(57)【要約】【課題】一次及び二次熱交換器内の水抜きを行え且つ給湯を行わず追いだきのみ行う場合にも熱効率の低下を抑え得る加熱装置の提供。【解決手段】加熱装置は、二次熱交換器７から一次熱交換器６へ至る給湯配管２に、１つの最低点３０ａを有し当該最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂの高さが給湯配管２の一次熱交換器６への入水口６ａにおける管内床部６ａ’の高さよりも低位となる下に凸の曲がり管を備えたトラップ構造３０を少なくとも一つ設け、トラップ構造３０の最低点３０ａと、給湯配管２の一次熱交換器６からの出水口６ｂより下流側の給湯配管２上の当該最低点３０ａより低い位置であって、当該最低点３０ａの最も近傍の接続位置３１ａとに接続されたバイパス流路３１を備えた構成とする。【選択図】図１
2015105804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ガスを発生する加熱手段と、
前記加熱ガスが流れる加熱ガス流路と、
前記加熱ガス流路に配設された１缶２水路型熱交換器である一次熱交換器と、
前記加熱ガス流路の前記一次熱交換器の下流側に配設された二次熱交換器と、
加熱される水が通過する流路であって、前記二次熱交換器を通過した後に前記一次熱交換器を通過する第１の加熱流路と、
加熱される水が通過する流路であって、前記一次熱交換器のみを通過する第２の加熱流路と、を備えた加熱装置であって、
前記二次熱交換器から前記一次熱交換器へ至る前記第１の加熱流路は、１つの最低点を有し当該最低点における管内天井部の高さが前記第１の加熱流路の前記一次熱交換器への入水口における管内床部の高さよりも低位となる下に凸の曲がり管を備えたトラップ構造が少なくとも一つ設けられ、
前記トラップ構造の最低点と、前記第１の加熱流路の前記一次熱交換器からの出水口より下流側の前記第１の加熱流路上の当該最低点より低い位置であって、当該最低点の最も近傍の位置とに接続されたバイパス流路と、を備えた加熱装置。
【請求項２】
前記トラップ構造は、その最低点における管内天井部の高さが、前記一次熱交換器への入水口における管内床部の高さよりも、少なくとも３ｃｍ以上低位であることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記二次熱交換器から前記一次熱交換器へ至る前記第１の加熱流路には、前記トラップ構造が複数設けられ、前記各トラップ構造の前記最低点に前記バイパス流路が接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナにおける燃焼により発生する燃焼ガスとの熱交換により液体を加熱する加熱装置に関し、特に、潜熱回収用の二次熱交換器を備え一次熱交換器として１缶２水路型熱交換器を使用した加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、給湯装置の分野においては、潜熱回収用の二次熱交換器を備え一次熱交換器として１缶２水路型熱交換器を用いた加熱装置が知られている（例えば、特許文献１の図１，特許文献２の図６参照）。図７は特許文献１に記載の１缶２水路給湯システムの構成図である。１缶２水路給湯システムは、給湯配管１０１、追いだき配管１０２、バーナ１０４、一次熱交換器１０５、及び二次熱交換器１０６を備えている。給湯配管１０１は、市水から給水され加熱した水を給湯栓へ送水する配管である。追いだき配管１０２は、浴槽１０３の水を循環して加熱するための配管である。バーナ１０４は、給湯燃焼及び追いだき燃焼を行う加熱手段である。一次熱交換器１０５は、バーナ１０４の燃焼により生じる燃焼ガスにより加熱され、給湯用熱交換器と追いだき用熱交換器とが一体化された１缶２水路型熱交換器である。二次熱交換器１０６は、燃焼ガスの流路上においてバーナ１０４に対して一次熱交換器１０５よりも遠位に配置された潜熱回収用の熱交換器である。給湯配管１０１は、水道管に接続される側から二次熱交換器１０６、一次熱交換器１０５の順に通過して給湯栓へと接続されている。追いだき配管１０２は、両端が浴槽１０３に接続され、その中間において一次熱交換器１０５を通過している。
【０００３】
このような１缶２水路給湯システムにおいて、給湯を行う場合、給湯栓１０７を開栓して給湯配管１０１に通水するとともに、バーナ１０４を起動して二次熱交換器１０６及び一次熱交換器１０５によって給湯配管１０１を通過する水を加熱する。一方、浴槽１０３内の浴槽水の追いだきを行う場合、循環ポンプ１０８を起動して追いだき配管１０２内に浴槽水を循環させるとともに、バーナ１０４を起動して一次熱交換器１０５によって給湯配管１０１を通過する水を加熱する。
【０００４】
上述のような給湯システムにおいては、給湯や追いだきを長時間に亘って行わない場合には、配管内の凍結防止のために水抜きが行われる。水抜きを行う場合、一次熱交換器及び二次熱交換器内に水が残留すると、凍結による配管破裂の原因となるため、熱交換器周辺の給湯配管の中で最も低位となる箇所に水抜き管を接続して一次熱交換器及び二次熱交換器内の水を完全に排出する構成とされる。このような水抜き配管の構成としては、特許文献３に記載の構成が公知である。
【０００５】
図８は、特許文献３に記載の加熱装置の配管構成図である（特許文献３の図１，図２参照）。尚、図８の加熱装置は、図７の場合と同様、給湯配管１０１において一次熱交換器１０５及び二次熱交換器１０６を備えているが、給湯回路のみの１缶１水型であり、追いだき配管１０２はない。図８の加熱装置においては、二次熱交換器１０６から一次熱交換器１０５へ向かう給湯配管１０１の中途に、トラップ構造部１１０、バイパス配管１１１及び排水配管１１２を設けている。トラップ構造部１１０は、二次熱交換器１０６側から一次熱交換器１０５よりも下方まで立ち下がった後、一次熱交換器１０５の入水口１０５ａまで立ち上がる構造とされている。バイパス配管１１１は、トラップ構造部１１０をバイパスする流路であり、トラップ構造部１１０において凍結が生じる等により水の流れが阻止された際に、トラップ構造部１１０を迂回して通水可能とし、一次熱交換器１０５の空焚きを防止するために設けられている。排水配管１１２はトラップ構造部１１０の最低位の位置に接続された排水路であり、中途に設けられた排出弁１１３を開弁することで、トラップ構造部１１０の内部の水を排水可能とするために設けられている。排水配管１１２は、トラップ構造部１１０から加熱装置外部へ延設される。これにより、凍結防止のために一次熱交換器１０５及び二次熱交換器１０６における水を抜く場合、排出弁１１３を開弁すれば、一次熱交換器１０５及び二次熱交換器１０６内の水はすべてトラップ構造部１１０へ流れ下り、排水配管１１２を経て外部へ排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２０８６５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２３８８号公報
【特許文献３】特開２００７−３２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３に記載のトラップ構造部を、上記特許文献１，２に記載の１缶２水路型熱交換器の一次熱交換器及び二次熱交換器を備えた加熱装置に適用した場合、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合に熱効率が低下するという問題がある。
【０００８】
図９は、特許文献１に記載の１缶２水路給湯システムに特許文献３に記載の加熱装置のトラップ構造を適用した配管構成図である。１缶２水路型熱交換器においては、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合、給湯栓１０７を閉栓して給湯配管１０１に水を流さない状態とし、循環ポンプ１０８を起動して追いだき配管１０２内に浴槽水を循環させるとともに、バーナ１０４を起動して一次熱交換器１０５によって給湯配管１０１を通過する浴槽水を循環加熱する、という操作が行われる。このとき、一次熱交換器１０５においては追いだき配管１０２内の浴槽水が加熱されると同時に、給湯配管１０１内に溜まっている水も加熱されることになる。従って、一次熱交換器１０５の給湯配管１０１内に滞溜している水は加熱によって比重が小さくなるため、図９（ｂ）に示したように、バイパス配管１１１を通って二次熱交換器１０６へと上昇する一方、二次熱交換器１０６の給湯配管１０１内の水は、一次熱交換器１０５よりも温度が低く比重が大きいため下降し、トラップ構造部１１０を通って二次熱交換器１０６へ移動するというような熱対流（図９（ｂ）に点線で示した様な流れ）が給湯配管１０１内において生じる。そのため、二次熱交換器１０６の熱が、給湯配管１０１内の水を介して二次熱交換器１０６へ移動し放熱されるという放熱回路が形成され、これが熱効率の低下を引き起こす。
【０００９】
そこで、バイパス配管１１１をなくすことも考えられるが、前述したようにトラップ構造部１１０で凍結が発生した場合に、一次熱交換器１０５で給湯配管１０１の空焚きが生じるのを防止するためには、バイパス配管１１１は必要である。従って、この構成では安全上バイパス配管１１１をなくすことは難しい。
【００１０】
尚、トラップ構造を持たない特許文献１に記載の１缶２水路給湯システムにおいても同様の対流による放熱が生じ、熱効率が低下するという問題を孕んでいる。
【００１１】
また、特許文献３の加熱装置において、トラップ構造部１１０に接続する排水配管１１２は、排水のために加熱装置の外部へ延設されるため、比較的長い配管となる。そのため配管の表面積が大きく、排水配管１１２を介した伝熱による放熱回路も形成され、これも熱効率の低下を引き起こす。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、潜熱回収用の二次熱交換器を備え且つ一次熱交換器として１缶２水路型熱交換器を備えた加熱装置において、一次熱交換器及び二次熱交換器内の水の水抜きを行うことができ、且つ給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合においても熱効率の低下を従来よりも抑えることが可能な加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る加熱装置の第１の構成は、加熱ガスを発生する加熱手段と、
前記加熱ガスが流れる加熱ガス流路と、
前記加熱ガス流路に配設された１缶２水路型熱交換器である一次熱交換器と、
前記加熱ガス流路の前記一次熱交換器の下流側に配設された二次熱交換器と、
加熱される水が通過する流路であって、前記二次熱交換器を通過した後に前記一次熱交換器を通過する第１の加熱流路と、
加熱される水が通過する流路であって、前記一次熱交換器のみを通過する第２の加熱流路と、を備えた加熱装置において、
前記二次熱交換器から前記一次熱交換器へ至る前記第１の加熱流路は、１つの最低点を有し当該最低点における管内天井部の高さが前記第１の加熱流路の前記一次熱交換器への入水口における管内床部の高さよりも低位となる下に凸の曲がり管を備えたトラップ構造が少なくとも一つ設けられ、
前記トラップ構造の最低点と、前記第１の加熱流路の前記一次熱交換器からの出水口より下流側の前記第１の加熱流路上の当該最低点より低い位置であって、当該最低点の最も近傍の位置とに接続されたバイパス流路と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、第１の加熱流路の水抜きを行う際には、第１の加熱流路の下流側から排水を行えば、一次熱交換器及び二次熱交換器内の水はトラップ構造の最低点に流れ下り、バイパス流路を経て第１の加熱流路の下流側から排水される。バイパス流路は常に第１の加熱流路の一次熱交換器への出水口よりも下流側と接続されているため、トラップ構造内に水が滞溜することはなく、上記特許文献３のようなトラップ構造部１１０に接続する排水配管１１２及び排出弁１１３を設ける必要がなくなり、更にトラップ構造部１１０をバイパスする流路（バイパス配管１１１）を設ける必要がなくなる。
【００１５】
また、第１の加熱流路の通水を止め、第２の加熱流路に通水させた状態（以下「第２流路水加熱状態」という。）において、加熱手段により一次熱交換器を加熱して第２の加熱流路の水を加熱する場合、一次熱交換器の第１の加熱流路内に滞溜した水が同時に加熱され比重が小さくなるが、最低点が第１の加熱流路の前記一次熱交換器への入水口よりも低位となる下に凸の曲がり管を備えたトラップ構造があるため、比重の小さくなった第１の加熱流路内の水が二次熱交換器へ移動する現象が抑制され、一次熱交換器と二次熱交換器との間の第１の加熱流路内における対流が生じにくくなる。従って、第１の加熱流路内の水の対流による放熱回路が形成され難いため、高い熱効率を達成することができる。
【００１６】
さらに、トラップ構造内の水を排水するバイパス流路は、トラップ構造の最低点と、第１の加熱流路の一次熱交換器からの出水口より下流側の第１の加熱流路上の当該最低点より低い位置であって、当該最低点の最も近傍の位置とに接続されているため、バイパス流路の長さは短くなり、またバイパス流路の両端はいずれも一次熱交換器近傍の第１の加熱流路と接続されるため、バイパス流路を介した伝熱による放熱も殆どなくすことができる。従って、高い熱効率を達成することができる。
【００１７】
ここで、本発明において、トラップ構造は複数設けてもよいが、配管を簡易にするため一つとすることが好ましい。また、トラップ構造の形状は、１つの最低点を有し当該最低点が第１の加熱流路の一次熱交換器への入水口よりも低位となる下に凸の曲がり管であればどのような形状であってもよく、例えば、Ｕ字管形状やＶ字管形状や１巻きのループ管形状などが考えられる。
【００１８】
本発明に係る加熱装置の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記トラップ構造は、その最低点における管内天井部の高さが、前記一次熱交換器への入水口における管内床部の高さよりも、少なくとも３ｃｍ以上低位であることを特徴とする。
【００１９】
トラップ構造の最低点における管内天井部の高さを一次熱交換器の入水口における管内床部の高さより少なくとも３ｃｍ以上低位とすることで、第２流路水加熱状態において、一次熱交換器と二次熱交換器との間の第１の加熱流路内における対流をほぼ抑えることができ、高い熱効率を達成することができる。
【００２０】
本発明に係る加熱装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記二次熱交換器から前記一次熱交換器へ至る前記第１の加熱流路には、前記トラップ構造が複数設けられ、前記各トラップ構造の前記最低点に前記バイパス流路が接続されていることを特徴とする。
【００２１】
このように、トラップ構造を複数とすることによって、より確実に一次熱交換器内の給湯配管の水が熱対流によって二次熱交換器へ移動することを防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、上述のトラップ構造及びバイパス流路を設けることにより、一次熱交換器として１缶２水路型熱交換器を備えた加熱装置において、一次熱交換器及び二次熱交換器内の水の水抜きを完全に行うことができ、且つ第２流路水加熱状態においても熱効率の低下を従来よりも抑えることが可能な加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る加熱装置の配管構成を表す図である。
【図２】トラップ構造３０周辺の具体的な配管構成を表す図である。
【図３】トラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。
【図４】トラップ構造３０の有効高さｈ１と、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合の一次熱交換器６の熱効率との関係を表す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る加熱装置のトラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。
【図６】本発明の実施例３に係る加熱装置のトラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。
【図７】特許文献１に記載の１缶２水路給湯システムの構成図である。
【図８】特許文献３に記載の加熱装置の配管構成図である。
【図９】特許文献１に記載の１缶２水路給湯システムに特許文献３に記載の加熱装置のトラップ構造を適用した配管構成図である。（ａ）全体図、（ｂ）一次熱交換器及び二次熱交換器周辺の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の実施例１に係る加熱装置の配管構成を表す図である。本実施例では、加熱装置１を、給湯と風呂の追いだきとを行う機能を有する給湯器に適用した例を示す。加熱装置１は、基本構成として給湯配管２、追いだき配管３、バーナ４、加熱ガス流路５、一次熱交換器６、二次熱交換器７を備えている。
【００２６】
給湯配管２（第１の加熱流路）は、給水接続口２ａに市水から給水されるとともに、加熱された水を出湯接続口２ｂから給湯栓（図示せず）へ送水する配管である。追いだき配管３（第２の加熱流路）は、浴槽８の水を循環して加熱するための配管である。バーナ４は、加熱ガスを発生する加熱手段であり、本実施例ではバーナ４の例としてガスバーナを示している。加熱ガス流路５は、バーナ４において発生する加熱ガスが流れる流路である。一次熱交換器６は、加熱ガス流路５内に配設された１缶２水路型熱交換器である。二次熱交換器７は、加熱ガス流路５内の一次熱交換器６の下流側に配設された熱交換器である。
【００２７】
給湯配管２は、給水接続口２ａから二次熱交換器７を通過した後に一次熱交換器６を通過して出湯接続口２ｂへ至る。給湯配管２の給水接続口２ａと二次熱交換器７の間の区間には、給水接続口２ａの側から、給水温度を検出する給水サーミスタ１４、給水流量を検出する給水水量センサ１５が配設されている。また、給湯配管２の一次熱交換器６内の途中には、一次熱交換機６内の給湯配管２内の水温を検出する熱交サーミスタ１６が配設され、給湯配管２の一次熱交換器６の出水口６ｂの近傍には、一次熱交換機６出口の給湯配管２内の水温を検出する熱交出口サーミスタ１７が配設されている。給湯配管２の一次熱交換器６と出湯接続口２ｂの間には、一次熱交換器６の側から、水と湯を所望の比率で混合する混合比例弁１８、混合後の水量を調節する水量制御弁１９及び出湯温度を検出する出湯サーミスタ２０が配設されている。また、給湯配管２の給水水量センサ１５と二次熱交換器７の入水口７ａとの間には、バイパス配管２１が分岐して設けられている。バイパス配管２１の下流側は混合比例弁１８に接続されている。混合比例弁１８は、バイパス配管２１から供給される水と、一次熱交換器６の出水口６ｂ側から供給される湯とを混合して、出湯接続口２ｂの側へ送出することにより、出湯温度の調節を行う機能を有する。
【００２８】
追いだき配管３は、浴槽８からふろ水流スイッチ内蔵ユニット９、風呂循環ポンプ１０を経て一次熱交換器６を通過し、再び浴槽８へ戻る。風呂循環ポンプ１０は、通常のウォーターポンプであり、浴槽８内の浴槽水を一次熱交換器６へ送水するために設けられている。ふろ水流スイッチ内蔵ユニット９は、３つのポートがあり、３つのポートの内２つは追いだき配管３が接続され、残り１つのポートには、給湯配管２の出湯接続口２ｂ手前の部分と接続した注湯管１１に接続している。注湯管１１は、浴槽８への給湯を行うための配管であり、途中に注湯電磁弁１２及び逆止弁１３が設けられている。
【００２９】
本実施例の加熱装置１は、給湯配管２の二次熱交換器７の出水口７ｂから一次熱交換器６の入水口６ａの間の区間に、１つの最低点３０ａを有し当該最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂの高さが入水口６ａにおける管内床部６ａ’の高さよりも低位となる下に凸の曲がり管を具備したトラップ構造３０を備えている。本実施例では、トラップ構造３０の具体的形状は、下に凸のＵ字管を採用している。また、トラップ構造３０の上流側は、二次熱交換器７の出水口７ｂまでの区間に上に凸となる部分がないように配管される。すなわち、二次熱交換器７の出水口７ｂからトラップ構造３０の最低点３０ａまでは常に下り向きの配管とされている。また、トラップ構造３０の下流側は、一次熱交換器６の出水口６ｂまでの区間に上に凸となる部分がないように配管される。すなわち、一次熱交換器６の出水口６ｂからトラップ構造３０の最低点３０ａまでは常に下り向きの配管とされている。さらに、トラップ構造３０の最低点３０ａと、給湯配管２の一次熱交換器６からの出水口６ｂより下流側の給湯配管２上の当該最低点３０ａより低い位置であって、当該最低点３０ａの最も近傍の接続位置３１ａとに接続されたバイパス流路３１を備えている。
【００３０】
バイパス流路３１を設けることによって、給湯配管２では常に一定の流量の水が一次熱交換器６をバイパスして流れることになるが、バイパス流路３１の管径Ｒｂを給湯配管２の管径Ｒ０よりも小さく設定することにより実際の使用上の問題は生じない。管径比Ｒｂ／Ｒ０は、具体的な設計に応じて適宜設定される。例えば、管径比Ｒｂ／Ｒ０は、全体流量の７〜１５％がバイパス流路３１を通るように設定するように決められる。
【００３１】
この構造により、給湯配管２の水抜きを行う際に、給水接続口２ａ及び出湯接続口２ｂを開放すると、一次熱交換器６内の給湯配管２の水はすべてトラップ構造３０の最低点３０ａへ流れ落ち、バイパス流路３１を通って、給湯配管２の出湯接続口２ｂの側から排水される。また、二次熱交換器７内の給湯配管２の水は給水接続口２ａから排水されるが、給湯配管２の二次熱交換器７の出水口７ｂからトラップ構造３０までの区間の水はトラップ構造３０の最低点３０ａへ流れ落ち、バイパス流路３１を通って、給湯配管２の出湯接続口２ｂの側から排水される。これにより、給湯配管２内の水は完全に排水することができる。
【００３２】
図２は、トラップ構造３０周辺の具体的な配管構成を表す図である。図２において、図１の構成部分に対応する構成部分については同符号を付している。本実施例においては図２に示すように、二次熱交換器７は一次熱交換器６の上部に連設して配設されている。尚、本発明においては、必ずしも二次熱交換器７は一次熱交換器６の上部に位置する必要はなく、例えば、二次熱交換器７を一次熱交換器６の側方に並べて配設する構成とすることもできる。
【００３３】
トラップ構造３０は、下に凸のＵ字管形状に構成されている。トラップ構造３０の上流側は、真っ直ぐ上方に延長した後、一定の曲げ半径で直角に折れて二次熱交換器７の出水口７ｂに水平に接続されている。トラップ構造３０の下流側は、一定の曲げ半径で直角に折れて一次熱交換器６の入水口６ａに水平に接続されている。トラップ構造３０の最低点３０ａは、Ｕ字管の曲がり部分の最も低い底部分である。この最低点３０ａにバイパス流路３１の上流側端部が接続されている。バイパス流路３１は、上流側が垂直管で、一定の曲げ半径で直角に折れて下流側が最小限長の水平管（設計上見込める最小寸法の水平管）となっている。バイパス流路３１の下流側端部は、給湯配管２の一次熱交換器６からの出水口６ｂより下流側の、給湯配管２の当該最低点３０ａより低い接続位置３１ａに接続されている。バイパス流路３１の長さをできる限り短くし、接続位置３１ａをできる限り一次熱交換器６に近い位置とするために、接続位置３１ａは、最低点３０ａに最も近傍の位置とされる。尚、ここでいう「最も近傍」とは、厳密な最近傍を意味するのではなく、バイパス流路３１の配管の機械的構造（必要な一定の曲げ半径や配管溶接のために必要な隙間等）も考慮して、できる限り近傍であることを意味する。
【００３４】
トラップ構造３０の最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂから一次熱交換器６の入水口６ａにおける管内床部６ａ’までの高さｈ１は、３ｃｍ以上の４．４ｃｍとされ、トラップ構造３０の最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂから二次熱交換器７の出水口７ｂにおける管内床部までの高さｈ２は、１４．６ｃｍとされている。
【００３５】
以上のように構成された本実施例の加熱装置１において、次に、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合における本発明の作用に関して説明する。図３は、トラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。
【００３６】
給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合には、給湯配管２に通水されていないため、基本的に給湯配管２内の水は静止している。この状態で、まず、バーナ４が起動すると、一次熱交換器６が加熱されるとともに、二次熱交換器７も加熱されるが、二次熱交換器７は加熱ガス流路５内の一次熱交換器６の下流側に配設されているため、二次熱交換器７の温度は一次熱交換器６の温度よりも低くなる。従って、一次熱交換器６の入水口６ａ付近の給湯配管２内の水温をＴ１、二次熱交換器７の出水口７ｂ付近の給湯配管２内の水温をＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２となる。
【００３７】
また、トラップ構造３０は、一次熱交換器６の入水口６ａと二次熱交換器７の出水口７ｂとの間にあるため、トラップ構造３０の最低点３０ａ付近の水温をＴ３とすれば、Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２となる。従って、トラップ構造３０の最低点３０ａから二次熱交換器７の出水口７ｂの間の区間の配管内では、低位置の水温が高く高位置の水温が低い状態となるため、配管内での熱対流（ベナール対流）が生じる。しかしながら、トラップ構造３０の最低点３０ａから一次熱交換器６の入水口６ａの間の区間の配管内では、高位置の水温が高く底位置の水温が低い状態となるため、成層貯湯状態（上部に高温水層、下部に低温水層が形成され両層の水が混ざり合わないで安定した状態）となっており配管内での熱対流が殆ど生じない。従って、一次熱交換器６内の給湯配管２の水が熱対流によって二次熱交換器７へ移動することが防止される。これにより、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合において、一次熱交換器６の熱効率を向上させることができる。
【００３８】
トラップ構造３０の最低点３０ａから一次熱交換器６の入水口６ａの間の区間の配管内での熱対流を生じさせないためには、トラップ構造３０の最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂから一次熱交換器６の入水口６ａにおける管内床部６ａ’まである程度以上の高低差が必要である。具体的には、ｈ１が３ｃｍ以上（ｈ１は最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂから一次熱交換器６の入水口６ａにおける管内床部６ａ’までの区間の高さ（以下「有効高さ」という。））、より好ましくはｈ１が４ｃｍ以上とすることにより、熱対流による熱効率の低下を抑えることができることが実験的に確認された。
【００３９】
一方、一次熱交換器６からの給湯配管２を通した熱伝導によっても、一次熱交換器６の熱効率の低下が生じる。この熱伝導による熱損失は、給湯配管２を外部に接続する必要上、避けることはできない。しかし、本実施例では、一次熱交換器６の水抜きのためのバイパス流路３１が一次熱交換器６の近傍の給湯配管２（最低点３０ａ及び接続位置３１ａ）に接続されているため、バイパス流路３１を介して伝熱により外部に熱が拡散されることは防止される。これにより、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合において、一次熱交換器６の熱効率を従来よりも向上させることができる。
【００４０】
（試験例）
図４に、トラップ構造３０の有効高さｈ１と、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合の一次熱交換器６の熱効率との関係の実測データを示す。試験は図１の構成の加熱装置を用いて行った。トラップ構造３０における管内径は１３ｍｍとした。尚、図４においてｈ１＝−Ｄ＝−１３ｍｍ（図４の［１］）は、トラップ構造３０を設けていない場合を表す。ｈ１＝０ｍｍ（図４の［２］）は、最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂの高さと入水口６ａにおける管内床部６ａ’の高さが同じである状態を表す。基本的に、有効高さｈ１を大きくするほど成層貯湯状態の上層と下層の温度差・層厚が大きくなり、上下層間の水の混合による熱拡散が減少するため、一次熱交換器６の熱効率は向上することが分かる。但し、有効高さｈ１が小さい場合には、前記上層・下層の温度差・層厚が十分に大きくないため、管内部での対流や混合を十分に抑えることはできず熱効率の改善は見られない。図４から、有効高さｈ１が２０ｍｍの付近から熱効率が向上し、有効高さｈ１を３０ｍｍ以上とすれば、熱効率を約１．５％以上向上させることができることが分かる。一次熱交換器６の熱効率はもともと８０％程度で高水準であるため、熱効率をさらに１．５％以上向上させるということは、本発明は相当有効な熱効率の改善手段であるといえる。さらに、有効高さｈ１を４０ｍｍ以上とすれば、熱効率を約２％以上向上させることができることが分かる。
【実施例２】
【００４１】
図５は、本発明の実施例２に係る加熱装置のトラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。本実施例では、トラップ構造３０の形状を、Ｕ字管ではなくループ管としている。このような構造によっても、実施例１と同様、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合において、一次熱交換器６の熱効率を向上させることができる。
【実施例３】
【００４２】
図６は、本発明の実施例３に係る加熱装置のトラップ構造３０の周辺構造を模式的に示した図である。本実施例では、トラップ構造３０の形状を、２回巻きのループ管としている。このような構造によっても、実施例１と同様、給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合において、一次熱交換器６の熱効率を向上させることができる。尚、複数巻きのループ管とする場合、それぞれのループにおいて最低点３０ａ，３０ａ’が存在するため、図６に示すように、バイパス流路３１は各最低点３０ａ，３０ａ’に接続する必要がある。
【００４３】
図６に示したように、一次熱交換器６の出水口６ａの近位側のループの有効高さ（近位側ループの最低点３０ａ’における管内天井部３０ｂ’から一次熱交換器の入水口６ａにおける管内床部６ａ’までの高さ）をｈ１’、入水口６ａの遠位側のループの有効高さ（遠位側ループの最低点３０ａにおける管内天井部３０ｂから遠位側ループの最高点３０ｄにおける管内床部３０ｃまでの高さ）をｈ１とすると、ｈ１＞ｈ１’とされている。一次熱交換器６の入水口６ａの近位側のループの最低点３０ａ’ 付近の水温をＴ３’とし、該入水口６ａの遠位側（二次熱交換器７の出水口７ｂの近位側）のループの最低点３０ａ付近の水温をＴ３、遠位側のループの最高点３０ｄ付近の温度をＴ１’とする。給湯を行わない状態で追いだきのみを行う場合、Ｔ１＞Ｔ３’＞Ｔ１’＞Ｔ３である。Ｔ１’＞Ｔ３であるため、一次熱交換器６の入水口６ａの遠位側のループの最低点３０ａと最高点３０ｄとの間の区間においては成層貯湯状態となっており、熱対流（ベナール対流）は生じにくい。また、ｈ１＞ｈ１’として最低点３０ａと最高点３０ｄとの間の区間の高低差を大きくしているため、この区間の成層貯湯状態の水層の層厚を実施例１、２の場合よりも厚くすることができ、更に熱対流と混合が生じにくくなる。
【００４４】
また、トラップ構造３０の形状を複数巻きのループ管とした場合、各ループの二次熱交換器７の入水口７ａ側において、実施例１で説明したような成層貯湯状態が生じる。従って、より確実に一次熱交換器６内の給湯配管２の水が熱対流によって二次熱交換器７へ移動することを防止することが可能となる。
【００４５】
尚、本実施例では、トラップ構造３０の形状を２回巻きのループ管とした例を示したが、本発明ではループ管である必要はなく、実施例１のようなＵ字管構造を２連して設けた構成としてもよい。また、ループ管の巻き数（Ｕ字管構造の連数）は２以上であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  加熱装置
２  給湯配管
２ａ  給水接続口
２ｂ  出湯接続口
３  追いだき配管
４  バーナ
５  加熱ガス流路
６  一次熱交換器
６ａ  入水口
６ａ’  入水口における管内床部
６ｂ  出水口
７  二次熱交換器
７ａ  入水口
７ｂ  出水口
８  浴槽
９  ふろ水流スイッチ内蔵ユニット
１０  風呂循環ポンプ
１１  注湯管
１２  注湯電磁弁
１３  逆止弁
１４  給水サーミスタ
１５  給水水量センサ
１６  熱交サーミスタ
１７  熱交出口サーミスタ
１８  混合比例弁
１９  水量制御弁
２０  出湯サーミスタ
２１  バイパス配管
３０  トラップ構造
３０ａ，３０ａ’  最低点
３０ｂ，３０ｂ’  最低点における管内天井部
３０ｃ  最高点における管内床部
３０ｄ  最高点
３１  バイパス流路
３１ａ  接続位置
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図３】
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【図４】
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