(57)【要約】【課題】加熱用気体の流れを規制するための部材を用いるといった煩雑さを無くし、または少なくしながらも、熱回収用の複数の管体部が設けられている領域に向けて加熱用気体を多い割合で進行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】複数列、複数段に並んで互いに略同一方向に延びる熱交換用の複数の管体部３０ａと、これら複数の管体部３０ａを内部に収容し、かつ加熱用気体を内部に導入するための給気口１１が複数の管体部３０ａの端列Ｌ１に対面して設けられているケース１と、を備えている熱交換器ＨＥであって、端列Ｌ１の複数の管体部３０ａは、それらのうちの一部の管体部が他の管体部よりも給気口１１から遠ざかった配置にオフセットされ、給気口１１から遠ざかる方向に窪んで給気口１１に対面した凹部３８を形成する配列に設けられている。【選択図】  図４
2009019858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数列、複数段に並んで互いに略同一方向に延びる熱交換用の複数の管体部と、
これら複数の管体部を内部に収容し、かつ加熱用気体を内部に導入するための給気口が前記複数の管体部のいずれかの端列に対面して設けられているケースと、
を備えている、熱交換器であって、
前記端列の複数の管体部は、それらのうちの一部の管体部が他の管体部よりも前記給気口から遠ざかった配置にオフセットされ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した凹部を形成する配列に設けられていることを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記端列の全部または一部の複数の管体部は、前記端列の列方向中間部の所定高さに近いものほど前記給気口から遠い配置となるように、前記給気口との対面方向に順次位置ずれし、前記複数の管体部の軸長方向視において略Ｖ字状に屈曲した配列に設けられている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
複数列、複数段に並んで互いに略同一方向に延びる熱交換用の複数の管体部と、
これら複数の管体部を内部に収容し、かつ加熱用気体を内部に導入するための給気口が前記複数の管体部のいずれかの端列に対面して設けられているケースと、
を備えている、熱交換器であって、
前記端列の複数の管体部のうち、少なくとも１つの管体部は、長手方向の全体または一部が前記給気口から遠ざかる方向に曲げられ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した凹部を形成していることを特徴とする、熱交換器。
【請求項４】
前記端列の複数の管体部は、それらのうちの一部の管体部が他の管体部よりも前記給気口から遠ざかった位置にオフセットされ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した追加の凹部をさらに形成する配列に設けられている、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記管体部の複数の列のうち、前記端列に隣接する１または複数の他の列にも、前記給気口から遠ざかる方向に窪んだ凹部が設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
複数の螺旋状管体が略同心の重ね巻き状に設けられて前記ケース内に収容された管体重ね巻き構造部を備えており、
この管体重ね巻き構造部のうち、複数列、複数段に並んでいる複数箇所の管体部が、前記熱交換用の複数の管体部である、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記管体重ね巻き構造部としては、互いに別体に形成されてそれらの軸長方向に積層された第１および第２の管体重ね巻き構造部があり、
前記第１の管体重ね巻き構造部は、各螺旋状管体の複数のループ部が一定方向に傾いて積層した構成とされ、
前記第２の管体重ね巻き構造部は、各螺旋状管体の複数のループ部が前記一定方向とは反対方向に傾いて積層した構成とされている、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器と、
この熱交換器の前記ケースの給気口に前記加熱用気体としての燃焼ガスを供給するための燃焼器と、
を備えていることを特徴とする、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気体から伝熱管を用いて熱回収を行ない、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給気口および排気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伝熱面積を大きし、熱回収量を多くすることができる。したがって、燃焼ガスから潜熱を回収する用途などに好適である。
【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、未だ改善すべき余地があった。
【０００４】
すなわち、図１３を参照して説明すると、前記従来技術においては、燃焼ガスが給気口９１からケース９内に導入されて複数の伝熱管８に進行する場合、この燃焼ガスは、まず複数の伝熱管８の最前列（端列）Ｌ１に衝突する。このため、この最前列Ｌ１によって跳ね返された燃焼ガスの多くは、矢印Ｎ１０に示すように、伝熱管８の手前領域をケース９の上下壁部９２ａ，９２ｂに向けて進行したり、あるいは矢印Ｎ１１に示すように、ケース９の両側壁部９２ｃ，９２ｄに向けて進行する現象を生じる。このような現象は、伝熱管８の隙間寸法ｓ１が小さくされるほど顕著となる。ところが、このような現象を生じると、複数の伝熱管８に対する燃焼ガスの作用度合いが低くなり、熱交換効率が低くなる。また、ケース９の各所の壁部のうち、燃焼ガスが進行してくる部分が高温に加熱されるといった不具合も生じる。
【０００５】
前記したような不具合は、たとえば燃焼ガスの流れを規制するための規制板をケース内に設けて、ケースと複数の伝熱管との隙間寸法などを所定の寸法に厳密に規定するといった手段を採用することにより、解消することは可能である。ところが、このような手段を採用した場合、熱交換器の製作作業が煩雑化し、熱交換器の生産性を高める上で余り好ましいものではない。
【０００６】
【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】
【０００７】
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って、加熱用気体の流れを規制するための部材を用いるといった煩雑さを無くし、または少なくしながらも、熱回収用の複数の管体部が設けられている領域に向けて加熱用気体を多い割合で進行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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、複数列、複数段に並んで互いに略同一方向に延びる熱交換用の複数の管体部と、これら複数の管体部を内部に収容し、かつ加熱用気体を内部に導入するための給気口が前記複数の管体部のいずれかの端列に対面して設けられているケースと、を備えている、熱交換器であって、前記端列の複数の管体部は、それらのうちの一部の管体部が他の管体部よりも前記給気口から遠ざかった配置にオフセットされ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した凹部を形成する配列に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、加熱用気体を給気口からケース内に進行させた場合に、この加熱用気体は、複数の管体部の端列に形成されている凹部に進入する。この凹部は、給気口から遠ざかる方向に窪んでいるために、この凹部に加熱用気体が進入することによって、この加熱用気体がこの凹部内から複数の管体部の配置領域に向けて進行していくことが促進される。加熱用気体が端列の複数の管体部に衝突して跳ね返されたとしても、凹部内においてそのような現象を生じた場合には、この加熱用気体の多くが管体部の配置されていない領域に向けて直接進行するようなことは好適に抑制される。このように、本発明においては、加熱用気体の流れを規制するための部材を用いるようなことなく、多くの加熱用気体を熱交換用の管体部の配置領域に向けて適切に進行させることができる。その結果、製造コストを低減しつつ、高い熱交換効率を得ることが可能となる。ケースの壁部が加熱用気体によって高温に加熱されるといった不具合も適切に防止することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記端列の全部または一部の複数の管体部は、前記端列の列方向中間部の所定高さに近いものほど前記給気口から遠い配置となるように、前記給気口との対面方向に順次位置ずれし、前記複数の管体部の軸長方向視において略Ｖ字状に屈曲した配列に設けられている。
【００１２】
このような構成によれば、凹部の幅は、給気口から遠い部分においては比較的小さくなるものの、給気口に接近した部分では大きくすることができ、多くの加熱用気体を凹部内に進行させ得ることとなる。また、凹部を形成する複数の管体部は、略Ｖ字状に屈曲した配列とされ、これら複数の管体部どうしが給気口との対面方向に順次位置ずれしているために、これら複数の管体部どうしの隙間を大きくすることができる。このため、凹部に進入した加熱用気体がそのような隙間を通過し易くなり、複数の管体部の配置領域に向けて多くの加熱用気体を進行させるのにより好ましいものとなる。
【００１３】
本発明の第２の側面により提供される熱交換器は、複数列、複数段に並んで互いに略同一方向に延びる熱交換用の複数の管体部と、これら複数の管体部を内部に収容し、かつ加熱用気体を内部に導入するための給気口が前記複数の管体部のいずれかの端列に対面して設けられているケースと、を備えている、熱交換器であって、前記端列の複数の管体部のうち、少なくとも１つの管体部は、長手方向の全体または一部が前記給気口から遠ざかる方向に曲げられ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した凹部を形成していることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、加熱用気体を給気口からケース内に進行させた場合に、この加熱用気体は、端列の少なくとも１つの管体部に形成されている凹部に進入する。この凹部は、給気口から遠ざかる方向に窪んでいるために、この凹部に加熱用気体が進入することによって、この加熱用気体がこの凹部内から複数の管体部の配置領域に向けて進行していくことが促進される。このように、前記構成によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器と同様な作用が得られ、加熱用気体の流れを規制するための部材を用いることなく、多くの加熱用気体を熱交換用の管体部の配置領域に向けて適切に進行させることができる。その結果、製造コストを低減しつつ、高い熱交換効率を得ることが可能である。もちろん、加熱用気体がケースの壁部に直接進行することも抑制され、ケースの壁部が高温に加熱されるといった不具合も適切に防止することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、本発明の第２の側面により提供される熱交換器において、前記端列の複数の管体部は、それらのうちの一部の管体部が他の管体部よりも前記給気口から遠ざかった位置にオフセットされ、前記給気口から遠ざかる方向に窪んで前記給気口に対面した追加の凹部をさらに形成する配列に設けられている。
【００１６】
このような構成によれば、端列の管体部が曲げられることによって形成された凹部に加えて、端列の管体部がオフセットされることによって形成された追加の凹部もさらに形成されるために、これらの凹部を大きく、かつ給気口から遠ざかる方向に深く窪んだものとすることができる。このことにより、加熱用気体を凹部に進行させた後に、この凹部から複数の管体部の配置領域に向けてより多くの割合で進行させることでき、熱交換効率を高めるのに一層有利となる。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記管体部の複数の列のうち、前記端列に隣接する１または複数の他の列にも、前記給気口から遠ざかる方向に窪んだ凹部が設けられている。
【００１８】
このような構成によれば、端列の管体部のオフセット部分、あるいは曲げられた部分が、この端列に隣接する他の列の管体部と干渉しないようにし、これらの列の管体部どうしを接近させることが可能となる。また、前記構成によれば、端列に隣接した他の列も、端列と同様な凹部を有しており、進行してきた加熱用気体を通過させ易い構成とされている。このため、加熱用気体が端列の複数の管体部の配置領域を通過してこの端列に隣接した他の列に到達した際に、この列の管体部によって加熱用気体の進行が大きく妨げられないようにすることができる。したがって、加熱用気体を複数の管体部の配置領域に向けてより効率良く進行させることが可能となる。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、複数の螺旋状管体が略同心の重ね巻き状に設けられて前記ケース内に収容された管体重ね巻き構造部を備えており、この管体重ね巻き構造部のうち、複数列、複数段に並んでいる複数箇所の管体部が、前記熱交換用の複数の管体部である。
【００２０】
このような構成によれば、熱交換用の複数の管体部が、複数の螺旋状管体を用いて構成されているために、たとえば全体が直線状に延びる管体を多数用いて、これらを複数列、複数段に設ける場合と比較すると、管体の総数を大幅に少なくすることができる。したがって、熱交換器の製造の容易化を図り、製造コストを低減するのに好ましいものとなる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記管体重ね巻き構造部としては、互いに別体に形成されてそれらの軸長方向に積層された第１および第２の管体重ね巻き構造部があり、前記第１の管体重ね巻き構造部は、各螺旋状管体の複数のループ部が一定方向に傾いて積層した構成とされ、前記第２の管体重ね巻き構造部は、各螺旋状管体の複数のループ部が前記一定方向とは反対方向に傾いて積層した構成とされている。
【００２２】
このような構成によれば、第１の管体重ね巻き構造部の複数のループ部と、第２の管体重ね巻き構造部の複数のループ部とを屈曲状に並べた配列とすることができる。このため、前記給気口に対面している管体部に凹部を形成することが容易に実現できる。また、複数のループ部の屈曲幅を大きくし、前記凹部を深い形状に形成することも容易かつ適切に実現できる。すなわち、前記構成とは異なり、管体重ね巻き構造部を１つのみ用いることによって、複数の管体部が屈曲状に並んだ配列を実現しようとする場合には、この屈曲状の部分が螺旋状管体の突出部となるため、複数の螺旋状管体どうしを嵌合させる際の邪魔となり、それら複数の螺旋状管体を略同心の重ね巻き構造に設けることが困難となる場合があるが、前記構成によれば、そのような不具合も解消される。
【００２３】
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、この熱交換器の前記ケースの給気口に前記加熱用気体としての燃焼ガスを供給するための燃焼器と、を備えていることを特徴としている。
【００２４】
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。
【００２５】
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】
【００２６】
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。
【００２７】
図１〜図５は、本発明が適用された熱交換器ＨＥの一例を示している。図１および図２によく表われているように、本実施形態の熱交換器ＨＥは、燃焼ガスが内部に導入されるケース１、およびこのケース１内に収容された伝熱管としての複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂを備えている。
【００２８】
ケース１は、中空の略直方体状であり、その後壁部１０ａおよび前壁部１０ｂには、燃焼ガス用の給気口１１および排気口１２が形成されている。排気口１２は、たとえば図５に示すような矩形状であり、給気口１１もこれと同様である。ケース１の底壁部１０ｃには、ドレイン用の排出口１３が設けられている。この熱交換器ＨＥを用いて燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、ドレイン（凝縮水）が発生し、このドレインが螺旋状管体３Ａ，３Ｂから底壁部１０ｃ上に流れ落ちる。排出口１３は、このようなドレインをケース１の外部に排出する役割を果たす。なお、ドレインは、一般的には燃焼ガス中の窒素酸化物などを含む強酸性である。このため、好ましくは、ケース１の各部や螺旋状管体３Ａ，３Ｂなど、ドレインと接触する可能性のある部分は、ステンレスまたはその他の耐酸性に優れる材質とされている。
【００２９】
複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂは、上下に積層されており、第１および第２の管体重ね巻き構造部Ｓａ，Ｓｂを構成している。より詳細には、螺旋状管体３Ａ，３Ｂは、ともに平面視略長円状の複数のループ部３０がケース１の上下高さ方向に複数の隙間３９を介して積層した構成を有している。各ループ部３０は、ケース１の左右幅方向に延びる一対の直管状の管体部３０ａと、これらの端部に繋がって半円弧状に湾曲した一対の管体部３０ｂ，３０ｂ’を有している。ただし、複数の螺旋状管体３Ａのそれぞれのループ部３０のサイズは相違しており、これらは互いに嵌合されて略同心の重ね巻き状に配列されている。この部分が、第１の管体重ね巻き構造部Ｓａである。同様に、複数の螺旋状管体３Ｂのそれぞれのループ部３０もサイズが相違して略同心の重ね巻き状に配列されており、この部分が第２の管体重ね巻き構造部Ｓｂである。なお、本実施形態においては、管体部３０ａ，３０ｂには、いわゆる巻き勾配がなく、たとえばそれらの全体が水平とされており、管体部３０ｂ’のみが巻き勾配を有する構成とされている。ただし、螺旋状管体３Ａ，３Ｂについては、そのような構成に代えて、ループ部３０の全体が巻き勾配を有する構成とすることができる。
【００３０】
図４に示すように、複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂは、それらの複数の管体部３０ａが給気口１１と排気口１２との間に位置するように配されている。複数の管体部３０ａは、ケース１の前後水平方向および上下高さ方向に複数列、複数段（図面においては、前後水平方向にＬ１〜Ｌ１０の計１０列、上下高さ方向に６段）に並んでいる。ただし、列Ｌ１〜Ｌ１０のそれぞれは、複数の管体部３０ａが上下直線状に並んだ構成にはなく、一部の複数の管体部３０ａがケース１の前方にオフセットされていることによって、略Ｖ字状（ただし、図４においては、横向きの略Ｖ字状）に屈曲した配列に設けられている。
【００３１】
より具体的には、第１の管体重ね巻き構造部Ｓａの複数のループ部３０は、下方側のものほど給気口１１から遠ざかる配置となるように斜めに傾いて上下に積層している。一方、第２の管体重ね巻き構造部Ｓｂの複数のループ部３０は、前記とは反対に、下方側のものほど給気口１１に接近するように斜めに傾いて上下に積層している。このことにより、複数の列Ｌ１〜Ｌ１０のそれぞれにおいては、複数の管体部３０ａが各列の中間高さに近いものほど給気口１１から遠い位置となるように、ケース１の前後水平方向に順次位置ずれし、横向きの略Ｖ状に並んだ配列となっている。その結果、給気口１１に最も接近している端列Ｌ１の複数の管体部３０ａは、給気口１１に対面した凹部３８を形成している。符号で示されていないものの、他の列Ｌ２〜Ｌ１０の管体部３０ａも、凹部３８と同様な凹部を形成している。
【００３２】
図２に示すように、複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂの各下端部および上端部には、ケース１の側壁部１０ｅを貫通する延設管体３７ａ，３７ｂが一体または別体に連設されている。これらには、入水用および出湯用の複数のヘッダ７ａ〜７ｄが連結されている。複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂ内に湯水を流通させる場合、たとえばヘッダ７ｂ，７ｃを互いに配管接続して、螺旋状管体３Ａ，３Ｂを連結した状態において、ヘッダ７ａに入水を行なわせ、かつヘッダ７ｄから出湯を行なわせることができる。
【００３３】
図６および図７は、前記した熱交換器ＨＥを備えた温水装置の一例を示している。
【００３４】
本実施形態の温水装置ＷＨは、熱交換器ＨＥに加え、これとは別の熱交換器５、および燃焼器６を備えている。燃焼器６は、缶体６０内に配されており、缶体６０の外部から燃料供給管６２を介して供給される燃料ガスまたは燃料オイルなどの所定の燃料を燃焼可能である。缶体６０内には、ファン６１から上向きに燃焼用空気が供給され、燃焼器６によって発生された燃焼ガスは熱交換器５に向けて上昇するように構成されている。
【００３５】
熱交換器５は、前記燃焼ガスから顕熱を回収するためのものであり、たとえば複数のフィン５２を有する伝熱管５１が缶体６０上に載設された缶体５０内に配された構造を有している。熱交換器ＨＥは、熱交換器５の上方に配されて補助缶体５９を介して接続されている。熱交換器５よって顕熱回収がなされた燃焼ガスは、図７に示すように、缶体５０内から補助缶体５９内を通過して熱交換器ＨＥの給気口１１に供給されるように構成されている。熱交換器ＨＥは、熱交換器５によって顕熱が回収された後の燃焼ガスから潜熱を回収することとなる。
【００３６】
図６に示すように、熱交換器ＨＥの出湯用のヘッダ７ｄは、伝熱管５１の入水口５１ａに配管接続されている。この温水装置ＷＨにおいては、熱交換器ＨＥのヘッダ７ａに入水を行なわせると、この水は、複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂ内をそれらの下部側から上部側に向けて流通し、その際に加熱される。また、このようにして加熱された湯水は、その後に熱交換器５の伝熱管５１に送られてさらに加熱された後に、出湯口５１ｂから出湯し、所望の給湯先に供給される。
【００３７】
次に、熱交換器ＨＥおよびこれを備えた温水装置ＷＨの作用について説明する。
【００３８】
図４において、まず、熱交換器ＨＥのケース１内に給気口１１から燃焼ガスを進入させると、この燃焼ガスは、端列Ｌ１の凹部３８に進入する。すると、この燃焼ガスのうち、端列Ｌ１の隙間３９をそのまま通過する一部の燃焼ガスを除き、それ以外の多くの燃焼ガスは、端列Ｌ１の管体部３０ａの表面に衝突する。ただし、このような衝突は、凹部３８において行なわれるために、端列Ｌ１の管体部３０ａによって跳ね返された燃焼ガスが管体部３０ａが設けられていない領域にそのまま進行することは無くなり、または少なくなる。したがって、複数の管体部３０ａの配置領域に対して燃焼ガスを効率良く進行させることができ、高い熱交換効率が得られることとなる。
【００３９】
凹部３８は、その上方側および下方側に管体部３０ａが存在するかたちに窪んでいるために、この凹部３８からその上方および下方に向かう燃焼ガスが、ケース１の上壁部１０ｄや底壁部１０ｃに向けて直接進行することも有効に阻止される。したがって、ケース１の底壁部１０ｃや上壁部１０ｄが不当に高温に加熱されることも解消される。本実施形態とは異なり、底壁部１０ｃが高温に加熱された状態において、螺旋状管体３Ａ，３Ｂから底壁部１０ｃ上にドレインが落下すると、このドレインが急速加熱されて蒸発し、異音（蒸発温）を生じるが、この熱交換器ＨＥによれば、そのような異音も生じないようにすることができる。凹部３８は、ケース１の両側壁部１０ｅ，１０ｆに対しては、対面開口した状態にあるものの、既述したとおり、この熱交換器ＨＥにおいては、複数の管体部３０ａの配置領域に向けて進行する燃焼ガスの量を多くすることができるために、その分だけ、ケース１の両側壁部１０ｅ，１０ｆに向けて直接進行する燃焼ガスの量も少なくなる。したがって、両側壁部１０ｅ，１０ｆが高温に加熱されることも好適に抑制される。
【００４０】
端列Ｌ１においては、その一部分を除き、複数の管体部３０ａがケース１の前後水平方向に順次位置ずれしており、そのような部分に位置する隙間３９は、大きな幅となっている。このため、端列Ｌ１の管体部３０ａどうしの隙間３９を通過してから他の列Ｌ２〜Ｌ１０の管体部３０ａの配置領域に向けて進行する燃焼ガスの量をより多くすることができる。
【００４１】
他の列Ｌ２〜Ｌ１０の管体部３０ａは、端列Ｌ１の管体部３０ａと同様な配列とされ、凹部３８と同様な凹部を形成しているために、これらの列Ｌ２〜Ｌ１０に対しても燃焼ガスを適切に通過させることが可能となる。すなわち、本実施形態とは異なり、たとえば２番目の列Ｌ２の複数の管体部３０ａが上下方向に一直線状に並び、隙間３９が小さい配列とされていた場合には、端列Ｌ１を通過してきた燃焼ガスがこの２番目の列Ｌ２の領域を通過し難くなって、２番目の列Ｌ２の管体部３０ａによって跳ね返された燃焼ガスがケース１の底壁部１０ｃや上壁部１０ｄに向けて直接進行する虞がある。これに対し、本実施形態においては、そのような虞を適切に解消し、他の列Ｌ２〜Ｌ１０の領域に対しても燃焼ガスを円滑に進行させていくことができる。このようなことから、この熱交換器ＨＥにおいては、複数の管体部３０のそれぞれに対して燃焼ガスを効率良く作用させることができ、熱交換効率をさらに高めることが可能となる。また、２番目の列Ｌ２が端列Ｌ１と同様な管体配列とされていれば、これら２つの列Ｌ１，Ｌ２の管体部３０ａどうしを干渉させることなく、それらを接近させることも可能となる。
【００４２】
この熱交換器ＨＥにおいては、伝熱管として複数の螺旋状管体３Ａ，３Ｂを用いて、これを管体重ね巻き構造としているために、螺旋状管体３Ａ，３Ｂの本数を少なくしつつ、管体部３０ａの総数を多くすることができる。したがって、伝熱管として、単なる直管状のものを用いてこれらを複数列、複数段に設ける場合と比較すると、伝熱管の本数を少なくし、熱交換器ＨＥの製造コストを廉価にする利点も得られる。また、この熱交換器ＨＥにおいては、各列の管体部３０ａを屈曲した配列に設ける手段として、第１および第２の管体重ね巻き構造部Ｓａ，Ｓｂを上下に積層させているために、各列の管体部３０ａの屈曲幅を大きくすることもできる。すなわち、本実施形態とは異なり、複数の螺旋状管体を上下に積層させるのではなく、複数のループ部が屈曲状に配列された複数の螺旋状管体を互いに嵌合させて略同心の重ね巻き構造に設けようとすると、前記の屈曲状の部分が大きい場合にこの屈曲状の部分どうしが干渉し合うこととなって、螺旋状管体どうしを適切に嵌合させることが困難となる。これに対し、本実施形態の熱交換器ＨＥにおいては、第１および第２の管体重ね巻き構造部Ｓａ，Ｓｂは、いずれも一方向のみにループ部３０が傾斜するように形成された螺旋状管体３Ａどうし、または３Ｂどうしを嵌合させればよいために、前記したような不具合は好適に解消される。
【００４３】
図８〜図１２は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、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している。
【００４４】
図８および図９に示す実施形態においては、複数の螺旋状管体３Ｃの管体重ね巻き構造部Ｓｃが具備されている。各螺旋状管体部３Ｃの給気口１１寄りの各管体部３０ｃは、その長手方向の全体または一部が略Ｖ字状に屈曲された管体部となっている。その屈曲方向は、給気口１１から遠ざかる方向である。このことにより、管体重ね巻き構造部Ｓｃの複数列の管体部３０ｃのうち、給気口１１に最も接近した端列Ｌ１には、給気口１１に対面して給気口１１から遠ざかる方向に窪んだ凹部３８ａが形成されている。この凹部３８ａと同様な凹部は、他の列Ｌ２〜Ｌ５にも形成されている。図９に示すように、複数の凹部３８ａは、ケース１の上下高さ方向に一連に連通した状態に形成されている。排気口１２寄りの複数の管体部３０ａは直管状であるため、これらの部分には、凹部３８ａに相当する凹部は形成されていない。また、本実施形態においては、複数の螺旋状管体部３Ｃのそれぞれは、管体部３０ｃが屈曲しているものの、これらを互いに嵌合させることが可能である。このため、管体重ね巻き構造部Ｓｃについては、前記実施形態とは異なり、２つの管体重ね巻き構造部を上下に積層して形成する必要はなく、単層構造の管体重ね巻き構造部とされている。
【００４５】
本実施形態によれば、燃焼ガスが給気口１１からケース１内に進行すると、端列Ｌ１の複数の凹部３８ａに進入する。このため、端列Ｌ１の管体部３０ｃに衝突した燃焼ガスの多くが給気口１１寄りに跳ね返されて凹部３８ａの外部にそのまま流出することが抑制され、多くの燃焼ガスが凹部３８ａに連通している隙間３９を通過して他の管体部３０ｃ，３０ａの配置領域に向けて進行することとなる。したがって、本実施形態においても、前記実施形態と同様に、高い熱交換効率が得られる。凹部３８ａは、ケース１の幅方向においてその両側に管体部３０ｃの一部分が存在する形態であるために、この凹部３８ａに進入した燃焼ガスがケース１の幅方向の両側壁部１０ｅ，１０ｆに向けて直接進行することは適切に抑制される。したがって、両側壁部１０ｅ，１０ｆが高温に加熱されることもやはり防止可能である。凹部３０ａの上部および下部は開口しているものの、既述したとおり、この凹部３８ａから複数の管体部３０ｃ，３０ａの配置領域に向けて前進する燃焼ガスの量は多いために、凹部３０ａの上部および下部を通過してケース１の上壁部１０ｄや底壁部１０ｃに向けて直接進行する燃焼ガスの量は少なくなる。したがって、上壁部１０ｄや底壁部１０ｃが高温に加熱されることも抑制される。
【００４６】
端列Ｌ１の管体部３０ｃが屈曲していると、この管体部３０ｃが屈曲していない場合と比較してその寸法が長くなり、管体部３０ｃの伝熱面積が大きくなる。したがって、熱回収量を多くするのにより好ましいものとなる。また、この管体部３０ｃどうしの間に形成されている隙間３９の寸法も長くなって、その開口面積が大きくなるために、凹部３８ａに進入した燃焼ガスがこの隙間３９を通過して他の管体部３０ｃ，３０ａの配置領域に向けてより進行し易くなる効果も得られる。
【００４７】
図１０および図１１に示す実施形態においては、図１〜図５に示した実施形態と、図８および図９に示した実施形態とが組み合わされた構成とされている。より具体的には、本実施形態においては、ケース１の上下高さ方向に積層された第１および第２の管体重ね巻き構造部Ｓｄ，Ｓｅを有しているが、第１の管体重ね巻き構造部Ｓｄは、螺旋状管体３Ｄの複数のループ部３０が下方側に位置するものほど給気口１１から遠ざかるように位置ずれした構成とされている。これに対し、第２の管体重ね巻き構造部Ｓｄは、螺旋状管体３Ｅの複数のループ部３０が上方側に位置するものほど給気口１１から遠ざかるように位置ずれした構成とされている。このため、端列Ｌ１には、管体部３０ｃの位置ずれに基づく凹部３８が給気口１１に対面して形成されている。また、螺旋状管体３Ｄ，３Ｅのそれぞれの給気口１１寄りの管体部３０ｃは、その全長域または一部が略Ｖ字状に屈曲した曲管部として形成されており、端列Ｌ１の複数の管体部３０ｃには、前記屈曲に基づく凹部３８ａが形成されている。このため、端列Ｌ１には、凹部３８，３８ａが一連に繋がって形成されている。
【００４８】
本実施形態においては、凹部３８，３８ａが一連に繋がっており、この領域は、ケース１の前方に向けて深く窪んだものとなっている。したがって、凹部３８，３８ａに進入した燃焼ガスのうち、これらの凹部３８，３８ａからそのまま複数の管体部３０ｃ，３０ａの配置領域に向けて前進していく燃焼ガスの割合をより多くし、熱交換効率を一層高くすることが可能である。また、凹部３８，３８ａは、それらの上下には複数の管体部３０ｃの一部分が存在しているとともに、ケース１の幅方向の両側にも複数の管体部３０ｃの一部分が存在している形態であるために、これら凹部３８，３８ａに進入した燃焼ガスが、上下方向、およびケース１の左右幅方向に向けて直接進行することはより適切に抑制され、ケース１が不必要に加熱されることがより徹底して防止される。
【００４９】
図１２に示す実施形態においては、燃焼ガスが導入されるケース１内に、このケース１の幅方向に延びる複数の管体部３０ｄを複数列、複数段に設けている。ただし、これら複数の管体部３０ｄは、その長手方向の全体または一部が給気口１１から遠ざかる方向に曲げられている。このことにより、給気口１１に最も接近している端列Ｌ１には、給気口１１に対面する凹部３８ｂが形成されている。端列Ｌ１以外の列にも、凹部３８ｂと同様な凹部が形成されている。複数の管体部３０ｄの両端部には、入水用および出湯用のヘッダ部７０ａ，７０ｂ、ならびに補助ヘッダ部７１が設けられており、入水用のヘッダ部７０ａに供給された湯水は、複数の管体部３０ｄの一部を通過して補助ヘッダ部７１に流入した後に、複数の管体部３０ｄの他の部分を通過して出湯用のヘッダ部７０ｂに流入し、外部に出湯可能な構成とされている。
【００５０】
本実施形態においては、複数の管体部３０ｄの端列Ｌ１には給気口１１に対面した凹部３８ｂが形成されており、また他の列にも凹部３８ｂと同様な凹部が形成されているために、たとえば図８および図９に示した実施形態と同様な作用が得られ、燃焼ガスを複数の管体部３０ｄの配置領域に対して効率良く進行させていくことができる。本実施形態から理解されるように、本発明でいう複数の管体部は、螺旋状管体以外の管体を用いて構成することができる。また、図面には示していないが、複数の直管状の管体を順次位置ずれさせ、あるいは図１２に示したように曲げられた管体を、図１〜図５に示した実施形態の管体部３０ａと同様な配列に設けることによって、給気口に対面した凹部を設けた構成とすることもできる。
【００５１】
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。
【００５２】
端列の複数の管体部のうち、一部の管体部を他の管体部よりも給気口から遠ざかった位置にオフセットさせる場合、前記実施形態のように、複数の管体部どうしが給気口との対面方向に位置ずれした略Ｖ字状の配列とすることが好ましいものの、これに限定されるもではない。また、端列の管体部を曲げることによって凹部を形成する場合、端列の複数の管体部の全てを曲げることによって凹部を大きく形成することが好ましいが、やはりこれに限定されない。本発明においては、端列の少なくとも１つの管体部が曲げられて凹部が形成されていればよく、曲げ部を有しない直管状の管体部が端列に存在していてもかまわない。
【００５３】
管体部の複数の列のうち、端列に隣接する他の列についても凹部を形成した構成とすることが望ましいが、やはりこれに限定されない。端列のみに凹部が形成され、他の列に凹部が形成されていない場合であっても、従来技術よりも多くの加熱用気体を複数の管体部の配置領域に向けて進行させて熱交換効率を高める効果を得ることが可能である。
【００５４】
ケースは、熱交換用の複数の管体部を収容し、かつ内部に燃焼ガスなどの加熱用気体が流入されるものであればよく、その具体的な形状や材質なども限定されない。給気口から複数の管体部に向けて加熱用気体が進行する方向も、水平方向に限定されない。たとえば、複数の管体部に対して加熱用気体をその上方または下方から進行させる構成とすることもできる。この場合、複数の管体部の最上段の列、または最下段の列が給気口に対面した端列となる。
【００５５】
上述した実施形態においては、本発明に係る熱交換器が潜熱回収用途に用いられているが、これに限定されず、たとえば燃焼器によって発生された燃焼ガスをそのままケースの給気口に導くなどして、顕熱の回収、あるいは顕熱および潜熱の双方の回収を行なわせるように用いることもできる。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】
【００５６】
【図１】本発明が適用された熱交換器の一例を示す平面断面図である。
【図２】図１に示す熱交換器の正面断面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】図１に示す熱交換器の正面図である。
【図６】図１に示す熱交換器を備えた温水装置の一例を示す正面断面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】本発明が適用された熱交換器の他の例を示す平面断面図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】本発明が適用された熱交換器の他の例を示す平面断面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】本発明が適用された熱交換器の他の例を示す平面断面図である。
【図１３】（ａ）は、従来技術の一例を示す側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の平面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
ＷＨ          温水装置
ＨＥ          熱交換器
Ｌ１          端列（複数の管体部の）
Ｓａ〜Ｓｅ    管体重ね巻き構造部
１            ケース
３Ａ〜３Ｅ    螺旋状管体
６            燃焼器
１１          給気口
１２          排気口
３０          ループ部（螺旋状管体の）
３０ａ，３０ｃ    管体部
３８，３８ａ    凹部
【図１】
2009019858.tif 000003
【図２】
2009019858.tif 000004
【図３】
2009019858.tif 000005
【図４】
2009019858.tif 000006
【図５】
2009019858.tif 000007
【図６】
2009019858.tif 000008
【図７】
2009019858.tif 000009
【図８】
2009019858.tif 000010
【図９】
2009019858.tif 000011
【図１０】
2009019858.tif 000012
【図１１】
2009019858.tif 000013
【図１２】
2009019858.tif 000014
【図１３】
2009019858.tif 000015