(57)【要約】【課題】熱交換器として潜熱回収型のものを用いるなど、熱交換器の大型化を図る場合であっても、装置全体の大型化および製造コストの上昇を抑制することが可能な給湯装置を提供する。【解決手段】燃焼器１と、この燃焼器１によって発生された燃焼ガスを排気口１９ａに導く燃焼ガス流路１８と、前記燃焼ガスと通水用の管体２２ｂ，２３との熱交換を行なわせる１次熱交換部２Ａおよび２次熱交換部２Ｂを有する熱交換器ＨＴと、を備えており、燃焼ガス流路１８として、燃焼器１の燃料燃焼領域から前記燃焼ガスを一定方向に進行可能とし、かつ１次熱交換部２Ａが内部に設けられている上流域流路８０ａと、この上流域流路８０ａに対して屈曲状または湾曲状に繋がり、かつ上流域流路８０ａを通過した燃焼ガスの進行方向を転換させる方向転換流路８０ｂとが形成されている、給湯装置Ａ１であって、２次熱交換部２Ｂは、方向転換流路８０ｂ内に設けられている。【選択図】  図１
2006105467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器と、この燃焼器によって発生された燃焼ガスを排気口に導く燃焼ガス流路と、前記燃焼ガスと通水用の管体との熱交換を行なわせる１次熱交換部および２次熱交換部を有する熱交換器と、を備えており、
前記燃焼ガス流路として、前記燃焼器の燃料燃焼領域から前記燃焼ガスを一定方向に進行可能とし、かつ前記１次熱交換部が内部に設けられている上流域流路と、この上流域流路に対して屈曲状または湾曲状に繋がり、かつ前記上流域流路を通過した燃焼ガスの進行方向を転換させる方向転換流路とが形成されている、給湯装置であって、
前記２次熱交換部は、前記方向転換流路内に設けられていることを特徴とする、給湯装置。
【請求項２】
前記方向転換流路は、前記上流域流路に対して前記一定方向に並んでいることにより前記燃焼ガスが前記上流域流路から前記一定方向に進行してくる第１領域を有しており、
前記２次熱交換部は、通水用の管体の少なくとも一部が前記第１領域に位置して、前記一定方向とは交差する方向に延びた姿勢に設けられた構成とされている、請求項1に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記燃焼ガス流路として、前記方向転換流路に対して屈曲状または湾曲状に繋がった下流域流路が形成されており、
前記方向転換流路は、前記下流域流路に対して前記一定方向に並んでいることにより前記燃焼ガスを前記下流域流路に向けて前記一定方向とは反対方向に進行させる第２領域を有しており、
前記２次熱交換部の管体は、前記方向転換流路の前記第１領域から前記第２領域に至る範囲にわたって、前記一定方向とは交差する方向に延びた姿勢に設けられた構成とされている、請求項２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第２領域には、前記燃焼ガスがこの第２領域のうちの前記２次熱交換部の管体が設けられていない領域を通過して前記下流域流路に向けて進行することを抑制する燃焼ガス用ストッパ手段が設けられている、請求項３に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記方向転換流路内の前記第１領域とその下流領域との間を仕切るとともに、燃焼ガス通過用の隙間を前記方向転換流路内の前記上流域流路とは反対寄りの位置に形成する仕切り手段を備えており、
前記上流域流路から前記第１領域に進行してきた燃焼ガスが前記２次熱交換部の設置部分を前記一定方向に通過する前に前記第１領域の下流領域に進行することを前記仕切り手段によって抑制するように構成されている、請求項２ないし４のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項６】
前記方向転換流路は、前記第１領域と前記第２領域との間に挟まれた中間領域を有し、
前記方向転換流路には、前記第１領域と前記中間領域との間を仕切る第１の仕切り手段、前記中間領域と前記第２領域との間を仕切る第２の仕切り手段、および前記中間領域を複数の中間領域に仕切る１または複数の中間仕切り手段が設けられているとともに、
これらの仕切り手段は、燃焼ガス通過用の複数の隙間を前記一定方向において互い違い状に配置させるように形成しており、前記燃焼ガスは、前記第１領域、前記複数の中間領域、および前記第２領域を前記一定方向またはこれとは反対方向に進行方向を変えながら順次進行するように構成されている、請求項３または４に記載の給湯装置。
【請求項７】
前記２次熱交換部の通水用の管体は、前記一定方向と交差する方向に延びており、
前記方向転換流路には、前記方向転換流路を前記一定方向と交差する方向において複数の領域に仕切り、かつそれぞれに前記通水用の管体が貫通している複数の仕切り手段が設けられており、
これら複数の仕切り手段は、燃焼ガス通過用の複数の隙間を前記一定方向において互い違い状に配置させるように形成しており、前記燃焼ガスは、前記複数の領域を前記一定方向またはこれとは反対方向に進行方向を変えながら順次進行するように構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項８】
前記２次熱交換部は、Ｕ字管を用いて構成されており、このＵ字管は、入水用および出湯用の一対の開口部を有する基端部が固定端とされ、かつ先端部がこのＵ字管の長手方向への変位を許容する自由端または可動支持端となるように支持されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項９】
前記Ｕ字管は、このＵ字管の一対の直状管体部が前記一定方向に並ぶ姿勢とされて、前記一定方向と交差する方向に間隔を隔てて複数並んでおり、かつ互いに隣り合うＵ字管どうしが前記一定方向において段差を生じるように設けられている、請求項８に記載の給湯装置。
【請求項１０】
前記Ｕ字管には、複数枚のプレート状のフィンが装着され、かつこれらのフィンには、前記一定方向と交差する方向に突出した複数の凸状部が設けられている、請求項８または９に記載の給湯装置。
【請求項１１】
前記Ｕ字管は、前記基端部の方が前記先端部よりも高さが低くなるように傾斜している、請求項８ないし１０のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項１２】
前記燃焼器は、燃料を下向きに燃焼させる逆燃式とされ、
前記燃焼器の下方に配された缶体と、この缶体の下方に位置し、かつこの缶体の下部に接続された底部ケーシングと、この底部ケーシング上に起立するようにしてこの底部ケーシングに接続された排気用ダクトと、を備えており、
前記缶体、前記底部ケーシング、および前記排気用ダクトのそれぞれの内部は、一連に繋がっていることにより前記燃焼ガス流路となっており、
前記底部ケーシングの内部は、前記方向転換流路であって、前記缶体内を下向きに進行してきた燃焼ガスをＵターンさせて前記排気用ダクトに上向きに進入させるようになっており、
前記１次熱交換部は、前記缶体内に設けられている一方、前記２次熱交換部は、前記底部ケーシング内に設けられている、請求項１ないし１１のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項１３】
燃料を下向きに燃焼させる燃焼器と、
この燃焼器の下方に配された缶体と、
この缶体の下方に位置し、かつこの缶体の下部に接続された底部ケーシングと、
この底部ケーシング上に起立するようにしてこの底部ケーシングに接続された排気用ダクトと、
前記缶体、前記底部ケーシング、および前記排気用ダクトの内部に一連に繋がって形成され、かつ前記燃焼器の燃料燃焼領域から前記缶体内を下向きに進行した燃焼ガスが前記底部ケーシング内においてＵターンさせられることにより前記排気用ダクトに上向きに進入するようにされた燃焼ガス流路と、
前記燃焼ガスと通水用の管体との熱交換を行なわせる１次熱交換部および２次熱交換部を有する熱交換器と、
を備えている、給湯装置であって、
前記１次熱交換部は、前記缶体内に設けられており、
前記２次熱交換部は、少なくともその一部分が前記缶体内部の直下に位置するようにして前記底部ケーシング内に設けられていることを特徴とする、給湯装置。
【請求項１４】
前記底部ケーシングは、前記２次熱交換部において発生したドレインを受けて一定箇所に集めることが可能な底板部を有しており、かつこの底板部によって集められたドレインがドレイン用中和処理手段に導かれる構成とされている、請求項１３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、燃焼器によって発生させた燃焼ガスから熱交換器を用いて熱回収を行なうことにより湯を生成して供給するタイプの給湯装置、さらに詳しくは、熱交換器の効率を高くしつつ、装置全体の小型化を図ることが可能な給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、燃焼器を利用した給湯装置の一般的な基本構造は、燃焼器により発生させた燃焼ガスを一定の経路で流通させ、その流通過程において、熱交換器の通水用の管体（水管）と燃焼ガスとの熱交換を行なわせるようにしている。前記熱交換を終えた燃焼ガスは、排気口に導かれて排ガスとして排出される。
【０００３】
このような給湯装置は、他の一般的な装置・機器類と同様に、全体の小型化が要請される場合が多い。そこで、従来においては、たとえば燃焼ガス流路の一部を屈曲または湾曲させることによって、給湯装置の構成機器をスペース効率良く配置させるように工夫したものがある。たとえば、特許文献１に記載された給湯装置は、いわゆる逆燃式の給湯装置であり、この給湯装置は、燃焼器の下方に熱交換器が設けられ、またその下方には底部ケーシングの一端が配されて接続されている。この底部ケーシングの他端の上部には、消音器としての役割を果たす排気ダクトが起立した姿勢で接続されている。この逆燃式の給湯装置においては、前記燃焼器から下向きに進行して前記熱交換器を通過した燃焼ガスは、前記底部ケーシングにおいてその進行方向が上向きに転換されてから前記排気ダクトに流入する。このような構成によれば、燃焼器および熱交換機に対して排気ダクトを接近させて並べることができ、全体の大型化を抑制するのに好ましいものとなる。
【０００４】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
【０００５】
すなわち、前記従来の給湯装置は、底部ケーシング上に熱交換器および燃焼器の全体が積層された構造を有している。このため、前記熱交換器の熱交換性能を高めようとして、この熱交換器を大型にすると、その分だけ給湯装置全体も大型化することとなっていた。
【０００６】
より具体的には、前記従来の給湯装置の熱交換の効率を高める手段として、いわゆる潜熱回収型の熱交換器を用いたい場合がある。この潜熱回収型の熱交換器は、燃焼ガスの顕熱を回収する１次熱交換部に加え、燃焼ガスの潜熱を回収する２次熱交換部をも具備している。したがって、この熱交換器は、２次熱交換部を具備しない一般的な熱交換器よりも全体のサイズが大きくなるが、従来においては、この熱交換器を用いると給湯装置全体が大型化するという不具合を生じていた。
【０００７】
また、前記２次熱交換部によって潜熱回収を行なう際には、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮してドレイン（凝縮水）が発生し、これが前記２次熱交換部に付着する。燃料として灯油や都市ガスなどを用いた場合、前記ドレインは、燃焼ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物などを吸収したＰＨ３程度の強酸性となる。このため、熱交換器の２次熱交換部およびこれを囲む缶体については、１次熱交換部とは異なり、耐食性に優れた材質にすることが好ましい。ところが、このように２次熱交換部の缶体と１次熱交換部の缶体との材質を相違させるようにしてこれらを別個に製作したのでは、部品点数が多くなり、製造コストが高くなる。前記従来技術においては、このような不具合も生じていた。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８７８３１号公報
【発明の開示】
【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、熱交換器として潜熱回収型のものを用いるなど、熱交換器の大型化を図る場合であっても、装置全体の大型化および製造コストの上昇を抑制することが可能な給湯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の側面によって提供される給湯装置は、燃焼器と、この燃焼器によって発生された燃焼ガスを排気口に導く燃焼ガス流路と、前記燃焼ガスと通水用の管体との熱交換を行なわせる１次熱交換部および２次熱交換部を有する熱交換器と、を備えており、前記燃焼ガス流路として、前記燃焼器の燃料燃焼領域から前記燃焼ガスを一定方向に進行可能とし、かつ前記１次熱交換部が内部に設けられている上流域流路と、この上流域流路に対して屈曲状または湾曲状に繋がり、かつ前記上流域流路を通過した燃焼ガスの進行方向を転換させる方向転換流路とが形成されている、給湯装置であって、前記２次熱交換部は、前記方向転換流路内に設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、熱交換器の２次熱交換部は、燃焼ガス流路としての方向転換流路内に設けられており、この方向転換流路内のスペースが２次熱交換部の設置に有効に利用されている。このため、前記２次熱交換部が方向転換流路の外部において嵩張らないようにすることが可能であり、２次熱交換部が設けられていることによって熱交換器の性能が高められているにも拘わらず、給湯装置全体の大型化を好適に抑制することができる。また、本発明においては、方向転換流路を形成する部材によって２次熱交換部が囲まれる構成となるため、２次熱交換部を囲む専用の部材（専用の缶体）は不要となる。したがって、部品コストの削減により、製造コストの低減化を図ることも可能となる。さらに、本発明においては、熱交換器の１次熱交換部と２次熱交換部とは、燃焼ガス流路としての上流域流路と方向転換流路とに区分けして設けられているために、たとえば１次熱交換部を燃焼ガスの顕熱回収用とし、かつ２次熱交換部を潜熱回収用とする場合、上流域流路を形成する部材をたとえば廉価な銅製とする一方、方向転換流路を形成する部材をたとえばステンレス製にするなどして、２次熱交換部の周辺部分にドレインに対する耐食性をもたせるといったことが簡単に実現可能である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記方向転換流路は、前記上流域流路に対して前記一定方向に並んでいることにより前記燃焼ガスが前記上流域流路から前記一定方向に進行してくる第１領域を有しており、前記２次熱交換部は、通水用の管体の少なくとも一部が前記第１領域に位置して、前記一定方向とは交差する方向に延びた姿勢に設けられた構成とされている。このような構成によれば、上流域流路から方向転換流路内に燃焼ガスが流入すると、この燃焼ガスは２次熱交換部に直ちに作用することとなる。また、その際には、通水用の管体が延びる方向と燃焼ガスが通過する方向とは互いに交差する方向となり、伝熱効率が良い。このようなことから、２次熱交換部の熱交換効率を高くすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃焼ガス流路として、前記方向転換流路に対して屈曲状または湾曲状に繋がった下流域流路が形成されており、前記方向転換流路は、前記下流域流路に対して前記一定方向に並んでいることにより前記燃焼ガスを前記下流域流路に向けて前記一定方向とは反対方向に進行させる第２領域を有しており、前記２次熱交換部の管体は、前記方向転換流路の前記第１領域から前記第２領域に至る範囲にわたって、前記一定方向とは交差する方向に延びた姿勢に設けられた構成とされている。このような構成によれば、２次熱交換部の管体の長さが長くされていることによってその伝熱面積が増大するばかりか、前記第２領域においても管体が延びる方向と燃焼ガスの進行方向とは直交する方向となるため、熱交換の効率がより高められる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２領域には、前記燃焼ガスがこの第２領域のうちの前記２次熱交換部の管体が設けられていない領域を通過して前記下流域流路に向けて進行することを抑制する燃焼ガス用ストッパ手段が設けられている。このような構成によれば、方向転換流路の第２領域において多くの燃焼ガスを２次熱交換部の管体に作用させることが可能となり、熱交換の効率が高められる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記方向転換流路内の前記第１領域とその下流領域との間を仕切るとともに、燃焼ガス通過用の隙間を前記方向転換流路内の前記上流域流路とは反対寄りの位置に形成する仕切り手段を備えており、前記上流域流路から前記第１領域に進行してきた燃焼ガスが前記２次熱交換部の設置部分を前記一定方向に通過する前に前記第１領域の下流領域に進行することを前記仕切り手段によって抑制するように構成されている。このような構成によれば、上流域流路から方向転換流路の第１領域に流入した燃焼ガスが、２次熱交換部に作用しないまま第１領域の下流に無駄に流れないようにし、多くの燃焼ガスを２次熱交換部に作用させることができる。したがって、熱交換効率がさらに高められる。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記方向転換流路は、前記第１領域と前記第２領域との間に挟まれた中間領域を有し、前記方向転換流路には、前記第１領域と前記中間領域との間を仕切る第１の仕切り手段、前記中間領域と前記第２領域との間を仕切る第２の仕切り手段、および前記中間領域を複数の中間領域に仕切る１または複数の中間仕切り手段が設けられているとともに、これらの仕切り手段は、燃焼ガス通過用の複数の隙間を前記一定方向において互い違い状に配置させるように形成しており、前記燃焼ガスは、前記第１領域、前記複数の中間領域、および前記第２領域を前記一定方向またはこれとは反対方向に進行方向を変えながら順次進行するように構成されている。このような構成によれば、燃焼ガスは、方向転換流路の第１領域、複数の中間領域、および第２領域を蛇行するようにして順次進行することとなり、その実質的な流路長を長くとることができる。もろろん、前記各領域を燃焼ガスが進行する方向は、２次熱交換部の管体と交差する方向であり、伝熱性がよい。したがって、熱交換効率がさらに高められる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記２次熱交換部の通水用の管体は、前記一定方向と交差する方向に延びており、前記方向転換流路には、前記方向転換流路を前記一定方向と交差する方向において複数の領域に仕切り、かつそれぞれに前記通水用の管体が貫通している複数の仕切り手段が設けられており、これら複数の仕切り手段は、燃焼ガス通過用の複数の隙間を前記一定方向において互い違い状に配置させるように形成しており、前記燃焼ガスは、前記複数の領域を前記一定方向またはこれとは反対方向に進行方向を変えながら順次進行するように構成されている。このような構成によれば、燃焼ガスは、方向転換流路内の複数の領域を蛇行するようにして順次進行することとなり、その実質的な流路長が長くなる。前記複数の領域内においては、燃焼ガスの進行方向と管体が延びる方向とは交差する方向であるため、伝熱性もよい。したがって、熱交換効率を高めるのにさらに好適となる。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記２次熱交換部は、Ｕ字管を用いて構成されており、このＵ字管は、入水用および出湯用の一対の開口部を有する基端部が固定端とされ、かつ先端部がこのＵ字管の長手方向への変位を許容する自由端または可動支持端となるように支持されている。このような構成によれば、Ｕ字管が熱膨張や収縮を行なう際に大きな応力が発生しないようにすることができることは勿論のこと、Ｕ字管の基端部を方向転換流路の形成部材に支持させるだけでＵ字管の全体または略全体を方向転換流路内に配置することができ、前記方向転換流路の形成部材に多くの加工を施すことなく、２次熱交換部を容易に製作することが可能となる。また、Ｕ字管の長さを変更するだけで、熱交換の効率を簡単に増減調整することもでき、熱交換器の設計が容易となる。さらに、Ｕ字管の入水用および出湯用の一対の開口部は接近しているために、これらに入水および出湯を行なわせるためのヘッダ部を設ける場合、このヘッダ部の構造やこれに接続される配管構造を簡易にすることもできる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記Ｕ字管は、このＵ字管の一対の直状管体部が前記一定方向に並ぶ姿勢とされて、前記一定方向と交差する方向に間隔を隔てて複数並んでおり、かつ互いに隣り合うＵ字管どうしが前記一定方向において段差を生じるように設けられている。このような構成によれば、複数のＵ字管をスペース効率良く並べて配置するとともに、各Ｕ字管に対して燃焼ガスを効率良く作用させることが可能となる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記Ｕ字管には、複数枚のプレート状のフィンが装着され、かつこれらのフィンには、前記一定方向と交差する方向に突出した複数の凸状部が設けられている。このような構成によれば、フィンに燃焼ガスが作用すること、およびとくにこのフィンの凸状部にも燃焼ガスが効率良く作用することにより、２次熱交換部の熱交換の効率がさらに高められる。また、前記凸状部を千鳥配列に設けたり、あるいは前記Ｕ字管と前記凸状部とを千鳥配列にするなどして、燃焼ガスがそれらに効率良く作用するように工夫することも可能となる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記Ｕ字管は、前記基端部の方が前記先端部よりも高さが低くなるように傾斜している。このような構成によれば、たとえば給湯装置を長期間不使用とするなどの理由から、Ｕ字管内の水を抜く際に、この水が前記傾斜に沿って水管の基端部側に流れるために、その水抜きが簡単に行なえることとなる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃焼器は、燃料を下向きに燃焼させる逆燃式とされ、前記燃焼器の下方に配された缶体と、この缶体の下方に位置し、かつこの缶体の下部に接続された底部ケーシングと、この底部ケーシング上に起立するようにしてこの底部ケーシングに接続された排気用ダクトと、を備えており、前記缶体、前記底部ケーシング、および前記排気用ダクトのそれぞれの内部は、一連に繋がっていることにより前記燃焼ガス流路となっており、前記底部ケーシングの内部は、前記方向転換流路であって、前記缶体内を下向きに進行してきた燃焼ガスをＵターンさせて前記排気用ダクトに上向きに進入させるようになっており、前記１次熱交換部は、前記缶体内に設けられている一方、前記２次熱交換部は、前記底部ケーシング内に設けられている。このような構成によれば、２次熱交換部を利用して燃焼ガスの潜熱回収を行なわせた場合に、この潜熱回収に伴って発生するドレイン（凝縮水）は、燃焼ガス流路のうち、最も低い底部ケーシング内において発生させることができる。燃焼ガス流路の高い部分においてドレインを多く発生させたのでは、このドレインが流れ落ちて燃焼ガス流路内の広い領域を汚染するが、前記構成によれば、そのような虞れを無くし、また前記ドレインの捕集も容易となる。もちろん、前記構成では、底部ケーシング上に熱交換器の１次熱交換部を囲む缶体と燃焼器とが積層して設けられているとともに、これらの横には排気用ダクトが起立して設けられた構造となるため、それら各部がスペース効率良く配置され、全体の大型化を抑制するのにより好適である。
【００２４】
本発明の第２の側面によって提供される給湯装置は、燃料を下向きに燃焼させる燃焼器と、この燃焼器の下方に配された缶体と、この缶体の下方に位置し、かつこの缶体の下部に接続された底部ケーシングと、この底部ケーシング上に起立するようにしてこの底部ケーシングに接続された排気用ダクトと、前記缶体、前記底部ケーシング、および前記排気用ダクトの内部に一連に繋がって形成され、かつ前記燃焼器の燃料燃焼領域から前記缶体内を下向きに進行した燃焼ガスが前記底部ケーシング内においてＵターンさせられることにより前記排気用ダクトに上向きに進入するようにされた燃焼ガス流路と、前記燃焼ガスと通水用の管体との熱交換を行なわせる１次熱交換部および２次熱交換部を有する熱交換器と、を備えている、給湯装置であって、前記１次熱交換部は、前記缶体内に設けられており、前記２次熱交換部は、少なくともその一部分が前記缶体内部の直下に位置するようにして前記底部ケーシング内に設けられていることを特徴としている。
【００２５】
このような構成によれば、熱交換器の２次熱交換部は、底部ケーシング内に設けられており、この底部ケーシング内のスペースが２次熱交換部の設置に有効に利用されている。このため、前記２次熱交換部が底部ケーシングの外部において嵩張らないようにすることが可能であり、２次熱交換部が設けられていることによって熱交換器の性能が高められているにも拘わらず、給湯装置全体の大型化を適切に抑制することができる。また、２次熱交換部は、底部ケーシングによって囲まれる構造となるため、２次熱交換部を囲むための専用の部材を別途設ける必要はなくなる。すなわち、底部ケーシングは、燃焼ガスをＵターンさせるように流通させる役割を果たすことに加えて、２次熱交換部を囲む熱交換器用の缶体としての役割をも果たすこととなる。したがって、その構造は合理的であり、部品コストを少なくして製造コストの低減化を図ることも可能となる。さらに、本発明においては、２次熱交換部を利用して燃焼ガスの潜熱を回収させる場合には、この底部ケーシング内においてドレインを発生させることができるために、燃焼ガス流路の上部などの広い範囲がドレインによって汚染される虞れを無くし、またドレイン回収も容易となる。このため、熱交換器を潜熱回収型に構成するのに最適となる。さらに、本発明によれば、燃焼器によって発生された燃焼ガスがその後下向きに進行する過程において、１次熱交換部および２次熱交換部を順次円滑に進行していくこととなる。したがって、その際の熱交換の効率も良好にすることができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記底部ケーシングは、前記２次熱交換部において発生したドレインを受けて一定箇所に集めることが可能な底板部を有しており、かつこの底板部によって集められたドレインがドレイン用中和処理手段に導かれる構成とされている。このような構成によれば、底部ケーシングの底板部とは別に、ドレインを集めるための専用の部材を用いる必要がなく、ドレインの捕集を合理的に行なうことができる。また、ドレインは、既述したとおり、一般的には強酸性であるが、これが中和処理されることにより、水質汚染などを適切に防止することができる。
【００２７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る給湯装置の一実施形態を示している。本実施形態の給湯装置Ａ１は、燃焼器１、熱交換器ＨＴ、底部ケーシング３、消音器１９、ドレイン処理装置Ｂ、およびこれら全体を覆う外装ケース９０を具備している。消音器１９は、本発明でいう排気用ダクトの一例に相当する。
【００３０】
燃焼器１は、灯油などのオイルを燃料とし、かつこの燃料を噴霧ノズル１０から下向きに噴射させて、点火プラグ１２によって着火させて燃焼させる逆燃方式のものであり、熱交換器ＨＴを形成する缶体２０上に載設された缶体１１内の上部に噴霧ノズル１０が設けられた構成を有している。この噴霧ノズル１０には、オイルタンク（図示略）から燃料供給部１５を介して燃料オイルが供給される。燃料供給部１５は、電磁ポンプ、電磁弁１５ａ、およびオイル供給用配管１５ｂなどを有している。缶体１１上には、缶体１１内に燃焼用空気を下向きに送り込む送風ファン１３が設けられており、前記燃焼用空気は、噴霧ノズル１０の周囲およびその下方領域にわたって設けられた燃焼筒１４内に進入するようになっている。燃焼筒１４は、その周壁に複数の通気孔を有しており、この燃焼筒１４内において前記燃焼用空気を旋回流として、噴霧されたオイルと燃焼用空気との混合を促進する役割を果たす。
【００３１】
底部ケーシング３は、略直方体状であり、缶体２０および消音器１９のそれぞれを支持するようにそれらの下方に配され、かつそれらの底部と接続されている。この底部ケーシング３の上部の一端寄り領域および他端寄り領域には、缶体２０の底部開口部および消音器１９の底部開口部と連通する連通開口部８１ａ，８１ｂが設けられている。この構造により、缶体２０、底部ケーシング３、および消音器１９のそれぞれの内部は、一連に繋がった燃焼ガス流路８となっており、燃焼器１によって発生された燃焼ガスは、缶体２０内を下向きに進行して底部ケーシング３内に流入した後に、Ｕターンするように上向きに方向転換して消音器１９内に流入し、消音器１９の上部の排気口１９ａから排ガスとして外部に排出される。したがって、本実施形態の燃焼ガス流路８においては、缶体２０の内部が上流域流路８０ａ、底部ケーシング３の内部が方向転換流路８０ｂ、消音器１９の内部が下流域流路８０ｃとなっている。この給湯装置Ａ１においては、燃焼器１を支持する缶体２０と消音器１９とを互いに接近させて並べるようにして底部ケーシング３上に纏めて載設しているために、これらの相互間ならびに外装ケース９０の内部に大きなデッドスペースが形成されないようにして、それらをスペース効率良く合理的に組み付けた構成とすることができる。
【００３２】
熱交換器ＨＴは、１次熱交換部２Ａと２次熱交換部２Ｂとを有している。１次熱交換部２Ａは、燃焼ガスの顕熱回収用であり、缶体２０内の底部寄り領域に設けられている。この１次熱交換部２Ａは、たとえば従来の一般的な熱交換器の水管構造と同様な構造であり、複数のフィン２４を有する管体２２ｂが缶体２０に対して略水平方向に貫通した構造とされている。
【００３３】
２次熱交換部２Ｂは、燃焼ガスの潜熱回収用であり、底部ケーシング３内に設けられている。この２次熱交換部２Ｂは、通水および伝熱用の管体として、複数枚のプレート状のフィン２６を備えた複数のＵ字管２３が用いられた構成を有している。各Ｕ字管２３の一対の開口部２３ａ，２３ｂを有する基端部は、底部ケーシング３の一側壁３０ａを貫通し、この一側壁３０ａの外部に設けられたヘッダ部２５に接続されて固定されている。これに対し、各Ｕ字管２３の先端部２３ｃは、不支持状態の自由端とされており、各Ｕ字管２３はいわゆる片もち支持となっている。この支持構造は、各Ｕ字管２３の熱膨張時および収縮時に大きな応力が発生しないようにするのに好適である。
【００３４】
複数のＵ字管２３は、それらの一対の直状管体部２３ｄが上下方向に並ぶ姿勢にされているとともに、図２に示すように、これら複数のＵ字管２３の長手方向と交差する方向に適当な間隔で並ぶように設けられている。図３（ａ）によく表われているように、複数のＵ字管２３は、互いに隣り合うものどうしに適当な高低段差ｈが生じるように段違い状に並べられている。このように設けると、複数のＵ字管２３の上側の直状管体部２３ｄの配列、および下側の直状管体部２３ｄの配列は、いずれも千鳥配列となる。また、同図（ａ）および（ｂ）に示すように、各フィン２６には、その片面側において水平方向に突出する複数の凸状部２７ａ，２７ｂも設けられている。これらはプレス成形によって一斉に形成することが可能であり、たとえば次のような配列となっている。すなわち、複数の凸状部２７ａは、フィン２６の上縁部近傍において横一例に並んでおり、最高段に位置する直状管体部２３ｄどうし間の上方に位置している。複数の凸状部２７ｂは、各Ｕ字管２３の一対の直状管体部２３ｄが貫通する２箇所の中間部分に位置しており、Ｕ字管２３の直状管体部２３ｄと同様な千鳥配列となっている。
【００３５】
このようなＵ字管２３の配列およびフィン２６の構造によれば、たとえば図３（ａ）の矢印ｎ１で示すように、燃焼ガスが最高段の直状管体部２３ｄに向けてその上方から進行すると、この燃焼ガスは矢印ｎ２に示すようにこの直状管体部２３ｄを挟んで２つに分かれ、次段の２つの直状管体部２３ｄに当たるようにガイドされる。また、矢印ｎ３に示すように、最高段の直状管体部２３ｄの直下に廻り込んだ燃焼ガスは、フィン２６の凸状部２７ｂに当たることとなる。一方、矢印ｎ４に示すように、燃焼ガスが凸状部２７ａに当たった場合には、この燃焼ガスは矢印ｎ５に示すように２つに分かれ、それよりも下段に位置する２つの直状管体部２３ｄに向かう。また、矢印ｎ６に示すように、凸状部２７ａの直下に廻り込んだ燃焼ガスは、やはりこの凸状部２７ａの下方に位置する直状管体部２３ｄに当たる。複数のＵ字管２３の下側の直状管体部２３ｄや複数の凸状部２７ｂが設けられた領域においても、前記したのと同様に、燃焼ガスが１つの直状管体部２３ｄや凸状部２７ｂに当たると、これが他の直状管体部２３ｄや凸状部２７ｂに向けて流れるようにガイドされる。このようなことから、この２次熱交換部２Ｂにおいては、燃焼ガスがＵ字管２３の直状管体部２３ｄやフィン２６の凸状部２７ａ，２７ｂに触れる度合いが非常に多くなり、２次熱交換部２Ｂの熱交換効率を高めることができる。
【００３６】
なお、フィン２６は、前記した構成に限定されず、たとえば図４（ａ），（ｂ）に示すような構成することもできる。すなわち、これらの図に示すフィン２６は、いずれも複数のＵ字管２３を適当な段差hで段違い状に配列させて貫通させている点については図３に示した構成と共通するが、複数の凸状部２７ｃは、水平方向において互いに隣り合う２つの直状管体部２３ｄどうしの間に位置するように設けられている。このような構成によれば、凸状部２７ｃと２つの直状管体部２３ｄとの隙間が小さく狭められるために、これらの部分に燃焼ガスが進行してきた場合に、この燃焼ガスをそれら凸状部２７ｃや直状管体部２３ｄに対して有効に作用させることができる。したがって、このような構成によっても、２次熱交換部２Ｂの熱交換効率がより高められる。
【００３７】
図１によく表われているように、各Ｕ字管２３は、底部ケーシング３内のうち、連通開口部８１ａの直下領域に集中的に設けられている。この直下領域は、本発明でいう方向転換流路の第１領域の一例に相当する。各Ｕ字管２３の先端部２３ｃ寄りのフィン２６ａの上部と底部ケーシング３の上壁部３０ｃとの隙間部分には、この隙間部分を閉塞するための遮断板３１が設けられている。この遮断板３１とフィン２６ａとの組み合わせは、本発明でいう仕切り手段の一例に相当し、前記第１領域とその下流領域との間を仕切っている。ただし、フィン２６ａの下方には、燃焼ガス通過用の隙間が形成されている。これら遮断板３１およびフィン２６ａは、缶体２０内から前記直下領域に進行してきた燃焼ガスが２次熱交換部２Ｂを下方に通過する前に底部ケーシング３内の下流部分に向けて進行することを抑制し、２次熱交換部２Ｂの熱交換の効率を高めるのに役立つ。遮断板３１は、たとえば底部ケーシング３の上壁部３０ｃに固定して取り付けられているが、フィン２６ａには固定されておらず、Ｕ字管２３の熱膨張や収縮を妨げないようになっている。本実施形態とは異なり、フィン２６ａとは別体の遮断板３１を設ける手段に代えて、フィン２６ａの上部を延長して前記隙間を閉塞させた構成とすることもできる。
【００３８】
ヘッダ部２５は、複数のＵ字管２３の入水用および出湯用の開口部２３ａ，２３ｂのそれぞれに連通した一対のチャンバ２５ａ，２５ｂを有している。チャンバ２５ａは、入水口２１ａを有する管体に連結され、またチャンバ２５ｂは、管体２２ａの上流端２２a'に連結されている。本実施形態の熱交換器ＨＴにおいては、入水口２１ａに外部から供給された水は、ヘッダ部２５のチャンバ２５ａに流入した後に、複数のＵ字管２３を通過しながら加熱されてチャンバ２５ｂに流出する。次いで、この水は、管体２２ａ，２２ｂを順次流れながら加熱され、その後出湯口２１ｂから流出して所定の給湯先に供給される。各Ｕ字管２３に対して未加熱状態の低温の水を供給すれば、燃焼ガス中の水蒸気の潜熱回収の効率が高められる。ただし、本発明は、１次熱交換部２Ａおよび２次熱交換部２Ｂに対する通水の仕方はこれに限定されるものではない。
【００３９】
２次熱交換部２Ｂを構成する複数のＵ字管２３およびフィン２６には、潜熱回収に起因するドレインが付着する。したがって、好ましくは、これらの部分は耐食性に優れたステンレスなどの材質とされている。また、底部ケーシング３の底板部３４など、前記ドレインと接触する虞れのある金属部分も、好ましくは前記と同様な材質とされている。ただし、底部ケーシング３の全体あるいは底板部３４などの一部分については、たとえば合成樹脂製とし、その製造コストを廉価にすることが可能である。熱交換器ＨＴは、潜熱回収機能を備えており、燃焼ガスが底部ケーシング３の底部に進行するまでの間に燃焼ガスの温度を十分に低下させることができるからである。１次熱交換部２Ａについては、ドレインに関する問題が少なく、管体２２ｂやフィン２４は熱伝導や加工性などに優れたたとえば銅または銅合金製である。各Ｕ字管２３は、先端部２３ｃよりも基端部の方が低い高さとなるように傾斜している。このような構成によれば、給湯装置Ａ１を長期間不使用にするなどの理由から各Ｕ字管２３内の水抜きを行なう場合に、前記傾斜を利用して、各Ｕ字管２３内の水を前記基端部側に流れさせ、前記作業をスムーズに行なうことができる。
【００４０】
底部ケーシング３の底板部３４は、２次熱交換部２Ｂから滴下してくるドレインを受ける役割をも有する。この底板部３４は、受けたドレインをドレイン処理装置Ｂに送り込むための排出口３４ａを有しており、受けたドレインが排出口３４ａに効率良く集められるように排出口３４ａに接近するほど高さが低くなるように傾斜している。図面には表われていないが、底板部３４は、図１の紙面と直交する方向においてもドレインを排出口３４ａに集め得るように傾斜している。
【００４１】
ドレイン処理装置Ｂは、底部ケーシング３の排出口３４ａからドレインを受けるように、配管部材３４ｂを介して排出口３４ａと接続されている。このドレイン処理装置Ｂは、ドレインの中和処理と、ドレインに混入した燃料オイルやその他の夾雑物などの捕捉処理とを行なうように構成されている。より具体的には、燃焼器１において、着火不良などを生じると、噴霧ノズル１０から噴霧された未燃焼の燃料オイルが底部ケーシング３内に進行し、これがドレインに混入する場合がある。このドレイン処理装置Ｂは、そのようにしてドレインに混入した燃料オイルを捕捉する機能をも有している。
【００４２】
ドレイン処理装置Ｂは、たとえばブロー成形された合成樹脂製の容器４０を具備しており、その一部分が分離処理槽４Ａとして形成され、また他の一部分が炭酸カルシウムなどの粒状の中和剤４８が収容された中和処理槽４Ｂとされている。このドレイン処理装置Ｂは、底部ケーシング３の下方に形成された空間スペース９１に配されていることにより、外装ケース９０内の底部にスペース効率良く収容されている。図５によく表われているように、分離処理槽４Ａは、略ボックス状であり、その上壁部には下向きに延びた仕切壁４１Ａが形成されていることにより、この分離処理槽４Ａの内部は、底部どうしが連通部４６Ａを介して互いに連通した第１および第２のチャンバ４３ａ，４３ｂに仕切られている。第２のチャンバ４３ｂには、オイル吸着フィルタ４２が設けられている。このオイル吸着フィルタ４２は、たとえば繊維状活性炭や、やしがら活性炭などの各種の活性炭、カポック繊維などの植物性繊維、ポリプロピレンなどの高分子ポリマの化学繊維、あるいは炭化水素の粒状体など、基本的には、オイルの吸着性に優れ、かつ水の吸着性が劣るものであれば、種々の材質のものを用いることができる。第２のチャンバ４３ｂの上壁部には、蓋付きの開口部４３b'が設けられており、この開口部４３b'がオイル吸着フィルタ４２の出し入れ口となっている。
【００４３】
分離処理槽４Ａにおいては、第１のチャンバ４３ａの内部にその上部の流入口４５ａからドレインが流入すると、適当な液面高さＨａにドレインが貯留され、ドレインよりも比重の小さい燃料オイルやその他の夾雑物はドレインの液面上に浮き、それらの層Ｆ１が形成される。ただし、その液面近傍には仕切壁４１Ａが存在するために、これら燃料オイルなどは第２のチャンバ４３ｂに流入することが抑制され、この第１のチャンバ４３ａ内に捕捉される。仮に、燃料オイルが連通部４６Ａを通過して第２のチャンバ４３ｂに流入しても、この燃料オイルはオイル吸着フィルタ４２によって吸着され、捕捉される。したがって、燃料オイルが流通口４５ｂを通過して中和処理槽４Ｂに流入することが適切に防止される。ドレインよりも比重の大きい夾雑物は、沈殿物ｍとなる。この沈殿物ｍは、第２のチャンバ４３ｂに流入する虞れがあるものの、第２のチャンバ４３ｂの流通口４５ｂは、底部から一定の高さＨａにあるために、この沈殿物ｍが中和処理槽４Ｂに流入することは適切に阻止され、またオイル吸着フィルタ４２によっても阻止される。
【００４４】
分離処理槽４Ａの第１のチャンバ４３ａには、ドレインの液面レベルセンサ９７や排出口４７ａも設けられている。液面レベルセンサ９７は、第１のチャンバ４３ａよりも下流側に詰まりなどを生じることに起因して分離処理槽４Ａ内のドレインの液面レベルが前記の高さＨａを一定以上超えた異常高さとなったときにこれを検出するものであり、その検出信号は、この給湯装置Ａの運転を制御する制御部（図示略）に送信されるようになっている。排出口４７ａは、たとえばこの給湯装置Ａを長期間不使用とする場合に、ドレインを外部に抜き、分離処理槽４Ａ内のドレインが冬季に凍結するといったことを回避するためのものであり、常時は、ネジ部材などの栓体４７ｂによって閉塞されている。
【００４５】
中和処理槽４Ｂは、中和剤４８を内部に投入するための蓋付きの開口部４３c'，４３d'を上壁部に備えた略ボックス状である。ただし、その上壁部には、下向きに延びた仕切壁４１Ｂが設けられていることにより、この中和処理槽４Ｂの内部は、底部どうしが連通部４６Ｂを介して連通した第１および第２のチャンバ４３ｃ，４３ｄに区分されている。この中和処理槽４Ｂは、万一分離処理槽４Ａにおいて燃料オイルが確実に捕捉されず、この中和処理槽４Ｂ内に燃料オイルが流入してきた場合に、分離処理槽４Ａについて述べたのと同様な原理によって、第１のチャンバ４３ｃ内に燃料オイルを捕捉するようになっている。すなわち、第１のチャンバ４３ｃにおいては、ドレイン上に燃料オイルが浮き、これが仕切壁４１Ｂの存在によって第２のチャンバ４３ｄに流れることが抑制され、捕捉される。また、この中和処理槽４Ｂにおいて、ドレインが第１のチャンバ４３ｃから連通部４６Ｂを通過して第２のチャンバ４３ｄに流れる場合、前記ドレインは仕切壁４１Ｂの下方を潜るような経路を辿る。したがって、中和処理槽４Ｂ内におけるドレインの流路長を長くとってドレインを多くの中和剤４８に触れさせ、その中和処理を効率良く行なわせる効果も得られる。
【００４６】
中和処理槽４Ｂの下流側には、この中和処理槽４Ｂの流出口４５ｃからドレインを受けて外装ケース９０の外部に導くドレイン流通管５０が接続されており、このドレイン流通管５０には、オイルセンサ５が装着されている。このオイルセンサ５は、中和処理槽４Ｂを通過してきたドレイン内にオイルが残存しているか否かを判断するためのものである。また、このオイルセンサ５は、後述するように、燃焼器１の燃料供給部１５から燃料オイルが漏出した場合にこれを検出する機能をも有している。このオイルセンサ５は、図６に示すように、ケーシング５１内にオイル膨潤物質５２が収容された構成を有している。ケーシング５１は、疎水性、親油性および透油性を有するたとえば多孔質の焼結樹脂製である。オイル膨潤物質５２は、たとえばシリコン樹脂パウダからなる。このオイルセンサ５においては、ドレイン流通管５０内を流れるドレインにオイルが混入していると、このオイルがケーシング５１を透過してオイル膨潤物質５２がこれを吸収する結果、このオイル膨潤物質５２の体積が増加し、ケーシング５１内に別途設けられている可動部材５３を上昇させる。すると、その上方に設けられていた検出スイッチ５４が可動部材５３との接触によってオンとなり、オイル検出の旨の信号が前記制御部に入力されるようになっている。
【００４７】
オイルセンサ５は、ケーシング５１の上部のフランジ部５１ａがベース部材５５に接合され、かつこのベース部材５５がボルト９２によってドレイン流通管５０の上壁部５０ａに固定されているが、この上壁部５０ａとベース部材５５との間には、オイルの通過を可能とする隙間５６が形成されている。この構造により、このオイルセンサ５は、燃焼器１の燃料供給部１５において燃料オイル漏れが万一発生し、この燃料オイルが上壁部５０ａ上に落下してきた場合には、この燃料オイルが隙間５６を通過してケーシング５１の内部に進入することにより、この燃料オイルをも検出できるようになっている。図１によく表われているように、ドレイン流通管５０は、底部ケーシング３の下方からその一側方にはみ出しており、その上方の燃料供給部１５において燃料オイル漏れが発生した場合には、この燃料オイルを適切に受けることができるように設けられている。好ましくは、このドレイン流通管５０は、平面視において広い面積をもつように、図１の紙面と直交する方向に比較的大きな幅を有しており、また上壁部５０ａに燃料オイルが落下してきた場合には、この燃料オイルを隙間５６に適切に導くことができるように、上壁部５０ａの全体または一部分は凹状とされている。さらに好ましくは、前記凹状部分は、オイルセンサ５寄りになるほどその高さが低くなるように、その上面が傾斜した構成とされている。
【００４８】
次に、上記した給湯装置Ａ１の作用について説明する。
【００４９】
まず、燃焼器１を駆動させて灯油などの燃料を燃焼させると、その燃焼ガスは送風ファン１３からの送風作用により下方に向けて進行し、１次熱交換部２Ａによりその顕熱が回収される。次いで、前記燃焼ガスがなおも下向きに進行して底部ケーシング３内に進行すると、２次熱交換部２Ｂの配置箇所に到達し、この部分において潜熱回収がなされる。そして、２次熱交換部２Ｂの下方を通過した燃焼ガスは、その後消音器１９内に流入し、排気口１９ａから排ガスとして排出される。
【００５０】
この給湯装置Ａ１において、２次熱交換部２Ｂは、底部ケーシング３内のスペースが有効に利用されて、この底部ケーシング３内に設けられており、底部ケーシング３の外部にはスペースを占有しない構造となっている。このため、給湯装置Ａ１全体の小型化が図られる。また、底部ケーシング３は、２次熱交換部２Ｂの全体を囲っており、２次熱交換部２Ｂ用の缶体としての役割をも果たしている。本実施形態とは異なり、たとえば２次熱交換部２Ｂを底部ケーシング３の外部に設けようとすると、この２次熱交換部２Ｂを囲む缶体が必要であるが、この給湯装置Ａ１においては、そのような缶体は不要である。したがって、部品点数の減少によるコスト低減も可能である。さらに、２次熱交換部２Ｂは、Ｕ字管２３を用いて構成されており、その支持はいわゆる片もち支持とされているために、前記したように熱膨張や収縮時の応力緩和機能が得られるだけではなく、Ｕ字管２３の支持構造も簡易となる。さらに、複数のＵ字管２３の入水用および出湯用の開口部２３ａ，２３ｂについては、互いに接近させて一定の領域に集中させて配置させることができるために、それらに接続されるヘッダ部２５をコンパクトかつ簡易な構造にすることもできる。その結果、給湯装置Ａ１の製造コストがより低減される。
【００５１】
２次熱交換部２Ｂは、連通開口部８１ａの直下領域に設けられているために、１次熱交換部２Ａを通過してきた燃焼ガスについては、この２次熱交換部２Ｂに対して早期に作用させることができる。また、その際の燃焼ガスの進行方向は下向きのままであるが、これに対して各Ｕ字管２３はそれとは交差する方向に延びている。したがって、燃焼ガスとの熱交換を効率良く行なわせることができる。さらに、この２次熱交換部２Ｂにおいては、先に説明したとおり、複数のＵ字管２３が高さ方向に段違い状に設けられていること、複数のフィン２６に凸状部２７が所定の配列で設けられていること、遮断板３１やフィン２６ａによって燃焼ガスが２次熱交換部２Ｂを通過する以前に底部ケーシング３内の下流側に流れないようにされていることなどによっても、熱交換の効率が高められる。
【００５２】
２次熱交換部２Ｂにおいては、潜熱回収に伴って多くのドレインが発生するが、このドレインは底部ケーシング３の底板部３４上に滴下し、排出口３４ａからドレイン処理装置Ｂに対して迅速に、かつ円滑に送り込まれる。このため、燃焼ガス流路の内壁の広い領域にわたってドレインが付着し、残留したままになるといったことが適切に回避される。一方、噴霧ノズル１０は下向きに燃料オイルを噴射しており、燃焼器１の運転やその停止に伴って燃料への着火不良などを生じて未燃焼の燃料オイルが発生した場合、この燃料オイルは底部ケーシング３内に集められ易くなっている。これに対し、前記したように、底部ケーシング３内においては多くのドレインを集めて外部に排出することができる。したがって、底部ケーシング３内においては、ドレインを利用して未燃焼の燃料オイルを積極的に外部に排出させる作用も得られることとなり、燃焼ガス流路８内に未燃焼の燃焼オイルが溜まったままになることも抑制される。
【００５３】
底部ケーシング３の下方に排出されたドレインは、分離処理槽４Ａ、中和処理槽４Ｂおよびドレイン流通管５０を経由して外装ケース９０の外部に排出される。この場合、既述したとおり、まず分離処理槽４Ａの第１のチャンバ４３ａに燃料オイルが捕捉され、これによって捕捉されなかった残りの燃料オイルは、第２のチャンバ４３ｂのオイル吸着フィルタ４２によって捕捉される。さらには、中和処理槽４Ｂの第１のチャンバ４３ｃにも捕捉される。燃料オイルとは別の夾雑物も、分離処理槽４Ａに捕捉される。また、中和処理槽４Ｂにおいては、ドレインの中和処理がなされる。したがって、燃料オイルや夾雑物を含まず、かつ適切に中和処理がなされたドレインを外部に排出することが可能となり、環境保護の観点から好ましいものとなる。
【００５４】
給湯装置Ａ１の通常の稼働状態では、たとえば燃料オイルへの着火不良などに起因して未燃焼の燃料オイルが発生しても、その量は比較的少ない。したがって、たとえば１０年あるいはそれ以上の長期間にわたって給湯装置Ａ１を使用する場合であっても、たとえばオイル吸着フィルタ４２を一度も交換する必要のないいわゆるメンテナンスフリーとし、このオイル吸着フィルタ４２の下流には燃料オイルが流れないようにすることが可能である。ところが、実際の使用に際しては、予測困難な要因により燃焼器１が故障するなどして、多くの燃料オイルが底部ケーシング３内に流出する異常事態の発生が想定し得る。このような事態が生じた場合には、もはやオイル吸着フィルタ４２やその他の上記したオイル捕捉手段によっては燃料オイルの全量を捕捉することが困難となる場合がある。これに対し、この給湯装置Ａ１においては、そのような事態が生じると、オイルセンサ５によってドレイン流通管５０内を流れる燃料オイルが検出され、その旨の報知がなされるために、ユーザはこのことによって直ちに前記の異常を察知し、適切な処置を採ることができることとなる。また、前記燃料オイルの検出に基づき、前記燃焼器１の駆動を緊急停止させるといった制御を行なわせるようにすることもできる。なお、前記とは異なり、たとえばオイル吸着フィルタ４２や分離処理槽４Ａを比較的小サイズに形成し、適当な期間ごとにオイル吸着フィルタ４２を交換する仕様とした場合には、前記したオイルセンサ５によるオイル検出によって、オイル吸着フィルタ４２の交換時期を察知させるといった使い方も可能となる。オイルセンサ５は、既述したとおり、燃焼器１の燃料供給経路において燃料オイル漏れなどが生じた場合には、この燃料オイルをドレイン流通管５０の上壁部５０ａによって受け、かつこれを検出できるように設けられている。したがって、この給湯装置Ａ１においては、前記したような燃料オイルの漏れを検出する専用のセンサを別途設ける必要がなく、製造コストを低減するのにより好適である。
【００５５】
図７〜図９は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００５６】
図７に示す構成においては、２次熱交換部２Ｂを構成する複数のＵ字管２３が、前記実施形態の場合よりも長寸法とされ、それらの先端部２３ｃが、底部ケーシング３内と消音器１９内とを連通させる連通開口部８１ｂの直下領域まで延びている。この直下領域は、本発明でいう方向転換流路の第２領域の一例に相当する。各Ｕ字管２３の先端部２３ｃと底部ケーシング３の他側壁３０ｂとの間には、隙間３３が形成されているが、他側壁３０ｂには、隙間３３の下方部分を塞ぐ遮断板３２が取り付けられている。この遮断板３２は、本発明でいう燃焼ガス用ストッパ手段の一例に相当する。図７においては、Ｕ字管２３の先端部２３ｃが不支持状態の自由端とされているが、これとは異なり、たとえばこのＵ字管２３の先端部２３ｃを遮断板３２上に載せて支持させ、Ｕ字管２３が熱膨張や収縮を行なうときにはこの遮断板３２上において先端部２３ｃがスライドする構成としてもかまわない。
【００５７】
本実施形態では、底部ケーシング３内の連通開口部８１ａの下方領域のみならず、連通開口部８１ｂの下方流域においても、各Ｕ字管２３に対して燃焼ガスを作用させることができる。前記下方領域においては、燃焼ガスが上向きに進行することとなり、その進行方向と各Ｕ字管２３が延びる方向とは、やはり互いに交差する方向となる。したがって、やはり熱交換が好適に行なわれる。さらに、遮断板３２によって燃焼ガスが隙間３３を直接上向きに進行しないようにされているために、多くの燃焼ガスを各Ｕ字管２３に作用させることができ、熱交換の効率がさらに高められる。
【００５８】
図８に示す構成においては、底部ケーシング３内に、プレート状の３つの仕切り部材３１Ａ〜３１Ｃが設けられている。このことにより、底部ケーシング３内は、水平方向において４つの領域ａ１〜ａ４に仕切られている。領域ａ１，ａ４は、連通開口部８１ａ，８１ｂの直下にそれぞれ位置しており、本発明でいう第１領域および第２領域の具体例に相当する。領域ａ２，ａ３は、領域ａ１，ａ４間に挟まれた中間領域である。仕切り部材３１Ａは、図１に示した遮断板３１とフィン２６ａとの組み合わせと同様に、缶体２０内から底部ケーシング３内に下向きに進行してきた燃焼ガスが２次熱交換部２Ｂを通過する前に底部ケーシング３内の下流に向けて流れないようにする役割を果たす。ただし、この仕切り部材３１Ａの下部寄りの部分は、領域ａ１の幅を缶体２０の下部開口部の幅よりも狭めるように配されている。このことにより、２つの中間領域ａ２，ａ３の水平方向の幅が他の領域ａ１，ａ４と比較して極端に小さくならないようになっている。仕切り部材３１Ａ，３１Ｂは、それらの下端部の下方に燃焼ガス通過用の隙間を形成している。これに対し、仕切り部材３１Ｃは、その上端部の上方に燃焼ガス通過用の隙間を形成しており、これら計３箇所の隙間は、上下高さ方向において互い違い状の配列となっている。仕切り部材３１Ｃは、たとえば底部ケーシング３の底板部３４上において起立するようにこの底板部３４に取り付けられているが、底板部３４上をドレインが流れるときの支障とならないように、その下部には適当なドレイン通過用の孔部（図示略）が設けられている。本実施形態においては、２次熱交換部２ＢのＵ字管２３にフィンが設けられていないが、フィンを設けた構成とすることもできる。この場合、仕切り部材３１Ａ〜３１Ｃについては、先に述べた遮断板３１とフィン２６ａとの組み合わせと同様に、フィンを利用して構成してもかまわない。
【００５９】
本実施形態によれば、缶体２０内から底部ケーシング３内に流入した燃焼ガスは、まず領域ａ１を下向きに進行し、その底部に達すると、仕切り部材３１Ａの下方の隙間を通過して中間領域ａ２に流入し、上向きに進行する。次いで、この燃焼ガスは、中間領域ａ２の上部に達すると、仕切り部材３１Ｃの上方の隙間を通過して中間領域ａ３に流入して下向きに進行し、その後仕切り部材３１Ｂの下方の隙間を通過して領域ａ４に流入して上向きに進行し、消音器１９に向かう。このように、燃焼ガスを蛇行させるようにすれば、その実質的な流路長が長くなり、Ｕ字管２３への伝熱量を多くして、熱交換効率を高めることができる。もちろん、仕切り部材の数は、３つに限らず、その数を多くして、仕切り部材によって仕切られる領域の数を多くするほど、前記伝熱量を多くすることができる。
【００６０】
図９に示す給湯装置Ａ２は、いわゆる正燃式であり、燃焼器１Ａは上向きに燃料を燃焼させ、かつ送風ブロア１３Ａは、燃焼用空気を燃焼器１Ａの下方から上向きに送るようになっている。燃焼器１Ａの缶体１１Ａ上に載設された缶体２０Ａ内と、この缶体２０Ａ上に載設された上部ケーシング３Ａ内とは一連に繋がった燃焼ガス流路８となっており、燃焼器１Ａから上向きに進行した燃焼ガスは、上部ケーシング３Ａ内に進入することによって、その進行方向が水平方向に変更されるようになっている。したがって、本実施形態においては、缶体２０Ａ内が本発明でいう上流域流路に相当し、また上部ケーシング３Ａ内が本発明でいう方向転換流路に相当する。図面には示されていないが、この上部ケーシング３Ａの下流部分（図面右方）には、好ましくは消音器が接続されている。
【００６１】
熱交換器ＨＴの１次熱交換部２Ａは、缶体２０Ａ内に設けられている。また、２次熱交換部２Ｂは、少なくとも各Ｕ字管２３の基端部寄りの部分が、缶体２０Ａ内と上部ケーシング３Ａ内とを連通させる連通開口部８２の直上領域に位置するようにして上部ケーシング３Ａ内に設けられている。上部ケーシング３Ａ内には、燃焼ガスがＵ字管２３の配置箇所を通過することなくこの上部ケーシング３Ａ内の下流に素通りすることを抑制する遮断板３１Ａが設けられている。
【００６２】
本実施形態においては、方向転換流路としての上部ケーシング３Ａの内部に２次熱交換部２Ｂが設けられているために、やはり先の実施形態と同様に、この２次熱交換部２Ｂが燃焼ガス流路８の外部において嵩張らないようにし、装置全体の小型化を図ることができる。また、２次熱交換部２Ｂを囲むための専用の缶体も不要となり、製造コストの低減も可能である。
【００６３】
本実施形態から理解されるように、本発明に係る給湯装置は、逆燃式とは異なる燃焼方式に構成することができる。図９に示した実施形態以外として、たとえば燃焼器で発生させた燃焼ガスを水平方向に進行させてから、この燃焼ガスを上向きに進行させるといったタイプの給湯装置として構成することも可能である。ただし、２次熱交換部２Ｂを用いて燃焼ガスの潜熱回収を行なう場合、ドレインを回収してその中和処理などを行なうことが要望される。したがって、２次熱交換部２Ｂの下方にドレイン受け専用の部材を配置させるようなことなく、簡易な装置構造によってそのような要望を実現する観点からすると、図１に示した実施形態のように燃焼ガス流路をＵターンさせた逆燃式の構成とし、底部ケーシング３によってドレインを受けるようにすることが望ましい。
【００６４】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る給湯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。
【００６５】
本発明でいう方向転換流路は、燃焼ガスをＵターンさせることに代えて、燃焼ガスを略Ｌ字状に屈曲または湾曲させるように形成されていてもかまわない。したがって、たとえば、図９に示した実施形態において、上部ケーシング３Ａの下流部分に、消音器が水平方向に延びる姿勢で接続され、燃焼ガス流路８の全体が略Ｌ字状とされていてもかまわない。
【００６６】
２次熱交換部は、たとえばこの種の給湯装置において一般的に用いられている熱交換器と同様に、Ｕ字管を用いることなく構成することもできる。図１を参照して説明すると、たとえば底部ケーシング３の互いに対向する２つの側壁に通水用の管体を架け渡すようにしてそれら２つの側壁に管体を貫通させることにより、この管体の一部を底部ケーシング３内に配置させ、この部分を２次熱交換部２Ｂとしてもよい。ただし、底部ケーシング３に施す加工の手間を少なくし、製造の容易化などを図る観点からすると、Ｕ字管を用いることが好ましい。
【００６７】
燃焼器としては、灯油などの燃料オイルを噴霧燃焼させるものに代えて、たとえば燃料オイルを気化させてから燃焼させるものを用いてもよく、さらにはそれ以外のたとえばガス燃焼器など、種々の燃焼器を用いることができる。ガス燃焼器の場合、ドレイン処理装置にオイル捕捉手段を設ける必要は無い。本発明に係る給湯装置は、いわゆる瞬間式の給湯器として構成できることは勿論のこと、それ以外の風呂給湯、床暖房用の給湯、あるいは融雪用の給湯などに用いられる給湯装置として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る給湯装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】(ａ)は、図２のIIIa−IIIa要部断面図であり、(ｂ)は、（ａ）のIIIb−IIIb要部断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、２次熱交換部を構成するフィン付きＵ字管の他の例を示す断面図である。
【図５】図１の要部断面図である。
【図６】図１の要部断面図である。
【図７】本発明に係る給湯装置の２次熱交換部の他の例を示す要部断面図である。
【図８】本発明に係る給湯装置の２次熱交換部の他の例を示す要部断面図である。
【図９】本発明に係る給湯装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ１，Ａ２      給湯装置
Ｂ              ドレイン処理装置
ＨＴ            熱交換器
１              燃焼器
２Ａ            １次熱交換部（熱交換器）
２Ｂ            ２次熱交換部（熱交換器）
３              底部ケーシング
８              燃焼ガス流路
１９            消音器（排気用ダクト）
２０            缶体
２３            Ｕ字管
２３ａ，２３ｂ  開口部（Ｕ字管の）
２３ｃ          先端部（Ｕ字管の）
２３ｄ          直状管体部（Ｕ字管の）
２６            フィン
２７ａ〜２７ｃ  凸状部
３１            遮断板
３１Ａ〜３１Ｃ  仕切り部材（仕切り手段）
３２            遮断板
３４            底板部（底部ケーシングの）
８０ａ          上流域流路
８０ｂ          方向転換流路
８０ｃ          下流域流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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