(57)【要約】【課題】  この給湯器の構造は，ガス通路に燃料改質装置を配置して改質熱落差で燃焼ガスの出口温度を下げ，水入口温度との温度差を小さくして温度効率をアップし，燃料改質装置によってＨＣ燃料の改質燃料に変換して発熱熱量をアップし，金属多孔質材をガス通路に配置して熱通過率を大きくし，交換熱量をアップさせる。【解決手段】  ガス通路２内には金属多孔質材１７，１８，１９が配設され，改質通路５内には触媒付き金属多孔質材１０が配設されている。各金属多孔質材と水管３及び燃料改質管４とは互いに接合されて接合層１１，１２を形成し，熱伝達率をアップさせる。【選択図】図１
2006329500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスを通過させるガス通路を有するハウジング，水を温水に加熱するため水の供給口と放出口とを備え且つ前記ガス通路に配設されて前記燃焼ガスから受熱する水管，メタン，プロパン等のＨＣ燃料を改質するため前記ＨＣ燃料と改質用水を通過させる改質通路から成る燃料改質装置を備えた燃料改質管，及び前記燃料改質装置から送り込まれた前記ＨＣ燃料が改質された改質燃料を燃焼させるバーナを有し，
前記燃料改質管は前記ガス通路に配設され，前記燃料改質装置は前記ガス通路を通る前記燃焼ガスから改質熱を奪って前記改質用水の存在で前記ＨＣ燃料を改質燃料に改質して発熱熱量をアップさせると共に，前記ガス通路の出口における燃焼ガスエネルギを吸収させて温度効率をアップさせることを特徴とする給湯器の構造。
【請求項２】
前記ガス通路内には金属多孔質材が配設され，前記改質通路内には触媒付き金属多孔質材が配設され，前記金属多孔質材と前記水管の外面及び前記燃料改質管の外面とは互いに接合されて接合層が全領域にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器の構造。
【請求項３】
前記バーナは前記ハウジングの下部に設置され，前記水管は前記ガス通路の上部から下部へ前記水が流れるように前記ハウジング内に設置され，前記燃料改質管は前記ガス通路の前記上部から前記下部へ設置されて前記改質燃料が前記バーナに供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯器の構造。
【請求項４】
前記燃焼ガスが流れる前記ハウジング内の前記ガス通路は，前記バーナからの前記燃焼ガスで前記水を加熱する第１水加熱領域，前記第１水加熱領域を通過した前記燃焼ガスで前記ＨＣ燃料を熱分解させる燃料改質領域，及び前記燃料改質領域を通過した前記燃焼ガスで前記第１水加熱領域を通過した前記水を加熱する第２水加熱領域から成る３領域から構成され，前記３領域に前記金属多孔質材がそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の給湯器の構造。
【請求項５】
前記３領域は，各境界に前記金属多孔質材が存在しない空隙に形成されて互いに独立してそれぞれ形成され，前記水管の壁面及び前記燃料改質管の壁面と前記金属多孔質材とはそれぞれ互いに接合されていることを特徴とする請求項４に記載の給湯器の構造。
【請求項６】
前記燃料改質管の入口には，金属多孔質材が充填された拡散層が設けられており，前記拡散層では前記ＨＣ燃料と前記水とが混合拡散されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯器の構造。
【請求項７】
前記改質通路内に配設された前記金属多孔質材には，アルミニウム薄膜がコーティングされており，前記アルミニウム薄膜上にＰｔ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ等の粒子から成る前記触媒が付着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯器の構造。
【請求項８】
前記水管からの前記温水を前記水管から分岐した蒸気発生管で加熱して水蒸気にし，前記水蒸気を前記改質用水に噴き込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の給湯器の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，メタン，プロパン，ブタン等のＨＣ燃料（以下，天然ガスという）を燃料として燃焼させ，燃焼ガスと水とを熱交換させて温水を得る給湯器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在，給湯器は，水を加熱し，風呂水や炊事用，工業用，洗浄用等の温水として用いることが普及しており，天然ガスを燃焼させ，熱源として水道水等の水を６０℃〜１００℃の熱水に加熱し，熱水に水を混合して適温にして使用する仕組みになっており，熱交換器の面から考察すると，熱エネルギを相当に無駄にしている。即ち，天然ガスの燃焼ガス温度は，１０００℃〜１３００℃であるので，熱交換器において，燃焼ガスのガス温度と水とを熱交換させた場合に，水の温度が低いので，排気ガスとの温度差が大きくなり，排気ガスとして高温のまま排出されるか，効率向上のため温度差を小さくするため燃焼ガスの温度を空気と混合させて燃焼ガス温度を低減させて使用するかである。
【０００３】
従来，熱交換装置を組み込んだ燃費の良好なガスエンジンが知られている。該熱交換装置は，第１段熱交換器と第２段熱交換器から構成され，第１段熱交換器は，ケーシング内に配置された第２段熱交換器で加熱された蒸気が流れる多孔質セラミック部材が配置された蒸気通路と該蒸気通路に配置された排気ガスが流れる排気ガス通路から構成され，また，第２段熱交換器は，ケーシングに隣接したケーシング内に配置された水・蒸気通路と，該水・蒸気通路の周りに配置された第１段熱交換器から排気ガスが流れる多孔質セラミック部材が配置された排気ガス通路から構成されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，天然ガス改質装置として，排気ガス中のＣＯ2 を捕捉すると共に排気ガスが有する熱エネルギを利用して天然ガスを触媒を用いて反応させ，改質率をアップし，燃料の熱量を増加させてエンジンの熱効率を向上させるものが知られている。該天然ガス改質装置は，排気ガス中に含まれるＣＯ2 ，外部から供給するＨ2 Ｏ，及び排気ガス中に含まれるＯ2 を用いて，それぞれに適合した触媒の存在下で天然ガスとＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 を順次に反応させて天然ガスを改質燃料に変換する（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，熱交換器の構造として受熱領域と放熱領域に配設された金属多孔質部材と両領域を区画する隔壁とを一体構造に接合し，熱交換効率を大幅にアップさせるものが知られている。該熱交換器の構造は，温度の互いに異なる流体ＧＡ，ＧＢがそれぞれ流れる受熱領域から放熱領域へ熱移動させるものであり，両領域間は隔壁によって互いに遮蔽され，受熱領域と放熱領域とに金属多孔質部材が配設され，金属多孔質部材の表層には金属粉末とろう材とを練り合わせた板状ペーストを埋め込んで形成された接合層が形成され，接合層が隔壁上に密接して配設され，金属多孔質部材と隔壁とが接合層の焼結によって互いに接合されている（例えば，特許文献３参照）。
【０００６】
また，燃焼室の内圧を上昇させずに効果的な潜熱回収を可能にする高効率給湯器が知られている。該高効率給湯器は，燃焼室に主熱交換器と補助熱交換器を設け，補助熱交換器の排気側下流に燃焼用空気を給気口から燃焼室に吸引し，排気口から給湯器外部へ排気するファンを備えている。補助熱交換器は，水を溜めた液槽と，液槽内とファンとを接続する排気通路と，複数の小孔を形成した先端部を液槽内に設置した導入パイプと，液槽内に浸される熱交換パイプとから成り，給水管は熱交換パイプに接続されている（例えば，特許文献４参照）。
【０００７】
また，複雑な出湯温制御を行う場合の精度低下を抑える潜熱回収型給湯器が知られている。該潜熱回収型給湯器は，ドレンを中和するため，給水管から分岐する分岐管を流れる水道水を混合させる中和装置を備え，熱交換器への給水管の上流側には流量センサが設けられ，水道水の流量が検知され，出湯温制御装置が検知された値を用いて出湯温制御を行う。分岐管の分岐位置は，流量センサの設けられた位置よりも上流であるため，検知される値は，分岐による影響を受けた後で変化の生じ難い箇所の値である（例えば，特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１１−６６０１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１２０８号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６８８１号公報
【特許文献４】特開２００２−７１２１５号公報
【特許文献５】特開２００１−１４１３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで，熱交換器の効率を評価する方法として温度効率ηｔがある。温度効率ηｔは，次式で表される。
ηｔ＝（Ｔａ１−Ｔａ２）／（Ｔａ１−Ｔｂ２）
但し，Ｔａ１：高温ガスの入口側温度，Ｔａ２：高温ガスの出口側温度，Ｔｂ１：加熱された熱水温度即ち水出口温度，Ｔｂ２：加熱前即ち水入口温度
温度効率ηｔは，通常５０％程度であり，多くの熱エネルギは大気中に放出されているのが現状である。温度効率を大きくするためには，ガス側の温度落差を大きくし，ガス出口温度と水入口温度が近いことが有効である。そこで，熱交換器として，ガス側の温度落差を大きくし，ガス出口温度と水入口温度が近くなるように構成するには，如何にすればよいかの課題がある。上記の条件を満足させる熱交換器を完成させると，温度効率が８５％以上となり，コンパクトで熱効率の良い熱交換器が完成する。
【０００９】
しかしながら，熱交換器について熱通過率を考慮すると，燃焼ガス側の熱落差が大きく，水側の熱落差が小さいような熱交換器を構成することはできないことが一般的である。即ち，ガス側の熱伝達率は，ガス流速を大きくしなければ大きくならず，流速を大きくするためにはガス流量を増やさなければならず，ガス量を大きくするためにはガス温度を低減させなければならない。熱交換器の交換熱量と熱通過率は，次式のとおりである。      Ｑ＝Ｋ・ΔＴ・Ａｓ
但し，Ｑ：放熱量（Ｋｃａｌ／ｈ），Ｋ：熱通過率（Ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈ・℃）
ΔＴ：温度差（Ｋ），Ａｓ：放熱面積（ｍ2 ）
ΔＴ＝Ｔｇ−Ｔｃ
但し，Ｔｇ：ガス温度（Ｋ），Ｔｃ：冷却流体温度（Ｋ）
Ｋ＝１／（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）
Ｘ１＝（１／αｇ）・（Ａｓ／Ａｇ）
Ｘ２＝（σ１／λ１）・（Ａｓ／Ａｗ１）
Ｘ３＝（σ２／λ２）・（Ａｓ／Ａｗ２）
Ｘ４＝（１／αｃ）・（Ａｓ／Ａｃ）
但し，αｇ：ガスから壁への熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈ・℃）
Ａｇ：ガスから壁への熱伝達面積（ｍ2 ）
λ１，λ２：壁材料の熱伝導率（Ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈ・℃）
σ１，σ２：壁材料の厚さ（ｍ）
Ａｗ１，Ａｗ２：壁材料の伝熱面積（ｍ2 ）
αｃ：冷却流体の熱伝達率（Ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｈ・℃）
Ａｃ：壁から冷却流体への熱伝達面積（ｍ2 ）
【００１０】
上記の式から分かるように，冷却水と燃焼ガスとの温度差（ΔＴ）が大きい程，交換熱量は増加する。また，熱通過率については，熱伝達率αｇが熱通過率の最大のファクタであるので，熱伝達率αｇが大きければ熱通過率も大きくなる。αｇは流速を大きくすることが最も効果的であるが，流速を大きくすることは多量のガス量が必要であるので，簡単には実現させることができない。また，熱通過率を大きくするためには，Ａｇを大きくすることが効果的である。Ａｇを大きくするには，熱交換部分の構造を金属多孔質材で構成してガスの接触表面積を１０倍以上にすることができるので，Ｘ１即ち熱伝達項を大幅に増大させることができる。
【００１１】
この発明の目的は，上記の問題を解決するため，燃焼ガス温度を高くして水出口の水温度との温度差を大きくし，伝熱量を大きくすると共に，ガス通路に第１金属多孔質材を配置した水との熱交換領域を構成し，その後流に触媒付き金属多孔質材を配置した燃料改質領域の反応層を配設し，反応層でＨＣ燃料即ち天然ガスを改質させて発熱熱量をアップさせ，改質熱エネルギとして吸収して燃焼ガスの温度を下げ，更にその後流には金属多孔質材から成る水との熱交換領域を配設して交換熱量をアップさせ，通路面積を増大させて熱通過率を大きくし，燃焼ガス出口温度と水入口温度との温度差を小さくして温度効率を向上させたことを特徴とする給湯器の構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は，燃焼ガスを通過させるガス通路を有するハウジング，水を温水に加熱するため水の供給口と放出口とを備え且つ前記ガス通路に配設されて前記燃焼ガスから受熱する水管，メタン，プロパン等のＨＣ燃料を改質するため前記ＨＣ燃料と改質用水を通過させる改質通路から成る燃料改質装置を備えた燃料改質管，及び前記燃料改質装置から送り込まれた前記ＨＣ燃料が改質された改質燃料を燃焼させるバーナを有し，
前記燃料改質管は前記ガス通路に配設され，前記燃料改質装置は前記ガス通路を通る前記燃焼ガスから改質熱を奪って前記改質用水の存在で前記ＨＣ燃料を改質燃料に改質して発熱熱量をアップさせると共に，前記ガス通路の出口における燃焼ガスエネルギを吸収させて温度効率をアップさせることを特徴とする給湯器の構造に関する。
【００１３】
この給湯器の構造は，前記ガス通路内には金属多孔質材が配設され，前記改質通路内には触媒付き金属多孔質材が配設され，前記金属多孔質材と前記水管の外面及び前記燃料改質管の外面とは互いに接合されて接合層が全領域にわたって形成されている。
【００１４】
この給湯器の構造において，前記バーナは前記ハウジングの下部に設置され，前記水管は前記ガス通路の上部から下部へ前記水が流れるように前記ハウジング内に設置され，前記燃料改質管は前記ガス通路の前記上部から前記下部へ設置されて前記改質燃料が前記バーナに供給される。
【００１５】
また，この給湯器の構造において，前記燃焼ガスが流れる前記ハウジング内の前記ガス通路は，前記バーナからの前記燃焼ガスで前記水を加熱する第１水加熱領域，前記第１水加熱領域を通過した前記燃焼ガスで前記天然ガスを熱分解させる燃料改質領域，及び前記燃料改質領域を通過した前記燃焼ガスで前記第１水加熱領域を通過した前記水を加熱する第２水加熱領域から成る３領域から構成され，前記３領域に前記金属多孔質材がそれぞれ配設されている。
【００１６】
この給湯器の構造は，前記３領域は，各境界に前記金属多孔質材が存在しない空隙に形成されて互いに独立してそれぞれ形成され，前記水管の壁面及び前記燃料改質管の壁面と前記金属多孔質材とはそれぞれ互いに接合されている。
【００１７】
この給湯器の構造は，前記燃料改質管の入口には，金属多孔質材が充填された拡散層が設けられており，前記拡散層では前記天然ガスと前記水とが混合拡散される。
【００１８】
この給湯器の構造は，前記改質通路内に配設された前記金属多孔質材には，アルミニウム薄膜がコーティングされており，前記アルミニウム薄膜上にＰｔ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ等の粒子から成る前記触媒が付着されている。
【００１９】
この給湯器の構造は，前記水管からの前記温水を前記水管から分岐した蒸気発生管で加熱して水蒸気にし，前記水蒸気を前記改質用水に噴き込むように構成されている。
【発明の効果】
【００２０】
この給湯器の構造は，上記のように，燃焼ガスが通過するガス通路の途中に燃料改質領域が配置されているので，燃焼ガスは接触面積の大きい金属多孔質材を通過することによって熱通過率をアップして高効率に熱交換され，水が温水に，またＨＣ燃料即ち天然ガスが改質用水の存在で熱分解してＣＯ，Ｈ2 の改質燃料に改質され，燃焼ガスエネルギが天然ガスの熱分解に消費され，燃焼ガスの温度が大幅に低下して前記燃焼ガスとの熱交換によって水が適正な給湯温度の温水になり，特に，改質熱落差によって燃焼ガスの排出温度が低下して温度効率が，例えば，従来５０％程度であった温度効率が８５％までに上昇すると共に，天然ガスの改質によって改質燃料になって発熱熱量が増加し，天然ガスが持つ熱エネルギを有効に利用でき，水は所望の温度に加熱した温水にされ，排気ガスとして排出される熱エネルギ及び放熱される熱エネルギが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下，図面を参照して，この発明による給湯器の構造の実施例を説明する。この発明による給湯器の構造は，燃焼ガスを通過させるガス通路２を有するハウジング１，水を温水に加熱するため水の供給口１４と温水の放出口１３とを備え且つガス通路２に配設されて燃焼ガスから受熱する水管３，メタン（ＣＨ4 ），プロパン（Ｃ3 Ｈ8 ），ブタン（Ｃ4 Ｈ10）等の炭化水素燃料（ＨＣ燃料，以下，天然ガスＦという）を改質するためガス通路２に配設された天然ガスＦと水を通過させる改質通路５から成る燃料改質装置を備えた燃料改質管４，及び燃料改質装置から送り込まれた天然ガスＦが改質された改質燃料を燃焼させるバーナ６を有している。この給湯器の構造は，特に，燃料改質管４はガス通路２内に配設され，燃料改質管４に設けた燃料改質装置は，ガス通路２を通る燃焼ガスから改質熱を奪って改質用水Ｗの存在で天然ガスＦを改質燃料に改質して発熱熱量をアップさせると共に，ガス通路２の出口２５における燃焼ガス温度を低下させて温度効率をアップさせることを特徴としている。また，この給湯器の構造は，ガス通路２内には金属多孔質材１７，１８，１９が配設され，改質通路５内には触媒付き金属多孔質材１０が配設されている。また，改質用水Ｗは，蒸留水が好ましく，水道水ではＣａ，Ｋ，Ｃｌ等が含まれており，触媒を劣化させる原因になる。
【００２２】
この給湯器の構造は，上記のように構成されているので，熱交換器の効率を評価する温度効率ηｔを考慮すると，次のようになる。
図２に示すように，ガス通路２に従来のように燃料改質装置を設けない場合には，高温ガスの出口側温度Ｔａ２と水入口温度Ｔｂ２との差が大きく，また，加熱された熱水温度Ｔｂ１は高温になって給湯には適さないものとなり，それ故に，熱水に冷却水を加えて適温にする必要があり，温度効率ηｔは，例えば，通常５０％程度になる。これに対して，この発明による給湯器の構造では，図３に示すように，ガス通路２に燃料改質管４を配設しており，燃料ガス即ち高温ガスは改質熱落差により低温になって燃焼ガスの出口側温度Ｔａ２と水入口温度Ｔｂ２との差が小さくなり，また，加熱された熱水温度Ｔｂ１は燃焼ガスが改質熱落差によって温度低下するので，給湯に適した温度になり，それ故に，温度効率ηｔは，通常８５％程度になる。従って，この給湯器の構造は，改質熱落差が加わってガス側の温度落差が大きくなり，ガス出口温度と水入口温度とが近くなり，温度効率ηｔが大きくなる。言い換えれば，温度効率ηｔをアップさせるには，燃焼ガスのガス出口温度を低下させなければならないので，この給湯器の構造は，ガス通路２に燃料改質装置を設け，燃料改質装置によって改質熱を奪って燃焼ガスの温度低下を図るが，天然ガスＦそのものは，改質熱によって改質燃料に転換されるので，発熱熱量をアップさせ，改質熱落差分は回収でき，トータル的には熱エネルギの損失は発生しない。
【００２３】
この給湯器の構造は，金属多孔質材１７，１９と水管３の外面とは，互いに接合されて接合層１２が全領域にわたって形成されている。また，金属多孔質材１８と燃料改質管４の外面とは互いに接合されて接合層１２が全領域にわたって形成されている。燃料改質管４の壁面である隔壁には，隔壁の外面に金属多孔質材１８が接合層１２で接合され，また，隔壁の内面に金属多孔質材１０が接合層１１で接合されている。従って，燃料改質管４の壁面への金属多孔質材１０，１８の接合にあたっては，接合温度を変えれば，例えば，最初に接合する方を高温によって接合し，後に接合する方を低温によって接合すれば，両者は確実に強固に接合されることになる。燃料改質管４に金属多孔質材１０，１８を接合する接合層は，例えば，金属多孔質材１８が金属多孔質材１０より高温に耐える材料であるとすれば，燃料改質管４を挟んで一方の金属多孔質材１０が埋め込まれた接合層１１と，他方の金属多孔質材１８が埋め込まれた接合層１２より１００℃以上低い溶融温度の接合層１１とから構成され，接合層１２は接合層１１より溶融温度が低くなるように接合層材料を選択し，高温の燃焼ガスが接合層１２側を通過し，改質燃料が接合層１１側を通過するように構成されている。
【００２４】
この給湯器の構造では，金属多孔質材１７，１８，１９と水管３及び燃料改質管４との接合は，例えば，金属多孔質材の表層には金属粉末とろう材とを練り合わせた板状ペーストから成る接合層が形成され，金属多孔質材１７〜１９のエレメントに接合層が密着接合し，更に水管３及び燃料改質管４にも密接して接合され，接合層の溶着によって金属多孔質材１７〜１９と水管３及び燃料改質管４とが互いに導体接合されているものである。また，この給湯器の構造において，バーナ６は，ハウジング１の下部１５に設置されている。水管３は，水道水等の水供給源２３から供給された水がガス通路２の上部の供給口１４から下部１６の放出口１３へ流れるように，ハウジング１内に設置されている。また，燃料改質管４は，ガス通路２の上部側から下部側へ設置されて，出口２９の供給口から改質燃料がバーナ６に供給されるように構成されている。また，この給湯器の構造は，水管３からの温水を水管３の途中から分岐したハウジング１内のバーナ６近傍に配設された蒸気発生管３２で加熱して水蒸気にし，蒸気発生管３２から蒸気管３３を通じて水蒸気を改質用水Ｗに噴き込むように構成されている。
【００２５】
また，この給湯器の構造において，燃焼ガスが流れるハウジング１内のガス通路２は，バーナ６からの燃焼ガスで水を加熱する第１水加熱領域７，第１水加熱領域７を通過した燃焼ガスで天然ガスＦを熱分解させる燃料改質領域８，及び燃料改質領域８を通過した燃焼ガスで第１水加熱領域７を通過した水を加熱する第２水加熱領域９から成る３領域から構成され，３領域に金属多孔質材１７，１８，１９がそれぞれ配設されている。更に，第１水加熱領域７，燃料改質領域８，及び第２水加熱領域９の３領域は，各境界に金属多孔質材が存在しない空隙２６，２７に形成されて互いに独立してそれぞれ形成され，水管３の隔壁である壁面及び燃料改質管４の隔壁である壁面と，金属多孔質材１７，１８，１９とはそれぞれ互いに接合されている。熱交換領域を３領域に分離することによって，それぞれの領域を，例えば，一種の分離ブロック即ちキットとして作製でき，水管３の壁面及び燃料改質管４の壁面と金属多孔質材１７，１８，１９との接合等の製造工程が極めて容易に，確実に且つ強固に構成することができると共に，それぞれのキットを交換自在に構成することもできる。また，３領域の各境界に形成された空隙２６，２７は，燃焼ガスの通過抵抗が低減されるようになる。また，この給湯器の構造を組み立てる場合には，３領域のキットをハウジング１にそれぞれ組み込み，所定の通路，例えば，キットの水管３と外部の水管３とを接続し，また，キットの燃料改質管４と外部の燃料改質管４とを接続すれば，容易に組み立てることができる。
【００２６】
この給湯器の構造では，燃焼ガスが流れるガス通路２の出口を構成する上部１６は，通路面積を減少させた絞り出口２５に形成され，絞り出口２５は排気管（図示せず）に接続されている。また，燃料改質管４の入口２８には，ケース３１内に金属多孔質材３０が充填された拡散層２０が設けられており，拡散層２０では天然ガス供給管２１から供給される天然ガスＦと改質用水供給管２２から供給される改質用水Ｗとが混合拡散され，改質通路５に送り込まれる。また，金属多孔質材１０，１７，１８，１９は，例えば，ニッケル，ニッケルクロム合金，銅，アルミニウム等の金属から成り，また，水管３及び燃料改質管４は，ニッケル，ニッケルクロムと銅等の金属から成り，金属粉末は銀，ニッケル，銅，亜鉛等の耐熱性で高熱伝導率の金属から構成されている。
【００２７】
また，燃料としてＨＣ燃料である天然ガスＦを使用する場合には，天然ガスＦの主成分，例えば，メタンＣＨ4 に例をとると，天然ガスＦのメタンＣＨ4 と改質用水Ｗとの混合流体は，触媒の存在のもとで高温雰囲気にすると，ＣＯとＨ2 とに熱分解して改質させることができ，改質燃料を燃料として燃焼させると，次に示すように，発熱熱量が３０％ほど増加させることができる。
ＣＨ4 ＋３Ｏ2   →  ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２１２，４００ｋｃａｌ
ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ＋６０，６８０ｋｃａｌ  →  ＣＯ＋３Ｈ2 
ＣＯ＋（１／２）・Ｏ2   →  ＣＯ2 ＋６７，５８０ｋｃａｌ
Ｈ2 ＋（１／２）・Ｏ2   →  Ｈ2 Ｏ＋６８，５００ｋｃａｌ
ＣＯ＋３Ｈ2 ＋２Ｏ2   →ＣＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ＋２７３，０８０ｋｃａｌ
従って，触媒によってメタンガスの改質が行われると，燃焼ガス即ち排気ガスの温度は，例えば，入口で１０００℃であったとすると，最初の熱交換層で２００℃低下し，改質層で３５０℃低下し，後段の熱交換層で２００℃低減することによって出口付近で２５０℃以下のガス温度になり，熱交換効率が大幅に向上することになる。
【００２８】
また，金属多孔質材１７〜１９の表面には，例えば，アルミナ，ジルコニア等のセラミックスやアルミニウムがコーティングされている。また，金属多孔質材１０の表面には，例えば，アルミナ，ジルコニア等のセラミックスやアルミニウムがコーティングされ，コーティング層の表面にはプラチナ（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），ニッケル（Ｎｉ），ロジウム（Ｒｈ），ルテニウム（Ｒｕ），酸化セリウム等の触媒が付着されている。ここでは，金属多孔質材１０に付着されている触媒は，例えば，天然ガスＦと改質用水Ｗが加熱された水蒸気との反応に寄与するものであり，金属多孔質材１０にアルミニウムをコーティングした表面に分散されたＰｔ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ等等の微粒子であり，及び天然ガスＦと酸素との反応に寄与する触媒は金属多孔質材１０の表面にコーティングされたアルミニウムの表面に分散された触媒微粒子で構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明による給湯器の構造は，例えば，風呂，炊事，温泉，プール等に供給される温水を発生させる給湯器として適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明による給湯器の構造の実施例を示す概略断面図である。
【図２】高温燃焼ガスと水との温度勾配の状態を示すグラフである。
【図３】ガス通路に燃料改質装置を設けた場合の高温燃焼ガスと水との温度勾配の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１      ハウジング
２      ガス通路
３      水管
４      燃料改質管
５      改質通路
６      バーナ
７      第１水加熱領域
８      燃料改質領域
９      第２水加熱領域
１０    触媒付き金属多孔質材
１１，１２    接合層
１４    供給口
１５    下部
１６    上部
１７，１８，１９，３０  金属多孔質材
２０    拡散層
２１    天然ガス供給管
２２    改質用水供給管
２３    水供給源
２４    燃焼空気供給部
３２    蒸気発生管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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