排気トップと熱交換器との組み合わせ構造およびこの構造を備えた温水装置
【課題】ドレン水や外部から進入した雨水などの排水構造を簡素とし、かつ製造コストを廉価にすることが可能な熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造を提供する。
【解決手段】ケース２内に伝熱管４を収容した熱交換器ＨＥの排気口２３の下部は、ケース２の底壁部２０ａの端縁部２０ａ’により規定され、底壁部２０ａ上を流れてきたドレン水が排気口２３をそのまま通過して排気トップ６内に流入することが可能であり、底壁部２０ａの端縁部２０ａ’またはこの端縁部２０ａ’の下面には、下向きに突出するフランジ部２８が設けられ、排気トップ６は、その一部分がフランジ部２８に対向するようにしてケース２に取り付けられている。
【解決手段】ケース２内に伝熱管４を収容した熱交換器ＨＥの排気口２３の下部は、ケース２の底壁部２０ａの端縁部２０ａ’により規定され、底壁部２０ａ上を流れてきたドレン水が排気口２３をそのまま通過して排気トップ６内に流入することが可能であり、底壁部２０ａの端縁部２０ａ’またはこの端縁部２０ａ’の下面には、下向きに突出するフランジ部２８が設けられ、排気トップ６は、その一部分がフランジ部２８に対向するようにしてケース２に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスなどの気体から熱回収を行なうための熱交換器とこの熱交換器から排出される熱回収後の気体を所定の排気箇所に導いて排気するための排気トップとの組み合わせ構造、およびこの構造を備えた給湯装置などの温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、給湯装置またはその熱交換器の具体例として、特許文献１，２に記載されたものを先に提案している。
【０００３】
特許文献１に記載された給湯装置は、バーナを用いて発生させた燃焼ガスが流入するケース内に、熱回収用の伝熱管を収容した熱交換器と、この熱交換器に取り付けられた排気トップとを備えている。前記バーナや熱交換器は、これらを保護するための外装ケース内に収容されている。前記排気トップは、前記熱交換器から排出される熱回収後の排ガスを前記外装ケースの外部に導く役割を果たす。また、前記熱交換器においては、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って強酸性のドレン水（凝縮水）が発生するが、このドレン水は、熱交換器のケースの底壁部に設けられている排出口から排出されるように構成されている。したがって、熱交換器のケース内に多くのドレン水が滞留する不具合が適切に回避される。
【０００４】
一方、特許文献２に記載された熱交換器は、伝熱管を内部に収容するケースの前部に排気部材が取り付けられ、前記ケースの前面開口部分が前記排気部材によって塞がれた構成を有している。前記排気部材は、たとえば合成樹脂製であり、排ガス用の排気口に加えて、ドレン水用の排水口を有している。
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献１，２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。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載された給湯装置の排気トップは、熱交換器から発生する排ガスを外装ケースの外部に導いて排出させるものであるため、この排気トップの一部は、外装ケースの外部において開口している。したがって、この開口部分から雨水などの水が排気トップ内に進入する虞がある。このため、排気トップには、内部に進入した水を排出するための排水口を設けることが望まれる。これに対し、特許文献１においては、熱交換器自体にもドレン水用の排出口が設けられている。したがって、熱交換器に設けられたドレン水用の排出口に加えて、排気トップにも排水口を設けたのでは、給湯装置に２系統の排水経路が設けられることとなる。これでは、給湯装置の配管構造が複雑化し、製造コストが高価となる。
【０００７】
一方、特許文献２においては、熱交換器を構成する排気部材に設けられた排水口を利用して、ドレン水を外部に排出することが可能であることに加え、排気部材の開口部から雨水などが仮に熱交換器内に進入しても、やはりこの雨水などを前記排水口を利用して外部に排出することが可能である。ところが、この特許文献２においては、排気部材自体が熱交換器のケースの前壁部の役割を果たす構造とされており、ケースの前部に排気部材を取り付ける手段として、排気部材の後部を筒状部として形成し、この筒状部をケースの前部に嵌合させる方式が採用されている。このような嵌合方式を採用したのでは、嵌合部の隙間から燃焼ガスが漏れを生じないように排気部材の後部をケースの前部に精度良く嵌合する筒状に形成する必要が生じる。これでは、金属板にプレス加工を施すなどして排気部材を廉価に製造することが難しく、たとえば排気部材を樹脂成形するといった必要を生じ、
製造コストが高価になり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３３０００号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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って、熱回収に伴って発生するドレン水や外部から進入した雨水などの排水構造を簡素にし、かつ製造コストを廉価にすることが可能な熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造、およびこの構造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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造は、給気口および排気口が形成されたケース内に伝熱管が収容されて、前記ケース内に流入して前記伝熱管により熱回収が行なわれた気体が前記排気口を通過するように構成され、かつ前記ケースは、前記熱回収に伴って発生したドレン水を受ける底壁部を有している熱交換器と、前記排気口を通過した気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出可能であり、かつ内部への水の進入があったときにこの水を外部に排出することが可能な排水口を有している排気トップと、を備えている、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造であって、 前記排気口の下部は、前記ケースの底壁部の端縁部により規定され、前記底壁部上を流れてきたドレン水が前記排気口をそのまま通過して前記排気トップ内に流入することが可能に形成されており、前記底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面には、下向きに突出するフランジ部が設けられ、前記排気トップは、その一部分が前記フランジ部に対向するようにして前記ケースに取り付けられていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、熱交換器における熱回収に伴ってドレン水が発生した場合には、このドレン水を熱交換器の排気口から排気トップ内に円滑に流入させて排気トップの排水口から外部に適切に排出させることができる。一方、外装ケースの外部から排気トップ内にたとえば雨水の進入があった場合にも、この雨水を前記排水口から適切に排出することができる。したがって、ドレン水用と雨水用との２系統の排水経路を設ける必要がなく、排水用の配管構造を簡素にして製造コストを低減することができる。また、排気トップを熱交換器のケースに取り付ける手段としては、熱交換器のケースに設けられたフランジ部が利用されるために、排気トップと熱交換器のケースとを嵌合させる方式を採用する必要がなく、フランジ部に排気トップの一部を当接させて排気トップと熱交換器との位置決めを図るなどして、排気トップを熱交換器に対して容易に取り付けることができる。排気トップを樹脂製にするといった必要も無い。したがって、全体の製造コストをより低減することが可能である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記フランジ部は、前記底壁部に一体的に繋がって前記端縁部から下向きに屈曲した第１の屈曲部と、この第１の屈曲部の下端から上向きに屈曲して前記第１の屈曲部に重ね合わされた第２の屈曲部とを有している。
【００１４】
このような構成によれば、フランジ部が第１および第２の屈曲部を重ね合わせた構造とされているために、底壁部が仮に薄肉部材の場合であっても、フランジ部全体の厚みを大きくし、その剛性を高くすることが可能である。したがって、このフランジ部を利用して
排気トップを熱交換器に取り付ける場合の取付け強度を高くし、取り付けの信頼性に優れたものとすることができる。また、フランジ部が容易に変形し難くなるため、このフランジ部と排気トップとの間に、凝縮水や気体の漏れの要因となる不当な隙間を生じないようにすることにも好ましいものとなる。さらに、前記フランジ部は、たとえば底壁部を金属板により構成する場合に、この金属板の一部分に屈曲加工を施すことによって容易に形成することが可能であり、その製造は容易である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ケースは、前記排気口の上部および幅方向両側部を規定する前壁部を有し、かつこの前壁部は、前記第２の屈曲部の上部に一体的に繋がって形成されており、前記排気トップは、前記フランジ部および前記前壁部の前面に対向するように配置されて前記ケースに取り付けられている。
【００１６】
このような構成によれば、ケースの前壁部がフランジ部の第２の屈曲部に一体的に繋がっているために、たとえばケースの底壁部を金属板で構成した場合には、フランジ部に加えて、前壁部についても、前記金属板を利用して容易に形成することができる。したがって、製造コストをより低減することが可能である。また、排気トップの一側面部を前記前壁部やフランジ部の前面に重ね合わせれば、排気トップの固定が確実化される他、排気トップと熱交換器のケースとの間に、気体の漏れの原因となる隙間が生じないようにするのにより好ましいものとなる。とくに、前記構成によれば、フランジ部の前面と前壁部の前面とを段差の無い面一状とすることが容易であり、排気トップとの間に隙間を生じ難くし、シール性をより高めることができる。
【００１７】
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、熱回収対象となる気体の供給手段と、前記気体から熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、この熱交換器から排出される熱回収後の気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に排気するための排気トップと、を備えている、温水装置であって、前記熱交換器と前記排気トップとの組み合わせ構造として、本発明の第１の側面により提供される熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造が用いられていることを特徴としている。
【００１８】
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と排気トップとの組み合わせ構造について述べたのと同様な効果が得られる。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造を備えた温水装置の一例を示す概略正面断面図である。
【図２】図１に示す温水装置の一部分解要部正面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１に示された熱交換器の平面断面図である。
【図５】図１に示された熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造の一部省略分解斜視図である。
【図６】図５に示す熱交換器のケースの製作に用いられる金属板の一例を示す斜視図である。
【図７】図６に示す金属板からケースを製作する過程の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の例を示す一部破断要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図７は、本発明が適用された熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造を備え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。
本実施形態の温水装置ＷＨは、給湯装置として構成されており、図１〜図３によく表われているように、燃焼器３、１次熱交換器１、２次熱交換器ＨＥ、排気トップ６、および温水装置ＷＨの各構成要素を囲んでそれらの保護を図るための外装ケース７を備えている。２次熱交換器ＨＥは、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。
【００２３】
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、かつ配管３２を介して外部から供給される燃料ガスを燃焼させる。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送風される。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を有する複数の伝熱管１１がケース１０内に配された構成である。
【００２４】
２次熱交換器ＨＥ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、１次熱交換器１の上部に載設されている。この２次熱交換器ＨＥは、複数の伝熱管４、これら複数の伝熱管４を内部に収容するケース２、ケース２内に設けられたガイド部材５、および入水用および出湯用の一対のヘッダ４８，４９を備えている。
【００２５】
図４に示すように、複数の伝熱管４のそれぞれは、平面視長円状の螺旋状である。各伝熱管４は、ケース２の左右横幅方向に延びる直状管部４０ａ，４０ｂおよびこれらの両端に繋がった曲管部４０ｃ，４０ｄを有する複数のループ部４０が、一連に繋がって上下高さ方向に複数の隙間を介して積層した構成である。複数の伝熱管４は、ループ部４０の大きさが互いに相違し、かつ略同心の重ね巻き状に配されている。各伝熱管４の下端および上端には、ケース２の一対の側壁部２０ｅ，２０ｆのいずれか一方を貫通する延設管体部４１，４２が繋がっており、これら延設管体部４１，４２の外端にヘッダ４８，４９が取り付けられている。図１および図２によく表われているように、ヘッダ４９の出湯口４９ａは、適当な配管９９を介して伝熱管１１の入水口１１ａに接続されている。ヘッダ４８の入水口４８ａには、給水管（図示略）が接続される。この給水管から入水口４８ａに供給された水は、複数の伝熱管４，１１を順次通過して加熱され、その後出湯口１１ｂから所望の給湯先に供給される。
【００２６】
ケース２は、中空の略直方体状であり、複数の伝熱管４を囲む壁部として、先に述べた一対の側壁部２０ｅ，２０ｆに加え、図３に示すように、底壁部２０ａ、上壁部２０ｂ、後壁部２０ｃ、および前壁部２０ｄを有している。底壁部２０ａの前側の端縁部２０a'には、下向きに突出したフランジ部２８が一体的に繋がって設けられている。このフランジ部２８は、排気トップ６の取り付けに利用されるが、その詳細は後述する。
【００２７】
ケース２の底壁部２０ａおよび前壁部２０ｄには、給気口２１および排気口２３が形成されている。給気口２１は、１次熱交換器１を上向きに進行してきた燃焼ガスを最内周の伝熱管４の中心の空間部分に流入させるための部分であり、その周縁部には、上向きに起立した起立壁２２が形成されている。この起立壁２２は、燃焼ガスから潜熱を回収した際に発生するドレン水が伝熱管４から底壁部２０ａ上に流れ落ちた場合に、このドレン水が給気口２１に流れ込むことを防止するのに役立つ。
【００２８】
ガイド部材５は、給気口２１からケース２内に進入した燃焼ガスを、矢印Ｎ１で示すように、ケース２内の後部側の第１の空間部２４Ａに向けて進行させるための部材である。このガイド部材５は、たとえば一対の支持部材５２を利用して上壁部２０ｂに吊り下げ固定されている（図１も参照）。ガイド部材５の上部５ａは、ケース２の上壁部２０ｂから
離間しており、上壁部２０ｂとの間に隙間２５ｂを形成している。この隙間２５ｂは、伝熱管４の最上段の管体部４０ａ’と上壁部２０ｂとの間に形成された隙間２５ａと連通している。
【００２９】
この熱交換器ＨＥにおいては、前記の矢印Ｎ１に示したように、第１の空間部２４Ａに進行した燃焼ガスが、その後に矢印Ｎ２で示すように後壁部２０ｃに衝突するなどしてケース２の前方側に向けて進行し、ケース２内の前部側の第２の空間部２４Ｂに流入してから矢印Ｎ４に示すように排気口２３を通過する。このような過程において、前記燃焼ガスは、複数の伝熱管４の各部に作用する。燃焼ガスとしては、図４の矢印Ｎ３のようにガイド部材５の両側方を通過するものに加え、図３の矢印Ｎ３’のように、隙間２５ａ，２５ｂを通過するものも発生する。したがって、隙間２５ａに対面する最上段の管体部４０ａ’にも燃焼ガスを効率良く作用させて、管体部４０ａ’を有効に利用した熱回収も行なわれる。好ましくは、ガイド部材５には、隙間２５ｂを通過した燃焼ガスを、図３の矢印Ｎ３”で示す斜め下方に進行させる傾斜部５ｄが設けられており、ガイド部材５の近傍に存在する伝熱管４に対しても燃焼ガスが効率良く作用するように構成されている。さらに、ガイド部材５は、図３の矢印Ｎ１’に示すように、底壁部２０ａと最下段の管体部４０ａ”との間に形成された隙間２５ｃにも進行するように設けられ、管体部４０ａ”にも燃焼ガスが効率良く作用するように構成されている。
【００３０】
排気口２３は、たとえば図２に示すような正面視矩形状である。ただし、前壁部２０ｄの下部寄りに設けられており、この排気口２３の下部は、底壁部２０ａの端縁部（前端縁部）２０a'によって規定されている。図３に示すように、底壁部２０ａは、この底壁部２０ａ上のドレン水が排気口２３に向けて流れるように前下がりの傾斜状である。端縁部２０a'は、排気口２３に向けて流れてきたドレン水を塞き止めることなく、そのまま排気口２３に通過させ得るように、その上面はフラット状である。
【００３１】
フランジ部２８は、ドレン水が排気口２３を通過する作用に支障を生じないようにしつつ、ケース２に対する排気トップ６の取り付けを図るための部分である。このフランジ部２８は、側面視または側面断面視において偏平なＵ字状を有する第１および第２の屈曲部２８ａ，２８ｂを備えている。第１の屈曲部２８ａは、底壁部２０ａに一体的に繋がり、かつ端縁部２０a'から下向きに屈曲した部分である。第２の屈曲部２８ｂは、第１の屈曲部２８ａの下端から上向きに屈曲して第１の屈曲部２８ａに接触するようにして重なった部分であり、第１の屈曲部２８ａに一体的に繋がっている。したがって、フランジ部２８の全体が、底壁部２０ａとは一体的に形成されている。
【００３２】
前壁部２０ｄは、第２の屈曲部２８ｂの上部に一体的に繋がっている。したがって、前壁部２０ｄは、フランジ部２８と同様に、底壁部２０ａにも一体的に繋がっている。また、前壁部２０ｄの前面とフランジ部２８の前面とは、段差の無い面一状である。
【００３３】
ケース２の複数の壁部２０ａ〜２０ｆのうち、上壁部２０ｂを除く全ての壁部は互いに一体的に繋がり、かつフランジ部２８とも繋がっている。この点をより詳細に説明すると、図５に示すように、ケース２は、上壁部２０ｂと、この上壁部２０ｂ以外の本体部２９とに区分することができる。本体部２９は、たとえば図６に示すように形成された一枚のたとえばステンレス製の金属板２９Ａに、プレス加工を施すことにより形成される。同図および後述する図７において、仮想線は、折り曲げ線を示している。また、図１〜図５に示したケース２の各部に対応する箇所には、それら各部と同一の符号、またはそれに「’」が付加された符号を付している。図６に示す金属板２９Ａにおいて、折り曲げ線Ｌ１に沿って部分２８ａ’を矢印Ｎ１０で示す下方に折り曲げると、金属板２９Ａは、図７に示すような形態となる（ただし、図７においては、便宜上、折り曲げ線Ｌ２の箇所においても折り曲げた状態に示している）。図７に示す形態においては、第１の屈曲部２８ａが形
成されている。次いで、部分２０ｄ’を折り曲げ線Ｌ２に沿って矢印Ｎ１１で示す上向きに折り曲げると、図５に示した前壁部２０ｄが形成される。加えて、第２の屈曲部２８ｂも形成され、フランジ部２８の形成が完成する。図７の他の部分２０ｃ’，２０ｅ’，２０ｆ’については、矢印Ｎ１２〜Ｎ１４に示すように折り曲げ線Ｌ３〜５に沿って上向きに折り曲げることにより、後壁部２０ｃおよび一対の側壁部２０ｅ，２０ｆが形成される。
【００３４】
図３によく表われているように、排気トップ６は、排気口２３を通過した排ガスを外装ケース７の外部に導くためのものであり、筒状部６０を有する前側壁部６１、後側壁部６２、排水口６３、および後側壁部６２に設けられた係止片６４を有している。後側壁部６２には、排気口２３を通過した排ガスを排気トップ６の内部に流入させるための開口部６５が設けられており、この排気トップ６内に流入した排ガスは、筒状部６０内を通過して外装ケース７の外部に導かれる。温水装置ＷＨがたとえば屋内に設置された場合、筒状部６０には、たとえば図３に示すような排気ダクト９０が接続され、この排気ダクト９０を経由して前記排ガスは屋外に導かれて排出される。もちろん、本発明においては、排気トップ６に排気ダクト９０のような部材を接続しない構成とすることもできる。
【００３５】
係止片６４は、２次熱交換器ＨＥのフランジ部２８に排気トップ６の下部を係止させるための部分であり、この係止片６４の下端部は、後側壁部６２に接合されている。排気トップ６は、ケース２の前壁部２０ｄおよびフランジ部２８の正面に配置された状態でケース２に固定して取り付けられるが、この取り付けに際しては、係止片６４の上部と後側壁部６２との間に形成された隙間にフランジ部２８の下部が挿入される。また、排気トップ６の後側壁部６２は、ケース２の前壁部２０ｄに対し、ボルトやビスなどのネジ体９８を利用して固定されている。好ましくは、排気トップ６とケース２とが互いに対向する部分には、シール用パッキン（図示略）が介装されて気密シールが図られる。
【００３６】
排気トップ６は、排気口２３を通過したドレン水が開口部６５を通過して内部に流入するように取り付けられている。第２の屈曲部２８ｂの上端は、底壁部２０ａの端縁部２０a'よりも低い高さとされている。これは、排気口２３をドレン水が通過する際に、このドレン水の流れを第２の屈曲部２８ｂによって妨げないようにするのに好ましい。また、排気トップ６の開口部６５の下端縁は、第２の屈曲部２８ｂの上端よりもさらに低い高さとされている。このことにより、排気口２３を通過したドレン水が開口部６５を通過して排気トップ６内に流入することの円滑化が図られる。排水口６３は、排気トップ６内に流入したドレン水やその他の水（広く液体を含む）を排気トップ６の外部に排出するための部分であり、この排水口６３には、排水パイプ（図示略）が接続される。
【００３７】
次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。
【００３８】
排気ダクト９０は、屋外への排ガスの排気を行なわせるものであるため、この排気ダクト９０内には、たとえば雨水が進入する可能性がある。排気ダクト９０内に進入した雨水は、この排気ダクト９０内を伝って排気トップ６内に流入する場合があるが、この雨水は、排水口６３から適切に排出される。一方、２次熱交換器ＨＥにおいては、既述したように、燃焼ガスからの潜熱回収に伴ってドレン水が発生し、このドレン水が複数の伝熱管４からケース２の底壁部２０ａ上に流れ落ち、排気口２３に向けて進行する。排気口２３の下部は、上面がフラット状の端縁部２０a'により規定されているために、前記ドレン水は、この端縁部２０a'によって塞き止められることなく排気口２３を円滑に通過し、排気トップ６内に流入する。すると、このドレン水も、前記した雨水と同様に、排水口６３から適切に排出される。したがって、この温水装置ＷＨにおいては、雨水用とドレン水用との２つの排水経路を設ける必要がなく、排水系の構成を簡素にすることが可能である。
【００３９】
２次熱交換器ＨＥに対する排気トップ６の取り付け手段としては、排気トップ６の後側壁部６２をケース２の前壁部２０ｄおよびフランジ部２８の前面に当接させる方式が採用されている。このような方式によれば、たとえば排気トップ６の一部をケース２の前部に嵌合させる方式（特許文献２に記載された方式）とは異なり、排気トップ６の形状を簡易なものとすることが可能である。したがって、この排気トップ６を、たとえば板金製として、その製作コストを廉価にすることが容易である。また、ケース２と排気トップ６との接続箇所の気密シールを図ることも容易であり、それらの間にシール用パッキンを挟み込むなどして優れた気密シール性を得ることができる。さらに、複数のネジ体９８を利用して排気トップ６をケース２に固定させる場合、ネジ体９８を排気トップ６の正面側から締め付ければよいために、その作業性もよい。
【００４０】
フランジ部２８は、第１および第２の屈曲部２８ｂが重ね合わされた構成であるために、金属板２９Ａとして比較的薄肉のものが用いられている場合であっても、フランジ部２８の剛性を高くすることが可能である。このように、フランジ部２８の剛性を高くすれば、このフランジ部２８を利用した排気トップ６の取り付け強度を高くすることができる。また、たとえば排気トップ６がシール用パッキンを介してフランジ部２８を２次熱交換器ＨＥの後方に向けて比較的強い力で押圧しても、このフランジ部２８は容易に後方に変形することがなく、排気トップ６とフランジ部２８との間のシール性を良好にすることもできる。本実施形態においては、排気トップ６とケース２との位置合わせは、排気トップ６の係止片６４にフランジ部２８を係止させることによって行なうことが可能であるため、排気トップ６を取り付ける際の作業性が一層良好となる利点も得られる。２次熱交換器ＨＥのケース２のうち、上壁部２０ｂ以外の部分は、図５〜図７を参照して説明したように、一枚の金属板２９Ａを折り曲げて製作されているために、２次熱交換器ＨＥについても、その製造コストを廉価にすることが可能である。
【００４１】
その他、本実施形態においては、ガイド部材５が平面視長円状の伝熱管４の中心部に配置されているが、この中心部は、本来的にはデッドスペースとなり得る部分である。したがって、ガイド部材５をケース２内に組み込む場合のスペース効率性に優れ、２次熱交換器ＨＥの全体サイズを小さくする上で好ましい。また、１次熱交換器１および２次熱交換器ＨＥは、既述したとおり、それらのケース１０，７が上下方向において直接重ねられて接続されている。しかも、１次熱交換器１によって熱回収された燃焼ガスは、ケース１０内からガイド部材５内にそのまま流入するように構成されている。このため、それら２つの熱交換器１，ＨＥのトータルの高さ寸法を小さくし得るとともに、１次熱交換器１から２次熱交換器ＨＥに燃焼ガスを導くための専用部材を別途用いる必要もなく、温水装置ＷＨの全体構成の簡素化をも図ることができる。
【００４２】
図８は、本発明の他の実施形態を示している。本実施形態においては、２次熱交換器のケース２の前壁部２０ｄは、底壁部２０ａに一体的に繋がっているものの、フランジ部２８Ａは、底壁部２０ａとは別体の部材２８０を用いて構成されている。部材２８０は、Ｌ字断面形状であり、この部材２８０の一部分は、底壁部２０ａの端縁部２０a'およびその近傍の下面部に溶接またはろう付けされている。このことにより、部材２８０の他の部分が、底壁部２０ａの下面から下方に突出したフランジ部２８Ａとなっている。本実施形態においては、フランジ部２８Ａの形成方法が前記したフランジ部２８とは異なるものの、このフランジ部２８Ａが果たす役割は、前記したフランジ部２８と同様であり、本発明が意図する作用を得ることができる。本実施形態から理解されるように、本発明でいうフランジ部は、ケースの底壁部とは別体の部材を用いて構成することができる。
【００４３】
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と排気トップとの組み合わせ構造、およびこれを備えた温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４４】
たとえば、熱交換器の伝熱管としては、平面視長円状の螺旋管に代えて、これとは異なる形状の螺旋管、あるいは螺旋管以外の直状管体、蛇行状の管体、蛇腹状の管体など、種々の管体を用いることができる。もちろん、熱交換器としては、前記実施形態のガイド部材５を用いない構成とすることができる。１つのケース内に複数組の伝熱管が組み込まれたいわゆる１缶複数回路方式とすることも可能である。ケースに設けられる排気口は、その下部がケースの底壁部の端縁部により規定されて排気トップ内へのドレン水の流入を可能とするように設けられていればよく、やはりその具体的な形状やサイズは問わない。この排気口は、必ずしも温水装置の正面を向いて開口するように設けられていなくてもよく、たとえば温水装置の背面側を向いて開口するように設けられていてもよい。本発明でいう熱交換器のケースの前壁部とは、温水装置の正面を向く壁部を意味するのではなく、排気口が設けられている壁部を意味する。
【００４５】
熱交換器のケースに設けられるフランジ部は、ケースの底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面から下向きに突出する形態であればよく、そのサイズなども限定されない。ただし、フランジ部の幅（たとえば図２に示すような正面視の左右方向の幅）は、排気口の下部の幅よりも大きくすることが好ましい。フランジ部には、前記実施形態の係止片６４に相当する手段を設けることが好ましいが、やはりこのような手段も省略することができる。フランジ部は、熱交換器に対する排気トップの取り付けに際し、少なくとも排気トップの一部分を対向させるための部分として利用されていればよい。本発明でいう排気トップは、熱交換器の排気口を通過した気体を、熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出するための部品または部材を意味し、やはりその具体的な形状なども限定されない。
【００４６】
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。熱回収の対象となる気体としては、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。
【符号の説明】
【００４７】
ＷＨ 温水装置
ＨＥ ２次熱交換器（熱交換器）
２ ケース（熱交換器の）
３ 燃焼器（熱回収対象となる気体の供給手段）
４ 伝熱管
６ 排気トップ
７ 外装ケース
２０ａ 底壁部（ケースの）
２０ａ’端縁部
２０ｄ 前壁部（ケースの）
２１ 給気口
２３ 排気口
２８，２８Ａ フランジ部
６３ 排水口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスなどの気体から熱回収を行なうための熱交換器とこの熱交換器から排出される熱回収後の気体を所定の排気箇所に導いて排気するための排気トップとの組み合わせ構造、およびこの構造を備えた給湯装置などの温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、給湯装置またはその熱交換器の具体例として、特許文献１，２に記載されたものを先に提案している。
【０００３】
特許文献１に記載された給湯装置は、バーナを用いて発生させた燃焼ガスが流入するケース内に、熱回収用の伝熱管を収容した熱交換器と、この熱交換器に取り付けられた排気トップとを備えている。前記バーナや熱交換器は、これらを保護するための外装ケース内に収容されている。前記排気トップは、前記熱交換器から排出される熱回収後の排ガスを前記外装ケースの外部に導く役割を果たす。また、前記熱交換器においては、燃焼ガスからの潜熱回収に伴って強酸性のドレン水（凝縮水）が発生するが、このドレン水は、熱交換器のケースの底壁部に設けられている排出口から排出されるように構成されている。したがって、熱交換器のケース内に多くのドレン水が滞留する不具合が適切に回避される。
【０００４】
一方、特許文献２に記載された熱交換器は、伝熱管を内部に収容するケースの前部に排気部材が取り付けられ、前記ケースの前面開口部分が前記排気部材によって塞がれた構成を有している。前記排気部材は、たとえば合成樹脂製であり、排ガス用の排気口に加えて、ドレン水用の排水口を有している。
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献１，２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。
【０００６】
すなわち、特許文献１に記載された給湯装置の排気トップは、熱交換器から発生する排ガスを外装ケースの外部に導いて排出させるものであるため、この排気トップの一部は、外装ケースの外部において開口している。したがって、この開口部分から雨水などの水が排気トップ内に進入する虞がある。このため、排気トップには、内部に進入した水を排出するための排水口を設けることが望まれる。これに対し、特許文献１においては、熱交換器自体にもドレン水用の排出口が設けられている。したがって、熱交換器に設けられたドレン水用の排出口に加えて、排気トップにも排水口を設けたのでは、給湯装置に２系統の排水経路が設けられることとなる。これでは、給湯装置の配管構造が複雑化し、製造コストが高価となる。
【０００７】
一方、特許文献２においては、熱交換器を構成する排気部材に設けられた排水口を利用して、ドレン水を外部に排出することが可能であることに加え、排気部材の開口部から雨水などが仮に熱交換器内に進入しても、やはりこの雨水などを前記排水口を利用して外部に排出することが可能である。ところが、この特許文献２においては、排気部材自体が熱交換器のケースの前壁部の役割を果たす構造とされており、ケースの前部に排気部材を取り付ける手段として、排気部材の後部を筒状部として形成し、この筒状部をケースの前部に嵌合させる方式が採用されている。このような嵌合方式を採用したのでは、嵌合部の隙間から燃焼ガスが漏れを生じないように排気部材の後部をケースの前部に精度良く嵌合する筒状に形成する必要が生じる。これでは、金属板にプレス加工を施すなどして排気部材を廉価に製造することが難しく、たとえば排気部材を樹脂成形するといった必要を生じ、
製造コストが高価になり易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３３０００号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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って、熱回収に伴って発生するドレン水や外部から進入した雨水などの排水構造を簡素にし、かつ製造コストを廉価にすることが可能な熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造、およびこの構造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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の第１の側面により提供される熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造は、給気口および排気口が形成されたケース内に伝熱管が収容されて、前記ケース内に流入して前記伝熱管により熱回収が行なわれた気体が前記排気口を通過するように構成され、かつ前記ケースは、前記熱回収に伴って発生したドレン水を受ける底壁部を有している熱交換器と、前記排気口を通過した気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出可能であり、かつ内部への水の進入があったときにこの水を外部に排出することが可能な排水口を有している排気トップと、を備えている、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造であって、 前記排気口の下部は、前記ケースの底壁部の端縁部により規定され、前記底壁部上を流れてきたドレン水が前記排気口をそのまま通過して前記排気トップ内に流入することが可能に形成されており、前記底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面には、下向きに突出するフランジ部が設けられ、前記排気トップは、その一部分が前記フランジ部に対向するようにして前記ケースに取り付けられていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、熱交換器における熱回収に伴ってドレン水が発生した場合には、このドレン水を熱交換器の排気口から排気トップ内に円滑に流入させて排気トップの排水口から外部に適切に排出させることができる。一方、外装ケースの外部から排気トップ内にたとえば雨水の進入があった場合にも、この雨水を前記排水口から適切に排出することができる。したがって、ドレン水用と雨水用との２系統の排水経路を設ける必要がなく、排水用の配管構造を簡素にして製造コストを低減することができる。また、排気トップを熱交換器のケースに取り付ける手段としては、熱交換器のケースに設けられたフランジ部が利用されるために、排気トップと熱交換器のケースとを嵌合させる方式を採用する必要がなく、フランジ部に排気トップの一部を当接させて排気トップと熱交換器との位置決めを図るなどして、排気トップを熱交換器に対して容易に取り付けることができる。排気トップを樹脂製にするといった必要も無い。したがって、全体の製造コストをより低減することが可能である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記フランジ部は、前記底壁部に一体的に繋がって前記端縁部から下向きに屈曲した第１の屈曲部と、この第１の屈曲部の下端から上向きに屈曲して前記第１の屈曲部に重ね合わされた第２の屈曲部とを有している。
【００１４】
このような構成によれば、フランジ部が第１および第２の屈曲部を重ね合わせた構造とされているために、底壁部が仮に薄肉部材の場合であっても、フランジ部全体の厚みを大きくし、その剛性を高くすることが可能である。したがって、このフランジ部を利用して
排気トップを熱交換器に取り付ける場合の取付け強度を高くし、取り付けの信頼性に優れたものとすることができる。また、フランジ部が容易に変形し難くなるため、このフランジ部と排気トップとの間に、凝縮水や気体の漏れの要因となる不当な隙間を生じないようにすることにも好ましいものとなる。さらに、前記フランジ部は、たとえば底壁部を金属板により構成する場合に、この金属板の一部分に屈曲加工を施すことによって容易に形成することが可能であり、その製造は容易である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記ケースは、前記排気口の上部および幅方向両側部を規定する前壁部を有し、かつこの前壁部は、前記第２の屈曲部の上部に一体的に繋がって形成されており、前記排気トップは、前記フランジ部および前記前壁部の前面に対向するように配置されて前記ケースに取り付けられている。
【００１６】
このような構成によれば、ケースの前壁部がフランジ部の第２の屈曲部に一体的に繋がっているために、たとえばケースの底壁部を金属板で構成した場合には、フランジ部に加えて、前壁部についても、前記金属板を利用して容易に形成することができる。したがって、製造コストをより低減することが可能である。また、排気トップの一側面部を前記前壁部やフランジ部の前面に重ね合わせれば、排気トップの固定が確実化される他、排気トップと熱交換器のケースとの間に、気体の漏れの原因となる隙間が生じないようにするのにより好ましいものとなる。とくに、前記構成によれば、フランジ部の前面と前壁部の前面とを段差の無い面一状とすることが容易であり、排気トップとの間に隙間を生じ難くし、シール性をより高めることができる。
【００１７】
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、熱回収対象となる気体の供給手段と、前記気体から熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、この熱交換器から排出される熱回収後の気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に排気するための排気トップと、を備えている、温水装置であって、前記熱交換器と前記排気トップとの組み合わせ構造として、本発明の第１の側面により提供される熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造が用いられていることを特徴としている。
【００１８】
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と排気トップとの組み合わせ構造について述べたのと同様な効果が得られる。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造を備えた温水装置の一例を示す概略正面断面図である。
【図２】図１に示す温水装置の一部分解要部正面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１に示された熱交換器の平面断面図である。
【図５】図１に示された熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造の一部省略分解斜視図である。
【図６】図５に示す熱交換器のケースの製作に用いられる金属板の一例を示す斜視図である。
【図７】図６に示す金属板からケースを製作する過程の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の例を示す一部破断要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１〜図７は、本発明が適用された熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造を備え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。
本実施形態の温水装置ＷＨは、給湯装置として構成されており、図１〜図３によく表われているように、燃焼器３、１次熱交換器１、２次熱交換器ＨＥ、排気トップ６、および温水装置ＷＨの各構成要素を囲んでそれらの保護を図るための外装ケース７を備えている。２次熱交換器ＨＥは、本発明が適用された熱交換器の一例に相当する。
【００２３】
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、かつ配管３２を介して外部から供給される燃料ガスを燃焼させる。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送風される。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を有する複数の伝熱管１１がケース１０内に配された構成である。
【００２４】
２次熱交換器ＨＥ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、１次熱交換器１の上部に載設されている。この２次熱交換器ＨＥは、複数の伝熱管４、これら複数の伝熱管４を内部に収容するケース２、ケース２内に設けられたガイド部材５、および入水用および出湯用の一対のヘッダ４８，４９を備えている。
【００２５】
図４に示すように、複数の伝熱管４のそれぞれは、平面視長円状の螺旋状である。各伝熱管４は、ケース２の左右横幅方向に延びる直状管部４０ａ，４０ｂおよびこれらの両端に繋がった曲管部４０ｃ，４０ｄを有する複数のループ部４０が、一連に繋がって上下高さ方向に複数の隙間を介して積層した構成である。複数の伝熱管４は、ループ部４０の大きさが互いに相違し、かつ略同心の重ね巻き状に配されている。各伝熱管４の下端および上端には、ケース２の一対の側壁部２０ｅ，２０ｆのいずれか一方を貫通する延設管体部４１，４２が繋がっており、これら延設管体部４１，４２の外端にヘッダ４８，４９が取り付けられている。図１および図２によく表われているように、ヘッダ４９の出湯口４９ａは、適当な配管９９を介して伝熱管１１の入水口１１ａに接続されている。ヘッダ４８の入水口４８ａには、給水管（図示略）が接続される。この給水管から入水口４８ａに供給された水は、複数の伝熱管４，１１を順次通過して加熱され、その後出湯口１１ｂから所望の給湯先に供給される。
【００２６】
ケース２は、中空の略直方体状であり、複数の伝熱管４を囲む壁部として、先に述べた一対の側壁部２０ｅ，２０ｆに加え、図３に示すように、底壁部２０ａ、上壁部２０ｂ、後壁部２０ｃ、および前壁部２０ｄを有している。底壁部２０ａの前側の端縁部２０a'には、下向きに突出したフランジ部２８が一体的に繋がって設けられている。このフランジ部２８は、排気トップ６の取り付けに利用されるが、その詳細は後述する。
【００２７】
ケース２の底壁部２０ａおよび前壁部２０ｄには、給気口２１および排気口２３が形成されている。給気口２１は、１次熱交換器１を上向きに進行してきた燃焼ガスを最内周の伝熱管４の中心の空間部分に流入させるための部分であり、その周縁部には、上向きに起立した起立壁２２が形成されている。この起立壁２２は、燃焼ガスから潜熱を回収した際に発生するドレン水が伝熱管４から底壁部２０ａ上に流れ落ちた場合に、このドレン水が給気口２１に流れ込むことを防止するのに役立つ。
【００２８】
ガイド部材５は、給気口２１からケース２内に進入した燃焼ガスを、矢印Ｎ１で示すように、ケース２内の後部側の第１の空間部２４Ａに向けて進行させるための部材である。このガイド部材５は、たとえば一対の支持部材５２を利用して上壁部２０ｂに吊り下げ固定されている（図１も参照）。ガイド部材５の上部５ａは、ケース２の上壁部２０ｂから
離間しており、上壁部２０ｂとの間に隙間２５ｂを形成している。この隙間２５ｂは、伝熱管４の最上段の管体部４０ａ’と上壁部２０ｂとの間に形成された隙間２５ａと連通している。
【００２９】
この熱交換器ＨＥにおいては、前記の矢印Ｎ１に示したように、第１の空間部２４Ａに進行した燃焼ガスが、その後に矢印Ｎ２で示すように後壁部２０ｃに衝突するなどしてケース２の前方側に向けて進行し、ケース２内の前部側の第２の空間部２４Ｂに流入してから矢印Ｎ４に示すように排気口２３を通過する。このような過程において、前記燃焼ガスは、複数の伝熱管４の各部に作用する。燃焼ガスとしては、図４の矢印Ｎ３のようにガイド部材５の両側方を通過するものに加え、図３の矢印Ｎ３’のように、隙間２５ａ，２５ｂを通過するものも発生する。したがって、隙間２５ａに対面する最上段の管体部４０ａ’にも燃焼ガスを効率良く作用させて、管体部４０ａ’を有効に利用した熱回収も行なわれる。好ましくは、ガイド部材５には、隙間２５ｂを通過した燃焼ガスを、図３の矢印Ｎ３”で示す斜め下方に進行させる傾斜部５ｄが設けられており、ガイド部材５の近傍に存在する伝熱管４に対しても燃焼ガスが効率良く作用するように構成されている。さらに、ガイド部材５は、図３の矢印Ｎ１’に示すように、底壁部２０ａと最下段の管体部４０ａ”との間に形成された隙間２５ｃにも進行するように設けられ、管体部４０ａ”にも燃焼ガスが効率良く作用するように構成されている。
【００３０】
排気口２３は、たとえば図２に示すような正面視矩形状である。ただし、前壁部２０ｄの下部寄りに設けられており、この排気口２３の下部は、底壁部２０ａの端縁部（前端縁部）２０a'によって規定されている。図３に示すように、底壁部２０ａは、この底壁部２０ａ上のドレン水が排気口２３に向けて流れるように前下がりの傾斜状である。端縁部２０a'は、排気口２３に向けて流れてきたドレン水を塞き止めることなく、そのまま排気口２３に通過させ得るように、その上面はフラット状である。
【００３１】
フランジ部２８は、ドレン水が排気口２３を通過する作用に支障を生じないようにしつつ、ケース２に対する排気トップ６の取り付けを図るための部分である。このフランジ部２８は、側面視または側面断面視において偏平なＵ字状を有する第１および第２の屈曲部２８ａ，２８ｂを備えている。第１の屈曲部２８ａは、底壁部２０ａに一体的に繋がり、かつ端縁部２０a'から下向きに屈曲した部分である。第２の屈曲部２８ｂは、第１の屈曲部２８ａの下端から上向きに屈曲して第１の屈曲部２８ａに接触するようにして重なった部分であり、第１の屈曲部２８ａに一体的に繋がっている。したがって、フランジ部２８の全体が、底壁部２０ａとは一体的に形成されている。
【００３２】
前壁部２０ｄは、第２の屈曲部２８ｂの上部に一体的に繋がっている。したがって、前壁部２０ｄは、フランジ部２８と同様に、底壁部２０ａにも一体的に繋がっている。また、前壁部２０ｄの前面とフランジ部２８の前面とは、段差の無い面一状である。
【００３３】
ケース２の複数の壁部２０ａ〜２０ｆのうち、上壁部２０ｂを除く全ての壁部は互いに一体的に繋がり、かつフランジ部２８とも繋がっている。この点をより詳細に説明すると、図５に示すように、ケース２は、上壁部２０ｂと、この上壁部２０ｂ以外の本体部２９とに区分することができる。本体部２９は、たとえば図６に示すように形成された一枚のたとえばステンレス製の金属板２９Ａに、プレス加工を施すことにより形成される。同図および後述する図７において、仮想線は、折り曲げ線を示している。また、図１〜図５に示したケース２の各部に対応する箇所には、それら各部と同一の符号、またはそれに「’」が付加された符号を付している。図６に示す金属板２９Ａにおいて、折り曲げ線Ｌ１に沿って部分２８ａ’を矢印Ｎ１０で示す下方に折り曲げると、金属板２９Ａは、図７に示すような形態となる（ただし、図７においては、便宜上、折り曲げ線Ｌ２の箇所においても折り曲げた状態に示している）。図７に示す形態においては、第１の屈曲部２８ａが形
成されている。次いで、部分２０ｄ’を折り曲げ線Ｌ２に沿って矢印Ｎ１１で示す上向きに折り曲げると、図５に示した前壁部２０ｄが形成される。加えて、第２の屈曲部２８ｂも形成され、フランジ部２８の形成が完成する。図７の他の部分２０ｃ’，２０ｅ’，２０ｆ’については、矢印Ｎ１２〜Ｎ１４に示すように折り曲げ線Ｌ３〜５に沿って上向きに折り曲げることにより、後壁部２０ｃおよび一対の側壁部２０ｅ，２０ｆが形成される。
【００３４】
図３によく表われているように、排気トップ６は、排気口２３を通過した排ガスを外装ケース７の外部に導くためのものであり、筒状部６０を有する前側壁部６１、後側壁部６２、排水口６３、および後側壁部６２に設けられた係止片６４を有している。後側壁部６２には、排気口２３を通過した排ガスを排気トップ６の内部に流入させるための開口部６５が設けられており、この排気トップ６内に流入した排ガスは、筒状部６０内を通過して外装ケース７の外部に導かれる。温水装置ＷＨがたとえば屋内に設置された場合、筒状部６０には、たとえば図３に示すような排気ダクト９０が接続され、この排気ダクト９０を経由して前記排ガスは屋外に導かれて排出される。もちろん、本発明においては、排気トップ６に排気ダクト９０のような部材を接続しない構成とすることもできる。
【００３５】
係止片６４は、２次熱交換器ＨＥのフランジ部２８に排気トップ６の下部を係止させるための部分であり、この係止片６４の下端部は、後側壁部６２に接合されている。排気トップ６は、ケース２の前壁部２０ｄおよびフランジ部２８の正面に配置された状態でケース２に固定して取り付けられるが、この取り付けに際しては、係止片６４の上部と後側壁部６２との間に形成された隙間にフランジ部２８の下部が挿入される。また、排気トップ６の後側壁部６２は、ケース２の前壁部２０ｄに対し、ボルトやビスなどのネジ体９８を利用して固定されている。好ましくは、排気トップ６とケース２とが互いに対向する部分には、シール用パッキン（図示略）が介装されて気密シールが図られる。
【００３６】
排気トップ６は、排気口２３を通過したドレン水が開口部６５を通過して内部に流入するように取り付けられている。第２の屈曲部２８ｂの上端は、底壁部２０ａの端縁部２０a'よりも低い高さとされている。これは、排気口２３をドレン水が通過する際に、このドレン水の流れを第２の屈曲部２８ｂによって妨げないようにするのに好ましい。また、排気トップ６の開口部６５の下端縁は、第２の屈曲部２８ｂの上端よりもさらに低い高さとされている。このことにより、排気口２３を通過したドレン水が開口部６５を通過して排気トップ６内に流入することの円滑化が図られる。排水口６３は、排気トップ６内に流入したドレン水やその他の水（広く液体を含む）を排気トップ６の外部に排出するための部分であり、この排水口６３には、排水パイプ（図示略）が接続される。
【００３７】
次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。
【００３８】
排気ダクト９０は、屋外への排ガスの排気を行なわせるものであるため、この排気ダクト９０内には、たとえば雨水が進入する可能性がある。排気ダクト９０内に進入した雨水は、この排気ダクト９０内を伝って排気トップ６内に流入する場合があるが、この雨水は、排水口６３から適切に排出される。一方、２次熱交換器ＨＥにおいては、既述したように、燃焼ガスからの潜熱回収に伴ってドレン水が発生し、このドレン水が複数の伝熱管４からケース２の底壁部２０ａ上に流れ落ち、排気口２３に向けて進行する。排気口２３の下部は、上面がフラット状の端縁部２０a'により規定されているために、前記ドレン水は、この端縁部２０a'によって塞き止められることなく排気口２３を円滑に通過し、排気トップ６内に流入する。すると、このドレン水も、前記した雨水と同様に、排水口６３から適切に排出される。したがって、この温水装置ＷＨにおいては、雨水用とドレン水用との２つの排水経路を設ける必要がなく、排水系の構成を簡素にすることが可能である。
【００３９】
２次熱交換器ＨＥに対する排気トップ６の取り付け手段としては、排気トップ６の後側壁部６２をケース２の前壁部２０ｄおよびフランジ部２８の前面に当接させる方式が採用されている。このような方式によれば、たとえば排気トップ６の一部をケース２の前部に嵌合させる方式（特許文献２に記載された方式）とは異なり、排気トップ６の形状を簡易なものとすることが可能である。したがって、この排気トップ６を、たとえば板金製として、その製作コストを廉価にすることが容易である。また、ケース２と排気トップ６との接続箇所の気密シールを図ることも容易であり、それらの間にシール用パッキンを挟み込むなどして優れた気密シール性を得ることができる。さらに、複数のネジ体９８を利用して排気トップ６をケース２に固定させる場合、ネジ体９８を排気トップ６の正面側から締め付ければよいために、その作業性もよい。
【００４０】
フランジ部２８は、第１および第２の屈曲部２８ｂが重ね合わされた構成であるために、金属板２９Ａとして比較的薄肉のものが用いられている場合であっても、フランジ部２８の剛性を高くすることが可能である。このように、フランジ部２８の剛性を高くすれば、このフランジ部２８を利用した排気トップ６の取り付け強度を高くすることができる。また、たとえば排気トップ６がシール用パッキンを介してフランジ部２８を２次熱交換器ＨＥの後方に向けて比較的強い力で押圧しても、このフランジ部２８は容易に後方に変形することがなく、排気トップ６とフランジ部２８との間のシール性を良好にすることもできる。本実施形態においては、排気トップ６とケース２との位置合わせは、排気トップ６の係止片６４にフランジ部２８を係止させることによって行なうことが可能であるため、排気トップ６を取り付ける際の作業性が一層良好となる利点も得られる。２次熱交換器ＨＥのケース２のうち、上壁部２０ｂ以外の部分は、図５〜図７を参照して説明したように、一枚の金属板２９Ａを折り曲げて製作されているために、２次熱交換器ＨＥについても、その製造コストを廉価にすることが可能である。
【００４１】
その他、本実施形態においては、ガイド部材５が平面視長円状の伝熱管４の中心部に配置されているが、この中心部は、本来的にはデッドスペースとなり得る部分である。したがって、ガイド部材５をケース２内に組み込む場合のスペース効率性に優れ、２次熱交換器ＨＥの全体サイズを小さくする上で好ましい。また、１次熱交換器１および２次熱交換器ＨＥは、既述したとおり、それらのケース１０，７が上下方向において直接重ねられて接続されている。しかも、１次熱交換器１によって熱回収された燃焼ガスは、ケース１０内からガイド部材５内にそのまま流入するように構成されている。このため、それら２つの熱交換器１，ＨＥのトータルの高さ寸法を小さくし得るとともに、１次熱交換器１から２次熱交換器ＨＥに燃焼ガスを導くための専用部材を別途用いる必要もなく、温水装置ＷＨの全体構成の簡素化をも図ることができる。
【００４２】
図８は、本発明の他の実施形態を示している。本実施形態においては、２次熱交換器のケース２の前壁部２０ｄは、底壁部２０ａに一体的に繋がっているものの、フランジ部２８Ａは、底壁部２０ａとは別体の部材２８０を用いて構成されている。部材２８０は、Ｌ字断面形状であり、この部材２８０の一部分は、底壁部２０ａの端縁部２０a'およびその近傍の下面部に溶接またはろう付けされている。このことにより、部材２８０の他の部分が、底壁部２０ａの下面から下方に突出したフランジ部２８Ａとなっている。本実施形態においては、フランジ部２８Ａの形成方法が前記したフランジ部２８とは異なるものの、このフランジ部２８Ａが果たす役割は、前記したフランジ部２８と同様であり、本発明が意図する作用を得ることができる。本実施形態から理解されるように、本発明でいうフランジ部は、ケースの底壁部とは別体の部材を用いて構成することができる。
【００４３】
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と排気トップとの組み合わせ構造、およびこれを備えた温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４４】
たとえば、熱交換器の伝熱管としては、平面視長円状の螺旋管に代えて、これとは異なる形状の螺旋管、あるいは螺旋管以外の直状管体、蛇行状の管体、蛇腹状の管体など、種々の管体を用いることができる。もちろん、熱交換器としては、前記実施形態のガイド部材５を用いない構成とすることができる。１つのケース内に複数組の伝熱管が組み込まれたいわゆる１缶複数回路方式とすることも可能である。ケースに設けられる排気口は、その下部がケースの底壁部の端縁部により規定されて排気トップ内へのドレン水の流入を可能とするように設けられていればよく、やはりその具体的な形状やサイズは問わない。この排気口は、必ずしも温水装置の正面を向いて開口するように設けられていなくてもよく、たとえば温水装置の背面側を向いて開口するように設けられていてもよい。本発明でいう熱交換器のケースの前壁部とは、温水装置の正面を向く壁部を意味するのではなく、排気口が設けられている壁部を意味する。
【００４５】
熱交換器のケースに設けられるフランジ部は、ケースの底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面から下向きに突出する形態であればよく、そのサイズなども限定されない。ただし、フランジ部の幅（たとえば図２に示すような正面視の左右方向の幅）は、排気口の下部の幅よりも大きくすることが好ましい。フランジ部には、前記実施形態の係止片６４に相当する手段を設けることが好ましいが、やはりこのような手段も省略することができる。フランジ部は、熱交換器に対する排気トップの取り付けに際し、少なくとも排気トップの一部分を対向させるための部分として利用されていればよい。本発明でいう排気トップは、熱交換器の排気口を通過した気体を、熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出するための部品または部材を意味し、やはりその具体的な形状なども限定されない。
【００４６】
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。熱回収の対象となる気体としては、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。
【符号の説明】
【００４７】
ＷＨ 温水装置
ＨＥ ２次熱交換器（熱交換器）
２ ケース（熱交換器の）
３ 燃焼器（熱回収対象となる気体の供給手段）
４ 伝熱管
６ 排気トップ
７ 外装ケース
２０ａ 底壁部（ケースの）
２０ａ’端縁部
２０ｄ 前壁部（ケースの）
２１ 給気口
２３ 排気口
２８，２８Ａ フランジ部
６３ 排水口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気口および排気口が形成されたケース内に伝熱管が収容されて、前記ケース内に流入して前記伝熱管により熱回収が行なわれた気体が前記排気口を通過するように構成され、かつ前記ケースは、前記熱回収に伴って発生したドレン水を受ける底壁部を有している熱交換器と、
前記排気口を通過した気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出可能であり、かつ内部への水の進入があったときにこの水を外部に排出することが可能な排水口を有している排気トップと、
を備えている、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造であって、
前記排気口の下部は、前記ケースの底壁部の端縁部により規定され、前記底壁部上を流れてきたドレン水が前記排気口をそのまま通過して前記排気トップ内に流入することが可能に形成されており、
前記底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面には、下向きに突出するフランジ部が設けられ、
前記排気トップは、その一部分が前記フランジ部に対向するようにして前記ケースに取り付けられていることを特徴とする、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項２】
前記フランジ部は、前記底壁部に一体的に繋がって前記端縁部から下向きに屈曲した第１の屈曲部と、この第１の屈曲部の下端から上向きに屈曲して前記第１の屈曲部に重ね合わされた第２の屈曲部とを有している、請求項１に記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項３】
前記ケースは、前記排気口の上部および幅方向両側部を規定する前壁部を有し、かつこの前壁部は、前記第２の屈曲部の上部に一体的に繋がって形成されており、
前記排気トップは、前記フランジ部および前記前壁部の前面に対向するように配置されて前記ケースに取り付けられている、請求項２に記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項４】
熱回収対象となる気体の供給手段と、
前記気体から熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、
この熱交換器から排出される熱回収後の気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に排気するための排気トップと、
を備えている、温水装置であって、
前記熱交換器と前記排気トップとの組み合わせ構造として、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造が用いられていることを特徴とする、温水装置。
【請求項１】
給気口および排気口が形成されたケース内に伝熱管が収容されて、前記ケース内に流入して前記伝熱管により熱回収が行なわれた気体が前記排気口を通過するように構成され、かつ前記ケースは、前記熱回収に伴って発生したドレン水を受ける底壁部を有している熱交換器と、
前記排気口を通過した気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に導いて排出可能であり、かつ内部への水の進入があったときにこの水を外部に排出することが可能な排水口を有している排気トップと、
を備えている、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造であって、
前記排気口の下部は、前記ケースの底壁部の端縁部により規定され、前記底壁部上を流れてきたドレン水が前記排気口をそのまま通過して前記排気トップ内に流入することが可能に形成されており、
前記底壁部の端縁部またはこの端縁部の下面には、下向きに突出するフランジ部が設けられ、
前記排気トップは、その一部分が前記フランジ部に対向するようにして前記ケースに取り付けられていることを特徴とする、熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項２】
前記フランジ部は、前記底壁部に一体的に繋がって前記端縁部から下向きに屈曲した第１の屈曲部と、この第１の屈曲部の下端から上向きに屈曲して前記第１の屈曲部に重ね合わされた第２の屈曲部とを有している、請求項１に記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項３】
前記ケースは、前記排気口の上部および幅方向両側部を規定する前壁部を有し、かつこの前壁部は、前記第２の屈曲部の上部に一体的に繋がって形成されており、
前記排気トップは、前記フランジ部および前記前壁部の前面に対向するように配置されて前記ケースに取り付けられている、請求項２に記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造。
【請求項４】
熱回収対象となる気体の供給手段と、
前記気体から熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、
この熱交換器から排出される熱回収後の気体を、前記熱交換器を囲む外装ケースの外部に排気するための排気トップと、
を備えている、温水装置であって、
前記熱交換器と前記排気トップとの組み合わせ構造として、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器と排気トップとの組み合わせ構造が用いられていることを特徴とする、温水装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１７９７０４（Ｐ２０１１−１７９７０４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２１２５（Ｐ２０１０−４２１２５）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]