JP3940913B2 - 燃焼装置、並びに、湯水加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼装置に係り、更に詳しくは、給湯器や暖房機などに用いられる液体燃料を用いた燃焼装置に関する。また、同時に提案される発明は、この燃焼装置を用いた湯水加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯装置等の湯水加熱装置には、ランニングコストの低廉な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１４は、従来の燃焼装置１００の内部構造を示す正面図である。燃焼装置１００は、燃焼ケース１０１の内部に燃焼筒１０２を内蔵しており、燃焼ケース１０１の下方には熱交換器（不図示）が接続される。
【０００３】
燃焼筒１０２は径の異なる筒体を積み重ねた形状であり、ノズル収納筒１１３及び一次空気導入筒１１４に接続された小径の第１燃焼筒１０３と、当該第１燃焼筒１０３に連続する第２燃焼筒１０４と、当該第２燃焼筒１０４に連続する燃焼空間部１０５で構成され、これら、第１燃焼筒１０３、第２燃焼筒１０４及び燃焼空間部１０５の軸心は略一致している。
【０００４】
第１燃焼筒１０３の外周壁には内部に空気を導入する複数の空気導入口１０３ａが設けられ、第２燃焼筒１０４は、第１燃焼筒１０３よりも大径で、その外周壁にも、内部に空気を導入する複数の空気導入口１０４ａが設けられている。また、燃焼空間部１０５は第２燃焼筒１０４よりも更に大径で、その外周壁にも、複数の空気導入口１０５ａが設けられている。
【０００５】
燃焼ケース１０１の内部は、燃焼筒１０２の第１燃焼筒１０３と第２燃焼筒１０４の境界部分で仕切板１０６によって仕切られ、上流側の第１空気室１０７と下流側の第２空気室１０８が形成されている。
空気量調節部１１０は、回転軸１１０ｂに流量調節羽根１１０ａを取り付けた構造であり、ステップモータ（不図示）を用いて回転軸１１０ｂの回転角度を制御することにより、仕切板１０６に設けた連通部１１２を介して流動させる空気量を制御するものである。
【０００６】
この燃焼装置１００は、ノズル収納筒１１３に点火プラグ１１６が内蔵されており、噴射ノズル１１５から噴射された液体燃料に点火プラグ１１６によって点火する。そして、送風機１１７から供給される空気を一次空気導入筒１１４の空気導入口１１４ａ及び燃焼筒１０２の空気導入口１０３ａ，１０４ａから内部に導入しつつ、導入された空気を燃料噴射ノズル１１５から燃焼筒１０２の内部へ噴霧される液体燃料と混合して燃焼を行わせている。
【０００７】
燃焼量の低いときは、流量調節羽根１１０ａを閉じると共に、送風機１１７の回転数を低下させて第１空気室１０７へ少量の空気供給を行いつつ、概ね第１燃焼筒１０３で火炎を形成する。
また、燃焼量の増加に伴って、送風機１１７の回転数を上昇させて第１空気室１０７への供給空気量を増加させると共に、流量調節羽根１１０ａを開いて第１空気室１０７から第２空気室１０８へ供給する空気量を増加させて、第１及び第２燃焼筒１０３，１０４の双方で火炎を発生させて燃焼を行わせており、火炎の形成状態に応じた燃焼を可能にしている。
【０００８】
ところで、空気量調節部１１０を構成する回転軸１１０ｂや流量調節羽根１１０ａは、耐熱性や耐腐食性に優れたステンレスなどの素材を用いて製することが多い。ところが、燃焼に伴う高温多湿の環境下では、ステンレスなどの素材であっても錆が発生し易く、また、空気量調節部１１０は空気の流動が激しく塵埃が滞留し易い。このため、回転軸１１０ｂや流量調節羽根１１０ａなどの可動部分に錆が生じたり埃が滞留してスムーズな回転が阻害されたり、回転不能に陥ることがある。
【０００９】
そこで、空気量調節部１１０の回転軸１１０ｂの回転位置に応じて検知信号を出力させる回転位置検知センサを設けた構成が採用されている。
例えば、図１５の様に、回転軸１１０ｂに接続されるステップモータ１２０の駆動軸１２０ａにカム１２１を固定すると共に、ステップモータ１２０の本体にマイクロスイッチ１２２，１２３を固定して形成した回転位置検知センサ１２４を設けている。
【００１０】
この構成によれば、図１５（ａ）の様に、ステップモータ１２０の駆動軸１２０ａが反時計方向へ回動し切った状態では、流量調節羽根１１０ａが閉じて連通部１１２の流動空気量が最小又は遮断され、マイクロスイッチ１２２の検知部１２２ａがカム１２１の突出部１２１ａで押し込まれて常開接点１２２ｂ，１２２ｂ間が閉成して検知信号が出力される。
【００１１】
また、図１４（ｂ）の様に、ステップモータ１２０の駆動軸１２０ａが時計方向へ回動し切った状態では、流量調節羽根１１０ａが開いて連通部１１２の流動空気量が最大となり、マイクロスイッチ１２３の検知部１２３ａがカム１２１の突出部１２１ａで押し込まれて常開接点１２３ｂ，１２３ｂ間が閉成して検知信号が出力される。
【００１２】
このように、回転位置検知センサ１２４によって空気量調節部１１０の空気供給量の最大時及び最小時を検知することにより、ステップモータ１２０へ制御信号を送出しているにも拘わらず、回転軸１１０ｂや流量調節羽根１１０ａの回動が錆や埃で阻害されてステップモータ１２０が回動しない状態を直ちに検知可能な構成とされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１４，図１５に示した従来の燃焼装置１００では、空気量調節部１１０の動作異常を検出するためにマイクロスイッチやカムで構成される回転位置検知センサ１２４を設けなければならず、構造が複雑で、製造に手間が掛かる上にコストが増大するため改善が望まれていた。また、図１５に示した回転位置検知センサ１２４では、流量調節羽根１１０ａの破損や回転軸１１０ｂの破損などに伴う空気量調節部１１０の動作異常を検知することができず、不満を残していた。
本発明は、このような事情に鑑みて提案されるもので、省コスト化を図りつつ空気量調節部の異常を的確に判別可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、バーナケースの内部に燃焼筒を配し、送風機から当該バーナケースと燃焼筒との間に形成される空気室に供給される空気を燃焼筒の外壁に設けた空気導入口を介して燃焼筒の内部に導入し、導入された空気を燃料噴霧手段から燃焼筒の内部に噴霧される液体燃料と混合して燃焼させる燃焼装置であって、前記空気室は、連通部を有する仕切板によって燃焼筒の上流側に位置する第１空気室と下流側に位置する第２空気室とに仕切られ、前記送風機から第１空気室へ流動する空気量を調節する第１の空気量調節部と、前記連通部を介して第１空気室から第２空気室へ流動する空気量を調節する第２の空気量調節部と、前記送風機の駆動状態を検知する駆動状態検知手段と、前記第１及び第２の空気量調節部へ制御信号を送出する制御回路部とを備えており、共通の回転軸が配され、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされており、前記送風機を所定の駆動状態で駆動しつつ、開口面積が異なる状態となる制御信号を空気量調節部へ順次送出して各制御信号に対応した送風機の駆動状態を検知し、検知された当該駆動状態の間に所定の変動異常があるときは、前記第１の空気量調節部又は第２の空気量調節部の少なくともいずれか一方の異常と判別して異常対応処理に移行する動作確認処理を行う構成とされている。
【００１５】
ここに、本発明で言う送風機を所定の駆動状態で駆動する構成としては、例えば、送風機を一定電圧で駆動する構成、送風機を一定電流で駆動する構成、あるいは、送風機を一定の回転数で駆動する構成を含むものである。
送風機を所定の駆動状態で駆動中に、送風機から燃焼部へ至る空気流路の開口面積を変動させると、送風機に加わる機械的な負荷が変動する。このため、送風機の駆動状態が追随して変動する。
【００１６】
例えば、送風機を一定電圧で駆動中に機械的な負荷が変動すると、送風機の回転数や供給電流が変動する。また、送風機を一定電流で駆動中に機械的な負荷が変動すると、送風機の回転数や供給電圧が変動する。また、送風機を一定回転数で駆動中に機械的な負荷が変動すると、送風機への供給電力が変動する。
ここで、送風機として、遠心力を利用して空気を圧送するターボブロワを用いる場合は、ターボブロワを一定電圧で駆動中に空気流路の開口面積を減少させると、負荷が低下してターボブロワの回転数は上昇すると共に供給電流は減少し、逆に、空気流路の開口面積を増加させると負荷が増加してターボブロワの回転数は下降すると共に供給電流は増大する。
【００１７】
本発明は、この原理、則ち、送風機を所定の駆動状態で駆動しつつ機械的な負荷を変動させると、負荷変動前と負荷変動後とで送風機の駆動状態が変動することを利用して空気量調節部の異常を判別するものである。
本発明では、第１の空気量調節部を正常に動作させて、開口面積が異なる状態となるときの送風機の負荷変動前と負荷変動後の駆動状態の変動を参照し、予め、所定の変動異常の範囲を求めておく。
【００１８】
そして、開口面積が異なる状態となる制御信号を第１の空気量調節部へ順次送出し、各制御信号に対する送風機の駆動状態の変動が所定の変動異常の範囲から外れる場合は、第１の空気量調節部は正常に作動していると判別する。
逆に、各制御信号に対する送風機の駆動状態の変動が所定の変動異常の範囲に相当する場合は、第１の空気量調節部へ制御信号を送出しているにも拘わらず送風機の負荷が正常に変動していない状態、則ち、空気流路の開口面積の変動異常状態が生じており、第１の空気量調節部の異常状態と判別することができる。
【００１９】
本発明によれば、第１の空気量調節部と第２の空気量調節部とは共通の回転軸で同時に駆動される。従って、制御信号は、第１及び第２の空気量調節部に共通の回転軸を駆動する駆動源（ステッピングモータ）へ送出される。
本発明によれば、第１及び第２の空気量調節部の回転軸は共通であり、各空気量調節部は同時に駆動される。従って、回転軸の回動不良は勿論、第１の空気量調節部又は第２の空気量調節部のいずれの流量調節羽根の回動に支障が生じた場合でも回転軸は回動しない。これにより、前記した発明の原理に基づいて、第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部の双方の異常を的確に判別することが可能となる。
また、本発明によれば、第１の空気量調節部に生ずる虞のある要因、則ち、流量調節羽根の破損や回転軸の破損、或いは、回転軸の駆動源の故障などの全ての要因について異常を的確に判別することができ、装置の信頼性が向上する。
【００２０】
本発明によれば、燃焼制御に必要な送風機を利用して空気量調節部の異常判別を的確に行うことができる。これにより、コストの高いマイクロスイッチやカムを用いた回転位置検知センサが不要となる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、前記送風機から第１空気室へ至る空気流路と前記仕切板に設けられた連通部の双方に近接するように共通の回転軸が配され、前記第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部は、各々の流量調節羽根を前記回転軸に取り付けて、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされている。
【００２２】
本発明に採用する第１及び第２の空気量調節部は、共通の回転軸に流量調節羽根を取り付けており、錆や埃に起因する流量調節羽根の回動不良や回転軸の固着の発生に対して不利な構造である。しかし、本発明によれば、第１及び第２の空気量調節部の異常を的確に判別して報知することが可能となる。
また、本発明によれば、燃焼制御に必要な既存の構成を利用することにより、第１及び第２の空気量調節部の異常判別を行うことができ、コストの高いマイクロスイッチやカムを用いた回転位置検知センサが不要となる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、バーナケースの内部に燃焼筒を配し、送風機から当該バーナケースと燃焼筒との間に形成される空気室に供給される空気を燃焼筒の外壁に設けた空気導入口を介して燃焼筒の内部に導入し、導入された空気を燃料噴霧手段から燃焼筒の内部に噴霧される液体燃料と混合して燃焼させる燃焼装置であって、前記空気室は、連通部を有する仕切板によって燃焼筒の上流側に位置する第１空気室と下流側に位置する第２空気室とに仕切られ、前記送風機から第１空気室へ流動する空気量を調節する第１の空気量調節部と、前記連通部を介して第１空気室から第２空気室へ流動する空気量を調節する第２の空気量調節部と、前記送風機の回転数を検知する回転数検知手段と、前記第１及び第２の空気量調節部へ制御信号を送出する制御回路部とを備えており、共通の回転軸が配され、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされており、前記送風機を所定電圧で駆動しつつ、開口面積が異なる状態となる制御信号を空気量調節部へ順次送出して各制御信号に対応した送風機の回転数を検知し、検知された当該回転数の間に所定の差が生じないときには、前記第１の空気量調節部又は第２の空気量調節部の少なくともいずれか一方の異常と判別して異常対応処理に移行する動作確認処理を行う構成とされている。
【００２４】
本発明は、前記請求項１に記載の発明における燃焼装置の構成を限定したものである。則ち、請求項１に記載の発明は、送風機の駆動状態の変動を検知して異常判別を行う構成であった。これに対して、本発明は、送風機を所定電圧で駆動中に機械的な負荷を変動させることにより、追随して変動する送風機の回転数を検知して異常判別を行うものである。
【００２５】
本発明によれば、送風機から第１空気室へ流動させる空気量を第１の空気量調節部で調節する。従って、請求項１の発明と同一の原理により、第１の空気量調節部の開口面積を変化させて送風機の機械的負荷を変動させ、このときの送風機の回転数の変動量によって空気量調節部の異常を判別することが可能である。
本発明によれば、燃焼制御に必要な既存の構成を利用することにより第１の空気量調節部の異常を的確に判別することができ、コストの高い回転位置検知センサが不要となる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、前記送風機から第１空気室へ至る空気流路と前記仕切板に設けられた連通部の双方に近接するように共通の回転軸が配され、前記第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部は、各々の流量調節羽根を前記回転軸に取り付けて、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされている。
【００２７】
本発明は、前記請求項２に記載の発明における燃焼装置の構成を限定したものである。則ち、請求項２に記載の発明は、送風機の駆動状態の変動を検知して異常判別を行う構成であった。これに対して、本発明は、送風機を所定電圧で駆動中に機械的な負荷を変動させることにより、追随して変動する送風機の回転数を検知して異常判別を行うものである。
【００２８】
本発明によれば、請求項２の発明と同様に、第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部の異常を的確に判別することが可能である。
また、本発明によれば、燃焼制御に必要な既存の構成を利用することにより、第１及び第２の空気量調節部の双方の異常を的確に判別することができ、コストの高い回転位置検知センサが不要となる。
特に、本発明に採用する第１及び第２の空気量調節部は、共通の回転軸に流量調節羽根を取り付けた構造であり、錆や埃に伴う流量調節羽根の回動不良や回転軸の固着の発生に対しては不利な構造である。しかし、本発明により、これら第１及び第２の空気量調節部の異常を的確に判別して報知することが可能となる。
また、本発明によれば、第１の空気量調節部に生ずる虞のある要因、則ち、流量調節羽根の破損や回転軸の破損、或いは、回転軸の駆動源の故障などの全ての要因について異常を的確に判別することができ、装置の信頼性が向上する。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の燃焼装置において、動作確認処理は、制御回路部から空気量調節部へ制御信号を送出した後に、送風機の回転数が所定時間継続して所定範囲の値である場合に限り、当該所定時間の経過時の回転数を用いて判別を行う構成とされている。
【００３０】
ここで、送風機（送風機の羽根）は慣性を有するので、負荷が変動してから送風機の回転数が安定するまでに時間を要する。本発明は、空気量調節部へ制御信号を送出し開口面積を変化させて送風機の負荷を変動させてから、安定した回転数を検知するまでの検知方法を規定している。
本発明によれば、負荷変動に伴う過渡的な回転変動が終了した後の安定した回転数を検知することが可能となり、空気量調節部の異常状態を的確に判別可能となる。
【００３１】
また、請求項３又は４に記載の燃焼装置において、動作確認処理は、制御回路部から空気量調節部へ制御信号を送出した時点から所定時間だけ経過した後の回転数を用いて判別を行う構成とすることもできる。
この構成によれば、負荷変動に伴う過渡的な回転変動が生じると思われる時間を予め想定し、この時間が経過した後の送風機の回転数を用いて動作確認処理を行うので、簡単な処理によって空気量調節部の異常状態を的確に判別可能である。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置において、動作確認処理は、燃焼装置の燃焼開始前のプリパージ動作中、又は、燃焼終了後のポストパージ動作中に行われる構成とされている。
【００３３】
動作確認処理は燃焼装置の燃焼制御中に行うことも可能である。しかし、燃焼制御中は制御処理が交錯するうえに、空気量調節部の開口面積が燃焼量に応じて頻繁に変動する。このため、動作確認処理を行うには不適切である。
本発明によれば、燃焼開始前のプリパージ（前置掃気）動作中、又は、燃焼終了後のポストパージ（後置掃気）動作中に動作確認処理を行うので、動作確認処理を迅速に実施することができ、制御処理も容易である。また、燃焼中以外の期間に動作確認処理を行うことにより、空気量調節部の異常に伴う燃焼不良の発生を除去することが可能である。
【００３４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置において、動作確認処理によって空気量調節部の異常を判別したときは、更に、所定回数の動作確認処理を繰り返して行い、当該所定回数の動作確認処理によって繰り返し異常が判別されたときには異常対応処理に移行する構成とされている。
【００３５】
ここで、例えば、空気量調節部を全開と全閉とに駆動して送風機の回転数を検知する動作確認処理を行う場合、空気量調節部を全開状態にして回転数を検知する時点で突発的に排気側から強風が逆流して排気閉塞が生じることがある。排気閉塞が生じると、空気量調節部を全開しているにも拘わらず、送風機の負荷は全閉状態と略同一となり、空気量調節部が正常に作動しているにも拘わらず、動作確認処理によって空気量調節部の異常と判別される不具合が生じる。
【００３６】
しかし、本発明によれば、動作確認処理を繰り返し行うことにより、排気閉塞などの突発的な外的要因に起因した誤判別を排除することができ、空気量調節部の異常を的確に判別可能である。
【００３７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃焼装置を内蔵した湯水加熱装置であって、燃焼装置で発生した熱を熱交換部に送って湯水を加熱する構成とされている。
本発明によれば、前記した燃焼装置を採用することにより、着火時や燃焼量の低いときの火炎の安定を確保しつつ、燃焼量の全範囲に渡って完全燃焼を行うことができ、性能を向上させた湯水加熱装置を提供できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係る燃焼装置２、及び、その燃焼装置２を内蔵した給湯器（湯水加熱装置）１を説明する。
図１は、第１実施形態に係る給湯器１の内部構造を示す正面図である。図２は、給湯器１に内蔵される燃焼装置２に採用する燃焼筒（装着部材を含む）を示す斜視図である。図３は、図２に示す燃焼筒及び装着部材の分解斜視図である。図４は、給湯器１を右方側から見た燃焼装置２の要部断面図である。図５は、燃焼装置２の空気量調節部を示す斜視図である。図６は、空気量調節部の動作確認処理の処理過程を示すフローチャートである。図７は、空気量調節部の開口面積比と送風機の回転数との関係を示すグラフである。図８は、燃焼量が低い状態における燃焼装置２の内部の空気流を示す断面図である。図９は、燃焼量が高い状態における燃焼装置２の内部の空気流を示す断面図である。
【００３９】
本実施形態の給湯器１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、燃焼装置２の下流側には燃焼室３と熱交換器４が順に配され、熱交換器４の下流側は排気ダクト５に接続され、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。
【００４０】
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へ導く円筒形の空間であり、その周囲には、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、燃焼装置２で発生した燃焼ガスの熱を水管４ａを流動する湯水と熱交換して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。
【００４１】
燃焼装置２は、箱形のバーナケース１０の内部に燃焼筒１１を配し、バーナケース１０の上部には、燃料噴霧手段１５と送風機１２を有している。バーナケース１０と燃焼筒１１との間に形成される空気室は、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
【００４２】
また、燃焼筒１１の上流部には、一次空気導入筒１３及びノズル収納筒１４が装着され、ノズル収納筒１４には、燃料噴霧手段１５から供給される液体燃料を燃焼筒１１の内部に噴射する燃料噴射ノズル１６と、噴射される液体燃料に点火する点火プラグ１７が収納されている。
【００４３】
本実施形態の燃焼装置２は、送風機１２と第１空気室３５との間に、第１空気室３５へ供給する空気量を調節する第１の空気量調節部３７を設けると共に、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第２の空気量調節部３８を設けている。そして、第１空気室３５及び第２空気室３６に燃焼量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。
【００４４】
また、送風機１２の駆動モータ１２ａにはホール素子１２ｂが内蔵されており、駆動モータ１２ａの回転に応じて検知信号を出力する回転数検知手段７１を備えている。
本実施形態の給湯器１は、燃焼装置２の燃焼制御を含む全制御を、上部に設けた制御回路部７０で統括して行う構成とされている。制御回路部７０は、ＣＰＵを用いてデジタル処理を行うデジタル回路で構成される。則ち、制御回路部７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏポート、および、必要に応じて、アナログのセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、あるいは、生成されたデジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路などを備え、燃焼装置２や給湯器１の各部から伝送される信号処理を行うと共に、制御信号を生成して出力する働きを行う。
【００４５】
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で構成される。また、第１火炎形成部２０の外周壁には、バーナケース１０への固定時に仕切板３０との気密性を確保するための当接部材１８が装着されている。
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バーナケース１０に装着される。
【００４６】
燃焼筒１１は、図３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２１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。則ち、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。
【００４７】
第１火炎形成部２０と第２火炎形成部２１とは、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。また、第２火炎形成部２１に連続する燃焼空間部２２は、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。
【００４８】
第１火炎形成部２０は上流側に閉塞面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に隣接して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、切り起こしに伴う開口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。また、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。
【００４９】
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、当該段部２１ａには、放射状に複数の旋回導入口２１ｂが配されている。旋回導入口２１ｂは、段部２１ａの一部を内方へ向けて陥没させることにより、段部２１ａの内面に沿いつつ中心軸の周りに向かう方向へ空気を導入するように開口を形成したものであり、段部２１ａをプレス加工して形成される。この旋回導入口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持つ。また、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が放射状に配列されている。
【００５０】
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り、両者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、放射状に複数の旋回導入口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と相似形であるが、旋回導入口２１ｂよりも大きい形状である。この旋回導入口２２ｂも、内部へ導入した空気を燃焼空間部２２の中心軸の周りに上流側から見て半時計方向へ旋回する気流を生じさせる機能を有する。また、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が放射状に配列され、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フランジ部２２ｄが形成されている。
【００５１】
燃焼筒１１の第１火炎形成部２０に装着される当接部材１８は、図３の様に、リング形状の部材であり、径方向外方へ広がるに連れて上流側へ向かう傾斜面１８ａを全周に渡って形成し、傾斜面１８ａの外周縁は径方向外方へ向けて水平に延出してフランジ部１８ｂを形成している。また、傾斜面１８ａの内周縁は上流側へ向けて折曲されて折曲部１８ｃが形成され、折曲部１８ｃの内径は第１火炎形成部２０の外径と略同一である。
【００５２】
当接部材１８は、フランジ部１８ｂを上流側に向けて、折曲部１８ｃの内周を第１火炎形成部２０の外周壁に当接させて挿入し、下流端が第２火炎形成部２１の段部２１ａに当接するまで第１火炎形成部２０の外周壁に沿って下流側へ圧入して装着される。則ち、当接部材１８は、折曲部１８ｃの径方向内方へ向かう弾性力によって第１火炎形成部２０の外周壁を押圧して固定されている。
【００５３】
この当接部材１８は、フランジ部１８ｂに全周に渡って下流側へ向かう力を印加すると、傾斜面１８ａの内周縁近傍が下流側へ僅かに撓みを生じるもので、後述するように、燃焼筒１１をバーナケース１０に装着したときに、仕切板３０に当接部材１８を圧接させて気密性を維持する機能を備えている。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
ノズル収納筒１４及び一次空気導入筒１３は、次の手順によって燃焼筒１１へ装着される。
まず、図３の様に、ノズル収納筒１４を底面１４ｃ側を一次空気導入筒１３の大径部１３ａに挿入して下流側に向けて圧入する。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。
【００５７】
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に挿通し、ノズル収納筒１４の底面１４ｃが第１火炎形成部２０の閉塞面２０ｅに当接するまで圧入して固定する。以上の手順により、図２の様に、燃焼筒１１にノズル収納筒１４及び一次空気導入筒１３が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、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る。
【００５８】
次に、前記構造を有する燃焼筒１１を用いた本実施形態の燃焼装置２の詳細な構造を、図４を参照して説明する。
【００５９】
燃焼装置２のバーナケース１０は、図４の様に箱形状であり、対向する天板３１と底板３２との略中央部には仕切板３０が固定されている。仕切板３０は中央部に燃焼筒１１の上流部を貫通させる大きな開口３０ａが設けられ、開口３０ａの周縁に沿って円筒形の整流筒２９が上流側へ向けて設けられている。また、底板３２にも大きな開口３２ａが設けられ、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。
【００６０】
燃焼筒１１は次の手順でバーナケース１０の内部に固定される。まず、ノズル収納筒１４及び一次空気導入筒１３を装着した燃焼筒１１を、バーナケース１０の底板３２の開口３２ａを通じ仕切板３０の開口３０ａを貫通させて、ノズル収納筒１４のフランジ部１４ｂが天板３１に当接するまで挿入する。すると、燃焼筒１１の燃焼空間部２２のフランジ部２２ｄが、底板３２の遮蔽筒３４の内周壁に当接しつつ嵌入して位置決めされる。
【００６１】
次いで、バーナケース１０の底板３２に、ねじＡを用いて固定金具３３を固定すると共に、ノズル収納筒１４のフランジ部１４ｂをねじＡを用いて天板３１に固定する。
燃焼筒１１をバーナケース１０の内部に固定すると、燃焼筒１１に予め装着している当接部材１８のフランジ部１８ｂが、傾斜面１８ａの有する弾性によって仕切板３０の開口３０ａの周縁下面側に密着して気密性が確保される。則ち、燃焼筒１１とバーナケース１０との間に形成される空気室が仕切板３０と当接部材１８によって、燃焼筒１１の第１火炎形成部２０よりも上流に位置する第１空気室３５と、第２火炎形成部よりも下流に位置する第２空気室３６とに仕切られる。
【００６２】
一方、本実施形態の燃焼装置２では、図４の様に、バーナケース１０の天板３１の近傍に第１の空気量調節部３７を設けると共に、仕切板３０の近傍に第２の空気量調節部３８を設けている。
詳細に説明すると、図５の様に、バーナケース１０の外壁に固定されたステップモータ４１の駆動軸（不図示）に回転軸４０が接続され、当該回転軸４０は、第１空気室３５の内部を貫通するように配されている。第１の空気量調節部３７は回転軸４０の先端部近傍に位置し、第２の空気量調節部３８は回転軸４０の中央部近傍に位置して設けられている。
【００６３】
第１の空気量調節部３７は、図４、図５の様に、回転軸４０に取り付けられた流量調節羽根４７を有し、当該流量調節羽根４７を天板３１に固定された方形ダクト３１ａの内部で回動可能に収納した構成である。流量調節羽根４７は、長尺方形板を折曲して製され、回転軸４０から斜め上方に延びる面と、続いて僅かに上昇しつつ略水平に延びる面と、続いて僅かに下降しつつ略水平に延びる面とを備えた羽根であり、ねじ（不図示）によって回転軸４０に固定されている。この第１の空気量調節部３７は、回転軸４０を回転制御して流量調節羽根４７を方形ダクト３１ａの内部で回動させることにより、方形ダクト３１ａの空気流路３１ｂの開口面積を等価的に変化させて、空気流路３１ｂを流動する空気量を調節するものである。
【００６４】
則ち、第１の空気量調節部３７は、回転軸４０を回転させることにより、方形ダクト３１ａの上部に接続された送風機１２（図５では不図示）から空気流路３１ｂを介して第１空気室３５へ流動する空気量を調節する機能を有する。
【００６５】
また、第２の空気量調節部３８は、仕切板３０に設けた長尺方形の開口３０ｂと、当該開口３０ｂの一方の長手側縁から長手両端部に掛かる部位を囲むように立設される遮蔽部材４５とで形成される連通部３０ｃに、回転軸４０に取り付けられた長尺の流量調節羽根４４を回動可能に配した構成である。
【００６６】
流量調節羽根４４は、長尺方形板を幅方向の中央部近傍で折曲した断面が略Ｌ字形状を有し、一方の長手側縁がねじＡによって回転軸に固定されており、回転軸４０の回転に伴って他方の長手側縁は開口３０ｂの内部に侵入しつつ回動する。また、遮蔽部材４５は流量調節羽根４４の長手両端部と開口３０ｂとの間を遮蔽する遮蔽部４５ａと、回転軸４０と開口３０ｂの長手側縁との間を遮蔽する遮蔽部４５ｂとを備えており、対向する遮蔽部４５ａ，４５ａは回転軸４０を回動自在に支持する機能を併せ持っている。
則ち、第２の空気量調節部３８は、回転軸４０を回転させることにより、第１空気室３５から第２空気室３６へ流動する空気量を調節する機能を有する。
【００６７】
本実施形態では、第２の空気量調節部３８の遮蔽部材４５に、遮蔽部４５ａ，４５ａの一部を折曲して形成したストッパ４５ｃ，４５ｃを設けており、開口面積が最小となるときの流量調節羽根４４の回転位置を規制することによって回転軸４０の回転角度を規制している。ここで、前記したように、第１の空気量調節部３７の流量調節羽根４７は同一の回転軸４０に固定されている。従って、ストッパ４５ｃを設けることにより、第１及び第２の空気量調節部３７，３８の供給空気量の最小時における流量調節羽根４７，４４の回転位置を同時に規制する構造としている。
この構成により、流量調節羽根４４，４７の回転開始位置を、ストッパ４５ｃへ当接する位置として規制することができ、この回転位置を基準にしてステップモータ４１へ制御信号を伝送して制御を行うことが可能である。
【００６８】
このような構成の第１及び第２の空気量調節部３７，３８によれば、ステップモータ４１に制御信号を送出して流動空気量を最小状態にすると、図５（ａ）の様に、第１の空気量調節部３７の流量調節羽根４７によって空気流路３１ｂの大部分が遮蔽されて、送風機１２から空気流路３１ｂを介して第１空気室３５へ流動する空気量は最小となる。同時に、第２の空気量調節部３８の流量調節羽根４４は、遮蔽部材４５と共に開口３０ｂを遮蔽して連通部３０ｃにおける空気流動を遮断する。
【００６９】
一方、ステップモータ４１に制御信号を送出して回転軸４０を流動空気量を増加させる方向へ回動させると、図５（ｂ）の様に、流量調節羽根４７は空気流路３１ｂの内部で回動して開口面積が増加し、送風機１２から空気流路３１ｂを介して第１空気室３５へ流動する空気量が増大する。同時に、流量調節羽根４４が開口３０ｂの内部へ向けて回動して連通部３０ｃの開口面積が増加し、第１空気室３５から第２空気室３６への流動空気量が増大する。
【００７０】
特に、本実施形態の燃焼装置２では、第１及び第２の空気量調節部３７，３８の各々の流量調節羽根４７，４４を前記した折曲させた形状としており、燃焼量に応じて共通の回転軸４０を回転制御するだけで第１空気室３５及び第２空気室３６への供給空気量を同時に最適に調節している。また、流量調節羽根４７，４４を折曲構造とすることにより、安定した流量調節を行いつつ回動範囲を縮小することができ、燃焼装置２の小型化を図っている。
【００７１】
本実施形態の給湯器１及び内蔵される燃焼装置２は前記した構成であるが、次に、燃焼装置２で行われる第１及び第２の空気量調節部３７，３８の動作確認処理について図６、図７を参照して説明する。
【００７２】
本実施形態の燃焼装置２に採用する送風機１２は、遠心力を利用して空気を圧送するターボブロワである。従って、送風機１２を一定電圧で駆動する状態において、送風機１２と第１空気室３５との間に設けられた第１の空気量調節部３７の開口面積比（実開口面積と最大開口面積との比）が減少すると、図７の様に、送風機１２の機械的な負荷が低減して回転数は上昇する。逆に、第１の空気量調節部３７の開口面積比が増加すると、送風機１２の機械的な負荷が増大して送風機１２の回転数は降下する。
【００７３】
このように、本発明は、第１の空気量調節部３７の調節制御によって送風機１２の回転数が変動する原理を利用して第１及び第２の空気量調節部３７，３８の動作確認処理を行うものである。
【００７４】
次に、図６を参照して、動作確認処理の詳細を説明する。尚、本実施形態では、動作確認の処理プログラムは、予め、制御回路部７０のＲＯＭに格納されており、処理プログラムに従ってＣＰＵで動作確認処理が行われる構成としている。
【００７５】
(1) 動作確認処理が開始されると、初期設定により動作確認処理の実行回数ｎが０にリセットされる。ポストパージ（後置掃気）処理に入ると、制御回路部７０は、送風機１２を一定電圧Ｖｎで駆動すると共に、第１及び第２の空気量調節部３７，３８の供給空気量が最大となる制御信号をステップモータ４１へ送出する（以上、図６ステップ２００〜２０３参照）。
【００７６】
(2) 制御回路部７０は、回転数検知手段７１から伝送される検知信号に基づいて送風機１２の回転数を検出し、検出した回転数の変動が所定時間継続して所定範囲内であることを検出する。則ち、送風機１２の回転数を検知してから計時を開始し、所定時間経過するまでの間に回転数が所定範囲を超える変動を生じたときは計時をリセットし、その時点の回転数を検知すると共に再び計時を開始して回転数が所定範囲内であるか否かを監視する。そして、送風機１２の回転数が所定時間継続して所定範囲内であれば、計時をリセットすると共に、計時が終了した時点の回転数Ｒ１をＲＡＭに記憶する（以上、図６ステップ２０４〜２１１参照）。
【００７７】
(3) 続いて、制御回路部７０は、第１及び第２の空気量調節部３７，３８における供給空気量が最小となる制御信号をステップモータ４１へ送出する。
(4) そして、前記(2) の処理と同様に、送風機１２の回転数を検知してから計時を開始し、所定時間経過するまでの間に回転数が所定範囲を超える変動を生じたときは計時をリセットし、その時点の回転数を検知すると共に再び計時を開始して回転数が所定範囲内であるか否かを監視する。そして、送風機１２の回転数が所定時間継続して所定範囲内であれば、計時をリセットすると共に、計時が終了した時点の回転数Ｒ２をＲＡＭに記憶する（以上、図６ステップ２１２〜２２０参照）。
【００７８】
(5) 制御回路部７０は、ＲＡＭに格納された回転数Ｒ２とＲ１との差を求め、（Ｒ２−Ｒ１）の値が所定値Ａを超えるときは、回転軸４０（流量調節羽根４７，４４）が正常に回動していると判断し、動作確認回数をリセットした後に定常処理に移行する（以上、図６ステップ２２１，２２５，２２６参照）。
【００７９】
(6) 一方、回転数の差（Ｒ２−Ｒ１）の値が所定値Ａ以下のときは、制御回路部７０は、回転軸４０（流量調節羽根４７，４４）の回動異常と判断し、動作確認回数ｎを１増加させる。次いで、動作確認回数ｎが３回未満のときは、ステップ２０２に戻って同一の処理を繰り返して行う。そして、動作確認回数ｎが３回に達すると、回転軸４０（流量調節羽根４７，４４）の回動異常と判別してアラーム報知などの異常対応処理を行う（以上、図６ステップ２２１〜２２４参照）。
【００８０】
このように、本実施形態の燃焼装置２によれば、燃焼制御に必要な構成、則ち、送風機１２及び第１の空気量調節部３７をそのまま利用することによって、回転軸４０（流量調節羽根４４，４７）の回動不良を的確に判別することができる。
これにより、ステップモータ４１へ制御信号を送出しているにも拘わらず、回転軸４０や流量調節羽根４４，４７の回動不良によって必要な空気供給が行われずに黒煙や煤が生じる不具合を防止することができ、しかも、高価な回転位置検知センサなどが不要で省コスト化を図ることが可能である。
【００８１】
特に、本実施形態の燃焼装置２では、図５の様に、第１の空気量調節部３７及び第２の空気量調節部３８は同一の回転軸４０に流量調節羽根４７，４４を取り付けた構成であり、錆や埃による流量調節羽根４７，４４の回転不良や、回転軸４０の固着の発生に対して不利な構造を採っている。しかし、本発明の構成により、第１及び第２の空気量調節部３７，３８の異常を的確に判別して報知などの異常対応処理を行うことができ、信頼性を向上させることが可能である。
【００８２】
また、本実施形態の燃焼装置２では、動作確認処理を複数回繰り返した後に異常判別を行うことにより、排気閉塞などの突発的に生じる外的要因による誤判別を排除することが可能となる。
また、第１の空気量調節部３７に発生する虞のある流量調節羽根４７の破損や、回転軸の折損、或いは、ステップモータ４１の不良なども動作確認処理によって判別することができ、燃焼装置２の信頼性を向上させることができる。
更に、本実施形態の燃焼装置２では、前記したように、ポストパージ処理の実行中に動作確認処理を行うことにより、供給空気量が頻繁に変動する燃焼制御中に比べて動作確認処理を容易に行うことができ、処理プログラムの設計が簡略化される。尚、前記した動作確認処理は、ポストパージ処理中に限らず、プリパージ（前置掃気）処理の実行中に行うことも可能である。
【００８３】
次に、図８、図９を参照して、本実施形態の燃焼装置２における空気供給を中心とした燃焼制御を説明する。
燃焼量が低い状態では、図８の様に、回転軸４０は流量調節羽根４４がストッパ４５ｃに当接するまで時計方向に回転駆動される。これにより、流量調節羽根４４によって連通部３０ｃは遮断されて第２空気室３６への空気供給は行われず、流量調節羽根４７は空気流路３１ｂの大部分を遮蔽するように内部に位置する。このとき、送風機１２は所定の回転数を維持するので、第１空気室３５へは圧力の安定した少量の空気が供給される。
【００８４】
第１空気室３５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、第１空気室３５へ供給される空気の残部は、一次空気導入筒１３と整流筒２９との間を通り、そ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しつつ流入する。そして、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。
【００８５】
一方、一次空気導入筒１３と整流筒２９との間を通って移動する空気の残部は、下流側の当接部材１８に至り傾斜面１８ａに沿って偏向されて第１火炎形成部２０の空気導入口２０ｃ，２０ｄから二次空気として内部へ導入されて燃焼が行われる。従って、燃焼量の低い状態では、概ね燃焼筒１１の第１火炎形成部２０で火炎を発生して燃焼が行われ、発生した燃焼ガスは燃焼空間部２２を介して下流側に流動して熱交換が行われる。
【００８６】
このように、燃焼量が低い状態では、第１の空気量調節部３７によって空気流路の開口面積が低減されるので、送風機１２からの供給空気量を低減しつつ圧力を安定させて第１空気室３５へ供給することができ、着火時や燃焼量の低い状態において火炎が安定する。また、燃焼量の低いときは、第２の空気量調節部３８によって第２空気室３６への空気供給が遮断される。これにより、第２火炎形成部２１や燃焼空間部２２への空気導入を遮断することができ、第１火炎形成部２０で発生した火炎が下流側で冷却されることがなく、完全燃焼を行うことが可能となる。
【００８７】
一方、燃焼量が増加すると、図９の様に、回転軸４０は反時計方向に回転駆動される。従って、流量調節羽根４７は空気流路３１ｂの内部で回動して、送風機１２から第１空気室３５へ供給される空気量が増大する。また、流量調節羽根４４は開口３０ｂを貫通して第２空気室３６の内部へ向けて回動し、連通部３０ｃ（開口３０ｂ）を介して第１空気室３５から第２空気室３６へ流動する空気量が増大する。これにより、燃料噴射ノズル１６から噴射される液体燃料に混合される一次空気量も増加し、混合された燃料ガスによって火炎が生じる。
【００８８】
このとき、燃焼量の増加に伴って発生する火炎は第２火炎形成部２１に至り、第１火炎形成部２０の空気導入口２０ｃ，２０ｄから導入される空気と、第２火炎形成部２１の旋回導入口２１ｂ及び空気導入口２１ｃ，２１ｄから導入される空気が二次空気として旋回しつつ火炎に供給されて燃焼が行われる。また、第２空気室３６から空気導入口２２ｃを介して燃焼空間部２２へ空気の一部が導入されて、燃焼空間部２２の外周壁を冷却しつつバーナケース１０側への熱の伝導を遮断する働きを行う。
【００８９】
このように、本実施形態に係る燃焼装置２によれば、第１及び第２の空気量調節部３７，３８を共通の回転軸４０で回転制御する構成を採ることにより、燃焼装置２の構造を簡略化すると共に小型化を図っている。また、着火時や燃焼量の低い状態における第１空気室３５への供給空気圧力を安定化することができ、火炎が煽られることがない。
【００９０】
また、燃焼量の低い状態において、発生した火炎が燃焼筒の下流側から流入する空気によって冷却されて不完全燃焼が生じることもない。
また、燃焼量に応じて第１及び第２の空気量調節部３７，３８を調節することにより、燃焼筒１１の上流部及び下流部への供給空気量を最適に調節することができ、燃焼量の全域において最適な空燃比を維持して安定した燃焼を行うことが可能となる。
【００９１】
尚、本実施形態の燃焼装置２では、第１及び第２の空気量調節部３７，３８において、流量調節羽根４７，４４をねじを用いて回転軸４０に固定する構造を採用したが、例えば、耐熱樹脂材を成形加工して回転軸と流量調節羽根とを一体化した構造とすることもできる。
【００９２】
次に、本発明の別の実施形態に係る燃焼装置９及びその燃焼装置９を内蔵した給湯器８を説明する。本実施形態の燃焼装置９は、前記第１実施形態に採用した燃焼装置２の構成の一部を変更したものである。従って、同一構成部分には同一符号を付して重複した説明を省略する。
図１０は、第２実施形態に係る給湯器８の内部構造を示す正面図である。図１１は、給湯器８に内蔵する燃焼装置９の構造を模式的に示す斜視図である。図１２は、燃焼装置９の燃焼量が低い状態における空気流を示す断面図である。図１３は、燃焼装置９の燃焼量が高い状態における空気流を示す断面図である。
【００９３】
前記第１実施形態の燃焼装置２では、第１及び第２の空気量調節部３７，３８が離れた部位に設けられていた。これに対して、本実施形態の燃焼装置９は、第１の空気量調節部６１と第２の空気量調節部６２とを流量調整室５２の内部に集約した構成を採用している。
順に説明すると、図１１、図１２の様に、バーナケース５０は、下流側が底板５４を備えた略方形であると共に、上流側は略円筒形であり天板５３が一体化された形状を有する。バーナケース５０の上流側と下流側の境界部位には仕切板５１が設けられて、上流側の第１空気室５５と下流側の第２空気室５６とに仕切っている。
【００９４】
第１空気室５５の内部には略円筒形の流量調整室５２が設けられ、当該流量調整室５２は、送風機１２へ繋がる空気流路６３と、第１空気室５５へ繋がる連通部６４と、第２空気室５６へ連通する連通部（連通孔）５１ａとを備えている。則ち、流量調整室５２は第１空気室５５の内部に配されて、第１空気室５５と空気流路６３と連通部５１ａとの３方へ連通している。
【００９５】
流量調整室５２の軸中心には回転軸５７が設けられ、回転軸５７には流量調整室５２の内部で回動可能に方形板状の流量調節羽根５８，５９，６０が固定されている。流量調節羽根５８，６０は、流量調整室５２の内部を分断するように回転軸５７に略反対方向へ向けて各々固定されており、流量調節羽根５９は、流量調節羽根５８，６０と略直交する角度で連通部６４側へ向けて固定されている。
本実施形態では、回転軸５７に固定された流量調節羽根５８，５９によって第１の空気量調節部６１を構成し、回転軸５７に固定された流量調節羽根５８，６０によって第２の空気量調節部６２を構成している。
【００９６】
この燃焼装置９では、回転軸５７に接続されたステップモータ（不図示）を回転制御して供給空気量を最小状態にすると、図１１（ａ）の様に、流量調節羽根５８，６０によって連通孔５１ａを通じる空気流動が遮断される。同時に、流量調節羽根５８，５９によって空気流路６３と連通部６４とが僅かに連通して少量の空気が第１空気室５５へ供給される。
【００９７】
また、供給空気量を増加させる方向へステップモータ（不図示）を回転制御すると、図１１（ｂ）の様に、回転軸５７の回動によって流量調節羽根５８，５９，６０が反時計方向へ回動する。これにより、空気流路６３と連通部６４との間の空気流路の開口面積が増加して、送風機１２から第１空気室５５への供給空気量が増大する。同時に、空気流路６３と連通孔５１ａとが流量調整室５２を介して連通して、送風機１２から第１空気室５５を介して第２空気室５６へ供給される空気量が増大する構成とされている。
【００９８】
本実施形態の燃焼装置９では、前記実施形態の燃焼装置２と同様に、流量調整室５２に設けた第１及び第２の空気量調節部６１，６２を調節することにより、空気流路６３の上流に配された送風機１２の負荷を変動させ、これに伴う送風機１２の回転数の変動を検知することによって、第１及び第２の空気量調節部６１，６２の動作確認処理を行う構成としている。
【００９９】
則ち、燃焼装置９では、送風機１２を一定電圧で駆動しつつ、制御回路部７０からステップモータ（不図示）へ制御信号を送出して、第１及び第２の空気量調節部６１，６２の回転軸５７を、供給空気量が最大となる回転位置と供給空気量が最小となる回転位置とへ駆動する。そして、各々の駆動状態において、回転数検知手段７１で検知される送風機１２の回転数に基づいて、前記図６のフローチャートに示した処理と同様の動作確認処理を行うことにより、第１及び第２の空気量調節部６１，６２の異常判別を可能としている。
これにより、回転軸５７や流量調節羽根５８，５９，６０の回動不良による不完全燃焼の発生を未然に防止することが可能となる。
【０１００】
特に、本実施形態に採用する第１及び第２の空気量調節部６１，６２は、流量調整室５２の内部に設けた回転軸５７に流量調節羽根５８，５９，６０を取り付けた構造であり、錆が発生したり埃が滞留し易い。このため、流量調節羽根５７，５９，６０の回動不良や回転軸５７の固着の発生に対して不利な構造である。
しかし、本発明の構成により、第１及び第２の空気量調節部の異常を的確に判別して異常対応処理を行うことが可能となる。
【０１０１】
次に、燃焼装置９における燃焼制御を空気供給を中心として説明する。尚、仕切板５１の中央部には燃焼筒１１の上流部を貫通させる大きな開口５１ｂが設けられており、燃焼筒１１近傍では、前記第１実施形態で示した燃焼装置２と同様の空気流が生じるので重複した説明を省略する。
【０１０２】
燃焼装置９では、燃焼量が最小の状態では、図１２の様に、回転軸５７は時計方向に回動し、流量調節羽根５８の先端は流量調整室５２の内壁に設けられたストッパ６５に当接する。この状態では、流量調節羽根５８，５９によって空気流路６３と連通部６４とが僅かに連通すると共に、第２空気室５６への空気供給は遮断される。このとき、送風機１２は所定の回転数を維持するので、第１空気室５５へは圧力の安定した少量の空気が供給される。
これにより、前記実施形態の燃焼装置２と同様に、燃焼筒１１の第１火炎形成部２０で火炎が形成されて燃焼が行われる。
【０１０３】
また、燃焼量の増加に伴って、図１３の様に、流量調節羽根５８，５９，６０が反時計方向へ回動し、空気流路６３と連通部６４との間の空気流路の開口面積が増加すると共に、空気流路６３が連通孔５１ａと連通して、第１空気室５５への供給空気量が増大すると共に、第２空気室５６への空気供給が行われる。これにより、前記燃焼装置２と同様に、燃焼筒１１の第１火炎形成部２０及び第２火炎形成部２１で火炎が形成されて安定した燃焼を行うことが可能となる。
【０１０４】
このように、本実施形態の燃焼装置９においても、燃焼制御に必要な構成、則ち、送風機１２及び第１の空気量調節部６１を利用することによって、回転軸５７（流量調節羽根５８，５９，６０）の回動不良を的確に判別することが可能となる。これにより、ステップモータへ制御信号を送出しているにも拘わらず、回転軸５７や流量調節羽根５８，５９，６０の固着によって必要な空気供給が行われずに不完全燃焼が生じることがなく、しかも、回転位置検知センサなどの部材が不要で省コスト化を図ることが可能である。
【０１０５】
また、流量調整室５２に流量調節羽根５８，５９，６０を集約させているので、流量調節羽根の破損や回転軸の折損、或いは、ステップモータの不良を同時に検出することが可能となる。
【０１０６】
また、前記したように、第１及び第２の空気量調節部６１，６２を流量調整室５２に集約して共通の回転軸５７で制御することにより、構造を簡略化すると共に小型化が可能となる。
【０１０７】
以上説明した第１及び第２実施形態の燃焼装置２，９では、送風機１２を一定電圧で駆動しつつ、機械的な負荷の変動に伴う回転数変動を検知して空気量調節部の異常を判別する構成とした。
しかし、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば、送風機１２への供給電流を検知する電流検知手段を設け、送風機１２を一定電圧で駆動しつつ、機械的な負荷変動に伴う供給電流の変動を検知して空気量調節部の異常を判別する構成を採ることも可能である。また、送風機１２を所定回転数で駆動しつつ、機械的な負荷変動に伴う供給電力の変動を検知して空気量調節部の異常を判別する構成を採ることも可能である。
【０１０８】
また、前記第１実施形態及び第２実施形態に採用した燃焼装置２，９は、火炎を下方へ向けて噴射する所謂逆燃焼型の燃焼装置として述べたが、本発明は、火炎を上方へ向けて噴射する所謂正燃焼型の燃焼装置に適用することも可能である。
また、上記した給湯器１，８は、熱交換器４の水管４ａ内を流れる湯水を瞬間的に加熱する送水式の給湯器として述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、貯湯式の給湯器に適用することも可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
請求項１から４に記載の発明によれば、回転位置検知センサなどを用いることなく、空気量調節部の異常判別を的確に行うことができ、構造の簡略化、省コスト化を図りつつ、信頼性を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項５に記載の発明によれば、送風機の過渡的な回転変動を排除して安定した動作確認処理を行うことが可能となる。
請求項６に記載の発明によれば、燃焼制御の行われていない期間に動作確認処理を行うことにより、動作確認処理が簡略化され迅速に行うことが可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、空気量調節部の動作確認処理おける外的要因による誤判別を除去することができ、異常判別を一層的確に行うことが可能となる。
また、請求項８に記載の発明によれば、本発明の燃焼装置を内蔵することにより、構造の簡略化、省コスト化、小型化を図りつつ信頼性を向上させた湯水加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る給湯器の構造を示す正面図である。
【図２】 図１に示す給湯器に内蔵される燃焼装置に採用する燃焼筒を装着部材を一体化した状態で示す斜視図である。
【図３】 図２に示す燃焼筒及び当該燃焼筒に一体化される装着部材の分解斜視図である。
【図４】 図１に示す給湯器に内蔵される燃焼装置の要部断面図である。
【図５】 （ａ），（ｂ）は、図４に示す燃焼装置の空気量調節部の構造を示す斜視図である。
【図６】 図４に示す燃焼装置で実行される空気量調節部の動作確認処理を示すフローチャートである。
【図７】 図４に示す燃焼装置における、空気量調節部の開口面積比と送風機の回転数の関係を示すグラフである。
【図８】 図４に示す燃焼装置において、燃焼量の低い状態における空気流を示す断面図である。
【図９】 図４に示す燃焼装置において、燃焼量の高い状態における空気流を示す断面図である。
【図１０】 本発明の別の実施形態に係る給湯器の構造を示す正面図である。
【図１１】 （ａ），（ｂ）は、図１０に示す給湯器に内蔵される燃焼装置の空気量調節部の構造を示す斜視図である。
【図１２】 図１０に示す燃焼装置において、燃焼量の低い状態における空気流を示す断面図である。
【図１３】 図１０に示す燃焼装置において、燃焼量の高い状態における空気流を示す断面図である。
【図１４】 従来の燃焼装置の構造を示す断面図である。
【図１５】 （ａ），（ｂ）は、図１４に示す従来の燃焼装置に採用される回転位置検知センサの動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１，８ 湯水加熱装置
２，９ 燃焼装置
１０，５０ バーナケース
１１ 燃焼部（燃焼筒）
１２ 送風機
１５ 燃料噴霧手段
２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 空気導入口
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 空気導入口
２２ｂ，２２ｃ 空気導入口
３０，５１ 仕切板
３０ｃ，５１ａ 連通部
３１ｂ，６３ 空気流路（送風機から第１空気室へ至る空気流路）
３５，５５ 空気室（第１空気室）
３６，５６ 空気室（第２空気室）
３７，６１ 空気量調節部（第１の空気量調節部）
３８，６２ 空気量調節部（第２の空気量調節部）
４０，５７ 回転軸
４４，４７，５８，５９，６０ 流量調節羽根
７０ 制御回路部
７１ 回転数検知手段

Claims (8)

1. バーナケースの内部に燃焼筒を配し、送風機から当該バーナケースと燃焼筒との間に形成される空気室に供給される空気を燃焼筒の外壁に設けた空気導入口を介して燃焼筒の内部に導入し、導入された空気を燃料噴霧手段から燃焼筒の内部に噴霧される液体燃料と混合して燃焼させる燃焼装置であって、前記空気室は、連通部を有する仕切板によって燃焼筒の上流側に位置する第１空気室と下流側に位置する第２空気室とに仕切られ、前記送風機から第１空気室へ流動する空気量を調節する第１の空気量調節部と、前記連通部を介して第１空気室から第２空気室へ流動する空気量を調節する第２の空気量調節部と、前記送風機の駆動状態を検知する駆動状態検知手段と、前記第１及び第２の空気量調節部へ制御信号を送出する制御回路部とを備えており、
   共通の回転軸が配され、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされており、
   前記送風機を所定の駆動状態で駆動しつつ、開口面積が異なる状態となる制御信号を空気量調節部へ順次送出して各制御信号に対応した送風機の駆動状態を検知し、検知された当該駆動状態の間に所定の変動異常があるときは、前記第１の空気量調節部又は第２の空気量調節部の少なくともいずれか一方の異常と判別して異常対応処理に移行する動作確認処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
2. 前記送風機から第１空気室へ至る空気流路と前記仕切板に設けられた連通部の双方に近接するように共通の回転軸が配され、前記第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部は、各々の流量調節羽根を前記回転軸に取り付けて、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. バーナケースの内部に燃焼筒を配し、送風機から当該バーナケースと燃焼筒との間に形成される空気室に供給される空気を燃焼筒の外壁に設けた空気導入口を介して燃焼筒の内部に導入し、導入された空気を燃料噴霧手段から燃焼筒の内部に噴霧される液体燃料と混合して燃焼させる燃焼装置であって、前記空気室は、連通部を有する仕切板によって燃焼筒の上流側に位置する第１空気室と下流側に位置する第２空気室とに仕切られ、前記送風機から第１空気室へ流動する空気量を調節する第１の空気量調節部と、前記連通部を介して第１空気室から第２空気室へ流動する空気量を調節する第２の空気量調節部と、前記送風機の回転数を検知する回転数検知手段と、前記第１及び第２の空気量調節部へ制御信号を送出する制御回路部とを備えており、
   共通の回転軸が配され、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされており、
   前記送風機を所定電圧で駆動しつつ、開口面積が異なる状態となる制御信号を空気量調節部へ順次送出して各制御信号に対応した送風機の回転数を検知し、検知された当該回転数の間に所定の差が生じないときには、前記第１の空気量調節部又は第２の空気量調節部の少なくともいずれか一方の異常と判別して異常対応処理に移行する動作確認処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
4. 前記送風機から第１空気室へ至る空気流路と前記仕切板に設けられた連通部の双方に近接するように共通の回転軸が配され、前記第１の空気量調節部及び第２の空気量調節部は、各々の流量調節羽根を前記回転軸に取り付けて、当該回転軸を回転制御することにより前記空気流路及び連通部を流動する空気量を同時に調節する構成とされていることを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。
5. 前記動作確認処理は、制御回路部から空気量調節部へ制御信号を送出した後に、送風機の回転数が所定時間継続して所定範囲の値である場合に限り、当該所定時間の経過時の回転数を用いて判別を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃焼装置。
6. 前記動作確認処理は、燃焼装置の燃焼開始前のプリパージ動作中、又は、燃焼終了後のポストパージ動作中に行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
7. 前記動作確認処理によって空気量調節部の異常を判別したときは、更に、所定回数の動作確認処理を繰り返して行い、当該所定回数の動作確認処理によって繰り返し異常が判別されたときには異常対応処理に移行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
8. 前記請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃焼装置を内蔵した湯水加熱装置であって、燃焼装置で発生した熱を熱交換部に送って湯水を加熱することを特徴とする湯水加熱装置。

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