JP2018044711A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】入水管の配管形態にかかわらず入水用ヘッダに配設される複数の伝熱管に対して各伝熱管へ流入する流体の流量を均一化させることができる熱交換器を提供する。【解決手段】本発明は燃焼排気により伝熱管３６内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器３である。熱交換器３は、内部空間に燃焼排気が流れるケース３０と、ケース３０内に設けられている複数の伝熱管３６と、ケース３０の側板３１，３２に設けられて伝熱管３６の開放端部を連通するヘッダ５とを備える。流体を外部から入水する入水管１５が接続されている入水用ヘッダ５ｃには２本以上の伝熱管３６ａ，３６ｂが並行して配設され、上記入水用ヘッダ５ｃの上流部には入水管１５から当該入水用ヘッダ５ｃ内に入水される流体に対して抵抗を与える抵抗体６が配設されている。【選択図】図５

Description

本発明は、燃焼排気により伝熱管内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器に関する。

給湯器やボイラー等に搭載されている熱交換器は、燃焼排気が流れるケース内に流体を通水させる複数の伝熱管が設けられている。ケースの側板には各伝熱管の開放端部を連通するヘッダが設けられており、流体を伝熱管に供給する入水用のヘッダには入水管が接続され、伝熱管から加熱された流体を流出する出水用のヘッダには出水管が接続されている。この熱交換器では、入水管により流体が入水用ヘッダを介して伝熱管内に流入し、各伝熱管内を流れる間に燃焼排気により加熱され、加熱された流体は出水用ヘッダを介して出水管から流出される。

特開２０１５−１４４４３号公報 特開平１１−５１４９１号公報

ところで、上記熱交換器において、加熱する流体の流量を多くする等のために入水用のヘッダには２本以上の伝熱管を並行に配設することがある。この場合、入水管から供給される流体は入水用ヘッダを介して各伝熱管に流入するが、入水管の配管形態により各伝熱管に流入する流体の流量が異なる偏流が生じてしまうことがあった。

例えば、入水管が各伝熱管の開放端部の横並び方向に対して垂直方向ではなく斜め方向から引き延ばされて斜め姿勢で入水用ヘッダに接続されている場合、入水管の引き延ばし方向の先側に配設される伝熱管と、入水管の引き延ばし方向の先側から外れたところに配設される伝熱管とが存在する（図７参照）。また、入水管が下方から上方へ引き延ばされて入水用ヘッダの配管接続部付近で横方向に曲げて配管接続部と接続される場合、入水管の曲げの外側では流体の流速が速く流量が多くなり、曲げの内側では流体の流速が遅く流量が少なくなる（図８参照）。この入水管の曲げの外側は、入水管の引き延ばし方向を向いている。この場合、入水管での流体の流れ方向は入水管の引き延ばし方向と一致するので、入水管の引き延ばし方向の先側に配設される伝熱管では流体が多く流入して流量が多くなり、一方、入水管の引き延ばし方向の先側から外れたところに配設される伝熱管では流体の流入量が減少して流量が少なくなる（（図９では、内側と外側の２本の伝熱管のうち内側の伝熱管の流体の流量が増加し、外側の伝熱管の流体の流量が減少している。）。このように、各伝熱管の間で流体の流量に偏流が生じると、流量が少ない伝熱管では、伝熱管内部で膜沸騰が生じて著しく吸熱量が低下し、熱交換器の熱効率が低下するという問題があった。

なお、熱交換器において、各伝熱管内にプレートの長手方向に複数の切り起こし部を所定間隔に設けた板状の乱流形成具を挿入することが知られているが、乱流形成具は、個々の伝熱管において流体の乱流化を促進して伝熱管内部の局部沸騰を防止するものであり、上記した各伝熱管における流体流量の偏流を防止するものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、入水管の配管形態にかかわらず入水用のヘッダに配設される複数の伝熱管に対して各伝熱管へ流入する流体の流量を均一化させることができる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、
燃焼排気により伝熱管内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器であって、
内部空間に燃焼排気が流れるケースと、ケース内に設けられている複数の伝熱管と、ケースの側板に設けられて伝熱管の開放端部を連通するヘッダとを備え、
流体を外部から入水する入水管が接続されている入水用ヘッダには２本以上の伝熱管が並行して配設され、
上記入水用ヘッダの上流部には入水管から当該入水用ヘッダ内に入水される流体に対して抵抗を与える抵抗体が配設されているものである。

上記構成によれば、流体が入水管から入水用ヘッダ内に入水する際、流体の流速が上記抵抗体により律速される。これにより、例えば、入水管が斜め姿勢で入水用ヘッダに接続される場合等のような入水管の配管形態にかかわらず入水管からは流体の流量が均一化されて入水用ヘッダ内に供給される。また、入水管を流れる流体の流量や水圧が変化した場合でも入水管からは流体の流量が均一化されて入水用ヘッダ内に供給される。従って、入水用ヘッダ内では流体の流量が均一に分布し、入水用ヘッダから各伝熱管へ流入する流体の流量が均等に分配される。よって、複数の伝熱管の間で流量に偏流が生じるこがなく、各伝熱管では流体の流量バランスが均等に保持されて十分な吸熱を行うことができる。

上記入水用ヘッダは、ケースの側板に伝熱管の開放端部を配設するヘッダ本体と、ヘッダ本体に嵌合させてヘッダ本体を覆うヘッダ蓋と、ヘッダ蓋に設けられて入水管を接続する配管接続部とを有し、
上記抵抗体は、配管接続部の開口全体を覆うように配管接続部に形成する受け面と入水管の端部との間に挟み込まれて保持されていることが望ましい。
これにより、抵抗体を入水用ヘッダの上流部となる配管接続部に簡易に且つ確実に配設することができる。従って、上記抵抗体により入水管から入水用ヘッダ内に流入する流体の流速が律速され、抵抗体の下流部では抵抗体の全面にわたって流体の流速が略等速となり、入水用ヘッダ内には流体の流量が均一化されて供給される。

また、本発明に係る熱交換器は、
燃焼排気により伝熱管内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器であって、
内部空間に燃焼排気が流れるケースと、ケース内に設けられている複数の伝熱管と、ケースの側板に設けられて伝熱管の開放端部を連通するヘッダとを備え、
流体を外部から入水する入水管が接続されている入水用ヘッダには２本以上の伝熱管が並行して配設され、
上記入水用ヘッダに配設される各伝熱管内には流体を乱流化する乱流形成具が挿入され、
上記各乱流形成具は、流体の流量が多くなっていた伝熱管内の乱流形成具の流体への抵抗が相対的に大きくなるように形成されているものである。

ここで、「流体の流量が多くなっていた伝熱管」とは、例えば、各伝熱管内に乱流形成具を挿入しない場合や各伝熱管内に流路抵抗が同じ乱流形成具を挿入する場合等のように、各伝熱管における流体への抵抗が同じ場合に各伝熱管のうちで流体の流量が多くなる伝熱管を指す。
また、「乱流形成具の流体への抵抗が相対的に大きくなる」とは、当該乱流形成具の流体への抵抗を大きくする場合のみならず、他の乱流形成具の流体への抵抗を小さくする場合も含む。この場合、乱流形成具として、例えば、プレートの長手方向に複数の切り起こし部を所定間隔に設けた板状の乱流形成具を使用する場合は各切り起こし部を大きく形成することにより伝熱管内を流れる流体に対して抵抗を大きくすることができる。

上記構成によれば、入水管から流体が供給される入水用ヘッダ内の領域において流体の流量分布に偏りが生じていても、各伝熱管内に挿入された上記構成の乱流形成具により、流体の流量が多くなっていた伝熱管の流体の流量が減少し、流体の流量が少なくなっていた伝熱管の流体の流量が増加する。これにより、例えば、入水管が斜め姿勢で入水用ヘッダに接続される場合等のような入水管の配管形態にかかわらず各伝熱管における流体の流量を均等に調整することができる。また、入水管を流れる流体の流量や水圧が変化した場合でも各伝熱管における流体の流量は均等に調整される。従って、複数の伝熱管の間で流量に偏流が生じることがなく、各伝熱管では流体の流量バランスが均等に保持されて十分な吸熱を行うことができる。

また、乱流形成具は、本来、伝熱管内の流体の流れを乱流化して局部沸騰を防止するために設けられるものであるが、このような乱流形成具を上記構成とすることにより各伝熱管の間の偏流をも防止することができる。従って、各伝熱管の間の偏流を防止するために別部品を新たに設けなくてもよいから、部品点数を増やさずに各伝熱管の偏流を防止することができる。

以上のように、本発明によれば、入水用のヘッダに２本以上の伝熱管を並行に配設する場合でも、ヘッダ内の上流部に抵抗体を設けたり、各伝熱管内に挿入する乱流形成具の流体への抵抗を調整したりすることにより、各伝熱管において偏流を生じさせることがなく各伝熱管の流体の流量を均等にすることができる。従って、従来のように各伝熱管における流量の偏流により流体の流量が減少した一部の伝熱管で膜沸騰を起こして吸熱が低下することがなく、各伝熱管では流体の流量バランスが均等に保持されて十分な吸熱を行うことができる。よって、熱交換器の熱効率を向上することができる。

実施形態１における給湯装置の模式図である。 実施形態１における第１熱交換器と第２熱交換器とを接続する入水管の配管形態を示す斜視図である。 第１熱交換器の構成を示す斜視図であり、図３の下図には抵抗体を配設する入水用ヘッダの拡大平面図を示す。 第２熱交換器の構成を示す斜視図である。 第１熱交換器の入水用ヘッダの構成を示す断面図である。 第１熱交換器の入水用ヘッダに接続する２本の伝熱管に流体が均等に流れている様子を示す模式図である。 第１熱交換器の入水用ヘッダに対して入水管が斜め方向から接続されている状態を説明するための模式図である。 第１熱交換器の入水用ヘッダに接続する２本の伝熱管の間で流量の偏流が生じる状況を説明するための断面図である。 第１熱交換器の入水用ヘッダに接続する２本の伝熱管の間で流量の偏流が生じる状況を説明するための模式図である。 実施形態２の熱交換器として、乱流形成具を伝熱管内に装着した状態を示す模式図である。 乱流形成具の例を示す斜視図である。 乱流形成具の切り起こし部を示す斜視図であり、同図１２（ａ）は切り起こし部を幅広に大きく形成したものを示す斜視図、同図１２（ｂ）は切り起こし部を通常の大きさに形成するものを示す斜視図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明では、図中に併記した前後、左右、上下の各方向を利用して説明する。
（実施形態１）
図１に示す給湯装置１は、外装ハウジング１０内に、下向きの燃焼面を有するバーナ２０と、バーナ２０の下に連設される第１熱交換器３と、第１熱交換器３の下に連設される第２熱交換器４とを備えている。第１熱交換器３が本発明の構成が適用された熱交換器の一例である。

第１、第２熱交換器３，４は、内部空間にバーナ２０からの燃焼排気が流されるケース３０，４０と、ケース３０，４０内に設けて流体（水又は加熱水）を通水させる複数の伝熱管３５，３６，４１とを備えている。第１熱交換器３の下流側の伝熱管３５には出水管１４が接続され、第２熱交換器４の上流側の伝熱管４１には給水管１３が接続され、また、第１熱交換器３の上流側の伝熱管３６と第２熱交換器４の下流側の伝熱管４１との間は入水管１５が接続されている。従って、給水管１３から供給される水は、第２熱交換器４の伝熱管４１を流れて続いて入水管１５を介して第１熱交換器３へ送られ、第１熱交換器３の伝熱管３６，３５を流れた後に出水管１４から流出される。

バーナ２０には、空気と燃料ガスの混合気を送り込むファン２１が接続されている。ファン２１の上流側には、空気と燃料ガスとを混合して混合気を生成する混合装置２２が設けられている。混合装置２２には、空気が送られる給気路２３と燃料ガスが送られるガス供給路２４とが接続されている。バーナ２０は、下面に多数の炎孔を有するセラミックス製の燃焼プレートにより下向き燃焼面を構成し、ファン２１により送り込まれる混合気を燃焼面から噴出させて全一次燃焼（二次空気が不要な燃焼）させる。

バーナ２０の燃焼によって発生した高温の燃焼排気は、先に第１熱交換器３を通過し、続いて第２熱交換器４を通過する。これにより、第１熱交換器３では、燃焼排気から主に顕熱が回収され、第２熱交換器４では、燃焼排気から主に潜熱が回収される。従って、給湯装置１では、給水管１３から供給する水を第２熱交換器４において燃焼排気の潜熱で加熱し、この加熱水を第１熱交換器３において燃焼排気の顕熱で加熱した後、出水管１４から所定温度の加熱水が出湯される構成としている。第２熱交換器４を通過した燃焼排気は、第２熱交換器４に接続する排気ダクト１１を介して給湯装置１外に排出され、また、第２熱交換器４で発生したドレンは、ドレン受けに回収されて中和器１２で処理された後に給湯装置１外へ排出される。

第１熱交換器３は、図２、図３を参照して、ケース３０内には直管からなる複数の伝熱管３５，３６が配設されている。各伝熱管３５，３６は、ケース３０の左右側板３１，３２間に架設して並列に配設されている。すなわち、第１熱交換器３は、各伝熱管３５，３６により並行に流れる流体に対して燃焼排気を垂直方向から通過させて加熱する並行流式の構成としている。

ケース３０内の上段に配設する各伝熱管３５は、断面円形の直管からなり、ケース３０の中央に燃焼排気を導入する空間が形成されるように前側板３３付近と後側板３４付近とのそれぞれに上下方向に３本並べた配列としている。ケース３０内の下段に配設する各伝熱管３６は、断面楕円形の直管からなり、楕円の長径を上下方向に向けて前後方向に８本並べた配列としている。この下段の各伝熱管３６は、吸熱用に多数枚配設した金属製の板状フィン３６１（図１参照）に貫通させて設けられている。

ケース３０の左右側板３１，３２には、各伝熱管３５，３６の両端の開放端部を連通するヘッダ５が設けられている。ヘッダ５としては、伝熱管３６へ流体を供給する入水用のヘッダ５ｃと、各伝熱管３５，３６の間で流体を中継する中継用のヘッダ５ｅと、伝熱管３６から加熱された流体を流出する出水用のヘッダ５ｄとを有している。上流側の伝熱管３６の開放端部を接続する入水用のヘッダ５ｃには、第２熱交換器４で加熱された流体（加熱水）を流入させる入水管１５が接続されている。下流側の伝熱管３５の開放端部を接続する出水用のヘッダ５ｄには、第１熱交換器３で加熱された流体（加熱水）を外部へ流出させる出水管１４が接続されている。

第２熱交換器４は、図２、図４を参照して、ケース４０内には複数箇所で折り曲げた蛇行管からなる複数の伝熱管４１が配設されている。伝熱管４１は、蛇行管の延在面を寝かせた状態で上下方向に千鳥状に配列されるように８本設けられている。ケース４０の前側板４２には、各伝熱管４１における上流側の開放端部を連通する流入用ヘッダ５ａと、下流側の開放端部を連通する流出用ヘッダ５ｂとが設けられている。流入用のヘッダ５ａには、水源からの流体（水）を流入させる給水管１３が接続されている。流出用のヘッダ５ｂには、第２熱交換器４で加熱された流体（加熱水）を第１熱交換器３へ送り込む入水管１５が接続されている。

ところで、第１熱交換器３におけるヘッダ５は、ケース３０の左右側板３１，３２の所定位置を内方へ凹ませて伝熱管３５，３６の開放端部を配設させるヘッダ本体５１と、ヘッダ本体５１の内周縁に嵌合させてロウ付けされるヘッダ蓋５２とを備えている（図５参照）。ヘッダ５の内部空間は、流体で満たされる領域となる。ヘッダ本体５１は、底面に伝熱管３５，３６の開放端部を配設する差込口５３が設けられている。伝熱管３５，３６の開放端部は、ケース３０内からヘッダ本体５１の差込口５３に挿入してヘッダ５内に配設されている。

入水用のヘッダ５ｃは、図５を参照して、横長の略長方形状に形成されており、２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの開放端部が入水用ヘッダ５ｃの長手方向に横並びに配設されている。ヘッダ蓋５２には、筒状の配管接続部５４が設けられている。この配管接続部５４には、第２熱交換器４からの流体を入水させる入水管１５が接続されている。配管接続部５４は、入水用ヘッダ５ｃの中央位置であって２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの開放端部に対向して各開放端部間の中間位置に設けられている。配管接続部５４の底側には、受け面５５が形成されている。この受け面５５には、板状のパンチングメタルで形成する抵抗体６が配設されている。抵抗体６は、配管接続部５４内に入水管１５の出口側端部が嵌め込まれることにより、受け面５５と入水管１５の出口側端部との間に挟み込まれて保持されている。なお、入水管１５の出口側端部は、入水管１５自体の端部でもよいし、エルボ継手等の継手でもよい。

抵抗体６は、入水用ヘッダ５ｃの上流部となる配管接続部５４の開口全体を覆い、入水管１５から入水用ヘッダ５ｃ内に供給される流体に対して抵抗を与えるものである。これにより、第２熱交換器４からの流体が入水管１５から入水用ヘッダ５ｃ内に流入する際、流体の流速が抵抗体６により律速される。従って、抵抗体６の下流側では抵抗体６の全面にわたって流体の流速が略等速となり流量が均一化される。その結果、入水用ヘッダ５ｃ内には流体の流量が均一化されて供給される。よって、入水用ヘッダ５ｃ内の全領域では、流体の流量が均一に分布し、入水用ヘッダ５ｃ内から２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの各々に流入する流体の流量が均等に分配される（図５、図６参照）。以上より、２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの間で流体の流量に偏流が生じることがなく、各伝熱管３６ａ，３６ｂでは流体の流量バランスが均等に保持されて十分な吸熱を行うことができる。

この場合、入水管１５の配管形態にかかわらず入水用ヘッダ５ｃに配設する各伝熱管３６ａ，３６ｂでの流体の流量を均一化することができる。すなわち、実施形態１の給湯装置１では、入水管１５は、下方の第２熱交換器４から斜め上方に引き延ばされて斜め姿勢となって第１熱交換器３の入水用ヘッダ５ｃに接続されている（図２参照）。従って、図７に示すように、入水用ヘッダ５ｃに配設される２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの各開放端部をその正面から見ると、入水管１５は、当該各開放端部の横並び方向に対して斜め方向（非垂直方向）を向くこととなる。そのため、入水管１５からヘッダ５ｃ内に流入する流体の進入方向が各伝熱管３６ａ，３６ｂの開放端部の横並び方向に対して斜め向きとなる。また、入水管１５は、ケース３０，４０の側方への張り出しを抑えるためにケース３０，４０の側板付近に沿って配設されて第１熱交換器３の入水用のヘッダ５ｃ付近で横方向に曲げて配管接続部５４と接続されており、図８に示すように、曲げの外側では流体の流速が速く流量が多くなり、曲げの内側では流体の流速が遅く流量が少なくなる。なお、入水管１５をこのような配管形態とするのは、入水管１５の配置側となる第１、第２熱交換器３，４の側方には混合装置２２が設置されている等のために配管スペースが限られていることや、熱効率の向上のために第１熱交換器３の伝熱管３５，３６と第２熱交換器４の伝熱管４１は互いの延設方向を略直交するように配設されていて入水管１５を接続する第１熱交換器３の入水用ヘッダ５ｃと第２熱交換器４の流出用ヘッダ５ｂの位置が各ケース３０，４０において同じ側の側面ではなく隣接する二側面（第２熱交換器４の前側板４２と第１熱交換器３の右側板３１）の各々に設けられている等の事情による（図２参照）。上記の入水管１５の配管形態では、上述した抵抗体６を設けない場合は、図９に示すように、入水用ヘッダ５ｃに並行に配設する２本の伝熱管３６ａ，３６ｂにおいて、内側（後側）の伝熱管３６ｂでの流体の流量が多くなり、外側（前側）の伝熱管３６ａでの流体の流量が少なくなるという偏流が生じる（「発明が解決しようとする課題」を参照）。

本実施形態１では、入水用ヘッダ５ｃの上流部に抵抗体６を配設することにより、入水管１５が斜め姿勢で配管されている等、その他にも様々な入水管１５の配管形態にかかわらず、各伝熱管３６ａ，３６ｂの間での流体の流量の偏流を抑制することができ、各伝熱管３６ａ，３６ｂでの流体の流量を略均等に分配することができる（図５、図６参照）。また、入水管１５を流れる流体の流量や水圧が変化した場合でも入水管１５からは流体の流量が均一化されて入水用ヘッダ５ｃ内に供給される。従って、一部の伝熱管３６（外側の伝熱管３６ａ）にて流体の流量が減少して膜沸騰を起こして吸熱が低下することはなく、各伝熱管３６ａ，３６ｂにおいて十分な吸熱を行うことができ、第１熱交換器３の熱効率の低下を防止することができる。また、入水管１５の配管形態にかかわらず、入水用ヘッダ５ｃの各伝熱管３６ａ，３６ｂにおける流体の流量を均等に分流することができるので、各伝熱管３６ａ，３６ｂの間で偏流を生じさせずに入水管１５の配管形態を自由に設計することができる。

なお、上記実施形態１では、抵抗体６は、パンチングメタルを使用するが、これに限らず、板状又はシート状のメッシュ、ネット、多孔体等でもよい。すなわち、抵抗体６としては、入水管１５からの流体が偏在等しているような場合でも、抵抗体６の下流側では流体の流量が均一化されるように律速するものであればよい。
また、抵抗体６は、平板状に限らず、流路の下流側又は上流側に向けて膨出するドーム形状のものでもよい。
また、入水用ヘッダ５ｃには、２本の伝熱管３６ａ，３６ｂを配設するものに限らず、２本以上の複数本の伝熱管を配設するものでもよいし、上下方向に多段に伝熱管を配設するものでもよい。
また、入水用ヘッダ５ｃの配管接続部５４の位置は、入水用ヘッダ５ｃの中央位置に限らず、任意の位置に設けたものでもよい。

（実施形態２）
実施形他２は、第１熱交換器３において、上述の抵抗体６を備えていないものであり、下段の８本の伝熱管３６内には、図１０に示すように、乱流形成具７が挿入されている。乱流形成具７は、図１１に示すように、長細いプレート７１よりなり、プレート７１の長手方向に所定角度（図１１のものでは略９０度）に立ち上がるように切り起こした複数の切り起こし部７２を表裏両面に交互に形成し、伝熱管３６内にしまり嵌めとなるように装着される構成を有する。この乱流形成具７は、伝熱管３６の全長にわたって配設される長さを有する。この乱流形成具７により、伝熱管３６内を流れる流体が切り起こし部７２によって乱流化されて局部沸騰が防止される。

ところで、実施形態１では、入水用ヘッダ５ｃに配設する２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの間で偏流が生じないように入水用ヘッダ５ｃの上流部に抵抗体６を設けていた。実施形態２では、抵抗体６を設けず、偏流により流体の流量が多くなっていた内側の伝熱管３６ｂ内に装着される乱流形成具７Ａは、図１２（ａ）に示すように、各切り起こし部７２を、他の乱流形成具７の切り起こし部７２（図１２（ｂ）参照）よりも幅広に大きく形成している。他の７本の伝熱管３６内に装着される乱流形成具７（図１２（ｂ））は、すべて同じ構成である。

これにより、入水用ヘッダ５ｃ内の領域において入水管１５から供給される流体の流量分布に偏りが生じていても、偏流により流体の流量が多くなっていた内側の伝熱管３６ｂでは、乱流形成具７Ａによる流路抵抗が大きくなり流体の流量が減少し、一方、流体の流量が少なくなっていた外側の伝熱管３６ａでは乱流形成具７による流路抵抗が小さく流体の流量が増加する。従って、入水用ヘッダ５ｃに配設する２本の伝熱管３６ａ，３６ｂにおける流体の流量が略均等に調整される（図１０中の一点鎖線の矢印を参照）。よって、この実施形態２でも、２本の伝熱管３６ａ，３６ｂの間での流量の偏流が抑制され、各伝熱管３６ａ，３６ｂでは流体の流量バランスが均等に保持されて十分な吸熱を行うことができ、第１熱交換器３の熱効率の低下を防止することができる。

また、乱流形成具７は、本来、伝熱管３６内の流体の流れを乱流化して局部沸騰を防止するために設けられるが、このような乱流形成具７を用いて各伝熱管３６ａ，３６ｂの間の偏流をも防止することができる。従って、実施形態１のように、各伝熱管３６ａ，３６ｂにおける偏流を防止するために抵抗体６という別部品を新たに設ける必要がなく、部品点数を増やさずに各伝熱管３６ａ，３６ｂの偏流を防止することができる。

なお、流量が減少していた外側の伝熱管３６ａに挿入する乱流形成具７において、当該伝熱管３６ａの流体への流路抵抗が小さくなるように各切り起こし部７２を、他の７本の乱流形成具７の切り起こし部７２よりも細幅に小さく形成して、他の７本の乱流形成具７は、すべて同じ構成のものとしてもよい。この場合でも、内側と外側の２本の伝熱管３６ａ，３６ｂにおいて、偏流により流体の流量が多くなっていた内側の伝熱管３６ｂの流路抵抗が大きくなり、内側と外側の２本の伝熱管３６ａ，３６ｂにおける流体の流量を略均等に調整することができる。

また、実施形態２では、乱流形成具７において切り起こし部７２の幅の大きさを変更して流路抵抗を調整するが、これに限らず、切り起こし部７２の立ち上がり角度、切り起こし部７２の長さ、切り起こし部７２の数等を適宜に変更するようにしてもよい。

また、本発明においては、実施形態１の抵抗体６と実施形態２の乱流形成具７の両方の構成を備えるものとしてもよい。

１ 給湯装置
３ 第１熱交換器
４ 第２熱交換器
５ ヘッダ
５ａ 流入用ヘッダ
５ｂ 流出用ヘッダ
５ｃ 入水用ヘッダ
５ｄ 出水用ヘッダ
５ｅ 中継用ヘッダ
６ 抵抗体
７，７Ａ 乱流形成具
１３ 給水管
１４ 出水管
１５ 入水管
２０ バーナ
２１ ファン
２２ 混合装置
３０ ケース（第１熱交換器のケース）
３１ 右側板
３２ 左側板
３３ 前側板
３４ 後側板
３５ 伝熱管（第１熱交換器の上段側の伝熱管）
３６ 伝熱管（第１熱交換器の下段側の伝熱管）
４０ ケース（第２熱交換器のケース）
４１ 伝熱管（第２熱交換器の伝熱管）
５１ ヘッダ本体
５２ ヘッダ蓋
５３ 差込口
５４ 配管接続部
５５ 受け面
７１ プレート
７２ 切り起こし部

Claims (3)

1. 燃焼排気により伝熱管内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器であって、
   内部空間に燃焼排気が流れるケースと、ケース内に設けられている複数の伝熱管と、ケースの側板に設けられて伝熱管の開放端部を連通するヘッダとを備え、
   流体を外部から入水する入水管が接続されている入水用ヘッダには２本以上の伝熱管が並行して配設され、
   上記入水用ヘッダの上流部には入水管から当該入水用ヘッダ内に入水される流体に対して抵抗を与える抵抗体が配設されている熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   上記入水用ヘッダは、ケースの側板に伝熱管の開放端部を配設するヘッダ本体と、ヘッダ本体に嵌合させてヘッダ本体を覆うヘッダ蓋と、ヘッダ蓋に設けられて入水管を接続する配管接続部とを有し、
   上記抵抗体は、配管接続部の開口全体を覆うように配管接続部に形成する受け面と入水管の端部との間に挟み込まれて保持されている熱交換器。
3. 燃焼排気により伝熱管内を流れる流体を熱交換加熱する熱交換器であって、
   内部空間に燃焼排気が流れるケースと、ケース内に設けられている複数の伝熱管と、ケースの側板に設けられて伝熱管の開放端部を連通するヘッダとを備え、
   流体を外部から入水する入水管が接続されている入水用ヘッダには２本以上の伝熱管が並行して配設され、
   上記入水用ヘッダに配設される各伝熱管内には流体を乱流化する乱流形成具が挿入され、
   上記各乱流形成具は、流体の流量が多くなっていた伝熱管内の乱流形成具の流体への抵抗が相対的に大きくなるように形成されている熱交換器。
   

Images