JP2016017723A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンが熱交換器内に滞留しにくい給湯装置を提供する。【解決手段】ドレン排出管１０ｂは、二次熱交換器４で潜熱が回収されることにより発生したドレンを二次熱交換器４の外部へ排出するために、二次熱交換器４に接続されている。空気通路管１０ｂは、排気ボックス５に接続されている。三方配管継手１０ｄは、ドレン排出管１０ａ側の流路および空気通路管１０ｂ側の流路を合流させ、かつ合流後の流路を給湯装置１の外部と通じるドレンタンク接続管１０ｃに接続させる。三方配管継手１０ｄにおいて、空気通路管１０ｂ側の流路の径はドレン排出管１０ａ側の流路の径よりも大きく、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の径はドレン排出管１０ａおよび空気通路管１０ｂを合流させた後に縮小している。【選択図】図１

Description

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。

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筒を取り外すことができない現場がある。

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。

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。

特開昭６０−１８６６１７号公報

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ファンが下流側に配置されているため、ドレンを排出するための排出管を通じて給湯装置の外部から空気（外気）が内部に取り込まれる。この排出管内における空気の流れる方向は排出管内をドレンが排出される方向と逆方向である。このため、ドレンは排出管を通じて給湯装置の外部へ排出されにくくなり、潜熱を回収するための熱交換器内に滞留しやすくなるという問題がある。

仮に上記排出管などのドレン排出経路に、ドレンが溜まることで外気の取り込みを遮断できる水封構造が採用されていたとしても、ドレンが溜まって水封がされるまでの期間内に排出管を通じて給湯装置の外部から空気が内部に取り込まれる。これにより上記と同じ問題が生じる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ドレンが熱交換器内に滞留しにくい給湯装置を提供することである。

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、バーナと、熱交換器と、ファンと、ドレン排出管と、空気通路管と、配管接続部とを備えている。バーナは、燃焼ガスを発生させるためのものである。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出するためのものである。ドレン排出管は、熱交換器で潜熱が回収されることにより発生したドレンを熱交換器の外部へ排出するために、熱交換器に接続されている。空気通路管は、熱交換器からファンに達するまでの燃焼ガスの流れの経路に接続されている。配管接続部は、ドレン排出管および空気通路管を合流させ、かつ合流後の流路を給湯装置の外部と通じる排出経路に接続させる。配管接続部において、空気通路管側の流路の径はドレン排出管側の流路の径よりも大きく、排出経路側の流路の径はドレン排出管側の流路および空気通路管側の流路を合流させた後に縮小している。

本発明の給湯装置によれば、排気吸引燃焼方式の給湯装置であるため、給湯装置の外部から配管接続部を通じて給湯装置の内部に空気が取り込まれる。配管接続部は、空気通路管側の流路の径はドレン排出管側の流路の径よりも大きく、排出経路側の流路の径はドレン排出管および空気通路管を合流させた後に縮小している。このため、配管接続部に入った空気は、排出経路側の流路を経て配管接続部のうちの径が縮小された流路を経た後に、径の大きな流路に流入し、その後、ドレン排出管側の流路および空気通路管側の流路の双方に分流する。

上記の配管接続部内における空気の流れの経路において、径が縮小された流路から径が大きな流路に流入した空気の一部は滞留し、これによって排出経路側の流路とドレン排出管側の流路との間に空気が滞留する領域（以下、「よどみ領域」ともいう）が発生する。このよどみ領域の発生により、排出経路側の流路からドレン排出管側への空気の流入が抑制される。よって、ドレンをドレン排出管から排出することが容易となり、ドレンが熱交換器内に滞留しにくくなる。

上記の給湯装置の配管接続部において、排出経路側の流路は、空気通路管側の流路の対して平行に延びていることが好ましい。

これにより、給湯装置の外部から排出経路に流入した空気は、排出経路側の流路から空気通路管側の流路に流入しやすくなる。よって、さらにドレンが熱交換器内に滞留しにくくなる。

上記の給湯装置の配管接続部において、排出経路側の流路は、ドレン排出管側の流路に対して直交するように延びていることが好ましい。

これにより、給湯装置の外部から排出経路に流入した空気は、ドレン排出管側の流路に流入しにくくなる。よって、さらにドレンが熱交換器内に滞留しにくくなる。

上記の給湯装置において、熱交換器とファンとの間の燃焼ガスの流れの経路の少なくとも一部を構成する排気ボックスをさらに備え、空気通路管は排気ボックスに接続されていることが好ましい。

このように空気通路管を排気ボックスに接続した場合にも、給湯装置の外部から配管接続部を通じて給湯装置の内部に入る空気を配管接続部からドレン排出管および空気通路管の双方に分流させることができる。これにより上記と同様に、ドレンが熱交換器内に滞留しにくくなる。

以上説明したように本発明によれば、ドレンが熱交換器内に滞留しにくい給湯装置を実現することができる。

本発明の一実施の形態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１に示す給湯装置の二次熱交換器の構成および二次熱交換器内におけるドレンの排出経路を説明するための概略斜視図である。 図１に示す給湯装置のファンの構成を説明するためのファンおよび二次熱交換器を拡大して示す部分断面図である。 図１に示す給湯装置のドレンタンク内の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態における給湯装置においてドレンが排出されやすいことを説明するための模式図である。 比較例１の給湯装置においてドレンが排出されにくいことを説明するための模式図である。 比較例２の給湯装置においてドレンが排出されにくいことを説明するための模式図である。 空気通路管が排気ボックスとファンとを繋ぐ接続部分に接続された構成を概略的に示す正面図である。 配管接続部の他の構成を説明するための模式図である。 配管接続部の他の構成を説明するための模式図である。 配管接続部の他の構成を説明するための模式図である。 配管接続部の他の構成を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず本発明の一実施の形態における給湯装置の構成について図１〜図５を用いて説明する。

主に図１および図２を参照して、本実施の形態の給湯装置１は、排気吸引燃焼方式の潜熱回収型の給湯装置である。この給湯装置１は、バーナ２と、一次熱交換器３と、二次熱交換器４と、排気ボックス５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。

バーナ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ものである。バーナ２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２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。

バーナ２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２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２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２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）。

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２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２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。

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。

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。

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ドレンが発生する。

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。この実施の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。

また上壁４ｇには開口部４ｈが設けられており、この開口部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５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、開口部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５の内部空間内へ流れることが可能である。

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および図３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。

主に図２および図４を参照して、排気ボックス５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５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５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。

排気ボックス５は、ボックス本体５ａと、ファン接続部５ｂとを主に有している。ボックス本体５ａの内部空間は、二次熱交換器４の開口部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。ボックス本体５ａのたとえば側部には、ボックス本体５ａの内部空間に通じるように空気吸込み口５ａａが設けられている。またボックス本体５ａの上部から突き出すようにファン接続部５ｂが設けられている。このファン接続部５ｂはたとえば筒形状を有しており、その内部空間５ｂａはボックス本体５ａの内部空間と連通している。

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）後の燃焼ガスを吸引して給湯装置１の外部へ排出するためのものであり、給湯装置１の外部に位置する排気管７に接続されている。

このファン６は、排気ボックス５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２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２、一次熱交換器３、二次熱交換器４、排気ボックス５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、本実施の形態の給湯装置１は排気吸引燃焼方式の給湯装置となっている。

ファン６は、羽根６ａと、ファンケース６ｂと、駆動源６ｃと、回転軸６ｄとを主に有している。ファンケース６ｂは、ファンケース６ｂの内部空間とファン接続部５ｂの内部空間とが連通するように排気ボックス５のファン接続部５ｂに取り付けられている。これにより図２および図４の白矢印で示すように排気ボックス５のボックス本体５ａからファン接続部５ｂを通じてファンケース６ｂ内に燃焼ガスを吸引することが可能である。

主に図４を参照して、羽根６ａは、ファンケース６ｂの内部に配置されている。この羽根６ａは、駆動源６ｃに回転軸６ｄを介在して接続されている。これにより羽根６ａは駆動源６ｃから駆動力を与えられることにより回転軸６ｄを中心として回転可能である。羽根６ａの回転により、排気ボックス５内の燃焼ガスは羽根６ａの内周側から吸引されて羽根６ａの外周側へ排出可能となる。

主に図１を参照して、排気管７は給湯装置１の外部に配置されており、かつファンケース６ｂの外周側に接続されている。このため、ファン６の羽根６ａ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。

主に図２を参照して、上記によりバーナ２で生じた燃焼ガスは、上記の羽根６ａの回転によってファン６に吸引されることで、図中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５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。

主に図１および図５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。このドレンタンク８は、ドレン貯留部８ａと、ドレン導入部８ｄと、ドレン排出部８ｅと、ドレン抜き口８ｆとを主に有している。

ドレン貯留部８ａの内部空間は、壁部８ｂによって空間８Ａおよび８Ｂに区画されている。空間８Ａと空間８Ｂとは壁部８ｂで区画されており、かつ壁部８ｂの下側に設けられた孔８ｃにより互いに連通している。ドレン導入部８ｄは空間８Ａに通じるようにドレン貯留部８ａの上側に設けられており、ドレン排出部８ｅは空間８Ｂに通じるようにドレン貯留部８ａの所定高さ位置に設けられている。

このドレンタンク８は水封構造を有している。つまりドレンタンク８は、空間８Ａおよび空間８Ｂの各々の下部に貯留されたドレンの水位が図中二点鎖線で示すように孔８ｃの上端よりも高くなると、ドレン排出部８ｅからドレンタンク８内に入った外気（給湯装置１の外部の空気）がドレン導入部８ｄ側へ入らないように構成されている。このドレンタンク８の水封構造により、図中白矢印で示すように外気がドレンタンク８を抜けて給湯装置１の内部に入ることが防止されている。

なお、ドレンタンク８（空間８Ｂ）の下部にはドレン抜き口８ｆが設けられている。ドレン抜き用配管１６は、このドレン抜き口８ｆに接続され、かつ給湯装置１の外部に通じている。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。

二次熱交換器４内のドレンを外部へ排出するために、二次熱交換器４のドレン排出口４ａとドレンタンク８のドレン導入部８ｄとは、後述する配管１０により接続されている。また、ドレン排出用配管１５は、ドレンタンク８のドレン排出部８ｅに接続され、かつ給湯装置１の外部に通じている。ドレンタンク８に貯留されたドレンは、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。

主に図１および図６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１０ａ、ドレンタンク接続管１０ｃ、三方配管継手（配管接続部）１０ｄにより接続されている。ドレン排出管１０ａの一端は二次熱交換器４のドレン排出口４ａに接続されており、他端は三方配管継手１０ｄの開口部１０ｄａに接続されている。またドレンタンク接続管１０ｃの一端は三方配管継手１０ｄの開口部１０ｄｃに接続されており、他端はドレンタンク８のドレン導入部８ｄ（図５）に接続されている。また排気ボックス５の空気吸込み口５ａａには空気通路管１０ｂの一端が接続されており、空気通路管１０ｂの他端は三方配管継手１０ｄの開口部１０ｄｂに接続されている。

上記配置により、三方配管継手１０ｄにおいて、ドレン排出管１０ａに接続される開口部１０ｄａ側の流路（ドレン排出管側の流路）と、空気通路管１０ｂに接続される開口部１０ｄｂ側の流路（空気通路管側の流路）と、ドレンタンク接続管１０ｃに接続される開口部１０ｄｃ側の流路（排出経路側の流路）とが連結されることになる。つまり三方配管継手１０ｄは、空気通路管１０ｂとドレン排出管１０ａとを合流（空気通路管１０ｂ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路とを合流）させ、かつ合流後の流路を給湯装置１の外部と通じる排出経路に接続させることができる。本実施の形態において、排出経路は主にドレンタンク接続管１０ｃおよびドレンタンク８により構成される。

上記のドレン排出管１０ａ、空気通路管１０ｂ、ドレンタンク接続管１０ｃおよび三方配管継手１０ｄによって、ドレンタンク８から分岐して二次熱交換器４と排気ボックス５との双方に接続されたドレン・空気用の配管１０が構成される。以下、空気通路管１０ｂ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路とが合流する領域を「合流領域」（図６中斜線のハッチングで示す領域）ともいう。

上記ドレン・空気用の配管１０において、二次熱交換器４内で発生したドレンは、ドレン排出口４ａに導かれた後、ドレン排出管１０ａ側の流路を流れて合流領域に流入し、その後ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路に流れて、給湯装置の外部に排出される。また、ドレンタンク８が水封される前は、給湯装置１の外部の空気は、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路を流れて合流領域に流入し、その後ドレン排出管１０ａ側と空気通路管１０ｂ側とに分流される。

また上記ドレン・空気用の配管１０において、ドレン排出管１０ａは、ドレン排出口４ａから三方配管継手１０ｄまで水平か下り勾配になっている。これは、二次熱交換器４からドレンをドレンタンク８側へスムーズに流すためである。また、三方配管継手１０ｄにおいて、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路と空気通路管１０ｂ側の流路との成す角は、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路との成す角よりも１８０°により近い。これは排出経路から流れる空気をスムーズに空気通路管１０ｂ側の流路に流れさせるためである。

図６を参照し、三方配管継手１０ｄにおいて、空気通路管１０ｂ側の流路の径ＤＢはドレン排出管１０ａ側の流路の径ＤＡよりも大きく、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の径はドレン排出管１０ａおよび空気通路管１０ｂを合流させた後に縮小している。つまり三方配管継手１０ｄにおけるドレンタンク接続管１０ｃ側の流路には、縮小部１０ｄｄが設けられている。なおこの縮小している領域の径を径ＤＣとする。

上記縮小部１０ｄｄは、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路および合流領域の仮想の接面Ｃと、ドレン排出管１０ａ側の流路および合流領域の仮想の接面Ａとが遠ざかるように、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路を区画する壁部とドレン排出管１０ａ側の流路を区画する壁部との間に、合流領域を区画する壁部１０ｄａｃを設けることにより構成される。これにより、接面Ａと接面Ｃとは非接触となる。

図６に示すように、本実施の形態に係る三方配管継手１０ｄにおいては、その流路は、ドレン排出管１０ａ側の流路と空気通路管１０ｂ側の流路とを合流させた直後に縮小されている。ここで「直後」とは、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路において、接面Ａの下端（接面Ａのうちドレンタンク接続管１０ｃ側の流路に最も接近する位置）の高さ位置と同じ高さ位置で縮小されていることをいう。

主に図１および図２を参照して、給水配管１２は二次熱交換器４の伝熱管４ｂの一方端に接続されており、出湯配管１３は一次熱交換器３の伝熱管３ａの一方端に接続されている。また、一次熱交換器３の伝熱管３ａの他方端と二次熱交換器４の伝熱管４ｂの他方端とは接続配管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。またバーナ２、一次熱交換器３、二次熱交換器４、排気ボックス５、ファン６、ドレンタンク８などは、筺体９内に配置されている。

次に、本実施の形態の給湯装置の作用効果について図７および図８に示す比較例１および比較例２と対比して説明する。

まず図７に示す比較例１の給湯装置においては、ドレンタンク８と二次熱交換器４とを互いに接続するドレン排出用の配管１０は分岐していない。なお、これ以外の比較例の構成においては上述した本実施の形態の給湯装置の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。

この比較例の給湯装置は、図１に示す本実施の形態の給湯装置１と同様、排気吸引燃焼方式の給湯装置である。この方式の給湯装置においては、図１に示すように潜熱を回収するための二次熱交換器４よりもファン６が燃焼ガスの流れの下流側に配置されている。このため、ドレンタンク８が水封されるまでの期間内においてはドレン排出経路（ドレン排出用配管１５、ドレンタンク８、ドレンタンク接続管１０ｃ、三方配管継手１０ｄおよびドレン排出管１０ａ）を通じて給湯装置の外部の空気が二次熱交換器４の内部に取り込まれる。

このため、図７に示すようにドレン排出用の配管１０内における上記の空気の流れる方向（図中白矢印）はドレンの排出方向（図中黒矢印）と逆方向である。よって、ドレンはドレン排出用の配管１０を通じてドレンタンク８側へ排出されにくくなり、二次熱交換器４内に滞留しやすくなる。

仮に二次熱交換器４内のドレンの排出が進まずに貯留された場合、図２に示す開口部４ｅを通じて一次熱交換器３側へドレンがあふれ出ることも考えられる。この場合、あふれ出たドレンによって一次熱交換器３のたとえば銅よりなる伝熱管３ａが腐食したり、たとえばステンレスよりなるバーナ２が腐食したり、バーナ２の火炎が消えるなどのおそれがある。

これに対して本実施の形態の給湯装置１によれば、図６に示すように一方端がドレンタンク８に接続された配管１０の他方端が分岐して、二次熱交換器４と排気ボックス５との双方に接続されている。このため、給湯装置１の外部から給湯装置１の内部に入る空気は二次熱交換器４側へ入る空気と、排気ボックス５側へ入る空気とに分流する。これにより、二次熱交換器４側へ入る空気（ドレン排出管１０ａを通る空気）の流量をドレンタンク接続管１０ｃ内の流量よりも減らすことができる。よって、ドレンをドレン排出管１０ａを通じてドレンタンク８側へ排出することが容易となり、ドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなる。

また図１に示すように空気通路管１０ｂが排気ボックス５に接続されている。この排気ボックス５は二次熱交換器４よりもファン６の近くに位置している。このため、排気ボックス５の内部空間においては二次熱交換器４の内部空間よりも負圧が高くなる。これにより二次熱交換器４側へ入る空気の量を排気ボックス５側へ入る空気の量よりも少なくすることができるため、ドレンをドレン排出管１０ａから排出することがさらに容易となり、ドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなる。

さらに図６に示すように三方配管継手１０ｄにおいて、空気通路管１０ｂ側の流路の径ＤＢはドレン排出管１０ａ側の流路の径ＤＡよりも大きく、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の径はドレン排出管１０ａおよび空気通路管１０ｂを合流させた後に縮小された縮小部１０ｄｄを有する。このため給湯装置１の外部からドレン排出用配管１５、ドレンタンク８、ドレンタンク接続管１０ｃを経て三方配管継手１０ｄのドレンタンク接続管１０ｃ側の流路に到達した空気は、この縮小部１０ｄｄを経た後に、縮小部１０ｄｄの径ＤＣと比して径の大きな合流領域に流れ込んだ後に、二次熱交換器４側に流れる空気と、排気ボックス５側へ流れる空気とに分流することになる。

上記の空気流入経路において、縮小部１０ｄｄから合流領域に流れ込む際に流路の径が急激に変化することにより、その変化する領域の上流側と下流側とで空気の流れる方向や流速が大きく変化する。この変化により、空気の滞留するよどみ領域が発生する。これは空気の一部が、上記の変化によって渦を巻くように流れるようになるためである。このよどみ領域は、空気の流れる方向において流路の径が急激に大きくなった領域に発生しやすい。

仮に図８に示す比較例２の給湯装置のように、接面Ａと接面Ｃとを接触させた状態のままで縮小部１０ｄｄを設けた場合、よどみ領域は、図８中斜線のハッチングで示す領域に発生しやすくなる。なお、これ以外の比較例の構成においては上述した本実施の形態の給湯装置の構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。このよどみ領域は、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路との間に位置しないため、このよどみ領域に生じる空気の滞留によってはドレンタンク接続管１０ｃ側の流路からドレン排出管１０ａ側の流路へ向かう空気の流れを十分に抑制することができない。

これに対して本実施の形態の給湯装置１によれば、図６に示すように接面Ａと接面Ｃとが遠ざかるように縮小部１０ｄｄが設けられる。この場合、よどみ領域は、図６中網掛けのハッチングで示す領域に発生しやすくなる。このよどみ領域はドレンタンク接続管１０ｃ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路との間に位置するため、この位置に生じる空気の滞留により、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路からドレン排出管１０ａ側の流路へ向かう空気の流れが抑制される。したがって、ドレンをドレン排出管１０ａ側から排出することが特に容易となり、もってドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなる。

なお、縮小部１０ｄｄの縮小の程度については特に制限されないが、ドレン排出管１０ａ側への空気の流れを十分に抑制し得るよどみ領域を発生させるべく（つまり径を急激に変化させるために）、縮小部１０ｄｄの径ＤＣは合流領域の径（本実施の形態においては径ＤＢに相当）に対し０．７倍以下であることが好ましい。

また上述の本実施の形態の給湯装置１において、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路が空気通路管１０ｂ側の流路に対して平行に延びている、すなわち両流路の成す角が略１８０°であることが好ましい。この場合、空気流入経路を流れる空気は、ドレンタンク接続管１０ｃ側から空気通路管１０ｂ側に特にスムーズに流れることができる。このため、ドレン排出管１０ａ側に流れる空気の量をさらに減らすことができるため、もってドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなる。

また上述の本実施の形態の給湯装置１において、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路がドレン排出管１０ａ側の流路に対して直交するように延びている、すなわち両流路の成す角が略９０°であることが好ましい。この場合、ドレンタンク接続管１０ｃ側からドレン排出管１０ａ側への空気の流入は大きく抑制される。

また本実施の形態において、三方配管継手１０ｄの縮小部１０ｄｄの径ＤＣがドレン排出管１０ａ側の流路の径ＤＡよりも大きいと、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路との間によどみ領域が発生しても、これによって十分にドレン排出管１０ａ側の流路への空気の流量を低減することが難しい傾向がある。これは、発生するよどみ領域の大きさに対して、ドレン排出管１０ａ側の流路が大きいためである。

これに対し、三方配管継手１０ｄの縮小部１０ｄｄの径ＤＣがドレン排出管１０ａ側の流路の径ＤＡ以下である場合、よどみ領域による空気の流入の抑制が十分となる。また、縮小部１０ｄｄの径ＤＣがドレン排出管１０ａ側の流路の径ＤＡと同等である場合には、配管の大きさを統一できるという利点がある。

また図１に示す構成では、空気通路管１０ｂは排気ボックス５のボックス本体５ａに接続された構成について説明したが、空気通路管１０ｂは二次熱交換器４からファン６に達するまでの燃焼ガスの流れの経路に接続されていればよい。ここで「二次熱交換器４からファン６に達するまでの燃焼ガスの流れの経路」とは、図１において二次熱交換器４および排気ボックス５内において燃焼ガスが流れる空間を意味する。また二次熱交換器４からファン６に達するまでの間に排気ボックス５以外の構成部材がある場合には、その構成部材内の燃焼ガスが流れる空間も含むものである。

たとえば図９に示すように、空気通路管１０ｂは、排気ボックス５のボックス本体５ａではなくファン接続部５ｂに接続されていてもよい。このように空気通路管１０ｂを排気ボックス５のファン接続部５ｂに接続することにより、ボックス本体５ａに接続する場合よりもファン６に近い位置で排気ボックス５に接続することができる。

これにより、ボックス本体５ａに接続する場合よりも負圧の大きい領域内に空気通路管１０ｂを開口させることができる。このため、ドレン排出管１０ａおよび空気通路管１０ｂのうち空気通路管１０ｂを通る空気の流量を多くでき、ドレン排出管１０ａを通る空気の流量をさらに減らすことができる。よってドレンをドレン排出管１０ａから排出することがさらに容易となる。

また図４を参照して、空気通路管１０ｂは、二次熱交換器４からファン６に達するまでの燃焼ガスの流れの経路において、羽根６ａに対して回転軸６ｄの軸線Ｓ−Ｓの方向に対向する領域Ｒ（図中斜線のハッチングを入れた領域）内に開口していることが好ましい。具体的には、ファン接続部５ｂの内部空間５ｂａと、その内部空間５ｂａを回転軸６ｄの軸線Ｓ−Ｓの方向に延長した領域とを合わせた領域Ｒ（図中ハッチングを入れた領域）内に空気通路管１０ｂが開口していることが好ましい。

この領域Ｒにおいては、燃焼ガスを吸引するファン６の羽根６ａに対向する領域であるため、負圧が大きくなる領域である。このため、この領域Ｒに空気通路管１０ｂが開口していることにより、空気通路管１０ｂを通って給湯装置１内に取り込まれる空気の流量を多くでき、その分、ドレン排出管１０ａを通る空気の流量をさらに減らすことができる。よってドレンをドレン排出管から排出することがさらに容易となる。

たとえば図９に示すように空気通路管１０ｂを排気ボックス５のファン接続部５ｂに接続することにより、空気通路管１０ｂを上記の負圧の大きくなる領域Ｒに開口することができる。

また本実施の形態では、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２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。

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。

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。

これに対して本実施の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２、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、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ことにより、バーナ２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。

以上詳述した本実施の形態においては、縮小部１０ｄｄがドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の一部に設けられた配管１０を備える給湯装置１を図示して説明したが、本発明の実施の形態はこれに限られない。たとえば、図１０に示すように三方配管継手１０ｄのドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の全てが縮小されていてもよく、さらに縮小部１０ｄｄとつながるドレンタンク接続管１０ｃの径が、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路と同等であってもよい。これによっても、上記と同様、ドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなり、三方配管継手１０ｄの製造も容易となる。

また図１１に示すように、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路の中心軸と、空気通路管１０ｂ側の流路の中心軸とが一致（図中軸線Ｍ−Ｍ）するように三方配管継手１０ｄが構成されていてもよい。これによっても、上記と同様、ドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなり、三方配管継手１０ｄの製造もさらに容易となる。

また図１２に示すように三方配管継手１０ｄにおいて、接面Ａの図中下端（接面Ａのうちドレンタンク接続管１０ｃ側の流路に最も接近する位置）から所定の距離Ｄだけ離れた下方が縮小されていてもよい。この場合にも、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路とドレン排出管１０ａ側の流路との間によどみ領域が発生し、もってドレンが二次熱交換器４内に滞留しにくくなる。この所定の距離Ｄは特に制限されないが、図１２に示すように、ドレンタンク接続管１０ｃ側の流路を区画する壁部とドレン排出管１０ａ側の流路を区画する壁部との間に設けられた、合流領域を区画する壁部１０ｄａｃの距離Ｅに対し、Ｅ＞Ｄとなることが好ましい。なお、距離Ｅは、壁部１０ｄａｃの端部（図中左端部）から接面Ａを含む面にまで伸ばした垂線の長さに相当する。

また図１３に示すように三方配管継手１０ｄにおいて、ドレン排出管１０ａおよび空気通路管１０ｂを合流させた後（図１３では「合流せた直後」）からドレンタンク接続管１０ｃ側に向けてその径が急激に縮小された後、連続的に大きくなるように設定されていてもよい。この場合、ドレンタンク接続管１０ｃ側から合流領域にかけて空気が流れる際に、空気の一部は図中白矢印で示す方向に向かうことになる。この空気の流れる方向と空気通路管１０ｂ側の流路の方向との成す角が比較的小さいのに対し、この空気の流れる方向とドレン排出管１０ａ側の流路の方向との成す角は比較的大きくなる。このような構成により、ドレン排出管１０ａ側に対して流れる空気の流量はさらに低減される。したがって、ドレンが二次熱交換器４内にさらに滞留しにくくなる。

なお図１０〜図１３の構成のうち上記で説明した構成以外の構成については、図１〜図５に示す給湯装置１の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

今回開示された実施の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。

１ 給湯装置、２ バーナ、２ａ 点火プラグ、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，４ｈ 開口部、４ｇ 上壁、５ 排気ボックス、５ａ ボックス本体、５ａａ 空気吸込み口、５ｂ ファン接続部、５ｂａ 内部空間、６ ファン、６ａ 羽根、６ｂ ファンケース、６ｃ 駆動源、６ｄ 回転軸、７ 排気管、８ ドレンタンク、８Ａ，８Ｂ 空間、８ａ ドレン貯留部、８ｂ 壁部、８ｃ 孔、８ｄ ドレン導入部、８ｅ ドレン排出部、８ｆ ドレン抜き口、９ 筺体、１０ 配管、１０ａ ドレン排出管、１０ｂ 空気通路管、１０ｃ ドレンタンク接続管、１０ｄ 三方配管継手、１０ｄａ，１０ｄｂ，１０ｄｃ 開口部、１０ｄｄ 縮小部、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。

Claims (4)

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、
   前記燃焼ガスを発生させるバーナと、
   前記バーナ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出するファンと、
   前記熱交換器で潜熱が回収されることにより発生したドレンを前記熱交換器の前記外部へ排出するために、前記熱交換器に接続されたドレン排出管と、
   前記熱交換器から前記ファンに達するまでの前記燃焼ガスの流れの経路に接続された空気通路管と、
   前記ドレン排出管および前記空気通路管を合流させ、かつ合流後の前記流路を前記給湯装置の外部と通じる排出経路に接続させる配管接続部とを備え、
   前記配管接続部において、前記空気通路管側の流路の径は前記ドレン排出管側の流路の径よりも大きく、前記排出経路側の流路の径は前記ドレン排出管側の流路および前記空気通路管の流路を合流させた後に縮小している、給湯装置。
2. 前記配管接続部において、前記排出経路側の流路は、前記空気通路管側の流路に対して平行に延びている、請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記配管接続部において、前記排出経路側の流路は、前記ドレン排出管側の流路に対して直交するように延びている、請求項１または請求項２に記載の給湯装置。
4. 前記熱交換器と前記ファンとの間の前記燃焼ガスの流れの前記経路の少なくとも一部を構成する排気ボックスをさらに備え、
   前記空気通路管は、前記排気ボックスに接続されている、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。

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