JP5771519B2 - 潜熱熱交換器、及び給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼排気中の水蒸気を凝縮させて潜熱を回収する潜熱熱交換器、及び該潜熱熱交換器を有する給湯装置に関する。

従来、器具本体内に、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器とを有する、所謂、コンデンシング型の給湯装置が知られている。この種の給湯装置においては、顕熱熱交換器により燃焼排気の顕熱が吸収された後、さらに潜熱熱交換器により燃焼排気の潜熱が吸収される。

上記潜熱熱交換器としては、例えば、特許文献１や特許文献２のものが提案されている。これらの潜熱熱交換器においては、図６や図７に示すように、燃焼排気が流れるケーシング内に、直管部と円弧状折り返し部とが繰り返して連続する配管構造を備えた吸熱管８２０，９２０が蛇行状態や螺旋状態で複数配設されている。そして、各吸熱管８２０，９２０に被加熱流体を流通させるために、ケーシングの一方側壁８１４，９１４側に設けた流入ヘッダ８３０，９３０及び流出ヘッダ８４０，９４０にそれぞれ、各吸熱管８２０，９２０の上流端及び下流端が接続されている。上記構造を有する潜熱熱交換器によれば、ケーシング内に吸熱管８２０，９２０を密に配設することができるため、広い伝熱面積を確保することができ、小型で、高い熱効率を有する潜熱熱交換器を得ることができる。

特開２００９−１８０３９８号公報

特開２００８−２９２０３２号公報

ところで、上記特許文献１及び２に開示の潜熱熱交換器では、吸熱管８２０，９２０の上流端及び下流端は、一方側壁８１４，９１４のみと接続されているから、ケーシング内の他方側壁８１５，９１３側には、吸熱管８２０，９２０の円弧状折り返し部が配設される。そのため、他方側壁８１５，９１３の内面と他方側壁８１５，９１３側の円弧状折り返し部との間には一定の空間が形成されてしまう。特に、他方側壁８１５，９１３側の円弧状折り返し部はケーシングに固定されないため、給湯装置の運転時にケーシング内を通過する燃焼排気によって吸熱管８２０，９２０が振動する。それゆえ、円弧状折り返し部が他方側壁８１５，９１３の内面に当接するまで延設していると、吸熱管８２０，９２０がケーシングを振動させ騒音が発生しやすい。従って、上記のような潜熱熱交換器では、円弧状折り返し部が他方側壁８１５，９１３から一定の距離、離間するように、吸熱管８２０，９２０をケーシング内に配設する必要がある。このため、他方側壁８１５，９１３の内面と他方側壁８１５，９１３側の円弧状折り返し部との間の空間における燃焼排気の排気抵抗は、吸熱管８２０，９２０が配設されているケーシングの内方の領域のそれに比べて低くなり、ケーシング内で燃焼排気が該空間に流れやすくなる。その結果、燃焼排気の一部が熱交換に寄与することなくケーシング内を通過してしまい、熱効率が低下するという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、高熱効率を有する潜熱熱交換器を提供すること、及び該潜熱熱交換器を用いた給湯装置を提供することにある。

本発明によれば、内部に燃焼排気の流路を有するケーシングと、
前記ケーシング内に収容される吸熱管と、
前記吸熱管に被加熱流体を導入する流入ヘッダと、
前記吸熱管から被加熱流体を導出する流出ヘッダとを備え、
前記ケーシングは、背面壁と、正面壁と、ドレン排水口を有する底壁と、前記吸熱管の上流端が挿通される上流端挿通孔及び前記吸熱管の下流端が挿通される下流端挿通孔を有する一方側壁と、他方底壁と、天板とを有し、
前記吸熱管は、前記一方側壁と前記他方側壁との間で延在する直管部と、前記一方側壁側に位置する一方側円弧状折り返し部と、前記他方側壁側に位置する他方側円弧状折り返し部とが繰り返して連続する配管構造を有する潜熱熱交換器であって、
前記他方側壁の内面と前記他方側円弧状折り返し部との間に、前記燃焼排気の流路に沿って延在する平面部を備えた整流板が設けられ、
前記ケーシング内に、前記他方側円弧状折り返し部に隣接して、前記燃焼排気の流れを遮るように、前記整流板の平面部から前記ケーシングの内方に向かって立設するとともに、前記天板と前記底壁とが対向する上下方向に延在する板状体が設けられ、
前記板状体は、その内方端が、前記背面壁と前記正面壁とが対向する前後方向から見て、前記他方側円弧状折り返し部と重なるように配設されている、潜熱熱交換器が提供される。

上記潜熱熱交換器によれば、一方側壁と他方側壁との間で、直管部と、一方側円弧状折り返し部と、他方側円弧状折り返し部とが繰り返して連続する配管構造を有する吸熱管が用いられているため、ケーシング内に吸熱管を密に配設することができる。

一方、吸熱管の上流端及び下流端はそれぞれ、一方側壁の上流端挿通孔及び下流端挿通孔に挿通されるから、ケーシング内の他方側壁側には吸熱管の他方側円弧状折り返し部が配設され、それによって他方側壁の内面と他方側円弧状折り返し部との間には一定の空間が形成される。しかしながら、上記潜熱熱交換器によれば、他方側円弧状折り返し部に隣接して、上下方向に延在する板状体が設けられているから、該板状体により上記空間を流れる燃焼排気が遮られる。そして、板状体は、その内方端が、前後方向から見て、他方側円弧状折り返し部と重なるように配設されているから、板状体で遮られた燃焼排気は吸熱管に接触しながら下流に流れる。これにより、他方側壁側で燃焼排気を吸熱管に効率的に接触させることができる。
さらに、上記潜熱熱交換器は、他方側壁の内面と他方側円弧状折り返し部との間に、燃焼排気の流路に沿って延在する平面部を備えた整流板を有するから、他方側壁の内面と他方側円弧状折り返し部の間の空間を整流板で埋めることができる。また、整流板が燃焼排気の流路に沿って延在する平面部を有するから、該整流板によって燃焼排気が吸熱管側に流れやすくなる。そして、板状体が整流板の平面部からケーシングの内方に向かって立設するように設けられるから、平面部に沿って流れてきた燃焼排気は、板状体によって他方側円弧状折り返し部に向かって流れる。これにより、燃焼排気を吸熱管により接触させることができる。

上記潜熱熱交換器において、
前記吸熱管が、前記前後方向に複数の他方側円弧状折り返し部を有する場合、前記板状体は、好ましくは、前記燃焼排気の流路の最上流に位置する他方側円弧状折り返し部と、前記最上流に位置する他方側円弧状折り返し部に隣接する下流側の他方側円弧状折り返し部との間の上流側隙間に設けられる。

ケーシング内に導入される燃焼排気は上流側ほど高温であるから、最上流に位置する他方側円弧状折り返し部と、これに隣接する他方側円弧状折り返し部との間の上流側隙間に板状体が配設されれば、最も高温の燃焼排気が板状体と最上流の他方側円弧状折り返し部との間を流れ、最上流の吸熱管に高温の燃焼排気をより効率的に接触させることができる。

上記潜熱熱交換器において、前後方向に複数の他方側円弧状折り返し部が配設される場合、前記板状体は、前記燃焼排気の流路のさらに下流側で、前記前後方向で隣接する他方側円弧状折り返し部の間の下流側隙間に設けられてもよい。

上記潜熱熱交換器によれば、燃焼排気の流路の上流側だけでなく、下流側でも、効率的に燃焼排気を吸熱管に接触させることができる。

そして、本発明は、上記に記載の潜熱熱交換器を有する給湯装置である。

以上説明したように、本発明によれば、ケーシング内で燃焼排気を効率的に吸熱管に接触させることができるから、高熱効率を有する潜熱熱交換器及び給湯装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る潜熱熱交換器の一例を示す概略斜視図である。 図２は、図１の概略分解斜視図である。 図３は、本実施の形態に係る潜熱熱交換器の概略上面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る潜熱熱交換器の一方側壁側及び他方側壁側の内部構造を示す部分概略断面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る給湯装置の一例を示す概略構成図である。 図６は、従来の潜熱熱交換器の一形態を示す概略斜視図である。 図７は、従来の潜熱熱交換器の他の形態を示す概略平面断面図である。

以下、本実施の形態の潜熱熱交換器、及びこの潜熱熱交換器を有する給湯装置について具体的に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る潜熱熱交換器の一例を示す概略斜視図、図２は、図１の概略分解斜視図、図３は、天板が取り付けられていない潜熱熱交換器の概略上面図であり、図４は、潜熱熱交換器の一方側壁側及び他方側壁側の内部構造を示す部分概略断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る潜熱熱交換器１のケーシング２は、上方開口部１６を有する箱状のケーシング本体１０と、ケーシング本体１０の上方開口部１６を閉塞する天板４０とを有している。

ケーシング本体１０は、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、一方側壁１４、及び他方側壁１５を有している。このケーシング本体１０は、一枚の金属板を絞り加工することにより、上方開口部１６を有する箱状に一体成形される。より詳細にこれを説明すると、一定方向に延びた平板状の底壁１３の前後両側縁部から背面壁１１及び正面壁１２がそれぞれ起立し、これらの前後壁１１及び１２がコーナ部を介して底壁１３と一体に繋がっている。また、底壁１３の左右両側縁部から一方側壁１４及び他方側壁１５がそれぞれ起立し、これらの側壁１４及び１５がコーナ部を介して底壁１３と一体に繋がっている。さらに、背面壁１１及び正面壁１２の左右両側縁部はそれぞれ、コーナ部を介して一方側壁１４及び他方側壁１５と一体に繋がっている。これにより、ケーシング本体１０には、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、及び両側壁１４，１５で囲まれた矩形状の上方開口部１６を有する内部空間が形成される。また、本実施の形態では、背面壁１１、正面壁１２、及び両側壁１４，１５からなる周壁の上端には、上方開口部１６を閉塞する天板４０を載置するための各周壁１１，１２，１４，１５を外方に広がるように水平方向に屈曲させた載置部１０１が形成されている。

なお、ケーシング本体１０は、全ての構成壁１１，１２，１３，１４，１５を上記のように絞り加工により形成する必要はなく、別部材の構成壁を溶接やロウ付けにより接合して形成してもよい。ただし、上記のように一枚の金属板を絞り加工することによりケーシング本体１０を形成すれば、ケーシング本体１０の製造にあたって、溶接作業やロウ付け作業を行なう必要がない。また、このケーシング本体１０を有するケーシング２の下方には溶接やロウ付けによる接合部が形成されないから、ドレンが発生しても、該ケーシング２の下方におけるドレンの滞留を低減することができる。さらに、背面壁１１、正面壁１２、底壁１３、一方側壁１４、及び他方側壁１５が絞り加工により一体成形されていれば、少ない部品点数で簡易にケーシング２を作製することができる。

一方側壁１４の背面壁１１と正面壁１２とが対向する前後方向の両端部（背面壁１１側と正面壁１２側の両端）にはそれぞれ、吸熱管５０の上流端５３が挿通される上流端挿通孔１４１及び吸熱管５０の下流端５４が挿通される下流端挿通孔１４２が吸熱管５０の数だけバーリング加工により穿設される。本実施の形態においては、上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２はそれぞれ、２列で、且つ千鳥状に配列されている。これら挿通孔１４１，１４２の数及び配列は、吸熱管５０の数に応じて適宜変更される。なお、本明細書では、便宜上、背面壁１１と正面壁１２とが対向する方向を前後方向、一方側壁１４と他方側壁１５とが対向する方向を左右方向、天板４０と底壁１３とが対向する方向を上下方向という。ただし、給湯装置への潜熱熱交換器１の取り付け態様によって、これらの方向は給湯装置におけるそれらと異なる場合がある。

また、図２及び図３に示すように、一方側壁１４は、好ましくは、上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２が形成される両端部の間に、絞り加工によって一方側壁１４の一部が外方に向けて膨出するように形成された第１膨出部１４５を備える。これにより、絞り加工時の一方側壁１４の内方への反りを低減できる。また、ケーシング２の内容積が膨出分だけ大きくなるから、それに応じてケーシング２内に配設される吸熱管５０の長さを長くすることができる。

他方側壁１５は、上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２が形成されてない以外は、一方側壁１４のそれと同様の構成を有する。他方側壁１５は、好ましくは、一方側壁１４と同様に、絞り加工によって他方側壁１５の一部が外方に向かって膨出するように形成された第２膨出部１５５を前後方向の中央部に備える。このような第２膨出部１５５を形成することにより、第１膨出部１４５と同様に、絞り加工時の他方側壁１５の内方への反りを低減でき、それによって後述する整流板４５を、精度よく他方側壁１５に固定することができる。

背面壁１１は、好ましくは、絞り加工によって背面壁１１の少なくとも一部が外方に膨出するように形成された第３膨出部１１５を備える。本実施の形態の第３膨出部１１５は、背面壁１１の全体を外方に膨出する上方視略円弧状の曲面部で構成することにより形成されている。このような第３膨出部１１５を背面壁１１に設けることにより、絞り加工時の背面壁１１の内方への反りを低減することができる。また、本実施の形態では、天板４０に排気入口４０１が形成されているため、排気入口４０１から導入された燃焼排気は、背面壁１１の内面と吸熱管５０との間の隙間を通って下流側の排気出口１２１に流れる。そのため、絞り加工により背面壁１１に内方に湾曲する反りが発生すると、上記間隙が狭くなって、通路断面積が小さくなる。その結果、排気抵抗が増加して、燃焼排気が円滑に流れない虞がある。これに対して、背面壁１１の少なくとも一部に外方に膨出する第３膨出部１１５を形成すれば、吸熱管５０がケーシング２内に配置されたとき、背面壁１１と吸熱管５０との間に所定の大きさの通路断面積を確保することができ、それによってケーシング２内に燃焼排気を円滑に流通させることができる。

底壁１３は、ドレン発生時にドレンを円滑にケーシング２の外部に排出させるため、正面壁１２側から背面壁１１側に向かって下方に傾斜している。また、その傾いた面の最下位の位置には、ドレンを排出するためのドレン排水口１７が設けられる。このドレン排水口１７は、図示しないドレン排出管を介して中和器と接続される。さらに、底壁１３は、好ましくは、左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）に、ケーシング２の内方に向かって段状に張り出す第１固定部１３１，１３１と、左右方向の中央部に、ケーシング２の内方にリブ状に張り出す第２固定部１３２とを有する。これらの第１及び第２固定部１３１，１３２は、絞り加工により形成され、後述するように、最下段に位置する吸熱管５０に当接する。

正面壁１２には、上下左右略中央部に、潜熱熱交換器１が給湯装置の器具本体に取り付けられた際に、燃焼排気をケーシング２外に導出する排気出口１２１が横長矩形状にバーリング加工により形成されている。なお、排気出口１２１の形状及び開口箇所は、給湯装置の使用形態に応じて適宜変更されてもよい。

ケーシング２の上壁を構成する天板４０は、平板状の天板本体部４１と、天板本体部４１の周縁を上方に屈曲させた起立片部４２と、起立片部４２を全周に渡って水平方向に折り返したフランジ部４３とを有している。本実施の形態では、天板４０は、ケーシング本体１０と同様に、一枚の金属板を絞り加工することにより一体成形されている。ただし、複数の部材を接合して天板４０が形成されてもよい。起立片部４２は、ケーシング本体１０の上方開口部１６の内周縁に内嵌する大きさに形成される。また、フランジ部４３は、ケーシング本体１０の載置部１０１上に載置される大きさに形成される。

天板本体部４１の前後方向の中央部より背面壁１１側は、フランジ部４３に向かって上方に傾斜している。また、その傾斜面の前後左右方向の略中央部には、ケーシング２内に燃焼排気を導入する排気入口４０１がバーリング加工により横長矩形状に形成されている。従って、ケーシング本体１０と天板４０を接合すると、排気入口４０１からケーシング２内に導入された燃焼排気は、背面壁１１側から正面壁１２側に流れ、排気出口１２１からケーシング２外に導出される。これにより、ケーシング２内に、排気入口４０１と排気出口１２１とを連通する燃焼排気の通路が形成される。なお、排気入口４０１の形状及び開口箇所は、給湯装置の使用形態に応じて適宜変更されてもよい。

さらに、天板４０の下面の左右方向の両端（一方側壁１４側と他方側壁１５側の両端）にはそれぞれ、上下方向に弾性を有する第１及び第２弾性体１８１，１８２が設けられている。後述するように、これらの第１及び第２弾性体１８１，１８２は、最上段に位置する吸熱管５０に当接する。なお、第１及び第２弾性体１８１，１８２としては、具体的には、例えば、金属バネや耐熱・耐食性ゴムを用いることができる。

図２に示すように、ケーシング２内には、被加熱流体である水道水が流れる複数の吸熱管５０（本実施の形態では、８本）が、燃焼排気が通過可能な程度の隙間を空けて蛇行状態で収容される。各吸熱管５０は、ステンレスなどの耐食性を有する金属からなるコルゲート管（谷部と山部が軸線方向に交互に連続する外面形状を有する蛇腹管）の５箇所に曲げ加工が施されて形成されている（ただし、図中では、煩雑化を避けるため、直管部５１の一部のみがコルゲート管で表わされている）。従って、各吸熱管５０は、一方側壁１４と他方側壁１５との間で延在する直管部５１と、他方側円弧状折り返し部５２ａと、一方側円弧状折り返し部５２ｂとが連続して繰り返される配管構造を有する。また、本実施の形態では、５箇所に曲げ加工が施された吸熱管５０が用いられているため、各吸熱管５０がケーシング２内に収容されると、各吸熱管５０は、前後方向で、３つの他方側円弧状折り返し部５２ａと、２つの一方側円弧状折り返し部５２ｂとを有する。さらに、各吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２から一方側壁１４の外部に導出される。

図２及び図４に示すように、両円弧状折り返し部５２ａ，５２ｂは、上下方向に扁平化された断面扁平形状を有している。また、各吸熱管５０は、扁平に加工された両円弧状折り返し部５２ａ，５２ｂで重ね合わされている。さらに、重ね合わされる吸熱管５０相互は屈曲する波形の波長方向に半ピッチだけずれている。すなわち、図２において、上から奇数番目の吸熱管５０に対して上から偶数番目の吸熱管５０は燃焼排気の流路の下流側（排気出口１２１側）に半ピッチずれた位置に配置されている。上記構造により、上下方向で隣接する吸熱管５０の距離を狭くすることができ、ケーシング２内で吸熱管５０が密に配設される。その結果、潜熱熱交換器１を小型化できるとともに、燃焼排気を吸熱管５０により効率的に接触させることができる。

ケーシング２内の他方側壁１５側には、重ね合わされた他方側円弧状折り返し部５２ａの全体の高さと略同一の高さで、上下方向に延在する板状体８０が配設される。また、図３に示すように、この板状体８０は、他方側壁１５側から、前後方向で隣接する他方側円弧状折り返し部５２ａ，５２ａの間の隙間Ｓ１，Ｓ２に向かって突設している。さらに、図３及び図４に示すように、板状体８０の内方端８１は、前後方向から見て、他方側円弧状折り返し部５２ａと重なるように配設されている。

既述したように、本実施の形態の吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４が一方側壁１４のみから外部に導出される潜熱熱交換器１においては、ケーシング２内の他方側壁１５側で、他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間に一定の空間が形成される。その結果、排気入口４０１から導入される燃焼排気が排気抵抗の少ない該空間に流れてしまい、燃焼排気が吸熱管５０に効率的に接触せず、熱効率が低下する虞がある。しかしながら、本実施の形態の潜熱熱交換器１では、上記板状体８０が、前後方向で隣接する他方側円弧状折り返し部５２ａ，５２ａの間に設けられているから、他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間の空間を流れる燃焼排気は板状体８０によって遮られる。また、板状体８０は、その内方端８１が、前後方向から見て、他方側円弧状折り返し部５２ａと重なるように配設されているから、板状体８０によって遮られた燃焼排気は吸熱管５０に接触しながら下流に流れる。これにより、効率的に燃焼排気を吸熱管５０に接触させることができる。特に、絞り加工により成形されたケーシング本体１０が用いられる場合、吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４をそれぞれ、一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２に挿通すると、他方側壁１５側の円弧状折り返し部５２と他方側壁１５の内面との間に形成される空間が大きくなるため、上記板状体８０を設けることが好ましい。

図３に示すように、各吸熱管５０が前後方向に複数の他方側円弧状折り返し部５２ａを有する場合、板状体８０は、好ましくは、燃焼排気の流路の最上流に位置する他方側円弧状折り返し部５２ａと、これに隣接する下流側の他方側円弧状折り返し部５２ａとの間の上流側隙間Ｓ１に設けられる。すなわち、ケーシング２内に導入される燃焼排気は上流側ほど高温であるから、最上流に位置する他方側円弧状折り返し部５２ａと、これに隣接する他方側円弧状折り返し部５２ａとの間の上流側隙間Ｓ１に板状体８０が配設されれば、最も高温の燃焼排気が板状体８０に遮られ、板状体８０によって遮られた燃焼排気が最上流の他方側円弧状折り返し部５２ａに接触しながら下流に流れる。従って、最も高温の燃焼排気を最も低温の被加熱流体が流れる最上流の他方側円弧状折り返し部５２ａに効率的に接触させることができる。

また、本実施の形態のように、吸熱管５０が前後方向に３つ以上の他方側円弧状折り返し部５２ａが配設される配管構造を有する場合、板状体８０は、燃焼排気の流路のさらに下流側で、前後方向で隣接する他方側円弧状折り返し部５２ａ，５２ａの間の下流側隙間Ｓ２に配設されてもよい。これにより、下流の他方側円弧状折り返し部５２ａにも燃焼排気を効率的に接触させることができる。なお、上流側及び下流側に配設される板状体８０は、同一であってもよいし異なっていてもよい。例えば、上流側の板状体８０の内方端８１は、下流側のそれより内方に設けられてもよい。また、板状体８０は、燃焼排気の流れを遮るように配設されていれば、燃焼排気の流路の上流側に傾斜していてもよい。

板状体８０は、重ね合わされた他方側円弧状折り返し部５２ａ全体に燃焼排気を接触させるため、好ましくは、上下方向において、他方側円弧状折り返し部５２ａ全体の高さと略同一の高さを有する。また、ケーシング２の内方における板状体８０の内方端８１が、左右方向で、直管部５１と重なる位置まで突設していると、ケーシング２の内方において直管部５１への燃焼排気の接触が妨げられ、熱効率が低下する。従って、板状体８０は、その内方端８１が、前後方向から見たときに、好ましくは、直管部５１と重ならず、他方側円弧状折り返し部５２ａのみと重なるように設けられる。

本実施の形態において、他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間には、好ましくは整流板４５が設けられる。この整流板４５は、上下方向で他方側円弧状折り返し部５２ａ全体に渡り、燃焼排気の流路に沿って延在する平面部４５１を備えている。そして、板状体８０は、上記平面部４５１からケーシング２の内方に向かって突設するように整流板４５に固定されている。板状体８０は他方側壁１５の内面に直接、形成されていてもよいが、このように他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間に燃焼排気の流れを遮る整流板４５を設けることにより、他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間の空間を整流板４５で埋めることができる。また、整流板４５が燃焼排気の流路に沿って延在する平面部４５１を有するから、該整流板４５によって燃焼排気が吸熱管５０側に流れやすくなる。そして、板状体８０は整流板４５の平面部４５１からケーシング２の内方に向かって立設するから、整流板４５の平面部４５１に沿って流れてきた燃焼排気は、板状体８０によって他方側円弧状折り返し部５２ａに向かって流れる。これにより、より燃焼排気を吸熱管５０と接触させることができる。なお、複数の板状体８０を設ける場合、図２に示すように、曲げ加工によって形成された複数の板状体８０を有する金属板を平面部４５１に固定してもよい。また、板状体８０は、整流板４５と一体に形成されていてもよい。

本実施の形態の整流板４５は、平面部４５１と、平面部４５１の上下及び前後方向の周縁から他方側壁１５側に折り曲げられた折り曲げ部４５２と、前後方向の折り曲げ部４５２がさらに平面部４５１が延在する方向と略平行に折り曲げられた取付け片部４５３とを有する。このように、平面部４５１の両端に折り曲げ部４５２を設けることにより、折り曲げ部４５２の突出分だけ他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間の燃焼排気の通路断面積を小さくすることができる。これらの平面部４５１及び折り曲げ部４５２は、吸熱管５０に向かって傾斜する傾斜面を有していてもよい。また、平面部４５１は、特に限定されるものではないが、好ましくは前後方向で複数の他方側円弧状折り返し部５２ａに対向する長さを有する。さらに、整流板４５は、他方側壁１５に固定されていてもよいし、天板４０あるいは底壁１３に固定されていてもよい。なお、既述したように、第２膨出部１５５によって他方側壁１５の前後方向の両端部を略平面に形成できる。それゆえ、整流板４５を他方側壁１５に固定するにあたって、他方側壁１５の前後方向の両端部を整流板４５の固定部として利用すれば、整流板４５の取付箇所における他方側壁１５の内面と整流板４５との間の隙間を小さくすることができるとともに、ケーシング２の内部に整流板４５を傾きの少ない状態で配置することができる。

ケーシング２の外部に導出された吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、図１に示すように、一方側壁１４の外部に配置された流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０と接続される。このように、各吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４はそれぞれ、流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０と連結されて、全体として複数の吸熱管５０が並列接続されている。これにより、吸熱管５０が直列接続された場合に比べて通水抵抗の軽減が図られる。

吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４がそれぞれ接続される流入ヘッダ６０及び流出ヘッダ７０は、ケーシング本体１０の一方側壁１４の外部に配置されている。図２に示すように、これらの両ヘッダ６０，７０は、器状のヘッダ本体６１，７１と、ヘッダ本体６１，７１に内嵌する器状のヘッダ蓋体６４，７４とを有する。そして、両ヘッダ６０，７０は、ヘッダ本体６１，７１とヘッダ蓋体６４，７４の各開口部が対向する状態でロウ付けされて形成される。なお、本実施の形態の流出ヘッダ７０は、流入ヘッダ６０のヘッダ蓋体６４を上下反転させたヘッダ蓋体７４が用いられる以外は流入ヘッダ６０と同様の構成を有する。このため、以下では、主として流入ヘッダ６０を例に挙げて説明する。

ヘッダ本体６１は、吸熱管５０の上流端５３が接続される接続孔１６０が穿設された本体底板と、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、本体底板の周縁からヘッダ蓋体６４側に向かって立設し、ヘッダ蓋体６４側に開放する本体周壁とを有する。

ヘッダ本体６１の本体周壁は、ヘッダ本体６１にヘッダ蓋体６４が嵌合されたときに、本体開放端の少なくとも一部が断面方向において蓋体底板の外周面以上の高さとなるように延設される。また、図２に示すように、ヘッダ本体６１の本体周壁は、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する略矩形に形成される。

また、ヘッダ本体６１の対向する長辺部の本体開放端にはそれぞれ、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、ヘッダ蓋体６４側に折り曲げられる爪部６７が形成される。これにより、ヘッダ蓋体６４がヘッダ本体６１に嵌合された後、ヘッダ蓋体６４の外周面に当接する爪部６７がヘッダ蓋体６４の動きを抑え、ヘッダ蓋体６４のずれが確実に防止される。

ヘッダ本体６１と接合されるヘッダ蓋体６４は、蓋体底板と、ヘッダ本体６１とヘッダ蓋体６４とが嵌合されたときに、蓋体底板の周縁からヘッダ本体６１側に向かって立設し、ヘッダ本体６１側に開放する蓋体周壁とを有する。この蓋体周壁は、蓋体周壁の外面が本体周壁の内面に内嵌するように、ヘッダ本体６１の本体周壁と同様に、一対の長辺部と一対の短辺部とを有する略矩形に形成される。

図２に示すように、ヘッダ蓋体６４，７４にはそれぞれ、バーリング加工により流入口１６４及び流出口（図示せず）が形成される。これら流入口１６４または流出口には、給水管または顕熱熱交換器の管体の上流端に繋がる接続管を接続させるためのジョイント筒６８，７８が各装着される。これにより、流入ヘッダ６０から流出ヘッダ７０に複数の吸熱管５０を介して被加熱流体が流れ、燃焼排気中の水蒸気が吸熱管５０の外面で凝縮して、潜熱が回収される。

次に、本実施の形態の潜熱熱交換器の作製方法の一例について具体的に説明する。

本実施の形態の潜熱熱交換器１の作製にあたっては、まずケーシング本体１０の一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２に、吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４をそれぞれ挿通させ、一方側壁１４から吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４を所定長さ導出させる。

次いで、導出させた吸熱管５０の外面と上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２との境界にロウ材（ペースト状のニッケルロウ材など）を塗布する。さらに、導出させた吸熱管５０の上流端５３及び下流端５４をそれぞれ、ヘッダ本体６１，７１の接続孔１６０，１７０に挿通させ、上流端５３及び下流端５４の外面と接続孔１６０，１７０との境界にロウ材を塗布する。なお、ロウ材は、一方側壁１４の上流端挿通孔１４１及び下流端挿通孔１４２の内面や、ヘッダ本体６１，７１の接続孔１６０，１７０の内面に塗布しておいてもよい。

そして、ヘッダ本体６１，７１と、ヘッダ蓋体６４，７４とを、これらの開口部が対向するように配置し、押込み治具でヘッダ蓋体６４，７４をヘッダ本体６１，７１に圧入する。圧入後、爪部６７，７７をヘッダ蓋体６４，７４側にそれぞれ折り曲げ、さらにヘッダ本体６１，７１と、ヘッダ蓋体６４，７４との境界にロウ材を塗布する。

上記のようにしてロウ材が塗布されたサブアセンブリが加熱炉に投入され、炉中でロウ付け処理が行なわれる。これによりロウ材が塗布された箇所で各部材がロウ付けされる。次いで、他方側壁１５の内面と他方側円弧状折り返し部５２ａとの間に、平面部４５１上に板状体８０が固定された整流板４５が上方から差し込まれる。そして、整流板４５の取付け片部４５３が他方側壁１５の外面から接合されて、整流板４５が他方側壁１５に固定される。このとき、整流板４５の平面部４５１上に取り付けられた板状体８０，８０はそれぞれ、上流側隙間Ｓ１と下流側隙間Ｓ２内に配置される。

一方、排気入口４０１が形成された天板４０の天板本体部４１の下面には、第１及び第２弾性体１８１，１８２が溶接により接合される。さらに、フランジ部４３の下面には枠状の耐熱・耐食性パッキング材（図示せず）が取付けられる。そして、ケーシング本体１０の上方開口部１６の周縁に設けられた載置部１０１上に耐熱・耐食性パッキング材を介して天板４０のフランジ部４３が載置されるように、ケーシング本体１０上に天板４０が配置される。

次いで、天板４０のフランジ部４３及びケーシング本体１０の載置部１０１に穿設されたビス留め孔に連続してビスを挿入し、これらをビス留めする。これにより、天板４０がケーシング本体１０に接合されて、潜熱熱交換器１が作製される。このとき、天板４０に設けられた第１弾性体１８１は、最上段の一方側円弧状折り返し部５２ｂに当接し、第２弾性体１８２は、最上段の他方側円弧状折り返し部５２ａに当接する。また、底壁１３に設けられた第１固定部１３１は、最下段の両円弧状折り返し部５２ａ，５２ｂに当接し、第２固定部１３２は、最下段の直管部５１に当接する。これにより、ケーシング２内で吸熱管５０が安定に固定される。また、ウォータハンマー現象などによる吸熱管５０の振動を抑制できる。さらに、吸熱管５０を固定するために、燃焼排気の通路内に吸熱管５０以外の別部材が配置されないため、燃焼排気を効率的に吸熱管５０に接触させることができる。なお、ケーシング本体１０と天板４０との接合には、かしめ接合など他の接合方法が用いられてもよい。

次に、本実施の形態の給湯装置の一例について具体的に説明する。

図５は、本実施の形態の給湯装置を示す概略構成図である。器具本体（図示せず）内には、顕熱熱交換器３と上記潜熱熱交換器１とが備えられている。

図５に示すように、顕熱熱交換器３は、潜熱熱交換器１の上方に配設されている。また、顕熱熱交換器３の上方には、ガス供給管から供給されるガスを燃焼させるガスバーナ４が配設されており、さらにガスバーナ４の側方には、ガスバーナ４に燃焼用空気を送風する送風ファン５が配設されている。従って、ガスバーナ４で生成された燃焼排気は、送風ファン５からの送風によって上方から順に、顕熱熱交換器３及び潜熱熱交換器１に送られる。

顕熱熱交換器３は、並設された多数のフィン群３３２と、これらフィン群３３２を貫通する蛇行状の管体３３１とから構成されている。顕熱熱交換器３と潜熱熱交換器１とは、既述した排気入口４０１を介して連通している。顕熱熱交換器３から排気入口４０１を介して潜熱熱交換器１内に送られた燃焼排気は、潜熱熱交換器１内を通過した後、排気出口１２１から器具本体の外部に排出される。

本実施の形態の給湯装置では、ガスバーナ４の燃焼により燃焼排気が生成され、この燃焼排気によって顕熱熱交換器３及び潜熱熱交換器１が加熱される。そして、顕熱熱交換器３によって燃焼排気の顕熱が吸収され、潜熱熱交換器１によって顕熱が吸収された後の燃焼排気から潜熱が吸収される。このとき、排気入口４０１からケーシング２内に導入された燃焼排気は、背面壁１１と最上流の吸熱管５０との間を通って下流側に流れるが、他方側壁１５側では板状体８０が設けられているから、効率的に燃焼排気を吸熱管５０に接触させることができる。

本発明者らの検討によれば、温度１４８℃の燃焼排気をガス流量９．９８ｍ^３／ｈｒでケーシング２内に供給しながら、吸熱管５０の表面温度が６０℃となるように水道水を流通させた場合、本実施の形態の潜熱熱交換器１における他方側壁１５と正面壁１２との間の下流側のコーナ部の温度は、８０℃であった。これに対して、板状体８０が設けられていない潜熱熱交換器では、同箇所における温度は９２℃であった。従って、本実施の形態の板状体８０を設けることにより、燃焼排気がケーシング２内を通過するまでに、より高い熱効率で燃焼排気の潜熱が吸収できることが確認された。

なお、流入ヘッダ６０のジョイント筒６８は、水道管などの給水源からの冷水を導く給水管と接続されており、流出ヘッダ７０のジョイント筒７８は、顕熱熱交換器３の管体３３１の上流端に連通する接続管と接続される。従って、給水管からの冷水は、潜熱熱交換器１及び顕熱熱交換器３を通過する間に加熱されて温水となり、該温水は顕熱熱交換器３の管体３３１の下流端が接続されている出湯管から、浴室や台所などの給湯端末へ送られる。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、他方側壁側に燃焼排気の流れを遮る板状体が設けられているが、一方側壁側にも同様に、一方側円弧状折り返し部に隣接して、燃焼排気の流れを遮る他の板状体が設けられてもよい。この場合、一方側壁側の他の板状体は、燃焼排気と吸熱管の接触を考慮して、他方側壁側のそれと同様に、その内方端が、前後方向から見て、一方側円弧状折り返し部と重なるように配設される。上記潜熱熱交換器によれば、他の板状体により一方側円弧状折り返し部との間で燃焼排気の流れが遮られ、他の板状体で遮られた燃焼排気は吸熱管に接触しながら下流に流れる。これにより、一方側壁側で燃焼排気を吸熱管により効率的に接触させることができる。

（２）上記実施の形態では、天板に排気入口が、正面壁に排気出口が設けられているが、これらを設ける位置は必ずしも限定されない。例えば、背面壁に排気入口が、排気出口が天板に設けられてもよい。すなわち、ケーシングを構成する、背面壁、正面壁、底壁、一方側壁、他方側壁、及び天板のいずれか１つに排気入口が、排気入口が設けられている位置と異なる位置に排気出口が設けられてもよい。

（３）本実施の形態では、流入ヘッダ及び流出ヘッダはいずれも、一方側壁に近接して設けられているが、これらのヘッダは一方側壁から離間させて配置されてもよい。

（４）上記実施の形態では、１つの加熱回路を有する給湯装置に用いられる潜熱熱交換器について説明したが、２つの加熱回路を有する給湯装置に用いられる潜熱熱交換器にも本発明を適用することができる。この場合、ケーシング内を仕切り壁により２つの領域に分割し、一方の領域に収容される吸熱管の円弧状折り返し部と仕切り壁との間に燃焼排気の流れを遮る板状体が配設される。

１ 潜熱熱交換器
２ ケーシング
１０ ケーシング本体
１１ 背面壁
１２ 正面壁
１３ 底壁
１４ 一方側壁
１５ 他方側壁
１６ 上方開口部
１７ ドレン排水口
４０ 天板
４５ 整流板
５０ 吸熱管
５１ 直管部
５２ａ 他方側円弧状折り返し部
５２ｂ 一方側円弧状折り返し部
５３ 上流端
５４ 下流端
６０ 流入ヘッダ
７０ 流出ヘッダ
８０ 板状体
８１ 内方端
１２１ 排気出口
１４１ 上流端挿通孔
１４２ 下流端挿通孔
４０１ 排気入口
Ｓ１ 上流側隙間
Ｓ２ 下流側隙間

Claims (4)

1. 内部に燃焼排気の流路を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に収容される吸熱管と、
   前記吸熱管に被加熱流体を導入する流入ヘッダと、
   前記吸熱管から被加熱流体を導出する流出ヘッダとを備え、
   前記ケーシングは、背面壁と、正面壁と、ドレン排水口を有する底壁と、前記吸熱管の上流端が挿通される上流端挿通孔及び前記吸熱管の下流端が挿通される下流端挿通孔を有する一方側壁と、他方底壁と、天板とを有し、
   前記吸熱管は、前記一方側壁と前記他方側壁との間で延在する直管部と、前記一方側壁側に位置する一方側円弧状折り返し部と、前記他方側壁側に位置する他方側円弧状折り返し部とが繰り返して連続する配管構造を有する潜熱熱交換器であって、
   前記他方側壁の内面と前記他方側円弧状折り返し部との間に、前記燃焼排気の流路に沿って延在する平面部を備えた整流板が設けられ、
   前記他方側円弧状折り返し部に隣接して、前記燃焼排気の流れを遮るように、前記整流板の平面部から前記ケーシングの内方に向かって立設するとともに、前記天板と前記底壁とが対向する上下方向に延在する板状体が設けられており、
   前記板状体は、その内方端が、前記背面壁と前記正面壁とが対向する前後方向から見て、前記他方側円弧状折り返し部と重なるように配設されている、潜熱熱交換器。
2. 請求項１に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記吸熱管は、前記前後方向に複数の他方側円弧状折り返し部を有し、
   前記板状体は、前記燃焼排気の流路の最上流に位置する他方側円弧状折り返し部と、前記最上流に位置する他方側円弧状折り返し部に隣接する下流側の他方側円弧状折り返し部との間の上流側隙間に設けられる、潜熱熱交換器。
3. 請求項２に記載の潜熱熱交換器であって、
   前記板状体は、前記燃焼排気の流路のさらに下流側で、前記前後方向で隣接する他方側円弧状折り返し部の間の下流側隙間に設けられる、潜熱熱交換器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の潜熱熱交換器を有する給湯装置。

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