JP5347841B2 - 熱交換器およびこれを備えた温水装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管として螺旋状管体を用いたタイプの熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。

本出願人は、螺旋状管体を用いた熱交換器の一例として、特許文献１に記載されたものを先に提案している。同文献に記載された熱交換器においては、燃焼ガスが流入するケーシングと、このケーシング内に収容されてこのケーシングの横幅方向に並んだ第１および第２の螺旋状管体とを備えている。これら第１および第２の螺旋状管体には、ケーシングの外部に一部分が突出した複数の延設管体部が連設されており、これら複数の延設管体部を利用して第１および第２の螺旋状管体への通水を個別に行なうことが可能である。ケーシングには、第１および第２の螺旋状管体に対して燃焼ガスを個別に供給するための２つの給気口と、第１および第２の螺旋状管体によって熱回収が完了した燃焼ガスをケーシングの外部に排出するための２つの排気口とが設けられている。

このような構成によれば、第１および第２の螺旋状管体のいずれか一方を個別に利用し、あるいは双方を同時に利用した湯水加熱が可能であり、たとえば第１の螺旋状管体を利用して生成された湯水を一般給湯に使用するとともに、第２の螺旋状管体を利用した生成された湯水を暖房用途に利用するといったことができる。また、特許文献１においては、第１および第２の螺旋状管体の互いに接近した部分どうしをケーシングの上下高さ方向にオーバラップさせている。このため、前記オーバラップの度合いを変更することによって、ケーシングの大型化を抑制しつつ、第１および第２の螺旋状管体の伝熱面積の比率を容易に変更することができるといった利点も得られる。

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、前記第１および第２の螺旋状管体は、ともに略長円状に形成された複数のループ部が一連に繋がった構成とされており、第１の螺旋状管体は、各ループ部の長手方向がケーシングの横幅方向と一致するように設けられている。同様に、第２の螺旋状管体についても、各ループ部の長手方向がケーシングの横幅方向と一致するように設けられている。このような構成によれば、ケーシングの横幅方向における第１および第２の螺旋状管体の全体のサイズが大きくなり、これに伴って、ケーシングの横幅寸法も大きくなってしまう。給湯装置などに用いられるこの種の熱交換器においては、全体の横幅をできる限り小さくして全体の小型化を図ることが要請される場合が多いが、前記従来技術によれば、そのような要請に的確に応えることが困難となる場合があり、この点において改善すべき余地があった。

特開２００９−１９８５９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、熱交換用の第１および第２の螺旋状管体をケーシング内に並べて設ける場合に、ケーシングの大型化を極力回避して全体の小型化を好適に図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、加熱用気体の給気口および排気口を有するケーシングと、このケーシング内に収容されて前記ケーシングの横幅方向に並べられた熱交換用の第１および第２の螺旋状管体と、を備えており、前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれは、縦横の幅が相違する複数のループ部が一連に繋がって前記ケーシングの上下高さ方向に積層した構成であり、前記第１の螺旋状管体の長手方向の幅が、前記第２の螺旋状管体の長手方向の幅以上とされている、熱交換器であって、前記第１の螺旋状管体は、その長手方向が前記ケーシングの横幅方向となるように設定されている一方、前記第２の螺旋状管体は、その長手方向が前記ケーシングの前後奥行き方向となるように設定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、第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの長手方向が、ともにケーシングの横幅方向に設定されていた従来技術と比較すると、第１および第２の螺旋状管体の長手方向のトータルの幅を小さくすることができる。また、第２の螺旋状管体の長手方向は、ケーシングの前後奥行き方向に設定されているが、この第２の螺旋状管体の長手方向の幅は、第１の螺旋状管体の長手方向の幅以下であるために、この第２の螺旋状管体がケーシングの前後奥行き方向に大きく嵩張ることも抑制される。このようなことから、第１および第２の螺旋状管体を収容するケーシング、ひいては熱交換器全体の小型化を図るのに好ましいものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１の螺旋状管体の短手方向の幅と、前記第２の螺旋状管体の長手方向の幅とは、略同一寸法に揃えられているとともに、前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの上下高さも、略同一寸法に揃えられている。

このような構成によれば、ケーシングの前後奥行き方向において第１および第２の螺旋状管体の幅が大きく相違しないようにしつつ、ケーシングの上下高さ方向においても第１および第２の螺旋状管体に大きな高低段差を生じないようにすることができる。したがって、ケーシング内に無駄な空間が大きく形成されないようにし、熱交換器の小型化を図るのにより好ましいものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの最上段および最下段に位置するループ部には、上側および下側の延設管体部が連設されており、前記第１の螺旋状管体に連設されている延設管体部は、前記第１の螺旋状管体の長手方向に延びていることにより前記ケーシングの一側壁部を貫通して前記ケーシングの外部に一部分が露出しているとともに、前記第２の螺旋状管体に連設されている延設管体部は、前記第２の螺旋状管体の短手方向に延びていることにより前記ケーシングの他側壁部を貫通して前記ケーシングの外部に一部分が露出している。

このような構成によれば、延設管体部を利用してケーシングの両側方から第１および第２の螺旋状管体への通水が可能となり、通水用の配管施工を容易なものとすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ケーシングの底壁部は、この底壁部の前部寄りに位置するドレイン用排出口を有するとともに、前記第１および第２の螺旋状管体からドレインが滴下したときにこのドレインを前記ドレイン用排出口に導くことが可能な前下がり状に傾斜しており、前記第１および第２の螺旋状管体は、ともに下側の延設管体部が上側の延設管体部よりも前記ケーシングの前部寄りに位置するように設けられ、前記第１および第２の螺旋状管体の螺旋巻き方向は、互いに相違しており、前記第１および第２の螺旋状管体のうち、平面視および正面視において左側に位置する一方は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視左巻きとされ、かつ他方は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視右巻きとされている。

このような構成によれば、第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの最下段のループ部は、前側部分よりも後側部分の方が高い配置となり、このような配置は、ケーシングの前下がり状の底壁部の傾斜に沿ったものとなる。このため、最下段のループ部とケーシングの底壁部との隙間寸法を小さくするのに好適となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１および第２の螺旋状管体として、各ループ部が略平行な一対の直状管部とこれら一対の直状管部の端部どうしを繋ぐ一対の略半円アーチ状の曲管部とを有する略長円状に形成された複数の第１および第２の螺旋状管体を備えており、前記複数の第１の螺旋状管体は、これらのループ部のサイズが互いに相違して略同心の重ね巻き状とされているとともに、前記複数の第２の螺旋状管体も、これらのループ部のサイズが互いに相違して略同心の重ね巻き状とされており、前記複数の第２の螺旋状管体の全部または一部は、前記複数の第１の螺旋状管体の全部または一部と、前記曲管部の曲率半径が同一寸法に揃えられている。

このような構成によれば、第１および第２の螺旋状管体のそれぞれが複数設けられているために、それら全体の伝熱面積を大きくして熱交換効率を高めることができることは勿論のこと、次に述べるように、複数の第１および第２の螺旋状管体の製作も容易化される。すなわち、第１および第２の螺旋状管体は、直状パイプに曲げ加工を施すことにより製作することが可能であるが、第２の螺旋状管体の曲管部の曲率半径が第１の螺旋状管体の曲管部の曲率半径と同一であれば、これらの曲管部を形成する際の直状パイプの曲げ加工は、同一加工でよいこととなる。このようなことから、前記構成によれば、第１および第２の螺旋状管体を製作する際のパイプの曲げ加工の共通化を図り、それらの製作作業の容易化ならびに低コスト化を図ることができる。

本発明の第２の側面により提供される温水装置は、加熱用気体供給手段と、この加熱用気体供給手段から供給される加熱用気体を利用して湯水加熱を行なうための熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記熱交換器として、本発明の第１の側面により提供される熱交換器が用い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、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。

本発明の好ましい実施の形態においては、ファンと、このファンから供給される燃焼用空気が分配供給され、かつ前記加熱用気体としての燃焼ガスを発生させる第１および第２の燃焼器と、を備えており、前記ケーシングの内部は、前記第１および第２の螺旋状管体を個別に収容する第１および第２の空間部に仕切られ、前記給気口としては、前記第１および第２の空間部に燃焼ガスを個別に供給するための２つの給気口が設けられているとともに、前記排気口としては、前記第１および第２の空間部に流入して前記第１および第２の螺旋状管体により熱回収がなされた燃焼ガスを前記ケーシングの外部に排出させることが可能な１つの排気口のみが設けられており、前記ファンから前記２つの給気口を介して前記第１および第２の空間部のそれぞれに流入する燃焼ガスの流量割合は、前記２つの給気口の開口面積比に対応するように構成されている。

このような構成によれば、２つの給気口の開口面積比を適当な比率とすることによって、第１および第２の螺旋状管体のそれぞれに作用する燃焼ガスの流量割合を、所望の好ましい割合にする設定することが可能である。したがって、１ファン方式が採用されているにも拘わらず、燃焼ガス流量制御が容易である。

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。

本発明が適用された温水装置の一例を示す概略正面断面図である。 図１に示す温水装置に具備された２次熱交換器の平面断面図である。 図２のIII−III断面図である。 図２のIV−IV断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明が適用された熱交換器の他の例を示す要部平面断面図である。 本発明が適用された熱交換器に用いられる螺旋状管体の他の例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〜図４は、本発明が適用された温水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、本実施形態の温水装置ＷＨは、２つの燃焼器３ａ，３ｂ、２つの１次熱交換器１ａ，１ｂ、および２次熱交換器ＨＥを備えている。２次熱交換器ＨＥは、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。

燃焼器３ａ，３ｂは、本発明でいう加熱用気体供給手段の一例に相当し、加熱用気体としての燃焼ガスを発生させるガスバーナまたはオイルバーナである。これらの燃焼器３ａ，３ｂは、缶体３０内の仕切り壁３２によって仕切られた空間部３０ａ，３０ｂに分離して設けられている。この温水装置ＷＨでは、１ファン方式が採用されており、缶体３０の下部には、ファン３１が設けられている。燃焼器３ａ，３ｂの底部または下方には、多孔プレート３３が設けられており、ファン３１から供給された燃焼用空気は、燃焼器３ａ，３ｂに対してその燃料・空気供給口（図示略）から分配供給されるとともに、多孔プレート３３の下方からその孔部を通過して空間部３０ａ，３０ｂのそれぞれに流入する。１次熱交換器１ａ，１ｂは、燃焼器３ａ，３ｂ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ものであり、たとえば複数のフィン１２を有する伝熱管１１ａ，１１ｂが空間部３０ａ，３０ｂに設けられた構造である。

２次熱交換器ＨＥは、１次熱交換器１ａ，１ｂによって顕熱が回収された後の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１ａ，１ｂの上方に配されている。この２次熱交換器ＨＥは、中空の略直方体状のケーシング７、このケーシング７に収容された複数の第１および第２の螺旋状管体４，５、これらの上下両端に繋がった複数の延設管体部６ａ〜６ｄ、および通水用のヘッダ６８ａ〜６８ｄを備えている。

第１の螺旋状管体４は、１次熱交換器１ａおよび燃焼器３ａに対応しており、これらはたとえば台所や洗面所などへの一般給湯用の湯水加熱を行なうためのものである。これに対し、第２の螺旋状管体５は、１次熱交換器１ｂおよび燃焼器３ｂに対応しており、これらはたとえば床暖房用の湯水（不凍液を含む）を加熱するためのものである。一般給湯用の湯水加熱手段は、床暖房用の湯水加熱手段よりも湯水加熱能力を高くする必要がある。このため、燃焼器３ａは燃焼器３ｂよりも最大熱発生量が多い。また、１次熱交換器１ａおよび第１の螺旋状管体４は、１次熱交換器１ｂおよび第２の螺旋状管体５よりも伝熱面積が大きい。ヘッダ６８ａは、適当な配管９９ａを介して１次熱交換器１ａの入水口１３ａに接続されており、また同様に、ヘッダ６８ｃは、配管９９ｂを介して１次熱交換器１ｂの入水口１３ｂに接続されている。このことにより、ヘッダ６８ｂに供給された水は、第１の螺旋状管体４内を流通して加熱された後に、１次熱交換器１ａに送られてさらに加熱され、出湯口１４ａから出湯する。ヘッダ６８ｄに供給された水（不凍液）は、第２の螺旋状管体５内を流通して加熱された後に、１次熱交換器１ｂに送られてさらに加熱され、出湯口１４ｂから出湯する。

複数の第１および第２の螺旋状管体４，５は、ともにケーシング７内に収容され、かつケーシング７の横幅方向（図１の左右方向）に並んでいる。第１および第２の螺旋状管体４，５どうしの間は、仕切板７９によって仕切られ、ケーシング７内は、この仕切板７９によって第１および第２の空間部７７ａ，７７ｂに区画されている。図２〜図４に示すように、ケーシング７の底壁部７０ａのうち、第１および第２の螺旋状管体４，５よりも後方側（ケーシング７の後壁部７０ｃ側）には、第１および第２の空間部７７ａ，７７ｂに個々に連通する燃焼ガス用の２つの給気口７１ａ，７１ｂが設けられている。ケーシング７の前壁部７０ｂには、第１および第２の空間部７７ａ，７７ｂの双方に連通する１つの排気口７２が設けられている。１次熱交換器１ａ，１ｂを通過した燃焼ガスは、給気口７１ａ，７１ｂからケーシング７内の第１および第２の空間部７７ａ，７７ｂに個別に流入することにより、第１の螺旋状管体４の後述するループ部４０どうしの隙間４９、または第２の螺旋状管体５のループ部５０どうしの隙間５９をケーシング７の後方側から前方側に通過してこれらの部分を加熱し、その後排気口７２からケーシング７の外部に排出される。この温水装置ＷＨにおいては、第１および第２の螺旋状管体４，５に作用する燃焼ガスの流量割合が、２つの給気口７１ａ，７１ｂの開口面積Ａａ，Ａｂの比率によって規定されているが、その詳細については後述する。

図２に示すように、ケーシング７の底壁部７０ａのうち、前部寄りの位置には、ドレイン用の排出口７８が設けられている。底壁部７０ａは、図３および図４に示すように、前下がり状である。このことにより、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って発生したドレイン（凝縮水）が底壁部７０ａ上に滴下したときには、このドレインが底壁部７０ａの前部寄りに流れて排出口７８に流入し、ケーシング７の外部に排出される。底壁部７０ａのうち、２つの給気口７１ａ，７１ｂの周縁部には、上向きに起立した起立壁７３ａ，７３ｂが設けられている。これら起立壁７３ａ，７３ｂは、底壁部７０ａ上のドレインが給気口７１ａ，７１ｂ内に流れ込むことを防止する役割を果たす。

複数の第１および第２の螺旋状管体４，５は、たとえばステンレスなどの金属製の丸パイプ材に曲げ加工を施すことにより製作されている。図２によく表われているように、各第１の螺旋状管体４は、平面視略長円状の複数のループ部４０が一連に繋がり、かつ隙間４９（図１および図３を参照）を介してケーシング７の上下高さ方向に積層した構成を有している。複数のループ部４０は、延設管体部６ａ，６ｂが繋がった最上段および最下段を除き、略平行な一対の直状管部４０ａ（符号Ｓａで示す範囲の部分）と、これら一対の直状管部４０ａの端部どうしを繋ぐ半円アーチ状の一対の曲管部４０ｂとを有している。ただし、複数の第１の螺旋状管体４は、ループ部４０のサイズが互いに相違しており、略同心の重ね巻き状に配されている。また、各第１の螺旋状管体４は、各ループ部４０の長手方向（本実施形態においては、各直状管部４０ａが延びる方向）が、ケーシング７の横幅方向となるように設定されている。

複数の第２の螺旋状管体５は、その基本的な構成の多くが前記した複数の第１の螺旋状管体４と共通しており、平面視略長円状の複数のループ部５０が一連に繋がり、かつ隙間５９を介してケーシング７の上下高さ方向に積層した構成を有している。また、これら複数のループ部５０は、略同心の重ね巻き状に配されている。各ループ部５０は、最上段および最下段を除き、略平行な一対の直状管部５０ａ（符号Ｓｂで示す範囲の部分）と、これら一対の直状管部５０ａの端部どうしを繋ぐ半円アーチ状の一対の曲管部５０ｂとを有している。ただし、複数の第２の螺旋状管体５の向きは、各第１の螺旋状管体４の向きとは異なり、各ループ部５０の長手方向（各直状管部５０ａが延びる方向）が、ケーシング７の前後奥行き方向となるように設定されている。複数の第１の螺旋状管体４全体の長手方向の幅Ｌ１、複数の第２の螺旋状管体５全体の長手方向の幅Ｌ３、および短手方向の幅Ｌ４は、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ４の関係にある。なお、Ｌ１＝Ｌ３の場合にも、本発明を適用することが可能である。また、前記した幅Ｌ３は、複数の第１の螺旋状管体４全体の短手方向の幅Ｌ２と略同一寸法に揃えられている。さらに、図１に示すように、複数の第１および第２の螺旋状管体４，５全体の上下高さＨ１，Ｈ２も、略同一寸法に揃えられている。

複数の第１および第２の螺旋状管体４，５どうしは、既述したように、全体のサイズは相違するものの、それらの原材料となるパイプ材としては外径寸法が同一のものが用いられている。また、複数の第２の螺旋状管体５のそれぞれの曲管部５０ｂの曲率半径は、複数の第１の螺旋状管体４のいずれかの曲管部４０ｂの曲率半径と同一寸法に揃えられている。より詳細には、図２においては、第１の螺旋状管体４が計６本設けられ、かつ第２の螺旋状管体５が計４本設けられた構成が示されているが、これら４本の第２の螺旋状管体５の曲管部５０ｂの曲率半径Ｒ１〜Ｒ４は、たとえば計６本のうちの内周寄りに位置する４本の第１の螺旋状管体４の曲管部４０ｂの曲率半径Ｒ１〜Ｒ４と同一とされている。このような構成によれば、パイプ材に曲げ加工を施して第２の螺旋状管体５の曲管部５０ｂを成形する際に、第１の螺旋状管体４の曲管部４０ｂを成形する際の曲げ加工処理と同一処理を実行すればよいこととなる。したがって、第１および第２の螺旋状管体４，５の製造を容易とし、そのコストを低減することができる利点が得られる。

第１の螺旋状管体４の上端および下端に繋がった延設管体部６ａ，６ｂは、第１の螺旋状管体４の長手方向に延びてケーシング７の一側壁部７０ｄを貫通し、その一側方に突出している。これに対し、第２の螺旋状管体５の上端および下端に繋がった延設管体部６ｃ，６ｄは、第２の螺旋状管体５の短手方向に延びてケーシング７の他側壁部７０ｅを貫通し、その一側方に突出している。このことにより、延設管体部６ａ〜６ｄに取り付けられた通水用のヘッダ６８ａ〜６８ｄは、ケーシング７の両側方に配置されている。このような構成は、ヘッダ６８ａ〜６８ｄに対する通水用配管（配管９９ａ，９９ｂなど）の接続作業を容易にするのに好ましい。

下側の延設管体部６ｂ，６ｄは、上側の延設管体部６ａ，６ｃよりもケーシング７の前部寄りに位置している。また、各第１および第２の螺旋状管体４，５の螺旋巻き方向は、互いに逆向きとされている。より具体的には、各第１の螺旋状管体４は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視右巻きとされているのに対し、各第２の螺旋状管体５は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視左巻きとされている。このような構成によれば、図３に示すように、第１の螺旋状管体４の最下段のループ部４０’の後部側（符号ｎ１で示す部分）は、下側の延設管体部６ｂやループ部４０’の前部側（符号ｎ２で示す部分）よりも高い配置となり、このような高低差は、底壁部７０ａの前下がり状の傾斜に対応したものとなる。したがって、第１の螺旋状管体４の最下段のループ部４０’と底壁部７０ａとの隙間を小さくするのに好適となる。このような効果は、第２の螺旋状管体５についても同様であり、図４に示すように、第２の螺旋状管体５の最下段のループ部５０’を前部側ｎ２’よりも後部側ｎ１’の方が高い配置とし、ループ部５０’と底壁部７０ａとの隙間を小さくすることができる。

次に、２次熱交換器ＨＥ、およびこれを備えた温水装置ＷＨの作用について説明する。

まず、ケーシング７内には、第１および第２の螺旋状管体４，５がケーシング７の横幅方向に並べて設けられているが、第１の螺旋状管体４は、その長手方向がケーシング７の横幅方向とされているのに対し、第２の螺旋状管体５は、その短手方向がケーシング７の横幅方向とされている。したがって、第１および第２の螺旋状管体４，５のそれぞれの長手方向をともにケーシング７の横幅方向に設定した構成（従来技術に相当する構成）と比較すると、第１および第２の螺旋状管体４，５の全体の横幅が大きく嵩張ることを抑制することができる。このため、ケーシング７の横幅を小さくし、その小型化を図るのに好ましいものとなる。

第２の螺旋状管体５の長手方向の幅Ｌ３は、第１の螺旋状管体の短手方向の幅Ｌ２と略同一寸法であるために、第１および第２の螺旋状管体４，５のいずれか一方が他方に相対してケーシング７の前後奥行き方向に突出するといったことも回避することができる。このため、ケーシング７の内部において、前後奥行き方向に大きな幅を有する無駄な空間が大きく生じることも抑制することができる。さらに、第１および第２の螺旋状管体４，５のそれぞれの上下高さＨ１，Ｈ２も略同一寸法であるために、ケーシング７内に上下高さ方向における無駄な空間が大きく生じることも抑制することができる。このようなことから、ケーシング７の小型化、ひいては２次熱交換器ＨＥ全体の小型化を一層促進することが可能である。なお、本実施形態においては、既述したように、第１および第２の螺旋状管体４，５の螺旋巻き方向を互いに反対の所定方向に設定するなどして、第１および第２の螺旋状管体４，５の最下段のループ部４０’，５０’とケーシング７の底壁部７０ａとの隙間を小さくすることが可能であるが、このような構成もケーシング７内における無駄な空間を排除してケーシング７の全体の小型化を図るのに役立つ。

この温水装置ＷＨにおいては、燃焼器３ａによって発生された燃焼ガスからは、１次熱交換器１ａによって顕熱を回収した後に、２次熱交換器ＨＥの第１の螺旋状管体４によって潜熱を回収することができる。同様に、燃焼器３ｂによって発生された燃焼ガスからは、１次熱交換器１ｂおよび２次熱交換器ＨＥの第２の螺旋状管体５によって顕熱および潜熱を回収することができる。したがって、このような熱回収により、たとえば床暖房用および一般給湯用の二通りの湯水加熱を個別に、または同時に効率良く実行することができる。

前記したような湯水加熱がなされる場合、ファン３１からの送風は、缶体３内の空間部３０ａ、給気口７１ａ、および第１の空間部７７ａを経て排気口７２に至る第１の経路と、缶体３内の空間部３０ｂ、給気口７１ｂ、および第２の空間部７７ｂを経て排気口７２に至る第２の経路に分配される。このような送風方式においては、前記第１および第２の経路への送風量の比率を、給気口７１ａ，７１ｂの開口面積Ａａ，Ａｂの比率によって規定することが可能であり、本実施形態においては、この開口面積Ａａ，Ａｂを所定の比率にすることにより、前記第１および第２の経路における送風量や燃焼ガス流量が好ましいものとなるように構成されている。開口面積Ａａ，Ａｂの最適値は、たとえば実験を行なうことにより容易に求めることが可能であり、温水装置ＷＨの設計・製作の容易化を図ることもできる。

２つの給気口７１ａ，７１ｂは、好ましくは、それらの横幅Lａ，Lｂが第１および第２の螺旋状管体４，５の幅Ｌ１，Ｌ４にできる限り近い寸法とされ、第１および第２の螺旋状管体４，５のそれぞれの略全域に燃焼ガスが効率良く作用するように構成されている。したがって、開口面積Ａａ，Ａｂの比率を変更する場合、好ましくは、給気口７１ａ，７１ｂの横幅Lａ，Ｌｂは変更されず、縦幅Ｌｃ，Ｌｄが変更される。具体例を示すと、図２においては、縦幅Ｌｃ，Ｌｄが略同一寸法に設定されているが、この場合よりも第２の空間部７７ｂへの燃焼ガス流量を減少させる場合には、たとえば図５（ａ）に示すように、給気口７１ｂの縦幅Ｌｄが給気口７１ａの縦幅Ｌｃよりも小さくされる。また、これとは反対に、第２の空間部７７ｂへの燃焼ガス流量を増加させる場合には、たとえば図５（ｂ）に示すように、縦幅Ｌｄが縦幅Ｌｃよりも大きくされる。

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、種々に設計変更自在である。

第１および第２の螺旋状管体のループ部の形状は、長円状に限定されない。図６に示す複数の螺旋状管体４Ａは、各ループ部４０が略長矩形状に形成されているが、本発明でいう第１および第２の螺旋状管体は、そのような形態にすることもできる。第１および第２の螺旋状管体の各ループ部は、要は、縦横の幅が相違する形状であればよく、長円状や長矩形状の他、楕円状とすることもできる。さらに、ループ部の長手方向中間部分は、互いに略平行な一対の直状管部として構成されていなくてもよく、これら一対の直状管部に代えて、屈曲状または湾曲状の管体部が用いられた構成とすることもできる。

ケーシングは、第１および第２の螺旋状管体を収容し、かつ内部に燃焼ガスなどの加熱用気体が流入されればよく、その具体的な形状やサイズなども限定されない。給気口は、ケーシングの後壁部に設けた構成とすることも可能であり、排気口を給気口に対応させて２つ設けた構成とすることもできる。本発明に係る熱交換器は、顕熱回収用、潜熱回収用の種別を問わない。本発明に係る熱交換器を、顕熱回収に用いることも可能である。図１に示した温水装置は、燃焼器および１次熱交換器が仕切板によって仕切られた１つの缶体内に収容された「１缶式」であるが、それらが別々の缶体内に収容された「２缶式」とすることもできる。また、図１に示した温水装置は、１ファン方式であるが、２ファン方式にすることもできる。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概念である。加熱用気体としては、燃焼ガス以外として、たとえばコージェネレーション用のガスエンジンや燃料電池からの排ガスを用いることもできる。

Claims (7)

1. 加熱用気体の給気口および排気口を有するケーシングと、
   このケーシング内に収容されて前記ケーシングの横幅方向に並べられた熱交換用の第１および第２の螺旋状管体と、を備えており、
   前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれは、縦横の幅が相違する複数のループ部が一連に繋がって前記ケーシングの上下高さ方向に積層した構成であり、
   前記第１の螺旋状管体の長手方向の幅が、前記第２の螺旋状管体の長手方向の幅以上とされている、熱交換器であって、
   前記第１の螺旋状管体は、その長手方向が前記ケーシングの横幅方向となるように設定されている一方、前記第２の螺旋状管体は、その長手方向が前記ケーシングの前後奥行き方向となるように設定されていることを特徴とする、熱交換器。
2. 前記第１の螺旋状管体の短手方向の幅と、前記第２の螺旋状管体の長手方向の幅とは、略同一寸法に揃えられているとともに、
   前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの上下高さも、略同一寸法に揃えられている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１および第２の螺旋状管体のそれぞれの最上段および最下段に位置するループ部には、上側および下側の延設管体部が連設されており、
   前記第１の螺旋状管体に連設されている延設管体部は、前記第１の螺旋状管体の長手方向に延びていることにより前記ケーシングの一側壁部を貫通して前記ケーシングの外部に一部分が露出しているとともに、
   前記第２の螺旋状管体に連設されている延設管体部は、前記第２の螺旋状管体の短手方向に延びていることにより前記ケーシングの他側壁部を貫通して前記ケーシングの外部に一部分が露出している、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記ケーシングの底壁部は、この底壁部の前部寄りに位置するドレイン用排出口を有するとともに、前記第１および第２の螺旋状管体からドレインが滴下したときにこのドレインを前記ドレイン用排出口に導くことが可能な前下がり状に傾斜しており、
   前記第１および第２の螺旋状管体は、ともに下側の延設管体部が上側の延設管体部よりも前記ケーシングの前部寄りに位置するように設けられ、
   前記第１および第２の螺旋状管体の螺旋巻き方向は、互いに相違しており、前記第１および第２の螺旋状管体のうち、平面視および正面視において左側に位置する一方は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視左巻きとされ、かつ他方は、下方から上方へ進むときの巻き方向が平面視右巻きとされている、請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第１および第２の螺旋状管体として、各ループ部が略平行な一対の直状管部とこれら一対の直状管部の端部どうしを繋ぐ一対の略半円アーチ状の曲管部とを有する略長円状に形成された複数の第１および第２の螺旋状管体を備えており、
   前記複数の第１の螺旋状管体は、これらのループ部のサイズが互いに相違して略同心の重ね巻き状とされているとともに、前記複数の第２の螺旋状管体も、これらのループ部のサイズが互いに相違して略同心の重ね巻き状とされており、
   前記複数の第２の螺旋状管体の全部または一部は、前記複数の第１の螺旋状管体の全部または一部と、前記曲管部の曲率半径が同一寸法に揃えられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 加熱用気体供給手段と、この加熱用気体供給手段から供給される加熱用気体を利用して湯水加熱を行なうための熱交換器と、を備えている、温水装置であって、
   前記熱交換器として、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器が用いられていることを特徴とする、温水装置。
7. ファンと、このファンから供給される燃焼用空気が分配供給され、かつ前記加熱用気体としての燃焼ガスを発生させる第１および第２の燃焼器と、を備えており、
   前記ケーシングの内部は、前記第１および第２の螺旋状管体を個別に収容する第１および第２の空間部に仕切られ、
   前記給気口としては、前記第１および第２の空間部に燃焼ガスを個別に供給するための２つの給気口が設けられているとともに、
   前記排気口としては、前記第１および第２の空間部に流入して前記第１および第２の螺旋状管体により熱回収がなされた燃焼ガスを前記ケーシングの外部に排出させることが可能な１つの排気口のみが設けられており、
   前記ファンから前記２つの給気口を介して前記第１および第２の空間部のそれぞれに流入する燃焼ガスの流量割合は、前記２つの給気口の開口面積比に対応するように構成されている、請求項６に記載の温水装置。

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