(57)【要約】   【課題】  二次熱交換手段に流入する燃焼ガスの温度ムラを抑制でき、二次熱交換器における熱エネルギーの回収効率が高い熱源装置の提供を目的とする。  【解決手段】  熱源装置１は、ガス流路３の中途に一次熱交換部４ａを有し、この下流側に二次熱交換部４ｂが設けられている。一次熱交換部４ａは、バーナ１０の燃焼領域Ａの下流側に位置する重複領域Ｔと、燃焼領域Ｂの下流側に位置する単独領域Ｓとを有する。二次熱交換器２０は、ガス流路３に連通するガス流通空間２４を有し、この内部にガス誘導板５０が配されている。ガス誘導板５０は、ガス流通空間２４に流入した燃焼ガスや空気のうち、高温ガス流通空間Ｈに流入した燃焼ガスや空気を低温ガス流通空間Ｌ側に誘導し、ガス流通空間２４内における燃焼ガスの温度ムラの発生を防止する。【選択図】  図４
2005337543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、
前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、
前記一次熱交換手段は、ガス流路の下流側に排出される燃焼ガスあるいは空気の排出温度が低温である第１領域と、燃焼ガスあるいは空気の排出温度が当該第１領域から排出される燃焼ガスあるいは空気よりも高温である第２領域とを有するものであり、
前記二次熱交換手段は、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、
当該ガス流通空間は、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、
高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、
前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、
前記一次熱交換手段は、湯水または熱媒体が流通する受熱管と、当該受熱管に装着されるフィンとを備えて構成される熱交換回路を複数具備しており、複数の熱交換回路間でフィンを共用しており、前記複数の熱交換回路を構成する熱交換回路の一つが占有するガス流路の断面領域と、他の熱交換回路が占有するガス流路の断面領域とが重複する第２領域と、熱交換回路が占有するガス流路の断面領域同士が重複しない第１領域とを有し、
前記二次熱交換手段は、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、
当該ガス流通空間は、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、
高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置。
【請求項３】
燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、
前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、
前記一次熱交換手段は、湯水または熱媒体が流通する受熱管と、当該受熱管に装着されるフィンとを備えて構成される熱交換回路を具備しており、
前記受熱管の配置密度が高い第２領域と、当該第２領域よりも受熱管の配置密度が低い第１領域とを有し、
前記二次熱交換手段は、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、
当該ガス流通空間は、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、
高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置。
【請求項４】
一次熱交換手段は、第１領域に配された受熱管に装着されたフィンの高さが第２領域に配された受熱管に装着されたフィンの高さよりも高いことを特徴とする請求項２又は３に記載の熱源装置。
【請求項５】
誘導手段は、高温ガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の通風抵抗を、低温ガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の通風抵抗よりも増大させ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熱源装置。
【請求項６】
誘導手段は板状であり、高温ガス流通空間に配される部分の表面積は、低温ガス流通空間に配される部分の表面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項７】
誘導手段は、ガス流通空間の天面側から垂下していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項８】
誘導手段は、ガス流通空間の天面側から垂下しており、誘導手段の下端部は、上端部よりもガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に位置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項９】
誘導手段とガス流通空間の底面との間には、二次熱交換手段において発生したドレンが流通可能な隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項１０】
誘導手段は、ガス流通空間を通過する燃焼ガスあるいは空気に対して大きな流れ抵抗を付与する大抵抗部と、当該大抵抗部よりも燃焼ガスあるいは空気に対して付与する流れ抵抗の小さな小抵抗部とを有し、前記大抵抗部が高温ガス流通空間に配され、前記小抵抗部が低温ガス流通空間に配されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項１１】
二次熱交換手段は、ガス流通空間に燃焼ガスあるいは空気を導入するための導入口と、ガス流通空間内を流れる燃焼ガスあるいは空気を排出するための排出口とを有し、
誘導手段は、前記導入口および排出口の中間位置に配されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項１２】
二次熱交換手段は、ガス流通空間内に多数の受熱管を配した多管型熱交換器によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項１３】
二次熱交換手段は、ガス流通空間に燃焼ガスあるいは空気を導入するための導入口と、ガス流通空間内を流れる燃焼ガスあるいは空気を排出するための排出口とを有し、ガス流通空間内に多数の受熱管を配した多管型熱交換器によって構成されており、
前記受熱管は、導入口と排出口とを結ぶ仮想線を遮る方向に延伸しており、
誘導手段は、ガス流通空間内に配された受熱管の延伸方向に沿って配されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源装置に関するものであり、特に一次熱交換手段を通過した燃焼ガスや空気が持つ潜熱を回収可能な熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に開示されている熱源装置のように、ガス流路の中途に主として顕熱を回収する一次熱交換器を設け、その下流側に一次熱交換器を通過した燃焼ガスから主として潜熱を回収する二次熱交換器を設けた、いわゆる潜熱回収型熱源装置がある。
【０００３】
また、従来技術の熱源装置には、給湯機能に加えて浴槽内の湯水の追い焚き機能等を備えたものがある。このように複数の機能を備えた熱源装置として、下記特許文献２に示す熱源装置のように一缶二水路形式と称される加熱系統を備えたものがある。一缶二水路形式と称される加熱系統を採用した熱源装置は、例えば給湯用の熱交換器と追い焚き用の熱交換器とを備えたものであり、これらの熱交換器が単一のガス流路の中に配された構成を有する。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４８６４２号  公報
【特許文献２】特開平１１−１４８６４２号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されている潜熱回収型熱源装置は、燃焼ガスの持つ顕熱に加えて潜熱まで回収することができ、熱効率が高いという利点を有する。一方、上記特許文献２に開示されている一缶二水路型の加熱系統を備えた熱源装置は、全体形状がコンパクトであり、製造コストが安いという利点を有する。
【０００６】
本発明者らは、潜熱回収型熱源装置および一缶二水路型の熱源装置の利点を兼ね備えた熱源装置を提供すべく、一缶二水路型の熱源装置の給湯用および風呂追い焚き用の一次熱交換器よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に二次熱交換器を配置した熱源装置を試作した。このような構成とした熱源装置は、装置構成がコンパクトであり製造コストが安価であると共に、熱効率が高いものであった。
【０００７】
しかし、上記した熱源装置について本発明者らがさらに作動実験を繰り返したところ、一次熱交換器において給湯用の熱交換器と風呂追焚き用の熱交換器とが重なり合った部分を通過する燃焼ガスは、熱交換器同士が重なり合っていない部分を通過した燃焼ガスよりも高温であることが判明した。この結果に基づき、本発明者らは、熱源装置を上記したような構成とした場合、二次熱交換器に導入される燃焼ガスが部位によって温度ムラを発生してしまい、二次熱交換器における熱エネルギーの回収効率が低下してしまうおそれがあることを見いだした。
【０００８】
そこで、本発明では、上記した新たな問題を解決すべく、二次熱交換手段に流入する燃焼ガスの温度ムラを抑制でき、二次熱交換器における熱エネルギーの回収効率が高い熱源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、前記一次熱交換手段が、ガス流路の下流側に排出される燃焼ガスあるいは空気の排出温度が低温である第１領域と、燃焼ガスあるいは空気の排出温度が当該第１領域から排出される燃焼ガスあるいは空気よりも高温である第２領域とを有するものであり、前記二次熱交換手段が、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、当該ガス流通空間が、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置である。
【００１０】
上記したように、一次熱交換手段において熱交換を行った後に排出される燃焼ガスや空気が温度ムラを維持したまま二次熱交換手段に流入して熱交換が行われると、二次熱交換手段において十分な熱交換効率が得られない可能性がある。
【００１１】
かかる知見に基づき、本発明の熱源装置では、二次熱交換手段のガス流通空間のうち高温の燃焼ガスや空気が到達すると想定される高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスや空気を、低温の燃焼ガスや空気が到達すると想定される低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段を設けている。そのため、本発明の熱源装置では、二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラの発生を最小限に抑制できる。
【００１２】
本発明の熱源装置は、二次熱交換手段のガス流通空間における燃焼ガスや空気の温度ムラが少ないため、二次熱交換手段の伝熱面積を有効利用できる。従って、本発明の熱源装置は、二次熱交換手段における熱エネルギーの回収効率が高い。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、前記一次熱交換手段が、湯水または熱媒体が流通する受熱管と、当該受熱管に装着されるフィンとを備えて構成される熱交換回路を複数具備しており、複数の熱交換回路間でフィンを共用しており、前記複数の熱交換回路を構成する熱交換回路の一つが占有するガス流路の断面領域と、他の熱交換回路が占有するガス流路の断面領域とが重複する第２領域と、熱交換回路が占有するガス流路の断面領域同士が重複しない第１領域とを有し、前記二次熱交換手段が、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、当該ガス流通空間が、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置である。
【００１４】
本発明の熱源装置において、一次熱交換手段は、複数の熱交換回路を備えており、フィンを共用している。そのため、熱交換回路が占有するガス流路の断面領域が重複する領域である第２領域に配された受熱管に装着されているフィンの高さは、熱交換回路が占有するガス流路の断面領域同士が重複しない第１領域に配されたフィンの高さよりも短くなる。さらに、上記したような構成とした場合は、第２領域と第１領域とでフィンの高さを同一としても、第２領域に存在する熱交換回路の一部において湯水や熱媒体が流れていないと、この熱交換回路における熱交換が行われない。従って、本発明の熱源装置では、一次熱交換手段の第２領域から排出される燃焼ガスや空気は、第１領域から排出される燃焼ガスあるいは空気よりも高温になる傾向にある。
【００１５】
上記したように、一次熱交換手段に複数の熱交換回路を配した構成とすると、一次熱交換手段から流出する燃焼ガスの温度ムラが発生する可能性がある。このように燃焼ガスや空気が温度ムラを維持したままの状態で二次熱交換手段において熱交換を行うと、二次熱交換手段における熱交換にもムラが発生し、十分な熱交換効率が得られないおそれがある。しかし、本発明の熱源装置は、二次熱交換手段のガス流通空間に誘導手段を配し、高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスや空気を低温ガス流通空間側に誘導する構成とされている。そのため、本発明の熱源装置では、二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラの発生を最小限に抑制し、二次熱交換手段の伝熱面積を有効利用できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、燃焼バーナと、外気を導入するための送風手段と、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスあるいは空気が流れるガス流路とを有し、前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスあるいは空気と熱交換を行う一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に配された二次熱交換手段とが設けられており、前記一次熱交換手段が、湯水または熱媒体が流通する受熱管と、当該受熱管に装着されるフィンとを備えて構成される熱交換回路を具備しており、前記受熱管の配置密度が高い第２領域と、当該第２領域よりも受熱管の配置密度が低い第１領域とを有し、前記二次熱交換手段が、ガス流路に連通し、燃焼ガスあるいは空気が流通するガス流通空間を有し、当該ガス流通空間が、前記一次熱交換手段の第１領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する低温ガス流通空間と、前記第２領域に対して燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に相当する高温ガス流通空間とを有し、高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスあるいは空気を低温ガス流通空間側に誘導する誘導手段が配されていることを特徴とする熱源装置である。
【００１７】
本発明の熱源装置では、一次熱交換手段に受熱管の配置密度が低い第１領域と、受熱管の配置密度が高い第２領域とがある。一次熱交換手段の第２領域は、受熱管の配置密度が高いため、受熱管に装着されるフィンが第１領域の受熱管に装着されたフィン短くなり、第２領域の各受熱管当たりの熱交換効率が第１領域における熱交換効率よりも低くなる傾向にある。そのため、本発明の熱源装置では、一次熱交換手段における熱交換に伴って下流側に排出される燃焼ガスや空気の温度は、受熱管の配置密度の低い第１領域よりも受熱管の配置密度の高い第２領域の方が高くなる傾向にある。上記したように、一次熱交換手段から排出された燃焼ガスや空気が温度ムラを有する状態で二次熱交換手段に流入して熱交換を行うと、二次熱交換手段において十分な熱交換効率が得られない可能性が高い。
【００１８】
本発明の熱源装置は、かかる知見に基づき、二次熱交換手段のガス流通空間に誘導手段を配することによって高温ガス流通空間に流入する燃焼ガスや空気を低温ガス流通空間側に誘導し、燃焼ガスや空気の温度ムラの解消を図っている。そのため、本発明の熱源装置は、一次熱交換手段から排出される燃焼ガスや空気の温度ムラの影響を受けることなく二次熱交換手段において十分な熱交換効率が得られる。
【００１９】
請求項２又は３に記載の熱源装置において、一次熱交換手段は、第１領域に配された受熱管に装着されたフィンの高さが第２領域に配された受熱管に装着されたフィンの高さよりも高くてもよい。（請求項４）
【００２０】
かかる構成とした場合であっても、二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラの発生を最小限に抑制し、燃焼ガスや空気の持つ熱エネルギーを効率よく回収できる。
【００２１】
上記請求項１乃至４のいずれかに記載の熱源装置において、誘導手段は、高温ガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の通風抵抗を、低温ガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の通風抵抗よりも増大させることを特徴とするものであることが望ましい。（請求項５）
【００２２】
本発明の熱源装置は、例えば誘導手段を高温ガス流通空間にのみ配置するなどして低温ガス流通空間よりも高温ガス流通空間の方が燃焼ガスや空気の流通抵抗が大きくなるようにしたものである。そのため、本発明の熱源装置では、高温ガス流通空間を流れようとする高温の燃焼ガスが低温ガス流通空間側に向けてスムーズに誘導され、ガス流通空間内に存在する燃焼ガスや空気の温度ムラが解消される。従って、本発明の熱源装置は、二次熱交換手段における熱交換効率が高い。
【００２３】
請求項１乃至５のいずれかに記載の熱源装置において、誘導手段は、板状であり、高温ガス流通空間に配される部分の表面積が低温ガス流通空間に配される部分の表面積よりも大きいものであってもよい。（請求項６）
【００２４】
かかる構成によれば、高温ガス流通空間に流入すると想定される高温の燃焼ガスや空気を低温ガス流通空間側にスムーズに誘導することができ、二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラや、湯水あるいは熱媒体の加熱ムラの発生を抑制できる。
【００２５】
ここで、一般的に、高温の気体は、低温の気体に比べて上方に存在する傾向にある。そのため、上記したように一次熱交換手段から排出される燃焼ガスや空気が温度差を有する場合は、高温の燃焼ガスや空気ほど上方に集まり、温度ムラを助長してしまいかねない。
【００２６】
そこでかかる知見に基づいて提供される請求項７に記載の発明は、誘導手段がガス流通空間の天面側から垂下していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱源装置である。
【００２７】
かかる構成によれば、上方に偏在しがちである高温の燃焼ガスや空気をスムーズに低温ガス流通空間に誘導することができ、二次熱交換手段において熱交換を行う燃焼ガスや空気の温度ムラをより一層確実に解消することができる。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明は、誘導手段がガス流通空間の天面側から垂下しており、誘導手段の下端部が上端部よりもガス流通空間における燃焼ガスあるいは空気の流れ方向下流側に位置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の熱源装置である。
【００２９】
本発明の熱源装置では、誘導手段がガス流通空間内に傾斜した状態で取り付けられていたり、誘導手段が湾曲した形状であるなどして、ガス流通空間において誘導手段の下端部が上端部よりも燃焼ガスや空気の流れ方向下流側に位置している。そのため、本発明の熱源装置では、高温の燃焼ガスや空気を高温ガス流通空間側から低温ガス流通空間側に誘導し、ガス流通空間内における燃焼ガスや空気の温度バランスを最適化すると共に、燃焼ガスや空気の通風抵抗を最小限に抑制することができる。
【００３０】
上記したように、本発明の熱源装置は、ガス流通空間における通風抵抗が小さい。そのため、本発明の熱源装置は、燃焼バーナでの燃焼時に動作する送風手段の負荷を低減でき、送風手段の動作音を最小限に抑制することができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、誘導手段とガス流通空間の底面との間に、二次熱交換手段において発生したドレンが流通可能な隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱源装置である。
【００３２】
本発明の熱源装置において、二次熱交換手段は、一次熱交換手段において熱エネルギーが回収された燃焼ガスや空気からさらに熱エネルギーを回収すべく設けられたものである。そのため、二次熱交換手段は、一次熱交換手段において回収しきれずに残存している顕熱を回収すると共に、燃焼ガスや空気の持つ潜熱をも回収することができる。二次熱交換手段において燃焼ガスや空気の持つ潜熱が回収されると、ドレンが発生する。二次熱交換手段において発生したドレンは、燃焼ガスにさらされるため腐食性が高く、できる限りスムーズに外部へ排出する必要がある。
【００３３】
上記したように、本発明の熱源装置は、二次熱交換手段に設けられた誘導手段とガス流通空間の底面との間にドレンが流通可能な隙間が設けられている。従って、本発明の熱源装置では、二次熱交換手段において発生したドレンが誘導手段に遮られることなくスムーズに排出される。
【００３４】
請求項１０に記載の発明は、誘導手段が、ガス流通空間を通過する燃焼ガスあるいは空気に対して大きな流れ抵抗を付与する大抵抗部と、当該大抵抗部よりも燃焼ガスあるいは空気に対して付与する流れ抵抗の小さな小抵抗部とを有し、前記大抵抗部が高温ガス流通空間に配され、前記小抵抗部が低温ガス流通空間に配されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の熱源装置である。
【００３５】
かかる構成によれば、高温ガス流通空間に流入する高温の燃焼ガスや空気をスムーズに低温ガス流通空間に誘導することができる。従って、本発明によれば、二次熱交換手段に導入される燃焼ガスや空気の温度ムラを解消し、二次熱交換手段における熱交換効率をより一層向上させることができる。
【００３６】
上記したように、誘導手段を配すれば二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラの発生を抑制できる反面、配置位置によっては誘導手段が燃焼ガスや空気の流れ抵抗となってしまい、送風手段に大きな負荷がかかったり、送風手段の動作に伴う騒音が大きくなってしまうという問題がある。
【００３７】
そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項１１に記載の発明は、二次熱交換手段が、ガス流通空間に燃焼ガスあるいは空気を導入するための導入口と、ガス流通空間内を流れる燃焼ガスあるいは空気を排出するための排出口とを有し、誘導手段が、前記導入口および排出口の中間位置に配されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱源装置である。
【００３８】
かかる構成とすれば、二次熱交換手段における燃焼ガスや空気の温度ムラの発生を抑制すると共に、燃焼バーナに燃焼用の空気を供給するための送風手段にかかる負荷を低減することができる。また、本発明の熱源装置は、送風手段にかかる負荷が小さいため、燃焼動作時における送風手段の動作音を最小限に抑制できる。
【００３９】
請求項１２に記載の発明は、二次熱交換手段が、ガス流通空間内に多数の受熱管を配した多管型熱交換器によって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の熱源装置である。
【００４０】
本発明の熱源装置は、二次熱交換手段に多管型熱交換器を採用したものであるため、装置構成がシンプルであり、製造コストが安価である。
【００４１】
請求項１３に記載の発明は、二次熱交換手段が、ガス流通空間に燃焼ガスあるいは空気を導入するための導入口と、ガス流通空間内を流れる燃焼ガスあるいは空気を排出するための排出口とを有し、ガス流通空間内に多数の受熱管を配した多管型熱交換器によって構成されており、前記受熱管が、導入口と排出口とを結ぶ仮想線を遮る方向に延伸しており、誘導手段が、ガス流通空間内に配された受熱管の延伸方向に沿って配されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱源装置である。
【００４２】
本発明の熱源装置では、誘導手段が受熱管に沿って配されているため、ガス流通空間内に流入した燃焼ガスや空気は、ガス流通空間の全域に拡がる。そのため、本発明によれば、ガス流通空間内における燃焼ガスの温度ムラを解消すると共に、各受熱管の伝熱面積を有効利用することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、二次熱交換手段のガス流通空間内に流入する燃焼ガスや空気の温度分布を略均一化し、燃焼ガスや空気の持つ熱エネルギーを最大限回収可能な熱源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
続いて、本発明の一実施形態である熱源装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である熱源装置を示す作動原理図である。図２は、図１に示す熱源装置において採用されている第１熱交換部を示す斜視図である。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図１に示す作動原理図の要部拡大図である。図５は、図１に示す熱源装置において採用されている二次熱交換器の分解斜視図である。図６（ａ）は、図１に示す熱源装置の要部を拡大した正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。図７（ａ）は、図５に示す二次熱交換器において採用されているガス誘導板を示す正面図であり、（ｂ）は二次熱交換器におけるガス誘導板の位置関係を模式的に示した斜視図である。図８は、図５に示す二次熱交換器の断面図である。図９（ａ），（ｂ）は、それぞれ図７に示すガス誘導板の変形例を示す正面図である。図１０（ａ）は、図７に示すガス誘導板のさらに別の変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すガス誘導板を配した熱源装置の側面図である。図１１、図１２、図１３は、それぞれ図１に示す熱源装置の変形例を示す正面図である。
【００４５】
図１において、１は本実施形態の熱源装置である。熱源装置１は、一缶二水路形式の潜熱回収型燃焼装置であり、燃料を燃焼する燃焼部２と、燃焼により発生した燃焼ガスが流れるガス流路３とを有する。ガス流路３の中途には、一次熱交換部４ａが配されており、一次熱交換部４ａよりもガス流路３の下流側には二次熱交換部４ｂが配されている。
【００４６】
燃焼部２は、複数の燃焼管８を並べて構成されるバーナ１０と、点火装置９と、バーナ１０に対して燃焼に要する空気を供給するための送風機１１とを備えたものであり、燃焼領域Ａ，Ｂに分類されている。バーナ１０は、燃焼領域Ａを構成する燃焼管８のみで燃料を燃焼させる燃焼運転と、燃焼領域Ａ，Ｂを構成する全ての燃焼管８で燃料を燃焼させる燃焼運転とを切り替えることができる。
【００４７】
図２に示すように、一次熱交換部４ａは、風呂追焚き用の一次熱交換器５と給湯用の一次熱交換器６とから構成されている。一次熱交換器５，６は、受熱管１３，１５内を流れる湯水とガス流路３内を通過する燃焼ガスとの熱交換により、主として燃焼ガスの持つ顕熱を回収するものである。一次熱交換器５，６は、フィンプレート１２を共用することにより一体化されている。一次熱交換器５，６は、フィンプレート１２の幅方向が燃焼管８の配列方向に向くように配されている。一次熱交換器５は、平行に配された多数のフィンプレート１２に複数の受熱管１３を貫通させ、隣接する受熱管１３の端部同士を「Ｕ」字状のベンド管１６によって接続したものである。同様に、一次熱交換器６は、多数のフィンプレート１２に対して複数の受熱管１５を貫通させると共に、隣接する受熱管１５の端部同士を「Ｕ」字状のベンド管１６によって接続したものである。一次熱交換器５，６は、それぞれ受熱管１３，１５およびベンド管１６によって構成される屈曲した流路を備えている。
【００４８】
一次熱交換器５は、４本の受熱管１３をフィンプレート１２の幅方向一端側（図１では左側）に偏った位置に配したものである。一次熱交換器６は、図１や図２に示すように、８本の受熱管１５をフィンプレート１２の全幅に渡って略等間隔に配すると共に、フィンプレート１２の高さ方向に２段に配したものである。
【００４９】
一次熱交換器５の受熱管１３は、フィンプレート１２の高さ方向に２段に配された一次熱交換器６の受熱管１５，１５間に配されている。そのため、一次熱交換部４ａは、フィンプレート１２の高さ方向、すなわち燃焼ガスの流れ方向に受熱管１５が２段に配され、受熱管１５同士の間に受熱管１３が配された重複領域Ｔ（第２領域）と、フィンプレート１２の高さ方向に受熱管１３が配されておらず、受熱管１５が２段に配された単独領域Ｓ（第１領域）とに分類される。換言すれば、一次熱交換部４ａは、ガス流路３における一次熱交換器５，６の占有領域が重複した重複領域Ｔと、一次熱交換器６のみが占有する単独領域Ｓとから構成されている。重複領域Ｔは、フィンプレート１２の単位面積当たりにおける受熱管１３，１５の配置密度が単独領域Ｓよりも高い。
【００５０】
重複領域Ｔは、図１に示すようにガス流路３のうち上記した燃焼部２の燃焼領域Ａに相当する領域を占領している。一方、単独領域Ｓは、ガス流路３の略全体、すなわち燃料領域Ａ，Ｂの双方に相当する領域を占領している。一次熱交換部４ａは、重複領域Ｔと単独領域Ｓとでいわゆるフィン高さが異なる。さらに具体的には、図４に示すように一次熱交換部４ａは、重複領域Ｔにおいて上下に並んで配されている受熱管１３，１５間のフィンプレート１２の長さＬ１が、単独領域Ｓにおいて上下に並んだ配されている受熱管１５，１５間のフィンプレート１２の長さＬ２よりも極端に短い。また、一次熱交換部４ａの最下段に配されている受熱管１５の頂部からフィンプレート１２の下端部に至る長さは、重複領域Ｔ側（Ｌ３）よりも単独領域Ｓ側（Ｌ４）の方が長くなっている。そのため、一次熱交換部４ａは、単独領域Ｓ側よりも重複領域Ｔ側の方が一次熱交換器６の熱交換効率が低い。
【００５１】
二次熱交手段４ｂは、二次熱交換器２０と接続部材３５とによって構成されている。二次熱交換器２０は、図５に示すように、中空で箱状のケース部材２１の両端部に平行に配置されたヘッダ２２，２３に多数の受熱管２５をろう付けして接続した、いわゆる多管型の熱交換器である。ケース部材２１は、図５に示すように金属板を折り曲げ加工して形成されるケース本体２６と天板２７とから構成されている。ケース部材２１は、ケース本体２６に対して天板２７をろう付けすると共に、ケース本体２６の両端に設けられたフランジに対して管板２８をろう付けすることにより略箱状となる。これにより、ケース本体２６の内部には、受熱管２５が収納され、燃焼ガスが流れるガス流通空間２４が形成されている。ケース部材２１は、ケース本体２６の正面に排気口３０を設けると共に、背面に導入口３１を設けた構成とされている。また、ケース本体２６の底面には、排水口３２が設けられている。
【００５２】
排気口３０は、二次熱交換器２０から燃焼ガスを排出するための開口である。排気口３０の前面側には、図６（ａ）に示すように４つの排気用の開口を有する排気部材３３が装着されている。また、導入口３１は、一次熱交換部４ａにおいて顕熱の大部分が回収された燃焼ガスを二次熱交換器２０内に導入するためのものである。
【００５３】
二次熱交換器２０は、図６（ｂ）に示すように接続部材３５を介してガス流路３に接続されている。接続部材３５は、ガス流路３の開口部分に接続される集合部３６と、接続部３７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。集合部３６は、図６（ｃ）のようにガス流路３の開口部分と連通する開口３４を有しており、この開口３４を介して一次熱交換部４ａを通過した燃焼ガスが流入する部分である。また、集合部３６は、図６（ａ），（ｂ）のように二次熱交換器２０が載置される部分でもあり、接続部３７側から離反するに従って下方に傾斜した形状とされている。
【００５４】
接続部３７は、二次熱交換器２０のケース部材２１の背面に対して面接触する部分であり、集合部３６から流入した燃焼ガスを二次熱交換器２０側に排出するための開口３８が設けられた構成となっている。二次熱交換器２０は、集合部３６の上方に搭載され、背面側（導入口３１側）を接続部３７に密着させた状態とされる。このように二次熱交換器２０を配置すると、二次熱交換器２０の導入口３１と接続部３７の開口３８とが連通し、二次熱交換器２０が正面側（排水口３２側）を下方に傾斜させた姿勢でガス流路３に接続される。これにより、二次熱交換器２０は、排水口３２側に向けて流れ勾配がついた状態とされており、二次熱交換器２０において発生したドレンが排水口３２側に向けてスムーズに流れる構成となっている。
【００５５】
受熱管２５は、金属製の筒体であり、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。受熱管２５は、図５に示すように本体ケース２１の上下方向に４本の受熱管２５が並び、本体ケース２１の幅方向に１２列の受熱管２５が並んだ状態とされて管板２８に対してろう付けされている。二次熱交換器２０は、受熱管２５が錯列（千鳥状）に並べられた構成となっている。
【００５６】
ケース部材２１内に配されている受熱管２５のうち、導入口３１側から１列目〜６列目に配置されたものは、上流受熱管群４０を構成し、これに隣接する７〜１２列目のものは下流受熱管群４１として分類される。
【００５７】
ヘッダ２２は、図５に示すように、管板２８に対して椀状のカップ部材４３（端室部材）をろう付けした構成とされている。また、ヘッダ２３は、管板２８に対して椀状のカップ部材４５，４６（端室部材）を２つ並べてろう付けしたものである。カップ部材４５，４６には、それぞれ入水口４８ａおよび出水口４８ｂが設けられている。入水口４８ａは、図１に示すように外部から湯水を供給する給水配管６３に接続されている。また、出水口４８ｂは、給湯用の湯水を加熱するための一次熱交換器５に接続されている。
【００５８】
管板２８は、矩形状の金属板に対して受熱管２５の配列に合わせて多数の管差込孔４７を形成したものである。ヘッダ２２側の管板２８にろう付けされたカップ部材４３は、管差込孔４７の全てに被さるようにろう付けされ、水室４９ａを形成している。ヘッダ２３側の管板２８にろう付けされたカップ部材４５，４６は、それぞれ上流受熱管群４０、下流受熱管群４１の接続領域に被さるように装着され、水室４９ｂおよび水室４９ｃを形成している。
【００５９】
図１や図４に示すように、ケース部材２１とヘッダ２２，２３によって囲まれたガス流通空間２４は、上記した燃焼領域Ａに対して略垂直上方に相当する高温ガス流通空間Ｈと、燃焼領域Ｂに対して略垂直上方に相当する低温ガス流通空間Ｌとに分類される。さらに具体的には、高温ガス流通空間Ｈは、バーナ１０の燃焼領域Ａや一次熱交換部４ａの重複領域Ｔに対してガス流路３の下流側に形成された空間である。一方、低温ガス流通空間Ｌは、バーナ１０の燃焼領域Ｂや一次熱交換部４ａの単独領域Ｓに対してガス流路３の下流側に形成された空間である。換言すれば、高温ガス流通空間Ｈは、バーナ１０の燃焼領域Ａから一次熱交換部４ａの重複領域Ｔおよび二次熱交換部４ｂの高温ガス流通空間Ｈに続く一連の高温ガス流路３ａの末端に位置する領域である。また、低温ガス流通空間Ｌは、燃焼領域Ｂから単独領域Ｓおよび低温ガス流通空間Ｌに続く一連の低温ガス流路３ｂの末端に位置する領域である。
【００６０】
ガス流通空間２４内には、受熱管２５に沿って金属製のガス誘導板５０が配されている。ガス誘導板５０は、ケース部材２１の天板２７に対して略直交する姿勢でろう付け固定されている。ガス誘導板５０は、天板２７をケース本体２６に装着した状態とすると、ケース本体２６の奥行き方向の中間部分に配された受熱管２５，２５同士の間に差し込まれ、導入口３１と排気口３０とを繋ぐガス流路３の一部を遮るものである。ガス誘導板５０は、図８に示すように上流受熱管群４０を構成する受熱管２５と下流受熱管群４１を構成する受熱管２５との間に天板２７側から差し込まれた状態で固定されている。これにより、ガス流通空間２４によって構成されるガス流路３が、図７（ｂ）のようにガス流路の上流側の領域（上流側領域Ｕ）と下流側の領域（下流側領域Ｄ）とに分類される。
【００６１】
ガス誘導板５０は、図７（ａ）に示すように矩形状の金属板の一部が欠落した歪な形状に成形された板体である。さらに具体的に説明すると、ガス誘導板５０は、仮想の境界線Ｘを境として高さがｈ１である大抵抗部５１と、高さがｈ２（ｈ１＞ｈ２）である小抵抗部５２とに分類される。ガス誘導板５０は、排気口３０から排出される燃料ガスや空気に対する流れ抵抗として作用するものであり、その流れ抵抗は大抵抗部５１よりも小抵抗部５２の方が大きい。そのため、ガス誘導板５０は、導入口３１から導入された燃焼ガスや空気を低温ガス流通空間Ｌ側に誘導する誘導手段として機能する。
【００６２】
大抵抗部５１の高さｈ１は、ケース部材２１の天板２７側からケース部材２１内に配された受熱管２５のうち最も下方に配されたものの位置まで達する程度とされている。大抵抗部５１の高さｈ１は、ケース部材２１の内部空間（ガス流通空間２４）の高さよりも低い。そのため、ガス誘導板５０の下方には、図６（ｂ）や図７（ｂ）のように隙間が形成されている。
【００６３】
一方、小抵抗部５２の高さｈ２は、高さｈ１の略１／３〜１／２程度であり、天板２７に固定された状態でケース部材２１内に配された受熱管２５のうち上方から２段目に固定された受熱管２５に配されたものの位置まで達する程度とされている。ガス誘導板５０は、大抵抗部５１と小抵抗部５２との境界線Ｘがほぼ上記した高温ガス流通空間Ｈと低温ガス流通空間Ｌとの境界上に到来するように固定されている。
【００６４】
続いて、本実施形態の熱源装置１において形成されている流水系統６０について説明する。本実施形態の流水系統６０は、大別して風呂追焚き用の風呂流水系統６１と、給湯用の給湯流水系統６２の２系統に分類される。風呂流水系統６１は、風呂６５内の湯水を一次熱交換器５に供給して加熱し、風呂６５側に戻す循環流路である。さらに具体的に説明すると、風呂流水系統６１は、一次熱交換器５の入水口６６および出水口６７に風呂往き配管７０および風呂戻り配管６８を接続して構成されている。風呂戻り配管６８の中途には、風呂流水系統６１内に湯水を循環させるための循環ポンプ７１が設けられている。
【００６５】
一方、給湯流水系統６２は、外部の給水源から給水配管６３を介して湯水を供給すると共に、一次熱交換器６および二次熱交換器２０において加熱された湯水を給湯栓７４に供給する流水系統である。さらに具体的に説明すると、図１に示すように、給湯流水系統６２は、大別して給水配管６３、給湯配管７７およびバイパス配管７８によって構成されている。給水配管６３は、図示しない給水源から湯水を供給するための配管であり、二次熱交換器２０の流入口７２に接続されている。二次熱交換器２０の出水口７３は、接続配管７９を介して一次熱交換器６の入水口７５に接続されている。給湯配管７７は、給湯栓７４に対して湯水を供給するための配管であり、一次熱交換器６の出水口７６に接続される。給湯配管７７の中途には、給水配管６３から分岐されたバイパス配管７８が接続されている。バイパス配管７８の中途には、流量制御弁８０が配されている。流量制御弁８０は、バイパス配管７８を介して導入される低温の湯水と給湯配管７７内を流れる高温の湯水の混合比を調整するためのものである。
【００６６】
続いて、熱源装置１の機能について説明する。熱源装置１は、従来の一缶二水型の熱源装置と同様に給湯単独モード、風呂単独モード、給湯・風呂併用モードの３つの動作モードを有する。
【００６７】
熱源装置１が給湯単独モードで動作する場合の動作について、湯水および燃焼ガスの流れを中心に説明する。給湯単独モードは、風呂６５内に貯留されている湯水の加熱動作の停止中に、給湯用の湯水を加熱する運転モードである。熱源装置１の制御手段８５は、給湯栓７４の開栓に伴って外部の給水源から湯水が供給される。給水源から供給された湯水は、二次熱交換器２０、一次熱交換器６の順で通過することによって加熱され、給湯栓７４から排出される。
【００６８】
さらに具体的に説明すると、給水配管６３によって供給された低温の湯水は、先ず図１および図８に示すように二次熱交換器２０の入水口４８ａから水室４９ｂを介して上流受熱管群４０を構成する各受熱管２５内に流入する。上流受熱管群４０を流れる湯水は、ヘッダ２２側に形成された水室４９ａに流れ込んだ後、流れ方向を転換して下流受熱管群４１を構成する各受熱管２５内に流入する。下流受熱管群４１を流れる湯水は、ヘッダ２３側に形成された水室４９ｃに流れ込み、出水口４８ｂから排出される。
【００６９】
二次熱交換器２０の出水口４８ｂから排出された湯水は、接続配管７９を介して一次熱交換器６の入水口７５に流れ込む。入水口７５から流れ込んだ湯水は、多数のフィンプレート１２を貫通している受熱管１５およびベンド管１６によって構成される屈曲した流路を流れる。二次熱交換器６に供給された湯水は、多数のフィンプレート１２の隙間を通過する燃焼ガスとの熱交換によって加熱された後、出水口７６から排出される。二次熱交換器２０に流入した湯水は、このようにしてガス流通空間２４内に配された各受熱管２５内を往復動する間に燃焼ガスと熱交換し、加熱される。
【００７０】
給湯配管７７を流れる高温の湯水は、給水配管６３から分岐されたバイパス配管７８を流れる低温の湯水と合流する。制御手段８５は、図示しないリモコン等を介して設定された出湯温度に応じて流量制御弁８０の開度を調整し、バイパス配管７８を流れる湯水の量を調整する。これにより、一次熱交換器６および二次熱交換器２０において加熱された高温の湯水と、外部の給水源から供給された低温の湯水とが所定比で混合され、給湯栓７４における出湯温度が所定の温度に調整される。
【００７１】
一方、熱源装置１が給湯単独モードで動作する場合、制御装置８５は、給湯流水系統６２における通水が開始されたことを条件としてバーナ１０の燃焼領域Ａ，Ｂの双方を構成する全ての燃焼管８に燃料ガスを供給して点火動作を行う。また、制御手段８５は、点火動作と平行して送風機１１を起動し、バーナ１０における燃焼動作に必要とされる空気の供給を開始する。
【００７２】
バーナ１０の燃焼領域Ａ，Ｂにおいて発生した高温の燃焼ガスは、それぞれガス流路３の下流側に流れ、一次熱交換部４ａを構成する多数のフィンプレート１２の隙間に流入する。燃焼領域Ａ，Ｂにおいて発生した燃焼ガスは、それぞれ重複領域Ｔおよび単独領域Ｓに配された受熱管２５内を流れる湯水と熱交換を行い、顕熱の大部分が回収される。
【００７３】
ここで、上記したように、フィンプレート１２は、燃焼領域Ａ側のフィン高さＬ１，Ｌ３が燃焼領域Ｂ側のフィン高さＬ２，Ｌ４よりも極端に短い。そのため、一次熱交換部４ａは、重複領域Ｔにおける顕熱の回収効率が、単独領域Ｓよりも低い。従って、一次熱交換部４ａから排出される燃焼ガスは、部位によって温度分布を有する。すなわち、熱源装置１が給湯単独モードで動作する場合、重複領域Ｔから下流側に排出される燃焼ガス（以下、必要に応じて高温燃焼ガスと称す）は、単独領域Ｓから排出される燃焼ガス（以下、必要に応じて低温燃焼ガスと称す）よりも回収されずに残留している顕熱の量が多く、高温である。
【００７４】
一次熱交換部４ａを通過した燃焼ガスは、上記した温度分布をほぼ維持したままガス流路３内をさらに下流側（上側）に向かって流れ、二次熱交換部４ｂに到達する。二次熱交換部４ｂに至った燃焼ガスは、接続部材３５を介して二次熱交換器２０の導入口３１からガス流通空間２４内に流入する。
【００７５】
ガス流通空間２４内に流入した燃焼ガスのうち、重複領域Ｔから排出された高温燃焼ガスは、ガス流通空間２４の高温ガス流通空間Ｈ側に優先的に流入し、単独領域Ｓから排出された低温燃焼ガスは、低温ガス流通空間Ｌ側に優先的に流入する。上記したように、高温燃焼ガスは、低温燃焼ガスよりも顕熱の残留量が多く高温である。さらに、高温燃焼ガスは、風呂単独モードの場合と同様に高温ガス流通空間Ｈの上方に滞留する傾向にある。
【００７６】
しかし、高温ガス流通空間Ｈの上流側領域Ｕに流入した燃焼ガスの一部は、ガス誘導板５０に沿って低温ガス流通空間Ｌ側に回り込み、低温ガス流通空間Ｌに流入した低温燃焼ガスと共に低温ガス流通空間Ｌの下流側領域Ｄに流入する。そのため、ガス流通空間２４の雰囲気温度が略均一となり、受熱管２５の伝熱面全体で熱交換が行われる。
【００７７】
続いて、熱源装置１が風呂単独モードで動作する際の湯水および燃焼ガスの流れについて説明する。風呂単独モードは、給湯停止中に風呂６５内に貯留されている湯水を第１熱交換部４ａにおいて加熱する運転モードである。風呂単独モードで動作する場合、熱源装置１の制御手段８５は、循環ポンプ７１を起動し、風呂６５内の湯水を風呂流水系統６１内に循環させる。制御手段８５は、風呂流水系統６１における通水を確認するとバーナ１０を構成する燃焼管８のうち、燃焼領域Ａに配された燃焼管８のみに燃料ガスを供給し、点火装置９を作動させて点火動作を行う。制御装置８５は、点火動作とほぼ同時に送風機１１を起動し、バーナ１０に対して燃焼に必要な空気の供給を開始する。これにより、熱源装置１が風呂単独モードで動作する場合は、バーナ１０の燃焼領域Ａのみにおいて高温の燃焼ガスが発生し、燃焼領域Ｂにおいて常温の空気流が発生する。
【００７８】
バーナ１０の燃焼領域Ａにおいて発生した高温の燃焼ガスは、ガス流路３の下流側に流れ、一次熱交換部４ａの重複領域Ｔに多数設けられたフィンプレート１２の隙間に流入する。重複領域Ｔに流入した高温の燃焼ガスは、フィンプレート１２や受熱管１３の表面において熱交換を行い、燃焼ガスが持つ顕熱の大部分が回収される。これにより、一次熱交換器５の受熱管１３内を流れる湯水が加熱される。顕熱の大部分が回収された燃焼ガスは、ガス流路３をさらに下流側（図１では上側）に向かって流れ、二次熱交換部４ｂに至る。燃焼ガスは、接続部材３５を通過し、二次熱交換器２０の背面に設けられた導入口３１から燃焼領域Ａの下流に相当するガス流通空間２４の高温ガス流通空間Ｈに流入する。
【００７９】
一方、燃焼領域Ｂを通過したほぼ常温の空気流は、一次熱交換部４ｂの単独領域Ｓに設けられた多数のフィンプレート１２の隙間を通過し、二次熱交換部４ｂに至る。空気流は、二次熱交換器２０の導入口３１から燃焼領域Ｂの下流に相当する低温ガス流通空間Ｌに流入する。
【００８０】
上記したように、熱源装置１が風呂単独モードで動作する場合、二次熱交換器２０に流入する燃焼ガスおよび空気は、所定の温度分布を有する。すなわち、二次熱交換器２０の高温ガス流通空間Ｈに流入する燃焼ガスは、一次熱交換部４ａにおいて顕熱の大部分が回収されたものではあるが、一次熱交換部４ａにおいて回収しきれなかった顕熱や潜熱の分だけ熱エネルギーが残留している。一方、二次熱交換器２０の低温ガス流通空間Ｌに流入する空気流は、ほぼ常温であり、高温ガス流通空間Ｈに流入する燃焼ガスよりも熱エネルギーが低い。そのため、二次熱交換器２０に流入した燃焼ガスは、図７（ｂ）にハッチングで示すように高温ガス流通空間Ｈの上方に偏在する傾向にある。
【００８１】
ここで、上記したように、二次熱交換器２０のガス流通空間２４内には、ガス誘導板５０が配されている。ガス誘導板５０は、低温ガス流通空間Ｌ側の小抵抗部５２よりも高温ガス流通空間Ｈ側の大抵抗部５１が大きく、ケース部材２１に設けられた導入口３１に対して対向するように配されている。また、ガス誘導板５０は、ケース部材２１の天板２７側から垂下した状態で固定されている。そのため、高温ガス流通空間Ｈの上流側領域Ｕに流入した燃焼ガスの一部は、ガス誘導板５０の下方に形成された隙間を通って高温ガス流通空間Ｈの下流側領域Ｄに流入する。また、燃焼ガスの残部は、ガス誘導板５０に沿って低温ガス流通空間Ｌ側に回り込み、低温ガス流通空間Ｌに存在する空気と共に低温ガス流通空間Ｌの下流側領域Ｄに流入する。これにより、ガス流通空間２４の雰囲気温度が略均一となり、受熱管２５の伝熱面積を有効利用することができる。
【００８２】
続いて、熱源装置１が給湯・風呂併用モードで動作する場合の動作について説明する。給湯・風呂併用モードでは、給湯単独モードの場合の湯水の流れと、風呂単独モードの場合の湯水の流れとが組み合わさった状態で湯水が流れる。すなわち、給湯・風呂併用モードでは、風呂６５内の湯水が風呂流水系統６１および一次熱交換器５を循環すると共に、給水配管６３を介して供給された湯水が二次熱交換器２０、一次熱交換器６で加熱され、給湯配管７７を介して外部に排出される。
【００８３】
一方、給湯・風呂併用モードにおける燃焼ガスの流れは、上記した給湯単独モードの場合と同様である。さらに具体的には、給湯・風呂併用モードでは、バーナ１０を構成する全ての燃焼管８において火炎が形成され、燃焼ガスが発生する。バーナ１０において発生した燃焼ガスは、ガス流路３内を下流側、すなわち上方に向かって流れ、一次熱交換部４ａに至る。燃焼ガスは、一次熱交換部４ａを構成する多数のフィンプレート１２の隙間を通過し、風呂加熱用の一次熱交換器５および給湯用の一次熱交換器６の受熱管１３，１５内を流れる湯水と熱交換を行う。
【００８４】
一次熱交換部４ａにおける熱交換によって顕熱の大部分が回収された燃焼ガスは、さらにガス流路３の下流側に流れる。ここで、一次熱交換器６の受熱管１５は、フィンプレート１２の幅方向全域にわたって略等間隔で配されているが、一次熱交換器５の受熱管１３は、一次熱交換部４ａの重複領域Ｔに偏在している。すなわち、一次熱交換部４ａは、単独領域Ｓ側に配された受熱管１５の配置密度に比べて、重複領域Ｔ側における受熱管１３，１５の配置密度が高い。そのため、重複領域Ｔのフィン高さＬ１，Ｌ３は、単独領域Ｓのフィン高さＬ２，Ｌ４よりも低く、熱回収効率が低い。従って、一次熱交換部４ａの重複領域Ｔから排出された燃焼ガス（高温燃焼ガス）は、単独領域Ｓから排出された燃焼ガス（低温燃焼ガス）よりも比較的顕熱の残留量が多く、高温である。
【００８５】
一次熱交換部４ａを通過した燃焼ガスは、上記したような温度分布をほぼ維持した状態で二次熱交換器２０のガス流通空間２４に流入する。すなわち、高温燃焼ガスは、ガス流通空間２４の高温ガス流通空間Ｈに優先的に流入し、低温燃焼ガスは、低温ガス流通空間Ｌに優先的に流入する。
【００８６】
高温ガス流通空間Ｈに流入した高温ガスは、二次熱交換器２０の導入口３１に対して平行に配されたガス誘導板５０によって低温ガス流通空間Ｌ側に誘導される。これにより、ガス流通空間２４内に流入した燃焼ガスの温度分布が略均一になる。
【００８７】
上記したように、熱源装置１は、二次熱交換器２０のガス流通空間２４にガス誘導板５０を設け、一次熱交換部４ａの重複領域Ｔにおいて発生し、高温ガス流通空間Ｈに流入する高温の燃焼ガスを低温ガス流通空間Ｌ側に誘導する構成とされている。さらに、ガス誘導板５０は、二次熱交換器２０の天板２７側から垂下するように固定されている。また、ガス誘導板５０は、大抵抗部５１が高温ガス流通空間Ｈ側に配され、小抵抗部５２が低温ガス流通空間Ｌ側に配されると共に、各受熱管２５に沿って配されている。そのため、ガス流通空間２４の上方に偏在しがちである高温の燃焼ガスや空気をスムーズに低温ガス流通空間Ｌに誘導することができ、ガス流通空間２４内における燃焼ガスや空気の温度ムラをより一層確実に解消することができる。そのため、熱源装置１では、一次熱交換部４ａから排出される燃焼ガスや空気が温度ムラを有していてもガス流通空間２４内における温度分布が略均一化され、二次熱交換器２０を構成する各受熱管２５の伝熱面積を有効利用できる。従って、熱源装置１は、二次熱交換器２０における熱交換効率が高く、燃焼によって発生した燃焼ガスのもつ熱エネルギーを十分回収できる。
【００８８】
また、上記したように、ガス誘導板５０は、二次熱交換器２０を構成するケース本体２６の底面との間に所定の隙間を形成した状態で固定されている。さらに、二次熱交換器２０は、排水口３２側が下方に向くように配されており、排水口３２側に向けて流れ勾配が形成されている。そのため、熱源装置１では、二次熱交換器２０において発生したドレンがスムーズに排水口３２から排出される。
【００８９】
上記したように、二次熱交換器２０は、多数の受熱管２５を平行に配して構成される多管型の熱交換器り、装置構成が単純であるため、軽量であると共に製造コストが安価である。
【００９０】
熱源装置１は、一次熱交換部４ａから排出された燃焼ガスや空気がガス流通空間２４内全体に分散する。そのため、風呂単独モードで作動中のように、二次熱交換器２０の各受熱管２５に湯水が滞留したままの状態で燃焼ガスや空気がガス流通空間２４内に流入しても、受熱管２５の局所で湯水が高温となったり沸騰する等の不具合が起こらない。また、熱源装置１は、受熱管２５内の湯水が局所的に高温にならないため、風呂単独モードの後の給湯動作の開始直後に予期せぬ高温の湯水が排出されるという不具合も殆ど起こらない。
【００９１】
上記したガス誘導板５０は、図７に示すように境界線Ｘを境として表面積の異なる大抵抗部５１および小抵抗部５２を有するものであり、高温ガス流通空間Ｈの上流側領域Ｕに流入した燃焼ガスを効率よく低温ガス流通空間Ｌ側に誘導することができる。しかし、ガス誘導板５０は板状であるため、ガス誘導板５０の下流側に隣接する位置に配された受熱管２５の伝熱面積を有効利用できないおそれがある。そのため、かかる事態が想定される場合は、例えば図９（ａ）のようにいくらかの開口９１を備えたガス誘導板９０や、図９（ｂ）のように全体あるいは一部を網状にしたガス誘導板９２等を採用することが望ましい。かかる構成によれば、ガス流通空間２４内に配された受熱管２５の伝熱面積を最大限有効利用できる。
【００９２】
上記したガス誘導板５０は、平板状の形態を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１０（ａ），（ｂ）に示すように、湾曲した形状のガス誘導板９３を配した構成としてもよい。また、ガス誘導板５０は、図１１に示すように下端側が上端側（天板２１側）よりもガス流通空間２４を流れる燃焼ガスや空気の流れ方向下流側に傾斜した構成としてもよい。かかる構成とした場合であっても、高温ガス流通空間Ｈの上流側領域Ｕに流入した燃焼ガスを効率よく低温ガス流通空間Ｌ側に誘導し、ガス流通空間２４内における燃焼ガスの温度ムラを解消できると共に、ガス流通空間２４における燃焼ガスや空気の通風抵抗を抑制できる。従って、図１０や図１１に示すような構成とした場合は、二次熱交換器２０における熱交換効率の向上に加えて、ガス流通空間２４における通風抵抗の低下に伴う送風機１１に作用する負荷および送風機１１の動作音を最小限に抑制できる。
【００９３】
また、上記した熱源装置１は、二次熱交換器２０のガス流通空間２４内にガス誘導板５０等を一枚だけ配した構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１２に示すようにガス流通空間２４の中央部分にガス誘導板５０を配すると共に、ガス流通空間２４の燃焼ガスのガス流れ方向下流側にガス誘導板５０よりも小さなガス誘導板９５を配した構成としてもよい。このようにガス流通空間２４に多数のガス誘導板５０等を配した構成とすれば、ガス流通空間２４内の隅々に燃焼ガスや空気をより一層確実に行き渡らせることができ、二次熱交換器２０における熱交換効率を向上させることができる。
【００９４】
また、上記したガス誘導板５０等は、いずれも高温ガス流通空間Ｈおよび低温ガス流通空間Ｌの双方に配されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１３に示すようガス誘導板９６のように高温ガス流通空間Ｈ側にのみ配されるものであってもよい。かかる構成とした場合であっても、高温ガス流通空間Ｈ側の通風抵抗が低温ガス流通空間Ｌ側よりも高くなり、高温ガス流通空間Ｈに流入する燃焼ガスや空気をスムーズに低温ガス流通空間Ｌ側に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態である熱源装置を示す作動原理図である。
【図２】図１に示す熱源装置において採用されている第１熱交換部を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１に示す作動原理図の要部拡大図である。
【図５】図１に示す熱源装置において採用されている二次熱交換器の分解斜視図である。
【図６】（ａ）は、図１に示す熱源装置の要部を拡大した正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図７】（ａ）は、図５に示す二次熱交換器において採用されているガス誘導板を示す正面図であり、（ｂ）は二次熱交換器におけるガス誘導板の位置関係を模式的に示した斜視図である。
【図８】図５に示す二次熱交換器の断面図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、それぞれ図７に示すガス誘導板の変形例を示す正面図である。
【図１０】（ａ）は、図７に示すガス誘導板のさらに別の変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すガス誘導板を配した熱源装置の側面図である。
【図１１】図１に示す熱源装置の変形例を示す正面図である。
【図１２】図１に示す熱源装置の別の変形例を示す正面図である。
【図１３】図１に示す熱源装置のさらに別の変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  熱源装置
２  燃焼部
３  ガス流路
４ａ  一次熱交換手段
４ｂ  二次熱交換手段
５，６  一次熱交換器
７  二次熱交換器
１０  バーナ
１１  送風機
１２  フィンプレート
１３，１４，２５  受熱管
２０  二次熱交換器
２１  ケース部材
２４  ガス流通空間
２６  ケース本体
２７  天板
３０  排気口
３１  導入口
３２  排水口
５０，９０，９２，９３，９５，９６  ガス誘導板
５１  大抵抗部
５２  小抵抗部
Ａ  燃焼領域
Ｂ  燃焼領域
Ｈ  高温ガス流通空間
Ｌ  低温ガス流通空間
Ｘ  境界線
Ｔ  重複領域（第２領域）
Ｓ  単独領域（第１領域）
【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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