(57)【要約】【課題】本発明は、部分的に燃焼する場合であっても、熱交換器の熱交換効率を低下させることがない燃焼装置を開発することを課題とする。さらに、本発明は、酸化物を含んだドレンが生成されることを抑えることで、内部壁面が腐食されることを抑制できる燃焼装置を提供することを目的とした。【解決手段】燃焼装置５１は、混合部５７と複数の分岐流路６２を備えた流路形成部材５６と、燃焼空間６１と、送風機５３と、調圧装置５５とを有している。調圧装置５５は、一次圧で供給されたガスを送風機５３の信号圧に応じた二次圧に調整して排出するもので、調圧装置５５の信号圧は送風機５３又は送風機５３の下流側から検知される。分岐流路６２には開閉弁６３が設けられ、開閉弁６３を開閉させて燃焼領域を増減することが可能である。また、流路形成部材は二重構造とされ、送風の一部の空気を冷却用空気流路に流すことが可能である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路形成部材と、燃焼空間と、送風機と、調圧装置を有し、
前記流路形成部材は、混合部と複数の分岐流路を有し、
前記分岐流路の一部又は全部には、開閉弁が設けられ、
前記分岐流路の下流側に炎孔を有し、
前記調圧装置は、一次圧をもって供給された燃料ガスを所定の信号圧に応じた二次圧に調整して排出するものであり、当該調圧装置の信号圧は送風機又は送風機の下流側から検知され、
当該二次圧に調整された燃料ガスと、空気は前記混合部に導入されて混合され、前記分岐流路を介して前記炎孔に供給されて燃焼空間で燃焼するものであって、
前記開閉弁を開閉させることによって、燃焼領域を増減させることが可能であることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記流路形成部材は、外壁と内壁とを備えた二重構造であって当該外壁と当該内壁との間に冷却用空気流路を有し、
前記内壁内には混合部が配され、
前記送風機からの送風は前記流路形成部材内で前記混合部と前記冷却用空気流路に分流され、送風の一部が冷却用空気流路を流れることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記内壁は開口部を有し、当該開口部は燃料ガスが導入される位置より上流側に配され、
当該開口部から前記冷却用空気流路に空気が導入されることを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯器等に使用される燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭に給湯器が普及している。一般家庭用の給湯器は、一台の給湯器をもって多数の箇所から給湯することが必要である。例えば、家屋内の台所、浴室、洗面台に給湯栓やシャワーがあり、一台の給湯器をもってこれらに湯を供給する。また浴槽に対して湯張りをしたり、浴槽内の残湯を追い焚きする機能を備えた家庭用給湯器も多い。
【０００３】
この様に家庭用の給湯器は、複数の箇所で湯が使用されることから、要求される湯量や湯温が頻繁に変わる。そのため給湯器に内蔵される燃焼装置は、給湯量や給湯温度の変化に合わせて燃焼量を変化させる必要がある。
そのため家庭用の給湯器に内蔵される燃焼装置では、燃焼量を変化させるために、ガス比例弁を備えている。即ち燃焼装置の燃料供給路に比例弁を設け、必要とされる発熱量に応じて比例弁の開度を調節し、燃料たるガス量を制御することによって燃焼量を変化させている。
【０００４】
また燃焼装置の形式の一つとして、全一次空気式と称される燃焼装置がある。全一次空気式の燃焼装置では、燃焼に必要な空気のほとんどを予めバーナ内で混合し、炎孔から混合ガスを放出して燃焼に供される。
特許文献１には、燃料ガス供給路に比例弁を有した全一次空気式の燃焼装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７３９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで全一次空気式の燃焼装置は、前記した様に燃焼に必要な空気のほとんどを予めバーナ内で混合するものであるから、バーナに供給する空気量とバーナに供給する燃料ガスの比率（空燃比と称される）は、許容される誤差が小さい。
そのため従来技術の燃焼装置においては、空燃比を許容範囲内に収めるために、燃料ガス比例弁の開度の目標値と、送風機の回転数の目標値を設定し、燃料ガス比例弁の実際の開度等が目標値と一致する様に電気的に制御している。
即ち、従来技術においては、燃料ガス比例弁の開度を、その目標開度と一致する様に制御し、同時に送風機の回転数が目標回転数と一致する様に制御している。
そして要求される燃焼量が変化した場合は、それぞれの目標値を演算し直し、燃料ガス比例弁の開度が新たな目標値と一致する様に制御し、同時に送風機の回転数が新たな目標値と一致する様に制御する。
【０００７】
しかしながら従来技術の構造によると、要求される燃焼量が変化した場合、燃料ガス比例弁の開度と送風機の回転数とが新たな目標値に一致するまでの間、空燃比が許容範囲を外れることとなり、不安定な状態で燃焼が行われる。そのため従来技術の燃焼装置には、燃焼量を変化させる際の過渡期に、燃焼状態が不安定になるという解決すべき技術的課題がある。
【０００８】
また従来技術の燃焼装置では、燃料ガス比例弁が必須であるが、燃料ガス比例弁は電気制御される精密機械であり、一般に高価である。そのため燃料ガス比例弁を省略したいという要求がある。
【０００９】
そこで本発明者らは、燃料ガス供給路にゼロガバナを設け、ゼロガバナの圧力信号を送風機から取り出す構成の燃焼装置を試作した。
ここでゼロガバナは、一次圧をもって供給されたガスを二次圧に減圧して排出する調圧装置であって、圧力を信号として導入する信号圧導入口を有し、信号圧導入口から導入される圧力に応じた二次圧に減圧して排出する調圧装置である。
本発明者らが試作した燃焼装置では、圧力信号を送風機から取り出しているので、送風量の増減に追従して燃料ガスの供給圧力が変化する。そのため燃焼量を変化させる際の過渡期に、燃焼状態が不安定になるという技術的課題が解決される。また試作した燃焼装置では、送風機の送風量を変化させることによって燃焼量を変化させることができるので、燃料ガス比例弁は必ずしも必要ではない。
【００１０】
しかしながら、試作した燃焼装置は、燃焼ガスの供給を部分的に停止した際に、熱交換器の熱交換効率を低下させる問題があった。ここで、一般家庭用の給湯器は、前記した様に、要求される湯量や湯温が大きく変わるので、燃焼装置は給湯量等の変化に合わせて燃焼量を大きく変化させる必要があるが、試作した燃焼装置は、燃焼量を小さく変化させた際に、所謂無効空気を生じ熱交換器の温度を低下させるため、熱交換器に対する熱量の移動が非効率となり、一般家庭用の給湯器としては使用しにくいものであった。
【００１１】
具体的に説明すると、試作した燃焼装置は、調圧装置から排出される燃料ガスがマニホールドを介して複数に分岐しており、分岐した流路のそれぞれのノズルから放出されてバーナで空気と混合されるものであり、最大燃焼から燃焼要求を小さくした場合等には、燃料ガスが流れる複数の流路のうち、いずれかの流路を開閉弁などにより遮断する。これにより、燃料ガスは炎孔の一部にのみに供給され、燃焼が行われる。一方、空気は遮蔽されることがないため、燃焼が行われていない部位については空気のみが炎孔から放出される。即ち、炎孔から燃焼に供されない無効空気が持続的に放出されることで、熱交換器が冷却され、熱交換効率を低下させる問題があった。
【００１２】
さらに、この燃焼装置は、燃焼時にバーナ近傍が著しく高温となり、空気中の窒素と酸素が結合して窒素酸化物（ＮＯｘ）を発生させる懸念があった。また燃焼装置内でドレンが発生すると、前記した窒素酸化物（ＮＯｘ）がドレンに溶け込み、ドレンが強酸性を帯びる。そのため燃焼装置の内部壁面を酸化作用により腐食させる懸念があった。
【００１３】
そこで本発明は、試作した燃焼装置をさらに改良するものであり、部分的に燃焼する場合であっても、熱交換器の熱交換効率を低下させることがない燃焼装置を開発することを課題とする。さらに、本発明は、酸化物を含んだドレンが生成されることを抑えることで、内部壁面が腐食されることを抑制できる燃焼装置を開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、流路形成部材と、燃焼空間と、送風機と、調圧装置を有し、前記流路形成部材は、混合部と複数の分岐流路を有し、前記分岐流路の一部又は全部には、開閉弁が設けられ、前記分岐流路の下流側に炎孔を有し、前記調圧装置は、一次圧をもって供給された燃料ガスを所定の信号圧に応じた二次圧に調整して排出するものであり、当該調圧装置の信号圧は送風機又は送風機の下流側から検知され、当該二次圧に調整された燃料ガスと、空気は前記混合部に導入されて混合され、前記分岐流路を介して前記炎孔に供給されて燃焼空間で燃焼するものであって、前記開閉弁を開閉させることによって、燃焼領域を増減させることが可能であることを特徴とする燃焼装置である。
【００１５】
本発明の燃焼装置で採用される調圧装置は、先に説明したゼロガバナと同一の機能を果たすものであり、一次圧をもって供給されたガスを所定の信号圧に応じた二次圧に調整して排出するものである。
そして本発明の燃焼装置についても、調圧装置の信号圧は送風機又は送風機の下流側から検知されているから、調圧装置の二次側の圧力は、送風機の送風圧に追従して変化する。本発明では、調圧装置により二次圧に調整された燃料ガスが流路形成部材の混合部に導入される。即ち混合部には、送風圧に応じて変化する圧力で燃料ガスが供給される。
また、混合部に供給される燃料ガスの量は、送風機の送風圧に追従するから、燃焼量を変化させる際の過渡期にも安定した燃焼状態を維持する。
本発明の燃焼装置は、二次圧に調整された燃料ガスと空気とが混合部に導入されて空気と混合され、その混合ガスが分岐流路を通過するものである。また、一部又は全部の分岐流路には開閉弁が配されており、一部の燃焼を停止する場合、該当する開閉弁が閉状態とされ、当該開閉弁の下流に位置する炎孔への混合ガスの供給が停止される。即ち、一部の燃焼を停止した場合、開閉弁が開状態である分岐流路のみに混合ガスが流れるため、送風機からの無効空気や混合ガスが燃焼空間に放出されることがない。これにより、給湯器等に備えられた熱交換器が無効空気等により冷却されることが防止されるため、熱交換器の熱交換効率を低下させることがない。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記流路形成部材は、外壁と内壁とを備えた二重構造であって当該外壁と当該内壁との間に冷却用空気流路を有し、前記内壁内には混合部が配され、前記送風機からの送風は前記流路形成部材内で前記混合部と前記冷却用空気流路に分流され、送風の一部が冷却用空気流路を流れることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１７】
かかる構成によれば、流路形成部材が外壁と内壁とを備えた二重構造であって、その両者の間に冷却用空気流路が設けられている。これにより、空気は燃料ガスと空気の混合が促進される混合部の他、冷却用空気流路にも空気が送風されるため、流路形成部等を冷却することができる。
即ち、本発明によれば、冷却用空気流路を流れる空気により流路形成部等の温度を低下させることが可能であるため、燃焼時であっても、燃焼空間が高温となり過ぎることを防止できる。これにより、本発明の燃焼装置では、燃焼空間が高温状態となることで生成されやすい窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成されることを抑制できるため、酸化物を含んだドレンの酸化作用で燃焼装置の内壁等が腐食されることを抑制することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記内壁は開口を有し、当該開口は燃料ガスが導入される位置より上流側に配され、当該開口から前記冷却用空気流路に空気が導入されることを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置である。
【００１９】
本発明の燃焼装置は、内壁は開口を有し、その開口は冷却用空気流路と連通しているため、空気は確実に当該開口を介して冷却用空気流路に供給される。さらに、燃料ガスが導入される位置よりも上流に開口が配されているため、燃料ガスが冷却用空気流路に流れ込むことを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の燃焼装置は、部分的に燃焼する場合であっても、燃焼空間に無効空気を放出することがないため、熱交換器の熱交換効率を低下させることがない。さらに燃焼時には常に冷却用空気流路に空気が供給され、燃焼装置の内壁等が高温となることを防止できるため、燃焼空間で窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成されることを抑制できる。これにより、燃焼装置の内壁に付着するドレンが酸性となることが抑さえられるため、酸化作用で当該内壁が腐食されることを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態の燃焼装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態の燃焼装置の構成図である。
図１に示す燃焼装置１は、給湯器に内蔵されるものであり、燃焼装置本体２と、送風機３と、調圧装置５によって構成されている。
【００２２】
本実施形態で採用する送風機３は、シロッコファンやターボファンの様に、ケーシング内に回転羽根が設けられたものである。また送風機３を回転させるモータは、直流モータ又はインバータ制御された交流モータであり、回転数を増減することができる。送風機３の下流側では、分離流路部材１４を介して燃焼装置本体２と接続されている。
【００２３】
燃焼装置本体２は、図１に示すように、燃料ガスと空気を混合する機能を有する流路形成部材６と、混合されたガスを放出する炎孔１０を有している。流路形成部材６は、上下二段に別れており、上部側が拡散部８として機能し、下部側が混合部７として機能する。また、混合部７と拡散部８は、分岐流路１２により接続され、連通されている。即ち、混合部７で燃料ガスと空気が混合され、その混合ガスが分岐流路１２を介して拡散部８に供給される。そして、拡散部８に放出されて空間内に拡散され、混合ガスが炎孔１０から均一に放出されるため、安定した燃焼空間１１として機能させることが可能となる。
【００２４】
具体的に説明すると、拡散部１２は分割板２６により２室に分割されており、それぞれの拡散部８ａ，８ｂの上流側で１本ずつの分岐流路１２ａ，１２ｂが接続されている。また、各分岐流路１２ａ，１２ｂには、それぞれ開閉弁１３ａ，１３ｂが配されているため、送風機３からの送風あるいは燃料ガスと空気との混合ガスの流通を開閉弁１３ａ，１３ｂにより遮断可能とされている。即ち、開閉弁１３ａ，１３ｂの一方あるいは全部を遮断して、燃焼領域を増減させることが可能となる。なお、本実施形態で採用する各核散部８ａ，８ｂは、同一形状のものであり、容量は等しく、分岐流路１２ａ，１２ｂは略同一の開口面積及び長さを有している。
【００２５】
そして空気とガスの混合ガスが分岐流路１２から排出されると、拡散部８内で拡散され、炎孔１０から混合ガスが放出される。前記した理由により、拡散部８ａと拡散部８ｂに供給される混合ガスを比較しても、ガスの拡散効果に偏りがない。
なお本実施形態の燃焼装置１は、燃焼に必要な空気の全てが流路形成部材６の混合部７で混合される全一次空気式を採用している。
【００２６】
分離流路部材１４は、仕切り部材２０により内部が二重構造とされており、燃料ガスと空気を分岐させて混合部７に供給可能なもので、空気流路部１５と燃料ガス流路部１６とを有する。空気流路部１５は仕切り部材２０で形成された分離流路部材１４の中心側流路で、燃料ガス流路部１６は分離流路部材１４の内壁と仕切り部材２０によって囲まれて形成された分離流路部材１４の側面側流路である。即ち、燃料ガスは分離流路部材１４の内壁に沿って混合部７に供給され、空気は燃料ガス流路部１６よりも内側の仕切り部材２０に沿って混合部７に供給される。
【００２７】
また、空気流路部１５の送風機３側の一部の断面積は、送風機３側から混合部７側にかけてテーパー状に絞られている。これにより、送風機３から供給される空気は、混合部７に導入される際の速度が増し、燃料ガスと混合されやすくなる。なお、分離流路部材１４の側部に設けられた燃料導入口１９に燃料供給流路１７の端部が接続されている。
【００２８】
燃料供給流路１７は、前記したように一方の端部が分離流路部材１４の燃料導入口１９に接続され、燃料ガスを分離流路部材１４に導入するものである。また、燃料供給流路１７の他方の端部は、後述する調圧装置５に接続され、二次圧に調圧された燃料ガスが導入される。即ち、燃料供給流路１７は、二次圧に調圧された燃料ガスが流通する流路であり、混合部７では二次圧に調圧された燃料ガスと空気が混合される。
【００２９】
次に本実施形態で採用する調圧装置５について説明する。
調圧装置５は、具体的にはゼロガバナであり、一次圧をもって供給されたガスを二次圧に減圧して排出する調圧装置であって、圧力を信号として導入する信号圧導入口２１を有し、信号圧導入口２１から導入される圧力に応じた二次圧に減圧して排出する調圧装置である。
即ち調圧装置５は、図１の様にガス導入口２２とガス吐出口２３及び信号圧導入口２１を備え、ガス導入口２２から導入されたガスを減圧してガス吐出口２３から排出するものであるが、ガス吐出口２３から排出される燃料ガスの圧力が、信号圧導入口２１の圧力に依存して変化する。
【００３０】
調圧装置５は、図１に示すように、外殻５ｈ内にガス通路が形成され、さらにガス通路の開度を調整する弁体５ａと、ダイヤフラム５ｂ、スプリング５ｃ、調節機構５ｄなどが内蔵されたものである。
即ちダイヤフラム５ｂは、外殻５ｈの内部で信号圧室５ｉを形成する。そして信号圧室５ｉに信号圧導入口２１が開いている。そのため信号圧室５ｉには信号圧導入口２１から導入される信号圧が掛かる。従ってダイヤフラム５ｂの一方には、信号圧が掛かる。
またダイヤフラム５ｂの他方側には、二次側連通室５ｊが設けられている。二次側連通室５ｊは、二次側連通路５ｋを介して二次側のガス通路（弁体５ａの下流側）と連通している。従ってダイヤフラム５ｂは、信号圧Ｐｔと調圧装置５の出口圧力Ｐ２の圧力差を受ける。
またスプリング５ｃはダイヤフラム５ｂを支えるものであり、スプリング５ｃの強さは調節機構５ｄによって調節される。
【００３１】
弁体５ａは、前記した様にガス通路の開度を調整するものであり、軸５ｍを介してダイヤフラム５ｂに接続されている。
そして、例えば、調圧装置５に導入されるガスの圧力Ｐ１が上昇側に圧力変動したときには、その圧力変動に伴って二次圧（調圧装置５の出口圧力）Ｐ２も上昇側に圧力変動するが、二次圧Ｐ２の圧力変動に伴って、弁体５ａが下方移動し、二次圧Ｐ２を下降側に圧力変動させて、二次圧Ｐ２が信号圧Ｐｔになるように調整する。また、大気圧Ｐｔが上昇側に圧力変動したときには、その圧力変動に伴って弁体５ａが上方移動し、二次圧Ｐ２が上昇側に変動して信号圧Ｐｔになるように調整する。このようにして、調圧装置５の燃料供給圧力Ｐ１や信号圧Ｐｔが変動した場合においても、調圧装置５の吐出圧Ｐ２が信号圧Ｐｔになるように調整される。
【００３２】
前記した調圧装置５は、ガス導入口２２が燃料ガス供給源に接続され、ガス導入口２２と燃料ガス供給源との間には開閉弁１８が配されている。また調圧装置５のガス吐出口２３が燃料供給流路１７の他方の端部に接続される。
【００３３】
また調圧装置５の信号圧は送風機３の吐出側から検知される。即ち、図１の様に送風機３から分離流路部材１４に至るまでの間から検出されている。具体的には、送風機３の中間部分（送風路）に信号圧取出部２４が開口し、信号圧取出部２４と調圧装置５の信号圧導入口２１の間が導通管２５によって接続されている。
【００３４】
次に、燃焼装置１の機能について説明する。
本実施形態の燃焼装置１では、送風機３を回転させると共に開閉弁１３，１８を開き、混合部７に燃料と空気を導入し、混合部７内で両者の混合を促進させ、その混合ガスを分岐流路１２を介して拡散部８に供給し、その際に拡散部８内の空間に均一に拡散させて、炎孔１０から燃料ガスと空気の混合ガスを放出させ、燃焼空間１１で火炎を発生させる。
即ち、送風機３を回転させることによって流路形成部材６内に送風を行う。送風機３から吐出された送風は、一旦混合部７内に入る。そして、混合部７で燃料ガスと混合された空気は、各分岐流路１２ａ，１２ｂを通過し、拡散部８ａ，８ｂに至り、炎孔１０から放出される。
【００３５】
ここで混合部７に導入される空気の量に注目すると、混合部７に導入される空気量は、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の空気圧力と、混合部７の開口面積と、混合部７の内部抵抗と、混合部８ａ，８ｂの下流側の抵抗（分岐流路１２への流入損失）及び大気圧の関数となる。
ここで混合部７の開口面積は燃焼中に変化しない。また、混合部７の内部抵抗は一定である。さらに混合部７の下流側の抵抗（流入損失）と大気圧についても、略一定であると見なすことができる。
【００３６】
そのため混合部７に導入される空気量の変化は、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の送風圧力の変化との相関関係が最も高いものとなる。さらに混合部７に導入される空気量の変化は、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の圧力だけによって変化すると考えても、実用上差し支えないと言える。
即ち、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の圧力は、混合部７の圧力損失等を無視するならば、送風機３の吐出圧力によって決定されると言える。
【００３７】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給源から調圧装置５に入り、調圧装置５で減圧される。そして調圧装置５を出た燃料ガスは、燃料供給流路１７に入り、燃料供給流路１７を通過し、燃料供給流路１７の他方の端部から排出され燃料導入口１９に導入される。燃料導入口１９は、分離流路部材１４の側部に設けられており、燃料導入口１９から導入された燃料ガスは、分離流路部材１４内に入り、燃料ガス流路部１６を通過して混合部７に導入される。そして、混合部７で燃料ガスは空気と混合されて、分岐流路１２と拡散部８ａ，８ｂを流通して、炎孔１７から放出され、燃焼空間１１に火炎が発生する。
【００３８】
ここで混合部７に導入される燃料ガスの量に注目すると、混合部７に導入される燃料ガス量は、燃料供給流路１７を通過するガスの量である。
そして燃料供給流路１７を通過するガスの量は、燃料供給流路１７の上流側のガス圧と、燃料供給流路１７の開口面積、燃料供給流路１７の内部抵抗、燃料導入口１９の開口径、燃料導入口１９の吐出側の雰囲気圧力によっての関数となる。
ここで燃料供給流路１７の開口面積と燃料供給流路１７の内部抵抗、及び燃料導入口１９の開口径は一定であって燃焼中に変化することはない。また燃料導入口１９の吐出側の雰囲気圧力についても変化は小さい。
【００３９】
そのため混合部７に導入されるガス量の変化は、燃料供給流路１７の上流側のガスの圧力変化と最も高い相関関係がある。そして混合部７に導入されるガスの量は、燃料供給流路１７の上流側のガスの圧力だけによって決まると考えても、実用上差し支えないと言える。
また本実施形態では、調圧装置５のガス吐出口２３が直接的に燃料供給流路１７の開口端（他方の端部）に接続されているから、燃料供給流路１７を流れるガスの量は、調圧装置５の吐出圧に応じて変化し、混合部７に導入されるガスの量は、調圧装置５の吐出圧だけによって決まると考えても、実用上差し支えないと言える。
【００４０】
そして本実施形態の燃焼装置１では、調圧装置５の信号圧は送風機３の吐出側から検知されており、調圧装置５は、信号圧に相関する二次圧で燃料ガスを放出するから、調圧装置５から吐出される燃料ガスの圧力は、送風機３の吐出圧によって変化する。
即ち、本実施形態の燃焼装置１では、混合部７に導入される空気の量と、燃料ガスの量は、共に送風機３の吐出圧によって変化する。即ち、送風機３の吐出圧が増加して混合部７に導入される空気の量が増大すると、調圧装置５の信号圧が上昇して調圧装置５からのガスの吐出圧が上昇し、燃料供給流路１７を流れるガス量が増大して混合部７に導入されるガスの量が増加する。言い換えると、本実施形態の燃焼装置１では、混合部７に導入される空気の量が増減すると、これに応じて混合部７に導入されるガスの量も増減する。従って本実施形態では、混合部７に導入される空気量とガス量の比率は常に一定である。
本実施形態では、燃料ガスを燃焼させるに足る空気量が混合部７で混合されるように、燃料ガス及び空気が混合部７に放出される開口面積（分離流路部材１４の開口面積）と、燃料導入口１９の開口径等が設計されている。
【００４１】
そのため本実施形態では、混合部７に対して常に適切な比率で空気と燃料ガスが導入され、その混合された混合ガスが炎孔１７から放出されて火炎を発生させる。
また燃焼量の増減は、送風機３の送風量を変化させることによって行うことができる。即ち本実施形態では、混合部７に導入される空気量とガス量の比率は常に一定である。
そのため送風機３の回転数を増加し、送風量を増加させると混合部７に導入される空気量が増大すると共にガス量も増加し、燃焼量が増加する。
逆に送風機３の回転数を減少し、送風量を減少させると混合部７に導入される空気量が減少すると共にガス量も減少し、燃焼量が減少する。
【００４２】
また、さらに燃焼量を減少させたい場合は、各分岐流路１２ａ，１２ｂに配された２個の開閉弁１３ａ，１３ｂの一方を閉じる。
例えば、図１の２個の開閉弁１３ａ，１３ｂの内、開閉弁１３ｂを１つ閉じると、図１の右側の拡散部８ｂに対する混合ガスの供給が停止し、左側の拡散部８ａだけに混合ガスが供給され、その拡散部８ａの下流側の炎孔１０のみに混合ガスが放出されて燃焼空間１１で燃焼する。
なお１個の開閉弁１３ｂを閉じて開閉弁１３ａだけを開き、左側の炎孔１０だけを燃焼空間１１で燃焼させても、混合部７に導入される空気量とガス量の比率は変わらない。
【００４３】
即ち、開閉弁１３ｂを閉じても、混合部７を経て外部に排出される空気の総量は変化しない。そのため送風機３の吐出圧には変化が無い。
従って調圧装置５の信号圧は変化せず、調圧装置５から吐出される燃料ガスの圧力にも変化がない。
そして開閉弁１３ｂが閉じられているので、閉じられた流路たる分岐流路１２ｂには燃料ガスが流れないものの、開閉弁１３ａが開かれた流路たる分岐流路１２ａには燃料ガスが流れる。そして燃料供給流路１７を流れる流量は、調圧装置５から吐出される燃料ガスの圧力にも変化がないため、変化しない。即ち、開閉弁１３ｂの開閉に関わらず、開閉弁１３ａが開かれた流路たる分岐流路１２ａには同一量の燃料ガスが流れる。
【００４４】
従って、本実施形態によれば、一部の燃焼を停止した場合であっても、開閉弁１３ａあるいは開閉弁１３ｂのいずれかを停止させるため、拡散部８ｂあるいは拡散部８ａのいずれかに燃料ガス及び空気が供給されることを阻止できる。即ち、拡散部８の下流側に配された炎孔１０から無効空気などが放出されることを防止できるため、燃焼空間１１の上部に配置された熱交換器を冷却することを防止できる。これにより、熱交換器の熱交換効率の低下を防止できる。
【００４５】
次に、本実施形態を燃焼させる際の手順について説明する。図２は、本発明の実施形態の燃焼装置の点火時における動作を示すフローチャートである。
本実施形態の燃焼装置１では、ステップ１で燃焼要求を待つ。例えば給湯器に燃焼装置１が採用されている場合であれば、カランを開く等の操作によって給湯要求が生じ、燃焼要求が発生する。
【００４６】
ステップ１で燃焼要求があったならばステップ２に進み、分岐流路１２に配された開閉弁１３を開く。より具体的に説明すると、図１の様に開閉弁１３を全て開状態として拡散部８ａ，８ｂの双方に送風機３から空気が供給可能な状態とする。
【００４７】
そしてステップ３で必要な燃焼量を確認する。即ち、要求されている発熱量が、２個の拡散部８ａ，８ｂの全てに点火すべき熱量であるか、或いは１個の拡散部８ａあるいは拡散部８ｂだけを点火すべきであるかを判断する。
ここで要求されている発熱量が、２個の拡散部８ａ，８ｂの全てに点火すべき熱量であるならばステップ４以降に進み、点火前の予備送風を行う。即ち、プレパージを実行する。
具体的には、ステップ４でタイマを起動し、送風機３を回転して送風を開始する。ここで前記した様にステップ２で分岐流路１２の開閉弁１３を開いているので、全ての拡散部８ａ，８ｂに送風がなされる。
【００４８】
そしてステップ６でプレパージに要する時間が終了すると、ステップ７に移行して調圧装置５より上流側に配された開閉弁１８を開き、混合部７で空気と混合された混合ガスを２個の拡散部８ａ，８ｂに供給する。
そしてステップ８で図示しないイグナイタ等で点火する。その後は、ステップ９に移行し、送風量を増減することによって所望の燃焼量に調整する。
【００４９】
一方、ステップ３で必要な燃焼量を確認したところ、要求されている発熱量が、１個の拡散部８ａあるいは拡散部８ｂだけに点火すべきであり、右側の拡散部８ｂあるいは左側の拡散部８ａを使用すべきでない場合には、ステップ１０側に移行する。
具体的には、ステップ１０でタイマを起動し、ステップ１１で送風機３を回転して送風を開始しプレパージを行う。ここで、要求されている発熱量が小さく、右側の拡散部８ｂあるいは左側の拡散部８ａを使用すべきでない場合であっても、本実施係形態では、全ての拡散部８ａ，８ｂに対してプレパージを行う。
即ち、本実施形態では、前記した様にステップ２で開閉弁１３を開いているので、全ての拡散部８ａ，８ｂに送風がなされる。
【００５０】
そしてステップ１２でプレパージに要する時間が終了すると、ステップ１３に移行し、開閉弁１３を閉じる。即ち、右側の拡散部８ｂあるいは左側の拡散部８ａに対する送風を停止する。
その後、開閉弁１８を開き、混合部７に燃料ガスを供給する（ステップ１４）。
そしてステップ１５で図示しないイグナイタ等で点火する。その後は、ステップ１６に移行し、送風量を増減することによって所望の燃焼量に調整する。
【００５１】
また給湯器の使用中に要求される燃焼量が増大した場合は、再度開閉弁１３ｂあるいは開閉弁１３ａを開き、右側の拡散部８ｂあるいは左側の拡散部８ａにも燃料ガスと空気の混合ガスを導入して燃焼空間１１で燃焼させる。なお本実施形態では、最初の点火の際に、双方の拡散部８ａ、８ｂに対してプレパージを行っているので、給湯器の使用中に要求される燃焼量が増大した場合には、開閉弁１３ｂあるいは開閉弁１３ａを開くことによって直ちに燃焼区域を増加させることができる。
【００５２】
上記した実施形態は、拡散部８と分岐流路１２とがそれぞれ一対一に対応しており、一つの分岐流路１２は必ず一つの拡散部８に燃料を供給する構成であったが、例えば１つの拡散部に対して２つ以上の分岐流路を接続させる構成であってもよい。
即ち、２つの分岐流路を１つの拡散部に接続させたものを混在させた構成であってもよい。
図３は、本発明の他の実施形態の燃焼装置の構成図であり、１個の拡散部に２本の分岐流路を接続したものを混在させた構成を示すものである。
なお、以下に示す実施形態の燃焼装置３１の構成部品中、先の実施形態の構成部品と同一の部品は、先の実施形態と同一の番号を付して重複した説明を省略する。
【００５３】
図３に示す燃焼装置３１は、分割板２６により分割された２個の拡散部３８ａ，３８ｂを有している。本実施形態で採用する２個の拡散部３８ａ，３８ｂは、容量が相違し、第一拡散部３８ａは容量が大きく、第二拡散部３８ｂは容量が小さい。具体的には、第一拡散部３８ａの容量は、第二拡散部３８ｂの容量の２倍の容量を持つ拡散部である。
そして本実施形態では、３本の分岐流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃが採用され、各分岐流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃにはそれぞれ開閉弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃが配されている。分岐流路４２ａ，４２ｂは第一拡散部３８ａに接続され、分岐流路４２ｃは第二拡散部３８ｂに接続されている。なお、各分岐流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃの開口の断面積は、それぞれ略等しい大きさである。
【００５４】
ここで混合部７に導入される空気の量に注目すると、前記したように、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の空気圧力と、混合部７の開口面積と、混合部７の内部抵抗と、混合部８ａ，８ｂの下流側の抵抗（分岐流路１２への流入損失）及び大気圧の関数となる。
ここで混合部７の開口面積は燃焼中に変化しない。また、混合部７の内部抵抗は一定である。さらに混合部７の下流側の抵抗（流入損失）と大気圧についても、略一定であると見なすことができる。
【００５５】
そのため、前記した燃焼装置１と同様に、混合部７に導入される空気量の変化は、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の圧力だけによって変化すると考えても、実用上差し支えないと言える。
即ち、混合部７に接続された分離流路部材１４の端部近傍の圧力は、混合部７の圧力損失等を無視するならば、送風機３の吐出圧力によって決定されると言える。
【００５６】
一方、混合部７に導入される燃料ガスの量に注目すると、前記したように、燃料供給流路１７を通過するガスの量である。
即ち、混合部７に導入されるガス量の変化は、前記した燃焼装置と同様に、燃料供給流路１７の上流側のガスの圧力変化と最も高い相関関係がある。そして混合部７に導入されるガスの量は、燃料供給流路１７の上流側のガスの圧力だけによって決まると考えても、実用上差し支えないと言える。
また本実施形態では、図３に示すように、調圧装置５のガス吐出口２３が直接的に燃料供給流路１７の開口端（一方の端部）に接続されているから、燃料供給流路１７を流れるガスの量は、調圧装置５の吐出圧に応じて変化し、混合部７に導入されるガスの量は、調圧装置５の吐出圧だけによって決まると考えても、実用上差し支えないと言える。
【００５７】
従って、本実施形態の燃焼装置３１では、混合部７に導入される空気の量が増減すると、これに応じて混合部７に導入されるガスの量も増減する。即ち、本実施形態では、混合部７に導入される空気量とガス量の比率は常に一定である。
【００５８】
また上記した内容から、各分岐流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃを単位時間当たりに流通する混合ガスの流量は略等しいと言える。これにより、各分岐流路４２ａ，４２ｂ，４２ｃから混合ガスが均等に排出される。即ち、本実施形態の燃焼装置３１によれば、先に説明した燃焼装置１と同じ数の拡散部を有するが、１個の拡散部に２本の分岐流路を接続する構成を有しているため、燃焼領域１１の増減及び火炎の大きさをより細かく制御することができる。
【００５９】
従って、本実施形態によれば、一部の燃焼を停止した場合、開閉弁１３ａあるいは開閉弁１３ｂのいずれかを停止させるため、拡散部８の下流側に配された炎孔１０から無効空気などが放出されることを防止でき、熱交換器の熱交換効率の低下を防止できる。
【００６０】
上記した実施形態は、いずれも燃焼装置本体２，３２と送風機３，３３とを分離流路部材１４，４４を介して接続する構成であったが、分離流路部材を用いずに接続してもよい。即ち、送風機と燃焼装置本体を直接接続する。
図４は、本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置の構成図であり、冷却用空気流路が備えられた構成を示すものである。
【００６１】
本実施形態の燃焼装置３５では、燃焼装置本体３６に備わった流路形成部材３９が二重構造であり、内壁４０と外壁４１とを有する。即ち、空気と燃料ガスとが混合される混合部４８及びその混合ガスが拡散される拡散部５０は内壁４０に囲まれた空間であり、内壁４０と外壁４１とで囲まれた空間は空気のみが流通する冷却用空気流路４５として機能する。
【００６２】
一方、燃料供給流路４９は、図４に示すように、混合部４８に直接導入されている。即ち、前記した燃焼装置１，３１のように、同一の位置（分離流路部材１４，４４）から空気と燃料ガスを混合部４８に導入する必要がない。具体的には、送風機３による混合部４８への空気の導入位置と、ガス供給源から供給される混合部４８への燃料ガスの導入位置を気体の流通方向にずらして配置させることが可能となる。本実施形態では、混合部４８において、燃料供給流路４９の導入部を送風機３の導入部よりも下流側に配置させている。
【００６３】
即ち、混合部４８において燃料ガスが導入される位置より上流側では、空気のみが流通する送風路が形成される。そして、当該送風路の領域内に開口部４６が形成され、混合部４８と冷却用空気流路４５が連通されている。即ち、開口部４６には空気のみが流通し、冷却用空気流路４５には混合部４８から分岐した一部の空気のみが流通する。
【００６４】
これにより、本実施形態の燃焼装置３５は、燃焼時であっても、冷却用空気流路４５を流通する空気により、燃焼装置本体２を冷却できるため、高温状態となることを抑制でき、窒素酸化物（ＮＯｘ、特に硝酸）が生成されることを抑えることができる。即ち、燃焼装置３５の内壁等に付着するドレンが酸性となることが抑制されるため、酸化作用により内壁等が腐食されることを防止できる。
【００６５】
なお、本実施形態では、燃焼装置本体２内において、分割板２６により分割された２個の拡散部８ａ，８ｂが配されており、各拡散部８ａ，８ｂの容量は同一であり、各拡散部８ａ，８ｂには前記した燃焼装置１と同様の分岐流路１２及び開閉弁１３が設けられている。さらに調圧装置５が備えられ、送風機３の信号圧に基づいて燃料ガスが二次圧に調整されて混合部４８に供給される構成を有している。
【００６６】
即ち、上記した実施形態と同様に燃焼装置３５は、一部の燃焼を停止した場合、開閉弁１３ａあるいは開閉弁１３ｂのいずれかを停止させるため、拡散部５０の下流側に配された炎孔１０から無効空気などが放出されることを防止でき、熱交換器の熱交換効率の低下を防止できる。
【００６７】
次に、より実際の構成に近い実施形態について説明する。
図５は、本発明の燃焼装置の実際的構成を示す斜視図である。図６は、図５の燃焼装置の分解斜視図である。図７は、図５の燃焼装置の配管系統図である。図８は、図６の拡散流路部材のＡ方向から見た斜視図である。図９は、図５の燃焼装置のＢ−Ｂ断面図である。
図５に示す燃焼装置５１についても給湯器に内蔵されるものであり、燃焼装置本体５２と、送風機５３と、調圧装置５５によって構成されている。
【００６８】
本実施形態で採用する送風機５３は、先の実施形態と同様にケーシング内に回転羽根が設けられたものである。また送風機５３を回転させるモータは、回転数を増減することができる。本実施形態で採用する送風機５３は、空気吐き出し口の近傍に信号圧取出部７４が開口している。また、送風機５３の吐出側には分離流路部材６４が取り付けられており（図６）、送風機５３は分離流路部材６４を介して燃焼装置本体５２と接続されている。
【００６９】
燃焼装置本体５２は、略矩形の筐体であり、流路形成部材５６と炎孔６０を有している。流路形成部材５６は上下二段に別れており、図７に示すように、炎孔６０の上流側に隣接する拡散流路部材５４と、拡散流路部材５４に隣接する混合流路部材５９を有している。拡散流路部材５４は、側面形状が略Ｌ字状の箱体で、拡散部５８と分岐流路６２を有し、拡散部５８の上流側に分岐流路６２の一方の端部が接続されている。また分岐流路６２には４つの電磁弁（開閉弁）６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが流路を開閉可能に配されている。そして、拡散部５８の上部（開閉弁６３が配された側と対向する側）には炎孔６０が配されている。
【００７０】
拡散部５８は、２つの分割板６９を有しており、分割板６９により３つの空間（拡散部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ）が形成されている。この３つの拡散部５８ａ，５８ｂ，５８ｃはそれぞれ大きさが異なり、拡散部５８ａが他の拡散部５８ｂ，５８ｃより大きい空間である。具体的には、拡散部５８ａと拡散部５８ｂは略同じ大きさの容量であり、拡散部５８ｃは拡散部５８ａあるいは拡散部５８ｂの２倍の大きさの容量である。なお、拡散部５８ａ，５８ｂ，５８ｃは互いに連通していない。
【００７１】
また、図８，９に示すように、拡散流路部材５４には拡散部５８と混合部５７とを連通する分岐流路６２が設けられ、その分岐流路６２の流路を開閉可能とするように開閉弁６３が配されている。即ち、分岐流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄは、いずれかの拡散部５８ａ，５８ｂ，５８ｃに少なくとも１つは配され、開閉弁６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが、各分岐流路６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄに１つずつ配されている。具体的には、拡散部５８ａには開閉弁６３ａが配された分岐流路６２ａが接続され、拡散部５８ｂには開閉弁６３ｂが配された分岐流路６２ｂが接続され、拡散部ｃには開閉弁６３ｃが配された分岐流路６２ｃ及び開閉弁６３ｄが配された分岐流路６２ｄが接続されている。即ち、拡散部５８ａに１つ、拡散部５８ｂに１つ、拡散部５８ｃに２つの分岐流路６２が接続されている。なお、分岐流路６２は、Ｌ字形の流路であり、垂直方向から水平方向（拡散部５８から見て）に貫通している。
【００７２】
混合流路部材５９は、図６に示すように、隣接する２面が開放された矩形のケース状であり、拡散流路部材５４のＬ字形状の凹部に当該開放部を対向させて固定されるものである。具体的には、図９に示すように、混合流路部材５９の一方の前記開放面は拡散流路部材５４の側面に閉塞され、他方の前記開放面（吐出口７６）は分岐流路６３ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄと連通している。また、一方の前記開放面と対向する混合流路部材５９の面には、燃料ガス及び空気が導入される導入口７７が形成されている。即ち、導入口７７から混合部５７に供給された燃料ガス及び空気は、吐出口７６から排出され、分岐流路６３を介して拡散部５８に供給される。
【００７３】
また、混合部５７には、吐出口７６を遮るように複数の孔を有する板状の攪拌部材７８が配されている。即ち、導入口７７から供給された燃料ガスと空気が攪拌部材７８を通過することで、流れを変化させて両者が混合されやすい環境を提供することができる。
【００７４】
分離流路部材６４は、二重構造の筒体で、流路形成部材５６の下部に配されており、送風機５３からの空気と調圧装置５５からの燃料ガスとを分離した状態で混合部５７に供給可能なものである。具体的に説明すると、分離流路部材６４は、流路が仕切り部材２０により空気流路部６５と燃料ガス流路部６６に分離されている。即ち、中心側に空気流路部６５が配置され、仕切り部材２０を挟んで空気流路部６５の周囲に燃料ガス流路部６６が配置されている。また、仕切り部材２０は、一部が混合部５７に向かってテーパー状に絞られた形状を有しているため、空気流路部６５を通過する空気は混合部５７に供給される際に確実に速度を増すこととなる。そのため、燃料ガスと空気は混合部５７で攪拌されやすく、より混合される。
【００７５】
次に本実施形態で採用する調圧装置５５について説明する。調圧装置５５は、先の実施形態と同様にゼロガバナであり、一次圧をもって供給されたガスを二次圧に減圧して排出する調圧装置であって、圧力を信号として導入する信号圧導入口７１を有し、信号圧導入口７１から導入される圧力に応じた二次圧に減圧して排出する調圧装置である。
以下本実施形態で採用するゼロガバナ５５について説明する。
本実施形態で採用するゼロガバナ５５は、減圧弁の一種であり、ガス供給源から供給されるガスの圧力（一次圧）を所定の圧力（二次圧）に減圧する装置である。ただし、一般の減圧弁は、設定された一定の圧力に二次圧を調圧するのに対し、本実施形態で採用するゼロガバナ５５は、信号圧に応じて吐出圧が変動する点で異なる。
即ち一般の減圧弁では、二次圧が一定であるのに対し、本実施形態で採用するゼロガバナ５５は信号圧によって二次圧が変動する。より具体的には、本実施形態で採用するゼロガバナ５５は信号圧導入口７１を有し、当該信号圧導入口７１から導入される気体の圧力に応じて二次圧が変動する。特に本実施形態では、信号圧導入口７１から導入される気体の圧力（信号圧）に等しくなる様に二次圧が調圧される。
【００７６】
図１０は、本実施形態で採用するゼロガバナの概念図である。
本実施形態で採用するゼロガバナ５５は、パイロット式のゼロガバナ５５であり、主弁Ａと補助弁（パイロット弁）Ｂとを備えている。またゼロガバナ５５内には、主流路Ｄと補助流路Ｅが設けられており、主弁Ａは主流路Ｄに設けられ、補助弁Ｂは、補助流路Ｅに設けられている。
【００７７】
ここで主流路Ｄは、ゼロガバナ５５のガス導入口ｃからガス吐出口ｄに至る流路であり、ガス供給源から供給されるガスが減圧されて排出される流路である。
【００７８】
主流路Ｄは、図の様にガス導入口ｃに繋がる導入路ｅと、平行路ｆ及び排出路ｇによって構成される一連の流路である。導入路ｅと平行路ｆとの間は第一開口ｈによって連通し、平行路ｆと排出路ｇとの間は第二開口ｉによって連通している。
【００７９】
主弁Ａは、ダイアフラムａによって動作される弁であり、ガスの主流路Ｄに設けられている。具体的には、主弁Ａは、主流路Ｄの第二開口ｉに設けられており、第二開口ｉの開度を調整するものである。即ち主弁Ａは、主流路Ｄの通過面積を増減させるものであり、主弁Ａが閉じ方向に動作すると二次圧が低下し、主弁Ａが開き方向に動作すると二次圧が上昇する。
【００８０】
主弁Ａは、前記した様にダイアフラムａによって動作される。即ちダイアフラムａを境としてその一方側には、ダイアフラムａを構成壁の一つとする作動圧室ｊがある。またダイアフラムａの他方側はバネｕで押圧されている。従って作動圧室ｊ内の圧力と、バネｕの押圧力とが調和する様にダイアフラムａが移動し、主弁Ａを移動させる。
【００８１】
補助流路Ｅは、主流路Ｄの一部が分岐されたものであり、ダイアフラムａで仕切らせる一方の作動圧室ｊに連通するものである。また補助流路Ｅの一部はさらに分岐されてリーク流路ｋが形成されている。
即ち補助流路Ｅは、分岐室ｍ、調圧室ｎを経て作動圧室ｊに至る流路である。
より具体的には、主流路Ｄの平行路ｆに設けられた開口ｏを介して分岐室ｍが連通し、分岐室ｍ内の開口ｐと調圧室ｎ内の開口ｑとが一点鎖線の導通路で連通している。また調圧室ｎ内の開口ｒと作動圧室ｊの開口ｓが他の一点鎖線の導通路で連通している。
その結果、平行路ｆ、開口ｏ、分岐室ｍ、開口ｐ、開口ｑ、調圧室ｎ、開口ｒ、開口ｓ、作動圧室ｊに至る一連の補助流路Ｅが形成されている。
また調圧室ｎの一部にリーク用開口ｔが設けられており、リーク用開口ｔはリーク流路ｋを経て主流路Ｄの排出路ｇに連通している。なおリーク用開口ｔは、極めて小さい孔である。
【００８２】
補助弁Ｂは、ダイアフラムｂによって動作される弁であり、調圧室ｎのリーク用開口ｔに設けられている。即ち補助弁Ｂは、リーク用開口ｔの開度を調整するものであり、調圧室ｎの圧力を調節するものである。即ち補助弁Ｂは、リーク用開口ｔの通過面積を増減させるものであり、補助弁Ｂが閉じ方向に動作すると調圧室ｎの圧力が上昇し、補助弁Ｂが開き方向に動作すると調圧室ｎの圧力が降下する。
【００８３】
またダイアフラムｂは、一方の壁面に二次圧が作用し、他方の壁面に信号圧が作用するものであり、二次圧と信号圧の大小に応じて動作する。
即ちダイアフラムｂを境としてその一方側には、ダイアフラムｂを構成壁の一つとする信号圧室ｖがある。そして信号圧室ｖは、信号圧導入口７１と連通している。
またダイアフラムｂの他方側は二次側連通室ｗが設けられている。ここで二次側連通室ｗは、二次側連通路ｘを介して主流路Ｄの排出路ｇと連通している。二次側連通室ｗには、ゼロガバナ５５の二次圧が掛かる。
【００８４】
従ってダイアフラムｂは、一方に信号圧室ｖがあり、他方に二次側連通室ｗが設けられており、信号圧室ｖ内の圧力と二次側連通室ｗ内の圧力とが調和する様に移動する。また信号圧室ｖには信号圧導入口７１から導入される気体によって信号圧が掛かり、二次側連通室ｗには、二次圧が掛かるので、ダイアフラムｂは、信号圧と二次圧とが調和する様に移動する。
【００８５】
さらに本実施形態で採用するゼロガバナ５５では、第一電磁弁ｚと第二電磁弁Ｚとを備えている。第一電磁弁ｚは、主流路Ｄの第一開口ｈに設けられており、主流路Ｄ自体を開閉するものである。
第二電磁弁Ｚは、開口ｏに設けられており、補助流路Ｅを開閉するものである。
【００８６】
次に本実施形態で採用するゼロガバナ５５の作用について説明する。
ゼロガバナ５５は、ガス導入口ｃがガス供給源に接続され、ガス吐出口ｄが負荷側に接続されて使用される。
また信号圧導入口７１は、所望の信号供給源に接続される。
第一電磁弁ｚと第二電磁弁Ｚはいずれも開いた状態で使用される。そのため主流路Ｄ及び補助流路Ｅはいずれも開かれている。
【００８７】
燃料ガスは、前記した主流路Ｄを流れる。即ち燃料ガスは、ガス導入口ｃから導入路ｅに入り、さらに平行路ｆを流れる。そして第二開口ｉを経て排出路ｇに流れ、ガス吐出口ｄから排出される。
ここで第二開口ｉには、主弁Ａが設けられているので、排出路ｇを流れるガスは、主弁Ａによって流量が制御されることとなる。即ち第二開口ｉよりも上流側のガス圧は、一次圧であり、ガス供給源と同一の圧力となるが、第二開口ｉよりも下流側は、減圧されて低圧となる。
【００８８】
一方、補助流路Ｅを流れるガスは、分岐室ｍを経て作動圧室ｊに流れる。
しかしながら、調圧室ｎにはリーク用開口ｔが設けられているから、作動圧室ｊ内の圧力は、リーク用開口ｔの開度に依存することとなる。
即ち、リーク用開口ｔが閉じられると、補助流路Ｅは主流路Ｄの高圧側（第二開口ｉよりも上流側）の圧力と同一の圧力（一次圧）となる。一方、リーク用開口ｔが開くと、調圧室ｎ内のガスが、リーク用開口ｔから漏れてリーク流路ｋを流れ、主流路Ｄの排出路ｇ側に排出されるから、調圧室ｎ内の圧力は低下する。
そしてリーク用開口ｔには補助弁Ｂが設けられており、補助弁Ｂはダイアフラムｂによって動作し、当該ダイアフラムｂは、前記した様に信号圧室ｖと二次側連通室ｗの間にあり、信号圧室ｖ内の圧力と二次側連通室ｗ内の圧力とが調和する様に移動する。即ちダイアフラムｂは、信号圧と二次圧とが調和する様に移動する。
【００８９】
従って、例えば信号圧が上昇すると、信号圧室ｖの圧力が上昇してダイアフラムｂが図面下側に膨出し、補助弁Ｂを押し下げてリーク用開口ｔの開度を狭める。その結果、リーク用開口ｔから漏れるガスの流量が低下し、調圧室ｎの圧力が上昇する。そのため調圧室ｎと連通する作動圧室ｊの圧力が上昇し、ダイアフラムａが、バネｕの力に抗して膨出し、主弁Ａを押し上げて第二開口ｉの開度を上げ、第二開口ｉを通過するガスの流量を増加させて低圧側（第二開口ｉよりも下流側）の圧力（二次圧）を上昇させる。すなわち、信号圧が上昇すると、二次圧が上昇する。
【００９０】
何らかの理由で、二次圧が低下した場合も同様であり、二次側連通室ｗの圧力が低下してダイアフラムｂが図面下側に膨出し、補助弁Ｂを押し下げてダイアフラムｂが図面下側に膨出し、補助弁Ｂを押し下げてリーク用開口ｔの開度を狭める。その結果、リーク用開口ｔから漏れるガスの流量が低下し、調圧室ｎ及び作動圧室ｊの圧力が上昇し、ダイアフラムａが、バネｕの力に抗して膨出し、主弁Ａを押し上げて第二開口ｉの開度を上げ、低圧側（第二開口ｉよりも下流側）の圧力を上昇させる。すなわち、二次圧が低下すると、これを補正する方向に主弁Ａが移動し、二次圧を上昇させる。
【００９１】
逆に信号圧が降下すると、信号圧室ｖの圧力が下降し、二次側連通室ｗの圧力に押されてダイアフラムｂが図面上側に移動し、補助弁Ｂを開いてリーク用開口ｔからのリーク量を増加し、調圧室ｎの圧力が降下させる。その結果、調圧室ｎと連通する作動圧室ｊの圧力が降下し、ダイアフラムａが、バネｕの力に押されて図面下側に移動し、主弁Ａを下げて第二開口ｉを減少させ、第二開口ｉを通過するガスの流量を減少させて低圧側（第二開口ｉよりも下流側）の圧力を降下させる。すなわち、信号圧が降下すると、これに連れて二次圧も降下する。
【００９２】
二次圧が上昇した場合も同様であり、二次側連通室ｗの圧力が上昇してダイアフラムｂが図面上側に移動し、補助弁Ｂを押し上げて補助弁Ｂを押し上げ、リーク用開口ｔの開度を開く。その結果、リーク用開口ｔから漏れるガスの流量が増加し、調圧室ｎ及び作動圧室ｊの圧力が降下し、ダイアフラムａが、図面下側に移動し、主弁Ａを下げて第二開口ｉの開度を下げ、低圧側（第二開口ｉよりも下流側）の圧力を降下させる。すなわち、二次圧が上昇すると、これを補正する方向に主弁Ａが移動し、二次圧を降下させる。
【００９３】
前記した調圧装置５５は、ガス導入口２２が燃料ガス供給源に接続されている。また調圧装置５５のガス吐出口２３が燃料供給流路６７の他方の端部に取り付けられる。即ち調圧装置５５のガス吐出口２３は、燃料供給流路６７とネジ形状により螺合されている。
【００９４】
また調圧装置５５の信号圧は送風機５３の吐出側から検知される。即ち図１１の様に送風機５３の信号圧取出部７４と調圧装置５５の信号圧導入口７１の間が導通管７５によって接続されている。
【００９５】
次に、燃焼装置５１の機能について説明する。
本実施形態の燃焼装置５１では、送風機５３を回転させると共に開閉弁６３，６８を開き、図９に示すように、混合部５７に燃料ガスと空気を導入し、混合部５７内で両者を混合し、分岐流路６２を介して拡散部５８に放出され、炎孔６０から燃料ガスと空気の混合ガスを放出させ、燃焼空間６１で火炎を発生させる。
【００９６】
ここで混合部５７に導入される空気の量は、前記した理由によって送風機５３の吐出圧力によって決定されると言える。また、燃焼要求が変更され、混合ガスの供給を部分的に停止した場合であっても、閉状態とされた開閉弁６３の下流側の拡散部５８には空気及び燃料ガスが放出されないため、無効空気などが燃焼空間６１に放出されることを阻止することができる。即ち、燃焼が行われない炎孔６０からは、無効空気が持続的に放出されないため、熱交換器が無効空気により冷やされて熱交換効率を低下させること防止できる。
【００９７】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給源から調圧装置５５に入り、調圧装置５５で減圧される。そして調圧装置５５を出たガスは、燃料供給流路６７に入り、燃料供給流路６７の一方の端部から排出される。そして当該一方の端部から排出された燃料ガスは、分離流路部材６４の燃料導入口１９に導入され、燃料ガス流路部６６を流通して混合部５７に供給される。このとき、前記したように、分離流路部材６４において空気と混合されることはない。そして、混合部５７内で空気と混合された燃料ガスは、分岐流路６２を通過して拡散部５８内に拡散され炎孔６０から放出される。
【００９８】
ここで本実施形態では、４本の分岐流路６２を３つの拡散部５８に接続したが、各拡散部５８に導入される燃料ガスの量に注目すると、各拡散部５８に導入される燃料ガス量は、燃料供給流路６７を通過して混合部５７に供給されるガスの量である。
そして燃料供給流路６７を通過するガスの量は、燃料供給流路６７の上流側のガス圧と、燃料供給流路６７の開口面積、燃料供給流路６７の内部抵抗、燃料導入口１９の開口径、燃料導入口１９の吐出側の雰囲気圧力によっての関数となる。
【００９９】
先に説明した内容と同様、本実施形態の燃焼装置５１においても、燃料供給流路６７の開口面積と燃料供給流路６７の内部抵抗、及び燃料導入口１９の開口径は一定であって燃焼中に変化することはない。また燃料導入口１９の吐出側の雰囲気圧力についても変化は小さい。即ち、混合部５７に導入されるガス量の変化は、燃料供給流路６７の上流側のガスの圧力変化と最も高い相関関係がある。そして混合部５７に導入されるガスの量は、燃料供給流路６７の上流側のガスの圧力だけによって決まると考えても、実用上差し支えないと言える。
【０１００】
そして本実施形態の燃焼装置５１では、調圧装置５５の信号圧は送風機５３の吐出側から検知されており、調圧装置５５は、信号圧に相関する二次圧で燃料ガスを放出するから、調圧装置５５から吐出される燃料ガスの圧力は、送風機５３の吐出圧によって変化する。
即ち、本実施形態の燃焼装置５１では、混合部５７に導入される空気の量と、燃料ガスの量は、共に送風機５３の吐出圧によって変化する。即ち、送風機５３の吐出圧が増加して混合部５７に導入される空気の量が増大すると、調圧装置５５の信号圧が上昇して調圧装置５５からのガスの吐出圧が上昇し、燃料供給流路６７を流れるガス量が増大して混合部５７に導入されるガスの量が増加する。言い換えると、本実施形態の燃焼装置５１では、混合部５７に導入される空気の量が増減すると、これに応じて混合部５７に導入されるガスの量も増減する。従って本実施形態では、混合部５７に導入される空気量とガス量の比率は常に一定である。
本実施形態では、燃料ガスを燃焼させるに足る空気量が混合部５７で混合されるように、燃料ガス及び空気が混合部５７に放出される混合補助部６４の開口面積と、燃料導入口１９の開口径等が設計されている。
【０１０１】
そのため本実施形態では、混合部５７に対して常に適切な比率で空気と燃料ガスが導入され、その混合された混合ガスが炎孔６１から放出されて火炎を発生させる。
また燃焼量の増減は、送風機５３の送風量を変化させることによって行うことができる。即ち本実施形態では、混合部５７に導入される空気量とガス量の比率は常に一定である。
そのため送風機５３の回転数を増加し、送風量を増加させると混合部５７に導入される空気量が増大すると共にガス量も増加し、燃焼量が増加する。
逆に送風機５３の回転数を減少し、送風量を減少させると混合部５７に導入される空気量が減少すると共にガス量も減少し、燃焼量が減少する。
【０１０２】
また、燃焼領域を変化させる場合、分岐流路６２に配された開閉弁６３の一部を閉状態とすることで、一部の燃焼を停止することができる。例えば、図７に示す開閉弁６３ｄを閉状態とすることで、空気と燃料ガスの混合ガスがその開閉弁６３ｄの下流側に位置する拡散部５８ｃに供給されることはない。同様に、開閉弁６３ｄに加えて開閉弁６３ｃも閉状態とすれば、開閉弁６３ｃの下流側に位置する拡散部５８ｃに混合ガスが供給されることがない。即ち、一部の燃焼を停止した場合であっても、燃焼していない炎孔６０から無効空気などが放出されることが阻止できるため、熱交換器を冷却することを防止できる。従って、熱交換器の熱交換効率を低下させることを防止できる。
【０１０３】
上記実施形態の燃焼装置５１では、分離補助部材６４を用いた構成を示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、送風機５３と燃料供給流路６７を直接混合部５７に接続した構成であっても構わない。その場合、先に説明した様に、流路形成部材５６を内壁と外壁とからなる二重構造として、冷却用空気流路を設ける構成が好ましい。即ち、混合部５７における流通方向に空気が導入される位置と燃料ガスが導入される位置をずらすことができる。これにより、燃料ガスの導入位置より上流側に空気のみが流通可能な開口部を内壁に設けることが可能となるため、燃焼時に常に内壁と外壁との間の流路（冷却用空気流路）に空気を流通させることができる。即ち、燃焼時に燃焼装置本体５２を冷却できるため、高温状態となることを抑制でき、窒素酸化物（ＮＯｘ、特に硝酸）が生成されることを抑えることができる。従って、燃焼装置３５の内壁等に付着するドレンが酸性となることが抑制されるため、酸化作用により内壁等が腐食されることを防止できる。
【０１０４】
本実施形態では、分岐流路の全てに開閉弁を設ける構成を示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、一部の分岐流路に開閉弁を設ける構成であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施形態の燃焼装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態の燃焼装置の点火時における動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施形態の燃焼装置の構成図であり、１つの拡散部に２つの分岐流路を接続したものを混在させた構成を示すものである。
【図４】本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置の構成図であり、冷却用空気流路が備えられた構成を示すものである。
【図５】本発明の燃焼装置の実際的構成を示す斜視図である。
【図６】図５の燃焼装置の分解斜視図である。
【図７】図５の燃焼装置の配管系統図である。
【図８】拡散流路部材を図６のＡ方向から見た斜視図である。
【図９】図５の燃焼装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本実施形態で採用するゼロガバナの概念図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１，３１，３５, ５１    燃焼装置
３，５３    送風機
５，，５５    調圧装置
６，３９，５６    流路形成部材
７，３７，５７    混合部
８，３８，５８    拡散部
１０，６０    炎孔
１１，６１  燃焼空間
１２，４２，６２    分岐流路
１３，４３，６３    開閉弁
４０    内壁
４１    外壁
４５    冷却用空気流路
４６    開口部
Ｐｔ    信号圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１０】
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