JP4697535B2 - 排気部材、並びに、熱源装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気部材、並びに、熱源装置に関するものである。

熱源装置の多くは、下記特許文献１に開示されている燃焼排気部のように、燃料ガスの燃焼に伴って発生する燃焼ガスを外部に排出するために、一般的に排気トップと称される排気部材を設けた構成とされている。従来技術の熱源装置において、排気部材は、耐熱性や酸性のドレンに対する耐腐食性の観点からステンレスなどの金属で形成されている。
特開２００３−２８７２２４号公報

上記したように、排気部材を金属製とした場合は、所望の形状に加工するのに相当の労力を要し、排気騒音まで配慮した形状に加工することが困難であるという問題があった。また、排気部材を金属板を加工して成形する場合は、金属板の端面で手を切るなどの不具合が予測されるため、上記特許文献１に開示されているように、金属板の端部を折り曲げたりカールさせるなどの加工を施さねばならず、加工に手間がかかるばかりか、入り組んだ構造になってしまうという問題があった。また、上記したように端部を折り曲げるなどした場合は、当該部位に段差が生じ、排気部を通過する燃焼ガスの流れが乱れてしまい、排気騒音を発生するという問題があった。

また、従来技術のように排気部材を金属製とする場合、上記したような燃焼ガスの乱れに伴う騒音を防止するためには、例えば上記特許文献１で開示されている渦流防止板のように別途燃焼ガスの流れを整える構造物を配する必要がある。そのため、従来技術の排気部材は、構造が複雑で作製が困難であるばかりか、排気騒音を防止しようとすると構造がさらに複雑化してしまうという問題があった。

そこで、本発明では、構造がシンプルで、排気騒音の小さな排気部材、並びに、当該排気部材を備えた熱源装置の提供を目的とする。

上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、気体との熱交換を行う熱交換器の下流側に配置される樹脂製の排気部材であって、熱交換器のケース部材に設けられた排気用の開口を覆うように装着されるものであり、熱交換器を通過した気体を排出するための排気筒部を有し、当該排気筒部は、気体の吹き出し方向上流側から下流側に向けて開口面積が連続的に拡大するように形成され、ケース部材内に発生したドレンを排出可能なドレン排出部が一体的に成形されていることを特徴とする排気部材である。

本発明の排気部材は、樹脂製であるため、排気筒部を任意の形状に一体的に成形することができる。そのため、本発明によれば、従来技術のように他部材を組み合わせるなどの方策を講じなくても所望の形状の排気部材を提供できる。従って、本発明によれば、加工が容易で、構造がシンプルな排気部材を提供することができる。
ここで、例えば潜熱回収型の熱源装置に採用される熱交換器のように、ケース部材内においてドレンが発生する懸念がある場合は、ドレン排出用の孔やドレン排出用の管を接続するための接続部等からなるドレン排出部を設ける必要がある。熱交換器のケース部材は、耐熱性等を考慮して金属等で構成されることが多いため、ドレン排出部を設けると、その分だけ構造が複雑化したり、製造が困難になる。また、金属製のケース部材に管等を接続する場合は、ケース部材とドレン排出用の管との接続部分のシール性の確保に十分注意を払う必要がある。
そこで、本発明の排気部材は、樹脂製であるため、ドレン排出部を容易に一体成形することができる。そのため、本発明の排気部材によれば、熱交換器のケース部材にドレン排出用のドレン排出部を別途設ける必要がなく、ケース部材の構造をシンプルで製造しやすいものとすることができる。また、本発明の排気部材は、ドレン排出部を一体成形しているため、ドレン排出部と他の部位との接続部分のシール性を十分確保することができる。

また、本発明の排気部材は、気体の吹き出し用に設けられた排気筒部が、気体の吹き出し方向上流側から下流側に向けて開口面積が拡大する構成とされている。そのため、本発明の排気部材において排気筒部から吹き出る気体の速度は緩やかである。さらに、本発明の排気部材は、排気筒部の開口面積が連続的に拡大する構成とされているため、排気筒部内で渦流が発生したり、燃焼ガスの流れが乱れるといった現象が生じにくい。そのため、本発明によれば、排気騒音の小さな排気部材を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、気体との熱交換を行う熱交換器の下流側に配置される樹脂製の排気部材であって、熱交換器を通過した気体を排出するための排気筒部を有し、当該排気筒部が、内周面に囲まれた気体通路を有し、前記内周面が、連続面によって構成されており、前記気体通路が、気体の吹き出し方向上流側の端部又は上流側の端部から下流側の端部との中間位置に、流路断面積が気体の吹き出し方向下流側の端部の開口面積よりも小さい狭窄部が設けられていることを特徴とする排気部材である。

本発明の排気部材は、樹脂製であるため、従来技術のように様々な部材を組み合わせたり曲げ加工等を行わなくても所望の形状に成形することができる。そのため、本発明の排気部材は、構造が極めてシンプルである。

また、本発明の排気部材は、気体通路を構成する内周面が連続面によって構成されているため、気体通路を通過する気体が渦流を発生したり、気体の流れが乱れるような現象が起こりにくい。さらに、本発明の排気部材は、気体通路の下流端の開口面積が、気体通路の上流端あるいは中途に設けられた狭窄部よりも大きい。そのため、本発明の排気部材を採用した場合、気体通路の下流端から排出される気体の速度は緩やかである。そのため、本発明によれば、排気騒音の小さな排気部材を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、排気筒部の開口領域内に、気体を整流する整流手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気部材である。

かかる構成によれば、排気筒部から気体を整流された状態で排出することができる。従って、本発明の排気部材を採用すれば、排気騒音を最小限に抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、整流手段が、排気筒部に流入する気体の吹き出し方向上流側に偏在していることを特徴とする請求項３に記載の排気部材である。

かかる構成によれば、排気筒部から排出される気体を整流できる。さらに、上記した構成では、整流手段が排気筒部の上流側に偏在しているため、整流手段を配しても排気筒部の下流側における流路断面積は縮小されない。そのため、本発明の排気部材は、排気筒部から吹き出す気体の流速が緩やかである。従って、本発明の排気部材によれば、排気騒音を最小限に抑制することができる。

上記請求項１乃至４のいずれかに記載の排気部材において、排気筒部を構成する壁面は、気体の吹き出し方向上流側と下流側とで肉厚が異なることが望ましい（請求項５）。

かかる構成によれば、気体から排気筒部を構成する壁面に振動が伝播しても排気部材が殆ど共振しない。そのため、本発明によれば、排気筒部を通過する気体から伝播する振動に基づく騒音を最小限に抑制することができる。

ここで、上記した排気部材が熱源装置のケース部材に装着して使用される場合は、ケース部材内でドレンが発生すると、このドレンは燃焼によって発生した気体（燃焼ガス）にさらされて酸性になる。

そこで、かかる知見に基づき、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の排気部材は、耐酸性を有する樹脂によって成形されていることが望ましい（請求項６）。

かかる構成によれば、例えケース部材内において発生するドレンが酸性になる場合であっても、変形や破損等の懸念のない排気部材を提供することができる。

請求項７に記載の発明は、熱交換器のケース部材と異なる材質で成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排気部材である。

本発明の排気部材は、ケース部材と異なる材質で作製されているため、ケース部材側から振動が伝播してきたとしても排気部材は殆ど共振しない。そのため、本発明によれば、ケース部材と排気部材との間における振動の伝播に伴う騒音を最小限に抑制することができる。

請求項８に記載の発明は、燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れるガス流路とを有し、前記ガス流路の中途に、ガス流路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱する熱交換手段が設けられており、請求項１乃至７のいずれかに記載の排気部材が前記熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配されていることを特徴とする熱源装置である。

請求項９に記載の発明は、燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れるガス流路とを有し、前記ガス流路の中途に、ガス流路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱する熱交換手段が設けられており、当該熱交換手段が、一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配される二次熱交換手段とを有し、請求項１乃至７のいずれかに記載の排気部材が前記二次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配されていることを特徴とする熱源装置である。

請求項８および請求項９に記載の熱源装置は、それぞれ上記した排気部材を備えているため、構造がシンプルであり、排気騒音が小さい。

本発明によれば、構造がシンプルであると共に、排気騒音の小さな排気部材、並びに、当該排気部材を備えた熱源装置を提供できる。

続いて、本発明の一実施形態である熱源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、１は本実施形態の熱源装置である。熱源装置１は、缶体２に主として燃焼ガスのもつ顕熱を回収する一次熱交換器３（顕熱回収型熱交換手段）と、燃焼バーナ５（燃焼手段）および送風手段６を設けた構成とされている。また、一次熱交換器３の下流側（図１において上方側）には主として燃焼ガス中から潜熱を回収する潜熱回収用の二次熱交換器７（潜熱回収用熱交換手段）が配されている。

一次熱交換器３は、主要部分が銅製のいわゆるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。一次熱交換器３は、燃焼バーナ５で発生する高温の燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路８内に配置されている。一次熱交換器３は、主として燃焼ガスが持つ顕熱を回収する顕熱回収手段として機能するものであり、内部を流れる湯水を加熱するものである。一次熱交換器３は、それぞれ燃焼ガス流路８の断面領域の全域を占領する。

一次熱交換器３は、入水口１０と、出水口１１とを備えている。入水口１０は、二次熱交換器７の出水口４７側に接続されている。一次熱交換器３には二次熱交換器７において熱交換された湯水が流入する。

一次熱交換器３は、燃焼バーナ５が配された缶体２の燃焼ガス流路８内を流れる燃焼ガスと熱交換を行うものであり、出水口１１には図示しない暖房装置等の負荷端末や給湯栓が接続されている。

二次熱交換器７は、図２に示すように、排気集合部材１４を介して缶体２に接続されている。排気集合部材１４は、缶体２の開口部分に接続される集合部１４ａと、接続部１４ｂとが略「Ｌ」字型に設けられたものであり、内部に連通した流路を形成している。集合部１４ａは、缶体２の内部を通過してきた燃焼ガスが集合する部分であると共に、二次熱交換器７が搭載される部分である。集合部１４ａの天面１４ｅは、図２に示すように前方、すなわち接続部１４ｂから離れる程、下方に傾くように形成されている。すなわち、集合部１４ａの天面１４ｅは前傾している。そのため、二次熱交換器７は、集合部１４ａに搭載されると、図５等に示すように排気部材１９側に傾いた状態になる。

接続部１４ｂは、二次熱交換器７のケース部材１５の背面に対して面接触し、気密状態となるように接続される部分であり、缶体２側から排気集合部材１４内に流入した燃焼ガスをケース部材１５に向けて排出するための開口１４ｃが設けられている。

二次熱交換器７は、図３に示すように外観が略直方体であり、図４に示すように中空で箱状のケース部材１５の両端部に平行に配置されたヘッダ１６，１７に多数の受熱管１８をろう付けして接続し、ケース部材１５を排出部材１９で閉塞したものである。二次熱交換器７は、各受熱管１８を流れる湯水がヘッダ１６，１７において流れ方向を折り返し、ケース部材１５に対して往復動してから排出される多流路型の多管型熱交換器である。

ケース部材１５は、図３および図４に示すように金属板によって形成されている。ケース部材１５は、天板１５ａ、底板１５ｂ、背面板１５ｃと、管板２０ａ，２０ｂとによって囲まれており、正面１５ｄ側が開口している。背面板１５ｃには、排気集合部材１４から排出される燃焼ガスを導入するための導入口１５ｅが設けられている。

ケース部材１５の内部には、金属製の受熱管１８が多数、燃焼ガスが通過可能な程度の隙間を空けて平行に配置されている。各受熱管１８は、図３や図４に示すように、並行に配された２枚の管板２０ａ，２０ｂに対してろう付けして固定されている。各受熱管１８は、管板２０ａ，２０ｂにろう付け固定されており、管板２０ａ，２０ｂに多数（本実施形態では縦４列、横８列）設けられた貫通孔２０ｃと連通している。

ヘッダ１６，１７は、図３および図４に示すように、管板２０ａ，２０ｂに対してカップ部材２１ａ，２１ｂ，２２を装着した構成とされている。カップ部材２１ａ，２１ｂ，２２は、外周にフランジを有する角形で容器状の部材である。カップ部材２１ａ，２１ｂは、それぞれ管板２０ａに縦横に複数設けられた貫通孔２０ｃのうち横４列、縦４列分の領域、すなわち図４において破線で囲んだ領域Ｚ１，Ｚ２に覆い被さるように取り付けられる。カップ部材２１ａには、二次熱交換器７に湯水を導入するための入水口４６が設けられており、カップ部材２１ｂには、二次熱交換器７から湯水を排出するための出水口４７が設けられている。

カップ部材２２は、管板２０ｂ側に取り付けられるものであり、カップ部材２１ａ，２１ｂと同様に外周にフランジを有する角形で容器状の部材である。カップ部材２２は、管板２０ｂに複数設けられた全ての貫通孔２０ｃに覆い被さるように取り付けられる。これにより、二次熱交換器７は、湯水を管板２０ａ，２０ｂ間で往復動させる間に各受熱管１８内を流れる湯水を熱交換加熱し、外部に排出可能な構成とされている。

さらに具体的には、二次熱交換器７に対して入水口４６からカップ部材２１ａに湯水を導入すると、領域Ｚ１に設けられた貫通孔２０ｃと連通している受熱管１８内を流れて管板２０ｂ側に固定されているカップ部材２２内に流れ込む。カップ部材２２内に流れ込んだ湯水は、ここで流れを折り返し、上記した領域Ｚ２に接続されている受熱管１８内に流れ込んで管板２０ａ側に向けて流れ、カップ部材２１ｂに流入し、出水口４７から外部に排出される。そのため、二次熱交換器７は、背面板１５ｃに設けられた導入口１５ｅから燃焼ガスを導入することにより、この燃焼ガスとの熱交換により受熱管１８内を流れる湯水を加熱することができる。

図３や図４に示すように、ケース部材１５には、正面１５ｄ側の開口部分を閉塞するように排出部材１９が装着されている。排出部材１９は、全体が樹脂により一体成型されており、本体部１９ａ、排気部（排気筒部）１９ｂおよびドレン排出部１９ｃに大別される。排出部材１９を構成する樹脂は、二次熱交換器７において発生するドレンが燃焼ガスにさらされて酸性になる。さらに詳細には、二次熱交換器７において発生するドレンの水素イオン指数（ｐｈ）は、約２．７〜２．８程度になることが想定されるため、排気部材１９を構成する樹脂は、水素イオン指数が２．５程度のドレンに対して耐食性を有するものであることが好ましい。さらに具体的には、排出部材１９は、例えばフェノール樹脂、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、ＡＢＳ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)、塩化ビニル樹脂等のような耐酸性を有する樹脂を採用することができる。

本体部１９ａは、ケース部材１５に対して外嵌合し、ケース部材１５の正面１５ｄの開口部分を覆う蓋の役目を果たす部分である。本体部１９ａは、閉塞部５０と、この四方を取り囲むように形成された周部５１とを有する。

閉塞部５０は、ケース部材１５の正面１５ｄ全体を覆うことが可能な大きさを有し、二次熱交換器７において燃焼ガスの流れ方向（図５に示す矢印の方向）の最下流側の壁面を構成するものである。閉塞部５０は、図５や図７に示すように、周部５１に取り囲まれた領域側を向く面、すなわち内周面５０ａが排気部１９ｂの開口部分に向けてなだらかに繋がる湾曲した面によって構成されている。また、閉塞部５０と排気部１９ｂの開口部分との境界部Ｒについても、面取りあるいは湾曲した形状とされている。そのため、ケース部材１５内に導入された燃焼ガスは、閉塞部５０の内周面５０ａに沿って排気部１９ｂの開口部分にスムーズに案内される。

周部５１は、図５や図６に示すように、ケース部材１５を構成する天板１５ａと、管板２０ａ，２０ｂの端部を差し込み可能なスリット状の溝５１ａを設けた構成とされている。そのため、ケース部材１５の天板１５ａや、管板２０ａ，２０ｂの端部を溝５１ａに差し込むことにより、排気部材１９をケース部材１５に装着することができる。

排気部１９ｂは、ケース部材１５内に存在している燃焼ガスを外部に排出するために設けられた部分である。排気部１９ｂは、上壁５５、下壁５６、左壁５７および右壁５８で上下左右を囲まれ、閉塞部５０に対して略垂直方向に突出した筒状の形状とされている。排気部１９ｂは、上壁５５とこれに対向する下壁５６が、左壁５７や右壁５８よりも長い。すなわち、排気部１９ｂの開口形状は、図４に示すように正面視した際に左右方向に細長い形状とされている。排気部１９ｂは、本体部１９ａをケース部材１５の正面１５ｄに装着した状態で、高さ方向中央部よりもわずかに上方にずれた位置に形成されている。排気部１９ｂは、ケース部材１５に装着した際に、ケース部材１５の外側に向けて張り出している。

排気部１９ｂは、図５に示すように、ケース部材１５に装着した際に、上壁５５および下壁５６がケース部材１５の内側を向く排気部１９ｂの入口部分から、外側に張り出した先端部分（出口部分）に向かうに従って、その肉厚が薄くなり、両者の間隔が徐々に拡大する構成とされている。すなわち、排気部１９ｂにおいて、上壁５５と下壁５６との間隔は、排出部材１９をケース部材１５に取り付けた際に、ケース部材１５側に形成される入口部分（図５のＸ１部）が最も狭く、排出部材１９の先端側の出口部分（図５のＸ２部）が最も広い。すなわち、排気部１９ｂは、図５に矢印で示す燃焼ガスの吹き出し方向の上流側の端部が狭窄された状態となっている。

図３のＡ−Ａ断面、すなわち排気部１９ｂを構成する壁面のうち長手方向に広がる上壁５５および下壁５６に対して交差し、燃焼ガスの吹き出し方向に沿う方向に広がる平面で排気部１９ｂを切断した断面において、排気部１９ｂを構成する上壁５５および下壁５６の内周面５５ａ，５６ａの形状は、燃焼ガスの吹き出し方向に連続する直線によって構成されるテーパー状の形状とされている。また、排気部１９ｂの開口領域は、燃焼ガスの流れ方向上流側から下流側に至るに従って末広がりになっている。そのため、燃焼ガスは、排気部１９ｂから緩やかに排出される。

また、上壁５５および下壁５６の内周面５５ａ，５６ａは、それぞれ燃焼ガスの流れ方向に連続的な連続面によって構成されている。すなわち、図５に示すように、内周面５５ａ，５６ａは不連続部がなく、燃焼ガスの流れ方向に直線的になだらかに繋がっている。そのため、燃焼ガスは、排気部１９ｂの中途で渦や淀みを発生することなくスムーズに排出される。

ドレン排出部１９ｃは、図５等に示すように、本体部１９ａの周部５１であって、ケース部材１５に装着した際に底板１５ｂ側の位置に設けられた筒状の部位である。ドレン排出部１９ｃは、ケース部材１５に排出部材１９を装着すると、ケース部材１５の底板１５ｂ側から下方に向けて突出し、ケース部材１５の内外が連通した状態になる。そのため、二次熱交換器７は、ケース部材１５の内側に発生したドレンをドレン排出部１９ｃを介して外部に排出することができる。

また、排出部材１９は、周部５１がケース部材１５の外側から被さるように装着される、いわゆるかぶせ蓋状の部材である。そのため、排出部材１９の周部５１とケース部材１５の底板１５ｂとの間には、図５に示すように段部６０が形成されるが、この段部６０は、周部５１がケース部材１５の底板１５ｂよりも下方に存在した状態で形成される。さらに、上記したように、二次熱交換器７は、前傾した天面１４ｅの上に搭載されるため、排気部材１９側に傾いた状態になる。そのため、ケース部材１５内に発生したドレンは、底板１５ｂを伝ってスムーズにドレン排出部１９ｃに流れ込み、二次熱交換器７の外部に排出される。

続いて、本実施形態の熱源装置１における燃焼ガスおよび湯水の流れについて図面を参照しながら詳細に説明する。燃焼バーナ５の燃焼作動に伴って発生した燃焼ガスは、缶体２の燃焼ガス流路８内を下流側、すなわち上方に向かって流れる。燃焼バーナ５において発生した高温の燃焼ガスは、燃焼ガス流路８の中途に設けられた一次熱交換器３を通過し、一次熱交換器３内を流れる湯水を加熱する。一次熱交換器３において主として顕熱が回収された燃焼ガスは、燃焼ガス流路８の下流に配された排気集合部材１４に至る。

一次熱交換器３を通過した燃焼ガスは、排気集合部材１４の集合部１４ａに集まり、接続部１４ｂの開口１４ｃに気密状態に接続された導入口１５ｅを通り、二次熱交換器７内に流入する。二次熱交換器７内に流入した燃焼ガスは、平行に配された多数の受熱管１８の間を流れる。これにより、二次熱交換器７において主として燃焼ガスの持つ潜熱が受熱管１８内を流れる湯水に回収され、約５０℃程度の温度まで低温になる。その後、燃焼ガスは、ケース部材１５の正面１５ｄ側に取り付けられた排気部材１９の排気部１９ｂからケース部材１５の外部に排出される。

一方、外部から給水配管３０を介して供給された湯水は、二次熱交換器７の入水口４６からカップ部材２１ａ内に流れ込む。この湯水は、管板２０ａの領域Ｚ１に設けられた貫通孔２０ｃに連通した受熱管１８に流入して管板２０ｂ側に流れた後、カップ部材２２において流れ方向を転換して領域Ｚ２の貫通孔２０ｃに接続された受熱管１８に流れ込む。二次熱交換器７に導入された湯水は、この様にしてヘッダ１６，１７間を往復する間にケース部材１５に導入された燃焼ガスとの熱交換によて加熱された後、カップ部材２１ｂに流入する。カップ部材２１に流入した湯水は、出水口４７に接続された接続配管３１を介して一次熱交換器３に供給される。すなわち、外部から供給された湯水は、先ず二次熱交換器７において熱交換された後に一次熱交換器３に導入される。一次熱交換器３に導入された湯水は、燃焼ガス流路８内を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により加熱され、出水口１１から図示しない給湯栓や負荷端末に供給される。

上記したように、熱源装置１において採用されている排気部材１９は、排気部１９ｂの開口面積が、燃焼ガスの流れ方向上流側から下流側に向けて拡大する構成とされている。そのため、排気部１９ｂの出口、すなわち排気部１９ｂを通過する燃焼ガスの流れ方向下流端近傍（図５のＸ２部）において燃焼ガスの流れが緩やかになる。さらに、排気部材１９は、排気部１９ｂを構成する上壁５５や下壁５６の内周面５５ａ，５６ａや、排気部１９ｂと本体部１９ａとの境界部分などがなだらかに連なる形状とされている。換言すれば、排気部１９ｂの内周面５５ａ，５６ａは連続面によって構成されており、段部等の不連続な部分が存在しない。そのため、本実施形態の熱源装置１では、ケース部材１５に導入された燃焼ガスをスムーズにケース部材１５の外部に排出することができ、燃焼ガスの流れが乱れにくい。従って、排気部材１９は、燃焼ガスの整流効果および燃焼ガスの吹き出し速度の抑制効果に優れており、熱源装置１の排気騒音を最小限に抑制することができる。

なお、上記実施形態では、排気部１９ｂの上壁５５および下壁５６の内周面５５ａ，５６ａを燃焼ガスの吹き出し方向になだらかに繋がる形状とした例を例示したが、上壁５５や下壁５６に代わって左壁５７や右壁５８の内周面が燃焼ガスの吹き出し方向になだらかに繋がる形状としたり、上壁５５、下壁５６、左壁５７、右壁５８のいずれか一つ又は複数の内周面が燃焼ガスの吹き出し方向になだらかに繋がる形状としてもよい。また、左壁５７および右壁５８についても、内周面が燃焼ガスの吹き出し方向下流側に近づくにつれて開口領域の面積が排気部材１９の幅方向（左右方向）に広がるような形状としてもよい。

上記したように、本実施形態の熱源装置１では、二次熱交換器７を構成するケース部材１５の正面１５ｄの開口部分に装着される排気部材１９を樹脂製としているため、従来技術のように複数の部材を組み合わせたり、折り曲げるなどの加工を施さなくても、排気部１９の入口（図５のＸ１部）側から出口（図５のＸ２部）側になだらかに繋がる形状に成形することができる。従って、本実施形態で採用されている排気部材１９は、構造が極めてシンプルであり、加工についても極めて簡便に実施できる。

上記したように、排気部材１９は、排気部１９ｂを構成する上壁５５および下壁５６が、燃焼ガスの吹き出し方向上流側と下流側とで肉厚が異なる。そのため、燃焼ガスから排気部１９ｂに振動が伝播しても排気部１９ｂが殆ど共振しない。また、本実施形態では、二次熱交換器７のケース部材１５と、排気部材１９とが異なる材質で作製されているため、燃焼ガスが流入することによってケース部材１５に振動が伝播したとしても、排気部材は殆ど共振しない。従って、燃焼ガスが排気部材１９を通過しても排気部材１９に振動が伝播しにくく、その分だけ排気騒音が小さい。

また、本実施形態の熱源装置１は、排気部材１９を構成する周部５１にドレン排出部１９ｃが一体的に成形されている。そのため、熱源装置１は、従来技術のようにケース部材１５にドレン排出用の孔を設けたり、配管の接続部（継手）を設ける必要がない。また、排気部材１９は、ドレン排出部１９ｃを排気部材１９に一体成形しているため、ドレン排出部１９ｃの接続部分のシール性を十分確保できる。

上記実施形態の熱源装置１は、燃焼ガス通路８の中途に一次熱交換器３を設け、これに対して燃焼ガスの流れ方向下流側に二次熱交換器７を配した、いわゆる潜熱回収型の熱源装置であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、一次熱交換器３のみを配した構成であってもよい。この場合、排気部材１９の本体部１９ａの形状は、ケース部材１５に代わって燃焼ガスが流れる流路を構成する部材に装着可能な形状に適宜変更することが望ましい。また、このように一次熱交換器３のみを持つ構成とする場合は、燃焼ガスの排出温度が高いものと想定される。そのため、排気部材１９は、フッ素樹脂やフェノール樹脂、ポリウレタン樹脂等の耐熱性に優れた樹脂を採用して成型したり、排気部材１９を一次熱交換器３からなるべく離れた位置に配されていることが望ましい。

また、上記実施形態において、二次熱交換器７は、ケース部材１５に受熱管１８を多数装着して構成される、いわゆる多管型の熱交換器であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば受熱管１８の一端側のみを固定した、いわゆる遊動頭型と称されるものや、直管型の受熱管１８に代わってＵ字形の受熱管を採用した、いわゆるＵ字管型と称されるものとしてもよい。また、二次熱交換器７は、従来技術の潜熱回収型熱源装置において多用されているプレートフィン型の熱交換器や、一次熱交換器として採用されることの多いフィン・アンド・チューブ型の熱交換器等、適宜のものを採用してもよい。

上記実施形態の熱源装置１において採用されている排気部材１９は、排気部１９ｂを構成する上壁５５および下壁５６の内周面５５ａ，５６ａの断面形状が直線的に連続したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すよう排気部材７０のような断面形状を有するものであっても良い。

さらに具体的に説明すると、排気部材７０は、上記した排気部材１９と大部分が同一であるが、排気部７１の断面形状が排気部材１９の排気部１９ｂと異なる。すなわち、排気部７１を構成する上壁７２と下壁７３は、内周面７２ａ，７３ａの断面形状が図７に示すように、燃焼ガスの吹き出し方向になだらかに繋がる曲線状とされている。上壁７２および下壁７３は、断面形状が略流線型である。そのため、排気部７１を通過する燃焼ガスは、渦や淀みを発生することなく、整流された状態で排出される。

また、排気部７１は、燃焼ガスの吹き出し方向下流端における上壁７２の内周面７２ａと下壁７３の内周面７３ａの間隔Ｄ１が、排気部７１の中途に設けられた狭窄部７５における内周面７２ａ，７３ａの間隔Ｄ２よりも広い。すなわち、排気部７１は、燃焼ガスの吹き出し方向下流端における開口面積が、排気部７１の中途に設けられた狭窄部７５の流路断面積よりも大きい。そのため、排気部７１から排出される燃焼ガスの流速は緩やかである。従って、上記した熱源装置１において、排気部材１９に代わって排気部材７０をケース部材１５に装着した場合についても排気騒音を最小限に抑制することができる。

排気部材７０は、排気部７１の中途に狭窄部７５を設けたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記した排気部材１９と同様に、排気部７１の入口（上流端）が最も流路断面積が狭くなるように成形されたものであってもよい。すなわち、狭窄部７５は、排気部７１の出口、すなわち燃焼ガスの吹き出し方向下流側の端部よりも燃焼ガスの流れ方向上流側に存在していればよい。なお、燃焼ガスの流速を低速に抑制するためには、排気部７１の入口、すなわち燃焼ガスの吹き出し方向上流側の端部あるいはこれに近い部位に狭窄部７５を設けた構成とすることがより一層望ましい。

上記した排気部材１９，７０は、排気部１９ｂ，７１内が中空とされていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図８に示す排気部材７０のように整流部材８０を一体的に設けた構成としてもよい。かかる構成とした場合は、排気部１９ｂ，７１を通過する燃焼ガスの流れを整流し、一様に排気部１９ｂ，７１の下流側に向かわせることができ、排気部１９ｂ，７１における排気騒音の発生を最小限に抑制できる。

上記したように整流部材８０を排気部１９ｂ，７１内に設ける場合は、整流部材８０の分だけ流路断面積が狭くなり、当該部位における燃焼ガスの流速が高くなる可能性がある。また、排気部１９ｂ，７１の出口（下流端）近傍において燃焼ガスの流速が高いと、排気騒音が高くなる傾向にある。そのため、整流部材８０は、燃焼ガスの流れ方向上流側に偏在するように設けられることが望ましい。また、同様の知見に基づき、整流部材８０は、図８に示すように燃焼ガスの流れ方向上流側よりも下流側の方が肉薄になる構成とすることが望ましい。

また、上記したように排気部１９ｂ，７１内に整流部材８０を設ける場合は、燃焼ガスの渦流や淀みの発生を抑制すべく、図８に示すように不連続部のない、なだらかな形状であることが望ましい。

上記した排気部材１９，７０は、いずれも排気部１９ｂ，７１を構成する上壁５５，７２や下壁５６，７３を燃焼ガスの流れ方向上流側と下流側とで肉厚を異なる構成とすることによって、排気部材１９，７０の流路断面積が燃焼ガスの流れ方向に変化させたものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示す排気部材９０のように排気部９１を構成する上壁９２や下壁９３を所定の角度に傾けた構成としてもよい。

上記した排気部材１９，７０は、閉塞部５０の内周面５０ａを排気部１９ｂの開口部分になだらかに繋がるように湾曲させた構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示す排気部材９０のように内周面５０ａの断面形状が直線的であってもよい。また、図１０に示す排気部材１００〜１０２のように、上記した排気部材１９，７０と同様の構成を具備し、内周面５０ａが排気部１９ｂの開口に繋がる平面で構成されたものであってもよい。

閉塞部５０の内周面５０ａに沿って流れる燃焼ガスの流れをスムーズにするためには、上記実施形態に例示したもののように内周面５０ａと排気部１９ｂとの境界部分に段差等がないことが望ましいが、図９に示す排気部材９０のように多少の段差があってもよい。

上記した排気部材１９，７０は、閉塞部５０の内周面５０ａが曲面によって構成され、外周面５０ｂが平面によって構成されたものであり、部位によって肉厚が異なり、燃焼ガスから閉塞部５０に振動が伝播しても、排気部材１９，７０は殆ど共振しないものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１０に示す排気部材１００〜１０２のように内周面５０ａと外周面５０ｂとが略平行な構成としたり、図１１に示す排気部材１１０のように、閉塞部５０を構成する外周面５０ｂの一部あるいは全部を内周面５０ａに沿うように湾曲させた構成としてもよい。かかる構成とした場合、肉厚が略均一となる分だけ燃焼ガスから伝播する振動による共振の抑制効果は多少低下するが、燃焼ガスが排気部１９ｂを通過することによる排気騒音は最小限に抑制できる。また、上記した排気部材１００〜１０２や排気部材１１０のように肉厚を略均一とした場合は、成形性が良く、ヒケ等が起こりにくい。

また、上記した排気部材１９，７０，９０は、上壁５５，７２，９２および下壁５６，７３，９３がそれぞれ燃焼ガスの吹き出し方向に対して所定の傾きを持つように成形されたテーパー状の形状を有するものであったが、上壁５５，７２，９２あるいは下壁５６，７３，９３のいずれか一方が燃焼ガスの吹き出し方向に対して略平行になるように配されていてもよい。すなわち、排気部材１９，７０，９０は、上壁５５，７２，９２あるいは下壁５６，７３，９３のいずれか一方の内周面だけが燃焼ガスの吹き出し方向に対して所定の角度で傾いた構成としてもよい。

上記した排気部材１９等は、幅方向に細長い開口形状を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば開口形状を縦長としたり、略正方形、多角形、円形等としてもよい。また、上記した排気部材１９等は、二次熱交換器７を構成する一部品として使用されるものであったが、本発明はこれに限定されない。さらに具体的には、例えば図１２に示すように、排気部１９ｂ等に相当する部分と、これを固定するためのフランジ部１２１をもつ排気部材１２０を採用することも可能である。すなわち、排気部材１９等は、従来公知の熱源装置に取り付けられている、いわゆる排気トップと称される部材のように、熱交換器や排気集合筒等に取り付けられる構成であってもよい。排気部材１２０を採用する場合は、例えば二次熱交換器７のケース部材１５の正面１５ｄを金属板等で閉塞し、これに排気口１５ｆを設け、この排気口１５ｆに覆い被さるように排気部材１２０を取り付けることにより、上記した排気部材１９等を取り付けた場合と同様に排気騒音を抑制することができる。

上記した排気部材１９等は、それぞれ溝５１ａを備えたものであり、ケース部材１５の端部を溝５１ａ差し込むことにより排気部材１９をケース部材１５に装着可能なものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば図１３（ａ）に示すように、排気部材１９等の周部５１がケース部材１５と密接するような構成としてもよい。また、図１３（ｂ）のように排気部材１９等の周部５１がケース部材１５とをネジ止め固定した構成としたり、両者の間を接着固定する構成としてもよい。さらに、図１３（ｃ）のように、排気部材１９等の周部５１とケース部材１５のいずれか一方（図１３（ｃ）では排気部材１９等の側）に突起や突条のような凸部６５を設け、他方に凸部６５が嵌る窪みや溝のような凹部６６を設け、凸部６５と凹部６６とによる嵌合構造により両者を固定する構成としてもよい。また、図１３（ｄ）のように、排気部材１９等の周部５１とケース部材１５の双方に突起や突条のような凸部６７，６８を設け、排気部材１９側の凸部６７がケース部材１５側に設けられた凸部６８を乗り越えるまで排気部材１９をケース部材１５側に押し込んで排気部材１９とケース部材１５とを一体化してもよい。

上記した排気部材１９，７０等は、閉塞部５０から天面側の周部５１に繋がる部分の内周面５０ａが上に凸の対数曲線的な断面形状を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１４に示すように変曲点Ｐを有し、排気部１９ｂの開口端になだらかに繋がる３次曲線的な断面形状を有するものであってもよい。かかる構成とすれば、燃焼ガスを排気部１９ｂに向けてスムーズに流すことができる。

本発明の一実施形態である熱源装置の作動原理図である。 図１に示す熱源装置の二次熱交換器近傍の構造を示す分解斜視図である。 二次熱交換器を示す斜視図である。 図３に示す二次熱交換器の分解斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は図５のＡ方向矢視図、（ｂ）は図５のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は排気部材を背面側から観察した状態を示す斜視図である。 二次熱交換器の変形例を示す断面図である。 二次熱交換器の別の変形例を示す断面図である。 二次熱交換器のさらに別の変形例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ二次熱交換器のさらに別の変形例を示す斜視図である。 二次熱交換器のさらに別の変形例を示す断面図である。 二次熱交換器のさらに別の変形例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれケース部材と排気部材との接続構造の変形例を示す断面図である。 排気部材の変形例を示す要部拡大断面図である。

１ 熱源装置
２ 缶体
３ 一次熱交換器（顕熱回収型熱交換手段）
７ 二次熱交換器（潜熱回収用熱交換手段）
８ 燃焼ガス流路
１５ ケース部材
１９，７０，９０，１００，１０１，１０２，１０３，１１０，１２０ 排気部材
１９ａ 本体部
１９ｂ，７１，９１ 排気部
１９ｃ ドレン排出部
５５，７２，９２ 上壁
５５ａ，５６ａ 内周面
５６，７３，９３ 下壁
７５ 狭窄部
８０ 整流部材

Claims (9)

1. 気体との熱交換を行う熱交換器の下流側に配置される樹脂製の排気部材であって、
   熱交換器のケース部材に設けられた排気用の開口を覆うように装着されるものであり、
   熱交換器を通過した気体を排出するための排気筒部を有し、
   当該排気筒部は、気体の吹き出し方向上流側から下流側に向けて開口面積が連続的に拡大するように形成され、
   ケース部材内に発生したドレンを排出可能なドレン排出部が一体的に成形されていることを特徴とする排気部材。
2. 気体との熱交換を行う熱交換器の下流側に配置される樹脂製の排気部材であって、
   熱交換器のケース部材に設けられた排気用の開口を覆うように装着されるものであり、
   熱交換器を通過した気体を排出するための排気筒部を有し、
   当該排気筒部は、内周面に囲まれた気体通路を有し、
   前記内周面は、連続面によって構成されており、
   前記気体通路は、気体の吹き出し方向上流側の端部又は上流側の端部から下流側の端部との中間位置に、流路断面積が気体の吹き出し方向下流側の端部の開口面積よりも小さい狭窄部が設けられ、
   ケース部材内に発生したドレンを排出可能なドレン排出部が一体的に成形されていることを特徴とする排気部材。
3. 排気筒部の開口領域内に、気体を整流する整流手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気部材。
4. 整流手段が、排気筒部に流入する気体の吹き出し方向上流側に偏在していることを特徴とする請求項３に記載の排気部材。
5. 排気筒部を構成する壁面は、気体の吹き出し方向上流側と下流側とで肉厚が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の排気部材。
6. 耐酸性を有する樹脂によって成形されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排気部材。
7. 熱交換器のケース部材と異なる材質で成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の排気部材。
8. 燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れるガス流路とを有し、
   前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱する熱交換手段が設けられており、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の排気部材が前記熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配されていることを特徴とする熱源装置。
9. 燃焼バーナと、燃焼バーナにおいて発生した燃焼ガスが流れるガス流路とを有し、
   前記ガス流路の中途には、ガス流路を流れる燃焼ガスとの熱交換により湯水または熱媒体を加熱する熱交換手段が設けられており、
   当該熱交換手段は、一次熱交換手段と、当該一次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配される二次熱交換手段とを有し、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の排気部材が前記二次熱交換手段よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配されていることを特徴とする熱源装置。

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