JP2005321172A - 瞬間式加熱装置および給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の構造の簡素化および小型化を図りながらも熱交換の効率を高くすることが可能な瞬間式加熱装置および給湯装置を提供する。
【解決手段】燃焼室１３において発生した燃焼ガスが熱交換用の水管６のコイル状管体部６０の燃焼方向の下流寄りの開口部６３をそのまま通過することを抑制するように、コイル状管体部６０の開口部６３またはコイル状管体部６０の内方領域の一部を塞ぐ燃焼ガス用ストッパ１９を備え、排気通路４０は、缶体２のうちのコイル状管体部６０よりも燃焼方向の下流位置に接続されており、燃焼ガスは、コイル状管体部６０の内方領域から隙間６１を通過して燃焼ガス通路２４に流れた後に、この燃焼ガス通路２４を燃焼方向に進行して排気通路４０に流出するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全体の構造の簡素化および小型化を図りつつ、熱交換の効率を確保することが可能であり、また熱交換器の構造を加工容易な構成にするのに好適な瞬間式加熱装置および給湯装置に関する。

従来の給湯用の加熱装置の具体例としては、燃焼器に接続された熱交換器の缶体内に水管を配置し、燃焼ガスが前記缶体内を通過する際に熱交換を行なわせることにより、前記水管内の水を加熱し、出湯させるようにしたものがある（たとえば、特許文献１，２を参照）。このような方式の加熱装置においては、熱交換の効率を高めるための手段として、前記水管をフィン付チューブにより構成する場合が多い。このフィン付チューブは、加工性を良くし、また熱伝達性を良好にするなどの観点から、銅製とされるのが通例である。

ところが、前記フィン付チューブは、チューブの外周に多数枚のフィンが付属して設けられた煩雑な構成を有しており、その材質を銅製とした場合であってもその製造コストは高いものとなっていた。また、水管が銅製であると、燃料の燃焼に伴って水管に付着する酸性のドレインに起因してこの水管が腐食する不具合があった。さらに、水管内に井戸水を通すような場合においては、この井戸水の含有成分に起因して水管が腐食し、孔食を生じるといった不具合もある。このような不具合を解消する手段としては、たとえば前記水管をステンレス製にすることが考えられるものの、そのような材質のフィン付チューブは、製造コストが高く、また熱伝導率が銅よりも低いため、熱交換の効率も低下するという不具合が生じる。また、前記した熱交換方式では、熱交換の効率を高めようとして水管の本数を多くしたり、あるいは全長寸法を長くしようとすると、加熱装置全体の大型化を招くという不具合もある。

一方、従来においては、工業用の大型の加熱装置(温水ボイラ)として、いわゆるコイル型のものがある（たとえば、特許文献３を参照）。この加熱装置は、たとえば図３３に示すように、ガンタイプのバーナ９０が缶体９１の上部に設けられ、かつこの缶体９１内には、熱交換用のコイル状の水管９２が設けられた構成を有している。水管９２の内方領域は、燃焼室９３となっている。

この加熱装置においては、理想的には、燃焼室９３の燃焼ガスが、水管９２どうしの隙間９２ａを通過してから、水管９２と缶体９１の側壁との隙間９５を通過して排気筒９４に到達し、この排気筒９４を介して外部に排気可能となっている。このような構成によれば、コイル状の水管９２が燃焼室９３を囲んでおり、この水管９２に燃焼ガスを効率良く接触させることが可能であるために、水管９２としてフィン付チューブを用いることなく、熱交換の効率を比較的良好にすることが可能である。

しかしながら、前記加熱装置においては、次に述べるように、未だ改善の余地がある。

すなわち、前記加熱装置においては、螺旋状の水管９２の内部領域の下部が開口しており、バーナ９０から下向きに送られた燃焼ガスは、そのままこの開口部を通過して缶体９１の底部に到達するようになっている。したがって、燃焼ガスが水管９２の隙間９２ａを積極的に通過することはなく、この隙間９２ａを通過する燃焼ガスの量が少ないために、実際には、熱交換の効率がさほど良好なものとはなっておらず、この点において改善の余地がある。

また、バーナ９０は下向きとされているのに対し、缶体９１の底部は閉塞された構造とされており、排気筒９４は缶体９１の上部に接続されている。このため、前記加熱装置においては、バーナ９０から下向きに送られて缶体９１の底部に到達したガスは、その後も引き続いてバーナ９０から下向きに送られる燃焼ガスによって押さえつけられた格好となり、排気筒９４までスムーズに上昇し難い。これでは、古い燃焼ガスが缶体９１内に滞留し続けることとなって、バーナ９０で次々と発生される高温の燃焼ガスを有効に利用した熱交換がなされず、熱交換の効率はより低いものとなる。

特開平１０−４８１６８号公報 特開２００３−２６２３３５号公報 実開昭５５−１２７９４４号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、全体の構造の簡素化および小型化を図りながらも熱交換の効率を高くすることが可能な瞬間式加熱装置および給湯装置を提供することを課題としている。

本発明は、熱交換器の缶体内において燃焼ガスを燃焼器による燃料の燃焼方向にスムーズに流れるようにするとともに、そのような燃焼ガスの流れにおいてこの燃焼ガスを熱交換用の水管に対して効率良く接触させることができる構造を採用し、もって上記課題を解決しようとするものである。より具体的には、本発明は、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される瞬間式加熱装置は、燃焼室において燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼室を囲む周壁部を有する缶体と、この缶体内において前記燃焼器による燃料の燃焼方向に隙間を介して並ぶ複数段のループ部を含むコイル状管体部を有している熱交換用の水管と、前記コイル状管体部の外周と前記缶体の前記周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、前記缶体に接続された燃焼ガス排出用の排気通路と、を備えている、瞬間式加熱装置であって、前記燃焼室において発生した燃焼ガスが前記コイル状管体部の前記燃焼方向の下流寄りの開口部をそのまま通過することを抑制するように、前記開口部または前記コイル状管体部の内方領域の一部を塞ぐ燃焼ガス用ストッパを備えているとともに、前記排気通路は、前記缶体のうち、前記コイル状管体部よりも前記燃焼方向の下流位置に接続されており、前記燃焼ガスは、前記コイル状管体部の内方領域から前記隙間を通過して前記燃焼ガス通路に流れた後に、この燃焼ガス通路を前記燃焼方向に進行して前記排気通路に流出するように構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、燃焼室で発生した燃焼ガスは、水管のコイル状管体部の内方領域からこのコイル状管体部の隙間を通過して燃焼ガス通路に流れ、その後この燃焼ガス通路を、燃焼器による燃料の燃焼方向に進行してから排気通路に流出する。このため、本発明においては、従来技術とは異なり、古い燃焼ガスが缶体内に滞留し続けるといったことがなく、燃焼器の駆動により次々と発生する燃焼ガスが一定の経路で缶体内をスムーズに流れることとなって、高温の燃焼ガスを水管のコイル状管体部に対して効率良く接触させることができる。本発明においては、そのような燃焼ガスの流れ過程において、燃焼ガスがコイル状管体部の隙間を通過する際に加え、コイル状管体部の外周の燃焼ガス通路を燃焼方向下流に向けて流れる際にも、燃焼ガスから水管への熱伝達が行なわれる。また、燃焼ガスがコイル状管体部の燃焼方向下流寄りの開口部をそのまま通過することが燃焼ガス用ストッパによって抑制されているために、燃焼ガスの略全量がコイル状管体部の隙間を通過する。このようなことから、本発明によれば、従来技術と比較して、熱交換の効率が飛躍的に向上することとなり、装置全体の小型化や製造コストの低減化、ならびに省エネ化を図るのに好適となる。さらに、本発明においては、水管としてフィン付チューブを用いる必要がなく、また熱交換の効率が良好であることから、水管の材質をたとえばステンレス製として、耐食性に優れた装置とするのにも好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃焼器は、前記缶体の上部または上方に設けられて、燃料の燃焼方向が下向きとなるように構成されており、前記コイル状管体部は、前記燃焼器よりも下方において前記複数段のループ部が鉛直方向に並んだ構成とされ、かつ前記排気通路は、前記缶体の下部に接続されており、前記燃焼ガスは、前記コイル状管体部の内方領域を下向きに進行しつつ前記隙間を通過して前記燃焼ガス通路に流れた後に、この燃焼ガス通路を下向きに進行して前記排気通路に流出するように構成されている。このような構成によれば、前記燃焼器がいわゆる逆燃式とされ、燃焼ガスが燃焼室から缶体の下部に接続されている排気通路にまでスムーズに流れるようにされており、上述したのと同様な効果が得られる。また、このようないわゆる逆燃式によれば、後述するように、燃料の燃焼に伴って発生するドレインの捕集およびその排出が容易に行なえることに加え、排気通路をたとえばＬ字状やＵ字状に形成してその一部分を缶体の横に配置することにより加熱装置全体の大型化を抑制しつつ、その排気通路を長くし、排気騒音を小さくするといったことも可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記隙間に挿入されたスペーサをさらに備えており、このスペーサによって前記隙間の寸法が規定されている。前記隙間の寸法は、隙間への燃焼ガスの通過流量や流速を左右する要素の１つであり、この寸法の値により、燃焼ガスからコイル状管体部への熱伝達量も左右される。上記構成によれば、装置各部の寸法や燃焼器の能力などの種々の条件を考慮して、前記隙間の寸法をスペーサによって調整し、熱交換の効率が良好となるように設定することが簡単に行なえることとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記隙間としては、螺旋状または非螺旋状の複数段の隙間があり、前記スペーサは、前記燃焼方向に長さを有するベース部と、このベース部から櫛歯状に突出した複数の突出部とを有しており、これら複数の突出部が前記複数段の隙間のそれぞれに挿入されている。このような構成によれば、複数段の隙間の寸法設定が１つのスペーサによって一括して行なわれることとなり、たとえば非櫛歯状の複数のスペーサを用いて、それらを複数段の隙間のそれぞれに１つずつ挿入する場合と比較すると、スペーサの挿入作業が容易となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記コイル状管体部の外面には、複数の凸部が設けられており、前記コイル状管体部の互いに隣り合うものどうしが前記凸部を介して接触することにより、前記隙間が形成されているとともにその隙間の寸法が規定されている。このような構成によれば、前記隙間の形成および寸法設定を行なう手段として、スペーサを用いる必要がなく、スペーサを用いる場合と比較すると、部品点数を少なくして組み立て作業の容易化を図るのに好適となる。もちろん、前記凸部の寸法を変更することにより、前記隙間の寸法を調整することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記隙間の寸法は、前記燃焼器から遠い部分と前記燃焼器に近い部分とでは相違するように不均一とされている。燃焼ガスの温度は燃焼器から遠い部分と近い部分とでは相違するが、上記構成によれば、コイル状管体部の隙間の寸法をそのような燃焼ガスの温度分布などに対応させることによって、熱交換の効率をより高めることが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記コイル状管体部は、前記燃焼方向における厚みよりも前記燃焼方向と交差する方向の幅の方が大きい偏平状のチューブにより形成されている。このような構成によれば、コイル状管体部のチューブの幅が大きくされているために、燃焼ガスがコイル状管体部の隙間を通過する際にこのコイル状管体部に対して燃焼ガスが接触する度合いが大きくなり、熱交換の効率がさらに高められることとなる。また、前記チューブの厚みは小さいために、コイル状管体部全体の寸法を小さくし、加熱装置全体の一層の小型化を図ることもできる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記偏平状のチューブの前記幅は、前記燃焼器から遠い部分と前記燃焼器に近い部分とでは相違するように不均一とされている。このような構成によれば、コイル状管体部の隙間の寸法を不均一にした場合と同様に、前記幅を燃焼ガスの温度分布などに対応させることによって、熱交換の効率をより高めることが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記コイル状管体部には、その内部を通過する水を乱流とするようにその内方に向けて突出した複数の凸部が設けられている。このような構成によれば、コイル状管体部内の乱流効果によって管内境膜係数が増加し、この効果によって熱交換の効率がより高められることとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記水管としては、給湯先が相違する複数種類の水管があり、これら複数種類の水管のそれぞれのコイル状管体部どうしは互いに接触しており、または二重管もしくはそれ以上の多重管構造とされている。このような構成によれば、いわゆる１缶２回路方式などの１缶複数回路方式が採用されており、たとえば一般給湯と風呂用給湯との双方に使用することができるなど、多用途が図れ、便利である。このような方式を採用した場合には、たとえば２種類の給湯のうち、１種類の給湯のみを行なうことを目的として加熱装置を駆動させた場合に、不使用側の水管も加熱されるために、その内部の水が沸騰する虞れがある。ところが、上記構成によれば、複数種類の水管のコイル状管体部どうしが接触し、または二重管もしくはそれ以上の多重管構造とされており、それらの間で熱伝達が行なわれるために、不使用側の水管内の水の沸騰が適切に防止される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記水管は、第１および第２の管体モジュールを具備して構成されており、前記缶体には、前記第１および第２の管体モジュールのそれぞれの一端部が接続された管体接続用の共通チャンバが設けられており、前記第１の管体モジュールにその他端部から入水した水は、前記第１の管体モジュールを通過して前記共通チャンバに流入してから前記第２の管体モジュールにその一端部から入水するように構成されている。このような構成によれば、水管を１本のチューブにより構成しておらず、別々に形成された第１および第２の管体モジュールを利用して水管を構成しているために、その製造が容易化され、とくに水管の全長を長くする場合に有利となる。また、第１および第２の管体モジュールどうしは、共通チャンバを利用して合理的に接続されており、その接続も容易かつ適切に行なうことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記缶体には、外部からの入水を行なわせるための入水口を有する入水用チャンバと、外部への出湯を行なわせるための出湯口を有する出湯用チャンバとがさらに設けられているとともに、前記第１および第２の管体モジュールは、それぞれ複数設けられており、これら複数ずつの第１および第２の管体モジュールの各一端部は、前記共通チャンバに接続されている一方、前記複数の第１の管体モジュールの各他端部は、前記入水用チャンバに接続され、かつ前記複数の第２の管体モジュールの各他端部は、前記出湯用チャンバに接続されている。このような構成によれば、入水口から入水を行なわせると、この水は、入水用チャンバから複数の第１の管体モジュールのそれぞれを通過して共通チャンバに流入し、その後この共通チャンバから複数の第２の管体モジュールのそれぞれを通過して出湯用チャンバに流入し、出湯口から排出することとなる。このことから理解されるように、上記構成によれば、複数ずつの第１および第２の管体モジュールへの水の供給をスムーズに、かつ合理的に行なわせることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記コイル状管体部の下方に設けられたドレイン受け手段と、このドレイン受け手段によって受けられたドレインを前記缶体および前記排気通路の外部に排出するためのドレイン排出手段とをさらに備えている。このような構成によれば、燃料の燃焼に伴って発生するドレインが缶体の下部や排気通路内に不当に溜まらないようにし、それらの部分の汚染や腐食を防止するのに好適となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記水管は、ステンレス製である。このような構成によれば、水管の耐食性が優れたものとなり、ドレインなどに起因する腐食の防止が図られる。また、金属を腐食させ易い成分を含む井戸水などを給湯水として利用することも可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記水管内の水温を検出するための水温センサと、この水温センサによって検出される水温が予め定められた第１の温度よりも低いときには、前記燃焼器を駆動させることにより前記水温を予め定められた第２の温度まで上昇させる制御を行なう制御手段と、をさらに備えている。このような構成によれば、たとえば水管の容量を大きくしたり、あるいは水管を熱伝導率が劣る材質にしたような場合であっても、燃焼器の駆動初期における水管内の水の温度を所望の目標温度まで迅速に上昇させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御手段は、前記水温が前記第１の温度よりも低いことに基づいて前記燃焼器の駆動を開始させる場合には、その後前記水温が前記第２の温度になると前記駆動を停止させる制御、または前記燃焼器の駆動を開始する際に前記水温を前記第２の温度まで上昇させるのに必要な熱量を求めて、この熱量に対応する燃焼量だけ前記燃焼器を燃焼させる制御を行なうように構成されている。このような構成によれば、水管内の水温が第１の温度よりも低下した際に、燃焼器の燃焼に大きな無駄を生じないようにして、前記水温を第２の温度まで適切に上昇させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、一定の条件に基づいて燃焼号数を決定し、かつこの決定された燃焼号数で前記燃焼器が燃焼するように前記燃焼器の駆動を制御する制御手段を備えており、この制御手段は、燃焼号数を補正するための補正係数のデータを設定入力可能であり、前記燃焼器の駆動初期においては、前記一定の条件に基づいて求めた燃焼号数を前記補正係数を用いて補正し、この補正された燃焼号数で前記燃焼器を駆動させるように構成されている。このような構成によれば、補正係数を用いて燃焼号数を補正するだけの簡単な処理により、燃焼器の駆動初期における水管内の水温の立ち上がり速度を速め、目標温度の出湯を迅速に行なわせることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御手段は、前記水管への入水量、目標出湯温度、および入水温度のいずれかが予められた条件よりも急激に変動したときには、前記補正係数または前記補正係数とは別に設定入力された補正係数を用いて燃焼号数を補正し、前記変動の初期はその補正された燃焼号数で前記燃焼器を駆動させる制御を行なうように構成されている。このような構成によれば、水管への入水量、目標出湯温度、あるいは入水温度が急激に大きく変動した場合であっても、迅速にこれに対応した出湯温度の制御が可能となる。この制御は、補正係数を用いた簡単な処理により行なわせるために、その制御プログラムなども簡単なものにすることができる。

本発明の第２の側面によって提供される給湯装置は、本発明の第１の側面によって提供される瞬間式加熱装置を具備していることを特徴としている。

このような構成によれば、本発明の第１の側面によって提供される瞬間式加熱装置について述べたのと同様な効果が得られる。

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。

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。

図１〜図６は、本発明の一実施形態を示している。図１によく表われているように、本実施形態の給湯装置は、瞬間式加熱装置Ａを備えたものであり、この瞬間式加熱装置Ａは、燃焼器１、熱交換器ＨＴ、ドレイン受け３、排気用ダクト４、および制御部５を具備している。

燃焼器１は、たとえば灯油を燃料としてその気化ガスを下向きに燃焼させるいわゆる逆燃式のバーナであり、熱交換器ＨＴ内の上部またはその上方に配されている。熱交換器ＨＴ上には、下部が開口した略ボックス状の缶体１０が接続されており、この缶体１０に燃焼器１が支持されている。缶体１０の上部には、燃焼器１に対してその上方から燃焼用空気を供給する送風ファン１１が設けられている。この送風ファン１１による下向きの送風作用は、熱交換器ＨＴ内において燃焼ガスを一定経路で下向きに進行させ、排気用ダクト４を介して外部に排出させるのに役立つ。缶体１０上には、燃焼器１に燃料を供給するとともにその供給量の調整が可能な燃料供給装置１２も設けられている。制御部５は、ＣＰＵやそれに付属するメモリなどを備えたマイクロコンピュータにより構成されている。その詳細については後述するが、この制御部５は、一定の条件にしたがって燃焼器１の燃焼号数を決定し、かつこの決定した燃焼号数で燃焼器１を駆動させることができるように、燃料供給装置１２から燃焼器１への燃料供給量制御や、送風ファン１１のモータＭの回転数制御を行なうように構成されている。

熱交換器ＨＴは、缶体２と熱交換用の水管６とを有しており、これらはいずれもステンレス製である。ちなみに、この瞬間式加熱装置Ａにおいては、ドレイン受け３、後述する燃焼ガス用ストッパ１９、およびスペーサ１８もステンレス製とされている。ただし、瞬間式加熱装置Ａのそれら以外の部材または部品についても、ステンレス製としてもよいことは勿論である。

熱交換器ＨＴの缶体２は、燃焼器１の缶体１０の下部に接続されており、燃焼室１３の周囲を囲む略円筒状の周壁部２０を有している。また、この缶体２は、水管６を接続するためのヘッダ部として、入水口２１ａを有する入水用チャンバ２１、出湯口２２ａを有する出湯用チャンバ２２、および共通チャンバ２３を備えている。これらのチャンバ２１〜２３は、たとえば周壁部２０の外側に適当なケーシング部材を溶接するなどして形成されている。これらチャンバ２１〜２３と水管６との具体的な接続構造については後述する。

水管６は、缶体２内に配され、かつこの瞬間式加熱装置Ａの上下高さ方向に複数段のループ部６０ａが隙間６１を介して並んだコイル状管体部６０を有している。このコイル状管体部６０の内方領域の上部には、燃焼器１が位置しており、またこのコイル状管体部６０の外周と缶体２の周壁部２０との間には、上下高さ方向に延びる燃焼ガス通路２４が形成されている。図２に示すように、コイル状管体部６０のループ部６０ａは、略円環状であるのに対し、缶体２の周壁部２０は略円筒状であり、平面視における燃焼ガス通路２４の各所の幅ｓ１５は略均一となっている。

水管６は、サイズや形状などが揃えられてモジュール化された複数の管体モジュール６２を缶体２内に複数段に重ねて設けることにより構成されている。より具体的には、管体モジュール６２は、図３に示すように、たとえば５段のループ部６０ａが上下高さ方向に適当な寸法の隙間６１を介して並んだ部分を有し、その両端部６２ａ，６２ｂには、接続プラグ６２ｃが設けられた構成を有している。５段のループ部６０ａは、螺旋状である。隙間６１も複数段に設けられているが、ループ部６０ａと同様に、螺旋状に繋がっている。この管体モジュール６２は、接続プラグ６２ｃが設けられた箇所を除く全長域にわたって、厚みｔよりも幅ｓ１の方が大きな偏平状のステンレス製チューブからなる。それらの具体的な数値の一例を挙げると、厚みｔは５ｍｍ程度であり、幅ｓ１は２５ｍｍ程度である。

水管６は、たとえば図４に示すように、４つの管体モジュール６２（６２Ａ〜６２Ｄ）が上下高さ方向に重ねられて、それらの一端部６２ａがいずれも共通チャンバ２３に接続されて支持された構成を有している。なお、管体モジュール６２の数が４つとされているのは理解を容易にするためであり、その具体的な数がこれに限定されないことは言うまでもない。下段側の２つの管体モジュール６２Ｃ，６２Ｄの各他端部６２ｂは、入水用チャンバ２１に接続されて支持されているのに対して、上段側の２つの管体モジュール６２Ａ，６２Ｂの各他端部６２ｂは出湯用チャンバ２２に接続されて支持されている。したがって、入水口２１ａから入水した水は、入水用チャンバ２１から２つの管体モジュール６２Ｃ，６２Ｄを通過して共通チャンバ２３に流入した後に、２つの管体モジュール６２Ａ，６２Ｂ内にその一端部６２ａから流入して出湯用チャンバ２２に至り、出湯口２２ａから所望の給湯先に供給される。

図５によく表われているように、熱交換器ＨＴ内には、燃焼ガス用ストッパ１９および複数のスペーサ１８が設けられている。燃焼ガス用ストッパ１９は、水管６のコイル状管体部６０の下部開口部６３を塞ぐためのものであり、下部開口部６３の形状およびサイズに対応したたとえば円板状である。この燃焼ガス用ストッパ１９の取り付け手段としては、たとえば水管６にこの燃焼ガス用ストッパ１９を溶接する手段を用いることができる。他の手段として、たとえば缶体２の底部に取り付けられた適当なステー（図示略）を利用して燃焼ガス用ストッパ１９を支持させる手段を用いることもできる。燃焼ガス用ストッパ１９の外周縁およびその近傍の上面は、この燃焼ガス用ストッパ１９の中央寄りになるほど高さが高くなる傾斜面１９ａとされている。このようにすれば、コイル状管体部６０からこの燃焼ガス用ストッパ１９上にドレインが流れ込まないようにすることができる。

各スペーサ１８は、図６に示すように、たとえば長矩形状のベース部１８ａの正面部に、複数の平板状の突出部１８ｂが設けられた構成を有している。このスペーサ１８は、たとえば金属の削り出し加工や複数の金属板の溶接などにより製作することが可能である。また、金属板のいわゆる切り起こし加工によって形成することも可能であるが、その具体例については後述する。各スペーサ１８は、図５に示すように、複数の突出部１８ｂがコイル状管体部６０の複数段の隙間６１内に挿入されており、このことにより隙間６１は各突出部１８ｂの厚みと同一寸法に規定されている。複数の突出部１８ｂのそれぞれの厚みは同一であリ、その結果複数段の隙間６１のそれぞれの寸法ｓ２も各所同一となっている。ただし、後述するように、隙間６１の寸法を相違させてもかまわない。水管６の厚みｔは既述したとおり、たとえば５ｍｍ程度であるのに対し、隙間６１の寸法ｓ２は、たとえば０．８ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。図２によく表われているように、複数のスペーサ１８は、コイル状管体部６０の外周のたとえば３箇所に略等間隔に設けられている。各スペーサ１８の取り付けを確実にする手段として、各スペーサ１８をコイル状管体部６０や缶体２内の適当な箇所に溶接するなどして固定させてもかまわない。各スペーサ１８の幅は、ループ部６０ａの円周長と比較するとかなり小さくされており、隙間６１のうち、各スペーサ１８が設けられていない部分は、十分な量の燃焼ガスを通過させることが可能に開口している。

図１によく表われているように、ドレイン受け３は、水管６のコイル状管体部６０の下方に設けられている。このドレイン受け３は、燃料の燃焼に伴って水管６に付着するドレインを受けるためのものであって、中央部に燃焼ガスを通過させるための開口部３０を有する平面視リング状であり、その外周縁が缶体２の周壁部２０に溶接されるなどして支持されている。このドレイン受け３は、その外周縁から開口部３０寄りになるほど高さが低くなる傾斜面３１、および開口部３０の内周縁において上向きに起立した起立壁３２を有しており、これら起立壁３２と傾斜面３１とによって形成された凹部３３にドレインが集められるようになっている。この凹部３３の底部には、ドレインを缶体２や排気用ダクト４の外部に排出するためのドレイン抜き用の配管３４が接続されている。

排気用ダクト４は、缶体２内を通過してきた燃焼ガスを外部に排気させるための排気通路４０を形成するものであり、その一端は缶体２の底部に接続されている。この排気用ダクト４は、全体の側面視形状が略Ｌ字状を有し、他端寄りの一部分は、熱交換器ＨＴの一側方において起立した形態を有している。排気ガスは、この排気用ダクト４内の他端に設けられた排気口４１から外部に排出される。

次に、上記した構成の給湯装置の作用について説明する。

まず、送風ファン１１から下向きに燃焼用空気を供給しながら燃焼器１を駆動させると、燃焼ガスは、コイル状管体部６０の内方領域を下向きに進行しつつ、コイル状管体部６０の複数段の隙間６１を通過して燃焼ガス通路２４に流入する。コイル状管体部６０の下部開口部６３は、燃焼ガス用ストッパ１９によって塞がれているために、燃焼ガスがそのままその下部開口部６３を下方に通過することはなく、このことにより燃焼ガスが複数段の隙間６１を積極的に通過することとなる。燃焼ガス通路２４に流入した燃焼ガスは、この燃焼ガス通路２４内を下向きに進行し、ドレイン受け３の開口部３０を通過して排気通路４０に流出し、排気用ダクト４の排気口４１から排ガスとして外部に排出される。このように、本実施形態の給湯装置においては、燃焼ガスが一定の経路で熱交換器ＨＴ内をスムーズに流れる。したがって、熱交換器ＨＴ内において燃焼ガスの一部が滞留し続けるといったことがなく、燃焼器１の駆動により次々と発生する新たな燃焼ガスを熱交換器ＨＴにおける熱交換に効率良く利用することができることとなる。

上記した燃焼ガスの流れにおいては、まずコイル状管体部６０の内方領域において燃焼がなされ、かつこの内方領域を下方に燃焼ガスが進行する際に、コイル状管体部６０に対する熱伝達がなされる。次いで、その燃焼ガスがコイル状管体部６０の隙間６１を通過する際にも熱伝達がなされる。複数段の隙間６１のそれぞれの寸法は、熱伝達が良好に行なわれるようにスペーサ１８を利用して最適な値に設定しておくことができる。また、コイル状管体部６０を構成するチューブの幅ｓ１は大きいために、隙間６１を燃焼ガスが通過する際のコイル状管体部６０と燃焼ガスとの接触時間を長くし、コイル状管体部６０への熱伝達量をさらに多くすることができる。燃焼ガスが燃焼ガス通路２４を下向きに通過する際にも、この燃焼ガスはコイル状管体部６０への熱伝達を行なう。このようなことから、この瞬間式加熱装置Ａの熱交換器ＨＴにおける熱交換の効率は非常に高いものとなり、給湯能力の向上が図られる。また、これに伴って、全体の小型化や省エネ化を図ることもできる。

一方、熱交換器ＨＴにおいては、水管６としてフィン付チューブを用いることなく熱交換の効率を十分に高めており、水管６の構造はシンプルである。したがって、熱交換器ＨＴをステンレス製にしているにも拘わらず、その製造コストを比較的廉価にすることができる。水管６は、形状やサイズなどが統一された複数の管体モジュール６２を用いて形成されているために、たとえば１本の管体を連続した螺旋状に形成した水管を用いる場合と比較すると、その製造コストはより廉価にすることが可能である。また、複数の管体モジュール６２を用いて水管６を構成する方式によれば、管体モジュール６２の数を変更することにより、トータル長が異なる種々のサイズまたは容量の水管６を構成することができ、瞬間式加熱装置Ａの仕様変更も容易となる。

燃焼ガスは、コイル状管体部６０と接触して熱交換を行なう際に多くのドレインを発生させるが、このコイル状管体部６０に付着して下方に滴り落ちるドレインは、ドレイン受け３によって適切に受けられ、かつ外部に排出される。したがって、缶体２の底部や排気通路４０内がドレインで汚れるといったこともない。さらに、熱交換器ＨＴを初めとしてドレインが接触する虞れのある部分の材質は、ステンレスとされているために、酸性のドレインとの接触による腐食も防止される。また、この瞬間式加熱装置Ａにおいては、銅などを腐食させる要因となる成分を含む井戸水を水管６に入水させて使用するといったことも可能となり、その使用用途も広いものとなる。

コイル状管体部６０は、既述したとおり、フィン付チューブではなく、厚みｔが小さい偏平状チューブにより形成されているために、このコイル状管体部６０の全体の高さが大きく嵩張ることを抑制しつつ、コイル状管体部６０のループ部６０ａの数を多くして、水管６内の水量を多くすることができる。また、偏平状チューブの幅ｓ１が大きいために、前記水量をより多くすることが可能である。

本実施形態の給湯装置においては、燃焼器１を駆動させる際の燃焼号数を従来既知の手法により決定することができる。ただし、前述したとおり、この給湯装置においては、水管６内の水量を多くすることが可能であり、また水管６としてたとえば銅よりも熱伝導率の低いステンレスを用いている。したがって、この給湯装置においては、給湯性能をより優れたものとし、燃焼器１の駆動初期などに高温の湯を迅速に出湯させることができるようにする手段として、制御部５が、図７〜図９に示すいずれかの処理、および図１０に示す処理を行なうように構成されている。この点について、以下に説明する。

図７に示す処理手順においては、まず制御部５は、燃焼器１が駆動・非駆動のいずれであるかを問わず、水管６内の水温ＷＴを検出し、監視している（Ｓ１）。この水温ＷＴは、缶体２の内部などの熱交換器ＨＴの適当な箇所に設けられた１または複数の温度センサ（図示略）を利用して検出することができる。前記温度センサとしては、たとえばサーミスタを利用したものが用いられている。次いで、制御部５は、水温ＷＴが比較的低温であって、所定の第１の設定温度Ｔ１よりも低い場合には、燃焼器１を駆動させて予備燃焼を行なわせる（Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３）。ここで、本明細書でいう予備燃焼とは、出湯を行なうための燃焼（本燃焼）に対峙する概念であり、単に水管６内に貯留されている水の温度を上昇させることを目的として行なわれる燃焼である。この予備燃焼は、本燃焼の場合よりも燃焼器１の火力をかなり弱くして行なわせればよいが、これに代えて、本燃焼と同様な火力で行なわせてもよい。

前記予備燃焼が行なわれて水温ＷＴが上昇し、この水温ＷＴが所定の設定温度Ｔ２以上になると、制御部５は、その時点で前記予備燃焼を終了させる（Ｓ４：ＹＥＳ，Ｓ５）。第２の設定温度Ｔ２は、第１の設定温度Ｔ１よりも高温である。なお、第２の設定温度Ｔ２を第１の設定温度Ｔ１と同一温度としてもよいが、この場合には水温ＷＴが前記温度を僅かに低下しただけで予備燃焼が開始され、またその後に水温ＷＴが僅かに上昇しただけで予備燃焼が終了することとなって、予備燃焼のオン・オフが頻繁に繰り返されるハンチング現象を生じるために、そのような現象を防止するための手段を講じておくことが望まれる。この給湯装置には、リモコン用操作盤（図示略）が具備されており、好ましくは、このリモコン用操作盤のスイッチ操作によって、第１および第２の設定温度Ｔ１，Ｔ２をユーザなどが変更できるように構成されている。予備燃焼停止後においては、ＭＯＱがオンになると、その時点で本燃焼のモードに移行する（Ｓ６：ＹＥＳ，Ｓ７）。ここでＭＯＱとは、給湯装置が出湯運転を行なうのに必要な水管６への最小通水量であり、ＭＯＱがオンになるとは、水管６に最小通水量以上の通水がなされたことを意味している。

上記した構成によれば、水温ＷＴは、第１の設定温度Ｔ１から第２の設定温度Ｔ２までの温度範囲に維持されることとなり、比較的暖かい温度にしておくことができる。したがって、出湯を行なわせるための本燃焼を開始した際には、高温の湯を早期に出湯させることが可能となる。

図８に示す処理手順においては、まず制御部５は、図７に示す場合と同様に、水温ＷＴを検出する（Ｓ１１）。そして、この水温ＷＴが所定の第１の設定温度Ｔ１よりも低い場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部５は、水温ＷＴを所定の第２の設定温度Ｔ２まで上昇させるのに必要な熱量を計算し、この熱量を得るのに必要な燃焼の条件を決定する（Ｓ１３，Ｓ１４）。この燃焼の条件は、燃焼号数およびその燃焼時間である。次いで、制御部５は、前記燃焼号数で燃焼器１に予備燃焼を行なわせ、その後この予備燃焼が前記燃焼の条件を満たすと、その段階で予備燃焼を停止させる（Ｓ１５，Ｓ１６：ＹＥＳ，Ｓ１７）。その後のステップＳ１８，Ｓ１９は、図７のステップＳ６，Ｓ７と同様である。

上記した構成によれば、図７に示した場合と同様に、水温ＷＴを第１の設定温度Ｔ１から第２の設定温度Ｔ２までの温度範囲に維持し、比較的暖かい温度にしておくことができる。したがって、やはり出湯を行なわせるための本燃焼を開始した際には、高温の湯を早期に出湯することができる。

図９に示す処理手順においては、制御部５は、ＭＯＱがオンとなって燃焼器１に燃焼を開始させる際には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、基準燃焼号数Ｎ１を演算し、この基準燃焼号数Ｎ１と予め設定されている補正係数γ１とに基づいて、駆動初期用燃焼号数Ｎ２を求める（Ｓ２２，Ｓ２３）。基準燃焼号数Ｎ１は、燃焼器１の駆動初期を除く時期に最適と考えられる燃焼号数であり、入水温度、目標出湯温度、および目標出湯量に基づいて決定される。この基準燃焼号数Ｎ１を求めるための演算プログラムとしては、従来既存の給湯装置で用いられていたものをそのまま用いることも可能である。駆動初期用燃焼号数Ｎ２は、燃焼器１の駆動初期のみに用いるための燃焼号数であり、たとえば、Ｎ２＝Ｎ１×γ１の式で求められる。補正係数γ１は、制御部５のメモリに予め設定入力されたデータであり、１よりも大きい値である。したがって、Ｎ２＞Ｎ１の関係となる。この補正係数γ１についても、前記した第１および第２の設定温度Ｔ１，Ｔ２と同様に、たとえばリモコン用操作盤のスイッチ操作によって増減変更できるようにすることが好ましい。これは後述する他の補正係数γ２，γ３についても同様である。

制御部５は、前記演算を終えた後には、駆動初期用燃焼号数Ｎ２で燃焼器１を駆動させる（Ｓ２４）。次いで、出湯が開始されてからその出湯温度Ｔ３が目標出湯温度またはそれに近い所定の温度に上昇すると、制御部５は、その時点で燃焼器１の燃焼号数を基準燃焼号数Ｎ１に切り替える（Ｓ２５：ＹＥＳ，Ｓ２６）。その後は、ＭＯＱがオフになると、その燃焼を停止させる（Ｓ２７：ＹＥＳ，Ｓ２８）。

上記した構成によれば、燃焼器１の駆動初期においては、基準燃焼号数Ｎ１よりも火力が大きな駆動初期用燃焼号数Ｎ２で燃焼器１が駆動される。したがって、実際の出湯温度が目標出湯温度になるまでの時間を短くすることができる。また、出湯温度が目標出湯温度またはそれに近い温度になった時点で、駆動初期用燃焼号数Ｎ２から基準燃焼号数Ｎ１に切り替えられるために、それ以降において過熱状態となることがなく、所望の条件に合致した出湯を適切に継続することができる。なお、燃焼を駆動初期用燃焼号数Ｎ２から基準燃焼号数Ｎ１に切り替える時期（ステップＳ２５においてＹＥＳとなる時期）は、出湯温度が所定温度まで上昇したタイミングに限らない。たとえば、出湯開始時にタイマ設定された所定の時間が経過した時点、あるいは実際の出湯量が所定量を超えた時点などにおいて、前記切り替えを行なわせる構成とすることもできる。

図１０に示す処理手順は、出湯を行なっている最中に水管６への入水量や目標出湯温度の設定値が急変した場合に対処するためのものである。この処理手順においては、まず、ＭＯＱがオンになると、制御部５は基準燃焼号数Ｎ１で燃焼器１を駆動させる（Ｓ３１，Ｓ２）。同図には記載していないが、その燃焼初期においては、図７〜図９に示した処理手順を用いてもかまわないことは勿論である。基準燃焼号数Ｎ１による燃焼が継続して実行されている際において、水管６への入水量または目標出湯温度の設定値が、予め定められている幅を超えて急変すると（Ｓ３３：ＹＥＳ）、制御部５は、これに対して迅速に対応すべく基準燃焼号数Ｎ１を補正した燃焼号数に変化させる。

より具体的には、前記入水量が増加し、または目標出湯温度の設定値が高くされた場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、制御部５は、駆動条件急変用の燃焼号数Ｎ３を求め、この燃焼号数Ｎ３で燃焼器１を駆動させる（Ｓ３５，Ｓ３６）。この燃焼号数Ｎ３は、たとえばＮ３＝Ｎ１×γ２の式により求める。ここで、γ２は、制御部５のメモリに予め設定入力されている補正係数であり、１よりも大きい値である。したがって、燃焼号数Ｎ３は、基準燃焼号数Ｎ１よりも大きい号数となる。一方、前記とは反対に、前記入水量が減少し、または目標出湯温度の設定値が低くされた場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、制御部５は、駆動条件急変用の燃焼号数Ｎ４を、Ｎ４＝Ｎ１×γ３の式により求め、この燃焼号数Ｎ４で燃焼器１を駆動させる（Ｓ４１，Ｓ４２）。ここで、γ３は、補正係数γ２と同様に前記メモリに入力されている補正係数であるが、１よりも小さい値である。したがって、燃焼号数Ｎ４は、基準燃焼号数Ｎ１よりも小さい号数となる。

制御部５は、前記した燃焼号数Ｎ３または燃焼号数Ｎ４で燃焼器１を駆動させている際に、出湯温度が目標出湯温度またはそれに近い所定の温度範囲になると、その時点で燃焼器１の燃焼号数を基準燃焼号数Ｎ１に復帰させる（Ｓ３７：ＹＥＳ，Ｓ４３：ＹＥＳ，Ｓ３８）。その後は、ＭＯＱがオフになった時点で、その燃焼を停止させる（Ｓ３９：ＹＥＳ，Ｓ４０）。

上記した構成によれば、水管６への入水量が急激に増大し、あるいは目標出湯温度の値が大きな幅で急激に高くされたときには、本来の燃焼号数である基準燃焼号数Ｎ１よりも火力が大きな駆動条件急変用の燃焼号数Ｎ３となるために、加熱速度が大きく、目標出湯温度よりも低温の湯が多く出湯しないようにすることができる。また反対に、水管６への入水量が急激に減少し、あるいは目標出湯温度の値が大きな幅で急激に低くされたときには、基準燃焼号数Ｎ１よりも火力が小さな駆動条件急変用の燃焼号数Ｎ４となるために、いわゆる後沸きを好適に抑制することができ、目標出湯温度よりも熱い湯が多く出湯しないようにすることができる。

また、図１０に示したような制御は、入水量や目標出湯温度の設定値が急変するだけではなく、入水温度が急変する場合にも適用することが可能である。入水温度が急激にダウンしたときには、前記したステップＳ３５，Ｓ３６と同様な処理を行なう一方、入水温度が急激にアップしたときには前記したステップＳ４１，Ｓ４２と同様な処理を行なえばよい。なお、ステップＳ３７，Ｓ４３において、燃焼号数Ｎ３，Ｎ４から燃焼号数Ｎ１に切り替える時期は、図９のステップＳ２５について述べたのと同様に、たとえば所定時間が経過した時期とすることもできる。

図１１〜図３２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。

図１１に示す構成においては、水管６のコイル状管体部６０に、上下高さ方向に分割された複数のスペーサ１８Ａが取り付けられている。各スペーサ１８Ａは、図５および図６に示したスペーサ１８と比較すると、ベース部１８ａの長さが短く、突出部１８ｂの数が少ない。このような構成によれば、スペーサ１８Ａを１つ用いるだけでは、コイル状管体部６０の複数段の隙間６１の全ての寸法設定を一括して行なうことはできないものの、ある程度の段数の隙間６１の寸法設定を纏めて行なうことができるので便利である。２つのスペーサ１８Ａのそれぞれの突出部１８ｂの厚みｔ１，ｔ２を相違させれば、後述するように複数段の隙間６１の寸法を不均一にする場合に好適である。

図１２に示す構成においては、平板状またはチップ状に形成された複数のスペーサ１８Ｂのそれぞれが、コイル状管体部６０の複数段の隙間６１に個別に挿入されている。このような構成においては、複数のスペーサ１８Ｂを隙間６１に挿入して組み立てる手間が煩雑となるものの、本発明においてはこのような手段を用いてもかまわない。このような手段であっても、スペーサ１８Ｂによって、所望の寸法の隙間６１を適切に形成することが可能である。また、このような手段によれば、複数のスペーサ１８Ｂのそれぞれの厚みを相違させることが容易であるため、複数段の隙間６１の寸法を不均一に設定する場合に好適である。

図１３および図１４に示す構成においては、金属板のいわゆる切り起こし加工によりスペーサ１８Ｃ〜１８Ｆが形成されている。図１３（ａ）に示すスペーサ１８Ｃは、ベース部１８ａに切り欠き１８ｃが設けられ、かつこの切り欠き１８ｃによって当初囲まれていた部分が上側に起立していることにより突出部１８ｂが形成された構成を有している。このような構成によれば、スペーサ１８Ｃを一枚の金属板から簡単に製造することが可能であり、その製造コストを廉価にするのに好適である。

図１３（ｂ）に示すスペーサ１８Ｄは、ベース部１８ａが第１および第２の板部１８１，１８２を有する平面視Ｌ字状であり、切り欠き１８ｃは、それら第１および第２の板部１８１，１８２に跨がって一連に形成されている。また、切り起こしにより形成された突出部１８ｂは、第２の板部１８２から分離して、その一部が第１の板部１８１から突出した構成とされている。先に説明したスペーサ１８Ｃにおいては、複数の突出部１８ｂの間隔Ｐが小さい場合に、各突出部１８ｂの突出寸法ｓ３を大きくとることが難しい。これに対し、同図（ｂ）のスペーサ１８Ｄにおいては、間隔Ｐには関係なく、各突出部１８ｂの突出寸法ｓ４を大きくすることができる。

図１４（ａ）に示すスペーサ１８Ｅは、ベース部１８ａに切り欠き１８ｃが設けられ、かつこの切り欠き１８ｃによって当初囲まれていた部分が水平方向に起立されることにより、突出部１８ｂが形成された構成を有している。このような構成によれば、複数の突出部１８ｂの間隔Ｐには関係なく、それらの突出寸法ｓ５を大きくすることができる。各突出部１８ｂの幅ｓ６は小さくなるが、本発明においては、突出部が板状である必要はなく、細幅な軸状であってもかまわない。

図１４（ｂ）に示すスペーサ１８Ｆは、図１３（ｂ）のスペーサ１８Ｄと同様に、ベース部１８ａとして第１および第２の板部１８１，１８２を有する平面視Ｌ字状のものが用いられている。突出部１８ａを切り起こすための切り欠き１８ｃは、第１および第２の板部１８１，１８２に跨がって形成されている。このような構成によれば、ベース部１８ａの全体の幅が大きくなることを抑制しつつ、各突出部１８ｂの突出寸法ｓ７をさらに長くすることができる。

図１５に示す構成においては、水管６のコイル状管体部６０のループ部６０ａの外面に、凸部６９が設けられている。上下高さ方向において隣り合うループ部６０ａどうしは、凸部６９を介して接触している。

このような構成によれば、凸部６９を利用して、複数段のループ部６０ａどうしの間に所望寸法の隙間６１を形成することができる。したがって、スペーサを用いる必要が無く、スペーサの取り付け作業が不要になるため、給湯装置の製造作業が容易化される。なお、凸部６９の具体的な形状、サイズ、および数などは限定されるものではない。

図１６（ａ）に示す構成においては、コイル状管体部６０の複数段の隙間６１の寸法が不均一とされている。より具体的には、コイル状管体部６０の下部寄り領域の隙間６１の寸法ｓ８は、上部寄り領域の隙間６１の寸法ｓ９よりも小さくされている。燃焼器１は、下向きに燃焼を行なうために、コイル状管体部６０の内方領域の温度分布は、下部領域の方が上部領域よりも高温となり易い傾向がある。これに対し、そのような高温となる下部領域に対応する部分の隙間６１の寸法ｓ８が小さくされていれば、高温の燃焼ガスとコイル状管体部６０との接触を十分に行なわせて、熱伝達量を多くすることが可能である。一方、コイル状管体部６０の上部領域の隙間６１が下部領域の隙間６１よりも大きくされていれば、燃焼ガスが燃焼ガス通路２４に流入する作用が促進され、燃焼ガスの円滑な流れが期待できる。

図１６（ｂ）に示す構成においては、コイル状管体部６０の上部から下部に進むにしたがって隙間６１の寸法ｓ１０が徐々に小さくなっている。このような構成によっても、前記した図１６（ａ）に示した場合と同様な作用が得られる。本発明においては、複数段の隙間６１の寸法を不均一にする場合に、前記以外の態様とすることもできる。たとえば、隙間６１の幅を、大、中、小の３段階、あるいはそれ以上の段階数で相違させてもよい。また、使用される燃焼器１の特性やその他の種々の条件によっては、必ずしもコイル状管体部６０の内方領域の下部が上部よりも高温にはならず、燃焼器１に近い上部の方が高温になる場合もある。そのような場合には、前記した実施形態とは反対に、コイル状管体部６０の上部の隙間６１が小さく、かつ下部の隙間６１が大きくされた構成とすることもできる。

図１７（ａ）に示す構成においては、コイル状管体部６０を構成する偏平状チューブの幅ｓ１１が、コイル状管体部６０の上部領域よりも下部領域の方が大きくされている。このような構成によっても、コイル状管体部６０の内方領域下部の高温の燃焼ガスがコイル状管体部６０の下部領域に接触する度合いを大きくし、熱伝達量を多くするのにより好適となる。

図１７（ｂ）に示す構成においては、偏平状チューブの幅ｓ１２が、コイル状管体部６０の上部から下部にかけて直線的に大きくなっている。このような構成によっても、同図（ａ）に示したのと同様な作用が得られる。偏平状チューブの幅ｓ１２を不均一とする場合においても、隙間６１の大きさを不均一にする場合と同様に、種々の態様とすることができる。もちろん、燃焼ガスの温度分布によっては、コイル状管体部６０の上部の方が下部よりも幅広な構成とすることもできる。

図１８に示す構成においては、コイル状管体部６０のループ部６０ａに、その内部に向けて突出した複数の凸部６８が適当な間隔を隔てて設けられている。このような構成によれば、ループ部６０ａ内を通過する水が乱流となり、管内境膜係数が増加するために、熱交換の効率がより高められる。

図１９〜図２２は、コイル状管体部６０に複数の凸部６８を設けて内部に乱流を生じさせる場合の他の例を示している。図１９に示す構成においては、複数の凸部６８がループ部６０ａの上面と下面とのそれぞれに千鳥配列に設けられている。図２０に示す構成においては、ループ部６０ａの上面と下面とに設けられた凸部６８どうしが対向接触または対向接近している。図２１に示す構成においては、互いに対をなして対向接触または対向接近する凸部６８が千鳥配列に設けられている。図２２に示す構成においては、ループ部６０ａの上面および下面にそれぞれ千鳥配列に設けられた複数の凸部６８どうしが互いに対向し合わないように位置ずれしている。これらの具体例から理解されるように、乱流を生じさせるための凸部６８の配列としては、種々の態様があり、本発明はその具体的な内容を問うものではない。

図２３に示す構成においては、水管として、給湯先が相違する１本の水管６Ａと、２本の水管６Ｂとが設けられたいわゆる１缶２回路方式とされている。水管６Ａは、たとえば台所への給湯用であるのに対し、水管６Ｂはたとえば風呂給湯用である。水管６Ａのループ部６０a'は、２本の水管６Ｂのループ部６０a"の間に挟まれてそれらと直接接触している。本実施形態においては、計３つのループ部６０a', ６０a"が組をなし、これらの組どうしの間に燃焼ガスを通過させるための隙間６１が形成されている。同図（ｂ）によく表われているように、水管接続用のヘッダ部としては、水管６Ａを構成する複数の管体モジュール６２の両端部６２a'，６２b'を接続するための入水用チャンバ２１Ａ、出湯用チャンバ２２Ａ、および共通チャンバ２３Ａが設けられている。また、水管６Ｂを構成する複数の管体モジュール６２の両端部６２a"，６２b"を接続するための入水用チャンバ２１Ｂ、出湯用チャンバ２２Ｂ、および共通チャンバ２３Ｂも設けられている。このことにより、水管６Ａ，６Ｂ内を流れる水が互いに混合しないようになっている。

このような構成によれば、たとえば台所への給湯のみを行なう場合、燃焼器１が駆動した状態において、水管６Ａのみに通水がなされ、水管６Ｂ内の水は停滞したままとなる。したがって、本来ならば、この水管６Ｂ内の水が加熱されて沸騰する虞れがあるものの、本実施形態においては、水管６Ａ，６Ｂ間において熱伝達がなされるために、前記沸騰が適切に防止される。前記とは反対に、水管６Ｂのみに通水がなされる場合においても同様に水管６Ａ内の沸騰が防止される。水管６Ａ，６Ｂは、いずれも偏平状チューブからなるため、それらの接触面積（伝熱面積）を大きくする効果も得られる。また、本実施形態にみられるような１缶２回路方式では、２種類の水管のそれぞれに入水がなされ、たとえば台所と風呂との双方に出湯を行なわねばならない場合があるが、本発明の瞬間式加熱装置あるいは給湯装置によれば、前述したように、熱交換の効率が高く、出湯量を多くするのに好適であるため、そのような１缶２回路方式を採用するのに最適である。

図２４に示す構成においては、２種類の水管６Ａ，６Ｂのループ部６０a', ６０a"どうしが互いに対をなして、コイル状管体部６０の半径方向に並んでおり、かつ互いに接触している。同図（ｂ）によく表われているように、水管６Ａ，６Ｂを接続するためのヘッダ部の構造は、先の実施形態とは各部の位置関係が相違しているが、その基本的な構成は同様である。図２５に示す構成においては、２つの水管６Ｂのループ部６０a"が水管６Ａのループ部６０a'の全周囲を囲み、かつ接触するような形状とされている。図２６に示す構成においては、水管６Ａとして丸パイプが用いられており、水管６Ｂは、この水管６Ａの略半周領域を取り囲み、かつ接触する断面形状とされている。これらの実施形態から理解されるように、本発明においては、２種類の水管６Ａ，６Ｂを接触させる場合の態様としても種々の態様にすることが可能である。ただし、接触面積を多くするほど、伝熱量を多くして未使用の水管内の水の沸騰を防止する効果が高まるため、そのような構成にすることが望まれる。

図２７に示す構成においては、水管６Ａ，６Ｂが、水管６Ｂの内方に水管６Ａを配した２重管構造とされている。これらの水管６Ａ，６Ｂへの入水を個別に行なわせる必要があることから、それらの両端を接続するための入水用チャンバ２１Ａ，２１Ｂ、出湯用チャンバ２２Ａ，２２Ｂ、および共通チャンバ２３Ａ，２３Ｂもそれぞれ２重構造となっている。

このような構成によれば、２つの水管６Ａ，６Ｂは、直接接触してはいないものの、これらの間には水が介在するために、やはりそれらの水管６Ａ，６Ｂ間においては熱伝達が生じる。したがって、水管６Ａ，６Ｂのいずれか一方のみを利用して出湯を行なわせる場合であっても、他方側の水の沸騰を防止することができる。本発明は、このような２重管構造あるいはそれ以上の多重管構造にしてもよい。

図２８（ａ）に示す構成においては、熱交換器ＨＴの缶体２の周壁部２０を略半円筒状またはそれに近い形状にしている。同図（ｂ）においては、缶体２の周壁部２０を矩形の角筒状に形成している。これに対し、水管６のループ部６０ａは、略円環状である。

このような構成によれば、燃焼ガス通路２４の各部の幅ｓ１４が、不均一となり、幅広部分と幅狭部分とが設けられることとなる。図１〜図５に示した先の実施形態においては、缶体２の周壁部２０が略円筒状であるために、燃焼ガス通路２４の幅が各所略均一となって、燃焼ガス通路２４の各所における燃焼ガスの流量および流速を略一定に揃えることができるが、本実施形態においては、燃焼ガス通路２４における燃焼ガスの流量や流速に偏りを生じさせて、給湯装置の実際の使用条件に適合させることが可能である。また、本実施形態においては、水管６の両端部６２ａ，６２ｂおよびその近傍が燃焼ガス通路２４を比較的長い寸法で横切った構造となるために、それらの部分を熱交換に利用することも可能となる。

図２９に示す構成においては、ドレイン受け３Ａの外周に形成された起立壁３５が缶体２の周壁部２０と離れて設けられており、これらの間に空隙部３０ａが形成されている。このような構成によれば、燃焼ガス通路２４を下向きに進行してきた燃焼ガスを、空隙部３０ａと開口部３０とに通過させて排気通路４０に向かわせることができる。したがって、たとえば全体の高さを小さくすることなどを目的として、コイル状管体部６０とドレイン受け３Ａとの隙間寸法ｓ２０を小さくした場合において、仮に開口部３０への燃焼ガスの通過流が少なくなる場合であっても、空隙部３０ａを利用して燃焼ガスの円滑な排出を行なわせることができる。

図３０に示す構成においては、ドレイン受け３Ｂと周壁部２０との間には、空隙部３０ａが形成されているものの、ドレイン受け３Ｂには前述した開口部３０に相当する部分が設けられていない。このような構成であっても、空隙部３０ａを利用して燃焼ガスの円滑な排出が可能である。これら図２９および図３０の実施形態から理解されるように、本発明においては、缶体２の下部に排気通路４０を接続させる場合、その接続部分に形成される燃焼ガスの通路としては、種々の構成とすることができる。

図３１に示す構成においては、管体モジュール６２Ａ〜６２Ｄの最上部および最下部の２つの端部６２ｂを除き、それ以外の上下に隣接し合う端部６２ｂどうし、および端部６２ａどうしが連結されている。

このような構成によれば、たとえば最下部の端部６２ｂから入水を行なわせた場合に、この水を管体モジュール６２Ｄ，６２Ｃ，６２Ｂ，６２Ａの順序で下方から上方へと連続的に上昇させてゆき、最終的には、最上部の端部６２ｂから排出させることができる。したがって、水管６を１本の螺旋状のチューブによって構成したのと同様な通水の仕方が可能となり、水が水管６内を流通して加熱される時間を長くすることができる。本発明においては、このような構造にしてもかまわない。

図３２に示す構成においては、燃焼ガス用ストッパ１９が、コイル状管体部６０の下部開口部６３よりも上方に配されており、その配置された箇所において燃焼ガスがそれ以上に下方へ進行しないようにコイル状管体部６０の内方領域の一部分を塞いでいる。このように、本発明においては、コイル状管体部６０の下部開口部６３が燃焼ガス用ストッパ１９によって直接塞がれていない構成としてもかまわない。

同図に示す構成においては、缶体２の周壁部２０の下部に、燃焼ガス通路２４の底部を塞ぐ燃焼ガス用ストッパ２９が設けられている。この燃焼ガス用ストッパ２９は、リング状であり、缶体２の半径方向中央寄りになるほど高さが低くなる傾斜面２９ａを有している。排気通路４０のうち、コイル状管体部６０の下方には、ドレイン受け３Ａが設けられている。

このような構成によれば、コイル状管体部６０のうち、燃焼ガス用ストッパ１９よりも上方の上部領域ＢＬ１を１次熱交換用とし、それよりも下方の下部領域ＢＬ２を２次熱交換用とすることができる。より具体的には、燃焼器１により発生された燃焼ガスは、コイル状管体部６０の内方領域から上部領域ＢＬ１の隙間６１を通過して燃焼ガス通路２４に流れ、その後下部領域ＢＬ２の隙間６１を通過して排気通路４０に流出する。下部領域ＢＬ２においては、燃焼ガスのいわゆる潜熱回収を行なうことが可能であり、熱交換の効率をさらに高めることが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。本発明に係る瞬間式加熱装置および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。

たとえば、本発明においては、いわゆる逆燃式のものとは異なり、たとえば燃焼器から燃料が上向き、あるいは横向きに燃焼するタイプのものとして構成することもできる。その場合、燃焼方向は、上向きあるいは横向きであるため、コイル状管体部の配列はそれらの方向に合わせることとなる。

燃焼器については種々のタイプのものを用いることが可能であり、燃料の具体的な種類や燃焼の仕方などを問わない。熱交換器の缶体や水管については、耐食性に優れるステンレスなどにすることが好ましいものの、やはりこれに限定されない。また、水管は、複数本の管体モジュールを用いて構成することに代えて、たとえば螺旋状の１本のチューブにより、または螺旋状の複数本のチューブを直接連結するなどして構成してもかまわない。燃焼ガス用ストッパは、たとえば熱交換器の缶体の一部分、あるいはドレイン受けの一部分を利用して構成することも可能であり、その具体的な材質、形状なども問わない。

本発明に係る瞬間式加熱装置は、風呂用の加熱源、暖房装置（たとえば床暖房）用の加熱源としても利用できることは勿論である。

本発明が適用された給湯装置の一実施形態を模式的に示す概略断面図である。 図１のII−II断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管を構成する管体モジュールの一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。 図１に示す給湯装置の要部断面図である。 図２のＶ−Ｖ断面図である。 図１に示す給湯装置に用いられているスペーサの一例を示す一部省略斜視図である。 図１に示す給湯装置の制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。 図１に示す給湯装置の制御部の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 図１に示す給湯装置の制御部の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 図１に示す給湯装置の制御部の動作手順の他の例を示すフローチャートである。 スペーサの他の例を示す要部断面図である。 スペーサの他の例を示す要部断面図である。 （ａ），（ｂ）は、スペーサの他の例を示す要部斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、スペーサの他の例を示す要部斜視図である。 （ａ）は、熱交換用の水管の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部左側面部である。 （ａ），（ｂ）は、熱交換用の水管のコイル状管体部のピッチを不均一にする例を示す要部断面図である。 （ａ），（ｂ）は、熱交換用の水管のコイル状管体部のチューブ幅を不均一にする例を示す要部断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管に乱流発生用の凸部を形成した一例を示す要部平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のXVIII−XVIII断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管に乱流発生用の凸部を形成した他の例を示す要部平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のXIX−XIX断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管に乱流発生用の凸部を形成した他の例を示す要部平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のXX−XX断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管に乱流発生用の凸部を形成した他の例を示す要部平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のXXI−XXI断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管に乱流発生用の凸部を形成した他の例を示す要部平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のXXII−XXII断面図である。 （ａ）は、熱交換用の複数種類の水管を接触させる構成の一例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、その要部平面断面図である。 （ａ）は、熱交換用の複数種類の水管を接触させる構成の他の例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、その要部平面断面図である。 熱交換用の複数種類の水管を接触させる構成の他の例を示す要部断面図である。 熱交換用の複数種類の水管を接触させる構成の他の例を示す要部断面図である。 （ａ）は、熱交換用の水管を２重管体構造とした例を示す要部断面図であり、（ｂ）は、その一部破断平面断面図である。 （ａ），（ｂ）は、熱交換器の缶体の周壁部の他の例を示す要部概略平面断面図である。 缶体と排気通路との接続部分の他の例を示す要部断面図である。 缶体と排気通路との接続部分の他の例を示す要部断面図である。 管体モジュールの接続構造の他の例を示す要部断面図である。 本発明が適用された給湯装置の他の実施形態を模式的に示す概略断面図である。 従来技術の一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ 瞬間式加熱装置
ＨＴ 熱交換器
１ 燃焼器
２ 缶体
３ ドレイン受け
４ 排気用ダクト
５ 制御部（制御手段）
６，６Ａ，６Ｂ 水管
１３ 燃焼室
１８ スペーサ
１８ａ ベース部
１８ｂ 突出部
１９ 燃焼ガス用ストッパ
２０ 周壁部（缶体の）
２１ 入水用チャンバ
２１ａ 入水口
２２ 出湯用チャンバ
２２ａ 出湯口
２３ 共通チャンバ
２４ 燃焼ガス通路
４０ 排気通路
６０ コイル状管体部
６１ 隙間
６０ａ ループ部
６２ 管体モジュール
６３ 下部開口部（コイル状管体部の）

Claims (19)

1. 燃焼室において燃料を燃焼させる燃焼器と、
   前記燃焼室を囲む周壁部を有する缶体と、
   この缶体内において前記燃焼器による燃料の燃焼方向に隙間を介して並ぶ複数段のループ部を含むコイル状管体部を有している熱交換用の水管と、
   前記コイル状管体部の外周と前記缶体の前記周壁部との間に形成された燃焼ガス通路と、
   前記缶体に接続された燃焼ガス排出用の排気通路と、
   を備えている、瞬間式加熱装置であって、
   前記燃焼室において発生した燃焼ガスが前記コイル状管体部の前記燃焼方向の下流寄りの開口部をそのまま通過することを抑制するように、前記開口部または前記コイル状管体部の内方領域の一部を塞ぐ燃焼ガス用ストッパを備えているとともに、
   前記排気通路は、前記缶体のうち、前記コイル状管体部よりも前記燃焼方向の下流位置に接続されており、
   前記燃焼ガスは、前記コイル状管体部の内方領域から前記隙間を通過して前記燃焼ガス通路に流れた後に、この燃焼ガス通路を前記燃焼方向に進行して前記排気通路に流出するように構成されていることを特徴とする、瞬間式加熱装置。
2. 前記燃焼器は、前記缶体の上部または上方に設けられて、燃料の燃焼方向が下向きとなるように構成されており、
   前記コイル状管体部は、前記燃焼器よりも下方において前記複数段のループ部が鉛直方向に並んだ構成とされ、かつ前記排気通路は、前記缶体の下部に接続されており、
   前記燃焼ガスは、前記コイル状管体部の内方領域を下向きに進行しつつ前記隙間を通過して前記燃焼ガス通路に流れた後に、この燃焼ガス通路を下向きに進行して前記排気通路に流出するように構成されている、請求項１に記載の瞬間式加熱装置。
3. 前記隙間に挿入されたスペーサをさらに備えており、
   このスペーサによって前記隙間の寸法が規定されている、請求項１または２に記載の瞬間式加熱装置。
4. 前記隙間としては、螺旋状または非螺旋状の複数段の隙間があり、
   前記スペーサは、前記燃焼方向に長さを有するベース部と、このベース部から櫛歯状に突出した複数の突出部とを有しており、これら複数の突出部が前記複数段の隙間のそれぞれに挿入されている、請求項３に記載の瞬間式加熱装置。
5. 前記コイル状管体部の外面には、複数の凸部が設けられており、
   前記コイル状管体部の互いに隣り合うものどうしが前記凸部を介して接触することにより、前記隙間が形成されているとともにその隙間の寸法が規定されている、請求項１または２に記載の瞬間式加熱装置。
6. 前記隙間の寸法は、前記燃焼器から遠い部分と前記燃焼器に近い部分とでは相違するように不均一とされている、請求項１ないし５のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
7. 前記コイル状管体部は、前記燃焼方向における厚みよりも前記燃焼方向と交差する方向の幅の方が大きい偏平状のチューブにより形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
8. 前記偏平状のチューブの前記幅は、前記燃焼器から遠い部分と前記燃焼器に近い部分とでは相違するように不均一とされている、請求項７に記載の瞬間式加熱装置。
9. 前記コイル状管体部には、その内部を通過する水を乱流とするようにその内方に向けて突出した複数の凸部が設けられている、請求項1ないし８のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
10. 前記水管としては、給湯先が相違する複数種類の水管があり、
    これら複数種類の水管のそれぞれのコイル状管体部どうしは互いに接触しており、または二重管もしくはそれ以上の多重管構造とされている、請求項１ないし９のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
11. 前記水管は、第１および第２の管体モジュールを具備して構成されており、
    前記缶体には、前記第１および第２の管体モジュールのそれぞれの一端部が接続された管体接続用の共通チャンバが設けられており、
    前記第１の管体モジュールにその他端部から入水した水は、前記第１の管体モジュールを通過して前記共通チャンバに流入してから前記第２の管体モジュールにその一端部から入水するように構成されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
12. 前記缶体には、外部からの入水を行なわせるための入水口を有する入水用チャンバと、外部への出湯を行なわせるための出湯口を有する出湯用チャンバとがさらに設けられているとともに、
    前記第１および第２の管体モジュールは、それぞれ複数設けられており、
    これら複数ずつの第１および第２の管体モジュールの各一端部は、前記共通チャンバに接続されている一方、前記複数の第１の管体モジュールの各他端部は、前記入水用チャンバに接続され、かつ前記複数の第２の管体モジュールの各他端部は、前記出湯用チャンバに接続されている、請求項１１に記載の瞬間式加熱装置。
13. 前記コイル状管体部の下方に設けられたドレイン受け手段と、
    このドレイン受け手段によって受けられたドレインを前記缶体および前記排気通路の外部に排出するためのドレイン排出手段と、
    をさらに備えている、請求項１ないし１２のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
14. 前記水管は、ステンレス製である、請求項１ないし１３のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
15. 前記水管内の水温を検出するための水温センサと、
    この水温センサによって検出される水温が予め定められた第１の温度よりも低いときには、前記燃焼器を駆動させることにより前記水温を予め定められた第２の温度まで上昇させる制御を行なう制御手段と、
    をさらに備えている、請求項１ないし１４のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
16. 前記制御手段は、前記水温が前記第１の温度よりも低いことに基づいて前記燃焼器の駆動を開始させる場合には、その後前記水温が前記第２の温度になると前記駆動を停止させる制御、または前記燃焼器の駆動を開始する際に前記水温を前記第２の温度まで上昇させるのに必要な熱量を求めて、この熱量に対応する燃焼量だけ前記燃焼器を燃焼させる制御を行なうように構成されている、請求項１５に記載の瞬間式加熱装置。
17. 一定の条件に基づいて燃焼号数を決定し、かつこの決定された燃焼号数で前記燃焼器が燃焼するように前記燃焼器の駆動を制御する制御手段を備えており、
    この制御手段は、燃焼号数を補正するための補正係数のデータを設定入力可能であり、前記燃焼器の駆動初期においては、前記一定の条件に基づいて求めた燃焼号数を前記補正係数を用いて補正し、この補正された燃焼号数で前記燃焼器を駆動させるように構成されている、請求項１ないし１４のいずれかに記載の瞬間式加熱装置。
18. 前記制御手段は、前記水管への入水量、目標出湯温度、および入水温度のいずれかが予められた条件よりも急激に変動したときには、前記補正係数または前記補正係数とは別に設定入力された補正係数を用いて燃焼号数を補正し、前記変動の初期はその補正された燃焼号数で前記燃焼器を駆動させる制御を行なうように構成されている、請求項１７に記載の瞬間式加熱装置。
19. 請求項１ないし１８のいずれかに記載の瞬間式加熱装置を具備していることを特徴とする、給湯装置。

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