JP6848418B2

JP6848418B2 - 熱交換器および温水装置

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Publication number: JP6848418B2
Application number: JP2016245523A
Authority: JP
Inventors: 将也舘山; 哲 ▲吉▼田
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Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2021-03-24
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Description

本発明は、熱交換器および温水装置に関し、特に、バッフルを備えた熱交換器および温水装置に関するものである。

バッフルが伝熱管の内部に配置された熱交換器は、たとえば特許第３６８７２９４号公報（特許文献１）および特公平５−７１８４２号公報（特許文献２）に開示されている。これらの公報に記載されたバッフルは板状の部材の一部が切り起こされている。これらのバッフルにより伝熱管の内部を流れる湯水の乱流が促進される。これにより、伝熱管の熱効率が向上する。

特許第３６８７２９４号公報特公平５−７１８４２号公報

上記の公報に記載されたバッフルは伝熱管に挿入されるときに伝熱管の内部で回転するため、伝熱管の内部にバッフルを組み付け難いという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝熱管の内部を流れる湯水の乱流が促進されるとともに伝熱管の内部にバッフルを組み付け易い熱交換器およびそれを備えた温水装置を提供することである。

本発明の熱交換器は、伝熱管と、バッフルとを備えている。伝熱管は、内部空間に湯水を流すためのものである。バッフルは、伝熱管の内部空間に配置され、かつ内部空間において湯水に乱流を発生させるためのものである。バッフルは、本体部と、第１凸状部と、第２凸状部と、第１壁と、第２壁とを含む。本体部は、伝熱管の軸方向に延在し、かつ伝熱管の径方向に内部空間を第１空間と第２空間とに分ける。第１凸状部は、本体部から第１空間に突出する。第２凸状部は、本体部から第２空間に突出する。第１壁は、本体部の第１端部に接続され、かつ伝熱管の軸方向に延在する。第２壁は、本体部の第２端部に接続され、かつ伝熱管の軸方向に延在する。第１凸状部および第２凸状部の各々は第１壁と第２壁との間に配置されている。第１壁は、第１突出壁と、第２突出壁とを含む。第１突出壁は、本体部に対して第１空間に突出する。第２突出壁は、本体部に対して第２空間に突出する。第２壁は、第３突出壁と、第４突出壁とを含む。第３突出壁は、本体部に対して第１空間に突出する。第４突出壁は、本体部に対して第２空間に突出する。

本発明の熱交換器によれば、本体部から第１空間に突出する第１凸状部および本体部から第２空間に突出する第２凸状部によって、伝熱管の内部を流れる湯水の乱流が促進される。さらに、本体部の第１端部において第１空間および第２空間で第１突出壁および第２突出壁が伝熱管に接触し、本体部の第２端部において第１空間および第２空間で第３突出壁および第４突出壁が伝熱管に接触することができる。これにより、バッフルが伝熱管に挿入されるときに伝熱管の内部で回転することが抑制される。したがって、伝熱管の内部にバッフルを組み付け易くなる。

上記の熱交換器において、第１突出壁、第２突出壁、第３突出壁および第４突出壁の各々は伝熱管の軸方向に延在している。このため、第１突出壁、第２突出壁、第３突出壁および第４突出壁の各々が伝熱管の軸方向において伝熱管の内部に接触する面積を大きくすることができる。これにより、バッフルが伝熱管に挿入されるときに伝熱管の内部で回転することがさらに抑制される。

上記の熱交換器において、第１突出壁と第２突出壁とは伝熱管の軸方向に互いに等しい長さを有している。第３突出壁と第４突出壁とは伝熱管の軸方向に互いに等しい長さを有している。このため、伝熱管が一方向から反対側の他方向に折り返すように延びている場合でも、伝熱管の内部を流れる湯水の一方向の流れと他方向の流れが不均一となることを抑制できる。

上記の熱交換器において、本体部の第１端部と第２端部とが対向する方向において、第１突出壁と第３突出壁とは互いにずれており、第２突出壁と第４突出壁とは互いにずれている。このため、第１突出壁および第３突出壁のいずれかと第２突出壁および第４突出壁のいずれかとが第１空間および第２空間の両方で伝熱管に接触することができる。これにより、第１突出壁および第３突出壁のいずれか一方が伝熱管に挿入されていずれか他方が伝熱管に挿入されていない状態でも、バッフルが伝熱管の内部で回転することが抑制される。

上記の熱交換器において、本体部の第１端部と第２端部とが対向する方向において、第１突出壁と第３突出壁とは互いに向かい合い、第２突出壁と第４突出壁とは互いに向かい合う。このため、第１突出壁および第３突出壁ならびに第２突出壁および第４突出壁のいずれか一方が伝熱管に挿入されていずれか他方が伝熱管に挿入されていない状態では第１空間および第２空間の一方でしか伝熱管に接触することができない。これにより、第１突出壁および第３突出壁ならびに第２突出壁および第４突出壁のいずれか一方が伝熱管に挿入されていずれか他方が伝熱管に挿入されていない状態では、バッフルを伝熱管にスムーズに挿入することができる。

上記の熱交換器において、第１凸状部と第２凸状部とは、本体部の第１端部と第２端部とが対向する方向に並んで本体部に接続されている。このため、第１凸状部と第２凸状部とが本体部の第１端部と第２端部とが対向する方向に並んで本体部に接続されている位置において、第１空間および第２空間の両方で湯水の乱流が促進される。これにより、内部空間の全体での湯水の乱流が促進される。

上記の熱交換器において、バッフルは伝熱管に固定するための第１引掛け部を含む。第１引掛け部は、第１壁部と第２壁部とに設けられており、かつ伝熱管の軸方向においてバッフルの前端部から後端部に向かって第１壁部と第２壁部との間隔が大きくなるように張り出してから第１壁部と第２壁部との間隔が小さくなるように構成されている。このため、第１引掛け部によってバッフルを伝熱管に固定することができる。また、第１引掛け部は、伝熱管の内部空間に挿入された状態では第１壁部と第２壁部との間隔が小さくなるように弾性変形し、内部空間の外部に移動したときに復元されて、伝熱管の軸方向の一方端面に引掛けることができる。したがって、バッフルを伝熱管に固定することが容易である。

上記の熱交換器において、バッフルは伝熱管に固定するための第２引掛け部を含む。第２引掛け部は、第１壁部と第２壁部とに設けられており、かつバッフルの後端部において第１壁部と第２壁部との間隔が大きくなるように張り出してからバッフルの前端部側に突き出すように構成されている。このため、第２引掛け部によってバッフルを伝熱管に固定することができる。また、第２引掛け部によって、バッフルを後端部側から伝熱管に挿入することはできないため、バッフルの伝熱管への挿入方向を規制することができる。これにより、バッフルが逆方向に挿入されることを防止できる。

上記の熱交換器において、バッフルは伝熱管に固定するための第２引掛け部を含む。第２引掛け部は、第１壁部と第２壁部とに設けられており、かつ伝熱管の軸方向においてバッフルの後端部から前端部に向かって第１壁部と第２壁部との間隔が大きくなるように張り出してから第１壁部と第２壁部との間隔が小さくなるように構成されている。このため、第２引掛け部によってバッフルを伝熱管に固定することができる。また、第２引掛け部は、伝熱管の内部空間に挿入された状態では第１壁部と第２壁部との間隔が小さくなるように弾性変形し、内部空間の外部に移動したときに復元されて、伝熱管の軸方向の他方端面に引掛けることができる。したがって、バッフルを伝熱管に固定することが容易である。また、バッフルの前端部および後端部のいずれからでもバッフルを伝熱管の内部に挿入することができる。

上記の熱交換器において、バッフルは、第１壁と第２壁とを接続し、かつ伝熱管の軸方向に本体部と間隔をあけて配置された補強部を含む。伝熱管の軸方向において補強部の幅は本体部の幅よりも大きい。このため、補強部によりバッフルを補強することができる。

上記の熱交換器において、伝熱管の径方向における内部空間の断面は楕円形である。伝熱管の軸方向から第１凸状部および第２凸状部を見たときの第１空間における第１凸状部の先端から第２空間における第２凸状部の先端までの長さは、断面の楕円形の短軸の長さ以下である。このため、バッフルを伝熱管の内部に挿入するときに、第１凸状部および第２凸状部が伝熱管に接触することが抑制される。これにより、バッフルを伝熱管に挿入することが容易である。また、バッフルを伝熱管に挿入するときに、第１凸状部および第２凸状部が伝熱管に接触することによって、第１凸状部および第２凸状部が損傷することを抑制できる。

本発明の温水装置は、上記の熱交換器と、熱交換器に供給される加熱用気体を発生させるためのバーナとを備えている。本発明の温水装置によれば、伝熱管の内部を流れる湯水の乱流が促進されるとともに伝熱管の内部にバッフルを組み付け易い熱交換器を備えた温水装置を提供することができる。

以上説明したように本発明によれば、伝熱管の内部を流れる湯水の乱流の発生を促進させるとともに伝熱管とバッフルとを組み立て易い熱交換器およびそれを備えた温水装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態における温水装置の構成を模式的に示す図である。本発明の一実施の形態における顕熱回収熱交換器および潜熱回収熱交換器の構成を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施の形態における顕熱回収熱交換器の構成を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施の形態における顕熱回収熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。本発明の一実施の形態における伝熱管の端部にバッフルが取り付けられた状態を示す断面図である。本発明の一実施の形態における伝熱管にバッフルが取り付けられた状態を示す断面図である。本発明の一実施の形態におけるバッフルの構成を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施の形態におけるバッフルの構成を概略的に示す側面図である。本発明の一実施の形態におけるバッフルの構成を概略的に示す正面図である。本発明の一実施の形態における伝熱管の内部での湯水の流れを概略的に示す断面図である。バッフルの第１の変形例の構成を概略的に示す斜視図である。バッフルの第２の変形例の構成を概略的に示す斜視図である。バッフルの第３の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態における温水装置の構成について図１を用いて説明する。

図１に示されるように、本実施の形態の温水装置１００は、顕熱回収熱交換器（一次熱交換器）１０と、点火プラグ１４と、潜熱回収熱交換器（二次熱交換器）２０と、バーナ３０と、チャンバ３１と、送風装置３２と、ダクト３３と、ベンチュリ３４、オリフィス３５、ガスバルブ３６、配管４０と、バイパス配管４１と、三方弁４２と、液液熱交換器４３と、温水配管４４と、筐体５０とを主に有している。筐体５０の内部に、上記の部品のうち筐体５０を除く全ての部品が配置されている。上記の部品は顕熱回収熱交換器（一次熱交換器）１０を除いて従来公知のものと同様である。

燃料ガスは、ガスバルブ３６とオリフィス３５とを通じてベンチュリ３４に流れる。ベンチュリ３４で混合された混合ガスは送風装置３２に送られる。送風装置３２は、混合ガスをバーナ３０へ供給するためのものである。

送風装置３２はチャンバ３１に接続されており、チャンバ３１はバーナ３０に接続されている。送風装置３２から供給された混合ガスは、チャンバ３１を通じてバーナ３０に送られる。

バーナ３０は、顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０に供給される加熱用気体を発生させるためのものである。バーナ３０から吹出される混合ガスは、点火プラグ１４によって着火され、燃焼ガスとなる。

燃焼ガスが顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０を順に通過して湯水と熱交換するように、バーナ３０、顕熱回収熱交換器１０および潜熱回収熱交換器２０が接続されている。潜熱回収熱交換器２０にはダクト３３が接続されており、ダクト３３は筐体５０の外部へ延びている。これにより、潜熱回収熱交換器２０を通過した燃焼ガスは、ダクト３３を通じて筐体５０の外部へ排出される。

顕熱回収熱交換器１０よりも出湯側の配管４０の部分とバイパス配管４１とは三方弁４２で接続されている。バイパス配管４１には液液熱交換器４３が接続されている。液液熱交換器４３の内部を流れる温水が温水配管４４の外側を流れることにより、液液熱交換器４３の内部を流れる温水と温水配管４４の内部を流れる温水との間で熱交換を行うことが可能となる。

次に、上記の温水装置１００に用いられる顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０の構成について図２〜図４を用いて説明する。

図２に示されるように、本実施の形態の顕熱回収熱交換器１０は、ケース１１と、ヘッダ１２と、伝熱管（吸熱パイプ：図３、図４）１３と、フィン１６（図４）と、押さえ部材１７と、固定部材１８と、バッフル１９（図４）とを主に有している。

ケース１１は、第１側壁１１ａ、第２側壁１１ｂ、第３側壁１１ｃおよび第４側壁１１ｄを有している。第１側壁１１ａ〜第４側壁１１ｄは、四角の枠状となるように接続されている。

上記枠形状を有するケース１１は上下に開口を有している。これによりケース１１の上側の開口を通ってケース１１の内部に燃焼ガスが給気可能である。またケース１１の下側の開口を通って燃焼ガスがケース１１の外部へ排気可能である。

第１側壁１１ａの外面にヘッダ１２が設けられている。第１側壁１１ａの外面に設けられたヘッダ１２には、入水側の継手１３ａおよび出湯側の継手１３ｂが取り付けられている。第３側壁１１ｃの外面にも図示しないヘッダ１２が設けられている。

図３に示されるように、第１側壁１１ａの外面に設けられたヘッダ１２と、第３側壁１１ｃの外面に設けられたヘッダ１２とは複数の伝熱管１３で接続されている。複数の伝熱管１３は、ケース１１の内部に位置する伝熱管１３と、ケース１１の外部に位置する伝熱管１３とを有している。

図４に示されるように、伝熱管１３は、内部空間ＩＳに湯水を流すためのものである。本実施の形態では、伝熱管１３は楕円管である。つまり、伝熱管１３の径方向における内部空間ＩＳの断面は楕円形である。

伝熱管１３の内部空間ＩＳにバッフル１９が配置されている。バッフル１９は、伝熱管１３の内部空間ＩＳにおいて湯水に乱流を発生させるためのものである。本実施の形態では、ケース１１の内部に位置する複数の伝熱管１３の各々の内部空間ＩＳに複数のバッフル１９の各々がそれぞれ配置されている。

ヘッダ１２と伝熱管１３とを流通する湯水の流れはたとえば以下のようになる。
入水側の継手１３ａから入水した湯水は、第１側壁１１ａの外面の最も一方端側に設けられたヘッダ１２を通じて、ケース１１の内部に位置する伝熱管１３に入る。この伝熱管１３内に入った湯水は、第３側壁１１ｃの外面に設けられた図示しないヘッダ１２に達する。第３側壁１１ｃの外面に設けられたヘッダ１２に達した湯水は、当該ヘッダ１２に接続された別の伝熱管１３を通って第１側壁１１ａの外面に設けられたヘッダ１２に達する。

このように湯水は、第１側壁１１ａ側から第３側壁１１ｃ側へ向かった後に、第３側壁１１ｃ側から第１側壁１１ａ側へ折り返される。その後、湯水は、第３側壁１１ｃ側への折り返しと第１側壁１１ａ側への折り返しとが繰り返されるように流れる。

図２に示されるように、上記により第１側壁１１ａの外面の最も他方端側に設けられたヘッダ１２に到達した湯水は、第２側壁１１ｂの外面に設けられた伝熱管１３を通って第３側壁１１ｃの外面に設けられたヘッダ１２に達する。

図３に示されるように、第３側壁１１ｃの外面に設けられたヘッダ１２に達した湯水は、第４側壁１１ｄの外面に設けられた伝熱管１３を通って第１側壁１１ａの外面に設けられたヘッダ１２に達し、最後に、湯側の継手１３ｂから出湯する。

図４に示されるように、ケース１１の内部に位置する伝熱管１３の外周面には、複数のフィン１６が接続されている。なお図３においては、説明の簡略化のため、フィンの図示は省略されている。

次に、バッフル１９について図４〜図１０を用いてさらに詳しく説明する。
図４および図６に示されるように、バッフル１９は、本体部１９ａと、第１凸状部１９ｂと、第２凸状部１９ｃと、第１壁１９ｄと、第２壁１９ｅと、補強部１９ｆと、開口部１９ｇとを有している。本実施の形態では、バッフル１９は、本体部１９ａ、第１凸状部１９ｂ、第２凸状部１９ｃ、補強部１９ｆおよび開口部１９ｇをそれぞれ複数有している。

本体部１９ａは、伝熱管１３の軸方向に延在する。本体部１９ａは伝熱管１３の径方向に内部空間ＩＳを第１空間ＩＳ１と第２空間ＩＳ２とに分ける。本体部１９ａは平板状に構成されている。本体部１９ａの伝熱管１３の軸方向の幅は一定である。

第１凸状部１９ｂは、本体部１９ａから第１空間ＩＳ１（内部空間ＩＳの一方側）に突出する。第２凸状部１９ｃは、本体部１９ａから第２空間ＩＳ２（内部空間ＩＳの他方側）に突出する。第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃはそれぞれ伝熱管１３の軸方向の中心線に対して斜め方向に突出している。

第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃの各々は第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間に配置されている。第１凸状部１９ｂと第２凸状部１９ｃとは、本体部１９ａの第１端部１９ａ１と第２端部１９ａ２とが対向する方向に並んで本体部１９ａに接続されている。バッフル１９の短手方向の中間位置において第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃの本体部１９ａに対して突出する方向が反転している。伝熱管１３の軸方向において１つの本体部１９ａの両側にそれぞれ第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃが接続されている。

第１壁１９ｄは、本体部１９ａの第１端部１９ａ１に接続されている。第１壁１９ｄは伝熱管１３の軸方向に延在する。第１壁１９ｄは、第１突出壁１９ｄ１と、第２突出壁１９ｄ２とを有している。第１突出壁１９ｄ１は、本体部１９ａから第１空間ＩＳ１に突出する。第２突出壁１９ｄ２は、本体部１９ａから第２空間ＩＳ２に突出する。

第２壁１９ｅは、本体部１９ａの第２端部１９ａ２に接続されている。第２壁１９ｅは伝熱管１３の軸方向に延在する。第２壁１９ｅは、第３突出壁１９ｅ１と、第４突出壁１９ｅ２とを有している。第３突出壁１９ｅ１は、本体部１９ａから第１空間ＩＳ１に突出する。第４突出壁１９ｅ２は、本体部１９ａから第２空間ＩＳ２に突出する。

伝熱管１３の軸方向に本体部１９ａ、補強部１９ｆおよび開口部１９ｇが並んで配置されている。補強部１９ｆは、第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとを接続している。補強部１９ｆは伝熱管１３の軸方向に本体部１９ａと間隔をあけて配置されている。伝熱管１３の軸方向において補強部１９ｆの幅は本体部１９ａの幅よりも大きい。補強部１９ｆは伝熱管１３の軸方向に隣り合う２つの本体部１９ａの間に配置されている。

開口部１９ｇは伝熱管１３の軸方向において本体部１９ａと補強部１９ｆとの間に配置されている。開口部１９ｇは本体部１９ａおよび補強部１９ｆを各々の厚み方向に貫通している。つまり、伝熱管１３の第１空間ＩＳ１と第２空間ＩＳ２とは開口部１９ｇを通じて連通している。

図４および図５に示されるように、伝熱管１３の軸方向から第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃを見たときの第１空間ＩＳ１における第１凸状部１９ｂの先端から第２空間ＩＳ２における第２凸状部１９ｃの先端までの長さＨは、伝熱管１３の断面の楕円形の短軸Ｄの長さ以下である。

図５および図９に示されるように、伝熱管１３の軸方向から第１凸状部１９ｂを見たときの第１凸状部１９ｂの高さは、第１突出壁１９ｄ１の高さおよび第３突出壁１９ｅ１の高さよりも大きい。伝熱管１３の軸方向から第２凸状部１９ｃを見たときの第２凸状部１９ｃの高さは、第２突出壁１９ｄ２の高さおよび第４突出壁１９ｅ２の高さよりも大きい。

図６および図７に示されるように、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１および第４突出壁１９ｅ２の各々は伝熱管１３の軸方向に延在している。本体部１９ａの第１端部１９ａ１と第２端部１９ａ２とが対向する方向において、第１突出壁１９ｄ１と第３突出壁１９ｅ１とは互いにずれており、第２突出壁１９ｄ２と第４突出壁１９ｅ２とは互いにずれている。バッフル１９の長手方向の中間位置において第１壁１９ｄおよび第２壁１９ｅの本体部１９ａに対して突出する方向が反転している。

図６および図８に示されるように、第１突出壁１９ｄ１と第２突出壁１９ｄ２とは伝熱管１３の軸方向に互いに等しい長さを有している。第３突出壁１９ｅ１と第４突出壁１９ｅ２とは伝熱管１３の軸方向に互いに等しい長さを有している。

図６および図７に示されるように、バッフル１９は伝熱管１３に固定するための第１引掛け部Ｓ１を有している。第１引掛け部Ｓ１は、伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の前端部ＦＰに設けられている。第１引掛け部Ｓ１は、第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとに設けられている。第１引掛け部Ｓ１は、伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の前端部ＦＰから後端部ＢＰに向かって第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が大きくなるように張り出してから第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が小さくなるように構成されている。第１引掛け部Ｓ１は、伝熱管１３の軸方向において伝熱管１３の一方端面に引掛けられている。バッフル１９の前端部ＦＰ側において、第１突出壁１９ｄ１および第４突出壁１９ｅ２の端部間には本体部１９ａが形成されていない。

図５および図６に示されるように、バッフル１９は伝熱管１３に固定するための第２引掛け部Ｓ２を有している。第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の後端部ＢＰに設けられている。図６および図７に示されるように、第２引掛け部Ｓ２は、第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとに設けられている。第２引掛け部Ｓ２は、バッフル１９の後端部ＢＰにおいて第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が大きくなるように張り出してからバッフル１９の前端部ＦＰ側に突き出すように構成されている。第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の軸方向において伝熱管１３の他方端面に引掛けられている。バッフル１９の後端部ＢＰ側において、第２突出壁１９ｄ２および第３突出壁１９ｅ１の端部間にも本体部１９ａが形成されている。

図６および図１０に示されるように、伝熱管１３の内部を流れる湯水の一部は、バッフル１９の開口部１９ｇを通じて伝熱管１３の第１空間ＩＳ１と第２空間ＩＳ２とを蛇行するように流れる。伝熱管１３の内部空間ＩＳの第１空間ＩＳ１において第１凸状部１９ｂによって伝熱管１３の内部を流れる湯水の乱流が促進される。伝熱管１３の内部空間ＩＳの第２空間ＩＳ２において第２凸状部１９ｃによって伝熱管１３の内部を流れる湯水の乱流が促進される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、バッフル１９の本体部１９ａから第１空間ＩＳ１に突出する第１凸状部１９ｂおよび本体部１９ａから第２空間ＩＳ２に突出する第２凸状部１９ｃによって、伝熱管１３の内部を流れる湯水の乱流が促進される。さらに、本体部１９ａの第１端部１９ａ１において第１空間ＩＳ１および第２空間ＩＳ２で第１突出壁１９ｄ１および第２突出壁１９ｄ２が伝熱管１３に接触し、本体部１９ａの第２端部１９ａ２において第１空間ＩＳ１および第２空間ＩＳ２で第３突出壁１９ｅ１および第４突出壁１９ｅ２が伝熱管１３に接触することができる。これにより、バッフル１９が伝熱管１３に挿入されるときに伝熱管１３の内部で回転することが抑制される。したがって、伝熱管１３の内部にバッフル１９を組み付け易くなる。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１および第４突出壁１９ｅ２の各々は伝熱管１３の軸方向に延在しているため、各突出壁が伝熱管１３の軸方向において伝熱管１３の内部に接触する面積を大きくすることができる。これにより、バッフル１９が伝熱管１３に挿入されるときに伝熱管１３の内部で回転することがさらに抑制される。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、第１突出壁１９ｄ１と第２突出壁１９ｄ２とは伝熱管１３の軸方向に互いに等しい長さを有しており、第３突出壁１９ｅ１と第４突出壁１９ｅ２とは伝熱管１３の軸方向に互いに等しい長さを有している。このため、伝熱管１３が一方向から反対側の他方向に折り返すように延びている場合でも、伝熱管１３の内部を流れる湯水の一方向の流れと他方向の流れが不均一となることを抑制できる。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、本体部１９ａの第１端部１９ａ１と第２端部１９ａ２とが対向する方向において、第１突出壁１９ｄ１と第３突出壁１９ｅ１とは互いにずれており、第２突出壁１９ｄ２と第４突出壁１９ｅ２とは互いにずれている。このため、第１突出壁１９ｄ１および第３突出壁１９ｅ１のいずれかと第２突出壁１９ｄ２および第４突出壁１９ｅ２のいずれかとが第１空間ＩＳ１および第２空間ＩＳ２の両方で伝熱管１３に接触することができる。これにより、第１突出壁１９ｄ１および第３突出壁１９ｅ１のいずれか一方が伝熱管１３に挿入されていずれか他方が伝熱管１３に挿入されていない状態でも、バッフル１９が伝熱管１３の内部で回転することが抑制される。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、第１凸状部１９ｂと第２凸状部１９ｃとは、本体部１９ａの第１端部１９ａ１と第２端部１９ａ２とが対向する方向に並んで本体部１９ａに接続されているため、第１凸状部１９ｂと第２凸状部１９ｃとが本体部１９ａに接続されている位置において、第１空間ＩＳ１および第２空間ＩＳ２の両方で湯水の乱流が促進される。これにより、内部空間ＩＳの全体での湯水の乱流が促進される。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、第１引掛け部Ｓ１によってバッフル１９を伝熱管１３に固定することができる。また、第１引掛け部Ｓ１は、伝熱管１３の内部空間ＩＳに挿入された状態では第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が小さくなるように弾性変形し、内部空間ＩＳの外部に移動したときに復元されて、伝熱管１３の軸方向の一方端面に引掛けることができる。したがって、バッフル１９を伝熱管１３に固定することが容易である。バッフル１９の前端部ＦＰ側においては、第１突出壁１９ｄ１および第４突出壁１９ｅ２の端部間に本体部１９ａが形成されていないので、弾性変形が容易である。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、第２引掛け部Ｓ２によってバッフル１９を伝熱管１３に固定することができる。また、第２引掛け部Ｓ２によって、バッフル１９を後端部ＢＰ側から伝熱管１３に挿入することはできないため、バッフル１９の伝熱管１３への挿入方向を規制することができる。これにより、バッフル１９が逆方向に挿入されることを防止できる。バッフル１９の後端部ＢＰ側において、第２突出壁１９ｄ２および第３突出壁１９ｅ１の端部間にも本体部１９ａが形成されているので、端部が弾性変形しにくい。よって第２引掛け部Ｓ２が、意図せず伝熱管１３内に進入してしまうことを抑制できる。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、伝熱管１３の軸方向において補強部１９ｆの幅は本体部１９ａの幅よりも大きいため、補強部１９ｆによりバッフル１９を補強することができる。

本実施の形態の顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０によれば、伝熱管１３の軸方向から第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃを見たときの第１空間ＩＳ１における第１凸状部１９ｂの先端から第２空間ＩＳ２における第２凸状部１９ｃの先端までの長さは、伝熱管１３の断面の楕円形の短軸の長さ以下である。このため、バッフル１９を伝熱管１３の内部に挿入するときに、第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃが伝熱管１３に接触することが抑制される。これにより、バッフル１９を伝熱管１３に挿入することが容易である。また、バッフル１９を伝熱管１３に挿入するときに、第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃが伝熱管１３に接触することによって、第１凸状部１９ｂおよび第２凸状部１９ｃが損傷することを抑制できる。

本実施の形態の温水装置１００は、顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０と、顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０に供給される加熱用気体を発生させるためのバーナ３０とを備えている。本実施の形態の温水装置１００によれば、伝熱管１３の内部を流れる湯水の乱流が促進されるとともに伝熱管１３の内部にバッフル１９を組み付け易い顕熱回収熱交換器（熱交換器）１０を備えた温水装置１００を提供することができる。

次に、本実施の形態のバッフル１９の各種変形例について図１１〜図１３を用いて説明する。なお、各種変形例の構成は、特に言及しない限り、本実施の形態の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１１に示されるように、バッフル１９の変形例１においては、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１、第４突出壁１９ｅ２の伝熱管１３の軸方向の長さが上記の本実施の形態と異なっている。バッフル１９の変形例１においては、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１、第４突出壁１９ｅ２はそれぞれ伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の両端部に配置されており、中央部に配置されていない。

バッフル１９の変形例１によれば、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１、第４突出壁１９ｅ２はそれぞれ伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の両端部に配置されているため、バッフル１９が伝熱管１３に挿入されるときに伝熱管１３の内部で回転することが抑制される。さらに、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１、第４突出壁１９ｅ２はそれぞれ伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の中央部に配置されていないため、中央部は伝熱管１３に接触することができない。これにより、バッフル１９の中央部を伝熱管１３にスムーズに挿入することができる。また、バッフル１９の中央部に各突出壁が配置されていないため、バッフル１９の材料費を削減することができる。

図１２に示されるように、バッフル１９の変形例２においては、第１突出壁１９ｄ１、第２突出壁１９ｄ２、第３突出壁１９ｅ１および第４突出壁１９ｅ２の突出する方向の組み合わせが上記の実施の形態と異なっている。バッフル１９の変形例２においては、バッフル１９の本体部１９ａの第１端部１９ａ１と第２端部１９ａ２とが対向する方向において、第１突出壁１９ｄ１と第３突出壁１９ｅ１とは互いに向かい合い、第２突出壁１９ｄ２と第４突出壁１９ｅ２とは互いに向かい合う。

バッフル１９の変形例２によれば、第１突出壁１９ｄ１および第３突出壁１９ｅ１ならびに第２突出壁１９ｄ２および第４突出壁１９ｅ２のいずれか一方が伝熱管１３に挿入されていずれか他方が伝熱管１３に挿入されていない状態では第１空間ＩＳ１および第２空間ＩＳ２の一方でしか伝熱管１３に接触することができない。これにより、第１突出壁１９ｄ１および第３突出壁１９ｅ１ならびに第２突出壁１９ｄ２および第４突出壁１９ｅ２のいずれか一方が伝熱管１３に挿入されていずれか他方が伝熱管１３に挿入されていない状態では、バッフル１９を伝熱管１３にスムーズに挿入することができる。

図１３に示されるように、バッフル１９の変形例３においては、第２引掛け部Ｓ２の構成が上記の本実施の形態と異なっている。バッフル１９の変形例３においては、バッフル１９は伝熱管１３に固定するための第２引掛け部Ｓ２を有している。第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の後端部ＢＰに設けられている。第２引掛け部Ｓ２は、第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとに設けられている。第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の軸方向においてバッフル１９の後端部ＢＰから前端部ＦＰに向かって第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が大きくなるように張り出してから第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が小さくなるように構成されている。第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の軸方向において伝熱管１３の他方端面に引掛けられている。

バッフル１９の変形例３によれば、第２引掛け部Ｓ２によってバッフル１９を伝熱管１３に固定することができる。また、第２引掛け部Ｓ２は、伝熱管１３の内部空間ＩＳに挿入された状態では第１壁１９ｄと第２壁１９ｅとの間隔が小さくなるように弾性変形し、内部空間ＩＳの外部に移動したときに復元されて、伝熱管１３の軸方向の他方端面に引掛けることができる。したがって、バッフル１９を伝熱管１３に固定することが容易である。また、バッフル１９の前端部ＦＰおよび後端部ＢＰのいずれからでもバッフル１９を伝熱管１３の内部に挿入することができる。

なお、上記の本実施の形態および各種変形例は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０顕熱回収熱交換器、１１ケース、１２ヘッダ、１３伝熱管、１４点火プラグ、１６フィン、１７押さえ部材、１８固定部材、１９バッフル、１９ａ本体部、１９ｂ第１凸状部、１９ｃ第２凸状部、１９ｄ第１壁、１９ｄ１第１突出壁、１９ｄ２第２突出壁、１９ｅ第２壁、１９ｅ１第３突出壁、１９ｅ２第４突出壁、１９ｆ補強部、１９ｇ開口部、２０潜熱回収熱交換器、３０バーナ、３１チャンバ、３２送風装置、３３ダクト、３４ベンチュリ、３５オリフィス、３６ガスバルブ、４０配管、４１バイパス配管、４２三方弁、４３液液熱交換器、４４温水配管、５０筐体、１００温水装置、ＩＳ内部空間、Ｓ１第１引掛け部、Ｓ２第２引掛け部。

Claims

内部空間に湯水を流すための伝熱管と、
前記伝熱管の前記内部空間に配置され、かつ前記内部空間において前記湯水に乱流を発生させるためのバッフルとを備え、
前記バッフルは、
前記伝熱管の軸方向に延在し、かつ前記伝熱管の径方向に前記内部空間を第１空間と第２空間とに分ける本体部と、
前記本体部から前記第１空間に突出する第１凸状部と、
前記本体部から前記第２空間に突出する第２凸状部と、
前記本体部の第１端部に接続され、かつ前記伝熱管の前記軸方向に延在する第１壁と、
前記本体部の第２端部に接続され、かつ前記伝熱管の前記軸方向に延在する第２壁とを含み、
前記第１凸状部および前記第２凸状部の各々は前記第１壁と前記第２壁との間に配置されており、
前記第１壁は、前記本体部に対して前記第１空間に突出する第１突出壁と、前記本体部に対して前記第２空間に突出する第２突出壁とを含み、
前記第２壁は、前記本体部に対して前記第１空間に突出する第３突出壁と、前記本体部に対して前記第２空間に突出する第４突出壁とを含み、
前記伝熱管の前記軸方向から前記第１凸状部を見たときの前記第１凸状部の高さは、前記第１突出壁の高さおよび前記第３突出壁の高さよりも大きく、
前記伝熱管の前記軸方向から前記第２凸状部を見たときの前記第２凸状部の高さは、前記第２突出壁の高さおよび前記第４突出壁の高さよりも大きい、熱交換器。
前記第１突出壁、前記第２突出壁、前記第３突出壁および前記第４突出壁の各々は前記伝熱管の前記軸方向に延在している、請求項１に記載の熱交換器。
前記第１突出壁と前記第２突出壁とは前記伝熱管の前記軸方向に互いに等しい長さを有しており、
前記第３突出壁と前記第４突出壁とは前記伝熱管の前記軸方向に互いに等しい長さを有している、請求項２に記載の熱交換器。
前記本体部の前記第１端部と前記第２端部とが対向する方向において、前記第１突出壁と前記第３突出壁とは互いにずれており、前記第２突出壁と前記第４突出壁とは互いにずれている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記本体部の前記第１端部と前記第２端部とが対向する方向において、前記第１突出壁と前記第３突出壁とは互いに向かい合い、前記第２突出壁と前記第４突出壁とは互いに向かい合う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記第１凸状部と前記第２凸状部とは、前記本体部の前記第１端部と前記第２端部とが対向する方向に並んで前記本体部に接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記バッフルは、前記伝熱管に固定するための第１引掛け部を含み、
前記第１引掛け部は、前記第１壁と前記第２壁とに設けられており、かつ前記伝熱管の前記軸方向において前記バッフルの前端部から後端部に向かって前記第１壁と前記第２壁との間隔が大きくなるように張り出してから前記第１壁と前記第２壁との間隔が小さくなるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記バッフルは、前記伝熱管に固定するための第２引掛け部を含み、
前記第２引掛け部は、前記第１壁と前記第２壁とに設けられており、かつ前記バッフルの前記後端部において前記第１壁と前記第２壁との間隔が大きくなるように張り出してから前記バッフルの前記前端部側に突き出すように構成されている、請求項７に記載の熱交換器。
前記バッフルは、前記伝熱管に固定するための第２引掛け部を含み、
前記第２引掛け部は、前記第１壁と前記第２壁とに設けられており、かつ前記伝熱管の前記軸方向において前記バッフルの前記後端部から前記前端部に向かって前記第１壁と前記第２壁との間隔が大きくなるように張り出してから前記第１壁と前記第２壁との間隔が小さくなるように構成されている、請求項７に記載の熱交換器。
前記バッフルは、前記第１壁と前記第２壁とを接続し、かつ前記伝熱管の前記軸方向に前記本体部と間隔をあけて配置された補強部を含み、
前記伝熱管の前記軸方向において前記補強部の幅は前記本体部の幅よりも大きい、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記伝熱管の前記径方向における前記内部空間の断面は楕円形であり、
前記伝熱管の前記軸方向から前記第１凸状部および前記第２凸状部を見たときの前記第１空間における前記第１凸状部の先端から前記第２空間における前記第２凸状部の先端までの長さは、前記断面の前記楕円形の短軸の長さ以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器に供給される加熱用気体を発生させるためのバーナとを備えた、温水装置。