給湯器
【課題】バーナと熱交換器の双方を小型化して給湯器全体を小型化し、即湯性に優れ、設置自由度の高い給湯器を提供する。
【解決手段】複数のバーナ１ａを備えた燃焼器５ａと、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａの各々に供給される可燃性ガスＧのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段７と、燃焼器５ａによって燃焼された可燃性ガスＧとそこに供給される水Ｗとの間で熱交換を行う熱交換器３５と、を具備し、燃焼器５ａは、各バーナ先端１Ａａで輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、可燃性ガス流量調整手段７によって各バーナ１ａに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端１Ａａからの噴出速度が調整された可燃性ガスＧを燃焼させ、熱交換器３５は、断面扁平の複数の熱交換用チューブ３１を有し、複数の熱交換用チューブ３１がその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブ３１の間が燃焼された燃焼排ガスのガス流路３１Ｂとされている。
【解決手段】複数のバーナ１ａを備えた燃焼器５ａと、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａの各々に供給される可燃性ガスＧのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段７と、燃焼器５ａによって燃焼された可燃性ガスＧとそこに供給される水Ｗとの間で熱交換を行う熱交換器３５と、を具備し、燃焼器５ａは、各バーナ先端１Ａａで輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、可燃性ガス流量調整手段７によって各バーナ１ａに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端１Ａａからの噴出速度が調整された可燃性ガスＧを燃焼させ、熱交換器３５は、断面扁平の複数の熱交換用チューブ３１を有し、複数の熱交換用チューブ３１がその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブ３１の間が燃焼された燃焼排ガスのガス流路３１Ｂとされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は給湯器に関し、特に、小型で設置自由度の高い給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ガス等を燃料とするバーナと熱交換器を備え、熱交換器においてバーナの燃焼に伴う高温の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行って温水とし、その温水を給湯栓から出湯して使用できるようにした給湯器が知られている。従来の給湯器は、給湯器で温められた温水からの放熱量を少なくして温水の温度低下を抑制するように設計され、台所や浴室といった温水使用箇所で温水が使用されている。
【０００３】
近年、温水を給湯栓部へ給湯するための配管などに使用される断熱材の技術開発によって、上記するような給湯器で温められた温水からの放熱が格段に抑制されるようなってきた。そこで、その給湯器は建物の外側、または台所や浴室といった温水使用箇所近くに配置され、給湯器から給湯栓部までの配管を上記するような断熱材で覆い、当該給湯器で建物内部の全ての給湯を行うことで、給湯器の使用利便性向上とその建物の給湯システムの効率化が行われている。
【０００４】
しかしながら、上記するような建物の外側、または台所や浴室といった温水使用箇所近くに配置した給湯器で建物内の全ての給湯を行う場合には、たとえばトイレの温水便座や洗面台などといった温水の使用量や使用頻度の少ない場所においても、給湯するための配管を断熱材で覆ったり、断熱性に優れた配管を使用したりする施工が多くなり、施工が複雑になるばかりでなく、配管設置コストの高騰に繋がる可能性がある。そこで、そのような使用量や使用頻度の少ない場所においては、従来の給湯器を用いることなく、建物内外部のスペースを有効活用しつつ、簡単に設置できる、すなわち設置自由度が高い小型の給湯器を用いて効率的に給湯することが望まれている。
【０００５】
上記するような問題に対し、給湯器の小型化を目的とした従来技術として、特許文献１には、平面燃焼方式等の燃焼用空気強制給気式ガスバーナを下向きに設置し、熱交換器の吸熱フィンブロックを構成する各フィン板を顕熱回収域のフィンブロックと潜熱回収域のフィンブロックとに跨がる１枚の継目の無い部材で製作し、火炎が下向きに形成された燃焼域に顕熱回収域を配置すると共に燃焼域の下流の燃焼排ガス通過域に潜熱回収域を配置した給湯器が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されている給湯器によれば、ガス燃焼によって発生する顕熱及び潜熱を１基の熱交換器で回収でき、負荷に伴い火炎長が変化する燃焼において燃焼域を小さくして潜熱回収型の給湯器をある程度まで小型化することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来の給湯器においては、当該給湯器を構成する熱交換器の熱交換効率を高めるためにフィン板を設ける必要があり、熱交換器を更に小型化することが困難である。また、給湯器を構成するバーナにおいては、その火力に応じて火炎長が変化するため、火炎長が大きい場合を考慮するとバーナと熱交換器との距離を狭めることができず、給湯器全体の体格を大きくせざるを得ないといった課題がある。
【０００８】
一方で、たとえば熱交換器のみの小型化を目的としたフィンレス構造の熱交換器の従来技術として、特許文献２には、断面扁平な中空管からなる複数の熱交換用チューブを並列に配置し、隣接する熱交換チューブの間を被熱交換媒体の流路とした熱交換器が開示されている。
【０００９】
また、バーナのみに着目すれば、火炎長が小さくかつ火炎長の変化の少ないバーナの従来技術として、特許文献３には、極めて小さい管状のバーナを使用し、バーナ先端から噴出される可燃性ガスのフルード数とレイノルズ数を所定の範囲内となるように調整して、バーナ先端で輝炎を含まない半球状の微小火炎（マイクロフレーム）を形成し得るバーナが開示されている。
【００１０】
図１６は、上記する特許文献２に開示されている従来の熱交換器３５'の一例を示したものである。その詳細な構成については特許文献２に開示されているが、熱交換器３５'の基本構成としては、金属材料によって中央部の断面が扁平な中空管として形成されて並列に配置された複数の熱交換用チューブ３１'を有し、複数の熱交換用チューブ３１'内に流れる熱交換媒体と複数の熱交換用チューブ３１'外を流れる被熱交換媒体との熱交換によって熱交換媒体を冷却または加熱する熱交換器である。この複数の熱交換用チューブ３１'は、端部またはこの端部の近傍に中央部より断面の厚みが大きな拡幅部３４'が形成されており、隣接する熱交換用チューブ３１'の扁平面３１Ａ'の間に被熱交換媒体の流路３１Ｂ'が形成されるように複数の熱交換用チューブ３１'を拡幅部３４'で接合して構成されている。なお、複数の熱交換用チューブ３１'の端部には一対のヘッダー３２'，３３'が取り付けられ、このヘッダー３２'，３３'にはそれぞれヘッダー３２'，３３'に熱交換媒体を流入および流出させるための接続路３２Ａ'，３３Ａ'が設けられている。
【００１１】
上記する従来の熱交換器３５'によれば、複数の断面扁平な熱交換用チューブ３１'をその扁平面３１Ａ'が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置することで、隣接する熱交換用チューブ３１'の間を流れる被熱交換媒体と熱交換用チューブ３１'との接触面積を大きくすることができ、熱交換用チューブ３１'内を流過する熱交換媒体との熱交換効率を格段に向上させることができる。これにより、熱交換用チューブ３１'の大きさを小さくしつつ、たとえば熱交換効率を高めるためのフィン板などを排除することができ、熱交換器３５'を格段に小型化かつ軽量化することができる。
【００１２】
また、図１７および図１８は、上記する特許文献３に開示されている従来の燃焼器５'，５ａ'の一例をそれぞれ示したものである。その詳細な構成については特許文献３に開示されているが、図１７に示す熱交換器５'の基本構成としては、輝炎を含まない半球状の微小火炎であるマイクロフレームをバーナ先端１Ａ'に形成するバーナ１'と、この複数のバーナ１'をその燃焼面１２'で支持する筐体１１'とから構成されている（図１７（ａ）参照）。また、筐体１１'の側面１１Ｂ'には可燃性ガス供給口１４'が設けられ、その内部には可燃性ガス供給口１４'から供給された可燃性ガスを一時的に貯留する可燃性ガス室１７'が設けられている（図１７（ｂ）参照）。
【００１３】
また、図１８に示す燃焼器５ａ'の基本構成としては、上記する従来の燃焼器５'の構成に加えて、バーナ１ａ'は内筒２a'と外筒３ａ'を有する二重管構造を有し、筐体１１ａ'の側面１１Ａａ'には空気供給口１３ａ'が設けられ（図１８（ａ）参照）、その内部には空気供給口１３ａ'から供給された空気を一時的に貯留する空気室１６ａ'が設けられている。なお、空気室１６ａ'と可燃性ガス室１７ａ'とは燃焼面１２ａ'と平行に設けられた隔壁１５ａ'によって分離されており、外筒３ａ'の下端３Ａａ'は空気室１６ａ'まで延設され、内筒２ａ'の下端２Ａａ'は隔壁１５ａ'を貫通して可燃性ガス室１７ａ'まで延設されている（図１８（ｂ）参照）。
【００１４】
上記する従来の燃焼器５'，５ａ'によれば、燃焼器５'，５ａ'の各バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'から噴出される可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるように調整することで、たとえば内径１ｍｍ程度の管状バーナ１'，１ａ'の先端１Ａ'，１Ａａ'に輝炎を含まない数ｍｍ程度の半球状の微小火炎（マイクロフレーム）を形成することができる。このようなマイクロフレームは、可燃性ガスを細径管から少しずつ噴出して消炎ぎりぎりまで火炎を小さくした際に形成される球状の微小火炎であることから、蝋燭の炎に比較してゆらぎが少なく、発生熱量の時間変動が非常に小さいといった特徴を有している。また、半球状の火炎であることから、通常の火炎（層流火炎）と比較して発熱密度の高い火炎を形成することができるといった特徴も有している。さらに、微小火炎であることから、重力場すなわちバーナ１'，１ａ'の向きに関わらずバーナ先端１Ａ'，１Ａａ'に半球状の火炎を形成することができるといった特徴を有していることが知られている。すなわち、上記する燃焼器５'，５ａ'によれば、発生熱量の時間変動が非常に小さく、発熱密度の高い数ｍｍ程度の微小火炎を各バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'に形成することができるとともに、各バーナ１'，１ａ'の向きを任意に設定することができる。
【００１５】
なお、バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'にマイクロフレームを形成し得る可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）としては、可燃性ガスの噴出速度をＵ（ｍ／ｓｅｃ）、バーナの内径をＬ（ｍ）、重力加速度をｇ（ｍ／ｓｅｃ２）、動粘性係数をυ（ｍ２／ｓｅｃ）としたときに、Ｆｒ＝Ｕ（Ｌｇ）−１/２＞１かつＲｅ＝ＵＬυ−１＜１００であることも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−１８１３８３号公報
【特許文献２】特開２００８−３９３２２号公報
【特許文献３】特開２００９−１９２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献２には、主としてコンピュータや家電機器などで用いられる熱交換器において、その小型化と熱交換効率の向上を目的とした熱交換器に関する構成のみが開示されており、極めて高温の燃焼排ガスを用いて熱交換器内部を流れる水との間で熱交換を行い、その熱交換器を流れる水を温水として使用する給湯器に当該熱交換器を適用する場合に、バーナ等の他の構成要素との関係における適正な構成や配置については一切開示されていない。
【００１８】
また、特許文献３に開示されているバーナにおいても、熱交換器と組み合わせた給湯器に関する構成については開示されておらず、熱交換器等の他の構成要素との関係において、火炎長が短く、発熱密度が高く、重力場すなわちバーナの向きに関わらずバーナ先端に半球状の火炎を形成し得るといったマイクロフレームに特有の特徴を効果的に発揮し得るバーナの給湯器における適正な構成や配置については一切開示されていない。
【００１９】
本発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、給湯器において大きな領域を占めるバーナと熱交換器について、上記する図１６〜図１８に基づいて説明したそれぞれ小型化と軽量化を実現し得るバーナと熱交換器を適用し、バーナと熱交換器の給湯器に対する適正な構成および配置を構築して、給湯器全体を小型化し、即湯性に優れ、設置自由度の高い給湯器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成すべく、本発明の給湯器は、複数のバーナを備えた燃焼器と、該燃焼器の複数のバーナの各々に供給される可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段と、前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行う熱交換器と、を具備する給湯器であって、前記燃焼器は、各バーナ先端で輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、前記可燃性ガス流量調整手段によって各バーナに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端からの噴出速度が調整された可燃性ガスを燃焼させる燃焼器であり、前記熱交換器は、断面扁平の複数の熱交換用チューブを有し、該複数の熱交換用チューブがその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブの間が前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路とされている熱交換器であることを特徴とすることを特徴とする。
【００２１】
既述したように、上記する燃焼器によれば、各バーナ先端にマイクロフレームを形成することができ、各バーナの向きを任意に設定することができるため、火炎長を短くして燃焼器を小型化しながら、燃焼器のバーナの向きを任意に選択して設置することができる。また、上記する熱交換器によれば、フィン板などを排除して熱交換器を格段に小型化かつ軽量化することができる。
【００２２】
したがって、上記する態様によれば、小型かつ軽量な熱交換器に対して、すすなどの有害物質の排出を抑制し、発熱密度が高く、火炎長の変化の少ない微小火炎（マイクロフレーム）を形成可能な燃焼器を適用することで、給湯器全体の体格を小型化することができるとともに、燃焼器におけるバーナの向きを任意に選択することができるため、上記する小型の熱交換器の配置に合わせて燃焼器を配置することができ、給湯器を所望の形状に形成することができ、その設置自由度を効果的に高めることができる。
【００２３】
また、本発明の給湯器の好ましい態様では、前記給湯器は、少なくとも前記燃焼器と前記熱交換器とを収容すると共に、その内部に空気を吸気するための吸気口とその内部から少なくとも燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口とを備えた筐体を備えることを特徴とする。また、前記燃焼器の近傍には、該燃焼器の各バーナに空気を供給するためのファンが設けられているとともに、前記燃焼器は前記熱交換器の上方に配置され、前記吸気口は前記ファンの近傍に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも下方に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
上記する態様によれば、ファンを用いた強制給気型給湯器において、燃焼器によって燃焼され、熱交換器の熱交換用チューブの間を通って熱交換された燃焼排ガスが燃焼器よりも下方に設けられた排気口から排気される。また、燃焼排ガス中で飽和湿度を超える水蒸気が熱交換用チューブの表面で結露した凝縮水（ドレン）も排気口を介して筐体の外部へ排出されるため、燃焼排ガスと凝縮水の流れる方向を一致させて、凝縮水を効率的に排気口から排出することができ、熱交換器における熱交換特性の低下を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明の給湯器の別の好ましい態様では、前記燃焼器は前記熱交換器の下方に配置され、前記吸気口は前記燃焼器よりも下方に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも上方に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
上記する態様によれば、上記するようなファンなどを使用しなくても、筐体内への空気の吸気と筐体からの燃焼排ガスの排気とを自然対流を利用して行うことができるため（自然給気型給湯器）、給湯器の部品点数を削減して給湯器を格段に小型化することができる。
【００２７】
また、本発明の給湯器の別の好ましい態様では、前記燃焼器と前記熱交換器は前記筐体内で横方向に並べて収容されており、前記吸気口は前記筐体の燃焼器側に配置され、前記排気口は前記筐体の熱交換器側であって前記燃焼器から離れた位置に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
この形態によれば、燃焼器と熱交換器を筐体内で横方向に並べて配置することで、たとえば縦方向に並べて配置する場合と比較して給湯器の上下方向の大きさを抑制することができ、給湯器の設置自由度をさらに高めることができる。
【００２９】
ここで、前記複数のバーナは、前記燃焼器の平面からなる燃焼面に所定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする。また、前記燃焼部は少なくとも２基の燃焼器を備えており、この２基の燃焼器はそれぞれの燃焼面が対向するように配置されていることを特徴とする。
【００３０】
このように燃焼部に前記２基の燃焼器を設けることで、可燃性ガスの燃焼面積を増加させ、燃焼部の加熱量を効果的に大きくすることができるとともに、２基の燃焼器をそれぞれの燃焼面が対向するように配置することで、その燃焼器のバーナ間に燃焼後の燃焼排ガスのガス流路を形成することができ、たとえば高温の燃焼排ガスと筐体との接触を抑制して燃焼排ガスの外部放熱を抑制することでき、燃焼器における熱損失を効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、前記燃焼部の前記燃焼器には反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
このように燃焼部の燃焼器に反対方向へ向いた前記２面の燃焼面を設けることで、燃焼器１基に対する燃焼面積を効率的に増加させることができる。また、２基の燃焼器を設ける場合と比較して燃焼器の大きさを小型化することができ、給湯器全体を効果的に小型化することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上の説明から理解できるように、本発明の給湯器によれば、マイクロフレームを形成可能なバーナを有する燃焼器と伝熱面積の大きな熱交換用チューブを有する熱交換器を用いることで、建物内外部のスペースを有効活用でき、小型であって、即湯性に優れ、設置自由度の高い給湯器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による給湯器の実施の形態１の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図２】図１に示す給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図。
【図３】本発明による給湯器の実施の形態２を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ３−Ａ３矢視図。
【図４】本発明による給湯器の実施の形態３の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図５】図４に示す給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図。
【図６】本発明による給湯器の実施の形態４を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ６−Ａ６矢視図。
【図７】本発明による給湯器の実施の形態５の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図８】図７に示す給湯器の内部構成を概略的に示す縦断面図。
【図９】本発明による給湯器の実施の形態６の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図１０】図９に示す給湯器の内部構成を概略的に示す縦断面図。
【図１１】実施例の給湯器で用いた燃焼器の全体構成を概略的に示す斜視図。
【図１２】図１１に示す燃焼器の寸法を説明する図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図。
【図１３】実施例の給湯器で用いた熱交換器を示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図。
【図１４】実施例の給湯器で用いたブロアファンを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図。
【図１５】実施例の給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図１５（ａ）のＡ１５−Ａ１５矢視図。
【図１６】従来の熱交換器の一例を分解して示した分解斜視図。
【図１７】従来の燃焼器の一例を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す全体斜視図、（ｂ）は図１７（ａ）のＡ１７−Ａ１７矢視図。
【図１８】従来の燃焼器の他例を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す全体斜視図、（ｂ）は図１８（ａ）のＡ１８−Ａ１８矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に基づき説明する。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は本発明による給湯器の実施の形態１の全体構成を概略的に示したものであり、図２は図１に示す給湯器を示したものであり、図２（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図である。なお、本実施の形態１で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１に示す給湯器１００は、複数のバーナ１ａを備えた燃焼器５ａと、燃焼器５ａに接続され、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａの各々に可燃性ガスＧを供給するための可燃性ガス供給路６と、可燃性ガス供給路６を流れる可燃性ガスＧの流量を調整する可燃性ガス流量調整手段（ガス電磁弁）７とを備えた燃焼部１０と、燃焼部１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、複数の熱交換用チューブ３１を有する熱交換器３５と、熱交換器３５に接続され、熱交換器３５の複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路３６と、複数の熱交換用チューブ３１の各々から温水を給湯栓部６０へ給湯するための給湯路３７とを備えた熱交換部３０と、熱交換部３０の給水路３６、熱交換器３５および給湯路３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部１０の燃焼器５ａと熱交換部３０の熱交換器３５とを収容する筐体５０とから大略構成されている。ここで、筐体５０の上面５０Ａにはその内部に空気を吸気するための吸気口５１が設けられ、筐体５０の下面５０Ｂにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口５２が設けられている。
【００３８】
また、複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路３６には、水Ｗの流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）３８が設けられており、燃焼部１０には、燃焼器５ａの近傍、具体的には燃焼器５ａの上方にこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン８が取り付けられている。なお、吸気口５１は、ファン８の近傍であれば、たとえば筐体５０の前面５０Ｃや側面等に設けることができる。また、筐体５０の前板５０Ｃに燃焼器５ａの火力を調整するための火力調整手段（不図示）を設けてもよい。また、点火装置２０とポンプ装置４０は一般の給湯器などで使用される適宜のものを適用することができると共に、筐体５０は適宜の材料で構成することができる。また、給水路３６を流れる水が十分な水圧を有していれば、ポンプ装置４０を用いなくてもよい。
【００３９】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、燃焼器５ａは熱交換器３５の上方で、そのバーナ先端１Ａａが前方を向くように筐体５０の後板５０Ｄに取り付けられており、熱交換器３５は、複数の熱交換用チューブ３１が筐体５０の左右方向へ積層するように筐体５０の前後方向の略中心に配置されている。また、筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの内壁には凸板５３Ａ，５３Ｂが設けられている。したがって、燃焼部１０の燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼後の燃焼排ガスは、燃焼器５ａの前方を通り、その凸板５３Ａ，５３Ｂによって燃焼器５ａの下方に配置された熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、その後熱交換用チューブ３１同士の間を通って筐体５０の下面５０Ｂに設けられた排気口５２を介して筐体５０の外部へ排出される。
【００４０】
なお、図２（ｂ）に示すように、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａは、その先端１Ａａが筐体１１ａの平面状の燃焼面１２ａから極短い所定の距離だけ突出するように所定の間隔を置いて略均一に配置されている。また、筐体１１ａとファン８とは側面１１Ａａに設けられた空気供給口１３ａを介して連通し、ファン８から供給された空気Ａは筐体１１ａ内の空気室１６ａに供給される。また、筐体１１ａと可燃性ガス供給路６とは側面１１Ｂａに設けられた可燃性ガス供給口１４ａを介して連通し、可燃性ガス供給路６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１ａ内の可燃性ガス室１７ａに供給される。なお、空気室１６ａと可燃性ガス室１７ａとは隔壁１５ａによって分離されている。そして、可燃性ガス室１７ａで一時的に貯留された可燃性ガスＧは、内筒２ａの内部空間を通ってバーナ１ａの先端１Ａａで噴出されて燃焼され、空気室１６ａで一時的に貯留された空気Ａは、内筒２aと外筒３ａとの間の空間を通ってバーナ１ａの先端１Ａａで噴出されるようになっている。
【００４１】
また、上記するポンプ装置４０の駆動によって給水路３６を通って供給される水Ｗは、水流量調整手段３８によってその流量が調整されて各熱交換用チューブ３１へ供給され、熱交換用チューブ３１を流過する間に隣接する熱交換用チューブ３１の間のガス流路３１Ｂを流れる高温の燃焼排ガスと熱交換されて温水となり、給湯路３７へ排出されて給湯栓部６０で使用される。
【００４２】
このように、バーナ１ａ、特にバーナ１ａを構成する内筒２を細径管で形成し、可燃性ガス供給路６に設けられた可燃性ガス流量調整手段７を用いて可燃性ガス供給路６を流れる可燃性ガスＧの流量を調整し、各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出される可燃性ガスＧのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるようにその噴出速度を調整することで、輝炎を含まない半球状の微小拡散火炎を用いて可燃性ガスＧを燃焼させることができるため、燃焼器５ａと燃焼器５ａの周囲の構成要素（たとえば熱交換器３５や筐体５０の内壁）との距離を格段に縮めることができる。また、断面扁平な複数の熱交換用チューブ３１を積層して熱交換器３５を形成したことで、熱交換効率を高めるためのフィン板等が不要となり、熱交換器３５自体も小型化されており、給湯器１００全体の体格を格段に小型化かつ軽量化することができる。特に、本実施の形態１においては、燃焼器５ａの燃焼面１２ａが前方に向いて配置され、その下方に設置された熱交換器３５の熱交換用チューブ３１が筐体５０の左右方向へ積層されて配置されたことによって、前後方向の厚みＤ１（図１参照）が極めて小さい給湯器１００となっている。なお、本実施の形態１における燃焼器５ａの燃焼面１２ａを上方もしくは下方に向けて配置し、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１の水の流れ方向が前後方向となるように配置することで、上下方向の厚みが極めて小さい燃焼器を形成することもできる。
【００４３】
また、この給湯器１００では、燃焼部１０の燃焼器５ａで燃焼された燃焼排ガスは、熱交換器３５の隣接する熱交換用チューブ３１の間のガス流路３１Ｂを下方に向かって流れていくため、たとえば燃焼排ガス中で飽和湿度を超える水蒸気が熱交換用チューブ３１の表面で結露した場合にも、その燃焼排ガスの流れ方向と凝縮水（ドレン）の流れる方向を一致されることができ、凝縮水を筐体５０の下方の排気口５２の方向へ誘導することができる。したがって、凝縮水が発生する場合にも当該凝縮水を効率的に筐体５０の外部へ排出することができ、熱交換器３５における熱交換特性の低下を抑制することができる。さらに、凝縮水の熱交換用チューブ３１での滞留時間を短縮することができ、熱交換用チューブ３１の酸化を効果的に抑制することもできる。
【００４４】
なお、本実施の形態１の給湯器１００においては、燃焼器５ａによって燃焼された高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とで効率的に熱交換を行うために、筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの内壁に凸板５３Ａ，５３Ｂを設け、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させる形態を適用しているが、たとえば筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの間隔を熱交換器３５の前後方向の大きさと同等とするなど、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させて所望の熱交換効率を実現することができれば、上記するような凸板５３Ａ，５３Ｂに代えてその他の構成を適用してもよい。
【００４５】
なお、給湯器１００に用いる燃焼器５ａや熱交換器３５の基数は加熱量や使用される水量に応じて適宜変更することができ、たとえば燃焼器５ａを左右方向や上下方向に複数並べて配置することができる。さらに、本実施の形態１の給湯器１００を所望の角度だけ傾けて使用することができ、たとえば筐体５０の後板５０Ｄが下方に向くように倒して配置し、燃焼器５ａと熱交換器３５を横方向に並べて使用することもできる。
【００４６】
なお、本実施の形態１の給湯器１００で使用する燃焼器５ａの大きさとしては、上下方向が約１５０ｍｍ、左右方向が約１５０ｍｍ、前後方向が約２０ｍｍであり、熱交換器３５の大きさとしては、上下方向が約８０ｍｍ、左右方向が約１００ｍｍ、前後方向が約１０ｍｍであり、さらに、ファン８の大きさとしては、上下方向（フレームサイズ）が約７５〜１６０ｍｍ、前後方向が約３０〜４０ｍｍであることから、給湯器１００全体の大きさとしては、上下方向が約３０５〜３９０ｍｍ、左右方向が約１５０ｍｍ、前後方向が約４０ｍｍとなり、従来の給湯器と比較して相対的に小型となる。
【００４７】
［実施の形態２］
図３は、本発明による給湯器の実施の形態２を示したものであり、図３（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ３−Ａ３矢視図である。なお、本実施の形態２で用いる燃焼器５は、図１７に示す燃焼器５'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施の形態２の給湯器２００は空気の自然対流を利用した自然給気型給湯器であり、図１，２に基づき説明した実施の形態１の強制給気型給湯器１００に対して、主として燃焼部１１０の構成と燃焼部１１０と熱交換部１３０の配置が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００４９】
図３（ａ）に示す給湯器２００は、燃焼部１１０と、燃焼部１１０の燃焼器５の各バーナ１の先端１Ａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部１３０と、熱交換部１３０の給水路１３６、熱交換器３５および給湯路１３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部１１０の燃焼器５と熱交換部１３０の熱交換器３５とを収容する筐体１５０とから大略構成されており、燃焼器５は熱交換器３５の下方に配置されている。また、筐体１５０の下面１５０Ｂにはその内部に空気を吸気するための吸気口１５１が設けられ、筐体１５０の上面１５０Ａにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口１５２が設けられている。なお、本実施の形態２においては、自然給気によって空気Ａを筐体１５０の内部に吸気するため実施の形態１で用いたファン８を使用していない。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、燃焼器５は熱交換器３５の下方で、そのバーナ先端１Ａが前方を向くように筐体１５０の後板１５０Ｄに取り付けられており、熱交換器３５は、複数の熱交換用チューブ３１が筐体１５０の左右方向に積層するように筐体１５０の前後方向の略中心に配置されている。また、筐体１５０の後板１５０Ｄおよび前板１５０Ｃの内壁には、実施の形態１の給湯器１００と同様に、凸板１５３Ａ，１５３Ｂが設けられている。したがって、燃焼部１１０の燃焼器５によって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、燃焼器５の前方を通ってその上方の熱交換器３５側へ自然と流れていき、その凸板１５３Ａ，１５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５で熱交換されて筐体１５０の上面１５０Ａの略中央に設けられた排気口１５２を介して筐体１５０の外部へ自然排出される。
【００５１】
なお、図３（ｂ）に示すように、燃焼器５の複数のバーナ１はその先端１Ａが筐体１１の平面状の燃焼面１２から極短い所定の距離だけ突出するように所定の間隔を置いて略均一に配置されている。また、筐体１１と可燃性ガス供給路１０６とは側面１１Ｂに設けられた可燃性ガス供給口１４を介して連通し、可燃性ガス供給路１０６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１内の可燃性ガス室１７に供給される。そして、可燃性ガス室１７で一時的に貯留された可燃性ガスＧは、バーナ１の内部空間を通ってその先端１Ａで噴出されて燃焼される。
【００５２】
このようにバーナ１を中空管構造とし、燃焼部１１０を熱交換部１３０の下方に配置し、自然給気を利用して燃焼部１１０の燃焼と熱交換部１３０での熱交換とを行うことで、実施の形態１の給湯器１００と比較してその全体構成を簡略化することができ、給湯器２００をさらに小型化かつ軽量化することができる。
【００５３】
［実施の形態３］
図４は、本発明による給湯器の実施の形態３の全体構成を概略的に示したものであり、図５は、図４に示す給湯器を示したものであり、図５（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図である。なお、本実施の形態３で用いる燃焼器５ａａ，５ａｂはそれぞれ、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態３の給湯器３００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００に対して、主として燃焼部２１０の構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００５５】
本実施の形態３の給湯器３００は、図４に示すように、ファン２０８を用いた強制給気型給湯器であり、この燃焼部２１０の燃焼器は少なくとも２基の燃焼器５ａａ，５ａｂから構成されている。給湯器３００は、燃焼部２１０と、燃焼部２１０の燃焼器５ａａ，５ａｂの各バーナ１ａａ，１ａｂの先端１Ａａａ，１Ａａｂから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部２３０と、熱交換部２３０の給水路２３６、熱交換器３５および給湯路２３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部２１０の燃焼器５ａａ，５ａｂと熱交換部２３０の熱交換器３５とを収容する筐体２５０とから大略構成されており、燃焼器５ａａ，５ａｂの近傍、具体的には燃焼器５ａａ，５ａｂの上方にファン２０８が取り付けられ、燃焼器５ａａ，５ａｂの下方に熱交換器３５が配置されている。また、ファン２０８の近傍、具体的には筐体２５０の上面２５０Ａにはその内部に空気Ａを吸気するための吸気口２５１が設けられ、筐体２５０の下面２５０Ｂにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口２５２が設けられている。また、熱交換器３５の複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路２３６には、水Ｗの流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）２３８が設けられ、熱交換器３５を流過して温水となった水は、給湯路２３７を通って給湯栓部６０に送られるようになっている。なお、図示するように、この燃焼部２１０の燃焼器は２基の燃焼器５ａａ，５ａｂから構成されているため、燃焼部２１０の可燃性ガス供給路２０６は筐体２５０内で２つの可燃性ガス供給路２０６ａ，２０６ｂに分岐しており、それぞれの可燃性ガス供給路２０６ａ，２０６ｂが燃焼器５ａａ，５ａｂに接続されている。
【００５６】
上記する２基の燃焼器５ａａ，５ａｂは、図５（ｂ）に示すように、筐体２５０の後板２５０Ｄおよび前板２５０Ｃにそれぞれ取り付けられていて、それぞれのバーナ１ａａ，１ａｂの先端１Ａａａ，１Ａａｂ、すなわちそれぞれのバーナ１ａａ，１ａｂが配置されている筐体１１ａａ，１１ａｂの燃焼面１２ａａ，１２ａｂが対向するように配置されており、燃焼器５ａａ，５ａｂの燃焼面１２ａａ，１２ａｂの間の空間は、可燃性ガスＧが燃焼器５ａａ，５ａｂによって燃焼されて高温となった燃焼排ガスのガス流路となっている。なお、このように燃焼部２１０の燃焼器を２基の燃焼器５ａａ，５ａｂで構成する際においても、１つのファン２０８から双方の燃焼器５ａａ，５ａｂへそれぞれの空気供給口１３ａａ，１３ａｂを介して空気Ａを供給することができる。
【００５７】
また、本実施の形態３の給湯器３００においても、筐体２５０の後板２５０Ｄおよび前板２５０Ｃの内壁に凸板２５３Ａ，２５３Ｂが設けられていて、燃焼器５ａａ，５ａｂによって燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、その凸板２５３Ａ，２５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導されるようになっている。
【００５８】
このように２基の燃焼器５ａａ，５ａｂを設けたとしても、火炎長が短いことで筐体２５０の前後方向の厚みＤ２（図４参照）を抑制することができ、さらに筐体２５０内での燃焼面積を増加させることができるとともに、筐体２５０の内壁に燃焼排ガスを熱交換器３５側へ誘導する凸板２５３Ａ，２５３Ｂを設けることで、可燃性ガスＧの燃焼後の高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させ、高温の燃焼排ガスを効率的に熱交換に用いることができ、給湯器３００の熱交換効率を効果的に高めることができる。
【００５９】
また、上記する２基の燃焼器５ａａ，５ａｂに加えてたとえば給湯器３００の筐体２５０の側面にもバーナ先端が内側を向くように燃焼器を設け、４基の燃焼器によって可燃性ガスＧを燃焼させることで、さらに燃焼面積を増加させて給湯器の単位体積当たりの燃焼量を高めることができる。
【００６０】
［実施の形態４］
図６は、本発明による給湯器の実施の形態４を示したものであり、図６（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ６−Ａ６矢視図である。なお、本実施の形態４で用いる燃焼器５ｂは、図１８に示す燃焼器５ａ'を一部改良したものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態４の給湯器４００は、図４，５に基づき説明した実施の形態３の給湯器３００に対して、主として燃焼部３１０の燃焼器５ｂの構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器３００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００６２】
本実施の形態４の給湯器４００では、図６（ｂ）に示すように、燃焼部３１０の燃焼器５ｂが反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂを有しており、それぞれの燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂにその先端１Ａｂａ，１Ａｂｂが給湯器４００の前後方向（図中の左右方向）へ向くようにして複数のバーナ１ｂａ，１ｂｂが平面的に配置されている。そして、この燃焼器５ｂが筐体３５０の前後方向の略中心に配置されることで、燃焼面１２ｂａと筐体３５０の後板３５０Ｄとの間の空間、および燃焼面１２ｂｂと筐体３５０の前板３５０Ｃとの間の空間が可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路となっている。したがって、燃焼器５ｂによって燃焼された高温の燃焼排ガスは、当該空間を流れた後、その下方の後板３５０Ｄおよび前板３５０Ｃに設けられた凸板３５３Ａ，３５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、さらにその下方の排気口３５２を介して筐体３５０の外部へ排出される。
【００６３】
ここで、上記する燃焼器５ｂの筐体１１ｂは、隔壁１５ｂａ，１５ｂｂによって３つの空間に分割されており、その中心の空間が燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａおよび燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂの双方に可燃性ガスＧを供給するための可燃性ガス室１７ｂとなっている。すなわち燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとは可燃性ガス室１７ｂを共有しており、可燃性ガス供給路３０６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１ｂに設けられた可燃性ガス供給口１７ｂを介して可燃性ガス室１７ｂへ供給され、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとの燃焼に使用される。なお、可燃性ガス室１７ｂの前後には、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂのそれぞれに空気Ａを供給するための空気室１６ｂａ，１６ｂｂが設けられており、空気供給口１３ｂａ，１３ｂｂを介して燃焼器５ｂの上方に取り付けられたファン３０８と連通されている。
【００６４】
このように燃焼部３１０の燃焼器５ｂが反対方向へ向いた２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂを備え、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとで燃焼器５ｂの筐体１１ｂの可燃性ガス室１７ｂを共有することで、たとえば図４に示すように筐体３５０内で可燃性ガス供給路３０６を分岐させる必要がなく、燃焼器５ｂの燃焼面積を確保しつつ、実施の形態３の給湯器３００と比較して可燃性ガス供給路３０６の構成を簡素化し、給湯器４００の前後方向の厚みＤ３（図６（ｂ）参照）を小さくすることができる。
【００６５】
なお、筐体３５０の前後方向へ向いた２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂに加えて、たとえば筐体３５０の左右方向へ向いた２面の燃焼面（不図示）を別途燃焼器５ｂに設けることにより、さらに燃焼面積を増加させて給湯器の単位体積当たりの燃焼量を高めることができる。
【００６６】
［実施の形態５］
図７は、本発明による給湯器の実施の形態５の全体構成を概略的に示したものであり、図８は、図７に示す給湯器の内部構成を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態５で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態５の給湯器５００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００に対して、主として燃焼部４１０と熱交換部４３０の配置が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。より具体的には、本実施の形態５の給湯器５００は、実施の形態１の給湯器１００を９０°傾けたものとほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００６８】
図７に示す給湯器５００は、ファン４０８を用いた強制給気型給湯器であり、実施の形態１の給湯器１００と同様、燃焼部４１０と、燃焼部４１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部４３０と、熱交換部４３０の給水路４３６、熱交換器３５および給湯路４３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部４１０の燃焼器５ａと熱交換部４３０の熱交換器３５とを収容する筐体４５０とから大略構成されているものの、燃焼器５ａと熱交換器３５は筐体４５０内で横方向に並べて収容されており、吸気口４５１が筐体４５０の下面４５０Ｂの燃焼器５ａ側に配置され、排気口４５２が筐体４５０の熱交換器３５側であって燃焼器５ａから離れた側面に配置されている。なお、排気口４５２は、筐体４５０の上面４５０Ａや下面４５０Ｂに形成してもよい。
【００６９】
具体的には、図８に示すように、燃焼部４１０は図中左側に配置され、熱交換部４３０は図中右側に配置され、筐体４５０内で燃焼部４１０の燃焼器５ａと熱交換部４３０の熱交換器３５とが、筐体４５０の前板４５０Ｃから後板４５０Ｄへ延びる仕切り板４５３を介して横方向に並べて収容されている。なお、仕切り板４５３と筐体４５０の上面４５０Ａとは可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスが通ることができるように所定の距離を置いて配置されている。
【００７０】
この給湯器５００の燃焼器５ａ側では、図７に示すように、筐体４５０の前板４５０Ｃから可燃性ガス流量調整手段４０７を介して可燃性ガス供給路４０６が延出し、給湯器５００の熱交換器３５側では、筐体４５０の前板４５０Ｃから給水路４３６と給湯路４３７が延出し、給水路４３６と筐体４５０と間には給水路４３６を流れる水の流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）４３８が取り付けられている。また、図８に示すように、燃焼器５ａの下方にはこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン４０８が取り付けられており、ファン４０８と燃焼器５ａの筐体１１ａの空気室１６ａとは、ファン４０８から延びる中空管４０９で接続されている。また、この実施の形態５の給湯器５００においても、筐体４５０の上板および下板の内壁には凸板４５３Ａ，４５３Ｂが設けられている。
【００７１】
したがって、可燃性ガス供給路４０６および可燃性ガス供給口１４ａを介して燃焼器５ａの筐体１１ａの可燃性ガス室１７ａへ供給され、燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、仕切り板４５３と筐体４５０の上面４５０Ａとの間を通って熱交換器３５側へ流れ、凸板４５３Ａ，４５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５によって熱交換されて燃焼器５ａと離れた位置に設けられた排気口４５２から排気される。なお、上記する仕切り板４５３の大きさを変更することで、燃焼部４１０側から熱交換部４３０側へ流れる可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスの流れを制御することができる。
【００７２】
このように、燃焼器５ａと熱交換器３５を筐体４５０内で横方向に並べて収容し、燃焼器５ａをバーナ１ａの先端１Ａａ、すなわち燃焼面１２ａが上方へ向くように配置し、さらに熱交換器３５の熱交換用チューブ３１を筐体４５０の前後方向へ積層させて配置することで、上記実施の形態１〜４と比較して、給湯器５００の上下方向の高さＨ１（図７参照）を格段に小さくことができ、給湯器５００の設置自由度をさらに高めることができる。
【００７３】
［実施の形態６］
図９は、本発明による給湯器の実施の形態６の全体構成を概略的に示したものであり、図１０は、図９に示す給湯器の内部構成を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態６で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態６の給湯器６００は、図７，８に基づき説明した実施の形態５の給湯器５００に対して、主として燃焼部５１０の構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器５００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００７５】
図９に示す給湯器６００は、実施の形態５の給湯器５００と同様、燃焼部５１０と、燃焼部５１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部５３０と、熱交換部５３０の給水路５３６、熱交換器３５および給湯路５３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部５１０の燃焼器５ａと熱交換部５３０の熱交換器３５とを収容する筐体５５０とから大略構成され、燃焼器５ａと熱交換器３５が筐体５５０内で横方向に並べて収容されており、吸気口５５１が筐体５５０の下面５５０Ｂの燃焼器５ａ側に配置され、排気口５５２が筐体５５０の上面５５０Ａの熱交換器３５側であって燃焼器５ａから離れた位置に配置されている。なお、排気口５５２は、筐体５５０の下面５５０Ｂや側面に形成してもよい。また、燃焼器５ａの下方にはこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン５０８が取り付けられている（図１０参照）。
【００７６】
ここで、給湯器６００においては、実施の形態５の給湯器５００と同様に、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１が前後方向に積層されており、筐体５５０の前板５５０Ｃから給水路５３６と給湯路５３７が延出し、給水路５３６と筐体５５０との間には給水路５３６を流れる水の流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）５３８が取り付けられている。一方で、可燃性ガス供給路５０６は、筐体５５０の側面（図１０中左側）から延出し、可燃性ガス供給路５０６と筐体５５０との間には可燃性ガス流量調整手段５０７が取り付けられている。
【００７７】
また、筐体５５０の内部には、図１０に示すように、燃焼器５ａと熱交換器３５との間に設けられた仕切り板５５３に加えて、筐体５５０の上板および下板の内壁に凸板５５３Ａ，５５３Ｂが設けられている。
【００７８】
したがって、可燃性ガス供給路５０６および可燃性ガス供給口１４ａを介して燃焼器５ａの筐体１１ａの可燃性ガス室１７ａへ供給され、燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、仕切り板５５３と筐体５５０の上面５５０Ａとの間を通って熱交換部５３０側へ流れ、凸板５５３Ａ，５５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１を流れる水Ｗと熱交換されて筐体５５０の上方に設けられた排気口５５２から排気される。
【００７９】
［一般に使用可能な給湯器の検証とその外形寸法の解析結果］
本発明者等は、一般に使用可能な給湯器（実施例）を設計し、その給湯器で使用される燃焼器や熱交換器、および給湯器全体の外形寸法を解析した。なお、本実施例では、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水について２０℃から４５℃までの２５℃昇温可能な給湯器を一般に使用可能な給湯器として設計した。
【００８０】
なお、本実施例の給湯器で使用した燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８１】
まず、本発明者等は、本実施例の給湯器１０００で使用可能な燃焼器５ａＡを設計した。ここで、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させるために必要な熱量（出力）は１５００ｋｃａｌ／ｈ、すなわち約１７４０Ｗ（約６２８５ｋＪ／ｈ）である。それに対して、流量が２．７８Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の都市ガスと、流量が４４．６Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の空気とを空気比が１．５となるように混合した場合、本実施例の燃焼器５ａＡの個々のバーナは７Ｗの熱量を出力することができることから、本実施例で使用する燃焼器５ａＡでは２８９本のバーナを用いた。なお、２８９本のバーナを使用することによって２８９×７＝２０２３Ｗの熱量を出力可能である。
【００８２】
そして、上記する２８９本のバーナを燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡに略均一に配置した。
【００８３】
図１１は、実施例の給湯器１０００で用いた燃焼器５ａＡの全体構成を概略的に示したものである。図示するように、前記燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡは、燃焼器５ａＡの上下方向の略中央であってその左右方向の僅かながら右寄りに設け、その燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向にそれぞれ１７本のバーナを配列した。
【００８４】
なお、本実施例で使用する燃焼器５ａＡのバーナは、バーナ内径が約０．７ｍｍ、バーナ外径が約１．０ｍｍであって、バーナ同士を３．０ｍｍ以上離間して配置することが好ましい。したがって、上記するように燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向にそれぞれ１７本のバーナを配列したことで、その燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向の寸法は約８０ｍｍであった。
【００８５】
また、図１８に基づき説明したように、本実施例で使用する燃焼器５ａＡのバーナでマイクロフレームを形成するために燃焼器５ａＡの筐体の内部には所定の容積を有する空気室や可燃性ガス室が設けられている。そのため、燃焼器５ａＡ全体の正面視寸法は、上下方向および左右方向でそれぞれ約１５０ｍｍであり（図１２（ａ）参照）、さらに、燃焼器５ａＡの前記空気室や可燃性ガス室の前後方向の寸法がそれぞれ約１０ｍｍであることから、燃焼器５ａＡの前後方向の寸法は約２０ｍｍであった（図１２（ｂ）参照）。なお、燃焼器５ａＡには、その一側面に前記空気室に空気を供給するための空気供給口が設けられ、他の側面に前記可燃性ガス室に可燃性ガスを供給するための可燃性ガス供給口が設けられている。
【００８６】
次に、本発明者等は、本実施例の給湯器１０００で使用可能な熱交換器３５Ａを設計した。ここで、上記するように、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させるために必要な熱量（出力）は約１７４０Ｗであることから、３０００Ｗ程度の熱交換を行うことができる熱交換器３５Ａを設計した。
【００８７】
図１３は、実施例の給湯器１０００で用いた熱交換器３５Ａを示したものであり、図１３（ａ）はその正面図、図１３（ｂ）はその側面図を示したものである。図示する熱交換器３５Ａでは、左右方向の厚さが約０．５ｍｍ、上下方向の高さが約８０ｍｍ、前後方向の幅が約１０ｍｍの熱交換用チューブを１．２ｍｍ間隔で積層して熱交換器３５Ａを設計した。したがって、熱交換器３５Ａ全体の寸法は、左右方向で約１００ｍｍ、上下方向で約８０ｍｍ、前後方向で約１０ｍｍであった。また、熱交換器３５Ａの給水路と給湯路の中心間の間隔は約７０ｍｍであった。
【００８８】
なお、本発明者等は、上記する熱交換器３５Ａが水道水圧程度の水を流過させることができることを確認している。
【００８９】
また、燃焼器に空気を供給するためのブロアファンとしては、風量（約０．２５〜１．８ｍ２／ｍｉｎ）に応じてフレームサイズが約７５〜１６０ｍｍ、厚みが約３０〜４０ｍｍ等の寸法からなるものが存在する。そのうち、本実施例では、上記するような流量が４４．６Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の空気を燃焼器５ａＡに供給することができるパルスセンサ付きブロアファン（山洋電気製 San Ace B76）を使用した（図１４（ａ）参照）。なお、このブロアファンのフレームサイズ（上下方向の寸法に相当）は７６ｍｍ（図１４（ｂ）参照）、厚み（前後方向の寸法に相当）は３０ｍｍ（図１４（ｃ）参照）であった。
【００９０】
本発明者等は、主として上記する燃焼器５ａＡと熱交換器３５Ａとファンを筐体内に配置して本実施例の給湯器１０００を設計した。ここで、本実施例の給湯器１０００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００を基本構成とし、その実施の形態１の給湯器１００に対して主としてファンの配置を変更したものである。
【００９１】
図１５は、実施例の給湯器１０００を示したものであり、図１５（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ１５−Ａ１５矢視図である。
【００９２】
図１５（ａ）に示すように、燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡが前方を向くようにして給湯器１０００の筐体内の上方に燃焼器５ａＡを配置し、その下方に熱交換器３５Ａとファンを左右に並べて配置した。ここで、熱交換器３５Ａは、その熱交換用チューブが給湯器１０００の筐体の左右方向に積層されるように配置した。また、ファンと燃焼器５ａＡとの空気供給口は別途のアタッチメントで接続した。なお、実施の形態１の給湯器１００に対してファンの配置を燃焼器５ａＡの下方に変更した場合であっても、ファンが燃焼器５ａＡの近傍に配置されていれば燃焼器５ａＡの各バーナに効率的に空気を供給することができる。
【００９３】
また、熱交換器３５Ａの下方に燃焼排ガスやドレイン水を外部に排出するための排気口を配置し、前記ファンの近傍に空気の吸気口（不図示）を配置し、燃焼器５ａＡへ接続された可燃性ガス供給路の上流側に可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段（不図示）を配置した。
【００９４】
燃焼器５ａＡと熱交換器３５Ａとファンを図１５（ａ）に示すように配置した結果、給湯器１０００全体の正面視寸法は、給湯器１０００の筐体内部に配置する断熱材の厚みを考慮して、左右方向で約２００ｍｍ、上下方向で約２５０ｍｍであった。
【００９５】
また、図１２（ｂ）に示すように燃焼器５ａＡの筐体の前後方向の寸法は約２０ｍｍであるものの、燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡからバーナ先端の突出量が３．０ｍｍ以上、より好ましくは６．０ｍｍであること、バーナで形成されるマイクロフレームの大きさの出力に応じた変動等を考慮して、図１５（ｂ）に示すように、給湯器１０００の内部空間の前後方向の寸法は約４０ｍｍとした。すなわち、給湯器１０００の前後方向の寸法は、この４０ｍｍに対して断熱材等の厚みを付加した寸法となる。
【００９６】
なお、実施例の給湯器１０００においても、熱交換器３５Ａによる熱交換効率を高めるために、実施の形態１の給湯器１００と同様、給湯器１０００の筐体の後板および前板の内壁に凸板を設け、燃焼器５ａＡによって燃焼されて高温となった燃焼後の燃焼排ガスが、凸板によって熱交換器３５Ａの熱交換用チューブ側へ誘導され、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５Ａを流れる水とが対向する方向へ流過する構成とした。
【００９７】
この実施例の給湯器１０００によれば、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させることができ、従来一般に使用される給湯器と比較して小型でありながら、同等の熱交換効率を維持することができることが確認された。
【００９８】
以上のように、本発明の給湯器によれば、バーナやバーナを構成する内筒を細径管で形成し、可燃性ガス供給路に設けられた可燃性ガス流量調整手段を用いて可燃性ガス供給路を流れる可燃性ガスの流量を調整し、各バーナの先端から噴出される可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）やレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるように調整することで、当該バーナ先端に輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成し得る小型の燃焼器と、断面扁平な複数の熱交換用チューブで形成される小型の熱交換器を給湯器に適正に配置することで、給湯器全体を格段に小型化し、その即湯性や設置自由度を効果的に高めることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ…バーナ
１Ａ，１Ａａ，１Ａａａ，１Ａａｂ，１Ａｂａ，１Ａｂｂ…バーナ先端
２ａ…バーナの内筒
３ａ…バーナの外筒
５，５ａ，５ａａ，５ａｂ，５ｂ…燃焼器
６，１０６，２０６，２０６ａ，２０６ｂ，３０６，４０６，５０６…可燃性ガス供給路
７，１０７，２０７，３０７，４０７，５０７…可燃性ガス流量調整手段
８，２０８，３０８，４０８，５０８…ファン
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０…燃焼部
１１，１１ａ，１１ａａ，１１ａｂ，１１ｂ…燃焼器の筐体
１２，１２ａ，１２ａａ，１２ａｂ，１２ｂａ，１２ｂｂ…燃焼器の燃焼面
１３ａ，１３ａａ，１３ａｂ，１３ｂａ，１３ｂｂ…空気供給口
１４，１４ａ，１４ｂ…可燃性ガス供給口
１５ａ，１５ｂａ，１５ｂｂ…隔壁
１６ａ，１６ｂａ，１６ｂｂ…空気室
１７，１７ａ，１７ｂ…可燃性ガス室
２０…点火装置
３０，１３０，２３０，３３０，４３０，５３０…熱交換部
３１…熱交換用チューブ
３１Ｂ…ガス流路
３５…熱交換器
３６，１３６，２３６，３３６，４３６，５３６…給水路
３７，１３７，２３７，３３７，４３７，５３７…給湯路
３８，１３８，２３８，３３８，４３８，５３８…水流量調整手段（水電磁弁）
４０…ポンプ装置
５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０…筐体
５０Ａ，１５０Ａ，２５０Ａ，３５０Ａ，４５０Ａ，５５０Ａ…筐体の上面
５０Ｂ，１５０Ｂ，２５０Ｂ，３５０Ｂ，４５０Ｂ，５５０Ｂ…筐体の下面
５０Ｃ，１５０Ｃ，２５０Ｃ，３５０Ｃ，４５０Ｃ，５５０Ｃ…筐体の前板
５０Ｄ，１５０Ｄ，２５０Ｄ，３５０Ｄ，４５０Ｄ，５５０Ｄ…筐体の後板
５１，１５１，２５１，３５１，４５１，５５１…吸気口
５２，１５２，２５２，３５２，４５２，５５２…排気口
５３Ａ，５３Ｂ，１５３Ａ，１５３Ｂ，２５３Ａ，２５３Ｂ，３５３Ａ，３５３Ｂ，４５３Ａ，４５３Ｂ，５５３Ａ，５５３Ｂ…凸板
４５３，５５３…仕切り板
６０…給湯栓部
１００，２００，３００，４００，５００，６００，１０００…給湯器
【技術分野】
【０００１】
本発明は給湯器に関し、特に、小型で設置自由度の高い給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ガス等を燃料とするバーナと熱交換器を備え、熱交換器においてバーナの燃焼に伴う高温の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行って温水とし、その温水を給湯栓から出湯して使用できるようにした給湯器が知られている。従来の給湯器は、給湯器で温められた温水からの放熱量を少なくして温水の温度低下を抑制するように設計され、台所や浴室といった温水使用箇所で温水が使用されている。
【０００３】
近年、温水を給湯栓部へ給湯するための配管などに使用される断熱材の技術開発によって、上記するような給湯器で温められた温水からの放熱が格段に抑制されるようなってきた。そこで、その給湯器は建物の外側、または台所や浴室といった温水使用箇所近くに配置され、給湯器から給湯栓部までの配管を上記するような断熱材で覆い、当該給湯器で建物内部の全ての給湯を行うことで、給湯器の使用利便性向上とその建物の給湯システムの効率化が行われている。
【０００４】
しかしながら、上記するような建物の外側、または台所や浴室といった温水使用箇所近くに配置した給湯器で建物内の全ての給湯を行う場合には、たとえばトイレの温水便座や洗面台などといった温水の使用量や使用頻度の少ない場所においても、給湯するための配管を断熱材で覆ったり、断熱性に優れた配管を使用したりする施工が多くなり、施工が複雑になるばかりでなく、配管設置コストの高騰に繋がる可能性がある。そこで、そのような使用量や使用頻度の少ない場所においては、従来の給湯器を用いることなく、建物内外部のスペースを有効活用しつつ、簡単に設置できる、すなわち設置自由度が高い小型の給湯器を用いて効率的に給湯することが望まれている。
【０００５】
上記するような問題に対し、給湯器の小型化を目的とした従来技術として、特許文献１には、平面燃焼方式等の燃焼用空気強制給気式ガスバーナを下向きに設置し、熱交換器の吸熱フィンブロックを構成する各フィン板を顕熱回収域のフィンブロックと潜熱回収域のフィンブロックとに跨がる１枚の継目の無い部材で製作し、火炎が下向きに形成された燃焼域に顕熱回収域を配置すると共に燃焼域の下流の燃焼排ガス通過域に潜熱回収域を配置した給湯器が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されている給湯器によれば、ガス燃焼によって発生する顕熱及び潜熱を１基の熱交換器で回収でき、負荷に伴い火炎長が変化する燃焼において燃焼域を小さくして潜熱回収型の給湯器をある程度まで小型化することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来の給湯器においては、当該給湯器を構成する熱交換器の熱交換効率を高めるためにフィン板を設ける必要があり、熱交換器を更に小型化することが困難である。また、給湯器を構成するバーナにおいては、その火力に応じて火炎長が変化するため、火炎長が大きい場合を考慮するとバーナと熱交換器との距離を狭めることができず、給湯器全体の体格を大きくせざるを得ないといった課題がある。
【０００８】
一方で、たとえば熱交換器のみの小型化を目的としたフィンレス構造の熱交換器の従来技術として、特許文献２には、断面扁平な中空管からなる複数の熱交換用チューブを並列に配置し、隣接する熱交換チューブの間を被熱交換媒体の流路とした熱交換器が開示されている。
【０００９】
また、バーナのみに着目すれば、火炎長が小さくかつ火炎長の変化の少ないバーナの従来技術として、特許文献３には、極めて小さい管状のバーナを使用し、バーナ先端から噴出される可燃性ガスのフルード数とレイノルズ数を所定の範囲内となるように調整して、バーナ先端で輝炎を含まない半球状の微小火炎（マイクロフレーム）を形成し得るバーナが開示されている。
【００１０】
図１６は、上記する特許文献２に開示されている従来の熱交換器３５'の一例を示したものである。その詳細な構成については特許文献２に開示されているが、熱交換器３５'の基本構成としては、金属材料によって中央部の断面が扁平な中空管として形成されて並列に配置された複数の熱交換用チューブ３１'を有し、複数の熱交換用チューブ３１'内に流れる熱交換媒体と複数の熱交換用チューブ３１'外を流れる被熱交換媒体との熱交換によって熱交換媒体を冷却または加熱する熱交換器である。この複数の熱交換用チューブ３１'は、端部またはこの端部の近傍に中央部より断面の厚みが大きな拡幅部３４'が形成されており、隣接する熱交換用チューブ３１'の扁平面３１Ａ'の間に被熱交換媒体の流路３１Ｂ'が形成されるように複数の熱交換用チューブ３１'を拡幅部３４'で接合して構成されている。なお、複数の熱交換用チューブ３１'の端部には一対のヘッダー３２'，３３'が取り付けられ、このヘッダー３２'，３３'にはそれぞれヘッダー３２'，３３'に熱交換媒体を流入および流出させるための接続路３２Ａ'，３３Ａ'が設けられている。
【００１１】
上記する従来の熱交換器３５'によれば、複数の断面扁平な熱交換用チューブ３１'をその扁平面３１Ａ'が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置することで、隣接する熱交換用チューブ３１'の間を流れる被熱交換媒体と熱交換用チューブ３１'との接触面積を大きくすることができ、熱交換用チューブ３１'内を流過する熱交換媒体との熱交換効率を格段に向上させることができる。これにより、熱交換用チューブ３１'の大きさを小さくしつつ、たとえば熱交換効率を高めるためのフィン板などを排除することができ、熱交換器３５'を格段に小型化かつ軽量化することができる。
【００１２】
また、図１７および図１８は、上記する特許文献３に開示されている従来の燃焼器５'，５ａ'の一例をそれぞれ示したものである。その詳細な構成については特許文献３に開示されているが、図１７に示す熱交換器５'の基本構成としては、輝炎を含まない半球状の微小火炎であるマイクロフレームをバーナ先端１Ａ'に形成するバーナ１'と、この複数のバーナ１'をその燃焼面１２'で支持する筐体１１'とから構成されている（図１７（ａ）参照）。また、筐体１１'の側面１１Ｂ'には可燃性ガス供給口１４'が設けられ、その内部には可燃性ガス供給口１４'から供給された可燃性ガスを一時的に貯留する可燃性ガス室１７'が設けられている（図１７（ｂ）参照）。
【００１３】
また、図１８に示す燃焼器５ａ'の基本構成としては、上記する従来の燃焼器５'の構成に加えて、バーナ１ａ'は内筒２a'と外筒３ａ'を有する二重管構造を有し、筐体１１ａ'の側面１１Ａａ'には空気供給口１３ａ'が設けられ（図１８（ａ）参照）、その内部には空気供給口１３ａ'から供給された空気を一時的に貯留する空気室１６ａ'が設けられている。なお、空気室１６ａ'と可燃性ガス室１７ａ'とは燃焼面１２ａ'と平行に設けられた隔壁１５ａ'によって分離されており、外筒３ａ'の下端３Ａａ'は空気室１６ａ'まで延設され、内筒２ａ'の下端２Ａａ'は隔壁１５ａ'を貫通して可燃性ガス室１７ａ'まで延設されている（図１８（ｂ）参照）。
【００１４】
上記する従来の燃焼器５'，５ａ'によれば、燃焼器５'，５ａ'の各バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'から噴出される可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるように調整することで、たとえば内径１ｍｍ程度の管状バーナ１'，１ａ'の先端１Ａ'，１Ａａ'に輝炎を含まない数ｍｍ程度の半球状の微小火炎（マイクロフレーム）を形成することができる。このようなマイクロフレームは、可燃性ガスを細径管から少しずつ噴出して消炎ぎりぎりまで火炎を小さくした際に形成される球状の微小火炎であることから、蝋燭の炎に比較してゆらぎが少なく、発生熱量の時間変動が非常に小さいといった特徴を有している。また、半球状の火炎であることから、通常の火炎（層流火炎）と比較して発熱密度の高い火炎を形成することができるといった特徴も有している。さらに、微小火炎であることから、重力場すなわちバーナ１'，１ａ'の向きに関わらずバーナ先端１Ａ'，１Ａａ'に半球状の火炎を形成することができるといった特徴を有していることが知られている。すなわち、上記する燃焼器５'，５ａ'によれば、発生熱量の時間変動が非常に小さく、発熱密度の高い数ｍｍ程度の微小火炎を各バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'に形成することができるとともに、各バーナ１'，１ａ'の向きを任意に設定することができる。
【００１５】
なお、バーナ先端１Ａ'，１Ａａ'にマイクロフレームを形成し得る可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）としては、可燃性ガスの噴出速度をＵ（ｍ／ｓｅｃ）、バーナの内径をＬ（ｍ）、重力加速度をｇ（ｍ／ｓｅｃ２）、動粘性係数をυ（ｍ２／ｓｅｃ）としたときに、Ｆｒ＝Ｕ（Ｌｇ）−１/２＞１かつＲｅ＝ＵＬυ−１＜１００であることも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−１８１３８３号公報
【特許文献２】特開２００８−３９３２２号公報
【特許文献３】特開２００９−１９２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献２には、主としてコンピュータや家電機器などで用いられる熱交換器において、その小型化と熱交換効率の向上を目的とした熱交換器に関する構成のみが開示されており、極めて高温の燃焼排ガスを用いて熱交換器内部を流れる水との間で熱交換を行い、その熱交換器を流れる水を温水として使用する給湯器に当該熱交換器を適用する場合に、バーナ等の他の構成要素との関係における適正な構成や配置については一切開示されていない。
【００１８】
また、特許文献３に開示されているバーナにおいても、熱交換器と組み合わせた給湯器に関する構成については開示されておらず、熱交換器等の他の構成要素との関係において、火炎長が短く、発熱密度が高く、重力場すなわちバーナの向きに関わらずバーナ先端に半球状の火炎を形成し得るといったマイクロフレームに特有の特徴を効果的に発揮し得るバーナの給湯器における適正な構成や配置については一切開示されていない。
【００１９】
本発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、給湯器において大きな領域を占めるバーナと熱交換器について、上記する図１６〜図１８に基づいて説明したそれぞれ小型化と軽量化を実現し得るバーナと熱交換器を適用し、バーナと熱交換器の給湯器に対する適正な構成および配置を構築して、給湯器全体を小型化し、即湯性に優れ、設置自由度の高い給湯器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成すべく、本発明の給湯器は、複数のバーナを備えた燃焼器と、該燃焼器の複数のバーナの各々に供給される可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段と、前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行う熱交換器と、を具備する給湯器であって、前記燃焼器は、各バーナ先端で輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、前記可燃性ガス流量調整手段によって各バーナに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端からの噴出速度が調整された可燃性ガスを燃焼させる燃焼器であり、前記熱交換器は、断面扁平の複数の熱交換用チューブを有し、該複数の熱交換用チューブがその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブの間が前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路とされている熱交換器であることを特徴とすることを特徴とする。
【００２１】
既述したように、上記する燃焼器によれば、各バーナ先端にマイクロフレームを形成することができ、各バーナの向きを任意に設定することができるため、火炎長を短くして燃焼器を小型化しながら、燃焼器のバーナの向きを任意に選択して設置することができる。また、上記する熱交換器によれば、フィン板などを排除して熱交換器を格段に小型化かつ軽量化することができる。
【００２２】
したがって、上記する態様によれば、小型かつ軽量な熱交換器に対して、すすなどの有害物質の排出を抑制し、発熱密度が高く、火炎長の変化の少ない微小火炎（マイクロフレーム）を形成可能な燃焼器を適用することで、給湯器全体の体格を小型化することができるとともに、燃焼器におけるバーナの向きを任意に選択することができるため、上記する小型の熱交換器の配置に合わせて燃焼器を配置することができ、給湯器を所望の形状に形成することができ、その設置自由度を効果的に高めることができる。
【００２３】
また、本発明の給湯器の好ましい態様では、前記給湯器は、少なくとも前記燃焼器と前記熱交換器とを収容すると共に、その内部に空気を吸気するための吸気口とその内部から少なくとも燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口とを備えた筐体を備えることを特徴とする。また、前記燃焼器の近傍には、該燃焼器の各バーナに空気を供給するためのファンが設けられているとともに、前記燃焼器は前記熱交換器の上方に配置され、前記吸気口は前記ファンの近傍に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも下方に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
上記する態様によれば、ファンを用いた強制給気型給湯器において、燃焼器によって燃焼され、熱交換器の熱交換用チューブの間を通って熱交換された燃焼排ガスが燃焼器よりも下方に設けられた排気口から排気される。また、燃焼排ガス中で飽和湿度を超える水蒸気が熱交換用チューブの表面で結露した凝縮水（ドレン）も排気口を介して筐体の外部へ排出されるため、燃焼排ガスと凝縮水の流れる方向を一致させて、凝縮水を効率的に排気口から排出することができ、熱交換器における熱交換特性の低下を効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、本発明の給湯器の別の好ましい態様では、前記燃焼器は前記熱交換器の下方に配置され、前記吸気口は前記燃焼器よりも下方に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも上方に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
上記する態様によれば、上記するようなファンなどを使用しなくても、筐体内への空気の吸気と筐体からの燃焼排ガスの排気とを自然対流を利用して行うことができるため（自然給気型給湯器）、給湯器の部品点数を削減して給湯器を格段に小型化することができる。
【００２７】
また、本発明の給湯器の別の好ましい態様では、前記燃焼器と前記熱交換器は前記筐体内で横方向に並べて収容されており、前記吸気口は前記筐体の燃焼器側に配置され、前記排気口は前記筐体の熱交換器側であって前記燃焼器から離れた位置に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
この形態によれば、燃焼器と熱交換器を筐体内で横方向に並べて配置することで、たとえば縦方向に並べて配置する場合と比較して給湯器の上下方向の大きさを抑制することができ、給湯器の設置自由度をさらに高めることができる。
【００２９】
ここで、前記複数のバーナは、前記燃焼器の平面からなる燃焼面に所定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする。また、前記燃焼部は少なくとも２基の燃焼器を備えており、この２基の燃焼器はそれぞれの燃焼面が対向するように配置されていることを特徴とする。
【００３０】
このように燃焼部に前記２基の燃焼器を設けることで、可燃性ガスの燃焼面積を増加させ、燃焼部の加熱量を効果的に大きくすることができるとともに、２基の燃焼器をそれぞれの燃焼面が対向するように配置することで、その燃焼器のバーナ間に燃焼後の燃焼排ガスのガス流路を形成することができ、たとえば高温の燃焼排ガスと筐体との接触を抑制して燃焼排ガスの外部放熱を抑制することでき、燃焼器における熱損失を効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、前記燃焼部の前記燃焼器には反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面が設けられていることを特徴とする。
【００３２】
このように燃焼部の燃焼器に反対方向へ向いた前記２面の燃焼面を設けることで、燃焼器１基に対する燃焼面積を効率的に増加させることができる。また、２基の燃焼器を設ける場合と比較して燃焼器の大きさを小型化することができ、給湯器全体を効果的に小型化することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上の説明から理解できるように、本発明の給湯器によれば、マイクロフレームを形成可能なバーナを有する燃焼器と伝熱面積の大きな熱交換用チューブを有する熱交換器を用いることで、建物内外部のスペースを有効活用でき、小型であって、即湯性に優れ、設置自由度の高い給湯器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による給湯器の実施の形態１の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図２】図１に示す給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図。
【図３】本発明による給湯器の実施の形態２を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ３−Ａ３矢視図。
【図４】本発明による給湯器の実施の形態３の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図５】図４に示す給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図。
【図６】本発明による給湯器の実施の形態４を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ６−Ａ６矢視図。
【図７】本発明による給湯器の実施の形態５の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図８】図７に示す給湯器の内部構成を概略的に示す縦断面図。
【図９】本発明による給湯器の実施の形態６の全体構成を概略的に示す全体斜視図。
【図１０】図９に示す給湯器の内部構成を概略的に示す縦断面図。
【図１１】実施例の給湯器で用いた燃焼器の全体構成を概略的に示す斜視図。
【図１２】図１１に示す燃焼器の寸法を説明する図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図。
【図１３】実施例の給湯器で用いた熱交換器を示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図。
【図１４】実施例の給湯器で用いたブロアファンを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図。
【図１５】実施例の給湯器を示す図であり、（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、（ｂ）は図１５（ａ）のＡ１５−Ａ１５矢視図。
【図１６】従来の熱交換器の一例を分解して示した分解斜視図。
【図１７】従来の燃焼器の一例を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す全体斜視図、（ｂ）は図１７（ａ）のＡ１７−Ａ１７矢視図。
【図１８】従来の燃焼器の他例を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す全体斜視図、（ｂ）は図１８（ａ）のＡ１８−Ａ１８矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に基づき説明する。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は本発明による給湯器の実施の形態１の全体構成を概略的に示したものであり、図２は図１に示す給湯器を示したものであり、図２（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ２−Ａ２矢視図である。なお、本実施の形態１で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１に示す給湯器１００は、複数のバーナ１ａを備えた燃焼器５ａと、燃焼器５ａに接続され、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａの各々に可燃性ガスＧを供給するための可燃性ガス供給路６と、可燃性ガス供給路６を流れる可燃性ガスＧの流量を調整する可燃性ガス流量調整手段（ガス電磁弁）７とを備えた燃焼部１０と、燃焼部１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、複数の熱交換用チューブ３１を有する熱交換器３５と、熱交換器３５に接続され、熱交換器３５の複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路３６と、複数の熱交換用チューブ３１の各々から温水を給湯栓部６０へ給湯するための給湯路３７とを備えた熱交換部３０と、熱交換部３０の給水路３６、熱交換器３５および給湯路３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部１０の燃焼器５ａと熱交換部３０の熱交換器３５とを収容する筐体５０とから大略構成されている。ここで、筐体５０の上面５０Ａにはその内部に空気を吸気するための吸気口５１が設けられ、筐体５０の下面５０Ｂにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口５２が設けられている。
【００３８】
また、複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路３６には、水Ｗの流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）３８が設けられており、燃焼部１０には、燃焼器５ａの近傍、具体的には燃焼器５ａの上方にこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン８が取り付けられている。なお、吸気口５１は、ファン８の近傍であれば、たとえば筐体５０の前面５０Ｃや側面等に設けることができる。また、筐体５０の前板５０Ｃに燃焼器５ａの火力を調整するための火力調整手段（不図示）を設けてもよい。また、点火装置２０とポンプ装置４０は一般の給湯器などで使用される適宜のものを適用することができると共に、筐体５０は適宜の材料で構成することができる。また、給水路３６を流れる水が十分な水圧を有していれば、ポンプ装置４０を用いなくてもよい。
【００３９】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、燃焼器５ａは熱交換器３５の上方で、そのバーナ先端１Ａａが前方を向くように筐体５０の後板５０Ｄに取り付けられており、熱交換器３５は、複数の熱交換用チューブ３１が筐体５０の左右方向へ積層するように筐体５０の前後方向の略中心に配置されている。また、筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの内壁には凸板５３Ａ，５３Ｂが設けられている。したがって、燃焼部１０の燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼後の燃焼排ガスは、燃焼器５ａの前方を通り、その凸板５３Ａ，５３Ｂによって燃焼器５ａの下方に配置された熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、その後熱交換用チューブ３１同士の間を通って筐体５０の下面５０Ｂに設けられた排気口５２を介して筐体５０の外部へ排出される。
【００４０】
なお、図２（ｂ）に示すように、燃焼器５ａの複数のバーナ１ａは、その先端１Ａａが筐体１１ａの平面状の燃焼面１２ａから極短い所定の距離だけ突出するように所定の間隔を置いて略均一に配置されている。また、筐体１１ａとファン８とは側面１１Ａａに設けられた空気供給口１３ａを介して連通し、ファン８から供給された空気Ａは筐体１１ａ内の空気室１６ａに供給される。また、筐体１１ａと可燃性ガス供給路６とは側面１１Ｂａに設けられた可燃性ガス供給口１４ａを介して連通し、可燃性ガス供給路６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１ａ内の可燃性ガス室１７ａに供給される。なお、空気室１６ａと可燃性ガス室１７ａとは隔壁１５ａによって分離されている。そして、可燃性ガス室１７ａで一時的に貯留された可燃性ガスＧは、内筒２ａの内部空間を通ってバーナ１ａの先端１Ａａで噴出されて燃焼され、空気室１６ａで一時的に貯留された空気Ａは、内筒２aと外筒３ａとの間の空間を通ってバーナ１ａの先端１Ａａで噴出されるようになっている。
【００４１】
また、上記するポンプ装置４０の駆動によって給水路３６を通って供給される水Ｗは、水流量調整手段３８によってその流量が調整されて各熱交換用チューブ３１へ供給され、熱交換用チューブ３１を流過する間に隣接する熱交換用チューブ３１の間のガス流路３１Ｂを流れる高温の燃焼排ガスと熱交換されて温水となり、給湯路３７へ排出されて給湯栓部６０で使用される。
【００４２】
このように、バーナ１ａ、特にバーナ１ａを構成する内筒２を細径管で形成し、可燃性ガス供給路６に設けられた可燃性ガス流量調整手段７を用いて可燃性ガス供給路６を流れる可燃性ガスＧの流量を調整し、各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出される可燃性ガスＧのフルード数（Ｆｒ）とレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるようにその噴出速度を調整することで、輝炎を含まない半球状の微小拡散火炎を用いて可燃性ガスＧを燃焼させることができるため、燃焼器５ａと燃焼器５ａの周囲の構成要素（たとえば熱交換器３５や筐体５０の内壁）との距離を格段に縮めることができる。また、断面扁平な複数の熱交換用チューブ３１を積層して熱交換器３５を形成したことで、熱交換効率を高めるためのフィン板等が不要となり、熱交換器３５自体も小型化されており、給湯器１００全体の体格を格段に小型化かつ軽量化することができる。特に、本実施の形態１においては、燃焼器５ａの燃焼面１２ａが前方に向いて配置され、その下方に設置された熱交換器３５の熱交換用チューブ３１が筐体５０の左右方向へ積層されて配置されたことによって、前後方向の厚みＤ１（図１参照）が極めて小さい給湯器１００となっている。なお、本実施の形態１における燃焼器５ａの燃焼面１２ａを上方もしくは下方に向けて配置し、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１の水の流れ方向が前後方向となるように配置することで、上下方向の厚みが極めて小さい燃焼器を形成することもできる。
【００４３】
また、この給湯器１００では、燃焼部１０の燃焼器５ａで燃焼された燃焼排ガスは、熱交換器３５の隣接する熱交換用チューブ３１の間のガス流路３１Ｂを下方に向かって流れていくため、たとえば燃焼排ガス中で飽和湿度を超える水蒸気が熱交換用チューブ３１の表面で結露した場合にも、その燃焼排ガスの流れ方向と凝縮水（ドレン）の流れる方向を一致されることができ、凝縮水を筐体５０の下方の排気口５２の方向へ誘導することができる。したがって、凝縮水が発生する場合にも当該凝縮水を効率的に筐体５０の外部へ排出することができ、熱交換器３５における熱交換特性の低下を抑制することができる。さらに、凝縮水の熱交換用チューブ３１での滞留時間を短縮することができ、熱交換用チューブ３１の酸化を効果的に抑制することもできる。
【００４４】
なお、本実施の形態１の給湯器１００においては、燃焼器５ａによって燃焼された高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とで効率的に熱交換を行うために、筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの内壁に凸板５３Ａ，５３Ｂを設け、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させる形態を適用しているが、たとえば筐体５０の後板５０Ｄおよび前板５０Ｃの間隔を熱交換器３５の前後方向の大きさと同等とするなど、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させて所望の熱交換効率を実現することができれば、上記するような凸板５３Ａ，５３Ｂに代えてその他の構成を適用してもよい。
【００４５】
なお、給湯器１００に用いる燃焼器５ａや熱交換器３５の基数は加熱量や使用される水量に応じて適宜変更することができ、たとえば燃焼器５ａを左右方向や上下方向に複数並べて配置することができる。さらに、本実施の形態１の給湯器１００を所望の角度だけ傾けて使用することができ、たとえば筐体５０の後板５０Ｄが下方に向くように倒して配置し、燃焼器５ａと熱交換器３５を横方向に並べて使用することもできる。
【００４６】
なお、本実施の形態１の給湯器１００で使用する燃焼器５ａの大きさとしては、上下方向が約１５０ｍｍ、左右方向が約１５０ｍｍ、前後方向が約２０ｍｍであり、熱交換器３５の大きさとしては、上下方向が約８０ｍｍ、左右方向が約１００ｍｍ、前後方向が約１０ｍｍであり、さらに、ファン８の大きさとしては、上下方向（フレームサイズ）が約７５〜１６０ｍｍ、前後方向が約３０〜４０ｍｍであることから、給湯器１００全体の大きさとしては、上下方向が約３０５〜３９０ｍｍ、左右方向が約１５０ｍｍ、前後方向が約４０ｍｍとなり、従来の給湯器と比較して相対的に小型となる。
【００４７】
［実施の形態２］
図３は、本発明による給湯器の実施の形態２を示したものであり、図３（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ３−Ａ３矢視図である。なお、本実施の形態２で用いる燃焼器５は、図１７に示す燃焼器５'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施の形態２の給湯器２００は空気の自然対流を利用した自然給気型給湯器であり、図１，２に基づき説明した実施の形態１の強制給気型給湯器１００に対して、主として燃焼部１１０の構成と燃焼部１１０と熱交換部１３０の配置が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００４９】
図３（ａ）に示す給湯器２００は、燃焼部１１０と、燃焼部１１０の燃焼器５の各バーナ１の先端１Ａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部１３０と、熱交換部１３０の給水路１３６、熱交換器３５および給湯路１３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部１１０の燃焼器５と熱交換部１３０の熱交換器３５とを収容する筐体１５０とから大略構成されており、燃焼器５は熱交換器３５の下方に配置されている。また、筐体１５０の下面１５０Ｂにはその内部に空気を吸気するための吸気口１５１が設けられ、筐体１５０の上面１５０Ａにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口１５２が設けられている。なお、本実施の形態２においては、自然給気によって空気Ａを筐体１５０の内部に吸気するため実施の形態１で用いたファン８を使用していない。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、燃焼器５は熱交換器３５の下方で、そのバーナ先端１Ａが前方を向くように筐体１５０の後板１５０Ｄに取り付けられており、熱交換器３５は、複数の熱交換用チューブ３１が筐体１５０の左右方向に積層するように筐体１５０の前後方向の略中心に配置されている。また、筐体１５０の後板１５０Ｄおよび前板１５０Ｃの内壁には、実施の形態１の給湯器１００と同様に、凸板１５３Ａ，１５３Ｂが設けられている。したがって、燃焼部１１０の燃焼器５によって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、燃焼器５の前方を通ってその上方の熱交換器３５側へ自然と流れていき、その凸板１５３Ａ，１５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５で熱交換されて筐体１５０の上面１５０Ａの略中央に設けられた排気口１５２を介して筐体１５０の外部へ自然排出される。
【００５１】
なお、図３（ｂ）に示すように、燃焼器５の複数のバーナ１はその先端１Ａが筐体１１の平面状の燃焼面１２から極短い所定の距離だけ突出するように所定の間隔を置いて略均一に配置されている。また、筐体１１と可燃性ガス供給路１０６とは側面１１Ｂに設けられた可燃性ガス供給口１４を介して連通し、可燃性ガス供給路１０６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１内の可燃性ガス室１７に供給される。そして、可燃性ガス室１７で一時的に貯留された可燃性ガスＧは、バーナ１の内部空間を通ってその先端１Ａで噴出されて燃焼される。
【００５２】
このようにバーナ１を中空管構造とし、燃焼部１１０を熱交換部１３０の下方に配置し、自然給気を利用して燃焼部１１０の燃焼と熱交換部１３０での熱交換とを行うことで、実施の形態１の給湯器１００と比較してその全体構成を簡略化することができ、給湯器２００をさらに小型化かつ軽量化することができる。
【００５３】
［実施の形態３］
図４は、本発明による給湯器の実施の形態３の全体構成を概略的に示したものであり、図５は、図４に示す給湯器を示したものであり、図５（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図である。なお、本実施の形態３で用いる燃焼器５ａａ，５ａｂはそれぞれ、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施の形態３の給湯器３００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００に対して、主として燃焼部２１０の構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００５５】
本実施の形態３の給湯器３００は、図４に示すように、ファン２０８を用いた強制給気型給湯器であり、この燃焼部２１０の燃焼器は少なくとも２基の燃焼器５ａａ，５ａｂから構成されている。給湯器３００は、燃焼部２１０と、燃焼部２１０の燃焼器５ａａ，５ａｂの各バーナ１ａａ，１ａｂの先端１Ａａａ，１Ａａｂから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部２３０と、熱交換部２３０の給水路２３６、熱交換器３５および給湯路２３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部２１０の燃焼器５ａａ，５ａｂと熱交換部２３０の熱交換器３５とを収容する筐体２５０とから大略構成されており、燃焼器５ａａ，５ａｂの近傍、具体的には燃焼器５ａａ，５ａｂの上方にファン２０８が取り付けられ、燃焼器５ａａ，５ａｂの下方に熱交換器３５が配置されている。また、ファン２０８の近傍、具体的には筐体２５０の上面２５０Ａにはその内部に空気Ａを吸気するための吸気口２５１が設けられ、筐体２５０の下面２５０Ｂにはその内部から燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口２５２が設けられている。また、熱交換器３５の複数の熱交換用チューブ３１の各々に水Ｗを供給するための給水路２３６には、水Ｗの流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）２３８が設けられ、熱交換器３５を流過して温水となった水は、給湯路２３７を通って給湯栓部６０に送られるようになっている。なお、図示するように、この燃焼部２１０の燃焼器は２基の燃焼器５ａａ，５ａｂから構成されているため、燃焼部２１０の可燃性ガス供給路２０６は筐体２５０内で２つの可燃性ガス供給路２０６ａ，２０６ｂに分岐しており、それぞれの可燃性ガス供給路２０６ａ，２０６ｂが燃焼器５ａａ，５ａｂに接続されている。
【００５６】
上記する２基の燃焼器５ａａ，５ａｂは、図５（ｂ）に示すように、筐体２５０の後板２５０Ｄおよび前板２５０Ｃにそれぞれ取り付けられていて、それぞれのバーナ１ａａ，１ａｂの先端１Ａａａ，１Ａａｂ、すなわちそれぞれのバーナ１ａａ，１ａｂが配置されている筐体１１ａａ，１１ａｂの燃焼面１２ａａ，１２ａｂが対向するように配置されており、燃焼器５ａａ，５ａｂの燃焼面１２ａａ，１２ａｂの間の空間は、可燃性ガスＧが燃焼器５ａａ，５ａｂによって燃焼されて高温となった燃焼排ガスのガス流路となっている。なお、このように燃焼部２１０の燃焼器を２基の燃焼器５ａａ，５ａｂで構成する際においても、１つのファン２０８から双方の燃焼器５ａａ，５ａｂへそれぞれの空気供給口１３ａａ，１３ａｂを介して空気Ａを供給することができる。
【００５７】
また、本実施の形態３の給湯器３００においても、筐体２５０の後板２５０Ｄおよび前板２５０Ｃの内壁に凸板２５３Ａ，２５３Ｂが設けられていて、燃焼器５ａａ，５ａｂによって燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、その凸板２５３Ａ，２５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導されるようになっている。
【００５８】
このように２基の燃焼器５ａａ，５ａｂを設けたとしても、火炎長が短いことで筐体２５０の前後方向の厚みＤ２（図４参照）を抑制することができ、さらに筐体２５０内での燃焼面積を増加させることができるとともに、筐体２５０の内壁に燃焼排ガスを熱交換器３５側へ誘導する凸板２５３Ａ，２５３Ｂを設けることで、可燃性ガスＧの燃焼後の高温の燃焼排ガスと熱交換器３５を流れる水とを対向する方向へ流過させ、高温の燃焼排ガスを効率的に熱交換に用いることができ、給湯器３００の熱交換効率を効果的に高めることができる。
【００５９】
また、上記する２基の燃焼器５ａａ，５ａｂに加えてたとえば給湯器３００の筐体２５０の側面にもバーナ先端が内側を向くように燃焼器を設け、４基の燃焼器によって可燃性ガスＧを燃焼させることで、さらに燃焼面積を増加させて給湯器の単位体積当たりの燃焼量を高めることができる。
【００６０】
［実施の形態４］
図６は、本発明による給湯器の実施の形態４を示したものであり、図６（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ６−Ａ６矢視図である。なお、本実施の形態４で用いる燃焼器５ｂは、図１８に示す燃焼器５ａ'を一部改良したものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態４の給湯器４００は、図４，５に基づき説明した実施の形態３の給湯器３００に対して、主として燃焼部３１０の燃焼器５ｂの構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器３００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００６２】
本実施の形態４の給湯器４００では、図６（ｂ）に示すように、燃焼部３１０の燃焼器５ｂが反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂを有しており、それぞれの燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂにその先端１Ａｂａ，１Ａｂｂが給湯器４００の前後方向（図中の左右方向）へ向くようにして複数のバーナ１ｂａ，１ｂｂが平面的に配置されている。そして、この燃焼器５ｂが筐体３５０の前後方向の略中心に配置されることで、燃焼面１２ｂａと筐体３５０の後板３５０Ｄとの間の空間、および燃焼面１２ｂｂと筐体３５０の前板３５０Ｃとの間の空間が可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路となっている。したがって、燃焼器５ｂによって燃焼された高温の燃焼排ガスは、当該空間を流れた後、その下方の後板３５０Ｄおよび前板３５０Ｃに設けられた凸板３５３Ａ，３５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、さらにその下方の排気口３５２を介して筐体３５０の外部へ排出される。
【００６３】
ここで、上記する燃焼器５ｂの筐体１１ｂは、隔壁１５ｂａ，１５ｂｂによって３つの空間に分割されており、その中心の空間が燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａおよび燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂの双方に可燃性ガスＧを供給するための可燃性ガス室１７ｂとなっている。すなわち燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとは可燃性ガス室１７ｂを共有しており、可燃性ガス供給路３０６から供給された可燃性ガスＧは筐体１１ｂに設けられた可燃性ガス供給口１７ｂを介して可燃性ガス室１７ｂへ供給され、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとの燃焼に使用される。なお、可燃性ガス室１７ｂの前後には、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂのそれぞれに空気Ａを供給するための空気室１６ｂａ，１６ｂｂが設けられており、空気供給口１３ｂａ，１３ｂｂを介して燃焼器５ｂの上方に取り付けられたファン３０８と連通されている。
【００６４】
このように燃焼部３１０の燃焼器５ｂが反対方向へ向いた２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂを備え、燃焼面１２ｂａに配置されたバーナ１ｂａと燃焼面１２ｂｂに配置されたバーナ１ｂｂとで燃焼器５ｂの筐体１１ｂの可燃性ガス室１７ｂを共有することで、たとえば図４に示すように筐体３５０内で可燃性ガス供給路３０６を分岐させる必要がなく、燃焼器５ｂの燃焼面積を確保しつつ、実施の形態３の給湯器３００と比較して可燃性ガス供給路３０６の構成を簡素化し、給湯器４００の前後方向の厚みＤ３（図６（ｂ）参照）を小さくすることができる。
【００６５】
なお、筐体３５０の前後方向へ向いた２面の燃焼面１２ｂａ，１２ｂｂに加えて、たとえば筐体３５０の左右方向へ向いた２面の燃焼面（不図示）を別途燃焼器５ｂに設けることにより、さらに燃焼面積を増加させて給湯器の単位体積当たりの燃焼量を高めることができる。
【００６６】
［実施の形態５］
図７は、本発明による給湯器の実施の形態５の全体構成を概略的に示したものであり、図８は、図７に示す給湯器の内部構成を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態５で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態５の給湯器５００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００に対して、主として燃焼部４１０と熱交換部４３０の配置が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。より具体的には、本実施の形態５の給湯器５００は、実施の形態１の給湯器１００を９０°傾けたものとほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器１００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００６８】
図７に示す給湯器５００は、ファン４０８を用いた強制給気型給湯器であり、実施の形態１の給湯器１００と同様、燃焼部４１０と、燃焼部４１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部４３０と、熱交換部４３０の給水路４３６、熱交換器３５および給湯路４３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部４１０の燃焼器５ａと熱交換部４３０の熱交換器３５とを収容する筐体４５０とから大略構成されているものの、燃焼器５ａと熱交換器３５は筐体４５０内で横方向に並べて収容されており、吸気口４５１が筐体４５０の下面４５０Ｂの燃焼器５ａ側に配置され、排気口４５２が筐体４５０の熱交換器３５側であって燃焼器５ａから離れた側面に配置されている。なお、排気口４５２は、筐体４５０の上面４５０Ａや下面４５０Ｂに形成してもよい。
【００６９】
具体的には、図８に示すように、燃焼部４１０は図中左側に配置され、熱交換部４３０は図中右側に配置され、筐体４５０内で燃焼部４１０の燃焼器５ａと熱交換部４３０の熱交換器３５とが、筐体４５０の前板４５０Ｃから後板４５０Ｄへ延びる仕切り板４５３を介して横方向に並べて収容されている。なお、仕切り板４５３と筐体４５０の上面４５０Ａとは可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスが通ることができるように所定の距離を置いて配置されている。
【００７０】
この給湯器５００の燃焼器５ａ側では、図７に示すように、筐体４５０の前板４５０Ｃから可燃性ガス流量調整手段４０７を介して可燃性ガス供給路４０６が延出し、給湯器５００の熱交換器３５側では、筐体４５０の前板４５０Ｃから給水路４３６と給湯路４３７が延出し、給水路４３６と筐体４５０と間には給水路４３６を流れる水の流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）４３８が取り付けられている。また、図８に示すように、燃焼器５ａの下方にはこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン４０８が取り付けられており、ファン４０８と燃焼器５ａの筐体１１ａの空気室１６ａとは、ファン４０８から延びる中空管４０９で接続されている。また、この実施の形態５の給湯器５００においても、筐体４５０の上板および下板の内壁には凸板４５３Ａ，４５３Ｂが設けられている。
【００７１】
したがって、可燃性ガス供給路４０６および可燃性ガス供給口１４ａを介して燃焼器５ａの筐体１１ａの可燃性ガス室１７ａへ供給され、燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、仕切り板４５３と筐体４５０の上面４５０Ａとの間を通って熱交換器３５側へ流れ、凸板４５３Ａ，４５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５によって熱交換されて燃焼器５ａと離れた位置に設けられた排気口４５２から排気される。なお、上記する仕切り板４５３の大きさを変更することで、燃焼部４１０側から熱交換部４３０側へ流れる可燃性ガスＧの燃焼後の燃焼排ガスの流れを制御することができる。
【００７２】
このように、燃焼器５ａと熱交換器３５を筐体４５０内で横方向に並べて収容し、燃焼器５ａをバーナ１ａの先端１Ａａ、すなわち燃焼面１２ａが上方へ向くように配置し、さらに熱交換器３５の熱交換用チューブ３１を筐体４５０の前後方向へ積層させて配置することで、上記実施の形態１〜４と比較して、給湯器５００の上下方向の高さＨ１（図７参照）を格段に小さくことができ、給湯器５００の設置自由度をさらに高めることができる。
【００７３】
［実施の形態６］
図９は、本発明による給湯器の実施の形態６の全体構成を概略的に示したものであり、図１０は、図９に示す給湯器の内部構成を概略的に示した縦断面図である。なお、本実施の形態６で用いる燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態６の給湯器６００は、図７，８に基づき説明した実施の形態５の給湯器５００に対して、主として燃焼部５１０の構成が相違しており、他の構成はほぼ同等の形態を有している。したがって、給湯器５００と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略すると共に、以下では相違する点についてのみ詳細に説明する。
【００７５】
図９に示す給湯器６００は、実施の形態５の給湯器５００と同様、燃焼部５１０と、燃焼部５１０の燃焼器５ａの各バーナ１ａの先端１Ａａから噴出する可燃性ガスＧに点火するための点火装置２０と、熱交換部５３０と、熱交換部５３０の給水路５３６、熱交換器３５および給湯路５３７に水Ｗを流過させるためのポンプ装置４０と、少なくとも燃焼部５１０の燃焼器５ａと熱交換部５３０の熱交換器３５とを収容する筐体５５０とから大略構成され、燃焼器５ａと熱交換器３５が筐体５５０内で横方向に並べて収容されており、吸気口５５１が筐体５５０の下面５５０Ｂの燃焼器５ａ側に配置され、排気口５５２が筐体５５０の上面５５０Ａの熱交換器３５側であって燃焼器５ａから離れた位置に配置されている。なお、排気口５５２は、筐体５５０の下面５５０Ｂや側面に形成してもよい。また、燃焼器５ａの下方にはこの燃焼器５ａの各バーナ１ａに空気Ａを供給するためのファン５０８が取り付けられている（図１０参照）。
【００７６】
ここで、給湯器６００においては、実施の形態５の給湯器５００と同様に、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１が前後方向に積層されており、筐体５５０の前板５５０Ｃから給水路５３６と給湯路５３７が延出し、給水路５３６と筐体５５０との間には給水路５３６を流れる水の流量を調整するための水流量調整手段（水電磁弁）５３８が取り付けられている。一方で、可燃性ガス供給路５０６は、筐体５５０の側面（図１０中左側）から延出し、可燃性ガス供給路５０６と筐体５５０との間には可燃性ガス流量調整手段５０７が取り付けられている。
【００７７】
また、筐体５５０の内部には、図１０に示すように、燃焼器５ａと熱交換器３５との間に設けられた仕切り板５５３に加えて、筐体５５０の上板および下板の内壁に凸板５５３Ａ，５５３Ｂが設けられている。
【００７８】
したがって、可燃性ガス供給路５０６および可燃性ガス供給口１４ａを介して燃焼器５ａの筐体１１ａの可燃性ガス室１７ａへ供給され、燃焼器５ａによって可燃性ガスＧが燃焼されて高温となった燃焼排ガスは、仕切り板５５３と筐体５５０の上面５５０Ａとの間を通って熱交換部５３０側へ流れ、凸板５５３Ａ，５５３Ｂによって熱交換器３５の熱交換用チューブ３１側へ誘導され、熱交換器３５の熱交換用チューブ３１を流れる水Ｗと熱交換されて筐体５５０の上方に設けられた排気口５５２から排気される。
【００７９】
［一般に使用可能な給湯器の検証とその外形寸法の解析結果］
本発明者等は、一般に使用可能な給湯器（実施例）を設計し、その給湯器で使用される燃焼器や熱交換器、および給湯器全体の外形寸法を解析した。なお、本実施例では、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水について２０℃から４５℃までの２５℃昇温可能な給湯器を一般に使用可能な給湯器として設計した。
【００８０】
なお、本実施例の給湯器で使用した燃焼器５ａは、図１８に示す燃焼器５ａ'と同様の構成を有するものであり、熱交換器３５は、図１６に示す熱交換器３５'と同様の構成を有するものであることから、燃焼器５ａ'と熱交換器３５'と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８１】
まず、本発明者等は、本実施例の給湯器１０００で使用可能な燃焼器５ａＡを設計した。ここで、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させるために必要な熱量（出力）は１５００ｋｃａｌ／ｈ、すなわち約１７４０Ｗ（約６２８５ｋＪ／ｈ）である。それに対して、流量が２．７８Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の都市ガスと、流量が４４．６Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の空気とを空気比が１．５となるように混合した場合、本実施例の燃焼器５ａＡの個々のバーナは７Ｗの熱量を出力することができることから、本実施例で使用する燃焼器５ａＡでは２８９本のバーナを用いた。なお、２８９本のバーナを使用することによって２８９×７＝２０２３Ｗの熱量を出力可能である。
【００８２】
そして、上記する２８９本のバーナを燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡに略均一に配置した。
【００８３】
図１１は、実施例の給湯器１０００で用いた燃焼器５ａＡの全体構成を概略的に示したものである。図示するように、前記燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡは、燃焼器５ａＡの上下方向の略中央であってその左右方向の僅かながら右寄りに設け、その燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向にそれぞれ１７本のバーナを配列した。
【００８４】
なお、本実施例で使用する燃焼器５ａＡのバーナは、バーナ内径が約０．７ｍｍ、バーナ外径が約１．０ｍｍであって、バーナ同士を３．０ｍｍ以上離間して配置することが好ましい。したがって、上記するように燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向にそれぞれ１７本のバーナを配列したことで、その燃焼面１２ａＡの上下方向および左右方向の寸法は約８０ｍｍであった。
【００８５】
また、図１８に基づき説明したように、本実施例で使用する燃焼器５ａＡのバーナでマイクロフレームを形成するために燃焼器５ａＡの筐体の内部には所定の容積を有する空気室や可燃性ガス室が設けられている。そのため、燃焼器５ａＡ全体の正面視寸法は、上下方向および左右方向でそれぞれ約１５０ｍｍであり（図１２（ａ）参照）、さらに、燃焼器５ａＡの前記空気室や可燃性ガス室の前後方向の寸法がそれぞれ約１０ｍｍであることから、燃焼器５ａＡの前後方向の寸法は約２０ｍｍであった（図１２（ｂ）参照）。なお、燃焼器５ａＡには、その一側面に前記空気室に空気を供給するための空気供給口が設けられ、他の側面に前記可燃性ガス室に可燃性ガスを供給するための可燃性ガス供給口が設けられている。
【００８６】
次に、本発明者等は、本実施例の給湯器１０００で使用可能な熱交換器３５Ａを設計した。ここで、上記するように、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させるために必要な熱量（出力）は約１７４０Ｗであることから、３０００Ｗ程度の熱交換を行うことができる熱交換器３５Ａを設計した。
【００８７】
図１３は、実施例の給湯器１０００で用いた熱交換器３５Ａを示したものであり、図１３（ａ）はその正面図、図１３（ｂ）はその側面図を示したものである。図示する熱交換器３５Ａでは、左右方向の厚さが約０．５ｍｍ、上下方向の高さが約８０ｍｍ、前後方向の幅が約１０ｍｍの熱交換用チューブを１．２ｍｍ間隔で積層して熱交換器３５Ａを設計した。したがって、熱交換器３５Ａ全体の寸法は、左右方向で約１００ｍｍ、上下方向で約８０ｍｍ、前後方向で約１０ｍｍであった。また、熱交換器３５Ａの給水路と給湯路の中心間の間隔は約７０ｍｍであった。
【００８８】
なお、本発明者等は、上記する熱交換器３５Ａが水道水圧程度の水を流過させることができることを確認している。
【００８９】
また、燃焼器に空気を供給するためのブロアファンとしては、風量（約０．２５〜１．８ｍ２／ｍｉｎ）に応じてフレームサイズが約７５〜１６０ｍｍ、厚みが約３０〜４０ｍｍ等の寸法からなるものが存在する。そのうち、本実施例では、上記するような流量が４４．６Ｌ／ｍｉｎ（２０℃）の空気を燃焼器５ａＡに供給することができるパルスセンサ付きブロアファン（山洋電気製 San Ace B76）を使用した（図１４（ａ）参照）。なお、このブロアファンのフレームサイズ（上下方向の寸法に相当）は７６ｍｍ（図１４（ｂ）参照）、厚み（前後方向の寸法に相当）は３０ｍｍ（図１４（ｃ）参照）であった。
【００９０】
本発明者等は、主として上記する燃焼器５ａＡと熱交換器３５Ａとファンを筐体内に配置して本実施例の給湯器１０００を設計した。ここで、本実施例の給湯器１０００は、図１，２に基づき説明した実施の形態１の給湯器１００を基本構成とし、その実施の形態１の給湯器１００に対して主としてファンの配置を変更したものである。
【００９１】
図１５は、実施例の給湯器１０００を示したものであり、図１５（ａ）はその内部構成を概略的に示す縦断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ１５−Ａ１５矢視図である。
【００９２】
図１５（ａ）に示すように、燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡが前方を向くようにして給湯器１０００の筐体内の上方に燃焼器５ａＡを配置し、その下方に熱交換器３５Ａとファンを左右に並べて配置した。ここで、熱交換器３５Ａは、その熱交換用チューブが給湯器１０００の筐体の左右方向に積層されるように配置した。また、ファンと燃焼器５ａＡとの空気供給口は別途のアタッチメントで接続した。なお、実施の形態１の給湯器１００に対してファンの配置を燃焼器５ａＡの下方に変更した場合であっても、ファンが燃焼器５ａＡの近傍に配置されていれば燃焼器５ａＡの各バーナに効率的に空気を供給することができる。
【００９３】
また、熱交換器３５Ａの下方に燃焼排ガスやドレイン水を外部に排出するための排気口を配置し、前記ファンの近傍に空気の吸気口（不図示）を配置し、燃焼器５ａＡへ接続された可燃性ガス供給路の上流側に可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段（不図示）を配置した。
【００９４】
燃焼器５ａＡと熱交換器３５Ａとファンを図１５（ａ）に示すように配置した結果、給湯器１０００全体の正面視寸法は、給湯器１０００の筐体内部に配置する断熱材の厚みを考慮して、左右方向で約２００ｍｍ、上下方向で約２５０ｍｍであった。
【００９５】
また、図１２（ｂ）に示すように燃焼器５ａＡの筐体の前後方向の寸法は約２０ｍｍであるものの、燃焼器５ａＡの燃焼面１２ａＡからバーナ先端の突出量が３．０ｍｍ以上、より好ましくは６．０ｍｍであること、バーナで形成されるマイクロフレームの大きさの出力に応じた変動等を考慮して、図１５（ｂ）に示すように、給湯器１０００の内部空間の前後方向の寸法は約４０ｍｍとした。すなわち、給湯器１０００の前後方向の寸法は、この４０ｍｍに対して断熱材等の厚みを付加した寸法となる。
【００９６】
なお、実施例の給湯器１０００においても、熱交換器３５Ａによる熱交換効率を高めるために、実施の形態１の給湯器１００と同様、給湯器１０００の筐体の後板および前板の内壁に凸板を設け、燃焼器５ａＡによって燃焼されて高温となった燃焼後の燃焼排ガスが、凸板によって熱交換器３５Ａの熱交換用チューブ側へ誘導され、高温の燃焼排ガスと熱交換器３５Ａを流れる水とが対向する方向へ流過する構成とした。
【００９７】
この実施例の給湯器１０００によれば、流量１．０Ｌ／ｍｉｎの水を２０℃から４５℃まで昇温させることができ、従来一般に使用される給湯器と比較して小型でありながら、同等の熱交換効率を維持することができることが確認された。
【００９８】
以上のように、本発明の給湯器によれば、バーナやバーナを構成する内筒を細径管で形成し、可燃性ガス供給路に設けられた可燃性ガス流量調整手段を用いて可燃性ガス供給路を流れる可燃性ガスの流量を調整し、各バーナの先端から噴出される可燃性ガスのフルード数（Ｆｒ）やレイノルズ数（Ｒｅ）が所定の範囲内となるように調整することで、当該バーナ先端に輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成し得る小型の燃焼器と、断面扁平な複数の熱交換用チューブで形成される小型の熱交換器を給湯器に適正に配置することで、給湯器全体を格段に小型化し、その即湯性や設置自由度を効果的に高めることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ，１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ…バーナ
１Ａ，１Ａａ，１Ａａａ，１Ａａｂ，１Ａｂａ，１Ａｂｂ…バーナ先端
２ａ…バーナの内筒
３ａ…バーナの外筒
５，５ａ，５ａａ，５ａｂ，５ｂ…燃焼器
６，１０６，２０６，２０６ａ，２０６ｂ，３０６，４０６，５０６…可燃性ガス供給路
７，１０７，２０７，３０７，４０７，５０７…可燃性ガス流量調整手段
８，２０８，３０８，４０８，５０８…ファン
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０…燃焼部
１１，１１ａ，１１ａａ，１１ａｂ，１１ｂ…燃焼器の筐体
１２，１２ａ，１２ａａ，１２ａｂ，１２ｂａ，１２ｂｂ…燃焼器の燃焼面
１３ａ，１３ａａ，１３ａｂ，１３ｂａ，１３ｂｂ…空気供給口
１４，１４ａ，１４ｂ…可燃性ガス供給口
１５ａ，１５ｂａ，１５ｂｂ…隔壁
１６ａ，１６ｂａ，１６ｂｂ…空気室
１７，１７ａ，１７ｂ…可燃性ガス室
２０…点火装置
３０，１３０，２３０，３３０，４３０，５３０…熱交換部
３１…熱交換用チューブ
３１Ｂ…ガス流路
３５…熱交換器
３６，１３６，２３６，３３６，４３６，５３６…給水路
３７，１３７，２３７，３３７，４３７，５３７…給湯路
３８，１３８，２３８，３３８，４３８，５３８…水流量調整手段（水電磁弁）
４０…ポンプ装置
５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０…筐体
５０Ａ，１５０Ａ，２５０Ａ，３５０Ａ，４５０Ａ，５５０Ａ…筐体の上面
５０Ｂ，１５０Ｂ，２５０Ｂ，３５０Ｂ，４５０Ｂ，５５０Ｂ…筐体の下面
５０Ｃ，１５０Ｃ，２５０Ｃ，３５０Ｃ，４５０Ｃ，５５０Ｃ…筐体の前板
５０Ｄ，１５０Ｄ，２５０Ｄ，３５０Ｄ，４５０Ｄ，５５０Ｄ…筐体の後板
５１，１５１，２５１，３５１，４５１，５５１…吸気口
５２，１５２，２５２，３５２，４５２，５５２…排気口
５３Ａ，５３Ｂ，１５３Ａ，１５３Ｂ，２５３Ａ，２５３Ｂ，３５３Ａ，３５３Ｂ，４５３Ａ，４５３Ｂ，５５３Ａ，５５３Ｂ…凸板
４５３，５５３…仕切り板
６０…給湯栓部
１００，２００，３００，４００，５００，６００，１０００…給湯器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバーナを備えた燃焼器と、該燃焼器の複数のバーナの各々に供給される可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段と、前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行う熱交換器と、を具備する給湯器であって、
前記燃焼器は、各バーナ先端で輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、前記可燃性ガス流量調整手段によって各バーナに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端からの噴出速度が調整された可燃性ガスを燃焼させる燃焼器であり、
前記熱交換器は、断面扁平の複数の熱交換用チューブを有し、該複数の熱交換用チューブがその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブの間が前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路とされている熱交換器であることを特徴とする給湯器。
【請求項２】
前記給湯器は、少なくとも前記燃焼器と前記熱交換器とを収容すると共に、その内部に空気を吸気するための吸気口とその内部から少なくとも燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口とを備えた筐体を備えることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
【請求項３】
前記燃焼器の近傍には、該燃焼器の各バーナに空気を供給するためのファンが設けられているともに、前記燃焼器は前記熱交換器の上方に配置され、前記吸気口は前記ファンの近傍に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項４】
前記燃焼器は前記熱交換器の下方に配置され、前記吸気口は前記燃焼器よりも下方に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項５】
前記燃焼器と前記熱交換器は前記筐体内で横方向に並べて収容されており、前記吸気口は前記筐体の燃焼器側に配置され、前記排気口は前記筐体の熱交換器側であって前記燃焼器から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項６】
前記複数のバーナは、前記燃焼器の平面からなる燃焼面に所定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯器。
【請求項７】
前記給湯器は少なくとも２基の燃焼器を備えており、この２基の燃焼器はそれぞれの燃焼面が対向するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の給湯器。
【請求項８】
前記燃焼器には反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の給湯器。
【請求項１】
複数のバーナを備えた燃焼器と、該燃焼器の複数のバーナの各々に供給される可燃性ガスのガス流量を調整する可燃性ガス流量調整手段と、前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスとそこに供給される水との間で熱交換を行う熱交換器と、を具備する給湯器であって、
前記燃焼器は、各バーナ先端で輝炎を含まない半球状の拡散火炎を形成するように、前記可燃性ガス流量調整手段によって各バーナに供給されるガス流量が調整され、各バーナ先端からの噴出速度が調整された可燃性ガスを燃焼させる燃焼器であり、
前記熱交換器は、断面扁平の複数の熱交換用チューブを有し、該複数の熱交換用チューブがその扁平面が対向するように所定の間隔を置いて並列に配置され、隣接する熱交換用チューブの間が前記燃焼器によって燃焼された可燃性ガスの燃焼後の燃焼排ガスのガス流路とされている熱交換器であることを特徴とする給湯器。
【請求項２】
前記給湯器は、少なくとも前記燃焼器と前記熱交換器とを収容すると共に、その内部に空気を吸気するための吸気口とその内部から少なくとも燃焼後の燃焼排ガスを排気するための排気口とを備えた筐体を備えることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
【請求項３】
前記燃焼器の近傍には、該燃焼器の各バーナに空気を供給するためのファンが設けられているともに、前記燃焼器は前記熱交換器の上方に配置され、前記吸気口は前記ファンの近傍に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項４】
前記燃焼器は前記熱交換器の下方に配置され、前記吸気口は前記燃焼器よりも下方に配置され、前記排気口は前記熱交換器よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項５】
前記燃焼器と前記熱交換器は前記筐体内で横方向に並べて収容されており、前記吸気口は前記筐体の燃焼器側に配置され、前記排気口は前記筐体の熱交換器側であって前記燃焼器から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項６】
前記複数のバーナは、前記燃焼器の平面からなる燃焼面に所定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯器。
【請求項７】
前記給湯器は少なくとも２基の燃焼器を備えており、この２基の燃焼器はそれぞれの燃焼面が対向するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の給湯器。
【請求項８】
前記燃焼器には反対方向へ向いた少なくとも２面の燃焼面が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の給湯器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−６１１３５（Ｐ２０１３−６１１３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１０７７（Ｐ２０１１−２０１０７７）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
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