャンバーと反対側で隣接し、次のチャンバーに湯ＨＷを通過させる通過チャンバー８２−２１、８２−２２、８２−２３、８２−２４を備える。また、ヘッダー部３４には、第３のチャンバーとして、同じ方向に隣接する前後のチャンバーに対し、水Ｗまたは湯ＨＷの流れ方向を折り返して通過させる折り返しチャンバー８２−３１、８２−３２、８２−３３と、湯ＨＷを排出する出側ポート８０が接続された第４のチャンバーである出側チャンバー８２−４を備える。
各熱交換管１０は、たとえば図８に示すように、熱交換管取付けパネル７０を介してヘッダー部３４に接続される。このとき管路部１０−１、１０−２は、ヘッダー部３４内に形成された異なるチャンバーに接続される。これにより、熱交換管１０を介して、通水経路に従い、次のチャンバーに水Ｗまたは湯ＨＷを流すことができる。
【００３６】
＜通水経路および燃焼排気ＥＧとの熱交換について＞
図９は、図７のＡ−Ａ線断面を示している。図１０は、図７のＢ−Ｂ線断面を示している。図１１は、図７のＣ−Ｃ線断面を示している。図１２は、図７のＤ−Ｄ線断面を示している。図１３は、図８のＥ−Ｅ線断面を示している。図１４は、図８のＦ−Ｆ線断面を示している。図１５は、図８のＧ−Ｇ線断面を示している。
入側ポート７８からヘッダー部３４内に流入した水Ｗは、たとえば図９に示すように、入側チャンバー８２−１から熱交換管グループＩ、通過チャンバー８２−２１および熱交換管グループＩＩを経て折り返しチャンバー８２−３１に導かれる。水Ｗまたは湯ＨＷは、熱交換管グループＩ、ＩＩ内を通過時に、熱交換部３２内を上から下方向に向けて流れる燃焼排気ＥＧと熱交換する。この燃焼排気ＥＧは、排出部５４に向けて流れる。
折り返しチャンバー８２−３１に到達した湯ＨＷは、図１０に示すように、熱交換管グループＩＩＩ、通過チャンバー８２−２２および熱交換管グループＩＶを経て折り返しチャンバー８２−３２に導かれる。この通水経路を流れる湯ＨＷは、熱交換管グループＩＩＩ、ＩＶ内を通過時に遮断板４８側から上昇する燃焼排気ＥＧと熱交換する。この燃焼排気ＥＧは、たとえば規制板４６、５０の対向面間に形成される狭小な流動経路内を通過しており、燃焼排気ＥＧの流速の増加や規制板４６の周囲を通過時の流れ方向の屈曲によって、乱流状態で流れている。
【００３７】
折り返しチャンバー８２−３２に到達した湯ＨＷは、図１１に示すように、熱交換管グループＶ、通過チャンバー８２−２３を通過し、熱交換管グループＶＩを経て折り返しチャンバー８２−３３に導かれる。この通水経路を流れる湯ＨＷは、熱交換管グループＶ、ＶＩ内を通過時に開口部５２側から下降方向に流れる燃焼排気ＥＧと熱交換する。
折り返しチャンバー８２−３３に到達した湯ＨＷは、図１２に示すように、熱交換管グループＶＩＩ、通過チャンバー８２−２４を通過し、熱交換管グループＶＩＩＩを経て出側チャンバー８２−４に導かれる。この通水経路を流れる湯ＨＷは、熱交換管グループＶＩＩ、ＶＩＩＩ内を通過時に、開口部５２側から下降方向に流れる燃焼排気ＥＧと熱交換する。そして、出側チャンバー８２−４に達した湯ＨＷは、出側ポート８０を通じてヘッダー部３４の外部に排出される。熱交換管グループＶ、ＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩＩ内で熱交換を行う燃焼排気ＥＧは、熱交換部３２の開口部５２から流入し、遮断板４８側に向けて下降方向に流れる。
【００３８】
折り返しチャンバー８２−３２に導かれた湯ＨＷは、たとえば図１３に示すように、熱交換管グループＩＶからチャンバー内で流れの向きが変えられ、熱交換管グループＩＶに隣接する熱交換グループＶの入側に導かれる。
各通過チャンバー８２−２１、８２−２３には、図１４に示すように、接続された管路部１０−２を通じて湯ＨＷが流れ込み、他の熱交換管１０の管路部１０−２側に湯ＨＷを導く。また通過チャンバー８２−２２、８２−２４では、接続された管路部１０−１を通じて湯ＨＷが流れ込み、他の熱交換管１０の管路部１０−１側に湯ＨＷを導く。
折り返しチャンバー８２−３１に導かれた湯ＨＷは、たとえば図１５に示すように、熱交換管グループＩＩからチャンバー内で流れの向きが変えられ、熱交換管グループＩＩに隣接する熱交換グループＩＩＩの入側に導かれる。また、折り返しチャンバー８２−３３に導かれた湯ＨＷは、たとえば図１５に示すように、熱交換管グループＶＩからチャンバー内で流れの向きが変えられ、熱交換管グループＶＩに隣接する熱交換グループＶＩＩの入側に導かれる。
【００３９】
＜被加熱流体の流動方向と燃焼排気ＥＧの流れ方向の関係＞
熱交換ユニット３０は、たとえば図１６に示すように、熱交換管１０とヘッダー部３４内のチャンバーによって導かれる被加熱流体の流れと、熱交換部３２に設置される風向板４０、４２により導かれる燃焼排気ＥＧの流れを対向方向に設定している。すなわち、熱交換ユニット３０は、熱交換部３２内の燃焼排気ＥＧの流動流路と、ヘッダー部３４内の被加熱流体の流動流路とを対向方向に関係付けている。具体的には、熱交換部３２内に配置される風向板４０、４２を構成する規制板４６、５０の少なくとも一部が、熱交管部３２とヘッダー部３４の境界壁である熱交換管取付けパネル７０を介して、ヘッダー部３４内のチャンバーの仕切り壁の一部と対向する位置に配置されている。これにより、熱交換ユニット３０では、低温の被加熱流体が流れる経路の上流側と、複数の熱交換グループとの熱交換を経て温度が低下した燃焼排気ＥＧが流れる流動経路の下流側で熱交換が行われる。また複数の熱交換管グループを通過して高温化した被加熱流体が流れる経路の下流側と、熱源側から流れてきた高温の燃焼排気ＥＧが流れる流動経路の上流側で熱交換が行われる。
このように被加熱流体と燃焼排気ＥＧの流れ方向をそれぞれ設定することで、効率的な熱交換が行えるように、被加熱流体および燃焼排気ＥＧの温度状態を設定することができる。
【００４０】
＜熱交換ユニット３０の外観構成例＞
熱交換ユニット３０は、たとえば図１７に示すように、取り込んだ燃焼排気ＥＧを熱交換部３２内の流動経路に沿って流すための外装部材で覆われている。この外装部材は、たとえば熱交換部３２およびヘッダー部３４の周囲を覆う側壁９０や、熱交換部３２およびヘッダー部３４の上面側を覆う天板９２を備える。側壁９０は、少なくとも熱交換部３２の側面を包囲し、燃焼排気ＥＧが排出部５４以外から外部に流出するのを阻止している。また、ヘッダー部３４が配置される面側には、側壁９０を設けず、ヘッダー部３４の給水部６０や排水部６２を外装部材の外部に露出状態としてもよい。
天板９２は、たとえばヘッダー部３４の上面部分を覆う遮断部９４や、図示しない熱源または他の熱交換ユニットから流れる燃焼排気ＥＧを取り込むための開口部９６を備える。
また、側壁９０および天板９２は、たとえば一体に形成されてもよく、または別部材を図示しない固定部品を介して一体化、または熱交換ユニット３０に接続してもよい。
【００４１】
＜第２の実施の形態の効果＞
斯かる構成によれば、次のような効果が期待できる。
(1) 燃焼排気ＥＧの取込み部の開口広さを風向板４０によって絞り、熱交換部３２への流入時に燃焼排気ＥＧの流速や流れの圧力を変動させて流れの状態を乱流化させることで、熱交換管１０の周囲に対する燃焼排気ＥＧの接触時間を長くとることができ、熱交換効率の向上が図れる。
(2) さらに、熱交換部３２内に配置した規制板４６、５０により、燃焼排気ＥＧを流す流動経路の断面積の変化や、所定角度に屈曲して流す流動経路を形成することで、燃焼排気をＥＧの流れを乱流状に変化させることができ、燃焼排気ＥＧの熱交換管の表面に対する接触性や接触時間の向上などが図れる。そして、これにより燃焼排気ＥＧと被加熱流体との熱交換性が向上できる。
(3) 熱交換部３２内の燃焼排気ＥＧを流す流動経路と、ヘッダー部３４を介して熱交換管１０に流す被加熱流体の流動経路との間で、流れの方向を対向状態、またはそれに近い状態にさせることで、燃焼排気ＥＧの熱を効率的に被加熱流体側に熱交換させることができる。すなわち、燃焼排気ＥＧが高温状態にある上流側の位置に対して、熱交換部３２内での複数回の熱交換により高温化した湯ＨＷと、未だ熱交換を行っていない、もしくは熱交換の回数が少ない流動経路の上流側の燃焼排気ＥＧとを熱交換させる。これにより、高温の湯ＨＷと低温の燃焼排気ＥＧとで熱交換を妨げる、もしくは熱交換効率が低下するのを防止することができる。
【００４２】
(4) 風向板４０の遮断板４４や、風向板４２の遮断板４８を燃焼排気ＥＧの流れ方向に対して所定角度を持たせて配置することで、熱交換部３２内での燃焼排気ＥＧを拡散させず、また、この遮断板４４、４８の傾斜により燃焼排気ＥＧの流れを一定方向に導くことができ、流動経路内で燃焼排気ＥＧが滞留するのを防止できる。
【００４３】
〔第３の実施の形態〕
図１８は、第３の実施の形態に係る熱交換ユニット１００の構成例を示している。図１９は、熱交換ユニットの構成例を示す分解斜視図を示している。図１８、図１９に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。また、この実施の形態において、上記実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この熱交換ユニット１００は、たとえば図１８に示すように、熱交換部３２内に流入する燃焼排気ＥＧの流量を規制する通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂを備える。この通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂは、本発明の流れ変更部の一例であり、たとえば金属製のプレートで構成され、その平板面に複数の通気孔１０４が形成されている。
【００４４】
熱交換部３２には、たとえばＵ字形状に折り曲げられた熱交換管１０が上下２段で配置されるとともに、横方向に隣接する熱交換管１０同士が上下方向に所定の距離ずらして配置されている。すなわち、熱交換部３２には、たとえば隣接する複数の熱交換管１０の最小限の組み合せとして、上下方向に配置された第１の熱交換管１０ａ、第２の熱交換管１０ｂと、これらの横隣りには所定の距離だけ下方に距離をとった第３の熱交換管１０ｃと、第４の熱交換管１０ｄが配置されている。
熱交換管１０ａ−１０ｄには、折り返し部５９により管路部１０−１、１０−２間に空間部１０６Ａ−１０６Ｄが形成されている。熱交換部３２には、これらの熱交換管が平行に複数本並べられている。
そして通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂは、たとえば同じ高さに配置されて隣接する熱交換管１０の空間部１０６同士を貫くように配置されている。つまり、通気プレート１０２Ａは、たとえば図１８に示すように、熱交換管１０ａの空間部１０６Ａ内であって、かつ熱交換管１０ｃよりも上側に配置されている。また通気プレート１０２Ｂは、たとえば熱交換管１０ｂの空間部１０６Ｂ内であって、かつ熱交換管１０ｄよりも上側に配置されている。
【００４５】
＜通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂについて＞
通気プレート１０２Ａは、たとえば図２０のＡに示すように、燃焼排気ＥＧを流す流動経路上に対して平板面を向けて配置されており、熱交換部１０に流入した燃焼排気ＥＧを通気孔１０４に通過させて、裏面側に流す。また、通気プレート１０２Ｂは、熱交換部３２内を流れる燃焼排気ＥＧと表面側で接触し、通気孔１０４を通じて熱交換部３２の下部側の排出部５４側に向けて燃焼排気ＥＧを流す。
通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂは、たとえば図２０のＢに示すように、表面部側で燃焼排気ＥＧの上流側の流れと接触する。燃焼排気ＥＧは、通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂに接触するまでは一定方向に層流状、またはそれに近い状態の安定した流動状態である。しかし通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂまで達した燃焼排気ＥＧは、その一部が反射し、または通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂの表面に沿って流れて滞留状態となる。また、燃焼排気ＥＧの一部は、狭小な通気孔１０４に侵入して、通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂを通過していく。
また、通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂを通過した燃焼排気ＥＧは、たとえば通気孔１０４により流路径が狭小化することでベンチュリー効果が作用し、流速が大きく変化するとともに、通気孔１０４からの離脱時に拡散状態の排気流ＥＧＲとなる。これにより燃焼排気ＥＧは、通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂの通過によって流れが乱流状態となる。
【００４６】
なお通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂは、たとえば管路部１０−１の一部と接触して配置してもよく、または隙間を開けて配置してもよい。通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂは、たとえば滞留した燃焼排気ＥＧにより表面部が加熱され、接触している管路部１０−１に対して伝熱してもよい。また、通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂと管路部１０−１とが離れている場合、その隙間に燃焼排気ＥＧを流入させることで流れの状態が変化し、燃焼排気ＥＧと路部１０−１との接触状態を長く保つことができる。
【００４７】
＜第３の実施の形態の効果＞
斯かる構成によれば、次のような効果が得られる。
(1) 熱交換部３２の排気経路上に通気プレート１０２を配置することで、燃焼排気ＥＧの流れの状態を変更させて、熱交換部３２内に燃焼排気ＥＧが留まる時間を延ばすことができ、被加熱流体との熱交換効率を上げることができる。
(2) 熱交換部３２内に、小径な複数の排気流路を形成することで、燃焼排気ＥＧの流れの状態を細分化させるとともに、通気孔１０４の通過時の燃焼排気ＥＧの拡散効果により、広く燃焼排気ＥＧを流すことができ、熱交換部３２内での温度の偏りを防ぐことができる。
(3) 通気プレート１０２を配置することで、通気孔１０４の通過による燃焼排気ＥＧの拡散とともに、プレート表面での燃焼排気ＥＧの滞留により、管路部１０−１と燃焼排気ＥＧとの接触時間を長くとることができ、熱交換効率を高めることができる。
(4) 熱交換管１０の隙間に通気プレートを挿入することで燃焼排気ＥＧの流れを変化させることができ、少ない部品数で熱交換効率の向上が図れる。また、既存の熱交換部３２に対し、通気プレート１０２の追加を行えばよく、施工の簡易化も図れる。
【００４８】
〔第４の実施の形態〕
図２１は、第４の実施の形態に係る給湯システムの構成例を示している。図２１に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
＜給湯システム１１０について＞
この給湯システム１１０は、たとえば図２１に示すように、熱交換装置１１２、混合ユニット１１４を備えるほか、熱交換装置１１２に被加熱流体である水Ｗを供給する給水管２０や熱交換装置１１２で加熱された湯ＨＷを出湯する出湯管１４６などを備える。
この熱交換装置１１２には、たとえば、燃焼排気ＥＧの流動経路上に流れ変更部１４を含む既述の熱交換ユニット６が二次熱交換器として用いられているとともに、燃焼筐体１１６および排気ユニット１１８を含んでいる。熱交換ユニット６に設置される流れ変更部１４は、たとえば既述のように、熱交換部３２内に風向板４０、４２による排気経路が形成されるものや、燃焼排気ＥＧの流れの一部を制限する単数または複数の通気プレート１０２Ａ、１０２Ｂを備えてもよい。
【００４９】
＜混合ユニット１１４について＞
混合ユニット１１４には、給気ファン１２０およびベンチュリー部１２２が備えられる。ベンチュリー部１２２には燃料ガスＧおよび空気Ａｉｒが供給され、ベンチュリー機能により燃料ガスＧおよび空気Ａｉｒが混合され、混合気ＧＭが形成される。給気ファン１２０の回転および空気調整バルブ１２４の開度により、ベンチュリー部１２２に流れる給気量が調整される。この給気量に応じて、ガス調整バルブ１２６の開度が調整され、燃料ガスＧがベンチュリー部１２２に導入される。
【００５０】
＜熱交換装置１１２について＞
燃焼筐体１１６は、たとえばバーナー４としてメタルニットバーナー１２８を用いて燃焼排気ＥＧを流している。メタルニットバーナー１２８は燃焼面にメタルニット１３０を備える燃焼手段の一例である。混合気ＧＭはメタルニットバーナー１２８の背面から燃焼面に向かって流れ、メタルニット１３０の表面に火炎１３２が生じ、燃焼排気ＥＧが生成される。
熱交換装置１１２には、一次熱交換器１３３を備える。この一次熱交換器１３３はバーナー４で生成された燃焼排気ＥＧの流れに対して上流側に配置され、燃焼排気ＥＧの主として顕熱を水Ｗと熱交換させる。
また、熱交換ユニット６で構成された二次熱交換器は、燃焼排気ＥＧの流れに対して一次熱交換器１３３より下流側に配置され、熱交換後の燃焼排気ＥＧの主として潜熱を水Ｗに熱交換する。
【００５１】
熱交換ユニット６を通過した燃焼排気ＥＧは排気ユニット１１８を通して外気に放出される。この排気ユニット１１８には、熱交換ユニット６の下側にドレン受け１３４が備えられる。熱交換ユニット６に生じたドレンＤは、ドレン受け１３４に溜められ、ドレンポート１３６から外部に排出される。
【００５２】
水Ｗは、給水管２０から熱交換ユニット６の入側ポート７８に導かれる。出側ポート８０には一次熱交換器１３３に湯ＨＷを流す給湯管２２が接続されている。この給湯管２２は熱交換ユニット６において熱交換した湯ＨＷを通過させる管路の一例である。つまり、湯ＨＷは熱交換ユニット６で加熱された後、再び一次熱交換器１３３で燃焼排気ＥＧの熱で加熱される。
この例では、二次熱交換器として熱交換ユニット６を用いているが、この熱交換ユニット６を一次熱交換器１３３に用いてもよい。
なお、この実施の形態の給湯システム１１０は、燃焼筐体１１６を上部側に配置し、燃焼排気を下方に向けて流す場合を示したがこれに限らない。給湯システム１１０は、下方に燃焼筐体１１６を配置し、バーナー４で生成した燃焼排気ＥＧを上方に流すようにしてもよい。
【００５３】
そのほか、この給湯システム１１０には、たとえば給水管２０上に温度センサー１４０、流水センサー１４２および給水バルブ１４４が備えられる。温度センサー１４０は、水Ｗの温度を検出する。流水センサー１４２は給水管２０に入る流水を検出する。給水バルブ１４４は給水量の調整に用いられる。
一次熱交換器１３３の出側には出湯管１４６が接続されている。この出湯管１４６および給水管２０の間はバイパス管１４８で接続される。出湯管１４６には温度センサー１５０、混合温センサー１５２が備えられる。温度センサー１５０は、一次熱交換器１３３の出側の湯ＨＷの温度を検出する。混合温センサー１５２は、湯ＨＷと水Ｗの混合温度を検出する。バイパス管１４８にはバイパスバルブ１５４が備えられる。このバイパスバルブ１５４は、開度調整により、湯ＨＷに対する水Ｗの混合量の調整に用いられる。
混合ユニット１１４にはガス供給管１５６が接続され、このガス供給管１５６により燃料ガスＧが供給される。ガス供給管１５６にはガスバルブ１５８が備えられる。このガスバルブ１５８は、ガス供給管１５６から混合ユニット１１４に流れる燃料ガス量の調整に用いられる。
【００５４】
また給湯システム１１０は、たとえばコンピュータで構成された制御部によって給湯制御が行われている。この制御部には、たとえばプロセッサやメモリ部、入出力部（Ｉ／Ｏ）などを備えればよい。メモリ部には、たとえば給湯制御プログラムなどの動作制御プログラムが記憶されている。そのほか、Ｉ／Ｏは、空気調整バルブ１２４、ガス調整バルブ１２６、温度センサー１４０、１５０、流水センサー１４２、給水バルブ１４４、混合温センサー１５２、バイパスバルブ１５４、ガスバルブ１５８と接続されており、給湯制御処理による制御指示が出力される。
【００５５】
＜第４の実施の形態の効果＞
この実施の形態によれば、次のような効果が期待できる。
(1) 流れ変更部１４を備えた熱交換ユニット６を二次熱交換器として利用することで、燃焼排気ＥＧの潜熱をより効率的に回収することができる。
【００５６】
〔他の実施の形態〕
以上説明した実施の形態について、その変形例を以下に列挙する。
(1) 上記実施の形態では、熱交換ユニット６内に設置する流れ変更部１４として、風向板４０、４２、または通気プレート１０２のいずれか一方のみを備える場合を示したがこれに限らない。熱交換ユニット６には、たとえば風向板４０、４２と通気プレート１０２を備えてもよい。または、熱交換ユニット６は、たとえば風向板４０、風向板４２のいずれか一方と、通気プレート１０２を組み合せてもよい。
【００５７】
(2) 上記実施の形態では、通気プレート１０２は上下に並べた通気管１０ａ、１０ｂに１枚ずつ、合計２枚を備える場合を示したがこれに限らない。熱交換ユニット６には、たとえば１枚の通気プレート１０２を備えてもよく、または３枚以上の通気プレート１０２を設置してもよい。３枚以上の通気プレート１０２を備える場合、たとえば隣接する熱交換管１０に対し、隙間１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄのいずれか３以上を組み合せて通気プレート１０２を挿入すればよい。
【００５８】
(3) 上記実施の形態では、通気プレート１０２は、熱交換部３２の幅方向と同等またはそれよりも小さく形成された単一の平板で形成されている場合を示したがこれに限らない。通気プレート１０２は、たとえば熱交換部３２の横幅に対し、狭小な複数枚の平板部材を並べて配置してもよい。すなわち、熱交換部３２には、たとえば燃焼排気ＥＧが流れ易い流動経路の中央部分などに密集して配置するとともに、側壁周辺には、隙間を開けて複数枚の通気プレート１０２を配置してもよい。これにより、熱交換部３２内での燃焼排気の流れを調整できる。
【００５９】
(4) また、通気プレート１０２は、同等な開口径で、かつ均等に通気孔１０４が形成される場合に限られない。通気プレート１０２には、たとえば熱交換部３２内の燃焼排気ＥＧの流れ易さなどを考慮して、通気孔１０４の大きさや配置パターンを調整して形成してもよい。さらに、通気プレート１０２は、たとえば風向板４０、４２と組み合せて燃焼排気ＥＧを流す流動経路を形成する場合、風向板４０、４２によって形成される流動経路に合せて通気孔１０４の形成位置や大きさを設定してもよい。
【００６０】
(5) 上記実施の形態では、風向板４０、４２の配置位置をヘッダー部３４内のチャンバーの形成位置に対応させる場合を示したがこれに限らない。風向板４０、４２は、たとえば第１のチャンバーに接続する熱交換管に対し、燃焼排気ＥＧを複数循環させるように流動経路を形成してもよい。
【００６１】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、熱交換部に流す燃焼排気ＥＧの流れの状態を乱流状態にすることで、熱交換管の周囲に対する燃焼排気ＥＧの接触時間を長くして、燃焼排気ＥＧ内の熱の回収効率を向上させることができ、有用である。
【符号の説明】
【００６３】
２  熱交換装置
４  バーナー
６、３０、１００  熱交換ユニット
８  排気部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  熱交換管
１０−１、１０−２  管路部
１２、３４  ヘッダー部
１４  流れ変更部
１６、６０  給水部
１８  給湯部
２０  給水管
２２  給湯管
２４  筐体部
３２  熱交換部
３６、３８  側壁部
４０、４２  風向板
４４、４８  遮断板
４６、５０、５６、５８  規制板
５２、９６  開口部
５４  排出部
５９  折り返し部
６２  排水部
７０  熱交換管取付けパネル
７１  取付け孔
７２  背面パネル
７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ  仕切り部材
７６Ａ、７６Ｃ、７６Ｄ  仕切り壁
７８  入側ポート
８０  出側ポート
８２−１  入側チャンバー
８２−２１、８２−２２、８２−２３、８２−２４  通過チャンバー
８２−３１、８２−３２、８３−３３  折り返しチャンバー
８２−４  出側チャンバー
９０  側壁
９２  天板
９４  遮断部
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ  通気プレート
１０４  通気孔
１０６Ａ−１０６Ｄ  空間部
１１０  給湯システム
１１２  熱交換装置
１１４  混合ユニット
１１６  燃焼筐体
１１８  排気ユニット
１２０  給気ファン
１２２  ベンチュリー部
１２４  空気調整バルブ
１２６  ガス調整バルブ
１２８  メタルニットバーナー
１３０  メタルニット
１３３  一次熱交換器
１３４  ドレン受け
１３６  ドレンポート
１４０、１５０  温度センサー
１４２  流水センサー
１４４  給水バルブ
１４６  出湯管
１４８  バイパス管
１５２  混合温センサー
１５４  バイパスバルブ
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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