(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスを下方向に向かって通過させ被加熱物を加熱する燃焼部と、前記燃焼部の側方に配置された排気管と、燃焼部の下部にあって燃焼部と排気管を連通する連結部材を備えた燃焼装置において、
前記排気管は、燃焼装置と外部とを連通する一連の排気ガス流路の一部又は全部を構成する燃焼装置用排気管であって、燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入口と燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口を有し、前記燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口が異なる形状に成形されており、
前記排気管は、一体的な管体を変形して構成されることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
燃焼ガス排出口は略円形であり、燃焼ガス導入口は縦横の長さが異なるものであることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
燃料を放出する炎孔又はノズルを備え、燃料を下向きに放出して燃焼し燃焼ガスを下方向に向かって通過させ被加熱物を加熱する燃焼部と、前記燃焼部の側方に配置された排気管と、燃焼部の下部にあって燃焼部と排気管を連通する連結部材を備えた燃焼装置において、前記排気管は一体的な管体を変形して構成され、燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入口と燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口を有し、その中間部に蛇腹形状部を有し、当該蛇腹形状部が屈曲して燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあり、さらに燃焼ガス排出口は略円形であり、燃焼ガス導入口は縦横の長さが異なり、前記蛇腹形状部の屈曲部分は炎孔又はノズルよりも高い位置にあることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器や風呂等の燃焼装置に使用される排気管に関するものである。また本発明は、燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器や風呂装置等の燃焼装置は、所定形状の本体ケースを有し、この中にバーナが内蔵されている。そのため内部のバーナに給排気を行う必要がある。また給湯器等は屋内に設置されることが多く、燃焼ガス（排気ガス）を屋外に放出する必要がある。そのため給湯器等にはバーナから発生する燃焼ガスを外部に放出する為の排気管が設けられている。
以下、従来技術の給湯器の構造について説明する。
図６は、従来技術における燃焼装置を示す正面図である。図７は、従来技術における排気管の斜視図である。
【０００３】
給湯器１００は、図の様に本体ケース１０１を持ち、その内部に送風機１０２と、燃焼部１０３と、排気管１０５及び排気集合筒１０６が内蔵されている。
さらに燃焼部１０３は、銅板等によって角筒状に構成された燃焼ケース１０７を備え、この頂部にバーナ１０９が取り付けられている。また燃焼ケース１０７には熱交換器１０８が内蔵されている。
燃焼ケース１０７の下部には排ガス集合筒１０６が設けられ、燃焼ケース１０７の横に併設された排気管１０５につながっている。
【０００４】
ここで従来技術における排気管１０５は、図７の様に板金加工によって作られたものである。すなわち従来技術の排気管１０５は、ステンレススチール等の板材を曲げ加工して四角柱状の筒体１１１を構成し、その頂部に円筒形の排気トップ１１０を取り付けたものである。また従来技術においては、筒体１１１の形成や排気トップ１１０の取付けにはネジ１１２や鋲が使用されていた。さらに板材の合わせ面の接合にも同様にネジ１１２や鋲が使用されていた。
また従来技術においては、板材同士の合わせ面や排気トップ１１０の取付け面に、排気ガスの漏れを防ぐことを目的としてシール材が塗布されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の排気管１０５は、前記した様にステンレススチール等の板材を曲げ加工して作られていた。そのため従来技術の排気管１０５は、重量が重いという問題点があった。また板材の合わせ面を接合するのにネジ１１２や鋲を使用していたので、これらの締結に手間を要した。
さらに従来技術の構造を採用する場合は、排気ガスの漏れを防ぐために板材同士の合わせ面にシール材を介在せざるを得ず、シール材の購入コストが掛かるばかりでなく、シール材を塗布する手間を要した。またシール材が十分に機能しているか否かは、外部から判別が付きにくく、信頼性に不安があった。
【０００６】
さらに排気トップ１１０は外部ダクトとの接続の関係上、断面形状が円形であることが望ましく、その一方、筒体１１１部分は、加工上の要請及び断面積を確保するために、四角柱状であることが望ましいから、両者の接合部で断面形状が急変する。そのため従来技術の排気管１０５は、流路抵抗が大きくて圧力損失が大きく、排気負荷が高いという問題があった。さらに排気に要する負荷が高いが故に、送風機等の騒音が高いという環境上の問題点も指摘されている。
また従来技術の排気管１０５は、板材の組み合わせ構造であって四角柱状であるため、所定の断面積を確保するのに大きな占有体積を要する。そのため燃焼装置の外形形状が大きくなってしまうという不満もあった。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術の上記した諸問題を解決することを課題とするものであり、重量が軽く、作りやすく、気密性が高く、圧力損失が低く、且つ占有体積が小さい燃焼装置用排気管の開発を目的とするものである。また併せて本発明は、同様の課題を解決する燃焼装置の開発を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、燃焼ガスを下方向に向かって通過させ被加熱物を加熱する燃焼部と、前記燃焼部の側方に配置された排気管と、燃焼部の下部にあって燃焼部と排気管を連通する連結部材を備えた燃焼装置において、前記排気管は、燃焼装置と外部とを連通する一連の排気ガス流路の一部又は全部を構成する燃焼装置用排気管であって、燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入口と燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口を有し、前記燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口が異なる形状に成形されており、前記排気管は、一体的な管体を変形して構成されることを特徴とする燃焼装置である。
【０００９】
本発明の燃焼装置は、燃焼装置用排気管が燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口が異なる形状に成形されているので、他の部材に対する取付けも容易である。
【００１０】
燃焼装置用排気管は、一体的な管体を変形して構成されているので、気密性が高く、シール材等は不要である。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、燃焼ガス排出口は略円形であり、燃焼ガス導入口は縦横の長さが異なるものであることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１２】
本発明の燃焼装置における燃焼装置用排気管は、燃焼ガス排出口の形状が略円形であるから外部のダクトとの接合が容易であるばかりでなく、排気抵抗が低い。さらに燃焼ガス導入口は縦横の長さが異なるものである。すなわち燃焼ガス導入口は偏平である。そのため内部の空間を有効に活用することができる。
【００１３】
また請求項３に記載の発明は、燃料を放出する炎孔又はノズルを備え、燃料を下向きに放出して燃焼し燃焼ガスを下方向に向かって通過させ被加熱物を加熱する燃焼部と、前記燃焼部の側方に配置された排気管と、燃焼部の下部にあって燃焼部と排気管を連通する連結部材を備えた燃焼装置において、前記排気管は、燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入口と燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口を有し、その中間部に蛇腹形状部を有し、当該蛇腹形状部が屈曲して燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあり、さらに燃焼ガス排出口は略円形であり、燃焼ガス導入口は縦横の長さが異なり、前記蛇腹形状部の屈曲部分は炎孔又はノズルよりも高い位置にあることを特徴とする燃焼装置である。
【００１４】
本発明も、逆燃式の燃焼装置に関するものである。前記した様に、燃焼装置を構成する部材であって排気管を除く部分は、熱交換器等の被加熱物が設けられた部位や、火炎が存在する部位が大きく、送風機等が設けられた部位が小さい。そして本発明は、逆燃式の燃焼装置であるから、火炎は下方向に向かって通過し、下部側の部材が大きい。また逆に炎孔又はノズルよりも上の部分は、小さく、比較的隙間がある。
これに対して本発明の燃焼装置で採用する排気管は、中間部に蛇腹形状部を有し、この蛇腹形状部が屈曲して燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心せしめている。そしてこの蛇腹形状部の屈曲部分は炎孔又はノズルよりも高い位置にある。そのため本発明の燃焼装置は、比較的空間に余裕のある炎孔又はノズルよりも上の部分が屈曲し、排気管は空隙をぬって配置される。その結果、本発明の燃焼装置は、内部の部品密度が高く、外形形状が小さい。
また本発明の燃焼装置は、組み立てが容易であり、排気抵抗が低く効率的である。
【００１５】
さらにこの発明に関連する発明は、燃焼ガス排出口は、燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置用排気管である。
【００１６】
一般に燃焼装置を構成する部材であって排気管を除く部分の大きさは、熱交換器等の被加熱物が設けられた部位や、火炎が存在する部位が大きく、送風機等が設けられた部位が小さい。そのため全体形状を小さくまとめるには、排気管は、これらの空隙をぬって配置することが望ましい。ここで本発明の燃焼装置用排気管は、燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあるので、空隙部を有効に活用して配置することができる。
【００１７】
またこの発明に関連する発明の燃焼装置用排気管は、中間部に蛇腹形状部を有し、当該蛇腹形状部が屈曲していて燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあってもよい。
【００１８】
この燃焼装置用排気管は、中間部に蛇腹形状部が設けられ、蛇腹形状部が屈曲して燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にある。そのため屈曲が角度がついて折れ曲がることなく、流路抵抗が低い。
【００１９】
さらにこの発明に関連する発明は、燃焼部と排気管との間に断熱材が設けられていてもよい。
【００２０】
この発明に関連する発明の燃焼装置は、燃焼部と排気管との間に断熱材が設けられているので、燃焼部側の熱が排気管側に逃げない。
【００２１】
またこの発明に関連する発明は、全体を覆うケースを有し、排気管の燃焼ガス排出口は略円形であって前記ケースから突出していてもよい。
【００２２】
この発明に関連する発明は、実際的な燃焼装置の構造を提案するものであり、排気管の燃焼ガス排出口は略円形であって前記ケースから突出している。そのため外部の排気ダクトを容易に接続することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の給湯器を示し、前面パネルを取り外した状態を示す正面図である。図２は、本発明の実施形態の燃焼装置用排気管の正面図、左右側面図及び底面図である。図３は、本発明の実施形態の給湯器で採用する排気管フランジの正面図、側面図及び底面図である。図４は、燃焼装置用排気管に排気管フランジを結合した状態における正面図及び左右側面図である。図５は、本発明の実施形態の燃焼装置用排気管及びその周辺の分解斜視図である。
【００２４】
本実施形態の給湯器１は、従来技術と同様に本体ケース２を持ち、その内部に送風機３と、燃焼部５と、排気管６及び排気集合筒（連結部材）７が内蔵されたものである。また本体ケース２の中にはこれらの配管や、コントローラユニット部１８が内蔵されている。コントローラユニット部１８は、燃焼部５や送風機３を制御する電気機器が収納された部分である。
順次説明すると、本体ケース２は、図１に示すように、左右側板１０，１１、トップカバー１２、底板１３および背面パネル（不図示）を有する略方形箱形状である。
【００２５】
燃焼部５は、大きくバーナ部１６と燃焼ケース部１７によって構成されている。すなわちバーナ部１６は、灯油等の液体燃料を気化する気化室１５を有し、さらに炎孔を面状に分布させた炎孔ベース１４を備える。そして炎孔ベース１４から下向きに火炎を発生するものである。またバーナ部１６の天面側には、送風機３が一体化されている。
【００２６】
一方、バーナ部１６の下面側には燃焼ケース部１７が取り付けられている。燃焼ケース部１７は、ステンレススチール等で作られた四角柱状の箱であり、その内部には、二系統の熱交換器２０，２１が内蔵されている。
【００２７】
送風機３及び燃焼部５の部位を概観すると、両者は一体的であって四角柱状であるが、送風機３の部分は燃焼部５に比べて幅が小さい。そのため本体ケース２の中においては、燃焼部５と左側板１０との間隔は小さく、送風機３と右側板１１との間隔はそれよりも大きい。
【００２８】
また燃焼ケース部１７の下端には排気集合筒（連結部材）７が設けられ、さらに排気集合筒７は排気管６に繋がっている。
【００２９】
ここで排気管６は、本実施例の給湯器の中で最も特徴的な構成部材であり、詳細に説明する。
排気管６は、ステンレススチール等の錆びにくい金属を素材とするものであり、当該金属の管体に外力を加えて変形させたものである。すなわち排気管６は、ステンレススチール等の金属板を円形に巻いたものであり、図２，４に示されたライン３０が金属板の接合面である。金属板の接合は、公知の溶接等により行われている。
【００３０】
排気筒６の形状は、図２，４，５の通りであり、下部に燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入口３１が開き、上部に燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口３２が開いている。また中間部に蛇腹部３３が設けられている。蛇腹部３３の長さは排気管６の全長の２０〜３０％程度である。蛇腹部３３の位置は、排気トップ３６と称されるケース本体２からの露出部から下の部分である。
【００３１】
前記した燃焼ガス導入口３１と燃焼ガス排出口３２の形状は大きく異なる。すなわち上部の燃焼ガス排出口３２は、円形である。これに対して下部の燃焼ガス導入口３１は長孔状である。すなわち下部の燃焼ガス導入口３１は偏平であり、縦横の長さが２〜３倍程度異なる。
【００３２】
排気管６の断面形状の高さ方向にわたる変化は、上端の燃焼ガス排出口３２から蛇腹部３３の下端までの間が円形であり、蛇腹部３３の下端から燃焼ガス導入口３１にかけての間が次第に偏平化して行く。なお本実施形態の排気管６は、均一な太さの筒体を変形させて製作したものであり、周長は、蛇腹部３３を除いてどの位置でも同一である。
【００３３】
また排気管６は、図の様に偏心しており、燃焼ガス排出口３２は、燃焼ガス導入口３１に対して偏心した位置にある。すなわち燃焼ガス排出口３２の中心と燃焼ガス導入口３１の中心はずれている。両者の偏心量は、２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、燃焼ガス導入口３１の短軸方向にずれている。
排気管６の屈曲部は、蛇腹部３３に集中しており、蛇腹部３３が「Ｓ」字状に曲がることにより所定の偏心量を確保している。
【００３４】
なお蛇腹部３３は、外周に環状の隆起３５を等間隔に形成したものであり、本実施形態では、隆起３５の形状は半円形である。ただし隆起の形状や間隔は任意である。本実施形態では、蛇腹部３３は相当に固く、容易には変形しない。
排気管６は、前記した様に円筒状の管を加工して作られたものであるから、従来技術のものに比べて軽い。また排気管６は、円筒状の管を加工して作られたものであり、管の形に成形した段階で気密性が確保されている。そのため排気管６は、気密性に対する信頼性が高い。
【００３５】
排気管６は、図４に示す様な排気管フランジ４０を介して排気集合筒７に取り付けられている。排気管フランジ４０は、平面視が長方形をした碗状部４１を持ち、その下部開口端にフランジ部４３が設けられたものである。また碗状部４１の中心部には開口４５があり、当該開口４５の端部は立ち上げられている。
そして前記した燃焼ガス導入口３１の開口端を排気管フランジ４０の立ち上げ部４６と合致させ、図４の様にネジ４７によって結合されている。
【００３６】
排気管６は、前記した燃焼部５に向かって左側方に隣接して配置されている。なお燃焼部５の右側方には、コントローラユニット部１８が配置されているので、燃焼部５の右側には排気管６を設ける余地はない。
また排気管６と燃焼部５との間には、図５の様にステンレススチール製の板壁５１が設けられている。板壁５１は、排気管６の側面形状に沿うよう、全体形状が凹状をしている。そして板壁５１と燃焼部５の間にはグラスウール等の断熱材５２が設けられている。
この断熱材５２は、燃焼部５の熱が排気管６側に逃げることを防止するものであり、熱効率の向上と排気管６の変形防止を図るために設けられたものである。
【００３７】
前記した蛇腹部３３は、図１の様に燃焼部５と送風機３の境界部分に位置する。すなわち屈曲部は燃焼部５と送風機３の境界部分にあり、排気管６の上部は、水平方向に位置がずれて中央側に寄っており、先端の排気トップ３６の部分はケース本体２から上部に露出している。そして排気トップ３６は排気ダクト５０に接続される。
【００３８】
前記した蛇腹部３３や屈曲部と燃焼部５との高さ関係は、一概に決められるものではないが、炎孔の位置よりも高い位置にあれば大概のものに合致する。また従来技術の欄で説明した様なノズルを有する燃焼部であれば、ノズルの位置よりも高い位置に蛇腹部３３を設けるべきである。
【００３９】
前記した様に、送風機３及び燃焼部５は一体的であるが送風機３の部分は燃焼部５に比べて幅が小さく、本体ケース２の中においては、燃焼部５と左側板１０との間隔は小さく、送風機３と右側板１１との間隔はそれよりも大きい。これに対して本実施形態で採用する排気管６は、排気集合筒７に取り付けられる下部側が偏平であり、空間に余裕のある送風機３の側面部においては、断面形状が丸い。
そのため排気管６の下部側の狭いスペースに有効的に設置することができる。一方、上部側においては断面形状は円形であり、断面積が大きく、流路抵抗が小さい。すなわち逆燃式の燃焼装置では、下部においてはレイアウト上、排気管６を横長の形状にすべきであり、一方、上部においては排気抵抗を減少させるために円形にすべきである。本実施形態の給湯器（燃焼装置）は、この二つの要求を満足するものであると言える。
【００４０】
また本実施形態で採用する排気管６は、断面形状がなだらかに変化するので、流路抵抗が小さく、送風機の負担が小さい。そのため給湯器（燃焼装置）の騒音が低い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した様に、請求項１，２に記載の燃焼装置は、燃焼装置用排気管が一体的な管体を変形して構成されているので、気密性が高く安全性に優れる。またシール材等は不要であり、製造が簡単である。また請求項１に記載の燃焼装置は、燃焼装置用排気管が、燃焼ガス導入口と燃焼ガス排出口が異なる形状に成形されているので、他の部材に対する取付けも容易である。
【００４２】
加えて請求項２に記載の燃焼装置は、燃焼装置用排気管が、燃焼ガス排出口の形状が略円形であるから外部のダクトとの接合が容易であるばかりでなく、排気抵抗が低い効果がある。さらに請求項２に記載の燃焼装置用排気管では、燃焼ガス導入口は偏平である。そのため内部の空間を有効に活用することができる効果がある。
【００４３】
さらに請求項１、２に記載の燃焼装置は、前記した燃焼装置用排気管の優れた性能を活用するものであり、組み立てが容易であり、排気抵抗が低く効率的であり、さらに外形形状が小さいという効果がある。
【００４４】
また請求項３に記載の内部の部品密度が高く、外形形状を小さくすることができる効果がある。
加えて本発明の燃焼装置は、組み立てが容易であり、排気抵抗が低く効率的である。
【００４５】
また、この発明に関連する発明の燃焼装置用排気管は、燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にあるので、空隙部を有効に活用して配置することができる効果がある。
【００４６】
また、この発明に関連する発明の燃焼装置用排気管は、中間部に蛇腹部が設けられ、蛇腹形状部が屈曲して燃焼ガス排出口が燃焼ガス導入口に対して偏心した位置にある。そのため屈曲部分に角度がついて折れ曲がることなく、流路抵抗が低いという効果がある。
【００４７】
さらに、この発明に関連する発明の燃焼装置は、燃焼部と排気管との間に断熱材が設けられているので、燃焼部側の熱が排気管側に逃げない。
【００４８】
また、この発明に関連する発明の燃焼装置外部の排気ダクトを容易に接続することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の給湯器を示し、前面パネルを取り外した状態を示す正面図である。
【図２】  本発明の実施形態の燃焼装置用排気管の正面図、左右側面図及び底面図である。
【図３】  本発明の実施形態の給湯器で採用する排気管フランジの正面図、側面図及び底面図である。
【図４】  燃焼装置用排気管に排気管フランジを結合した状態における正面図及び左右側面図である。
【図５】  図５は、本発明の実施形態の燃焼装置用排気管及びその周辺の分解斜視図である。
【図６】  従来技術における燃焼装置を示す正面図である。
【図７】  従来技術における排気管の斜視図である。
【符号の説明】
１  給湯器
２  本体ケース
３  送風機
５  燃焼部
６  排気管
７  排気集合筒（連結部材）
１６  バーナ部
１７  燃焼ケース部
３１  燃焼ガス導入口
３２  燃焼ガス排出口
３３  蛇腹部
３６  排気トップ
５２  断熱材
【図１】
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【図２】
0004662103.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004662103.tif 000007
【図７】
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