(57)【要約】【課題】未燃燃料が装置内に残留していても安全性が損なわれない燃焼装置の提供を目的とする。【解決手段】燃焼装置１は、液体燃料を噴霧して燃焼する燃焼部２を備えており、燃焼部２において発生した熱により、熱交換器５の水管９内を流れる湯水を加熱するものである。燃焼装置１は、熱交換器５の水管９に設置された入水サーミスタにより検知される入水温度Ｔｎおよび缶体サーミスタにより検知される出湯温度Ｔｋが共に１００℃を越える場合に送風機３８を停止させると共に、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５の動作を停止させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を燃焼する燃焼部と、燃焼部において発生した熱により湯水又は熱媒体を加熱する熱交換部と、当該熱交換部あるいは熱交換部内の湯水の温度を検知する温度検知手段とを具備し、燃焼部の動作停止時に温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件として所定の安全動作を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
液体燃料を燃焼する燃焼部と、燃焼部において発生した熱により湯水又は熱媒体を加熱する熱交換部と、熱交換部の入水配管若しくは入水配管内を流れる湯水の温度を検知する温度検知手段とを具備し、温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件の一つとして所定の安全動作を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
燃焼部は、液体燃料の燃焼により下方に向けて火炎を形成するものであり、熱交換部は、残油状態において発生する火炎により炙られる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
燃焼部は、燃焼に必要な空気を供給する送風手段を具備しており、当該送風手段は、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として送風を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
温度検知手段は、熱交換部の入水配管若しくは入水配管内を流れる湯水の温度を検知するものであり、温度検知手段が上昇あるいは所定温度以上になることを条件の一つとして所定の安全動作を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
燃焼部あるいは燃焼部の下流側への空気の流れを遮断可能な遮蔽手段を具備しており、当該遮蔽手段は、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として作動し、燃焼部あるいは燃焼部の下流側への空気の流れを遮断することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
液体燃料に点火を行う点火手段を具備しており、当該点火手段は、温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件の一つとして、前記点火手段の動作を停止させることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に液体燃料を燃焼する燃焼部を備えた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液体燃料を燃焼する燃焼部を備え、燃焼部において発生した熱により湯水や熱媒体を加熱する燃焼装置が、風呂への湯水の落とし込みや給湯用として採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃焼装置には、液体燃料を下方に向けて噴霧し、この燃料を燃焼するいわゆる逆燃式の燃焼部を備えた燃焼装置がある。この種の燃焼装置のように、燃料を噴霧して燃焼する燃焼装置では、極めて希なことではあるが、燃焼部の下方に未燃燃料が残留することがある。
【０００４】
従来の燃焼装置では燃焼開始時に着火不良により何度か再着火動作を行うことがあるが、この様な場合には僅かではあるが未燃燃料が燃焼部の下方にある燃焼通路内に残留してしまうことがある。また、従来の燃焼装置では、燃焼動作の過渡期において燃焼量の変化等により空燃比がずれると一時的に不完全燃焼が発生し、これにより発生する未燃燃料が燃焼通路内に残留してしまうことがある。
【０００５】
通常、燃焼通路内に残留した未燃燃料は、次の燃焼の際に乾燥してしまうが、その際の燃焼時間が極めて短かったりした場合は、未燃燃料が乾燥しきれずに燃焼通路内に残留したり、排気通路内に設けられたグラスウール等の吸音材に染み込んでしまうことが考えられる。このような状態で燃焼装置が動作を継続すると、本来火炎が形成されるべきでない部位に火炎が形成されてしまい、燃焼装置の安全性が損なわれてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記した問題に鑑み、万一、未燃燃料が装置内に残留してしまっても安全性が損なわれない燃焼装置の提供を目的とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、液体燃料を燃焼する燃焼部と、燃焼部において発生した熱により湯水又は熱媒体を加熱する熱交換部と、当該熱交換部あるいは熱交換部内の湯水の温度を検知する温度検知手段とを具備し、燃焼部の動作停止時に温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件として所定の安全動作を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【０００８】
また、同様の課題を解決すべく提供される請求項２に記載の発明は、液体燃料を燃焼する燃焼部と、燃焼部において発生した熱により湯水又は熱媒体を加熱する熱交換部と、熱交換部の入水配管若しくは入水配管内を流れる湯水の温度を検知する温度検知手段とを具備し、温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件の一つとして所定の安全動作を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【０００９】
液体燃料を燃焼する燃焼部を備えた燃焼装置では、極めて希なケースではあるが、燃焼部内に燃料が供給されたものの燃焼しきれなかった燃料が残留してしまい、この燃料が着火してしまう場合が想定される。
【００１０】
このようにして装置内に残留してしまう燃料は、多くの場合ごく少量であり、この燃料が着火してもさほど高温にはならず、燃焼装置の安全性が直ちに損なわれる訳ではないものと想定される。しかし、燃焼装置の安全性をより一層向上させるためには、本来燃料が燃焼されるべきでない部位において火炎が発生したことをなるべく早期に発見し、適切な対処する必要がある。そこで本発明者らは、何らかの理由で装置内に残留したごく少量の燃料への着火を容易かつ精度よく検知可能な燃焼装置を提供すべく鋭意研究を重ねた。その結果、燃焼装置内に残留した燃料が着火すると、これにより発生した火炎により熱交換部あるいは熱交換部に流出入する湯水の温度が上昇することを見いだした。また、燃料の着火に伴う温度上昇は、特に燃焼部の動作停止時に明確であることを見いだした。さらに、本発明者らは、装置内に残留した燃料が着火すると、火炎により熱交換部の入水配管が炙られ、熱交換部あるいは入水配管内を流れる湯水の温度が上昇することを見いだした。
【００１１】
上記したように、本発明の燃焼装置は、装置内に残留した燃料の着火に伴い高温になる熱交換部あるいは熱交換部に流入する湯水の温度を検知すべく、温度検知手段や入水側温度検知手段を設けたものである。そのため、本発明の燃焼装置において、残油判定手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上になった場合とは、装置内に残留した燃料が着火し、本来火炎が形成されるべきでない部位に火炎が形成されている場合であると推定される。
【００１２】
上記したように、燃焼装置において何らかの理由で装置内に残留する燃料は多くの場合ごく僅かであり、例えこの燃料が着火してしまったとしても直ちに安全性が問題になる訳ではないが、安全性をさらに向上するためには何らかの方策を施すことが望まれる。
【００１３】
本発明の燃焼装置は、上記した要望に応じて提供されるものであり、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として、所定の安全動作を行う構成となっている。従って、本発明によれば、万一本来火炎が形成されるべきでない部位において火炎が発生してしまっても、この火炎を早期に消火可能な、安全性に優れた燃焼装置を提供できる。
【００１４】
上記請求項１又は２に記載の燃焼装置において、燃焼部は、液体燃料の燃焼により下方に向けて火炎を形成するものであり、熱交換部は、残油状態において発生する火炎により炙られる位置に配置されていることを特徴とするものであってもよい。（請求項３）
【００１５】
本発明の燃焼装置は、液体燃料を燃焼して下方に向けて火炎を形成するものであり、燃料が下方に向けて落下する。そのため、例えば燃料の噴霧圧の突発的な変動や、現状では予測できない不可抗力的な原因によって燃料が装置内に落下する可能性が皆無ではなく、何らかの対策を講じることが望まれている。
【００１６】
本発明の燃焼装置では、残油状態の時に発生する火炎により炙られる位置に熱交換部が配置されている。そのため、燃焼装置内に残留する燃料がごく僅かで、この燃料が着火してもさほど高温にならないと想定される場合であっても、温度検知手段により熱交換器の温度あるいは熱交換器内を流れる湯水の温度を検知することにより残油状態であるか否かを的確に検知できる。従って、本発明によれば、液体燃料を燃焼して下方に向けて火炎を形成する燃焼装置の安全性を向上することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、燃焼部が、燃焼に必要な空気を供給する送風手段を具備しており、当該送風手段は、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として送風を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００１８】
本発明の燃焼装置では、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として、送風手段による送風が停止される。即ち、本発明の燃焼装置では、残油判定手段が残油状態であることを検知すると、一般的に火炎を形成・維持するための必須要件とされている空気の供給が停止される。そのため、上記した構成によれば、残油状態になり、本来火炎が形成されるべきでない部位において火炎が発生してしまっても、この火炎を早期に消火可能な燃焼装置を提供できる。
【００１９】
上記請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置は、温度検知手段が熱交換部の入水配管若しくは入水配管内を流れる湯水の温度を検知するものであり、温度検知手段が上昇あるいは所定温度以上になることを条件の一つとして所定の安全動作を行うことを特徴とするものであってもよい。（請求項５）
【００２０】
請求項６に記載の発明は、燃焼部あるいは燃焼部の下流側への空気の流れを遮断可能な遮蔽手段を具備しており、当該遮蔽手段は、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として作動し、燃焼部あるいは燃焼部の下流側への空気の流れを遮断することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００２１】
本発明の燃焼装置では、残油判定手段が残油状態であることを検知することを条件として遮蔽手段が作動し、燃焼部あるいは燃焼部の下流側への空気の供給が停止される。そのため、本発明の燃焼装置では、残油状態となって本来火炎が形成されるべきでない部位において火炎が発生してしまっても、この火炎は維持されることなく早期に消火される。従って、上記した構成によれば、残油状態において形成される火炎による延焼や燃焼装置の損傷を確実に防止できる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、液体燃料に点火を行う点火手段を具備しており、当該点火手段は、温度検知手段の検知温度が上昇あるいは所定温度以上となることを条件の一つとして、前記点火手段の動作を停止させることを特徴とする燃焼装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、燃焼部内に燃料が供給されたものの燃焼しきれないで残留してしまった燃料の着火を確実に防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
続いて本発明の一実施形態である燃焼装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃焼装置を示す正面図である。図２は、図１に示す燃焼装置のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１に示す燃焼装置の燃料系統図である。図４は、図１に示す燃焼装置が備えるインジェクター弁の内部構造を示す断面図である。図５は、図１に示す燃焼装置の作動原理図である。図６は、図１に示す燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。図７は、図１に示す燃焼装置の変形例を示す正面図であり、図８は図７に示す燃焼装置のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図１において、１は本実施形態の燃焼装置である。燃焼装置１は、熱源として燃焼部２を備えており、燃焼部２の下方に燃焼ケース３と熱交換器５（熱交換部）と排気部６とを備えている。燃焼ケース３は、燃焼部２における燃焼動作に伴い発生する高温の燃焼ガスが流れる部分である。燃焼ケース３の周囲には、内部を流れる高温の燃焼ガスにより過度に高温となるのを防止すべく、水管７が巻き付けられている。また、燃焼ケース３と熱交換器５とは、図示しないパッキングを介在させることにより気密に接続されている。
【００２６】
熱交換器５は、燃焼ケース３の下方にあり、燃焼ケース３内に水管９を挿通したものである。熱交換器５は、燃焼ケース３内を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により、水管９内の湯水を加熱するものである。より詳細には、熱交換器５は、水管９を屈曲させることにより燃焼ケース３から出入りさせたものである。また、熱交換器５は、燃焼ケース３と熱交換器５との間に介在しているパッキングにしみ込むなどした燃料や、熱交換器５の下流側に位置している集合排気部１６に溜まった燃料が着火して火炎が形成された場合に、この火炎によって直接炙られるなどして高温になる部位に配置されている。
【００２７】
図５に示すように、水管９には流水回路１２が接続されている。流水回路１２は、熱交換器５に外部から湯水を供給する入水側配管８と、熱交換器５において加熱されて高温になった湯水を外部に流出させる出湯側配管１０と、入水側配管８および出湯側配管１０をバイパスするバイパス流路１１を具備している。入水側配管８には、熱交換器５に流入する湯水の量を検知する水量センサ１４と、内部を流れる湯水の温度を検知する入水サーミスタ１５とが設けられている。また、出湯側配管１０には、内部を流れる湯水の温度を検知する缶体サーミスタ１３が設けられている。バイパス流路１１の中途には、バイパス水量調整弁１９と、バイパス水量を検知する水量センサ２４とが設けられている。
【００２８】
缶体サーミスタ１３および入水サーミスタ１５は、温度を検知する検知部（図示せず）がそれぞれ出湯側配管１０および入水側配管８の内部に挿通されており、内部を流れる湯水の温度を直接検知するものである。また、缶体サーミスタ１３および入水サーミスタ１５は、集合排気部１６よりも上方であって、燃焼ガスの流れ方向および燃料の噴霧方向に対して上流側に配置されている。
【００２９】
上記したように、熱交換器５に接続されている流水回路１２は、入水側配管８と、出湯側配管１０と、両配管８，１０をバイパスするバイパス流路１１とから構成されている。また、入水や出湯の停止中における流水回路１２の保護のため、バイパス水量調整弁１９は完全閉止されず、常にある程度の開度に維持されている。即ち、入水及び出湯の停止中には、流水回路１２に入水側配管８，出湯側配管１０およびバイパス流路１１により構成される循環部分が形成されており、この循環部分の中途に入水サーミスタ１５および缶体サーミスタ１３が設置されている。
【００３０】
また、入水側配管８および出湯側配管１０は、共に熱交換器５から上方に向けて延伸している。即ち、入水側配管８，出湯側配管１０およびバイパス流路１１により構成される循環部分は、熱交換部５より上方に位置している。また、上記したように、熱交換器５は、集合排気部１６に隣接した位置に配置されている。そのため、燃焼ケース３と熱交換器５との隙間や、集合排気部１６に溜まったり、しみ込んだ燃料が着火してしまい火炎が形成されると、熱交換器５が高温になると共に、前記した流水回路１２の循環部分および当該循環部分の内部を流れる湯水が対流や循環を起こして高温になる。即ち、入水サーミスタ１５および缶体サーミスタ１３は、熱交換器５が炙られ高温になると共に高温になる位置に設置されている。
【００３１】
排気部６は、燃焼ケース３の下方に配置され、直接連通した集合排気部１６と、集合排気部１６に連通した消音部１７と、ガス排出部１８とにより構成されている。集合排気部１６は、燃焼ケース３内を下方に向けて流れる燃焼ガスが集合する部分であり、燃料ガスの流れ方向が横方向に変換される部分である。即ち、集合排気部１６は、燃焼部２の下流側に配置され、後述する燃料噴射ノズル４０における燃料の噴霧方向に対して交差する方向に延伸した部位である。また、図１および図２に示すように、消音部１７は、集合排気部１６に対して垂直上方に延伸した部分である。即ち、排気部６は、集合排気部１６から消音部１７およびガス排出部１８にわたる屈曲したガス流路によって形成されている。
【００３２】
熱交換器５の内部にあるフィン（図示せず）が燃焼に伴い発生するスス等によって経年的に閉塞状態となり排気抵抗が増大するなどすると、燃焼部２が燃焼不良状態となり、集合排気部１６をはじめとする排気部６が高温になるおそれがある。燃焼装置１では、集合排気部１６が高温になった場合の安全性を確保すべく、図１および図５に示すように、集合排気部１６の表面に排気ハイリミット安全装置２０が設置されている。排気ハイリミット安全装置２０は、集合排気部１６が所定温度より高温になると作動するものである。排気ハイリミット安全装置２０が作動すると、燃焼装置１の動作を制御する制御装置８０は、後述する所定の安全動作を行う。
【００３３】
図２に示すように、消音部１７は、上下方向に延伸した外壁部材２１と、消音部１７の上端側および下端側の一部を閉塞する閉塞部材２２とにより構成される空間内に、連通口２３を有する２枚の仕切部材２５を外壁部材２１に平行となるように配置してラビリンス状の燃料ガス流路を形成したものである。さらに具体的には、消音部１７には、集合排気部１６から流入する燃料ガスが流入する第１排気流路２６と、第２排気流路２７と第３排気流路２８とが平行に形成されており、各排気流路２６，２７，２８は仕切部材２５に設けられた連通口２３を介して隣接した排気流路と連通している。
【００３４】
第１排気流路２６は、外壁部材２１と仕切部材２５との間に形成された上下方向に連通した流路であり、上流側の端部が集合排気部１６に開口し、下流側（ガス排出部１８側）の端部が閉塞部材２２によって閉塞された流路である。また、第１排気流路２６は、仕切部材２５の上端側、即ち第１排気流路２６の下流側に設けられた連通口２３を介して第２排気流路２７と連通している。そのため、集合排気部１６内を流れる燃焼ガスは、第１排気流路２６の下端側から流入し、第１排気流路２６内を上昇した後、連通口２３を介して第２排気流路２７内に流入する。
【００３５】
第２排気流路２７は、消音部１７の内部空間に平行に配置された２枚の仕切部材２５，２５の間に形成され、第１排気流路２６に対して平行で上下方向に連通した流路である。第２排気流路２７は、仕切部材２５，２５の連通口２３を介して、第１排気流路２６の下流側（ガス排出部１８側）および第３排気流路２８の上流側（集合排気部１６側）と連通している。そのため、第１排気流路２６側から流入した燃焼ガスは、第２排気流路２７の上方から下方に向けて流れ、第２排気流路２７と第３排気流路２８とを仕切る仕切部材２５に設けられた連通口２３から第３排気流路２８内に流入する。
【００３６】
第３排気流路２８は、外壁部材２１、仕切部材２５および閉塞部材２２によって形成され、第１，２排気流路２６，２７と平行で上下方向に連通した流路であり、下流端がガス排出部１８に連通している。第３排気流路２８は、仕切部材２５の上流側（集合排気部１６側）に設けられた連通口２３から流入した燃焼ガスが下流側のガス排出部１８側に流れる流路である。
【００３７】
消音部１７の上方、さらに具体的には消音部１７内に形成された第３排気流路２８の下流側には、燃焼ガスを外部に排出するガス排出部１８が設けられている。ガス排出部１８は、燃焼部２の前面側に開口した排気開口３０を有し、その前面に排気整流部材３１が取り付けられている。また、ガス排出部１８の内部には、第３排気流路２８からガス排出部１８内に流入した燃焼ガスを排気開口３０側に誘導する排気誘導壁３２と、外部からガス排出部１８内に侵入した雨水を外部に排出する水切偏向部材３３とが設けられている。
【００３８】
図１に示すように、燃焼部２は、空気ケース３５の内部に端部が開放したノズル収納筒３６と、ノズル収納筒３６の端部に接続された燃焼筒３７とを具備している。空気ケース３５には、燃焼筒３７内に空気を送り込むための送風機３８（送風手段）が接続されている。また、ノズル収納筒３６の内側には、燃料を燃焼筒３７側に向けて噴霧するための燃料噴射ノズル４０（噴霧手段）が収納されている。
【００３９】
燃料噴射ノズル４０は、図１に示すようにノズル収納筒３６内に収納されている。ノズル収納筒３６は、燃料噴射ノズル４０を直接内蔵するノズル収納内筒４１と、その外側に設けられたノズル収納外筒４３とによる２重構造となっている。
【００４０】
ノズル収納内筒４１内には、燃料噴射ノズル４０に加えて、燃料噴射ノズル４０から噴霧された燃料を点火するための点火プラグ４５が収納されている。ノズル収納筒３６は、燃焼筒３７と接続されて一体化されている。ノズル収納内筒４１およびノズル収納外筒４３の側面には、燃焼筒３７の内部に空気を導入するための空気導入孔（図示せず）が設けられている。
【００４１】
燃焼筒３７は、図１に示す様に二段形状の筒体であり、ノズル収納筒３６に接続された第１燃焼筒４６と、当該第１燃焼筒４６に連続し、第１燃焼筒４６よりも大径の第２燃焼筒４７とから構成されている。第１燃焼筒４６の周部には、燃焼筒３７内に空気を導入するための空気導入口４８が複数設けられている。また同様に、第２燃焼筒４７の周部にも、燃焼筒３７内に空気を導入するための空気導入口５０が複数設けられている。また、第２燃焼筒４７の下方には、燃焼筒３７内における燃料の攪拌を促進するための燃料拡散部材５１が取り付けられている。
【００４２】
燃料噴射ノズル４０は、燃料を噴霧するための噴霧開口を有し、内部に噴霧開口に至る燃料往路（図示せず）と燃料復路（図示せず）とを具備した、いわゆるリターン型ノズルである。即ち、燃料噴射ノズル４０は、燃料往路を介して燃料噴射ノズル４０の外部から供給された燃料を噴霧開口から噴霧し、噴霧されずに残った燃料を燃料復路を通じて排出する構成を有する。
【００４３】
図１および図５に示すように、燃料噴射ノズル４０には燃料流路５２（燃料供給手段）が接続されている。燃料流路５２は、燃焼部２の上方側に設置されている。燃料流路５２は、図３に示すように燃料が貯留されている燃料タンク５３から燃料噴射ノズル４０に向けて燃料を供給する燃料往路５５と、燃料噴射ノズル４０側から燃料タンク５３側に向けて燃料を戻す燃料復路５６とにより構成されている。
【００４４】
燃料往路５５の中途には、電磁ポンプ５７（圧送手段）、電磁弁５８および、逆止弁６０が設けられている。燃料復路５６は、燃料噴射ノズル４０において噴霧されずに残った燃料を燃料タンク５３側に戻すものである。燃料復路５６の下流側の端部は、燃料往路５５の中途であって、電磁ポンプ５７よりも上流側（燃料タンク５３側）に接続されている。
【００４５】
燃料復路５６の中途には、燃料復路５６内を流れる燃料の温度を検知する温度センサ６１（温度検知手段）が設けられている。また、温度センサ６１の下流側には燃料噴射ノズル４０側から燃料タンク５３側へ燃料を流し、燃料の逆流を阻止すべく逆止弁６２が設けられている。逆止弁６２の下流側には、断続的又は周期的に開閉するインジェクター弁６５（間欠開閉弁）が設けられている。また、インジェクター弁６５と逆止弁６２との間には、燃料復路５６内を流れる燃料の圧力を緩衝すべく、アキュムレータ６３が設けられている。
【００４６】
インジェクター弁６５は、極めて短い時間で断続的あるいは周期的に開閉する機能を備えたものである。インジェクター弁６５は、図４に示すようにケーシング６６内にアクチュエータ６７と、アクチュエータ６７を駆動させるための電磁コイル６８と、アクチュエータ６７に連動する弁体７０とを備えている。ケーシング６６の両端部には、ケーシング６６内に燃料を供給するための燃料流入口７１と、燃料を流出する燃料流出口７２とが設けられている。また、ケーシング６６の内部には、燃料流入口７１から流入した燃料が流通する流路７３が形成されている。
【００４７】
ケーシング６６には、燃焼装置１の動作を制御する制御装置８０に電気的に接続可能な接続端子７５が設けられている。接続端子７５は、電磁コイル６８に接続されており、接続端子７５を介して電流を供給すると電磁コイル６８が励磁される。その結果、ケーシング６６内のアクチュエータ６７が駆動し、アクチュエータ６７と連動して弁体７０が開く。即ち、本実施形態で採用するインジェクター弁６５は、電磁コイル６８に電流が供給されている間、弁体７０が開き、電流が停止すると弁体７０が閉じる。弁体７０は、極めて鋭敏に反応し、瞬間的に開閉される。また、インジェクター弁６５は、電磁コイル６８への通電の停止中は、弁体７０が完全に閉止している。即ち、インジェクター弁６５は、電磁コイル６８への通電を停止することにより、燃料復路５６を完全に閉止することができる。
【００４８】
接続端子７５に接続される制御装置８０は、電磁コイル６８への通電を周期的あるいは断続的に行わせることにより弁体７０の開閉を制御し、燃料噴射ノズル４０から噴霧される燃料の噴霧量を調整し、燃焼量を制御する。
【００４９】
燃焼部２が燃焼動作中である場合、制御装置８０は、弁体７０の開閉周期Ｌと、当該開閉周期Ｌ中に占めるオンタイムｔとをデューティー比制御することにより、弁体７０の開閉を制御し、燃料噴射ノズル４０における燃料の噴霧量を調整する。即ち、制御装置８０は、燃焼部２に要求される燃焼量に応じて弁体７０の開閉周期Ｌと、開閉周期Ｌに対する燃料噴射ノズル４０の電磁コイル６８にパルス電流ｉを印加する時間の比率（デューティー比ｒ）を制御し、燃料復路５６内を流れる燃料の流量を調整することにより燃料噴射ノズル４０における燃料の噴霧量を調整する。
【００５０】
燃料噴射ノズル４０から噴霧された燃料は、燃焼筒３７および燃焼ケース３内において所定のパターンで拡散した後、燃焼して高温の燃焼ガスを発生する。この燃焼ガスは、燃焼ケース３の下方に配置された熱交換器５において熱交換を行い、水管９内の水を加熱する。
【００５１】
熱交換器５を通過した燃焼ガスは、熱交換器５の下流側に接続されている排気部６の集合排気部１６内に流入する。燃焼ガスは、集合排気部１６内に流入した後、流れ方向を横向きに転換し、消音部１７側に流れる。燃焼ガスは、集合排気部１６の下流側に連通した第１排気流路２６から消音部１７内に流入する。消音部１７内に流入した燃焼ガスは、第１排気流路２６、第２排気流路２７および第３排気流路２８からなるラビリンス形状のガス流路を流れた後、第３排気流路２８に連通したガス排出部１８内に流入する。ガス排出部１８内に流入した燃焼ガスは、排気誘導壁３２に案内され、排気開口３０側に流れる。排気開口３０に至った燃焼ガスは、前面側に取り付けられた排気整流部材３１によって整流された後、外気中に排出される。
【００５２】
燃焼部２では、燃料噴射ノズル４０に所定の圧力が作用する条件下において燃料の噴霧量および噴霧状態が安定している。そのため、通常運転時に燃焼筒３７内に噴霧された燃料は、燃焼筒３７内において空気と十分混合された後、完全燃焼される。
【００５３】
燃焼部２の起動直後のように燃料噴射ノズル４０における燃料の噴霧圧が低い場合や、電磁ポンプ５７の内圧の変動等のように、燃焼装置１の動作に対して何らかの外乱が作用すると、ごく希に着火遅れや燃焼不良等が生じるおそれがある。着火遅れや燃焼不良等により発生した未燃燃料は、燃焼部２や燃焼ケース３を伝って落下し、熱交換器５と集合排気部１６との境界部に設けられているパッキングにしみ込んだり、集合排気部１６内に残留してしまうおそれがある。
【００５４】
着火遅れや燃焼不良はごく突発的なものであるため、これらが原因となり、燃焼されずに集合排気部１６側に落下する燃料の量はごく僅かである。そのため、集合排気部１６内に未燃燃料が残留していても、この未燃燃料の大部分はポストパージ動作や次回の燃焼動作に伴って乾燥してしまう。しかし、このポストパージ動作や燃焼動作の時間が短いと、集合排気部１６内に未燃燃料が乾燥しきれずに残留してしまうおそれがある。
【００５５】
上記したように、集合排気部１６内には、熱交換器５を通過した高温の燃焼ガスが通過する。そのため、何らかの理由で集合排気部１６に未燃焼の燃料が溜まっていると、この燃料が着火して燻ったり、火炎が形成されてしまうおそれがある。
【００５６】
燃焼装置１は、排気ハイリミット安全装置２０により集合排気部１６が高温になっていることを検知すると所定の安全動作を行う。そのため、燃焼装置１は、万一集合排気部１６内に溜まった燃料が着火し、火炎が形成されたとしても、排気ハイリミット安全装置２０によって検知可能な程度に集合排気部１６が高温になれば所定の安全動作を行うことができる。
【００５７】
しかし、上記したように何らかの理由で燃料が装置内に残留したとしても、熱交換器５と集合排気部１６との境界部に設けられているパッキングにしみ込んだり、集合排気部１６内に溜まる燃料の量はごく微量であることが大半であると想定される。そのため、パッキングにしみ込んだり、集合排気部１６内に溜まった燃料に引火したとしても、パッキングや燃料自身が燻る程度で、集合排気部１６がさほど高温にならず、安全動作が行われないおそれがある。
【００５８】
パッキングにしみ込んだ燃料や集合排気部１６内に溜まっている燃料自身が燻っている状態で燃焼動作を継続すると、高温状態に維持された環境下に外部から新鮮な空気が導入され続けることになり、パッキング等が焼失したり、焼損してしまうおそれがある。即ち、排気ハイリミット安全装置２０だけでは、パッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っていることを的確に検知できず、パッキング等の発火や、燃焼装置１の焼損を未然に防止したり、これによる被害を最小限に抑制できないおそれがある。
【００５９】
一方、パッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っている場合、排気集合部１６よりも上方側にある熱交換器５が加熱され、熱交換器５の水管９内を流れる湯水が高温になる。即ち、燃焼装置１では、集合排気部１６内に残留した燃料や、熱交換器５と集合排気部１６との境界部にしみ込んだ燃料が燃焼することにより形成される火炎に炙られる位置に熱交換器５が配置されている。そのため、パッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻ると、これにより発生する火炎によって熱交換器５が直接炙られるなどして、熱交換器５を出る湯水だけでなく熱交換器５に流入する湯水も高温になる。従って、パッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っているか否かは、熱交換器５に流出入する湯水の温度を監視することで判断できる。
【００６０】
本実施形態の燃焼装置１において、制御装置８０は、排気ハイリミット安全装置２０の検知温度に基づく異常検知に加えて、入水サーミスタ１５および缶体サーミスタ１３の検知温度をもってパッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っているか否かを判断し、異常を検知した際に所定の安全動作を行わせている。以下、本実施形態の燃焼装置１に特有の動作である異常検知動作、並びに、異常検知動作に付随して行われる安全動作について図６に示すフローチャート図を参照しながら詳細に説明する。
【００６１】
制御装置８０は、ステップ１において排気ハイリミット安全装置２０が作動して１秒以上経過しているかを確認する。ここで、排気ハイリミット安全装置２０が１秒以上作動していない場合、制御装置８０は、ステップ２において熱交換器５と集合排気部１６との境界部に設けられているパッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っているか否かを推定する。即ち、制御装置８０は、ステップ２において熱交換器５から出る湯水の温度（出湯温度）Ｔｋを缶体サーミスタ１３によって検知すると共に、ステップ３において熱交換器５に流入する湯水の温度（入水温度）Ｔｎを入水サーミスタ１５によって検知する。ここで、缶体サーミスタ１３が検知する出湯温度Ｔｋおよび入水サーミスタが検知する入水温度Ｔｎのいずれか一方でも１００℃未満である場合、制御装置８０は、パッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っていないものと推定し、制御フローをステップ１に戻す。一方、出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎの双方が１００℃以上である場合、制御装置８０は異常発生と推定して制御フローをステップ４に進める。即ち、この場合、熱交換器５において加熱され流出する湯水の出湯温度Ｔｋに加えて、本来低温であるはずの熱交換器５への入水温度Ｔｎまでもが１００℃以上であるため、制御装置８０は、明らかに異常が発生しているもの判断し、制御フローをステップ４に進める。
【００６２】
制御装置８０は、ステップ２，３の制御フローを経て異常発生と判断すると、ステップ４において燃焼装置１を安全モードで動作させる。さらに具体的には、制御装置８０は、ステップ４において送風機３８を停止することにより火炎の維持、形成に必要とされる空気の供給を完全に停止する。これと同時に、制御装置８０は、電磁ポンプ５７を完全に停止し、燃焼不良により集合排気部１６内に新たに燃料が残留するのを防止すると共に、点火プラグ４５を停止状態にすることにより装置内に残留している燃料に新たに着火するのを防止する。即ち、燃焼装置１の動作モードが安全モードに移行する場合、燃料が燻っているものと想定されるため、制御装置８０は、送風機３８を完全停止して火炎の初期消火を行うと共に、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５の動作を完全停止することにより新たな火炎の発生を防止する。
【００６３】
一方、ステップ１において排気ハイリミット安全装置２０の作動から１秒以上経過している場合、制御装置８０は、ステップ５において燃焼装置１を仮安全モードで動作させる。さらに具体的には、制御装置８０は、ステップ５において一時的に送風機３８を停止して空気の供給を停止すると共に、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５を停止して燃焼動作を停止した状態で、集合排気部１６内や、燃焼ケース３と集合排気部１６との境界部等において燃料が燻っていないかを推定する。即ち、仮安全モードで動作している場合、燃焼装置１は燃料が燻っているか否かを推定すべく一時的に燃焼動作を停止しているに過ぎず、燃料が燻っていないと推定される場合は直ちに燃焼動作に復帰できる状態である。
【００６４】
燃焼装置１の運転モードが仮安全モードになると、制御装置８０は、ステップ６〜８に示すように熱交換器５から出る湯水の出湯温度Ｔｋおよび熱交換器５に流入する湯水の入水温度Ｔｎの検知と、排気ハイリミット安全装置２０による集合排気部１６の温度状態の監視とを３秒間継続する。ここで、ステップ６，７において熱交換器５から出る湯水の出湯温度Ｔｋおよび熱交換器５に流入する湯水の入水温度Ｔｎが共に１００℃以上になった場合、制御装置８０は、排気ハイリミット安全装置２０の作動時間が３秒間に達するのを待たずに制御フローをステップ４に進め、燃焼装置１を上記した安全モードで動作させる。
【００６５】
さらに具体的に説明すると、上記したステップ５において燃焼動作が一時的に停止している場合、通常であれば熱交換器５に流出入する湯水の出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎが共に低下するはずであり、特に熱交換器５に流入する湯水の入水温度Ｔｎは低温であるはずである。よって、ステップ６，７において出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎが１００℃以上になっている場合、燃焼装置１は明らかに異常な状態である。制御装置８０は、出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎが共に１００℃以上であることを確認すると、集合排気部１６内や、燃焼ケース３と集合排気部１６との境界部等において燃料が燻っているものと推定する。この場合、制御装置８０は、送風機３８、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５を停止したままの状態にして一連の制御フローを完了する。
【００６６】
一方、排気ハイリミット安全装置２０が３秒作動した場合、制御装置８０は、熱交換器５に出入りする湯水の出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎのいずれか一方または双方が１００℃未満であったとしても異常発生と判断する。その後、制御装置８０は、制御フローをステップ４に進め、送風機３８、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５を停止した状態のまま一連の制御フローを完了する。
【００６７】
上記したように、本実施形態の燃焼装置１では、排気ハイリミット安全装置２０によって集合排気部１６の温度状態の監視を行うことにより排気閉塞や集合排気部１６内における火炎の発生を検知している。これに加えて、燃焼装置１では熱交換器５に出入りする湯水の出湯温度Ｔｋおよび入水温度Ｔｎを監視することにより、熱交換器５と集合排気部１６との境界部に設けられているパッキングや集合排気部１６内に溜まっている燃料が燻っていないかを監視している。そのため、上記した構成によれば、燃料噴射ノズル４０から噴霧されたものの燃焼しきれずに集合排気部１６内に残留した燃料が燻ったり、着火したことを確実に検知し、迅速に安全動作を行える。
【００６８】
また、上記したように、制御装置８０は、燃焼装置１において異常が発生したことを検知すると、直ちに送風機３８を停止して火炎の形成・維持に必要な新鮮な空気の供給を防止すると共に、電磁ポンプ５７および点火プラグ４５を停止することにより装置内に残留した燃料が着火することを防止している。従って、燃焼装置１は、燃焼しきれずに集合排気部１６内に残留している燃料が万一着火してしまっても迅速に消火できる。
【００６９】
上記実施形態において、燃焼装置１は、送風機３８を停止することによって外気の導入を停止し、集合排気部７内に発生した火炎等を消火する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７および図８に示すような構成であってもよい。
【００７０】
さらに具体的には、燃焼装置１は、図７，８に示すように集合排気部１６の上流側に送風機３８の送風口の開度を調整するダンパ９０（気流調整手段）を設け、さらに集合排気部１６の下流側に消音部１７の下流端の開口部分の開度を調整するダンパ９１（気流調整手段）を設けた構成としてもよい。この場合、集合排気部１６内の火炎を検知した際に送風機３８による給気を停止すると共に、ダンパ９０，９１を閉止して集合排気部１６への給気を阻止することが可能である。かかる構成によれば、燃焼装置１が強風に晒された場合や燃焼装置１内が負圧であるといった給排気の圧力バランスが崩れた環境下においても、集合排気部１６には外気が流入せず、集合排気部１６内に発生した火炎は確実に消火される。
【００７１】
なお、図７，図８に示す燃焼装置１の変形例は、ダンパ９０，９１の双方を設けたものであったが、ダンパ９０，９１のいずれか一方のみを設けた構成としてもよい。また、ダンパ９０は、送風機３８の送風口に設置されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、集合排気部１６の上流側であって外気の流出入を防止できる位置であればいかなる位置に配置されてもよい。また、ダンパ９１は、第３排気流路２８の下流端に配置されたものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１排気流路２６の開口部のように、集合排気部１６の下流側における外気の流出入を防止できる位置あればいかなる位置に配置されてもよい。また、ダンパ９０，９１は、集合排気部１６への外気の流入を阻止できるものであればいかなる形状であってもよい。
【００７２】
また、上記したように集合排気部１６への外気の流出入を防止するダンパ９０，９１のような気流調整手段を設ける場合、集合排気部１６内の火炎を確実に消火するためには送風機３８や第３排気流路２８の開口部を確実に閉止するものであることが望ましい。しかし、気流調整手段は、集合排気部１６における給排気を必ずしも完全に防止する必要はなく、集合排気部１６内における火炎の形成および維持に必要な空気の供給を防止できる程度であればよい。
【００７３】
本実施形態では、集合排気部１６の上方に配置された熱交換器５に設置された入水サーミスタ１５および缶体サーミスタ１３により入水側配管８および出湯側配管１０内を流れる湯水の温度（入水温度Ｔｎ，出湯温度Ｔｋ）を検知し、この検知温度に基づいて火炎の発生を検知するものであった。即ち、燃焼装置１では、熱交換器５において流出入する湯水の温度を直接検知している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば熱交換器５自身の温度を検知する構成としてもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、集合排気部１６の上方に位置し、仮に集合排気部１６内に火炎が形成された場合にこの火炎に炙られる位置に配置された熱交換器５に流出入する湯水の温度をもって火炎の発生を検知するものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、万一集合排気部１６において火炎が発生した時にこの火炎によって炙られる位置や、火炎の発生に伴う温度変化を的確に検知可能な位置に入水サーミスタ１５や缶体サーミスタ１３に代わる温度検知手段を設けた構成であってもよい。
【００７５】
また、燃焼装置１は、入水温度Ｔｎおよび出湯温度Ｔｋの双方が所定温度（１００℃）以上となることを条件として運転モードが安全モードとなるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば入水温度Ｔｎが温度が所定温度以上となると出湯温度Ｔｋの高低にかかわらず運転モードが安全モードに切り替わる構成であってもよい。また、燃焼装置１は、入水温度Ｔｎと出湯温度Ｔｋとの温度差や、入水温度Ｔｎや出湯温度Ｔｋの上昇率等が所定値以上であることを条件として運転モードが安全モードに切り替わる構成であってもよい。
【００７６】
本実施形態では、熱交換器５に流出入する湯水の温度を検知する温度検知手段としてサーミスタ（缶体サーミスタ１３，入水サーミスタ１５）を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば火炎が発生すると想定される温度において溶融する溶融線や、熱電対、ハイリミットスイッチなどを採用することが可能である。
【００７７】
本実施形態の燃焼装置１では、燃料噴射ノズル４０における燃料の噴霧量を的確に調整すべく、インジェクター弁６５を採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インジェクター弁６５の代わりに従来技術の燃焼装置等において一般的に採用されている比例弁等を採用し、この比例弁等の開度を調整して燃焼量を調整する構成してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、装置内に残留した燃料への着火を容易かつ精度よく検知可能な燃焼装置を提供できる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、液体燃料を燃焼して下方に向けて火炎を形成する燃焼装置の安全性を向上することができる。
【００８０】
請求項４に記載の発明によれば、万一本来火炎が形成されるべきでない部位において火炎が発生してしまっても、この火炎を早期に消火可能な、安全性に優れた燃焼装置を提供できる。
【００８１】
請求項５に記載の発明によれば、装置内に残留した燃料への着火を的確に検知可能な燃焼装置を提供できる。
【００８２】
請求項６に記載の発明によれば、残油状態において形成される火炎による延焼や燃焼装置の損傷を確実に防止できる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、燃焼部内に燃料が供給されたものの燃焼しきれないで残留している燃料の着火を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である燃焼装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す燃焼装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示す燃焼装置の燃料系統図である。
【図４】図１に示す燃焼装置が備えるインジェクター弁の内部構造を示す断面図である。
【図５】図１に示す燃焼装置の作動原理図である。
【図６】図１に示す燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図７】図１に示す燃焼装置の変形例を示す正面図である。
【図８】図７に示す燃焼装置のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置
２  燃焼部
３  燃焼ケース
５  熱交換器（熱交換部）
６  排気部
８  入水側配管
９  水管
１０  出湯側配管
１３  缶体サーミスタ
１５  入水サーミスタ
１６  集合排気部
２０  排気ハイリミット安全装置
３８  送風機（送風手段）
４５  点火プラグ
８０  制御装置
９０，９１  ダンパ（気流調整手段）
【図１】
2004316967.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004316967.tif 000006
【図５】
2004316967.tif 000007
【図６】
2004316967.tif 000008
【図７】
2004316967.tif 000009
【図８】
2004316967.tif 000010