特許 6256807 熱交換器およびこれを備えた温水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6256807

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10日

(54)【発明の名称】熱交換器およびこれを備えた温水装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 9/00 20060101AFI20171227BHJP

   F24H 1/14 20060101ALI20171227BHJP

   F28F 1/32 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   F24H9/00 A

   F24H1/14 B

   F28F1/32 F

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-3782(P2014-3782)

(22)【出願日】2014年1月10日

(65)【公開番号】特開2015-132416(P2015-132416A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2016年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】100120514

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 雅人

(72)【発明者】

【氏名】大東 健

(72)【発明者】

【氏名】廣津 誠

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２００８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３６８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０８４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０７６０４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特許第３０４０１９８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平１１−１４１９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１１８６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９６５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０２４２４４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２４Ｈ １／１４

Ｆ２８Ｆ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱用気体が内部に流入する１つの缶体と、
前記加熱用気体の流れ方向とは交差する方向に並ぶようにして前記缶体内に設けられ、かつそれぞれがプレート状の複数のフィンおよびこれら複数のフィンに貫通する伝熱管を有している第１および第２の熱交換部と、
を備えており、
前記第１の熱交換部は、前記第２の熱交換部よりも加熱用気体流れ方向の伝熱管配列数が少なくされている、熱交換器であって、
前記第１の熱交換部の複数のフィンの全部または一部は、前記第２の熱交換部の複数のフィンよりも加熱用気体流れ方向の幅が狭くされており、
前記第１の熱交換部の複数のフィンのうち、前記缶体の側壁部に第１の隙間を介して対面するフィンは、前記第１の隙間を閉塞して前記加熱用気体が前記第１の隙間を通過することを防止する缶体加熱抑制用のフィンとして構成されていることを特徴とする、熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の熱交換器であって、
前記缶体の開口周縁に形成されたフランジ部とこのフランジ部の接続対象部材との間に介装されるシール部材を、さらに備えており、
このシール部材の一部は、前記フランジ部よりも前記缶体の内側に向けて突出した突出部とされており、
この突出部は、前記第２の熱交換部の複数のフィンのうち、前記缶体の側壁部に最接近しているフィンと前記側壁部との間に形成されている第２の隙間を閉塞している、熱交換器。

【請求項3】

請求項２に記載の熱交換器であって、
前記シール部材の前記突出部は、前記第１の熱交換部に対応する箇所にも設けられており、
前記缶体加熱抑制用のフィンは、前記第１の熱交換部の他の複数のフィンよりも加熱用気体流れ方向の幅が大きくされて前記シール部材の突出部に当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている、熱交換器。

【請求項4】

請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記缶体加熱抑制用のフィンは、前記缶体の側壁部に向けて屈曲した屈曲部を有し、かつこの屈曲部が前記側壁部に当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている、熱交換器。

【請求項5】

請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記缶体の側壁部には、前記缶体の内側に向けて突出した突出段部が設けられ、かつこの突出段部と前記缶体加熱抑制用のフィンとが当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている、熱交換器。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器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フィンチューブタイプの伝熱管を用いて熱回収を行なうように構成された熱交換器、およびこの熱交換器を備えた給湯装置などの温水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス給湯装置などの温水装置としては、フィン付きチューブタイプの伝熱管を用いた第１および第２の熱交換部を、1つの缶体内に横並び状に設けたいわゆる１缶２回路方式の熱交換器を備えたものがある（たとえば、特許文献１，２）。第１の熱交換部は、たとえば一般給湯用の湯水加熱に用いられ、第２の熱交換部は、たとえば暖房用や風呂給湯用の湯水加熱に用いられる。
特許文献１,２に記載された熱交換器においては、第１および第２の熱交換部のそれぞれのフィンの上下幅が略同一に揃えられている。

【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、熱交換器の第１および第２の熱交換部は、基本的には、それぞれに要求される湯水加熱能力をもつように設計・製作されればよく、第１および第２の熱交換部のそれぞれの伝熱管の段数（上下方向の配列数）を必ずしも同一に揃える必要はない。また、フィンの上下幅も、必ずしも同一に揃えられる必要はない。そこで、熱交換器の設計・製作に際しては、第１および第２の熱交換部のそれぞれの伝熱管配列数を相違させるとともに、フィンの上下幅を相違させることによって、第１および第２の熱交換部に要求される湯水加熱能力を担保しつつ、全体の小型化や製造コストの低減などを図ることが考えられる。

【0005】

ただし、たとえば第１の熱交換部のフィンの上下幅を、第２の熱交換部のフィンの上下幅よりも小さくすると、熱交換器の缶体のうち、第１の熱交換部を囲む側壁部には、フィンに対向接近しない領域が大きな面積で発生することとなる。このような領域の近辺においては、フィンによる熱回収効果が期待できないために、前記領域は高温の燃焼ガスによって異常な高温に加熱され、過熱状態となる虞がある。缶体の熱損傷などを好適に防止する観点からすると、そのような虞を適切に防止するように留意することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−３３２０８号公報

【特許文献2】特開２０１３−１１４０９号公報

【発明の概要】

【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り、製造コストの低減化などを好適に図りつつ、燃焼ガスなどの加熱用気体の作用によって缶体の側壁部が過熱状態になるといった虞を適切に防止することが可能な熱交換器、およびこの熱交換器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、加熱用気体が内部に流入する１つの缶体と、前記加熱用気体の流れ方向とは交差する方向に並ぶようにして前記缶体内に設けられ、かつそれぞれがプレート状の複数のフィンおよびこれら複数のフィンに貫通する伝熱管を有している第１および第２の熱交換部と、を備えており、前記第１の熱交換部は、前記第２の熱交換部よりも加熱用気体流れ方向の伝熱管配列数が少なくされている、熱交換器であって、前記第１の熱交換部の複数のフィンの全部または一部は、前記第２の熱交換部の複数のフィンよりも加熱用気体流れ方向の幅が狭くされており、前記第１の熱交換部の複数のフィンのうち、前記缶体の側壁部に第１の隙間を介して対面するフィンは、前記第１の隙間を閉塞して前記加熱用気体が前記第１の隙間を通過することを防止する缶体加熱抑制用のフィンとして構成さ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、次のような効果が得られる。
まず、第１の熱交換部は、第２の熱交換部と比較して、伝熱管配列数が少なくされているが、これに対応して第１の熱交換部の複数のフィンの全部または一部は、第２の熱交換部の複数のフィンよりも加熱用気体流れ方向の幅が狭くされているために、フィンの伝熱面積に不足を生じないようにしつつ、フィンの合理的な小サイズ化が図られる。フィンは、熱回収量を多くする観点からその枚数が多く設けられるものであるため、第１の熱交換部の複数のフィンの小サイズ化を図れば、熱交換器全体の製造コストの大幅な低減、ならびに全体の軽量化を好適に図ることができる。
一方、第１の熱交換部のフィンの加熱用気体流れ方向の幅が狭くされることに伴い、缶体の側壁部のうち、第１の熱交換部に対応する部分には、フィンに対面しない領域が広く形成される虞がある。これに対し、第１の熱交換部には、缶体加熱抑制用のフィンが設けられて、このフィンと缶体の側壁部との間に形成されている第１の隙間が閉塞されているために、加熱用気体はこの第１の隙間を通過しないこととなって、高温の加熱用気体が缶体の側壁部に直接作用し難くすることが可能となる。したがって、フィンの幅を狭くしたことに起因して、缶体の側壁部が異常な高温に加熱されて熱損傷するといった不具合を生じないようにすることができる。

【0011】

本発明において、好ましくは、前記缶体の開口周縁に形成されたフランジ部とこのフランジ部の接続対象部材との間に介装されるシール部材を、さらに備えており、このシール部材の一部は、前記フランジ部よりも前記缶体の内側に向けて突出した突出部とされており、この突出部は、前記第２の熱交換部の複数のフィンのうち、前記缶体の側壁部に最接近しているフィンと前記側壁部との間に形成されている第２の隙間を閉塞している。

【0012】

このような構成によれば、第２の熱交換部のフィンと缶体の側壁部との間に形成されている第２の隙間を加熱用気体が通過することが防止されるために、缶体の側壁部のうち、第２の熱交換部に対応する部分が異常な高温に加熱されることも好適に防止される。缶体の側壁部のうち、第２の熱交換部に対応する部分は、幅広のフィンと対面しているために、第１の熱交換部に対応する部分との相対比較では、高温に加熱され難いものの、前記したように第２の熱交換部に対応する部分が過熱状態となることを積極的に防止すれば、缶体の熱損傷などを防止する上での信頼性をより高めることができる。
また、前記した構成においては、第２の隙間を閉塞するための手段として、フィンと、缶体のフランジ接続に用いられるシール部材とを利用しているために、特殊な専用部材を別途用いる必要はなく、製造コストの上昇を回避することができる。

【0013】

本発明において、好ましくは、前記シール部材の前記突出部は、前記第１の熱交換部に対応する箇所にも設けられており、前記缶体加熱抑制用のフィンは、前記第１の熱交換部の他の複数のフィンよりも加熱用気体流れ方向の幅が大きくされて前記シール部材の突出部に当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている。

【0014】

このような構成によれば、第１の隙間を閉塞するための手段として、缶体のフランジ接続に用いられるシール部材が有効に利用されている。また、缶体加熱抑制用のフィンは、その幅を大きくして前記シール部材に当接させればよいため、その製造も容易である。したがって、製造コストを低減する上で、より好ましい。

【0015】

本発明において、好ましくは、前記缶体加熱抑制用のフィンは、前記缶体の側壁部に向けて屈曲した屈曲部を有し、かつこの屈曲部が前記側壁部に当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている。

【0016】

このような構成によれば、缶体加熱抑制用のフィンの幅を大きくすることなく、また缶体以外の他の部材を用いるようなことなく、第１の隙間を閉塞することができる。したがって、製造コストを低減する上で、やはり好ましいものとなる。

【0017】

本発明において、好ましくは、前記缶体の側壁部には、前記缶体の内側に向けて突出した突出段部が設けられ、かつこの突出段部と前記缶体加熱抑制用のフィンとが当接していることにより、前記第１の隙間は閉塞されている。

【0018】

このような構成においても、特殊な専用部材などを用いることなく、製造コストを廉価にしながらも第１の隙間を適切に閉塞することができる。

【0019】

本発明の第２の側面により提供される温水装置は、本発明の第１の側面により提供される熱交換器を備えていることを特徴としている。
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のと同様な効果が得られる。

【0020】

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。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明が適用された熱交換器(１次熱交換器)を備えた温水装置の一例を示す概略正面断面図である。

【図2】図１のII−II断面図である。

【図3】図１のIII−III断面図である。

【図4】図１に示す１次熱交換器の平面断面図である。

【図5】（ａ）は、図１に示す１次熱交換器の一部拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のVb−Vb断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のVc−Vc断面図である。に仕切部材を装着する状態を示す要部分解断面図であり、（ｂ）は、要部断面図である。

【図6】本発明の他の例を示す要部正面断面図である。

【図7】本発明の他の例を示す要部正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図１〜図５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。
図１によく表われているように、本実施形態の温水装置ＷＨは、バーナ５、１次熱交換器ＨＥ１、２次熱交換器ＨＥ２、およびこれら全体を囲む外装ケース９０を備えている。この温水装置ＷＨは、一般給湯と、暖房用給湯または風呂給湯との２系統の給湯動作を独立して行なうことが可能であり、１次熱交換器ＨＥ１および２次熱交換器ＨＥ２は、とも
に１缶２回路方式である。
１次熱交換器ＨＥ１は、本発明に係る熱交換器の一例に相当する。２次熱交換器ＨＥ２は、本発明に係る熱交換器には相当しない。

【0024】

バーナ５は、たとえばガスバーナであり、ファン５１からバーナケース５０内に上向きに送られてくる燃焼用空気を利用して燃料ガスを燃焼させる。ただし、このバーナ５の燃焼領域は、燃料の燃焼動作を個別に制御可能な第１および第２の燃焼領域ａ１，ａ２に区分されており、その上方領域は、仕切部材５２によって仕切られている。このことにより、第１および第２の燃焼領域ａ１，ａ２のそれぞれにおいて発生された燃焼ガスは、１次熱交換器ＨＥ１の第１および第２の熱交換部Ａ１，Ａ２に向けて個別に進行するようになっている。

【0025】

１次熱交換器ＨＥ１は、バーナ５から上向きに進行してくる燃焼ガスから顕熱を回収するためのものであり、バーナケース５０上に載設された缶体６内に、第１および第２の熱交換部Ａ１，Ａ２を構成するプレート状の複数のフィン２Ａ，２Ｂ、およびこれらを貫通した複数の伝熱管１１ａ，１１ｂが収容された構成である。ただし、第１の熱交換部Ａ１のフィンとしては、後述する缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’も設けられている。

【0026】

缶体６は、上面部および下面部が開口した平面視略矩形の枠状または筒状であり、たとえば銅製である。伝熱管１１ａ，１１ｂやフィン２Ａ，２Ｂも、缶体６と同様に、たとえば銅製である。第１の熱交換部Ａ１は、第２の熱交換部Ａ２よりも占有面積が大きくされている。これは、第１の熱交換部Ａ１は、一般給湯用の湯水加熱に利用されるために、高い湯水加熱能力が要求されるからである。

【0027】

図４に示すように、第１の熱交換部Ａ１の伝熱管１１ａは、フィン２Ａに貫通する直状管であり、各伝熱管１１ａの両端は缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂを貫通し、かつ略Ｕ字状の連結用管体１２ａを介して一連に繋がっている。複数の伝熱管１１ａは、水平な姿勢とされ、かつ略平行に並んで缶体６の幅方向（同図の左右方向）に列をなしている。複数の伝熱管１１ａは、図１などに示されているように、上下単段（１段）の配列である。缶体６の側壁部６０ｃ寄りの伝熱管１１ａに接続された連結用管体１２a'の一端は、入水口１５ａとされており、この入水口１５ａに供給された湯水は、複数の伝熱管１１ａおよび連結用管体１２ａを順次通過し、缶体６の中央寄りに位置する伝熱管１１ａを通過した後に、出湯口１６ａから流出する。このような流通過程において、前記湯水は加熱される。

【0028】

第２の熱交換部Ａ２の複数の伝熱管１１ｂは、フィン２Ｂに貫通する直状管であり、やはり缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂを貫通し、略Ｕ字状の連結用管体１２ｂを介して一連に繋がっている。複数の伝熱管１１ｂは、第１の熱交換部Ａ１とは異なり、上下２段の配列である（図面では、伝熱管１１ｂが上段２本、下段３本）。好ましくは、下段の伝熱管１１ｂは、第１の熱交換部Ａ１の伝熱管１１ａと略同一高さである。缶体６の側壁部６０ｄ寄りに位置する下段の伝熱管１１ｂに接続された連結用管体１２b'の一端は、入水口１５ｂとされており、この入水口１５ｂに供給された湯水は、下段の複数の伝熱管１１ｂを流れた後に上段の複数の伝熱管１１ｂに流れて出湯口１６ｂから流出する。このような過程において、前記湯水は加熱される。

【0029】

第１の熱交換部Ａ１のフィン２Ａは、第２の熱交換部Ａ２のフィン２Ｂよりも上下高さ方向の幅、つまり加熱用気体の流れ方向の幅が小さくされている（缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’を除く）。より具体的には、図１に示すように、フィン２Ａ，２Ｂの下縁部２２ａ，２２ｂについては、ともに缶体６の下縁部の高さに近い高さであって、互いに略同一の高さに揃えられている。これに対し、フィン２Ａ，２Ｂの上縁部２１ａ，２１ｂについては、上縁部２１ａが上縁部２１ｂよりも低い高さとなっている。上縁部２１ｂは、缶体
６の上縁部と略同一高さである。フィン２Ａ，２Ｂの相互間に形成された隙間６８には、第１および第２の熱交換部Ａ１，Ａ２を仕切る仕切部材５３が介装されている。図面では省略しているが、フィン２Ａ，２Ｂには、これらのフィン２Ａ，２Ｂの適当な箇所を部分的に突出させた複数の凸状部（切り起こしによる凸状部や、バーリング加工部分など）が設けられている。これら凸状部は、フィン２Ａ，２Ｂと燃焼ガスとの接触度合いを高めて熱回収量を多くするのに役立つ。

【0030】

図２および図４に示すように、缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’は、複数のフィン２Ａの配列の端部に位置するフィンであり、缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂに対して第１の隙間ｃ１を介して対面するように一対で設けられている。この缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’は、他のフィン２Ａよりも上下幅、つまり加熱用気体の流れ方向の幅が大きくされており、その上部は、缶体６の上部に設けられたシール部材３０に当接している。このことにより、第１の隙間ｃ１の上部は閉塞されている。
より詳しくは、缶体６の上部の開口周縁部には、補助缶体３（集合筒）との接続を図るためのフランジ部６２が設けられており、このフランジ部６２と補助缶体３の下部との間には、シール部材３０（パッキン）が介装されている。このシール部材３０は、耐熱性に優れる材質からなり、かつフランジ部６２と同様な平面視形状とされた矩形枠状であるが、その内周縁寄り部分は、フランジ部６２よりも缶体６の内側に突出した突出部３０ａとされている。この突出部３０ａに対し、缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’の上部が当接している結果、第１の隙間ｃ１の上部が閉塞されている。補助缶体３は、第１の熱交換器ＨＥ１を通過した燃焼ガスを、第２の熱交換器ＨＥ２の給気口７１ａ，７１ｂに導くためのものである。

【0031】

図３に示すように、第２の熱交換部Ａ２においては、複数のフィン２Ｂの配列の両端に位置する一対のフィン２Ｂ’の上部が、シール部材３０の突出部３０ａに当接している。このことにより、一対のフィン２Ｂ’のそれぞれと缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂとの間に形成されている第２の隙間ｃ２の上部が閉塞されている。図１に示すように、各フィン２Ｂのうち、缶体６の側壁部６０ｄ寄りの長手方向一端部の上部も、シール部材３０に当接している。

【0032】

図５は、複数のフィン２Ａのうち、缶体６の側壁部６０ｃ寄りの長手方向一端部付近の構造を示している。同図（ａ），（ｃ）に示すように、各フィン２Ａの長手方向一端部には、平面視略Ｌ字状の曲げ部２６が設けられ、かつこの曲げ部２６は、缶体６の側壁部６０ｃにロウ付けされている。曲げ部２６は、各フィン２Ａの上下方向に延びる端面に設けられているだけではなく、同図（ａ）に示す各フィン２Ａの傾斜部２７や、上縁部の一部分２８まで連続して形成されている。このことにより、同図（ｂ）に示すように、互いに隣接するフィン２Ａの相互間に形成されている隙間ｃ３（フィン２Ａの長手方向一端寄り部分に形成されている隙間）の上部は、曲げ部２６によって閉塞されている。このような構造によれば、同図（ａ）の矢印で示すように、隙間ｃ３に進入した燃焼ガスは、曲げ部２６の存在によって、側壁部６０ｃから離間する方向にガイドされ、側壁部６０ｃのうち、フィン２Ａとの接合部分よりも上側の領域には、燃焼ガスが作用し難くなる。このため、側壁部６０ｃが高温に加熱されることが抑制される。熱回収機能をもつフィン２Ａが側壁部６０ｃに直接接触していることも、側壁部６０ｃが高温に加熱されることを防止するのに役立つ。図１において、フィン２Ｂのうち、缶体６の側壁部６０ｄ寄りの長手方向一端部も、前記したのと同様な構造である。

【0033】

フィン２Ａ，２Ｂのうち、仕切部材５３寄りの長手方向他端部は、その図示説明を省略するが、仕切部材５３へのロウ付けなどの接合が図られていない点を除き、それ以外は図５を参照して説明したのと同様な構成とされている。すなわち、フィン２Ａ，２Ｂの長手方向他端部には、図５に示した曲げ部２６と同様な曲げ部が設けられており、このことに
よって仕切部材５３の上部に燃焼ガスが直接進行することは抑制されている。また、フィン２Ａ，２Ｂが仕切部材５３に直接接触していることにより、仕切部材５３の温度上昇が抑制される。このようなことから、仕切部材５３が過熱状態になることの抑制が図られている。

【0034】

図１において、２次熱交換器ＨＥ２は、１次熱交換器ＨＥ１を通過した燃焼ガスから潜熱を回収するためのものであり、１次熱交換器ＨＥ１に補助缶体３を介して接続されたケース７内に、複数の伝熱管８０，８１が収容され、かつそれらの間が仕切板７４を介して仕切られた構成である。伝熱管８０，８１、ならびにケース７は、潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレインに対する耐食性を有すべくその材質はたとえばステンレスである。複数の伝熱管８０は、サイズが相違する螺旋状管体として形成されて、重ね巻き状に配列されており、それらの上下両端部は、ケース７の外部に引き出されて通水用のヘッダ７５ａ，７５ｂと連結されている。複数の伝熱管８１も、その基本的な形態は伝熱管８０と同様であり、重ね巻き状に配列された螺旋状管体として形成され、かつその上下両端部には、通水用のヘッダ７５ｃ，７５ｄが連結されている。

【0035】

図２に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第１の熱交換部Ａ１を通過した燃焼ガスは、給気口７１ａからケース７内に進行し、伝熱管８０どうしの隙間を通過した後に、前壁部７０ｂの排気口７２から外部に排出される。また、図３に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第２の熱交換部Ａ２を通過した燃焼ガスは、給気口７１bからケース７内に進行し、伝熱管８１どうしの隙間を通過した後に排気口７２から外部に排出される。このような過程において、燃焼ガスから伝熱管８０，８１により潜熱回収がなされる。

【0036】

図１に示すように、給水管９５ａから外部入水口９０ａに供給された湯水は、配管部９２ａ、およびヘッダ７５ｂを経由した後に２次熱交換器ＨＥ２の伝熱管８０内を流れる。その後、この湯水は、ヘッダ７５ａおよび配管部９３ａを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ａに送られ、第１の熱交換部Ａ１の複数の伝熱管１１ａを通過する。これら複数の伝熱管１１ａを通過した湯水は、その後配管部９４ａを介して外部出湯口９１ａに到達した後に、たとえば台所や洗面所などに供給される。

【0037】

一方、給水管９５ｂから外部入水口９０ｂに供給された湯水は、配管部９２ｂを介してヘッダ７５ｄに供給され、２次熱交換器ＨＥ２の伝熱管８１内を流通する。その後、この湯水は、ヘッダ７５ｃおよび配管部９３ｂを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ｂに送られ、第２の熱交換部Ａ２の複数の伝熱管１１ｂを通過する。これら複数の伝熱管１１ｂを通過した湯水は、その後配管部９４ｂを介して外部出湯口９１ｂに到達した後に、温水暖房器具に供給され、あるいは風呂給湯に用いられる。

【0038】

次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。

【0039】

まず、フィン２Ａは、上下幅が小さくされているために、フィン２Ａの材料コストを低減し、１次熱交換器ＨＥ１の全体の製造コストを低減することが可能である。軽量化も好適に図ることが可能である。

【0040】

フィン２Ａの上下幅を小さくした場合には、本来ならば、缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂのうち、フィン２Ａに対面しない領域の面積が大きくなるために、第１の隙間ｃ１を通過する燃焼ガスによって前記領域がかなりの高温に加熱される虞がある。ところが、本実施形態によれば、図２を参照して説明したように、第１の隙間ｃ１は閉塞されているために、第１の隙間ｃ１を高温の燃焼ガスが通過することは阻止され、側壁部６０ａ，６０ｂが異常な高温に加熱されることは適切に回避される。したがって、側壁部６０ａ，６０ｂが熱損傷しないようにすることが可能である。

【0041】

第１の隙間ｃ１を閉塞する手段としては、シール部材３０に缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’の上部を当接させただけの簡素な構造が採用されており、しかもシール部材３０は、缶体６と補助缶体３との接続に用いられるものである。また、缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’は、その上下幅を大きくしたものに過ぎない。したがって、前記構造の製作も容易であり、１次熱交換器ＨＥ１の製造コストを低減する上で、より好ましいものとなる。

【0042】

一方、第２の熱交換部Ａ２のフィン２Ｂと缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂとの間に形成されている第２の隙間ｃ２も、シール部材３０を利用して閉塞されているために、第２の隙間ｃ２を高温の燃焼ガスが通過することも阻止される。側壁部６０ａ，６０ｂのうち、第２の熱交換部Ａ２に対応する箇所が過熱状態になることも積極的に防止されれば、側壁部６０ａ，６０ｂの全体の過熱防止を図る上での信頼性を高めることができる。なお、缶体６の他の側壁部６０ｃ，６０ｄや仕切部材５３が過熱状態となることの抑制が図られている点は、図５などを参照して既述したとおりである。

【0043】

その他、本実施形態によれば、次のような作用も得られる。
まず、第２の熱交換部Ａ２については、伝熱管１１ｂが上下２段に設けられているために、第２の熱交換部Ａ２の占有面積を第１の熱交換部Ａ１の占有面積よりも小さくしたままで湯水加熱能力を高めることが可能である。したがって、大型の温水暖房装置を用いる場合であっても、１次熱交換器ＨＥ１の全体のサイズの拡大を生じさせることなく、好適に対処することが可能となる。一方、第１の熱交換部Ａ１については、伝熱管１１ａが単段に設けられているために、その構造を簡素にすることができる。第１の熱交換部Ａ１は、その占有面積が大きいために、伝熱管１１ａが単段であっても一般給湯に必要な湯水加熱能力を適切に具備させることが可能である。第１の熱交換部Ａ１の各伝熱管１１ａと、第２の熱交換部Ａ２の下段の伝熱管１１ｂとは、略同一高さである。したがって、バーナ５からそれら伝熱管１１ａ，１１ｂ迄の距離も略同一となり、伝熱管１１ａ，１１ｂの双方を熱回収に最適な配置とすることが可能である。フィン２Ａ，２Ｂの下縁部２２ａ，２２ｂの高さも略同一高さであるために、フィン２Ａ，２Ｂを利用した熱回収効率も高めることができる。

【0044】

図６および図７は、本発明の他の実施形態を示している。同図において、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、その説明は省略する。

【0045】

図６に示す実施形態においては、一対の缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’が、缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂに向けて屈曲した屈曲部２５を有している。この屈曲部２５の先端部は、側壁部６０ａ，６０ｂに当接しており、このことにより第１の隙間ｃ１は閉塞されている。
本実施形態においては、実質的には、缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’に屈曲部２５を設けただけの構成によって第１の隙間ｃ１を閉塞している。前記実施形態とは異なり、隙間ｃ１の閉塞にシール部材３０を利用しておらず、たとえば第１の熱交換部Ａ１に対応する箇所においては、シール部材３０に突出部３０ａを設ける必要をなくすことが可能である。このように、本実施形態によれば、全体の構成を簡素とし、製造コストを廉価にする上で、やはり好ましい。また、缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’を大きなサイズに形成する必要がない利点も得られる。

【0046】

図７に示す実施形態においては、缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂに、缶体６の内側に向けて突出した突出段部６５ａ，６５ｂがプレス加工により設けられている。この突出段部６５ａ，６５ｂと缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’とは互いに当接しており、このことによって第１の隙間ｃ１は閉塞されている。
本実施形態においては、やはり隙間ｃ１の閉塞にシール部材３０を利用しておらず、ま
た缶体加熱抑制用のフィン２Ａ’を大きなサイズに形成する必要もない。実質的には、缶体６の側壁部６０ａ，６０ｂにプレス加工を施すだけの構成によって第１の隙間ｃ１を閉塞している。したがって、やはり全体の構成を簡素として製造コストを廉価にする上で好ましい。

【0047】

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。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、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

【0048】

本発明でいう缶体加熱抑制用のフィンは、第１の隙間を閉塞して燃焼ガスなどの加熱用気体が第１の隙間を通過することを防止するように設けられていればよく、その具体的な構成は、上述した実施形態以外の構造とすることが可能である。

【0049】

上述の実施形態では、バーナの上方に１次熱交換器が設けられて、燃焼ガスが１次熱交換器の下方から上方に向けて進行するいわゆる正燃方式とされているが、これとは反対に、バーナの下方に１次熱交換器が設けられて、燃焼ガスが上方から下方に向けて進行する逆燃方式とすることも可能である。本発明でいう加熱用気体は、燃焼ガスに限らず、たとえばコージェネレーションシステムの燃料電池やガスエンジンなどの発電部から排出される高温の排ガスなどを用いることもできる。

【0050】

上述の実施形態では、第１の熱交換部においては伝熱管が単段に設けられ、かつ第２の熱交換部においては伝熱管が２段に設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１の熱交換部を伝熱管の２段配列とし、第２の熱交換部を伝熱管の３段配列あるいはそれ以上の段数に配列させるといった場合にも本発明を適用することができる。本発明に係る熱交換器は、顕熱回収用に好適であるものの、顕熱回収用であるか潜熱回収用であるかといった区別も問わない。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を生成する装置を広く含む。

【符号の説明】

【0051】

ＷＨ 温水装置
ＨＥ１ １次熱交換器（本発明に係る熱交換器）
ＨＥ２ ２次熱交換器
Ａ１，Ａ２ 第１および第２の熱交換部
ｃ１ 第１の隙間
ｃ２ 第２の隙間
２Ａ，２Ｂ フィン
２Ａ’缶体加熱抑制用のフィン
３ 仕切部材
６ 缶体
１１ａ，１１ｂ 伝熱管
２５ 屈曲部
６０ａ〜６０ｄ 側壁部（缶体の）
６５ａ，６５ｂ 突出段部（缶体の側壁部の）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】