(57)【要約】【課題】燃料ガスおよび空気の混合機能を高め、燃焼火炎の安定化、ＣＯ排出を抑制する。【解決手段】バーナ（８）と、燃料ガス（Ｇ）および空気（Ａ）を混合して混合気（ＧＡ）を生成する単一または複数の混合室（１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５）と、前記混合室（１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５）で得られた前記混合気（ＧＡ）を分散させて前記バーナ（８）に流す単一または複数の整流手段（整流板１４８−１、１４８−２）とを備えている。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、
燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、
前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段と、
を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記バーナは、前記混合気を流出させる単一または複数の流出孔を備える混合気流出部材と、
前記混合気流出部材を覆う金属繊維編体と、
を備え、前記流出孔から流出させた前記混合気を前記金属繊維編体を通過させて燃焼させ、高負荷火炎とともに低負荷火炎を生成させ、前記低負荷火炎で前記高負荷火炎を保炎す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】
前記混合室は、
前記混合気を変流させる変流部と、
前記混合室に導入される前記燃料ガスまたは前記空気と、前記変流部で変流された前記混合気とを分離させる分離板と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記整流部は、前記混合室で得られた前記混合気を整流する第１の整流板と、
前記第１の整流板で整流させた前記混合気を前記バーナの複数の流出孔に導く第２の整流板と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
バーナに対して燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室を設置し、前記混合室で得られた前記混合気を単一または複数の整流手段により分散させて前記バーナに流し、
前記バーナから前記混合気を流出させ、
前記バーナに高負荷火炎と低負荷火炎とを生成させ、前記高負荷火炎を前記低負荷火炎で保炎することを特徴とする燃焼方法。
【請求項６】
燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を熱源とする給湯装置であって、
バーナと、
燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、
前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置などの熱源に用いられる燃焼装置に関し、たとえば、バーナの上面にメタルニットを備えた燃焼装置、燃焼方法および給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バーナには多孔板の表面をメタルニットで覆い、多孔板の背面側から混合気を流し、メタルニット面で燃焼させるメタルニットバーナが知られている（たとえば、特許文献１）。メタルニットは、耐熱性の高い金属繊維を編み込んだ板状体である。多孔板の背面側から供給された混合気がメタルニット上で燃焼させる。このような燃料ガスの燃焼状態には、ブルーフレームによる燃焼や、赤熱燃焼がある。
【０００３】
赤熱燃焼に関し、一定量の燃料ガスに対して供給する空気量の制御により、赤熱状態を強状態、弱状態にすることが知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３５１１７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バーナ燃焼には高負荷燃焼および低負荷燃焼がある。メタルニットを用いたバーナの低負荷燃焼では、混合気の流出速度が抑えられ、流出速度と燃焼速度との差が小さくなる。このため、メタルニットから流出した混合気はメタルニットの表面付近で燃焼する。この燃焼により、メタルニットが加熱され、赤熱状態になる（赤熱モード）。この燃焼状態では、メタルニットの表面に形成される炎全体が安定化する。
【０００６】
これに対し、高負荷燃焼では、混合気の一部の流出速度が燃焼速度よりも速くなり、主燃焼領域がバーナ面から離れた位置に形成される。このため、メタルニットは赤熱せず、炎はブルーになり（ブルーフレームモード）、メタルニットによる保炎機能が弱くなる。保炎機能が弱いと、炎がリフトし、熱効率の低下やＣＯの過剰排出などが顕著となるという課題がある。
【０００７】
燃焼には、火炎の安定化や、ＣＯ排出を抑制するには安定した混合気を供給しなければならないという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、燃料ガスおよび空気の混合機能を高め、燃焼火炎の安定化、ＣＯ排出を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一側面によれば、バーナと、燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段とを備えている。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の他の側面によれば、バーナに対して燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室を設置し、前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段を設置し、前記バーナから前記混合気を流出させ、前記バーナに高負荷火炎と低負荷火炎とを生成させ、前記高負荷火炎を前記低負荷火炎で保炎する。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の他の側面によれば、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を熱源とする給湯装置である。この給湯装置にはバーナと、燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段とが備えられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次の何れかの効果が得られる。
【００１３】
(1) 導入された燃料ガスおよび空気により質のよい混合気に生成され、高負荷燃焼および低負荷燃焼が得られ、燃焼効率が高められる。
【００１４】
(2) 低負荷燃焼に隣接して高負荷燃焼を生成させ、または低負荷燃焼に包囲されて高負荷燃焼を生成させているので、低負荷燃焼による保炎機能が得られ、この保炎機能により火炎のリフトが防止され、高負荷燃焼の安定化が図られる。
【００１５】
(3) 低負荷燃焼による保炎機能で安定した高負荷燃焼が維持されて、リフトなどによる熱効率の低下防止が可能となる。
【００１６】
(4) 低負荷燃焼による保炎機能で高負荷燃焼が維持されて、リフトなどによる過剰なＣＯ排出が抑制される。
【００１７】
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施の形態に係る給湯装置を示す図である。
【図２】熱交換筐体を示す斜視図である。
【図３】燃焼室の構成を示す分解斜視図である。
【図４】バーナを上面側から見て示す平面図である。
【図５】バーナ・混合部ユニット、燃料ガス噴射部、バルブユニットを示す分解斜視図である。
【図６】バーナ・混合部ユニットを示す分解斜視図である。
【図７】燃料ガスおよび空気の取込み部を示す図である。
【図８】バーナ・混合部ユニットを示す分解斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】バーナを示す分解斜視図である。
【図１１】メタルニットの一部を拡大して示す図である。
【図１２】バックプレートの一実施例を示す平面図である。
【図１３】バックプレートの混合気流出孔、混合気流出孔グループ（複数の混合気流出孔の単位）および混合気流出孔スクワッド（複数の混合気流出孔グループの単位）を示す図である。
【図１４】混合気流出孔パターンを示す図である。
【図１５】燃焼室内のバーナおよび混合部を示す断面図である。
【図１６】一部を分解した混合部を示す分解斜視図である。
【図１７】整流板を除いた一部の混合室を露出させた混合部を示す平面図である。
【図１８】燃焼室内のバーナおよび混合部を示す断面図である。
【図１９】燃焼装置の混合部の垂直切断端面、整流板の垂直切断端面を示す切断端面図である。
【図２０】給湯制御部の一実施例を示すブロック図である。
【図２１】炎孔パターンおよび燃焼パターンを示す図である。
【図２２】燃焼パターンを示す図である。
【図２３】パックプレートおよびメタルニットを通過して流れる混合気流を示す図である。
【図２４】燃焼段切替えを示す図である。
【図２５】給湯装置の給湯制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２６】給湯温度制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２７】給湯温度制御の処理手順（ＦＢ制御）の一例を示すフローチャートである。
【図２８】燃焼段数の切替えにおける燃焼能力と比例弁電流値の関係を示す図である。
【図２９】空燃比制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３０】空燃比制御における炎の形状変化と電流値を示す図である。
【図３１】空気比に対する燃焼負荷特性を示す図である。
【図３２】空気比とＣＯの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、給湯装置の一実施の形態を示している。図１に示す構成の他、各図に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
【００２０】
この給湯装置２には筐体４が設けられ、この筐体４には熱交換筐体５が設置されている。この熱交換筐体５には燃焼室６が備えられている。この燃焼室６には混合気ＧＡを燃焼させるバーナ８が設置されている。バーナ８は燃焼装置の一例である。このバーナ８は複数のバーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５（図１５）に区分されている。
【００２１】
バーナ８の上面には着火手段の一例として点火プラグ１２、炎検出手段の一例としてフレームロッド１４が設置されている。点火プラグ１２にはイグナイタ１６が接続されている。このイグナイタ１６により、点火プラグ１２に火花を発生させ、バーナ８の混合気ＧＡに着火する。フレームロッド１４は炎検知によって燃焼の有無を検知する。
【００２２】
混合部１０は混合気供給手段の一例である。混合部１０は混合気ＧＡを生成し、該混合気ＧＡをバーナ８に供給する。この実施の形態の混合部１０では、バルブユニット１８を介して燃料ガスＧが供給されるとともに、空気Ａが給気ファン２０により供給される。給気ファン２０は燃焼室６の下面側に設置され、筐体４内の空気Ａを取り込む。筐体４には給気部２２が設置されており、この給気部２２から空気Ａが筐体４内に取り込まれる。
【００２３】
バルブユニット１８は、ガス供給路２４に供給された燃料ガスＧをガス供給路２６−１、２６−２、２６−３のいずれかまたは２以上に分流させ、燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３に供給する。バルブユニット１８は、上流から下流に向かってメインバルブ３０、比例弁３２、ガス電磁弁３４−１、３４−２、３４−３を備えている。メインバルブ３０は、燃料ガスＧを供給状態または遮断状態に切り換える。比例弁３２は、燃料ガスＧの供給量を加減する。ガス電磁弁３４−１、３４−２、３４−３は燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３に対応している。ガス電磁弁３４−１が開かれたとき、燃料ガス噴射部２８−１に燃料ガスＧが供給される。ガス電磁弁３４−２が開かれたとき、燃料ガス噴射部２８−２に燃料ガスＧが供給される。ガス電磁弁３４−３が開かれたとき、燃料ガス噴射部２８−３に燃料ガスＧが供給される。
【００２４】
燃焼室６で発生した燃焼排気Ｅは、燃焼室６から排気筒３６に流れる。燃焼室６の上部に設置された熱交換器３８は、燃焼排気Ｅが持つ潜熱、顕熱を上水Ｗに熱交換する。熱交換後の燃焼排気Ｅは排気筒３６から外気に放出される。燃焼室６には隣接して温度ヒューズ４０が設置されている。
【００２５】
熱交換器３８には給水管４２から上水Ｗが供給される。この給水管４２には温度センサ４４、水量センサ４６、水量制御弁４８が設置されている。温度センサ４４は給水温度を検出する。水量センサ４６は給水量および給水の有無を検出する。水量制御弁４８は給水を制御する。この実施の形態の水量センサ４６は、水量制御弁４８に設置されている。
【００２６】
熱交換器３８で得られた温水ＨＷは給湯管５０から給湯される。この給湯管５０には給湯ハイリミットスイッチ５２、温度センサ５４、５６が設置されている。給湯ハイリミットスイッチ５２は熱交換器３８の出湯温度が上限温度を超えたとき、燃料ガスＧの供給を停止する。温度センサ５４は熱交換器３８の出口側の温度を検出する。
【００２７】
給水管４２と給湯管５０との間にはバイパス管５８が設置されている。このバイパス管５８にはバイパス水制御弁６０が設置されている。このバイパス水制御弁６０の開閉により、給水管４２からバイパス管５８を通して給湯管５０に上水Ｗが供給され、この上水Ｗが温水ＨＷに混合される。温度センサ５６は上水Ｗの混合後の温水ＨＷの温度を検出する。
【００２８】
給気ファン２０の近傍には電装基板６２が設置されている。この電装基板６２には給湯制御部６４が設置されている。給湯制御部６４は、混合気ＧＡの燃焼要求量に応じて混合気燃焼を制御する制御手段の一例である。この給湯制御部６４にはプロセッサなどの制御手段が含まれる。
【００２９】
＜熱交換筐体５の内部構造およびバルブユニット１８＞
【００３０】
図２は、熱交換筐体５の内部構造およびバルブユニット１８を示している。熱交換筐体５には燃焼室６および熱交換器３８が備えられている。熱交換器３８は燃焼室６の上側に固定され、熱交換器３８の上部には既述の排気筒３６が設置される。燃焼室６で生成された燃焼排気Ｅが熱交換器３８を経て排気筒３６に流れる。
【００３１】
燃焼室６には、下側にバルブユニット１８、前面側に燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３が設置されている。燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３にはバルブユニット１８が連結されている。
【００３２】
＜燃焼室６＞
【００３３】
図３は、燃焼室６およびバーナ・混合部ユニット６５を示している。図４は、バーナ・混合部ユニット６５を上面から示している。
【００３４】
燃焼室６は、底面部６６および側壁部６８を備える筒体であり、前面側には開口部７０が形成されている。バーナ・混合部ユニット６５は、バーナ８および混合部１０を一体化した部材であり、台座部７２および側壁パネル部７４を備えている。台座部７２には混合部１０が固定され、混合部１０にはバーナ８が取り付けられている。
【００３５】
側壁パネル部７４は台座部７２と一体に形成され、燃焼室６の前面側に設置される。燃焼室６に台座部７２が収納されると、側壁パネル部７４が燃焼室６の開口部７０に位置決めされ、開口部７０が側壁パネル部７４で閉塞される。
【００３６】
側壁パネル部７４は、燃焼室６の側壁部６８に固定ねじ７６で開閉可能に固定される。側壁パネル部７４には、混合部１０側の燃料・空気導入窓部７８−１（図６）に対し、燃料ガスＧおよび空気Ａを混合部１０に導入する燃料・空気導入窓部７８−２（図６）が形成されている。この側壁パネル部７４には、空気調整板７９が設置されている。この空気調整板７９には燃料・空気導入窓部７８−３（図６）が形成されている。
【００３７】
台座部７２には混合部１０が設置され、この混合部１０の上部にバーナ８が設置されている。このバーナ８の側面には火炎誘導枠８０が設置されている。この火炎誘導枠８０により、バーナ８の上面内に火炎が誘導される。
【００３８】
側壁パネル部７４には絶縁台８２が設置され、この絶縁台８２には点火プラグ１２およびフレームロッド１４が取り付けられている。絶縁台８２は保持板８４を介在させて側壁パネル部７４に固定ねじ８６により固定されている。
【００３９】
これら点火プラグ１２およびフレームロッド１４は、図４に示すように、側壁パネル部７４の背面側に突出し、バーナ８の上に配置されている。
【００４０】
＜バルブユニット１８、バーナ・混合部ユニット６５および燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３＞
【００４１】
図５は、バルブユニット１８、バーナ・混合部ユニット６５および燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３を示している。図６は、バーナ・混合部ユニット６５を分解して示している。
【００４２】
混合部１０の前面には既述の側壁パネル部７４が設置されている。側壁パネル部７４の前面に設置された空気調整板７９の前面には燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３が設置されている。混合部１０に対する空気Ａの供給量が空気調整板７９により調整される。
【００４３】
燃料ガス噴射部２８−１、２８−２、２８−３には、燃料ガス噴射ノズルユニット９０が備えられている。この燃料ガス噴射ノズルユニット９０には、複数のノズル９２が設置されている。この実施の形態では、１５本のノズル９２が設置されている。各ノズル９２から噴射された燃料ガスＧが空気調整板７９の燃料・空気導入窓部７８−３から混合部１０に供給される。
【００４４】
図６に示すように、バーナ・混合部ユニット６５は、混合部１０と台座部７２とに分離可能である。側壁パネル部７４には既述の燃料・空気導入窓部７８−２が形成されている。側壁パネル部７４には空気調整板７９が固定ねじ９４により固定される。
【００４５】
図７は、混合部１０側の燃料・空気導入窓部７８−１（図７のＡ）、側壁パネル部７４の燃料・空気導入窓部７８−２（図７のＢ）、空気調整板７９の燃料・空気導入窓部７８−３（図７のＣ）を示している。
【００４６】
混合部１０はたとえば、ダイカスト成形により形成されている。このダイカスト成形により、混合部１０には同一形状（たとえば、長方形状）の複数の燃料・空気導入窓部７８−１が形成されている。この実施の形態では、火炎方向に対して直交方向（水平方向）に１５個の燃料・空気導入窓部７８−１が配列されている。
【００４７】
側壁パネル部７４は、混合部１０の燃料・空気導入窓部７８−１側を覆って設置される。このため、側壁パネル部７４の燃料・空気導入窓部７８−２は燃料・空気導入窓部７８−１と同一形状である。
【００４８】
空気調整板７９は、同一形状の燃料・空気導入窓部７８−１、７８−２の開口形状に対し、異なる開口形状を持つ複数（この実施の形態では５個）の燃料・空気導入窓部７８−３として燃料・空気導入窓部７８３−１、７８３−２、７８３−３、７８３−４、７８３−５が形成されている。各燃料・空気導入窓部７８−３は、隣接する３個の燃料・空気導入窓部７８−１を１組として形成されている。各燃料・空気導入窓部７８−３は、３個の燃料・空気導入窓部７８−２に対応した長方形状である。
【００４９】
側面側の燃料・空気導入窓部７８３−１、７８３−５の開口形状が最も大きく、中央の燃料・空気導入窓部７８３−３の開口面積が最も小さく、側面側から中央に向かって開口面積を段階的に減少させている。これは、給気ファン２０から供給される空気Ａの流量ばらつきを補正し、等しい空気量を燃料・空気導入窓部７８−１、７８−２、７８−３に導入するためである。
【００５０】
各燃料・空気導入窓部７８−３の中間部には上下方向から突出する突部９６が形成されている。各突部９６の突出長は各燃料・空気導入部７８３−１ないし７８３−５で異なっている。つまり、各突部９６により、燃料・空気導入窓部７８３−１、７８３−２、７８３−３、７８３−４、７８３−５の中央部の開口面積が突部９６の突出長に応じて狭められている。
【００５１】
したがって、同一形状に形成された混合部１０の燃料・空気導入窓部７８−１から導入される空気Ａの導入量が空気調整板７９の燃料・空気導入窓部７８−３の開口面積および突部９６による開口形状により部分的に調整されている。このような空気Ａの導入量の調整に対し、燃料ガスＧはバルブユニット１８側で調整される。
【００５２】
＜バーナ・混合部ユニット６５＞
【００５３】
図８は、バーナ・混合部ユニット６５を分解して示している。このバーナ・混合部ユニット６５は、バーナ８、混合部１０、火炎誘導枠８０およびパッキン９８を備える。混合部１０には、フランジ部１００が形成され、このフランジ部１００にパッキン９８を介在させてバーナ８が固定ねじ１０２により固定される。
【００５４】
火炎誘導枠８０は複数のパネル１０４を矩形に連結した筒体である。この火炎誘導枠８０は、固定ねじ１０２によりバーナ８の上から混合部１０のフランジ部１００に固定される。
【００５５】
図９は、図８のIX−IX線断面を示している。図１０は、バーナ８を分解して示している。このバーナ８には矩形の平面形状を持つバーナフレーム１０６が設けられている。このバーナフレーム１０６は耐熱性金属としてたとえば、ステンレス板の成形により形成されている。このバーナフレーム１０６にはフランジ部１０８および膨出部１１０が一体に形成されている。フランジ部１０８は、長方形状の環状体であり、膨出部１１０の周縁に一定幅の平坦面部を構成している。このフランジ部１０８には複数の取付け孔１１２が形成されている。
【００５６】
膨出部１１０には矩形の窓部１１４および窓部１１４を周回して縁部１１６が備えられている。縁部１１６とフランジ部１０８との間には対向する一対の立壁部１１８が備えられ、この立壁部１１８と直交方向に一対の立壁部１２０が備えられている。
【００５７】
各立壁部１１８は、バーナフレーム１０６の長辺側に設置され、中間に頂部を持った円弧状である。各立壁部１２０は、バーナフレーム１０６の短辺側に設置され、フランジ部１０８と同一の平行高さを備えている。立壁部１１８の最頂部の高さをＨ１、立壁部１１８の最低部および立壁部１２０の高さをＨ２とすると、大小関係はたとえば、Ｈ１＞Ｈ２である。
【００５８】
このような大小関係から、バーナフレーム１０６はフランジ部１０８を水平面とし、立壁部１１８が円弧状であることから、高さＨ１の最頂部側を凸としたなだらかな山形状（アーチ形状）である。つまり、円弧状に突出しているが、ドーム状（半球形状）であってもよい。
【００５９】
このバーナフレーム１０６にはメタルニット１２２が設置されている。このメタルニット１２２は耐熱性金属で形成された繊維を糸状に束ね、ステッチ編みなどにより編み込んだ偏平な金属繊維ネット体である。
【００６０】
メタルニット１２２は、バーナフレーム１０６の膨出部１１０の窓部１１４に沿って湾曲状態に配置されている。このメタルニット１２２の背面側にはバックプレート１２４が設置されている。
【００６１】
このバックプレート１２４は混合気ＧＡの混合気流出部材の一例である。バックプレート１２４は、メタルニット１２２に流す混合気ＧＡの流速を調整する。
【００６２】
メタルニット１２２の上面側で混合気ＧＡが燃焼した際に、メタルニット１２２が赤熱状態となる。この赤熱によるメタルニット１２２の膨張変形は、湾曲状態に維持されているメタルニット１２２が吸収する。このため、メタルニット１２２は膨出部１１０の窓部１１４に沿った湾曲状態に維持される。
【００６３】
バーナエレメントであるバーナフレーム１０６の縁部１１６、メタルニット１２２およびバックプレート１２４はスポット溶接により一体に固着され、単一化されてバーナ８が構成されている。
【００６４】
＜メタルニット１２２＞
【００６５】
図１１は、一例であるメタルニット１２２の部分拡大を示している。このメタルニット１２２は金属繊維編体の一例である。このメタルユニット１２２では、たとえば、４本の金属繊維体１２６でステッチ編みにより平板状に編み込まれている。金属繊維体１２６はたとえば、複数のステンレス繊維を集合して糸状にしたものである。このメタルニット１２２には無数の非定型の通気孔１２８を備えている。
【００６６】
このように、メタルニット１２２は、ネット体であるため、通気性を有するとともに、可撓性、弾性および形状維持性を有する。このメタルニット１２２には通気性により混合気ＧＡの通過が可能である。また、メタルニット１２２は弾力性を有する故に、面方向および面と交差方向（上下方向）に変形可能である。また、メタルニット１２２は弾性を持つネット体であるが故に、バックプレート１２４に沿って形状が維持される（形状維持性）。
【００６７】
＜バックプレート１２４＞
【００６８】
図１２は、バックプレート１２４の一例を示している。このバックプレート１２４は、開口部である複数の混合気流出孔（以下、単に「流出孔」と称する）１３０と、非開口部である閉鎖部１３２とを備えるパンチングメタルである。流出孔１３０は混合気ＧＡを通過させる開口部であり、閉鎖部１３２は混合気ＧＡを遮る障壁である。流出孔１３０は細隙（スリット）状炎孔の一例であり、混合気ＧＡを通過させる。閉鎖部１３２は流出孔１３０を包囲する閉塞部分である。つまり、流出負荷は流出孔面積に反比例する関係である。バックプレート１２４は耐熱板としてたとえば、ステンレス板が使用され、このステンレス板の厚さｄは流出孔１３０の幅Ｗ（図１３）より薄い。
【００６９】
各流出孔１３０は複数行、複数列のマトリックス状に構成されている。このバックプレート１２４には、流出孔１３０の集合体である第１の流出孔領域１３０−１、第２の流出孔領域１３０−２、第３の流出孔領域１３０−３、第４の流出孔領域１３０−４、第５の流出孔領域１３０−５が形成されている。閉鎖部１３２は、第１の閉鎖領域１３２−１、第２の閉鎖領域１３２−２、第３の閉鎖領域１３２−３、第４の閉鎖領域１３２−４、第５の閉鎖領域１３２−５で構成されている。流出孔１３０が混合気ＧＡの流速が速く高負荷部であるのに対し、閉鎖部１３２または閉鎖領域１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４、１３２−５は、低速化した混合気ＧＡが供給されるので低負荷部を構成する。
【００７０】
バックプレート１２４には、周縁部に周回状に閉鎖領域１３２−１が設定され、中央部に流出孔領域１３０−３が配置されている。この流出孔領域１３０−３を挟んで流出孔領域１３０−２、１３０−４が配置されている。流出孔領域１３０−２、１３０−３の間に閉鎖領域１３２−３が配置され、流出孔領域１３０−３、１３０−４の間に閉鎖領域１３２−４が配置されている。流出孔領域１３０−２の外側に閉鎖領域１３２−２を挟んで流出孔領域１３０−１が配置されている。流出孔領域１３０−４の外側に閉鎖領域１３２−５を挟んで流出孔領域１３０−５が配置されている。
【００７１】
つまり、流出孔領域１３０−１は閉鎖領域１３２−１、１３２−２で包囲されている。流出孔領域１３０−２は閉鎖領域、１３２−２、１３２−３で包囲されている。流出孔領域１３０−３は閉鎖領域、１３２−３、１３２−４で包囲されている。流出孔領域１３０−４は閉鎖領域、１３２−４、１３２−５で包囲されている。流出孔領域１３０−５は閉鎖領域１３２−１、１３２−５で包囲されている。
【００７２】
＜流出孔パターン＞
【００７３】
各流出孔１３０は、図１３のＡに示すように、細い長円形の細隙（スリット）で構成されている。各流出孔１３０は、長さをＬ、幅をＷとする平行部１３４と湾曲部１３６とを備えている。
【００７４】
各流出孔１３０は、図１３のＢに示すように、短径方向に並列に配列された３つずつを単位として流出孔グループ１３０Ｇを構成している。流出孔グループ１３０Ｇの流出孔１３０の短径方向に並列に流出孔１３０を配列している。
【００７５】
流出孔グループ１３０Ｇは図１３のＣに示すように、複数行、複数列に配列されて流出孔スクワッド１３０Ｓ１を構成し、または図１３のＤに示すように、流出孔スクワッド１３０Ｓ２を構成する。この場合、バーナ８の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に行数、Ｙ軸方向に列数をとる。流出孔スクワッド１３０Ｓ１は３行２列に構成されている。流出孔スクワッド１３０Ｓ２は３行３列で構成されている。
【００７６】
流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２において、各流出孔グループ１３０Ｇの長径方向の間隔Ｐ２は間隔Ｐ１より大きく設定されている。各流出孔グループ１３０Ｇの短径方向の間隔Ｐ３は間隔Ｐ２より大きく設定されている。
【００７７】
各流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２は、図１４に示すように、配列されている。各流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２の長径方向の間隔Ｐ４は間隔Ｐ３より大きく設定されている。
【００７８】
流出孔１３０がバックプレート１２４の開口を構成しているのに対し、各間隔Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はバックプレート１２４の閉鎖部１３２を構成している。
【００７９】
(a) 開口部の単位である流出孔１３０（図１３のＡ）
【００８０】
各流出孔１３０は間隔Ｐ１、Ｐ２からなる細い閉鎖部１３２で包囲されている。このような閉鎖部１３２で包囲された各流出孔１３０は高負荷部または高負荷流出孔部を構成する。
【００８１】
(b) 開口部の集合単位である流出孔グループ１３０Ｇ（図１３のＢ）
【００８２】
各流出孔１３０の集合体である流出孔グループ１３０Ｇは間隔Ｐ２、Ｐ３からなる閉鎖部１３２で包囲されている。このような閉鎖部１３２で包囲された流出孔グループ１３０Ｇは高負荷部または高負荷流出孔部を構成する。
【００８３】
(c) 開口部の集合体である各流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２（図１３のＣ、Ｄ）
【００８４】
複数の流出孔グループ１３０Ｇの集合体として各流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２は、間隔Ｐ３、Ｐ４からなる閉鎖部１３２で包囲されている。このような閉鎖部１３２で包囲された各流出孔スクワッド１３０Ｓ１、１３０Ｓ２は高負荷部または高負荷流出孔部を構成する。
【００８５】
(d) 開口部の集合体である各流出孔領域１３０−２、１３０−３、１３０−４（図１４）
【００８６】
複数の流出孔スクワッド１３０Ｓ１の集合体である流出孔領域１３０−３は間隔Ｐ３、Ｐ４からなる閉鎖部１３２で包囲されている。このような閉鎖部１３２で包囲された流出孔領域１３０−３は高負荷部または高負荷流出孔部を構成する。
【００８７】
複数の流出孔スクワッド１３０Ｓ２の集合体である流出孔領域１３０−２、１３０−４は間隔Ｐ３、Ｐ４からなる閉鎖部１３２で包囲されている。このような閉鎖部１３２で包囲された流出孔領域１３０−２、１３０−４は高負荷部または高負荷流出孔部を構成する。
【００８８】
＜バーナ・混合部ユニット６５の断面構造＞
【００８９】
図１５は、バーナ・混合部ユニット６５の断面構造を示している。
【００９０】
混合部１０には複数の区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６が設置されている。これにより、混合部１０は複数の混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５に区画されている。つまり、各混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５は独立した空間を構成している。
【００９１】
区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６は混合部１０の混合部筐体１４２のダイカスト成形により形成されている。各区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６の高さは、バーナフレーム１０６の膨出部１１０の湾曲面に対応した高さに設定されている。各区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６の表面は封止部材１４４で被覆されている。封止部材１４４は耐熱性および弾性を持つ樹脂材料で形成されている。この封止部材１４４により、各区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６の上縁部がバーナ８のバックプレート１２４の閉鎖部１３２に密着している。つまり、各区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６間での混合気ＧＡの漏れや干渉を阻止している。
【００９２】
これにより、バーナ８のバックプレート１２４が区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６により区画されている。つまり、バーナ８は、複数のバーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５に区分されており、混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５毎に独立したバーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５が構成されている。つまり、湾曲したバックプレート１２４の湾曲面に沿って平面状に複数のバーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５が配列されている。
【００９３】
バックプレート１２４の流出孔１３０と、バーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５との関係は、バーナ部８−１が流出孔領域１３０−１、バーナ部８−２が流出孔領域１３０−２、バーナ部８−３が流出孔領域１３０−３、バーナ部８−４が流出孔領域１３０−４、バーナ部８−５が流出孔領域１３０−５に対応する。つまり、混合室１４０−１が流出孔領域１３０−１、混合室１４０−２が流出孔領域１３０−２、混合室１４０−３が流出孔領域１３０−３、混合室１４０−４が流出孔領域１３０−４、混合室１４０−５が流出孔領域１３０−５に対応している。
【００９４】
図１６は、一部を分解した混合部１０を示している。図１７は、一部の分離板および整流板を除いた混合部１０を示している。
【００９５】
混合部１０の各混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５には、分離板１４６、混合気ＧＡの整流部として第１の整流板１４８−１および第２の整流板１４８−２が設置されている。分離板１４６には側面側に一対の側壁１５０が形成され、各側壁１５０が区画壁１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６間に嵌合して保持される。分離板１４６の基端部には側壁１５０より高い側壁１５２が形成され、この側壁１５２の頂部には支持部１５４が形成されている。この支持部１５４は、混合部筐体１４２のフランジ部１００に載せられ、透孔１５８にフランジ部１００側の突部１５６を嵌合させて位置決めとともに支持される。
【００９６】
各混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５に設置された分離板１４６の上面側には整流板１４８−１、１４８−２が重ねられて設置される。整流板１４８−１、１４８−２には、凹部１５９および透孔１６２が形成されている。整流板１４８−１は凹部１５９および透孔１６２を混合部筐体１４２側の突部１５６に嵌合させて位置決めとともに支持される。この整流板１４８−１の上面側には整流板１４８−２が設置される。整流板１４８−２は、整流板１４８−１と同様に凹部１５９および透孔１６２を混合部筐体１４２側の突部１５６に嵌合させて位置決めとともに支持される。各整流板１４８−１、１４８−２は、混合気ＧＡを整流する整流部の一例である。
【００９７】
各混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５には、図１７に示すように、燃料ガスＧおよび空気Ａの通流方向に複数の分離壁１６４が形成されている。各分離壁１６４は、分離板１４６を支持するとともに、分離板１４６の下層空間を燃料・空気導入窓部７８−１（図８）毎に分割し、分離する。この実施の形態では、分離壁１６４は、３つの燃料・空気導入窓部７８−１に対応しており、分離板１４６の下層空間を３分割している。このため、２枚の分離壁１６４で構成している。分離壁１６４の設置数が２以下でもよく、３以上でもよい。
【００９８】
＜混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５＞
【００９９】
図１８は、混合室１４０−１の断面を示している。図１９は、混合室１４０−１および整流板１４８−１、１４８−２の切断端面を示している。
【０１００】
混合室１４０−１は、燃料ガスＧおよび空気Ａを混合して混合気ＧＡを生成し、バーナ８に供給する。混合室１４０−１は燃料ガスＧおよび空気Ａを混合する空間であり、この混合室１４０−１には分離板１４６、燃料・空気導入窓部７８−１および変流部１６６が備えられている。これらの構成は混合室１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５も同様である。
【０１０１】
混合室１４０−１は分離板１４６によって下層室１６８と上層室１７０とに区画されている。下層室１６８の底面には、燃料・空気導入窓部７８−１から変流部１６６に向かって上方に傾斜する傾斜面部１７２と、この傾斜面部１７２の終端側から水平となる水平面部１７４とを備える。下層室１６８は透孔部１７６が形成されて開口されている。分離板１４６は、燃料・空気導入窓部７８−１側から変流部１６６に向かって下降する傾斜面部１７８と、この傾斜面部１７８の終端から変流部１６６に水平となる水平面部１８０とを備える。つまり、混合室１４０−１の底面部と分離板１４６との間隔は、燃料・空気導入窓部７８−１側で最も広く、傾斜面部１７２、１７８によって狭小空間を形成し、水平面部１７４、１８０の平行面から成る最も狭い空間部（第１のオリフィス）を形成している。分離板１４６は混合部筐体１４２に取り付けられ、混合室１４０−１側に突出させた支持部１８２で支持されている。
【０１０２】
変流部１６６は、下層室１６８から上層室１７０に向かう湾曲壁である。透孔部１７６は、変流部１６６と分離板１４６の縁部によって区画されている。
【０１０３】
整流板１４８−１、１４８−２は、上層室１７０の上部側に配置され、混合気ＧＡを整流し、バーナ８に供給する。各整流板１４８−１、１４８−２はたとえば、薄いステンレス板を板金加工された成形板金部材である。
【０１０４】
整流板１４８−１は上層室１７０の天井面を構成している。整流板１４８−２はバーナ８のバックプレート１２４と整流板１４８−１との間に水平ないし傾斜させて配置されている。
【０１０５】
整流板１４８−１は、図１９のＡおよびＢに示すように、変流部１６６、分離板１４６の傾斜面部１７８および水平面部１８０の一部を覆う範囲に配置されている。この整流板１４８−１には、図１９のＢに示すように、変流部１６６側の空間を拡開する方向に傾斜する傾斜面部１８４を備える。この傾斜面部１８４の終端に水平面部１８６が設けられ、この水平面部１８６から下降する方向の傾斜面部１８８が形成されている。この傾斜面部１８８の終端から水平面部１９０が形成されている。傾斜面部１８８および水平面部１９０のそれぞれには複数の透孔１９２が形成されている。この整流板１４８−１の長手方向の中間部には透孔部１９４が形成されている。この透孔部１９４の縁部には障壁面部１９６が備えられている。この障壁面部１９６は透孔部１９４側に僅かに傾斜させた障壁面を形成している。この障壁面部１９６の下端には水平面部１９８が設置されている。水平面部１９８には複数の透孔１９２が形成されている。水平面部１９８に対して分離板１４６が傾斜している。水平面部１９８の終端に向かい、上層室１７０の空間が狭小化（第２のオリフィス）している。下層室１６８から流れる混合気ＧＡは、変流部１６６で折り返された後、整流板１４８−１に沿って流れ、上層室１７０に向けられ、整流板１４８−１側の透孔１９２および透孔部１９４を経て整流板１４８−２側に流れる。
【０１０６】
整流板１４８−２には図１９のＢに示すように、一対の立ち上がり部２０２−１、２０２−２を備える。この実施の形態では、立ち上がり部２０２−１は、立ち上がり部２０２−２より高く設定されている。これら立ち上がり部２０２−１、２０２−２の間に水平面部２０４が形成されている。水平面部２０４には複数の透孔２０６および窓部２０８が形成されている。透孔２０６は円孔であり、中央部および端部側に形成されている。窓部２０８は、中央部の透孔２０６の形成部分を挟んで穿孔されており、長方形状である。各窓部２０８の縁部には、窓部２０８から切り起こされた立壁２１０が形成されている。各立壁２１０は直立しており、バーナ８に対して混合気ＧＡの流れ方向を規制している。整流板１４８−１から流れた混合気ＧＡは整流板１４８−２で平行流に整流されてバーナ８に流れる。
【０１０７】
燃料ガス噴射ノズルユニット９０から燃料ガスＧが噴射され、空気Ａが混合室１４０−１に流れると、燃料ガスＧおよび空気Ａは下層室１６８で初期混合された後、変流部１６６に衝突する。変流部１６６側の空間は下層室１６８より拡開されているので、流れる燃料ガスＧおよび空気Ａは圧縮状態から開放状態に遷移し、混合される。これにより、混合室１４０−１で混合気ＧＡが生成される。このような速度変化および変流部１６６による反転により、燃料ガスＧおよび空気Ａの混合がより進行する。
【０１０８】
分離板１４６の上面に到達した混合気ＧＡは分離板１４６の上面側から整流板１４８−１、１４８−２に誘導される。整流板１４８−１を通過した混合気ＧＡは、整流板１４８−２で平行流に整流されてバーナ８に到達する。
【０１０９】
バーナ８ではバックプレート１２４の流出孔１３０から混合気ＧＡがメタルニット１２２を通過する。メタルニット１２２を通過した混合気ＧＡが燃焼する。
【０１１０】
＜給湯制御部６４＞
【０１１１】
図２０は、給湯制御部６４の一例を示している。この給湯制御部６４は、コンピュータによって構成されている。この給湯制御部６４には一例としてプロセッサ２２０、ＲＯＭ（Read-Only Memory）２２２、ＲＡＭ（Random-Access Memory）２２４、入出力（Ｉ／Ｏ）部２２６などの機能部が備えられ、各機能部はバス２３２で接続されている。
【０１１２】
プロセッサ２２０はたとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）で構成され、ＲＯＭ２２２にあるＯＳ（Operating System）や給湯制御プログラムを実行する。この実行には、フレームロッド１４、温度センサ４４、５４、５６、水量センサ４６の検出信号が参照される。この実行により、メインバルブ３０、比例弁３２、ガス電磁弁３４−１、３４−２、３４−３、水量制御弁４８、バイパス水制御弁６０、イグナイタ１６などの機能部が制御される。図示していないが、給湯制御用のリモートコントロール装置が接続される場合には、係るリモートコントロール装置との情報の送受制御もプロセッサ２２０により実行される。
【０１１３】
ＲＯＭ２２２はＯＳや給湯制御プログラムを格納する。このＲＯＭ２２２には半導体記憶素子などの記録媒体が用いられる。記録媒体としてハードディスク装置を用いてもよい。
【０１１４】
ＲＡＭ２２４はワークエリアやデータ記憶エリアを構成する。このＲＡＭ２２４には半導体メモリなど読み書き可能な記憶媒体を用いればよい。図示しないが、不揮発性メモリを用いてデータの格納を行ない、このデータを制御に用いてもよい。
【０１１５】
Ｉ／Ｏ部２２６は、情報入力や制御出力に用いられる。情報入力は、フレームロッド１４、温度センサ４４、５４、５６、水量センサ４６の検出信号などが含まれる。制御出力にはメインバルブ３０、比例弁３２、ガス電磁弁３４−１、３４−２、３４−３、水量制御弁４８、バイパス水制御弁６０、イグナイタ１６、給気ファン２０などの機能部に対する駆動信号や制御信号が含まれる。このＩ／Ｏ部２２６には表示部２２８、操作部２３０および給気ファン２０が接続されている。
【０１１６】
表示部２２８は、情報提示手段の一例である。この表示部２２８により給湯制御の状態や、入力情報、出力情報、ガイダンス情報などの情報が文字または図形などにより表示される。キーボードなどの操作部２３０から操作入力がプロセッサ２２０に加えられる。
【０１１７】
＜燃焼状態＞
【０１１８】
図２１のＡは、燃焼状態にあるバーナ８の流出孔領域１３０−２、１３０−３、１３０−４の一部を示している。図２１のＢは、図２１のＡのXXIB−XXIB線断面の火炎状態を示している。図２２のＡは、図２１のＡのXXIIA −XXIIA 線断面の火炎状態を示している。
【０１１９】
バーナ８のバックプレート１２４の下面側から一定濃度の混合気ＧＡの平行流を供給して着火する。メタルニット１２２の上面側に火炎２３６（図２１のＢ）が生成される。
【０１２０】
既述の流出孔パターンによりメタルニット１２２の上面側には２種類の火炎２３６−１、２３６−２が形成される。火炎２３６−１は高負荷用の開口部である流出孔１３０で形成されるブルーフレーム（青色炎）である。火炎２３６−２は閉鎖部１３２で形成される保炎（赤色炎）である。火炎２３６−１は混合気ＧＡ−１の流速に応じてメタルニット１２２から上方に延びる長い火炎を形成する。これに対し、各流出孔１３０から閉鎖部１３２に回り込む低流速の混合気ＧＡ−２により、メタルニット１２２の表面近傍に形成される赤色炎であり、火炎２３６−１に対して保炎機能を果たす。つまり、火炎２３６−１は下層側から火炎２３６−２で保炎される。この場合、混合気ＧＡ−２はメタルニット１２２による通風抵抗によって低流速化される。
【０１２１】
この場合、各流出孔１３０には図２２のＢに示すように、流出孔グループ１３０Ｇで集合されて火炎２３６−１を形成する。各火炎２３６−１は、間隔Ｐ２、Ｐ３で形成される火炎２３６−２で包囲されて保炎される。
【０１２２】
＜混合気２２の流れ＞
【０１２３】
図２３は、バーナ８における混合気ＧＡの流れを示している。バックプレート１２４の下方から供給された混合気ＧＡは、パックプレート１２４にある流出孔１３０からメタルニット１２２に向かって流出する。流出孔１３０を通過した混合気ＧＡはメタルニット１２２内で拡散を始める。流出孔１３０の中心部側に流れる流速が速い混合気ＧＡ−１は、メタルニット１２２を通過し、直線状の混合気流を生成する。これに対し、流出孔１３０の縁部側に流れる流速の遅い混合気ＧＡ−２はメタルニット１２２内で閉鎖部１３２側に拡散し、単位面積当たりの混合気量（流速）が少なくなりメタルニット１２２による通風抵抗によってさらに低流速化される。このようにして、混合気ＧＡ−２は閉鎖部１３２の上面側に回り込む。
【０１２４】
流出孔１３０側の混合気ＧＡ−１では、流出速度が速いので、高負荷の火炎２３６−１が形成される。これに対し、閉鎖部１３２側の混合気ＧＡ−２の流出速度は単位面積当たりの通過混合気量が少ないので、メタルニット１２２の表面部で低負荷の火炎２３６−２が形成され、火炎２３６−１を保炎する。特に高負荷時（高空気比）における燃焼で、安定した炎形成が行われる。その結果、リフトや過剰ＣＯ排出の防止が可能となり、火炎２３６−２の保炎機能により火炎２３６−１（高負荷火炎）による高負荷燃焼が実現される。
【０１２５】
＜燃焼切替え＞
【０１２６】
図２４は、給湯装置２のバルブ制御による燃焼パターンの生成を示している。この燃焼パターンは燃焼切替えの一例である。この燃焼切替えは、給湯需要（つまり、給湯量）に基づき、バーナ８のバーナ部８−１ないしバーナ部８−５の選択的な燃焼動作である。この場合、燃焼パターン２３８には一段燃焼２３８−１、二段燃焼２３８−２、三段燃焼２３８−３、四段燃焼２３８−４が含まれる。
【０１２７】
給湯動作はシャワーなどの給湯栓が開かれることにより開始される。燃焼開始では吸気ファン２０が回転し、メインバルブ（ＭＶ）３０を開くことにより開始される。
【０１２８】
(1) 一段燃焼（バーナ部８−２のみの燃焼）
【０１２９】
一段燃焼では、ガス電磁弁（ＳＶ１）３４−１が開かれる。これにより、燃料ガス噴射部２８−１のノズル９２から燃料ガスＧが混合室１４０−２に噴射される。この燃料ガスＧの導入および給気ファン２０により、空気Ａが混合室１４０−２に導入される。燃料ガスＧと空気Ａが混合室１４０−２で混合され、混合気ＧＡが形成される。この混合気ＧＡがバーナ部８−２に供給される。イグナイタ１６が動作を開始し、点火プラグ１２に火花が発生する。これによりバーナ部８−２の混合気ＧＡに着火し、燃焼が開始される。これが燃焼パターン２３８の一段燃焼２３８−１である。この一段燃焼はバーナ部８−２によって行われ、この燃焼状態は第１の実施の形態で既述したとおりである。バーナ部８−２における混合気ＧＡの燃焼量は比例弁３２による燃料ガスＧの供給量に比例する。燃料ガスＧの供給量は給湯需要に応じて変化する。また、混合室１４０−２以外の混合室には空気Ａのみが導入される。
【０１３０】
(2) 二段燃焼（バーナ部８−１、８−２の燃焼）
【０１３１】
二段燃焼では、ガス電磁弁３４−１、３４−２が開かれる。燃料ガス噴射部２８−２のノズル９２から燃料ガスＧが混合室１４０−１に噴射される。この燃料ガスＧの導入および給気ファン２０により、空気Ａが混合室１４０−１に導入される。燃料ガスＧと空気Ａが混合室１４０−１で混合され、混合気ＧＡが形成される。この混合気ＧＡがバーナ部８−１に供給される。これにより、バーナ部８−２に加え、バーナ部８−１の燃焼が加わった二段燃焼２３８−２に遷移する。バーナ部８−１、８−２における混合気ＧＡの燃焼量は比例弁３２による燃料ガスＧの供給量に比例する。この場合も、燃料ガスＧの供給量は給湯需要に応じて変化する。また、混合室１４０−１，１４０−２以外の混合室には空気Ａのみが導入される。
【０１３２】
(3) 三段燃焼（バーナ部８−２ないしバーナ部８−５の燃焼）
【０１３３】
三段燃焼では、ガス電磁弁３４−２が閉じられ、ガス電磁弁３４−１、３４−３が開かれる。この場合、バーナ部８−１は消火状態となるのに対し、燃焼を維持するため、ガス電磁弁３４−１は開状態に維持され、バーナ部８−２は燃焼状態を継続させる。燃料ガス噴射部２８−３の各ノズル９２から燃料ガスＧが混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５に噴射される。この燃料ガスＧの導入および給気ファン２０により、空気Ａが混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５に導入される。燃料ガスＧと空気Ａが各混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５で混合され、混合気ＧＡが形成される。この混合気ＧＡが、バーナ部８−３、８−４、８−５に供給される。これにより、バーナ部８−２に加え、バーナ部８−３、８−４、８−５の燃焼が加わった三段燃焼２３８−３に遷移する。バーナ部８−２、８−３、８−４、８−５における混合気ＧＡの燃焼量は比例弁３２による燃料ガスＧの供給量に比例する。この場合も、燃料ガスＧの供給量は給湯需要に応じて変化する。また、混合室１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４以外の混合室には空気Ａのみが導入される。
【０１３４】
(4) 四段燃焼（バーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５の全燃焼）
【０１３５】
四段燃焼では、三段燃焼で閉じられたガス電磁弁３４−２が開かれる。消火していたバーナ部８−１から流出する燃料ガスＧに着火される。これにより、三段燃焼にバーナ部８−１の燃焼が加わった四段燃焼２３８−４に遷移する。バーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５における混合気ＧＡの燃焼量は比例弁３２による燃料ガスＧの供給量に比例する。この場合も、燃料ガスＧの供給量は給湯需要に応じて変化する。
【０１３６】
(5) 給湯需要に対する燃焼段数
【０１３７】
図２５は、給湯装置２の給湯制御の処理手順の一例を示している。
【０１３８】
この処理手順は、本発明の燃焼制御方法の一例である。この処理手順では、検出流量の取込みを行う（Ｓ１１）。この検出流量は水量センサ４６の検出値である。この検出流量の判定を行う。この検出流量の判定では、通水検出を行う。この通水検出では検出流量が所定値の一例として、３〔ｌ（リットル）／ｍｉｎ〕以上かを判定する。
【０１３９】
検出流量≧３〔ｌ／ｍｉｎ〕であれば（Ｓ１３のＹＥＳ）、給湯温度制御を行い（Ｓ１４）、空燃比制御を行う（Ｓ１５）。給湯温度制御では、燃焼量の調整が行われ、その燃焼量の調整として燃焼段数の切替えが行われる。空燃比制御では、炎の監視に基づき、空気供給量の調整が行われる。
【０１４０】
Ｓ１３において、検出流量＜３〔ｌ／ｍｉｎ〕であれば（Ｓ１３のＮＯ）、加熱停止状態制御を行う。
【０１４１】
図２６および図２７は、給湯温度制御（Ｓ１４）の処理手順の一例を示している。
【０１４２】
給湯温度制御（Ｓ１４：図２５）の処理手順では、当初、給湯開始か否かを判定する（Ｓ１４１）。給湯開始であれば（Ｓ１４１のＹＥＳ）、入水温度、目標温度および検出流量より必要能力（号数）を算出する（Ｓ１４２）。
【０１４３】
出力と比例弁電流値の関係情報を参照し、燃焼段数および比例弁電流値などを決定する（Ｓ１４３）。出力と比例弁電流値の関係情報は、予めこれらの関係グラフとしてたとえば、データテーブルを作成し、このデータテーブルを参照すればよい。
【０１４４】
燃焼段数および比例弁電流値などより給気ファン回転数を決定する（Ｓ１４４）。この決定の後、点火を行い、燃焼を開始する（Ｓ１４５）。
【０１４５】
既に燃焼中であれば（Ｓ１４１のＮＯ）、ＦＢ（Feed Back ）制御を実行する（Ｓ１４６）。
【０１４６】
ＦＢ制御（Ｓ１４６）はたとえば、図２７に示す処理手順で実行される。
【０１４７】
この処理手順では、給湯温度が目標温度より高いかの比較を行う（Ｓ１４６−１）。給湯温度＞目標温度であれば（Ｓ１４６−１のＹＥＳ）、燃料供給量（比例弁電流値）を減少させる（Ｓ１４６−２）。
【０１４８】
４段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−３）。４段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−３のＮＯ）、３段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−４）、３段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−４のＮＯ）、２段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−５）、２段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−５のＮＯ）、燃焼段数、比例弁電流値などより給気ファン回転数の決定を行い（Ｓ１４６−６）、Ｓ１４６（図２６）にリターンする。
【０１４９】
Ｓ１４６−３において、４段燃焼中であれば（Ｓ１４６−３のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≦ｄｐ４（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−７）。比例弁電流値≦ｄｐ４であれば（Ｓ１４６−７のＹＥＳ）、３段燃焼に切替え、比例弁電流値をｄｐ４ｓに増加させ（Ｓ１４６−８）、Ｓ１４６−６に移行する。Ｓ１４６−７において、比例弁電流値≦ｄｐ４でなければ（Ｓ１４６−７のＮＯ）、Ｓ１４６−８をスキップしてＳ１４６−６に移行する。
【０１５０】
Ｓ１４６−４において、３段燃焼中であれば（Ｓ１４６−４のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≦ｄｐ３（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−９）。比例弁電流値≦ｄｐ３であれば（Ｓ１４６−９のＹＥＳ）、２段燃焼に切替え、比例弁電流値をｄｐ３ｓに増加させ（Ｓ１４６−１０）、Ｓ１４６−６に移行する。Ｓ１４６−９において、比例弁電流値≦ｄｐ３でなければ（Ｓ１４６−９のＮＯ）、Ｓ１４６−１０をスキップしてＳ１４６−６に移行する。
【０１５１】
Ｓ１４６−５において、２段燃焼中であれば（Ｓ１４６−５のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≦ｄｐ２（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−１１）。比例弁電流値≦ｄｐ２であれば（Ｓ１４６−１１ＹＥＳ）、１段燃焼に切替え、比例弁電流値をｄｐ２ｓに増加させ（Ｓ１４６−１２）、Ｓ１４６−６に移行する。Ｓ１４６−１１において、比例弁電流値≦ｄｐ２でなければ（Ｓ１４６−１１のＮＯ）、Ｓ１４６−１２をスキップしてＳ１４６−６に移行する。
【０１５２】
Ｓ１４６−１において、給湯温度＞目標温度でなければ（Ｓ１４６−１のＮＯ）、給湯温度＜目標温度であるかを判定する（Ｓ１４６−１３）。給湯温度＜目標温度であれば（Ｓ１４６−１３のＹＥＳ）、燃料供給量（比例弁電流値）を増加させる（Ｓ１４６−１４）。
【０１５３】
３段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−１５）。３段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−１５のＮＯ）、２段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−１６）、２段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−１６のＮＯ）、１段燃焼中であるかを判定する（Ｓ１４６−１７）、１段燃焼中でなければ（Ｓ１４６−１７のＮＯ）、燃焼段数、比例弁電流値などより給気ファン回転数の決定を行い（Ｓ１４６−１８）、Ｓ１４６（図２６）にリターンする。
【０１５４】
Ｓ１４６−１５において、３段燃焼中であれば（Ｓ１４６−１５のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≧ｕｐ３（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−１９）。比例弁電流値≧ｕｐ３であれば（Ｓ１４６−１９のＹＥＳ）、４段燃焼に切替え、比例弁電流値をｕｐ３ｓに減少させ（Ｓ１４６−２０）、Ｓ１４６−１８に移行する。Ｓ１４６−１９において、比例弁電流値≧ｕｐ３でなければ（Ｓ１４６−１９のＮＯ）、Ｓ１４６−２０をスキップしてＳ１４６−１８に移行する。
【０１５５】
Ｓ１４６−１６において、２段燃焼中であれば（Ｓ１４６−１６のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≧ｕｐ２（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−２１）。比例弁電流値≧ｕｐ２であれば（Ｓ１４６−２１のＹＥＳ）、３段燃焼に切替え、比例弁電流値をｕｐ２ｓに減少させ（Ｓ１４６−２２）、Ｓ１４６−１８に移行する。Ｓ１４６−２１において、比例弁電流値≧ｕｐ２でなければ（Ｓ１４６−２１のＮＯ）、Ｓ１４６−２２をスキップしてＳ１４６−１８に移行する。
【０１５６】
Ｓ１４６−１７において、１段燃焼中であれば（Ｓ１４６−１７のＹＥＳ）、比例弁電流値が比例弁電流値≧ｕｐ１（図２８）であるかを判定する（Ｓ１４６−２３）。比例弁電流値≧ｕｐ１であれば（Ｓ１４６−２３のＹＥＳ）、２段燃焼に切替え、比例弁電流値をｕｐ１ｓに減少させ（Ｓ１４６−２４）、Ｓ１４６−１８に移行する。Ｓ１４６−２３において、比例弁電流値≧ｕｐ１でなければ（Ｓ１４６−２１のＮＯ）、Ｓ１４６−２４をスキップしてＳ１４６−１８に移行する。
【０１５７】
図２８は、燃焼段数の切替えにおける燃焼能力と比例弁電流値の関係を示している。横軸に比例弁電流値〔ｍＡ〕、縦軸に出力〔ｋＷ〕を取っている。比例弁３２はたとえば、電磁弁によって構成されている。この比例弁３２の開度は入力電流（比例弁電流）値〔ｍＡ〕に比例する。図２８において、ＯＵＴ１は一段燃焼の出力範囲、ＯＵＴ２は二段燃焼の出力範囲、ＯＵＴ３は三段燃焼の出力範囲、ＯＵＴ４は四段燃焼の出力範囲を示している。
【０１５８】
このような出力範囲により、給湯需要により比例弁３２の開度が比例弁電流値〔ｍＡ〕により連続的に制御される。この制御範囲を逸脱する場合にはＯＵＴ１ないしＯＵＴ４の範囲内で段数切替え（増減）が行われる。給湯需要がＯＵＴ４の範囲を上回る場合にはＯＵＴ４内に維持される。また、給湯需要がＯＵＴ１の範囲を下回る場合には消火状態となる。
【０１５９】
このように、給湯温度制御における燃焼能力の調整は燃焼段数の切替えと比例弁電流によって行われる。
【０１６０】
燃焼段数が増加する場合には、比例弁電流値がｕｐ１→ｕｐ１ｓ、ｕｐ２→ｕｐ２ｓ、ｕｐ３→ｕｐ３ｓに切替わる。また、燃焼段数が減少する場合には、比例弁電流値がｄｐ４→ｄｐ４ｓ、ｄｐ３→ｄｐ３ｓ、ｄｐ２→ｄｐ２ｓに切替わる。このような切替えを行いながら、燃焼能力が最少能力〜最大能力の調整が行われる。
【０１６１】
図２９は、空燃比制御（Ｓ１５：図２５）の処理手順を示している。
【０１６２】
この空燃比制御では、炎の監視に基づき、空気供給量の調整を行う。この処理手順では、フレームロッド電流値の取得を行い（Ｓ１５１）、使用段数と比例弁電流値よりフレームロッド電流値の理想値を取得する（Ｓ１５２）。
【０１６３】
このフレームロッド電流値について、フレームロッド電流値＜理想値であるかを判定する（Ｓ１５３）。フレームロッド電流値＜理想値であれば（Ｓ１５３のＹＥＳ）、給気ファン回転数をマイナス側に補正し（Ｓ１５４）、Ｓ１５（図２５）にリターンする。
【０１６４】
Ｓ１５３において、フレームロッド電流値＜理想値でなければ（Ｓ１５３のＮＯ）、フレームロッド電流値＞理想値であるかを判定する（Ｓ１５５）。フレームロッド電流値＞理想値であれば（Ｓ１５５のＹＥＳ）、給気ファン回転数をプラス側に補正し（Ｓ１５６）、Ｓ１５（図２５）にリターンする。
【０１６５】
図３０のＡおよびＢは、空燃比制御における炎の形状変化と電流値を示している。炎の中心部付近（ＰＢ）では最大電流となり、このＰＡ、ＰＣの位置では電流値が減少する。つまり、炎の中心部付近から離れるに従って電流値が減少する。したがって、フレームロッド１４の位置は一定であるため、炎の形状変化が電流値で検知できる。つまり炎が小さくなり、ＰＢがＦＲＡに近づくと電流値が大きくなる。逆に炎が大きくなって、ＰＢがＦＲＡから離れると、電流値が小さくなる。電流値が理想値より大きい場合には、ファン回転数を増加し、電流値が理想値より小さい場合にはファン回転数を減少させる制御を行う。
【０１６６】
炎の理想形状は燃焼量（燃焼段数及び比例弁電流値）により変化し、フレームロッド電流値の理想値も変化する。そこで、燃焼段数および比例弁電流値に対し、理想電流値のデータを予め用意しておき、理想値に対する現在の電流値の状態を検知してファン回転数の補正を行なえば、炎の形状を理想的な状態に制御することができる。
【０１６７】
＜燃焼場の空気比度と燃焼負荷＞
【０１６８】
図３１は、燃料場の空気比（横軸）と燃焼負荷〔ｋＷ／ｍ2 〕（縦軸）による燃焼モードを示している。図３１において、Ｄ１がブルーフレームモード、Ｄ２が赤熱モード、Ｄ３が中間モードである。Ｄ１は、各燃焼段の中間域から高域で生じる。Ｄ２は、各燃焼段の低域で見られる。
【０１６９】
バーナ８で混合気ＧＡが燃焼すると、メタルニット１２２の表面には燃焼場が形成される。この燃焼場には、燃焼を継続する限り、混合気ＧＡが供給される。この混合気量に対する空気量が空気比である。この空気比は、燃料量に対する空気量であってもよい。燃焼負荷により使用できる空気比の幅が決定される。この燃焼負荷は単位面積〔ｍ2 〕当たりの燃焼出力〔ｋＷ〕で定義される。
【０１７０】
グラフより、空気比が低いと赤熱モードが維持され、空気比が高くなるに従って燃焼負荷が高くなると、ブルーフレームモードになりやすいと言える。赤熱モードでは、燃焼エネルギーが対流伝熱に加えて放射伝熱となる。これに対し、ブルーフレームモードでは、燃焼エネルギーのほとんどが対流伝熱になる。同一燃焼負荷であれば、供給される燃料ガス量は同一であるため、空気比が高いほど混合ガスの流速は速くなる。
【０１７１】
バーナ８や、該バーナ８を用いた給湯装置２では、限られた燃焼面積において高出力を得る必要がある。このため、高負荷燃焼が必要である。また、熱交換器３８の構造上、放射伝熱の利用は限られ、対流伝熱を多く行うブルーフレームモードが有効である。
【０１７２】
＜空気比に対するＣＯ＞
【０１７３】
図３２は、空気比に対するＣＯ〔％〕の変化を示している。横軸に空気比、縦軸にＣＯ〔％〕を取っている。Ｌ１は、赤熱火炎による保炎機能を持たせた場合のバーナ８の燃焼特性であり、Ｌ２は、保炎機能が無い場合の燃焼特性を示している。
【０１７４】
保炎機能がある場合には空気比を大きく取ることができ、安定したブルーフレームによる燃焼が可能であることは既述したとおりである（図２２のＣ）。
【０１７５】
この燃焼特性において、米国ガス検定のＣＯ％基準値ＣＯｒｅｆ（ＣＯｒｅｆ＜０．０４）を満足する燃焼使用可能領域Ｓ１（Ｌ１）、Ｓ２（Ｌ２）の限界値から空気比ａ、ｂ、ｃ、ｄを求める。空気比ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係である。この結果、燃焼使用可能領域Ｓ２では、ｂ＜空気比＜ｃであるのに対し、バーナ８の燃焼使用可能領域Ｓ１ではａ＜空気比＜ｄとなり、大幅に改善されている。つまり、バーナ８では空気比の値を広い範囲で設定できる。
【０１７６】
＜実施の形態の効果＞
【０１７７】
(a) バーナ８によれば、燃料ガスＧおよび空気Ａの混合比率が一様な混合気ＧＡが得られる。
【０１７８】
(b) 燃料ガスＧおよび空気Ａの混合比率を安定化することができ、安定した燃焼火炎が得られる。
【０１７９】
(c) バーナ８は、バーナフレーム１０６、メタルニット１２２およびバックプレート１２４で構成され、バックプレート１２４で流量調整手段が構成される。バックプレート１２４にある流出孔パターンにより高負荷用の開口部である流出孔１３０と、保炎のために閉鎖部１３２が構成されている。
【０１８０】
(d) 流出孔１３０、流出孔グループ１３０Ｇでは混合気ＧＡ−１の流出速度が速く、高負荷燃焼となり、火炎２３６−１ではブルーフレームを生成させることができる。これに対し、閉鎖部１３２では火炎２３６−１を包囲する火炎２３６−２が形成される。この火炎２３６−２を形成する混合気ＧＡ−２の流出速度が混合気ＧＡ−１に対して遅く、低負荷燃焼（赤熱燃焼）となる。つまり、火炎２３６−１の根元部分（メタルニット１２２の表面）に火炎２３６−２が形成される。火炎２３６−２は、火炎２３６−１に対して保炎機能を果たす。このため、火炎２３６−１にリフトが生じるのを抑制でき、失火が防止される。したがって、火炎２３６−２の保炎機能と相まって流出速度の速い混合気ＧＡ−１による高負荷燃焼が維持される。
【０１８１】
(e) 閉鎖部１３２では、流出孔１３０からの混合気ＧＡ−２が生じ、この混合気ＧＡ−２は、混合気ＧＡの漏れによって生じる。この混合気ＧＡ−２は、メタルニット１２２を経由して閉鎖部１３２の上部に噴出する。このため、混合気ＧＡ−２の流出速度は遅く、メタルニット１２２の面に沿って火炎２３６−２が生成される。これにより、メタルニット１２２が加熱され、メタルニット１２２上に高温場が形成される。この高温場では、メタルニット１２２が赤熱状態となる。この赤熱状態が維持されたメタルニット１２２の上方に混合気ＧＡ−１による火炎２３６−１が形成される。この結果、メタルニット１２２の赤熱状態、混合気ＧＡ−２の火炎２３６−２が火炎２３６−１に対する保炎機能を持つ。つまり、火炎２３６−１の安定燃焼を火炎２３６−２により保持する。
【０１８２】
(f) 流量調整手段であるバックプレート１２４の流出孔１３０および閉鎖部１３２のパターンにより、混合気ＧＡ−１、ＧＡ−２の流出速度の制御が行われる。つまり、バックプレート１２４で燃焼負荷が制御される。これにより、高負荷燃焼が保炎によって維持され、安定した高負荷燃焼が得られる。
【０１８３】
(g) 流出孔グループ１３０Ｇによる火炎２３６−１は保炎である火炎２３６−２によって包囲される（図２２のＢ）。流出孔グループ１３０Ｇによる火炎２３６−１を単位として安定した高負荷燃焼が維持される。
【０１８４】
(h) 赤炎の保炎機能によりバーナ８の使用可能な最大出力を高めることができる。この最大出力について、使用可能か否かの判断は、ＣＯ、ＮＯｘ、炎の安定性（リフト）による。保炎機能を持つバーナ８の最大出力は、５８〔ｋＷ〕が得られたのに対し、閉鎖部１３２による保炎機能を持たない場合には、使用可能な最大出力は、３０〔ｋＷ〕に抑えられてしまう。つまり、閉鎖部１３２による保炎機能を備えることにより、燃焼負荷を２倍程度まで高めることができる。
【０１８５】
(i) 赤炎の保炎機能に関し、空気比とＣＯ〔％〕との関係を見ると、保炎機能の有無で図２２のＣに示すように、特性Ｌ１、Ｌ２が得られる。特性Ｌ１は保炎機能による高負荷燃焼特性、特性Ｌ２は保炎機能を持たない高負荷燃焼特性である。保炎機能がない場合には、特性Ｌ２のように、空気比幅を広げるとＣＯ％が大きく、高出力領域や燃焼性能の安定性に欠け、空気比幅の使用可能範囲は狭くなる。これに対し、保炎機能を持たせた場合には、特性Ｌ１のように、空気比幅を広げてもＣＯ発生が少なく、広い空気比幅で使用可能である。
【０１８６】
(j) 保炎機能の向上により、バーナ８の高負荷燃焼が得られる。
【０１８７】
(k) 既述の保炎機能の向上によってバーナ８で高負荷燃焼が得られ、コンパクトなバーナや、燃焼室の小型化が可能である。
【０１８８】
(l) 保炎機能を向上させるので、使用可能な空気幅を拡大でき、火炎リフトを低減して安定した高負荷燃焼が得られる。
【０１８９】
(m) 保炎機能が向上させて安定した高負荷燃焼を維持できるので、ＣＯやＮＯｘの発生を抑制でき、環境負荷の低減に寄与する。
【０１９０】
(n) 給湯装置２では、バーナ８でブルーフレーム燃焼が得られ、赤熱火炎は保炎機能として利用しているので、高効率化によりバーナ８の小型化を図ることができる。これにより、給湯装置２におけるバーナ８を含む燃焼系統の占有体積を縮小でき、給湯装置２の小型化、軽量化を図ることができる。
【０１９１】
(o) ブルーフレーム燃焼によってＣＯやＮＯｘの低減を図ることができ、安全性の高い給湯装置２が得られる。
【０１９２】
〔他の実施の形態〕
【０１９３】
(1) 上記実施の形態ではバーナ８を用いた給湯装置２を例示しているが、バーナ８を用いる熱源機器が給湯装置に限定されるものではない。暖房装置であってもよいし、調理器などであってもよい。
【０１９４】
(2) 上記実施の形態ではバーナ８に対し、混合部１０から供給する混合気ＧＡの濃度を一定または一定値に近い平行流としているが、混合室ごとに混合気ＧＡの空気比や燃料ガス量を変更してもよい。
【０１９５】
(3) 上記実施の形態ではバーナ８を水平に設置しているが、鉛直方向や傾斜方向に設置してもよい。
【０１９６】
(4) 単一のバーナ８を以て複数の独立したバーナ部８−１、８−２、８−３、８−４、８−５が構成されている。この実施の形態では、５組のバーナ部を構成しているが、５組未満でもよく、５組以上でもよい。また、混合気ＧＡを燃焼させるバーナ部８の最低数は単一であってもよいし、複数であってもよい。
【０１９７】
(5) バーナ８では、複数の混合気流出孔１３０を備えているが単一の混合気流出孔１３０で構成してもよい。
【０１９８】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
この発明の、燃焼装置、燃焼方法および給湯装置によれば、ブルーフレーム燃焼を赤熱燃焼による保炎によって維持することができ、高効率化と小型化、さらには安全性の高い燃焼が得られるなど有益である。混合気の燃焼量の要求に応じて複数のバーナ部から燃焼すべきバーナ部の選択およびその位置が制御され、効率的な混合気燃焼が得られる。
【符号の説明】
【０２００】
２  給湯装置
４  筐体
５  熱交換筐体
６  燃焼室
８  バーナ
８−１、８−２、８−３、８−４、８−５  バーナ部
１０  混合部
１２  点火プラグ
１４  フレームロッド
１６  イグナイタ
１８  バルブユニット
２０  給気ファン
２２  給気部
２４  ガス供給路
２６−１、２６−２、２６−３  ガス供給路
２８−１、２８−２、２８−３  燃料ガス噴射部
３０  メインバルブ
３２  比例弁
３４−１、３４−２、３４−３２  ガス電磁弁
３６  排気筒
３８  熱交換器
４０  温度ヒューズ
４２  給水管
４４  温度センサ
４６  水量センサ
４８  水量制御弁
５０  給湯管
５２  給湯ハイリミットスイッチ
５４、５６  温度センサ
５８  バイパス管
６０  バイパス水制御弁
６２  電装基板
６４  給湯制御部
６５  バーナ・混合部ユニット
６６  底面部
６８  側壁部
７０  開口部
７２  台座部
７４  側壁パネル部
７６  固定ねじ
７８−１、７８−２、７８−３、７８３−１ないし７８３−５  燃料・空気導入窓部
７９  空気調整板
８０  火炎誘導枠
８２  絶縁台
８４  保持板
８６  固定ねじ
９０  燃料ガス噴射ノズルユニット
９２  ノズル
９４  固定ねじ
９６  突部
９８  パッキン
１００  フランジ部
１０２  固定ねじ
１０４  パネル
１０６  バーナフレーム
１０８  フランジ部
１１０  膨出部
１１２  取付け孔
１１４  窓部
１１６  縁部
１１８  立壁部
１２０  立壁部
１２２  メタルニット
１２４  バックプレート
１２６  金属繊維体
１２８  通気孔
１３０  混合気流出孔
１３２  閉鎖部
１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４、１３０−５  流出孔領域
１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４、１３２−５  閉鎖領域
１３４  平行部
１３６  湾曲部
１３８−１、１３８−２、１３８−３、１３８−４、１３８−５、１３８−６  区画壁
１４０−１、１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５  混合室
１４２  混合部筐体
１４４  封止部材
１４６  分離板
１４８−１、１４８−２  整流板
１５０  側壁
１５２  側壁
１５４  支持部
１５６  突部
１５８  透孔
１６０  突部
１６２  透孔
１６４  分離壁
１６６  変流部
１６８  下層室
１７０  上層室
１７２  傾斜面部
１７４  水平面部
１７６  透孔部
１７８  傾斜面部
１８０  水平面部
１８２  支持部
１８４  傾斜面部
１８６  水平面部
１８８  傾斜面部
１９０  水平面部
１９２  透孔
１９４  透孔部
１９６  障壁面部
１９８  水平面部
２００  水平面部
２０２−１、２０２−２  立ち上がり部
２０４  水平面部
２０６  透孔
２０８  窓部
２１０  立壁
２２０  プロセッサ
２２２  ＲＯＭ
２２４  ＲＡＭ
２２６  Ｉ／Ｏ部
２２８  表示部
２３０  操作部
２３２  バス
【図１】
2014009839.tif 000003
【図２】
2014009839.tif 000004
【図３】
2014009839.tif 000005
【図４】
2014009839.tif 000006
【図５】
2014009839.tif 000007
【図６】
2014009839.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014009839.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2014009839.tif 000021
【図２０】
2014009839.tif 000022
【図２１】
2014009839.tif 000023
【図２２】
2014009839.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2014009839.tif 000027
【図２６】
2014009839.tif 000028
【図２７】
2014009839.tif 000029
【図２８】
2014009839.tif 000030
【図２９】
2014009839.tif 000031
【図３０】
2014009839.tif 000032
【図３１】
2014009839.tif 000033
【図３２】
2014009839.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月5日(2013.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、
燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、
前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段と、
を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記バーナは、前記混合気を流出させる単一または複数の流出孔を備える混合気流出部材と、
前記混合気流出部材を覆う金属繊維編体と、
を備え、前記流出孔から流出させた前記混合気を前記金属繊維編体を通過させて燃焼させ、高負荷火炎とともに低負荷火炎を生成させ、前記低負荷火炎で前記高負荷火炎を保炎す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】
前記混合室は、
前記混合気を変流させる変流部と、
前記混合室に導入される前記燃料ガスまたは前記空気と、前記変流部で変流された前記混合気とを分離させる分離板と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記整流手段は、前記混合室で得られた前記混合気を整流する第１の整流板と、
前記第１の整流板で整流させた前記混合気を前記バーナの複数の流出孔に導く第２の整流板と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
バーナに対して燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室を設置し、前記混合室で得られた前記混合気を単一または複数の整流手段により分散させて前記バーナに流し、
前記バーナから前記混合気を流出させ、
前記バーナに高負荷火炎と低負荷火炎とを生成させ、前記高負荷火炎を前記低負荷火炎で保炎することを特徴とする燃焼方法。
【請求項６】
燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を熱源とする給湯装置であって、
バーナと、
燃料ガスと空気を混合して混合気を生成する単一または複数の混合室と、
前記混合室で得られた前記混合気を分散させて前記バーナに流す単一または複数の整流手段と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【図１】一実施の形態に係る給湯装置を示す図である。
【図２】熱交換筐体を示す斜視図である。
【図３】燃焼室の構成を示す分解斜視図である。
【図４】バーナを上面側から見て示す平面図である。
【図５】バーナ・混合部ユニット、燃料ガス噴射部、バルブユニットを示す分解斜視図である。
【図６】バーナ・混合部ユニットを示す分解斜視図である。
【図７】燃料ガスおよび空気の取込み部を示す図である。
【図８】バーナ・混合部ユニットを示す分解斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】バーナを示す分解斜視図である。
【図１１】メタルニットの一部を拡大して示す図である。
【図１２】バックプレートの一実施例を示す平面図である。
【図１３】バックプレートの混合気流出孔、混合気流出孔グループ（複数の混合気流出孔の単位）および混合気流出孔スクワッド（複数の混合気流出孔グループの単位）を示す図である。
【図１４】混合気流出孔パターンを示す図である。
【図１５】燃焼室内のバーナおよび混合部を示す断面図である。
【図１６】一部を分解した混合部を示す分解斜視図である。
【図１７】整流板を除いた一部の混合室を露出させた混合部を示す平面図である。
【図１８】燃焼室内のバーナおよび混合部を示す断面図である。
【図１９】燃焼装置の混合部の垂直切断端面、整流板の垂直切断端面を示す切断端面図である。
【図２０】給湯制御部の一実施例を示すブロック図である。
【図２１】炎孔パターンおよび燃焼パターンを示す図である。
【図２２】燃焼パターンを示す図である。
【図２３】バックプレートおよびメタルニットを通過して流れる混合気流を示す図である。
【図２４】燃焼段切替えを示す図である。
【図２５】給湯装置の給湯制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２６】給湯温度制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２７】給湯温度制御の処理手順（ＦＢ制御）の一例を示すフローチャートである。
【図２８】燃焼段数の切替えにおける燃焼能力と比例弁電流値の関係を示す図である。
【図２９】空燃比制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３０】空燃比制御における炎の形状変化と電流値を示す図である。
【図３１】空気比に対する燃焼負荷特性を示す図である。
【図３２】空気比とＣＯの関係を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
つまり、流出孔領域１３０−１は閉鎖領域１３２−１、１３２−２で包囲されている。流出孔領域１３０−２は閉鎖領域１３２−２、１３２−３で包囲されている。流出孔領域１３０−３は閉鎖領域１３２−３、１３２−４で包囲されている。流出孔領域１３０−４は閉鎖領域１３２−４、１３２−５で包囲されている。流出孔領域１３０−５は閉鎖領域１３２−１、１３２−５で包囲されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
図２３は、バーナ８における混合気ＧＡの流れを示している。バックプレート１２４の下方から供給された混合気ＧＡは、バックプレート１２４にある流出孔１３０からメタルニット１２２に向かって流出する。流出孔１３０を通過した混合気ＧＡはメタルニット１２２内で拡散を始める。流出孔１３０の中心部側に流れる流速が速い混合気ＧＡ−１は、メタルニット１２２を通過し、直線状の混合気流を生成する。これに対し、流出孔１３０の縁部側に流れる流速の遅い混合気ＧＡ−２はメタルニット１２２内で閉鎖部１３２側に拡散し、単位面積当たりの混合気量（流速）が少なくなりメタルニット１２２による通風抵抗によってさらに低流速化される。このようにして、混合気ＧＡ−２は閉鎖部１３２の上面側に回り込む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
給湯動作はシャワーなどの給湯栓が開かれることにより開始される。燃焼開始では給気ファン２０が回転し、メインバルブ（ＭＶ）３０を開くことにより開始される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
三段燃焼では、ガス電磁弁３４−２が閉じられ、ガス電磁弁３４−１、３４−３が開かれる。この場合、バーナ部８−１は消火状態となるのに対し、燃焼を維持するため、ガス電磁弁３４−１は開状態に維持され、バーナ部８−２は燃焼状態を継続させる。燃料ガス噴射部２８−３の各ノズル９２から燃料ガスＧが混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５に噴射される。この燃料ガスＧの導入および給気ファン２０により、空気Ａが混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５に導入される。燃料ガスＧと空気Ａが各混合室１４０−３、１４０−４、１４０−５で混合され、混合気ＧＡが形成される。この混合気ＧＡが、バーナ部８−３、８−４、８−５に供給される。これにより、バーナ部８−２に加え、バーナ部８−３、８−４、８−５の燃焼が加わった三段燃焼２３８−３に遷移する。バーナ部８−２、８−３、８−４、８−５における混合気ＧＡの燃焼量は比例弁３２による燃料ガスＧの供給量に比例する。この場合も、燃料ガスＧの供給量は給湯需要に応じて変化する。また、混合室１４０−２、１４０−３、１４０−４、１４０−５以外の混合室には空気Ａのみが導入される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
この処理手順は、本発明の燃焼制御方法の一例である。この処理手順では、検出流量の取込みを行う（Ｓ１１）。この検出流量は水量センサ４６の検出値である。この検出流量の判定を行う（Ｓ１２）。この検出流量の判定では、通水検出を行う。この通水検出では検出流量が所定値の一例として、３〔ｌ（リットル）／ｍｉｎ〕以上かを判定する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
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