JP2006153375A - 熱交換装置および燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器のコンパクト性の劣化やコストアップを招くことなく、効率的に熱交換を行える熱交換装置と燃焼装置を提供する。
【解決手段】 例えばバーナ１から発生する燃焼ガスが流通する経路に沿って、燃焼ガスの熱を受ける受熱流体を通す管路を備えた複数段の熱交換器（例えばメインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６）を互いに間隔を介して配置し、直列に接続する。燃焼ガスの流れの最も下流側に位置する最終段の熱交換器を潜熱回収用熱交換器６として裸管路３６により形成する。複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通径路の少なくとも一つに設けられる、燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域７の少なくとも一つに、燃焼ガスの流れを整流する整流手段３を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば給湯器、ボイラー、吸収式冷温水機、ガスエンジン装置、ガスタービン装置、燃料電池等に適用され、燃焼ガスの熱を受けて熱交換を行う熱交換装置および、その熱交換装置と燃焼手段とを備えた燃焼装置に関するものである。

図５には、燃焼装置である給湯器の一例が模式図により示されており、従来、この図に示すような燃焼装置が様々に提案されている（例えば特許文献１参照。）。

同図に示すように、器具ケース４０内に設けられた燃焼室２０内には、燃焼手段としてのバーナ１が配置され、このバーナ１にはバーナ１に燃料を供給する燃料供給通路であるガス管４２が接続され、このガス管４２にはバーナ１への燃料供給・停止を制御するための開閉弁（図示せず）と、バーナ１への供給燃料量を弁開度でもって制御することができる比例弁（図示せず）とが介設されている。

バーナ１の下方側には、バーナ１の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン５が設けられている。この給湯器は、燃焼ファン５の回転によって外部より吸気する空気をバーナ１に送り、この空気と、ガス管４２を通って供給されるガスとによってバーナ燃焼を行い、かつ、バーナ燃焼により生じた燃焼ガスを、燃焼ファン５の回転によって、燃焼室２０から排気口８側に送って排気する。

上記バーナ１の上側には、複数段（ここでは２段）の熱交換器４，６が互いに間隔を介して配置されている。図５において、熱交換器は、バーナ１の燃焼ガス中の顕熱を回収するメインの熱交換器（一次熱交換器）４と、このメインの熱交換器４よりも前記燃焼ガスの流れの下流側に設けられて、燃焼ガスの顕熱および潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）６との２つの熱交換器である。それぞれの熱交換器４，６は、バーナ１の燃焼ガスの熱を受ける受熱流体としての水を通す金属製等の管路３４，３６を備えている。

潜熱回収用熱交換器６の下側には、該潜熱回収用熱交換器６で発生するドレンを外部へ排出するための適宜のドレン排出手段が設けられている。この図に示す給湯器においては、ドレン排出手段として、ドレンの受け皿４３と、この受け皿４３に接続されたドレン管４４が設けられている。このドレン管４４の先端側は器具ケース４０の外に導出され、受け皿４３にたまった凝縮水の水滴（ドレン排水）を外部へ排出する構成となっている。

前記潜熱回収用熱交換器６の入り口側には、水供給源から水を導くための給水管４６が接続されており、潜熱回収用熱交換器６の出口側とメインの熱交換器４の入り口側は、接続管４８を介して接続されている。また、メインの熱交換器４の出口側には給湯管４７が接続されている。

なお、図５は、給湯器を模式的に示しており、給水管４６、給湯管４７、接続管４８をそれぞれ線状に示しているが、図６に示すように、これら給水管４６、給湯管４７、接続管４８と熱交換器４，６を形成する管路３４，３６とは連通した管路であり、熱交換器４，６を形成する管路３４，３６の外周面には、それぞれ、互いに間隔を介して立設配置された板状のフィン３５，３７が設けられている。

また、通常、前記給水管４６には、給水管４６から供給されて潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の入水温度を検出する入水サーミスタ（図示せず）と、潜熱回収用熱交換器６へ流れ込む水の流量を検出する水量センサ（図示せず）とが設けられており、また、給湯管４７には流れ出る湯の温度を検出することができる出湯サーミスタ（図示せず）が設けられている。

バーナ１の燃焼制御と、燃焼ファン５の回転制御は、前記各センサの検出信号に基づき、燃焼制御装置（図示せず）により、予め与えられたシーケンスプログラムにしたがって行われており、前記の如く、ガス管４２から供給されるガスと燃焼ファン５により送られる空気とによってバーナ１の燃焼が行われ、それにより、給水管４６から潜熱回収用熱交換器６とメインの熱交換器４を順に通って作り出された湯は、給湯管４７を介して台所等の給湯場所に導かれて出湯が行われる。

なお、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器において、バーナ１からの高温の燃焼ガスは、例えば図５の破線矢印に示すように、途中で流れ方向を変えながら燃焼室内２０を通過する。つまり、潜熱回収用熱交換器６をメインの熱交換器４の上側に配置し、潜熱回収用熱交換器６の下にドレンの受け皿４３を設けることから、燃焼ガスは、バーナ１の上側からメインの熱交換器４の配設領域を通り、受け皿４３の下側を通って、潜熱回収用熱交換器６の配置領域側に水平方向側から入り込むことになり、メインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６の間の燃焼ガス流通経路に、燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域７が形成される。潜熱回収用熱交換器６の配設領域を通った燃焼ガスは、排気口８側から排気される。

上記燃焼ガスの通過に伴い、燃焼ガスがメインの熱交換器４を通過する間に、燃焼ガスとメインの熱交換器４に供給される水との間で熱交換が行われ、燃焼ガスの顕熱が回収される。また、メインの熱交換器４を通過した燃焼ガスを潜熱回収用熱交換器６に供給し、この潜熱回収用熱交換器６を通る給水との間で熱交換することで、燃焼ガスの顕熱および潜熱が回収される。

この潜熱の回収は、水蒸気を含んだ燃焼ガスを飽和温度以下の低温伝熱面に接触させて燃焼ガス中の水蒸気を凝縮させることにより行われる。すなわち、水蒸気が凝縮する際に発生する凝縮潜熱を回収するものであり、通常は、燃焼ガスとして給湯器等の燃焼系の外に排出されてしまう燃焼ガスの水蒸気の持つエンタルピーを回収するものである。

このように、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器においては、給水管４６から潜熱回収用熱交換器６内の水管を通る水は、バーナ１の燃焼による燃焼ガスが潜熱回収用熱交換器６を通るときに、燃焼ガス中の水蒸気が保有している潜熱を奪って（潜熱を回収して）温度を高め、さらにメインの熱交換器４を通るときに、バーナ１の燃焼火力でもって加熱されて設定温度の湯が作り出されるので、バーナ１によって効率の良い加熱ができる。

つまり、潜熱回収用熱交換器６を設けることにより、例えば給湯器においては、高位発熱量（総発熱量）ベースで熱効率が約９０％以上に達し、潜熱回収用熱交換器６が設けられていない通常の給湯器に比べ、高い熱効率が達成される。

特開２０００−３０１１６７

ところで、上記のような給湯器を始めとし、バーナ１等の燃焼手段の燃焼ガスの熱交換を行う熱交換装置は、一般に、フィン付き管路の熱交換器を有しており、このようなフィン付き管路は、管路表面外周に板状フィン等を設置しているので、フィンの無い管路（裸管路）に比べて伝熱面積が拡大され、同径の裸管路を適用した場合に比べて熱交換量（回収熱量）を増加させることができる。

しかしながら、潜熱回収用熱交換器６での伝熱現象は、通常の顕熱を回収する熱交換器での対流伝熱による顕熱回収用熱交換に加え、燃焼ガス中の水蒸気の凝縮を伴う凝縮伝熱による潜熱回収熱交換が行われるので、この凝縮伝熱の際、伝熱面となるフィン表面や管路表面に生成される凝縮水が、例えば図７に示すように、隣り合うフィン３７の間に表面張力により滞留してしまう傾向がある。

このように、凝縮水がフィン３７の間に滞留し、伝熱面表面が凝縮水により覆われてしまうと、新たな燃焼ガス中の水蒸気の凝縮が阻害され、凝縮伝熱を抑制してしまうので、せっかくフィン３７の設置により伝熱面積の拡大を講じたとしても、潜熱回収用熱交換器６の伝熱性能が低下してしまうことになる。

そこで、所要の潜熱回収を行うために、滞留凝縮水の影響を考慮して、さらに伝熱面積を増やすことが考えられるが、そのために、熱交換器の管路３６の径を太くしたり、管路３６を長くしたりすることは、機器のコンパクト性の劣化やコストアップにつながってしまうといった問題が生じる。

本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、機器のコンパクト性の劣化やコストアップを招くことなく、効率的に熱交換を行える熱交換装置とその熱交換装置を備えた熱効率の高い燃焼装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の熱交換装置は、燃焼ガスが流通する経路に沿って、前記燃焼ガスの熱を受ける受熱流体を通す管路を備えた複数段の熱交換器が互いに間隔を介して配置され、該複数段の熱交換器のうち燃焼ガスの流れの最も下流側に位置する最終段の熱交換器は前記燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と成して該潜熱回収用熱交換器は前記受熱流体を通す裸管路により形成されており、前記潜熱回収用熱交換器の受熱流体流出側が該潜熱回収用熱交換器の上流側に位置する上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されるという如く、下段側の熱交換器の受熱流体流出側がその上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されて複数段の熱交換器が直列に接続され、該複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通径路の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域があり、該流れ方向変化領域の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れを整流する整流手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明の熱交換装置は、上記第１の発明の構成に加え、前記熱交換器は燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器と、該メインの熱交換器の下段側に接続された潜熱回収用熱交換器とから成り、該潜熱回収用熱交換器と前記メインの熱交換器との間の燃焼ガス流通経路に流れ方向変化領域があり、該流れ方向変化領域に整流手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明の熱交換装置は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記整流手段は燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減する偏り低減手段により形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第４の発明の熱交換装置は、上記第１または第２の発明の構成に加え、整流手段は燃焼ガスのせき止め効果の圧力損失を与えることにより燃焼ガスの燃焼ガス流通経路断面上での流量を均一化する圧損付与手段により形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第５の発明の燃焼装置は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の熱交換装置と、燃焼手段とを有し、該燃焼手段の燃焼により発生する燃焼ガスの熱交換を前記熱交換装置により行う構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第６の発明の燃焼装置は、上記第５の発明の構成に加え、前記受熱流体は水とし、該水を燃焼手段により加熱して給湯先に給湯する給湯器とした構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明の熱交換装置によれば、燃焼ガスが流通する経路に沿って、互いに間隔を介して複数段に配置された熱交換器のうち、燃焼ガスの流れの最も下流側に位置する最終段の熱交換器は前記燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と成しているが、この潜熱回収用熱交換器は燃焼ガスの熱を受ける受熱流体を通す裸管路により形成されており、潜熱回収用熱交換器をフィン付き管路により形成する場合に比べ、装置のコンパクト化とコストダウンとを図ることができる。

また、本発明の熱交換装置は、前記潜熱回収用熱交換器の受熱流体流出側が該潜熱回収用熱交換器の上流側に位置する上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されるという如く、下段側の熱交換器の受熱流体流出側がその上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されて複数段の熱交換器が直列に接続され、該複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通径路の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域を有している。

なお、潜熱回収用熱交換器は、燃焼ガスの流れの最も下流側に位置するので、一般に、熱交換装置の上部側に配置され、かつ、通常、潜熱回収用熱交換器の下側には、該潜熱回収用熱交換器で発生するドレンを外部へ排出するための適宜のドレン排出手段が設けられるので、前記複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通経路の少なくとも一つ（一般には、潜熱回収用熱交換器への燃焼ガスの導入部を含む箇所）には、燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域がある。

そして、この流れ方向変化領域においては、燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りが生じ、流量が不均一になるので、この流れ方向変化領域を通過した燃焼ガスがそのまま、潜熱回収用熱交換器側に流入すると、潜熱回収用熱交換器を形成する管路（受熱流体を通す管路）の配置位置によって、管路を通過する燃焼ガスの量が異なり、管路による潜熱回収の熱交換量にも分布が生じることになる。そうなると、例えば燃焼ガスの流入量が極端に少ない領域に配置された管路においては、潜熱回収があまり行われないといった現象が生じ、効率的な潜熱回収が行われない。

それに対し、本発明の熱交換装置においては、前記流れ方向変化領域の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れを整流する整流手段が設けられているので、該整流手段によって燃焼ガスの流れが整流することにより、潜熱回収用熱交換器を形成する管路による潜熱回収の熱交換量の分布を低減でき、潜熱回収用熱交換器による潜熱回収の熱交換効率を向上できる。

つまり、本発明のように、潜熱回収用熱交換器を裸管路により形成すると、その伝熱面積は、フィン付きの管路に比べて小さくはなるものの、上記のように、燃焼ガスの流れの整流によって熱交換効率を向上できるので、本発明の熱交換装置は、熱交換効率を高くでき、かつ、潜熱回収用熱交換器を裸管路により形成することによる、コンパクト化と低コスト化も実現できる。

また、本発明の熱交換装置において、熱交換器は燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器と、該メインの熱交換器の下段側に接続された潜熱回収用熱交換器とから成り、該潜熱回収用熱交換器と前記メインの熱交換器との間の燃焼ガス流通経路に流れ方向変化領域があり、該流れ方向変化領域に整流手段が設けられている構成においては、潜熱回収用熱交換器と前記メインの熱交換器との間の流れ方向変化領域に整流手段を設けることにより、潜熱回収用熱交換器側に流入する燃焼ガスを整流でき、潜熱回収の熱交換効率を向上できる。

さらに、本発明の熱交換装置において、整流手段は燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減する偏り低減手段により形成されている構成によれば、整流手段が燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減することにより、上記効果を的確に発揮できる。

さらに、本発明の熱交換装置において、整流手段は燃焼ガスのせき止め効果の圧力損失を与えることにより燃焼ガスの燃焼ガス流通経路断面上での流量を均一化する圧損付与手段により形成されている構成によれば、整流手段が燃焼ガスの燃焼ガス流通経路断面上での流量を均一化することにより、上記効果を的確に発揮できる。

さらに、本発明の燃焼装置によれば、該燃焼手段の燃焼により発生する燃焼ガスの熱交換を前記本発明の熱交換装置により行うことにより、潜熱回収用熱交換器による潜熱回収の熱交換効率を向上できるので、熱効率が高く、コンパクトで低コストの燃焼装置を実現できる。

さらに、本発明の燃焼装置において、受熱流体は水とし、該水を燃焼手段により加熱して給湯先に給湯する給湯器とした構成によれば、熱効率が高く、コンパクトで低コストの給湯器を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。

図１には、本発明に係る燃焼装置の一実施形態例の構成が模式的に示されている。同図に示すように、本実施形態例の燃焼装置は、図５に示した従来例のように、潜熱回収用熱交換器６を備えた給湯器であり、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、燃焼室２０内の燃焼ガスが流通する経路に沿ってメインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６とを備えた熱交換装置を、以下のような特徴的な構成としたことである。

すなわち、本実施形態例は、潜熱回収用熱交換器６を裸管路の管路３６により形成し、かつ、潜熱回収用熱交換器６とメインの熱交換器４との間の流れ方向変化領域７に燃焼ガスの流れを整流する整流手段３を設けた特徴的な構成を有している。

整流手段３は、燃焼ガスが燃焼室２０内の角部に回り込まないように角部近傍領域に斜めに設けた整流板２により形成されており、この整流板２は、燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減する偏り低減手段と成している。この整流手段３を設けることにより、本実施形態例では、図２の矢印に示すように、流れ方向変化領域７に流れ込んできた燃焼ガスが、整流手段３に当たって拡散され、燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りが低減される。

したがって、本実施形態例では、潜熱回収用熱交換器６を形成する管路３６による潜熱回収の熱交換量の分布を低減でき、潜熱回収用熱交換器６による潜熱回収の熱交換効率を向上できる。

図３には、本実施形態例に適用した整流手段３による熱効率向上効果を立証するために、図１の模式図に示す給湯器と、図１の給湯器に設けられている整流手段３を省略した場合とにおいて、潜熱回収用熱交換器６の伝熱面積と給湯器の熱効率との関係を実験により求めた結果が示されている。この実験では、潜熱回収用熱交換器６を形成する裸管路（管路３６）の径を、Ｄ、１．１７Ｄ、１．３３Ｄ（単位はｍｍ）と、３種類変化させている。

図３の▲が整流手段３を設けた場合の結果であり、●が整流手段３を省略した場合の結果である。また、破線Ａは、従来から、潜熱回収用熱交換器を備えた給湯器に求められる熱効率の目安を示しており、目標値となる熱効率である。

この図から明らかなように、潜熱回収用熱交換器６を形成する管路３６の径を拡大していくと、伝熱面積の増加に伴い、回収熱量が増加し、熱効率が上昇する傾向が現れているが、整流手段３を設けない場合では、伝熱面積を１．３３Ａ（ｍ^２）としても、給湯器の熱効率が目標熱効率に達しない。仮に、管路３６の径を拡大することによって潜熱回収型給湯器の目標熱効率を得るためには、１．５Ａ（ｍ^２）程度以上となるまで、管路３６の径を拡大しなければならない。

それに対し、整流手段３を設けると、伝熱面積Ａ（ｍ^２）、つまり、最小の径Ｄ（ｍｍ）の管路３６を用いた場合でも、給湯器の熱効率が目標熱効率に達する。そして、この場合も、潜熱回収用熱交換器６を形成する管路３６の径を拡大していくと、伝熱面積の増加に伴い、回収熱量が増加し、熱効率が上昇する傾向が現れており、熱効率のさらなる向上を実現できることが分かった。

以上のように、本実施形態例の燃焼装置によれば、上記特徴的な構成の熱交換装置を有しており、燃焼室２０内の流れ方向変化領域７に整流手段３を設けることにより、給湯器の高熱効率化を実現でき、かつ、潜熱回収用熱交換器６の管路３６を裸管路により形成することにより、熱交換装置および給湯器のコンパクト化と低コスト化とを実現できる。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な態様を採り得る。例えば、流れ方向変化領域７に設ける整流手段３の形態は、特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、図４に、その例が示されている。

図４（ａ）は、互いに異なる長さの平板部材９を上下方向に互いに間隔を介して配列して整流手段３を形成したものであり、平板部材９の先端側が、その配列によって弧を描くように配列されている。このような整流手段３を設けた場合、燃焼ガスは、平板部材９によって、燃焼室２０の角部側に流れることを押さえられ、図の矢印のように、曲がりながら潜熱回収用熱交換器６側に流入する。

また、図４（ｂ）は、互いに異なる長さの曲板部材（案内板）１０を互いに間隔を介して配列して整流手段３を形成したものであり、このような整流手段３を設けた場合、燃焼ガスは、図の矢印のように、曲板部材１０の間を曲板部材１０に沿って流れ、曲がりながら潜熱回収用熱交換器６側に流入する。

これら図４（ａ）、（ｂ）に示す整流手段３は、上記実施形態例に設けた整流手段３と同様に、燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減する偏り低減手段である。

また、図４（ｃ）〜（ｅ）に示す例は、燃焼ガスのせき止め効果の圧力損失を与えることにより、潜熱回収用熱交換器６側に流れる燃焼ガスの燃焼ガス流通経路断面上での流量を均一化する圧損付与手段により整流手段３を形成している。図４（ｃ）における圧損付与手段は、例えば金属板等にガス挿通孔を互いに間隔を介して設けたパンチ板１１、図４（ｄ）における圧損付与手段は、セラミックス等の多孔質材料１２、図４（ｅ）における圧損付与手段は、ハニカム格子等の複数の細管路（流路）により構成される部材１３である。

これら図４に示した各例のような整流手段３を設けた場合も、上記実施形態例と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施形態例では、燃焼装置は給湯器としたが、本発明の燃焼装置は給湯器とは限らず、例えばメインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６とを備えた風呂釜や、給湯器と風呂釜の両方の機能を備えた複合給湯器としてもよい。

さらに、上記実施形態例は、ガス燃焼式の燃焼装置としたが、燃焼装置は石油燃焼式の燃焼装置でもよい。

さらに、上記実施形態例の燃焼装置に適用した熱交換装置は、メインの熱交換器４と潜熱回収用熱交換器６とを備えた熱交換装置としたが、熱交換装置は、３段以上の複数段の熱交換装置を有する装置としてもよい。

つまり、本発明の熱交換装置は、燃焼ガスが流通する経路に沿って、前記燃焼ガスの熱を受ける受熱流体を通す管路を備えた複数段の熱交換器が互いに間隔を介して配置され、該複数段の熱交換器のうち燃焼ガスの流れの最も下流側に位置する最終段の熱交換器は前記燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器６と成し、潜熱回収用熱交換器６の受熱流体流出側が該潜熱回収用熱交換器６の上流側に位置する上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されるという如く、下段側の熱交換器の受熱流体流出側がその上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されて複数段の熱交換器が直列に接続されている熱交換装置に適用される。

そして、本発明の熱交換装置は、上記構成の熱交換装置において、潜熱回収用熱交換器６を上記実施形態例のような裸管路により形成し、複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通径路の少なくとも一つに設けられる流れ方向変化領域７の、少なくとも一つに、燃焼ガスの流れを整流する整流手段３を設けて形成される。

また、本発明の燃焼装置は、この構成を有する熱交換装置と燃焼手段とを有して、燃焼手段の燃焼により発生する燃焼ガスの熱交換を前記熱交換装置により行う構成を有していればよく、燃焼手段も上記実施形態例に適用したバーナ１以外に、ガスエンジン、ガスタービン燃焼器、燃料電池等、適宜の燃焼手段が適用される。

さらに、熱交換装置は、上記実施形態例のように、燃焼装置に組み込んだ形態としてもよいし、燃焼手段とは別個の装置として、必要に応じ、適宜、配設してもよい。また、熱交換器の管路内を流れる受熱流体は、上記実施形態例のように水としてもよいし、水以外の流体（例えば空気など）としてもよい。

さらに、本発明の熱交換装置および燃焼装置において、潜熱回収用熱交換器６以外の熱交換器は、フィンを備えていてもよいし、フィンを備えていない裸管路により形成してもよい。ただし、フィンを設けることにより伝熱面積を広くできるので、凝縮水の問題を考慮しなくてもよい熱交換器は、フィン付き管路により形成することが好ましい。

本発明に係る燃焼装置の一実施形態例を模式的に示す要部構成図である。 上記実施形態例における整流手段配置領域近傍の燃焼ガスの流れを模式的に示す説明図である。 潜熱回収用熱交換器の伝熱面積と給湯器の熱効率との関係データを、整流手段を設ける場合と設けない場合とで比較して示すグラフである。 本発明に係る熱交換装置および燃焼装置に設けられる整流手段の他の例を示す説明図である。 潜熱回収用熱交換器を備えた給湯器の一例を模式的に示す説明図である。 フィンを備えた熱交換器とその接続構成を模式的に示す断面説明図である。 フィンを備えた潜熱回収用熱交換器における凝縮水滞留状態を模式的に示す断面説明図である。

符号の説明

１ バーナ
２ 整流板
３ 整流手段
４ メインの熱交換器
５ 燃焼ファン
６ 潜熱回収用熱交換器
７ 流れ方向変化領域
９ 平板部材
１０ 曲板部材
１１ パンチ板
１２ 多孔質部材
１３ 細管路により構成される部材

Claims (6)

1. 燃焼ガスが流通する経路に沿って、前記燃焼ガスの熱を受ける受熱流体を通す管路を備えた複数段の熱交換器が互いに間隔を介して配置され、該複数段の熱交換器のうち燃焼ガスの流れの最も下流側に位置する最終段の熱交換器は前記燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と成して該潜熱回収用熱交換器は前記受熱流体を通す裸管路により形成されており、前記潜熱回収用熱交換器の受熱流体流出側が該潜熱回収用熱交換器の上流側に位置する上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されるという如く、下段側の熱交換器の受熱流体流出側がその上段側の熱交換器の受熱流体入流側に接続されて複数段の熱交換器が直列に接続され、該複数段の熱交換器間の燃焼ガス流通径路の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れの向きが変化する流れ方向変化領域があり、該流れ方向変化領域の少なくとも一つには前記燃焼ガスの流れを整流する整流手段が設けられていることを特徴とする熱交換装置。
2. 熱交換器は燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱交換器と、該メインの熱交換器の下段側に接続された潜熱回収用熱交換器とから成り、該潜熱回収用熱交換器と前記メインの熱交換器との間の燃焼ガス流通経路に流れ方向変化領域があり、該流れ方向変化領域に整流手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
3. 整流手段は燃焼ガス流通経路の断面上での燃焼ガスの流れの偏りを低減する偏り低減手段により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換装置。
4. 整流手段は燃焼ガスのせき止め効果の圧力損失を与えることにより燃焼ガスの燃焼ガス流通経路断面上での流量を均一化する圧損付与手段により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の熱交換装置と、燃焼手段とを有し、該燃焼手段の燃焼により発生する燃焼ガスの熱交換を前記熱交換装置により行うことを特徴とする燃焼装置。
6. 受熱流体は水とし、該水を燃焼手段により加熱して給湯先に給湯する給湯器としたことを特徴とする請求項５記載の燃焼装置。

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