JP6056590B2 - 排気集合筒の固定構造 - Google Patents

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本発明は排気集合筒の固定構造に関し、特に排気集合筒を潜熱回収用熱交換器に固定する為の固定用ビスが強酸性のドレンによって腐食するのを防止可能なものに関する。
従来から、給湯装置や暖房機器等の熱源機として、ガスを燃焼する燃焼装置が一般に広く普及している。この種の燃焼装置は、燃焼用空気を外部から取り込む送風ファン、燃焼用空気と燃料ガスとを混合して燃焼するバーナ部、燃焼熱と水との間で熱交換して水を加熱する熱交換器部、熱交換後の排気を外部に排出する為の排気通路部(排気集合筒)等を備えている。
上記の燃焼装置において、排気の顕熱を利用する顕熱回収用熱交換器を備えたものだけでなく、熱効率の向上を図る為に、顕熱回収用熱交換器による熱交換後の排気の潜熱を利用する潜熱回収用熱交換器を備えた潜熱回収型の燃焼装置も実用化されている。
ところで、潜熱回収型の燃焼装置の場合、潜熱回収により発生するドレン(凝縮水)が強酸性を帯びているので、このドレンによって潜熱回収用熱交換器の排気口と外部とを接続する排気通路部内の特定箇所の部材(例えば、固定用ビスの頭部等)が腐食してしまう虞がある。このため、排気通路部を構成する部品同士はドレンの影響を回避するように締結固定する必要がある。
例えば、特許文献1の潜熱回収型の燃焼装置には、潜熱回収用熱交換器の上方に開口する排気口の外周縁部に、筒状の接続口部材のフランジ部を複数の固定用ビスとシール材を介して固定し、接続口部材の雌管部に排気筒の下流端を接続することで、潜熱回収用熱交換器の排気口と排気筒を接続した構造が開示されている。この構造によれば、排気筒の外側に固定用ビスが位置するので、排気筒内を流れる排気に含まれるドレンにより固定用ビスが腐食されることがない。
特開2012−107815号公報
従来の潜熱回収型の燃焼装置において、特許文献1のような排気筒に代えて、排気を集合して外部に排出する為の排気集合筒を取り付ける場合がある。この場合、潜熱回収用熱交換器の排気口の形状はそのままで排気集合筒を取り付けることになるが、低騒音化を図る為に排気集合筒は大型化する傾向にあるので、従来の排気筒より大きいサイズの排気集合筒を排気口が形成されたケース部材に取り付けようとすると、排気集合筒内に固定用ビスが配置されるような特殊な固定構造となる虞がある。
しかし、排気集合筒の固定構造として、排気集合筒内に固定用ビスの頭部が露出するような固定構造となると、上述したように、固定用ビスの頭部が潜熱回収後の排気に含まれる強酸性のドレンによって腐食してしまい、固定用ビスによる締結力が低減することで、排気集合筒と潜熱回収用熱交換器を収容したケース部材との間のシール性が維持できなくなり、排気漏れを引き起こす虞がある。
本発明の目的は、排気集合筒の固定構造において、強酸性のドレンから複数の固定用ビスの頭部を保護可能な構造を備えたもの、固定用ビスのコストを低減可能な構造を備えたもの、等を提供することである。
請求項1の排気集合筒の固定構造は、排気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、この潜熱回収用熱交換器による熱交換後の排気を外部に排出する為の排気集合筒とを固定する為の排気集合筒の固定構造であって、前記潜熱回収用熱交換器を収容するケース部材の上面に、排気集合筒を固定するベース板を設け、前記ベース板に、前記潜熱回収用熱交換器の排気口に連なる開口部を形成し、前記開口部の外周縁部を、シール部材を挟んで複数のビスにより前記ケース部材に固定し、前記複数のビスの頭部を収容する複数の孔部を有するシールパッキンを前記ベース板に貼り付け、前記ベース板に前記シールパッキンを挟み込んで前記排気集合筒の底板を載置し、前記シールパッキンを介して前記ベース板と前記排気集合筒の本体ケースの下端フランジ部とを締結固定することを特徴としている。
請求項2の排気集合筒の固定構造は、請求項1の発明において、前記排気集合筒の底板に、前記開口部に連なる排気導入口を形成し、前記排気導入口に、前記潜熱回収用熱交換器側に向かって突出し且つ前記シールパッキンの内周部を押えるバーリング縁部を形成したことを特徴としている。
請求項1の発明によれば、潜熱回収用熱交換器を収容するケース部材の上面に、排気集合筒を固定するベース板を設け、ベース板に形成され且つ潜熱回収用熱交換器の排気口に連なる開口部の外周縁部を、シール部材を挟んで複数のビスによりケース部材に固定し、複数のビスの頭部を収容する複数の孔部を有するシールパッキンをベース板に貼り付け、ベース板にシールパッキンを挟み込んで排気集合筒の底板を載置し、シールパッキンを介してベース板と排気集合筒の本体ケースの下端フランジ部とを締結固定するので、排気集合筒をケース部材の上面に取り付けると、シールパッキンとシール部材が弾性圧縮され、排気集合筒とケース部材との間を気密に封止すると共に、複数のビスの頭部をシールパッキンと排気集合筒の底部とで覆った状態にすることができる。
従って、排気集合筒内を流れる排気に含まれる強酸性のドレンからビスを保護することができるので、強酸性のドレンによってビスが腐食するのを防止することができ、排気漏れを防止することができる。また、ビスの頭部を排気から完全に遮断することができるので、高耐食性の高価なビスを使用する必要がなく、安価なビスを使用することでコストを低減することができる。
請求項2の発明によれば、排気集合筒の底板に、開口部に連なる排気導入口を形成し、排気導入口に、潜熱回収用熱交換器側に向かって突出し且つシールパッキンの内周部を押えるバーリング縁部を形成したので、バーリング縁部によって、シールパッキンを一層圧縮してビスの頭部をより一層保護することができる共に、ドレンをビス近傍部に滞留させずに潜熱回収用熱交換器側にスムーズに案内することができる。
本発明の実施例に係る潜熱回収型燃焼装置の概略構成図である。 潜熱回収型燃焼装置の斜視図である。 潜熱回収型燃焼装置の上部構造の斜視断面図である。 潜熱回収型燃焼装置の上部構造の縦断面図である。 天板部を取り外した状態の排気集合筒の斜視図である。 天板部を取り外した状態の排気集合筒の平面図である。 排気集合筒の天板部と吸音材保持部材と消音材の裏面側からの斜視図である。 潜熱回収型燃焼装置の上側熱交換缶体とベース板の斜視図である。 潜熱回収型燃焼装置の上側熱交換缶体とベース板の平面図である。 図9のX−X線断面図である。
以下、本発明の実施の形態について実施例に基づいて説明する。
最初に、潜熱回収型燃焼装置1の全体構成について簡単に説明する。
図1に示すように、潜熱回収型燃焼装置1は、給湯装置や暖房機器等の熱源機として適用されるものであり、燃料ガスを燃焼して排気に含まれる顕熱と潜熱を利用して湯水の加熱を行うガス給湯器を構成している。
即ち、図1に示すように、潜熱回収型燃焼装置1は、燃焼用空気を供給する為の送風ファン2、燃料ガスを燃焼させるバーナ部3、このバーナ部3による燃焼熱と湯水との間で熱交換する熱交換器部4、この熱交換器部4による熱交換後の排気を前方に排出する為の排気集合筒5、入水管6aと出湯管6bとドレン管6c等の各種配管等を備えている。
バーナ部3は、例えば、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して燃焼する10本のバーナ3a、これらバーナを収容したバーナ缶体3b等を備えている。バーナ缶体3bの下端部には、送風ファン2が設けられている。熱交換器部4は、顕熱回収部8、この顕熱回収部8の上部に配置された潜熱回収部9を備えている。潜熱回収部9の上端部に、排気集合筒5が設けられている。
図1〜図4に示すように、顕熱回収部8は、排気の主として顕熱を回収する顕熱回収用熱交換器11、顕熱回収用熱交換器11を収容する下側熱交換缶体12等を備え、潜熱回収部9は、顕熱回収後の排気の主として潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器13、この潜熱回収用熱交換器13を収容する上側熱交換缶体14(ケース部材に相当する)等を備えている。バーナ缶体3bの上端部と下側熱交換缶体12の下端部及び下側熱交換缶体12の上端部と上側熱交換缶体14の下端部とは、カシメやビス締結により夫々接合されている。
潜熱回収型燃焼装置1において、入水管6aから供給される入水は潜熱回収用熱交換器13において排気の潜熱により加熱された後、顕熱回収用熱交換器11に供給され、その顕熱回収用熱交換器11により加熱された後出湯管6bに供給される。潜熱回収用熱交換器13の直下には潜熱回収により発生したドレン(凝縮水)を受けるトレイ6dが設けられ、このトレイ6dに回収されたドレンは、ドレン管6cを通って中和器(図示略)に送られて中和された後、器具外に排出される。
次に、潜熱回収用熱交換器13を収納した上側熱交換缶体14について説明する。
図2〜図4に示すように、上側熱交換缶体14は、前側板16、後側板17、左側板18、右側板19、天側板21、底側板22から箱状体に構成されている。前側板16には、前方に突出する膨張部16aが左右方向に延びるように形成されている。この膨張部16aによって、上側熱交換缶体14の内部の空間が拡張されることで、排気の流れが円滑になり潜熱回収用熱交換器13による潜熱回収の効率が向上する。
天側板21には、下側に段落ちした段落部21aが形成され、この段落部21aは、平面視にてやや左右方向に長い矩形状に形成されている。段落部21aの周縁壁部は、中心に向かって緩やかに傾斜して傾斜状に形成されている。段落部21aの前側部分の底部には、潜熱回収用熱交換器13の排気口23が形成されている。この排気口23は、上方に開口し且つ左右方向に延びる略矩形状に形成されている。天側板21の上面には、排気集合筒5を固定する為のベース板25が設けられているが、このベース板25の具体的な構造については後述する。
底側板22の後寄り部分には、顕熱回収用熱交換器11による顕熱回収後の排気が導入される導入口24が形成されている。上側熱交換缶体14の底側板22の前寄り部分には、上述したトレイ6dが形成され、このトレイ6dにドレン管6cが接続されている。
上側熱交換缶体14の内側において、導入口24の近傍部や排気口23の近傍部等に縦向きの整流板26a,26b,26cが装着されている。導入口24から流入した排気は、これら整流板26a,26b,26cによって潜熱回収用熱交換器13を通過中に熱交換され、潜熱回収用熱交換器13による潜熱回収後の排気は、排気口23から排気集合筒5に流入する。
図2〜図4に示すように、潜熱回収型燃焼装置1は、上側熱交換缶体14を上下方向に跨ぐように、排気集合筒5の前端の下端部と、顕熱回収用熱交換器11を収容する下側熱交換缶体12の前端の上部フランジ部とを接続する補強部材27を備えている。
次に、本願特有の排気集合筒5の具体的な構造について説明する。
図1〜図7に示すように、排気集合筒5は、潜熱回収用熱交換器13の下流側であって上側熱交換缶体14の上端側に設置され、潜熱回収用熱交換器13による潜熱回収後の排気を集合して潜熱回収型燃焼装置1の前方から大気中に排出するものである。
この排気集合筒5は、ステンレス薄板製の直方体形状の箱状体に構成され、潜熱回収用熱交換器13を経由して上昇する排気の排気通路32を形成する本体ケース31、この本体ケース31の排気通路32を流れた排気を外部に排出する為の排気トップ33を主体に構成されている。本体ケース31の内側には、吸音材40を保持する為の吸音材保持部材41が設けられている。
本体ケース31は、前板部34、後板部35、左板部36、右板部37、天板部38、底板部39を備え、偏平な箱状体に構成されている。本体ケース31の前板部34には、排出口34aが左右方向に延びるように形成され、この排出口34aの周縁部に、前方に突出し且つ中央部分が開口した排気トップ33が取り付けられている。本体ケース31は、潜熱回収用熱交換器13の前端部よりも前方に突出し且つ潜熱回収用熱交換器13の後端部よりも後方に突出するように構成されている。
後板部35と左右両板部36,37の外側の下端部には、下端フランジ部35a,36a,37aが夫々長手方向に延びるように設けられている。排気集合筒5は、3つの下端フランジ部35a,36a,37aを複数のビス42によってベース板25に固定することで上側熱交換缶体14の上端部に取り付けられている。尚、排気集合筒5の具体的な固定構造50については後述する。
底板部39には、潜熱回収用熱交換器13の排気口23に連なる矩形状の排気導入口43が形成されている。排気導入口43は、排気口23から排気集合筒5内の排気通路32に排気を導入する為のものである。排気導入口43の外周縁部には、下側に段落ちした集合筒側段落部43aが形成されている。集合筒側段落部43aの内周側には、この開口の中心方向に向って下り傾斜状に延びるバーリング縁部43bが形成されている。
排気導入口43には、排気口23から導入された排気を排気集合筒5の前部へ向う排気流と後部へ向う排気流とに分割する為の矩形板状の分割部材45が設けられている。分割部材45の左右両端部には、上方に屈曲されたフランジ部45aが夫々一体形成されている。分割部材45は、排気導入口43を部分的に閉鎖するように1対のフランジ部45aを介して本体ケース31の左右両板部36,37の内側に固定されている。
次に、吸音材40について説明する。
図3,図4,図7に示すように、吸音材40は、本体ケース31と吸音材保持部材41とから側面視L字状に区画された吸音材収容スペースに配置されている。具体的に、吸音材40は、吸音材収容スペースの水平領域に収納された天板側吸音材40a、吸音材収容スペースの垂直領域に収納された後板側吸音材40bを備えている。このように、排気通路32の一部(後板部35側と天板部38側)を吸音材40で覆うことで、吸音効果を奏することができる。
天板側吸音材40aは、グラスウールを主体として構成され、このグラスウールの少なくとも排気に接する面である下端面に耐酸性の固化材40cが塗布されている(図3,図4参照)。固化材40cには、耐酸性のシリコンが使用されるが、特にシリコンに限定する必要はなく、耐酸性のものであれば種々の材料が適用可能である。天板側吸音材40aの下端面は、排気に含まれるドレンの影響を最も受け易い部分であるので、この下端面に耐酸性の固化材40cを塗布することで、天板側吸音材40aの耐久性を著しく向上させることができる。
後板側吸音材40bは、ロックウールを主体として構成されている。後板側吸音材40bは、天板側吸音材40aの上下幅よりも大きい(例えば4倍程度)前後幅を有している。後板側吸音材40bは、排気集合筒5の内部の後方に配置されることで、ドレンの影響を受け難く且つ排気の流れによって剥離した後板側吸音材40bが外部に排出され難いので、耐酸性の固化材を塗布する必要がなく、吸音材40の全体的なコストを低減することができる。
次に、吸音材保持部材41について説明する。
図3,図4,図7に示すように、吸音材保持部材41は、本体ケース31の内側に吸音材収容スペースをあけて設置されている。具体的に、吸音材保持部材41は、側面視逆L字状に形成され、天板部38の近傍に天板部38と平行状態となるように水平姿勢で設置された天板側保持部材41a、後板部35の近傍部に後板部35と平行状態となるように鉛直姿勢で設置された後板側保持部材41bを備えている。
天板側保持部材41a及び後板側保持部材41bは、平面視矩形状のパンチングメタル47で夫々構成されている。これらパンチングメタル47は、複数行複数列(例えばピッチ3mm程度)に形成された直径1〜3mmの多数の小径孔47aを備えている。
天板側保持部材41aの前端部及ぶ左右両端部には、上方に屈曲された3つのフランジ部41cが形成され、後板側保持部材41bの左右両端部には、後方に屈曲された2つのフランジ部41dが形成され、吸音材保持部材41は、これら複数のフランジ部41c,41dを介して本体ケース31に固定されている。
この排気集合筒5内の排気流について説明すると、先ずは、顕熱回収用熱交換器11と潜熱回収用熱交換器13とを経由して顕熱及び潜熱が回収された後の上昇する排気は、潜熱回収用熱交換器13の排気口23から排気集合筒5の排気導入口43を通って排気通路32に流入する。
次に、排気通路32に流入した排気は排気集合筒5の前部へ向う前方排気流と後部へ向う後方排気流とに分割される。前方排気流と後方排気流の排気は、本体ケース31の内部の前側で合流されて混合される。この排気の混合時には、前方排気流の排気音と後方排気流の排気音がキャンセル作用により打ち消し合い、混合された排気は、排気トップ33から排気集合筒5の外部に排出される。
ところで、後方排気流は後板側保持部材41bの前側で反転されて前方に流れるので、ドレンが後板側吸音材40bに付着して後板側吸音材40bが腐食する場合がある。この場合、後板側保持部材41bによって腐食した後板側吸音材40bの外部への排出を防止することができる。尚、後方排気流が後板側保持部材41bの前側で反転する流路を形成する構造上、後板側吸音材40bは、腐食しても外部に飛散し難い構造である。
また、後方排気流は天板側保持部材41aの下端面に沿って前方に流れるので、ドレンが天板側吸音材40aに付着する可能性が高いが、天板側吸音材40aの排気に接する面に塗布された耐酸性の固化材40cによって天板側吸音材40aの腐食を防止することができる。天板側吸音材40aがドレンによって腐食した場合でも、天板側保持部材41aによって天板側吸音材40aの外部への排出を防止することができる。
次に、本願特有の排気集合筒5の固定構造50について説明する。
図8〜図10に示すように、この固定構造50は、潜熱回収用熱交換器13と排気集合筒5とを固定する為のベース板25、このベース板25の上下両面に貼り付けられた弾性変形可能なシールパッキン52やシール部材53、複数のビス55(例えばタッピングビス)等を備え、排気集合筒5はベース板25を介して天側板21の上面側とその前後両側部分を覆うように取り付けられている。
ベース板25は、平面視矩形板状に形成され、その中央部分に潜熱回収用熱交換器13の排気口23に連なる矩形状の開口部51が形成されている。ベース板25の前端部には、下方に屈曲した屈曲部25aが形成されている。屈曲部25aには、左右方向に延びる1対の長孔25bが形成され、この1対の長孔25bに補強部材27の上端部が係合されている。
ベース板25の開口部51の外周縁部には、下側に段落ちした環状段落部51aが形成されている(図10参照)。環状段落部51aの表面側には、環状のシールパッキン52が貼り付けられている。シールパッキン52は、複数のビス55の取り付け位置に応じて形成され且つ複数のビス55の頭部55aが収容可能な複数の孔部52aを備えている。環状段落部51aの裏面側には、環状のシール部材53が貼り付けられている。シール部材53は、複数のビス55の取り付け位置に応じて形成され且つビス55のネジ部55bが挿通可能な複数の挿通部53aを備えている。
次に、本発明の排気集合筒5の固定構造50の作用及び効果について説明する。
排気集合筒5を上側熱交換缶体14の上端に取り付ける場合、先ずは、ベース板25の環状段落部51aを、その裏面側に貼り付けられたシール部材53を挟むように上側熱交換缶体14の段落部21aの外周側に載置して、複数のビス55によりベース板25を上側熱交換缶体14に固定する。次に、複数のビス55の頭部55aを収容する複数の孔部52aを有するシールパッキン52をベース板25の環状段落部51aの表面側に貼り付ける。
次に、ベース板25の開口部51と排気集合筒5の排気導入口43との位置合わせをした状態で、排気集合筒5の底板部39を、シールパッキン52を挟み込むようにしてベース板25に載置する。排気集合筒5の3つの下端フランジ部35a,36a,37aとベース板25の外周部分とをシールパッキン52を介して複数のビス42によって締結固定することで、排気集合筒5を上側熱交換缶体14に固定する。
このとき、排気集合筒5の底板部39の集合筒側段落部43aによって、シールパッキン52とシール部材53が下方に押圧され、底板部39の潜熱回収用熱交換器13側に向って突出するバーリング縁部43bによって、シールパッキン52の内周部が押えられることで、シールパッキン52とシール部材53が圧縮状態になるので、排気集合筒5と上側熱交換缶体14との間を気密に封止できると共に、シールパッキン52によって複数のビス55の頭部55aが確実に覆われるので、複数のビス55を排気から確実に保護することができる。
以上説明したように、潜熱回収用熱交換器13を収容する上側熱交換缶体14の上面に、排気集合筒5を固定するベース板25を設け、ベース板25に形成され且つ潜熱回収用熱交換器13の排気口23に連なる開口部51の外周縁部を、シール部材53を挟んで複数のビス55により上側熱交換缶体14に固定し、複数のビス55の頭部55aを収容する複数の孔部52aを有するシールパッキン52をベース板25に貼り付け、ベース板25にシールパッキン52を挟み込んで排気集合筒5の底板部39を載置し、シールパッキン52を介してベース板25と排気集合筒5の本体ケース31の下端フランジ部35a,36a,37aとを締結固定するので、排気集合筒5を上側熱交換缶体14の上面に取り付けた場合、シールパッキン52とシール部材53が弾性圧縮され、排気集合筒5と上側熱交換缶体14との間を気密に封止すると共に、複数のビス55の頭部55aをシールパッキン52と排気集合筒5の底板部39とで覆った状態にすることができる。
従って、排気集合筒内を流れる排気に含まれる強酸性のドレンからビスを保護することができるので、強酸性のドレンによってビスが腐食するのを防止することができ、排気漏れを防止することができる。また、ビスの頭部を排気から完全に遮断することができるので、高耐食性の高価なビスを使用する必要がなく、安価なビスを使用することでコストを低減することができる。
また、排気集合筒の底板に、開口部に連なる排気導入口を形成し、排気導入口に、潜熱回収用熱交換器側に向かって突出し且つシールパッキンの内周部を押えるバーリング縁部を形成したので、バーリング縁部によって、シールパッキンを一層圧縮してビスの頭部をより一層保護することができる共に、ドレンをビス近傍部に滞留させずに潜熱回収用熱交換器側にスムーズに案内することができる。
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
1 潜熱回収型燃焼装置
5 排気集合筒
13 潜熱回収用熱交換器
14 上側熱交換缶体
23 排気口
25 ベース板
31 本体ケース
39 底板部
40 吸音材
40a 天板側吸音材
40b 後板側吸音材
41 吸音材保持部材
41a 天板側保持部材
41b 後板側保持部材
43 排気導入口
43b バーリング縁部
47 パンチングメタル
47a 小径孔
50 排気集合筒の固定構造
51 開口部
52 シールパッキン
52a 孔部
53 シール部材
55 ビス
55a 頭部

Claims (2)

  1. 排気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器と、この潜熱回収用熱交換器による熱交換後の排気を外部に排出する為の排気集合筒とを固定する為の排気集合筒の固定構造であって、
    前記潜熱回収用熱交換器を収容するケース部材の上面に、排気集合筒を固定するベース板を設け、
    前記ベース板に、前記潜熱回収用熱交換器の排気口に連なる開口部を形成し、
    前記開口部の外周縁部を、シール部材を挟んで複数のビスにより前記ケース部材に固定し、
    前記複数のビスの頭部を収容する複数の孔部を有するシールパッキンを前記ベース板に貼り付け、
    前記ベース板に前記シールパッキンを挟み込んで前記排気集合筒の底板を載置し、前記シールパッキンを介して前記ベース板と前記排気集合筒の本体ケースの下端フランジ部とを締結固定することを特徴とする排気集合筒の固定構造。
  2. 前記排気集合筒の底板に、前記開口部に連なる排気導入口を形成し、
    前記排気導入口に、前記潜熱回収用熱交換器側に向かって突出し且つ前記シールパッキンの内周部を押えるバーリング縁部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の排気集合筒の固定構造。
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