JP6099003B2 - Heat exchanger and hot water device provided with the same - Google Patents

Description

本発明は、燃焼ガスなどの加熱用気体からフィンチューブタイプの伝熱管を用いて熱回収を行なうように構成された熱交換器、およびこの熱交換器を備えた給湯装置などの温水装置に関する。   The present invention relates to a heat exchanger configured to recover heat from a heating gas such as a combustion gas by using a fin tube type heat transfer tube, and a hot water apparatus such as a hot water supply apparatus provided with the heat exchanger.

ガス給湯装置などの温水装置に用いられている熱交換器としては、多数枚のプレート状のフィンをそれらの厚み方向に並べ、かつこれらのフィンに伝熱管を貫通させて接合した構造のものがある。このような熱交換器においては、熱回収量を多くするための手段として、伝熱管を構成する複数の直状管体部を適当な間隔を隔てて水平方向に並べ、かつこのような直状管体部の列を上下複数段に設ける手段がよく採用される（たとえば、特許文献１，２を参照）。
ただし、前記したように伝熱管の列を上下複数段に設けると、熱交換器全体の上下高さ寸法が大きくなる。これを解消する手段としては、伝熱管の列を上下方向において単段（１段）に設けることが考えられる。このような構成によれば、熱交換器全体の薄型化を図り、製造コストも低減することが可能である。 A heat exchanger used in a hot water device such as a gas hot water supply device has a structure in which a large number of plate-like fins are arranged in the thickness direction thereof and heat transfer tubes are passed through these fins and joined. is there. In such a heat exchanger, as a means for increasing the amount of heat recovery, a plurality of straight tube bodies constituting the heat transfer tube are arranged in a horizontal direction at an appropriate interval, and such a straight shape is formed. A means for providing a plurality of rows of tube parts in a plurality of upper and lower stages is often employed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
However, as described above, when the rows of heat transfer tubes are provided in a plurality of upper and lower stages, the vertical height of the entire heat exchanger increases. As a means for solving this problem, it is conceivable to provide a single row of heat transfer tubes in the vertical direction. According to such a configuration, it is possible to reduce the thickness of the entire heat exchanger and reduce the manufacturing cost.

しかしながら、前記したように伝熱管の単段化を図る場合、次に述べるような不具合を生じる虞がある。   However, when the heat transfer tube is made to be a single stage as described above, there is a possibility of causing the following problems.

すなわち、熱交換器をバーナの上方に配置して、バーナにより発生される燃焼ガスから熱回収を行なう場合を一例として説明すると、まず熱交換器のフィンの下縁部は、バーナに最も接近した部分であるため、かなりの高温となる。これに対し、フィンの上縁部は、伝熱管による熱回収を終えた後の燃焼ガスが作用する部分であるために、フィンの下縁部と比較すると、その温度はかなり低くなる。伝熱管の単段化に伴ってフィンの上下幅を小さくすると、伝熱管からフィンの上縁部までの距離が短くなるが、この距離が短くなるほど、上縁部の温度は伝熱管の温度に近づき、上縁部と下縁部との温度差はより大きくなる。このような大きな温度差を生じたのでは、フィンの上縁部と下縁部との熱膨張量の差も大きくなり、これに起因してフィンに大きな熱応力が発生する。伝熱管が上下複数段に設けられてフィンの上下幅が大きい場合には、フィンの剛性が高いものの、伝熱管が単段とされてフィンの上下幅が小さくされた場合には、フィンの剛性が低くなるため、前記熱応力に起因する変形も生じ易くなる。このような現象を生じたのでは、フィンに接合されている伝熱管が大きな負荷を受けることとなる。また、フィンが熱交換器の缶体に接合されている場合には、この接合部分にも大きな応力が生じてしまう。したがって、熱交換器の耐久強度などについての信頼性を高める観点からすると、前記したような現象を適切に防止することが望まれる。   That is, when the heat exchanger is arranged above the burner and heat recovery is performed from the combustion gas generated by the burner, as an example, first, the lower edge portion of the fin of the heat exchanger is closest to the burner. Because it is a part, it becomes quite hot. On the other hand, the upper edge of the fin is a part where the combustion gas acts after heat recovery by the heat transfer tube, and therefore the temperature is considerably lower than the lower edge of the fin. When the vertical width of the fins is reduced with the single-stage heat transfer tube, the distance from the heat transfer tube to the upper edge of the fin is shortened, but as this distance is shortened, the temperature of the upper edge becomes the temperature of the heat transfer tube. As the temperature approaches, the temperature difference between the upper edge and the lower edge becomes larger. If such a large temperature difference is generated, the difference in thermal expansion between the upper edge portion and the lower edge portion of the fin is also increased, which causes a large thermal stress in the fin. If the heat transfer tubes are provided in multiple upper and lower stages and the fins have a large vertical width, the fin rigidity is high, but if the heat transfer tubes are single-stage and the fins have a small vertical width, the fin rigidity Therefore, deformation due to the thermal stress is likely to occur. When such a phenomenon occurs, the heat transfer tube joined to the fin receives a large load. Moreover, when the fin is joined to the can of the heat exchanger, a large stress is also generated at the joined portion. Therefore, from the viewpoint of enhancing the reliability of the heat exchanger such as durability, it is desired to appropriately prevent the above-described phenomenon.

本発明に係る熱交換器に比較的近似するものとして、特許文献３に記載された熱交換器がある。ただし、同文献に記載された熱交換器は、フィンの上縁部にＵ字状の切欠き部を複数箇所設け、かつこれらの切欠き部に伝熱管を挿入する構造を有している。このような構造においては、フィンの上縁部がＵ字状の切欠き部によって複数の領域に分断されており、フィンの横幅方向の一端から他端にわたって一連に繋がった構造にはなっていない。このため、フィンの上縁部と下縁部との熱膨張量の差に基づいて大きな応力が発生するといった問題は生じ難い。ところが、同文献に示す構造では、フィンにＵ字状の切欠き部を大きなサイズで多数設ける必要があるために、フィンの伝熱面積が減少する他、フィンの強度が大きく低下する不利がある。とくに、組み立て前の状態でフィンが変形し易く、部品管理のコストが高くなる。さらに、伝熱管の上面部分については、フィンに接触させる
ことができないため、伝熱管とフィンとの接触伝熱面積がその分だけ減少し、また伝熱管とフィンとの接合強度が低下するといった不利もある。 There is a heat exchanger described in Patent Document 3 as a comparative approximation to the heat exchanger according to the present invention. However, the heat exchanger described in the same document has a structure in which a plurality of U-shaped notches are provided on the upper edge of the fin and heat transfer tubes are inserted into these notches. In such a structure, the upper edge of the fin is divided into a plurality of regions by a U-shaped cutout, and the fin is not connected in a series from one end to the other end in the lateral width direction. . For this reason, the problem that a big stress generate | occur | produces based on the difference of the thermal expansion amount of the upper edge part of a fin and a lower edge part does not arise easily. However, in the structure shown in the same document, since it is necessary to provide a large number of U-shaped notches in the fin, the heat transfer area of the fin is reduced and the strength of the fin is greatly reduced. . In particular, the fins are easily deformed before being assembled, and the cost of parts management is increased. Furthermore, since the upper surface portion of the heat transfer tube cannot be brought into contact with the fin, the contact heat transfer area between the heat transfer tube and the fin is reduced by that amount, and the bonding strength between the heat transfer tube and the fin is reduced. There is also.

特開２０００−２７４８３０号公報JP 2000-274830 A 特開２００５−１５６０３３号公報JP 2005-156033 A 特開２００１−１６５５８８号公報JP 2001-165588 A

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、全体の薄型化を好適に図るとともに、フィンの熱膨張に起因して各部に大きな応力が生じるような不具合を適切に防止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。   The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and is suitable for reducing the overall thickness, and appropriately preventing a problem that a large stress is generated in each part due to thermal expansion of the fin. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that can be prevented and a hot water device including the heat exchanger.

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。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第１の側面により提供される熱交換器は、枠状または筒状の側壁の内側を上下高さ方向に加熱用気体が通過するように設定され、かつ前記側壁の上下両端部から略水平方向に突出して加熱用気体流れ方向の上流側ならびに下流側に位置する一対の接続用フランジを有する缶体と、この缶体内に配され、かつ上縁部および下縁部のうち、一方が加熱用気体流れ方向の上流側に位置する上流側縁部とされ、他方が下流側縁部とされているプレート状のフィンと、このフィンに貫通する複数の直状管体部を有し、かつこれら複数の直状管体部は、これらの両端部が前記缶体の側壁に貫通して支持されるようにして前記フィンの横幅方向に並んだ状態で前記缶体内に配されているとともに、前記複数の直状管体部の端部どうしが前記缶体の外部に位置する連結用管体部を介して繋げられた構成とされている伝熱管と、この伝熱管と加熱用気体との熱交換処理に関連する所定の物理量の検出もしくは凍結防止用の加熱を行なうための補助機器と、を備えている、熱交換器であって、前記複数の直状管体部の列は、前記フィンの上下高さ方向に単段で設けられ、かつ前記複数の直状管体部のうち、半数以上の直状管体部は、前記フィンの上下高さ方向の中心位置よりも前記上流側縁部寄りに偏った配置とされており、前記連結用管体部は、前記缶体の側壁の上下高さ方向中心位置よりも前記上流側の接続用フランジ寄りに偏った配置とされていることにより、前記連結用管体部と前記下流側の接続用フランジとの間に形成された第１のスペースは、前記連結用管体部と前記上流側の接続用フランジとの間に形成された第２のスペースよりも上下幅が大きくされており、前記補助機器は、前記第１のスペースに位置するようにして前記缶体の側壁に取り付けられていることを特徴としている。   The heat exchanger provided by the 1st side of the present invention is set up so that heating gas may pass in the up-and-down height direction inside the frame-like or cylindrical side wall, and from the up-and-down both ends of the side wall A can body having a pair of connecting flanges protruding in a substantially horizontal direction and positioned on the upstream side and the downstream side in the heating gas flow direction, and one of the upper edge portion and the lower edge portion disposed in the can body Has a plate-like fin having an upstream edge located on the upstream side in the heating gas flow direction and the other being a downstream edge, and a plurality of straight tube portions penetrating the fin. In addition, the plurality of straight tube portions are arranged in the can body in a state in which both end portions thereof are supported by penetrating the side walls of the can body and arranged in the widthwise direction of the fins. In addition, the ends of the plurality of straight tube portions are outside the can body. A heat transfer tube configured to be connected via a connecting tube portion located in the position, and detection of a predetermined physical quantity related to heat exchange processing between the heat transfer tube and a heating gas or heating for freezing prevention. A plurality of straight tube sections arranged in a single stage in the vertical height direction of the fins, and the plurality of straight tubes. More than half of the tube-shaped tube portions are arranged closer to the upstream edge than the center position in the vertical height direction of the fins, and the connecting tube portion Are arranged closer to the upstream connection flange than the center position in the vertical height direction of the side wall of the can body, and the connecting pipe body portion and the downstream connection flange are The first space formed between the connection tube portion and the upstream connection The vertical width is made larger than the second space formed between the flange and the auxiliary device is attached to the side wall of the can body so as to be located in the first space. It is a feature.

このような構成によれば、伝熱管の直状管体部の列が上下単段に設けられているために、直状管体部の列を上下複数段に設けた構成と比較すると、全体の薄型化が図られ、製造コストを低減することができることに加え、次のような効果も得られる。
すなわち、本発明では、伝熱管の複数の直状管体部の半数以上がフィンの上流側縁部寄りに位置しているために、これらの直状管体部からフィンの下流側縁部までの距離は大きくなる。直状管体部から下流側縁部までの距離が大きくなると、伝熱管をフィンの中心高さに貫通させた場合と比べて、下流側縁部に対する直状管体部の吸熱作用が低下することにより、下流側縁部の温度を高めにすることができる。したがって、加熱用気体によって高温に加熱される上流側縁部と、下流側縁部との温度差を少なくし、これらの部分の熱膨張量の差を小さくすることが可能となる。その結果、フィンには前記した熱膨張量の差に起因する応力を生じ難くし、この応力が伝熱管やその他の箇所に悪影響を及ぼすことを適
切に防止または抑制することができる。
さらに、前記構成によれば、次のような効果も得られる。
すなわち、伝熱管の単段化を図ることによって、熱交換器全体を薄型化した場合、熱交換器の缶体に設けられている上下一対の接続用フランジ間の上下高さ方向の幅が小さくなる。このため、本発明とは異なり、たとえば伝熱管の連結用管体部が上下一対の接続用フランジ間の略中央の高さに設けられていたのでは、連結用管体部と各接続用フランジとの間に形成されるスペースがともに小さくなり、補助機器の取り付けに苦慮することとなる。これに対し、本発明では、連結用管体部の位置を缶体の側壁の高さ方向中心位置から偏らせることによって前記した不具合を解消し、補助機器の取り付けの容易化や適正化を図ることができる。 According to such a configuration, since the rows of the straight tube body portions of the heat transfer tubes are provided in a single upper and lower stage, compared with a configuration in which the rows of straight tube body portions are provided in a plurality of upper and lower stages, In addition to being able to reduce the manufacturing cost, the following effects can also be obtained.
That is, in the present invention, since more than half of the plurality of straight tube portions of the heat transfer tube are located closer to the upstream edge of the fin, from these straight tube portions to the downstream edge of the fin The distance becomes larger. When the distance from the straight tube portion to the downstream edge is increased, the endothermic action of the straight tube portion on the downstream edge is reduced as compared with the case where the heat transfer tube is penetrated to the center height of the fin. Thereby, the temperature of a downstream edge part can be made high. Therefore, it is possible to reduce the temperature difference between the upstream edge and the downstream edge heated to a high temperature by the heating gas, and to reduce the difference in the amount of thermal expansion between these parts. As a result, it is difficult for the fins to generate stress due to the difference in the amount of thermal expansion described above, and it is possible to appropriately prevent or suppress the stress from adversely affecting the heat transfer tubes and other portions.
Furthermore, according to the said structure, the following effects are also acquired.
That is, when the entire heat exchanger is made thin by making the heat transfer tubes into a single stage, the width in the vertical direction between the pair of upper and lower connecting flanges provided on the can body of the heat exchanger is small. Become. For this reason, unlike the present invention, for example, if the connecting tube portion of the heat transfer tube is provided at a substantially central height between the pair of upper and lower connecting flanges, the connecting tube portion and each connecting flange The space formed between the two becomes smaller, which makes it difficult to install auxiliary equipment. On the other hand, in the present invention, the above-described problems are eliminated by biasing the position of the connecting tube part from the center position in the height direction of the side wall of the can body, thereby facilitating and optimizing the attachment of auxiliary equipment. be able to.

本発明において、好ましくは、前記複数の直状管体部の全てが、前記フィンの上下高さ方向の中心位置よりも前記上流側縁部寄りに偏った配置とされている。   In the present invention, preferably, all of the plurality of straight tube portions are arranged closer to the upstream edge than the center position of the fin in the vertical height direction.

このような構成によれば、フィンの上流側縁部と下流側縁部との温度差を少なくことがより徹底して図られる。   According to such a configuration, it is possible to more thoroughly reduce the temperature difference between the upstream edge and the downstream edge of the fin.

本発明において、好ましくは、前記伝熱管は、前記複数の直状管体部が一連に接続されて、前記伝熱管の両端に位置する２つの直状管体部のうち、一方は入水側管体部とされ、かつ他方は出湯側管体部とされて、前記伝熱管における湯水の流通は、前記入水側管体部から前記出湯側管体部に向けて一方向になされる構成とされ、前記入水側管体部および前記出湯側管体部の双方または一方は、前記フィンの上下高さ方向の中心位置よりも前記上流側縁部寄りに偏った配置には設定されていない構成とされている。   In the present invention, preferably, the heat transfer tube is formed by connecting the plurality of straight tube portions in series, and one of the two straight tube portions located at both ends of the heat transfer tube is a water inlet side tube. A body part, and the other is a hot water side pipe part, and the flow of hot water in the heat transfer pipe is made in one direction from the incoming water side pipe part toward the hot water side pipe part. In addition, both or one of the water inlet side pipe body part and the hot water outlet side pipe body part is not set to be arranged closer to the upstream edge than the center position in the vertical height direction of the fin. It is configured.

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、入水側管体部は、複数の直状管体部のうち、最も温度が低くなる管体部である。また、それ故に、入水側管体部の表面およびその周辺部においてはドレインが生じる虞がある（伝熱管の加熱手段として、たとえば燃焼ガスを利用した場合、この燃焼ガス中の水蒸気が凝縮する）。これに対し、入水側管体部を加熱用気体流れ方向の上流寄りに偏らない配置とすれば、入水側管体部の近傍におけるフィンの上流寄り領域（本来温度が低い領域）の面積を大きくできるために、吸熱量が増加する。したがって、熱交換効率を高める上で好ましいものとなる。また、吸熱量が増加し、入水側管体部およびその周辺温度が高くなることにより、ドレインの発生も抑制することが可能となる。
一方、出湯側管体部は、複数の直状管体部のうち、最も温度が高くなる管体部であるため、この部分において湯水が沸騰する虞がある。これに対し、出湯側管体部を加熱用気体流れ方向の上流寄りに偏らない配置(加熱源から遠ざける配置)とすれば、出湯側管体部に対する加熱量を少なくし、湯水の沸騰を防止することが可能となる。 According to such a configuration, the following effects can be obtained.
That is, the water inlet side pipe part is the pipe part having the lowest temperature among the plurality of straight pipe parts. Therefore, there is a possibility that a drain may be generated on the surface of the water inlet side pipe body portion and its peripheral portion (when, for example, combustion gas is used as a heating means of the heat transfer tube, water vapor in the combustion gas is condensed). . On the other hand, if the water inlet side pipe body part is arranged so as not to be biased toward the upstream side of the heating gas flow direction, the area of the upstream side area of the fin in the vicinity of the water inlet side pipe body part (the area where the temperature is inherently low) is increased. In order to do so, the amount of endotherm increases. Therefore, it is preferable in increasing the heat exchange efficiency. In addition, since the amount of heat absorption increases and the temperature of the water inlet side tube portion and its surroundings increase, the generation of drain can be suppressed.
On the other hand, since the hot water side tubular body portion is the tubular body portion having the highest temperature among the plurality of straight tubular body portions, there is a possibility that the hot water will boil in this portion. On the other hand, if the arrangement of the outlet side pipe body part is not biased toward the upstream side of the heating gas flow direction (placement away from the heating source), the heating amount to the outlet side pipe part is reduced and boiling of hot water is prevented. It becomes possible to do.

本発明において、好ましくは、前記半数以上の直状管体部のそれぞれの中心から前記フィンの下流側縁部までの距離は、前記中心から前記フィンの上流側縁部までの距離の２倍以上とされている。   In the present invention, preferably, the distance from the center of each of the more than half of the straight tube sections to the downstream edge of the fin is at least twice the distance from the center to the upstream edge of the fin. It is said that.

このような構成によれば、フィンの下流側縁部と直状管体部との距離が十分に大きいものとされ、本発明が意図する効果を得る上で、より好ましい。   According to such a configuration, the distance between the downstream edge portion of the fin and the straight tube portion is sufficiently large, which is more preferable in obtaining the effect intended by the present invention.

本発明において、好ましくは、前記伝熱管として、１つの缶体内に水平方向に並んで収容され、かつ入水口および出湯口を個々に有する第１および第２の伝熱管を備えているとともに、前記フィンとして、前記第１および第２の伝熱管に対応する第１および第２のフィンを備えており、前記第１および第２のフィンは、これらの間に仕切部材を挿入するための隙間を形成するように隣接しており、かつ前記仕切部材は、前記第１および第２のフ
ィンが温度変化に伴って膨張または収縮したときに、この変形に対応して弾性変形可能である。 In the present invention, preferably, as the heat transfer tube, the heat transfer tube includes first and second heat transfer tubes that are housed side by side in a horizontal direction in a can and individually have a water inlet and a water outlet, As the fins, first and second fins corresponding to the first and second heat transfer tubes are provided, and the first and second fins have a gap for inserting a partition member therebetween. Adjacent to form, and the partition member is elastically deformable in response to the deformation when the first and second fins expand or contract with temperature change.

このような構成によれば、熱交換器がいわゆる１缶２回路方式とされ、熱交換器全体の小型化を図りつつ、互いに独立した２系統の熱交換動作（たとえば、一般給湯用の熱交換動作と、風呂給湯もしくは暖房給湯用の熱交換動作など）を適切に行なわせることができる。また、第１および第２のフィンが温度変化に伴って膨張または収縮しても、仕切部材はこれに対応して弾性変形するために、これら仕切部材や第１および第２のフィンに大きなダメージを与えないようにすることもできる。   According to such a configuration, the heat exchanger is a so-called one-can two-circuit system, and two heat exchange operations independent of each other (for example, heat exchange for general hot water supply) while miniaturizing the entire heat exchanger. Operation and heat exchange operation for bath hot water or heating hot water) can be appropriately performed. Further, even if the first and second fins expand or contract with temperature change, the partition member elastically deforms correspondingly, so that the partition member and the first and second fins are greatly damaged. It is possible not to give.

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。 The hot water apparatus provided by the second aspect of the present invention includes the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention.
According to such a configuration, the same effect as described for the heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.

本発明において、好ましくは、前記熱交換器は、１次熱交換器とされ、この１次熱交換器によって熱回収を終えた後の加熱用気体からさらに熱回収を行なうための伝熱管およびこの伝熱管を内部に収容するケースを有する２次熱交換器を、さらに備えており、この２次熱交換器のケースは、前記缶体の前記下流側の接続用フランジよりも前記缶体の前方に突出するようにして前記下流側の接続用フランジに取り付けられている。   In the present invention, preferably, the heat exchanger is a primary heat exchanger, and a heat transfer tube for further recovering heat from the heating gas after heat recovery by the primary heat exchanger and A secondary heat exchanger having a case for accommodating the heat transfer tube therein is further provided, and the case of the secondary heat exchanger is located further forward of the can body than the connecting flange on the downstream side of the can body. And is attached to the downstream connection flange.

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。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

本発明が適用された熱交換器(１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。It is a schematic front sectional view showing an example of a hot water apparatus provided with a heat exchanger (primary heat exchanger) to which the present invention is applied. 図１のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 図１のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1. 図１に示す１次熱交換器の平面断面図である。It is a plane sectional view of the primary heat exchanger shown in FIG. 図１に示す温水装置の要部概略正面断面図である。It is a principal front schematic sectional drawing of the hot water apparatus shown in FIG. 図１に示す１次熱交換器に仕切部材を装着する状態を示す要部分解断面図である。It is a principal part disassembled sectional view which shows the state which attaches a partition member to the primary heat exchanger shown in FIG. 図１に示す温水装置の２次熱交換器を示す平面断面図である。It is a top sectional view showing the secondary heat exchanger of the hot water device shown in FIG. 本発明に係る温水装置の他の例を示す概略正面断面図である。It is a schematic front sectional drawing which shows the other example of the hot water apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る温水装置の他の例を示す概略正面断面図である。It is a schematic front sectional drawing which shows the other example of the hot water apparatus which concerns on this invention.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１〜図７は、本発明が適用された温水装置、およびこれに関連する構成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ＷＨ１は、バーナ５、１次熱交換器ＨＥ１、２次熱交換器ＨＥ２、およびこれら全体を囲む外装ケース９０を備えている。この温水装置ＷＨ１は、一般給湯と、風呂給湯または暖房用給湯との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回路方式である。 1-7 has shown an example of the hot water apparatus with which this invention was applied, and the structure relevant to this.
As clearly shown in FIG. 1, the hot water device WH1 of the present embodiment includes a burner 5, a primary heat exchanger HE1, a secondary heat exchanger HE2, and an outer case 90 surrounding them. This hot water device WH1 can independently perform two systems of hot water supply, general hot water supply and bath hot water supply or heating hot water supply. The primary heat exchanger HE1 and the secondary heat exchanger HE2 are: Both are one-can two-circuit systems.

１次熱交換器ＨＥ１は、本発明に係る熱交換器の一例に相当し、１つの缶体６内に、平面視蛇行状の第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２が収容された構成である。２次熱交換器
ＨＥ２は、１つのケース７内に、螺旋状に形成された複数の第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４が収容された構成であり、本発明に係る熱交換器には相当しない。 The primary heat exchanger HE1 corresponds to an example of a heat exchanger according to the present invention, and has a configuration in which the first and second heat transfer tubes T1 and T2 having a serpentine shape in plan view are accommodated in one can body 6. It is. The secondary heat exchanger HE2 has a configuration in which a plurality of third and fourth heat transfer tubes T3 and T4 formed in a spiral shape are accommodated in one case 7, and is included in the heat exchanger according to the present invention. Is not equivalent.

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、燃料の燃焼動作を個別に制御可能な第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２を有している。第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２の上方領域は、仕切部材５２によって仕切られ、第１および第２の燃焼領域Ａ１，Ａ２のそれぞれにおいて発生された燃焼ガスが第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２に向けて個別に進行するようになっている。仕切部材５２は、耐熱性に優れた材質であり、その内部には、異常高温を検出するための温度センサＳ１が収容されている。この温度センサＳ１を利用した異常高温検出は、図示されていないコントローラにおいてなされ、異常高温の検出があったときには、たとえばバーナ５の駆動が停止し、その旨の報知動作が行なわれる。   The burner 5 is a gas burner, for example, and burns fuel gas by using combustion air sent upward from the fan 51 into the burner case 50. However, the burner 5 has first and second combustion regions A1 and A2 that can individually control the combustion operation of the fuel. Upper regions of the first and second combustion regions A1 and A2 are partitioned by a partition member 52, and the combustion gas generated in each of the first and second combustion regions A1 and A2 is transmitted to the first and second transmission regions. It progresses individually toward the heat tubes T1 and T2. The partition member 52 is made of a material having excellent heat resistance, and a temperature sensor S1 for detecting an abnormally high temperature is accommodated therein. The abnormally high temperature detection using the temperature sensor S1 is performed by a controller (not shown). When an abnormally high temperature is detected, for example, the drive of the burner 5 is stopped and a notification operation to that effect is performed.

１次熱交換器ＨＥ１は、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上に載設された銅製の缶体６内に、複数のフィン２Ａ（本発明でいう第１のフィンの一例に相当）が装着された第１の伝熱管Ｔ１、および複数のフィン２Ｂ（本発明でいう第２のフィンの一例に相当）が装着された第２の伝熱管Ｔ２が収容された構成を有している。これら第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２、ならびにフィン２Ａ，２Ｂも、缶体６と同様に銅製である。   The primary heat exchanger HE1 is for recovering sensible heat from the combustion gas, and a plurality of fins 2A (the first referred to in the present invention) are placed in a copper can 6 placed on the burner case 50. The first heat transfer tube T1 to which the first heat transfer tube T1 is attached and the second heat transfer tube T2 to which the plurality of fins 2B (corresponding to one example of the second fin in the present invention) are attached are accommodated. It has a configuration. The first and second heat transfer tubes T1 and T2 and the fins 2A and 2B are also made of copper like the can 6.

缶体６は、上下方向に起立した側壁６０ａ〜６０ｄを有する平面視略矩形の枠状または筒状であり、側壁６０ａ〜６０ｄの上下両端部には、水平方向外方に突出した上下一対の接続用フランジ６１ａ，６１ｂが設けられている。これらの接続用フランジ６１ａ，６１ｂは、２次熱交換器ＨＥ２の下部およびバーナケース５０の上部との接続を図るための部分である。   The can body 6 has a substantially rectangular frame shape or cylindrical shape in plan view having side walls 60a to 60d standing up and down, and a pair of upper and lower sides projecting outward in the horizontal direction at both upper and lower ends of the side walls 60a to 60d. Connection flanges 61a and 61b are provided. These connecting flanges 61a and 61b are parts for connecting the lower part of the secondary heat exchanger HE2 and the upper part of the burner case 50.

図４に示すように、第１の伝熱管Ｔ１は、フィン２Ａに貫通する複数の直状管体部１１ａが略Ｕ字状の連結用管体部１２ａを介して一連に繋がった平面視蛇行状である。より具体的には、複数の直状管体部１１ａは、水平な姿勢とされ、かつ略平行に並んで缶体６の幅方向（同図の左右方向）に列をなし、フィン２Ａに貫通している。また、複数の直状管体部１１ａの両端部は、缶体６の側壁６０ａ，６０ｂを貫通し、かつこれら側壁６０ａ，６０ｂにロウ付などの手段を用いて接合されている。互いに隣り合う直状管体部１１ａの端部どうしは、連結用管体部１２ａを介して接続されている。第２の伝熱管Ｔ２は、フィン２Ｂに貫通する複数の直状管体部１１ｂと連結用管体部１２ｂとを有しており、第１の伝熱管Ｔ１と同様に、それらは平面視蛇行状に繋がり、かつ側壁６０ａ，６０ｂに支持されている。第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、複数の直状管体部１１ａ，１１ｂが一列に並ぶようにして缶体６の幅方向において互いに隣接しており、かつ上下高さ方向において単段（１段）に設けられている。   As shown in FIG. 4, the first heat transfer tube T1 has a meandering in a plan view in which a plurality of straight tube portions 11a penetrating the fins 2A are connected in series via a substantially U-shaped connecting tube portion 12a. Is. More specifically, the plurality of straight tubular body portions 11a are in a horizontal posture, and are arranged in parallel in a row in the width direction of the can body 6 (left-right direction in the figure) and penetrate the fins 2A. doing. Further, both end portions of the plurality of straight tubular body portions 11a penetrate the side walls 60a and 60b of the can body 6 and are joined to the side walls 60a and 60b by means such as brazing. The ends of the straight tube portions 11a adjacent to each other are connected to each other via a connecting tube portion 12a. The second heat transfer tube T2 has a plurality of straight tube portions 11b and connecting tube portions 12b that penetrate the fins 2B, and, like the first heat transfer tube T1, they meander in plan view. Connected to each other and supported by the side walls 60a and 60b. The first and second heat transfer tubes T1 and T2 are adjacent to each other in the width direction of the can body 6 so that a plurality of straight tube portions 11a and 11b are arranged in a line, and are simply arranged in the vertical height direction. It is provided in a stage (one stage).

図５によく表われているように、フィン２Ａは、缶体６の幅方向に延びた薄手のプレート状であり、直状管体部１１ａを挿通させるための複数の孔部２０ａを有している。各孔部２０ａは、上縁部２１ａや下縁部２２ａを切り欠いて形成されたものではなく、上縁部２１ａおよび下縁部２２ａは、フィン２Ａの横幅方向の一端側から他端側にわたって一連に繋がっている。下縁部２２ａは、波形状に形成され、直状管体部１１ｂから下縁部２２ａの各所までの距離の均一化が図られている。これに対し、上縁部２１ａについては、そのような波形化は図られていない。図面では、上縁部２１ａが直線状であるが、多少の凹凸が設けられていてもよいことは勿論である。フィン２Ｂは、その基本的な形態がフィン２Ａと同様であり、直状管体部１１ｂを挿通させるための複数の孔部２０ｂを有し、また上縁部２１ｂおよび下縁部２２ｂは、横幅方向の一端側から他端側にわたって一連に繋が
っている。本実施形態では、バーナ５により発生された燃焼ガスはフィン２Ａ，２Ｂに対してその下方から進行するために、下縁部２２ａ，２２ｂが、本発明でいう上流側縁部に相当し、上縁部２１ａ，２１ｂが、本発明でいう下流側縁部に相当する。 As shown well in FIG. 5, the fin 2 </ b> A has a thin plate shape extending in the width direction of the can body 6, and has a plurality of holes 20 a through which the straight tubular body portion 11 a is inserted. ing. Each hole portion 20a is not formed by cutting out the upper edge portion 21a or the lower edge portion 22a. The upper edge portion 21a and the lower edge portion 22a extend from one end side to the other end side in the lateral width direction of the fin 2A. It is connected to a series. The lower edge portion 22a is formed in a wave shape, and the distance from the straight tube portion 11b to each portion of the lower edge portion 22a is made uniform. On the other hand, the corrugation is not achieved for the upper edge portion 21a. In the drawing, the upper edge portion 21a is linear, but it is needless to say that some unevenness may be provided. The basic form of the fin 2B is the same as that of the fin 2A. The fin 2B has a plurality of holes 20b through which the straight tube portion 11b is inserted. The upper edge 21b and the lower edge 22b have a lateral width. It is connected in series from one end side to the other end side in the direction. In the present embodiment, since the combustion gas generated by the burner 5 proceeds from below the fins 2A and 2B, the lower edges 22a and 22b correspond to the upstream edge referred to in the present invention. The edge portions 21a and 21b correspond to the downstream edge portion in the present invention.

複数の直状管体部１１ａ，１１ｂは、いずれもフィン２Ａ，２Ｂの高さ方向中心よりも低い位置、すなわち下縁部２２ａ，２２ｂ寄りに偏った配置に設けられている。好ましくは、直状管体部１１ａ，１１ｂの中心から上縁部２１ａ，２１ｂ（の最上端部分）までの距離Ｌ１は、直状管体部１１ａ，１１ｂの中心から下縁部２２ａ，２２ｂ（の最下端部分）までの距離Ｌ２の２倍以上とされている。   The plurality of straight tube portions 11a and 11b are provided at positions that are lower than the center of the fins 2A and 2B in the height direction, that is, at positions deviated toward the lower edge portions 22a and 22b. Preferably, the distance L1 from the center of the straight tube portions 11a and 11b to the upper edge portions 21a and 21b (the uppermost end portion thereof) is the center of the straight tube portions 11a and 11b and the lower edge portions 22a and 22b ( Is at least twice as long as the distance L2 to the lowermost end portion of.

図２および図３に示すように、連結用管体部１２ａ，１２ｂは、缶体６の上下高さ方向の中心よりも下方に偏った高さに設けられている。このことにより、連結用管体部１２ａ，１２ｂと上側の接続用フランジ６１ａとの間に形成された第１のスペースＳａの上下幅Ｌ３は、下側の接続用フランジ６１ｂと連結用管体部１２ａ，１２ｂとの間に形成された第２のスペースＳｂの上下幅Ｌ４よりもかなり大きくなっている。第１のスペースＳａは、補助機器４の取り付け用スペースとして利用されている。補助機器４は、たとえば凍結防止用のヒータである。ただし、これに代えて、または加えて、たとえば伝熱管Ｔ１，Ｔ２内の湯水温度、あるいは缶体６の温度などを検出するための温度センサを適用することもできる。さらに、補助機器４としては、温度以外の物理量を検出するためのセンサとすることもできる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the connecting tube portions 12 a and 12 b are provided at a height that is offset downward from the center of the can body 6 in the vertical height direction. As a result, the vertical width L3 of the first space Sa formed between the connecting tube portions 12a and 12b and the upper connecting flange 61a is equal to the lower connecting flange 61b and the connecting tube portion. It is considerably larger than the vertical width L4 of the second space Sb formed between 12a and 12b. The first space Sa is used as a space for attaching the auxiliary device 4. The auxiliary device 4 is a heater for preventing freezing, for example. However, instead of or in addition to this, for example, a temperature sensor for detecting the temperature of hot water in the heat transfer tubes T1 and T2 or the temperature of the can 6 can be applied. Further, the auxiliary device 4 may be a sensor for detecting a physical quantity other than temperature.

図５に示すように、フィン２Ａ，２Ｂの一端部は、缶体６の側壁６０ｃ，６０ｄにロウ付けなどの手段を用いて接合されている。一方、図６によく表われているように、フィン２Ａ，２Ｂの他端部どうしの間には、隙間６８が形成されている。この隙間６８には、フィン２Ａ，２Ｂ間を仕切る仕切部材３が挿入して装着されている。この仕切部材３は、たとえば耐熱性に優れた金属板が断面コ字状またはこれに類する形態に屈曲されて構成されており、一側縁部（図面では下側縁部）どうしが繋がり、かつ互いに隙間を隔てて対向する一対の板状部３０を有している。これら一対の板状部３０は、バネ性をもって撓み変形可能であり、このことにより仕切部材３は、その厚みが変更可能である。この仕切部材３は、厚みがやや小さくなるように圧縮された状態で隙間６８に挿入されて保持されている。   As shown in FIG. 5, one end portions of the fins 2 </ b> A and 2 </ b> B are joined to the side walls 60 c and 60 d of the can 6 using a means such as brazing. On the other hand, as clearly shown in FIG. 6, a gap 68 is formed between the other end portions of the fins 2A and 2B. In this gap 68, the partition member 3 for partitioning the fins 2A and 2B is inserted and mounted. For example, the partition member 3 is formed by bending a metal plate having excellent heat resistance into a U-shaped cross section or a similar form, and one side edge portion (lower side edge portion in the drawing) is connected to each other, and It has a pair of plate-shaped part 30 which mutually opposes through a clearance gap. The pair of plate-like portions 30 can be bent and deformed with a spring property, whereby the thickness of the partition member 3 can be changed. The partition member 3 is inserted and held in the gap 68 in a compressed state so that the thickness is slightly reduced.

図４に示すように、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２の入水口１５ａ，１５ｂは、缶体６の側壁６０ｃ，６０ｄに最も接近した位置にある直状管体部１１ａ，１１ｂに連結された継手用管体１２a',１２ｂ'を用いて設けられている。もちろん、そのような継手用管体１２a',１２ｂ'を用いることなく、側壁６０ｃ，６０ｄに最接近した直上管体部１１ａ，１１ｂの一端開口部をそのまま入水口とすることもできる。この点は、次の出湯口１６ａ，１６ｂも同様である。出湯口１６ａ，１６ｂは、仕切部材３に最も接近した位置にある直状管体部１１ａ，１１ｂの一端開口部である。このような構成により、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２においては、入水口１５ａ，１５ｂに供給された湯水は、缶体６の幅方向両端寄りの部分から中央寄りに向けて蛇行しながら流れ、出湯口１６ａ，１６ｂに到達する。   As shown in FIG. 4, the water inlets 15a and 15b of the first and second heat transfer tubes T1 and T2 are connected to the straight tube portions 11a and 11b located closest to the side walls 60c and 60d of the can body 6, respectively. The joint pipes 12a 'and 12b' are connected to each other. Of course, without using such joint pipes 12a ′ and 12b ′, the one end openings of the directly upper pipe parts 11a and 11b closest to the side walls 60c and 60d can be used as the water inlet. This also applies to the next outlets 16a and 16b. The hot water outlets 16 a and 16 b are one end openings of the straight tubular body portions 11 a and 11 b that are located closest to the partition member 3. With such a configuration, in the first and second heat transfer tubes T1 and T2, the hot water supplied to the water inlets 15a and 15b meanders from the portion near the both ends in the width direction of the can 6 toward the center. While flowing, it reaches the outlets 16a and 16b.

図１において、２次熱交換器ＨＥ２は、１次熱交換器ＨＥ１を通過し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上に載設されたケース７内に、複数の第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４が収容され、かつそれらの間が仕切板７４を介して仕切られた構成である。第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４、ならびにケース７は、潜熱回収に伴って発生する強酸性のドレイン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７に示すように、複数の第３の伝熱管Ｔ３は、サイズが相違する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
７の外部に引き出されて通水用のヘッダ７５ａ，７５ｂと連結されている。複数の第４の伝熱管Ｔ４も、その基本的な形態は第３の伝熱管Ｔ３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には、通水用のヘッダ７５ｃ，７５ｄが連結されている。 In FIG. 1, the secondary heat exchanger HE2 is for recovering latent heat from the combustion gas that has passed through the primary heat exchanger HE1, and is placed in a case 7 mounted on the primary heat exchanger HE1. The plurality of third and fourth heat transfer tubes T3 and T4 are accommodated and the space between them is partitioned via a partition plate 74. The third and fourth heat transfer tubes T3, T4 and the case 7 are made of, for example, stainless steel so as to have corrosion resistance against the strongly acidic drain generated along with the recovery of latent heat. As shown in FIG. 7, the plurality of third heat transfer tubes T <b> 3 are formed as spiral tubes having different sizes, and are arranged in an overlapping manner, and their upper and lower ends are arranged outside the case 7. Is connected to headers 75a and 75b for passing water. The plurality of fourth heat transfer tubes T4 are also similar in basic form to the third heat transfer tube T3, and are formed as spiral tubes arranged in an overlapping manner, and at both upper and lower ends thereof, The headers 75c and 75d for water flow are connected.

２次熱交換器ＨＥ２のケース７は、底壁部７０ａに給気口７１ａ，７１ｂを有し、かつ前壁部７０ｂに排気口７２を有している。図２に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第１の伝熱管Ｔ１が設けられた箇所を通過した燃焼ガスは、給気口７１ａからケース７内に進行し、第３の伝熱管Ｔ３どうしの隙間を通過した後に排気口７２から外部に排出される。また、図３に示すように、１次熱交換器ＨＥ１の第２の伝熱管Ｔ２が設けられた箇所を通過した燃焼ガスは、給気口７１bからケース７内に進行し、第４の伝熱管Ｔ４どうしの隙間を通過した後に排気口７２から外部に排出される。このような過程において、燃焼ガスから第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４により潜熱回収がなされる。潜熱回収に伴って発生した強酸性のドレインは、第３および第４の伝熱管Ｔ３，Ｔ４からケース７の底壁部７０ａ上に流れ落ちてから、図示されていないドレイン排出口を通過してケース７の外部に排出されるようになっている。   The case 7 of the secondary heat exchanger HE2 has air supply ports 71a and 71b in the bottom wall portion 70a, and an exhaust port 72 in the front wall portion 70b. As shown in FIG. 2, the combustion gas that has passed through the location where the first heat transfer tube T1 of the primary heat exchanger HE1 is provided proceeds into the case 7 from the air supply port 71a, and the third heat transfer tube T3. After passing between the gaps, the gas is discharged from the exhaust port 72 to the outside. Further, as shown in FIG. 3, the combustion gas that has passed through the location where the second heat transfer tube T2 of the primary heat exchanger HE1 is provided travels into the case 7 from the air supply port 71b, and the fourth heat transfer. After passing through the gap between the heat pipes T4, it is discharged to the outside from the exhaust port 72. In such a process, latent heat is recovered from the combustion gas by the third and fourth heat transfer tubes T3 and T4. The strongly acidic drain generated by the latent heat recovery flows down from the third and fourth heat transfer tubes T3 and T4 onto the bottom wall portion 70a of the case 7 and then passes through a drain discharge port (not shown). 7 is discharged to the outside.

図１に示すように、外装ケース９０の底部または側部には、給水管８０ａ，８０ｂが接続される外部入水口９０ａ，９０ｂ、および出湯管８１ａ，８１ｂが接続される外部出湯口９２ａ，９２ｂが設けられている。外部入水口９０ａに供給された湯水は、配管部９２ａを介してヘッダ７５ｂに供給されることにより、２次熱交換器ＨＥ２の第３の伝熱管Ｔ３内を流通する。その後、この湯水は、ヘッダ７５ａおよび配管部９３ａを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ａに送られ、第１の伝熱管Ｔ１内を通過する。第１の伝熱管Ｔ１を通過して出湯口１６ａに到達した湯水は、その後に配管部９４ａを介して外部出湯口９２ａに到達する。第１および第３の伝熱管Ｔ１，Ｔ３は、一般給湯用であり、外部出湯口９２ａに到達した湯水は、たとえば台所や洗面所などに供給される。   As shown in FIG. 1, external water inlets 90 a and 90 b to which water supply pipes 80 a and 80 b are connected and external hot water outlets 92 a and 92 b to which hot water discharge pipes 81 a and 81 b are connected to the bottom or side of the outer case 90. Is provided. The hot water supplied to the external water inlet 90a is supplied to the header 75b via the piping part 92a, thereby circulating in the third heat transfer tube T3 of the secondary heat exchanger HE2. Thereafter, the hot water is sent to the water inlet 15a of the primary heat exchanger HE1 through the header 75a and the piping portion 93a, and passes through the first heat transfer tube T1. The hot water that has passed through the first heat transfer tube T1 and has reached the hot water outlet 16a then reaches the external hot water outlet 92a through the piping portion 94a. The first and third heat transfer tubes T1 and T3 are for general hot water supply, and the hot water that has reached the external hot water outlet 92a is supplied to, for example, a kitchen or a washroom.

一方、外部入水口９０ｂに供給された湯水は、配管部９２ｂを介してヘッダ７５ｄに供給されることにより、２次熱交換器ＨＥ２の第４の伝熱管Ｔ４内を流通する。その後、この湯水は、ヘッダ７５ｃおよび配管部９３ｂを介して１次熱交換器ＨＥ１の入水口１５ｂに送られ、第２の伝熱管Ｔ２内を通過する。第２の伝熱管Ｔ２を通過して出湯口１６ｂに到達した湯水は、その後に配管部９４ｂを介して外部出湯口９１ｂに到達する。第２および第４の伝熱管Ｔ２，Ｔ４は、風呂給湯用、または暖房給湯用であり、外部出湯口９１ｂに到達した湯水は、そのような用途に対応した箇所に供給される。   On the other hand, the hot water supplied to the external water inlet 90b is supplied to the header 75d via the piping part 92b, thereby circulating in the fourth heat transfer pipe T4 of the secondary heat exchanger HE2. Thereafter, the hot water is sent to the water inlet 15b of the primary heat exchanger HE1 via the header 75c and the piping portion 93b, and passes through the second heat transfer tube T2. The hot water that has passed through the second heat transfer tube T2 and has reached the hot water outlet 16b then reaches the external hot water outlet 91b via the piping portion 94b. The second and fourth heat transfer tubes T2 and T4 are for bath hot water supply or heating hot water supply, and the hot water reaching the external hot water outlet 91b is supplied to a location corresponding to such an application.

次に、前記した温水装置ＷＨ１の作用について説明する。   Next, the effect | action of above described hot water apparatus WH1 is demonstrated.

まず、１次熱交換器ＨＥ１の第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２は、複数の直状管体部１１ａ，１１ｂが、上下方向に単段（１段）に設けられた構成である。このため、直状管体部１１ａ，１１ｂを上下複数段に設けた場合と比較して、１次熱交換器ＨＥ１を薄型化し、温水装置ＷＨ１全体の小型化、ならびに製造コストの低減を図ることができる。   First, the first and second heat transfer tubes T1 and T2 of the primary heat exchanger HE1 have a configuration in which a plurality of straight tube portions 11a and 11b are provided in a single stage (one stage) in the vertical direction. . For this reason, compared with the case where the straight tube parts 11a and 11b are provided in a plurality of upper and lower stages, the primary heat exchanger HE1 is made thinner, the entire hot water device WH1 is downsized, and the manufacturing cost is reduced. Can do.

フィン２Ａ，２Ｂの下縁部２２ａ，２２ｂは、バーナ５に接近しているために、バーナ５の燃焼駆動時においては、かなりの高温となる。これに対し、フィン２Ａ，２Ｂの上縁部２１ａ，２１ｂは、直状管体部１１ａ，１１ｂによって熱回収がなされた後の燃焼ガスが作用する部分であるために、本来的には、この部分の温度は下縁部２２ａ，２２ｂと比較するとかなり低くなる。ただし、本実施形態においては、直状管体部１１ａ，１１ｂが下縁部２２ａ，２２ｂ寄りに位置しており、直状管体部１１ａ，１１ｂから上縁部２１ａ，２１ｂまでの距離Ｌ１は大きい。このため、上縁部２１ａ，２１ｂに対する直状管体部１１ａ，１１ｂの吸熱作用は低いものとなり、上縁部２１ａ，２１ｂの温度を高めにする
ことができる。このようなことから、下縁部２２ａ，２２ｂと上縁部２１ａ，２１ｂとの温度差を少なくし、フィン２Ａ，２Ｂが熱膨張する際におけるそれらの部分の熱膨張量に大きな差を生じ難くすることが可能となる。その結果、そのような熱膨張量の差に起因してフィン２Ａ，２Ｂに発生する応力を小さくし、直状管体部１１ａ，１１ｂがフィン２Ａ，２Ｂから受ける負荷を小さくすることができる。また、フィン２Ａ，２Ｂと缶体６の側壁６０ｃ，６０ｄとの接合部分に大きな負荷が生じることも回避することが可能である。 Since the lower edge portions 22 a and 22 b of the fins 2 </ b> A and 2 </ b> B are close to the burner 5, the temperature is considerably high when the burner 5 is driven to burn. On the other hand, the upper edge portions 21a and 21b of the fins 2A and 2B are portions on which the combustion gas acts after the heat recovery by the straight tube portions 11a and 11b. The temperature of the portion is considerably lower than that of the lower edge portions 22a and 22b. However, in the present embodiment, the straight tube portions 11a and 11b are located closer to the lower edge portions 22a and 22b, and the distance L1 from the straight tube portions 11a and 11b to the upper edge portions 21a and 21b is large. For this reason, the endothermic action of the straight tube portions 11a and 11b with respect to the upper edge portions 21a and 21b is low, and the temperature of the upper edge portions 21a and 21b can be increased. For this reason, the temperature difference between the lower edge portions 22a and 22b and the upper edge portions 21a and 21b is reduced, and it is difficult for the fins 2A and 2B to have a large difference in the amount of thermal expansion when the fins 2A and 2B thermally expand. It becomes possible to do. As a result, the stress generated in the fins 2A and 2B due to such a difference in the amount of thermal expansion can be reduced, and the load that the straight tubular body portions 11a and 11b receive from the fins 2A and 2B can be reduced. In addition, it is possible to avoid the occurrence of a large load at the joint between the fins 2A and 2B and the side walls 60c and 60d of the can body 6.

フィン２Ａ，２Ｂが温度変化に伴って膨張や収縮する場合、仕切部材３はこれに対応して弾性変形し、その厚み寸法が変化する。このため、応力緩和機能が得られ、仕切部材３の破損を防止し得るとともに、フィン２Ａ，２Ｂに大きな応力が生じることをより適切に防止することが可能となる。また、フィン２Ａ，２Ｂどうしの間に形成されている隙間６８の幅が多少変化しても、仕切部材３をその隙間６８に安定的に装着させておくこともできる。   When the fins 2A and 2B expand and contract with temperature change, the partition member 3 is elastically deformed correspondingly, and the thickness dimension thereof changes. For this reason, a stress relaxation function can be obtained, damage to the partition member 3 can be prevented, and it is possible to more appropriately prevent a large stress from being generated in the fins 2A and 2B. Moreover, even if the width of the gap 68 formed between the fins 2A and 2B slightly changes, the partition member 3 can be stably attached to the gap 68.

本実施形態では、図２および図３を参照して説明したように、連結用管体部１２ａ，１２ｂは、缶体６の下部寄りに偏っているために、缶体６の全体の上下幅が比較的小さくされている場合であっても、缶体６の上側の接続用フランジ６１ａと連結用管体部１２ａ，１２ｂとの間に形成される第１のスペースＳａの上下幅Ｌ３を比較的大きくとることが可能である。このため、第１のスペースＳａを利用して、比較的大きなサイズの補助機器４を取り付けることも可能となる。また、補助機器４の取り付け作業性も良好なものとなる。   In the present embodiment, as described with reference to FIG. 2 and FIG. 3, since the connecting pipe body portions 12 a and 12 b are biased toward the lower portion of the can body 6, the overall vertical width of the can body 6. Is compared with the vertical width L3 of the first space Sa formed between the connecting flange 61a on the upper side of the can body 6 and the connecting pipe body portions 12a and 12b. It is possible to take large. For this reason, it is also possible to attach the auxiliary device 4 having a relatively large size using the first space Sa. Moreover, the workability of attaching the auxiliary device 4 is also good.

さらに、本実施形態によれば、第１および第２の伝熱管Ｔ１，Ｔ２への入水は、缶体６の側壁６０ｃ，６０ｄに近い位置において行なわれる。このため、側壁６０ｃ，６０ｄの温度上昇が抑制され、側壁６０ｃ，６０ｄとフィン２Ａ，２Ｂとの接合箇所に大きな応力が発生するといったことがより適切に防止される。また、１次熱交換器ＨＥ１においてドレインが仮に発生する場合、缶体６の側壁６０ｃ，６０ｄに近い領域に最初にドレインが発生し、その後徐々に仕切部材３に向けてドレイン発生領域が広がっていくこととなる。したがって、ドレインがフィン２Ａどうしの隙間、またはフィン２Ｂどうしの隙間において発生してそれらの隙間が仮に目詰まり状態になるとしても、仕切部材３寄りの領域では、そのような目詰まり状態は生じ難い。その結果、燃焼ガスは、殆ど常時、仕切部材３,５２の近傍付近を通過する状態を維持することとなり、温度センサＳ１によってその温度を適切に検出することができる利点も得られる。   Furthermore, according to the present embodiment, the water entering the first and second heat transfer tubes T1, T2 is performed at positions close to the side walls 60c, 60d of the can body 6. For this reason, the temperature rise of the side walls 60c and 60d is suppressed, and it is more appropriately prevented that a large stress is generated at the joint portion between the side walls 60c and 60d and the fins 2A and 2B. Further, if a drain is generated in the primary heat exchanger HE1, the drain is first generated in a region near the side walls 60c and 60d of the can body 6, and then the drain generating region gradually expands toward the partition member 3. Will go. Therefore, even if the drain is generated in the gap between the fins 2A or the gap between the fins 2B and these gaps are clogged, such clogging is unlikely to occur in the region near the partition member 3. . As a result, the combustion gas is almost always maintained in the vicinity of the vicinity of the partition members 3 and 52, and the temperature sensor S1 can appropriately detect the temperature.

図８および図９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し、その説明は省略する。   8 and 9 show another embodiment of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described embodiment, and description thereof is omitted.

図８に示す温水装置ＷＨ２においては、伝熱管Ｔ１の複数の直状管体部１１ａのうち、最も入水口１５ａ寄りの右端の入水側管体部１１a'、および最も出湯口１６ａ寄りの左端の出湯側管体部１１a"は、フィン２Ａの上下高さ中心位置よりも下方に偏った配置には設定されていない。本実施形態では、入水側および出湯側管体部１１a'，１１a"を除く他の直状管体部１１ａが、フィン２Ａの下縁部寄りに偏った配置とされている。入水側および出湯側管体部１１a',１１a"の中心からフィン２Ａの上縁部２１ａおよび下縁部２２ａのそれぞれまでの寸法Ｌ５，Ｌ６は、Ｌ５≦Ｌ６の関係にある。図面では、入水側および出湯側管体部１１a',１１a"の高さが同一とされているが、これらの高さは異なっていてもよい。なお、バーナ５は、直状管体部１１ａ，１１ｂと同方向に延びた平面視細長矩形状の火炎形成のための炎孔部を有している。   In the hot water device WH2 shown in FIG. 8, among the plurality of straight tube portions 11a of the heat transfer tube T1, the water inlet side tube portion 11a ′ closest to the water inlet 15a and the left end closest to the hot water outlet 16a. The hot water side tubular body portion 11a "is not set to be disposed below the center position of the vertical height of the fin 2A. In this embodiment, the incoming water side and outgoing hot water side tube portions 11a ', 11a" The other straight tubular body portions 11a are arranged so as to be biased toward the lower edge portions of the fins 2A. The dimensions L5 and L6 from the center of the inlet and outlet tube portions 11a 'and 11a "to the upper edge portion 21a and the lower edge portion 22a of the fin 2A have a relationship of L5≤L6. The heights of the side and tapping side tube parts 11a ′ and 11a ″ are the same, but these heights may be different. In addition, the burner 5 has a flame hole portion for forming a flame having an elongated rectangular shape in a plan view extending in the same direction as the straight tube portions 11a and 11b.

本実施形態によれば、次のような作用が得られる。   According to this embodiment, the following operation is obtained.

まず、入水側管体部１１a'は、非加熱の湯水供給を受ける部分であるために、複数の直状管体部１１ａのうち、最も温度が低く、本来的には、最も吸熱効果が高い領域であるといえる。これに対し、入水側管体部１１a'をフィン２Ａの下縁部２２ａ寄りに偏らない配置とされていれば、入水側管体部１１a'の近傍におけるフィン２Ａの下縁部２２ａ寄り領域（吸熱効果が高い領域）の面積が大きくなり、吸熱量を多くすることができる。したがって、熱交換効率を高める上で好ましい。また、入水側管体部１１a'およびその周辺部が低温のままであると、その周辺部にドレインが発生する虞があるが、この部分については前記したように吸熱量を多くできる結果、温度が高くなるために、ドレインが発生し難くなる効果も得られる。   First, since the inflow side pipe part 11a 'is a part that receives unheated hot water supply, the temperature is the lowest among the plurality of straight pipe parts 11a, and the heat absorption effect is essentially the highest. It can be said that it is an area. On the other hand, if the inflow side tube portion 11a ′ is arranged so as not to be biased toward the lower edge portion 22a of the fin 2A, the region near the lower edge portion 22a of the fin 2A in the vicinity of the inflow side tube portion 11a ′ ( The area of the region having a high endothermic effect) is increased, and the amount of heat absorption can be increased. Therefore, it is preferable for increasing the heat exchange efficiency. Further, if the water inlet side tube portion 11a ′ and its peripheral portion are kept at a low temperature, there is a risk that a drain may be generated in the peripheral portion. Therefore, an effect of making it difficult for the drain to be generated can be obtained.

次いで、出湯側管体部１１a"について述べると、この出湯側管体部１１a"内を流れる湯水は、複数の出湯側管体部１１a"を経由してきたものであるため高温である。したがって、出湯側管体部１１a"内において湯水が沸騰する虞がある。これに対し、本実施形態では、出湯側管体部１１a"がフィン２Ａの下縁部２２ａ寄りには配置されておらず、出湯側管体部１１a"をバーナ５から遠ざけた配置とすることができるために、燃焼ガスによる出湯側管体部１１a"の加熱量を少なめとし、湯水が沸騰することを好適に防止することが可能となる。   Next, the hot water side tubular body portion 11a "will be described. The hot water flowing in the hot water side tubular body portion 11a" passes through the plurality of hot water side tubular body portions 11a "and is therefore at a high temperature. There is a risk that the hot water will boil in the hot water side pipe body 11a ". On the other hand, in this embodiment, the hot water side pipe body part 11a "is not arranged near the lower edge part 22a of the fin 2A, and the hot water side pipe body part 11a" is arranged away from the burner 5. Therefore, it is possible to reduce the amount of heating of the tapping side tube portion 11a "by the combustion gas, and to suitably prevent boiling of the hot water.

図９に示す温水装置ＷＨ３においては、１次熱交換器ＨＥ１および２次熱交換器ＨＥ２が、１缶２回路には構成されておらず、一系統のみの給湯機能を備えたものとして構成されている。本発明は、このような構成の温水装置として構成することも可能である。   In the hot water apparatus WH3 shown in FIG. 9, the primary heat exchanger HE1 and the secondary heat exchanger HE2 are not configured in a single can / two circuit, but are configured to have a hot water supply function of only one system. ing. The present invention can also be configured as a hot water apparatus having such a configuration.

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。   The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the hot water device according to the present invention can be variously modified within the scope intended by the present invention.

図８に示した実施形態から理解されるように、本発明では、必ずしも複数の直状管体部の全てが加熱用気体流れ方向の上流側に偏った配置とされていなくてもよく、一部の直状管体部については、加熱用気体流れ方向の上流側には偏っていない構成とすることが可能である。少なくとも半数以上の直状管体部が、加熱用気体流れ方向の上流側に偏った構成とされていれば、本発明の意図する効果が得られる。   As can be understood from the embodiment shown in FIG. 8, in the present invention, not all of the plurality of straight tubular body portions are necessarily arranged in the upstream side in the heating gas flow direction. The straight tubular portion of the portion may be configured not to be biased upstream in the heating gas flow direction. The effect intended by the present invention can be obtained if at least half or more of the straight tube portions are biased to the upstream side in the heating gas flow direction.

上述の実施形態では、バーナの上方に１次熱交換器が設けられて、燃焼ガスが１次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１次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。この場合、フィンの上縁部が、本発明でいう上流側縁部に相当し、下縁部が下流側縁部に相当する。したがって、この場合には、伝熱管の直状管体部は、フィンの上縁部寄りに偏った配置とされる。   In the above-described embodiment, a primary heat exchanger is provided above the burner, and the combustion gas advances from the lower side to the upper side of the primary heat exchanger. On the contrary, it is also possible to adopt a reverse combustion method in which a primary heat exchanger is provided below the burner so that the combustion gas proceeds from the top to the bottom. In this case, the upper edge portion of the fin corresponds to the upstream edge portion in the present invention, and the lower edge portion corresponds to the downstream edge portion. Therefore, in this case, the straight tube body portion of the heat transfer tube is arranged so as to be biased toward the upper edge portion of the fin.

本発明に係る熱交換器のフィンについては、他の一般の熱交換器のフィンと同様に、加熱用気体との接触度合いを高めて熱交換効率の向上を図るべく、切り起こし部やバーリング加工孔を形成するといった手段を適宜採用することが可能である。本発明に係る熱交換器は、顕熱回収用に好適であるものの、顕熱回収用であるか潜熱回収用であるかといった区別も問うものではない。このため、熱交換器の一対の接続用フランジのうち、たとえば上縁部寄りの接続用フランジは、２次熱交換器との接続に利用されることに代えて、排気集合筒などの他の機器または部材と接続されてもよい。本発明でいう加熱用気体としては、バーナを利用して発生させた燃焼ガスに限らず、たとえば燃料電池やガスエンジンなどから排出される高温の排ガスを利用することもできる。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。   As for the fins of the heat exchanger according to the present invention, like the fins of other general heat exchangers, in order to increase the degree of contact with the heating gas and improve the heat exchange efficiency, the cut-raised portion and the burring process It is possible to appropriately adopt means such as forming a hole. Although the heat exchanger according to the present invention is suitable for sensible heat recovery, there is no need to distinguish between sensible heat recovery and latent heat recovery. For this reason, of the pair of connection flanges of the heat exchanger, for example, the connection flange closer to the upper edge is used for connection to the secondary heat exchanger, and other exhaust manifolds and the like are used. It may be connected to a device or member. The heating gas referred to in the present invention is not limited to the combustion gas generated using a burner, and high-temperature exhaust gas discharged from, for example, a fuel cell or a gas engine can also be used. The hot water device as used in the present invention means a device having a function of generating hot water, and is used for various types of hot water supply devices for general hot water supply, bath hot water supply, heating, snow melting, and the like, and hot water supply. Widely includes equipment for producing hot water.

ＷＨ１〜ＷＨ３ 温水装置
ＨＥ１ １次熱交換器（本発明に係る熱交換器）
ＨＥ２ ２次熱交換器
Ｔ１ 第１の伝熱管
Ｔ２ 第２の伝熱管
Ｓａ，Ｓｂ 第１および第２のスペース
２Ａ，２Ｂ フィン（第１および第２のフィン）
３ 仕切部材
４ 補助機器
６ 缶体
１１ａ，１１ｂ 直状管体部
１１a' 入水側管体部
１１a" 出湯側管体部
２１ａ，２１ｂ 上縁部
２２ａ，２２ｂ 下縁部
６０ａ〜６０ｂ 側壁（缶体の）
６１ａ，６１ｂ 接続用フランジ（缶体の） WH1 to WH3 water heater HE1 primary heat exchanger (heat exchanger according to the present invention)
HE2 Secondary heat exchanger T1 First heat transfer tube T2 Second heat transfer tube Sa, Sb First and second spaces 2A, 2B Fins (first and second fins)
3 Partition member 4 Auxiliary device 6 Can body 11a, 11b Straight tube body portion 11a 'Inlet side tube body portion 11a "Outlet side tube body portions 21a, 21b Upper edge portions 22a, 22b Lower edge portions 60a-60b Side walls (can bodies of)
61a, 61b Flange for connection (can body)

Claims (5)

枠状または筒状の側壁の内側を上下高さ方向に加熱用気体が通過するように設定され、かつ前記側壁の上下両端部から略水平方向に突出して加熱用気体流れ方向の上流側ならびに下流側に位置する一対の接続用フランジを有する缶体と、
この缶体内に配され、かつ上縁部および下縁部のうち、一方が加熱用気体流れ方向の上流側に位置する上流側縁部とされ、他方が下流側縁部とされているプレート状のフィンと、
このフィンに貫通する複数の直状管体部を有し、かつこれら複数の直状管体部は、これらの両端部が前記缶体の側壁に貫通して支持されるようにして前記フィンの横幅方向に並んだ状態で前記缶体内に配されているとともに、前記複数の直状管体部の端部どうしが前記缶体の外部に位置する連結用管体部を介して繋げられた構成とされている伝熱管と、
この伝熱管と加熱用気体との熱交換処理に関連する所定の物理量の検出もしくは凍結防止用の加熱を行なうための補助機器と、
を備えている、熱交換器であって、
前記複数の直状管体部の列は、前記フィンの上下高さ方向に単段で設けられ、かつ前記複数の直状管体部のうち、半数以上の直状管体部は、前記フィンの上下高さ方向の中心位置よりも前記上流側縁部寄りに偏った配置とされており、
前記連結用管体部は、前記缶体の側壁の上下高さ方向中心位置よりも前記上流側の接続用フランジ寄りに偏った配置とされていることにより、前記連結用管体部と前記下流側の接続用フランジとの間に形成された第１のスペースは、前記連結用管体部と前記上流側の接続用フランジとの間に形成された第２のスペースよりも上下幅が大きくされており、
前記補助機器は、前記第１のスペースに位置するようにして前記缶体の側壁に取り付けられていることを特徴とする、熱交換器。 It is set so that the heating gas passes through the inside of the frame-like or cylindrical side wall in the vertical height direction, and protrudes in the substantially horizontal direction from the upper and lower ends of the side wall, and upstream and downstream in the heating gas flow direction. A can body having a pair of connecting flanges located on the side;
Plate shape in which one of the upper and lower edges is an upstream edge located on the upstream side in the heating gas flow direction, and the other is a downstream edge. With fins,
The fins have a plurality of straight tube portions penetrating through the fins, and the plurality of straight tube portions are formed so that both end portions thereof are supported by penetrating the side walls of the can body. Arranged in the can body in a state of being arranged in the widthwise direction, and the ends of the plurality of straight tubular body portions are connected to each other via connecting tubular body portions located outside the can body A heat transfer tube,
Auxiliary equipment for detecting a predetermined physical quantity related to heat exchange processing between the heat transfer tube and the heating gas or heating for freezing prevention,
A heat exchanger comprising:
The rows of the plurality of straight tube portions are provided in a single stage in the vertical height direction of the fin, and more than half of the plurality of straight tube portions are the fins. It is arranged to be biased closer to the upstream edge than the center position in the vertical height direction of
The connecting tube part is arranged closer to the connecting flange on the upstream side than the center position in the vertical height direction of the side wall of the can, whereby the connecting tube part and the downstream part are arranged. The first space formed between the connecting flange on the side and the vertical space is made larger than the second space formed between the connecting tube portion and the upstream connecting flange. And
The auxiliary device is attached to a side wall of the can body so as to be located in the first space. 請求項１に記載の熱交換器であって、
前記複数の直状管体部の全てが、前記フィンの上下高さ方向の中心位置よりも前記上流側縁部寄りに偏った配置とされている、熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
A heat exchanger in which all of the plurality of straight tube portions are arranged closer to the upstream edge than the center position in the vertical height direction of the fin. 請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記伝熱管として、１つの缶体内に水平方向に並んで収容され、かつ入水口および出湯口を個々に有する第１および第２の伝熱管を備えているとともに、前記フィンとして、前記第１および第２の伝熱管に対応する第１および第２のフィンを備えており、
前記第１および第２のフィンは、これらの間に仕切部材を挿入するための隙間を形成するように隣接しており、かつ前記仕切部材は、前記第１および第２のフィンが温度変化に伴って膨張または収縮したときに、この変形に対応して弾性変形可能である、熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
As the heat transfer pipe, the first and second heat transfer pipes, which are housed side by side in a horizontal direction in a single can and have a water inlet and a water outlet, respectively, are used as the fins. Comprising first and second fins corresponding to the second heat transfer tubes;
The first and second fins are adjacent to each other so as to form a gap for inserting the partition member therebetween, and the partition member is configured such that the first and second fins change in temperature. A heat exchanger that is elastically deformable in response to this deformation when expanded or contracted. 請求項１ないし３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。   A hot water apparatus comprising the heat exchanger according to any one of claims 1 to 3. 請求項４に記載の温水装置であって、
前記熱交換器は、１次熱交換器とされ、
この１次熱交換器によって熱回収を終えた後の加熱用気体からさらに熱回収を行なうための伝熱管およびこの伝熱管を内部に収容するケースを有する２次熱交換器を、さらに備えており、
この２次熱交換器のケースは、前記缶体の前記下流側の接続用フランジよりも前記缶体の前方に突出するようにして前記下流側の接続用フランジに取り付けられている、温水装置。 The hot water device according to claim 4,
The heat exchanger is a primary heat exchanger;
A heat exchanger tube for further recovering heat from the heating gas after the heat recovery by the primary heat exchanger, and a secondary heat exchanger having a case for accommodating the heat exchanger tube therein; ,
The case of the secondary heat exchanger is a hot water device attached to the downstream connection flange so as to protrude forward of the can body from the downstream connection flange of the can body.

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