ホーム > 特許ランキング > 株式会社ＭｉＫｕＴＡＹ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022029331
(43)【公開日】2022-02-17
(54)【発明の名称】熱交換装置及び熱交換装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
F28F 9/26 20060101AFI20220209BHJP
F28F 9/22 20060101ALI20220209BHJP
F28D 7/00 20060101ALI20220209BHJP
【ＦＩ】
F28F9/26
F28F9/22
F28D7/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020132623
(22)【出願日】2020-08-04
(71)【出願人】
【識別番号】519157107
【氏名又は名称】株式会社ＭｉＫｕＴＡＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】特許業務法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】新田 實
(72)【発明者】
【氏名】高橋 惇
(72)【発明者】
【氏名】田原 幸一
【テーマコード（参考）】
3L065
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L065DA11
3L065FA19
3L103AA37
(57)【要約】
【課題】極めて高い熱効率を実現しつつ、大量発生するドレンを効果的に処理することが可能な熱交換装置の提供。
【解決手段】複数の熱交換器により構成される熱交換装置４において、前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための管状部材１０からなる熱交換要素１ａ，１ｂが、同じ配列で垂直に立設された一次熱交換器２と二次熱交換器３とが含まれ、一次熱交換器２の上方に二次熱交換器３を設けて構成される。
【選択図】図２
【解決手段】複数の熱交換器により構成される熱交換装置４において、前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための管状部材１０からなる熱交換要素１ａ，１ｂが、同じ配列で垂直に立設された一次熱交換器２と二次熱交換器３とが含まれ、一次熱交換器２の上方に二次熱交換器３を設けて構成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の熱交換器により構成される熱交換装置において、
前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体を内部に流通させ、第２の熱交換媒体を外部に流通させるための管状部材からなる熱交換要素が、同じ配列で垂直に立設された第１の熱交換器と第２の熱交換器とが含まれ、
前記第１の熱交換器の上方に前記第２の熱交換器を設けた
ことを特徴とする熱交換装置。
前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体を内部に流通させ、第２の熱交換媒体を外部に流通させるための管状部材からなる熱交換要素が、同じ配列で垂直に立設された第１の熱交換器と第２の熱交換器とが含まれ、
前記第１の熱交換器の上方に前記第２の熱交換器を設けた
ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項2】
前記第１の熱交換器における各熱交換要素のそれぞれの上方に、前記第２の熱交換器における各熱交換要素を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項3】
前記第１の熱交換媒体を、前記第１の熱交換器における熱交換要素の内部を流通させた後に前記第２の熱交換器における熱交換要素の内部に流通させることが可能であり、かつ、前記第２の熱交換媒体を、前記第２の熱交換器における熱交換要素の外部を流通させた後に、前記第１の熱交換器における熱交換要素の外部に流通させることが可能な流通機構を備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換装置。
ことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換装置。
【請求項4】
前記第１の熱交換器の下方には、前記第１の熱交換媒体として燃焼ガスを発生させる燃焼器を設置可能である
ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の熱交換装置。
ことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項5】
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間に板状部材を設け、
前記板状部材には、各熱交換要素の設置位置に対応する部分に開口を施すと共に、前記開口を壁状に囲む堰部を設けた
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の熱交換装置。
前記板状部材には、各熱交換要素の設置位置に対応する部分に開口を施すと共に、前記開口を壁状に囲む堰部を設けた
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項6】
各熱交換要素は、前記管状部材における管の一部の幅を他の部分より拡張した拡管部を設けた
ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の熱交換装置。
ことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項7】
各熱交換要素は、前記管状部材の内部に、前記管状部材の軸線に対して傾斜して配置された衝突板を設けた
ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の熱交換装置。
ことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の熱交換装置。
【請求項8】
複数の熱交換器により構成される熱交換装置の製造方法において、
前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体を内部に流通させ、第２の熱交換媒体を外部に流通させるための管状部材からなる熱交換要素が、同じ配列で垂直に立設された第１の熱交換器と第２の熱交換器とが含まれ、
前記第１の熱交換器の上方に前記第２の熱交換器を設ける工程を有する
ことを特徴とする熱交換装置の製造方法。
前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体を内部に流通させ、第２の熱交換媒体を外部に流通させるための管状部材からなる熱交換要素が、同じ配列で垂直に立設された第１の熱交換器と第２の熱交換器とが含まれ、
前記第１の熱交換器の上方に前記第２の熱交換器を設ける工程を有する
ことを特徴とする熱交換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の熱交換器によって構成される熱交換装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
燃焼排ガスに含まれる潜熱をも回収して加熱に利用する潜熱回収型熱交換器が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。
潜熱回収型熱交換器の一例である給湯器について図２１を参照して説明する。
図２１に示すように、この種の給湯器は、一次熱交換器と二次熱交換器を組み合わせた統合型熱交換装置とも称され、一般には、一次熱交換器の真上に二次熱交換器が設置された構成となっている。
熱交換装置（一次熱交換器）の直下には、高温（約１５００℃）の燃焼排ガスを放出可能な燃焼器が設けられ、一次熱交換器は、この燃焼排ガスの排熱（顕熱）を回収することで水を加熱する。この熱回収を経て、約２００℃の燃焼排ガスが二次熱交換器に向けて放出される。
二次熱交換器は、一次熱交換器を通過した燃焼排ガスの顕熱と燃焼排ガスに含まれる潜熱（水蒸気が凝縮する際の凝縮熱）の両方を回収することで水を加熱する。
給湯器全体としては、まず、給水された水が二次熱交換器に供給され、ここで燃焼排ガスの潜熱を回収して予熱される工程と、次に、この予熱された水が一次熱交換器に供給され、ここで燃焼排ガスの顕熱を回収して加熱される工程とがあり、この２つの工程を経ることで給水された水が温水として出水される。
このように、統合型熱交換装置は、燃焼排ガスから潜熱をも回収することで、約９５％の熱効率を実現している。
このため、約８０％の熱効率（熱交換効率ともいう）とされる一次熱交換器のみからなる給湯器に比べても、熱効率に優れ、省エネ効果も高い。
潜熱回収型熱交換器の一例である給湯器について図２１を参照して説明する。
図２１に示すように、この種の給湯器は、一次熱交換器と二次熱交換器を組み合わせた統合型熱交換装置とも称され、一般には、一次熱交換器の真上に二次熱交換器が設置された構成となっている。
熱交換装置（一次熱交換器）の直下には、高温（約１５００℃）の燃焼排ガスを放出可能な燃焼器が設けられ、一次熱交換器は、この燃焼排ガスの排熱（顕熱）を回収することで水を加熱する。この熱回収を経て、約２００℃の燃焼排ガスが二次熱交換器に向けて放出される。
二次熱交換器は、一次熱交換器を通過した燃焼排ガスの顕熱と燃焼排ガスに含まれる潜熱（水蒸気が凝縮する際の凝縮熱）の両方を回収することで水を加熱する。
給湯器全体としては、まず、給水された水が二次熱交換器に供給され、ここで燃焼排ガスの潜熱を回収して予熱される工程と、次に、この予熱された水が一次熱交換器に供給され、ここで燃焼排ガスの顕熱を回収して加熱される工程とがあり、この２つの工程を経ることで給水された水が温水として出水される。
このように、統合型熱交換装置は、燃焼排ガスから潜熱をも回収することで、約９５％の熱効率を実現している。
このため、約８０％の熱効率（熱交換効率ともいう）とされる一次熱交換器のみからなる給湯器に比べても、熱効率に優れ、省エネ効果も高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５６５６４２３号公報
【特許文献2】特許第５７４２０７４号公報
【特許文献3】特許第５３０６９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来の熱交換器として、石油系燃料を燃焼させた際に生じる燃焼排ガスを用いるものが多く利用されてきた。
石油系燃料には硫黄成分が含有されていることから、燃焼の際、硫黄成分が硫黄酸化物（ＳＯｘ）に化学変化し、燃焼時に生成される高温の水蒸気に吸収される結果、強酸性の水蒸気を含む燃焼排ガスが生成される。
この強酸性の水蒸気は、結露（凝縮）することにより強酸性酸露水（凝縮水）となるが、この凝縮水は、強酸性であるため、煙突や周辺の金属機器類等の酸腐食原因となる。
このような問題に対し、酸露点（約１８０℃）以下の温度まで冷却しない（潜熱を回収しない）対策、つまり、凝縮水を極力生成させないための対策が一般的に採られてきた。
一方、近年、環境破壊の問題や国際的な地球環境保全の観点から、石油系燃料に代わる燃料として、ＬＮＧやＬＰＧなどの炭化水素系燃料の利用が推奨されている。
ＬＮＧやＬＰＧには硫黄成分が含まれないため、強酸性の凝縮水は生成されない。
このため、炭化水素系燃料を用いる場合、上記対策を採る必要はないとも考えられ、そうすることで、可能な限り燃焼排ガスから熱回収でき、熱効率を極限まで高めることができる。
石油系燃料には硫黄成分が含有されていることから、燃焼の際、硫黄成分が硫黄酸化物（ＳＯｘ）に化学変化し、燃焼時に生成される高温の水蒸気に吸収される結果、強酸性の水蒸気を含む燃焼排ガスが生成される。
この強酸性の水蒸気は、結露（凝縮）することにより強酸性酸露水（凝縮水）となるが、この凝縮水は、強酸性であるため、煙突や周辺の金属機器類等の酸腐食原因となる。
このような問題に対し、酸露点（約１８０℃）以下の温度まで冷却しない（潜熱を回収しない）対策、つまり、凝縮水を極力生成させないための対策が一般的に採られてきた。
一方、近年、環境破壊の問題や国際的な地球環境保全の観点から、石油系燃料に代わる燃料として、ＬＮＧやＬＰＧなどの炭化水素系燃料の利用が推奨されている。
ＬＮＧやＬＰＧには硫黄成分が含まれないため、強酸性の凝縮水は生成されない。
このため、炭化水素系燃料を用いる場合、上記対策を採る必要はないとも考えられ、そうすることで、可能な限り燃焼排ガスから熱回収でき、熱効率を極限まで高めることができる。
【0005】
しかしながら、炭化水素系燃料の燃焼排ガスから可能な限り熱回収する（冷却する）場合には、別の問題が発生する。
この問題について、図２２のグラフを参照しながら説明する。
図２２は、排ガス温度に対する燃焼排ガス熱量と酸性結露水量（凝縮水量）の変化を示すグラフである。
このグラフに示すように、燃焼排ガス温度を６０℃以下に冷却すると凝縮水の発生が顕著になる。つまり、可能な限り潜熱を回収しようとして燃焼排ガス温度を低温にすればするほど凝縮水が大量に発生する。
このため、燃焼排ガスから可能な限り熱回収するには、二次熱交換器において大量に発生する凝縮水（ドレン）を適切に排出する必要がある。
具体例として、一次熱交換器の上方に、蛇状のSUS管（ステンレス製の配管）からなる二次熱交換器を設けた従来の統合型熱交換装置におけるドレン処理方法について説明する。
例えば、二次熱交換器のSUS管を傾斜させることで、SUS管の表面に結露した凝縮水を端部に伝え集めて排出する方法が知られている。
この方法は、潜熱回収温度が５０℃以上であるために凝縮水の発生量がごく少量である従来の統合型熱交換器に対しては有効に機能する。
しかしながら、この方法では、大量に発生した凝縮水をすべて端部に伝えることはできず、その途中で、少なからず凝縮水が下方に落下する問題が生じる。
具体的には、一次熱交換器における熱回収の効率を下げたり、燃焼器において不完全燃焼など燃焼反応に悪影響を及ぼすおそれがある。
また、SUS管の下方に受け皿を設け、この受け皿に溜まった凝縮水をパイプなどで外部に排出する方法が考えられる。
ところが、この方法だと、受け皿がSUS管に対する燃焼排ガスの供給を阻害し、二次熱交換器における熱効率（回収熱量）を低下させ、ひいては、熱交換装置全体の熱効率を低下させるおそれがある。また、回収熱量の増加に伴い、伝熱表面を更に長くする必要から大型化する。
また、燃焼器を上段に配置し、一次熱交換器を中段に配置し、二次熱交換器を下段に配置した装置が知られている。
このような装置によれば、二次熱交換器において発生した凝縮水は重力によりその下方に落下するため、一次熱交換器や燃焼器に悪影響を及ぼすことはない。
ただし、燃焼排ガスは浮力で上昇対流することが自然現象であり、このような自然現象に逆らった機構・構造を採用する場合には、火炎温度と周りの空気との温度差(浮力)に打ち勝つだけの積極的な換気を行う必要があり、自然換気では、例えば、給湯器の燃焼器より高い位置まで煙突高さが必要となるなど、無駄に構造を複雑化してしまう。
この問題について、図２２のグラフを参照しながら説明する。
図２２は、排ガス温度に対する燃焼排ガス熱量と酸性結露水量（凝縮水量）の変化を示すグラフである。
このグラフに示すように、燃焼排ガス温度を６０℃以下に冷却すると凝縮水の発生が顕著になる。つまり、可能な限り潜熱を回収しようとして燃焼排ガス温度を低温にすればするほど凝縮水が大量に発生する。
このため、燃焼排ガスから可能な限り熱回収するには、二次熱交換器において大量に発生する凝縮水（ドレン）を適切に排出する必要がある。
具体例として、一次熱交換器の上方に、蛇状のSUS管（ステンレス製の配管）からなる二次熱交換器を設けた従来の統合型熱交換装置におけるドレン処理方法について説明する。
例えば、二次熱交換器のSUS管を傾斜させることで、SUS管の表面に結露した凝縮水を端部に伝え集めて排出する方法が知られている。
この方法は、潜熱回収温度が５０℃以上であるために凝縮水の発生量がごく少量である従来の統合型熱交換器に対しては有効に機能する。
しかしながら、この方法では、大量に発生した凝縮水をすべて端部に伝えることはできず、その途中で、少なからず凝縮水が下方に落下する問題が生じる。
具体的には、一次熱交換器における熱回収の効率を下げたり、燃焼器において不完全燃焼など燃焼反応に悪影響を及ぼすおそれがある。
また、SUS管の下方に受け皿を設け、この受け皿に溜まった凝縮水をパイプなどで外部に排出する方法が考えられる。
ところが、この方法だと、受け皿がSUS管に対する燃焼排ガスの供給を阻害し、二次熱交換器における熱効率（回収熱量）を低下させ、ひいては、熱交換装置全体の熱効率を低下させるおそれがある。また、回収熱量の増加に伴い、伝熱表面を更に長くする必要から大型化する。
また、燃焼器を上段に配置し、一次熱交換器を中段に配置し、二次熱交換器を下段に配置した装置が知られている。
このような装置によれば、二次熱交換器において発生した凝縮水は重力によりその下方に落下するため、一次熱交換器や燃焼器に悪影響を及ぼすことはない。
ただし、燃焼排ガスは浮力で上昇対流することが自然現象であり、このような自然現象に逆らった機構・構造を採用する場合には、火炎温度と周りの空気との温度差(浮力)に打ち勝つだけの積極的な換気を行う必要があり、自然換気では、例えば、給湯器の燃焼器より高い位置まで煙突高さが必要となるなど、無駄に構造を複雑化してしまう。
【0006】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、極めて高い熱効率を実現しつつ、その引き換えに大量に発生するドレンを効果的に処理可能な熱交換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る熱交換装置は、複数の熱交換器により構成される熱交換装置において、前記複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体を内部に流通させ、第２の熱交換媒体を外部に流通させるための管状部材からなる熱交換要素が、同じ配列で垂直に立設された第１の熱交換器と第２の熱交換器とが含まれ、前記第１の熱交換器の上方に前記第２の熱交換器を設けたことを特徴としている。
すなわち、本発明の熱交換装置は、第１の熱交換器（一次熱交換器）の上方に第２の熱交換器（二次熱交換器）を結合した統合型熱交換装置であり、それぞれの熱交換器には、管状部材からなる熱交換要素を垂直に立設した態様で同じ配列で設けている。
これにより、本発明の熱交換装置は、第２の熱交換器における各熱交換要素が、第１の熱交換器における各熱交換要素の上方に配置するようにしている。
また、これにより、本発明の熱交換装置は、燃焼器から放出された第１の熱交換媒体（燃焼排ガス）を、第１の熱交換器における各熱交換要素の内部と第２の熱交換器における各熱交換要素の内部とを一連に流通させ、他方、第２の熱交換媒体（水）は、第２の熱交換器における熱交換要素の外部を流通させた後に、第１の熱交換器における熱交換要素の外部に流通させるようにしている。
各熱交換要素の管状部材の内部には、管状部材の軸線に対して傾斜して配置された衝突板を設けている。
これにより、第１の熱交換媒体の衝突板に対する衝突伝熱により高い熱伝達率を実現することができることから、この熱交換要素を多数設けた各熱交換器において、それぞれ高い熱効率を実現することができる。
すなわち、第１の熱交換器では、燃焼器における燃焼（酸化）反応により発生した高温の燃焼排ガスの排熱（顕熱）を効率よく回収しながら、第２の熱交換器では、第１の熱交換器を通過した燃焼排ガスの顕熱と燃焼排ガスに含まれる潜熱（水蒸気が凝縮する際の凝縮熱）の両方を効率よく回収することができる。
したがって、本発明の熱交換装置によれば、燃料が燃焼する際に発生する熱量を、高位発熱量（燃料の燃焼熱＋水蒸気の凝縮熱の合計熱量）として可能な限り回収でき、結果として、９７％という極めて高い熱効率を実現することができる。
なお、熱効率の算出根拠は後述する。
すなわち、本発明の熱交換装置は、第１の熱交換器（一次熱交換器）の上方に第２の熱交換器（二次熱交換器）を結合した統合型熱交換装置であり、それぞれの熱交換器には、管状部材からなる熱交換要素を垂直に立設した態様で同じ配列で設けている。
これにより、本発明の熱交換装置は、第２の熱交換器における各熱交換要素が、第１の熱交換器における各熱交換要素の上方に配置するようにしている。
また、これにより、本発明の熱交換装置は、燃焼器から放出された第１の熱交換媒体（燃焼排ガス）を、第１の熱交換器における各熱交換要素の内部と第２の熱交換器における各熱交換要素の内部とを一連に流通させ、他方、第２の熱交換媒体（水）は、第２の熱交換器における熱交換要素の外部を流通させた後に、第１の熱交換器における熱交換要素の外部に流通させるようにしている。
各熱交換要素の管状部材の内部には、管状部材の軸線に対して傾斜して配置された衝突板を設けている。
これにより、第１の熱交換媒体の衝突板に対する衝突伝熱により高い熱伝達率を実現することができることから、この熱交換要素を多数設けた各熱交換器において、それぞれ高い熱効率を実現することができる。
すなわち、第１の熱交換器では、燃焼器における燃焼（酸化）反応により発生した高温の燃焼排ガスの排熱（顕熱）を効率よく回収しながら、第２の熱交換器では、第１の熱交換器を通過した燃焼排ガスの顕熱と燃焼排ガスに含まれる潜熱（水蒸気が凝縮する際の凝縮熱）の両方を効率よく回収することができる。
したがって、本発明の熱交換装置によれば、燃料が燃焼する際に発生する熱量を、高位発熱量（燃料の燃焼熱＋水蒸気の凝縮熱の合計熱量）として可能な限り回収でき、結果として、９７％という極めて高い熱効率を実現することができる。
なお、熱効率の算出根拠は後述する。
【0008】
また、本発明の熱交換装置は、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間に板状部材を設け、前記板状部材には、前記熱交換要素の設置位置に対応する部分に開口を施すと共に、前記開口を壁状に囲む堰部を設けたことを特徴としている。
すなわち、第２の熱交換器における各熱交換要素（管状部材）において生成される大量の凝縮水を受け止めるための排水受け板を設け、この排水受け板には、第２の熱交換器における熱交換要素の内部と第１の熱交換器における熱交換要素の内部とを第１の熱交換媒体が一連に流通できるように開口を施した。
また、開口の周りに壁状の堰部を設けることで、第２の熱交換器における各熱交換要素の管状部材の内面に結露した凝縮水を下方に漏らすことなく溜めつつ、対流熱や放射熱による蒸発によって凝縮水量を減らすことができる。
このため、燃焼排ガスから可能な限り熱回収（冷却）することと引き換えに大量に発生するドレンを、熱効率や燃焼反応に影響を及ぼすことなく円滑に処理することができる。
すなわち、第２の熱交換器における各熱交換要素（管状部材）において生成される大量の凝縮水を受け止めるための排水受け板を設け、この排水受け板には、第２の熱交換器における熱交換要素の内部と第１の熱交換器における熱交換要素の内部とを第１の熱交換媒体が一連に流通できるように開口を施した。
また、開口の周りに壁状の堰部を設けることで、第２の熱交換器における各熱交換要素の管状部材の内面に結露した凝縮水を下方に漏らすことなく溜めつつ、対流熱や放射熱による蒸発によって凝縮水量を減らすことができる。
このため、燃焼排ガスから可能な限り熱回収（冷却）することと引き換えに大量に発生するドレンを、熱効率や燃焼反応に影響を及ぼすことなく円滑に処理することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の熱交換装置によれば、極めて高い熱効率を実現しつつ、大量に発生するドレンを効果的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】（ａ）は、本発明の熱交換装置の前方斜視図を示し、（ｂ）は、本発明の熱交換装置の後方斜視図を示す。
【図2】本発明の熱交換装置の分解図を示す。
【図3】（ａ）は、熱交換要素群の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＸ１部分の拡大図を示す。
【図4】（ａ）は、熱交換要素群の平面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＸ２部分の拡大図を示す。
【図5】排水受け板（排水パイプを含む）の外観図であり、（ａ）は、正面図を示し、（ｂ）は、平面図を示し、（ｃ）は、側面図を示す。
【図6】熱交換要素の断面模式図である。
【図7】第１の例に係る熱交換要素の透視斜視図を示す。
【図9】（ａ）は、第２の例に係る熱交換要素の透視斜視図を示し、（ｂ）は、透視側面図を示し、（ｃ）は、正面図を示す。
【図11】（ａ）は、第２の例に係る熱交換要素を構成する衝突板及びＵ字溝部材の側面図を示し、（ｂ）は、上面図を示し、（ｃ）は、正面図を示す。
【図12】熱交換装置における第２の熱交換媒体の流れを説明するための図を示す。
【図13】熱交換装置における第１の熱交換媒体の流れを説明するための図であり、（ａ）は、熱交換装置の平面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ－ＡＡ線に沿って切断した断面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の拡大図模式図である。
【図14】本発明の熱交換装置における潜熱回収性能（予熱性能）を示す図表であり、（ａ）は、二次熱交換器における各種排ガス測定値の市販品との比較を示し、（ｂ）は、二次熱交換器における各種給水測定値の市販品との比較を示す。
【図15】（ａ）は、排水受け板の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）のＸ３部分の拡大図を示し、（ｃ）は、排水受け板の断面図模式図を示す。
【図16】（ａ）は、片端拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
【図17】拡管部を利用した熱交換要素の配列方法を示す図である。
【図18】（ａ）は、両端拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
【図19】（ａ）は、両端及び中央拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
【図20】（ａ）は、ストレート型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
【図21】従来の統合型熱交換装置の概略説明図を示す。
【図22】排ガス温度に対する燃焼排ガス温度と酸性結露水量（凝縮水量）との関係を示すグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の熱交換装置４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、（ａ）は、本発明の熱交換装置４の前方斜視図を示し、（ｂ）は、本発明の熱交換装置４の後方斜視図を示す。図２は、本発明の熱交換装置４の分解図を示す。
これらの図に示すように、本発明の熱交換装置４は、一次熱交換器２の真上（上方）に二次熱交換器３を設けた、複数の熱交換器からなる統合型熱交換装置である。
なお、熱交換装置４を３台以上の熱交換器で構成することもできる。
また、本実施形態において、一次熱交換器２は、本発明の「第１の熱交換器」の一例として説明し、二次交換器３は、本発明の「第２の熱交換器」の一例として説明するが、この限りではない。
例えば、熱交換装置４が３台以上の熱交換器で構成される場合は、相対的な位置が下方の熱交換器が「第１の熱交換器」に相当し、相対的な位置が上方の熱交換器が「第２の熱交換器」に相当する。
また、本実施形態において、熱交換装置４は、主に給湯器に適用することを想定して説明するが、給湯器以外の機器として適用することもできる。
また、本実施形態において、「第１の熱交換媒体Ｃ」は、燃焼器から放出される燃焼排ガスを想定しており、「第２の熱交換媒体Ｄ」は、給湯器に給水される水を想定しているが、「第１の熱交換媒体Ｃ」として燃焼排ガス以外の媒体を用いたり、「第２の熱交換媒体Ｄ」として水以外の媒体を用いることもできる。
図１は、（ａ）は、本発明の熱交換装置４の前方斜視図を示し、（ｂ）は、本発明の熱交換装置４の後方斜視図を示す。図２は、本発明の熱交換装置４の分解図を示す。
これらの図に示すように、本発明の熱交換装置４は、一次熱交換器２の真上（上方）に二次熱交換器３を設けた、複数の熱交換器からなる統合型熱交換装置である。
なお、熱交換装置４を３台以上の熱交換器で構成することもできる。
また、本実施形態において、一次熱交換器２は、本発明の「第１の熱交換器」の一例として説明し、二次交換器３は、本発明の「第２の熱交換器」の一例として説明するが、この限りではない。
例えば、熱交換装置４が３台以上の熱交換器で構成される場合は、相対的な位置が下方の熱交換器が「第１の熱交換器」に相当し、相対的な位置が上方の熱交換器が「第２の熱交換器」に相当する。
また、本実施形態において、熱交換装置４は、主に給湯器に適用することを想定して説明するが、給湯器以外の機器として適用することもできる。
また、本実施形態において、「第１の熱交換媒体Ｃ」は、燃焼器から放出される燃焼排ガスを想定しており、「第２の熱交換媒体Ｄ」は、給湯器に給水される水を想定しているが、「第１の熱交換媒体Ｃ」として燃焼排ガス以外の媒体を用いたり、「第２の熱交換媒体Ｄ」として水以外の媒体を用いることもできる。
【0012】
一次熱交換器２は、所定数の熱交換要素１（一次熱交換器２におけるものを特に「熱交換要素１ａ」という）の集合体である熱交換要素群２１と、各熱交換要素１ａを所定の配列で固定可能なベースプレート２７と、熱交換要素群２１の前側及び後側に設けられたサイドプレート２５（前側のサイドプレート２５ａ及び後側のサイドプレート２５ｂ）と、熱交換要素群２１の左側及び右側に設けられたマニホールド２６（左側のマニホールド２６ａ及び右側のマニホールド２６ｂ）と、により構成される。
二次熱交換器３は、熱交換要素１ａと同じ数の熱交換要素１（二次熱交換器３におけるもものを特に「熱交換要素１ｂ」という）の集合体である熱交換要素群３１と、各熱交換要素１ｂを熱交換要素１ａと同じ配列で固定可能なベースプレート３７と、熱交換要素群３１の前側及び後側に設けられたサイドプレート３５（前側のサイドプレート３５ａ及び後側のサイドプレート３５ｂ）と、熱交換要素群３１の左側及び右側に設けられたマニホールド３６（左側のマニホールド３６ａ及び右側のマニホールド３６ｂ）と、により構成される。
一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂは、いずれも同様の管状部材１０によって構成され、この管状部材１０が、同じ配列で垂直に立設された態様で設けられている（図２参照）。
このように、一次熱交換器２と二次熱交換器３とは、同じ構成要素及び構造からなる同じ熱交換器である。
二次熱交換器３は、熱交換要素１ａと同じ数の熱交換要素１（二次熱交換器３におけるもものを特に「熱交換要素１ｂ」という）の集合体である熱交換要素群３１と、各熱交換要素１ｂを熱交換要素１ａと同じ配列で固定可能なベースプレート３７と、熱交換要素群３１の前側及び後側に設けられたサイドプレート３５（前側のサイドプレート３５ａ及び後側のサイドプレート３５ｂ）と、熱交換要素群３１の左側及び右側に設けられたマニホールド３６（左側のマニホールド３６ａ及び右側のマニホールド３６ｂ）と、により構成される。
一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂは、いずれも同様の管状部材１０によって構成され、この管状部材１０が、同じ配列で垂直に立設された態様で設けられている（図２参照）。
このように、一次熱交換器２と二次熱交換器３とは、同じ構成要素及び構造からなる同じ熱交換器である。
【0013】
図３及び図４を参照しながら、熱交換要素１ａ，１ｂについて説明する。
なお、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂとは、管（長手部分）の長さが異なるだけで、構造や設置態様等は共通する（図２参照）ため、図３及び図４は、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂの共通図面として参照する。
図３及び図４に示すように、熱交換要素１ａ，１ｂは、端部の開口や断面の形状が正方形であって、内部が空洞の金属製（SUS等）の管状部材１０により構成されており、これらを所定数配列した集合体として熱交換要素群２１，３１が形成されている。
本実施形態において、熱交換要素１ａ，１ｂ（管状部材１０）は、３２個（前後方向）×４４個（左右方向）の配列で立設されており、これにより、平面視長方形状の熱交換要素群２１，３１を形成している。
各熱交換要素１ａ，１ｂは、隣り合う管状部材１０と管状部材１０とは、僅かな間隔を空けて離間するように配置されており、これにより、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間に形成される隙間空間を第２の熱交換媒体の流路として構成している。
また、各熱交換要素１ａ，ｂは、前後方向に沿っては、管状部材１０を同じ位置に配置することで並列（一連）に配列されているが、左右方向に沿っては、隣り合う管状部材１０の配置位置を異ならせることで互い違い（千鳥状）に配列されている。
このような千鳥状の配列により、左方向から右方向に向かう第２の熱交換媒体の流路を、直線ではなく交互に曲折する態様にして流路長を長くすることができる。
このような流路によれば、第２の熱交換媒体Ｄを、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間を、これらの外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通させることができる（図３（ｂ），図４（ｂ）の矢印参照）。
このため、各管状部材１０の内部に第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を流通させながら、この流路（管状部材１０の外部）に第２の熱交換媒体Ｄ（水）を流通させた場合には、各管状部材１０を介して、第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を可能な限り冷却することができ、その引き換えに、第１の熱交換媒体Ｃが有する熱（排熱）を第２の熱交換媒体（水）に可能な限り回収（伝達）させることができる。
なお、熱交換要素１ａ，１ｂの個数は、所要の交換熱量（回収熱量）等に応じて決定することができ、また、各熱交換要素１ａ，１ｂを様々な配列態様で配置することができる。
このため、熱交換要素１ａ，１ｂの個数・配列態様に応じた様々な性能・仕様及びデザインの熱交換器２，３や熱交換装置４を容易に設計・製造することができる。
なお、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂとは、管（長手部分）の長さが異なるだけで、構造や設置態様等は共通する（図２参照）ため、図３及び図４は、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂの共通図面として参照する。
図３及び図４に示すように、熱交換要素１ａ，１ｂは、端部の開口や断面の形状が正方形であって、内部が空洞の金属製（SUS等）の管状部材１０により構成されており、これらを所定数配列した集合体として熱交換要素群２１，３１が形成されている。
本実施形態において、熱交換要素１ａ，１ｂ（管状部材１０）は、３２個（前後方向）×４４個（左右方向）の配列で立設されており、これにより、平面視長方形状の熱交換要素群２１，３１を形成している。
各熱交換要素１ａ，１ｂは、隣り合う管状部材１０と管状部材１０とは、僅かな間隔を空けて離間するように配置されており、これにより、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間に形成される隙間空間を第２の熱交換媒体の流路として構成している。
また、各熱交換要素１ａ，ｂは、前後方向に沿っては、管状部材１０を同じ位置に配置することで並列（一連）に配列されているが、左右方向に沿っては、隣り合う管状部材１０の配置位置を異ならせることで互い違い（千鳥状）に配列されている。
このような千鳥状の配列により、左方向から右方向に向かう第２の熱交換媒体の流路を、直線ではなく交互に曲折する態様にして流路長を長くすることができる。
このような流路によれば、第２の熱交換媒体Ｄを、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間を、これらの外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通させることができる（図３（ｂ），図４（ｂ）の矢印参照）。
このため、各管状部材１０の内部に第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を流通させながら、この流路（管状部材１０の外部）に第２の熱交換媒体Ｄ（水）を流通させた場合には、各管状部材１０を介して、第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を可能な限り冷却することができ、その引き換えに、第１の熱交換媒体Ｃが有する熱（排熱）を第２の熱交換媒体（水）に可能な限り回収（伝達）させることができる。
なお、熱交換要素１ａ，１ｂの個数は、所要の交換熱量（回収熱量）等に応じて決定することができ、また、各熱交換要素１ａ，１ｂを様々な配列態様で配置することができる。
このため、熱交換要素１ａ，１ｂの個数・配列態様に応じた様々な性能・仕様及びデザインの熱交換器２，３や熱交換装置４を容易に設計・製造することができる。
【0014】
また、各熱交換要素１ａ，１ｂは、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との離間間隔Ｗが均一となるように配列している。
このように、隣り合う熱交換要素１の離間間隔Ｗを均一にしたことにより、間隔のばらつきによる伝熱むらの発生が抑制され、さらに、熱交換要素１の管状部材１０の外部を流動する第２の熱交換媒体の均等な流れが形成される。
また、隣り合う熱交換要素１の離間間隔Ｗを均一にすると、離間間隔Ｗに応じて提供可能な交換熱量を算出することができることから、所要の交換熱量に応じて、離間間隔Ｗを決定することができる。
このように、隣り合う熱交換要素１の離間間隔Ｗを均一にしたことにより、間隔のばらつきによる伝熱むらの発生が抑制され、さらに、熱交換要素１の管状部材１０の外部を流動する第２の熱交換媒体の均等な流れが形成される。
また、隣り合う熱交換要素１の離間間隔Ｗを均一にすると、離間間隔Ｗに応じて提供可能な交換熱量を算出することができることから、所要の交換熱量に応じて、離間間隔Ｗを決定することができる。
【0015】
図２及び図３に示すように、ベースプレート２７，３７は、熱交換要素群２１，３１の上部に敷設される金属製（SUS等）のベース部材であり、具体的には、立設配列された各熱交換要素１ａ，１ｂの上部に結合される板状部材である。
ベースプレート２７，３７には、各熱交換要素１ａ，１ｂの設置位置に対応する部分に、各管状部材１０の端部（上端）を嵌め込み可能な開口２７ａ，３７ａが施されている。
このため、ベースプレート２７，３７は、各熱交換要素１ａ，１ｂの管状部材１０の上端に各開口２７ａ，３７ａが嵌め込まれた状態において、ろう付けなどにより密着接合することができる。
このようなベースプレート２７，３７によれば、各熱交換要素１ａ，１ｂを、強靱に固定することができる。
具体的には、熱交換要素１ａ，１ｂは、例えば外部から第２の熱交換媒体（水）の流動を受けるところ、この流動に係る耐圧・耐衝撃強度をベースプレート２７，３７が担うようにしている。
また、予め熱交換要素１ａ，ａｂの配列に対応した開口２７ａ，３７ａが施されているので、各開口２７ａ，３７ａに熱交換要素１ａ，１ｂを嵌め込んで接合するだけで均一な離間間隔Ｗでの配列を正確に実現することができる。
ベースプレート２７，３７には、各熱交換要素１ａ，１ｂの設置位置に対応する部分に、各管状部材１０の端部（上端）を嵌め込み可能な開口２７ａ，３７ａが施されている。
このため、ベースプレート２７，３７は、各熱交換要素１ａ，１ｂの管状部材１０の上端に各開口２７ａ，３７ａが嵌め込まれた状態において、ろう付けなどにより密着接合することができる。
このようなベースプレート２７，３７によれば、各熱交換要素１ａ，１ｂを、強靱に固定することができる。
具体的には、熱交換要素１ａ，１ｂは、例えば外部から第２の熱交換媒体（水）の流動を受けるところ、この流動に係る耐圧・耐衝撃強度をベースプレート２７，３７が担うようにしている。
また、予め熱交換要素１ａ，ａｂの配列に対応した開口２７ａ，３７ａが施されているので、各開口２７ａ，３７ａに熱交換要素１ａ，１ｂを嵌め込んで接合するだけで均一な離間間隔Ｗでの配列を正確に実現することができる。
【0016】
このほか、熱交換装置４は、一次熱交換器２と二次熱交換器３の間に排水受け板５を設けている。
図５に示すように、この排水受け板５には、各熱交換要素１ａ，１ｂに対応する部分に開口５ａが施されている。
また、熱交換装置４は、二次熱交換器３の上部に排気カバー６を設け、マニホールド３６ａの上部に入口ヘッダ７１を設け、マニホールド２６ａの下部に出口ヘッダ７２を設け、マニホールド３６ｂとマニホールド２６ｂとをつなぐＵ字管７３を設けている（図１，２参照）。
図５に示すように、この排水受け板５には、各熱交換要素１ａ，１ｂに対応する部分に開口５ａが施されている。
また、熱交換装置４は、二次熱交換器３の上部に排気カバー６を設け、マニホールド３６ａの上部に入口ヘッダ７１を設け、マニホールド２６ａの下部に出口ヘッダ７２を設け、マニホールド３６ｂとマニホールド２６ｂとをつなぐＵ字管７３を設けている（図１，２参照）。
【0017】
このように、本発明の熱交換装置４は、複数の熱交換器により構成され、この複数の熱交換器には、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための管状部材１０からなる熱交換要素１が、同じ配列で垂直に立設された一次熱交換器２と二次熱交換器３とが含まれ、一次熱交換器２の上方に二次熱交換器３を設けた構成としている。
すなわち、本発明の熱交換装置４は、同一構成・同一形状の熱交換器を正確に重ね合わせて一体的に連結することで実現することができる。
このため、本発明の熱交換装置４は、熱交換器の上方に、これと同じ構成の熱交換器を設ける工程を経るだけで製造することができる。
すなわち、本発明の熱交換装置４は、同一構成・同一形状の熱交換器を正確に重ね合わせて一体的に連結することで実現することができる。
このため、本発明の熱交換装置４は、熱交換器の上方に、これと同じ構成の熱交換器を設ける工程を経るだけで製造することができる。
【0018】
熱交換装置４（一次熱交換器２）の直下には、ＬＰＧ、ＬＮＧなどの炭化水素系燃料を燃料として使用可能な燃焼器（図示省略）が配置される。
これにより、燃焼器における燃焼反応に伴い発生した高温の燃焼排ガス（第１の熱交換媒体）が、燃焼器の上方、すなわち、一次熱交換器２に向けて放出される。
燃焼排ガスを、一定の風量で均等に送り込むためのファン（図示省略）を設置することもできる。
なお、石油系燃料など、炭化水素系燃料以外の燃料を使用可能な燃焼器を用いることもできる。
これにより、燃焼器における燃焼反応に伴い発生した高温の燃焼排ガス（第１の熱交換媒体）が、燃焼器の上方、すなわち、一次熱交換器２に向けて放出される。
燃焼排ガスを、一定の風量で均等に送り込むためのファン（図示省略）を設置することもできる。
なお、石油系燃料など、炭化水素系燃料以外の燃料を使用可能な燃焼器を用いることもできる。
【0019】
図６を参照して、熱交換装置４における、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂとの位置関係及び第１の熱交換媒体Ｃの流路について説明する。
図６は、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂの断面模式図である。
なお、本発明の熱交換装置４における熱交換要素１ａ，１ｂは、基本的には、管状部材１０の内部に傾斜した衝突板１１を設けるものであるが（図４，図７～１１等参照）、ここでは、説明を簡単にするため、衝突板１１に関する図説を省略する。
図６に示すように、各熱交換要素１ａと各熱交換要素１ｂとは、共に垂直に立設されており、各熱交換要素１ａの真上にそれぞれ各熱交換要素１ｂが配置される。
具体的には、熱交換要素１ａの上端部の開口（第２開口端）と、熱交換要素１ｂの下端部の開口（第１開口端）とが、水平方向において一致し、上下方向において対向する位置関係が成立するように各熱交換要素１ａ，１ｂが設けられる。
また、各熱交換要素１ａの上部には、熱交換要素１ａ全体を覆うベースプレート２７が設けられるところ、このベースプレート２７の各熱交換要素１ａの設置位置に対応する部分には開口２７ａが施されている。
また、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂとの間には、熱交換要素１ａ，１ｂ全体を覆う排水受け板５が設けられるところ、この排水受け板５の各熱交換要素１ａ，１ｂの設置位置に対応する部分には開口５ａが施されている。
また、熱交換要素１ｂの上部には、熱交換要素１ｂ全体を覆うベースプレート３７が設けられるところ、このベースプレート３７の各熱交換要素１ｂの設置位置に対応する部分には開口３７ａが施されている。
すなわち、熱交換要素１ａ，１ｂの管状部材１０の両端部の開口を塞がない構成及び態様でベースプレート２７，３７及び排水受け板５が設けられている。
このため、図６に示すように、下方から上方に向かう第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を、一次熱交換器２における各熱交換要素１ａ（管状部材１０）の内部と二次熱交換器３における各熱交換要素１ｂ（管状部材１０）の内部とを一連に流通させることができる。
つまり、本発明の熱交換装置４は、同じ構成の一次熱交換器２と二次熱交換器３とが上下に重なって構成されるところ、これにより、一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂとは、共に内部が空洞の管状部材１０が垂直に立設した態様で上下に重なる位置関係を有しており、この上下に重なる管状部材１０による一連の内部空間によって上下方向に貫通した燃焼排ガスの流路を形成している。
図６は、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂの断面模式図である。
なお、本発明の熱交換装置４における熱交換要素１ａ，１ｂは、基本的には、管状部材１０の内部に傾斜した衝突板１１を設けるものであるが（図４，図７～１１等参照）、ここでは、説明を簡単にするため、衝突板１１に関する図説を省略する。
図６に示すように、各熱交換要素１ａと各熱交換要素１ｂとは、共に垂直に立設されており、各熱交換要素１ａの真上にそれぞれ各熱交換要素１ｂが配置される。
具体的には、熱交換要素１ａの上端部の開口（第２開口端）と、熱交換要素１ｂの下端部の開口（第１開口端）とが、水平方向において一致し、上下方向において対向する位置関係が成立するように各熱交換要素１ａ，１ｂが設けられる。
また、各熱交換要素１ａの上部には、熱交換要素１ａ全体を覆うベースプレート２７が設けられるところ、このベースプレート２７の各熱交換要素１ａの設置位置に対応する部分には開口２７ａが施されている。
また、熱交換要素１ａと熱交換要素１ｂとの間には、熱交換要素１ａ，１ｂ全体を覆う排水受け板５が設けられるところ、この排水受け板５の各熱交換要素１ａ，１ｂの設置位置に対応する部分には開口５ａが施されている。
また、熱交換要素１ｂの上部には、熱交換要素１ｂ全体を覆うベースプレート３７が設けられるところ、このベースプレート３７の各熱交換要素１ｂの設置位置に対応する部分には開口３７ａが施されている。
すなわち、熱交換要素１ａ，１ｂの管状部材１０の両端部の開口を塞がない構成及び態様でベースプレート２７，３７及び排水受け板５が設けられている。
このため、図６に示すように、下方から上方に向かう第１の熱交換媒体Ｃ（燃焼排ガス）を、一次熱交換器２における各熱交換要素１ａ（管状部材１０）の内部と二次熱交換器３における各熱交換要素１ｂ（管状部材１０）の内部とを一連に流通させることができる。
つまり、本発明の熱交換装置４は、同じ構成の一次熱交換器２と二次熱交換器３とが上下に重なって構成されるところ、これにより、一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂとは、共に内部が空洞の管状部材１０が垂直に立設した態様で上下に重なる位置関係を有しており、この上下に重なる管状部材１０による一連の内部空間によって上下方向に貫通した燃焼排ガスの流路を形成している。
【0020】
【0021】
（熱交換要素の第１の例）
図７～図８を参照して、第１の例に係る熱交換要素について説明する。
図７及び図８に示すように、第１の例の熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための管状部材１０と、管状部材１０の内部に管状部材１０の軸線Ｏに対して傾斜して配置された衝突板１１とを備えている。
図７～図８を参照して、第１の例に係る熱交換要素について説明する。
図７及び図８に示すように、第１の例の熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための管状部材１０と、管状部材１０の内部に管状部材１０の軸線Ｏに対して傾斜して配置された衝突板１１とを備えている。
【0022】
管状部材１０は、第１開口端１２と第２開口端１３とを有し、軸線Ｏに直交する断面において、正方形の外形を有している。
なお、管状部材１０の軸線Ｏに直交する断面は、正三角形、正六角形をはじめとする正多角形の外形を有してもよい。
また、この断面は、円形でもよく、長方形などでもよい。
管状部材１０の材料には、SUSが使用されるが、内部を流動する第１の熱交換媒体の性質に応じて、例えば、アルミニウムや銅を使用することもできる。
なお、管状部材１０の軸線Ｏに直交する断面は、正三角形、正六角形をはじめとする正多角形の外形を有してもよい。
また、この断面は、円形でもよく、長方形などでもよい。
管状部材１０の材料には、SUSが使用されるが、内部を流動する第１の熱交換媒体の性質に応じて、例えば、アルミニウムや銅を使用することもできる。
【0023】
衝突板１１は、軸線Ｏに対する衝突板１１の最大傾斜方向Ｓの両端縁、即ち、第１開口端１２側に傾斜した第１端縁１１ｅと、第２開口端１３側に傾斜した第２端縁１１ｆとで、管状部材１０の内面１０ａ，１０ｂとそれぞれ接する一方、最大傾斜方向Ｓと直交する方向の両端縁、即ち、側端縁１１ｃ及び１１ｄで、管状部材１０の内面１０ｃ，１０ｄとそれぞれ離間している。
【0024】
次に、第１開口端１２から第２開口端１３へ向かって管状部材１０の内部を流通する第１の熱交換媒体Ｃの流れ方を説明する。
図７及び図８に示すように、熱交換要素１の管状部材１０の第１開口端１２から管状部材１０内へ進入した第１の熱交換媒体Ｃは、傾斜した衝突板１１に衝突して、衝突板１１の表面１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１の表面１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する。この衝突噴流Ａにより、衝突板１１に極めて接近した速度境界層が形成され、その速度境界層の上側に温度境界層が形成される。これにより、熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
図７及び図８に示すように、熱交換要素１の管状部材１０の第１開口端１２から管状部材１０内へ進入した第１の熱交換媒体Ｃは、傾斜した衝突板１１に衝突して、衝突板１１の表面１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１の表面１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する。この衝突噴流Ａにより、衝突板１１に極めて接近した速度境界層が形成され、その速度境界層の上側に温度境界層が形成される。これにより、熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
【0025】
続いて、第１の熱交換媒体の衝突噴流Ａは、引き続き、衝突板１１の両側の隙間ｇから第２開口端１３側へ噴出し、管状部材１０の内面に沿って衝突板１１の裏面１１ｂ側に回り込む旋回流Ｂとなる。旋回流Ｂの形成は、熱交換要素の管状部材１０の内面である受熱面に張り付いた流れを持続させ、同時に、第１の熱交換媒体を一方向の流れに変換することで、低い圧力損失を示す旋回層流を形成する。これにより、熱交換要素１の管状部材１０の内面１０ａ～１０ｄに対して高い熱伝達率を示す。
【0026】
さらに、管状部材１０の第２開口端１３の近くに絞り部材１４を配置したことよって、管状部材１０の第２開口端１３の断面積が、第１開口端１２の断面積よりも小さくなっている。これにより、入口の第１開口端１２での断面積を広くすることで、入口圧力損失を低減できること、管状部材１０内に配置される衝突板１１を固定する効果があり、結果として、伝熱効率を高める作用と圧力損失を低減する作用の相乗効果が得られる。
なお、本例では、絞り部材１４を配置して第２開口端１３の断面性を小さくした例を説明したが、第１開口端１２を先端に向かって広がる形状として、第１開口端１２の断面積を大きくしてもよい。その場合、絞り部材１４は設けてあってもよいし、設けてなくともよい。また、管状部材１０の断面積を、第１開口端１２から第２開口端１３へ向かって徐々に狭くしてもよい。
なお、本例では、絞り部材１４を配置して第２開口端１３の断面性を小さくした例を説明したが、第１開口端１２を先端に向かって広がる形状として、第１開口端１２の断面積を大きくしてもよい。その場合、絞り部材１４は設けてあってもよいし、設けてなくともよい。また、管状部材１０の断面積を、第１開口端１２から第２開口端１３へ向かって徐々に狭くしてもよい。
【0027】
このように、熱交換要素１は、管状部材１０の内部に、傾斜した衝突板１１と旋回層流を形成する仕組みを設けているため、衝突噴流Ａと旋回層流Ｂとの相乗効果により、フィンを設けなくても、熱交換要素１の内面の高い表面熱伝達と共に、低圧力損失を実現することができる。
【0028】
（熱交換要素の第２の例）
図９～図１１を参照して、第２の例に係る熱交換要素について説明する。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第２の例の熱交換要素１０１は、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための、断面形状がほぼ正方形の管状部材１１０と、管状部材１１０の内部に管状部材１１０の軸線Ｏに対して傾斜して配置された衝突板１１１とを備えている。
管状部材１１０は、先端に向かって広がって開口した第１開口端１１２と、狭窄部１１０ｅを形成した第２開口端１１３とを有する。
図９～図１１を参照して、第２の例に係る熱交換要素について説明する。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第２の例の熱交換要素１０１は、第１の熱交換媒体Ｃを内部に流通させ、第２の熱交換媒体Ｄを外部に流通させるための、断面形状がほぼ正方形の管状部材１１０と、管状部材１１０の内部に管状部材１１０の軸線Ｏに対して傾斜して配置された衝突板１１１とを備えている。
管状部材１１０は、先端に向かって広がって開口した第１開口端１１２と、狭窄部１１０ｅを形成した第２開口端１１３とを有する。
【0029】
図９（ｃ）に示すように、第２の例の熱交換要素１０１において、衝突板１１１は、軸線Ｏに対する衝突板１１１の最大傾斜方向Ｓの両端縁１１１ｅ及び１１１ｆのうち、第１開口端１１２側に傾斜した第１端縁１１１ｅで管状部材１１０の内面１１０ａと接している。
一方、図９（ａ）に示すように、衝突板１１１は、第２開口端１１３側に傾斜した第２端縁１１１ｆでは、管状部材１１０の内面１１０ｂから離間し、また、最大傾斜方向Ｓと直交する方向の両側縁１１１ｃ及び１１１ｄもそれぞれ管状部材１１０の内面１１０ｃ及び１１０ｄから離間している。
一方、図９（ａ）に示すように、衝突板１１１は、第２開口端１１３側に傾斜した第２端縁１１１ｆでは、管状部材１１０の内面１１０ｂから離間し、また、最大傾斜方向Ｓと直交する方向の両側縁１１１ｃ及び１１１ｄもそれぞれ管状部材１１０の内面１１０ｃ及び１１０ｄから離間している。
【0030】
図１０及び図１１（ａ）～図１１（ｃ）に示すように、熱交換要素１０１は、衝突板１１１の第２端縁１１１ｆ及び両側縁１１１ｃ及び１１１ｄから第２開口端１１３へ向かって、管状部材１１０の軸線Ｏに沿って延びるＵ字溝部材１５を更に備えている。Ｕ字溝部材１５は、底面部１５ｂと、底面部１５ｂから立ち上がった両側面部１５ｃ及び１５ｄとから構成されている。底面部１５ａは、衝突板１１１の第２端縁１１１ｆと連続し、両側面部１５ｃ及び１５ｄは、衝突板１１１の両側縁１１１ｃ及び１１１ｄとそれぞれ連続している。したがって、衝突板１１１とＵ字溝部材１５とは一体化されている。
また、図１１（ａ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の両側面部１５ｃ及び１５ｄの、管状部材１１０の軸線Ｏに沿って延びる両側縁１５ｅは、衝突板１１１の第１端縁１１１ｅよりも下がって設けられている。すなわち、衝突板１１１の第１端縁１１１ｅは、両側縁１５ｅから突出している。
また、図１１（ａ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の両側面部１５ｃ及び１５ｄの、管状部材１１０の軸線Ｏに沿って延びる両側縁１５ｅは、衝突板１１１の第１端縁１１１ｅよりも下がって設けられている。すなわち、衝突板１１１の第１端縁１１１ｅは、両側縁１５ｅから突出している。
【0031】
図１１（ｃ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の底面部１５ｂ及び両側面部１５ｃ及び１５ｄには、それぞれ外側へ突出した爪部ｔが形成されている。図９（ｃ）に示すように、Ｕ字溝部材１５及び衝突板１１１は、これら爪部ｔがスペーサとなって、管状部材１１０内で位置決めされる。なお、爪部ｔは、第１の熱交換媒体Ｃの流通には実質的に影響しない。
【0032】
位置決めされたＵ字溝部材１５の底面部１５ｂ及び両側面部１５ｃ及び１５ｄそれぞれの外側面と、管状部材１１０の内面１１０ｂ、１１０ｃ及び１１０ｄとの間には、Ｕ字隙間Ｇｕが確保されている。本例では、Ｕ字溝部材１５の底面部１５ｂ、側面部１５ｃ及び側面部１５ｄの外面は、それぞれ管状部材１１０の内面１１０ｂ、内面１１０ｃ及び内面１１０ｄと平行になっている。
図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０に示すように、Ｕ字隙間Ｇｕは、第１開口端１１２側において、衝突板１１１の第２端縁１１１ｂ及び両側縁１１１ｃ及び１１１ｄに沿って、管状部材１１０内部で開口し、一方、第２開口端１１３側において、管状部材１１０の狭窄部１１０ｅによって閉塞されている。その結果、管状部材１１０の第２開口端１１３の断面積は、第１開口端１１２の断面積よりも小さくなっている。また、本例では、図９（ｂ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の端部１５ｆが、管状部材１１０の第２開口端１１３から外部へ突出している。
図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１０に示すように、Ｕ字隙間Ｇｕは、第１開口端１１２側において、衝突板１１１の第２端縁１１１ｂ及び両側縁１１１ｃ及び１１１ｄに沿って、管状部材１１０内部で開口し、一方、第２開口端１１３側において、管状部材１１０の狭窄部１１０ｅによって閉塞されている。その結果、管状部材１１０の第２開口端１１３の断面積は、第１開口端１１２の断面積よりも小さくなっている。また、本例では、図９（ｂ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の端部１５ｆが、管状部材１１０の第２開口端１１３から外部へ突出している。
【0033】
また、図９（ｂ）に示すように、Ｕ字溝部材１５の両側面部１５ｃ及び１５ｄそれぞれの、管状部材１１０の軸線Ｏに沿って延びる側縁１５ｅと、衝突板１１１の第１端縁１１１ｅが接している管状部材１１０の内面１００ａとの間に、一定幅で延びる帯状隙間Ｇｓが確保される。この帯状隙間Ｇｓを介して、Ｕ字溝部材１５の外側のＵ字隙間Ｇｕ内の空間とＵ字溝部材１５の内側の空間とが連通している。
【0034】
次に、第１開口端１２から第２開口端１３へ向かって管状部材１１０の内部を流通する第１の熱交換媒体Ｃの流れ方を説明する。
図９（ａ）～図９（ｃ）に示すように、まず、熱交換要素１０１の管状部材１１０の第１開口端１１２から管状部材１１０内へ進入した第１の熱交換媒体Ｃは、傾斜した衝突板１１１に衝突して、衝突板１１１の表面１１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１１の表面１１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する。この衝突噴流Ａにより、衝突板１１に極めて接近した速度境界層が形成され、その速度境界層の上側に温度境界層が形成される。これにより、熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
図９（ａ）～図９（ｃ）に示すように、まず、熱交換要素１０１の管状部材１１０の第１開口端１１２から管状部材１１０内へ進入した第１の熱交換媒体Ｃは、傾斜した衝突板１１１に衝突して、衝突板１１１の表面１１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１１の表面１１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する。この衝突噴流Ａにより、衝突板１１に極めて接近した速度境界層が形成され、その速度境界層の上側に温度境界層が形成される。これにより、熱交換要素１は、第１の熱交換媒体Ｃの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
【0035】
続いて、第１の熱交換媒体Ｃの衝突噴流Ａは、Ｕ字隙間Ｇｕへ進入して、熱交換要素１０１の管状部材１１０の内面である受熱面に張り付いた流れ形成する。さらに、Ｕ字隙間Ｇｕに進入した第１の熱交換媒体Ｃは、Ｕ字隙間Ｇｕの第２開口端１１３側が閉塞されているため、帯状隙間ＧｓからＵ字溝部材１５の内側へ噴出し、衝突板１１１の裏面１１１ｂ側に回り込む旋回流Ｂとなる。旋回流Ｂの形成は、第１の熱交換媒体Ｃを一方向の流れに変換することで、低い圧力損失を示す旋回層流を形成する。これにより、熱交換要素１０１の管状部材１１０の内面１０ａ～１０ｄに対して高い熱伝達率を示す。
特に、第２の例に係る熱交換要素１０１においては、入口側の第１開口端１１２での断面積を出口側の第２開口端１１３での断面積よりも大きくすることで、入口圧力損失を低減できること、内部に入る衝突板１１１を固定する効果があり、結果として、伝熱効率を高める作用と圧力損失を低減する作用の相乗効果が得られる。
特に、第２の例に係る熱交換要素１０１においては、入口側の第１開口端１１２での断面積を出口側の第２開口端１１３での断面積よりも大きくすることで、入口圧力損失を低減できること、内部に入る衝突板１１１を固定する効果があり、結果として、伝熱効率を高める作用と圧力損失を低減する作用の相乗効果が得られる。
【0036】
なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）においては、図面の理解を容易にするため、Ｕ字隙間Ｇｕのうち、一方の側面部１５ｄ側の隙間を通る第１の熱交換媒体Ｃの流れのみを図示し、他方の側面部１５ｃ側の隙間を通る第１の熱交換媒体Ｃの流れの図示を省略している。実際には、図９（ｃ）に示すように、Ｕ字隙間Ｇｕに進入した第１の熱交換媒体Ｃは、大きく二手に分かれて両側面部１５ｃ及び１５ｄ側の隙間をそれぞれ進み、Ｕ字溝部材１５の両側縁１５ｅの帯状隙間Ｇｓから、Ｕ字溝部材１５の内側へそれぞれ流入し、Ｕ字溝部材１５内で大きく２つの旋回流を形成している。
【0037】
このように、熱交換要素１０１は、管状部材１１０の内部に、傾斜した衝突板１１１と旋回層流を形成する仕組みを設けているため、衝突噴流Ａと旋回層流Ｂとの相乗効果により、フィンを設けなくても、熱交換要素１０１の管状部材１１０の内面の高い表面熱伝達と共に、低圧力損失を実現することができる。
【0038】
次に、図１２及び図１３を参照して、給湯器としての熱交換装置４の機能について説明する。
図１２及び図１３（ｂ）を参照して、水Ｄ（第２の熱交換媒体Ｄ）の流れについて説明する。
まず、入口ヘッド７１に対し給水が行われると、給水された水Ｄはマニホールド３６ａの誘導によって二次熱交換器３の左側から内部に流入し、熱交換要素１ｂと熱交換要素１ｂとの間の隙間空間を流動しながら右側に向かって進行する。
二次熱交換器３の内部を通過し、マニホールド３６ｂに到達した水Ｄは、Ｕ字管７３及びマニホールド２６ｂを介して一次熱交換器２の内部に誘導される。
一次熱交換器２の右側から流入した水Ｄは熱交換要素１ａと熱交換要素１ａとの間の隙間空間を流動しながら左側に向かって進行する。
一次熱交換器２の内部を通過し、マニホールド２６ａに到達した水は、出口ヘッダ７２から出水される。
図１２及び図１３（ｂ）を参照して、水Ｄ（第２の熱交換媒体Ｄ）の流れについて説明する。
まず、入口ヘッド７１に対し給水が行われると、給水された水Ｄはマニホールド３６ａの誘導によって二次熱交換器３の左側から内部に流入し、熱交換要素１ｂと熱交換要素１ｂとの間の隙間空間を流動しながら右側に向かって進行する。
二次熱交換器３の内部を通過し、マニホールド３６ｂに到達した水Ｄは、Ｕ字管７３及びマニホールド２６ｂを介して一次熱交換器２の内部に誘導される。
一次熱交換器２の右側から流入した水Ｄは熱交換要素１ａと熱交換要素１ａとの間の隙間空間を流動しながら左側に向かって進行する。
一次熱交換器２の内部を通過し、マニホールド２６ａに到達した水は、出口ヘッダ７２から出水される。
【0039】
次に、図１３（ｂ），（ｃ）を参照して、燃焼排ガスＣ（第１の熱交換媒体Ｃ）の流れ及び各熱交換器２，３における熱回収について説明する。
なお、第１の例に係る熱交換要素１（図７～図８参照）が、熱交換要素１ａ及び熱交換要素１ｂとして適用されているものとする。
ただし、第２の例に係る熱交換要素１０１（図９～図１１参照）を適用したり、第１の例に係る熱交換要素１と第２の例に係る熱交換要素１を組み合わせて適用することもできる。
熱交換装置４の直下には燃焼器やファンが設けられており（図示省略）、燃焼器からの高温（例えば１５００℃）の燃焼排ガスＣが熱交換装置４に向かって放出されているものとする。
熱交換装置４は、一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂとが、共に内部が空洞の管状部材１０が垂直に立設した態様で上下に重なる位置関係を有しており、この上下に重なる管状部材１０による一連の内部空間によって上下方向に貫通した燃焼排ガスＣの流路を形成している。
このため、燃焼排ガスＣは、熱交換装置４の下方から内部に進入し、一次熱交換器２の内部及び二次熱交換器の内部の流通を経て通過する。
なお、燃焼排ガスＣは、熱交換装置４の内部を通過した後は、排気カバー６の排気口６１から排気ガスとして排出される。
なお、第１の例に係る熱交換要素１（図７～図８参照）が、熱交換要素１ａ及び熱交換要素１ｂとして適用されているものとする。
ただし、第２の例に係る熱交換要素１０１（図９～図１１参照）を適用したり、第１の例に係る熱交換要素１と第２の例に係る熱交換要素１を組み合わせて適用することもできる。
熱交換装置４の直下には燃焼器やファンが設けられており（図示省略）、燃焼器からの高温（例えば１５００℃）の燃焼排ガスＣが熱交換装置４に向かって放出されているものとする。
熱交換装置４は、一次熱交換器２における熱交換要素１ａと二次熱交換器３における熱交換要素１ｂとが、共に内部が空洞の管状部材１０が垂直に立設した態様で上下に重なる位置関係を有しており、この上下に重なる管状部材１０による一連の内部空間によって上下方向に貫通した燃焼排ガスＣの流路を形成している。
このため、燃焼排ガスＣは、熱交換装置４の下方から内部に進入し、一次熱交換器２の内部及び二次熱交換器の内部の流通を経て通過する。
なお、燃焼排ガスＣは、熱交換装置４の内部を通過した後は、排気カバー６の排気口６１から排気ガスとして排出される。
【0040】
（一次熱交換器における燃焼排ガスの流れ及び熱伝達）
図１３（ｃ）に示すように、一次熱交換器２において、燃焼排ガスＣは、各熱交換要素１ａ（管状部材１０）の第１開口端（下端）１２から管状部材１０の内部へ進入すると傾斜した衝突板１１に衝突する。
これにより、燃焼排ガスＣは、衝突板１１の表面１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１の表面１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する（図７，８参照）。
このため、熱交換要素１ａでは、燃焼排ガスＣの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
図１３（ｃ）に示すように、一次熱交換器２において、燃焼排ガスＣは、各熱交換要素１ａ（管状部材１０）の第１開口端（下端）１２から管状部材１０の内部へ進入すると傾斜した衝突板１１に衝突する。
これにより、燃焼排ガスＣは、衝突板１１の表面１１ａ上に低圧の渦を形成し、衝突板１１の表面１１ａに沿って付着する流れである衝突噴流Ａを形成する（図７，８参照）。
このため、熱交換要素１ａでは、燃焼排ガスＣの衝突板１１に対する衝突伝熱により、衝突板１１に対して高い熱伝達率を示す。
【0041】
衝突噴流Ａは、衝突板１１の両側の隙間ｇから第２開口端１３側へ噴出し、熱交換要素１ａの管状部材１０の内面に沿って衝突板１１の裏面１１ｂ側に回り込む旋回流Ｂとなる。旋回流Ｂの形成は、熱交換要素１ａの管状部材１０の内面である受熱面に張り付いた流れを持続させ、同時に、燃焼排ガスＣを一方向の流れに変換することで、低い圧力損失を示す旋回層流を形成する。
これにより、熱交換要素１ａの管状部材１０の内面１０ａ～１０ｄに対して高い熱伝達率を示す（図７，８参照）。
以上のように、各熱交換要素１ａは、衝突伝熱や旋回層流の作用が加わることで伝熱能力が促進される。
これにより、熱交換要素１ａの管状部材１０の内面１０ａ～１０ｄに対して高い熱伝達率を示す（図７，８参照）。
以上のように、各熱交換要素１ａは、衝突伝熱や旋回層流の作用が加わることで伝熱能力が促進される。
【0042】
なお、旋回層流Ｂは、管状部材１０の内部を上方に向かう流れとなり、第２開口端（上端）１３から上方に向かって放出される。
【0043】
（二次熱交換器における燃焼排ガスの流れ及び熱伝達）
二次熱交換器３において、燃焼排ガスＣは、各熱交換要素１ｂ（管状部材１０）の第１開口端（下端）１２から管状部材１０の内部へ進入すると傾斜した衝突板１１に衝突して衝突噴流Ａを形成し、当該衝突噴流Ａに基づいて旋回層流Ｂを形成する。
このため、熱交換要素１ｂにおいても、衝突伝熱や旋回層流の作用が加わることで伝熱能力が促進される。
二次熱交換器３において、燃焼排ガスＣは、各熱交換要素１ｂ（管状部材１０）の第１開口端（下端）１２から管状部材１０の内部へ進入すると傾斜した衝突板１１に衝突して衝突噴流Ａを形成し、当該衝突噴流Ａに基づいて旋回層流Ｂを形成する。
このため、熱交換要素１ｂにおいても、衝突伝熱や旋回層流の作用が加わることで伝熱能力が促進される。
【0044】
なお、旋回層流Ｂは、管状部材１０の内部を上方に向かう流れとなり、第２開口端（上端）１３から上方に向かって放出される。
【0045】
（給湯器全体の流れ）
入口ヘッダ７１に給水された水Ｄは、まず、二次熱交換器３に流入され、その内部（熱交換要素１ｂの外部）を流通する過程において燃焼排ガスＣの潜熱及び顕熱を回収することで予熱される。
具体的には、水Ｄは、熱交換要素１ｂの管状部材１０の外面に接触しながら、管状部材１０を介して、一次熱交換器２を通過した燃焼排ガスＣの顕熱と燃焼排ガスＣに含まれる潜熱を回収する。
水Ｄの流路は、熱交換要素１ｂ（管状部材１０）を縦横に多数立設配列した熱交換要素群３１において、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間の隙間空間により形成されており、かつ、各管状部材１０を千鳥状に配列することで水Ｄが曲折しながら進行するように形成されている。
このような流路を流通する水Ｄは、その過程で、多数の管状部材１０の外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通するため、各管状部材１０を介して、燃焼排ガスＣを可能な限り（具体的には４０℃以下まで）冷却することができ、その引き換えに、燃焼排ガスＣの排熱（潜熱及び顕熱）を可能な限り水Ｄに回収させることができる。
入口ヘッダ７１に給水された水Ｄは、まず、二次熱交換器３に流入され、その内部（熱交換要素１ｂの外部）を流通する過程において燃焼排ガスＣの潜熱及び顕熱を回収することで予熱される。
具体的には、水Ｄは、熱交換要素１ｂの管状部材１０の外面に接触しながら、管状部材１０を介して、一次熱交換器２を通過した燃焼排ガスＣの顕熱と燃焼排ガスＣに含まれる潜熱を回収する。
水Ｄの流路は、熱交換要素１ｂ（管状部材１０）を縦横に多数立設配列した熱交換要素群３１において、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間の隙間空間により形成されており、かつ、各管状部材１０を千鳥状に配列することで水Ｄが曲折しながら進行するように形成されている。
このような流路を流通する水Ｄは、その過程で、多数の管状部材１０の外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通するため、各管状部材１０を介して、燃焼排ガスＣを可能な限り（具体的には４０℃以下まで）冷却することができ、その引き換えに、燃焼排ガスＣの排熱（潜熱及び顕熱）を可能な限り水Ｄに回収させることができる。
【0046】
二次熱交換器３により予熱された水Ｄは、次に、一次熱交換器２により加熱される。
具体的には、水Ｄは、熱交換要素１ａの管状部材１０の外面に接触しながら、管状部材１０を介して燃焼排ガスＣの顕熱を回収する。
水Ｄの流路は、熱交換要素１ａ（管状部材１０）を縦横に多数立設配列した熱交換要素群２１において、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間の隙間空間により形成されており、かつ、各管状部材１０を千鳥状に配列することで水Ｄが曲折しながら進行するように形成されている。
このような流路を流通する水Ｄは、その過程で、多数の管状部材１０の外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通するため、各管状部材１０を介して、燃焼排ガスＣを可能な限り（具体的には１６０～２００℃まで）冷却することができ、その引き換えに、燃焼排ガスＣの排熱（顕熱）を可能な限り水Ｄに回収させることができる。
このように、熱交換装置４に給水された水Ｄは、二次熱交換器３における潜熱回収により予熱され、次に、一次熱交換器２における顕熱回収により加熱されることで温水となり、出口ヘッダ７２から出水可能となる。
具体的には、水Ｄは、熱交換要素１ａの管状部材１０の外面に接触しながら、管状部材１０を介して燃焼排ガスＣの顕熱を回収する。
水Ｄの流路は、熱交換要素１ａ（管状部材１０）を縦横に多数立設配列した熱交換要素群２１において、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との間の隙間空間により形成されており、かつ、各管状部材１０を千鳥状に配列することで水Ｄが曲折しながら進行するように形成されている。
このような流路を流通する水Ｄは、その過程で、多数の管状部材１０の外面を広範囲にかつ長時間接触しながら流通するため、各管状部材１０を介して、燃焼排ガスＣを可能な限り（具体的には１６０～２００℃まで）冷却することができ、その引き換えに、燃焼排ガスＣの排熱（顕熱）を可能な限り水Ｄに回収させることができる。
このように、熱交換装置４に給水された水Ｄは、二次熱交換器３における潜熱回収により予熱され、次に、一次熱交換器２における顕熱回収により加熱されることで温水となり、出口ヘッダ７２から出水可能となる。
【0047】
図１４は、本発明の熱交換装置４における潜熱回収性能（予熱性能）に関する実験結果を示す図表であり、（ａ）は、二次熱交換器３における各種排ガス測定値の市販品との比較を示し、（ｂ）は、二次熱交換器３における各種給水測定値の市販品との比較を示す。
なお、図１４に示す各測定値は、共に５０ＫＷ級の装置における実測値である。
また、市販品は、本発明の熱交換装置４と同様、潜熱回収型の統合型熱交換装置であり、その熱効率は約９５％（メーカ公表値）であることが知られている。
図１４（ａ）に示すように、本発明の熱交換装置４と市販品（従来品）とは、二次熱交換器における燃焼排ガスの風量及び入口温度はほぼ同じであるにも関わらず、本発明の熱交換装置４の燃焼排ガスの出口温度（３９．２℃）は市販品の出口温度（９１．９℃）よりも大幅に低くすることができ、本発明の熱交換装置４の供給熱量（１．９５ｋＷ）を市販品の供給熱量（１．１４ｋＷ）よりも大幅に高くすることができる。
このため、図１４（ｂ）に示すように、本発明の熱交換装置４と市販品とは、二次熱交換器３における給水の水量及び入口温度は同じであるにも関わらず、本発明の熱交換装置４の給水の出口温度（３０．３℃）を市販品の出口温度（２８．８℃）よりも大幅に高くすることができ、本発明の熱交換装置４の潜熱の回収熱量（２．０７ｋＷ）を市販品の回収熱量（１．０４ｋＷ）よりも大幅（約２倍）に高くすることができる。
このような実験結果によっても、本発明の熱交換装置４が、極めて高い熱効率を実現しており省エネ性能に優れていることが示されている。
なお、図１４に示す各測定値は、共に５０ＫＷ級の装置における実測値である。
また、市販品は、本発明の熱交換装置４と同様、潜熱回収型の統合型熱交換装置であり、その熱効率は約９５％（メーカ公表値）であることが知られている。
図１４（ａ）に示すように、本発明の熱交換装置４と市販品（従来品）とは、二次熱交換器における燃焼排ガスの風量及び入口温度はほぼ同じであるにも関わらず、本発明の熱交換装置４の燃焼排ガスの出口温度（３９．２℃）は市販品の出口温度（９１．９℃）よりも大幅に低くすることができ、本発明の熱交換装置４の供給熱量（１．９５ｋＷ）を市販品の供給熱量（１．１４ｋＷ）よりも大幅に高くすることができる。
このため、図１４（ｂ）に示すように、本発明の熱交換装置４と市販品とは、二次熱交換器３における給水の水量及び入口温度は同じであるにも関わらず、本発明の熱交換装置４の給水の出口温度（３０．３℃）を市販品の出口温度（２８．８℃）よりも大幅に高くすることができ、本発明の熱交換装置４の潜熱の回収熱量（２．０７ｋＷ）を市販品の回収熱量（１．０４ｋＷ）よりも大幅（約２倍）に高くすることができる。
このような実験結果によっても、本発明の熱交換装置４が、極めて高い熱効率を実現しており省エネ性能に優れていることが示されている。
【0048】
以下、本発明の熱交換装置４の熱効率の算出根拠を示す。
・市販品の熱効率：９５％（メーカー公表値）
・市販品の損失熱量：（５０／０．９５－５０）ＫＷ＝２．６３ＫＷ
・市販品の回収熱量：１．０４ＫＷ（実測値。図１４（ｂ）参照）
・本発明装置の回収熱量：２．０７ＫＷ（実測値。図１４（ｂ）参照）
・本発明装置と市販品の回収熱量差：（２．０７－１．０４）ＫＷ＝１．０３ＫＷ
・本発明装置の熱効率：５０ＫＷ／（５０＋２．６３－１．０３）ＫＷ＝９７％
・市販品の熱効率：９５％（メーカー公表値）
・市販品の損失熱量：（５０／０．９５－５０）ＫＷ＝２．６３ＫＷ
・市販品の回収熱量：１．０４ＫＷ（実測値。図１４（ｂ）参照）
・本発明装置の回収熱量：２．０７ＫＷ（実測値。図１４（ｂ）参照）
・本発明装置と市販品の回収熱量差：（２．０７－１．０４）ＫＷ＝１．０３ＫＷ
・本発明装置の熱効率：５０ＫＷ／（５０＋２．６３－１．０３）ＫＷ＝９７％
【0049】
（排水受け板５について）
図１５等を参照して、排水受け板５について説明する。
排水受け板５は、二次熱交換器３における潜熱回収の際に、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して熱交換要素１ｂの管状部材１０の内面に結露する凝縮水を受け取るための部材である。
排水受け板５は、SUS等の金属製の板状部材であり、一次熱交換器２と二次熱交換器３の間に設けられる（図１～図２参照）。
排水受け板５は、右側に排水パイプ５５が設けられており、右側（排水パイプ側）がやや下方（傾斜角度０．２°以上が好ましい）に傾斜した態様で設けられる。
このような排水受け板５によれば、管状部材１０の内面を伝って凝縮水が滴り落ちたとしても、排水受け板５全体で受け止めることができ（図１５（ｃ）参照）、相当量の貯水能力を有しながらも、排水パイプ５５を通じて外部に速やかに排出することができる。
図１５等を参照して、排水受け板５について説明する。
排水受け板５は、二次熱交換器３における潜熱回収の際に、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して熱交換要素１ｂの管状部材１０の内面に結露する凝縮水を受け取るための部材である。
排水受け板５は、SUS等の金属製の板状部材であり、一次熱交換器２と二次熱交換器３の間に設けられる（図１～図２参照）。
排水受け板５は、右側に排水パイプ５５が設けられており、右側（排水パイプ側）がやや下方（傾斜角度０．２°以上が好ましい）に傾斜した態様で設けられる。
このような排水受け板５によれば、管状部材１０の内面を伝って凝縮水が滴り落ちたとしても、排水受け板５全体で受け止めることができ（図１５（ｃ）参照）、相当量の貯水能力を有しながらも、排水パイプ５５を通じて外部に速やかに排出することができる。
【0050】
排水受け板５には、熱交換要素１ａ，１ｂの設置位置に対応する部分に開口５ａを施している（図１５（ｂ），（ｃ）、図５（ｂ）参照）。すなわち、熱交換要素１ａ，１ｂをなす管状部材１０の数・配列・位置と同じ数・配列・位置の開口５ａを設けている。
このような開口５ａを設けることで、一次熱交換器２における各熱交換要素１ａから、二次熱交換器３における各熱交換要素１ｂに向かう燃焼排ガスＣを遮ることなく流通させることができる（図６参照）。
つまり、仮に開口５ａを有しない排水受け板５であれば二次熱交換器３に対する燃焼排ガスＣの供給が阻害されるところ、開口５ａを設けることでそのような問題が生じないようにしている。
開口５ａは、熱交換要素１ａ、１ｂの端部開口の形状と同じ形状（正方形）であることが好ましいが、端部開口の形状と異なる形状であってもよい。
このような開口５ａを設けることで、一次熱交換器２における各熱交換要素１ａから、二次熱交換器３における各熱交換要素１ｂに向かう燃焼排ガスＣを遮ることなく流通させることができる（図６参照）。
つまり、仮に開口５ａを有しない排水受け板５であれば二次熱交換器３に対する燃焼排ガスＣの供給が阻害されるところ、開口５ａを設けることでそのような問題が生じないようにしている。
開口５ａは、熱交換要素１ａ、１ｂの端部開口の形状と同じ形状（正方形）であることが好ましいが、端部開口の形状と異なる形状であってもよい。
【0051】
開口５ａは、熱交換要素１ａ，１ｂをなす管状部材１０の端部開口と同じか僅かに狭くしている。
これは、開口５ａを熱交換要素１ｂの端部開口より大きくした場合、熱交換要素１ｂの管状部材１０の内面に結露した凝縮水がその内面を伝って落下した場合、さらに、その開口５ａを通過して燃焼器に落下し、その燃焼反応に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
また、開口５ａの大きさを熱交換要素１ｂの端部開口より大幅に狭くした場合、二次熱交換器３に対する燃焼排ガスＣの流路が遮られることによる上記問題が生じるおそれがあるからである。
これに対し、本発明の熱交換装置４における開口５ａは、熱交換要素１ａ，１ｂの端部開口と同じか僅かに狭くしているため、上記問題の発生を防止しつつ、熱交換要素１ｂの内面に結露した凝縮水を確実に受け止めることができる（図１５（ｃ）参照）。
これは、開口５ａを熱交換要素１ｂの端部開口より大きくした場合、熱交換要素１ｂの管状部材１０の内面に結露した凝縮水がその内面を伝って落下した場合、さらに、その開口５ａを通過して燃焼器に落下し、その燃焼反応に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
また、開口５ａの大きさを熱交換要素１ｂの端部開口より大幅に狭くした場合、二次熱交換器３に対する燃焼排ガスＣの流路が遮られることによる上記問題が生じるおそれがあるからである。
これに対し、本発明の熱交換装置４における開口５ａは、熱交換要素１ａ，１ｂの端部開口と同じか僅かに狭くしているため、上記問題の発生を防止しつつ、熱交換要素１ｂの内面に結露した凝縮水を確実に受け止めることができる（図１５（ｃ）参照）。
【0052】
開口５ａの周囲には、壁状の堰部５ｂを設けている（図１５（ｂ）参照）。
これにより、排水受け板５に溜めた凝縮水が開口５ａから下方に漏れないようにしている。
すなわち、仮に、堰部５ｂを設けなければ排水受け板５に溜めた凝縮水が少なからず開口５ａから下方に落下するおそれがあるところ、堰部５ｂを設けることで、そのような問題の発生を防止しつつ、凝縮水を確実に排水できるようにしている（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。
これにより、排水受け板５に溜めた凝縮水が開口５ａから下方に漏れないようにしている。
すなわち、仮に、堰部５ｂを設けなければ排水受け板５に溜めた凝縮水が少なからず開口５ａから下方に落下するおそれがあるところ、堰部５ｂを設けることで、そのような問題の発生を防止しつつ、凝縮水を確実に排水できるようにしている（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。
【0053】
このような排水受け板５によれば、装置内の対流熱や放射熱による蒸発によって排水受け板５に溜まった凝縮水を削減しつつ排水することができる。
つまり、凝縮水を排水するだけでなく、その排水量を削減することも同時に行うことができる。
このため、凝縮水が大量に発生した場合でも、合理的な手法により円滑にこれを速やかに処理することができる。
つまり、凝縮水を排水するだけでなく、その排水量を削減することも同時に行うことができる。
このため、凝縮水が大量に発生した場合でも、合理的な手法により円滑にこれを速やかに処理することができる。
【0054】
（拡管加工について）
図１６を参照しながら管状部材１０における拡管加工について説明する。
図１６は、（ａ）は、片端拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
図１６に示すように、熱交換要素１は、管状部材１０における管の一部の幅を他の部分より拡張した拡管部１ｚを設けている。
具体的には、管の下端部に、管状部材１０と同一金属（SUS）で生成した角形リングを嵌めてろう付けにより密着接合したり（図１６（ａ））、管状部材１０の管そのものの下端部の正方形の幅を一回り大きくするなどして、管の一部の幅を拡張する拡管加工を施している。
このような拡管加工によれば、熱交換要素１を強靱化することができる。
具体的には、熱交換要素１ａ，１ｂは、例えば外部から第２の熱交換媒体（水）の流動を受けるところ、この流動に係る耐圧・耐衝撃強度をもたせることがせきる。
これにより、各熱交換要素１に対し、拡管部１ｚ側（下端部側）にベースプレート２７，３７を設ける必要がなくなり、上端部側だけベースプレート２７，３７を設ければ足りることになる（図１６（ｂ），（ｃ）、図３等参照）。
ベースプレート２７，３７は、管状部材１０を強靱にする部材であるところ、拡管加工によって特に拡管部１ｚ側の強靱化は必要なくなるからである。
このため、部品点数（ベースプレート２７，３７）の削減、部品点数の削減に伴う組立・製造工数や関連費用の低減、及び、部品点数の削減に伴う軽量化を実現することができる。
図１６を参照しながら管状部材１０における拡管加工について説明する。
図１６は、（ａ）は、片端拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
図１６に示すように、熱交換要素１は、管状部材１０における管の一部の幅を他の部分より拡張した拡管部１ｚを設けている。
具体的には、管の下端部に、管状部材１０と同一金属（SUS）で生成した角形リングを嵌めてろう付けにより密着接合したり（図１６（ａ））、管状部材１０の管そのものの下端部の正方形の幅を一回り大きくするなどして、管の一部の幅を拡張する拡管加工を施している。
このような拡管加工によれば、熱交換要素１を強靱化することができる。
具体的には、熱交換要素１ａ，１ｂは、例えば外部から第２の熱交換媒体（水）の流動を受けるところ、この流動に係る耐圧・耐衝撃強度をもたせることがせきる。
これにより、各熱交換要素１に対し、拡管部１ｚ側（下端部側）にベースプレート２７，３７を設ける必要がなくなり、上端部側だけベースプレート２７，３７を設ければ足りることになる（図１６（ｂ），（ｃ）、図３等参照）。
ベースプレート２７，３７は、管状部材１０を強靱にする部材であるところ、拡管加工によって特に拡管部１ｚ側の強靱化は必要なくなるからである。
このため、部品点数（ベースプレート２７，３７）の削減、部品点数の削減に伴う組立・製造工数や関連費用の低減、及び、部品点数の削減に伴う軽量化を実現することができる。
【0055】
また、拡管加工を施した熱交換要素１を用いることで、プレス加工や機械加工では実現できない熱交換要素１と熱交換要素１との離間距離Ｗを実現することができる。
例えば、管状部材１０を１列に配列する場合、拡管部１ｚである下端部どうし（正方形の辺どうし）を突き合わせて並べつつ、突き合わせた部分をろう付け等により密着接合する。
図１７に示すように、この場合、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との離間間隔Ｗは、拡管加工を施した部分における管の幅（拡管部幅ｄ２）から元の管の幅ｄ１を差し引いた値（ｄ２－ｄ１）と等しくなる。
このため、予め離間間隔Ｗが決定している場合には、拡管部幅ｄ２がＷ＋ｄ１となるように、管状部材１０を拡管加工することで、隣り合う熱交換要素１どうしを離間間隔Ｗで離間させて配列することができる。
例えば、管の幅（断面の正方形の１辺の長さ）が１０ｍｍの管状部材１０を離間間隔１ｍｍで均一に離間配列したい場合には、下端部の幅（拡管部幅ｄ２）が１１ｍｍ（＝１０＋１）になるように、外幅１１ｍｍ（内幅１０ｍｍ）の角形リングを下端部に密着接合したり、下端部の幅を１１ｍｍになるように管状部材１０そのものを加工すればよい。
なお、管状部材１０の拡管部１ｚどうしを突き合わせて密着接合することで、第２の熱交換媒体Ｃである水を漏らすことのない流通空間を形成することもできる。
例えば、管状部材１０を１列に配列する場合、拡管部１ｚである下端部どうし（正方形の辺どうし）を突き合わせて並べつつ、突き合わせた部分をろう付け等により密着接合する。
図１７に示すように、この場合、隣り合う管状部材１０と管状部材１０との離間間隔Ｗは、拡管加工を施した部分における管の幅（拡管部幅ｄ２）から元の管の幅ｄ１を差し引いた値（ｄ２－ｄ１）と等しくなる。
このため、予め離間間隔Ｗが決定している場合には、拡管部幅ｄ２がＷ＋ｄ１となるように、管状部材１０を拡管加工することで、隣り合う熱交換要素１どうしを離間間隔Ｗで離間させて配列することができる。
例えば、管の幅（断面の正方形の１辺の長さ）が１０ｍｍの管状部材１０を離間間隔１ｍｍで均一に離間配列したい場合には、下端部の幅（拡管部幅ｄ２）が１１ｍｍ（＝１０＋１）になるように、外幅１１ｍｍ（内幅１０ｍｍ）の角形リングを下端部に密着接合したり、下端部の幅を１１ｍｍになるように管状部材１０そのものを加工すればよい。
なお、管状部材１０の拡管部１ｚどうしを突き合わせて密着接合することで、第２の熱交換媒体Ｃである水を漏らすことのない流通空間を形成することもできる。
【0056】
図１８は、（ａ）は、両端拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
図１８（ａ）に示すように、熱交換要素１（管状部材１０）の両端部に拡管部１ｚを設けることもできる。
これにより、さらに、熱交換要素１を強靱化することができる。
また、各熱交換要素１の下端部側だけでなく上端部側にもベースプレート２７，３７を設ける必要がなくなる（図１８（ｂ），（ｃ）参照）。
このため、片端拡管型よりも部品点数の削減、部品点数の削減に伴う組立・製造工数や関連費用の低減、及び、部品点数の削減に伴う軽量化等を図ることができる。
図１８（ａ）に示すように、熱交換要素１（管状部材１０）の両端部に拡管部１ｚを設けることもできる。
これにより、さらに、熱交換要素１を強靱化することができる。
また、各熱交換要素１の下端部側だけでなく上端部側にもベースプレート２７，３７を設ける必要がなくなる（図１８（ｂ），（ｃ）参照）。
このため、片端拡管型よりも部品点数の削減、部品点数の削減に伴う組立・製造工数や関連費用の低減、及び、部品点数の削減に伴う軽量化等を図ることができる。
【0057】
図１９は、（ａ）は、両端及び中央拡管型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
図１９（ａ）に示すように、熱交換要素１（管状部材１０）の両端部の拡管部１ｚに加え、中央部に角形リングをろう付けするなどして拡管部１ｚを設けることもできる。
これにより、両端拡管型よりも熱交換要素１を強靱化することができる。
なお、中央部に限らず、同一の高さに揃えて施工された状態であれば、両端以外の箇所を拡管加工すればよい。
この場合も、各熱交換要素１の下端部側及び上端部側にベースプレート２７，３７を設ける必要がなく（図１９（ｂ），（ｃ）参照）、両端型と同様、部品点数削減等に関する効果を奏する
特に、両端及び中央拡管型の熱交換要素１によれば、高圧の熱媒体（第２の熱交換媒体）の流動を受けたとしても、たわみを最小限に抑えることができる。
図１９（ａ）に示すように、熱交換要素１（管状部材１０）の両端部の拡管部１ｚに加え、中央部に角形リングをろう付けするなどして拡管部１ｚを設けることもできる。
これにより、両端拡管型よりも熱交換要素１を強靱化することができる。
なお、中央部に限らず、同一の高さに揃えて施工された状態であれば、両端以外の箇所を拡管加工すればよい。
この場合も、各熱交換要素１の下端部側及び上端部側にベースプレート２７，３７を設ける必要がなく（図１９（ｂ），（ｃ）参照）、両端型と同様、部品点数削減等に関する効果を奏する
特に、両端及び中央拡管型の熱交換要素１によれば、高圧の熱媒体（第２の熱交換媒体）の流動を受けたとしても、たわみを最小限に抑えることができる。
【0058】
図２０は、（ａ）は、ストレート型の熱交換要素の斜視図を示し、（ｂ）は、（ａ）の熱交換要素を備えた熱交換器の内部平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）の側面図を示す。
図２０（ａ）に示すように、拡管部１ｚを設けないストレート型の熱交換要素１を採用することもできる。
この場合、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に示すように、上部と下部の２枚のベースプレート２７，３７を接合することで熱交換要素１を強靱に固定することができる。
図２０（ａ）に示すように、拡管部１ｚを設けないストレート型の熱交換要素１を採用することもできる。
この場合、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に示すように、上部と下部の２枚のベースプレート２７，３７を接合することで熱交換要素１を強靱に固定することができる。
【0059】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。
例えば、前述した実施形態では、熱交換要素１として、管状部材１０の内部に衝突板１１を設けたものを用いたが、管状部材１０の内部に衝突板１１を設けない熱交換要素１を用いることもできる。
この場合であっても、管状部材１０の内部を流通する燃焼排ガスを、管状部材１０を介して、水により冷却することができ、その引き換えに燃焼排ガスの排熱（顕熱及び潜熱）を、水に回収させることができるため、熱交換器及び統合型熱交換装置として機能する。
また、熱交換要素１を千鳥状に配列するのではなく、前後方法及び左右方向のいずれも並列に配列したり、不規則に配列することもできる。
また、前述の実施形態では、排気ガスの排出方向を垂直方向から水平方向に変更するため最上部に排気カバー６（排気口６１含む）を取り付けているが（図１，２等参照）、排気カバー６を取り外すことで、排気ガスの排出方向を垂直方向にすることもできる。
また、本発明の熱交換装置４を、給湯器（水の加熱）以外に用いることもできる。
例えば、本発明の熱交換装置４を、吸収冷凍機を循環する吸湿性水溶液を濃縮する再生器として用いることができ、この場合も燃焼排ガスの排熱を熱交換に効果的に利用することができる。
また、燃料電池の燃料である水素を天然ガス等から熱分解で生産するための改質器において、燃焼排ガスと空気や水の熱交換で排熱を回収して、回収した熱を燃料の予備加熱に再利用し、生成した凝縮水を改質器で再利用する熱交換器の例がある。
例えば、前述した実施形態では、熱交換要素１として、管状部材１０の内部に衝突板１１を設けたものを用いたが、管状部材１０の内部に衝突板１１を設けない熱交換要素１を用いることもできる。
この場合であっても、管状部材１０の内部を流通する燃焼排ガスを、管状部材１０を介して、水により冷却することができ、その引き換えに燃焼排ガスの排熱（顕熱及び潜熱）を、水に回収させることができるため、熱交換器及び統合型熱交換装置として機能する。
また、熱交換要素１を千鳥状に配列するのではなく、前後方法及び左右方向のいずれも並列に配列したり、不規則に配列することもできる。
また、前述の実施形態では、排気ガスの排出方向を垂直方向から水平方向に変更するため最上部に排気カバー６（排気口６１含む）を取り付けているが（図１，２等参照）、排気カバー６を取り外すことで、排気ガスの排出方向を垂直方向にすることもできる。
また、本発明の熱交換装置４を、給湯器（水の加熱）以外に用いることもできる。
例えば、本発明の熱交換装置４を、吸収冷凍機を循環する吸湿性水溶液を濃縮する再生器として用いることができ、この場合も燃焼排ガスの排熱を熱交換に効果的に利用することができる。
また、燃料電池の燃料である水素を天然ガス等から熱分解で生産するための改質器において、燃焼排ガスと空気や水の熱交換で排熱を回収して、回収した熱を燃料の予備加熱に再利用し、生成した凝縮水を改質器で再利用する熱交換器の例がある。
【符号の説明】
【0060】
１，１０１ 熱交換要素
１ａ 一次熱交換器における熱交換要素
１ｂ 二次熱交換器における熱交換要素
１ｚ 拡管部
１０，１１０ 管状部材
１１，１１１ 衝突板
２ 一次熱交換器
２１ 熱交換要素群
２５ サイドプレート
２６ マニホールド
２７ ベースプレート
２７ａ 開口
３ 二次熱交換器
３１ 熱交換要素群
３５ サイドプレート
３７ ベースプレート
３７ａ 開口
３６ マニホールド
４ 熱交換装置
５ 排水受け板
５ａ 開口
５ｂ 堰部
５５ 排水パイプ
６ 排気カバー
６１ 排気口
７１ 入口ヘッダ
７２ 出口ヘッダ
７３ Ｕ字管
Ａ 衝突噴流
Ｂ 旋回流
Ｃ 第１の熱交換媒体
Ｄ 第２の熱交換媒体
Ｏ 軸線
Ｗ 離間間隔
１ａ 一次熱交換器における熱交換要素
１ｂ 二次熱交換器における熱交換要素
１ｚ 拡管部
１０，１１０ 管状部材
１１，１１１ 衝突板
２ 一次熱交換器
２１ 熱交換要素群
２５ サイドプレート
２６ マニホールド
２７ ベースプレート
２７ａ 開口
３ 二次熱交換器
３１ 熱交換要素群
３５ サイドプレート
３７ ベースプレート
３７ａ 開口
３６ マニホールド
４ 熱交換装置
５ 排水受け板
５ａ 開口
５ｂ 堰部
５５ 排水パイプ
６ 排気カバー
６１ 排気口
７１ 入口ヘッダ
７２ 出口ヘッダ
７３ Ｕ字管
Ａ 衝突噴流
Ｂ 旋回流
Ｃ 第１の熱交換媒体
Ｄ 第２の熱交換媒体
Ｏ 軸線
Ｗ 離間間隔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】