JP5818071B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、バーナを利用して発生させた燃焼ガスから伝熱管を利用して顕熱および潜熱を回収することにより、伝熱管内を流通する湯水を加熱するタイプの給湯装置に関する。

この種の給湯装置としては、バーナと、このバーナによって発生された燃焼ガスから顕熱を回収するための１次熱交換器と、この１次熱交換器を通過した後の燃焼ガスから潜熱を回収するための２次熱交換器とを備えたものがある(たとえば、特許文献１〜３を参照)。このような構成の給湯装置においては、１次熱交換器の伝熱管については、銅製のフィン付きチューブとし、２次熱交換器の伝熱管については、ステンレス製とするのが一般的である。１次熱交換器の伝熱管を熱伝導性がよい銅製のフィン付きチューブとすれば、熱回収量を多くすることができる。また、２次熱交換器の伝熱管をステンレス製とすれば、潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレイン（凝縮水）に起因して伝熱管が腐食するといった不具合を適切に回避することができる。

従来、前記したような潜熱回収型の給湯装置を設計・製作する場合、給湯装置全体の熱効率を高める上では、１次熱交換器ではできる限り多くの顕熱を回収すべきとの考え方が支配的であった。このため、従来の１次熱交換器では、複数の伝熱管の列が、燃焼ガス進行方向に２段、あるいはそれ以上の段数に設けられていたのが実情であった。

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、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、１次熱交換器は、給湯装置の通常の運転動作時には、ドレインが極力発生しない仕様とされているのが通例である。ただし、バーナの燃焼火力や、伝熱管への入水温度は一定ではない。このため、たとえばバーナの燃焼火力が小さく、かつ給湯装置への入水温度がかなり低温であるような場合には、２次交換器のみならず、１次熱交換器においても燃焼ガス中の水蒸気が凝縮し、強酸性のドレインが発生する場合がある。
一方、１次熱交換器の伝熱管の列が燃焼ガス進行方向に複数段に設けられている場合、バーナに最も近い１段目の伝熱管付近の燃焼ガス温度と比較して、２段目の伝熱管付近の燃焼ガス温度は、相当に低くなる。本件発明者らは、１段目の伝熱管付近の燃焼ガス温度が、１５００℃である場合に、２段目の伝熱管付近の燃焼ガス温度が、５００℃程度またはそれ以下の温度まで低下する現象が生じることを確認している。１次熱交換器において、前記したような温度分布を生じたのでは、たとえばバーナの燃焼火力が小さくなった場合に、２段目あるいは３段目の伝熱管付近においてドレインが発生し易い。
１次熱交換器の伝熱管が銅製である場合、その表面に強酸性のドレインが発生したのでは、この伝熱管が腐食し易くなる。また、伝熱管のフィンの隙間がドレインによって塞がれると、排気抵抗が増大する不利も招いてしまう。したがって、このようなことを好適に解消することが望まれる。

特開２０１１−０２１８８０号公報 特開２００９−０９２２８６号公報 特開２００８−０３２２７６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り、顕熱回収用の１次熱交換器および潜熱回収用の２次熱交換器を備えたタイプの給湯装置であって、１次熱交換器が強酸性のドレインの発生に起因して腐食し易くなるといった不具合を適切に防止または抑制することが可能な高効率の給湯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給湯装置は、燃料の燃焼動作を個別に制御可能な第１および第２の燃焼領域が幅方向に並んで設けられているバーナと、銅製の複数のフィン付きチューブとして構成された第１および第２の伝熱管、ならびにこれら第１および第２の伝熱管を収容する缶体を有しており、前記第１および第２の伝熱管は、前記第１および第２の燃焼領域において発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことが可能に前記第１および第２の燃焼領域に対応して前記幅方向に並んだ配置に設けられている１次熱交換器と、前記第１および第２の伝熱管よりも耐酸性に優れた材質からなり、かつ前記第１および第２の伝熱管を利用して熱回収がなされた燃焼ガスからさらに熱回収を行なうことが可能な第３および第４の伝熱管を有する２次熱交換器と、を備えている、給湯装置であって、前記第１および第２の伝熱管のそれぞれは、複数の直状管体部が略平行に並んで前記燃焼ガスの進行方向と交差する方向に列をなし、かつ前記複数の直状管体部の端部どうしが連結用管体部を介して繋がった蛇行状に形成され、前記１次熱交換器は、前記蛇行状に形成された第１および第２の伝熱管が前記燃焼ガスの進行方向において単段に設けられて、この単段に設けられた伝熱管よりも燃焼ガス進行方向の上流側および下流側に他の伝熱管が存在しない構成とされており、前記第１および第２の伝熱管にそれぞれ設けられている複数のフィンは、前記缶体の幅方向に延びたプレート状であって、これら複数のフィンのうち、前記缶体の幅方向両端寄りの一端部は、前記缶体の幅方向両端の壁部に接合されている一方、前記複数のフィンの他端部は、前記缶体には接合されておらず、これらの他端部どうしの間に形成された隙間には、前記第１および第２の伝熱管どうしの間を仕切る仕切部材が挿入され、かつこの仕切部材は、前記複数のフィンが温度変化に伴って膨張または収縮したときに、この変形に対応して弾性変形可能とされており、前記第１および第２の伝熱管のうち、前記缶体の幅方向の両端寄り部分の温度が、前記缶体の幅方向中央寄り部分の温度よりも低くなるように、前記第１および第２の伝熱管のそれぞれへの入水は、前記缶体の幅方向の両端寄り部分から行なわれ、かつ前記第１および第２の伝熱管内を通過して加熱された湯水の出湯は、前記缶体の幅方向中央寄り部分から行なわれ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、１次熱交換器は、複数の直状管体部を用いて蛇行状に形成された伝熱管が、燃焼ガスの進行方向において単段に設けられた構造であり、ドレインが発生し易い２段目あるいは３段目の伝熱管に相当する部分を有しないものとなっている。このため、バーナの燃焼火力が小さくされ、また入水温度が低くなったような場合であっても、１次熱交換器に強酸性のドレインが多く発生することは適切に防止される。その結果、ドレインに起因して１次熱交換器の伝熱管が腐食し易くなる不具合や、フィンの隙間がドレインによって塞がれて排気抵抗が増大するといった不具合を、適切に防止または抑制することができる。また、本発明によれば、１次熱交換器の小型化、ならびにこれに伴った製造コストの低減をも図ることができる。
なお、１次熱交換器の伝熱管を単段に設けたことによって、給湯装置の熱交換効率が大幅に低下することが懸念されるものの、そのような不具合は適切に回避可能である。すなわち、伝熱管を複数段に設けていた従来の１次熱交換器では、１段目の伝熱管による熱回収効率と比較すると、２段目あるいは３段目の伝熱管による熱回収効率は相当に低い。したがって、そのような２段目、３段目の伝熱管を有しない構造した場合であっても、熱回収量があまり大きく減少しないようにすることが可能であり、また直状管体部の配列ピッチを小さくしてその本数を増やすなどして、従来と同等程度の熱回収量を適切に確保することができる。さらには、仮に、１次熱交換器による熱回収量が従来よりも減少したとしても、その減少分は、２次熱交換器によって補うことが可能であり、給湯装置全体としては、従来と同様な高効率性を維持することが可能である。

このような構成によれば、１次熱交換器がいわゆる１缶２回路方式とされ、また２次熱交換器の伝熱管やバーナもそれに対応した構成とされているために、給湯装置全体の小型
化を図りつつ、互いに独立した２系統の給湯動作（たとえば、一般給湯と、風呂給湯もしくは暖房用給湯など）を適切に行なわせることができる。

このような構成によれば、第１および第２の伝熱管のうち、缶体の幅方向両端寄りの部分には、加熱量が少ない相対的に低温の湯水が流通し、かつ缶体の幅方向中央寄りの部分には、加熱量が多い相対的に高温の湯水が流通することとなる。このため、缶体内の幅方向両端寄り領域の温度を中央寄り領域の温度よりも低くすることができる。これは、缶体の幅方向両端の壁部が高温に加熱されることを防止する上で好ましい。また、万一、第１および第２の伝熱管にドレインが発生する場合には、缶体の幅方向中央寄り領域よりも幅方向両端寄りの領域にドレインが発生し易くなる。したがって、ドレインに起因する排気詰まりが、缶体の幅方向中央寄り領域には生じないようにし、燃焼ガスを缶体の幅方向中央寄り領域に集中させることができる作用も得られる。これは、後述するように、排気詰まりに起因する異常高温を検出する上で好ましい。

このような構成によれば、缶体の幅方向両端の壁部が燃焼ガスの影響を受けて温度上昇した場合に、その熱はフィンを介して伝熱管に伝達する。したがって、前記の壁部が過熱状態となることを防止することができる。既述したように、第１および第２の伝熱管に対する入水が、缶体の幅方向両端寄りの部分から行なわれれば、前記缶体の壁部が高温になることがより的確に防止されるために、この壁部とフィンとの接合部において大きな熱応力を生じないようにすることが可能である。

このような構成によれば、第１および第２の伝熱管のフィンが温度変化に伴って膨張または収縮しても、仕切部材はこれに対応して弾性変形するために、これら仕切部材やフィンに大きな応力を生じないようにすることができる。また、フィンどうしの間に形成されている隙間の幅が多少変化しても、仕切部材をその隙間に安定的に装着させておくことができる効果も得られる。

本発明において、好ましくは、前記仕切部材、または前記バーナから前記第１および第２の伝熱管のそれぞれに向かう燃焼ガスの進行領域を仕切るように前記仕切部材とは別に設けられた追加の仕切部材の内部には、前記１次熱交換器の缶体内が所定の高温になったときに、その旨を検出するための温度センサが収容されている。

このような構成によれば、排気閉塞などを万一生じ、缶体内の温度が異常上昇した際には、これを適切に検知することが可能となる。既述したように、第１および第２の伝熱管に対する入水が缶体の幅方向両端寄り部分から行なわれている構成においては、１次熱交換器内において仮にドレインが発生するとしても、このドレインは缶体の幅方向両端部の領域から発生するため、燃焼ガスは缶体の幅方向中央寄り領域、より正確には、仕切部材
の付近を適切に流れる。したがって、前記温度センサは、仕切部材の付近を流れる燃焼ガスの温度を的確に検出し得るものとなり、缶体内の異常高温検出の的確化も図られる。また、温度センサは、仕切部材内に設けられているために、保護が図られ、さらには温度センサ専用のブラケットも不要である。

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。

本発明に係る給湯装置の一例を示す概略正面断面図である。 図１のII−II断面図である。 図１のIII−III断面図である。 図１に示す給湯装置の１次熱交換器の平面断面図である。 図１に示す給湯装置の要部概略正面断面図である。 図１に示す給湯装置の１次熱交換器に仕切部材を装着する状態を示す要部分解断面図である。 図１に示す給湯装置の２次熱交換器を示す平面断面図である。 １次熱交換器への入水・出湯方向を図４および図５とは異ならせた状態を示し、（ａ）は、１次熱交換器の平面断面図であり、（ｂ）は、給湯装置の要部概略正面断面図である。 給湯装置の他の例を示す概略正面断面図である。

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７は、本発明が適用された給湯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、本実施形態の給湯装置ＷＨ１は、バーナ５、１次熱交換器ＨＥ１、２次熱交換器ＨＥ２、およびこれら全体を囲む外装ケース９０を備えている。この給湯装置ＷＨ１は、一般給湯と、風呂給湯または暖房用給湯との２系統の給湯動作を独立して行なうことが可能であり、１次熱交換器ＨＥ１、および２次熱交換器ＨＥ２は、ともに１缶２回路方式である。１次熱交換器ＨＥ１は、１つの缶体６内に、後述する蛇行状の第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が収容された構成であり、２次熱交換器ＨＥ２は、１つのケース７内に、螺旋状に形成された複数の第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４が収容されている。

バーナ５は、たとえはガスバーナであり、ファン５１からバーナケース５０内に上向きに送られてくる燃焼用空気を利用して燃料ガスを燃焼させる。ただし、このバーナ５は、燃料の燃焼動作を個別に制御可能な第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２を有し、これらが給湯装置ＷＨ１の左右幅方向に並んだ構成とされている。第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２の上方領域は、仕切部材５２（本発明でいう追加の仕切部材の一例に相当）によって仕切られ、第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２のそれぞれにおいて発生された燃焼ガスが第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２に向けて個別に進行するようになっている。仕切部材５２は、耐熱性に優れた材質であり、その内部には、異常高温を検出するための温度センサＳ１が収容されている。この温度センサＳ１を利用した異常高温検出は、図示されていないコントローラにおいてなされ、異常高温の検出があったときには、たとえばバーナ５の駆動が停止し、その旨の報知動作が行なわれる。なお、温度センサＳ１は、後述する仕切部材３内に収容させた構成とすることもできる。

１次熱交換器ＨＥ１は、燃焼ガスから顕熱を回収するためのものであり、バーナケース５０上に載設された銅製の缶体６内に、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が収容された構成を有している。第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、複数のフィン１０ａ，１０ｂ
を備えたフィン付きチューブとして構成され、これら第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２自体が銅製であるとともに、フィン１０ａ，１０ｂも銅製である。

図４に示すように、第１の伝熱管Ｔ１は、複数の直状管体部１１ａが略Ｕ字状の連結用管体部１２ａを介して一連に繋がった平面視蛇行状である。より具体的には、複数の直状管体部１１ａは、水平な姿勢とされ、かつ略平行に並んで缶体６の幅方向（同図の左右方向）に列をなしている。複数の直状管体部１１ａの端部どうしは、連結用管体部１２ａを介して互い違い状に接続されている。第２の伝熱管Ｔ２は、複数の直状管体部１１ｂと連結用管体部１２ｂとを有しており、第１の伝熱管Ｔ１と同様に、それらは平面視蛇行状に繋がっている。第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、複数の直状管体部１１ａ，１１ｂが一列に並ぶようにして缶体６の幅方向において互いに隣接しており、かつ上下高さ方向において単段（１段）に設けられている。１次熱交換器ＨＥ１は、それら単段の第１および第２の伝熱管Ｔ２以外には、他の伝熱管を有しない構成である。

缶体６は、壁部６０ａ〜６０ｄを有する平面視矩形枠状であり、複数の直状管体部１１ａ，１１ｂのそれぞれの両端部は、缶体６の壁部６０ａ，６０ｂを貫通し、かつこれら壁部６０ａ，６０ｂにロウ付などの手段を用いて接合されている。フィン１０ａ，１０ｂは、缶体６の幅方向に延びたプレート状であり、これらフィン１０ａ，１０ｂのうち、缶体６の幅方向両端寄りの一端部は、缶体６の壁部６０ｃ，６０ｄにロウ付けなどの手段を用いて接合されている。このことにより、缶体６の４つの壁部６０ａ〜６０ｄの全ては、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２自体およびそれらのフィン１０ａ，１０ｂのいずれかと接合されている。これは、後述するように、壁部６０ａ〜６０ｄの温度上昇を防止する上で好ましい。

図６によく表われているように、フィン１０ａ，１０ｂの他端部は、缶体６には接合されておらず、これらの他端部どうしの間には、隙間６８が形成されている。この隙間６８には、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２どうしの間を仕切る仕切部材３が挿入して装着されている。この仕切部材３は、たとえば耐熱性に優れた金属板が断面コ字状またはこれに類する形態に屈曲されて構成されており、一側縁部（図面では下側縁部）どうしが繋がり、かつ互いに隙間を隔てて対向する一対の板状部３０を有している。これら一対の板状部３０は、バネ性をもって撓み変形可能であり、このことにより仕切部材３は、その厚みが変更可能である。この仕切部材３は、厚みがやや小さくなるように圧縮された状態でフィン１０ａ，１０ｂの隙間６８に挿入され、保持されている。なお、この仕切部材３の下方に前述した仕切部材５２が設けられていれば、この仕切部材５２の存在により、仕切部材３の落下を阻止することが可能である。仕切部材３の内部は空洞状であるため、温度センサＳ１を仕切部材５２内に収容することに代えて、仕切部材３内に収容することも可能である。

図４に示すように、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２の入水口１５ａ，１５ｂは、缶体６の壁部６０ｃ，６０ｄに最も接近した位置にある直状管体部１１ａ'，１１ｂ'に連結された継手用管体１２a',１２ｂ’を用いて設けられている。もちろん、そのような継手用管体１２a',１２ｂ’を用いることなく、直上管体部１１ａ'，１１ｂ'の一端開口部をそのまま入水口とすることもできる。この点は、次の出湯口１６ａ，１６ｂも同様である。出湯口１６ａ，１６ｂは、仕切部材３に最も接近した位置にある直状管体部１１ａ，１１ｂの一端開口部である。このような構成により、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２においては、入水口１５ａ，１５ｂに供給された湯水は、缶体６の幅方向両端寄りの部分から中央寄りに向けて蛇行しながら流れ、出湯口１６ａ，１６ｂに到達する。

図１において、２次熱交換器ＨＥ２は、１次熱交換器ＨＥ１を通過した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ＨＥ１上に載設されたケース７内に、複数
の第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４が収容され、かつそれらの間が仕切板７４を介して仕切られた構成である。第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４、ならびにケース７は、潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレインに対する耐食性を有すべくその材質はたとえばステンレスである。図７に示すように、複数の第３の伝熱管Ｔ３は、サイズが相違する螺旋状管体として形成されて、重ね巻き状に配列されており、それらの上下両端部は、ケース７の外部に引き出されて通水用のヘッダ７５ａ，７５ｂと連結されている。複数の第４の伝熱管Ｔ４も、その基本的な形態は第３の伝熱管Ｔ３と同様であり、重ね巻き状に配列された螺旋状管体として形成され、かつその上下両端部には、通水用のヘッダ７５ｃ，７５ｄが連結されている。

２次熱交換器ＨＥ２のケース７は、底壁部７０ａに給気口７１ａ，７１ｂを有し、かつ前壁部７０ｂに排気口７２を有している。図２に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第１の伝熱管Ｔ１が設けられた箇所を通過した燃焼ガスは、給気口７１ａからケース７内に進行し、第３の伝熱管Ｔ３どうしの隙間を通過した後に排気口７２から外部に排出される。また、図３に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第２の伝熱管Ｔ２が設けられた箇所を通過した燃焼ガスは、給気口７１bからケース７内に進行し、第４の伝熱管Ｔ４どうしの隙間を通過した後に排気口７２から外部に排出される。このような過程において、燃焼ガスから第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４により潜熱回収がなされる。潜熱回収に伴って発生した強酸性のドレインは、第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４からケース７の底壁部７０ａ上に流れ落ちてから、図示されていないドレイン排出口を通過してケース７の外部に排出されるようになっている。

図１に示すように、外装ケース９０の底部または側部には、給水管８０ａ，８０ｂが接続される外部入水口９０ａ，９０ｂ、および出湯管８１ａ，８１ｂが接続される外部出湯口９２ａ，９２ｂが設けられている。外部入水口９０ａに供給された湯水は、配管部９２ａを介してヘッダ７５ｂに供給されることにより、２次熱交換器ＨＥ２の第３の伝熱管Ｔ３内を流通する。その後、この湯水は、ヘッダ７５ａおよび配管部９３ａを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ａに送られ、第１の伝熱管Ｔ１内を通過する。第１の伝熱管Ｔ１を通過して出湯口１６ａに到達した湯水は、その後に配管部９４ａを介して外部出湯口９２ａに到達する。第１および第３の伝熱管Ｔ１，Ｔ３は、一般給湯用であり、外部出湯口９２ａに到達した湯水は、たとえば台所や洗面所などに供給される。

一方、外部入水口９０ｂに供給された湯水は、配管部９２ｂを介してヘッダ７５ｄに供給されることにより、２次熱交換器ＨＥ２の第４の伝熱管Ｔ４内を流通する。その後、この湯水は、ヘッダ７５ｃおよび配管部９３ｂを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ｂに送られ、第２の伝熱管Ｔ２内を通過する。第２の伝熱管Ｔ２を通過して出湯口１６ｂに到達した湯水は、その後に配管部９４ｂを介して外部出湯口９１ｂに到達する。第２および第４の伝熱管Ｔ２，Ｔ４は、風呂給湯用、または暖房給湯用であり、外部出湯口９１ｂに到達した湯水は、そのような用途に対応した箇所に供給される。

次に、前記した給湯装置ＷＨ１の作用について説明する。

まず、１次熱交換器ＨＥ１の第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、連結用管体部１２ａ，１２ｂを介して水平方向に並んだ複数の直状管体部１１ａ，１１ｂが、上下方向に単段（１段）に設けられた構成であり、１次熱交換器ＨＥ１には、２段目、あるいは３段目に相当する伝熱管は設けられていない。すなわち、１次熱交換器ＨＥ１は、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２を利用して熱回収がなされた後の燃焼ガスの温度をさらに低下させる伝熱管領域を具備しない構成である。このため、バーナ５の燃焼火力が小さくされ、かつ給湯装置ＷＨ１への入水温度がかなり低温の状態となったとしても、１次熱交換器ＨＥ１において、ドレイン（凝縮水）を発生し難くすることができる。１次熱交換器ＨＥ１は
、銅製であるために、強酸性のドレインが多く発生することは耐食性の点で余り好ましいものではないが、本実施形態では、そのような不具合を解消することが可能である。また、ドレインがフィン１０ａ，１０ｂの隙間を塞ぐことによって排気抵抗が大きくなるといった不具合も防止または抑制することができる。さらに、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が単段であれば、１次熱交換器ＨＥ１が薄型化し、給湯装置ＷＨ１全体の小型化、ならびに製造コストの低減を図ることもできる。

１次熱交換器ＨＥ１については、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が単段に設けられているにも拘わらず、その熱回収量が大きく低下しないようにすることが可能である。その理由は、発明の開示の欄においても述べたように、伝熱管を複数段に設けた場合において、熱回収量が最も多いのは１段目の伝熱管であり、２段目や３段目の伝熱管による熱回収量は１段目の伝熱管と比較するとかなり少ないからである。熱回収量をアップさせるには、直状管体部１１ａ，１１ｂの本数を多くすればよいが、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、複数の直状管体部１１ａ，１１ｂが略平行に並んで連結用管体部１２ａ，１２ｂを介して繋がった構成であるために、直状管体部１１ａ，１１ｂの配列ピッチを小さくすることにより、直状管体部１１ａ，１１ｂの本数を多くすることは比較的容易に実現することが可能である。したがって、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が単段であるにも拘わらず、必要十分な熱回収性能を得ることが可能である。また、仮に、１次熱交換器ＨＥ１による熱回収量がやや少ない場合であっても、その不足分は２次熱交換器ＨＥ２の熱回収によって補うことが可能であるために、いずれにしても給湯装置ＷＨ１全体としては高い熱交換効率を達成することができる。

図４を参照して説明したように、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２への入水は、缶体６の幅方向両端寄りの部分から行なわれているが、このような構成によれば、次のような効果が得られる。なお、理解を容易にするため、図８に示す対比例の作用を先に説明する。

まず、図８に示す構成では、入水口１５ａ，１５ｂ、および出湯口１６ａ，１６ｂの配置が、図４に示す本実施形態とは反対となっている。このような図８の構成では、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２内には、仕切部材３に最も近い部分から湯水供給がなされ、かつこの湯水はその後加熱されながら缶体６の幅方向両端に向けて進行していく。このため、１次熱交換器ＨＥ１における相対的な温度分布状況は、缶体６の幅方向中央寄りの仕切部材３に近い領域が最も温度が低く、缶体６の幅方向両端部の壁部６０ｃ，６０ｄが最も高温となる。これでは、壁部６０ｃ，６０ｄの熱膨張量が大きくなるために、フィン１０ａ，１０ｂとの接合箇所に大きな応力を生じる虞がある。また、既述したように、１次熱交換器ＨＥ１は、ドレインが発生し難い構造ではあるものの、給湯装置ＷＨ１の運転条件如何ではドレインが発生し、フィン１０ａ，１０ｂの各隙間に詰まりを生じてしまう場合はあり得る。このようにドレインが発生する場合、図８の構成では、温度が相対的に低い領域、すなわち仕切部材３の近傍領域に最初にドレインが発生する。このような現象が生じ、その部分において詰まりが生じると、仕切部材３,５２の近傍領域を通過する燃焼ガス量が減少し、図８（ｂ）の矢印Ｎ１，Ｎ２で示すように、燃焼ガスの多くは缶体６の幅方向両端側寄り領域を進行し、この燃焼ガスの進路は、温度センサＳ１から遠い距離となる。このようなことは、缶体６内の異常高温を検出する上で余り好ましいものではない。

前記した図８の構成に対し、図４に示した本実施形態によれば、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２への入水は、缶体６の壁部６０ｃ，６０ｄに近い位置において行なわれる。このため、壁部６０ｃ，６０ｄの温度上昇が抑制され、壁部６０ｃ，６０ｄとフィン１０ａ，１０ｂとの接合箇所に大きな応力が発生するといったことが適切に防止される。また
、本実施形態では、１次熱交換器ＨＥ１において、仮に、ドレインが発生する場合には、缶体６の壁部６０ｃ，６０ｄに近い領域に最初にドレインが発生し、その後徐々に仕切部材３に向けてドレイン発生領域が広がっていくこととなる。したがって、図５の矢印Ｎ３，Ｎ４に示すように、燃焼ガスは仕切部材３,５２の近傍付近を通過する状態を維持することとなり、温度センサＳ１によってその温度を適切に検出することができる利点が得られる。

本実施形態では、既述したように、缶体６の４つの壁部６０ａ〜６０ｄは、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２自体、またはそれらのフィン１０ａ，１０ｂのいずれかに接合され、これらの間で熱伝達が行なわれるために、壁部６０ａ〜６０ｄの温度上昇が抑制され、壁部６０ａ〜６０ｄが過熱状態となることも適切に抑制される。フィン１０ａ，１０ｂは、温度変化に伴って膨張や収縮を繰り返すが、仕切部材３はこれに対応して弾性変形し、その厚み寸法が変化する。このため、これら仕切部材３やフィン１０ａ，１０ｂに大きな応力を生じないようにすることもできる。また、フィン１０ａ，１０ｂどうしの間に形成されている隙間６８の幅が多少変化しても、仕切部材３をその隙間６８に安定的に装着させておくこともできる。

冬季における長期間の運転停止時において給湯装置ＷＨ１内の凍結防止を図ることを目的とし、あるいは給湯装置ＷＨ１のメンテナンス作業時において、１次熱交換器ＨＥ１および２次熱交換器ＨＥ２内の水抜きを行ない場合がある。この場合、たとえば図１に示す外部入水口９０ａ，９０ｂ、および外部出湯口９１ａ，９１ｂを開放状態とすればよい。このような設定を行なえば、第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４内の湯水については、配管部９２ａ，９２ｂを介して外部入水口９０ａ，９０ｂに導いて排出し、かつ第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２内の湯水については、配管部９４ａ，９４ｂを介して外部出湯口９１ａ，９１ｂに導いて排出することができる。本実施形態とは異なり、１次熱交換器が伝熱管を複数段に設けたものである場合には、１次熱交換器と２次熱交換器とを接続する配管部に水抜き用のパイプ（たとえば、特開２００６−４６８６６号公報に記載の水抜き用のパイプ）を別途設ける必要があるが、本実施形態の給湯装置ＷＨ１では、そのような必要はない。

図９は、他の実施形態を示している。同図において、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、その説明は省略する。同図に示す給湯装置ＷＨ２においては、１次熱交換器ＨＥ１および２次熱交換器ＨＥ２が、１缶２回路には構成されておらず、一系統のみの給湯機能を備えたものとして構成されている。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る給湯装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

１次熱交換器の伝熱管は、複数の直状管体部が略平行に並び、かつ連結用管体部を介して繋がった蛇行状であって、燃焼ガス流れ方向における段数が、単段（１段）であればよい。直状管体部の具体的な本数や配列ピッチなどは、とくに限定されない。また、１次熱交換器の伝熱管は、銅製のフィン付きチューブとして構成されるが、フィンとしては、矩形プレート状のフィンとは異なる形態（たとえば鍔状）のフィンに形成することも可能である。

２次熱交換器は、伝熱管が螺旋状に形成されたものに限らず、たとえば１次熱交換器と同様なフィン付きチューブタイプの伝熱管を備えたものや、フィンを有しない直状管体もしくは蛇行状管体などの伝熱管を備えたものとすることができる。２次熱交換器は、要は、１次熱交換器による熱回収を終えた燃焼ガスからさらに熱回収を行なう機能を発揮し、
かつ伝熱管の材質が、１次熱交換器の伝熱管よりも耐酸性に優れたものとされていればよい。２次熱交換器の伝熱管は、ステンレス製のものに代えて、たとえば銅パイプなどの外面に耐酸性を有するコーティング層が形成されたものとすることもできる。

バーナは、ガスバーナに限らず、たとえばオイルバーナとすることも可能である。上述の実施形態では、バーナの上方に１次熱交換器および２次熱交換器を配置して、燃焼ガスを上向きに進行させる正燃式とされているが、やはりこれとは異なる方式を採用ことができる。たとえば、正燃式の構成を上下反転させたような構成を有するいわゆる逆燃式とすることもできる。

ＷＨ１，ＷＨ２ 給湯装置
ＨＥ１ １次熱交換器
ＨＥ２ ２次熱交換器
Ｔ１ 第１の伝熱管（１次熱交換器の伝熱管）
Ｔ２ 第２の伝熱管（１次熱交換器の伝熱管）
Ｔ３ 第３の伝熱管（２次熱交換器の伝熱管）
Ｔ４ 第４の伝熱管（２次熱交換器の伝熱管）
Ａ１，Ａ２ 第１および第２の燃焼領域
Ｓ１ 温度センサ
３ 仕切部材
５ バーナ
６ 缶体（１次熱交換器の）
１０ａ，１０ｂ フィン
１１ａ，１１ｂ 直状管体部
１２ａ，１２ｂ 連結用管体部
１５ａ，１５ｂ 入水口
１６ａ，１６ｂ 出湯口
６０ａ〜６０ｂ 壁部（缶体の）

Claims (2)

1. 燃料の燃焼動作を個別に制御可能な第１および第２の燃焼領域が幅方向に並んで設けられているバーナと、
   銅製の複数のフィン付きチューブとして構成された第１および第２の伝熱管、ならびにこれら第１および第２の伝熱管を収容する缶体を有しており、前記第１および第２の伝熱管は、前記第１および第２の燃焼領域において発生された燃焼ガスから熱回収を行なうことが可能に前記第１および第２の燃焼領域に対応して前記幅方向に並んだ配置に設けられている１次熱交換器と、
   前記第１および第２の伝熱管よりも耐酸性に優れた材質からなり、かつ前記第１および第２の伝熱管を利用して熱回収がなされた燃焼ガスからさらに熱回収を行なうことが可能な第３および第４の伝熱管を有する２次熱交換器と、
   を備えている、給湯装置であって、
   前記第１および第２の伝熱管のそれぞれは、複数の直状管体部が略平行に並んで前記燃焼ガスの進行方向と交差する方向に列をなし、かつ前記複数の直状管体部の端部どうしが連結用管体部を介して繋がった蛇行状に形成され、
   前記１次熱交換器は、前記蛇行状に形成された第１および第２の伝熱管が前記燃焼ガスの進行方向において単段に設けられて、この単段に設けられた伝熱管よりも燃焼ガス進行方向の上流側および下流側に他の伝熱管が存在しない構成とされており、
   前記第１および第２の伝熱管にそれぞれ設けられている複数のフィンは、前記缶体の幅方向に延びたプレート状であって、これら複数のフィンのうち、前記缶体の幅方向両端寄りの一端部は、前記缶体の幅方向両端の壁部に接合されている一方、前記複数のフィンの他端部は、前記缶体には接合されておらず、これらの他端部どうしの間に形成された隙間には、前記第１および第２の伝熱管どうしの間を仕切る仕切部材が挿入され、かつこの仕切部材は、前記複数のフィンが温度変化に伴って膨張または収縮したときに、この変形に対応して弾性変形可能とされており、
   前記第１および第２の伝熱管のうち、前記缶体の幅方向の両端寄り部分の温度が、前記缶体の幅方向中央寄り部分の温度よりも低くなるように、前記第１および第２の伝熱管のそれぞれへの入水は、前記缶体の幅方向の両端寄り部分から行なわれ、かつ前記第１および第２の伝熱管内を通過して加熱された湯水の出湯は、前記缶体の幅方向中央寄り部分から行なわれるように構成されていることを特徴とする、給湯装置。
2. 請求項１に記載の給湯装置であって、
   前記仕切部材、または前記バーナから前記第１および第２の伝熱管のそれぞれに向かう燃焼ガスの進行領域を仕切るように前記仕切部材とは別に設けられた追加の仕切部材の内部には、前記１次熱交換器の缶体内が所定の高温になったときに、その旨を検出するための温度センサが収容されている、給湯装置。

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