JP2008121959A - 熱交換器および温水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易で製造コストを低減し得るとともに、高い熱交換効率が得られ、しかも燃焼ガスからの潜熱回収用途にも好適に利用することが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】ケース７内に収容された伝熱管Ｐは、複数のループ部５０がケース７の上下高さ方向に複数の隙間５９を介して積層した螺旋状管体部５を有する構成とされているとともに、伝熱管Ｐとは別体の非螺旋の管体状、前記螺旋状管体部とは螺旋の軸長方向が相違する螺旋管体状、または非管体状に形成されて、螺旋状管体部５の内方の空間部５８に少なくとも一部が配置され、かつ内部に被加熱流体が流通可能な熱回収用補助部材２を備えており、この熱回収用補助部材２は、給気口７１から供給されて螺旋状管体部５の複数の隙間５９を通過して空間部５８に進入した加熱用気体から熱回収を行なう。
【選択図】 図５

Description

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。

本出願人は、熱交換器の一例として、細管式と称されるものを先に提案している（たとえば、特許文献１を参照）。この熱交換器は、直方体状のケース内に、直線状に延びた細管状の伝熱管が複数収容されているとともに、燃焼ガスの給気口および排気口が前記ケースの前後壁に形成された構成を有している。この熱交換器においては、ケース内に流入した燃焼ガスが複数の伝熱管の隙間を通過する際に熱交換が行なわれる。このため、複数の細管状の伝熱管の本数を多くし、それら全体の伝熱面積を大きくすることによって、高い熱交換効率を得ることができる。また、燃焼ガスは、ケースの前後壁に設けられた給気口から排気口に向けて進行するために、複数の伝熱管の下方全域をケースの底部によってカバーすることもできる。燃焼ガスから潜熱を回収すると、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して多量のドレインが発生し、このドレインが伝熱管の下方に流れ落ちる現象を生じる。これに対し、前記熱交換器によれば、そのようなドレインをケースの底部によって適切に受けることができる。このようなことから、前記熱交換器は、潜熱回収用途に好適である。

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、改善すべき点があった。

すなわち、前記熱交換器の熱交換効率を高くするには、伝熱管の本数を多くしなければならない。ところが、このように伝熱管の本数を多くすると、全体の部品点数も多くなって構造が複雑となり、その製造作業は煩わしいものとなる。とくに、多数本の伝熱管に被加熱流体の流入用および流出用のヘッダを取り付ける場合、それら多数本の伝熱管の個々をヘッダに接合させる作業はより煩わしい。その結果、製造コストが高価となり、この点において改善すべき余地があった。

なお、従来の熱交換器としては、前記した熱交換器とは異なり、たとえば特許文献２〜４に記載されているように、いわゆる螺旋式伝熱管を用いたものがある。このタイプの熱交換器は、伝熱管が螺旋状に形成されているために、１本の伝熱管の伝熱面積を大きくすることができる。そこで、本発明者は、先に述べた細管式の熱交換器の構造において、その伝熱管を螺旋式伝熱管に置き換えることにより、伝熱管の本数を少なくし、構造の簡素化を図ることを着想した。ところが、螺旋式伝熱管は、本来的に、その内方部分が空洞となる形状であり、この螺旋状管体部の内方の空間部は、デッドスペースとなる。銅パイプあるいはその他の金属製パイプに曲げ加工（巻き加工）を施すことによって螺旋式伝熱管を製作する場合、その曲げ加工部分の曲率半径を小さくするには一定の限界があり、螺旋状管体部の内方の空間部を無くすことは難しい。このようなことから螺旋式伝熱管を用いた場合には、熱回収に寄与しないデッドスペースが熱交換器の内部に存在することなり、熱交換効率を高めるといった観点からすると余り好ましいものではない。

特開２００５−２７４０４３号公報 特開昭６２−２８８４４６号公報 実公平６−８４４２号公報 特許第２８３５２８６号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、構造が簡易で製造コストを低減することができるとともに、高い熱交換効率が得られ、しかも燃焼ガスからの潜熱回収用途にも好適に利用す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。

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。

本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、加熱用気体の給気口および排気口が所定の前後方向に間隔を隔てて形成されているケースと、このケース内に収容され、かつ内部に被加熱流体が流通可能な伝熱管と、を備えている、熱交換器であって、前記伝熱管は、複数のループ部が前記ケースの上下高さ方向に複数の隙間を介して積層した螺旋状管体部を有する構成とされており、前記伝熱管とは別体の非螺旋管体状、前記螺旋状管体部とは螺旋軸長方向が相違する螺旋管体状、または非管体状に形成されて、前記螺旋状管体部の内方の空間部に少なくとも一部が配置され、かつ内部に被加熱流体が流通可能とされた熱回収用補助部材を備えており、この熱回収用補助部材は、前記給気口から供給されて前記螺旋状管体部の複数の隙間を通過して前記空間部に進入してきた加熱用気体から熱回収を行なうように構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次に述べるような効果が得られる。

第１に、伝熱管の螺旋状管体部の内方の空間部に加熱用気体が進行すると、この加熱用気体からは熱回収用補助部材によって熱回収がなされる。したがって、加熱用気体からの熱回収量を多くして、熱交換効率を高めることができる。その一方、螺旋状管体部の内方の空間部は、熱回収用補助部材を配置するためのスペースとして利用されており、螺旋状管体部の空間部がデッドスペース化するという不利も適切に解消される。

第２に、熱回収用補助部材は、伝熱管とは別体の非螺旋管体状、伝熱管の螺旋状管体部とは螺旋軸長方向が相違する螺旋管体状、または非管体状であるために、伝熱管の螺旋状管体部の内方の空間部がたとえば幅狭状などに形成されているような場合であっても、この熱回収用補助部材をその空間部に適切に配置可能なものとすることができる。

第３に、伝熱管は、いわゆる螺旋式伝熱管として構成されており、１本の伝熱管の伝熱面積は大きい。したがって、伝熱管の本数をさほど多くすることなく高い熱交換効率を得ることが可能であり、伝熱管の少数化によって全体構造の簡素化を図り、製造コストを廉価にすることもできる。第４に、本発明の熱交換器においては、螺旋状管体部の下方全域をケースの一部によってカバーし、螺旋状管体部からドレインが流れ落ちたきには、このドレインがケースによって適切に受けられるように構成することが可能である。したがって、本発明の熱交換器は、ドレインの多量発生を伴う潜熱回収用途にも好適に利用することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記螺旋状管体部の各ループ部は、前記前後方向に互いに間隔を隔てて前記ケースの幅方向に延びる一対の直状管部と、これら一対の直状管部の端部どうしを繋ぐ一対の曲管部とを有する平面視略長円状または平面視略長矩形状に形成されている。

このような構成によれば、螺旋状管体部の前後方向の寸法を小さくしつつ、幅方向の寸法を長くとることによって、伝熱管全体の体積をさほど大きくすることなく、螺旋状管体部の全長寸法を長くし、その伝熱面積を大きくすることができる。したがって、熱交換器全体の小型化を図りつつ、熱交換効率を高めるのにより好適となる。また、螺旋状管体部の内方の空間部を細幅な形状にすることができるために、各ループ部をたとえば平面視円形状に形成した場合と比較すると、螺旋状管体部の内方の空間部の容積も小さくすることが可能である。したがって、無駄なスペースを少なくし、熱交換器全体の小型化などをより促進することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記伝熱管の両端部には、被加熱流体の流入および流出を行なわせるための一対のヘッダが接続されており、前記熱回収用補助部材は、前記一対のヘッダに両端部が接続される管体部を有していることにより、この熱回収用補助部材の内部には、前記一対のヘッダを利用して被加熱流体を流通させることが可能に構成されている。

このような構成によれば、伝熱管用のヘッダを利用して、熱回収用補助部材に被加熱流体を流通させることができる。したがって、熱回収用補助部材に被加熱流体を流通させるための手段が簡素化される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一対のヘッダは、前記ケースの幅方向一端側に設けられており、前記熱回収用補助部材は、前記一対のヘッダにそれぞれの一端が接続され、かつ前記ケースの上下高さ方向に間隔を隔てて前記ケースの幅方向他端寄りに向けて延びる一対の第１の管体部と、前記ケースの上下高さ方向に湾曲または屈曲した曲げ部を有し、かつ前記一対の第１の管体部の他端どうしを繋ぐ第２の管体部とを有している。

このような構成によれば、一対のヘッダがケースの幅方向一端側に纏めて設けられているために、それら一対のヘッダに対する外部配管の接続作業の容易化などが図られる。また、熱回収用補助部材については、そのような一対のヘッダに対して適切に接続することができるとともに、この熱回収用補助部材の全体が前後方向に大きく嵩張らないようにし、たとえば螺旋状管体部の内方の空間部がケースの幅方向に延びた細長状であるような場合であっても、この空間部に適切に配置させることが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記螺旋状管体部の内方の空間部に配され、かつ前記給気口から前記ケース内に供給されて前記空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させることが可能なバッフルを備えており、このバッフルは、前記熱回収用補助管体に支持されている。

このような構成によれば、バッフルの作用により、加熱用気体を螺旋状管体部の幅方向中間部のみならず、幅方向両端部に対しても進行させることができ、螺旋状管体部の全体または略全体に加熱用気体を効率良く作用させることが可能となる。したがって、熱交換効率を高めるのに一層好適となる。また、バッフルは、熱回収用補助部材を利用して支持されているために、バッフル専用の取付け手段は不要であり、その取付構造も簡素にすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱回収用補助部材は、前記給気口から前記ケース内に供給されて前記空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させることが可能なプレート状に形成されている。

このような構成によれば、熱回収用補助部材が、加熱用気体を螺旋状管体部の両端部に進行させて熱交換効率を高める機能を発揮するバッフルとしての役割を果たす。したがって、その構成は合理的である。

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と、この熱交換器の伝熱管内に供給される湯水を加熱するための燃焼ガスを前記ケース内に供給する燃焼器と、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。

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。

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。

図１〜図８は、本発明が適用された温水装置の具体例としての給湯装置の一例およびこれに関連する構成を示している。図１によく表われているように、本実施形態の給湯装置Ａは、燃焼器３、１次熱交換器１、および２次熱交換器Ｂを備えている。２次熱交換器Ｂは、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。

燃焼器３は、たとえば正燃式のガスバーナであり、缶体３０内に配され、かつ燃料ガスが外部から配管３２を介して供給されるように構成されている。缶体３０内には、下方の送風ファン３１から燃焼用空気が上向きに送風されるようになっている。１次熱交換器１は、燃焼器３によりで発生されて上昇する燃焼ガスから顕熱を回収するためのものであり、複数のフィン１２を有する伝熱管１１が缶体１０内に配された構造を有している。

２次熱交換器Ｂは、前記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１の上方に配され、かつ缶体１０に対して補助缶体１９を介して接続されている。この２次熱交換器Ｂは、内部に燃焼ガスが導入されるケース７、複数（たとえば計５本）の伝熱管Ｐ、１本の補助伝熱管２、および入水用および出湯用のヘッダ６Ａ，６Ｂを備えている。補助伝熱管２は、本発明でいう熱回収用補助部材の一例に相当する。

ケース７は、中空の略直方体状であり、その底壁部７０ｄには、ドレイン用の排出口７３が設けられている。潜熱回収に伴って発生したドレインが複数の伝熱管Ｐからこの底壁部７０ｄ上に流れ落ちてきたときには、このドレインが排出口７３からケース７の外部に排出されるようになっている。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り、ケース７の各部や伝熱管Ｐなど、ドレインと接触する可能性のある部分は、好ましくは、ステンレスまたはその他の耐酸性に優れる材質である。

図３に示すように、ケース７の後壁部７０ａおよび前壁部７０ｂには、燃焼ガス用の給気口７１および排気口７２が設けられている。排気口７２は、たとえば図２に示すような略矩形状であり、給気口７１もそれと同様な形状である。１次熱交換器１を通過してその上方に進行した燃焼ガスは、補助缶体１９内を通過して給気口７１からケース７内に進入するようになっている。

複数の伝熱管Ｐのそれぞれは、螺旋状管体部５を有している。図５および図６によく表われているように、複数の螺旋状管体部５は、略同心の重ね巻き状とされてケース７内に収容されている。図８は、複数の伝熱管Ｐのうちの１つを示している。この伝熱管Ｐは、たとえば１本の原材料となる金属製の管体に巻き加工を施すことにより製作されており、螺旋状に繋がり、かつ複数の隙間５９を介して上下高さ方向ｚ（鉛直方向）に並んだ複数のループ部５０と、それらの下部および上部に繋がった延設管体部５１，５２とを有している。各ループ部５０は、平面視略長円状であり、前後方向ｘに間隔を隔てて幅方向ｙに延びる一対の直状管部５０ａ，５０ｂと、これらの端部どうしを繋ぐ平面視半円弧状の一対の曲管部５０ｃ，５０ｄとを有している。一対の直管部５０ａ，５０ｂは、水平面に対して傾斜の無い水平部とされているのに対し、一対の曲管部５０ｃ，５０ｄは、水平面に対して傾斜した傾斜部とされている。このことの意義については後述する。複数の伝熱管Ｐの構成は、いずれも図８に示したような構成である。ただし、図５および図６によく表われているように、複数の螺旋状管体部５のそれぞれのループ部５０のサイズは相違しており、既述したとおり、複数の螺旋状管体部５は重ね巻き状に配列されている。

補助伝熱管２は、たとえば各伝熱管Ｐと同一の材質および口径の金属製パイプを使用し、かつこれに曲げ加工を施すことにより製作されている。この補助伝熱管２は、複数の螺旋状管体部５の内方に形成されている空間部５８に配されている。図７に示すように、この補助伝熱管２は、正面視略Ｕ字状であり、上下高さ方向ｚに間隔を隔ててケース７の幅方向ｙに延びる一対の第１の管体部２０ａ，２０ｂと、これらの端部どうしを繋ぐ曲管状の第２の管体部２０ｃとを有している。第２の管体部２０ｃは、上下高さ方向ｚに湾曲または屈曲している。このことにより、補助伝熱管２は、その前後方向ｘの幅が小さいものとなって、空間部５８に適切に配置されている。

補助伝熱管２および複数の伝熱管Ｐは、いずれも入水用および出湯用の一対のヘッダ６Ａ，６Ｂに接続されている。より具体的には、複数の伝熱管Ｐの延設管体部５１，５２のそれぞれの一端は、ともにケース７の側壁７０ｅを貫通してケース７の外部に引き出されており、それらの部分が一対のヘッダ６Ａ，６Ｂと接続されている。同様に、補助伝熱管２の第１の管体部２０ａ，２０ｂについても、それらの一端がケース７の外部に引き出されてヘッダ６Ａ，６Ｂと接続されている。なお、図1に示すように、入水用のヘッダ６Ａの開口部６０Ａには、水道水などを供給してくる給水管９０が接続されている。出湯用のヘッダ６Ｂの開口部６０Ｂは、配管９１を介して１次熱交換器１の入水口１１ａに接続されている。１次熱交換器１は、２次熱交換器Ｂから送られてきた湯水が伝熱管１１を通過してさらに加熱されるように構成されており、このようにして生成された湯水は、出湯口１１ｂから出湯するようになっている。

次に、２次熱交換器Ｂ、およびこれを備えた給湯装置Ａの作用について説明する。

図１において、給湯装置Ａは、給水管９０からヘッダ６Ａに供給される水が、２次熱交換器Ｂの複数の伝熱管Ｐおよび１次熱交換器１の伝熱管１１の内部を流れると、燃焼器３が駆動を開始するようになっている。燃焼器３が駆動すると、この燃焼器３によって発生された燃焼ガスは、まず１次熱交換器１に供給され、その伝熱管１１によって顕熱回収がなされる。次いで、前記燃焼ガスは、２次熱交換器Ｂのケース７内に給気口７１から流入する。このため、複数の伝熱管Ｐの螺旋状管体部５によって潜熱回収がなされる。ケース７内に進入した燃焼ガスの多くは、螺旋状管体部５の複数の隙間５９を通過して空間部５８内に進入し、補助伝熱管２に接触する。その一方、この補助伝熱管２にもヘッダ６Ａ，６Ｂを利用して通水がなされている。このため、この補助伝熱管２によっても熱回収が好適になされる。

このように、２次熱交換器Ｂにおいては、複数の伝熱管Ｐによる熱回収に加えて、補助伝熱管２による熱回収も行なわれる。したがって、複数の伝熱管Ｐのみによって熱回収を行なう場合よりも熱回収量が多くなり、高い熱交換効率が得られる。補助伝熱管２は、伝熱管Ｐの内方の空間部５８を利用してスペース効率良く設けられているために、２次熱交換器Ｂの大型化も抑制される。補助伝熱管２への通水も、複数の伝熱管Ｐの通水に利用されるヘッダ６Ａ，６Ｂを利用して行なわれるために、部品点数の増加、構造の複雑化も適切に抑制され、製造コストが大幅に上昇することも好適に回避することが可能である。

もちろん、この２次熱交換器Ｂにおいては、伝熱管Ｐが直管状ではなく、螺旋状管体部５を有するものとして形成されているために、伝熱管Ｐの全体の伝熱面積を多くするための手段として、それらの総本数をさほど多くする必要もない。したがって、部品点数を少なくして、製造の容易化を図ることも可能である。とくに、伝熱管Ｐの本数が少ないと、複数の伝熱管Ｐにヘッダ６Ａ，６Ｂを連結する作業が容易化される。また、各伝熱管Ｐの一部がケース７の側壁７０ｅに貫通した構造とされているが、そのような構造の形成作業も容易となる。さらに、本実施形態においては、ループ部５０が平面視略長円状であり、直状管部５０ａ，５０ｂを長くすることによって、螺旋状管体部５の上下高さ方向ｚの寸法や、前後方向ｘの寸法の増大を招くことなく、螺旋状管体部５の伝熱面積を大きくすることもできる。したがって、全体の大型化を抑制しつつ熱交換効率を高めるのにより好適なものとなる。

複数の螺旋状管体部５の下方の全域は、ケース７の底壁部７０ｄによってカバーされており、既述したとおり、潜熱回収によって発生したドレインはこの底壁部７０ｄにより適切に受けられ、排出口７３からケース７の外部に排出される。したがって、ドレインによって給湯装置Ａの他の部分が汚染されるようなことも適切に防止される。また、図８を参照して説明したとおり、伝熱管Ｐの各ループ部５０は、曲管部５０ｃ，５０ｄのみが水平面に対して傾斜しており、直状管部５０ａ，５０ｂは水平である。このため、本実施形態とは異なり、たとえばループ部５０の全ての箇所を水平面に対して傾斜させた場合と比較すると、ループ部５０の鉛直方向の幅は小さくなり、螺旋状管体部５の巻きピッチｐ２（ループ部５０の配列ピッチ）も小さくすることができる。その結果、ループ部５０の段数を多くして熱回収量を多くする場合においても、螺旋状管体部５の全体の高さ寸法がさほど大きくならないようにし、全体の大型化を抑制するのに一層好ましいものとなる。

図９〜図１４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。

図９〜図１１に示す実施形態においては、螺旋状管体部５の内方の空間部５８にバッフル８がさらに設けられている。このバッフル８は、たとえばステンレスなどの金属製プレート、またはその他の比較的硬質の材質からなるプレートであり、直状管部５０ａ，５０ｂの長さと略同等程度の幅、および複数の螺旋状管体部５の全体高さと略同等程度の高さを有している。ただし、図１１によく表われているように、好ましくは、その幅方向中央部近辺には、通気用の開口部８０が形成されている。バッフル８は、図９によく表われているように、補助伝熱管２に支持されている。この支持は、たとえばバッフル８と補助伝熱管２とをろう付けするなど、両者を接合することにより行なわれている。なお、バッフル８は、補助伝熱管２よりも燃焼ガス流れ方向下流側に配されており、給気口７１から進行してくる燃焼ガスが補助伝熱管２に作用することを妨げないようにされている。

本実施形態においては、図１０に示すように、給気口７１からケース７内に燃焼ガスが流入すると、この燃焼ガスは、複数の螺旋状管体部５の幅方向中間部Ｓ１のうち、複数の直状管部５０ａが設けられている領域を通過して空間部５８に進入する。すると、この燃焼ガスの一部はバッフル８に衝突し、矢印Ｎ１に示すように、複数の螺旋状管体部５の幅方向両端部Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに向けて進行する。このため、複数の曲管部５０ｃ，５０ｄによっても適切に熱回収がなされる。次いで、この燃焼ガスは、矢印Ｎ２に示すように、バッフル８の両側方を通過して、バッフル８よりも排気口７２寄りの領域に廻り込む。このことにより、前記燃焼ガスは、複数の直状管部５０ｂが設けられている領域にも進行し、この領域においても熱回収がなされる。一方、燃焼ガスとしては、矢印Ｎ３に示すように、バッフル８の通気用の開口部８０をそのまま通過するものもある。この燃焼ガスは、複数の直状管部５０ｂが設けられている領域を通過することとなる。

このように、本実施形態においては、バッフル８を利用して燃焼ガスを螺旋状管体部５の幅方向両端部Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに向けて積極的に流れさせることができ、それらの部分を有効に利用した熱回収も可能となる。したがって、複数の直状管部５０ａ，５０ｂをかなり長くした場合であっても、螺旋状管体部５の全体または略全体を利用した熱回収が可能となり、熱交換効率をより高めることができる。また、バッフル８は、補助伝熱管２と同様に、空間部５８に設けられているために、２次熱交換器Ｂが大型化する不具合もない。さらに、バッフル８は、補助伝熱管２に取付けられているために、このバッフル８を支持するための専用のブラケットを設けるような必要もなく、その取付けも容易となる。なお、バッフル８としては、開口部８０を有しない形態とすることも可能である。

図１２に示す実施形態においては、補助伝熱管２Ａが蛇行した形状に形成されており、第２の管体部２０ｃは、複数の直状部２００と、これら直状部２００の端部どうし、およびこれら直状部２００と第１の管体部２０ａ，２０ｂとの端部どうしを繋ぐ複数の曲げ部２０１とを有している。これら複数の曲げ部２０１は、上下高さ方向ｚにおいて湾曲しており、第１および第２の管体部２０ａ〜２０ｃは、上下高さ方向ｚに略重なり合った配置である。このため、補助伝熱管２Ａの前後方向ｘの寸法を小さくし、空間部５８に対してこの補助伝熱管２Ａを適切に配置させることが可能である。本実施形態によれば、補助伝熱管２Ａの伝熱面積を大きくし、熱回収量をさらに増加させることができる。

図１３に示す実施形態においては、補助伝熱管２Ｂが螺旋状管体部２１を有する螺旋管体状に形成されている。ただし、この補助伝熱管２Ｂは、その螺旋状管体部２１の軸長方向が前後方向ｘであって、螺旋状管体部５の軸長方向とは相違しており、前後方向ｘの全体幅Ｌが小さくされていることによって空間部５８に配されている。本実施形態においても、補助伝熱管２Ｂの伝熱面積を大きくし、熱回収量を増加させることができる。

図１４に示す実施形態においては、螺旋状管体部５の内方の空間部５８に、熱回収用補助プレート２Ｃが設けられている。この熱回収用補助プレート２Ｃは、図９〜図１１を参照して説明したバッフル８と同様に、空間部５８に進行してきた燃焼ガスを螺旋状管体部５の幅方向両端部に向けて進行させる役割を果たすように設けられている。また、この熱回収用補助プレート２Ｃの内部には、略Ｕ字状の流路２２が形成されている。この流路２２の両端は、管体２３ａ，２３ｂを介してヘッダ６Ａ，６Ｂに接続されており、流路２２への通水が可能となっている。

本実施形態においては、熱回収用補助プレート２Ｃが、空間部５８に進行してきた燃焼ガスから熱回収を行なうとともに、その燃焼ガスを螺旋状管体部５の幅方向両端部に向けて進行させてその部分での熱回収を促進するバッフルとしての役割をも果たすこととなる。したがって、補助伝熱管とバッフルとを別個に設ける場合と比較すると、部品点数を少なくすることができる。

図１２〜図１４に示した実施形態から理解されるように、本発明でいう熱回収用補助部材は、管体状および非管体状のいずれの形態に構成することもできる。また、熱回収用補助部材を管体状に形成する場合には、非螺旋管体状とすることによってその前後方向の寸法を小さくすることが容易であり、螺旋状管体部５の内方の空間部５８に適切に配置させることが可能である。ただし、螺旋管体状とした場合であっても、図１３に示したように、その螺旋軸長方向を伝熱管Ｐの螺旋状管体部５の軸長方向とは相違させることによって前後方向ｘの寸法を小さくし、やはり空間部５８に適正に配置させることが可能である。

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。

本発明においては、伝熱管として、螺旋状管体部を有するものが用いられるが、この螺旋状管体部の各ループ部の形状としては、平面視略長円状に限らず、平面視略矩形状（各ループ部の幅方向両端部が平面視半円弧状ではなく、前後方向ｘに直線状に延びた直状管体部を含んだ形状）などの他の形状にすることも可能である。また、余り現実的ではないが、本発明では、伝熱管の本数を１本とすることもできる。螺旋状管体部の各ループ部は、幅方向中間部を水平とし、かつ幅方向両端部を傾斜させた構成とすることが好ましいものの、やはりこれに限定されない。各ループ部の全体が傾斜した構成とすることもできる。伝熱管に供給される被加熱流体は、水に限らず、不凍液その他の流体とすることもできる。ケースは、伝熱管を収容し、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、やはりその具体的な形状なども限定されない。

上述した実施形態では、顕熱回収用の１次熱交換器については、本発明を適用していないが、本発明に係る熱交換器は、顕熱回収用、潜熱回収用の種別を問わない。本発明に係る熱交換器を、顕熱回収に用いることもできる。

本発明に係る温水装置においては、燃焼器として、ガスバーナ以外のものを用いてもよく、たとえばオイルバーナを用いた構成とすることもできる。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を生成する装置を広く含む概念である。

本発明が適用された温水装置としての給湯装置の一例を示す概略正面断面図である。 図１に示す給湯装置の要部正面図である。 図１のIII−III断面図である。 図１に示す給湯装置の２次熱交換器の左側面図である。 図１に示す給湯装置の２次熱交換器の平面断面図である。 図５の正面断面図である。 図５のＶII−ＶII断面図である。 (ａ)は、図５に示す２次熱交換器の伝熱管の一例を示す平面図であり、(ｂ)は、(ａ)のVIII−VIII断面図である。 本発明が適用された給湯装置の他の例を示す要部概略側面断面図である。 図９に示す給湯装置の２次熱交換器の平面断面図である。 図１０のＸ−Ｘ断面図である。 本発明が適用された熱交換器の他の例を示す要部断面図である。 （ａ）は、本発明が適用された熱交換器の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、それに用いられている補助伝熱管を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明が適用された熱交換器の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、それに用いられている熱回収用補助プレートを示す斜視図である。

符号の説明

Ａ 給湯装置（温水装置）
Ｂ ２次熱交換器（熱交換器）
Ｐ 伝熱管
２，２Ａ，２Ｂ 補助伝熱管（熱回収用補助部材）
２Ｃ 熱回収用補助プレート（熱回収用補助部材）
３ 燃焼器
５ 螺旋状管体部
６Ａ，６Ｂ ヘッダ
７ ケース
８ バッフル
５０ ループ部（螺旋状管体部の）
５９ 隙間（螺旋状管体部の）
５８ 空間部（螺旋状管体部の内方の）
７１ 給気口
７２ 排気口

Claims (7)

1. 加熱用気体の給気口および排気口が所定の前後方向に間隔を隔てて形成されているケースと、
   このケース内に収容され、かつ内部に被加熱流体が流通可能な伝熱管と、
   を備えている、熱交換器であって、
   前記伝熱管は、複数のループ部が前記ケースの上下高さ方向に複数の隙間を介して積層した螺旋状管体部を有する構成とされており、
   前記伝熱管とは別体の非螺旋管体状、前記螺旋状管体部とは螺旋軸長方向が相違する螺旋管体状、または非管体状に形成されて、前記螺旋状管体部の内方の空間部に少なくとも一部が配置され、かつ内部に被加熱流体が流通可能とされた熱回収用補助部材を備えており、
   この熱回収用補助部材は、前記給気口から供給されて前記螺旋状管体部の複数の隙間を通過して前記空間部に進入してきた加熱用気体から熱回収を行なうように構成されていることを特徴とする、熱交換器。
2. 前記螺旋状管体部の各ループ部は、前記前後方向に互いに間隔を隔てて前記ケースの幅方向に延びる一対の直状管部と、これら一対の直状管部の端部どうしを繋ぐ一対の曲管部とを有する平面視略長円状または平面視略長矩形状に形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記伝熱管の両端部には、被加熱流体の流入および流出を行なわせるための一対のヘッダが接続されており、
   前記熱回収用補助部材は、前記一対のヘッダに両端部が接続される管体部を有していることにより、この熱回収用補助部材の内部には、前記一対のヘッダを利用して被加熱流体を流通させることが可能に構成されている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記一対のヘッダは、前記ケースの幅方向一端側に設けられており、
   前記熱回収用補助部材は、前記一対のヘッダにそれぞれの一端が接続され、かつ前記ケースの上下高さ方向に間隔を隔てて前記ケースの幅方向他端寄りに向けて延びる一対の第１の管体部と、前記ケースの上下高さ方向に湾曲または屈曲した曲げ部を有し、かつ前記一対の第１の管体部の他端どうしを繋ぐ第２の管体部とを有している、請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記螺旋状管体部の内方の空間部に配され、かつ前記給気口から前記ケース内に供給されて前記空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させることが可能なバッフルを備えており、
   このバッフルは、前記熱回収用補助管体に支持されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 前記熱回収用補助部材は、前記給気口から前記ケース内に供給されて前記空間部に進行してきた加熱用気体の少なくとも一部を前記螺旋状管体部の幅方向両端部に向けて進行させることが可能なプレート状に形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器と、この熱交換器の伝熱管内に供給される湯水を加熱するための燃焼ガスを前記ケース内に供給する燃焼器と、を備えていることを特徴とする、温水装置。

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