JP4815902B2

JP4815902B2 - 熱源装置

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Publication number: JP4815902B2
Application number: JP2005200950A
Authority: JP
Inventors: 雅博井口; 秋人江田; 健大東
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: JP2007017112A

Description

本発明は、少なくとも２つの燃焼器を備え、これら２つの燃焼器によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことにより、たとえば一般給湯用の湯の生成と床暖房用の湯の加熱を行なうなど、２種類の被加熱流体の加熱を個別に行なうことが可能な熱源装置に関する。

熱源装置としては、たとえば特許文献１に記載されたもののように、いわゆる２缶２回路方式のものがある。この熱源装置は、ガスバーナなどの２つの燃焼器を、２つの缶体内に設け、かつこれら２つの缶体には、前記２つの燃焼器によって発生された燃焼ガスから個々に熱回収を行なう２つの熱交換器が設けられている。このような構成によれば、２つの燃焼器の運転制御、および２つの熱交換器による熱回収を個別に行なうことにより、たとえば一般給湯用の湯の生成と、床暖房用の湯の加熱とを独立して実行することができるといった利点が得られる。

しかしながら、前記したような熱源装置においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、燃焼ガスから熱回収を行なう場合、その効率を高める観点から、燃焼ガスの顕熱に加え、燃焼ガス中の潜熱（より正確には、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱）をも回収したい場合がある。このような要望に応えるための手段としては、たとえば図１４に示すように、２つの燃焼器９０ａ，９０ｂおよび顕熱回収用の熱交換器９１ａ，９１ｂを備えた缶体９２ａ，９２ｂに、潜熱回収用の熱交換器９３ａ，９３ｂを追加して設けることが考えられる。ところが、このような構成によれば、潜熱回収用の熱交換器９３ａ，９３ｂが水平方向に並んでいるために、これらが互いに干渉することを回避しつつ、全体の横幅が大きくなることを抑制するには、それらの長さＬａ，Ｌｂを長くとることは難しい。このため、熱交換器９３ａ，９３ｂを構成する各伝熱管９３０としては、比較的短寸のものを用いる必要が生じる。ところが、このような構成にすると、熱交換器９３ａ，９３ｂの熱交換効率を高くするための手段として、それらの伝熱管９３０の総数をかなり多くする必要が生じる。これでは、熱交換器９３ａ，９３ｂの構造が複雑となり、製造コストが高価となる問題点を生じる。

また、燃焼ガスから潜熱回収を行なった場合には、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、多くのドレイン（凝縮水）が発生するが、一般的に、このドレインは、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したＰＨ３程度の強酸性となる。したがって、このような強酸性のドレインが、燃焼ガスの流れに起因してたとえば熱交換器の排気口に向けて飛散し、その周辺部を汚染させたり、腐食させるといった事態が生じないようにすることも要望される。

なお、本出願人は、ドレインの飛散防止手段として、たとえば特許文献２に記載された手段を先に提案している。この手段においては、熱交換器の伝熱管を囲むケーシングの上壁部に、下向きに突出した壁部を設け、この壁部によって熱交換器の伝熱管からその前方の排気口に向けてドレインが飛散しないようにしている。ところが、この手段では、伝熱管の下方に位置するドレイン受け上に溜まっているドレインが飛散することについては防止することができない。前記ドレイン受け上のドレインが排気口に向けて飛散してその周辺部が汚染されることを防止するには、排気口をケーシングのかなり高い位置に設けねばならないこととなって、その配置箇所に制約を受け、また排気抵抗も大きくなる。さらに、前記ドレイン受けの燃焼ガス下流寄り部分には、ドレイン回収部を繋げて設けねばならないといった制約も生じる。

特開２００３−４２２７号公報（図３参照）特開平１１−２３０６７号公報

本発明は、前記した事情のもとで考え出されたものであって、構造の簡素化や製造コストの低減化などを図りつつ、２つの燃焼器のそれぞれから発生された燃焼ガスから効率良く熱回収が可能であり、しかも熱回収に伴って発生するドレインによって燃焼ガスの排気口周辺部が汚染されるといった不具合も適切に抑制することが可能な熱源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。

本発明により提供される熱源装置は、互いに独立して燃焼駆動可能な第１および第２の燃焼器と、これら第１および第２の燃焼器によって発生された燃焼ガスから顕熱を個々に回収するための２つの１次熱交換器と、これら２つの１次熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を個々に回収するための複数の伝熱管をそれぞれ有する２つの熱交換部を具備する２次熱交換器と、を備えている、熱源装置であって、前記２次熱交換器は、前記２つの熱交換部として、１つのケーシング内に収容されて上下高さ方向に重なった配置に設けられ、かつ前記ケーシング内に配された仕切板によって上下に仕切られた上部熱交換部および下部熱交換部を備え、前記ケーシングは、底壁部および上壁部との間において上下高さ方向に起立した後壁および前壁を有し、前記後壁には、前記２つの１次熱交換器を通過した
燃焼ガスを前記上部熱交換部および下部熱交換部に向けて個々に導くための２つの給気口が設けられ、前記上部熱交換部および前記下部熱交換部をそれぞれ通過した燃焼ガスを前記ケーシングの外部に排出するための排気口は、その数が１つとされて前記前壁の中間高さの位置に設けられており、前記仕切板のうち、前記排気口寄りの端縁またはその近傍部分には、前記上部熱交換部から前記仕切板上に落下してきたドレインが前記排気口に向けて飛散することを抑制可能に、上向きに起立した起立部が設けら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、次のような効果が得られる。

すなわち、第１および第２の燃焼器により発生された燃焼ガスからそれぞれ個別に熱回収が可能な２つの熱交換部が、上部熱交換部および下部熱交換部として上下高さ方向に重なっているために、これらの熱交換部を構成する複数の伝熱管の長さを長くした場合であっても、これらが互いに干渉し合うことはなく、各伝熱管を長くすることができる。したがって、上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれの伝熱管の本数を少なくし、各熱交換部の構造の簡素化、大型化の抑制、ならびに製造コストの低減化を図りつつ、高い熱交換効率を得ることが可能となる。また、上部熱交換部および下部熱交換部は、１つのケーシング内に一纏めに収容した構造にできるために、構造の簡素化、ならびに大型化の抑制がより促進される。

さらに重要な効果として、本発明によれば、上部熱交換部を利用して燃焼ガスから潜熱回収を行なわせた場合に、この上部熱交換部において発生したドレインが仕切板上に落下しても、このドレインが燃焼ガスの流れによって排気口に向けて飛散することは、仕切板の起立部によって適切に抑制される。したがって、排気口周辺部がドレインによって汚染されるといった不具合も回避される。とくに、前記起立部は、仕切板から上向きに起立しているために、仕切板上に存在するドレインを適切に塞き止めることとなり、ドレインの飛散を防止する効果は非常に優れたものとなり、さらにはドレインを処理するための部分を仕切板の燃焼ガス流れ方向下流側に繋げて設けねばならないといった制約もない。加えて、本発明によれば、排気口を仕切板と同等高さに設けた場合であっても、排気口周辺部の汚染が防止されるために、たとえば排気口をそのような高さに設けることによって、上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれを通過してきた２種類の燃焼ガスを１つの排気口を介してケーシング外部に合理的に排出させるといったことも可能となる。このように、本発明によれば、ケーシングに排気口を設ける場合の位置選択などに際しての融通性にも優れたものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記排気口は、略水平方向に延びた形状に形成され、前記仕切板の起立部は、この起立部に対する燃焼ガスの進行方向に対して交差する方向に一連に延びており、かつ前記排気口の長手方向の全長域に対向するように前記排気口よりも長い寸法に形成されている。

このような構成によれば、上部熱交換部から仕切板上に落下してきたドレインが排気口に向けて飛散することが、より確実に防止されることとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記仕切板の起立部は、前記上部熱交換部のうち、前記排気口寄りのいずれかの伝熱管に接触または接近しており、かつその伝熱管から前記仕切板上にドレインが落下することを促進する親水処理部、粗面処理部、および複数の溝の少なくともいずれかを有している。

このような構成によれば、仕切板の起立部が接触または接近している伝熱管の表面にドレインが発生付着した場合に、このドレインが前記起立部を伝って下方に流れ落ち易くなる。すなわち、前記伝熱管からのドレイン排除が促進される。したがって、排気口寄りの伝熱管に付着しているドレインが燃焼ガスの流れに起因して排気口に向けて飛散することも抑制される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記仕切板は、上下厚み方向に重ね合わされた上板体および下板体を有し、かつ前記上板体は、前記上部熱交換部を構成する伝熱管に接近するように上向きに膨らんだ凸状段部を有しているとともに、前記下板体は、前記下部熱交換部の伝熱管に接近するように下向きに膨らんだ凸状段部を有している。

このような構成によれば、上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれの伝熱管と仕切板との隙間を小さくすることができる。したがって、これらの隙間に燃焼ガスが多く流れないようにして、伝熱管による熱回収量を多くするのに好ましいものとなる。一方、凸状段部をそれぞれ有する上板体および下板体は、たとえば薄手の金属板にプレス加工を施すなどして簡単に製造することが可能であるため、仕切板を廉価に、かつ軽量に製造することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記仕切板は、前記上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれの伝熱管に接近するように上向きおよび下向きに膨らんだ複数ずつの上向きおよび下向きの段部を有しており、かつこれら上向きおよび下向きの段部は、前記ケーシング内における燃焼ガス流れ方向に対して交差する方向に延びているとともに、前記燃焼ガス流れ方向に互い違い状に並んでいる。

このような構成によれば、上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれの伝熱管と、仕切板の上向きおよび下向き段部との間の隙間が小さくなるために、やはりこの部分に多くの燃焼ガスが流れないようにして、熱交換効率を高めることができる。一方、前記仕切板は、たとえば１枚の金属板にプレス加工を施すことにより形成することが可能であり、仕切板の製造コストの低減化や軽量化を図るのにより好適となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記上部熱交換部および下部熱交換部をそれぞれ構成する複数の伝熱管の端部には、上端および下端がそれら複数の伝熱管よりも上方および下方に突出するヘッダが設けられており、前記上部熱交換部のヘッダと前記下部熱交換部のヘッダとは、上下高さ方向において重なり合わないように水平方向に位置ずれし、前記下部熱交換部のヘッダの上端は、前記上部熱交換部の下端と同一高さ、またはそれ以上の高さに設定されている。

このような構成によれば、上部熱交換部および下部熱交換部のそれぞれのヘッダが互いに干渉しないようにして、それらの伝熱管どうしを接近させることができる。このことにより、それらの間を仕切る仕切板と各伝熱管との隙間についても小さくし、この隙間部分に多くの燃焼ガスが流れないようにすることができる。また、上部熱交換部および下部熱交換部のトータルの高さ寸法を小さくし、ケーシングのサイズ、ひいては熱源装置全体の高さ寸法を小さくするのにも有効である。

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を、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図６は、本発明が適用された熱源装置の一例を示している。図１によく表われているように、本実施形態の熱源装置Ａは、缶体１Ａ，１Ｂ、燃焼器２Ａ，２Ｂ、１次熱交換器３Ａ，３Ｂ、および２次熱交換器Ｂを備えている。２次熱交換器Ｂの詳細な構成については後述するが、この２次熱交換器Ｂは、複数の伝熱管４０により構成された上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨを備えている。この熱源装置Ａは、互いに独立した湯水加熱がなされる２つの湯水加熱部Ｐ１，Ｐ２を有している。湯水加熱部Ｐ１は、上部熱交換部ＵＨおよび１次熱交換器３Ａを含んだ構成であり、たとえば台所や洗面所などに供給されるいわゆる一般給湯用の湯を生成する部分である。これに対し、湯水加熱部Ｐ２は、下部熱交換部ＬＨおよび１次熱交換器３Ｂを含んだ構成であり、暖房端末として、たとえば床暖房に用いられる湯水の加熱を行なう部分である。

燃焼器２Ａ，２Ｂは、たとえば都市ガスなどを燃焼させるガス燃焼器、あるいは灯油などを燃焼させるオイル燃焼器であり、缶体１Ａ，１Ｂの内部に配されている。これら燃焼器２Ａ，２Ｂは、缶体１Ａ，１Ｂの下部に取り付けられた送風ファン２９Ａ，２９Ｂから上向きに供給される燃焼用空気を利用して燃料の燃焼が可能であり、その燃焼駆動制御は互いに独立して実行される。１次熱交換器３Ａ，３Ｂは、燃焼器２Ａ，２Ｂの上方に配さており、燃焼器２Ａ，２Ｂから上向きに進行してきた燃焼ガスから顕熱を回収する。これら１次熱交換器３Ａ，３Ｂは、たとえば缶体１Ａ，１Ｂを略水平方向に貫通するフィン付きの複数のパイプを利用して構成されている。

２次熱交換器Ｂは、１次熱交換器３Ａ，３Ｂのそれぞれを通過して顕熱が回収された燃焼ガスから潜熱をさらに回収するためのものであり、缶体１Ａ，１Ｂの上部間に架け渡されるようにして設けられている。この２次熱交換器Ｂは、いわゆる多管式であり、既述した複数の伝熱管４０に加え、これら伝熱管４０の両端部に設けられた複数のヘッダ４１、これらヘッダ４１や伝熱管４０の略全体を囲む略直方体状のケーシング５、および上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとを上下に仕切る仕切板６も備えている（図４〜図６を参照）。

２次熱交換器Ｂの上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨは、湯水の供給および排出が相互に独立してなされるように構成されている。より具体的には、図３（ａ）に示すように、上部熱交換部ＵＨを構成する複数の伝熱管４０の両端部には、入水口４１０および出湯口４１１を有する入水用および出湯用のヘッダ４１Ａ，４１Ｂと、湯水折り返し用のヘッダ４１Ｃとが設けられている。入水口４１０には、たとえば水道水などを供給してくる給水管４８が接続されており、この給水管４８から入水口４１０に供給された水は、ヘッダ４１Ａ内から複数の伝熱管４０の一部を通過してヘッダ４１Ｃ内に流入した後に、複数の伝熱管４０の残余部分を通過してヘッダ４１Ｂ内に流入する。このような流通過程において、前記水は燃焼ガスにより加熱され、出湯口４１１から出湯する。出湯口４１１は、図１および図２に示すように、配管４７を介して１次熱交換器３Ａに繋がっており、この１次熱交換器３Ａに連結された出湯管４６から台所やその他の給湯先に向けて湯水が送られる。

２次熱交換器Ｂの下部熱交換部ＬＨは、上部熱交換部ＵＨの下方に重なっており、その基本的な構成は先に述べた上部熱交換部ＵＨと同様である。具体的には、図３（ｂ）に示すように、この下部熱交換部ＬＨを構成する複数の伝熱管４０の両端部には、入水用および出湯用のヘッダ４１Ｄ，４１Ｅと、湯水折り返し用のヘッダ４１Ｆとが設けられている。床暖房本体部分（図示略）から湯水戻り管４５を介して送られてきた湯水が入水口４１２からヘッダ４１Ｄ内に供給されると、この湯水はその後複数の伝熱管４０の一部を通過してヘッダ４１Ｆ内に流入した後に複数の伝熱管４０の残余部分を通過してヘッダ４１Ｅ内に流入し、出湯口４１３から出湯する。出湯口４１３は、図１および図２に示すように、配管４４を介して１次熱交換器３Ｂに繋がっており、加熱された湯水は、この１次熱交換器３Ｂに連結された出湯管４３から床暖房本体部分に向けて戻される。

図４によく表われているように、ケーシング５の上下高さ方向に起立する後壁５０ａおよび前壁５０ｂには、上下２つの給気口５１ａ，５１ｂ、および１つの排気口５２が設けられている。缶体１Ａ，１Ｂとケーシング５とは、補助缶体１１Ａ，１１Ｂを介して接続されており、缶体１Ａ内の１次熱交換器３Ａを通過した燃焼ガスは、補助缶体１１Ａ内を通過して給気口５１ａに導かれる一方、缶体１Ｂ内の１次熱交換器３Ｂを通過した燃焼ガスは、補助缶体１１Ｂ内を通過して給気口５１ｂに導かれるようになっている。給気口５１ａは、仕切板６よりも高い位置に設けられており、この給気口５１ａからケーシング５内に流入した燃焼ガスは、上部熱交換部ＵＨに向けて進行した後に排気口５２からケーシング５の外部に進行するようになっている。これに対し、給気口５１ｂは、仕切板６よりも低い位置に設けられており、この給気口５１ｂからケーシング５内に流入した燃焼ガスは、下部熱交換部ＬＨに向けて進行した後に排気口５２からケーシング５の外部に進行するようになっている。

２次熱交換器Ｂは、図１および図２によく表われているように、ケーシング５や複数の伝熱管４０が水平方向に対して適当な角度θだけ傾斜した姿勢に設けられている。仕切板６も同様に傾斜している。このような傾斜は、後述するように、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って発生したドレインをドレイン排出口５９に向けて流れさせて外部に円滑に排出させるのに役立つ。なお、図２に表われているように、排気口５２は略水平方向に延びた長矩形状である。排気口５２は、傾斜したケーシング５の底壁部５０ｃや上壁部５０ｄに対して角度θだけ相対的に傾いて形成されていることにより、略水平となっている。排気口５２が傾いていると、この排気口５２に排気トップと称される部材やその他の部材を取り付ける場合に、それらの部材を斜めにするといった必要が生じるため、その取り付けが煩雑化し、また外観体裁も悪いものとなるが、排気口５２を略水平にすることにより、そのような不具合を適切に回避することができる。さらに、たとえば集合住宅のパイプスペースなどに設けられている熱源装置用（給湯装置用）の排気口用の接続部は、水平に延びた排気口に対応するように設けられているのが通例であり、このような用途にも的確に適合することとなる。

仕切板６は、既述したとおり、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとを上下に仕切る部材であり、図４〜図６に示すように、たとえば上板体６０ａ、下板体６０ｂ、および中間板体６０ｃの３枚の薄肉金属板を重ね合わせて接合することにより構成されている。この仕切板６上には酸性のドレインが落下してくるため、好ましくは、この仕切板６の材質はステンレスなどの耐酸性を有するものとされている。伝熱管４０やケーシング５の底壁部５０ｃなどにも酸性のドレインが接触するために、好ましくは、これらの部分もステンレスなどの耐酸性を有する材質とされている。

仕切板６の中間板体６０ｃは、上板体６０ａおよび下板体６０ｂ間に挟まれた略平板状であり、たとえば図６によく表われているように、その両側縁部６００がケーシング５の両側壁部５０ｅに当接するようにして支持されている。この中間板体６０ｃは、仕切板６のベース部材としての役割を果たす他、仕切板６の全体の強度を高める役割をも果たすため、上板体６０ａや下板体６０ｂの厚みを薄くするのに役立つ。上板体６０ａおよび下板体６０ｂは、ともに平板状の金属板にプレス加工を施すことにより形成されたものであり、これらの外周縁部を除く中央寄り部分は、外周縁部よりも上向きに膨らんだ凸状段部６０１として、あるいは下向きに膨らんだ凸状段部６０２として形成されている。これら凸状段部６０１，６０２が形成されていることにより、仕切板６の全体の厚みが大きくされており、上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨのそれぞれの伝熱管４０と仕切板６との隙間ｓ１，ｓ２がともに小さくされている。本実施形態とは異なり、たとえば図１３に示すように、仕切板６を単なる平板状の１枚の板体により形成しただけでは、仕切板６と複数の伝熱管４０との隙間ｓ1'，ｓ2'が大きくなる。これでは、多くの燃焼ガスがそれらの隙間部分を通過することとなって、複数の伝熱管４０の熱回収量が少なくなるが、本実施形態によれば、そのような不具合を解消することができる。

図４によく表われているように、仕切板６のうち、排気口５２寄りの一端縁部には、上向きに起立した起立部６１が設けられている。この起立部６１は、たとえば上板体６０ａ、下板体６０ｂ、および中間板体６０ｃのいずれかの一端縁を上向きに折り曲げることにより形成されている。この起立部６１の上端は、上部熱交換部ＵＨの最も排気口５２に近い最後尾の列のうち、高さが最も低い伝熱管４０ａに対して、接触または接近している。また、起立部６１は、排気口５２に対面しつつ、排気口５２が延びる方向と略同方向に一連に延びている。図５に示すように、この起立部６１の水平方向の長さＬ１は、排気口５２の水平方向の長さＬ２よりも長くされており、２次熱交換器Ｂの正面視において、起立部６１は、排気口５２の水平方向の全長域に重なるように設けられている。なお、仕切板６は、複数の伝熱管４０やケーシング５の底壁部５０ｃなどと略平行であり、それらと同様に水平方向に対して傾斜している。この傾斜は、この仕切板６上に落下してきたドレインをこの仕切板６上において流れさせて迅速に排除するのに役立つ。仕切板６の高さが低くされている一側縁部には、この一側縁部に向けて流れてきたドレインを底壁部５０ｃ上に落下させるための１または複数の孔部（図示略）が設けられている。また、このような構成に代えて、たとえば仕切板６の前記一側縁部上に向けて流れてきたドレインをこの一側縁部の長手方向端部から底壁部５０ｃ上に流れ落とすようにすることもできる。

ケーシング５の底壁部５０ｃは、仕切板６から落ちてくるドレインや、下部熱交換部ＬＨにおいて発生するドレインを受ける役割を果たす。この底壁部５０ｃのうち、高さが低い側の一端部には、この底壁部５０ｃ上のドレインをケーシング５の外部に排出するための排出口５９が設けられている。この排出口５９から排出されたドレインは、たとえば中和器（図示略）に送られるようになっており、この中和器で中和処理を終えてから廃棄処分される。前記中和器は、たとえば炭酸カルシウムなどの中和剤が容器内に収容された構成を有している。

次に、前記した熱源装置Ａの作用について説明する。

まず、２次熱交換器Ｂの上部熱交換部ＵＨおよび１次熱交換器３Ａに通水があると、この時点で燃焼器２Ａを燃焼駆動させる。すると、燃焼器２Ａにより発生された燃焼ガスは、缶体１Ａ内を上昇して１次熱交換器３Ａに到達し、この部分で顕熱回収がなされる。その後、前記燃焼ガスは、２次熱交換器Ｂの給気口５１ａからケーシング５内の仕切板６よりも上方領域に流入し、上部熱交換部Ｂの伝熱管４０により潜熱回収がなされた後に、排気口５２から外部に排出される。このようなことにより、上部熱交換部Ｂおよび１次熱交換器３Ａに供給された水は、効率良く加熱され、一般給湯用の湯が適切に生成される。これに対し、下部熱交換部ＬＨおよび１次熱交換器３Ｂに湯水の流通があった場合には、燃焼器２Ｂを燃焼駆動させる。すると、これにより発生された燃焼ガスは、１次熱交換器３Ｂに到達して顕熱回収がなされてから、２次熱交換器Ｂの給気口５１ｂからケーシング５内の仕切板６よりも下方領域に流入する。すると、前記燃焼ガスは、潜熱回収がなされ、排気口５２から外部に排出される。下部熱交換部ＬＨおよび１次熱交換器３Ｂを流通した湯は、適切に加熱され、床暖房本体部分に戻される。

２次熱交換器Ｂは、前記したように２つの燃焼器２Ａ，２Ｂによって発生された燃焼ガスから潜熱回収を個別に行なうための上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨが、上下に重なった構成を有しており、２つの缶体１Ａ，１Ｂの上方に跨がるようにして設けられている。このため、この２次熱交換器Ｂにおいては、各伝熱管４０を長くすることができ、伝熱管４０の本数を少なくしつつ、高い熱交換効率を得ることが可能となる。また、２次熱交換器Ｂは、１つのケーシング５内に上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨを一括して収容しており、実質的には、潜熱回収用の２つの熱交換器が１つの熱交換器として集約された構成となっている。このようなことから、この熱源装置Ａは、たとえば潜熱回収用の２つの熱交換器を別々に構成して横並びに設けたものと比較すると、その構成は非常に合理的であり、全体の大型化を抑制しつつ、製造コストを低減することができる。

上部熱交換部ＵＨの複数の伝熱管４０によって、燃焼ガスから潜熱回収がなされた際には、それら複数の伝熱管４０の表面に、酸性のドレインが発生付着し、これが仕切板６上に滴下する。これに対し、この熱源装置Ａにおいては、仕切板６の排気口５２寄りの一端縁部に起立部６１が設けられている。このため、仕切板６の上面に沿って燃焼ガスが仮に高速で流れる場合であっても、仕切板６上のドレインが排気口５２に向けて飛散することは適切に防止される。起立部６１の上端は、伝熱管４０ａに接触または接近しており、これら起立部６１と伝熱管４０ａの間にドレインを通過させる大きな隙間が形成された構造にはなっていないために、ドレインの飛散防止効果はより高いものとなる。その結果、排気口５２の周辺部、およびこの排気口５２の前方に設けられた部材などが酸性のドレインによって汚染されるといった不具合が適切に回避される。

特に、起立部６１は、排気口５２よりも水平方向の長さが長く形成されており、排気口５２の水平方向の全長域にわたって起立部６１が対面しているために、仕切板６上のドレインが排気口５２に向けて飛散することがより確実に防止される。また、仕切板６は傾斜しており、仕切板６上に滴下したドレインはこの傾斜に沿って流れてから底壁部５０ｃ上に流れ落ちるために、仕切板６上にドレインが多量に溜まることはなく、このことによっても排気口５２に向けてドレインが飛散することがより防止される。

起立部６１の上端は、既述したとおり、伝熱管４０ａに接触または接近しているが、このような構造によれば、伝熱管４０ａの表面のドレインがこの起立部６１を伝って伝熱管４０ａの下方に流れ落ち易くなる。伝熱管４０ａの表面には、その上方に位置する他の伝熱管４０から滴下してくるドレインが付着する場合があり、上方に位置する伝熱管４０よりもドレインが多量に付着し易い。その一方、伝熱管４０ａは、排気口５２に最も近い最後尾の列に位置しており、燃焼ガスの流れがこの伝熱管４０ａに当たった場合には、この伝熱管４０ａに付着しているドレインの一部が排気口４０ａに向けて飛散する可能性がある。これに対し、前記したように、伝熱管４０ａの表面からドレインを流れ落ち易くすれば、そのような可能性も少なくなる。

この熱源装置Ａにおいては、仕切板６にドレイン飛散防止用の起立部６１が設けられているが故に、排気口５２を仕切板６と略同等高さとなるケーシング５の前壁５０ｂの中間高さ部分に形成することが可能である。そして、このことによって上部熱交換部ＵＨを通過した燃焼ガスと下部熱交換部ＬＨを通過した燃焼ガスとを１つの排気口５２から外部に排気させることが好適に実現されている。たとえば、排気口が２つ設けられている場合には、２つの排気口から別々に排出される燃焼ガスを一纏めにするための手段が別途必要となったり、あるいは排気トップなどの部品を複数用いねばならいといった不利を生じるが、本実施形態によれば、そのような不利も適切に解消される。

下部熱交換部ＬＨにおける潜熱回収によってもドレインは発生するが、このドレインは、ケーシング５の底壁部５０ｃ上に滴下してから、この底壁部５０ｃの傾斜に沿ってドレイン用の排出口５９に到達し、その後外部に排出される。排気口５２は、既述したとおり、ケーシング５の前壁５０ｂの上下中間高さに設けられているために、底壁部５０ｃ上に滴下したドレインが燃焼ガスの流れによって排気口５２まで上昇して飛散する虞れは殆どない。

図７〜図１２は、本発明の他の実施形態を示している。なお、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７（ａ）に示す実施形態においては、仕切板６の起立部６１が斜めに起立している。このような構成であっても、仕切板６上に滴下したドレインが排気口５２に向けて飛散することを抑制可能である。本発明でいう起立部６１は、要は、上向きに起立していればよく、その具体的な起立角度は問わない。

図７（ｂ）に示す実施形態においては、仕切板６の上板体６０ａの一部が凸状段部６１Ａとして形成されている。好ましくは、この凸状段部６１Ａの上面は、上部熱交換部ＵＨの最も低い伝熱管４０に接触または接近している。本実施形態から理解されるように、本発明でいう起立部は適当な高さおよび幅をもった段状に形成することもできる。

図７（ｃ）に示す実施形態においては、仕切板６の起立部６１の上端が、上部熱交換部ＵＨの伝熱管４０ａに接触または接近しているとともに、仕切板６の少なくとも一側面には、親水性塗料が塗布された親水処理部６５が設けられている。好ましくは、この親水処理部６５は、起立部６１の上端面にも設けられ、さらに好ましくは、起立部６１の前記一側面とは反対の側面にも設けられている（この点は、後述する粗面処理部や凹溝などについても同様である）。このような構成によれば、起立部６１が親水性をもつために、伝熱管４０ａの表面のドレインが起立部６１を伝ってより流れ易くなり、伝熱管４０ａの表面のドレインが排気口５２に向けて飛散することを防止するのに一層好適となる。

図８（ａ）に示す実施形態においては、起立部６１の一側面に粗面処理部６５Ａが設けられている。この粗面処理部６５Ａは、たとえばブラスト処理や機械加工によって、微小な凹凸が多数形成された部分である。同図（ｂ）に示す実施形態においては、起立部６１の一側面に、上下方向に延びる複数の凹溝６５Ｂが形成されている。同図（ｃ）に示す実施形態においては、起立部６１が波板状に形成されており、やはり起立部６１の一側面には、上下方向に延びる複数の凹溝６５Ｃが形成されている。これら図８（ａ）〜（ｃ）のいずれの実施形態においても、図７（ｃ）に示した実施形態と同様に、伝熱管４０ａの表面のドレインが起立部６１を伝って下方に流れ易くなり、伝熱管４０ａの表面に多くのドレインが付着したままにならないようにすることができる。

図９に示す実施形態においては、仕切板６が、上板体６０ａと下板体６０ｂとを直接重ね合わせて形成されており、先の実施形態の中間板体６０ｃを具備しない構成とされている。上板体６０ａおよび下板体６０ｂが、上向きおよび下向きの凸状段部６０１，６０２を有する点は、先の実施形態と同様であるが、上板体６０ａおよび下板体６０ｂの少なくとも一方の両側縁はケーシング５に当接して支持されている。本実施形態によれば、仕切板６を構成する板体の枚数が少ないため、製造コストの低減化を図るのに好適となる。もちろん、仕切板６と伝熱管４０との隙間ｓ１，ｓ２を微小とし、熱交換効率が低下しないようにすることができる。

図１０に示す実施形態においては、仕切板６が１枚の板体のみを用いて構成されており、上向きに膨らんだ複数の段部６９ａと、下向きに膨らんだ複数の段部６９ｂとを有している。これらの段部６９ａ，６９ｂは、いずれも燃焼ガスの流れ方向（同図（ａ）の左右方向）と交差する方向に延びた形状を有し、かつ燃焼ガスの流れ方向に１つずつ交互に並んでいる。複数の段部６９ａ，６９ｂは、たとえばプレス成形により形成されたものである。

本実施形態によれば、上部熱交換部ＵＨおよび下部熱交換部ＬＨのそれぞれの伝熱管４０と仕切板６との隙間を、部分的ではあるものの小さくすることが可能であり、このことによって熱交換効率の低下を抑制可能である。仕切板６は、１枚の金属板にプレス加工を施すことにより簡単に製造することができるために、その製造コストをより低減することが可能である。なお、複数の上向きの段部６９ａのうち、図１０（ａ）の左端に位置する段部６９ａは、図７（ｂ）に示した凸状段部６１Ａと同様な役割を果たすものであり、本発明でいう起立部の一例に相当する。ただし、前記した左端の段部６９ａとは別に、たとえば仕切板６の一端縁を上向きに折り曲げた起立部（図示略）を別途設けてもよい。

図１１に示す実施形態においては、下部熱交換部ＬＨの伝熱管４０が、上部熱交換部ＵＨの伝熱管４０よりも短い寸法とされ、下部熱交換部ＬＨのヘッダ４１Ｄ〜４１Ｆは、上部熱交換部ＵＨのヘッダ４１Ａ〜４１Ｃよりも伝熱管４０の長手方向中央寄りに位置ずれしている。これにより、ヘッダ４１Ａ，１Ｂとヘッダ４１Ｆどうし、およびヘッダ４１Ｃとヘッダ４１Ｄ，４１Ｆどうしは、上下方向に重ならず、かつそれらの間に隙間８９ａ，８９ｂが形成されるようにオフセットされている。下部熱交換部ＬＨのヘッダ４１Ｄ〜４１Ｆは、上部熱交換部ＵＨの複数の伝熱管４０の直下に位置しており、それらの上端の高さｈ１は、上部熱交換部ＵＨのヘッダ４１Ａ〜４１Ｃの下端の高さｈ２と同一、またはそれよりも高くされている。仕切板６は、その一部分が前記した隙間８９ａ，８９ｂを通過するように適宜屈曲しており、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとの間を仕切るようにケーシング５内に配されてその両側縁部がケーシング５の両側壁に支持されている。

本実施形態によれば、上部熱交換部ＵＨのヘッダ４１Ａ〜４１Ｃと、下部熱交換部ＬＨのヘッダ４１Ｄ〜４１Ｆとが不当に干渉し合わないようにして、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとのそれぞれの伝熱管４０どうしの間隔ｓ３を小さくすることができる。ヘッダ４１Ａ〜４１Ｆは、それらに繋がっている複数の伝熱管４０よりも上方および下方に突出するサイズに形成されており、たとえば図１３に示したように、ヘッダ４１Ａ〜４１Ｃの直下にヘッダ４１Ｄ〜４１Ｅを重ねて配置した場合には、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとの伝熱管４０の間隔ｓ３’が大きくなる。これに対し、図１１に示す本実施形態では、前記した間隔ｓ３を小さくすることができるために、仕切板６としては、たとえば１枚の略平板状の板体により構成されたものを用いた場合であっても、この仕切板６と伝熱管４０との隙間を小さくし、熱交換効率が大きく低下するといった不具合を生じないようにすることができる。なお、本発明は、図１３に示すような構成にすることを排除するものではなく、本発明でいう起立部が仕切板に設けられている限りは、本発明の実施形態に含まれる。

図１２に示す実施形態においては、上部熱交換部ＵＨの全体と下部熱交換部ＬＨの全体とが水平方向に位置ずれしている。このことによりヘッダ４１Ａ，４１Ｂとヘッダ４１Ｆどうし、およびヘッダ４１Ｃとヘッダ４１Ｄ，４１Ｅどうしは、上下方向において重ならず、かつそれらの間に隙間８８ａ，８８ｂが形成されるように水平方向にオフセットしている。下部熱交換部ＬＨのヘッダ４１Ｄ〜４１Ｆの上端の高さｈ１は、上部熱交換部ＵＨのヘッダ４１Ａ〜４１Ｃの下端の高さｈ２と同一、またはそれよりも高くされている。仕切板６は、隙間８８ａ，８８ｂを通過するようにして上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとの間を仕切っている。

本実施形態においても、図１１に示した実施形態と同様に、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとの伝熱管４０どうしの間隔ｓ３を小さくし、仕切板６としてたとえば略平板状の１枚の板体から構成されたものを使用することができるなどの利点が得られる。また、本実施形態では、上部熱交換部ＵＨと下部熱交換部ＬＨとの伝熱管４０の長さを略同一に揃えることができる利点もあり、製造に際して、長さが相違する２種類の伝熱管を準備する必要がなくなる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱源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。

本発明でいう仕切板は、要は、上部熱交換部と下部熱交換部とを上下に仕切るように設けられていればよく、その具体的な材質、形状、サイズ、取り付け方などは任意に選択することができる。仕切板に設けられる起立部の具体的な高さや幅（長さ）の寸法も限定されない。

上部熱交換部および下部熱交換部を構成する複数の伝熱管は、必ずしも直状の管体を用いて構成されている必要もなく、たとえば蛇腹状の管体やＵ字管などを用いて構成することもできる。本発明に係る熱源装置は、一般給湯機能と床暖房用温水の加熱機能とを兼備するものに限らない。たとえば、一般給湯機能と浴槽への湯張り給湯機能とを備えたものにするなど、その具体的な機能や、加熱された湯水の使用用途は問わない。伝熱管内を流通する被加熱流体としては、不凍液や、その他の流体を用いることもできる。その他、本発明においては、燃焼ガスを燃焼器の上方に進行させるいわゆる正燃方式のものに代えて、たとえば燃焼ガスを下向きに進行させながら熱交換を行なういわゆる逆燃方式のものとすることも可能である。

本発明に係る熱源装置の一例を示す概略断面図である。図１に示す熱源装置の概略正面図である。（ａ）は、図１のIIIａ−IIIａ概略断面図であり、（ｂ）は、図１のIIIｂ−IIIｂ概略断面図である。図１のIV−IV断面図である。図４のＶ−Ｖ断面図である。図４のVI−VI断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明において仕切板に設けられる起立部の他の例を示す要部断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明において仕切板に設けられる起立部の他の例を示す要部断面図である。本発明の他の例を示す要部正面断面図である。（ａ）は、本発明の他の例を示す要部側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。本発明の他の例を示す正面断面図である。本発明の他の例を示す正面断面図である。本発明の他の例を示す正面断面図である。本発明の関連技術の一例を示す概略正面図である。

符号の説明

Ａ熱源装置
Ｂ２次熱交換器（熱交換器）
ＵＨ上部熱交換部
ＬＨ下部熱交換部
２Ａ，２Ｂ燃焼器
５ケーシング
６仕切板
４０伝熱管
４１ヘッダ
５１ａ，５１ｂ給気口
５２排気口
６０ａ上板体
６０ｂ下板体
６１起立部

Claims

互いに独立して燃焼駆動可能な第１および第２の燃焼器と、
これら第１および第２の燃焼器によって発生された燃焼ガスから顕熱を個々に回収するための２つの１次熱交換器と、
これら２つの１次熱交換器を通過した燃焼ガスから潜熱を個々に回収するための複数の伝熱管をそれぞれ有する２つの熱交換部を具備する２次熱交換器と、
を備えている、熱源装置であって、
前記２次熱交換器は、前記２つの熱交換部として、１つのケーシング内に収容されて上下高さ方向に重なった配置に設けられ、かつ前記ケーシング内に配された仕切板によって上下に仕切られた上部熱交換部および下部熱交換部を備え、
前記ケーシングは、底壁部および上壁部との間において上下高さ方向に起立した後壁および前壁を有し、前記後壁には、前記２つの１次熱交換器を通過した燃焼ガスを前記上部熱交換部および下部熱交換部に向けて個々に導くための２つの給気口が設けられ、
前記上部熱交換部および前記下部熱交換部をそれぞれ通過した燃焼ガスを前記ケーシングの外部に排出するための排気口は、その数が１つとされて前記前壁の中間高さの位置に設けられており、
前記仕切板のうち、前記排気口寄りの端縁またはその近傍部分には、前記上部熱交換部から前記仕切板上に落下してきたドレインが前記排気口に向けて飛散することを抑制可能に、上向きに起立した起立部が設けられていることを特徴とする、熱源装置。
前記排気口は、略水平方向に延びた形状に形成され、
前記仕切板の起立部は、この起立部に対する燃焼ガスの進行方向に対して交差する方向に一連に延びており、かつ前記排気口の長手方向の全長域に対向するように前記排気口よりも長い寸法に形成されている、請求項１に記載の熱源装置。
前記仕切板は、上下厚み方向に重ね合わされた上板体および下板体を有し、かつ前記上板体は、前記上部熱交換部を構成する伝熱管に接近するように上向きに膨らんだ凸状段部を有しているとともに、前記下板体は、前記下部熱交換部の伝熱管に接近するように下向きに膨らんだ凸状段部を有している、請求項１または２に記載の熱源装置。
前記仕切板のうち、前記排気口寄りの一端縁部には、上向きに起立した起立部が設けら
れ、この起立部の上端は、前記上部熱交換部の前記排気口に最も近い最後尾の列のうち、高さが最も低い伝熱管に接触または接近している、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱源装置。
前記仕切板は、水平方向に対して傾斜しており、
前記仕切板上のドレインが、前記仕切板のうち、高さが低くされた一側縁部に向けて流れたときに、このドレインを前記ケーシングの底壁部上に落下させることが可能な構成とされている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱源装置。