(57)【要約】【課題】燃焼動作の開始直後であっても燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼可能な燃焼装置、並びに当該燃焼装置を備えた湯水加熱装置の提供を目的とする。【解決手段】燃焼装置２は、燃焼筒１１の下方に拡散防止部材１９を備えている。拡散防止部材１９は、略円筒形の形状を有する本体部１９ａを有し、その両端にそれぞれ外フランジ部１９ｂと内フランジ部１９ｃとを備えている。燃焼装置２の駆動を司る駆動制御装置７２は、燃焼動作に先だって要求燃焼量Ｑよりも小さな燃焼量ｑで予熱動作を行い拡散防止部材１９を加熱する。【選択図】　図１
2004093021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の内部あるいはその下流側には燃焼部内に噴霧された燃料及び／又は燃焼部内に形成された火炎が接触することにより、当該燃料及び／又は火炎が冷却されるターゲット部材が設けられており、燃焼動作に先だって前記ターゲット部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の下流側には燃焼部内に噴霧され、下流側に流出する燃料の拡散を防止する拡散防止部材が設けられており、燃焼動作に先だって前記拡散防止部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の下流側には燃焼部内に噴霧され、下流側に流出した燃料の拡散を防止する拡散防止部材が設けられており、要求される燃焼量が所定量以上である場合に、燃焼動作に先だって前記拡散防止部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
予熱動作に先立って、燃料に点火し、予熱動作よりも小さな燃焼量で燃焼を行う緩点火動作を行う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】
予熱動作時には、燃焼部内への空気の供給量を減少させる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】
噴霧手段に燃料を供給する燃料往路と、当該燃料往路を介して噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路とを備え、前記燃料往路の中途には、燃料を前記噴霧手段に送る燃料ポンプが設けられており、前記燃料復路の中途には、断続的あるいは周期的に開閉可能な間欠開閉弁が設けられており、予熱動作に先だって緩点火動作を行い、当該緩点火動作において燃料が着火した場合は予熱動作を行い、前記緩点火動作において燃料が着火しない場合は、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮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装置。
【請求項７】
拡散防止部材は、燃焼部に連続し、燃焼部内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向へ延伸した壁部を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項８】
拡散防止部材は、燃料の流れの下流側に相当する位置に、燃焼部の開口面積を縮小し、燃焼部内に噴霧された燃料を拡散防止部材内に滞留させる滞留手段を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項９】
拡散防止部材の壁面及び／又は滞留手段には、拡散防止部材の内外を連通する連通孔が設けられていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項１０】
燃焼部内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向へ延伸した壁部を有し、少なくとも当該壁部に内外を連通する連通孔が設けられた拡散防止部材を具備し、燃焼部の外部から空気導入口を介して空気が燃焼部内に導入され、噴霧手段により燃料が燃焼部内に噴射され、燃焼部内に導入された空気と前記燃料とが混合され燃焼されることにより火炎が形成されるものであり、燃焼部内において形成される火炎、燃料の燃焼により発生する燃焼ガス、燃焼部内に導入された空気、あるいは燃焼部内に噴霧された燃料の一部又は全部は、拡散防止部材の内外を連通する連通孔から導出されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項１１】
噴霧手段に燃料を供給する燃料往路と、当該燃料往路を介して噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路とを備え、前記燃料往路の中途には、燃料を前記噴霧手段に送る燃料ポンプが設けられており、前記燃料復路の中途には、断続的あるいは周期的に開閉可能な間欠開閉弁が設けられており、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼動作に先立って、前記必要に応じた燃焼量よりも小さな燃焼量で燃焼を行う緩点火動作を行い、当該緩点火動作において燃料が着火した場合は予熱動作を行い、前記緩点火動作において燃料が着火しない場合は、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮することを特徴とする燃焼装置。
【請求項１２】
燃焼部と、水を加熱する熱交換部を有し、燃焼部で発生した燃焼ガスを熱交換部に送り、熱交換部で水を加熱する湯水加熱装置において、燃焼部には請求項１乃至１１のいずれかに記載の燃焼装置を具備していることを特徴とする湯水加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等の湯水加熱装置に好適に使用できる燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯装置等に代表される湯水加熱装置には、石油等の液体燃料を噴霧して燃焼させる燃焼装置が多用されている。図１０は、燃料を噴霧して燃焼させる燃焼装置を備えた湯水加熱装置を示す正面図である。図１０において、１００は給湯装置であり、１０１は燃焼装置である。燃焼装置１０１は、燃料噴射ノズル１０４とノズル収納筒１０２と燃焼筒１０３と送風機１０５とを有する。燃焼筒１０３の下流側には燃焼筒１０３内において燃料が燃焼することにより発生した高温の燃焼ガス通過する燃焼室１１５と熱交換器１１６とが設けられている。
【０００３】
燃料噴射ノズル１０４は、ノズル収納筒１０２内に収納され、外部から供給された燃料を燃焼筒１０３内に噴霧するものである。燃料噴射ノズル１０４から噴霧された燃料は、燃焼筒１０３内で火炎を形成して燃焼する。
【０００４】
ノズル収納筒１０２内には、前記した燃料噴射ノズル１０４の他に、点火プラグ１０６が内蔵されており、燃料噴射ノズル１０４から噴射された燃料は、点火プラグ１０６によって点火される。
【０００５】
燃焼筒１０３は図６に示す様に二段形状の筒体であり、ノズル収納筒１０２に接続された第１燃焼筒１０７と、当該第１燃焼筒１０７に連続する第２燃焼筒１０８とから構成されている。
【０００６】
燃焼装置１０１では、燃料噴射ノズル１０４において噴霧された燃料の大部分が燃焼筒１０３内において燃焼され、高温の燃焼ガスを発生する。燃料の燃焼により発生した高温のガスは、燃焼筒１０３の下流側に隣接する燃焼室１１５内を流れ、熱交換器１１６内の湯水を加熱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の給湯器１００では、燃焼筒１０３において発生した高温の燃焼ガスによって燃焼室１１５が過度に高温となることを防止するため、燃焼室１１５の周囲には水管が巻き付けられている。そのため、燃焼室１１５の壁面は水管内を流れる湯水との熱交換によって冷却され、比較的低温となる。
【０００８】
従来の給湯器１００では、燃料噴射ノズル１０４において噴霧された燃料のうち、燃焼筒１０３内において燃焼しきれなかったものは、燃焼ガスと共に燃焼室１１５内に流入し、その一部が燃焼室１１５に付着する。上記したように、燃焼室１１５は、冷却され比較的低温となっているため、燃焼室１１５に付着した燃料は冷却され液化してしまい、燃焼されることなく排出されていた。そのため、従来の給湯器１００および燃焼装置１０１では、燃料噴射ノズル１０４から噴霧された燃料の一部を未燃成分として排出してしまい、十分なエネルギー効率を得られないおそれがあった。
【０００９】
そこで上記した問題に鑑み、本発明者等は、燃焼筒１０３の下流側の端部に図３に示すような拡散防止部材１９（ターゲット部材）を設けた燃焼装置１２０を給湯器１００に採用し実験を行った。拡散防止部材１９は、後述するように円筒形の本体部１９ａを有し、その下流側の端部に内フランジ部１９ｃが設けられている。
【００１０】
拡散防止部材１９は、本体部１９ａの一端側に設けられている外フランジ部１９ｂを介して燃焼筒１０３に連続するように固定されており、燃焼室１１５内に収納されている。本体部１９ａは、燃焼筒１０３内における燃料の噴霧方向に沿う方向に延伸する壁部を形成するものである。また、内フランジ部１９ｃは、本体部１９ａの下流側の端部を径方向内側に折り返した部分である。
【００１１】
上記した拡散防止部材１９を燃焼筒１０３の下流側の端部に固定すれば、燃料噴射ノズル１０４により燃焼筒１０３内に噴霧された燃料は、拡散防止部材１９によって燃焼室１１５の内壁側への拡散が防止される。そのため、拡散防止部材１９を設けることにより、燃焼筒１０３を通過した燃料が燃焼室１１５の内壁に付着し液化するのを防止し、燃焼動作中に燃焼筒内に噴霧される燃料の大部分を完全燃焼することができる。
【００１２】
しかし、本発明者等の実験により、拡散防止部材１９を設けた場合であっても、燃焼動作の開始時には拡散防止部材１９自身が低温であるため、燃焼筒１０３内を通過した燃料が拡散防止部材１９の内壁に付着すると一部が液化してしまい、燃料を完全燃焼できないおそれがあるということが判明した。
【００１３】
そこで、上記した問題に鑑み、燃焼動作の開始直後であっても燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼可能な燃焼装置、並びに当該燃焼装置を備えた湯水加熱装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した問題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の内部あるいはその下流側には燃焼部内に噴霧された燃料及び／又は燃焼部内に形成された火炎が接触することにより、当該燃料及び／又は火炎が冷却されるターゲット部材が設けられており、燃焼動作に先だって前記ターゲット部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【００１５】
本発明の燃焼装置は、燃焼動作に先だってターゲット部材を予熱する予熱動作を行うものであるため、燃焼動作の開始時には前記ターゲット部材が比較的高温となる。そのため、燃焼動作時に燃焼部内に噴霧された燃料や燃焼により発生した火炎が前記ターゲット部材に接触しても、燃料や火炎は冷却されない。
【００１６】
本発明の燃焼装置では、燃焼動作時に燃焼部内に噴霧された燃料は、ターゲット部材に接触しても冷却されないため、燃料が液化しない。また、本発明の燃焼装置では、燃焼動作時にターゲット部材が既に予熱されているため、燃焼部を通過する間に液化した燃料や、液化しつつある燃料の気化を促進し、燃焼部内に噴霧された燃料の液化を防止することができる。またさらに、本発明の燃焼装置では、燃焼動作により形成される火炎は、ターゲット部材に接触しても冷却されない。そのため、本発明の燃焼装置によれば、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼し、一酸化炭素等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の発生量を最小限に抑制し、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。
【００１７】
また上記したように、本発明によれば、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼できるため、燃料の不完全燃焼に伴い発生するスス等の副生成物の発生量も少ない。そのため、上記した構成によれば、スス等の副生成物の堆積に伴う燃焼装置の故障を最小限に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項１と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、燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の下流側には燃焼部内に噴霧され、下流側に流出する燃料の拡散を防止する拡散防止部材が設けられており、燃焼動作に先だって前記拡散防止部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【００１９】
上記したように、本発明の燃焼装置は、予熱動作を行うことにより燃焼動作に先だって拡散防止部材を加熱しておくものである。そのため、本発明の燃焼装置では、燃焼動作の初期段階において燃焼部内に噴霧された燃料や燃焼により発生した火炎が前記拡散防止部材に接触しても、燃料の液化や火炎の冷却が起こらない。また、本発明の燃焼装置では、燃焼動作時に拡散防止部材が既に予熱されているため、燃焼部を通過することにより液化した燃料や、液化しつつある燃料の気化を促進することができる。従って、本発明の燃焼装置によれば、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができる。
【００２０】
またさらに、本発明の燃焼装置では、燃焼部の下流側に拡散防止部材を具備しているため、噴霧手段において噴霧された燃料は、噴霧手段による燃料の噴霧方向に対して交差する方向への広がりが抑制され、一時的に拡散防止部材内に滞留する。また同様に、燃焼部における燃料の燃焼に伴い発生する高温の燃焼ガスも、一時的に拡散防止部材の内部に滞留する。
【００２１】
本発明の燃焼装置では、燃料が燃焼し火炎が形成される燃焼部に隣接した位置に拡散防止部材が設けられているため、燃焼動作時にも拡散防止部材は比較的高温に維持される。また、拡散防止部材は、内部に一時的に滞留している高温の燃焼ガスによっも加熱され、高温に維持される。そのため、上記した構成によれば、燃焼動作時に燃焼されずに燃焼部内を流れてきた燃料を、拡散防止部材において加熱して高温とすることにより燃料の液化を防止し、大部分を完全燃焼することができる。
【００２２】
上記したように、本発明の燃焼装置は、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼させることができるため、一酸化炭素等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の発生量が極めて少ない。従って、上記した構成によれば、エネルギー効率が高く、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の燃焼装置によれば、燃焼動作時に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができるため、不完全燃焼に伴い発生するスス等の副生成物の堆積に伴う燃焼装置の故障を防止することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部とを具備し、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼部の下流側には燃焼部内に噴霧され、下流側に流出した燃料の拡散を防止する拡散防止部材が設けられており、要求される燃焼量が所定量以上である場合に、燃焼動作に先だって前記拡散防止部材を予熱する予熱動作を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【００２５】
上記した構成によれば、要求される燃焼量が所定量以上である場合に予熱動作を行うことにより燃焼動作に先だって拡散防止部材を加熱しておくものである。そのため、本発明の燃焼装置は、燃焼量が所定量以上であり、燃焼動作時に形成される火炎が拡散防止部材に接触すると想定される場合であっても、火炎の冷却が起こらない。そのため、上記した構成によれば、燃焼時に形成される火炎が冷却されることによるハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の発生量を最小限に抑制することができる。
【００２６】
本発明の燃焼装置では、燃焼動作時に拡散防止部材が既に予熱されており、比較的高温となっている。また、本発明の燃焼装置では、拡散防止部材が燃焼部に隣接した位置に設けられているため、拡散防止部材は燃焼動作時にも比較的高温に維持される。またさらに、拡散防止部材は、燃焼動作中に内部に一時的に滞留する高温の燃焼ガスによっも加熱され、高温に維持される。そのため、上記した構成によれば、燃焼部を通過することにより液化した燃料や、液化しつつある燃料の気化を促進し、燃料を燃焼しやすい状態に維持することができる。従って、本発明の燃焼装置によれば、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を容易に完全燃焼することができる。
【００２７】
本発明の燃焼装置では、燃焼部の下流側に拡散防止部材を具備しているため、噴霧手段において噴霧された燃料は、噴霧手段による燃料の噴霧方向に対して交差する方向への広がりが抑制され、一時的に拡散防止部材内に滞留する。また同様に、燃焼部における燃料の燃焼に伴い発生する高温の燃焼ガスも、一時的に拡散防止部材の内部に滞留する。
【００２８】
本発明の燃焼装置では、燃料が燃焼し火炎が形成される燃焼部に隣接した位置に拡散防止部材が設けられているため、燃焼動作時にも拡散防止部材は比較的高温に維持される。また、拡散防止部材は、内部に一時的に滞留している高温の燃焼ガスによっも加熱され、高温に維持される。そのため、上記した構成によれば、燃焼動作時に燃焼されずに燃焼部内を流れてきた燃料を、拡散防止部材において加熱して高温とすることにより燃料の液化を防止し、大部分を完全燃焼することができる。
【００２９】
本発明の燃焼装置は、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼させることができため、エネルギー効率が高く、燃料の不完全燃焼に伴い発生する一酸化炭素等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の排出量もごく少量である。また、本発明の燃焼装置は、燃料の大部分を完全燃焼することができるため、スス等の副生成物の堆積に伴う故障が殆ど起こらない。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、予熱動作に先立って、燃料に点火し、予熱動作よりも小さな燃焼量で燃焼を行う緩点火動作を行う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。
【００３１】
本発明の燃焼装置は、予熱動作に先立って、予熱動作よりも小さな燃焼量で燃焼を行う緩点火動作を行うものであるため、燃料の燃焼を段階的に行うことができる。そのため、上記した構成によれば、燃焼量の急激な変化が起こらず、燃焼動作に至る一連の動作をスムーズに行うことができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明は、予熱動作時には、燃焼部内への空気の供給量を減少させる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である。
【００３３】
本発明の燃焼装置では、予熱動作時に燃焼部内に導入される空気量が少ないため、予熱動作により発生する熱量が高い。そのため、上記した構成によれば、燃焼部の下流側にあるターゲット部材や拡散防止部材を効率よく加熱することができる。
【００３４】
また、請求項６に記載の発明は、噴霧手段に燃料を供給する燃料往路と、当該燃料往路を介して噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路とを備え、前記燃料往路の中途には、燃料を前記噴霧手段に送る燃料ポンプが設けられており、前記燃料復路の中途には、断続的あるいは周期的に開閉可能な間欠開閉弁が設けられており、予熱動作に先だって緩点火動作を行い、当該緩点火動作において燃料が着火した場合は予熱動作を行い、前記緩点火動作において燃料が着火しない場合は、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮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装置である。
【００３５】
本発明の燃焼装置は、予熱動作に先立って緩点火動作を行い、燃料の燃焼を段階的に行うことができる。そのため、上記した構成によれば、燃焼量の急激な変化が起こらず、燃焼動作に至る一連の動作をスムーズに行うことができる。
【００３６】
本発明の燃焼装置では、特に施工時等に噴霧手段に接続されている燃料復路において空気が咬み込むなどして燃料復路の吸引抵抗が比較的小さくなる場合があり、この場合には、燃料ポンプが外部から供給される燃料を噴霧手段側に十分引き込むことができず、火炎を形成できないおそれがある。しかし、本発明の燃焼装置では、緩点火動作において燃料が着火しない場合に、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮するため、燃料復路の吸引抵抗が大きくなり、外部から供給される燃料を噴霧手段側に十分引き込むことができる。そのため、上記した構成によれば緩点火動作における燃料の着火不良を確実に防止することができる。従って、上記した構成によれば、緩点火動作を確実に行うことができるため、緩点火動作から燃焼動作に至る一連の動作をスムーズかつ安定して行うことができる。
【００３７】
請求項７に記載の発明は、拡散防止部材が、燃焼部に連続し、燃焼部内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向へ延伸した壁部を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００３８】
本発明の燃焼装置は、拡散防止部材が、燃焼部内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向へ延伸した壁部を有するため、噴霧手段において噴霧された燃料が、燃料の噴霧方向に対して交差する方向に拡散するのを確実に防止することができる。
【００３９】
請求項８に記載の発明は、拡散防止部材が、燃料の流れの下流側に相当する位置に、燃焼部の開口面積を縮小し、燃焼部内に噴霧された燃料を拡散防止部材内に滞留させる滞留手段を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００４０】
本発明の燃焼装置では、拡散防止部材が、燃焼部の開口面積を縮小する滞留手段を具備しているため、燃焼部内に噴霧されたものの、燃焼部内において燃焼されずに拡散防止部材に至った燃料は、拡散防止部材内に滞留する。本発明の燃焼装置では、燃焼部に近接あるいは隣接する位置に拡散防止部材があるため、拡散防止部材は比較的高温である。そのため、拡散防止部材内に滞留している燃料は、拡散防止部材に接触するなどして加熱され、高温となり気化する。
【００４１】
本発明の燃焼装置では、拡散防止部材内に滞留している燃料の大部分が気体状態であるため、完全燃焼される。そのため、上記した構成によれば、未燃成分の発生を最小限に抑制することができる。
【００４２】
また上記したように、本発明の燃焼装置は、噴霧手段において噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができるため、一酸化炭素等の有毒ガスの発生量が極めて少なく、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。また、本発明の燃焼装置は、燃料の大部分を完全燃焼することができるため、スス等の未燃成分の発生量も少なく、これらの未燃成分の付着や堆積に伴う燃焼装置の故障が殆ど起こらない。
【００４３】
また、請求項９に記載の発明は、拡散防止部材の壁面及び／又は滞留手段には、拡散防止部材の内外を連通する連通孔が設けられていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００４４】
本発明の燃焼装置では、拡散防止部材の壁面及び／又は滞留手段に拡散防止部材の内外を連通する連通孔が設けられているため、燃料の燃焼により発生する燃焼ガスや火炎を前記連通孔から拡散防止部材の外側へと逃がすことにより、拡散防止部材の下流側へと流れる燃焼ガスの流速を安定化させると共に、燃料の燃焼により形成される火炎が燃料の噴霧方向に延伸するのを防止することができる。
【００４５】
本発明の燃焼装置では、燃焼部内において形成された火炎の一部が、拡散防止部材の連通孔から拡散防止部材の外側に出る。そのため、燃焼部内において形成された火炎は、拡散防止部材において燃料の噴霧方向に対して交差する方向に広がり、燃料の噴霧方向には延伸しない。即ち、本発明の燃焼装置では、燃焼部内において形成された火炎が、燃焼部の下流側にある拡散防止部材において面的に広がる。従って、本発明の燃焼装置を採用すれば、給湯装置等に代表される湯水加熱装置において燃焼装置と熱交換器との間に介在し、燃焼ガスが通過する燃焼室を小型化しつつ、燃焼状態を安定化することができる。
【００４６】
本発明の燃焼装置は、燃焼状態が安定しているため、噴霧手段において噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができる。そのため、本発明の燃焼装置によれば、燃焼動作に伴い発生する一酸化炭素等の有毒ガスや、スス等の未燃成分の発生を最小限に抑制することができる。従って、上記した構成によれば、環境に調和した燃焼動作を行うと共に、スス等の付着や堆積に伴う燃焼装置の故障を最小限に抑制することができる。
【００４７】
請求項１０に記載の発明は、燃焼部内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向へ延伸した壁部を有し、少なくとも当該壁部に内外を連通する連通孔が設けられた拡散防止部材を具備し、燃焼部の外部から空気導入口を介して空気が燃焼部内に導入され、噴霧手段により燃料が燃焼部内に噴射され、燃焼部内に導入された空気と前記燃料とが混合され燃焼されることにより火炎が形成されるものであり、燃焼部内において形成される火炎、燃料の燃焼により発生する燃焼ガス、燃焼部内に導入された空気、あるいは燃焼部内に噴霧された燃料の一部又は全部は、拡散防止部材の内外を連通する連通孔から導出されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００４８】
本発明の燃焼装置では、燃焼部内において形成される火炎、燃料の燃焼により発生する燃焼ガス、燃焼部内に導入された空気、あるいは燃焼部内に噴霧された燃料の一部又は全部が拡散防止部材の連通孔から導出される。そのため、燃焼部内において形成される火炎や、燃焼部内に噴霧され拡散防止部材の内部に流入した燃料が燃焼することにより形成される火炎は、拡散防止部材の連通孔から導出される。従って、本発明の燃焼装置では、燃料の燃焼により形成される火炎が燃料の噴霧方向に対して交差する方向に広がり、燃料の噴霧方向にはさほど延伸しない。よって、本発明の燃焼装置によれば、湯水加熱装置において燃焼装置と熱交換器との間に介在される燃焼室を小型化しつつ、燃焼状態の安定化を図ることができる。即ち、本発明によれば、給湯装置等の湯水加熱装置を小型化することができる。
【００４９】
上記した構成によれば、燃料の燃焼状態を安定し、噴霧手段から噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができる。そのため、本発明の燃焼装置によれば燃焼動作に伴い発生する一酸化炭素等の有毒ガスや、スス等の未燃成分の発生量を極微量に抑制し、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。また、本発明の燃焼装置は、スス等の未燃成分の発生量が少ないため、未燃成分の付着や堆積に伴う燃焼装置の故障が殆ど起こらない。
【００５０】
また請求項１１に記載の発明は、噴霧手段に燃料を供給する燃料往路と、当該燃料往路を介して噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路とを備え、前記燃料往路の中途には、燃料を前記噴霧手段に送る燃料ポンプが設けられており、前記燃料復路の中途には、断続的あるいは周期的に開閉可能な間欠開閉弁が設けられており、必要に応じた燃焼量となるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う燃焼装置において、前記燃焼動作に先立って、前記必要に応じた燃焼量よりも小さな燃焼量で燃焼を行う緩点火動作を行い、当該緩点火動作において燃料が着火した場合は予熱動作を行い、前記緩点火動作において燃料が着火しない場合は、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮することを特徴とする燃焼装置である。
【００５１】
本発明の燃焼装置では、噴霧手段に接続されている燃料復路において空気が咬んでいるなど理由で燃料復路の吸引抵抗が比較的小さい場合に、燃料ポンプが外部から供給される燃料を噴霧手段側に十分引き込むことができず、火炎を形成できないおそれがある。しかし、本発明の燃焼装置は、緩点火動作において燃料が着火しない場合に、単位時間当たりにおける間欠開閉弁の開弁時間を短縮することにより燃料復路の吸引抵抗を大きくするものであるため、外部から供給される燃料を噴霧手段側に十分引き込むことができる。そのため、上記した構成によれば緩点火動作における燃料の着火不良を確実に防止することができる。
【００５２】
また、上記した請求項１乃至１１のいずれかに記載の燃焼装置は、燃焼部と、水を加熱する熱交換部を有し、燃焼部で発生した燃焼ガスを熱交換部に送り、熱交換部で水を加熱する湯水加熱装置の燃焼部として採用することが可能である。（請求項１２）
【００５３】
【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、本発明の第１実施形態である給湯器および燃焼装置の内部構造を示す正面図である。図２は、図１に示す燃焼装置において採用されている燃焼筒を示す斜視図である。図３は、本実施形態の燃焼装置に採用されている拡散防止部材を示す斜視図である。図４は、図２に示す燃焼筒および図３に示す拡散防止部材の分解斜視図である。図５は、図１に示す燃焼装置の要部断面図である。図６は、図１に示す燃焼装置が備える燃料系統を示す図である。図７は、図６に示す燃料系統が備えるインジェクター弁を示す断面図である。図８は、本実施形態の燃焼装置の動作を示すフローチャート図であり、図９はタイミングチャート図である。
【００５４】
本実施形態の給湯器１（湯水加熱装置）は、図１の様に、箱形の本体ケース７の内部に燃焼装置２を内蔵したものである。燃焼装置２の下流側には、燃焼室３（燃焼部）と熱交換器４とが順に配されている。熱交換器４の下流側には排気ダクト５が接続されており、その下流端には排気ガスを排出する排気トップ６が設けられている。
【００５５】
燃焼装置２の下流側の燃焼室３は、燃焼装置２で発生した高温の燃焼ガスを熱交換器４へ導く空間である。燃焼室３の周囲には、内部を通過する燃焼ガスによる外壁の加熱を防止するための水管３ａが外周壁に沿って巻き付けられている。また、熱交換器４は、水管４ａを流動する湯水を燃焼装置２で発生した燃焼ガスの熱との熱交換により昇温させるものである。そして、熱交換器４で熱交換された燃焼ガスは、排気ダクト５を経由して排気ガスとして排気トップ６から排出される。
【００５６】
燃焼装置２は、箱形の空気室１０の内部に燃焼筒１１（燃焼部）を配すると共に、空気室１０の上部に燃料噴霧手段１５と送風機１２とを設け、空気室１０の下部であって燃焼筒１１に連続する位置に拡散防止部材１９を設けたものである。燃焼筒１１を収納する空気室１０は、仕切板３０によって、燃焼筒１１の上流部に位置する第１空気室３５と下流部に位置する第２空気室３６とに仕切られている
【００５７】
また、燃焼筒１１の上端側、すなわち燃焼筒１１内に噴霧される燃料の上流側に相当する部位には、一次空気導入筒１３及びノズル収納筒１４が装着されている。ノズル収納筒１４には、液体燃料を燃焼筒１１の内部に噴射する燃料噴射ノズル１６と、これにより噴射される液体燃料に点火する点火プラグ１７に加えて火炎を検知する火炎検知手段１８が収納されている。
【００５８】
本実施形態の燃焼装置２は、図１および図５に示すように空気室１０を仕切る仕切板３０に、第１空気室３５から第２空気室３６へ流動させる空気量を調節するダンパ３７を設けている。そして、送風機１２の回転数およびダンパ３７の開度を調整することにより、第１空気室３５及び第２空気室３６に燃焼状態に応じた空気供給を行うことにより、燃焼筒１１の外壁に設けられた複数の空気導入口を介して燃焼筒１１の上流部及び下流部に燃焼量に応じた量の空気を導入させて燃焼を行わせるものである。
【００５９】
燃焼筒１１は、図２の様に、円筒体を３段に積み重ねた形状であり、上流側の第１火炎形成部２０と、第１火炎形成部２０の下流に連続する第２火炎形成部２１と、第２火炎形成部２１の下流に連続する燃焼空間部２２とで構成される。燃焼筒１１の上流側には、図２の様に、一次空気導入筒１３とノズル収納筒１４が圧入装着され、これら、燃焼筒１１、一次空気導入筒１３及びノズル収納筒１４が一体化された状態で空気室１０に装着される。
【００６０】
燃焼筒１１は、図２の様に、上流側に位置する円筒形の第１火炎形成部２０と、当該第１火炎形成部２０よりも外径が大きく下流側に連続する円筒形の第２火炎形成部２１と、当該第２火炎形成部２０よりも更に外径が大きく下流側に連続する円筒形の燃焼空間部２２とを一体化した形状である。即ち、燃焼筒１１は、外径の異なる３つの円筒体を一体化したもので、各円筒体の中心軸は略一致している。
【００６１】
第１火炎形成部２０と第２火炎形成部２１とは、主として燃焼噴射ノズル１６から噴射された燃料を燃焼させて火炎を形成させる部位である。従って、燃焼装置２において、燃焼筒１１の第２火炎形成部２１よりも上流側は、一般にバーナと称される部分に相当する。一方、第２火炎形成部２１に連続する燃焼空間部２２は、主として第１及び第２の火炎形成部２０，２１で発生した燃焼ガスを下流側へ向けて通過させる部位である。また、燃焼空間部２２は、第１火炎形成部２０及び第２火炎形成部２１において燃焼しきれずに燃料の流れの下流側に至った燃料を燃焼する部位としても機能する。
【００６２】
第１火炎形成部２０は、上端側、即ち燃料の流れの上流側に相当する位置（図４中　上方側）に閉塞面２０ｅを有し、当該閉塞面２０ｅの中央部には開口２０ａが設けられ、当該開口２０ａに隣接する位置に放射状に複数の旋回導入口２０ｂが配されている。旋回導入口２０ｂは、閉塞面２０ｅの一部を略方形状に内方へ向けて切り起こして旋回羽根２０ｇを形成したものであり、この切り起こしに伴って開口２０ｆが形成される。旋回導入口２０ｂは、開口２０ｆから旋回羽根２０ｇに沿って空気を導入することにより、第１火炎形成部２０の中心軸の周りに上流側から見て反時計方向へ旋回する気流を生じさせる機能を有する。
【００６３】
第１火炎形成部２０の下流側近傍の外周壁には、全周に渡って複数の空気導入口２０ｃ，２０ｄが放射状に配列されている。空気導入口２０ｃ，２０ｄは、共に第１火炎形成部２０、即ち燃焼筒１１の内外を連通するものである。空気導入口２０ｃ，２０ｄは、燃焼筒１１の外部にある空気を燃焼筒１１の内部に導入するものである。さらに具体的には、空気導入口２０ｃ，２０ｄは、送風機１２により空気室１０内に導入される空気を、燃焼筒１１内に導入するものである。
【００６４】
第２火炎形成部２１は、第１火炎形成部２０よりも大径の円筒体であり、両者の接続部には上流側に面する段部２１ａが形成されている。また、段部２１ａには、複数の旋回導入口２１ｂが配されている。旋回導入口２１ｂは、段部２１ａの一部をプレス加工等によって内方へ向けて陥没させることにより形成されるものであり、これにより燃焼筒１１の周囲にある空気を燃焼筒１１の内部へと導入する開口２１ｅと、燃焼筒１１の周囲にある空気を開口２１ｅに案内し、開口２１ｅから導入される空気の流れ方向を所定方向に向ける空気案内部２１ｆとが形成される。さらに詳細には、空気導入口２１ｂは、燃焼筒１１の周囲にある空気を空気案内部２１ｆによって開口２１ｅに案内することにより、燃焼筒１１の周囲の空気を段部２１ａの内面に沿いつつ中心軸の周りに向かう方向へ導入するものである。この旋回導入口２１ｂを介して導入された空気は、第１火炎形成部２０内に導入された空気の旋回流と同一方向に旋回する気流を形成する。さらに具体的には、旋回導入口２１ｂを介して導入された空気は、第２火炎形成部２１の中心軸の周りに、燃焼筒１１内を流れる燃料の上流側（図４中　上方側）から見て反時計方向へ旋回する気流を生じさせる機能を持つ。
【００６５】
第２火炎形成部２１の下流側近傍の外周壁には、全周に渡って複数の空気導入口２１ｃ，２１ｄが配列されている。空気導入口２１ｃ，２１ｄは、第２火炎形成部２１の内外、換言すれば燃焼筒１１の内外を連通するものである。空気導入口２１ｃ，２１ｄは、燃焼筒１１の外側にある空気を第２火炎形成部２１の内側、即ち燃焼筒１１の内側に導入するものである。さらに具体的には、空気導入口２１ｃ，２１ｄは、送風機１２により空気室１０内に導入される空気を、第２火炎形成部２１の内側、即ち燃焼筒１１の内側に導入するものである。
【００６６】
燃焼空間部２２は、第２火炎形成部２１よりも更に大径の円筒体である。燃焼空間部２２と第２火炎形成部２１との接続部には上流側に面する段部２２ａが形成され、当該段部２２ａには、複数の旋回導入口２２ｂが配されている。旋回導入口２２ｂは、前記した第２火炎形成部２１の旋回導入口２１ｂと略同一の形状および機能を有するものである。
【００６７】
旋回導入口２２ｂは、段部２２ａの一部をプレス加工等によって内方へ向けて陥没させることにより形成されるものである。旋回導入口２２ｂは、燃焼筒１１の周囲にある空気を燃焼筒１１の内部へと導入する開口２２ｅと、燃焼筒１１の周囲にある空気を開口２２ｅ側へ案内し、開口２２ｅから導入される空気の流れ方向を所定方向に向ける空気案内部２２ｆとが形成される。さらに詳細には、空気導入口２１ｂは、燃焼筒１１の周囲にある空気を空気案内部２２ｆによって開口２１ｅに案内することにより、燃焼筒１１の周囲の空気を段部２２ａの内面に沿いつつ中心軸の周りに向かう方向へ導入するものである。この旋回導入口２２ｂを介して導入された空気は、第１火炎形成部２０内および第２火炎形成部２１内に導入された空気の旋回流と同一方向に旋回する気流を形成する。さらに具体的には、旋回導入口２２ｂを介して導入された空気は、第２火炎形成部２１の中心軸の周りに、燃焼筒１１内を流れる燃料の上流側（図４中　上方側）から見て反時計方向へ旋回する気流を生じさせる機能を持つ。
【００６８】
燃焼空間部２２の下流側近傍の外周壁には、全周に渡って複数の空気導入口２２ｃが配列されている。空気導入口２２ｃは、第２火炎形成部２０の内外、即ち燃焼筒１１の内外を連通するものである。空気導入口２２ｃは、燃焼筒１１の外側にある空気を燃焼空間部２２の内側に導入するものである。さらに具体的には、空気導入口２２ｃは、送風機１２により空気室１０内に導入される空気を、燃焼空間部２２の内側に導入するものである。燃焼空間部２２の下流端は径方向外方へ向けて折曲されており、これによりフランジ部２２ｄが形成されている。
【００６９】
燃焼筒１１の下流側に接続される拡散防止部材１９は、図３に示すように円筒形の形状を有し、両端が開口している。拡散防止部材１９は、大別して筒状の本体部１９ａ（壁部）と、外フランジ部１９ｂと、内フランジ部１９ｃ（滞留手段）と、開口１９ｆとを有する。本体部１９ａは、開口径が上記した燃焼筒１１の下端（図３中　下方側）にある燃焼空間部２２の開口径と略同一の開口径を有する円筒体であり、その軸方向の長さは、前記開口径よりも短い。本体部１９ａは、燃焼部１１内に噴射される燃料の噴射方向に沿う方向に延伸した壁部を形成するものである。本体部１９ａの下端側、即ち燃焼筒１１を通過し拡散防止部材１９内に流入した燃料や空気、燃焼ガスの下流側であり、燃焼筒１１内に形成される火炎の先端側に相当する部位には、本体部１９ａの全周にわたって複数の連通孔１９ｄが等間隔で設けられている。連通孔１９ｄは、拡散防止部材１９内に流入した燃料、空気、並びに、燃焼筒１１内に形成される火炎の一部を拡散防止部材１９の外側に導出する部分であると共に、連通孔１９ｄから導出される燃料が燃焼し、火炎を形成する部分でもある。即ち、連通孔１９ｄの一部から燃焼筒１１において形成された火炎の先端が導出され、連通孔１９ｄの一部には連通孔１９ｄから導出される燃料の燃焼により火炎が形成される。
【００７０】
外フランジ部１９ｂは、拡散防止部材１９の一端側を外側に折り曲げることにより形成された部分である。拡散防止部材１９と燃焼筒１１との間に介在される空気室１０の底板３２に固定される部分である。即ち、拡散防止部材１９は、外フランジ部１９ｂを空気室１０の底板３２に固定することにより、燃焼筒１１に連続するように固定される。
【００７１】
内フランジ部１９ｃは、拡散防止部材１９の一端側を径方向内側、即ち燃料噴射ノズル１６における燃料の噴射方向に対して交差する方向であって、燃焼筒１１の内径方向に折り返した部分であり、本体部１９ａに対して略垂直である。内フランジ部１９ｃは、本体部１９ａの開口面積を縮小するものであり、燃焼筒１１内に噴霧され、下流側に流れる燃料を拡散防止部材１９内に滞留させる滞留手段として機能する。
【００７２】
内フランジ部１９ｃは、平面視がリング状であり、その全周にわたって複数の連通孔１９ｅが略等間隔に設けられている。連通孔１９ｅは、本体部１９ａに設けられている連通孔１９ｄと同様に拡散防止部材１９の内外を連通するものである。連通孔１９ｅは、拡散防止部材１９内に流入した燃料、空気、並びに、燃焼筒１１内において形成される火炎および燃焼ガスの一部を拡散防止部材１９の外側に導出する部分である。またさらに、連通孔１９ｅは、拡散防止部材１９内に滞留している燃料が連通孔１９ｅから噴出し、燃焼することによって火炎を形成する部分でもある。
【００７３】
開口１９ｆは、拡散防止部材１９の下流側、即ち内フランジ１９ｃ側の端部にあり、周囲を内フランジ部１９ｃによって取り囲まれる部分である。開口１９ｆは、拡散防止部材１９の上流側、即ち空気室１０の底面３２に固定される外フランジ１９ｂ側の開口よりも開口面積が小さい。換言すれば、開口１９ｆは、本体部１９ａの下流側の端部の開口径を内フランジ部１９ｃによって絞ったものである。
【００７４】
燃焼筒１１に装着される一次空気導入筒１３は、上流側の大径部１３ａと、大径部１３ａよりも僅かに径の小さい下流側の小径部１３ｃとを有する円筒体であり、大径部１３ａは小径部１３ｃに比べて軸方向の高さの大部分を占めている。大径部１３ａの下流側近傍には全周に渡って複数の空気導入口１３ｄが放射状に配列され、大径部１３ａの上流端１３ｂは全周に渡って径方向外方へ向けて僅かに折曲されている。この一次空気導入筒１３の小径部１３ｃの内径は、燃焼筒１１の第１火炎形成部２０の外径と略同一である。
【００７５】
ノズル収納筒１４は有底円筒体であり、上流端は水平に折曲されてフランジ部１４ｂが形成され、下流側の底面１４ｃの中央には開口１４ｄが設けられている。また、周部１４ａの外径は上流側に向かうに連れて僅かに広がるテーパ形状とされ、周部１４ａから底面１４ｃに掛かる部位は大きく湾曲した形状である。周部１４ａの上流側には、複数の空気導入口１４ｅが放射状に配列されており、周部１４ａの外径は一次空気導入筒１３の大径部１３ａの内径と略同一である。
【００７６】
ノズル収納筒１４は、底面１４ｃ側を一次空気導入筒１３の大径部１３ａ側から圧入することにより一体化される。ここで、前記したように、ノズル収納筒１４の周部１４ａはテーパ形状であるので、ノズル収納筒１４を一次空気導入筒１３に圧入すると、図２の様に、一次空気導入筒１３の上流端１３ｂとノズル収納筒１４のフランジ部１４ｂとの間に所定の間隔を有する状態で固定される。
【００７７】
ノズル収納筒１４を装着した一次空気導入筒１３は、その小径部１３ｃを燃焼筒１１の第１火炎形成部２０に挿通することにより、燃焼筒１１に装着されて一体化される。この状態では、ノズル収納筒１４の開口１４ｄと燃焼筒１１の第１火炎形成部２０の開口２０ａとが重なり合っており、これによりノズル収納筒１４から燃焼筒１１の内部に至る燃料噴射のための開口が形成されている。
【００７８】
空気室１０は箱形状であり、図５の様に対向する天板２９と底板３２とを有する。底板３２には大きな開口３２ａが設けられており、開口３２ａの周縁に沿って円筒形の遮蔽筒３４が上流側へ向けて設けられている。
【００７９】
空気室１０内には、燃焼筒１１が位置決めされて固定されている。さらに詳細には、燃焼筒１１は、ノズル収納筒１４及び一次空気導入筒１３を装着した状態で空気室１０内に収納されている。燃焼筒１１は、空気室１０の底板３２に設けられた開口３２ａに挿通されている。空気室１０の天板２９には、ノズル収納筒１４のフランジ部１４ｂが当接している。燃焼空間部２２のフランジ部２２ｄは、底板３２の遮蔽筒３４の内周壁に当接しつつ嵌入されており、これにより燃焼筒１１が位置決めされている。
【００８０】
空気室１０の底板３２の裏面側（図５　下方側）、即ち底板３２の燃焼室３側には、固定金具３３を用いて図４に示すように拡散防止部材１９の外フランジ部１９ｂが当接するように固定されている。即ち、空気室１０の底板３２には、外フランジ部１９ｂが燃焼筒１１内に噴霧された燃料の上流側に位置し、内フランジ部１９ｃが燃料の上流側に位置する姿勢となるように拡散防止部材１９が固定金具３３によって着脱自在に固定されている。固定金具３３は、図４に示すように、外フランジ部１９ｂに沿う形状の段部３３ａを有する環状の部材である。拡散防止部材１９は、外フランジ部１９ｂを固定金具３３の段部３３ａに係合させ、固定金具３３をネジ止めすることにより底板３２に着脱自在に固定されている。
【００８１】
次に、図５を参照して、本実施形態の燃焼装置２における空気の流れおよび火炎の形成状態を説明する。
送風機１２により空気室１０内へ供給される空気の一部は、ノズル収納筒１４の空気導入口１４ｅを介して一次空気として内部に導入される。また、空気室１０内へ供給される空気の一部は、一次空気導入筒１３の空気導入口１３ｄから内部へ流入する。空気導入口１３ｄから内部に導入された空気は、ノズル収納筒１４と一次空気導入筒１３との間の狭い隙間を通り、燃焼筒１１の第１火炎形成部２０に設けた旋回導入口２０ｂから燃焼筒１１の内部に一次空気として旋回流を形成しながら流入する。そして、旋回流を形成しながら流入した空気は、ノズル収納筒１４の空気導入口１４ｅから導入された空気と共に第１火炎形成部２０の開口２０ａの近傍で燃料噴射ノズル１６から噴射される液体燃料と混合され着火される。
【００８２】
一方、空気室１０内に導入された空気の一部は、第１火炎形成部２０の空気導入口２０ｃ，２０ｄ、第２火炎形成部２１の空気導入口２１ｃ，２１ｄあるいは、燃焼空間部２２の空気導入口２２ｃから燃焼筒１１の内部に導入される。即ち、空気室１０内に導入された空気の一部は、空気導入口２０ｃ，２０ｄ，２１ｃ，２１ｄ，２２ｃから燃焼筒１１内に二次空気として導入され、燃料の燃焼に寄与する。
【００８３】
一方、空気室１０内に導入された空気の一部は、第１火炎形成部２０と第２火炎形成部２１との境界部にある段部２１ａに設けられた旋回導入口２１ｂから燃焼筒１１内に導入される。旋回導入口２１ｂから燃焼筒１１内に導入された空気は、第２火炎形成部２１の内壁に沿うように流れ込み、燃焼筒１１内に旋回流を形成する。燃焼筒１１内に噴霧された燃料や、空気導入口２０ｃ，２０ｄ，２１ｃ，２１ｄから導入された空気は、旋回導入口２１ｂから導入された空気の旋回流により十分混合された後、大部分が完全燃焼される。
【００８４】
また同様に、空気室１０内の空気の一部は、第２火炎形成部２１と燃焼空間部２２との境界部にある段部２２ａに設けられている旋回導入口２２ｂから燃焼空間部２２内に導入される。旋回導入口２２ｂから燃焼空間部２２内に流入した空気は、燃焼空間部２２の内壁に沿って流れ、燃焼空間部２２内に旋回流を形成する。燃焼筒１１内において燃焼しきれずに燃焼空間部２２内に流入した燃料や、空気導入口２２ｃから導入された空気は、旋回導入口２２ｂから導入された空気により形成される旋回流により十分混合され、大部分が完全燃焼される。
【００８５】
燃焼筒１１内に噴霧された燃料が燃焼している場合、燃焼筒１１内の圧力は、拡散防止部材１９の内圧よりも高い。そのため、燃焼装置２では、燃焼筒１１内に噴霧されたものの、燃焼筒１１内および燃焼空間部２２内において燃焼しきれなかった燃料や、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスは、燃焼筒１１の下流側に接続されている拡散防止部材１９の本体部１９ａ内に流入する。また、燃焼量が多い場合は、燃料の燃焼によって燃焼筒１１内に形成される火炎が拡散防止部材１９内に至る。
【００８６】
拡散防止部材１９の下流側の端部には、燃料噴射ノズル１６における燃料の噴射方向に対して交差する方向に折り返された内フランジ部１９ｃが設けられているため、拡散防止部材１９の本体部１９ａ内に流れ込んだ燃料や高温の燃焼ガスは一時的に本体部１９ａの内部に滞留する。換言すれば、本体部１９ａ内に流れ込んだ燃料や高温の燃焼ガスの流れは、内フランジ部１９ｃによって阻止される。
【００８７】
燃焼筒１１内における燃料の燃焼に伴い発生する火炎や燃焼ガスの一部は、拡散防止部材１９の開口１９ｆから下流側、即ち熱交換器４側に向けて噴出する。また、拡散防止部材１９の内部に形成される火炎の残部は、本体部１９ａの連通孔１９ｄあるいは内フランジ部１９ｃの連通孔１９ｅから拡散防止部材１９の外側に導出される。
【００８８】
拡散防止部材１９の本体部１９ａは、火炎や高温の燃焼ガス等によって加熱され高温となっている。そのため、拡散防止部材１９内に滞留している燃料は、燃料の燃焼によって発生した高温の燃焼ガスや、拡散防止部材１９に接触するなどして加熱されて気体状態となり、大部分が完全燃焼される。拡散防止部材１９内に流入した燃料や空気は、本体部１９ａの連通孔１９ｄや内フランジ部１９ｃの連通孔１９ｅから拡散防止部材１９の外側に向けて噴出すると共に、連通孔１９ｄ，１９ｅに火炎を形成する。
【００８９】
本実施形態の燃焼装置２では、燃焼筒１１内において形成された火炎の一部が、拡散防止部材１９の連通孔１９ｄ，１９ｅから拡散防止部材１９の外側に向けて導出される。また、燃焼筒１１内において燃焼しきれずに拡散防止部材１９内に流入した燃料も、大部分が燃焼され連通孔１９ｄ，１９ｅに火炎を形成する。そのため、本実施形態の燃焼装置２では、火炎が、拡散防止部材１９の全周に形成される。従って、本実施形態の燃焼装置２では、燃焼筒１１内に形成される火炎は燃料の噴霧方向に対して交差する方向に広がり、燃料の噴霧方向にはさほど延伸しない。即ち、燃焼装置２では、燃焼筒１１内において形成された火炎が、燃焼筒１１の下流側にある拡散防止部材１９において面的に広がる。
【００９０】
続いて、本実施形態の燃焼装置２が備える燃料系統について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の燃焼装置２は、図６に示すような燃料系統に接続されている。燃焼装置２のノズル収納筒１４に収納されている燃料噴射ノズル１６は、燃料を噴霧する噴霧開口を有する。燃料噴射ノズル１６は、内部に噴霧開口に至る往き側流路と、噴霧開口から戻る戻り側流路とを有する。
【００９１】
燃料噴射ノズル１６に接続されている燃料系統は、燃料往路５０と、燃料復路５１とから構成されている。燃料往路５０は、燃料噴射ノズル１６の入り側に接続されている。燃料往路５０は、燃料タンク５２、電磁弁５３および燃料ポンプ５５が直列的に接続されたものである。一方、燃料噴射ノズル１６の戻り側に接続されている燃料復路５１には、逆止弁５６とアキュームレータ５７とインジェクター弁６０（間欠開閉弁）と、油サーミスタ６４とが直列的に接続されている。アキュームレータ５７は、燃料復路５１中を流れる燃料の圧力を緩衝するものである。また、油サーミスタ６４は、燃料復路５１内を流れる燃料の温度を検知するものである。燃料復路５１は、燃料往路５０の電磁弁５３と燃料ポンプ５５との間に接続されている。
【００９２】
本実施形態の燃焼装置２は、図７に示すようなインジェクター弁６０を具備しており、極めて短い時間で断続的に開閉する機能を備えている。インジェクター弁６０は、ケーシング６１内にアクチュエータ６２と、アクチュエータ６２を駆動させるための電磁コイル６３と、アクチュエータ６２に連動する弁体６５とを有する。ケーシング６１の両端部には、ケーシング６１内に燃料を供給するための燃料流入口６６と、燃料を流出する燃料流出口６７とが設けられている。また、ケーシング６１の内部には、燃料流入口６６から流入した燃料が流通する燃料流路６８が設けられている。
【００９３】
ケーシング６１には、接続端子７０が設けられている。接続端子７０は、電磁コイル６３に接続されており、接続端子７０に電流を供給すると電磁コイル６３が励磁される。その結果、ケーシング６１内のアクチュエータ６２が駆動し、アクチュエータ６２と連動して弁体６５が開く。即ち本実施形態で採用するインジェクター弁６０は、接続端子７０に電流が供給されている間、弁体６５が開き、電流が停止すると弁体６５が閉じる。弁体６５は、極めて鋭敏に反応し、瞬間的に開閉される。
【００９４】
また接続端子７０には、図６に示すように弁体６５の開閉の制御をはじめとして燃焼装置２の駆動を制御する弁制御手段７１に接続されている。弁制御手段７１は、弁体６５の開閉周期Ｌと、当該開閉周期における開弁時間をデューティー比制御することにより、弁体６５の開閉を制御し、燃料噴射ノズル１６からの燃料の噴霧量を調整する。即ち、弁制御手段７１は、燃焼装置２に要求される燃焼量（以下、要求燃焼量Ｑと称す）に応じて弁体の開閉周期Ｌと開閉周期Ｌ中に占める開弁時間の比率（開閉時間比Ｔ）を制御し燃料の噴霧量を調整する。さらに具体的には、弁制御手段７１は、開弁時間比Ｔを大きくして弁体６５を長く開けておくことにより、燃料復路５１内の燃料の流量を増加させ、燃料噴射ノズル１６からの燃料の噴霧量を減少させる。逆に、弁制御手段７１は、開弁時間比Ｔを小さくすることにより、弁体６５の開いている時間を相対的に短縮し、燃料噴射ノズル１６からの燃料の噴霧量を増加させる。
【００９５】
続いて、本実施形態の給湯器１および燃焼装置２の駆動制御部分について説明する。本実施形態の燃焼装置２は、弁制御手段７１によって燃料噴射ノズル１６から噴霧される燃料の量を調整し、燃焼量を調整するものである。弁制御手段７１は、給湯器１の駆動制御を行う駆動制御装置７２の一部である。駆動制御装置７２は、ＣＰＵを中心として構成されており、当該ＣＰＵには、前記した配管回路全ての電気機器が直接的に、あるいはリレー等を介して間接的に接続されている。駆動制御装置７２のＣＰＵには、熱交換器５内の水を加熱するのに必要な熱量（要求燃焼量Ｑ）から所定時間当たりに燃焼装置２のインジェクター弁６０を開弁する時間を決定する開弁時間決定プログラムが入力されている。
【００９６】
また、駆動制御装置７２のＣＰＵには、燃焼装置２の動作を司る制御プログラムが入力されている。当該制御プログラムについて以下さらに詳細に説明する。給湯器１の熱交換器４内の湯水を加熱すべく燃焼装置２に対して燃焼要求が出されると、駆動制御装置７２は、燃焼装置２に先ず所定時間だけインジェクター弁６０を開状態とすることによりプレ圧抜き動作を行う。即ち、気温の上昇による燃料の膨張等の影響により、インジェクター弁６０に繋がる燃料系統の内圧が上昇する場合があり、燃料系統の内圧が高い状態で燃焼動作を開始すると、燃焼動作の開始直後における燃料の噴霧圧力が不均一となり、燃焼状態が不安定となるおそれがある。そこで、本実施形態の給湯器１、並びに、燃焼装置２では、燃焼動作に先立って先ず所定時間だけインジェクター弁６０を開状態として、燃料系統の内圧をリークさせ大気圧程度にまで低下させる。
【００９７】
駆動制御装置７２は、燃焼装置２に対してプレ圧抜きを行わせた後、熱交換器４内の湯水の加熱に必要な燃焼量（以下、要求燃焼量Ｑと称す）よりも小さな燃焼量で燃焼動作を行う緩点火動作を行わせる。さらに詳細には、駆動制御装置７２は、プレ圧抜きを行った後、燃料ポンプ５５を駆動させて燃料噴射ノズル１６に燃料を供給し、燃焼装置２を要求燃焼量Ｑよりも小さな燃焼量ｑで作動させる。
【００９８】
ここで、緩点火動作の開始直後において、駆動制御装置７２は、緩点火動作に必要な燃焼量ｑを得るために必要な量の燃料を圧送するのに必要な出力よりも高い出力で燃料ポンプ５５を駆動させる圧力補正動作を行う。さらに具体的に説明すると、燃料噴射ノズル１６に燃料を圧送する燃料ポンプ５５は、所定の出力が発揮されるまでに一定のタイムラグを有する。そのため、緩点火動作の初期段階においては燃料の噴霧量および燃焼状態が不安定となるおそれがある。そのため、駆動制御装置７２は、緩点火動作の初期段階において燃料ポンプ５５を所定の出力よりも高い出力で駆動させることによって、燃料ポンプ５５の出力安定に要する時間を最小限に抑制し、緩点火動作時における燃焼状態を安定化する。
【００９９】
上記した緩点火動作に続いて、駆動制御装置７２は、燃焼装置２に対する要求燃焼量Ｑが所定の燃焼量Ａよりも大きい場合に、送風機１２の回転数を低下させて空気室１０内への送風量を減少させると共に、燃焼装置２を作動させ、上記した拡散防止部材１９を加熱する予熱動作を所定時間にわたって行う。駆動制御装置７２は、前記予熱動作の完了後に燃焼装置２に対する要求燃焼量Ｑに見合った量の燃料を燃料噴射ノズル１６に供給し、燃焼装置２を燃焼動作させる。
【０１００】
駆動制御装置７２は、燃焼装置２における燃焼動作の停止後に所定時間にわたって送風機１２を作動させて掃気動作を行うと共に、インジェクター弁６０を開状態に維持してポスト圧抜き動作を行う。即ち、燃焼動作時に燃料噴射ノズル１６から燃料復路５１側に戻る燃料は、燃料往路５０に設けられた燃料ポンプ５５により圧送されたものの、噴霧されずに残った燃料であり、比較的高圧となっている。そのため、燃焼動作の停止と同時にインジェクター弁６０を閉止すると、比較的高圧である燃料によって燃料復路５１の内圧が高圧となり、燃料復路５１に接続されている構成部品の耐久性が低下するおそれがある。そのため、本実施形態では、燃焼動作の停止後、一定時間だけインジェクター弁６０を開状態に維持するポスト圧抜き動作を行う。
【０１０１】
続いて、本実施形態の給湯器１、並びに、燃焼装置２の動作について図面を参照しながら詳細に説明する。図８は、本実施形態の給湯器１、並びに、燃焼装置２の動作を示すフローチャート図であり、図９はタイムチャート図である。
【０１０２】
給湯器１の主電源（図示せず）が投入されると、駆動制御装置７２は、ステップ１において燃焼装置２に対する燃焼要求の有無を検知する。ここで、駆動制御装置７２が燃焼装置２に対する燃焼要求を検知すると、制御フローはステップ２へと進行する。一方、ステップ１において燃焼装置２に対する燃焼要求がない場合は、駆動制御装置７２は制御フローをステップ１１へと進める。
【０１０３】
ステップ１において燃焼装置２に対する燃焼要求が検知されると、駆動制御装置７２は、ステップ２において送風機１２を作動させる。それと共に、駆動制御装置７２は、後述するステップ３において行われる緩点火動作に先立って、図８の区間Ａに示すようにインジェクター弁６０を所定時間にわたって開状態に維持することにより、燃料噴射ノズル１６に接続されている燃料系統の内圧をリークするプレ圧抜き動作を行う。
【０１０４】
ステップ２においてプレ圧抜き動作が完了すると、制御フローはステップ３に移行する。ステップ３において、駆動制御装置７２は、燃焼装置２に対して要求される燃焼量、即ち要求燃焼量Ｑよりも小さな燃焼量ｑとなるように燃焼装置２を作動させる緩点火動作を行う。さらに詳細には、駆動制御装置７２は、図８の区間Ｂに示すように燃料ポンプ５５の作動を開始させると共に、弁制御手段７１によって燃料噴霧手段１５における燃料の噴霧量が、燃焼装置２の燃焼量が要求燃焼量Ｑである場合における燃料の噴霧量よりも少なくなるようにインジェクター弁６０の開弁時間比Ｔを調整して燃焼筒１１内への燃料の噴霧量を調整する。またこれと同時に、駆動制御装置７２は、第１空気室３５と第２空気室３６とを仕切る底板３２に設けられているダンパ３７を閉止状態としたままで送風機１２を駆動させ、第１空気室３５内に空気を導入する。第１空気室３５内に導入された空気は、空気室１０内に収納されている燃焼筒１１内に流入する。燃焼筒１１内に噴霧された燃料は、燃焼筒１１内において空気と混合され点火される。
【０１０５】
ここで、緩点火動作を行う際に燃料噴射ノズル１６に燃料を圧送する燃料ポンプ５５は、所定の出力が発揮されるまでに一定のタイムラグを有し、燃料の噴霧量および燃焼状態が不安定となるおそれがある。そのため、本実施形態の燃焼装置２では、駆動制御装置７２により燃料ポンプ５５に対して上記した圧力補正動作を行うことにより、燃料ポンプ５５の出力の安定に要する時間を最小限に抑制し、燃焼状態を安定化する。
【０１０６】
ステップ３において緩点火動作を行った後、駆動制御装置７２は、火炎検知手段１８により火炎を検知することにより、緩点火動作により燃焼筒１１内に噴霧された燃料が着火し燃焼しているか否かを判断する。ここで、火炎検知手段１８が火炎を検知しない場合は、燃料系統内に空気が咬んでいる等の理由で燃料ポンプ５５が燃料タンク５２内に貯留されている燃料を燃料噴霧手段１５側に十分引き込めておらず、燃焼筒１１内に十分な燃料が噴霧されていないおそれがある。さらに詳細には、燃料復路５１内に空気が咬んでいるなどして、燃料ポンプ５５の吸引力の大部分が、吸引抵抗の比較的小さな燃料復路５１側に作用し、燃料ポンプ５５が燃料タンク５２内の燃料を燃料往路５０側にうまく吸引できておらず、十分な量の燃料を燃焼筒１１内に噴霧できていないおそれがある。そのため、ステップ４において火炎検知手段１８が緩点火動作によって形成されているべき火炎が検知されない場合は、駆動制御装置７２をステップ４ａへと進める。
【０１０７】
ステップ４ａにおいて、駆動制御装置７２は、インジェクター弁６０の開弁時間比Ｔを低下させ、単位時間当たりにおけるインジェクター弁６０の開弁時間を減少させる。即ち、駆動制御装置７２は、インジェクター弁６０の開弁時間比Ｔを低下させることで燃料復路５１側の吸引抵抗を上昇させる。駆動制御装置７２の開弁時間比Ｔを低下させると、燃料ポンプ５５の吸引力の大部分が燃料タンク５２側に繋がる流路に作用し、燃料タンク５２内の燃料の吸引が促進される。
【０１０８】
駆動制御装置７２は、ステップ４ａにおいてインジェクター弁６０の開弁時間比Ｔを低下させ、燃料の吸引を促進した後、ステップ４ｂにおいて再び緩点火動作を行い、ステップ４ｃにおいて火炎検知手段１８による火炎の検知を行う。ステップ４ｃにおいて火炎が検知される場合は、制御フローがステップ５へと進行する。また、ステップ４ｃにおいて火炎が検知されない場合は、制御フローはステップ４ｂに戻り、引き続き緩点火動作を行う。
【０１０９】
ステップ４あるいはステップ４ｃにおいて火炎が検知された場合、制御フローはステップ５へと進行する。ステップ５において、駆動制御装置７２は、燃焼装置２に要求されている燃焼量、即ち要求燃焼量Ｑが所定の燃焼量Ａ以上であるか否かを判断する。ここで、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａ以上である場合、制御フローは後述するステップ６およびステップ７へと進行し、拡散防止部材１９の予熱を行う。
【０１１０】
一方、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａよりも小さい場合は、ステップ６およびステップ７においてなされる拡散防止部材１９の予熱を行わず、直接ステップ８へと進行する。さらに詳細に説明すると、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａよりも小さい場合は、燃料の燃焼に伴い発生する火炎や、燃焼筒１１内に噴霧される燃料が燃焼筒１１の下流側の端部（図１中　下方側）にまで至ることが少ない。そのため、要求燃焼量Ｑが小さい場合は、燃料の燃焼に伴い発生する火炎や、燃焼筒１１内に噴霧される燃料が拡散防止部材１９に接触し、冷却される可能性が低い。即ち、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａよりも小さい場合は、燃焼を行っても燃焼筒１１内に形成される火炎が冷却されてハイドロカーボン（ＨＣ）が発生したり、燃焼筒１１を通過した燃料が冷却され液化するおそれが少ない。そのため、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａよりも小さい場合は、拡散防止部材１９の予熱に相当するステップ６およびステップ７を行わず、制御フローを直接ステップ８へと進行させる。
【０１１１】
ステップ５において、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａ以上である場合、駆動制御装置７２は、ステップ６において送風機１２の回転数を所定時間だけ低下させ（図８（ａ）参照）、送風量を燃料の完全燃焼に必要不可欠な風量程度まで減少させる。これに続いて、駆動制御装置７２は、ステップ７において所定時間にわたって拡散防止部材１９の予熱動作を行う。さらに詳細には、ステップ７において、駆動制御装置７２の弁制御手段７１は、図８の区間Ｃに示すようにインジェクター弁６０の開弁頻度、即ち開弁時間比Ｔを低下させ、これにより燃料噴射ノズル１６によって燃焼筒１１内に噴霧される燃料の噴霧量を増加させた状態で燃料に点火する。そのため、ステップ７における予熱動作による燃焼量は、上記したステップ３において行われた緩点火動作による燃焼量よりも大きく、要求燃焼量Ｑ以下である。また、ステップ７の予熱動作時における燃料の噴霧量は、緩点火動作時における燃料の噴霧量よりも多く、燃焼量が要求燃焼量Ｑとなるように燃料を燃焼させる燃焼動作を行う場合、即ち後述する燃焼動作を行う場合における燃料の噴霧量以下である。またさらに、ステップ７の予熱動作時におけるインジェクター弁６０の開弁頻度、即ち開弁時間比Ｔは、緩点火動作時よりも小さく、燃焼動作を行う場合以下である。
【０１１２】
ステップ７において噴霧される燃料の量は緩点火動作を行う場合よりも多いため、予熱動作を行うことにより形成される火炎は、緩点火動作時よりも大きく、燃焼筒１１の下流側の端部を超えて拡散防止部材１９内に至る。本実施形態の燃焼装置２においては、燃料の燃焼に伴い発生する火炎が燃焼筒１１および拡散防止部材１９の内壁に沿うように形成される場合が多い。そのため、拡散防止部材１９は、予熱動作に伴って形成される火炎によって内側から炙られ加熱される。またさらに、ステップ６において、送風機１２による送風量が最小限にまで絞られているため、燃焼筒１１内および拡散防止部材１９内は高温となっている。
【０１１３】
要求燃焼量Ｑが所定の燃焼量Ａ以上である場合、ステップ７における予熱動作の完了に伴い、制御フローはステップ８へと進行する。また、要求燃焼量Ｑが燃焼量Ａに満たない場合は、緩点火動作において火炎が形成されていることを条件として制御フローがステップ８へと進行する。駆動制御装置７２は、ステップ８において燃焼装置２に燃焼動作を開始させる。即ち、ステップ８において、駆動制御装置７２は、図８の区間Ｄに示すように弁制御手段７１によって要求燃焼量Ｑに応じてインジェクター弁６０の開弁頻度を調整し、燃焼筒１１内への燃料の噴霧量を調整する。それと同時に、駆動制御装置７２は、送風機１２の回転数を調整すると共に、ダンパ３７の開度を調整することにより、燃焼筒１１内に噴霧された燃料を完全燃焼するのに必要な量の空気を供給する。
【０１１４】
燃焼装置２に対する燃焼要求が停止すると、駆動制御装置７２は、制御フローをステップ９へと進め、燃焼動作を停止させる。即ち、駆動制御装置７２は、図８の区間Ｅに示すように燃料ポンプ５５の駆動を停止させることにより燃焼筒１１内への燃料の噴霧を停止させ、燃料の燃焼を停止する。一方、駆動制御装置７２は、燃焼筒１１内における燃焼の停止後も、一定時間だけ送風機１２の駆動を継続させて掃気を行う。
【０１１５】
ステップ９において燃焼動作の停止直後に、燃料噴射ノズル１６から燃料復路５１に戻る燃料は、燃料ポンプ５５により燃料噴射ノズル１６に圧送されたものの、噴霧されずに残った燃料である。そのため、燃料噴射ノズル１６から燃料復路５１に戻る燃料は、比較的高圧となっている。従って、燃焼動作の停止直後にインジェクター弁６０を閉止状態とすると、燃料復路５１内が高圧となり、インジェクター弁６０等に大きな負荷が作用し、燃料復路５１に接続されている構成部品の耐久性が低下するおそれがある。
【０１１６】
そこで、本実施形態の燃焼装置２では、ステップ９において燃焼動作を停止させた後に、ステップ１０においてインジェクター弁６０を所定時間にわたって開状態に維持するポスト圧抜きを行い、燃料復路５１の内圧をリークさせる。さらに詳細には、駆動制御装置７２は、ステップ１０において図８の区間Ｅに示すように開弁時間比Ｔを１．０にし、インジェクター弁６０を所定時間にわたって開弁状態に維持する。
【０１１７】
ポスト圧抜きが完了すると、駆動制御装置７２は、ステップ１１に移行し、油サーミスタ６４により燃料復路５１内にある燃料の温度を検知する。ここで、図８（ｇ）の区間Ｆに示すように油サーミスタ６４が検知する燃料復路５１内の燃料の温度が、燃料の膨張が起こると想定される温度Ｋを超える場合、駆動制御装置７２は制御フローをステップ１２に進める。駆動制御装置７２は、ステップ１２においてインジェクター弁６０を所定時間にわたって開状態に維持し（図８
区間Ｆ参照）、燃料復路５１内の圧力をリークする高温時圧抜きを行う。一方、ステップ１１において、燃焼停止状態である場合に燃料復路５１内にある燃料の温度が温度Ｋに満たない場合は、制御フローがステップ１へと戻る。
【０１１８】
上記したように本実施形態の燃焼装置２は、予熱動作により燃焼動作に先だって拡散防止部材１９を加熱しておくものである。またさらに、本実施形態の燃焼装置２は、予熱動作時に燃焼筒１１内に導入される空気量が少ないため、予熱動作時により発生する熱量が高い。そのため、上記した構成によれば、燃焼筒１１の下流側にある拡散防止部材１９を効率よく加熱することができる。そのため、本実施形態の燃焼装置２では、燃焼動作の初期段階において燃焼筒１１内に噴霧された燃料や、燃焼により発生した火炎が直接拡散防止部材１９に接触しても、燃料の液化や火炎の冷却が起こらない。
【０１１９】
また、本実施形態の燃焼装置２では、燃焼動作時に拡散防止部材１９が予め加熱されているため、燃焼部を通過することにより液化した燃料や、液化しつつある燃料の気化を促進することができる。また、燃焼装置２は、燃焼筒１１に隣接する位置に拡散防止部材１９を設けたものであるため、燃焼動作時にも拡散防止部材１９は高温に維持される。
【０１２０】
またさらに、拡散防止部材１９は、下流側の端部に本体部１９ａの内径方向に突出した内フランジ部１９ｃを有するため、燃焼動作時に発生する高温の燃焼ガスが本体部１９ａ内にしばらく滞留する。そのため、本実施形態の燃焼装置２では、燃焼動作時においても拡散防止部材１９が高温に維持される。そのため、燃焼装置２では、燃焼動作時に燃焼されずに燃焼筒１１内を流れてきた燃料を拡散防止部材１９に接触させ加熱することにより燃料の液化を防止し、燃焼筒１１内を通過してきた燃料の完全燃焼を促進することができる。
【０１２１】
燃焼装置２は、予熱動作に先立って緩点火動作を行うものであり、燃料の燃焼を段階的に行うことができる。そのため、本実施形態の燃焼装置２では燃焼量の急激な変化が起こらず、燃焼動作に至る一連の動作をスムーズに行うことができる。
【０１２２】
燃焼装置２は、緩点火動作において燃料が着火しない場合に、単位時間当たりにおけるインジェクター弁６０の開弁時間を短縮することにより燃料復路５１の吸引抵抗を大きくし、燃料タンク５２内の燃料を噴霧手段側に十分引き込むことができる。そのため、燃焼装置２では緩点火動作における燃料の着火不良を確実に防止することができる。
【０１２３】
本実施形態の燃焼装置２では、燃料の燃焼により形成される火炎が拡散防止部材１９において面的に広がるため、火炎の上下方向の長さが短い。そのため、燃焼装置２において発生する火炎や燃焼ガスは、燃料の噴霧方向に対して交差する方向に面的に広がり、熱交換器４全体を略均等に加熱することができる。従って、燃焼装置２によれば、給湯器１において燃焼装置２と熱交換器４との間に介在し、高温の燃焼ガスが通過する燃焼室３を小型化しつつ、熱交換器４内を流れる湯水を効率よく加熱することができる。
【０１２４】
上記したように、本発明の燃焼装置は、燃焼部内に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼させることができるため、一酸化炭素等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の発生量が極めて少ない。従って、上記した構成によれば、エネルギー効率が高く、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。
【０１２５】
また、本発明の燃焼装置によれば、燃焼動作時に噴霧された燃料の大部分を完全燃焼することができるため、不完全燃焼に伴い発生するスス等の副生成物の堆積に伴う燃焼装置の故障を防止することができる。
【０１２６】
また上記した給湯器１（湯水加熱装置）は、燃焼装置２において発生した高温の燃焼ガスを熱交換器４側に送り、この高温の燃焼ガスとの熱交換により水管４ａ内を流れる湯水と熱交換を行うものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、本発明の湯水加熱装置は、例えば湯水が溜められる貯留部と、貯留部を貫通する燃焼ガス通路部を有し、燃焼部で発生した燃焼ガスを燃焼ガス通路部に導入して貯留部内の水を加熱することを特徴とするものであってもよい。
【０１２７】
上記実施形態では、拡散防止部材１９として、筒状の本体部１９ａと外フランジ部１９ｂと内フランジ部１９ｃとを備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、筒状の本体部１９ａを備えた構成であればいかなる形状、構成を有するものであってもよい。また、本体部１９ａと、外フランジ部１９ｂあるいは内フランジ部１９ｃを別途作成するなどして一体化してもよい。
【０１２８】
拡散防止部材１９は、円筒形であったが、本発明はこれに限定されるものではなくいかなる形状のものであってもよい。
【０１２９】
上記実施形態において連通孔１９ｄ，１９ｅはいずれも複数であったが、本発明はこれに限定されるものでなく、推奨されない形態ではあるが単一であってもよい。また、連通孔１９ｄは、拡散防止部材１９の下端側に全周にわたって等間隔に設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃料や空気の流れや、連通孔１９ｄから外側に向けて形成される火炎の状態等に応じて連通孔１９ｄの形成位置、密度等を適宜調整することも可能である。
【０１３０】
また、上記実施形態では、本発明の実施において推奨される構成の一例として本体部１９ａに連通孔１９ｄを設け、内フランジ部１９ｃに連通孔１９ｅを設けた構成を例示したが、本発明の燃焼装置においては連通孔１９ｄ，１９ｅの双方を必ずしも設ける必要はない。即ち、拡散防止部材１９は、連通孔１９ｄ，１９ｅのいずれか一方、あるいは双方を備えない構成とすることも可能である。
【０１３１】
上記実施形態では、拡散防止部材１９が、外フランジ部１９ｂを空気室１０の底板３２に固定する構造を例示したが、本発明において拡散防止部材１９は燃焼筒１１に連続するように固定されていればよく、例えば外フランジ部１９ｂを燃焼筒１１の下端側に直接溶接するなどして固定してもよい。
【０１３２】
拡散防止部材１９の内フランジ部１９ｃは、本体部１９ａに対して略垂直に形成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、例えば燃焼筒１１内に噴霧される燃料の下流側に向かうに従って断面積が縮小する錐状の形状に形成されたものであっても良い。
【０１３３】
なお、上記した実施形態において、燃焼筒１１は、第１火炎形成部２０、第２火炎形成部２１、並びに、燃焼空間部２２からなる３段形状を有するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来技術の燃焼装置１０１が備える燃焼筒１０３のように２段形状のものであっても良い。また、本実施形態においては、空気室１０を仕切板３０によって上下に分割し、仕切板３０に設けられたダンパ３７を開閉することにより燃焼状態に応じて空気の導入形態を変化させる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、仕切板３０やダンパ３７を備えない構成であっても良い。
【０１３４】
また、上記実施形態の燃焼装置２は、予熱動作において燃焼筒１１の下流側に取り付けられた拡散防止部材１９を加熱するものであったが、予熱動作において加熱する対象は、燃焼動作時に燃料や火炎が冷却されるおそれのあるものであればいかなるものであっても良い。
【０１３５】
上記した燃焼装置２は、予熱動作に加えて緩点火動作やプレ圧抜き、ポスト圧抜き、高温時圧抜き等を行うものであったが、上記実施形態は本発明の一実施形態を示したにすぎず、予熱動作に先立って行われる緩点火動作やプレ圧抜き、燃焼動作の終了後に行われるポスト圧抜きや高温時圧抜きは必ずしも行われる必要はない。また同様に、本発明の燃焼装置、並びに湯水加熱装置において、緩点火動作の初期段階において行われる圧力補正動作等の動作は必ずしも行われる必要はない。
【０１３６】
また、燃焼装置２は、緩点火動作時の燃焼量が予熱動作時の燃焼量よりも小さいものであるため、上記実施形態では緩点火動作時（図８　区画Ｂ）におけるインジェクター弁６０の開弁時間比Ｔが、予熱動作時（図８　区画Ｃ）の開弁時間比Ｔよりも小さくなる構成を例示した。しかし、上記実施形態は本発明の一実施形態を示したにすぎず、例えば燃料復路５１に設けられているアキュームレータ５７の容量や、各構成部品同士を接続する配管の管径等の様々な要因に起因して、インジェクター弁６０の開弁時間比Ｔと燃料噴射ノズル１６における燃料の噴霧量との相関関係が逆転すると想定される場合には、図９（ｃ）に一点鎖線で示すように前記した開弁時間比Ｔの大小関係を逆転させてインジェクター弁６０を作動させても良い。
【０１３７】
なお、上記した給湯器１、並びに、燃焼装置２は、本発明の一実施形態を示すものに過ぎず、これをもって本発明を限定するものではない。
【０１３８】
【発明の効果】
請求項１乃至３に記載の発明によれば、燃焼動作時に燃焼部内に噴霧された燃料や燃焼により発生した火炎が前記ターゲット部材や拡散防止部材に接触することによる燃料や火炎の冷却を防止し、一酸化炭素等等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分の発生量を最小限に抑制することができる。
【０１３９】
請求項４に記載の発明によれば、燃焼動作に至る一連の動作をスムーズに行うことができる。
【０１４０】
請求項５に記載の発明によれば、燃焼部の下流側にあるターゲット部材や拡散防止部材を効率よく加熱することができる。
【０１４１】
請求項６に記載の発明によれば、緩点火動作における燃料の着火不良を確実に防止することができる。
【０１４２】
請求項７に記載の発明によれば、噴霧手段において噴霧された燃料が、燃料の噴霧方向に対して交差する方向に拡散するのを確実に防止することができる。
【０１４３】
請求項８に記載の発明によれば、未燃成分の発生を最小限に抑制することができる。
【０１４４】
請求項９に記載の発明によれば、給湯装置等に代表される湯水加熱装置において燃焼装置と熱交換器との間に介在し、燃焼ガスが通過する燃焼室を小型化しつつ、燃焼状態を安定化することができる。
【０１４５】
請求項１０に記載の発明によれば、燃焼動作に伴い発生する一酸化炭素等の有毒ガスや、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の未燃成分、スス等の副生成物の発生量を最小限に抑制し、環境に調和した燃焼動作を行うことができる。
【０１４６】
請求項１１に記載の発明によれば、緩点火動作における着火を確実に行うことができる。
【０１４７】
請求項１２に記載の湯水加熱装置は、上記請求項１乃至１０のいずれかに記載の燃焼装置を備えたものであるため、高効率かつ精度よく湯水を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である給湯器および燃焼装置の内部構造を示す正面図である。
【図２】図１に示す燃焼装置において採用されている燃焼筒を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の燃焼装置に採用されている拡散防止部材を示す斜視図である。
【図４】図２に示す燃焼筒および図３に示す拡散防止部材の分解斜視図である。
【図５】図１に示す燃焼装置の要部断面図である。
【図６】図１に示す燃焼装置が備える燃料系統を示す図である。
【図７】図６に示す燃料系統が備えるインジェクター弁を示す断面図である。
【図８】図１に示すの燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図９】図１に示すの燃焼装置の動作を示すタイミングチャート図であり、同（ａ）は図１に示す燃焼装置が具備する送風機の動作を示す。また、同（ｂ）は、ダンパの動作を示す図、同（ｃ）はインジェクター弁の動作を示す図、同（ｄ）は燃料ポンプの動作を示す図、同（ｅ）は点火プラグの動作を示す図、同（ｆ）は火炎検知手段の動作を示す図、同（ｇ）は油サーミスタの動作を示す図である。
【図１０】従来技術の湯水加熱装置および燃焼装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１　給湯器（湯水加熱装置）
２　燃焼装置
３　燃焼室（燃焼部）
４　熱交換器
１０　空気室
１１　燃焼筒（燃焼部）
１６　燃料噴射ノズル
１８　火炎検知手段
１９　拡散防止部材
１９ａ　本体部（壁部）
１９ｃ　内フランジ部（滞留手段）
１９ｄ，１９ｅ　連通孔
５０　燃料往路
５１　燃料復路
６０　インジェクター弁
５５　燃料ポンプ
７１　弁制御手段
７２　駆動制御装置
【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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