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JP2016121811A - Heat exchanger and water heater with the same - Google Patents

Heat exchanger and water heater with the same Download PDF

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JP2016121811A
JP2016121811A JP2014259946A JP2014259946A JP2016121811A JP 2016121811 A JP2016121811 A JP 2016121811A JP 2014259946 A JP2014259946 A JP 2014259946A JP 2014259946 A JP2014259946 A JP 2014259946A JP 2016121811 A JP2016121811 A JP 2016121811A
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Japan
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air supply
heat exchanger
heat
heat transfer
supply port
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JP2014259946A
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Japanese (ja)
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亘 大下
Wataru Oshita
亘 大下
信宏 竹田
Nobuhiro Takeda
信宏 竹田
健 大東
Takeshi Daito
健 大東
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Noritz Corp
Original Assignee
Noritz Corp
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of eliminating disadvantage that a heat recovery amount by heat transfer pipes near an exhaust port is reduced even if a total number of heat transfer pipes stored in a case is many.SOLUTION: A heat exchanger HE1 has the first and second air supply ports 21A, 21B acting as air supply ports for heater gas arranged at a case 2 storing a plurality of heat transfer pipes 4. The first air supply port 21A is arranged at the opposite position to an exhaust port 22 while holding the plurality of heat transfer pipes 4, the heater gas supplied from the first air supply port 21A into the case 2 can reach to the exhaust port 22 after passing through a substantial entire arrangement region of a plurality of heat transfer pipes 4. The second air supply port 21B is arranged near the exhaust port 22 rather than the first air supply port 21A, the heater gas supplied from the second air supply port 21B into the case 2 can reach the exhaust port 22 after passing a certain arrangement region of a plurality of heat transfer pipes 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃焼ガスなどの加熱用気体から伝熱管を用いて熱回収を行なうタイプの熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。   The present invention relates to a heat exchanger of a type that performs heat recovery from a heating gas such as combustion gas using a heat transfer tube, and a hot water device such as a hot water supply device equipped with the heat exchanger.

本出願人は、温水装置用の熱交換器の具体例として、たとえば特許文献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は、ケース内に複数の伝熱管が配された構成であり、前記ケースの後壁部および前壁部には、加熱用気体の給気口および排気口が設けられている。
このような構成によれば、給気口からケース内に流入した加熱用気体が排気口へ向けて前進する過程において加熱用気体と各伝熱管との間で熱交換がなされ、各伝熱管内を流通する湯水が効率良く加熱される。
The present applicant has previously proposed, for example, one described in Patent Document 1 as a specific example of a heat exchanger for a hot water apparatus. The heat exchanger described in the document has a configuration in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in a case, and a heating gas supply port and an exhaust port are provided on the rear wall portion and the front wall portion of the case. Is provided.
According to such a configuration, heat exchange is performed between the heating gas and each heat transfer tube in the process in which the heating gas flowing into the case from the air supply port advances toward the exhaust port, The hot and cold water that circulates is efficiently heated.

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。   However, the prior art still has room for improvement as described below.

すなわち、温水装置の給湯能力を高めるべく伝熱管の総数を多くした場合、多くの伝熱管のうち、給気口に近い伝熱管に対しては高温の加熱用気体を作用させることができるものの、排気口に近い伝熱管に対しては高温の加熱用気体を作用させることが困難である。給気口からケース内に流入した加熱用気体は、多くの伝熱管に順次作用して前進していく過程においてその温度が低下するからである。このため、ケース内に多くの伝熱管を設けているにも拘わらず、排気口寄りの伝熱管による熱回収量は少なめとなる。このようなことから、従来においては、熱交換器全体としての熱回収量を多くし、熱交換効率を十分に高める上で、未だ改善の余地があった。
なお、排気口寄りの伝熱管による熱回収量を多くするための手段としては、加熱用気体の流路を絞る絞り部をケース内に設け、加熱用気体が排気口寄りの伝熱管に作用する際の流速を速めることが考えられる。ところが、このような手段を採用したとしても、加熱用気体の温度が低下した状態で排気口寄りの伝熱管に加熱用気体が作用するため、やはり熱回収量を十分に高めることは難しい。加えて、排気抵抗が大きくなる不利も発生する。
That is, when the total number of heat transfer tubes is increased in order to increase the hot water supply capacity of the hot water device, among many heat transfer tubes, a high-temperature heating gas can act on the heat transfer tubes close to the air supply port, It is difficult to cause a high-temperature heating gas to act on the heat transfer tube close to the exhaust port. This is because the temperature of the heating gas that has flowed into the case from the air supply port decreases in the process of sequentially acting on many heat transfer tubes and moving forward. For this reason, although many heat transfer tubes are provided in the case, the amount of heat recovered by the heat transfer tubes closer to the exhaust port becomes smaller. For this reason, conventionally, there is still room for improvement in increasing the heat recovery amount of the entire heat exchanger and sufficiently increasing the heat exchange efficiency.
As a means for increasing the amount of heat recovered by the heat transfer tube near the exhaust port, a constriction part for restricting the flow path of the heating gas is provided in the case, and the heating gas acts on the heat transfer tube near the exhaust port. It is conceivable to increase the flow velocity at that time. However, even if such a means is adopted, it is difficult to sufficiently increase the heat recovery amount because the heating gas acts on the heat transfer tube near the exhaust port while the temperature of the heating gas is lowered. In addition, there is a disadvantage that exhaust resistance increases.

特開2007−333343号公報JP 2007-333343 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、加熱用気体からの熱回収量を多くすべくケース内に収容する伝熱管の総数を多くした場合であっても、排気口寄りの伝熱管による熱回収量が少なくなる不利を解消し、高い熱交換効率を得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 even when the total number of heat transfer tubes accommodated in the case is increased in order to increase the amount of heat recovered from the heating gas. An object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of eliminating the disadvantage that the amount of heat recovered by the heat transfer tube near the exhaust port is reduced and obtaining high heat exchange efficiency, and a hot water device equipped with 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、加熱用気体の給気口および排気口が形成されているケースと、このケース内に収容された複数の伝熱管と、を備えている、熱交換器であって、前記給気口として、第1および第2の給気口が設けられており、前記第
1の給気口は、前記複数の伝熱管を挟んで前記排気口とは反対側の位置に設けられ、前記第1の給気口から前記ケース内に供給された加熱用気体は、前記複数の伝熱管の略全体の配置領域を通過してから前記排気口に到達可能であり、前記第2の給気口は、前記第1の給気口よりも前記排気口寄りの位置に設けられ、前記第2の給気口から前記ケース内に供給された加熱用気体は、前記複数の伝熱管の一部の配置領域を通過してから前記排気口に到達可能とされていることを特徴としている。
The heat exchanger provided by the first aspect of the present invention includes a case in which an air supply port and an exhaust port for a heating gas are formed, and a plurality of heat transfer tubes accommodated in the case. The heat exchanger is provided with first and second air supply ports as the air supply ports, and the first air supply ports are arranged on the exhaust port with the plurality of heat transfer tubes interposed therebetween. And the heating gas supplied into the case from the first air supply port passes through the substantially entire arrangement region of the plurality of heat transfer tubes and then enters the exhaust port. The second air supply port is provided at a position closer to the exhaust port than the first air supply port, and is used for heating supplied into the case from the second air supply port. The gas is allowed to reach the exhaust port after passing through a partial arrangement region of the plurality of heat transfer tubes. It is set to.

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、第1の給気口は、従来技術においてケースに設けられていた給気口に相当し、この第1の給気口からケース内に供給された加熱用気体は、排気口に向けて前進する過程において複数の伝熱管の略全体に順次作用する。このため、本来ならば、複数の伝熱管の総数が多いような場合には、排気口に近い部分における加熱用気体の温度は低いものとなる。これに対し、本発明によれば、第1の給気口よりも排気口に近い位置において、ケース内には第2の給気口からも加熱用気体を供給することが可能であるため、排気口寄りの伝熱管に対しては、高温または比較的高温の加熱用気体を作用させることが可能となる。その結果、排気口寄りの伝熱管に低温の加熱用気体のみが作用していた従来技術と比較とすると、その部分における熱回収量を多くし、熱交換器全体の熱交換効率を高めることができる。
このように、熱交換効率を高めることができれば、伝熱管の総数を従来技術よりも少なくし、熱交換器全体の小型化ならびに製造コストの低減化を図ることも可能となる。
According to such a configuration, the following effects can be obtained.
That is, the first air supply port corresponds to the air supply port provided in the case in the prior art, and the heating gas supplied from the first air supply port into the case is directed toward the exhaust port. In the process of moving forward, it acts on almost all of the plurality of heat transfer tubes sequentially. For this reason, originally, when the total number of the plurality of heat transfer tubes is large, the temperature of the heating gas in the portion close to the exhaust port is low. On the other hand, according to the present invention, the heating gas can be supplied from the second air supply port into the case at a position closer to the exhaust port than the first air supply port. A high-temperature or relatively high-temperature heating gas can be applied to the heat transfer tube near the exhaust port. As a result, compared to the conventional technology in which only the low-temperature heating gas is acting on the heat transfer tube near the exhaust port, the amount of heat recovery in that part can be increased and the heat exchange efficiency of the entire heat exchanger can be improved. it can.
Thus, if the heat exchange efficiency can be increased, the total number of heat transfer tubes can be reduced as compared with the prior art, and the entire heat exchanger can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced.

本発明において、好ましくは、前記第2の給気口の開口面積は、前記第1の給気口の開口面積以下とされている。   In the present invention, it is preferable that an opening area of the second air supply port is equal to or smaller than an opening area of the first air supply port.

このような構成によれば、第1の給気口からケース内に流入する加熱用気体の量流が不足気味になるといったことを解消し、複数の伝熱管の全体に加熱用気体を効率よく作用させる上で、より好ましいものとなる。   According to such a configuration, it is solved that the amount of the heating gas flowing into the case from the first air supply port becomes insufficient, and the heating gas is efficiently supplied to the entirety of the plurality of heat transfer tubes. In terms of action, it is more preferable.

本発明において、好ましくは、前記複数の伝熱管は、それぞれが湯水流入出用のヘッダに接続されていることによって湯水の流入出が個別に行なわれる第1および第2の熱交換部を構成しており、これら第1および第2の熱交換部は、前記第1の給気口から前記排気口に到る加熱用気体の流れ方向に並んだ配置に設けられている。   In the present invention, it is preferable that the plurality of heat transfer tubes constitute first and second heat exchanging sections in which hot water flows in and out individually by being connected to a header for flowing in and out of hot water. These first and second heat exchanging portions are provided in an arrangement lined up in the flow direction of the heating gas from the first air supply port to the exhaust port.

このような構成によれば、第1および第2の熱交換部のそれぞれに個別に湯水を流通させつつ、これら第1および第2の熱交換部の双方に対して加熱用気体を効率よく作用させ、湯水加熱を効率良く行なわせることができる。   According to such a configuration, the hot gas efficiently acts on both of the first and second heat exchange units while flowing hot water individually to each of the first and second heat exchange units. And hot water heating can be performed efficiently.

本発明において、好ましくは、前記第2の給気口は、前記第1および第2の熱交換部の相互間の隙間領域に向けて加熱用気体を供給可能に設けられている。   In the present invention, preferably, the second air supply port is provided so as to be able to supply a heating gas toward a gap region between the first and second heat exchange portions.

このような構成によれば、第2の給気口からケース内に流入させた加熱用気体を、第2の熱交換部の全体または略全体に対して適切に作用させることができる。   According to such a configuration, the heating gas that has flowed into the case from the second air supply port can be appropriately applied to the entire or substantially entire second heat exchange section.

本発明において、好ましくは、前記第1および第2の熱交換部のそれぞれは、サイズが相違する複数の螺旋状伝熱管が略同心の重ね巻き状に配された構成とされている。   In the present invention, preferably, each of the first and second heat exchange units has a configuration in which a plurality of spiral heat transfer tubes having different sizes are arranged in a substantially concentric wrapping manner.

このような構成によれば、第1および第2の熱交換部のそれぞれを構成する螺旋状伝熱管のサイズ(巻き径または巻き幅)の大型化を抑制しつつ、複数の伝熱管の全体の伝熱面積を大きくし、全体の製造コストを低減することができる。複数の伝熱管の全体の伝熱面積を大きくするための手段としては、たとえば特許文献1に記載されたような複数の螺旋
状伝熱管の重ね巻き数を多くすることが考えられるが、このような手段を採用した場合には、螺旋状伝熱管のサイズ(巻き径または巻き幅)が相当に大きくなり、その製造コストが高価となる。螺旋状伝熱管は、サイズが大きくなるほどその製造コストが高価となる。これに対し、前記構成によれば、螺旋状伝熱管の大型化を抑制し、製造コストを抑制するのに好ましいものとなる。なお、螺旋状伝熱管は、たとえば直状伝熱管と比較すると、伝熱管の本数を少なくしつつ伝熱管全体の伝熱面積を大きくする上で有利である。
According to such a structure, while suppressing the enlargement of the size (winding diameter or winding width) of the helical heat transfer tube constituting each of the first and second heat exchange units, the entire heat transfer tubes The heat transfer area can be increased and the overall manufacturing cost can be reduced. As a means for increasing the entire heat transfer area of the plurality of heat transfer tubes, for example, it is conceivable to increase the number of lap windings of the plurality of spiral heat transfer tubes as described in Patent Document 1, for example. When such a means is employed, the size (winding diameter or winding width) of the spiral heat transfer tube is considerably increased, and the manufacturing cost is increased. The manufacturing cost of the spiral heat transfer tube increases as the size increases. On the other hand, according to the said structure, it becomes a preferable thing to suppress the enlargement of a helical heat exchanger tube and to suppress manufacturing cost. Note that the helical heat transfer tube is advantageous in increasing the heat transfer area of the entire heat transfer tube while reducing the number of heat transfer tubes, for example, as compared with a straight heat transfer tube.

本発明の第2の側面により提供される温水装置は、加熱用気体から顕熱を回収して湯水加熱を行なうための1次熱交換器と、1次熱交換器を通過した後の加熱用気体から潜熱を回収して湯水加熱を行なうための2次熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記2次熱交換器として、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おり、前記1次熱交換器を通過した後の加熱用気体は、前記2次熱交換器の前記第1および第2の給気口に流入するように構成されていることを特徴としている。   The hot water device provided by the second aspect of the present invention is a primary heat exchanger for recovering sensible heat from a heating gas to perform hot water heating, and for heating after passing through the primary heat exchanger. A hot water apparatus comprising a secondary heat exchanger for recovering latent heat from a gas and performing hot water heating, provided as the secondary heat exchanger according to the first aspect of the present invention. A heat exchanger is used, and the heating gas after passing through the primary heat exchanger is configured to flow into the first and second air supply ports of the secondary heat exchanger. It is characterized by being.

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、2次熱交換器による潜熱回収量を多くし、温水装置全体の熱交換効率を高くすることが可能である。   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, the amount of latent heat recovered by the secondary heat exchanger can be increased, and the entire hot water apparatus It is possible to increase the heat exchange efficiency.

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.

本発明に係る温水装置の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the hot water apparatus which concerns on this invention. (a)は、図1に示す温水装置に用いられている2次熱交換器の平面断面図であり、(b)は、(a)のIIb−IIb断面図である。(A) is a plane sectional view of the secondary heat exchanger used for the hot water apparatus shown in Drawing 1, and (b) is a IIb-IIb sectional view of (a). 本発明に係る温水装置の他の例を示す要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing which shows the other example of the hot water apparatus which concerns on this invention. (a)は、本発明に係る熱交換器の他の例を示す側面断面図であり、(b)は、(a)のIVb−IVb断面図である。(A) is side sectional drawing which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention, (b) is IVb-IVb sectional drawing of (a). 本発明に係る熱交換器の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the heat exchanger which concerns on this invention. (a)は、本発明に係る熱交換器の他の例を示す平面断面図である。(A) is a plane sectional view showing other examples of the heat exchanger concerning the present invention. 本発明に係る熱交換器の他の例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the other example of the heat exchanger 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に示す温水装置WH1は、給湯装置として構成されており、全体の基本的な構成は、特許文献1に記載された給湯装置と同様である。したがって、全体の基本的な構成については簡単に説明する。
この温水装置WH1は、ファン31、燃焼器3、1次熱交換器1、および2次熱交換器HE1を備えている。
2次熱交換器HE1は、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。1次熱交換器1は、本発明が適用された熱交換器には相当しない。
The hot water device WH1 shown in FIG. 1 is configured as a hot water supply device, and the overall basic configuration is the same as that of the hot water supply device described in Patent Document 1. Therefore, the overall basic configuration will be briefly described.
The hot water device WH1 includes a fan 31, a combustor 3, a primary heat exchanger 1, and a secondary heat exchanger HE1.
The secondary heat exchanger HE1 corresponds to an example of a heat exchanger to which the present invention is applied. The primary heat exchanger 1 does not correspond to a heat exchanger to which the present invention is applied.

燃焼器3は、たとえばガスバーナであり、バーナケース30内に配されている。バーナケース30内には、ファン31から燃焼用空気が上向きに供給される。1次熱交換器1は、燃焼器3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11が缶体13内に配された構成である。   The combustor 3 is a gas burner, for example, and is disposed in the burner case 30. Combustion air is supplied upward from the fan 31 into the burner case 30. The primary heat exchanger 1 is for recovering sensible heat from the combustion gas generated by the combustor 3. For example, the heat exchanger tube 11 having a plurality of fins 12 is arranged in the can body 13. is there.

2次熱交換器HE1は、1次熱交換器1によって顕熱が回収された燃焼ガスからさらに潜熱を回収するためのものであり、缶体13上に補助缶体5(集合筒)を介して載設され
ている。この2次熱交換器HE1は、ケース2、およびこのケース2内に配された複数の伝熱管4を備えている。複数の伝熱管4は、ケース2の前後幅方向に隙間29を介して並んだ第1および第2の熱交換部H1,H2を構成している。
The secondary heat exchanger HE1 is for recovering latent heat from the combustion gas whose sensible heat has been recovered by the primary heat exchanger 1, and is disposed on the can body 13 via the auxiliary can body 5 (collecting cylinder). It is installed. The secondary heat exchanger HE1 includes a case 2 and a plurality of heat transfer tubes 4 arranged in the case 2. The plurality of heat transfer tubes 4 constitute first and second heat exchange portions H1 and H2 arranged in the front-rear width direction of the case 2 with a gap 29 therebetween.

より具体的には、図2によく表われているように、各伝熱管4は、平面視略矩形状または略長円状などに形成された螺旋状伝熱管であり、第1および第2の熱交換部H1,H2のそれぞれは、サイズが異なる複数の螺旋状伝熱管4が略同心の重ね巻き状に配された構成(螺旋状伝熱管重ね巻き構造部)である。複数の螺旋状伝熱管4は、ケース2の左右横幅方向の幅が前後方向の幅よりも長くされた横長状の向きとされており、それらの両端部は、ケース2の側壁部20dを貫通し、かつ湯水流入用および流出用のヘッダ6A,6Bに連結されている。第1および第2の熱交換部H1,H2には、一対のヘッダ6A,6Bが個々に連結されており、第1および第2の熱交換部H1,H2への湯水の流入および流出は、個別に行なうことが可能とされている。ただし、2つの湯水流入用のヘッダ6Aに対しては、湯水供給管90を流れてくる湯水が分岐して供給され、第1および第2の熱交換部H1,H2には、非加熱状態の同一温度の湯水が流入するようになっている。一方、2つの湯水流出用のヘッダ6Bのそれぞれから出湯した湯水は、出湯管91に合流し、それらの湯水が混合された状態で所望の給湯先に供給されるように構成されている。   More specifically, as clearly shown in FIG. 2, each heat transfer tube 4 is a spiral heat transfer tube formed in a substantially rectangular shape or a substantially oval shape in plan view, and the first and second Each of the heat exchanging portions H1 and H2 has a configuration in which a plurality of spiral heat transfer tubes 4 of different sizes are arranged in a substantially concentric lap shape (spiral heat transfer tube lap winding structure portion). The plurality of spiral heat transfer tubes 4 have a horizontally long direction in which the width in the left-right horizontal width direction of the case 2 is longer than the width in the front-rear direction, and both end portions thereof penetrate the side wall portion 20 d of the case 2. And connected to the header 6A, 6B for inflow and outflow of hot water. A pair of headers 6A and 6B are individually connected to the first and second heat exchanging parts H1 and H2, and the inflow and outflow of hot water to the first and second heat exchanging parts H1 and H2 are as follows: It can be done individually. However, hot water flowing through the hot water supply pipe 90 is branched and supplied to the two hot water inflow headers 6A, and the first and second heat exchanging portions H1 and H2 are not heated. Hot water of the same temperature flows in. On the other hand, the hot water discharged from each of the two hot water outflow headers 6B merges into the hot water discharge pipe 91, and is supplied to a desired hot water supply destination in a state where the hot water is mixed.

ケース2は、略直方体状であり、その底壁部20cには、第1および第2の給気口21A,21Bが設けられている。図1に示すように、補助缶体5には、これら第1および第2の給気口21A,21Bへの燃焼ガスの通過を許容する2つの開口部50a,50bが設けられている。ケース2の前壁部20aには、排気口22が設けられている。
第1の給気口21Aは、第1および第2の熱交換部H1,H2よりもケース2の後部側(図1の右側、図2(a)の上側)に設けられており、この第1の給気口21Aからケース2内に流入した燃焼ガスは、第1および第2の熱交換部H1,H2の双方を通過して排気口22に到る。これに対し、第2の給気口21Bは、第1および第2の熱交換部H1,H2の相互間の隙間29に向けて開口しており、この第2の給気口21Bからケース2内に流入した燃焼ガスは、第2の熱交換部H2を通過して排気口22に到る。第1の熱交換部H1は通過しない。第1および第2の給気口21A,21Bのそれぞれの開口面積A1,A2は、A1≧A2 の関係とされている。好ましくは、隙間29の幅Laと、第2の給気口21Bの幅Lbとは、La≧Lb の関係とされている。
The case 2 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and first and second air supply ports 21A and 21B are provided in the bottom wall portion 20c. As shown in FIG. 1, the auxiliary can 5 is provided with two openings 50a and 50b that allow passage of combustion gas to the first and second air supply ports 21A and 21B. An exhaust port 22 is provided in the front wall portion 20 a of the case 2.
The first air supply port 21A is provided on the rear side of the case 2 (the right side in FIG. 1 and the upper side in FIG. 2A) with respect to the first and second heat exchange portions H1 and H2. The combustion gas that has flowed into the case 2 from the first air supply port 21A passes through both the first and second heat exchange portions H1 and H2 and reaches the exhaust port 22. On the other hand, the second air supply port 21B opens toward the gap 29 between the first and second heat exchange portions H1 and H2, and the case 2 is connected to the second air supply port 21B. The combustion gas that has flowed into the exhaust gas passes through the second heat exchange part H2 and reaches the exhaust port 22. The 1st heat exchange part H1 does not pass. The opening areas A1 and A2 of the first and second air supply ports 21A and 21B have a relationship of A1 ≧ A2. Preferably, the width La of the gap 29 and the width Lb of the second air supply port 21B have a relationship of La ≧ Lb.

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、燃焼器3により発生された燃焼ガスは、1次熱交換器1を通過した後に、2次熱交換器HE1のケース2内に第1および第2の給気口21A,21Bの双方から流入する。第1の給気口21Aからケース2内に流入した燃焼ガスは、既述したように、第1および第2の熱交換部H1,H2を順次通過していく。このため、第1の熱交換部H1に対しては比較的高温状態の燃焼ガスが作用し、第1の熱交換部H1を構成する螺旋状伝熱管4(螺旋状伝熱管4内を流通する湯水)と燃焼ガスとの温度差を大きくすることができる。ここで、2つの物質間の伝達熱量は、それらの温度差に比例する。したがって、燃焼ガスからの第1の熱交換部H1による熱回収量を多くすることが可能である。   First, the combustion gas generated by the combustor 3 passes through the primary heat exchanger 1 and then enters the case 2 of the secondary heat exchanger HE1 from both the first and second air supply ports 21A and 21B. Inflow. The combustion gas that has flowed into the case 2 from the first air supply port 21A sequentially passes through the first and second heat exchanging units H1 and H2, as described above. For this reason, the combustion gas in a relatively high temperature acts on the first heat exchanging part H1, and the helical heat transfer tube 4 (circulating in the helical heat transfer pipe 4) constituting the first heat exchanging part H1. The temperature difference between the hot water and the combustion gas can be increased. Here, the amount of heat transferred between the two materials is proportional to the temperature difference between them. Therefore, it is possible to increase the amount of heat recovered from the combustion gas by the first heat exchange unit H1.

一方、第2の給気口21Bからケース2内に流入した燃焼ガスは、第2の熱交換部H2に直ちに作用することとなる。その際、この燃焼ガスは、第1の給気口21Aから第1の熱交換部H1を通過してきた他の燃焼ガスと混合した状態で第2の給気口21Bに作用するものの、第2の給気口21Bからケース2内に流入した燃焼ガスは、潜熱回収が未だ行なわれていない比較的高温の燃焼ガスである。このため、第2の熱交換部H2に対しても、第1の熱交換部H1に対するのと同様に、比較的高温の燃焼ガスを作用させ、第2の熱交換部H2による熱回収量を多くすることが可能となる。本実施形態とは異なり、第1の
給気口21Aのみからケース2内に燃焼ガスを流入させた場合には、この燃焼ガスが第2の熱交換部H2に到達するころには、その温度がかなり低下することとなり、第2の熱交換部H2における熱回収量が相当に少なくなる虞がある。これに対し、本実施形態によれば、そのような虞を適切に解消し、2次熱交換器HE1の全体の熱交換効率を高めることが可能である。
On the other hand, the combustion gas flowing into the case 2 from the second air supply port 21B immediately acts on the second heat exchange part H2. At this time, the combustion gas acts on the second air supply port 21B in a state of being mixed with other combustion gas that has passed through the first heat exchange section H1 from the first air supply port 21A, The combustion gas that has flowed into the case 2 from the air supply port 21B is a relatively high-temperature combustion gas that has not yet been subjected to latent heat recovery. For this reason, as with the first heat exchange unit H1, a relatively high-temperature combustion gas is applied to the second heat exchange unit H2, and the amount of heat recovered by the second heat exchange unit H2 is increased. A lot can be done. Unlike this embodiment, when the combustion gas is caused to flow into the case 2 only from the first air supply port 21A, when the combustion gas reaches the second heat exchange section H2, the temperature is increased. Significantly decreases, and the amount of heat recovered in the second heat exchanging portion H2 may be considerably reduced. On the other hand, according to this embodiment, it is possible to appropriately eliminate such a concern and increase the overall heat exchange efficiency of the secondary heat exchanger HE1.

第2の給気口21Bの開口面積A2は、第1の給気口21Aの開口面積A1以下とされているため、第2の給気口21Bからケース2内に過度に多くの燃焼ガスが流入することを防止することができる。これは、第1の給気口21Aから第1の熱交換部H1に到る燃焼ガスの流量が不足気味になることを防止し、第1および第2の熱交換部H1,H2のそれぞれに燃焼ガスを適切な流量および温度で作用させる上で好ましい。また、第2の給気口21Bは、第1および第2の熱交換部H1,H2の相互間に形成された隙間29に向けて燃焼ガスを流入させるように設けられているために、第2の給気口21Bを通過した直後の燃焼ガスが、螺旋状伝熱管4に衝突してケース2の上方側にそれ以上進行し難くなるといったことを防止することが可能となる。これは、第2の給気口21Bからケース2内に流入した比較的高温の燃焼ガスを、第2の熱交換部H2の広い領域に対して効率良く作用させる上で好ましい。   Since the opening area A2 of the second air supply port 21B is set to be equal to or smaller than the opening area A1 of the first air supply port 21A, an excessive amount of combustion gas is introduced into the case 2 from the second air supply port 21B. Inflow can be prevented. This prevents the flow rate of the combustion gas from the first air supply port 21A to the first heat exchanging portion H1 from becoming insufficient, and the first and second heat exchanging portions H1 and H2 respectively. It is preferable for the combustion gas to act at an appropriate flow rate and temperature. Further, since the second air supply port 21B is provided so as to allow the combustion gas to flow toward the gap 29 formed between the first and second heat exchange portions H1 and H2, It is possible to prevent the combustion gas immediately after passing through the second air supply port 21 </ b> B from colliding with the spiral heat transfer tube 4 and not proceeding further upward on the case 2. This is preferable in that the relatively high-temperature combustion gas that has flowed into the case 2 from the second air supply port 21B acts efficiently on a wide region of the second heat exchange unit H2.

2次熱交換器HE1については、複数の螺旋状伝熱管4のトータルの伝熱面積を大きくして熱回収量を多くするための手段として、前記した螺旋状伝熱管重ね巻き構造部を2つ並べる手段を採用している。ここで、螺旋状伝熱管4は、そのサイズが大きくなるほど製造コストが高価となるのが実情である。これに対し、本実施形態によれば、2つの螺旋状伝熱管重ね巻き構造部を用いていることにより、各螺旋状伝熱管4の大型化が抑制されている。したがって、製造コストの低減化を図ることが可能である。また、本実施形態によれば、既述したように、2次熱交換器HE1の熱交換効率を高めることができるため、その分だけ螺旋状伝熱管4の本数を少なくし、このことによって製造コストの一層の低減化を図ることができる利点も得られる。   As for the secondary heat exchanger HE1, as a means for increasing the total heat transfer area of the plurality of spiral heat transfer tubes 4 and increasing the amount of heat recovery, the two spiral heat transfer tube overlapping winding structures described above are used. Adopting a means of arranging. Here, the actual condition is that the manufacturing cost of the spiral heat transfer tube 4 increases as the size thereof increases. On the other hand, according to this embodiment, the increase in the size of each helical heat transfer tube 4 is suppressed by using two spiral heat transfer tube overlapping winding structures. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost. Further, according to the present embodiment, as described above, since the heat exchange efficiency of the secondary heat exchanger HE1 can be increased, the number of the helical heat transfer tubes 4 is reduced by that amount, thereby producing There is also an advantage that the cost can be further reduced.

図3〜図7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ついては、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。   3 to 7 show other embodiments of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above-described embodiment, and redundant description is omitted.

図3に示す温水装置WH2においては、2次熱交換器HE2のケース2の後壁部20bに第1の給気口21Aが設けられており、かつ補助缶体5は、1次熱交換器1を通過した燃焼ガスの一部を第1の給気口21Aに導くことが可能とされている。このような構成であっても、第1の給気口21Aからケース2内に流入した燃焼ガスを第1および第2の熱交換部H1,H2に順次作用させることが可能である。   In the hot water device WH2 shown in FIG. 3, the first air supply port 21A is provided in the rear wall portion 20b of the case 2 of the secondary heat exchanger HE2, and the auxiliary can 5 is a primary heat exchanger. Part of the combustion gas that has passed through 1 can be guided to the first air supply port 21A. Even with such a configuration, it is possible to cause the combustion gas flowing into the case 2 from the first air supply port 21A to act on the first and second heat exchanging units H1 and H2 sequentially.

図4に示す熱交換器HE3においては、伝熱管4Aとして、蛇行状伝熱管が用いられている。第1および第2の熱交換部H1,H2のそれぞれは、複数の蛇行状伝熱管4Aがケース2の前後幅方向に適当な間隔を隔てて並び、かつ複数の蛇行状伝熱管4Aの両端部が、湯水流入用および流出用のヘッダ6C,6Dに連結された構成とされている。本実施形態の構成は、図1〜図3に示した構成と比較して伝熱管4A(4)の構成を変更したものであるが、このような構成においても、本発明が意図する作用を得ることが可能である。   In the heat exchanger HE3 shown in FIG. 4, a meandering heat transfer tube is used as the heat transfer tube 4A. Each of the first and second heat exchanging parts H1 and H2 includes a plurality of meandering heat transfer tubes 4A arranged at appropriate intervals in the front-rear width direction of the case 2, and both end portions of the plurality of meandering heat transfer tubes 4A. However, it is set as the structure connected with the headers 6C and 6D for hot water inflow and outflow. Although the structure of this embodiment changes the structure of the heat exchanger tube 4A (4) compared with the structure shown in FIGS. 1-3, the effect which this invention intends also in such a structure. It is possible to obtain.

図5に示す熱交換器HE4においては、伝熱管4Bとして、直管状伝熱管が用いられている。複数の直管状伝熱管4Bのうち、一部の複数の直管状伝熱管4Bの両端は、湯水流入用のヘッダ6Eと湯水リターン用のヘッダ6Fとに接続され、かつこれ以外の他の複数の直管状伝熱管4Bの両端は、湯水リターン用のヘッダ6Fと湯水流出用のヘッダ6Gとに接続されている。本発明においては、伝熱管として、図5に示すような直管状伝熱管4
Bを用いた構成とすることも可能である。
以上の実施形態から理解されるように、本発明の熱交換器に用いられる伝熱管の種類は、螺旋状伝熱管に限定されるものではなく、蛇行状伝熱管、直管状伝熱管、あるいはこれら以外の形状または構造の伝熱管を用いることが可能である。
In the heat exchanger HE4 shown in FIG. 5, a straight tubular heat transfer tube is used as the heat transfer tube 4B. Of the plurality of straight tubular heat transfer tubes 4B, both ends of some of the plurality of straight tubular heat transfer tubes 4B are connected to a hot water inflow header 6E and a hot water return header 6F, and other plural other Both ends of the straight tubular heat transfer tube 4B are connected to a header 6F for returning hot water and a header 6G for discharging hot water. In the present invention, as the heat transfer tube, a straight tubular heat transfer tube 4 as shown in FIG.
A configuration using B can also be adopted.
As understood from the above embodiment, the type of the heat transfer tube used in the heat exchanger of the present invention is not limited to the spiral heat transfer tube, but a meandering heat transfer tube, a straight tubular heat transfer tube, or these It is possible to use a heat transfer tube having a shape or structure other than the above.

図6に示す熱交換器HE5においては、ケース2内に複数の螺旋状伝熱管4が収容されているものの、これら複数の螺旋状伝熱管4は、1つの伝熱管重ね巻き構造部を構成しているだけであり、図1および図2の構成とは異なり、2つの伝熱管重ね巻き構造部は構成されていない。換言すると、本発明でいう第1および第2の熱交換部は、本実施形態においては構成されていない。ただし、第1の給気口21Aは、複数の螺旋状伝熱管4よりもケース2の後部側に設けられ、かつ第2の給気口21Bは、最内周の螺旋状伝熱管4の内側空間部に対向するように底壁部20cに設けられている。
本実施形態によれば、複数の螺旋状伝熱管4のうち、ケース2の後部寄り領域Rに対しては、第1の給気口21Aを通過してきた比較的高温の燃焼ガスを作用させることができるとともに、ケース2の前部寄り領域Fに対しては、第2の給気口21Bを通過してきた比較的高温の燃焼ガスを作用させることができる。したがって、やはり複数の螺旋状伝熱管4の全体による熱回収量を多くする効果が期待できる。
In the heat exchanger HE5 shown in FIG. 6, a plurality of spiral heat transfer tubes 4 are accommodated in the case 2, but the plurality of spiral heat transfer tubes 4 constitute one heat transfer tube overlapping winding structure. However, unlike the configurations of FIGS. 1 and 2, the two heat transfer tube overlapping structures are not configured. In other words, the first and second heat exchange units referred to in the present invention are not configured in the present embodiment. However, the first air supply port 21A is provided on the rear side of the case 2 with respect to the plurality of spiral heat transfer tubes 4, and the second air supply port 21B is on the inner side of the innermost spiral heat transfer tube 4. The bottom wall portion 20c is provided to face the space portion.
According to the present embodiment, a relatively high-temperature combustion gas that has passed through the first air supply port 21 </ b> A is applied to the rear region R of the case 2 among the plurality of spiral heat transfer tubes 4. In addition, a relatively high-temperature combustion gas that has passed through the second air supply port 21B can be applied to the front-side region F of the case 2. Therefore, the effect of increasing the amount of heat recovered by the entirety of the plurality of helical heat transfer tubes 4 can also be expected.

図7に示す熱交換器HE6においては、図6に示す実施形態と同様に、複数の伝熱管4が第1および第2の熱交換部H1,H2に区分されることなく設けられている。伝熱管4としては、たとえば図4に示したような蛇行状伝熱管、あるいは図5に示したような直管状伝熱管が用いられている。ケース2の底壁部20cには、第1の給気口21Aよりも排気口22寄りに位置する第2の給気口21Bが設けられている。ただし、この第2の給気口21Bの直上位置には、伝熱管4の一部が位置しており、第2の給気口21Bの開口幅L3よりも大きな幅の隙間領域は設けられていない。   In the heat exchanger HE6 shown in FIG. 7, as in the embodiment shown in FIG. 6, the plurality of heat transfer tubes 4 are provided without being divided into the first and second heat exchange portions H1, H2. As the heat transfer tube 4, for example, a meandering heat transfer tube as shown in FIG. 4 or a straight tubular heat transfer tube as shown in FIG. 5 is used. The bottom wall portion 20c of the case 2 is provided with a second air supply port 21B located closer to the exhaust port 22 than the first air supply port 21A. However, a part of the heat transfer tube 4 is located immediately above the second air supply port 21B, and a gap region having a width larger than the opening width L3 of the second air supply port 21B is provided. Absent.

本実施形態においては、第2の給気口21Bからケース2内に流入して上昇する燃焼ガスの一部が伝熱管4に衝突する不利はあるものの、複数の伝熱管4のうち、第2の給気口21Bよりも排気口22寄りの部分に対して比較的高温の燃焼ガスを作用させ、やはり本発明が意図する作用を得ることが可能である。本発明においては、好ましくは、たとえば図1に示した隙間29が設けられ、かつこの隙間29に第2の給気口21Bが対向した状態で設けられていることが好ましいものの、本実施形態から理解されるように、第2の給気口は第1の給気口よりも排気口寄りに設けられていればよく、この第2の給気口に対面する領域に伝熱管が存在する構成とされていてもかまわない。   In the present embodiment, although there is a disadvantage that a part of the combustion gas that flows into the case 2 from the second air supply port 21B and rises collides with the heat transfer tube 4, among the plurality of heat transfer tubes 4, the second It is possible to cause the combustion gas having a relatively high temperature to act on the portion closer to the exhaust port 22 than the air supply port 21B, and to obtain the operation intended by the present invention. In the present invention, preferably, for example, the gap 29 shown in FIG. 1 is provided, and the second air supply port 21B is opposed to the gap 29. As understood, the second air supply port only needs to be provided closer to the exhaust port than the first air supply port, and the heat transfer tube exists in a region facing the second air supply port. It does not matter if it is said.

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、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 heat exchanger and the hot water apparatus according to the present invention can be variously modified within the range intended by the present invention.

排気口が設けられる位置は、ケースの前壁部に限定されない。たとえば、ケースの上壁部の前部寄りの位置に設けるといったことも可能である。また、第1および第2の給気口は、ケースの底壁部や後壁部に限らず、それら以外の壁部に設けることも可能である。もちろん、排気口をケースの後部側に設け、かつ第1の給気口をケースの前部側に設けるといったことも可能である。第1および第2の給気口の数は、それぞれ1箇所ずつに限らず、たとえば第1の給気口を1箇所のみ設けて、第2の給気口を複数箇所に分散させて設けるといったことも可能である。
複数の伝熱管については、第1および第2の熱交換部に加え、第3の熱交換部がさらに設けられた構成とすることも可能である。本発明は、伝熱管の本数を多くし、熱回収量の多い熱交換器を構成するのに好適であるが、伝熱管の具体的な本数などは限定されない。伝熱管の具体的な形状などが限定されないことは既に述べたとおりである。
The position where the exhaust port is provided is not limited to the front wall portion of the case. For example, it may be provided at a position near the front portion of the upper wall portion of the case. Further, the first and second air supply ports are not limited to the bottom wall portion and the rear wall portion of the case, and can be provided on other wall portions. Of course, it is also possible to provide the exhaust port on the rear side of the case and provide the first air supply port on the front side of the case. The number of the first and second air supply ports is not limited to one each. For example, only one first air supply port is provided, and the second air supply ports are distributed at a plurality of locations. It is also possible.
About a some heat exchanger tube, it is also possible to set it as the structure further provided with the 3rd heat exchange part in addition to the 1st and 2nd heat exchange part. The present invention is suitable for increasing the number of heat transfer tubes and configuring a heat exchanger with a large amount of heat recovery, but the specific number of heat transfer tubes is not limited. As described above, the specific shape of the heat transfer tube is not limited.

本発明でいう熱交換器は、潜熱回収用に限定されず、顕熱回収用とすることも可能であり、それらの区別は問わない。
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。
The heat exchanger referred to in the present invention is not limited to recovering latent heat, but can be used for recovering sensible heat.
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. It is a concept that includes a wide range of equipment for producing hot water. As the heating gas, for example, exhaust gas from a gas engine for cogeneration or a fuel cell can be used other than the combustion gas.

WH1,WH2 温水装置
HE1〜HE6 熱交換器
H1,H2 第1および第2の熱交換部
1 1次熱交換器
2 ケース
21A,21B 第1および第2の給気口
22 排気口
29 隙間
4 螺旋状伝熱管(伝熱管)
4A 蛇行状伝熱管(伝熱管)
4B 直管状伝熱管(伝熱管)
WH1, WH2 Water heaters HE1-HE6 Heat exchangers H1, H2 First and second heat exchange sections 1 Primary heat exchanger 2 Case 21A, 21B First and second air supply ports 22 Exhaust port 29 Clearance 4 Spiral Heat transfer tube (heat transfer tube)
4A Serpentine heat transfer tube (heat transfer tube)
4B Straight tubular heat transfer tube (heat transfer tube)

Claims (6)

加熱用気体の給気口および排気口が形成されているケースと、
このケース内に収容された複数の伝熱管と、
を備えている、熱交換器であって、
前記給気口として、第1および第2の給気口が設けられており、
前記第1の給気口は、前記複数の伝熱管を挟んで前記排気口とは反対側の位置に設けられ、前記第1の給気口から前記ケース内に供給された加熱用気体は、前記複数の伝熱管の略全体の配置領域を通過してから前記排気口に到達可能であり、
前記第2の給気口は、前記第1の給気口よりも前記排気口寄りの位置に設けられ、前記第2の給気口から前記ケース内に供給された加熱用気体は、前記複数の伝熱管の一部の配置領域を通過してから前記排気口に到達可能とされていることを特徴とする、熱交換器。
A case where a heating gas supply port and an exhaust port are formed; and
A plurality of heat transfer tubes housed in the case;
A heat exchanger comprising:
As the air supply port, first and second air supply ports are provided,
The first air supply port is provided at a position opposite to the exhaust port across the plurality of heat transfer tubes, and the heating gas supplied into the case from the first air supply port is: The exhaust port can be reached after passing through a substantially entire arrangement region of the plurality of heat transfer tubes,
The second air supply port is provided at a position closer to the exhaust port than the first air supply port, and the plurality of heating gases supplied from the second air supply port into the case The heat exchanger is configured to be able to reach the exhaust port after passing through a partial arrangement region of the heat transfer tube.
請求項1に記載の熱交換器であって、
前記第2の給気口の開口面積は、前記第1の給気口の開口面積以下とされている、熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The heat exchanger is configured such that an opening area of the second air supply port is equal to or less than an opening area of the first air supply port.
請求項1または2に記載の熱交換器であって、
前記複数の伝熱管は、それぞれが湯水流入出用のヘッダに接続されていることによって湯水の流入出が個別に行なわれる第1および第2の熱交換部を構成しており、
これら第1および第2の熱交換部は、前記第1の給気口から前記排気口に到る加熱用気体の流れ方向に並んだ配置に設けられている、熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The plurality of heat transfer tubes constitute first and second heat exchanging units in which inflow and out of hot water are individually performed by being connected to a header for inflow and out of hot water,
These first and second heat exchanging portions are heat exchangers provided in an arrangement lined up in the flow direction of the heating gas from the first air supply port to the exhaust port.
請求項3に記載の熱交換器であって、
前記第2の給気口は、前記第1および第2の熱交換部の相互間の隙間領域に向けて加熱用気体を供給可能に設けられている、熱交換器。
The heat exchanger according to claim 3,
The second air supply port is a heat exchanger provided to be able to supply a heating gas toward a gap region between the first and second heat exchange units.
請求項3または4に記載の熱交換器であって、
前記第1および第2の熱交換部のそれぞれは、サイズが相違する複数の螺旋状伝熱管が略同心の重ね巻き状に配された構成とされている、熱交換器。
The heat exchanger according to claim 3 or 4,
Each of the first and second heat exchange units is a heat exchanger in which a plurality of spiral heat transfer tubes having different sizes are arranged in a substantially concentric wrapping shape.
加熱用気体から顕熱を回収して湯水加熱を行なうための1次熱交換器と、
1次熱交換器を通過した後の加熱用気体から潜熱を回収して湯水加熱を行なうための2次熱交換器と、
を備えている、温水装置であって、
前記2次熱交換器として、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おり、
前記1次熱交換器を通過した後の加熱用気体は、前記2次熱交換器の前記第1および第2の給気口に流入するように構成されていることを特徴とする、温水装置。
A primary heat exchanger for recovering sensible heat from a heating gas and heating with hot water;
A secondary heat exchanger for recovering latent heat from the heating gas after passing through the primary heat exchanger and performing hot water heating;
A hot water device comprising:
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5 is used as the secondary heat exchanger,
The hot water apparatus is configured such that the heating gas after passing through the primary heat exchanger flows into the first and second air supply ports of the secondary heat exchanger. .
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