JP6645426B2 - フィンアンドチューブ式の熱交換器およびこれを備えた給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のプレートフィンに伝熱管が貫通した構成を有し、湯水加熱用途などに用いられるフィンアンドチューブ式の熱交換器、およびこれを備えた給湯装置に関する。

たとえば、ガス給湯装置は、ガスバーナによって発生させた燃焼ガスから、フィンアンドチューブ式の熱交換器を利用して熱回収を行ない、給湯用の湯水加熱を行なうように構成されているのが一般的である。

このようなガス給湯装置を、一般家庭用の給湯装置とは異なり、たとえば飲食店などで用いられる給湯能力（号数）がかなり大きい業務用の給湯装置として構成する場合、ガスバーナとしては、ガス燃焼エリアが広い大型のものが用いられる。これに対応し、熱交換器は、前記ガス燃焼エリアに見合った大きなサイズとされる。このため各プレートフィンは、たとえばその左右横幅方向の長さが、ガスバーナのガス燃焼エリアの幅と略同等とされたかなり大きなサイズとされているのが実情である。

また従来においては、前記とは構成が異なる給湯装置として、２つの熱交換器を上下２段に積層し、かつそれら２つの熱交換器の伝熱管どうしを互いに接続させたものがある（たとえば、特開平１０−１９３７７号公報参照）。

また、従来においては、熱交換器の他の例として、１つのケース内に２つのプレートフィンブロックを設けた１缶２回路方式の熱交換器もある（たとえば、特開２００１−９１０５７号公報参照）。

特開平１０−１９３７７号公報 特開２００１−９１０５７号公報

しかしながら、前記従来技術によれば、次に述べるような不具合がある。
まずプレートフィンの左右横幅方向の長さをガスバーナのガス燃焼エリアの幅と略同等とした場合には、以下の不具合がある。すなわち、給湯能力が大きい業務用などの給湯装置を構成する場合には、既述したように、熱交換器の各プレートフィンとして、左右横幅方向が長くされた専用のプレートフィンを製作し、準備する必要がある。したがって、その製造コストは、かなり高価となる。また、プレートフィンが長寸法であると、燃焼ガスにより加熱された際の熱膨張量も大きくなる。このため、プレートフィン、伝熱管、およびこれらの接合部分などに大きな応力が発生し易くなる。熱交換器全体の信頼性を高め、耐久寿命の長期化などを図る観点からすると、そのような不具合を解消することが望まれる。

また特開平１０−１９３７７号公報の構成においても、結局は、燃焼エリアが広い大型のバーナを用いる場合には、それに対応させて各熱交換器のプレートフィンのサイズを大きくしなければならない。したがって、前記した不具合を適切に解消するには到らない。

また特開２００１−９１０５７号公報の構成の熱交換器は、２つのプレートフィンブロックのそれぞれに２系統の伝熱管を個別に貫通させるようにしたものである。このため、やはりこのような構成を採用したとしても前記不具合を適切に解消するには至らない。前記各系統の給湯能力を大きくする場合には、やはりプレートフィンのサイズを大きくする必要がある。

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、プレートフィンとして、左右横幅方向の寸法がかなり長くされた専用のプレートフィンを用いるようなことなく、燃焼ガスなどの加熱用気体からの熱回収量を多くすることが可能な熱交換器、およびこれを備えた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。
本発明のフィンアンドチューブ式の熱交換器は、ケースと、複数のプレートフィンと、伝熱管とを備えている。ケースは、加熱用気体が内部に供給されるように構成されている。複数のプレートフィンは、ケース内に収容され、かつケースの前後方向に並べられている。伝熱管は、複数のプレートフィンを前後方向に貫通する複数の直状管体部を含み、かつ両端部に入水口および出湯口を有している。複数のプレートフィンは、互いに別体に形成され、かつケースの左右横幅方向に並ぶように配された複数の第１のプレートフィンおよび複数の第２のプレートフィンを含む。複数の直状管体部は、複数の第１のプレートフィンの各々を貫通する第１の直状管体部と、複数の第２のプレートフィンの各々を貫通する第２の直状管体部とを含む。伝熱管は、第１の直状管体部と第２の直状管体部とを互いに接続する接続管体部を含み、かつ複数の第１のプレートフィンの各々および第２のプレートフィンの各々の配置領域を通過した構成とされている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、本発明においては、複数の第１および第２のプレートフィンは、ケースの左右横幅方向に並ぶように配され、かつ伝熱管はそれら複数の第１および第２のプレートフィンの各々の配置領域を通過した構成とされている。このような構成は、機能的にみると、左右横幅方向の寸法が長くされた複数のプレートフィンに伝熱管を貫通させていた従来の熱交換器と同様に、全体の熱回収量を大きくできる。このため、このような構成は、たとえば燃焼エリアが広い大型のバーナなどに対しても好適に対応できるものとなる。

また本発明は、従来とは異なり、第１および第２のプレートフィンを横幅方向に並べた構成を有している。このため本発明では、各プレートフィンとして、たとえば横幅方向のサイズが従来の半分以下の小サイズのプレートフィンを用いることができる。したがって、各プレートフィンの製造コストを廉価とし、熱交換器全体の製造コストも廉価にすることが可能である。

さらに本発明によれば、各プレートフィンの短寸化を図ることにより、各プレートフィンが加熱用気体によって加熱された際の熱膨張などに起因して熱交換器の各部に発生する応力も小さくする効果も得られる。したがって、熱交換器全体の信頼性を高め、耐久寿命の長期化などを好適に図ることができる。

本発明において、好ましくは、第１のプレートフィンの形状、サイズおよび材質のそれぞれは、第２のプレートフィンの形状、サイズおよび材質と同じである。

このような構成によれば、複数の第１および第２のプレートフィンとして、形状などが異なる複数種類のプレートフィンを用いる必要がない。このため、熱交換器全体の製造コストをより廉価にすることができる。

本発明において、好ましくは、ケースは、上部開口部および下部開口部を有する枠状であり、かつ上部開口部および下部開口部の一方から他方に向けて加熱用気体が通過可能な構成とされている。複数の第１のプレートフィンの各々の一端部には、この一端部からケースの前後方向に突出する第１の端部屈曲片が連設されている。この第１の端部屈曲片は、ケースの一側壁部に当接または接近した第１の部分を有している。第１の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、第１の部分に沿って流れてきた加熱用気体をケースの一側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に一側壁部から離間した構成とされている。複数の第２のプレートフィンは、複数の第１のプレートフィンを左右反転させた構成に相当する構成とされている。第２のプレートフィンには、第１の端部屈曲片に対応する第２の端部屈曲片が連接されている。第２の端部屈曲片は、ケースの他側壁部に当接または接近した第２の部分を有している。第２の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、第２の部分に沿って流れてきた加熱用気体をケースの他側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に他側壁部から離間した構成とされている。

このような構成によれば、熱交換器の上部開口部および下部開口部の一方から他方に向けて加熱用気体を通過させて熱回収を行なわせる場合に、ケースの一側壁部および他側壁部に加熱用気体が集中的に作用してそれらの部分が過熱状態となることを、第１および第２の端部屈曲片の存在によって好適に回避することが可能である。

一方、第２のプレートフィンは、第１のプレートフィンを左右反転させた構成に相当する。このように第１のプレートフィンに設けられた第１の端部屈曲片は、そのまま第２のプレートフィンにおいては第２の端部屈曲片として有効に利用されている。したがって、その構成は合理的である。

本発明において、好ましくは、複数の第１のプレートフィンの各々は、左右横幅方向の中央寄りの端部に、その端部からケースの前後方向に突出する第１の中央側屈曲片を含んでいる。複数の第２のプレートフィンの各々は、左右横幅方向の中央寄りの端部に、その端部からケースの前後方向に突出する第２の中央側屈曲片を含んでいる。第１および第２の中央側屈曲片に向けて進行してきた加熱用気体が第１および第２の中央側屈曲片の少なくとも一方に衝突することにより第１および第２の中央側屈曲片の左右両側方に位置する一対の直状管体部寄りにガイドされるように、第１および第２の中央側屈曲片は構成されている。

このような構成によれば、複数の第１および第２のプレートフィンの第１および第２の中央側屈曲片に向けて進行してきた加熱用気体を伝熱管の所定の直状管体部に対して効率良く作用させることができる。これにより、熱回収量をより多くすることができる。

本発明において、好ましくは、第１のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分は、第２のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分の左右横幅方向の延長線上から前後方向にずれて配置されている。

これにより第１および第２のプレートフィンが熱膨張により干渉しても歪にくくなる。また小さいケースに複数の第１および第２のプレートフィンを収納することが容易となり、熱交換器を小型化することができる。

本発明の給湯装置は、バーナと、このバーナによって発生された加熱用気体から熱回収を行なって湯水を加熱するための熱交換器と、を備えている。熱交換器として、上記本発明の熱交換器が用いられている。

このような構成によれば、本発明の給湯装置においても、本発明の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。

以上説明したように本発明によれば、プレートフィンとして、左右横幅方向の寸法がかなり長くされた専用のプレートフィンを用いるようなことなく、燃焼ガスなどの加熱用気体からの熱回収量を多くすることが可能な熱交換器、およびこれを備えた給湯装置を実現することができる。

本発明に係る給湯装置の一例を模式的に示す正面図である。 本発明に係る給湯装置の一例の一部を示す正面断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２に示す給湯装置の熱交換器の平面断面図である。 （Ａ）は、図４のＶａ−Ｖａ断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、図５（Ａ）のＶｂ部，Ｖｃ部，およびＶｄ部の拡大図である。 （Ａ）および（Ｃ）は、第１のプレートフィンの平面図および正面図であり、（Ｂ）および（Ｄ）は、第２のプレートフィンの平面図および正面図である。 第１のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分が、第２のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分の左右横幅方向の延長線上から前後方向にずれて位置する構成を示す概略平面図である。 第１のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分が、第２のプレートフィンの左右横幅方向に延在する部分の左右横幅方向に位置する構成を示す概略平面図である。

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に示されるように、本実施の形態の給湯装置ＷＨは、瞬間式ガス給湯装置である。この給湯装置ＷＨは、筺体１１０と、燃焼装置ＢＥと、ファン６と、一次熱交換器ＨＥと、二次熱交換器ＳＨＥと、排気集合筒１０８とを主に有している。

燃焼装置ＢＥは、燃焼ガスを供給するためのものである。この燃焼装置ＢＥは、バーナ５と、バーナケース５５とを有している。バーナ５は、燃焼ガスを発生させるものである。バーナケース５５は、内部にバーナ５を収容している。この燃焼装置ＢＥには、燃焼装置ＢＥに燃料ガスを供給するためのヘッダ５３が接続されている。

ファン６は、燃焼装置ＢＥのバーナケース５５内に燃焼用空気を供給するためのものである。ファン６は、たとえばシロッコファンである。ファン６は、図３に示されるように、たとえば羽根車６ａ、ファンケース６ｂ、ファンモータ６ｃ、回転軸６ｄなどを有している。このファン６はバーナ５の下部に取付けられている。

図１に示されるように、一次熱交換器ＨＥおよび二次熱交換器ＳＨＥの各々は、バーナ５によって発生された燃焼ガスから熱回収を行うためのものである。一次熱交換器ＨＥは顕熱回収用の熱交換器であり、二次熱交換器ＳＨＥは潜熱回収用の熱交換器である。燃焼装置ＢＥの上に一次熱交換器ＨＥが取付けられており、その一次熱交換器ＨＥの上に二次熱交換器ＳＨＥが取付けられている。

一次熱交換器ＨＥと二次熱交換器ＳＨＥとは配管１０４で接続されている。二次熱交換器ＳＨＥには、二次熱交換器ＳＨＥに水を供給するための給水管１０１が接続されている。一次熱交換器ＨＥには、一次熱交換器ＨＥから湯を送り出すための出湯管１０２が接続されている。

上記の給水管１０１と出湯管１０２との間にバイパス管１０５が接続されている。このバイパス管１０５は、出湯管１０２から送り出される湯の温度を給水管１０１の水で調整するためのものである。また、二次熱交換器ＳＨＥにおいて生じたドレンを排出するためのドレン排出管１０７が設けられている。

一次熱交換器ＨＥは、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。この一次熱交換器ＨＥは、互いに積層された複数のプレートフィン１Ａ、１Ｂと、複数のプレートフィン１Ａ、１Ｂを貫通する伝熱管３と、複数のプレートフィン１Ａ、１Ｂおよび伝熱管３を内部に収容するケース２としての胴板とを有している。伝熱管３は、一方端にて配管１０４に接続されており、かつ他方端にて出湯管１０２に接続されている。

二次熱交換器ＳＨＥは、複数の（らせん状の）伝熱管１０３と、伝熱管１０３を内部に収容するケース１０６とを有している。伝熱管１０３は、一方端にて給水管１０１に接続されており、かつ他方端にて配管１０４に接続されている。

排気集合筒１０８は、一次熱交換器ＨＥと二次熱交換器ＳＨＥとを通過した燃焼ガスを所定の排気口１０８ａから給湯装置ＷＨの外部へ排気させるためのものである。この排気集合筒１０８は、二次熱交換器ＳＨＥの上部に配置されている。排気口１０８ａは、二次熱交換器ＳＨＥに直接設けられていてもよい。

なお、本発明（請求項）に係る熱交換器は一次熱交換器ＨＥに対応し、二次熱交換器ＳＨＥには対応しない。また二次熱交換器ＳＨＥが省略されても良い。

図２および図３に示されるように、一次熱交換器ＨＥは、たとえば一般家庭用の標準的な給湯装置よりも給湯能力が大きい業務用の熱交換器である。

バーナ５は、たとえばガスバーナであり、バーナケース５５の左右横幅方向に並べられた複数のバーナ本体５０（燃焼管）を備えている。各バーナ本体５０としては、従来と同様なものを用いることが可能である。バーナ本体５０の詳細は省略するが、バーナ本体５０の全体が偏平状である。バーナ本体５０の一端側の下部には燃料ガス導入口５１が設けられ、かつ上部には平面視細長矩形状の炎孔部５２が設けられている。この炎孔部５２において燃料ガスが燃焼する。

図３に示されるように、バーナケース５５の前部には、燃料ガス供給用のヘッダ５３が取り付けられている。このヘッダ５３の燃料ガス噴出用のノズル５４は、バーナ５の各燃料ガス導入口５１に対向し、または進入している。ファン６からバーナケース５５内に吐出された燃焼用空気（１次空気）は、整流板８によってノズル５４の近傍に導かれる。この燃焼用空気と燃料ガスとの混合気体が、燃料ガス導入口５１からバーナ本体５０内に供給されるようになっている。一方、ファン６から吐出された燃焼用空気のうち、整流板８に設けられた複数の通気孔８０を通過した燃焼用空気（２次空気）は、バーナ５の設置領域に供給される。

図２および図３に示されるように、熱交換器ＨＥは、顕熱回収用の熱交換器である。熱交換器ＨＥは、上記のとおり、バーナケース５５の上部に載設されたケース（缶体）２、このケース２内に収容された複数の第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂ、および伝熱管３を備えている。熱交換器ＨＥのそれらの構成要素１Ａ、１Ｂ、２、３は、いずれも銅製である。

ケース２は、上部開口部２０および下部開口部２１を有する矩形枠状である。バーナ５によって発生された燃焼ガスは、下部開口部２１からケース２内に流入して上向きに進行し、かつ上部開口部２０からケース２の上方へ流出する。

複数の第１のプレートフィン１Ａは、ケース２内の左側領域に位置し、かつケース２の前後方向に並んでいる。複数の第２のプレートフィン１Ｂは、ケース２内の右側領域に位置し、かつケース２の前後方向に並んでいる。

複数の第１のプレートフィン１Ａおよび複数の第２のプレートフィン１Ｂは、互いに別体に形成されている。複数の第１のプレートフィン１Ａおよび複数の第２のプレートフィン１Ｂは、ケース２の左右横幅方向に互いに並ぶように配されている。

上記の左右横幅方向は、図２に示されるように、複数のバーナ本体５０が並ぶ方向である。また上記の前後方向は、左右横幅方向に直交する方向であって、図３に示されるように、平面視細長矩形状の炎孔部５２の細長の長手方向である。

図２に示されるように、第１のプレートフィン１Ａの長手方向および第２のプレートフィン１Ｂの長手方向の各々は、上記左右横幅方向に沿っている。また第１のプレートフィン１Ａの短手方向の部分と第２のプレートフィン１Ｂの短手方向の部分とは、互いに向かい合っている。

第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂのうち、ケース２の中央寄りの端部どうしは、互いに接触または接近している。ここで、複数の第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂのそれぞれは、薄板状の銅板にプレス加工を施したものであり、これらプレートフィン１Ａ，１Ｂのそれぞれの形状、サイズ、材質は実質的に同一である。すなわち、熱交換器ＨＥにおいて用いられているプレートフィン１Ａ，１Ｂとしては、実質的に１種類のみのプレートフィンが用いられている。ただし、第２のプレートフィン１Ｂは、第１のプレートフィン１Ａを左右反転（表裏も反転、上下は非反転）させた構成に相当するように設けられている（図６も参照）。

第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向の両端部には、これらの部分をケース２の前方または後方に向けて折り曲げた第１の端部屈曲片１０Ａおよび中央側屈曲片（第１の中央側屈曲片）１１Ａが設けられている。第２のプレートフィン１Ｂは、既述したように、第１のプレートフィン１Ａを左右反転させた構成に相当するため、第１の端部屈曲片１０Ａおよび中央側屈曲片１１Ａに対応する部位として、第２の端部屈曲片１０Ｂおよび中央側屈曲片（第２の中央側屈曲片）１１Ｂを有している。

図５（Ｂ）によく表われているように、第１の端部屈曲片１０Ａの下寄り部分１０ａは、ケース２の一側壁部２２ａに当接または接近しており、かつそれよりも上側の部分１０ｂ（燃焼ガス流れ方向の下流側部分）は、上側に進むほど一側壁部２２ａから大きな寸法で離間するように傾斜している。これと同様に、第２の端部屈曲片１０Ｂについては、図５（Ｄ）によく表われているように、その下寄り部分１０ａは、ケース２の他側壁部２２ｂに当接または接近し、かつそれよりも上側の部分１０ｂは、上側に進むほど他側壁部２２ｂから大きな寸法で離間するように傾斜している。このような構成は、後述するように、燃焼ガスがケース２の側壁部２２ａ，２２ｂに沿って流れることを抑制するのに役立つ。

図５（Ｃ）に示されるように、第１および第２の中央側屈曲片１１Ａ，１１Ｂのそれぞれは、下向き面を有するやや短寸の略水平部１１ａ、およびこの略水平部１１ａの一端から上向きに延びた起立部１１ｂを有している。これら第１および第２の中央側屈曲片１１Ａ，１１Ｂは、正面視において、略Ｕ字状となるように互いに接近している。このため、略水平部１１ａに向けて略水平部１１ａの下方から上向きに進行してきた燃焼ガスは、略水平部１１ａによって、略水平部１１ａの両側方に位置する一対の直状管体部３０（３０ａ，３０ｂ）に向かって導かれる。これにより燃焼ガスを一対の直状管体部３０（３０ａ，３０ｂ）に効率良く作用させることができる。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示されるように、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂには、形状やサイズなどが異なる複数の切り起こし部１３や膨出部１４（押し出し凸部）が適宜設けられている。切り起こし部１３や膨出部１４は、伝熱管３に対する燃焼ガスの作用効率を高めるための手段である。

図４に示されるように、伝熱管３は、複数の直状管体部３０と、複数の接続管体部３１，３２とを有している。複数の直状管体部３０は、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂをそれらの厚み方向に貫通して上下２段に配設されている。複数の接続管体部３１，３２は、これら複数の直状管体部３０を直列に繋いでいる。この伝熱管３の長手方向の両端部は、入水口３ａおよび出湯口３ｂとされている。

なお、本実施の形態においては、伝熱管３を構成する部材として、複数のＵ字管３０，３１と、略半円弧状またはＵ字状のベンド管（接続管体部３２）とが用いられている。複数のＵ字管３０，３１の各々は、２本の直状管体部３０の基端部どうしが１つの接続管体部３１を介して一体的に繋げられた単一の部材から構成されている。略半円弧状またはＵ字状のベンド管（接続管体部３２）は、Ｕ字管３０，３１とは別体の部材からなり、各Ｕ字管３０，３１の先端部どうしを接続している。

複数のＵ字管３０，３１の各々は、ケース２の後壁部２３側から前壁部２４に貫通している。複数のＵ字管３０，３１の各々の先端部どうしは、ケース２の前側部分においてベンド管（接続管体部３２）を介して互いに接続されている。

上記Ｕ字管３０，３１の貫通方向は、これとは反対であってもよい。具体的には、複数のＵ字管３０，３１の各々が、ケース２の前壁部２４側から後壁部２３に貫通し、複数のＵ字管３０，３１の各々の先端部どうしがケース２の後側部分においてベンド管（接続管体部３２）を介して互いに接続されていてもよい。

複数の直状管体部３０のうち、ケース２の左右横幅方向中央寄りに位置して第１のプレートフィン１Ａに貫通している直状管体部３０ａ（下段の直状管体部３０）と、これに隣接して第２のプレートフィン１Ｂに貫通している直状管体部３０ｂ（下段の直状管体部３０）とは、接続管体部３１ａを介して互いに接続されている。また複数の直状管体部３０のうち、ケース２の左右横幅方向中央寄りに位置して第１のプレートフィン１Ａに貫通している直状管体部３０ｃ（上段の直状管体部３０）と、これに隣接して第２のプレートフィン１Ｂに貫通している直状管体部３０ｄ（上段の直状管体部３０）とは、接続管体部３２ａを介して互いに接続されている。このことにより、伝熱管３は、既述したように、複数の直状管体部３０が直列に接続され、複数の第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂのそれぞれの配置領域を一連に通過した構成とされている。

図７に示されるように、平面視において、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１が、第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１の左右横幅方向の仮想の延長線ＩＬ２上から前後方向にずれて位置している。また、平面視において、第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１が、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１の左右横幅方向の仮想の延長線ＩＬ１上から前後方向にずれて位置している。

ここで平面視とは、図７に示されるように、ケース２の上部開口部２０側から下部開口部２１を見ることを意味する。

次に、前記した給湯装置ＷＨの作用について説明する。
まず、給湯動作は、伝熱管３内を流通する湯水が、バーナ５によって発生された燃焼ガスによって加熱されることにより行なわれる。本実施の形態においては、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂのトータルのサイズ（伝熱面積のサイズ）として、大きなサイズを得ることができる。したがって、バーナ５として燃料燃焼エリアの面積が大きい大型のものを用いた場合にも、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂは大面積の燃料燃焼エリアに好適に対応し得る。このため本実施の形態の給湯装置ＷＨによれば、燃焼ガスからの熱回収量が非常に大きくなり、給湯能力が大きく向上され得る。

また本実施の形態における熱交換器ＨＥのプレートフィンの大型化は、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂをケース２の横幅方向に並べることにより実現されている。このために、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの個々のサイズを小さくすることが可能である。第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂとしては、たとえば一般家庭用給湯装置に用いられている標準的なサイズの熱交換器のプレートフィンをそのまま流用し、あるいは一部の形状のみを変更して流用することも可能である。したがって、プレートフィンの小サイズ化により、熱交換器ＨＥの全体の製造コストを廉価にすることが可能である。

とくに、本実施の形態では、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂのそれぞれとして、形状、サイズ、および材質が同一のプレートフィンが用いられている。このために、複数種類のプレートフィンを用いる場合と比較すると、全体の製造コストをより低減することができる。

図５（Ｂ），（Ｄ）を参照して説明したように、第１および第２の端部屈曲片１０Ａ，１０Ｂは、ケース２の側壁部２２ａ，２２ｂに沿うように上向きに進行してきた燃焼ガスを側壁部２２ａ，２２ｂから離反させる役割を果たす。このため、燃焼ガスが側壁部２２ａ，２２ｂに過度に作用してこれらの部分が過熱状態となることも好適に回避することができる。また、第１および第２の端部屈曲片１０Ａ，１０Ｂによってガイドされた燃焼ガスは、その近傍に位置する直状管体部３０に作用することとなるため、熱回収量を多くする効果も得られる。さらに、図５（Ｃ）を参照して説明したように、第１および第２の中央側屈曲片１１Ａ，１１Ｂは、一対の直状管体部３０（３０ａ，３０ｂ）に対して燃焼ガスを積極的に作用させる役割を果たす。このため、この構成は、熱回収量を多くする上でより好ましいものとなる。

図７に示されるように、本実施の形態においては、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１と第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１とが、互いに前後方向にずれて位置している。このため、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂが熱膨張により干渉しても歪にくくなる。また小さいケース２に複数の第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂを収納することが容易となり、熱交換器ＨＥを小型化することができる。以下、そのことを図８に示す比較例との対比において説明する。

図８に示す比較例においては、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１の左右横幅方向の延長線上に、第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１が位置している。この構成において、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの各々が熱膨張をした場合、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１と第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１とが互いに干渉して、左右横幅方に押し合うことになる。これにより、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの各々は左右横幅方向に圧縮力を受けるため、この圧縮力により第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの各々は歪やすくなる。

また比較例においては、領域Ｒに示されるように、第１および第２の端部屈曲片１０Ａ，１０Ｂの少なくともいずれかがケース２に収まらない場合が生じる。このため、第１および第２の端部屈曲片１０Ａ，１０Ｂの双方をケース２内に収容するためには、ケース２の前後方向のサイズを大型化する必要がある。この場合、熱交換器ＨＥが大型になる。または、ケース２に収まらない分だけ、第１のプレートフィン１Ａの枚数を減らす必要がある。この場合、要求される熱効率が得られない可能性がある。

これに対して本実施の形態においては、図７に示されるように、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１と第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１とが、互いに前後方向にずれて位置している。このため、仮に第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの各々が熱膨張をした場合でも、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１と第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１とが互いに左右横幅方に押し合うことはない。これにより、第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの各々は左右横幅方向に圧縮力を受けにくくなり、歪にくくなる。

また本実施の形態においては、第１のプレートフィン１Ａの左右横幅方向に延在する部分１Ａ１と第２のプレートフィン１Ｂの左右横幅方向に延在する部分１Ｂ１とが、互いに前後方向にずれて位置している。このため、第１および第２の中央側屈曲片１１Ａ，１１Ｂとを、前後方向の所定の寸法分だけ互いに重ならせることができる。これにより第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂの全体の配置領域の前後方向の寸法を比較例よりも小さくすることができる。よって、小さいケース２に複数の第１および第２のプレートフィン１Ａ，１Ｂを収納することが容易となり、熱交換器ＨＥを小型化することができる。さらには、比較例よりも熱効率を向上させることができる。

本発明は、上述した実施の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。

上述の実施の形態においては、第１および第２のプレートフィンのそれぞれの形状、サイズ、および材質を同一にしているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、第１および第２のプレートフィンの形状やサイズなどが相違した構成とすることもできる。また、複数の第１のプレートフィンのそれぞれ、および複数の第２のプレートフィンのそれぞれが必ずしも同一形状・サイズに揃えられていなくてもよく、複数の第１のプレートフィンのうち、一部のプレートフィンが他のプレートフィンとは形状などが相違したものとされていてもよい。第２のプレートフィンについても同様である。

上述の実施の形態においては、第１および第２のプレートフィンは、互いに左右反転させた関係とされているが、本発明はこれに限定されない。伝熱管は、第１および第２のプレートフィンのそれぞれの配置領域を通過するように複数の直状管体部が接続されていればよく、直状管体部の段数（上下２段などの段数）も限定されない。本発明においては、第１および第２のプレートフィンに加えて、第３のプレートフィンをさらに設けるといったことも可能である。

本発明でいうケースの前後方向、および左右横幅方向は、給湯装置の前後方向や左右横幅方向と必ずしも一致するものではない。

上述の実施の形態では、バーナの上方に熱交換器が設けられて、燃焼ガスが熱交換器の下方から上方に向けて進行するいわゆる正燃方式とされているが、これとは反対に、バーナの下方に熱交換器が設けられて、燃焼ガスが上方から下方に向けて進行する逆燃方式とすることも可能である。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。本発明は、給湯能力が大きい業務用の給湯装置を構成する場合に好適であるが、これに限定されず、給湯能力の具体的な大きさも限定されない。本発明によれば、各プレートフィンの小サイズ化を好適に図ることができる効果が得られる。本発明に係る給湯装置は、一般給湯用、風呂給湯用、暖房用、あるいは融雪用などを含む広い概念である。加熱用気体は、燃焼ガスに限定されない。

ＢＥ 燃焼装置、ＷＨ 給湯装置、ＨＥ 熱交換器（フィンアンドチューブ式の熱交換器）、ＳＨＥ 二次熱交換器、１Ａ 第１のプレートフィン、１Ｂ 第２のプレートフィン、１０Ａ 第１の端部屈曲片、１０Ｂ 第２の端部屈曲片、１１Ａ 第１の中央側屈曲片、１１Ｂ 第２の中央側屈曲片、２ ケース（熱交換器の）、２０ 上部開口部、２１ 下部開口部、３ 伝熱管、３ａ 入水口、３ｂ 出湯口、３０ 直状管体部、３１，３１ａ，３２，３２ａ 接続管体部、５ バーナ、５０ バーナ本体、５１ 燃料ガス導入口、５２ 炎孔部、５３ ヘッダ、５４ ノズル、５５ バーナケース、６ ファン、６ａ 羽根車、６ｂ ファンケース、６ｃ ファンモータ、６ｄ 回転軸、８ 整流板。

Claims (6)

1. 加熱用気体が内部に供給されるように構成されたケースと、
   前記ケース内に収容され、かつ前記ケースの前後方向に並べられた複数のプレートフィンと、
   前記複数のプレートフィンを前記前後方向に貫通する複数の直状管体部を含み、かつ両端部に入水口および出湯口を有する伝熱管と、
   を備え、
   前記複数のプレートフィンは、互いに別体に形成され、かつ前記ケースの左右横幅方向に並ぶように配された複数の第１のプレートフィンおよび複数の第２のプレートフィンを含み、
   前記複数の直状管体部は、前記複数の第１のプレートフィンの各々を貫通する第１の直状管体部と、前記複数の第２のプレートフィンの各々を貫通する第２の直状管体部とを含み、
   前記伝熱管は、前記第１の直状管体部と前記第２の直状管体部とを互いに接続する接続管体部を含み、かつ前記複数の第１のプレートフィンの各々および前記複数の第２のプレートフィンの各々の配置領域を通過した構成を有しており、
   前記第１のプレートフィンの前記左右横幅方向に延在する部分は、前記第２のプレートフィンの前記左右横幅方向に延在する部分の前記左右横幅方向の延長線上から前記前後方向にずれて配置されている、フィンアンドチューブ式の熱交換器。
2. 請求項１に記載のフィンアンドチューブ式の熱交換器であって、
   前記第１のプレートフィンの形状、サイズおよび材質のそれぞれは、前記第２のプレートフィンの形状、サイズおよび材質と同じである、フィンアンドチューブ式の熱交換器。
3. 請求項２に記載のフィンアンドチューブ式の熱交換器であって、
   前記ケースは、上部開口部および下部開口部を有する枠状であり、かつ前記上部開口部および前記下部開口部の一方から他方に向けて加熱用気体が通過可能な構成とされており、
   前記複数の第１のプレートフィンの各々の一端部には、前記一端部から前記ケースの前記前後方向に突出する第１の端部屈曲片が連設されており、
   前記第１の端部屈曲片は、前記ケースの一側壁部に当接または接近した第１の部分を有し、かつ前記第１の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、前記第１の部分に沿って流れてきた加熱用気体を前記ケースの前記一側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に前記一側壁部から離間した構成とされており、
   前記複数の第２のプレートフィンは、前記複数の第１のプレートフィンを左右反転させた構成に相当する構成とされ、
   前記第２のプレートフィンには、前記第１の端部屈曲片に対応する第２の端部屈曲片が連接されており、
   前記第２の端部屈曲片は、前記ケースの他側壁部に当接または接近した第２の部分を有し、かつ前記第２の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、前記第２の部分に沿って流れてきた加熱用気体を前記ケースの前記他側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に前記他側壁部から離間した構成とされている、フィンアンドチューブ式の熱交換器。
4. 加熱用気体が内部に供給されるように構成されたケースと、
   前記ケース内に収容され、かつ前記ケースの前後方向に並べられた複数のプレートフィンと、
   前記複数のプレートフィンを前記前後方向に貫通する複数の直状管体部を含み、かつ両端部に入水口および出湯口を有する伝熱管と、
   を備え、
   前記複数のプレートフィンは、互いに別体に形成され、かつ前記ケースの左右横幅方向に並ぶように配された複数の第１のプレートフィンおよび複数の第２のプレートフィンを含み、
   前記複数の直状管体部は、前記複数の第１のプレートフィンの各々を貫通する第１の直状管体部と、前記複数の第２のプレートフィンの各々を貫通する第２の直状管体部とを含み、
   前記伝熱管は、前記第１の直状管体部と前記第２の直状管体部とを互いに接続する接続管体部を含み、かつ前記複数の第１のプレートフィンの各々および前記複数の第２のプレートフィンの各々の配置領域を通過した構成を有しており、
   前記第１のプレートフィンの形状、サイズおよび材質のそれぞれは、前記第２のプレートフィンの形状、サイズおよび材質と同じであり、
   前記ケースは、上部開口部および下部開口部を有する枠状であり、かつ前記上部開口部および前記下部開口部の一方から他方に向けて加熱用気体が通過可能な構成とされており、
   前記複数の第１のプレートフィンの各々の一端部には、前記一端部から前記ケースの前記前後方向に突出する第１の端部屈曲片が連設されており、
   前記第１の端部屈曲片は、前記ケースの一側壁部に当接または接近した第１の部分を有し、かつ前記第１の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、前記第１の部分に沿って流れてきた加熱用気体を前記ケースの前記一側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に前記一側壁部から離間した構成とされており、
   前記複数の第２のプレートフィンは、前記複数の第１のプレートフィンを左右反転させた構成に相当する構成とされ、
   前記第２のプレートフィンには、前記第１の端部屈曲片に対応する第２の端部屈曲片が連接されており、
   前記第２の端部屈曲片は、前記ケースの他側壁部に当接または接近した第２の部分を有し、かつ前記第２の部分よりも加熱用気体の流れ方向下流側部分は、前記第２の部分に沿って流れてきた加熱用気体を前記ケースの前記他側壁部から離反させる方向へ導くことが可能に前記他側壁部から離間した構成とされている、フィンアンドチューブ式の熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィンアンドチューブ式の熱交換器であって、
   前記複数の第１のプレートフィンの各々は、前記左右横幅方向の中央寄りの端部に、前記端部から前記ケースの前記前後方向に突出する第１の中央側屈曲片を含み、
   前記複数の第２のプレートフィンの各々は、前記左右横幅方向の中央寄りの端部に、前記端部から前記ケースの前記前後方向に突出する第２の中央側屈曲片を含み、
   前記第１および第２の中央側屈曲片に向けて進行してきた加熱用気体が前記第１および第２の中央側屈曲片の少なくとも一方に衝突することにより前記第１および第２の中央側屈曲片の左右両側方に位置する一対の直状管体部寄りにガイドされるように、前記第１および第２の中央側屈曲片は構成されている、フィンアンドチューブ式の熱交換器。
6. バーナと、
   前記バーナによって発生された加熱用気体から熱回収を行なって湯水を加熱するための熱交換器と、
   を備え、
   前記熱交換器として、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器が用いられている、給湯装置。

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