JP6575799B2 - 熱交換器およびこれを備えた温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼ガスなどの加熱用気体から伝熱管を利用して熱回収を行なうタイプの熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。

給湯装置に用いられる熱交換器の具体例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載された熱交換器は、燃焼ガスが内部に供給されるケース内に、伝熱管が収容されたものであり、ケースの起立状の前壁部には、排気口が設けられている。ケースの底壁部の前部には、ドレン水用の排水口が設けられている。前記熱交換器によって燃焼ガスから潜熱回収を行なうと、強酸性のドレン水が発生するが、このドレン水は、ケースの底壁部の前部上に流れ、かつその後はドレン水用の排水口に流れ込んでケースの外部に排出される。

しかしながら、従来においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。

すなわち、前記したような熱交換器においては、ケースの底壁部の前部上に流れたドレン水に、流速の速い燃焼ガスが作用し、このドレン水が前方に吹き飛ばされる（または巻き上げられる）場合がある。ここで、排気口がケースの前壁部の高い位置に設けられている場合には、前記ドレン水が排気口内に流入する虞は小さい。これに対し、排気口が前壁部の低い位置に設けられている場合には、前記ドレン水が排気口に進入し、この排気口からケース外部に飛散する虞が大きい。このようなドレン水の飛散は、排気口の外部周辺を汚染するため、解消することが望まれる。

本件発明者らは、ケースの前壁部に絞り加工を施し、内側が排気口とされた略円筒状の筒状突出部を前壁部に一体的に形成することにより、前記筒状突出部に排気ダクトを嵌合接続した状態で排気を行なう場合と、排気ダクトを利用することなく前記排気口から外部に直接排気を行なう場合とのいずれにも対応できるようにすることを着想した。ただし、このような手段を採用した場合、排気口の開口面積（開口径）をある程度以上の大きさにしようとすると、排気口の開口縁下部の高さが低くなってしまい、この開口縁下部がケースの底壁部と比較して余り上方に位置しない高さとなる。このような場合には、底壁部の前部に存在するドレン水が燃焼ガスよって吹き飛ばされて排気口に進入し、外部に飛散する現象が一層顕著となる。

なお、排気口へのドレン水の進入を抑制するための手段として、特許文献２に記載の手段がある。同文献に記載の手段においては、補助部材を用いることにより、ケースの底壁部の前部の上方を覆うとともに、前記補助部材には、ドレン水を通過させるための孔部を設けている。
ところが、特許文献２においては、補助部材の前縁部と排気口の開口縁下部とを当接させ、かつこれらの間に隙間が生じないように接合している。このような構成によれば、前記隙間が生じていない状況下ではとくに問題は生じないものの、たとえば組み立て誤差などに起因し、補助部材の前縁部と排気口の開口縁下部との両者間に微小隙間があると、補助部材の下方領域に流入した燃焼ガスが、前記微小隙間を速い流速で通過することとなる。したがって、排気口の高さが低い場合には、前記した高速の燃焼ガス流によってドレン水が排気口内に運ばれ、最終的には排気口の外部に飛散する虞を生じる。

特開２０１３−４７５７５号公報 特開２００７−２３２２８９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、ケースの底壁部の前部上に存在するドレン水が加熱用気体の影響を受けて排気口から外部に飛散する不具合を、簡易な構成によって適切に解消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、熱回収用の伝熱管と、この伝熱管を内部に収容しているとともに、内部に供給される加熱用気体の排気口が起立状の前壁部に設けられ、かつ前記伝熱管による前記加熱用気体からの熱回収に伴って発生するドレン水が、前記前壁部の下部に繋がった底壁部の前部に流れてからドレン水用の排水口を介して外部に排出されるように構成されたケースと、前記底壁部の前部の上方を覆うように前記ケース内に配されたカバー板部を有しており、かつこのカバー板部には、このカバー板部上に流れてきたドレン水を前記底壁部の前部上に流れ落とすことが可能な孔部が設けられている補助部材と、を備えている、熱交換器であって、前記カバー板部の前縁部は、前記排気口の開口縁下部からその上方に離間した配置とされ、前記前縁部と前記開口縁下部との間には、前記カバー板部の下方領域を前記排気口に連通させるための隙間が設けられており、前記カバー板部は、このカバー板部を側面断面視において凹状に屈曲させる曲げ部を有しており、このカバー板部の前縁部寄り領域が前上がり傾斜領域とされ、かつその後側に前記曲げ部を介して前下がり傾斜領域が繋がった形態とされ、前記孔部は、前記曲げ部に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、ケースの底壁部の前部上に存在するドレン水に加熱用気体が勢いよく当たるようなことが、補助部材のカバー板部によって抑制される。また、カバー板部上に流れてきたドレン水については、カバー板部の孔部を介して底壁部の前部上に流れ落とすことができるため、カバー板部上に存在するドレン水が加熱用気体によって排気口側に吹き飛ばされるといったことも生じ難くすることができる。本発明によれば、このようなことに加え、次のような効果がさらに得られる。
すなわち、補助部材のカバー板部の下方には、カバー板部に設けられた孔部から加熱用気体が流入する虞があるが、このような加熱用気体は、カバー板部の前縁部と排気口の開口縁下部との相互間に積極的に形成された隙間を介して、排気口内へ円滑に流入させることができる。前記隙間の幅を適度な寸法に予め設定しておくことにより、前記隙間を通過する際の加熱用気体の流速を遅くし、この加熱用気体によってドレン水が排気口内へ運ばれないようにすることが可能である。特許文献２においては、既述したように、組み立て誤差などに起因して補助部材と排気口の開口縁下部との接合箇所に微小隙間が生じると、この微小隙間を通過する際の加熱用気体の流速が速く、ドレン水が排気口内に運ばれる虞があるが、本発明によれば、カバー板部の下方領域を排気口に連通させるためのある程度の大きさの幅をもつ隙間を積極的に設けていることにより、前記した虞を適切に解消することができる。
このようなことから、本発明においては、排気口の開口縁下部がケースの前壁部の低い位置に設けられている場合であっても、底壁部の前部上に存在するドレン水が加熱用気体の影響を受けて排気口に進入しないようにし、排気口から外部にドレン水が飛散することを適切に防止または抑制することができる。
また、このような構成によれば、次のような効果がさらに得られる。
第１に、カバー板部の孔部が前記した曲げ部に設けられていれば、カバー板部上を流れるドレン水が孔部に流れ込み易くなる。したがって、カバー板部上にドレン水が多く滞留することを防止し、カバー板部上のドレン水が加熱用気体によって排気口側に吹き飛ばされることを抑制する上で、より好ましいものとなる。
第２に、カバー板部の前縁部寄り領域（排気口寄りの領域）は、前上がりの傾斜状であるため、カバー板部の前縁部寄り領域上に存在するドレン水は、排気口側へ流れ難くなる。したがって、カバー板部上のドレン水が排気口に進入することを一層好適に防止することができる。
第３に、たとえば前上がり傾斜領域のみに孔部が設けられている場合には、この孔部に加熱用気体が進入し易くなるが、前記曲げ部に孔部が設けられていれば、この孔部に加熱用気体が進入し難くなる効果が得られる。その結果、カバー板部の下方領域に加熱用気体が無駄に多く流入するといったことも適切に防止することができる。

本発明において、好ましくは、前記隙間の上下方向の幅は、前記伝熱管の上下配列方向における管体隙間以上の幅、または前記伝熱管の下部と前記ケースの底壁部との間に形成されたケース内底部隙間以上の幅とされている。

このような構成によれば、カバー板部の下方領域に流入した加熱用気体を、カバー板部の前縁部と排気口の開口縁下部との間に設けた隙間から排気口へ流れさせることが、円滑化され、排気抵抗が小さくなることを抑制するのに好ましいものとなる。

本発明において、好ましくは、前記ケースの前壁部には、前方へ突出する略円筒状の筒状突出部が絞り加工によって一体的に形成されており、前記筒状突出部の内側が、前記排気口である。
ここで、「略円筒状」には、段付きの円筒状（異径の円筒部分どうしが段差をもって繋がった円筒状）や、外周面または内周面に多少のテーパが付されたものが含まれる。

このような構成によれば、排気口の開口面積をある程度以上に大きくしようとすると、排気口の開口縁下部の高さが低くなってしまい、本来であれば、排気口から外部にドレン水がより飛散し易くなる不具合があるが、本発明によれば、そのような不具合を好適に解消することが可能である。

本発明において、好ましくは、前記孔部は、前記カバー板部の前上がり傾斜領域と前下がり傾斜領域との双方に跨がって開口するように設けられている。

このような構成によれば、ドレン水がカバー板部の前下がり傾斜領域を下向きに流れる過程において、ドレン水を孔部に迅速に流れ込ませることができる。また、ドレン水が加熱用気体によって煽られることによって前上がり傾斜領域に飛び移るような現象を生じた場合でも、このドレン水を前記孔部に迅速に流れ込ませることが可能となる。

本発明において、好ましくは、前記孔部は、前後幅よりも横幅の方が大きい長孔状とされている。

このような構成によれば、孔部の開口面積をさほど大きくすることなく、補助部材のカバー板部上を流れるドレン水を孔部に流れ込み易くすることができる。孔部の開口面積を大きくするほど、この孔部からカバー板部の下方に加熱用気体が多く流入する虞があるが、前記構成によれば、そのような虞を好適に防止または抑制することができる。

本発明において、好ましくは、前記孔部として、前記カバー板部の横幅方向に間隔を隔てて位置する複数の孔部が設けられており、前記複数の孔部のうち、横幅方向において前記排気口とオーバラップするように前記排気口の後方に設けられた第１の孔部は、これ以外の他の孔部よりも前後幅および横幅が大きくされている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、カバー板部の横幅方向に複数の孔部が間隔を隔てて設けられているため、カバー板部上を流れるドレン水を、複数の孔部を利用してカバー板部の下方に効率良く流れ込ませることができる。前記構成とは異なり、たとえば孔部を１つのみ設け、かつこの孔部の横幅寸法を長くして対応しようとすると、カバー板部の剛性が低下するが、前記構成によれば、そのような虞も解消することが可能である。
第２に、複数の孔部のうち、前記第１の孔部は、その前後幅および横幅が大きくされているため、カバー板部上のうち、横幅方向において排気口とオーバラップする位置には多くのドレン水が存在しないようにすることができる。このことにより、カバー板部上のドレン水が加熱用気体によって前方に吹き飛ばされて、排気口に進入する虞をより効率よく防止することが可能となる。

本発明において、好ましくは、前記第１の孔部は、前記排気口の直径以上の横幅とされている。

このような構成によれば、カバー板部上のうち、横幅方向において排気口とオーバラップする位置に存在するドレン水が排気口に進入することを、より徹底して防止することが可能となる。

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。

本発明に係る熱交換器（２次熱交換器）を備えた温水装置の一例を示す概略正面断面図である。 図１の要部側面断面図である。 図１に示された２次熱交換器の平面断面図である。 図３に示す構造において補助部材が取り付けられていない状態の平面断面図である。 図１に示された２次熱交換器の斜視図である。 （ａ）は、図２〜図４に示された補助部材の正面斜視図であり、（ｂ）は、その背面斜視図であり、（ｃ）は、正面図であり、（ｄ）は、（ａ）のVId−VId断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す斜視図である。

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。
なお、図面における矢印Ｆｒは、後述する２次熱交換器ＨＥ２の前方を示しており、以
降の説明における前後の向き、および位置関係は、これに則したものとする。

図１に示す温水装置ＷＨは、給湯装置として構成されており、バーナ５、１次熱交換器ＨＥ１、および２次熱交換器ＨＥ２を備えている。図１では示されていないが、図６に示すような補助部材Ａが、２次熱交換器ＨＥ２に組み込まれている。温水装置ＷＨは、一般給湯と、暖房用給湯または風呂給湯との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水路方式である。
２次熱交換器ＨＥ２は、本発明に係る熱交換器の一例に相当する。１次熱交換器ＨＥ１は、本発明に係る熱交換器には相当しない。

バーナ５は、たとえばガスバーナであり、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、いわゆる部分燃焼が可能であり、その燃焼領域は、個別に燃焼駆動制御が可能な第１および第２の燃焼領域ａ１，ａ２に区分されている。

１次熱交換器ＨＥ１は、バーナ５から上向きに進行してくる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上に載設された缶体１６内に、複数のフィン１０ａ，１０ｂに貫通接合された２つの伝熱管１Ａ，１Ｂが収容された構成である。これら２つの伝熱管１Ａ，１Ｂの相互間、およびその下方には、仕切部材５２，５３が設けられており、バーナ５の第１および第２の燃焼領域ａ１，ａ２によってそれぞれ発生された燃焼ガスは伝熱管１Ａ，１Ｂに個別に作用する。伝熱管１Ａ，１Ｂの入水口１１ａ，１１ｂには、２次熱交換器ＨＥ２の出湯用のヘッダ２３ａ，２３ｂから湯水供給がなされ、かつこの湯水は伝熱管１Ａ，１Ｂを通過する過程で燃焼ガスにより加熱され、出湯するように構成されている。

２次熱交換器ＨＥ２は、１次熱交換器ＨＥ１を通過してき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上に補助缶体１７を介して載設されている。この２次熱交換器ＨＥ２は、ケース３内に、複数の第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂが収容され、かつそれらの間に仕切部材４０が配されていることにより、ケース３内が第１および第２の熱交換部２１Ａ，２１Ｂに区画された構成である。第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂ、ならびにケース３は、潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレン水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３に示すように、複数の第１の伝熱管２Ａは、サイズが相違する平面視略矩形状または長円状の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３の側壁部３１ｃから外部に引き出されて出湯用および入水用のヘッダ２３ａ，２４ａと連結されている。複数の第２の伝熱管２Ｂも、その基本的な形態は第１の伝熱管２Ａ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は、出湯用および入水用のヘッダ２３ｂ，２４ｂと連結されている。ただし、本実施形態では、ヘッダ２３ｂ，２４ｂに、非螺旋状の補助伝熱管２０も接続されている。この補助伝熱管２０は、ヘッダ２３ｂ，２４ｂに接続された伝熱管全体の流路抵抗を小さくするとともに、伝熱面積の増大による熱交換効率向上に役立つ。第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂ（補助伝熱管２０も含む）への湯水供給は、入水用のヘッダ２４ａ，２４ｂからなされ、第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂを通過して加熱された湯水は、出湯用のヘッダ２３ａ，２３ｂに到達し、かつその後は既述したように１次熱交換器ＨＥ１の伝熱管１Ａ，１Ｂに送り込まれる。

ケース３は、全体の概略形状が直方体状とされており、その後壁部３１ｂおよび前壁部３２には、燃焼ガス用の給気口３４ａ，３４ｂ、および排気口３６が設けられている。１次熱交換器ＨＥ１を上向きに通過した燃焼ガスは、補助缶体１７を介して給気口３４ａ，
３４ｂに導かれる。図２において、給気口３４ａにガイドされる燃焼ガスは、１次熱交換器ＨＥ１の伝熱管１Ａによる顕熱回収を終えたものであり、２次熱交換器ＨＥ２の第１の熱交換部２１Ａに流入する。図示説明は省略するが、補助缶体１７内にも仕切部材が設けられており、１次熱交換器ＨＥ１の伝熱管１Ｂによる顕熱回収を終えた燃焼ガスは、給気口３４ｂに導かれ、第２の熱交換部２１Ｂに流入する。

図２に示すように、ケース３の底壁部３５の前部３５ａには、ケース３の横幅方向（図２の紙面と直交する方向）に延びる凹状部３７が形成されており、潜熱回収に伴って発生し、底壁部３５上に流れ落ちたドレン水は、この凹状部３７に流れ込むようになっている。底壁部３５のうち、第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂの下方に位置する部分は、第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂに接近した略水平部３５ｂとされているが、それよりも前側領域には、前下がり傾斜部３５ｃが設けられるなどして、凹状部３７の位置が最も低い高さとなっている。凹状部３７には、ドレン水用の排水口３８が設けられている。なお、これに代えて、ドレン水用の排水口を側壁部３１ｃ，３１ｄの少なくとも一方の下部に横向き開口状に設けた構成とすることもできる。凹状部３７に流れ込んだドレン水は、排水口３８からケース３の外部に排出される。

排気口３６は、ケース３の前壁部３２に絞り加工を施し、前壁部３２に前方へ突出する筒状突出部３３を一体的に形成することによって設けられている。筒状突出部３３は、略円筒状であり、その内側が排気口３６である（図５も参照）。排気抵抗を小さくする上では、排気口３６の開口面積を比較的大きくすることが望まれる。このため、本実施形態では、排気口３６の開口径が前壁部３２の上下幅に近い寸法とされ、図２に示すように、排気口３６の開口縁下部３６ａと、底壁部３５の前部３５ａとの高低差Ｈ１は、小さくなっている。

補助部材Ａは、底壁部３５の前部３５ａ上に存在するドレン水が排気口３６に進入することを防止するためのものである。ただし、本実施形態においては、後述するように、排気口３６内においてドレン水が発生することを防止する機能を併せもつように構成されている。この補助部材Ａは、たとえばステンレス製プレートにプレス加工を施すことにより形成されている。
図６に示すように、補助部材Ａは、上下高さ方向に起立した起立板部６、この起立板部６の下縁部に繋がったカバー板部７、起立板部６の上縁部に繋がった上板部８、および起立板部６に形成された開口部６０の内周縁に連設されたバーリング部６１を有している。

図２に示すように、カバー板部７は、底壁部３５の前部３５ａの上方を覆うための部分であり、後縁部７ｂ寄り部分は、底壁部３５の略水平部３５ｂ上に重ねられて接合されている。カバー板部７の前縁部７ａは、ケース３の前壁部３２に接触または接近して固定されている。この固定は、後述するように、起立板部６を前壁部３２に溶接することにより好適に図られている。カバー板部７には、曲げ部７０が設けられ、このカバー板部７の略全域またはこれに近い広い領域は、側面断面視において逆への字状の凹状に屈曲した形態とされている。このことにより、カバー板部７の前縁部７ａ寄りの領域は、前上がり傾斜領域７１ａとされ、かつその後側には、曲げ部７０を介して前下がり傾斜領域７１ｂが繋がっている。

カバー板部７には、このカバー板部７上を流れるドレン水を底壁部３５上に流れ落とすための複数の孔部７２が設けられている。これら複数の孔部７２は、いずれも曲げ部７０に位置するように設けられ、カバー板部７の横幅方向に間隔を隔てて並んでいる。各孔部７２は、前後幅よりも横幅の方が、寸法が大きい長孔状であって、前上がり傾斜領域７１ａと前下がり傾斜領域７１ｂとの双方に跨がって開口している。複数の孔部７２のうち、第１の孔部７２（７２ａ）は、ケース３の横幅方向において、排気口３６とオーバラップ
するように排気口３６の後方に位置する孔部である。図４に示すように、この第１の孔部７２ａの前後幅Ｌａおよび横幅Ｗａは、これ以外の第２の孔部７２（７２ｂ）の前後幅Ｌｂおよび横幅Ｗｂよりも大きくされている。好ましくは、第１の孔部７２ａの横幅Ｗａは、排気口３６の基端側開口径以上の寸法とされている（本実施形態とは異なり、排気口３６が円形でない場合、横幅Ｗａは、排気口３６の基端側開口の横幅以上の寸法である。この点は、後述する孔部８０の横幅Ｗｄについても同様）。

カバー板部７の前縁部７ａは、排気口３６の開口縁下部３６ａからそれよりも上方の位置に離間しており、これら前縁部７ａと開口縁下部３６ａとの間には、上下高さ方向の幅をもつ隙間７７が形成されている。この隙間７７は、カバー板部７の下方領域を排気口３６に連通させるために積極的に設けられた部分であり、孔部７２からカバー板部７の下方に進入した燃焼ガスは、隙間７７を通過して排気口３６に流入可能である。

好ましくは、隙間７７の上下方向の幅は、第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂの上下配列方向における管体隙間Ｌｅ（管体部どうしの隙間）以上の幅とされ（管体隙間Ｌｅにばらつきがある場合は、それらのうちの最小隙間であり、この点は次に述べるケース内底部隙間Ｌｆも同様である）、または第１および第２の伝熱管２Ａ，２Ｂの下部とケース３の底壁部３５との間に形成されたケース内底部隙間Ｌｆ以上の幅とされている。これは、隙間７７の上下方向の幅が、管体隙間Ｌｅおよびケース内底部隙間Ｌｆのうち、小さい方の隙間以上の幅であることを意味するが、これらＬｅ，Ｌｆのそれぞれ以上の幅としてもよいことは勿論である。このような構成は、燃焼ガスが隙間７７を円滑に流れるようにする作用をもたらせ、２次熱交換器ＨＥ２の排気抵抗が小さくなることを抑制する上で好ましい。

補助部材Ａの起立板部６は、ケース３の前壁部３２に重ねられ、たとえばスポット溶接などの手段を用いて前壁部３２に接合されている。この起立板部６には、排気口３６に対向する開口部６０が設けられている。ただし、この開口部６０は、正面視において、円形の下部を一部切り欠いた形状である。

補助部材Ａのバーリング部６１は、起立板部６の開口部６０の内周縁部が前方側へ屈曲または湾曲された部分であり、図２に示すように、筒状突出部３３との間に隙間６８が形成されるように、筒状突出部３３とは非接触の状態で排気口３６内に進入している。好ましくは、このバーリング部６１は、滑らかに湾曲した断面形状に形成されている。これは、排気騒音を低減する上で好ましい。バーリング部６１は、先細り状に傾斜しており、先端側に進むほど隙間６８の幅Ｌｃ（排気口３６の半径方向の幅）が大きくなるように形成されている。また、バーリング部６１は、前後方向の寸法が比較的短い部位として形成されており、排気口３６の基部側領域（図２の右側領域）のみに進入し、それよりも先端側の領域には進入していない。さらに、バーリング部６１は、非筒状であり、図２に示す排気口３６の下部領域３６ｂには進入しておらず（下部領域３６ｂに対応するバーリング部６１は設けられていない）、下部領域３６ｂよりも上側の領域に進入している。

補助部材Ａの上板部８は、ケース３の上壁部３１ａとの間に空間部８９を形成するように設けられている。この上板部８と上壁部３１ａも、スポット溶接などの手段により接合されている。上板部８のうち、ケース３の横幅方向において、排気口３６とオーバラップする領域には、燃焼ガスを空間部８９に流入させるための孔部８０が設けられている。この孔部８０の横幅Ｗｄは、排気口３６の基端側開口径以上の寸法とされている。好ましくは、孔部８０は、仕切部材４０の前端よりも前方側に位置しており、後述するように、第１および第２の熱交換部２１Ａ，２１Ｂをそれぞれ通過してきた燃焼ガス（バーナ５の非燃焼側では燃焼用空気）が合流する箇所の上方である。

図６に示すように、上板部８には、追加の孔部８１が設けられているが、この孔部８１は、下向きの突起部８２を切り起こし加工するために設けられたものである。図２に示すように、突起部８２は、第１の伝熱管２Ａの位置決め固定を図るのに利用される。

次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。

まず、図２に示すように、２次熱交換器ＨＥ２においては、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って発生したドレン水は、ケース３の底壁部３５の前部３５ａ上に流れ込むが、この部分に燃焼ガスが直接当たることは、補助部材Ａのカバー板部７によって好適に抑制される。また、孔部７２からカバー板部７の下方に進入した燃焼ガスは、カバー板部７の前縁部７ａと排気口３６の開口縁下部３６ａとの隙間７７を通過して排気口３６内に円滑に流入する。隙間７７の幅をある程度以上の大きさ（たとえば、前記した管体隙間Ｌｅまたはケース内底部隙間Ｌｆ以上の幅）に形成しておけば、隙間７７を通過する際の燃焼ガスの流速を十分に遅くすることが可能である。その結果、本実施形態では、排気口３６の開口縁下部３６ａと底壁部３５の前部３５ａとの高低差Ｈ１が小さいにも拘わらず、底壁部３５の前部３５ａ上に存在するドレン水が、燃焼ガスによって排気口３６側に巻き上げられないようにすることができる。

カバー板部７上には、ドレン水が流れてくるが、このようなドレン水は、複数の孔部７２を介してカバー板部７の下方に流れ落とすことが可能である。したがって、カバー板部７上に存在するドレン水が、燃焼ガスによって排気口３６側に吹き飛ばされるといったことも防止される。とくに、本実施形態では、ケース３の横幅方向において排気口３６とオーバラップした配置の第１の孔部７２（７２ａ）の開口面積が大きくされているため、カバー板部７上のうち、排気口３６の後方側（燃焼ガス流れ方向上流側）の領域には、多くのドレン水が存在しないようにし、カバー板部７上から排気口３６内にドレン水が吹き飛ばされることを、より適切に防止することが可能となる。

カバー板部７は、逆への字状に屈曲され、かつ高さが最も低い曲げ部７０に複数の孔部７２が横幅方向に並んで設けられているため、これらの孔部７２にはドレン水が流れ込み易くなる。また、カバー板部７のうち、排気口３６に近い領域が、前上がり傾斜領域７１ａとされているため、ドレン水がこの傾斜領域７１ａを登って排気口３６内に進入するようなことも生じ難くなる。さらに、孔部７２は、前上がり傾斜領域７１ａと前下がり傾斜領域７１ｂとの双方に跨がって開口しているため、ドレン水が前下がり傾斜領域７１ｂを下向きに流れる過程において、ドレン水は孔部７２に迅速に流れ込むこととなる。ドレン水が前上がり傾斜領域７１ａに飛び移るような現象を生じた場合でも、このドレン水を孔部７２に迅速に流れ込ませることが可能となる。

孔部７２は、前後幅よりも横幅の方が大きい長孔状であるため、孔部７２の開口面積をさほど大きくすることなく、カバー板部７上を流れるドレン水を孔部７２に流れ込み易くすることが可能である。孔部７２の開口面積を大きくするほど、孔部７２からカバー板部７の下方領域に多くの加熱用気体が流入するが、前記構成によれば、そのようなことも適切に抑制することが可能である。

一方、補助部材Ａのバーリング部６１は、ケース３内から排気口３６に流入する燃焼ガスが筒状突出部３３の内周面に向けて直接進行し難くなる作用を生じさせる。とくに、本実施形態では、バーリング部６１は、先端側に進むほどバーリング部６１と筒状突出部３３との隙間６８の寸法Ｌｃが大きくなるように傾斜しているため、燃焼ガスが筒状突出部３３の内周面から遠ざかるように燃焼ガスをガイドし、燃焼ガスが筒状突出部３３の内周面に接触する度合いを少なくすることが可能である。たとえば、冬季において、外気温度が低く、筒状突出部３３の温度が低い状態にある場合において、筒状突出部３３に燃焼ガ
スが接触すると、この部分にドレン水が発生する虞がある。筒状突出部３３の内周面においてドレン水が発生したのでは、このドレン水は排気口３６の外部に飛散し易い。筒状突出部３３は、絞り加工によって形成されており、その突出寸法を余り長くできないため、本来的には、ドレン水が外部に飛散し易い。これに対し、本実施形態では、燃焼ガスが筒状突出部３３に接触する度合いを少なくし、排気口３６内においてドレン水を発生し難くし得る結果、排気口３６から外部へのドレン水の飛散を好適に防止することが可能である。

バーリング部６１については、排気口３６よりもかなり小径に形成するといった必要はない。また、既述したように、バーリング部６１は、ケース３の前後方向において、排気口３６の基部側領域のみに進入されている。さらに、バーリング部６１は、非筒状であり、排気口３６の下部領域３６ｂには進入していない。したがって、バーリング部６１が、排気口３６の内部で不当に大きく嵩張るようなこともなく、排気口３６の実質的な開口面積が大きく狭められないようにすることも可能である。

ケース３内の上部を進行する燃焼ガスの一部は、上板部８の孔部８０から空間部８９に流入するが、この上壁部３１ａの位置においてドレン水を積極的に発生させることが可能である。すなわち、バーナ５の第１の燃焼領域ａ１がオフとされ、第２の燃焼領域ａ２がオンとされていることにより、第１の熱交換部２１Ａには低温の燃焼用空気が供給され、かつ第２の熱交換部２１Ｂには高温の燃焼ガスが供給される場合がある。このような場合、排気口３６の後方において、燃焼用空気と燃焼ガスとが合流する結果、燃焼ガスの温度が下がるためドレン水を生じ易い混合気体となる。このような混合気体がそのまま排気口３６に流入すると、排気口３６内においてドレン水が発生し易くなるが、本実施形態では、前記した燃焼用空気と燃焼ガスとが混合する領域の上側に、孔部８０が設けられているため、上板部８よりも上側の上壁部３１ａにおいてドレン水を積極的に生じさせ、排気口３６内にはドレン水を生じ難い混合気体を流入させることができる。このようなことにより、ドレン水が排気口３６の外部に飛散することは、より適切に防止される。

前記とは異なり、第１および第２の熱交換部２１Ａ，２１Ｂのそれぞれに燃焼ガスが供給される場合であっても、たとえば外気温度が低く、上壁部３１ａの温度が低い場合には、前記したのと同様に、上壁部３１ａにおいてドレン水を積極的に発生させ、排気口３６にはドレン水を生じ難い燃焼ガスを流入させることが可能である。
上壁部３１ａにおいて発生したドレン水については、たとえばこの上壁部３１ａや上板部８を伝わらせてケース３内の側部に導いてから底壁部３５上に導くことが可能であり、排気口３６内に進入しないようにすることが可能である。

図７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すこととし、重複説明は省略する。

図７（ａ）に示す補助部材Ａ１は、カバー板部７を具備するものの、先に述べた補助部材Ａの起立板部６や上板部８に相当する部位については具備していない。同図（ｂ）に示す補助部材Ａ２は、補助部材Ａ１のカバー板部７の先端縁に、起立片７６を連設した構成である。起立片７６は、補助部材Ａ２をケース３内に組み付ける際に、ケース３の前壁部３２に接合させるための部分であり、補助部材Ａ２の組み付けの容易化に役立つ。
このような実施形態から理解されるように、本発明でいう補助部材としては、補助部材Ａの起立板部６、バーリング部６１、および上板部８のうちの全部または一部を具備しない構成としたり、あるいはそれらとは異なる部位をさらに具備する構成とすることができる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る熱交換器、および温水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。

本発明でいう熱交換器のケースの前壁部とは、ケースの壁部のうち、排気口が設けられた起立状の壁部を意味する。熱交換器の前後の向きは、温水装置の前後の向きとは必ずしも一致するものではなく、熱交換器の前壁部が温水装置の後方を向くように設定される場合もある。

補助部材のカバー板部に設けられる孔部の具体的な形状、サイズ、数、配置などは、上述した実施形態とは異なったものとすることが可能である。

本発明は、ケースの前壁部に略円筒状の筒状突出部を絞り加工により形成し、その内部を排気口とした場合に最適であるが、排気口は必ずしもそのように構成されていなくてもよい。前記とは異なる構成の排気口を設ける場合であっても、種々の理由により、排気口の高さを低くせざるを得ない場合があり、このような場合にも本発明は好適である。

熱交換器の伝熱管は、螺旋状管体タイプに限らず、直状管体、あるいは蛇行状管体などの他のタイプの伝熱管であってもよい。熱交換器のケースへの加熱用気体の供給は、給気口をケースの後壁部に設けることに代えて、たとえば給気口を底壁部の後部寄り領域、あるいは中間領域などに設けることによって行なわせることもできる。本発明でいう加熱用気体は、燃焼ガスに限らず、たとえばコージェネレーションシステムの燃料電池やガスエンジンなどの発電部から排出される高温の排ガスなどを用いることもできる。熱交換器は、１缶２水路方式のものに限定されず、１缶１水路方式（１つのケース内に１種類の伝熱管が収容）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。

ＷＨ 温水装置
Ａ，Ａ１，Ａ２ 補助部材
ＨＥ２ ２次熱交換器（熱交換器）
Ｌｅ 管体隙間
Ｌｆ ケース内底部隙間
２Ａ，２Ｂ 第１および第２の伝熱管（伝熱管）
３ ケース（熱交換器の）
３２ 前壁部（ケースの）
３３ 筒状突出部
３５ 底壁部（ケースの）
３５ａ 前部（底壁部の）
３６ 排気口
３６ａ 開口縁下部（排気口の）
５ バーナ
５１ ファン
７ カバー板部（補助部材の）
７ａ 前縁部（カバー板部の）
７０ 曲げ部
７１ａ 前上がり傾斜領域
７１ｂ 前下がり傾斜領域
７２ 孔部
７７ 隙間

Claims (8)

1. 熱回収用の伝熱管と、
   この伝熱管を内部に収容しているとともに、内部に供給される加熱用気体の排気口が起立状の前壁部に設けられ、かつ前記伝熱管による前記加熱用気体からの熱回収に伴って発生するドレン水が、前記前壁部の下部に繋がった底壁部の前部に流れてからドレン水用の排水口を介して外部に排出されるように構成されたケースと、
   前記底壁部の前部の上方を覆うように前記ケース内に配されたカバー板部を有しており、かつこのカバー板部には、このカバー板部上に流れてきたドレン水を前記底壁部の前部上に流れ落とすことが可能な孔部が設けられている補助部材と、
   を備えている、熱交換器であって、
   前記カバー板部の前縁部は、前記排気口の開口縁下部からその上方に離間した配置とされ、前記前縁部と前記開口縁下部との間には、前記カバー板部の下方領域を前記排気口に連通させるための隙間が設けられており、
   前記カバー板部は、このカバー板部を側面断面視において凹状に屈曲させる曲げ部を有しており、このカバー板部の前縁部寄り領域が前上がり傾斜領域とされ、かつその後側に前記曲げ部を介して前下がり傾斜領域が繋がった形態とされ、
   前記孔部は、前記曲げ部に設けられていることを特徴とする、熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記隙間の上下方向の幅は、前記伝熱管の上下配列方向における管体隙間以上の幅、または前記伝熱管の下部と前記ケースの底壁部との間に形成されたケース内底部隙間以上の幅とされている、熱交換器。
3. 請求項１または２に記載の熱交換器であって、
   前記ケースの前壁部には、前方へ突出する略円筒状の筒状突出部が絞り加工によって一体的に形成されており、
   前記筒状突出部の内側が、前記排気口である、熱交換器。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器であって、
   前記孔部は、前記前上がり傾斜領域と前記前下がり傾斜領域との双方に跨がって開口するように設けられている、熱交換器。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器であって、
   前記孔部は、前後幅よりも横幅の方が大きい長孔状とされている、熱交換器。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器であって、
   前記孔部として、前記カバー板部の横幅方向に間隔を隔てて位置する複数の孔部が設けられており、
   前記複数の孔部のうち、横幅方向において前記排気口とオーバラップするように前記排気口の後方に設けられた第１の孔部は、これ以外の他の孔部よりも前後幅および横幅が大きくされている、熱交換器。
7. 請求項６に記載の熱交換器であって、
   前記第１の孔部の横幅は、前記排気口の基端側開口径または横幅以上の寸法とされている、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を備えていることを特徴とする、温水装置。

Images