(57)【要約】  【課題】  全体形状が過度に大きくならずに熱効率の向上を図ることができる燃焼装置の開発を課題とする。  【解決手段】  燃焼装置１は、缶体２と、一次熱交換器３（顕熱回収型熱交換器）と、燃焼バーナ５（燃焼手段）および送風手段６を設けた構成である。二次熱交換器７（潜熱回収用熱交換器）は、一対のヘッダ１６，１７間に複数の受熱管１８が並列的に並べられたものであり、本実施形態では、受熱管１８が取り付けられた管板２０に受熱管１８が取り付けられている。受熱管１８は裸管であり、燃焼ガスの流れを横切る方向に配列されている。受熱管１８は、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼手段と、主として燃焼手段において発生した燃焼ガスの顕熱を回収して湯水を加熱する顕熱回収用熱交換器と、当該顕熱回収用熱交換器に対して燃焼ガス流路の下流側に配置され、主として前記燃焼ガスの潜熱を回収して湯水を加熱する潜熱回収用熱交換器を備え、前記潜熱回収用熱交換器を通過した湯水が前記顕熱回収用熱交換器に流れる様に配管された燃焼装置において、前記潜熱回収用熱交換器は多数の受熱管が並列的に並べられたものであることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
潜熱回収用熱交換器の受熱管は、裸管であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
潜熱回収用熱交換器の受熱管は、天地方向と横方向に積層された立体構造を構成しており、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
潜熱回収用熱交換器の受熱管は、燃焼ガスの流れを横切る方向に配列されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
潜熱回収用熱交換器は、一対のヘッダ間に複数の受熱管が並列的に並べられたものであり、前記ヘッダは、受熱管が取り付けられる管板と当該管板の背面側に設けられた端室部材を備え、前記ヘッダが燃焼手段から排気部に至る一連の燃焼ガス流路の壁面の一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置に関するものであり、特に潜熱回収用の熱交換器を備えた燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯器や風呂装置等の熱源として、ガスや液体燃料を燃焼する燃焼装置が多用されている。また近年、省エネルギーや環境保護の観点から、従来の燃焼装置よりもさらに熱効率の高い燃焼装置が切望されている。そこで、かかる要望を解決すべく複数の熱交換器を備えた燃焼装置や、燃焼ガスの顕熱に加えて潜熱も回収可能な潜熱回収型燃焼装置と称する燃焼装置が提案されている。
従来技術の潜熱回収型燃焼装置は、例えば下記特許文献１に開示されている様な構成を有するものであり、主として燃焼ガスの顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器と、主として燃焼ガスの潜熱を回収する（残存する顕熱も回収する）潜熱回収用熱交換器を備えたものである。
【特許文献１】特開平１１−１４８６４２号公報
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載された燃焼装置のモデル図である。特許文献１に記載された潜熱回収型燃焼装置では、図１１の様に潜熱回収用熱交換器としてフィン付き管１００が使用されている。ここでフィン付き管１００とは、受熱管の周囲にフィンが溶接されたものであり、フィンチューブとも称されるものである。
そして従来技術においては、フィン付き管１００は燃焼ガス流路１０１の中に直接的に挿入されている。即ち従来技術では、図１１の様に壁体１０２によって燃焼ガス流路１０１が構成されており、この壁体１０２によって構成された燃焼ガス流路１０１内にフィン付き管１００が挿入されている。従来技術においては、燃焼ガス流路１０１内のフィン付き管１００は図の様に直列的に配されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の潜熱回収型燃焼装置は、通常の燃焼装置に比べて熱効率が高い。しかしながら市場においては、熱効率のさらなる向上が望まれている。
ここで熱効率を向上させるための方策として、燃焼ガス流路１０１内に挿入されるフィン付き管１００の全長を長くして潜熱回収用熱交換器の熱交換効率を高めることが考えられる。しかしフィン付き管１００の全長を長くすると潜熱回収用熱交換器が占有する容積が大きくなってしまい、燃焼装置の全体形状が大きくなってしまうという弊害がある。
【０００５】
そこで本発明は、全体形状が過度に大きくならずに熱効率のさらなる向上を図ることができる燃焼装置の開発を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決する為に鋭意研究したところ、潜熱回収用熱交換器の熱交換効率を低下させる要因として、ドレンの影響が大きいことが判明した。即ち潜熱回収型燃焼装置は、燃焼ガスの持つ潜熱まで回収するものであるため、燃焼ガスに含まれる水蒸気が液化して大量のドレンが発生する。このドレンは潜熱回収用熱交換器の表面に発生するので燃焼ガスは当該ドレンと接することとなり、燃焼ガスの熱エネルギーがドレンに奪われる。そのため燃焼ガスの熱はドレンの再気化に消費されてしまい、熱交換器内の湯水の昇温に寄与する熱エネルギーが減じてしまう。
【０００７】
加えて、大量のドレンが潜熱回収用熱交換器の表面に付着すると、当該ドレンが潜熱回収用熱交換器内部への熱の移行を妨げ、熱交換効率を大幅に低下させてしまう。
また全体形状を過度に大きくすることなく、燃焼ガスとの大きな接触面積を確保するためには、多数の受熱管を並列的に並べた構造の熱交換器を採用することが望ましいことが判明した。なお多数の受熱管を並列的に並べた構造の熱交換器は、一般的に小型化が困難であるとされ、燃焼装置の潜熱回収用熱交換器として採用された例はない。一般的にコンパクトで高効率の熱交換器が必要な機器に対しては、積層式熱交換器が採用される場合が多いが、本発明者らの研究によると、積層式熱交換器はドレンの排出性能が劣り、燃焼装置の潜熱回収用熱交換器として採用するには前記した多数の受熱管を並列的に並べた構造の熱交換器の方が適する。
【０００８】
また多数の受熱管を並列的に並べた構造の熱交換器は、積層式熱交換器に比べて設計の自由度も高い。即ち多数の受熱管を並列的に並べた構造の熱交換器は、管の長さや縦横の配列を適宜選定することにより、外形形状の設計変更が可能であり、燃焼装置に合わせた形状に設計することが容易である。そのため燃焼装置に余分な空隙が生じ難く、結果的に燃焼装置の小型化に寄与する。
【０００９】
上記した知見に基づく請求項１に記載の発明は、燃焼手段と、主として燃焼手段において発生した燃焼ガスの顕熱を回収して湯水を加熱する顕熱回収用熱交換器と、当該顕熱回収用熱交換器に対して燃焼ガス流路の下流側に配置され、主として前記燃焼ガスの潜熱を回収して湯水を加熱する潜熱回収用熱交換器を備え、前記潜熱回収用熱交換器を通過した湯水が前記顕熱回収用熱交換器に流れる様に配管された燃焼装置において、前記潜熱回収用熱交換器は多数の受熱管が並列的に並べられたものであることを特徴とする燃焼装置である。
【００１０】
本発明の燃焼装置では、潜熱回収用熱交換器として多数の受熱管を並列的に並べたものが採用されている。そのため本発明の燃焼装置では、燃焼ガスと受熱管との接触機会が多く、熱効率が高い。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、潜熱回収用熱交換器の受熱管は、裸管であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１２】
気・液間の熱交換を行う熱交換器では、一般に、燃焼ガス等との接触機会を増大させることを目的としてフィン付きの受熱管が使用される。逆に気・液間の熱交換を行う熱交換器では、受熱管として裸管が使用されることは稀である。
しかしながら本発明者らの研究によると、潜熱回収用熱交換器の受熱管に、フィンの無い裸管を使用した場合でも十分高い熱効率が得られることが判明した。
即ち潜熱回収型燃焼装置は、燃焼ガスの持つ潜熱まで回収するものであるため、燃焼ガスに含まれる水蒸気が液化して大量のドレンが発生する。従来技術で採用していた潜熱回収用熱交換器では受熱管にフィンが設けられていたので、フィンにドレンが付着し、受熱管にドレンの皮膜ができてしまう。
そのため燃焼ガスの熱エネルギーの多くがドレンの再気化に消費され、熱交換器内の湯水の昇温に寄与する熱エネルギーが減じてしまう。特にフィンとフィンの間にドレンが溜まると、受熱管の周囲をドレンが大きく取り巻くこととなり、熱交換効率が著しく低下する。
また従来技術で採用していた潜熱回収用熱交換器では受熱管にフィンがあるためにドレンの離脱が困難であり、熱交換効率が低下する。
これに対して本発明では、受熱管が裸管であるため、ドレンの離脱が円滑であり、受熱管に形成されるドレンの皮膜が薄く、熱交換効率の低下が少ない。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、潜熱回収用熱交換器の受熱管は、天地方向と横方向に積層された立体構造を構成しており、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ないことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置である。
【００１４】
本発明の燃焼装置では、潜熱回収用熱交換器の受熱管は、天地方向と横方向に積層された立体構造を構成しているが、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ない。そのためドレンの離脱が円滑である。
即ち受熱管を立体的に積層すると、上段側で発生したドレンが下段に位置する受熱管に落下し、下断に位置する受熱管に付着するドレン量が増大して下段側に位置する受熱管の熱交換効率が低下してしまう。
これに対して本発明では、受熱管の積層数は、天地方向が横方向の積層数に比べて少ない。そのため本発明の燃焼装置では、受熱管の高さ方向の積層数が少なく、上段側で発生したドレンが下段の受熱管に与える影響が小さい。
【００１５】
また請求項４に記載の発明は、潜熱回収用熱交換器の受熱管は、燃焼ガスの流れを横切る方向に配列されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００１６】
本発明の燃焼装置では、潜熱回収用熱交換器の受熱管が燃焼ガスの流れを横切る方向に配列されているので、受熱管に付着したドレンが燃焼ガスによって吹き飛ばされやすい。そのため受熱管に形成されるドレンの皮膜が薄く、熱交換効率の低下が少ない。
【００１７】
また請求項５に記載の発明は、潜熱回収用熱交換器は、一対のヘッダ間に複数の受熱管が並列的に並べられたものであり、前記ヘッダは、受熱管が取り付けられる管板と当該管板の背面側に設けられた端室部材を備え、前記ヘッダが燃焼手段から排気部に至る一連の燃焼ガス流路の壁面の一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００１８】
本発明の燃焼装置では、潜熱回収用熱交換器のヘッダが燃焼ガス流路の壁面の一部を構成しているので、燃焼装置の全体形状を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃焼装置は、小型でありながら熱交換効率が優れるという効果がある。
【００２０】
続いて、本発明の一実施形態である燃焼装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の燃焼装置の構成図である。図２は、図１に示す燃焼装置の二次熱交換器近傍を示す分解斜視図である。図３は、二次熱交換器および排気部材を示す斜視図である。図４は、図３に示す二次熱交換器の分解斜視図である。図５は、図３に示す二次熱交換器のＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）は、図３に示す二次熱交換器における受熱管の配置を示す模式図であり、同（ｂ），（ｃ）は同（ａ）に示す受熱管の配置の変形例を示す模式図である。図７（ａ），図８（ａ）は、それぞれ図３に示す二次熱交換器のカップ部材を示す斜視図であり、図７（ｂ），図８（ｂ）は、図７（ａ），図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９は、図３に示す熱交換器におけるカップ部材と管板の関係を示す断面図である。図１０は、本実施形態の燃焼装置の外観図である。
【００２１】
図１において、１は本実施形態の燃焼装置である。燃焼装置１は、缶体２と、一次熱交換器３（顕熱回収型熱交換器）と、燃焼バーナ５（燃焼手段）および送風手段６を設けた構成である。また、一次熱交換器３に対して燃焼ガス流路８の下流側（図１において上方側）には、主として燃焼ガス中から潜熱を回収する潜熱回収用の二次熱交換器７（潜熱回収用熱交換器）が配されている。
【００２２】
一次熱交換器３は、主要部分が銅製のいわゆるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。一次熱交換器３は、燃焼バーナ５で発生する高温の燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路８内に配置されている。一次熱交換器３は、主として燃焼ガスが持つ顕熱を回収する顕熱回収手段として機能するものであり、内部を流れる湯水を加熱するものである。
【００２３】
一次熱交換器３は、入水口１０と、出水口１１とを備えている。入水口１０は、二次熱交換器７の出水口１３側に接続されている。一次熱交換器３には二次熱交換器７において熱交換された後の湯水が流入する。
【００２４】
一次熱交換器３は、燃焼バーナ５が配された缶体２の燃焼ガス流路８内を流れる燃焼ガスと熱交換を行うものであり、出水口１１には図示しない暖房装置等の負荷端末や給湯栓が接続されている。
【００２５】
二次熱交換器７は、図１および図２に示すように、接続部材１４を介して缶体２に接続されている。接続部材１４は、図２に示すように缶体２の開口部分に接続される集合部１４ａと、接続部１４ｂとが略「Ｌ」字型に配されており、内部に連通した流路を形成している。接続部１４ｂは、二次熱交換器７のケース部材１５（胴体部）の背面に対して面接触し、気密状態となる部分であり、ケース部材１５の内部に燃焼ガスを導入するための開口１４ｃが設けられている。
【００２６】
二次熱交換器７は、図３および図４に示すように、中空で箱状のケース部材１５の両端部に平行に配置されたヘッダ１６，１７に多数の受熱管１８をろう付けして接続したものである。
ケース部材１５は、金属板を折り曲げ加工して図４に示すような「コ」の字状を形成させ、さらに天面板７０を取り付けて図３に示すような箱形を構成した部材である。即ちケース部材１５は、天面板７０、正面板７１、背面板７２及び底面板７３を有し、側面部分７４，７５は開口している。ケース部材１５の側面部分７４，７５は、後記する様にヘッダ１６，１７によって閉塞される。ケース部材１５は、正面に排出口１５ａ（排気部）があり、背面に導入口１５ｂがある。
【００２７】
排出口１５ａは、二次熱交換器７から燃焼ガスを排出するための開口である。排出口１５ａの前面側には、図３に示すように４つの開口を有する排気部材１９が装着される。また、導入口１５ｂは、一次熱交換器３を通過した燃焼ガスを二次熱交換器７内に導入するためのものであり、接続部材１４を介して二次熱交換器７を缶体２に接続した際に接続部材の開口１４ｃに相当する位置に設けられている。導入口１５ｂから導入された燃焼ガスは、ケース部材１５内を横断する多数の受熱管１８同士の隙間を通過し、受熱管１８内の湯水と熱交換を行う。受熱管１８内の湯水と熱交換を行った燃焼ガスは、排出口１５ａから二次熱交換器７の外部に排出される。
【００２８】
受熱管１８は、金属製の管体であり、それぞれ燃焼ガスが通過可能な程度の隙間を空けて平行に配置されている。二次熱交換器７は、各受熱管１８を流れる湯水がヘッダ１６，１７において流れ方向を折り返し、ケース部材１５に対して往復動してから排出される。本実施形態で採用する受熱管１８は、ステンレススチール等の腐食に強い素材で作られている。また本実施形態で採用する受熱管１８は、裸管であり、フィンを持たない。
【００２９】
二次熱交換器７を構成する受熱管１８は、図４に示す状態で配置した際に、本体ケース１５の上下方向に４本の受熱管１８が並び、本体ケース１５の幅方向に８本の受熱管１８が並んだ状態とされている。即ち本実施形態では、二次熱交換器７（潜熱回収用熱交換器）の受熱管１８は、天地方向と横方向に積層された立体構造を構成しており、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ない。なお天地方向の積層数は横方向の積層数の１／２以下であることが望ましい。
二次熱交換器７は、図４の矢印Ｐ方向から観察すると図６（ａ）の様に受熱管１８が錯列（千鳥状）に並べられた構成となっている。受熱管１８の並べ方は、図６（ａ）の様に錯列であることが望ましいが、図６（ｂ）の様な行列状であってもよい。
【００３０】
ケース部材１５内に配されている受熱管１８のうち、導入口１５ｂ側から１列目および２列目に配置されたものは、上流受熱管群２３を構成し、これに隣接する３〜６列目のものは中流受熱管群２４，２５として分類される。また、導入口１５ｂ側から７列目および８列目、即ち排出口１５ａ側から１列目および２列目に配された受熱管１８は、下流受熱管群２６を構成する。
【００３１】
ヘッダ１６は、図３、図４および図５に示すように、管板２０に対して椀状のカップ部材３０，３１，３２（端室部材）を３つ並べてろう付けした構成とされている。また、ヘッダ１７は、管板２０に対して椀状のカップ部材３３，３５（端室部材）を２つ並べてろう付けしたものである。
【００３２】
管板２０は、金属製であり、平板状の平板部３７の接続面３７ａに受熱管１８の配列に合わせて多数の管差込孔３８を設けると共に、四辺を折り曲げて段部４０を形成したものである。段部４０は、カップ部材３０，３１，３２の接合側、即ち平板部３７の接合面３７ｂ側に突出している。ヘッダ１６側の管板２０は、平板部３７が大別して上流受熱管群２３が接続される領域Ａと、中流受熱管群２４，２５が接続される領域Ｂ、下流受熱管群２６が接続される領域Ｃの３領域に分類される。また、ヘッダ１７側の管板２０の平板部３７は、大別して上流受熱管群２３および中流受熱管群２４が接続される領域Ｄおよび中流受熱管群２５および下流受熱管群２６が接続される領域Ｅに分類される。管板２０は、図４のようにケース部材１５の両端部分を閉塞するようにろう付けされ、気密状態となるように接合されている。したがってケース部材１５の側面部分７４，７５は、ヘッダ１６，１７の管板２０によって閉塞される。
【００３３】
カップ部材３０，３１は、それぞれ上記した接合面３７ｂの領域Ａ，Ｃに覆い被さるようにろう付けされた部材である。カップ部材３０，３１は、図５のように管板２０の接合面３７ｂとの間に流入室３６および流出室３９を形成する。カップ部材３０，３１は、図７のようにフランジ４１と、これによって開口部の周囲を囲まれた水室部４３とを有する。フランジ４１は、ろう材を介して管板２０の平板部３７に対して略平行に接合される平行部４５と、平行部４５の外周端を水室部４３の膨出方向に向けて略垂直に折り返した離反部４６を有する。
水室部４３には、カップ部材３０，３１と管板２０によって構成される流入室３６および流出室３９の内外を連通し、配管を接続するための接続口４７が設けられている。カップ部材３０側の接続口４７は、外部から二次熱交換器７に湯水を供給する流入口４７ａとして機能し、カップ部材３１側の接続口４７は、二次熱交換器７において熱交換された湯水を外部に排出する流出口４７ｂとして機能する。
【００３４】
カップ部材３２，３３，３５は、図８のようにそれぞれカップ部材３０，３１に類似した構造を有するものであり、それぞれの大きさおよび形状は同一である。カップ部材３２，３３，３５は、それぞれ、カップ部材３０，３１のフランジ４１と同様の形状のフランジ５０を有し、このフランジ５０によって取り囲まれた位置にカップ部材３０，３１の水室部４３よりも幅の大きな水室部５１が設けられている。
【００３５】
カップ部材３２は、図５のように水室部５１がヘッダ１６側の管板２０の中央部にある領域Ｂの略全域に覆い被さり、中流迂回室５５を形成している。また、ヘッダ１７側に装着されるカップ部材３３，３５は、それぞれ管板２０の領域Ｄ，Ｅの略全域に覆い被さり、上流迂回室５６および下流迂回室５７を形成している。
【００３６】
カップ部材３０に設けられた流入口４７ａには、外部から湯水を供給する給水配管６０が接続されている。また、カップ部材３１に設けられた流出口４７ｂには、二次熱交換器７と一次熱交換器３とを繋ぐ接続配管６１が接続されている。二次熱交換器７は、ヘッダ１６，１７の管板２０，２０にろう付け接合されたカップ部材３２，３３，３５により上流受熱管群２３、中流受熱管群２４，２５および下流受熱管群２６によって構成される流路同士が接続される。これにより、流入口４７ａから流出口４７ｂに繋がり、ケース部材１５の内部を湯水が往復動する一連の流路が形成されている。
【００３７】
本実施形態の燃焼装置１の外観形状は、図１０の通りであり、缶体２の下部に燃焼バーナ５があり、缶体２の上部に一次熱交換器３（顕熱回収型熱交換器）がある。そして缶体２の上端部に接続部材１４が設けられ、接続部材１４に二次熱交換器７が載置されている。
本実施形態では、二次熱交換器７のケース部材１５及びヘッダ１６，１７が燃焼装置１の外壁の一部を構成する。そのため本実施形態の燃焼装置１は部品点数が少なく、組み立てが容易である。なお本実施形態では、二次熱交換器７のヘッダ１６，１７のカップ部材３０，３１，３２，３３，３５（端室部材）が燃焼ガス流路８の外部側面に設けられた形状となっている。
燃焼装置１の内部においては、燃焼バーナ５から排気部材１９に至る一連の燃焼ガス流路８が形成されている。
【００３８】
具体的に説明すると、燃焼バーナ５から接続部材１４に至る間は、缶体２の内部によって燃焼ガス流路８が形成されている。接続部材１４の内部では接続部材１４自身によって燃焼ガス流路８が形成されている。また接続部材１４から排気部材１９に至る間は、二次熱交換器７自身が燃焼ガス流路８となっている。
即ち二次熱交換器７は、ケース部材１５を有し、当該ケース部材１５によって天面、正面、背面及び底面が囲まれている。またケース部材１５の側面部分７４，７５は、ヘッダ１６，１７の管板２０によって閉塞されている。そのため二次熱交換器７は、導入口１５ｂと排出口１５ａを除く６面が囲まれ、内部が燃焼ガス流路８として機能する。
この様に本実施形態の燃焼装置１では、ヘッダ１６，１７の管板２０が燃焼ガス流路８の壁面の一部を構成している。
【００３９】
本実施形態では、ヘッダ１６，１７の管板２０が燃焼ガス流路８の壁面の一部を構成しているので、燃焼ガス流路８内に受熱管１８が密に配される。即ち二次熱交換器７は、一対のヘッダ１６，１７間に複数の受熱管１８が並列的に並べられたものであり、本実施形態では、受熱管１８が取り付けられた管板２０に受熱管１８が取り付けられている。そして本実施形態では、受熱管１８が取り付けられた管板２０が燃焼ガス流路８の側面側壁面を構成しているから、受熱管１８は燃焼ガス流路８の両側壁を貫通している。そのため受熱管１８は燃焼ガス流路８を横切り、流路内における表面積が大きい。
【００４０】
続いて、本実施形態の燃焼装置１における湯水の流れについて説明する。
外部から給水配管６０を介して供給された湯水は、図５に矢印で示すように二次熱交換器７の流入口４７ａからヘッダ１６の流入室３６内に流れ込む。この湯水は、流入室３６に連通し、上流受熱管群２３を構成する各受熱管１８に流入し、ヘッダ１７側に向けて流れる。上流受熱管群２３を流れる湯水は、上流迂回室５６に流入して流れ方向を逆転し、上流迂回室５６に開口した中流受熱管群２４の受熱管１８に流れ込む。その後、湯水は、同様にして中流迂回室５５および下流迂回室５７において迂回しながら中流受熱管群２５および下流受熱管群２６を構成する各受熱管１８内を流れ、流出室３９に流れ込む。各受熱管１８内を流れる湯水は、ケース部材１５内に導入された燃焼ガスとの熱交換加熱される。流出室３９に至った湯水は、流出口４７ｂから二次熱交換器７の外部に排出され、接続配管６１を介して一次熱交換器３に供給される。一次熱交換器３に導入された湯水は、燃焼ガス流路８内を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により加熱され、出水口１１から図示しない給湯栓や負荷端末に供給される。
【００４１】
次に、本実施形態の燃焼装置１における燃焼ガスの流れについて説明する。
燃焼バーナ５の燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスは、缶体２の燃焼ガス流路８内を下流側、即ち上方に向かって流れる。燃焼バーナ５において発生した高温の燃焼ガスは、燃焼ガス流路８の中途に設けられた一次熱交換器３を通過し、一次熱交換器３内を流れる湯水を加熱する。一次熱交換器３において主として顕熱が回収された燃焼ガスは、燃焼ガス流路８の最下流に配された接続部材１４に至る。
【００４２】
一次熱交換器５を通過した燃焼ガスは、接続部材１４の集合部１４ａに集まり、接続部１４ｂの開口１４ｃに気密状態に接続された導入口１５ｂを通り、二次熱交換器７内に流入する。二次熱交換器７内では、燃焼ガスは、ケース部材１５の背面に設けられた導入口１５ｂからケース部材１５の正面に設けられた排出口１５ａ（排気部）に向かって水平方向（横方向）に流れる。これに対して二次熱交換器７は、ケース部材１５の両側面に設けられたヘッダ１６，１７に多数の受熱管１８が並列的に並べられたものであるから、燃焼ガスは受熱管１８を横切る様に、平行に配された多数の受熱管１８の間を流れる。これにより、二次熱交換器７において主として燃焼ガスの持つ潜熱が受熱管１８内を流れる湯水に回収され、且つ受熱管１８の表面に発生したドレンが燃焼ガスの送風によって受熱管１８から離脱する。
その後、燃焼ガスは、二次熱交換器７の正面にある排出口１５ａに至り、ケース部材１５の外部に排出される。
【００４３】
本実施形態の燃焼装置１では、ヘッダ１６，１７の管板２０が燃焼ガス流路８の側面側壁面を構成し、当該管板２０に対して複数の受熱管１８が並列的に並べられているから、燃焼ガス流路８内における受熱管１８の収納が密である。そのため受熱管１８の表面と燃焼ガスとの接触機会が多く、熱交換効率が高い。
【００４４】
また前記した様に、二次熱交換器７によって燃焼ガスの持つ潜熱が回収されるから、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、ドレンが発生する。ドレンは、受熱管１８の表面に発生することとなるが、本実施形態で採用する受熱管１８は、裸管であってフィン等の突出物を持たない。またフィンが無いのでドレンが入り込む様な隙間もない。そのため本実施形態で採用する受熱管１８は、ドレンが溜まりにくい。
【００４５】
また本実施形態の燃焼装置１では、受熱管１８は、燃焼ガスの流れを横切る方向に配列されている。そのため受熱管１８に付着したドレンが燃焼ガスによって吹き飛ばされ、ドレンが溜まりにくい。
【００４６】
また上段側で発生したドレンが下段に位置する受熱管に落下するが、本実施形態の燃焼装置１では、天地方向の積層数が横方向の積層数に比べて少ないので、下段に位置する受熱管に落下するドレン量が少ない。
【００４７】
この様に本実施形態の燃焼装置１では、受熱管１８に付着するドレン量が少ないので二次熱交換器７の熱交換効率が高い。本実施形態の燃焼装置１は、二次熱交換器７の熱交換効率が高いので、熱効率が高く、省エネルギーである。
【００４８】
上記した実施形態は、燃焼バーナ５が下部にあり、その上部に熱交換器（一次熱交換器３、二次熱交換器７）が設けられた構造に本発明を活用したものであるが、当業者の間で「逆燃方式」と称される燃焼装置に本発明を適用することも可能である。ここで「逆燃方式」とは、燃焼バーナ５の下部に熱交換器が設けられた構成を言う。
しかしながら本発明の作用効果は、「逆燃方式」を採用する場合よりも実施形態に示した様な燃焼バーナ５の上部に熱交換器が設けられた構造を採用する場合の方が顕著である。即ち逆燃方式を採用すると、燃焼ガスは重力方向に流れることとなり、ドレンの落下方向に対して順方向に燃焼ガスが流れる。そのためドレンの剥離は比較的円滑であり、ドレンによる悪影響が少ない。これに対して燃焼バーナ５の上部に熱交換器が設けられた構造を採用する場合、従来技術の構造によればドレンの落下方向に対して逆方向に燃焼ガスが流れることとなり、ドレンが溜まりやすかったものが、本発明の採用によってドレンの排出が円滑に行われる様になった。
【００４９】
上記した実施形態では、ヘッダ１６，１７部分の構造としてろう付け構造を例示したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、例えばネジ締め構造やリベット構造であってもよい。ネジ締め構造やリベット構造を採用する場合にはパッキンが併用される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態である燃焼装置の構成図である。
【図２】図１に示す燃焼装置の二次熱交換器近傍を示す分解斜視図である。
【図３】二次熱交換器および排気部材を示す斜視図である。
【図４】図３に示す二次熱交換器の分解斜視図である。
【図５】図３に示す二次熱交換器のＡ−Ａ断面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示す二次熱交換器における受熱管の配置を示す模式図であり、同（ｂ），（ｃ）は同（ａ）に示す受熱管の配置の変形例を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、図３に示す二次熱交換器のカップ部材を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は、図３に示す二次熱交換器のカップ部材を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図３に示す熱交換器におけるカップ部材と管板の関係を示す断面図である。
【図１０】本実施形態の燃焼装置の外観図である。
【図１１】特開平１１−１４８６４２号公報に記載された燃焼装置のモデル図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  燃焼装置
２  缶体
３  一次熱交換器（顕熱回収型熱交換器）
５  燃焼バーナ（燃焼手段）
７  二次熱交換器（潜熱回収用熱交換器）
１５  ケース部材
１６，１７  ヘッダ
１８  受熱管
３０，３１，３２，３３，３５  カップ部材（端室部材）
【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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