JP2005326102A - 熱交換器及びこの熱交換器を用いた熱源機 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼排ガスの潜熱回収機能を併有する熱交換器の耐久性を維持しつつコンパクト化を実現し、組立工数の低減化及びシール性確保の容易化を図り得る熱交換器・熱源機を提供する。
【解決手段】 銅製の第１フィン部３１ａ及び第１チューブ３２ａにより燃焼バーナ２の顕熱回収用の第１熱交換部３ａを構成し、ステンレス製の第２フィン部３１ｂ及び第２チューブ３２ｂにより燃焼排ガスの潜熱回収用の第２熱交換部３ｂを構成する。第１フィン部と第２フィン部とを突き合わせ溶接して一体物のフィンとして第１及び第２熱交換部を備えた１つの熱交換器３とする。燃焼排ガスは、ドレン受け５２７により仕切られた第１熱交換部を通過した後に第２熱交換部に流れ、排気出口５２２から排出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼熱を受けて熱交換加熱される熱交換器であって、特に燃焼熱との一次熱交換（顕熱回収のための熱交換）に加えこの一次熱交換後の燃焼排ガスとの二次熱交換（潜熱回収のための熱交換）により燃焼排ガスからの潜熱回収をも図るための熱交換器、及び、このような熱交換器を用いた熱源機に関する。

給湯器において、一次熱交換器に加え、燃焼排ガスの排熱回収のための二次熱交換器を設けて熱交換の高効率化を図ることは、従来より提案されている（例えば特許文献１参照）。このものでは、双方の熱交換器をフィンアンドチューブ式のもので構成し、加熱対象の水を双方の熱交換器に同時に通水させている。

一方、一次熱交換器に加え燃焼排ガスの排熱（潜熱）を回収するために二次熱交換器をも備えた熱源機（いわゆる潜熱回収式熱源機）では、通常は、冷たい水をまず二次熱交換器に通水して予熱した上で、一次熱交換器に通水して熱交換加熱することが行われている。図４にその原理を例示するように、潜熱回収式熱源機１ａは、燃焼バーナ２の燃焼熱により熱交換加熱される顕熱回収用の一次熱交換器３００と、潜熱回収用の二次熱交換器４００とを缶体５００内に備え、給水管６からの入水をまず上記二次熱交換器４００に通過させて燃焼排ガスの潜熱により予熱し、次いで予熱した入水を接続管６ａにより上記一次熱交換器３００に送りこの一次熱交換器３００に通過させて燃焼バーナ２からの燃焼熱により加熱した上で、出湯管７に出湯させて給湯の用に供するようにしている。なお、缶体５００内の排気通路に沿って排気筒４０１に導かれた燃焼排ガスが、排気筒４０１内に設置された二次熱交換器４００を通過する際に燃焼排ガスの潜熱と二次熱交換器４００内の水との熱交換により二次熱交換器４００の表面等に結露が生じさせ、強酸性の排ガスドレンを発生させることになる。そして、この排ガスドレンは排気筒４０１の底壁に沿ってドレン集水管８１の入口に流入し中和槽８に流れ落とされ、中和槽８内の中和剤により中和処理された後に機外に排水されるようになっている。

具体的には、図５に缶体５ａの具体構成例を示すように、缶体５００は、燃焼バーナ２を内蔵した燃焼缶体部５０１と、一次熱交換器３００を内蔵した熱交換缶体部５０２と、排気通路５０３を内部に形成した排気通路用缶体部５０４と、二次熱交換器４００を内蔵し正面側（同図の左面側）に排気出口４０２が開口した排気筒４０１とを順に接合して構成されている。この排気筒４０１では、背面に上記排気通路５０３からの燃焼排ガスが流入する流入口４０３が形成され、底壁４０４が正面側に向けて斜め下方に傾斜されて排ガスドレンをドレン集水管８１に導くようにしている。そして、燃焼バーナ２が燃焼されると、一次熱交換器３００を通過した燃焼排ガス（図５の一点鎖線の矢印参照）が排気通路５０３に沿って流れて流入口４０３から排気筒４０１内に導かれ、この排気筒４０１内に設置された二次熱交換器４００の隙間を通過して排気出口４０１から外部に排出されることになる。

特開平９−２５０８１６号公報

ところで、潜熱回収用の二次熱交換器ではその使用により上記の如く排ガスドレンが付着することになるため、かかる二次熱交換器は一次熱交換器と同様の銅素材ではなくて耐酸性を有する素材で形成して耐久性を確保する必要がある。このような要請からも図４及び図５に図示の如く二次熱交換器４００は一次熱交換器３００とは別々に構成され、数種類の缶体部５０１，５０２，５０４及び排気筒４０１を順次接合することにより形成されている。このため、比較的多数の接合部分の存在により多大な組立工数が必要になる上に、燃焼排ガスが漏れないようにするためのシール性確保も求められ、さらに、組み立てられた缶体５ａも比較的嵩高いものとなるというような不都合を有している。

又、上記の特許文献１で提案されているように一次熱交換器と二次熱交換器とを一体もので構成する場合には、構成素材として一次熱交換における熱伝導性を優先するか、二次熱交換により発生する排ガスドレン対策のための耐酸性を優先するかの二者択一を迫られることになり、いずれを選択しても不都合を生じさせるものとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、顕熱回収に加え燃焼排ガスの潜熱回収機能を併有する熱交換器として耐久性を維持しつつコンパクト化を実現させ、かつ、組立工数の低減化及びシール性確保の容易化を図り得る熱交換器及びこのような熱交換器を用いた熱源機を提供することにある。

上記目的を達成するために、熱交換器に係る発明では、フィン及びチューブを備えたフィンアンドチューブ型の熱交換器を前提として、上記フィンの一部領域を構成する第１フィン部及びこの第１フィン部に貫通される第１チューブが共に高熱伝導性金属素材により形成された第１熱交換部と、上記フィンの他部領域を構成する第２フィン部及びこの第２フィン部に貫通される第２チューブが共に強耐酸性金属素材により形成された第２熱交換部とを備えたものとし、上記第１フィン部と第２フィン部との相対向する端縁同士を溶接結合して共用フィンとして一体にし、かつ、上記第２チューブの下流端を第１チューブの上流端に連通接続することにより、上記第１熱交換部と第２熱交換部とを一体化した（請求項１）。

この請求項１に係る発明の場合、第１熱交換部で燃焼熱との熱交換によりその顕熱回収を図り第２熱交換部で燃焼排ガスとの熱交換によりその潜熱回収を図るという２種類の用途に対し１つの熱交換器の適用で済むことになる。しかも、第１熱交換部のための第１フィン部と、第２熱交換部のための第２フィン部とを一体に溶接して共用フィンとし、それぞれのフィン部に貫通配置される第１チューブと第２チューブとを連通することにより、第１熱交換部と第２熱交換部とを一体化しているため、上記２種類の用途に対し別異の熱交換器を適用する場合と比べコンパクト化が図られる。すなわち、顕熱回収用と潜熱回収用とを個別の熱交換器に構成し両者を熱交換熱源としての燃焼排ガスを供給する排気通路や、熱交換加熱対象の水の接続管等により接続させるという従来の場合と比べ、排気通路の形成部材（排気通路用缶体部）や接続管を全て省略することが可能になり、大幅なコンパクト化が図られることになる。又、燃焼排ガスとの熱交換により第２熱交換部に排ガスドレンが付着したとしても、第２熱交換部が強耐酸性金属素材により形成されているため耐久性を損なうことはなく、熱交換効率を高効率化しつつも耐久性の維持を図ることが可能になる。さらに、顕熱回収用に適用し得る第１熱交換部と、潜熱回収用に適用し得る第２熱交換部とを共用フィンにより一体化しているため、熱交換器の組立作業の大幅な省力化や工数低減化が図られる。すなわち、従来では個別の熱交換器において各フィンとチューブとの位置決め作業等を熱交換器毎に行う必要があるところ、本願では共用フィンを整列させて位置決めさせれば、第１熱交換部用の第１チューブと、第２熱交換部用の第２チューブとの双方の貫通配置のための位置決めが完了することになる。又、個別の熱交換器とした場合に必要となる接合・連結作業等の組立工数も大幅に削減されることになる。

上記の請求項１に係る熱交換器において、高熱伝導性金属素材により形成され上記第１フィン部のみの単独で構成された単用フィンをさらに備え、一の共用フィンと、相隣接する他の共用フィンとの間であって相対向する両第１フィン部間に、少なくとも１枚の上記単用フィンを介装するようにすることができる（請求項２）。このようにすることにより、第２熱交換部において相隣接する２つの第２フィン部のフィン間隔を、上記単用フィンを介装した分だけ大きくすることが可能になる。つまり、第１熱交換部において相隣接する２つの第１フィン部のフィン間隔は上記の単用フィンを介装してもこの単用フィン自体が第１フィン部であるため所定の狭い間隔に維持させ得る一方、第２熱交換部における第２フィン部のフィン間隔を第１フィン部のフィン間隔よりも広くすることが可能となる。これにより、第２熱交換部での燃焼排ガスの潜熱回収に伴い排ガスドレンが第２フィン部に付着したとしても、第２熱交換部でのフィン間の目詰まりの発生を抑制又は防止することが可能となる。

又、上記の請求項１又は請求項２に係る熱交換器に対し、さらに周囲を覆う胴筒を備え、この胴筒を構成する板壁部分であって少なくとも上記第２フィン部に相対面する一部領域を強耐酸性金属素材により形成し、この一部領域とその他の領域との境界部を予め溶接結合して上記胴筒を構成するようにしてもよい（請求項３）。このようにすることにより、第２熱交換部で発生した排ガスドレンが胴筒側に付着したとしても、その付着する可能性のある第２フィン部に相対面している領域は強耐酸性金属素材により形成されているため、耐久性を維持させ得る。しかも、その強耐酸性金属素材により形成された領域は予め溶接結合されているため、熱交換器組立時の組立工数を増加させることもない。

一方、上記の請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器を用いた熱源機に係る発明では、燃焼熱源から燃焼排ガスの排ガス出口までの間を胴筒により構成された缶体により密閉し、上記缶体の内部に上記燃焼熱源から排ガス出口に至る燃焼排ガスの排ガス通路を横切るように上記熱交換器を配設し、上記熱交換器をその第１熱交換部が上記燃焼熱源側に、第２熱交換部が上記排ガス出口側に位置するように配置することとした（請求項４）。

この請求項４に係る発明の場合、１つの熱交換器を所定配置にするだけで、燃焼熱源からの顕熱回収による熱交換と、燃焼排ガスからの潜熱回収による熱交換とを実現して高効率の熱交換加熱を実現させることが可能になる。すなわち、第１熱交換部が燃焼熱源側に位置付けられ、第２熱交換部が排ガス出口側に位置付けられるため、第１熱交換部により上記の顕熱回収による熱交換が行われ、第２熱交換部により上記の潜熱回収による熱交換が行われることになる。これにより、熱交換器自体による上記の如き高効率の熱交換加熱を得つつも耐久性を維持し得る他に、燃焼熱源から排ガス出口までを密閉する缶体自体のサイズを大幅にコンパクト化させ得る上に、熱交換器を内蔵する熱交換缶体として１つで済むため熱源機の組立工数の低減化や接合部位の削減によりシール性確保の容易化をも図ることが可能になる（詳細は前述の請求項１に係る発明の場合の作用を参照）。

上記請求項４の熱源機においては、上記熱交換器を燃焼熱源の上側位置に配置し、上記排ガス出口を上記缶体の上部一側方位置に開口させ、第２熱交換部を第１熱交換部の上側であって上記排ガス出口に向けて一側方領域に設定し、かつ、第２熱交換部の下側位置にドレン受けを上記第１熱交換部との間を仕切るように配設するようにしてもよい（請求項５）。このようにすることにより、下位置の燃焼熱源の燃焼熱を上位置の熱交換器に作用させるという正燃焼タイプの熱源機として最もコンパクト化に寄与できる好適な構造を提供し得ることになる。すなわち、燃焼熱源からの燃焼ガスがドレン受けに沿って第１熱交換部を上側の他側方に向けて流れ、他側位置から折り返して第２熱交換部に一側方に向けて流入した後に上部一側方位置の排ガス出口から排出されることになる。従って、第１熱交換部の単に上側に第２熱交換部を位置付けて排ガス出口を缶体の上方位置に開口させる場合と比べ、缶体の上下サイズをよりコンパクト化させ得る。

以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかの熱交換器によれば、顕熱回収による熱交換加熱機能に加え燃焼排ガスの潜熱回収による熱交換加熱機能を１つの熱交換器において併有させることができる。これにより、各熱交換加熱機能を別異の熱交換器で構成する場合と比べ、熱交換器のコンパクト化及び熱交換器の組立作業の省力化・工数低減化を図ることができる。しかも潜熱回収による熱交換効率の高効率化を図りつつも特に第２熱交換部での排ガスドレンに対する耐久性の維持をも図ることができる。

特に、請求項２によれば、第１熱交換部における第１フィン部のフィン間隔を所定の狭い間隔に維持しつつ、第２熱交換部における第２フィン部のフィン間隔を第１フィン部のフィン間隔よりも広くすることができる。これにより、第２熱交換部での燃焼排ガスの潜熱回収による熱交換効率の向上を図りつつ、発生する排ガスドレンの付着に起因する第２熱交換部でのフィン間の目詰まりの発生を抑制又は防止することができるようになる。

請求項３によれば、第２熱交換部で発生した排ガスドレンが胴筒側に付着したとしても耐久性を維持させることができ、しかも、熱交換器組立時の組立工数を増加させることもない。

請求項４又は請求項５の熱源機によれば、第１熱交換部により燃焼熱源からの顕熱回収による熱交換加熱を実現させることができ、又、第２熱交換部により燃焼排ガスからの潜熱回収による熱交換加熱を実現させることができ、１つの熱交換器を所定配置にするだけで高効率の熱交換加熱を実現させることができる。これにより、熱交換器自体による高効率の熱交換加熱を得つつも耐久性を維持させることができる他に、缶体自体のサイズを大幅にコンパクト化することができる上に、熱源機の組立工数の低減化による製造コストの低減化や、接合部位の削減によるシール性確保の容易化をも図ることができるようになる。

特に請求項５によれば、下位置の燃焼熱源の燃焼熱を上位置の熱交換器に作用させるという正燃焼タイプの熱源機として最もコンパクト化させることができるようになる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器及びこの熱交換器を用いた潜熱回収式の熱源機１を示す。この熱源機１の基本的な原理は図４及び図５に示す従来の熱源機１ａと同様であり、給水管６（図４参照）からの入水をまず缶体５内に設置した燃焼熱源である燃焼バーナ２からの燃焼排ガスの潜熱回収により予熱し、次いで予熱した入水を上記燃焼バーナ２からの燃焼火炎の熱や燃焼ガスの熱（顕熱）により加熱し、その上で、出湯管７に出湯させて給湯の用に供するようになっている。また、上記の燃焼排ガスの潜熱との熱交換により生じる強酸性の排ガスドレンをドレン集水管８１の入口に流入させて中和槽８に流し落とし、中和槽８内の中和剤により中和処理した後に機外に排水させるようになっているのも上記の図４及び図５の熱源機１ａの場合と同様である。本実施形態の熱源機１が図４及び図５の熱源機１ａと異なる点は、図４及び図５の場合では一次熱交換器３００と二次熱交換器４００との互いに独立した２つの熱交換器３００，４００により顕熱の回収と潜熱の回収とを行うようにしているのに対し、本実施形態の場合には１つの熱交換器３により顕熱の回収と潜熱の回収とを行い得るようにしている点にある。

すなわち、本実施形態の熱源機１はケース１１内に缶体５を備えており、この缶体５は上記燃焼バーナ２を内蔵した燃焼缶体部５１と、熱交換器３を内蔵した熱交換缶体部５２とから構成されている。燃焼缶体部５１は下部に、熱交換缶体部５２は上部にそれぞれ配置され、互いの接合フランジ５１１，５２１が溶接等の手段により接合されている。これにより、燃焼バーナ２が送風ファン２１からの燃焼用空気の供給を受けて燃焼作動される燃焼室５３から、燃焼排ガスが排気出口５２２から外部に排出されるまでの燃焼排ガスの流路が密閉されている。また、下位置の燃焼バーナ２から上位置の熱交換器３に対し燃焼熱を作用させるという、いわゆる正燃焼タイプに構成されている。

上記熱交換缶体５２は図２にも示すように熱交換器３の一部を構成する胴筒５２３と、下端開口周囲の上記接合フランジ５２１と、上端から上部前側にかけて開口する上部開口に沿った接合フランジ５２４と、排気出口５２２を形成する排気出口構成部材５２５と、天壁５２６（図２では省略）とから形成されている。そして、熱交換缶体５２は、排気出口構成部材５２５と、天壁５２６とが上記接合フランジ５２４に対しビス止め等の手段により接合されて形成されている。

一方、上記熱交換器３は、多数のフィン３１，３１，…と、これらのフィン３１，３１，…を囲む上記胴筒５２３と、上記フィン３１，３１，…及び胴筒５２３を貫通する所定数のチューブ３２，３２，…とから構成されている。上記各フィン３１は、高熱伝導性金属素材（例えば銅板材）により形成された所定形状の第１フィン部３１ａと、強耐酸性金属素材（例えばステンレス板材）により形成された所定形状の第２フィン部３１ｂとを突き合わせた状態で接合することにより１枚の一体物とされたものであり、本願の特許請求の範囲における「共用フィン」を構成するものである。なお、各フィン３１や胴筒５２３に形成された貫通孔（図２参照）は上記各チューブ３２を貫通配置するためのものである。

上記第１フィン部３１ａは、排気出口５２２のある側である前側（図１の左側）の上端において排気出口５２２に向けて斜め下る傾斜縁３１１ａと、この傾斜縁３１１ａの後側位置から上に立ち上がる前端縁３１２ａとを備えている。一方、上記第２フィン部３１ｂは、その前側の下端において上記傾斜縁３１１ａと相対向する傾斜縁３１１ｂと、この傾斜縁３１１ｂの後側位置から上に立ち上がる後端縁３１２ｂとを備えている。そして、第１フィン部３１ａと第２フィン部３１ｂとは、その両傾斜縁３１１ａ，３１１ｂ間に所定幅の隙間を隔てた状態で、相対向する端縁同士である上記の前端縁３１２ａと後端縁３１２ｂとが突き合わせ溶接により互いに接合固定されて、全体として矩形のフィン３１として一体化されている。この突き合わせ溶接は、第１フィン部３１ａと、第２フィン部３１ｂとを一体化できればよく、燃焼排ガスの漏れ防止等の要求はないため、前端縁３１２ａ及び後端縁３１２ｂの全長に亘る溶接でなくても、所定ピッチ毎の点溶接により行ってもよく、さらに、溶接ではなくてロウ付けによる突き合わせ接合でもよい。

上記のチューブ３２，３２，…としては、各フィン部３１ａ，３１ｂの場合と同様に、高熱伝導性金属素材（例えば銅板材）により形成された第１チューブ３２ａと、強耐酸性金属素材（例えばステンレス板材）により形成された第２チューブ３２ｂとの２種類が用いられている。そして、上記第１フィン部３１ａの領域には第１チューブ３２ａ，３２ａ，…が貫通配置され、上記第２フィン部３１ｂの領域には第２チューブ３２ｂ，３２ｂ，…が貫通配置されている。上記第１フィン部３１ａに貫通配置された第１チューブ３２ａ，３２ａ，…は胴筒５２３の外側でＵの字状の曲がり管（図示省略）が接続されて１本の連続した管路とされ、また、上記第２フィン部３１ｂに貫通配置された第２チューブ３２ｂ，３２ｂ，…も胴筒５２３の外側で上記と同様の曲がり管（図示省略）が接続されて１本の連続した管路とされている。加えて、連続管路とされた第２チューブ３２ｂ，３２ｂ，…の下流端と、同様に連続管路とされた第１チューブ３２ａ，３２ａ，…の上流端とが上記と同様の曲がり管（図示省略）により接続されており、両者により熱交換器３を通る１本の連続した管路が形成されている。そして、上記の連続管路とされた第２チューブ３２ｂ，３２ｂ，…の上流端に対し給水管６（図４参照）の下流端が連通接続される一方、上記の連続管路とされた第１チューブ３２ａ，３２ａ，…の下流端に対し出湯管７（図４参照）の上流端が連通接続されている。

上記の各フィン３１において第１フィン部３１ａの傾斜縁３１１ａと、第２フィン部３１ｂの傾斜縁３１１ｂとの間の隙間には、第２フィン部３１ｂ等と同様の強耐酸性金属素材により形成された板状のドレン受け５２７が挿入されている。このドレン受け５２７は、各第２チューブ３２ｂや第２フィン部３１ｂの表面から滴下する排ガスドレンを受けて排ガス集水管８１まで集水させる役割と、第１フィン部３１ａが位置する空間と第２フィン部３１ｂが位置する空間との間を仕切りかつ燃焼バーナ２から排気出口５２２までに至る燃焼排ガスの流れを案内する排ガス通路５４を区画形成する役割とを共に果たすようになっている。上記排ガス通路５４による燃焼排ガスの流れについて、より詳細に説明すると、図１に一点鎖線の矢印で示すように燃焼バーナ２からの燃焼ガスもしくは燃焼排ガスはまず上記第１フィン部３１ａが位置する空間に流れ、ドレン受け５２７の下面に案内されて後側に導かれた後、前端縁３１２ａと後端縁３１２ｂとの接合位置であるドレン受け５１７後側の連通開口５４１から第２フィン部３１ｂが位置する空間に流入し、そして、排気出口５２２から外部に排出されることになる。なお、本実施形態では、上記ドレン受け５２７を排気出口構成部材５２５と一体に形成した例を図示しているが、これに限らず、単独の部材として形成してもよい。

また、上記胴筒５２３においても、上記の第１フィン部３１ａと第２フィン部３１ｂとで異なる素材が適用されているのと同様に、胴筒５２３を構成する板壁部分であって上記第２フィン部３１ｂと相対面することになる一部領域５２３ｂが強耐酸性金属素材（例えばステンレス板材）により形成され、この一部領域５２３ｂ以外の他の領域の胴筒５２３は高熱伝導性金属素材（例えば銅板材）により形成されている。上記の一部領域５２３ｂと他の領域との境界部は例えばレーザ溶接等の溶接手法により全長に亘り突き合わせ溶接が行われて予め互いに接合されている。つまり、内部からの燃焼排ガスの漏れを防止する必要があるからであり、又、予め接合しておくことにより後の組立時の接合作業を省略するようにするためである。加えて、上記の第２フィン部３１ｂと相対面することになる排気出口構成部材５２５も上記と同様の強耐酸性金属素材により形成されている。

以上の缶体５２及び熱交換器３の組立は次のようにして炉中ロウ付けにより行われる。すなわち、上記の領域５２３ｂが予め溶接により接合された胴筒５２３を用いた熱交換缶体部５２に対し、予め溶接等により第１フィン部３１ａと第２フィン部３１ｂとが一体化された所定枚数のフィン３１，３１，…を上から差し入れて所定位置で仮止めし、この状態で、横から第１チューブ３２ａ，３２ａ，…及び第２チューブ３２ｂ，３２ｂ，…を貫通させ、端部に曲がり管を接続する。そして、各接続部位に所定のロウ材をセットしてから全体をコンベア等により所定の高温に加熱した炉内に入れ、ロウ材を溶融させて各接続部位のロウ付けを同時に行い全体を一体化させる。この後、ドレン受け部材５２７の差し込み、排気出口構成部材５２５の接合、天壁５２６の接合、及び、燃焼缶体部５１との接合を行う。

以上の熱交換器３の内で、各フィン３１の第１フィン部３１ａと、これに貫通配置された第１チューブ３２ａとによって第１熱交換部３ａが構成され、第２フィン部３１ｂと、これに貫通配置された第２チューブ３２ｂとによって第２熱交換部３ｂが構成されている。上記第２チューブ３２ｂには給水管６からの入水が先に流され、この入水が第２熱交換部３ｂにおける燃焼排ガスの潜熱回収により予熱され、次いで、予熱された入水が上記第１チューブ３２ａに流され、この入水が第１熱交換部３ａにおいて燃焼バーナ２からの燃焼熱により加熱されることになる。つまり、上記第１熱交換部３ａが図５の従来の熱源機１ａにおける一次熱交換器３００の役割を果たし、上記第２熱交換部３ｂが同熱源機１ａにおける二次熱交換器４００の役割を果たすことになる。

本実施形態の場合、第１熱交換部３ａにおいて燃焼バーナ２の燃焼熱により熱交換加熱することができ、第２熱交換部３ｂにおいて燃焼排ガスの潜熱回収により予熱することができ、１つの熱交換器３によって燃焼バーナ２を熱源として高い熱交換効率を実現させることができる。しかも、第１熱交換部３ａが高熱伝導性金属素材により形成されているためこの第１熱交換部３ａにおける熱交換加熱を効率よく行うことができると共に、第２熱交換部３ｂが強耐酸性金属素材により形成されているため燃焼排ガスの潜熱回収により発生する排ガスドレンが付着しても熱交換器３としての耐久性を維持することができる。

加えて、一次熱交換器３００と二次熱交換器４００とを個別に構成し両者間を排気通路用缶体部５０４で連結するという図５の構成と比して、特に排気通路用缶体部５０４を不要にして省略することができ、缶体５全体として大幅なコンパクト化を図ることができ、これにより、熱源機１全体の大幅なコンパクト化を実現させることができる。その上に、組立作業においては、上記の排気通路用缶体部５０４等の省略化により接合部位を大幅に削減して組立工数の低減化、及び、その低減化に伴いシール性確保の容易化を図ることができる。又、第１フィン部３１ａ及び第２フィン部３１ｂが一体に溶接されたフィン３１を用いてるため、このフィン３１，３１，…を所定配置にするだけで、各第１チューブ３２ａを貫通配置するため孔の位置決めと、各第２チューブ３２ｂを貫通配置するための孔の位置決めとの双方を同時に完了させることができる。つまり、第１熱交換部３ａの組立のための位置決め作業と、第２熱交換部３ｂの組立のための位置決め作業とを、共用フィンである各フィン３１についての一つの位置決め作業により同時に完了させることができ、従来の如く一次熱交換器３００と二次熱交換器４００との二つの組立のために行う必要のあった個別の作業を省力化することができる。以上の如き組立作業の工数低減化や省力化に加え、従来の一次熱交換器３００と二次熱交換器４００とを互いに連結していた接続管６ａ（図４参照）の省略化とも相俟って製造コストの大幅な低減化を図ることができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、フィン３１，３１，…として、その全てを第１フィン部３１ａ及び第２フィン部３１ｂの双方で構成したものを用いて熱交換器３を構成しているが、これに限らず、一部のフィンを第１フィン部３１ａのみで構成するようにしてもよい。つまり、図３に示すように、第１フィン部３１ａ及び第２フィン部３１ｂの双方を一体にして構成したフィン（共用フィン）３１と、第２フィン部３１ｂを省略して高熱伝導性金属素材製の第１フィン部３１ａのみで構成した単用フィン３０とを交互に配置するようにしてもよい。このようにすることにより、第２熱交換部３ｂを構成する第２フィン部３１ｂのフィン間隔を第１熱交換部３ａを構成する第１フィン部３１ａのフィン間隔よりも大きくすることができ、排ガスドレンの付着等による第２熱交換部３ｂでのフィン間の目詰まりの発生を抑制又は防止することができるようになる。なお、図３では１枚の単用フィン３０を介装した例を図示しているが、これに限らず、第２熱交換部３ｂで必要となる又は好ましいフィン間隔に対応して２枚以上の単用フィン３０を相隣接する両フィン３１，３１間に介装させるようにしてもよい。

上記実施形態では、いわゆる正燃焼タイプの熱源機１に対し第１熱交換部３ａ及び第２熱交換部３ｂを一体化した熱交換器３を適用した例を示したが、本発明の熱交換器を逆燃焼タイプの熱源機に適用することもできる。この場合には、燃焼バーナを缶体の上側に配置し、この燃焼バーナの下側に熱交換器を配置して逆燃焼タイプに構成し、その際、第１熱交換部が燃焼バーナ側（つまり上側）に位置し、第２熱交換部が排気出口側（つまり下側又は下横側）に位置するように熱交換器を配置すればよい。この場合には、排ガスドレンが発生する第２熱交換部が第１熱交換部よりも下位置となるため、上記実施形態の如きドレン受け５２７を不要にすることもできる。なお、この逆燃焼タイプの場合も、上記実施形態の正燃焼タイプと同様に、燃焼排ガスが流される上流側に第１熱交換部を、下流側に第２熱交換部をそれぞれ配置すればよいことになる。

本発明の実施形態を示す縦断面説明図である。 図１の熱交換缶体部の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における拡大断面説明図である。 従来の熱源機の原理を示す模式図である。 図４の具体構成例を示す図１相当図である。

符号の説明

１ 熱源機
２ 燃焼バーナ（燃焼熱源）
３ 熱交換器
３ａ 第１熱交換部
３ｂ 第２熱交換部
３０ 単用フィン
３１ フィン（共用フィン）
３１ａ 第１フィン部
３１ｂ 第２フィン部
３２ チューブ
３２ａ 第１チューブ
３２ｂ 第２チューブ
５２ 熱交換缶体（缶体）
５４ 排ガス通路
５２２ 排ガス出口
５２３ 胴筒
５２３ｂ 胴筒の一部領域
５２７ ドレン受け

Claims (5)

1. フィン及びチューブを備えたフィンアンドチューブ型の熱交換器であって、
   上記フィンの一部領域を構成する第１フィン部及びこの第１フィン部に貫通される第１チューブが共に高熱伝導性金属素材により形成された第１熱交換部と、上記フィンの他部領域を構成する第２フィン部及びこの第２フィン部に貫通される第２チューブが共に強耐酸性金属素材により形成された第２熱交換部とを備え、
   上記第１熱交換部と第２熱交換部とは、上記第１フィン部と第２フィン部とが相対向する端縁同士で溶接結合されて共用フィンとして一体にされ、かつ、上記第２チューブの下流端が第１チューブの上流端に連通接続されることにより、一体化されている
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   高熱伝導性金属素材により形成され上記第１フィン部のみの単独で構成された単用フィンをさらに備え、
   一の共用フィンと、相隣接する他の共用フィンとの間であって相対向する両第１フィン部間に、少なくとも１枚の上記単用フィンが介装されている、熱交換器。
3. 請求項１又は請求項２に記載の熱交換器であって、
   周囲を覆う胴筒をさらに備え、
   この胴筒を構成する板壁部分であって少なくとも上記第２フィン部に相対面する一部領域が強耐酸性金属素材により形成され、この一部領域とその他の領域との境界部が予め溶接結合されて上記胴筒が構成されている、熱交換器。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱交換器を用いた熱源機であって、
   燃焼熱源から燃焼排ガスの排ガス出口までの間が胴筒により構成された缶体により密閉され、
   上記缶体の内部に上記燃焼熱源から排ガス出口に至る燃焼排ガスの排ガス通路を横切るように上記熱交換器が配設され、
   上記熱交換器はその第１熱交換部が上記燃焼熱源側に、第２熱交換部が上記排ガス出口側に位置するように配置されている
   ことを特徴とする熱源機。
5. 請求項４に記載の熱源機であって、
   上記熱交換器が燃焼熱源の上側位置に配置され、
   上記排ガス出口が上記缶体の上部一側方位置に開口され、
   第２熱交換部が第１熱交換部の上側であって上記排ガス出口に向けて一側方領域に設定され、かつ、第２熱交換部の下側位置にドレン受けが上記第１熱交換部との間を仕切るように配設されている、熱源機。

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