JP3843875B2

JP3843875B2 - 燃焼装置

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Publication number: JP3843875B2
Application number: JP2002097425A
Authority: JP
Inventors: 良彦田中
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003294318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯留部内に貯留された熱媒体を循環する循環回路を備えた燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、暖房装置や給湯装置には図７に示すような貯湯式燃焼装置が広く採用されている。燃焼装置１０１は、大別して水や熱媒油、不凍液などの熱媒体が貯留される貯留部１０２と、燃料を燃焼して貯留部１０２内の熱媒体を加熱する加熱手段１０３とにより構成されている。
【０００３】
貯留部１０２の内部には、熱交換器１０５が内蔵されており、加熱手段１０３において発生した燃焼ガスが通過するガス通路１０６が設けられている。貯留部１０２内の熱媒体は、ガス通路１０６を通過する燃焼ガスと熱交換を行うことにより加熱される。また、熱交換器１０５内の湯水は、貯留部１０２内の熱媒体との熱交換により加熱される。熱交換器１０５には、カランや浴槽に接続された流水回路１０７（二次側出力）が接続されている。
【０００４】
一方、貯留部１０２には、内部の熱媒体が循環する循環回路１０８（一次側出力）が設けられている。循環回路１０８は、貯留部１０２から流出する循環往路１１０と、貯留部１０２に戻る循環復路１１１とを有し、床暖房やファンコンベクタなどの負荷端末（図示せず）に接続されている。また、燃焼装置１０１は、空だき等による燃焼装置１０１の故障を防止すべく、貯留部１０２には通電状態に基づいて貯留されている熱媒体の水位を検知する水位センサ１１２が取り付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の燃焼装置１０１には、水位センサ１１２が設けられており、貯留部１０２内の熱媒体の貯留量を常時検知している。そのため、水位センサ１１２には常に電力が供給されている。
【０００６】
水位センサ１１２に流れる電流は極めて微弱なものであるが、水位センサ１１２の水位検知部分は熱媒体中に浸漬されているため、水位センサ１１２の近傍において水位センサ１１２の表面において酸化や電気分解が起こる。通常、貯留部１０２内に貯留されている熱媒体は、湯水やエチレングリコール水溶液等であり、水位センサ１１２に流れる程度の微弱な電流では、水位センサ１１２の酸化や熱媒体中に溶け込んでいる不純物や金属イオン等の析出は起こらない。
【０００７】
水位センサ１１２に流れる電流は極微弱なものではあるが、従来の燃焼装置１０１のように常時水位センサ１１２に電流を流して水位を検知していると、水位センサ１１２の表面には次第に酸化膜や熱媒体中の不純物等が付着する。また、貯留部１０２内に貯留される熱媒体が不純物を多く含むものである場合は、特に水位センサ１１２の表面に酸化膜や不純物等が付着しやすい。そのため、従来の燃焼装置１０１は、積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合に、水位センサ１１２の表面に酸化膜や不純物が付着してしまい、水位を正確に検知できなくなってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで上記した問題を解決すべく、本発明は、積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合であっても、貯留部内の水位を正確に検知することができる燃焼装置の提供を目的とした。
【０００９】
【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、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【００１０】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段を具備しているため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短い。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段の表面に被膜や不純物がほとんど付着しない。
【００１１】
本発明の燃焼装置は、貯留部内の熱媒体を循環させる循環回路を備えたものであるため、循環回路の使用を開始すると貯留部内に貯留されている熱媒体の水位が変動する。また、前記循環回路が長距離である場合や、循環回路の回路構成が多岐にわたる場合は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位が安定するのにある程度の時間を要する。上記したように、本発明の燃焼装置は、検知制御手段を設けることにより循環回路の使用時の水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする構成を有する。そのため、本発明の燃焼装置においては、循環回路が使用されている状態であっても、貯留部内の熱媒体の水位が安定した状態で水位を精度良く検知することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用を開始した際には、即時あるいは所定時間後に水位の検知を開始する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【００１３】
本発明の燃焼装置は、通電制御手段を具備したものであるため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短い。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段の表面に被膜や不純物がほとんど付着しない。
【００１４】
本発明の燃焼装置は、貯留部内の熱媒体を循環させる循環回路を備えたものであるため、循環回路の使用を開始すると貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の変動する。しかし、本発明の燃焼装置は、循環回路の使用開始と共に検知制御手段によって貯留部内の水位の検知を開始する構成を有するため、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の変動を的確に検知することができる。即ち、上記した構成を有する本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を精度良く検知することができ、燃焼駆動を的確に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第１の水位検出タイミングにおける検出結果と、第２の水位検出タイミングにおける検出結果とに基づき貯留部内の水位を判別する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【００１６】
本発明の燃焼装置においては、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第１の水位検出タイミングおよび第２の水位検出タイミングにおける検出結果に基づき貯留部内の水位を判別する。そのため、循環回路の使用を開始した直後で貯留部内の水位が変動する場合においても、必要最小限の水位検知時間で貯留部内の水位を精度良く検知することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、検知制御手段が、通電制御手段によって一定期間の間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けるものであり、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短い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】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段への通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けたものである。また、本発明の燃焼装置は、水位検知手段に通電する通電期間が水位検知待機時間よりも短く、水位検知手段への電力供給の休止時間が長い。そのため、上記した構成によれば、水位検知手段への通電時間を大幅に短縮することができ、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着を最小限に抑制することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段とを具備し、さらに前記通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間とを設ける検知制御手段を有し、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置である。
【００２０】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段を具備している。そのため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短く、水位検知手段の表面における酸化や電気分解がほとんど起こらず、水位検知手段の表面に付着する被膜や不純物が極めて少ない。従って、上記した構成によれば、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段は安定した検知精度を発揮できる。
【００２１】
本発明の燃焼装置は、検知制御手段を設けることにより、水位検知手段により貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する通電期間を、水位検知手段による水位の検知を待機する水位検知待機時間よりも短くする構成としたものである。従って、本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の検知に要する通電期間が、従来の燃焼装置に比べて極めて短い。そのため、本発明の燃焼装置は、燃焼装置自身の積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合においても、従来のように水位検知手段への通電に伴う熱媒体の電気分解等に起因する水位検知手段の表面への不純物の付着や、水位検知手段の故障がほとんどおこらない。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設ける検知制御手段を有し、前記通電制御手段が制御する通電の断続間隔は、水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置である。
【００２３】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段による水位検知中における通電の断続間隔よりも長い水位検知待機時間を有するものであり、当該水位検知待機時間内は水位検出手段に全く電力が供給されない。そのため、本発明の燃焼装置は、水位検知手段への通電時間が極めて短く、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着がほとんど起こらない。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、検知制御手段が、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定するものであり、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００２５】
また、同様の課題を解決すべく提供される請求項８に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定する検知制御手段とを具備し、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする燃焼装置である。
【００２６】
上記した燃焼装置においては、検知制御手段による水位の確定を待たずに水位検知手段から発信された検知信号に基づいて燃焼部が駆動を開始する。即ち、本発明の燃焼装置は、貯留部内に熱媒体が貯留されていることが確認されると、水位の確定に先だって燃焼駆動を開始するものである。そのため、本発明の燃焼装置は、給湯要求があるなどして流水回路を使用する場合に、即座に燃焼部を駆動させることにより、所定温度の熱媒体や湯水を供給することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、貯留部には複数の循環回路が直接的あるいは間接的に接続されており、検知制御手段は、前記循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００２８】
本発明の燃焼装置は、循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することが可能な検知制御手段を具備している。そのため、本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水量を検出するのに必要な時間だけ推移検知手段に通電すれば良く、水位検知手段への通電に伴う熱媒体の電気分解等に起因する水位検知手段の表面への不純物の付着や、水位検知手段の故障を最小限に抑制することができる。
【００２９】
また、上記した燃焼装置は、循環回路に暖房端末を接続したものとすることも可能である。（請求項１０）
【００３０】
【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の内部構造を示す図である。また、図２は、図１に示す燃焼装置の流水回路図である。また、図３は、本発明の燃焼装置の動作を示すフローチャート図であり、図４は、図３に示す制御動作のタイミングチャート図である。
【００３１】
図１，図２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、図２に示すように本体部２と燃焼部３および消音器４により構成されている。また、本体部２は、大きく燃焼空間部５と貯留部６とに分かれている。燃焼部３と燃焼空間部５とは、貯留部６内に貯留される熱媒体を加熱する加熱手段７として機能する。本体部２は、全体形状が円筒形であり、２重構造となっていて内部に貯留部６が形成されている。より具体的には、本体部２は外筒８と内筒９とを有し、その内部に熱媒体を貯留できる構造を有する。また、特に本体部２の上半分には、上鏡板１０と下鏡板１１とによって囲まれた大容量の熱媒体室１２が形成されている。
【００３２】
熱媒体室１２には、複数の燃焼ガス通路１３が形成されている。燃焼ガス通路１３は、貯留部６の熱媒体室１２を軸方向に貫通する貫通孔である。また、燃焼部３は、灯油等の液体燃料の燃焼を行うバーナを備えており、燃料噴射ノズル１５が内蔵されている。また、燃焼部３は、送風機１６を具備しており、本体部２の下方に位置する燃焼空間部５に接続されている。燃焼空間部５は、燃焼部３の燃焼室として機能する。
【００３３】
一方、本体部２の上部には、消音器４が設けられている。消音器４は、外観が円筒状または直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図１，２において、消音器４のラビリンス構造は図示せず省略している。
【００３４】
燃焼部３の燃料噴射ノズル１５から噴射された燃料は、燃焼空間部５内において燃焼し、高温の燃焼ガスと火炎とを発生する。燃焼ガスは、熱媒体室１２内の燃焼ガス通路１３を流れ、消音器４を通過した後、外部に排出される。熱媒体室１２内の熱媒体は、燃焼ガス通路１３を流れる高温の燃焼ガスにより加熱され、昇温する。
【００３５】
貯留部６には、熱媒体として不凍液が貯留されている。また、貯留部６の内部には、コイル状の熱交換器１７，１８が内蔵されている。熱交換器１７には、第１流水回路２０が接続されており、熱交換器１８には、第２流水回路２１が接続されている。また、貯留部６には、貯留部６内で加熱された熱媒体が循環する負荷回路２２が接続されている。
【００３６】
第１流水回路２０は、カランなどに接続され外部に湯水を流出する、いわゆる給湯回路である。第１流水回路２０は、熱交換器１７に外部から水を給水する給水回路２３と、熱交換器１７において加熱された湯水が流れ出る高温湯回路２５と、給水回路２３から分岐された流水バイパス回路２６とを有し、要求に応じて外部に湯水を供給するものである。そして流水バイパス回路２６を流れる冷水のバイパス水量と高温湯回路２５に流れる高温の湯水の量とをバイパス水量調節弁２７によって調節し、これらの湯水を混合して湯水の温度を調節する。また高温湯回路２５と流水バイパス回路２６との混合部分の下流側には、給湯回路２９が接続されている。給湯回路２９には、水量調節弁２８と出湯温度センサ３０が設けられており、出湯温度センサ３０によって検知された温度が前記したバイパス水量調節弁２７等にフィードバックされると共に、水量調節弁２８によって総水量が調節される。給水回路２３には、水量センサ３１と、水温センサ３２が設けられ、高温湯の温度が８０℃程度となる様に燃焼部３の発熱量が調節される。また、給水回路２３には、給湯用膨張タンク３３が設けられている。給湯膨張タンク３３は、密閉型の膨張タンクであり、給湯を停止するなどした際の湯水の圧力変動を吸収するものである。
【００３７】
給湯回路２９には、後述するバイパス水路３７に繋がる注湯パイパス回路４７が設けられている。注湯バイパス回路４７は、浴槽（図示せず）に湯を落とし込むための回路であり、中途に注湯電磁弁４８と、注湯水量センサ５０と、逆止弁５１，５２が設けられている。注湯水量センサ５０は、注湯バイパス回路４７を流れる水量を検知するものであり、この検知信号に基づき注湯電磁弁４８を開閉することにより、浴槽内に貯留される湯水の量が調整される。また、逆止弁５１，５２は、浴槽側からの湯水の逆流を防止するものである。
【００３８】
第２流水回路２１は、いわゆる追い焚き回路であり、熱交換器１８側から浴槽（図示せず）へ湯水を送る往き側流路３５と、浴槽から熱交換器１８側に湯水を戻す戻り側流路３６とを有し、往き側流路３５と戻り側流路３６との間には、両者をバイパスするバイパス水路３７が設けられている。また、往き側流路３５には、当該往き側流路３５内に溜まった湯水を必要に応じて排出するための水抜回路３８が設けられている。
【００３９】
そして戻り側流路３６には、水位センサ４０と、循環ポンプ４１、水流スイッチ４３および湯温センサ４５が設けられている。また、戻り側流路３６とバイパス水路３７との分岐部には三方弁４６が設けられており、必要に応じて三方弁４６が開閉される。即ち、浴槽内に湯水を張る場合には、三方弁４６はバイパス水路３７と循環ポンプ４１とを連通し、熱交換器１８を閉止する。また、浴槽内の湯水を追い焚きする場合は、三方弁４６は熱交換器１８と循環ポンプ４１とを連通し、バイパス水路３７を閉止する。
【００４０】
循環回路２２は、貯留部６から暖房端末５５に熱媒体を流出する循環往路５６と、暖房端末５５から貯留部６に熱媒体を戻す循環復路５７とにより構成された密閉回路である。循環往路５６の中途には、循環回路２２内を流れる熱媒体を圧送するための循環ポンプ５８が設けられている。循環ポンプ５８は吸い込み側が貯留部６側に接続され、循環ポンプ５８の吐出側は暖房端末５５側に接続されている。
【００４１】
循環回路２２には、循環往路５６の中途で循環ポンプ５８より下流側と、貯留部６とをバイパスするポンプ保護バイパス回路６０が設けられている。ポンプ保護バイパス回路６０は、循環回路２２を構成する他の配管に比べて開口面積が小さく、流路抵抗が高い。ポンプ保護バイパス回路６０は、暖房端末５５が駆動停止した際に循環ポンプ５８による圧力をリークするためのものである。即ち、ポンプ保護バイパス回路６０は、暖房端末５５が停止中に循環ポンプ５８により圧送される熱媒体を貯留部６に戻す回路であり、循環ポンプ５８のモータの焼き付きを防止する保護手段として機能する。また、循環復路５７の中途には、循環用膨張タンク６１が設けられている。循環用膨張タンク６１は、循環回路２２内を流れる熱媒体の温度変化による膨張・収縮を吸収し、循環回路２２内を所定の圧力に保つためのものである。
【００４２】
貯留部６には、貯留部６内の熱媒体の温度を測定するための温度センサ６２が設けられている。温度センサ６２はサーミスタである。本実施形態において、温度センサ６２は貯留部６内のいかなる場所に設けられてもよいが、安定した検知精度を得るため貯留部６の上方側に取り付けられることが望ましい。温度センサ６２の検知温度に基づいて燃焼部３が駆動し、貯留部６内の熱媒体は沸騰しない程度の温度に維持されている。さらに具体的には、貯留部６内の熱媒体は、８０℃以上に維持されている。より好ましくは、貯留部６内の熱媒体は、９０℃以上の高温に維持されている。
【００４３】
貯留部６には、内部に貯留された熱媒体の水位を検出するための水位センサ６３が設けられている。水位センサ６３は、通電状態に基づき貯留部６内に貯留されている熱媒体の水位を検知するものである。水位センサ６３は、後述する駆動制御装置７０に接続されており、駆動制御装置７０の制御信号に基づき水位センサ６３への通電が制御されている。また、貯留部６の上方側には、貯留部６および負荷回路２２内に混入した空気を排出するためのエアベント６５が接続されている。
【００４４】
本実施形態の燃焼装置１は、ＣＰＵを中心とした駆動制御装置７０により制御される。駆動制御装置７０のＣＰＵには、前記した配管回路の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。本実施形態の燃焼装置１の駆動制御においては、特に図２に破線で示した信号線が重要である。
【００４５】
駆動制御装置７０のＣＰＵには、貯湯式燃焼装置の駆動制御を行う公知の制御プログラムに加えて、水位検知制御プログラムが入力されている。水位検知制御プログラムは、水位センサ６３に断続的に通電を行う通電プログラム（通電制御手段）と、第１流水回路２０、第２流水回路２１および負荷回路２２の使用状況に応じて水位センサ６３の駆動を制御する検知制御プログラム（検知制御手段）とにより構成されている。また、駆動制御手段７０は、６００秒間の計時を行う計時タイマ（図示せず）を具備している。
【００４６】
次に本実施形態の燃焼装置１の動作について図３、図４を参照しながら説明する。
図３は、燃焼装置１の動作を示すフローチャート図である。また、図４は、図３に示す制御動作のタイミングチャート図である。ステップ１において、駆動制御装置７０は、ＣＰＵに入力されている通電プログラムに従い、水位センサ６３に２秒間（単位通電時間Ｔ₁）の内の０．２秒間（通電時間ｔ₁）だけ通電し、ステップ２において水位センサ６３が水位を検知するか否か、即ち貯留部６内の熱媒体が所定の水位に達しているか否かを検知する。ステップ２において水位センサ６３が貯留部６内の熱媒体の水位を検知しない場合、制御フローはステップ２’へと移行する。また逆に、ステップ２において、水位センサ６３が貯留部６内に貯留されている熱媒体の水位を検知した場合、制御フローはステップ３へと移行する。
【００４７】
ステップ２’において、水位センサ６３による水位の非検知状態が１６秒以上継続しているか否かが判定される。水位センサ６３が１６秒以上、貯留部６内の水位を検知していない場合は、貯留部６内に十分量の熱媒体が貯留されていないものと判断され、制御フローはステップ３’へと進行する。駆動制御装置７０は、ステップ３’において循環ポンプ５８を停止し、必要に応じてエラー信号を発信するなどして一連の制御フローを終了する。
【００４８】
一方、ステップ２’において水位センサ６３が水位を検知していない時間が１６秒に満たない場合、駆動制御装置７０は、制御フローをステップ１へと戻し、水位センサ６３に通電する。即ち、駆動制御装置７０は、水位センサ６３が水位を検知するまで１６秒間待機する。
【００４９】
一方、ステップ２において水位センサ６３が貯留部６内の水位を検知した場合、駆動制御装置７０は、貯留部６内に所定量以上の熱媒体が貯留されているものとみなし、ステップ３において循環ポンプ５８の駆動を開始する。
【００５０】
循環ポンプ５８が駆動を開始すると、駆動制御装置７０は、ステップ４において水位センサ６３による水位検出が３ターン目に達しているか否かを判定する。即ち、ステップ４において駆動制御装置７０は、水位センサ６３による水位検知を３回行ったか否かを判断する。ステップ４において、水位センサ６３による水位検出が３ターンに満たない場合は、制御フローをステップ１へと戻し、一連の水位検知フローを継続する。一方、ステップ４において、水位センサ６３による水位検出が３回行われたと判断された場合、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７０は、上記したステップ１からステップ４に至る制御フロー（以下、水位検知フローと称す）において、水位センサ６３により検知された検知信号に基づき、熱媒体の水位を確定し、水位検知確定信号を発信する。
【００５１】
続いて駆動制御装置７０は、ステップ６において、暖房端末５５の運転スイッチ（図示せず）がＯＮであるかを確認する。ここで、暖房端末５５のスイッチがＯＦＦである場合は、制御フローを後述するステップ８へと進める。一方、ステップ６において暖房端末５５の運転スイッチがＯＮである場合には、制御フローはステップ７へと移行し、暖房端末５５の運転スイッチがＯＮとなってから２０秒経過しているかを判定する。即ち、駆動制御装置７０は、暖房端末５５の運転スイッチがＯＮとなってから水位センサ６３による水位検出が少なくとも２０秒間行われたかをステップ７で確認する。ステップ７において、暖房端末５５の運転スイッチがＯＮとなってから２０秒に満たない場合は、制御フローをステップ１に戻す。
【００５２】
一方、ステップ７において暖房端末５５の運転スイッチがＯＮとなってから２０秒以上にわたる水位検知時間Ｔ（通電期間）が経過したと判定された場合や、ステップ６において暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦであると判断された場合には、ステップ８において駆動制御手段７０が、計時タイマを作動させて６００秒間にわたる水位検知待機時間Ｗの計時を開始する。その後、駆動制御手段７０は、制御フローをステップ９へと移行する。
【００５３】
ステップ９において暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦからＯＮとなった場合、制御フローはステップ１へと戻り、貯留部６内の水位を水位センサ６３によって検知する。一方、ステップ８以前に暖房端末５５の運転スイッチがＯＮとなっていた場合や、ステップ８以前から引き続いて暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦである場合は、制御フローがステップ１０へと移行し、駆動制御手段７０による計時が６００秒に達したか否かが判定される。駆動制御手段７０による計時が６００秒に達していない場合、即ち水位検知待機時間Ｗが残っている場合は制御フローがステップ９へと戻る。即ち、ステップ８において開始された駆動制御手段７０による計時が６００秒に達するまで、制御フローはステップ９とステップ１０とを繰り返す。
【００５４】
ステップ１０において駆動制御手段７０による計時が６００秒に達し、水位検知待機時間Ｗが完了したことが確認されると、駆動制御手段７０は制御フローをステップ１１へ進め、計時タイマをリセットした後、制御フローをステップ１へと戻す。
【００５５】
本実施形態の燃焼装置１は、図４に示すように水位センサ６３を作動させる水位検知時間Ｔが、水位センサ６３を待機状態にしておく水位検知待機時間Ｗに比べて極めて短い。さらに具体的には、暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦである場合、上記したステップ１からステップ５に至る制御フローを繰り返すことにより６秒間水位センサ６３を作動させるのに対して、ステップ８からステップ１０を設けることにより水位検知待機時間Ｗを６００秒間に設定している。（図４（ａ）参照）また、暖房端末５５を使用する場合であっても、上記したステップ１からステップ７に相当する制御フローを繰り返すことにより２０秒間水位センサ６３を作動させるのに対して、水位検知待機時間Ｗは６００秒間設けられている。（図４（ｂ）参照）即ち、本実施形態の燃焼装置１は、水位検知時間Ｔの少なくとも３０倍の時間に相当する水位検知待機時間Ｗを設けており、一連の水位検知に要するフローの大部分を水位検知待機時間Ｗが占めている。なお、水位検知待機時間Ｗおよび水位検知時間Ｔは、いかなる期間に設定されても良いが、水位センサ６３の表面への酸化膜等の付着を防止するためには、燃焼装置１の駆動に支障を来さない限り、水位検知待機時間Ｗを長時間に設定することが望ましい。
【００５６】
また、水位検知時間Ｔ内において、単位通電時間Ｔ₁に占める水位センサ６３に通電される通電時間ｔ₁は、水位センサ６３に通電を行わない断続間隔ｗ₁よりも遙かに短い。さらに詳細には、単位通電時間Ｔ₁が２秒であるのに対して、通電時間ｔ₁は僅かに０．２秒であり、断続間隔ｗ₁の１／９に過ぎない。また、水位検知待機時間Ｗは、断続間隔ｗ₁よりも遙かに長い。さらに詳細には、燃焼装置１において水位検知待機時間Ｗが６００秒であるのに対して、断続間隔ｗ₁は１．８秒に過ぎない。換言すれば、水位検知待機時間Ｗは、断続間隔ｗ₁の３００倍以上の時間である。なお、水位検知待機時間Ｗは、断続間隔ｗ₁よりも長時間であればいかなる期間に設定されても良いが、水位センサ６３の表面への皮膜や不純物の付着を防止するためには、水位検知待機時間Ｗをなるべく長く設定しておくことが好ましい。
【００５７】
上記したように、燃焼装置１において水位センサ６３に通電される通電時間ｔ₁は、断続間隔ｗ₁、単位通電時間Ｔ₁、水位検知時間Ｔおよび水位検知待機時間Ｗのいずれと比較しても極めて短い。即ち、燃焼装置１において一連の水位検知に要するフローの大部分を水位検知待機時間Ｗが占めており、通電時間ｔ₁が極めて短い。そのため、本実施形態の燃焼装置１は、燃焼装置１自身の積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合においても、従来のように通電に伴う酸化や電気分解等に起因する水位センサ６３の表面への不純物の付着や、水位センサの故障がほとんどおこらない。
【００５８】
また、本実施形態の燃焼装置１においては、図４に示すように暖房端末５５の運転スイッチがＯＮである場合、即ち負荷回路２２が使用状態にある場合の水位検知時間Ｔが、暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦである場合の水位検知時間Ｔよりも長い。さらに具体的には、燃焼装置１において暖房端末５５の運転スイッチがＯＮである場合の水位検知時間Ｔが６秒であるのに対して（図４（ａ）参照）、暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦである場合の水位検知時間Ｔは２０秒（図４（ｂ）参照）としている。即ち、暖房端末５５の使用時の水位検知時間Ｔは、暖房端末５５を使用していない場合における水位検知時間Ｔの３倍以上である。
【００５９】
暖房端末５５の使用開始時には、循環ポンプ５８の駆動に伴い貯留部６内に貯留されている熱媒体の水位が変動する。そのため、暖房端末５５の使用開始直後は、水位センサ６３による水位の検知精度が悪い。しかし、燃焼装置１においては、暖房端末５５の運転スイッチがＯＮである場合の水位検知時間Ｔは、暖房端末５５の運転スイッチがＯＦＦである場合よりも長いため、貯留部６内の水位が安定した状態において熱媒体の水位を検知できる。そのため、燃焼装置１は、負荷回路２２を使用する場合でも貯留部６内の熱媒体の水位を精度良く検知することができる。
【００６０】
上記実施形態の燃焼装置１は、ステップ７において暖房端末５５のスイッチがＯＮとなってから２０秒経過したか否かを判定している。これは、負荷回路２２の使用開始直後は、貯留部６内の水位が安定しないため、水位が安定した状態での検知結果を得るために設けられた制御フローである。しかし、貯留部６内の水位が安定するまでの時間は、貯留部６に接続されている負荷回路２２の系統数や、負荷回路２０に接続された暖房端末５５の構成等により変動するものであり、一義的には決定できない。従って、上記実施形態に示す制御フローにおいては、貯留部６内の水位を安定した状態で計測すべく、水位検知時間Ｔを必要以上に長く設定せねばならない。
【００６１】
そこで、上記した問題を解決すべく、燃焼装置１を図５に示すような制御フローで動作させることも可能である。図５に示す制御フローは、図３に示す制御フローとほぼ同様の構成を有するため、共通する部分については詳細の説明を省略する。図５に示す制御フローは、図３に示す制御フローとステップ７に示す制御フローが異なる。
【００６２】
図５に示す制御フローにおいて、ステップ７は暖房端末５５がＯＮ状態である場合に関するフローである。図３に示す制御フローと同様にして制御フローがステップ７まで進むと、駆動制御装置７０は、ステップ１からステップ５までの一連の制御フロー（以下水位検知フローと称す）において、当該水位検知フローの１ターン目（第１の水位検出タイミング）において水位センサ６３が検知した水位Ｈ₁と、水位検知フローの３ターン目（第２の水位検出タイミング）において検知された水位Ｈ₂とを比較する。その結果、水位Ｈ₁と水位Ｈ₂との差異（水位変動｜Ｈ₁−Ｈ₂｜）が所定の誤差範囲Ｘ内である場合、、駆動制御装置７０は貯留部６内の水位がＨ₂であると判断し、制御フローをステップ８へと進める。なお、図５に示す制御フローにおいて、ステップ８以降の制御フローは、図３に示す制御フローのステップ８と同様であるため、詳細の説明については省略する。また、水位変動｜Ｈ₁−Ｈ₂｜が誤差範囲Ｘ内でない場合、駆動制御装置７０は、貯留部６内の水位が変動状態にあるものと見なし、制御フローをステップ１へと戻す。
【００６３】
上記したように、図５に示す制御フローは、ステップ７において暖房端末５５がＯＮ状態となった際に、貯留部６内の水位変動｜Ｈ₁−Ｈ₂｜を検知し、これが誤差範囲Ｘ内である場合の検出値を熱媒体の水位として検知するものである。そのため、図５に示す制御フローにより燃焼装置１の駆動制御を行えば、負荷回路２２の使用に伴い貯留部６内の水位が変動する恐れがある場合でも、水位検知時間Ｔを必要最小限にすることができ、貯留部６内の水位を素早く正確に検出することができる。従って、図５に示す制御フローによれば、水位センサ６３への通電時間が必要最小限で済み、水位センサ６３の表面への酸化膜や不純物の付着を防止することができる。
【００６４】
図３あるいは図５に示す制御フローに則り燃焼装置１の駆動制御を行う場合は、水位検知確定信号が発信され、貯留部６に所定量の熱媒体が貯留されているのが確認されてから一連の燃焼駆動が開始される。そのため、図３および図５に示す制御フローに従い、駆動制御を行えば、燃焼装置１の空焚きを確実に防止することができる。しかし、上記した制御フローに則って駆動制御を行う場合には、少なくとも水位検知時間Ｔに相当する時間だけ燃焼駆動の開始が遅れる。そのため、図３および図５に示す制御フローにより駆動制御を行うと、少なくとも水位検知時間Ｔに相当する時間は、貯留部６内の熱媒体や、熱交換器１７，１８内の湯水は加熱されない。
【００６５】
熱交換器１７，１８に接続されている第１流水回路２０や第２流水回路２１は、通常給湯用のように燃焼要求に対して瞬時に湯水を加熱すべき用途に用いられることが多い。そのため図３，５に示す制御フローにより燃焼装置１を駆動させると、給湯開始直後には低温の湯水が排出され、使用感を損ねる恐れがある。
【００６６】
そこで、上記した問題を解決すべく、給湯要求がある場合には、図６に示す給湯用割込制御フローを図３あるいは図５に示す制御フローに割り込ませ、燃焼装置１の駆動制御を行っても良い。
【００６７】
図６に示す制御フローは、燃焼装置１に給湯要求が合った場合に限り、図３および図５に示す制御フローのステップ１からステップ４に置換されるものである。図６に示す制御フローにおいて、ステップ１は、燃焼装置１に対する給湯要求を待つ制御フローである。ステップ１において、燃焼装置１に対する給湯要求があると、制御フローはステップ２へと進み、水位センサ６３に単位通電時間Ｔ₁である２秒間の内の０．２秒間だけ通電し、ステップ３において水位センサ６３が水位を検知しているか否かを判断する。ステップ３において水位センサ６３が検知信号を発信している場合、制御フローはステップ４へと移行する。また、ステップ３において水位センサ６３が検知信号を発信しない場合、即ち貯留部６内に所定量の熱媒体が貯留されていないと判断された場合、制御フローはステップ３’へと移行する。
【００６８】
駆動制御装置７０は、ステップ３’において水位センサ６３による水位の非検知状態が１６秒以上続いているか否かを判定する。ここで、水位センサ６３の非検知状態が１６秒に満たない場合、駆動制御装置７０は、制御フローをステップ１へと戻す。一方、ステップ３’において、水位センサ６３の非検知状態が１６秒以上であると判断された場合、制御フローはステップ４’へと移行する。ステップ４’において、燃焼部３が駆動している場合は当該燃焼部３の駆動を停止し、必要に応じてエラー信号を発信するなどして一連の制御フローを完了する。
【００６９】
一方、ステップ３において水位センサ６３が貯留部６内の水位を検知した場合、ステップ４において循環ポンプ５８が停止していれば当該循環ポンプ５８の駆動を開始させ、貯留部６内の熱媒体を循環させる。続いて、駆動制御装置７０は、ステップ５において燃焼部３の駆動を開始させ、貯留部６内の熱媒体および熱交換器１７，１８内を流れる湯水の加熱を開始する。
【００７０】
制御駆動装置７０は、ステップ６において水位センサ６３による水位検出が３ターン目に達しているか否かを判断する。ここで、水位センサ６３による水位の検出が３回未満であると判断された場合は、制御フローをステップ１へと戻し、図６に示す一連の給湯用制御割込フローを継続する。一方、ステップ６において水位センサ６３による水位の検出が３回行われたと判断されると、図６に示す給湯用制御割込フローを完了させる。図６に示す制御フローが完了すると、駆動制御装置７０は、制御フローを図３あるいは図５に示す制御フローのステップ５へと戻し、当該ステップ５以降の制御フローに従い燃焼装置１の駆動を制御する。
【００７１】
上記したように、図６に示す給湯用制御割込フローは、燃焼装置１に給湯要求が発生した場合に図３あるいは図５に示す制御フローに割り込むものである。図６に示す制御フローは、水位センサ６３の検知信号に基づき貯留部６内の水位が確定される以前であっても、水位センサ６３が検知信号を発信していれば燃焼部３における燃焼駆動を開始するものである。そのため、図６に示す給湯用制御割込フローを駆動制御装置７０のＣＰＵに入力しておくなどして、給湯要求があれば図３あるいは図５に示す制御フローに割り込ませる構成としておけば、貯留部６内の水位の確定を待たずに、貯留部６内の熱媒体および熱交換器１７，１８内を流れる湯水を加熱することができる。そのため、給湯要求に応じて図３，５に示す制御フローに図６に示す制御フローを割り込ませ燃焼装置１を駆動させることにより、給湯開始直後であっても所定温度の湯水を排出することができる。
【００７２】
上記した燃焼装置１は、貯留部６に接続された負荷回路２０が１系統であったが、貯留部６に複数の負荷回路２０や暖房端末５５が接続された構成や、負荷回路２０が多岐にわたって分岐された構成とすることも可能である。なお、貯留部６に複数の負荷回路２０や暖房端末５５が接続されている場合は、その負荷回路２０の系統数および暖房端末５５の数量に応じて水位検知時間を変動させることが好ましい。また、貯留部６に複数の負荷回路２０や暖房端末５５が接続されている場合、稼働している負荷回路２０および暖房端末５５の数量を検知する何らかの検知手段を設けることにより、より短時間で貯留部６内に貯留されている熱媒体の水位を検知することができる。
【００７３】
また、上記した燃焼装置１は、貯留部６３に水位センサ６３を１つだけ設けた構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の水位センサを設ける構成とすることも可能である。かかる構成によれば、貯留部６内の熱媒体の水位の検知精度をより一層向上することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段の表面近傍において酸化や電気分解等がほとんど起こらないため、水位検知手段に酸化被膜や不純物がほとんど付着しない。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり燃焼装置を使用した場合であっても、水位検知手段は安定した検知精度を発揮できる。
【００７５】
そして、請求項１に記載の発明によれば、循環回路が使用されている状態であっても、貯留部内の熱媒体の水位を精度良く検知することができる。
【００７６】
また、請求項２に記載の発明によれば、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を精度良く検知することができ、燃焼駆動を的確に行うことができる。
【００７７】
請求項３に記載の発明によれば、循環回路の使用を開始した直後で貯留部内の水位が変動する場合においても、必要最小限の水位検知時間Ｔで貯留部内の水位を精度よく検知することができる。
【００７８】
請求項４および請求項５に記載の燃焼装置は、水位検知時間が水位検知待機時間に比べて短いため、通電に伴う水位検知手段の表面には酸化被膜や不純物がほとんど析出しない。
【００７９】
請求項６に記載の燃焼装置は、水位検知手段への通電時間が極めて短いため、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着がほとんど起こらない
【００８０】
請求項７および請求項８に記載の燃焼装置によれば、水位の確定に先だって燃焼駆動を開始することにより、即座に所定温度の熱媒体や湯水を供給することができる。
【００８１】
請求項９に記載の発明によれば、循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することができ、通電に伴う水位検知手段の表面への被膜や不純物の付着を防止できる。
【００８２】
請求項１０に記載の構成は、本発明を適用するのに最も適したものであり、発明の実施を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である燃焼装置の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す燃焼装置の側面図である。
【図２】図１に示す燃焼装置の流水回路図である。
【図３】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４】図３に示す制御動作のタイミングチャート図である。
【図５】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】従来の燃焼装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１燃焼装置
６貯留部
７加熱手段
２２負荷回路（循環回路）
５５暖房端末
６３水位センサ（水位検知手段）
７０駆動制御装置

Claims

熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用を開始した際には、即時あるいは所定時間後に水位の検知を開始する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第１の水位検出タイミングにおける検出結果と、第２の水位検出タイミングにおける検出結果とに基づき貯留部内の水位を判別する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
検知制御手段は、通電制御手段によって一定期間の間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けるものであり、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短い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。
熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段とを具備し、さらに前記通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間とを設ける検知制御手段を有し、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置。
熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設ける検知制御手段を有し、前記通電制御手段が制御する通電の断続間隔は、水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置。
検知制御手段は、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定するものであり、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼装置。
熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定する検知制御手段とを具備し、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする燃焼装置。
貯留部には複数の循環回路が直接的あるいは間接的に接続されており、検知制御手段は、前記循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼装置。
循環回路には暖房端末が接続されてい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。