特許 5884851 給湯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5884851

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】給湯装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 9/00 20060101AFI20160301BHJP

   F24H 1/14 20060101ALI20160301BHJP

   F23L 17/14 20060101ALI20160301BHJP

   F23L 17/04 20060101ALI20160301BHJP

   F23L 17/02 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   F24H9/00 B

   F24H1/14 B

   F23L17/14 R

   F23L17/04 605Z

   F23L17/02 603A

   F23L17/04 605A

   F23L17/14 J

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-83578(P2014-83578)

(22)【出願日】2014年4月15日

(65)【公開番号】特開2015-203537(P2015-203537A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2015年5月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】唐木 竜也

(72)【発明者】

【氏名】栗山 靖隆

(72)【発明者】

【氏名】和田 憲英

(72)【発明者】

【氏名】亀山 修司

(72)【発明者】

【氏名】福西 啓吾

【審査官】 吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１１２６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０４６３３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５８−０６９７４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２５０４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５３８３９５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１４

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２３Ｌ １７／０２

Ｆ２３Ｌ １７／０４

Ｆ２３Ｌ １７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼ガスの潜熱を回収することで湯水を加熱可能な潜熱回収型の給湯装置であって、
複数の炎孔部を有するバーナを含み、複数の前記炎孔部の先端の開口部から燃焼ガスを発生させる燃焼装置と、
前記燃焼装置で発生した前記燃焼ガスとの熱交換によって内部を流れる湯水を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器を経由した後の前記燃焼ガスを吸引して前記給湯装置の外部へ排気するファンと、を備え、
前記熱交換器は、その内部で前記燃焼ガスの潜熱が回収されて凝縮水が発生する潜熱回収型の熱交換器であり、
前記ファンは、前記燃焼ガスを吸引する吸気口を有するファンケースと、
該ファンケース内に回転可能に収容された羽根車と、
前記ファンケースの外部に設けられ、前記羽根車と接続された回転軸を有する駆動源とを含み、
前記吸気口は、前記ファンケースの底壁において、複数の前記炎孔部の前記開口部を含む基準面に垂直な方向における前記熱交換器に最も近い位置に形成されており、
前記底壁の上面の少なくとも一部は、前記吸気口に向かうにつれて前記熱交換器に近づくように前記基準面に対して傾斜した傾斜部を有している、給湯装置。

【請求項2】

前記ファンケースの前記底壁の前記上面のうち、少なくとも前記回転軸の軸方向から見たときに前記羽根車と重なる部分は、全体的に前記吸気口に向かうにつれて前記熱交換器に近づくように前記基準面に対して傾斜した傾斜部を有している、請求項１に記載の給湯装置。

【請求項3】

前記回転軸の軸方向が前記基準面に対して垂直である、請求項１または請求項２に記載の給湯装置。

【請求項4】

さらに、前記ファンと前記熱交換器との間に、前記燃焼ガスを前記熱交換器から前記ファンに導入するための排気ボックスを備え、
前記熱交換器の上壁は、その一部が開口してなる燃焼ガス排出口を有し、
前記排気ボックスの前記基準面と平行な断面における流路断面積は、前記燃焼ガス排出口の開口面積および前記吸気口の開口面積よりも大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項5】

前記排気ボックスは、前記熱交換器の前記燃焼ガス排出口と前記ファンケースの前記吸気口との間であって、前記燃焼ガス排出口および前記吸気口から離間した位置に、さらに偏向板を有しており、
前記偏向板は、前記回転軸の方向から見たときに、少なくとも前記吸気口と前記燃焼ガス排出口とが重なる部分を塞いでいる、請求項４に記載の給湯装置。

【請求項6】

前記ファンケースは、前記底壁の前記吸気口の周縁部から前記熱交換器の方へ突出する周壁からなる第１筒状部を有し、
前記排気ボックスは、開口部を有する天井壁と、前記天井壁の前記開口部の周縁部から前記ファンケースの方へ突出する周壁からなる第２筒状部とを有し、
前記第１筒状部が前記第２筒状部の内側に嵌合されており、
前記第１筒状部の外周面と前記第２筒状部の内周面との間に介在するシール部材を備える、請求項４または請求項５に記載の給湯装置。

【請求項7】

前記回転軸の方向から見たときに、前記ファンケースの前記吸気口の少なくとも一部は前記熱交換器の前記燃焼ガス排出口と重ならない、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項8】

前記羽根車は、耐酸性を有する樹脂材料から構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項9】

前記基準面は、前記給湯装置の設置状態において水平な面である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の給湯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給湯装置に関し、特に、燃焼ガスの潜熱を回収することで湯水を加熱可能な潜熱回収型の給湯装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

設置済の貯湯式給湯装置を瞬間式給湯装置に取り替える場合、建物の外観維持という観点から設置済みの排気管を取り外すことができない現場がある。

【0003】

上記のような現場では、既設の排気筒を残し、その排気筒の内部に排気管を挿入することで給湯装置の取り替えに対応することが可能である。ただし排気管の外径が大きいと排気筒内に排気管を設置できないため、排気管を小径化する必要がある。排気管を小径化した場合でも安定した燃焼状態を維持するためには、給湯装置において排気吸引燃焼方式を採用する必要がある。

【0004】

この排気吸引燃焼方式の給湯装置は、たとえば特開昭６０−１８６６１７号公報に開示されている。この公報に記載の給湯装置においては、バーナで生じた燃焼ガスの流れの下流側に、顕熱を回収するための熱交換器と、潜熱を回収するための熱交換器と、ファンとがこの順で配置されている。つまりこの方式の給湯装置においては、潜熱を回収するための熱交換器よりもファンが燃焼ガスの流れの下流側に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６０−１８６６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

潜熱回収型給湯装置においては熱交換によって酸性のドレンが発生するが、このドレンがファンや排気部に残留して濃縮した場合、排気部の材料を損壊させる恐れがあり、排ガス漏れにつながる。

【0007】

従来のいわゆる排気押込み方式の給湯装置では、二次熱交換器よりも燃焼ガスの流れの下流側には、排気ボックスと排気管だけしかなく、排気管から戻ってきたドレンや、排気ボックスに付着したドレンは、そのまま二次熱交換器に落下し、二次熱交換器に設けてあるドレン排出口から外部へ、集約されて排出されていた。

【0008】

しかし、排気吸引方式の給湯装置では、二次熱交換器と排気管との間には、排気ボックスおよびファンケース等が介在することとなるため、排気管から戻ってくるドレンは単純に落下するだけでは二次熱交換器には戻らない。また、上記の排気吸引燃焼方式の給湯装置においては、潜熱を回収するための熱交換器よりも下流側にファンが配置されているため、ファンケースの内部にもドレンが侵入することになる。そして、ファンケース内に付着したドレンも同様に、全て二次熱交換器に落下するわけではなく、その多くはファンケース内に滞留することとなる。

【0009】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも複雑な排気経路を有する排気吸引燃焼方式の潜熱回収型の給湯装置において、ドレンがファンケース内に滞留して濃縮されることに起因するファンの腐食を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の給湯装置は、燃焼ガスの潜熱を回収することで湯水を加熱可能な潜熱回収型の給湯装置であって、燃焼装置と、熱交換器と、ファンとを備えている。

【0011】

燃焼装置は、複数の炎孔部を有するバーナを含み、複数の前記炎孔部の先端の開口部から燃焼ガスを発生させるための装置である。熱交換器は、バーナで発生した燃焼ガスとの熱交換によって内部を流れる湯水を加熱するためのものである。ファンは、熱交換器を経由した後の燃焼ガスを吸引して給湯装置の外部へ排気するためのものであり、前記燃焼ガスを吸引する吸気口を有するファンケースと、該ファンケース内に回転可能に収容された羽根車と、前記ファンケースの外部に設けられ、前記羽根車と接続された回転軸を有する駆動源とを含む。

【0012】

本発明の給湯装置において、前記吸気口は、前記ファンケースの底壁において、複数の前記炎孔部の前記開口部を含む基準面に垂直な方向における前記熱交換器に最も近い位置に形成されている。また、前記底壁の上面の少なくとも一部は、前記吸気口に向かうにつれて前記熱交換器に近づくように前記基準面に対して傾斜した傾斜部を有している。これにより、重力によってドレンがファンケースの底壁の上面を移動し、吸気口から滴下しやすくなるため、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。

【0013】

上記の給湯装置において、前記ファンケースの前記底壁の前記上面のうち、少なくとも前記回転軸の軸方向から見たときに前記羽根車と重なる部分は、全体的に前記吸気口に向かうにつれて前記熱交換器に近づくように前記基準面に対して傾斜した傾斜部を有していることが好ましい。これにより、重力によってドレンがファンケースの底壁の上面をよりスムーズに移動し、吸気口から滴下しやすくなるため、さらにドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。

【0014】

上記の給湯装置において、前記回転軸の軸方向が前記基準面に対して垂直であることが好ましい。これにより、回転軸の軸方向が前記基準面に対して傾斜している場合等に比べて、ファン全体の基準面に垂直な方向（高さ方向）の寸法が小さくなり、ファンの省スペース化を図ることができ、給湯装置全体のサイズも小型化することができる。また、回転軸の軸方向が前記基準面に対して傾斜している場合等に比べて、ファンケース内のドレンが回転軸の根元から駆動源の内部に侵入しにくくなり、駆動源の故障等を抑制することができる。また、メンテナンスの際のファンの脱着作業を行うためのスペースが小型化できるという利点もある。

【0015】

上記の給湯装置は、さらに、前記ファンと前記熱交換器との間に、前記燃焼ガスを前記熱交換器から前記ファンに導入するための排気ボックスを備えており、前記熱交換器の上壁は、その一部が開口してなる燃焼ガス排出口を有し、前記排気ボックスの前記基準面と平行な断面における流路断面積は、前記燃焼ガス排出口の開口面積および前記吸気口の開口面積よりも大きいことが好ましい。これにより、ファンによって吸引される燃焼ガスの流速が一旦排気ボックス内で低下するため、燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンが巻き上げられたとしても、ファンの内部まで熱交換器内のドレンが吸引されることを抑制できる。

【0016】

上記の給湯装置において、前記排気ボックスは、前記熱交換器の前記燃焼ガス排出口と前記ファンケースの前記吸気口との間であって、前記燃焼ガス排出口および前記吸気口から離間した位置に、さらに偏向板を有しており、前記偏向板は、前記回転軸の方向から見たときに、少なくとも前記吸気口と前記燃焼ガス排出口とが重なる部分を塞いでいることが好ましい。これにより、これにより、ファンによって吸引される燃焼ガスの上方向の流れが偏向板によって一旦横方向に偏向されるため、燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンが巻き上げられたとしても、排気ボックス内の偏向板より下側で滞留するため、ファンの内部まで熱交換器内のドレンが吸引されることをより確実に防止できる。

【0017】

上記の給湯装置において、前記ファンケースは、前記底壁の前記吸気口の周縁部から前記熱交換器の方へ突出する周壁からなる第１筒状部を有し、前記排気ボックスは、開口部を有する天井壁と、前記天井壁の前記開口部の周縁部から前記ファンケースの方へ突出する周壁からなる第２筒状部とを有し、前記第１筒状部が前記第２筒状部の内側に嵌合されており、前記第１筒状部の外周面と前記第２筒状部の内周面との間に介在するシール部材を備えることが好ましい。これにより、ファンケースの吸気口と熱交換器の燃焼ガス排出口との間に第１筒状部および第２筒状部の高さ分の距離が確保されるため、ファンが燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンを巻き上げることを抑制でき、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。また、前記第１筒状部が前記第２筒状部の内側に嵌合されていることにより、ファンケースの吸気口からドレンが滴下する際に、第１筒状部と第２筒状部の接合部の隙間からドレンが経路外に漏れ出すことを防止できる。また、シール部材により、ドレンの漏れ出しをより確実に防止し、排気経路外の空気を吸い込んで燃焼ガスの比率が低下してしまうことによる熱交換効率の低下等の弊害を防止することができる。

【0018】

上記の給湯装置において、前記回転軸の方向から見たときに、前記ファンケースの前記吸気口の少なくとも一部は前記熱交換器の前記燃焼ガス排出口と重ならないことが好ましい。これにより、ファンケースの吸気口の全部が熱交換器の燃焼ガス排出口と重なっている場合に比べて、ファンが燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンを巻き上げることを抑制でき、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。

【0019】

前記羽根車は、耐酸性を有する樹脂材料から構成されていることが好ましい。これにより、ドレンによるファンの劣化が抑制される。

【0020】

前記基準面は、前記給湯装置の設置状態において水平な面であることが好ましい。この場合、給湯装置の設置状態において、ファンケースの底壁の最下部（鉛直方向の最も下側）に吸気口が位置することになり、ドレンが重力により吸気口から滴下しやすくなり、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。

【発明の効果】

【0021】

以上説明したように本発明によれば、従来よりも複雑な排気経路を有する排気吸引燃焼方式の潜熱回収型の給湯装置においても、ドレンがファンケース内に滞留して濃縮されることに起因するファンの腐食を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態１における給湯装置の構成を概略的に示す正面図である。

【図2】図１に示す給湯装置の構成を概略的に示す部分断面側面図である。

【図3】図１に示す給湯装置のファン等の構成を説明するための部分断面正面図である。

【図4】図２の部分拡大図である。

【図5】図４と同様の部分拡大図であり、実施形態２における給湯装置の構成を概略的に示す図である。

【図6】実施形態１における給湯装置のファンケースの構成を概略的に示す斜視図である。

【図7】図６に示すファンケースの別方向からの斜視図である。

【図8】図６に示すファンケースの概略上面図である。

【図9】実施形態１における給湯装置のファンケースの吸気口の配置、排気ボックスの流路断面積等を説明するための概略上面図である。

【図10】実施形態２における給湯装置の排気ボックスの偏向板のサイズ等を説明するための概略上面図である。

【図11】図１の給湯器に用いられる燃焼装置の一例の構成を概略的に示す斜視図である。

【図12】図１１に示す燃焼装置に用いられるバーナの構成の一例を概略的に示す斜視図である。

【図13】図１２のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

【0024】

［実施形態１］
実施形態１における給湯装置の構成について、図１〜図４、図６〜９および図１１〜１３を用いて説明する。

【0025】

主に図１および図２を参照して、本実施形態の給湯装置１は、排気吸引燃焼方式の潜熱型の給湯装置である。この給湯装置１は、燃焼装置２と、一次熱交換器３と、二次熱交換器４と、排気ボックス５３と、ファン６と、排気管７と、ドレンタンク８と、筺体９と、配管１０〜１６とを主に有している。

【0026】

（燃焼装置）
図１および図２を参照して、燃焼装置２は、燃料ガスを燃焼させることにより燃焼ガスを生じさせるための装置であり、複数の炎孔部２４を有するバーナ２２を含んでいる。バーナ２２にはガス供給配管１１が接続されている。このガス供給配管１１はバーナ２２に燃料ガスを供給するためのものである。このガス供給配管１１には、たとえば電磁弁よりなるガス弁（図示せず）が取り付けられている。また、バーナ２２には、バーナを収容するバーナケース２１の底部の開口部２１ａから空気も供給される。

【0027】

バーナ２２の上方には点火プラグ２ａが配置されている。この点火プラグ２ａは、バーナ２２に設けられたターゲット（図示せず）との間で点火スパークを生じさせることにより、バーナ２２の炎孔部２４から噴き出された燃料空気混合気に火炎を生じさせるためのものである。バーナ２２は、ガス供給配管１１から供給された燃料ガスを燃焼することによって熱量を発生する（これを、燃焼動作という）。

【0028】

図１１は、図１の給湯器に用いられる燃焼装置の一例の構成を概略的に示す斜視図であって、バーナケースの壁面２１Ａを取り外して示す分解斜視図である。図１２は、図１１に示す燃焼装置に用いられるバーナの構成の一例を概略的に示す斜視図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

【0029】

図１１を参照して、燃焼装置２は、バーナケース２１と、複数のバーナ２２と、点火プラグ２ａとを主に有している。複数のバーナ２２の上方には、バーナケース２１の壁面に取り付けられた点火プラグ２ａが配置されている（図１１）。

【0030】

図１２を参照して、バーナ２２は、本体ユニット２３と、左右１対のバーナユニット２２ａ、２２ｂと、炎孔部２４とを主に有している（図１２）。

【0031】

図１２および図１３を参照して、本体ユニット２３には、ガス流入口２３ａ，２３ｂが設けられている。本体ユニット２３の左右の各々に１対のバーナユニット２２ａ、２２ｂが取り付けられている。バーナユニット２２ａ、２２ｂの内側には、炎孔部２４が設けられている。本発明においては、この複数の炎孔部２４の開口部を含む平面を基準面２００（図１３、図２）とする。この基準面は、給湯装置の設置状態において水平な面であることが好ましい。

【0032】

（一次熱交換器）
主に図２を参照して、一次熱交換器３は顕熱回収型の熱交換器である。この一次熱交換器３は、複数の板状のフィン３ｂと、その複数の板状のフィン３ｂを貫通する伝熱管３ａと、フィン３ｂおよび伝熱管３ａを内部に収容するケース３ｃとを主に有している。一次熱交換器３は、バーナ２２で発生する燃焼ガスとの間で熱交換を行なうものであり、具体的にはバーナ２２の燃焼動作により発生した熱量によって一次熱交換器３の伝熱管３ａ内を流れる湯水を加熱するためのものである。

【0033】

（二次熱交換器）
主に図２および図３を参照して、二次熱交換器４は潜熱回収型の熱交換器である。この二次熱交換器４は、一次熱交換器３よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置し、一次熱交換器３と互いに直列に接続されている。このように本実施の形態の給湯装置１は潜熱回収型の二次熱交換器４を有しているため潜熱回収型の給湯装置となっている。

【0034】

二次熱交換器４は、ドレン排出口４ａと、伝熱管４ｂと、側壁４ｃと、底壁４ｄと、上壁４ｇとを主に有している。伝熱管４ｂは、螺旋状に巻き回されることによって積層されている。側壁４ｃ、底壁４ｄおよび上壁４ｇは、伝熱管４ｂの周囲を取り囲むように配置されている。

【0035】

二次熱交換器４においては、一次熱交換器３で熱交換された後の燃焼ガスとの熱交換によって伝熱管４ｂ内を流れる湯水が予熱（加熱）される。この過程で燃焼ガスの温度が６０℃程度まで下がることで、燃焼ガス中に含まれる水分が凝縮して潜熱を得ることができる。また二次熱交換器４で潜熱が回収されて燃焼ガス中に含まれる水分が凝縮することにより酸性の凝縮水（ドレン）が発生する。なお、本明細書では、このような凝縮水だけでなく、排気管から流入する雨水などの不要水を含めてドレンと呼ぶ。

【0036】

底壁４ｄは一次熱交換器３と二次熱交換器４との間を区画するためのものであり、一次熱交換器３の上壁でもある。この底壁４ｄには開口部４ｅが設けられており、この開口部４ｅにより一次熱交換器３の伝熱管３ａが配置された空間と二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された空間とが連通している。図２の白矢印で示すように、開口部４ｅを通じて燃焼ガスは一次熱交換器３から二次熱交換器４へ流れることが可能である。この実施形態では簡単化のために二次熱交換器４の底壁４ｄと一次熱交換器３の上壁とを共通のものとしたが、一次熱交換器３と二次熱交換器４の間に排気集合部材を接続してもよい。

【0037】

また上壁４ｇには、その一部分のみが開口してなる燃焼ガス排出口４ｈが設けられており、この燃焼ガス排出口４ｈにより二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された空間と排気ボックス５３の内部空間とが連通している。図２の白矢印で示すように、燃焼ガス排出口４ｈを通じて燃焼ガスは二次熱交換器４から排気ボックス５３の内部空間内へ流れることが可能である。

【0038】

ドレン排出口４ａは側壁４ｃまたは底壁４ｄに設けられている。このドレン排出口４ａは、側壁４ｃ、底壁４ｄおよび上壁４ｇによって取り囲まれた空間の最も低い位置（給湯装置の設置状態において鉛直方向の最も下側の位置）であって伝熱管４ｂの最下端部よりも下側に開口している。これにより二次熱交換器４で生じたドレンを、図２において黒矢印で示すように底壁４ｄおよび側壁４ｃを伝ってドレン排出口４ａに導くことが可能である。

【0039】

（排気ボックス）
主に図２を参照して、排気ボックス５３は二次熱交換器４とファン６との間の燃焼ガスの流れの経路を構成している。この排気ボックス５３により、二次熱交換器４で熱交換された後の燃焼ガスをファン６へ導くことが可能である。排気ボックス５３は、二次熱交換器４に取り付けられており、二次熱交換器４よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置している。

【0040】

主に図２および図３を参照して、排気ボックス５３は、天井壁５３ａと、開口部５３ｂとを主に有している。排気ボックス５３の内部空間は、二次熱交換器４の燃焼ガス排出口４ｈを通じて二次熱交換器４の伝熱管４ｂが配置された内部空間に連通している。図２に黒矢印で示すように、この燃焼ガス排出口４ｈを通して、排気ボックス５３内のドレンが二次熱交換器４に滴下される。

【0041】

図９を参照して、排気ボックス５３の上記基準面と平行な断面Ｂ−Ｂ（図４参照）における流路断面積は、前記燃焼ガス排出口４ｈの開口面積およびファンケースの吸気口５１ｃの開口面積よりも大きい。これにより、ファンによって吸引される燃焼ガスの流速が一旦排気ボックス内で低下するため、燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンが巻き上げられたとしても、排気ボックス内で滞留するため、ファンの内部まで熱交換器内のドレンが吸引されることを防止できる。なお、排気ボックス５３は、本発明において必ずしも必要ではない。

【0042】

（ファン）
主に図１および図２を参照して、ファン６は、二次熱交換器４を経由した（二次熱交換器４で熱交換された）燃焼ガスを吸引して給湯装置１の外部へ排気するためのものであり、給湯装置１の外部へ通じる排気管７に接続されている。

【0043】

ファン６は、排気ボックス５３および二次熱交換器４よりも燃焼ガスの流れの下流側に位置している。つまり給湯装置１においては、バーナ２２で生じた燃焼ガスの流れの上流側から下流側に沿って、バーナ２２、一次熱交換器３、二次熱交換器４、排気ボックス５３およびファン６の順で並んでいる。この配置において上記のとおりファン６で燃焼ガスを吸引して排気するため、本実施形態の給湯装置１は排気吸引燃焼方式の給湯装置となっている。

【0044】

ファン６は、羽根車６１と、ファンケース５と、駆動源６２と、回転軸６２ａとを主に有している。ファンケース５は、ファンケース５の内部空間と排気ボックス５３の開口部５３ｂとが連通するように排気ボックス５３に取り付けられている（ファンケース５と排気ボックス５３との接続の詳細については後述する）。これにより、排気ボックス５３の内部空間から、ファンケース５の吸気口５１ｃを通じて、ファンケース５内に燃焼ガスを吸引することが可能である。なお、燃焼ガスは、発生した全量が、ファンケース５の吸気口５１ｃから吸引されて排気管７内へ排出される。すなわち、燃焼ガスは、ファンケース５内を通過せずに排気管７へと流れることはない。

【0045】

主に図３を参照して、羽根車６１は、ファンケース５の内部に配置されている。この羽根車６１は、駆動源６２に回転軸６２ａを介して接続されている。これにより羽根車６１は、駆動源６２から駆動力を与えられることにより回転軸６２ａを中心として回転可能である。なお、本実施形態での駆動源６２は、主に回転軸６２ａ、回転子６２ｂおよびケース６２ｃから構成されるモータである。羽根車６１は、回転軸６２ａの周囲に図３に示されるような形状の複数の羽根を有している。排気ボックス５３内の燃焼ガスは、羽根車６１の回転により羽根車６１の内周側から吸引されて、羽根車６１の外周側へ排気可能である。

【0046】

なお、図４を参照して、羽根車６１とファンケース５の底壁との間の距離が最も短くなっている狭い隙間６１ａにおいて、羽根車６１とファンケース５の底壁との間の距離は、ドレンが表面張力によってファンケースの底壁の上面から盛り上がる高さよりも長く設定されている（例えば、１．５ｍｍ）。これにより、燃焼後のファン停止時に、ファンケースの下流部（排出管側）から重力によって二次熱交換器４に流れるドレンが、狭い隙間６１ａで滞留することなく、ドレンが二次熱交換器４に流されるため、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。

【0047】

主に図１を参照して、排気管７は、給湯装置１の外部とファンケース５の外周側の開口部５１ｈとを連通させている。このため、ファン６の羽根車６１によって外周側へ排出された燃焼ガスを、排気管７を通じて給湯装置１の外部へ排出することが可能である。

【0048】

主に図２を参照して、バーナ２２で生じた燃焼ガスは、上記の羽根車６１の回転によってファン６に吸引されることで、白矢印で示すように一次熱交換器３、二次熱交換器４および排気ボックス５３をこの順で通過した後にファン６に達して給湯装置１の外部へ排気可能である。

【0049】

主に図２および図３を参照して、吸気口５１ｃは、ファンケース本体５１の底壁５１ａにおいて、複数の炎孔部の開口部を含む基準面２００（図２、図１３）に垂直な方向における二次熱交換器４に最も近い位置に形成されている。これにより、重力によってドレンがファンケースの底壁の上面を移動し、吸気口から滴下しやすくなるため、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる（図３に示す黒矢印）。

【0050】

また、図３、図６および図８を参照して、ファンケース本体の底壁５１ａのうち羽根車６１の内側部分（吸気口５１ｃの周辺）は、回転軸６２ａ（吸気口５１ｃ）方向に向かって徐々に凹んだすり鉢状になっている。このように、ファンケース本体５１の底壁５１ａの上面のうち、少なくとも回転軸６２ａの軸方向から見たときに羽根車６１と重なる内周側の部分５１ｂは、全体的に吸気口５１ｃに向かうにつれて熱交換器に近づくように前記基準面に対して傾斜した傾斜部を有している。これにより、重力によってドレンがファンケースの底壁の上面をよりスムーズに移動し、吸気口から滴下しやすくなるため、さらにドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。また、ファンケースの底壁の上面がこのような形状であることは、ファン６の排気能力の向上の点からも好ましい。

【0051】

ファンの駆動源（モータ）６２の回転軸６２ａの軸方向は、上記基準面２００に対して垂直であることが好ましい。これにより、回転軸の軸方向が前記基準面に対して傾斜している場合等に比べて、ファン全体の基準面に垂直な方向（高さ方向）の寸法が小さくなり、ファンの省スペース化を図ることができ、給湯装置全体のサイズも小型化することができる。また、回転軸の軸方向が前記基準面に対して傾斜している場合等に比べて、ファンケース内のドレンが回転軸の根元から駆動源の内部に侵入しにくくなり、駆動源の故障等を抑制することができる。また、メンテナンスの際に、ファンの脱着作業が容易になるという利点もある。

【0052】

ファンケースの底壁５１ａの上面のうち、内周側の部分５１ｂの基準面２００に対する傾斜の角度（あるいは、ファンの回転軸６２ａの基準面に垂直な方向に対する傾斜の角度）は、好ましくは３〜６０°であり、より好ましくは３〜３０°であり、さらに好ましくは５〜１５°である。傾斜の角度が３°未満であると、給湯機器の設置状態が水平に保たれていない場合に、ファンケースの底壁の上面が略水平になってしまう可能性があり、本発明の効果が奏されないことがある。一方、６０°を超えると、ファン６の排気能力が低下する恐れがある。

【0053】

主に図３および図７を参照して、ファンケースと排気ボックスの接続の詳細について説明する。ファンケース本体５１は、その底壁５１ａの吸気口５１ｃの周縁部５１ｄから二次熱交換器４の方へ突出する周壁からなる第１筒状部５１ｅを有している。一方、排気ボックス５３は、開口部５３ｂを有する天井壁５３ａと、天井壁５３ａの開口部５３ｂの周縁部５１ｄ（図６参照）からファンケースの方へ突出する周壁からなる第２筒状部５３ｅとを有している。そして、第１筒状部５１ｅを第２筒状部５３ｅの内側に嵌合することで、ファンケースと排気ボックスとが接続されている。

【0054】

これにより、ファンケースの内部空間は、第１筒状部５１ｅの内部空間を介して、排気ボックスの内部空間と連通し、黒矢印で示すように、第１筒状部５１ｅの内側を通して、ファンケース５内のドレンが排気ボックス５３内に重力によって流動する。

【0055】

また、ファンケースの吸気口と熱交換器の燃焼ガス排出口との間に第１筒状部５１ｅおよび第２筒状部５３ｅの高さ分の距離が確保されるため、ファンが燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンを巻き上げることを抑制でき、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。なお、このようなドレン巻き上げの抑制効果を得るためには、第１筒状部５１ｅおよび第２筒状部５３ｅの高さを含め、ファンケースの吸気口と、二次熱交換器の上壁４ｇまたは二次熱交換器の最上段の伝熱管４ｂのいずれかファンに近い方との距離は、そのような効果を得るために十分な長さ（例えば、１５ｍｍ以上）に設定される。

【0056】

また、第１筒状部５１ｅが第２筒状部５３ｅの内側に嵌合されていることにより、ファンケースの吸気口からドレンが滴下する際に、第１筒状部５１ｅと第２筒状部５３ｅの接合部の隙間からドレンが経路外に漏れ出すことを防止できる。これと同様に、給湯装置の排気経路を形成する部品間においては、燃焼ガスの流れの上流側（鉛直方向の下側）の接続部をメス型とし、燃焼ガスの流れの下流側（鉛直方向の上側）の接続部をオス型とすることが好ましい。これにより、排気経路内をドレンが滴下する際に、ドレンが経路外に漏れ出すことを防止できる。

【0057】

また、第１筒状部５１ｅの外周面と第２筒状部５３ｅの内周面との間には、シール部材１００が介在している。これにより、ドレンの漏れ出しをより確実に防止し、排気経路外の空気を吸い込んで燃焼ガスの比率が低下してしまうことによる熱交換効率の低下等の弊害を防止することができる。なお、ファンケースと排気ボックスが筒状部で接続されているため、Ｏリングをシール部材として用いることができる。また、同様の理由から、排気経路を形成する部品間の全ての接続部は、Ｏリングまたはパッキンなどのシール部材でシールされていることが好ましい。

【0058】

主に、図３および図９を参照して、回転軸６２ａの方向から見たときに、ファンケースの吸気口５１ｃの少なくとも一部Ｘ（図９）は二次熱交換器の燃焼ガス排出口４ｈと重ならない。これにより、ファンケースの吸気口の全部が熱交換器の燃焼ガス排出口と重なっている場合に比べて、ファンが燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンを巻き上げることを抑制でき、ドレンがファンケース内に滞留しにくくなる。より確実にこのような効果を発揮するためには、回転軸６２ａの方向から見たときに、吸気口５１ｃの重心５１ｇは、二次熱交換器の燃焼ガス排出口４ｈと重ならないことが好ましく（図９）、ファンケースの吸気口５１ｃの全体が二次熱交換器の燃焼ガス排出口４ｈと重ならないことがより好ましい（図示せず）。

【0059】

ファンケース本体の底壁の外周側の一端（排気管側の端部）には、排気管７から流入するドレン（雨水や逆流してきた凝縮水）を排出するためのドレン排出口５１ｆが設けられている。なお、ファンケース本体の底壁の上面のうち、排気管側の排気管７からのドレンが滴下する部分は、ファンケース本体の底壁の上面の内周側の部分５１ｂよりも低くなっている。これにより、排気管７からドレンが滴下した場合でも、それらがファンケース内（ファン６側）へ移動することを防止できるため、ドレンによる羽根車の劣化が抑制される。

【0060】

また、ファンケースカバー５２とファンケース本体５１の接続部（シール面）等は、鉛直方向の上側に位置するように装置設計を行うことが好ましい。ドレンが経路外に漏れ出すことを防止でき、シール面がドレンに接触することを防止し、シールの劣化を抑制できる。

【0061】

また、図３に示すように、ファンケース５は、排気管７との接続箇所に開口部５１ｈを有している。開口部５１ｈは、回転軸の方向から見たときに羽根車６１と重ならない位置に設けられていることが好ましい。これにより、排気管７からドレンや水分が滴下した場合でも、ファン６の羽根車６１に直接滴下することがないため、ドレンによる羽根車６１の劣化が抑制される。

【0062】

給湯装置を構成する各部品の材料は特に限定されないが、例えば、ファン６の羽根車６１、ファンケース５、排気ボックス５３および排気管７は、耐酸性を有する樹脂材料から構成されていることが好ましい。耐酸性を有する樹脂材料としては、例えば、ポリフェニレンニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリルスチレン（ＭＳ）樹脂、メタクリル樹脂、ＡＳ樹脂（スチレンアクリロニトリルコポリマー）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ)が挙げられる。このような材料を用いることで、ドレンとの接触による部品の劣化が抑制される。

【0063】

（ドレンタンク）
主に図１を参照して、ドレンタンク８は、二次熱交換器４で生じたドレンを貯留するためのものである。ドレンタンク８に貯留された酸性のドレンは、例えば、ドレンタンク８の内部空間内に一時的に貯留された後に、通常はドレン排出用配管１５から給湯装置１の外部に排出される。

【0064】

なお、ドレンタンク８の下部は、ドレン排出用配管１５とは別にドレン抜き用配管１６に接続されている。このドレン抜き用配管１６（通常は閉じられている）は、メンテナンス時などにドレン抜き用配管１６を開くことで、ドレン排出用配管１５からは排出できないドレンタンク８内のドレンを排出することができるように設計されている。またドレンタンク８の内部空間内には、酸性のドレンを中和するための中和剤（図示せず）が充填されていてもよい。

【0065】

主に図１を参照して、このドレンタンク８と二次熱交換器４のドレン排出口４ａとはドレン排出管１０により接続されている。

【0066】

（配管）
主に図１を参照して、ガス供給配管１１はバーナ２２に接続されている。給水配管１２は二次熱交換器４の伝熱管４ｂ（図２参照）に接続されており、出湯配管１３は一次熱交換器３の伝熱管３ａ（図２参照）に接続されている。また、一次熱交換器３の伝熱管３ａと二次熱交換器４の伝熱管４ｂとは接続配管１４により相互に接続されている。上記のガス供給配管１１、給水配管１２および出湯配管１３の各々は、たとえば給湯装置１の上部において外部に通じている。

【0067】

また本実施形態では、上記のように排気吸引燃焼方式の給湯装置１が用いられているため排気管７の径が小さくなった場合でも、いわゆる排気押込み方式の給湯装置に対してバーナ２２による燃焼動作を安定させることができる。以下、そのことについて説明する。

【0068】

いわゆる排気押込み方式の給湯装置においては、燃焼ガスの流れの上流側から下流側に向かって、ファン、バーナ、一次熱交換器および二次熱交換器がこの順で配置されている。つまりバーナで生じた燃焼ガスがファンにより一次熱交換器および二次熱交換器を通って給湯装置の外部の排気管に流し込まれる。

【0069】

ファンから押し出された燃焼ガスは、排気管に到達する前に一次熱交換器および二次熱交換器による流路抵抗を受けるため、排気管直前における燃焼ガスの送風圧はこの流路抵抗分だけ低くなる。このため、径の小さい排気管内に燃焼ガスを押し込むためにはファンによる送風圧を高くする必要がある。しかしファンの送風圧を高くすると、バーナケース内の内圧が高くなる。このため、バーナに供給される燃料ガスの供給圧が低い場合、燃焼動作が安定しなくなる。

【0070】

これに対して本実施形態の排気吸引燃焼方式によれば、燃焼ガスの流れの上流側から下流側に向かって、バーナ２２、一次熱交換器３、二次熱交換器４およびファン６がこの順で配置されている。この方式ではファン６よりも上流側では、負圧となるため、ファン６の送風圧を高くする必要はない。これにより排気管７の径が小さくなった場合でもバーナケース内の内圧を低く維持できるため、バーナ２２に供給される燃料ガスの供給圧が低くても燃焼動作を安定させることができる。

【0071】

［実施形態２］
実施形態２における給湯装置の構成について、図５および図１０を用いて説明する。

【0072】

本実施形態の給湯装置は、実施形態１の給湯装置（図４）に比べて、排気ボックス５３が偏向板５３ｃを有する点、および、二次熱交換器４の上壁４ｇが燃焼ガス排出口４ｈの方へ向うにつれて伝熱管４ｂに近づくように基準面に対して傾斜している点で（図５）、実施形態１と異なるが、それ以外の点は実施形態１と同様である。

【0073】

図５を参照して、本実施形態においては、排気ボックス５３は、二次熱交換器４の燃焼ガス排出口４ｈとファンケース５の吸気口５１ｃとの間であって、燃焼ガス排出口４ｈおよび吸気口５１ｃから離間した位置に、偏向板５３ｃを有している。また、図１０を参照して、偏向板５３ｃは、駆動源の回転軸の方向から見たときに、少なくとも吸気口５１ｃと燃焼ガス排出口４ｈとが重なる部分Ｙを塞いでいる。偏向板の基準面と平行な断面における流路断面積は、燃焼ガス排出口４ｈの開口面積より小さくない面積であり、ファンケースの吸気口５１ｃの開口面積よりも大きい面積である。これにより、偏向板５３ｃを設けたとしても、排気ボックス５３の流路抵抗があまり増加しない。

【0074】

本実施形態では、排気ボックス５３がこのような偏向板５３ｃを有することにより、ファンによって吸引される燃焼ガスの上方向の流れが偏向板によって一旦横方向に偏向されるため、燃焼ガスと共に熱交換器内のドレンが巻き上げられたとしても、排気ボックス内の偏向板より下側で滞留するため、ファンの内部まで熱交換器内のドレンが吸引されることをより確実に防止できる。

【0075】

また、二次熱交換器４の上壁４ｇが燃焼ガス排出口４ｈの方へ向うにつれて伝熱管４ｂに近づくように基準面に対して傾斜していることにより、排気ボックス５３の底壁となる二次熱交換器４の上壁４ｇに上面において、重力によりドレンがスムーズに移動して吸気口から滴下しやすくなるため、ドレンが排気ボックス内に滞留しにくくなる。

【0076】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0077】

１ 給湯装置、１０ ドレン排出管、１１ ガス供給配管、１２ 給水配管、１３ 出湯配管、１４ 接続配管、１５ ドレン排出用配管、１６ ドレン抜き用配管、２ 燃焼装置、２ａ 点火プラグ、２１ バーナケース、２１ａ 開口部、２１Ａ 壁面、２２ バーナ、２３ 本体ユニット、２３ａ，２３ｂ ガス流入口、２４ 炎孔部、２００ 基準面、３ 一次熱交換器、３ａ，４ｂ 伝熱管、３ｂ フィン、３ｃ ケース、４ 二次熱交換器、４ａ ドレン排出口、４ｃ 側壁、４ｄ 底壁、４ｅ 開口部、４ｇ 上壁、４ｈ 燃焼ガス排出口、５ ファンケース、５１ ケース本体、５１ａ 底壁、５１ｂ 内周側の部分、５１ｃ 吸気口、５１ｄ 周縁部、５１ｅ 第１筒状部、５１ｆ ドレン排出口、５１ｇ 重心、５１ｈ 開口部、５２ ファンケースカバー、５３ 排気ボックス、５３ａ 天井壁、５３ｂ 開口部、５３ｃ 偏向板、５３ｅ 第２筒状部、６ ファン、６１ 羽根車、６１ａ 隙間、６２ 駆動源、６２ａ 回転軸、６２ｂ 回転子、６２ｃ ケース、７ 排気管、８ ドレンタンク、９ 筺体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】