JP2009014207A - 熱交換器および温水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋状管体部を収容するケースの幅方向の端部に加熱用媒体の導入口および排出口を設けた場合であっても、ケースの小型化を図りつつ、高い熱交換効率を得ることが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】ケース２内に配された仕切部材５は、螺旋状管体部３の軸長方向においてケース２の内部を連通部２２を介して繋がった第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂに仕切るとともに、螺旋状管体部３を第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂにそれぞれ位置する第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２に仕切っており、導入口２０に加熱用媒体が供給されると、この加熱用媒体は、第１の空間部２１ａを幅方向に進行した後に連通部２２を通過して第２の空間部２１ｂに流入し、その後この第２の空間部２１ｂを幅方向に進行してから排出口２３に到達するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼ガスなどの加熱用媒体からいわゆる螺旋式の伝熱管を用いて熱回収を行ない、水などの所望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。

従来、いわゆる螺旋式の伝熱管を用いた熱交換器の具体例として、特許文献１，２に記載されたものがある。これらの文献に記載された熱交換器は、１または複数の伝熱管の螺旋状管体部がケース内に収容されており、前記螺旋状管体部の内方の空間部には、燃焼器によって発生された燃焼ガスが供給されるように構成されている。前記螺旋状管体部は、たとえば中空円形状の複数のループ部が一連に繋がって隙間を隔てて一定方向に並んだ構成を有しており、その内方の空間部には仕切部材が設けられて、第１および第２の熱交換部に区分されている。

前記した熱交換器においては、前記第１の熱交換部の内方空間部に燃焼ガスを供給すると、この燃焼ガスは、第１の熱交換部の隙間を通過してその周囲に流出した後に、第２の熱交換部の周囲からその隙間を通過してその内方空間部に流入する。したがって、前記熱交換器によれば、螺旋状管体部の略全体に燃焼ガスを効率良く作用させることができ、高い熱交換効率が得られる。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるような不具合を生じる場合があった。

すなわち、熱交換器のケースには、燃焼ガスを導入するための導入口に加えて、熱回収を終えた燃焼ガスを外部に排出するための排出口も形成される。これら導入口や排出口については、熱交換器の設置条件やその他の種々の条件を考慮し、ケースの幅方向中央部ではなく、ケースの幅方向の端部に設けたい場合がある。これに対し、前記従来技術においては、燃焼ガスを螺旋状管体部の中心部に形成されている内方空間部に対して供給させるために、燃焼ガスの導入口については、ケースの幅方向の中央部に設けることが望ましく、ケースの端部に設けたのでは前記内方空間部に燃焼ガスを供給させるのに苦慮することとなる。また、熱回収を終えた燃焼ガスは、螺旋状管体部の第２の熱交換部の内方空間部に流入するために、燃焼ガスの排出口についても、やはりケースの幅方向の中央部に設けることが望ましい。排出口をケースの端部に設けたのでは、第２の熱交換部の内方空間部に流入した燃焼ガスをケース端部の排出口に導くための燃焼ガス通路をケース内に別途設ける必要がある。このような構成を採用したのでは、ケースが大型化する不利を生じる。このように、前記従来技術においては、燃焼ガスの導入口および排出口をケースの幅方向の端部に設ける場合に、ケースが大型化する不利を招く。したがって、熱交換器全体の小型化を促進する観点からすると、そのような不利を好適に解消することが望まれる。

特開２００７−４６７９４号公報 特表２００６−５０３２６０号公報

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って、螺旋状管体部を収容するケースの幅方向の端部に加熱用媒体の導入口および排出口を設けた場合であっても、ケースの小型化を図りつつ、高い熱交換効率を得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、熱交換用の螺旋状管体部と、この螺旋状管体部を内部に収容しており、かつ前記螺旋状管体部の軸長方向に対して交差する幅方向の端部に加熱用媒体の導入口および排出口が設けられているケースと、このケース内に配されている仕切部材と、を備えている、熱交換器であって、前記仕切部材は、前記軸長方向において前記ケースの内部を第１および第２の空間部に仕切るとともに、前記螺旋状管体部を前記第１および第２の空間部にそれぞれ位置する第１および第２の熱交換部に仕切るように設けられ、前記ケース内のうち、前記幅方向において前記加熱用媒体の導入口とは反対側の端部寄りには、前記第１および第２の空間部を互いに連通させる連通部が形成されており、前記加熱用媒体の導入口および排出口は、前記第１および第２の空間部にそれぞれ連通して設けられ、前記導入口に加熱用媒体が供給されたときに、この加熱用媒体は、前記第１の空間部を前記幅方向に進行した後に前記連通部を通過して前記第２の空間部に流入し、その後この第２の空間部を前記幅方向に進行してから前記排出口に到達する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、加熱用媒体をケース内の第１および第２の空間部の略全域に流通させることができ、このような加熱用媒体の流通過程において螺旋状管体部の第１および第２の熱交換部の各所に加熱用媒体を作用させることができる。このため、螺旋状管体部の略全体を利用した熱交換が可能となり、高い熱交換効率を達成することができる。また、前記構成においては、加熱用媒体の導入口に加熱用媒体を供給させると、この加熱用媒体はそのまま第１および第２の空間部を通過して排出口に到達することとなり、ケース内には、前記した第１および第２の空間部やそれらの連通部以外の燃焼ガス通路を別途設ける必要はない。したがって、ケースの大型化も好適に抑制することができる。

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内方の空間部を塞ぎ、この空間部に前記加熱用媒体が流入することを阻止する補助部材を備えている。

このような構成によれば、螺旋状管体部の内方の空間部に加熱用媒体が無駄に流入しなくなり、その分だけ加熱用媒体を螺旋状管体部に対してより有効に作用させることができる。したがって、熱交換効率をより高め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各ループ部は、前記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に繋がった一対の曲管部とを有する略長円状または略長矩形状に形成されている。

このような構成によれば、加熱用媒体が第１および第２の空間部をそれぞれ流通する際に、この加熱用媒体は、螺旋状管体部の各ループ部の直状管部に沿って流れることとなる。一方、螺旋状管体部は、直状管部の寸法を長くとることによってその伝熱面積を大きくすることができる。したがって、前記構成によれば、螺旋状管体部の大きな伝熱面積をもつ直状管部に沿って加熱用媒体を進行させることが可能となり、熱交換効率を高めるのにより好ましいものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記螺旋状管体部として、ループ部のサイズが相違する複数の螺旋状管体部があり、これら複数の螺旋状管体部は、略同心の重ね巻き状に配列されている。

このような構成によれば、複数の螺旋状管体部を利用して熱回収を行なうことができ、熱交換効率がより高められる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の螺旋状管体部は、内周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間が外周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間よりも大きい構成とされている。

このような構成によれば、複数の螺旋状管体部のそれぞれの内部を流通する被加熱流体の加熱温度が均一化される効果を得ることができる。すなわち、重ね巻き状に配された複数の螺旋状管体部においては、内周寄りに位置するものよりも外周寄りに位置するものの方が、全長寸法が長い。このため、内周寄りを流れる被加熱流体よりも外周寄りを流れる被加熱流体の方が、加熱用媒体によって長時間加熱されることとなり、高温に加熱され易い。これに対し、前記構成によれば、内周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間は大きくされているために、この隙間への加熱用媒体の流入量は多くなり、この部分における熱回収量を多くすることができる。反対に、外周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間は小さいために、この部分における熱回収量を少なくすることができる。このようなことから、内周寄りの螺旋状管体部と外周寄りの螺旋状管体部とのそれぞれの内部を流通する被加熱流体の温度を均一化することが可能となる。また、外周寄りの螺旋状管体部内を流通する被加熱流体が沸騰することを防止する効果も得られる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の螺旋状管体部は、前記第２の熱交換部の方が前記第１の熱交換部よりも軸長方向におけるループ部どうしの隙間が小さい構成とされている。

このような構成によれば、複数の螺旋状管体部の第１および第２の熱交換部のそれぞれを加熱用媒体が流通する際の排気抵抗を一定化することが可能となる。すなわち、前記構成においては、第１の熱交換部のループ部どうしの隙間は大きくされているが、この部分には、熱回収が未だなされておらず、またはその熱回収量が少ない高温の加熱用媒体が流通することとなる。一方、第２の熱交換部のループ部どうしの隙間は小さくされており、この部分には、第１の熱交換部によって熱回収がなされて温度低下を来した加熱用媒体が流通することとなる。このようなことから、第１および第２の熱交換部のそれぞれを加熱用媒体が流通する場合の排気抵抗が一定化される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ケース内の少なくとも第１の空間部に設けられて、前記複数の螺旋状管体部の周囲に位置し、かつ前記複数の螺旋状管体部よりもループ部どうしの隙間寸法が小さくされた追加の螺旋状管体部をさらに備えており、この追加の螺旋状管体部は、前記複数の螺旋状管体部の配置領域から前記ケースの壁部に向けて加熱用媒体が進行することを抑制するように構成されている。

このような構成によれば、ケースの少なくとも第１の空間部を囲む壁部が加熱用媒体によって高温に加熱されることが防止され、たとえば前記壁部が過熱状態となって熱損傷するといった不具合を回避することができる。

本発明の第２の側面によれば、本発明の第１の側面により提供される熱交換器と、この熱交換器の前記導入口に前記加熱用媒体としての燃焼ガスを供給するための燃焼器と、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９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、この温水装置ＷＨは、燃焼器１および熱交換器ＨＥを備えている。

燃焼器１は、熱交換器ＨＥのケース２上に載設された缶体１０内に配されており、缶体１０の外部から燃料供給管１１を介して供給される燃料ガスまたは燃料オイルなどの所定燃料を燃焼可能である。この燃焼器１は、いわゆる逆燃式であり、缶体１０内にはファン１２から下向きに燃焼用空気が供給され、燃焼器１によって発生された燃焼ガスは下向きに進行して、導入口２０からケース２内に進行するように構成されている。導入口２０は、図８に示すように、ケース２の上面部の幅方向一端寄りに形成されている。

図１において、熱交換器ＨＥは、ケース２に加えて、複数の伝熱管Ｔ、複数のスペーサ４、仕切板５、および補助部材６を備えている。この熱交換器ＨＥの作用の詳細については後述するが、この熱交換器ＨＥにおいては、ケース２内が仕切板５によって上下に仕切られて、第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂが形成されており、導入口２０を下向きに通過した燃焼ガスは、第１の空間部２１ａの一端部に進入した後に、その他端部に向けて矢印Ｎ１に示すように進行する。第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂの一部分どうしは、連通部２２を介して連通しており、第１の空間部２１ａの他端部に進行した燃焼ガスは、矢印Ｎ２に示すように、この連通部２２を通過して第２の空間部２１ｂの一端部に進行する。次いで、この燃焼ガスは、矢印Ｎ３に示すように、第２の空間部２１ｂの他端部に向けて進行して排出口２３に到達し、矢印Ｎ４に示すようにケース２の外部に排出される。

複数の伝熱管Ｔのそれぞれは、螺旋状管体部３を有しており、この螺旋状管体部３は、一連に繋がった複数のループ部３０が隙間３９を介してケース２の上下高さ方向（螺旋状管体部３の軸長方向）に積層した構成を有している。図３に示すように、各ループ部３０は、たとえば平面視略長円状であり、ケース２の幅方向に延びる一対の直状の管体部３０ａと、それらの端部に繋がった一対の半円弧状の曲管部３０ｂとを有している。ただし、複数の螺旋状管体部３のそれぞれのループ部３０の大きさ（巻き径）は相違しており、これらは略同心の重ね巻き状に配されている。複数の螺旋状管体部３の下端および上端には、ケース２の側壁を貫通してケース２の外部に引き出された延設管体部３８ａ，３８ｂが一体または別体に連設されており、これらに入水用および出湯用のヘッダ３７ａ，３７ｂが取り付けられている。図面には示されていないが、これらのヘッダ３７ａ，３７ｂには、給水管および出湯管が接続され、給水管から入水用のヘッダ３７ａに供給された水は、複数の螺旋状管体部３の内部を流通して、その際に燃焼ガスにより加熱され、その後出湯用のヘッダ３７ｂに到達した後に出湯管を介して所望の給湯先に供給される。

補助部材６は、最内周の螺旋状管体部３の内方の空間部３１に燃焼ガスが流入することを阻止するためのものである。この補助部材６は、図２に示すように、たとえば軽量化などの目的のために内部が空洞状に形成されており、空間部３１に挿入されていることによりこの空間部３１を閉塞している。

仕切板５は、たとえば平板状の金属板を用いて構成されている。ただし、図４に示すように、補助部材６やスペーサ４などとの干渉を回避するための切欠き部５０が形成されている。この仕切板５は、既述したとおり、ケース２内を第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂに仕切っているが、複数の螺旋状管体部３についても、第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２に仕切っている（図１，図２，図５などを参照）。より具体的には、仕切板５は、各螺旋状管体部３の中間高さ部分に位置する隙間３９に差し込まれており、このことにより各螺旋状管体部３の複数のループ部３０は、第１の空間部２１ａに位置する第１の熱交換部Ｈ１と、第２の空間部２１ｂに位置する第２の熱交換部Ｈ２とに区分されている。

仕切板５は、第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂの連通部２２を形成するように設けられているが、図４に示すように、螺旋状管体部３の第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２の境界部分３’はこの連通部２２を通過している。螺旋状管体部３の各ループ部３０は、曲管部３０ｂが形成されている一端側領域（図３および図９の符号Ｓ１で示す領域）のみがいわゆる巻き勾配を有する傾斜部とされており、それ以外の部分は巻き勾配を有しない非傾斜部とされている。このような構成によれば、仕切板５を螺旋状管体部３の隙間３９に差し込む場合に、図９に示すように、ループ部３０の巻き勾配を有しない端部側（同図の右側）から仕切板５を差し込むことによって、その作業を容易かつ適切に行うことができる。

複数のスペーサ４は、螺旋状管体部３の各隙間３９の寸法を規定するための部材である。図６および図７に示すように、各スペーサ４は、たとえば直径が数ミリ程度の金属製の線材４２に曲げ加工を施すことにより形成されており、上下方向に間隔を隔てて略一列に並んだ略Ｕ字状または略Ｖ字状の複数の突起部４０と、これら複数の突起部４０の基端部どうしを繋ぐ複数の連結部４１とを有している。これら複数のスペーサ４は、図３に示すように、複数の螺旋状管体部３の直状の管体部３０ａに装着されている。ただし、それらの装着の仕方は一様ではなく、一部のスペーサ４（４Ａ）は、管体部３０ａに対してその外方側から装着されており、それ以外のスペーサ４（４Ｂ）は、管体部３０に対してその内方側から装着されている。図５によく表われているように、スペーサ４Ａ，４Ｂのそれぞれの突起部４０は、上下方向に１つずつ交互に並んだ配置とされ、スペーサ４Ａの突起部４０は、たとえば上から奇数段目の隙間３９のみに挿入されているのに対し、スペーサ４Ｂの突起部４０は、上から偶数段目の隙間３９のみに挿入されている。また、スペーサ４Ａの突起部４０は、たとえば外側３列の隙間３９のみに挿入されているのに対し、スペーサ４Ｂの突起部４０は、内側３列の隙間３９のみに挿入されている。このような構成によれば、スペーサ４Ａ，４Ｂがそれぞれ装着されている断面部の通気開口面積を大きくし、それらの箇所の排気抵抗を小さくすることが可能である。

次に、熱交換器ＨＥ、およびこれを備えた温水装置ＷＨの作用について説明する。

まず、燃焼器１を駆動させて、燃焼ガスを導入口２０からケース２内に流入させると、図１の矢印Ｎ１〜Ｎ４で示したように、この燃焼ガスは、仕切板５よりも上側の第１の空間部２１ａの一端部から他端部に向けて進行した後に、連通部２２を下向きに通過して仕切板５寄りも下側の第２の空間部２１ｂに流入する。次いで、この燃焼ガスは、第２の空間部２１ｂの一端部から他端部に向けて進行した後に、排出口２３から外部に排出される。燃焼ガスは、第１の空間部２１ａを通過する際には螺旋状管体部３の第１の熱交換部Ｈ１に作用し、第２の空間部２１ｂを通過する際には第２の熱交換部Ｈ２に作用する。このため、複数の螺旋状管体部３の略全域に燃焼ガスを有効に作用させることができ、高い熱交換効率が得られる。前記燃焼ガスから熱回収を行なう場合、第１の熱交換部Ｈ１によって燃焼ガスの顕熱を回収し、第２の熱交換部Ｈ２によって潜熱を回収させることも可能となる。燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、酸性の凝縮水が発生するが、本実施形態によれば、第２の熱交換部Ｈ２において凝縮水を集中に発生させることが可能となり、凝縮水の処理が容易化される。図面には示されていないが、凝縮水の処理手段として、たとえばケース２の底部に凝縮水用の排出口を設けておき、第２の熱交換部Ｈ２からケース２の底部上に流れ落ちた凝縮水を前記排出口からケース２の外部に排出させる手段を採用することができる。

螺旋状管体部３の内方の空間部３１は、補助部材６によって閉塞されているために、この空間部３１に燃焼ガスは進入しない。したがって、燃焼ガスが第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂを進行する際の流路が螺旋状管体部３の周辺部に狭く限定され、螺旋状管体部３に対して燃焼ガスをより有効に作用させることができる。また、螺旋状管体部３は、ケース２の幅方向に延びた直状の管体部３０ａを有しているが、燃焼ガスはこの管体部３０ａに沿って進行する。このようなことから、熱交換効率をさらに高めることが可能である。なお、管体部３０ａを長くすると、螺旋状管体部３が軸長方向に大きく嵩張らないようにしつつ、螺旋状管体部３の伝熱面積を大きくとることが可能であり、熱交換器ＨＥの薄型化を図りつつ、高い熱交換効率を得ることができる。

一方、導入口２０は第１の空間部２１ａに直接連通しており、また排出口２３は第２の空間部２１ｂに直接連通しており、たとえば導入口２０に導入された燃焼ガスを第１の空間部２１ａに導くための燃焼ガス流路や、第２の空間部２１ｂに進行した燃焼ガスを排出口２３に導くための燃焼ガス流路などをケース２内に別途設ける必要はない。このため、この熱交換器ＨＥにおいては、ケース２の大型化も抑制することができる。導入口２０および排出口２３は、ともにケース２の一端部に設けられているために、燃焼器１や排出口２３に接続される排気ダクト（図示略）などをケース２の一端部付近に纏めて設けるといった便宜を図ることもできる。

図１０〜図１５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１０に示す実施形態においては、螺旋状管体部３どうしの複数の隙間３５の幅ｓ１〜ｓ４が同一ではなく、内周寄りの螺旋状管体部３どうしの隙間３５よりも、外周寄りの螺旋状管体部３どうしの隙間３５の方が幅狭とされている。好ましくは、ｓ１＞ｓ２＞ｓ３＞ｓ４の関係にあり、外周寄りほど隙間３５の幅が徐々に小さくなるように設定されている。

本実施形態によれば、次のような作用が得られる。すなわち、複数の螺旋状管体部３においては、外周寄りのものほど、その全長寸法が長いために、その内部を流通する湯水は、加熱時間が長くなり、内周寄りの螺旋状管体部３内を流通する湯水よりも高温に加熱され易い。これに対し、本実施形態においては、外周寄りになるほど螺旋状管体部３どうしの隙間３５の幅が徐々に小さくなるように構成されているために、内周寄りの螺旋状管体部３どうしの隙間３５に対しては多くの燃焼ガスを流入させて加熱度合いを高めることができる一方、外周寄りの螺旋状管体部３どうしの隙間３５については燃焼ガスの流入量を少なくしてその部分の加熱度合いを低くすることができる。したがって、複数の螺旋状管体部３の内周寄りおよび外周寄りのそれぞれの経路を流通する湯水の加熱温度差を少なくすることができる。また、外周寄りの螺旋状管体部３内を流通する湯水が過熱状態となって沸騰する現象も防止することができる。

本発明において、複数の螺旋状管体部３の内周寄り部分と外周寄り部分との隙間３５の幅を相違させる場合、それらの幅ｓ１〜ｓ４の全てが相違した値に設定されていなくてもよい。図１０に示す隙間３５の配列において、たとえばｓ１＝ｓ２＞ｓ３＝ｓ４の関係、あるいはｓ１＝ｓ２＝ｓ３＞ｓ４の関係などに設定することもできる。

図１１に示す実施形態においては、第１の熱交換部Ｈ１の隙間３９の幅（上下方向の幅）ｈ１〜ｈ３が、第２の熱交換部Ｈ２の隙間３９の幅ｈ４〜ｈ６よりも大きくされている。好ましくは、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３＞ｈ４＞ｈ５＞ｈ６＞ｈ７の関係に設定され、下段に進むほど隙間３９の幅が徐々に小さくなっている。

本実施形態においては、第１の熱交換部Ｈ１の隙間３９の幅ｈ１〜ｈ３が広くされているが、この部分は、燃焼器１によって発生された高温の燃焼ガスが最初に流通する部分である。これに対し、第２の熱交換部Ｈ２の隙間３９の幅ｈ４〜ｈ６は狭くされているが、この部分は、第１の熱交換部Ｈ１よりも燃焼ガス流れ方向の下流に位置しており、第１の熱交換部Ｈ１によって熱回収がなされて温度低下を生じた燃焼ガスが流通する部分である。このような構成によれば、第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２の燃焼ガス流れに対する抵抗を略同一に揃えて、排気抵抗の均一化を図ることができ、燃焼ガスの円滑な流れが達成される。

本発明において、第１の熱交換部Ｈ１の隙間の幅を第２の熱交換部Ｈ２の隙間の幅よりも大きくする場合、それら複数の幅が全て相違した寸法に設定されていなくてもよい。たとえば、図１１に示した隙間３９の配列において、ｈ１〜ｈ３を同一幅とし、またｈ４〜ｈ６を同一幅とすることもできる。

図１２および図１３に示す実施形態においては、複数の螺旋状管体部３の周囲に、追加の螺旋状管体部３Ａが設けられている。この追加の螺旋状管体部３Ａは、そのループ部３０Ａどうしの間に形成されている隙間３９Ａの幅が他の螺旋状管体部３の隙間３９の幅よりも小さくされている。好ましくは、隙間３９Ａの幅はゼロとされており、実質的には、隙間３９Ａが存在しないように構成されている。ただし、追加の螺旋状管体部３Ａのうち、第２の空間部２１ｂに存在する部分については、排出口２３への通気を可能とすべく微小寸法の隙間３９Ａが形成されている。さらに好ましくは、追加の螺旋状管体部３Ａは、図１２に示されているように、平面視略矩形状に形成されており、ケース２の内面の各部に接近した配置に設けられている。また、この追加の螺旋状管体部３Ａに対しては、他の螺旋状管体部３と同様に、一対のヘッダ３７ａ，３７ｂを利用して入水および出湯が可能に構成されている。

本実施形態においては、複数の螺旋状管体部３が設けられている領域からその外方に向けて燃焼ガスが進行した場合に、この燃焼ガスの進行は追加の螺旋状管体部３Ａによって遮られる。このため、ケース２の側壁部が燃焼ガスによって高温に加熱されることが適切に防止される。

図１３に示した構成においては、追加の螺旋状管体部３Ａが第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂの双方にわたって設けられているために、ケース２の側壁部の全体が加熱されることを抑制することができる。ただし、第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂのそれぞれにおける燃焼ガス温度を比較すると、第１の空間部２１ａにおける燃焼ガス温度はかなり高いのに対し、第２の空間部２１ｂにおける燃焼ガス温度はそれよりも低くなる。したがって、追加の螺旋状管体部３Ａを第１の空間部２１ａのみに設けて、第２の空間部２１ｂに設けないようにした場合にも、ケース２の側壁部が高温に加熱されることを十分に抑制し得ることとなる。

図１４に示す実施形態においては、互いに別体に形成されて上下に重なって配置された螺旋状管体部３Ｂ，３Ｃを備えている。これらの間には、仕切板５が設けられており、このことによって、螺旋状管体部３Ｂ，３Ｃがそれぞれ第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２とされている。螺旋状管体部３Ｂ，３Ｃには、入水用および出湯用のヘッダ３７ｃ〜３７ｆが個々に接続されている。ただし、螺旋状管体部３Ｂの下端側と螺旋状管体部３Ｃの上端側とを配管接続することによって、同図のヘッダ３７ｄ，３７ｅを省略した構成とすることもできる。

本実施形態によれば、第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２が互いに別体の螺旋状管体部３Ｂ，３Ｃによって構成されているものの、先に述べた実施形態と同様に、燃焼ガスが第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂを通過する際に第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２によって適切に熱回収がなされる。本実施形態から理解されるように、本発明においては、仕切板を挟むように複数の螺旋状管体部を配置させることにより、第１および第２の熱交換部を構成することもできる。

図１５に示す実施形態においては、螺旋状管体部３Ｂ，３Ｃによって構成された第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２に加えて、螺旋状管体部３Ｄによって構成された第３の熱交換部Ｈ３をさらに備えている。第２および第３の熱交換部Ｈ２，Ｈ３の間は、仕切板５Ａによって仕切られており、第３の熱交換部Ｈ３は、仕切板５Ａの下方の第３の空間部２１ｃに位置している。ただし、仕切板５Ａの一側方には、第２および第３の空間部２１ｂ，２１ｃどうしを連通させる連通部２２ａが形成されている。また、燃焼ガスの排出口２３は、導入口２０とはケース２の幅方向において反対側の端部に設けられている。

本実施形態によれば、燃焼ガスが第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂを通過した後には、第３の空間部２１ｃにさらに流入して第３の熱交換部Ｈ３によって熱回収がなされる。また、このようにして熱回収を終えた燃焼ガスは、直ちに排出口２３に到達してケース２の外部に排出される。このため、燃焼ガスからの熱回収量を一層多くする効果が得られる。さらに、排出口２３については、ケース２の幅方向の端部に設けられているが、第３の空間部２１ｃを通過した燃焼ガスを排出口２３に直接進行させることができ、熱回収を終えた燃焼ガスを排出口２３に導くための特別な燃焼ガス流路をケース２内に別途設けるような必要もなく、ケース２の大型化を抑制することが可能である。本実施形態から理解されるように、本発明においては、第１および第２の空間部や、第１および第２の熱交換部を備えていればよく、これらに対してさらに第３の空間部や第３の熱交換部が付加された構成とすることも可能であり、このような構成も本発明の技術的範囲に包摂される。

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、およびこれを備えた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。

本発明における螺旋状管体部としては、その一部分がケースの幅方向に延びている略長円状、あるいは略長矩形状のループ部を有するものとして構成することが好ましいものの、これに限定されない。たとえば、ループ部が円形状あるいは正方形状の螺旋状管体部を用いることもできる。ケースの形状なども、螺旋状管体部のループ部の形状などに対応させて種々の形状に形成することができる。加熱用媒体の導入口および排出口は、ケースの幅方向（螺旋状管体部の軸長方向に対して交差する方向）の端部に設けられていればよい。上述した実施形態においては、導入口がケースの上面部に設けられ、また排出口がケースの側壁部に設けられているが、このような構成に代えて、たとえば導入口をケースの側壁部に設けたり、あるいは排出口をケースの底壁部に設けた構成とすることもできる。

本発明でいう螺旋状管体部の軸長方向は、ケースの上下高さ方向（鉛直方向）に限らず、水平方向などの他の方向にすることもできる。螺旋状管体部の軸長方向を水平方向に設定した場合には、先の実施形態で示した熱交換器ＨＥを横倒し姿勢に設定したのと同様な構成となり、第１および第２の空間部２１ａ，２１ｂや第１および第２の熱交換部Ｈ１，Ｈ２は水平方向に並び、かつそれらの間が仕切板５によって仕切られた構成となるが、本発明においてはこのような構成にすることもできる。

本発明に係る熱交換器は、燃焼ガスから顕熱・潜熱の双方を回収可能なものとして構成されていなくてもよい。また、本発明でいう温水装置とは、給湯装置のみならず、温水（不凍液の温水も含む）を生成する機能を備えた装置全般を指す概念である。

本発明が適用された熱交換器を備えた温水装置の一例を示す正面断面図である。 図１に示す温水装置の図１とは異なる断面箇所の断面図である。 図１に示す温水装置の平面断面図である。 図１のIV−IV断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 図１に示す熱交換器に組み込まれているスペーサの斜視図である。 （ａ）は、図６に示すスペーサの平面図であり、（ｂ）は、その正面図であり、（ｃ）は、その右側面図である。 図１に示す熱交換器の概略平面図である。 図１に示す熱交換器に用いられている伝熱管に仕切板を差し込む状態を示す説明図である。 本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図である。 本発明に係る熱交換器の他の例を示す正面断面図である。 本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図である。 図１２に示す熱交換器の正面断面図である。 本発明に係る熱交換器の他の例を模式的に示す説明図である。 本発明に係る熱交換器の他の例を模式的に示す説明図である。

符号の説明

ＷＨ 温水装置
ＨＥ 熱交換器
Ｔ 伝熱管
Ｈ１，Ｈ２ 第１および第２の熱交換部
１ 燃焼器
２ ケース
３，３Ｂ〜３Ｄ 螺旋状管体部
３Ａ 追加の螺旋状管体部
５ 仕切板（仕切部材）
６ 補助部材
２０ 燃焼ガスの導入口（加熱用媒体の導入口）
２１ａ，２１ｂ 第１および第２の空間部
２２ 連通部
２３ 燃焼ガスの排出口（加熱用媒体の排出口）
３０ ループ部（螺旋状管体部の）
３０ａ 直状の管体部（ループ部の）
３０ｂ 曲管部（ループ部の）
３１ 内方の空間部（螺旋状管体部の）
３５ 隙間（螺旋状管体部どうしの）
３９ 隙間（ループ部どうしの）

Claims (8)

1. 熱交換用の螺旋状管体部と、
   この螺旋状管体部を内部に収容しており、かつ前記螺旋状管体部の軸長方向に対して交差する幅方向の端部に加熱用媒体の導入口および排出口が設けられているケースと、
   このケース内に配されている仕切部材と、
   を備えている、熱交換器であって、
   前記仕切部材は、前記軸長方向において前記ケースの内部を第１および第２の空間部に仕切るとともに、前記螺旋状管体部を前記第１および第２の空間部にそれぞれ位置する第１および第２の熱交換部に仕切るように設けられ、
   前記ケース内のうち、前記幅方向において前記加熱用媒体の導入口とは反対側の端部寄りには、前記第１および第２の空間部を互いに連通させる連通部が形成されており、
   前記加熱用媒体の導入口および排出口は、前記第１および第２の空間部にそれぞれ連通して設けられ、
   前記導入口に加熱用媒体が供給されたときに、この加熱用媒体は、前記第１の空間部を前記幅方向に進行した後に前記連通部を通過して前記第２の空間部に流入し、その後この第２の空間部を前記幅方向に進行してから前記排出口に到達する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内方の空間部を塞ぎ、この空間部に前記加熱用媒体が流入することを阻止する補助部材を備えている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記螺旋状管体部の各ループ部は、前記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に繋がった一対の曲管部とを有する略長円状または略長矩形状に形成されている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記螺旋状管体部として、ループ部のサイズが相違する複数の螺旋状管体部があり、
   これら複数の螺旋状管体部は、略同心の重ね巻き状に配列されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 前記複数の螺旋状管体部は、内周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間が外周寄りの螺旋状管体部どうしの隙間よりも大きい構成とされている、請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記複数の螺旋状管体部は、前記第２の熱交換部の方が前記第１の熱交換部よりも軸長方向におけるループ部どうしの隙間が小さい構成とされている、請求項４または５に記載の熱交換器。
7. 前記ケース内の少なくとも第１の空間部に設けられて、前記複数の螺旋状管体部の周囲に位置し、かつ前記複数の螺旋状管体部よりもループ部どうしの隙間寸法が小さくされた追加の螺旋状管体部をさらに備えており、
   この追加の螺旋状管体部は、前記複数の螺旋状管体部の配置領域から前記ケースの壁部に向けて加熱用媒体が進行することを抑制するように構成されている、請求項４ないし６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器と、この熱交換器の前記導入口に前記加熱用媒体としての燃焼ガスを供給するための燃焼器と、を備えていることを特徴とする、温水装置。

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