(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱用流体の導入口の幅が小さくされているような場合であっても、複数の伝熱管の多くに加熱用流体を有効に作用させて高い熱交換効率を得ることが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】ＸおよびＹ方向に並ぶ複数の伝熱管４と、これら複数の伝熱管４を収容するケース２と、このケース２の外部から内部に向けて加熱用流体をＹ方向に導入させるための導入口２０と、を備えている熱交換器ＨＥ１であって、複数の伝熱管４の少なくとも一部は、導入口２０の中心ＣからＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う伝熱管４どうしの隙間４０の幅Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされており、この配列部に進行した加熱用流体がＸ方向において中心Ｃから遠ざかる方向に流れることを促進可能である。【選択図】図３
2009127970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差するＸおよびＹ方向に並び、かつＸおよびＹ方向に対して交差する方向に延びている複数の伝熱管と、
これら複数の伝熱管を収容するケースと、
このケースの外部から内部に向けて加熱用流体をＹ方向に導入させるための導入口と、
を備えている、熱交換器であって、
前記複数の伝熱管の少なくとも一部は、前記導入口の中心からＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う前記伝熱管どうしの隙間の幅が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされており、この配列部に進行した加熱用流体がＸ方向において前記中心から遠ざかる方向に流れることを促進可能な構成とされていることを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記加熱用流体拡散用の配列部は、前記複数の伝熱管の配列のうち、少なくとも前記導入口寄りに位置し、かつＹ方向に複数段設けられている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
Ｘ方向において、前記導入口の幅は前記複数の伝熱管の配列幅よりも小さく、
前記加熱用流体拡散用の配列部は、前記導入口に対向する領域からこの領域よりもＸ方向に広がった領域にわたって設けられている、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
互いに交差するＸおよびＹ方向に並び、かつＸおよびＹ方向に対して交差する方向に延びている複数の伝熱管と、
これら複数の伝熱管を収容するケースと、
このケースの外部から内部に向けて加熱用流体をＹ方向に導入させるための導入口と、
を備えている、熱交換器であって、
前記複数の伝熱管のうち、前記導入口寄りに位置する複数の伝熱管は、前記導入口に向けて開口した加熱用流体拡散用の凹部を形成する配列とされ、かつこの凹部を形成する複数の伝熱管どうしの隙間として、Ｘ方向において前記凹部の両サイドに位置する第１の隙間と、前記凹部の底部に位置する第２の隙間とが形成されており、
前記第１の隙間のＹ方向の幅は、前記第２の隙間のＸ方向の幅よりも大きくされて、前記凹部に進入した加熱用流体が前記第１の隙間を通過してＸ方向に流れることを促進可能な構成とされていることを特徴とする、熱交換器。
【請求項５】
Ｘ方向において、前記導入口の幅は前記複数の伝熱管の配列幅よりも小さく、かつ前記加熱用流体拡散用の凹部の幅は、前記導入口の幅と略同一またはそれよりも大きくされている、請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の伝熱管の少なくとも一部は、前記導入口の中心からＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う前記伝熱管どうしの隙間の幅が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされており、この配列部に進行した加熱用流体がＸ方向において前記中心から遠ざかる方向に流れることを促進可能な構成とされている、請求項４または５に記載の熱交換器。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器と、前記加熱用流体としての燃焼ガスを発生させる燃焼器と、を備えていることを特徴とする、温水装置。
【請求項８】
前記複数の伝熱管のうち、前記導入口寄りの部分によって前記燃焼ガスから顕熱を回収するとともに、前記導入口とは反対寄りの部分によって前記燃焼ガスから潜熱を回収可能な構成とされている、請求項７に記載の温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスなどの加熱用流体から熱回収を行なって所望の加熱対象の流体を加熱するのに用いられる熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、熱交換器の一例として、燃焼ガスの流入出を行なわせるための導入口および排出口が形成されているケース内に、細管状の複数の伝熱管を収容させたものを先に提案している（たとえば、特許文献１，２を参照）。前記複数の伝熱管は、互いに略同一方向に延び、複数列、複数段に並べられている。このような構成によれば、ケース内に流入した燃焼ガスが伝熱管どうしの隙間を通過する際に熱交換がなされ、伝熱管内の水が加熱される。前記複数の伝熱管については、その本数を多くするなどしてそれら全体の伝熱面積を大きし、熱回収量を多くすることができる。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、熱交換器の設計、製作に際しては、たとえば図１２に示すように、燃焼ガス用の導入口９０がケース９の幅方向中央部に設けられて、この導入口９０の幅Ｗｅが複数の伝熱管８の配列幅Ｗｆよりも小さくされる場合がある。この場合、導入口９０からケース９内に下向きに進行した燃焼ガスは、ケース９の幅方向中心部付近をそのまま下方に進行する傾向が強い。このため、従来においては、複数の伝熱管８のうち、ケース９の幅方向端部寄りの領域Ｓｘに位置するものについては、燃焼ガスの作用度合いが低くなり、この部分における熱回収量が少なくなり易い。したがって、熱交換器全体の熱交換効率を高める上で、未だ改善の余地があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７４０４３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、加熱用流体の導入口の幅が小さくされているような場合であっても、複数の伝熱管の多くに加熱用流体を有効に作用させて高い熱交換効率を得ることが可能な熱交換器、およびこれを備えた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】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、互いに交差するＸおよびＹ方向に並び、かつＸおよびＹ方向に対して交差する方向に延びている複数の伝熱管と、これら複数の伝熱管を収容するケースと、このケースの外部から内部に向けて加熱用流体をＹ方向に導入させるための導入口と、を備えている、熱交換器であって、前記複数の伝熱管の少なくとも一部は、前記導入口の中心からＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う前記伝熱管どうしの隙間の幅が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされており、この配列部に進行した加熱用流体がＸ方向において前記中心から遠ざかる方向に流れることを促進可能な構成とされていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成においては、加熱用流体拡散用の配列部は、導入口の中心からＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う伝熱管どうしの隙間の幅が漸次増大しているために、導入口からケース内に進行した加熱用流体がこの配列部に到達すると、この加熱用流体はＸ方向において前記中心から遠ざかる方向に流れ易くなる作用が得られる。このため、本発明によれば、加熱用流体が前記中心付近のみに集中して流れることが解消され、前記中心から離れた箇所に存在する伝熱管に対しても加熱用流体を有効に作用させることができる。その結果、複数の伝熱管の多くを有効に利用した熱交換が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記加熱用流体拡散用の配列部は、前記複数の伝熱管の配列のうち、少なくとも前記導入口寄りに位置し、かつＹ方向に複数段設けられている。
【００１１】
このような構成によれば、複数の伝熱管の配列箇所のうち、加熱用流体の流れ方向の上流部分において加熱用流体をＸ方向に拡散させることができる。したがって、複数の伝熱管の全体または略全体に加熱用流体を有効に作用させることが可能となる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、Ｘ方向において、前記導入口の幅は前記複数の伝熱管の配列幅よりも小さく、前記加熱用流体拡散用の配列部は、前記導入口に対向する領域からこの領域よりもＸ方向に広がった領域にわたって設けられている。
【００１３】
このような構成によれば、加熱用流体が導入口に対向する領域を進行する際に、この加熱用流体は加熱用流体拡散用の配列部に到達してＸ方向に拡散する作用が得られるとともに、前記加熱用流体が導入口に対向しない領域に向けて進行したときも加熱用流体用の配列部によってさらにＸ方向に拡散する作用が得られる。したがって、加熱用流体をＸ方向に十分に拡散させるのにより好適となる。
【００１４】
本発明の第２の側面により提供される熱交換器は、互いに交差するＸおよびＹ方向に並び、かつＸおよびＹ方向に対して交差する方向に延びている複数の伝熱管と、これら複数の伝熱管を収容するケースと、このケースの外部から内部に向けて加熱用流体をＹ方向に導入させるための導入口と、を備えている、熱交換器であって、前記複数の伝熱管のうち、前記導入口寄りに位置する複数の伝熱管は、前記導入口に向けて開口した加熱用流体拡散用の凹部を形成する配列とされ、かつこの凹部を形成する複数の伝熱管どうしの隙間として、Ｘ方向において前記凹部の両サイドに位置する第１の隙間と、前記凹部の底部に位置する第２の隙間とが形成されており、前記第１の隙間のＹ方向の幅は、前記第２の隙間のＸ方向の幅よりも大きくされて、前記凹部に進入した加熱用流体が前記第１の隙間を通過してＸ方向に流れることを促進可能な構成とされていることを特徴としている。
【００１５】
このような構成においては、加熱用流体拡散用の凹部を形成する複数の伝熱管どうしの隙間のうち、第１の隙間のＹ方向の幅が第２の隙間のＸ方向の幅よりも大きくされているために、前記凹部に加熱用流体が流入したときには、この加熱用流体は第１の隙間を通過してＸ方向に流れ易くなる。このため、本発明によれば、導入口からケース内に流入した加熱用流体が導入口に対面する領域やその近傍領域のみをＹ方向に集中的に進行することが解消され、Ｘ方向において導入口から離れた箇所に存在する伝熱管に対しても加熱用流体を有効に作用させることが可能となる。その結果、熱交換効率を高めることができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、Ｘ方向において、前記導入口の幅は前記複数の伝熱管の配列幅よりも小さく、かつ前記加熱用流体拡散用の凹部の幅は、前記導入口の幅と略同一またはそれよりも大きくされている。
【００１７】
このような構成によれば、導入口からケース内に流入してくる加熱用流体の略全量を加熱用流体拡散用の凹部に進行させることが可能となり、加熱用流体の多くをケース内の広い範囲に拡散させるのにより好ましいものとなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の伝熱管の少なくとも一部は、前記導入口の中心からＸ方向に遠ざかるに連れて、Ｘ方向において隣り合う前記伝熱管どうしの隙間の幅が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされており、この配列部に進行した加熱用流体がＸ方向において前記中心から遠ざかる方向に流れることを促進可能な構成とされている。
【００１９】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器について述べた効果と、第２の側面により提供される熱交換器について述べた効果とを併せて得られることとなり、熱交換効率をより高めることが可能となる。
【００２０】
本発明の第３の側面により提供される温水装置は、本発明の第１または第２の側面により提供される熱交換器と、前記加熱用流体としての燃焼ガスを発生させる燃焼器と、を備えていることを特徴としている。
【００２１】
このような構成によれば、本発明の第１または第２の側面により提供される熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の伝熱管のうち、前記導入口寄りの部分によって前記燃焼ガスから顕熱を回収するとともに、前記導入口とは反対寄りの部分によって前記燃焼ガスから潜熱を回収可能な構成とされている。
【００２３】
このような構成によれば、簡素な構成によって燃焼ガスから顕熱および潜熱の双方を回収し、熱交換効率を高めることができる。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１〜図３は、本発明が適用された温水装置およびこれに関連する構成の一例を示している。これらの図面において、矢印で示すＸ，Ｙ，およびＺ方向は、互いに交差する方向であって、ＸおよびＺ方向はともに水平方向であり、Ｙ方向は鉛直方向である。図１によく表われているように、本実施形態の温水装置ＷＨ１は、燃焼器１、熱交換器ＨＥ１、ならびに第１および第２の排気ダクト３Ａ，３Ｂを備えている。
【００２７】
燃焼器１は、燃料供給管１１を介して供給されてくる燃料ガスを燃焼させるガスバーナであり、バーナケース１０内に配されている。このバーナケース１０の内部には、その上方からモータＭにより駆動されるファン１２によって燃焼用空気が下向きに供給される。このことにより、燃焼器１によって発生された燃焼ガスは下向きに進行し、バーナケース１０の下部の導入口２０から熱交換器ＨＥ１に供給される。図２に示すように、バーナケース１０の周壁部の下部領域は、下方に進むほどＸ方向の幅が狭くなるように絞られた形態とされており、Ｘ方向における導入口２０の幅Ｗａは、熱交換器ＨＥ１の伝熱管４の配列幅Ｗｂよりも小さくなっている。このようにバーナケース１０の周壁部を絞った形態とすると、燃焼器１の燃焼時の低ＮＯｘ化を図ることが可能である。なお、図１に示すＺ方向においては、バーナケース１０の周壁部の下部領域が幅狭に絞られた形態とはされておらず、Ｚ方向における導入口２０の幅は熱交換器ＨＥ１のケース２の上部開口幅と略同一である。
【００２８】
熱交換器ＨＥ１は、前記燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収するためのものであり、ケース２内に複数の伝熱管４が収容された構成を有している。燃焼ガスから潜熱を回収すると、燃焼ガス中の窒素酸化物などを含む強酸性のドレイン（凝縮水）が発生するために、熱交換器ＨＥ１の各部は、好ましくは耐酸性に優れたステンレスなどの材質とされている。ケース２は、たとえば矩形の筒状であり、その上部開口部は、導入口２０の領域を除きバーナケース１０の下部フランジ１３によって塞がれている。Ｘ方向における導入口２０の中心Ｃとケース１０の中心とは略一致している。
【００２９】
複数の伝熱管４は、たとえば直状管であり、ＸおよびＹ方向に複数列、複数段で並び、かついずれもＺ方向に延びた配列に設けられている。伝熱管４のＸ方向の配列ピッチは、一定ではなく、伝熱管４の配列は本実施形態に特有のものとされているが、その詳細については後述する。各伝熱管４は、ケース２の一対の側壁２１を貫通するようにしてそれら一対の側壁２１に支持されている。各伝熱管４の長手方向両端部はケース２の外部に突出しており、この部分にはヘッダ５Ａ〜５Ｃが連結されている。複数の伝熱管４は、ヘッダ５Ｂに一端が繋がった上側領域と、ヘッダ５Ａに一端が繋がった下側領域とに区分されており、入水口５０ａからヘッダ５Ａに水が供給されると、この水は、複数の伝熱管４の下側領域を通過してヘッダ５Ｃに流れ込み、その後は複数の伝熱管４の上側領域を通過してヘッダ５Ｂに到達し、出湯口５０ｂから出湯するように構成されている。
【００３０】
伝熱管４の配列の詳細について、図３を参照して説明する。まず、伝熱管４の最上段の列においては、導入口２０の中心ＣからＸ方向に遠ざかってケース２の側壁に接近するほど、伝熱管４どうしの隙間４０の幅Ｌ１〜Ｌ８が漸次増大するように構成されており、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３・・・＜Ｌ７＜Ｌ８の関係となっている。幅Ｌ１〜Ｌ８が漸次増大する具体的な態様としては、たとえばＬ１を基準として、Ｌ２＝Ｌ１＋α、Ｌ３＝Ｌ１＋２α、Ｌ４＝Ｌ１＋３α、・・・Ｌ８＝Ｌ１＋７αというふうに、中心Ｃから遠ざかるに連れて適当な定数αずつ大きくなる態様とすることができる。ここで、伝熱管４どうしの隙間４０の幅Ｌ１〜Ｌ８が漸次増大する配列は、本発明でいう「加熱用流体拡散用の配列部」の一例に相当する。上から２段目の列、およびこれよりも下段の他の列については、奇数段目の列と偶数段目の列との伝熱管４の配置が適当な寸法だけＸ方向に位置ずれした千鳥配列とされているものの、伝熱管４のＸ方向の間隔は、前記した最上段の列と同様となっている。したがって、本実施形態においては、伝熱管４の最上段から最下段に至る全ての列が加熱用流体拡散用の配列部とされている。
【００３１】
図１において、第１および第２の排気ダクト３Ａ，３Ｂは、熱交換器ＨＥ１によって熱回収がなされてケース２の下部開口部を下向きに通過した燃焼ガスを排気口３０に導いて外部に排出させるためのものである。潜熱回収に伴って発生したドレインは、熱交換器ＨＥ１から第１の排気ダクト３Ａ内に流れ落ちてくるために、第１の排気ダクト３Ａには、前記ドレインを外部に排出するための排出口３１が設けられている。第２の排気ダクト３Ｂは、好ましくは燃焼ガスの排気音を低減するための消音機能を備えたものとして構成されている。
【００３２】
次に、前記した熱交換器ＨＥ１を備えた温水装置ＷＨ１の作用について説明する。
【００３３】
まず、給湯を行なうには、複数の伝熱管４に通水を行なわせるとともに、燃焼器１およびファン１２を駆動させる。すると、燃焼器１によって発生された燃焼ガスは下向きに進行し、導入口２０から熱交換器ＨＥ１のケース２内に流入した後に、伝熱管４どうしの隙間４０を通過していく。この過程において、前記燃焼ガスからは複数の伝熱管４によって顕熱および潜熱が順次回収される。このことにより、各伝熱管４内を流通する水が加熱され、温水が好適に生成される。熱回収がなされた燃焼ガスは、第１および第２の排気ダクト３Ａ，３Ｂ内を通過して排気口３０から排ガスとして外部に排出される。
【００３４】
燃焼ガスが導入口２０を通過してからケース２内を進行する場合、本来的には、導入口２０の直下領域を中心Ｃに沿ってそのまま下向きに進行する傾向が強い。ところが、本実施形態においては、中心Ｃに近い部分では伝熱管４どうしの隙間４０の幅が小さく、かつ中心Ｃから遠い部分ほど伝熱管４どうしの隙間４０の幅が大きくなっているために、燃焼ガスは中心Ｃから遠い方向に流れ易くなる。より具体的には、たとえば図３の矢印Ｎ１で示すように、燃焼ガスが当初は中心Ｃに近い部分を進行していたとしても、その後は中心Ｃから遠くなる方向に進行し、ケース２の側壁に接近していくことなる。したがって、導入口２０が低ＮＯｘ化を目的として幅狭に形成されているにも拘わらず、導入口２０の直下領域に位置する伝熱管４のみに燃焼ガスが集中的に作用する不具合は適切に解消され、ケース２内のＸ方向端部領域に存在する他の伝熱管４に対しても多くの燃焼ガスが有効に作用することとなる。その結果、熱交換器ＨＥ１の熱交換効率が高められる。
【００３５】
とくに、本実施形態では、複数の伝熱管４の最上段から最下段までに至る全ての列が、燃焼ガスを中心Ｃから遠ざかる方向に流れることを促進するように構成されているために、燃焼ガスをＸ方向により広く拡散させることができる。なお、伝熱管４の最下段の列については、その下方に他の伝熱管４が存在しないために、燃焼ガスを中心Ｃから遠ざかる方向に拡散させる機能をもつ必要はないが、この最下段の列を上段側の列と同様な構成とすれば、この最下段の列とその上段の列との伝熱管４を適切な千鳥配列とすることができる。また、複数の伝熱管４の全体の配列が整うために、熱交換器ＨＥ１を製造する際の煩雑化も抑制される。
【００３６】
熱交換器ＨＥ１においては、図２に示すように、ケース２の下部開口部のＸ方向の幅Ｗｄが、導入口２０の幅Ｗａよりも大きくされている。ケース２内に導入された燃焼ガスは、最終的にはケース２の下部開口部に集合するようにケース２内を流れるために、この下部開口部の幅Ｗｄを大きくすれば、ケース２内において燃焼ガスをＸ方向に拡散する作用がより促進されることとなる。
【００３７】
複数の伝熱管４の具体的な配列形態は、前記した形態に限定されない。たとえば、上下複数段に並んだ伝熱管４の列のうち、一部の列のみが本発明でいう加熱用流体拡散用の配列部とされていてもよい。この場合、導入口２０に接近している最上段側の複数の列を加熱用流体拡散用の配列部とし、燃焼ガス流れ方向の上流位置において燃焼ガスをＸ方向に早期に拡散させるようにすることが好ましい。
【００３８】
本発明においては、たとえば図４〜図７に示すような構成とすることもできる。
【００３９】
図４に示す構成においては、Ｘ方向に並んだ伝熱管４の列のうち、中間部Ｓａについては、隙間４０の幅Ｌ１，Ｌ２・・が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされている。ただし、両端部Ｓｂにおいては、隙間４０の幅Ｌ１０が一定とされている。隙間４０が、たとえば３ｍｍ程度を超える大きな幅になると、燃焼ガスが隙間４０を通過する際の熱回収量が大きく減少する。本実施形態においては、両端部Ｓｂに位置する隙間４０の幅Ｌ１０がそのような過大な幅とならないように一定とされており、隙間４０が過大であることに起因して熱交換効率が低下することが好適に防止されている。
【００４０】
図５に示す構成においては、Ｘ方向に並んだ伝熱管４の列のうち、中間部Ｓｃでは、隙間４０の幅Ｌ２０が一定とされており、両端部Ｓｄについては、隙間４０の幅Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３・・・が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされている。本実施形態によれば、導入口２０の中心Ｃに接近した位置では燃焼ガスをＸ方向に積極的に拡散させる効果は得られないものの、中心Ｃからやや離れた位置では燃焼ガスをＸ方向に積極的に拡散させる効果が得られることとなり、本発明の目的を達成することが可能である。
【００４１】
図６に示す構成においては、伝熱管４どうしの複数の隙間４０の幅Ｌ３０，Ｌ３１，Ｌ３２・・・を漸次増大させていく場合に、互いに接近する複数（図面では、２つ）の隙間４０の幅が同一に揃えられている。本発明では、このような態様で隙間４０の幅を増大させるようにしてもかまわない。
【００４２】
図７に示す構成においては、導入口２０の中心Ｃが、伝熱管４の配列中心Ｃ１とは一致しておらず、Ｘ方向にオフセットされている。伝熱管４の配列部分のうち、中心Ｃよりも配列中心Ｃ１寄りの片側領域Ｓｅについては、中心Ｃから遠ざかるに連れて隙間４０の幅Ｌ４０〜Ｌ４８が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部とされている。ただし、それとは反対の片側領域Ｓｆにおいては、隙間４０の幅Ｌ５０が一定とされている。本実施形態によれば、導入口２０からケース２内に進行した燃焼ガスを片側領域ＳｅにおいてＸ方向に広く拡散させていくことができる。一方、片側領域Ｓｆについては、そのような拡散作用は期待できないものの、この領域Ｓｆは幅狭であり、燃焼ガスをＸ方向に拡散させなくてもこの領域Ｓｆに存在する伝熱管４のそれぞれに燃焼ガスを効率良く作用させることができる。本実施形態から理解されるように、本発明においては、必ずしも導入口２０の中心Ｃの両側方に向けて燃焼ガスを拡散させる構成とされていなくてもよい。
【００４３】
図８〜図１１は、本発明が適用された温水装置の他の実施形態を示している。これらの図において、図１〜図３に示した先の実施形態と同一または類似の要素には、先の実施形態と同一の符号を付している。
【００４４】
図８に示す温水装置ＷＨ２は、熱交換器ＨＥ２の構成が先の実施形態の熱交換器ＨＥ１とは相違しており、これ以外の構成については先の実施形態の温水装置ＷＨ１と同様である。熱交換器ＨＥ２の複数の伝熱管４は、基本的には、ＸおよびＹ方向にマトリクス状に並んでいるが、最上段寄りの複数列の伝熱管４は、上面部が開口して導入口２０に対面した加熱用流体拡散用の凹部６を形成している。図９に示すように、この凹部６のＸ方向の幅Ｗｃは、導入口２０の幅Ｗａと略同一、またはそれよりも大きな幅である。凹部６を形成する伝熱管４どうしの間に形成されている隙間としては、凹部６の両サイドに位置する第１の隙間４１と、凹部６の底部に位置する第２の隙間４２とがある。第１の隙間４１の上下方向（Ｙ方向）の幅Ｌａは、第２の隙間４２のＸ方向の幅Ｌｂよりも大きくされている。
【００４５】
本実施形態においては、燃焼器１により発生された燃焼ガスが導入口２０を通過してケース２内に進行すると、この燃焼ガスは凹部６に流入する。すると、この燃焼ガスは、凹部６に連通している第１および第２の隙間４１，４２を通過するが、既述したように、第１の隙間４１の幅Ｌａの方が第２の隙間４２の幅Ｌｂよりも大きいために、前記燃焼ガスは第１の隙間４１を通過し易い。このことにより、図９の矢印Ｎ２で示すように、ケース２内の上部において、比較的多くの燃焼ガスを第１の隙間４１からＸ方向に向けて進行させることが可能となる。その結果、先の実施形態と同様に、ケース２の中心付近の伝熱管４のみに燃焼ガスが集中的に作用する不具合は適切に解消され、ケース２内のＸ方向端部領域に存在する伝熱管４に対しても多くの燃焼ガスを有効に作用させて、高い熱交換効率を得ることができる。
【００４６】
複数の伝熱管４のうち、凹部６の形成箇所よりも下方に位置する伝熱管４については、ケース２内の上部においてＸ方向に拡散した燃焼ガスがそのまま下方に流れるように形成されていればよい。したがって、凹部６の形成箇所よりも下方においては、伝熱管４どう上下方向の間隔Ｌｃを、第１の隙間４１の幅Ｌａとは異なる寸法とし、また伝熱管４どうしのＸ方向の間隔Ｌｄを、第２の隙間４２の幅Ｌｂとは異なる寸法とすることができる。
【００４７】
本実施形態においては、凹部６の両サイドに位置する第１の隙間４１が上下２段設けられているが、第１の隙間４１は、少なくとも１段設けられていればよい。ただし、基本的には、第１の隙間４１の段数を多くするほど燃焼ガスをＸ方向により多く進行させることができ、好ましい。また、凹部６の幅Ｗｃが導入口２０の幅Ｗａと略同一またはそれよりも大きくされていると、導入口２０から下向きに進行する燃焼ガスの略全量を凹部６に流入させることができ、多くの燃焼ガスを拡散させるのに好ましい。ただし、本発明はこれに限定されず、凹部６の幅Ｗｃが導入口２０の幅Ｗａよりも小さくされていてもかまわない。伝熱管４の配列は、マトリクス状に限らず、たとえば千鳥配列とすることもできる。
【００４８】
図１０に示す温水装置ＷＨ３は、熱交換器ＨＥ３の構成が先の熱交換器ＨＥ１，ＨＥ２とは相違しており、これ以外については先の温水装置ＷＨ１，ＷＨ２と同様である。熱交換器ＨＥ３の伝熱管４の配列は、熱交換器ＨＥ１，ＨＥ２のそれぞれの特徴的な伝熱管の配列構造を組み合わせたものとなっている。具体的には、図１１によく表われているように、複数の伝熱管４の全部または一部は、導入口２０の中心ＣからＸ方向に遠ざかるほど隙間４０の幅Ｌ１〜Ｌ８が漸次増大する加熱用流体拡散用の配列部となっている。また、最上段寄りの複数列の伝熱管４は、上面部が開口して導入口２０に対面した加熱用流体拡散用の凹部６Ａを形成している。この凹部６Ａに連通している第１の隙間４１の実質的な幅Ｌａ’は、第２の隙間４２のＸ方向の幅Ｌ１〜Ｌ４の平均値よりも大きな寸法とされており、より好ましくは、幅Ｌ１〜Ｌ４のうち、最も大きい幅Ｌ４よりもさらに大きな寸法とされている。
【００４９】
本実施形態においては、燃焼ガスが導入口２０から凹部６Ａに流入して第１の隙間４１を通過してＸ方向に進行する作用と、凹部６Ａ以外の領域において複数の伝熱管４の加熱用流体拡散用の配列部が燃焼ガスをＸ方向に拡散させる作用とが併せて得られることとなる。したがって、ケース２内のＸ方向端部に存在する伝熱管４に対して燃焼ガスをより確実に進行させることができ、熱交換効率を高めるのにより好適となる。
【００５０】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る熱交換器、および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００５１】
伝熱管は、必ずしも口径が同一に揃えられていなくてもよく、口径が相違する複数種類の伝熱管を用いてもよい。熱交換器のケースは、伝熱管を収容し、かつ内部に燃焼ガスなどの加熱用流体が流入されるものであればよく、その具体的な形状なども限定されない。導入口から熱交換器のケース内に加熱用流体が進行する方向も、下向きに限定されない。たとえば、導入口を熱交換器のケースの下部あるいは側部に設けて、燃焼ガスをケース内において上向きあるいは横向き（水平方向）に進行させるように構成することもできる。したがって、本発明でいうＸおよびＹ方向の具体的な方向は特定されない。
【００５２】
本発明は、導入口の幅が伝熱管の配列幅よりも小さくされている場合に好適であるが、やはりこれに限定されない。導入口の幅が伝熱管の配列幅と略同等の場合であっても、燃焼器の構造やその設置条件如何では、燃焼ガスの流れ分布にバラツキを生じ、導入口の一部を偏って通過する場合がある。このような燃焼ガスの偏った流れを生じているような場合に、本発明を適用して燃焼ガスを拡散させれば、燃焼ガス流れの偏りが減少することとなって、伝熱管の全体または略全体に燃焼ガスを効率よく作用させることが可能となる。
【００５３】
本発明に係る熱交換器は、燃焼ガスから顕熱および潜熱を回収するものに代えて、顕熱のみ、あるいは潜熱のみを回収するものとして構成することもできる。また、本発明でいう加熱用流体は、燃焼ガスに限らない。本発明でいう温水装置とは、湯を生成する機能を備えた装置の意であり、一般給湯用、風呂給湯用、暖房用、あるいは融雪用などの各種の給湯装置、および給湯以外に用いられる湯（不凍液が加熱されたものも含む）を生成する装置を広く含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明が適用された温水装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】伝熱管の配列の他の例を示す説明図である。
【図５】伝熱管の配列の他の例を示す説明図である。
【図６】伝熱管の配列の他の例を示す説明図である。
【図７】伝熱管の配列の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明が適用された温水装置の他の例を示す概略断面図である。
【図９】図８の要部拡大断面図である。
【図１０】本発明が適用された温水装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１１】図１０の要部拡大断面図である。
【図１２】従来技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
ＷＨ１〜ＷＨ３  温水装置
ＨＥ１〜ＨＥ３  熱交換器
Ｃ    中心（導入口の）
１    燃焼器
２    ケース（熱交換器の）
４    伝熱管
６，６Ａ  加熱用流体拡散用の凹部
２０  導入口
４０  隙間（伝熱管どうしの）
４１  第１の隙間
４２  第２の隙間
【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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【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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