JP4182432B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置に係り、特に、給湯単独機能または給湯機能と浴槽の湯水の追い焚き機能を兼ね備えた燃焼装置に関する。

従来より、給湯器や風呂装置等の熱源として、ガスや液体燃料を燃焼させる燃焼装置が多用されている。また近年、省エネルギーや環境保護の観点から、従来の燃焼装置よりもさらにエネルギー効率の高い燃焼装置が切望されている。かかる要望を解決するべく、複数の熱交換器を備えた燃焼装置や、燃焼ガスの顕熱に加えて潜熱も回収可能な潜熱回収型燃焼装置と称する燃焼装置が提供されている。潜熱回収型燃焼装置は、主として燃焼ガスの顕熱を回収する顕熱回収熱交換器と、主として潜熱を回収する（残存する顕熱も回収する）潜熱回収熱交換器とを備えたものであり、従来の燃焼装置に比べて熱効率が高い。潜熱回収型燃焼装置は、例えば下記の特許文献１に開示されている。

また給湯機能と浴槽の湯水の追い焚き機能を兼ね備えた燃焼装置は広く普及している。給湯機能と追い焚き機能を兼ね備えた燃焼装置の一形態として、一缶二水路形式と称されるものが知られている。一缶二水路形式とは、単一の燃焼ガス流路の中に二系統の熱交換器が配されたもので、具体的には給湯用熱交換器と追い焚き用熱交換器が収納されている。
一缶二水路形式の燃焼装置は、例えば下記の特許文献２に開示されている。一缶二水路形式の燃焼装置は、全体形状が小さく設置スペースが少ない。また、一缶二水路形式の燃焼装置は、部品点数が少ないので製造コストが低い。
特開平１１−１４８６４２ 特開平１１−１４８６４２

前記したように、潜熱回収熱交換器を備えた燃焼装置は熱効率が高い。また一缶二水路形式の燃焼装置は、全体形状が小さく製造コストが低い。そこで、これらの特徴を併せ持った燃焼装置が考えられる。則ち当業者であれば、一缶二水路形式の潜熱回収型燃焼装置の構造を容易に発明することができる。則ち、当業者であれば、給湯用と追い焚き用の二系統の顕熱回収熱交換器を内蔵し、更に、給湯用と追い焚き用の二系統の潜熱回収熱交換器を内蔵した構造を容易に発明することができる。

そこで本発明者らは、上記構造を有する燃焼装置を試作した（第一試作）。上記したような、給湯用および追い焚き用の二系統の顕熱回収熱交換器および潜熱回収熱交換器が各々内蔵した燃焼装置は、予想どおりの機能を発揮するものであった。しかしながら第一試作の燃焼装置は、製造コストが高く、経済的に採算を取り難いものであった。

則ち、潜熱回収熱交換器は、燃焼ガスに含まれる水蒸気の潜熱を回収するものであり、水蒸気が液化して発生したドレンが大量に潜熱回収熱交換器に付着する。このドレンは酸性成分を含む腐食性の液体であるため、潜熱回収熱交換器は耐食性の高い素材を選定する必要がある。そのため潜熱回収熱交換器として、給湯用と追い焚き用の二系統を備えたものを内蔵すると、熱交換器に耐食性を備えた高価な素材を使用せざるを得ず、製造コストが嵩み、製造コストが低いという一缶二水路形式の特長を生かすことができない。

そこで、本発明者らは、追い焚き用の潜熱回収熱交換器を省略し、給湯用の潜熱回収熱交換器のみを備えた燃焼装置を試作した（第二試作）。
図５は、本発明者らが試作した第二試作の燃焼装置１００の内部構造を模式的に示す説明図である。第二試作の燃焼装置１００は、給湯用の顕熱回収熱交換器（給湯用熱交換器）１０１と追い焚き用の顕熱回収熱交換器（追い焚き用熱交換器）１０２を内蔵し、更に、給湯用の潜熱回収熱交換器１０３を内蔵した構造である。

第二試作の燃焼装置１００は、給湯運転および追い焚き運転を単独または同時に行うことができる機能を有する。
給湯運転を行う場合は、燃焼バーナ１０５の全領域を燃焼させ、給水流路１１３から供給される水を、潜熱回収熱交換器１０３および給湯用熱交換器１０１で順次加熱して給湯流路１１４へ排出し、排出される湯水にバイパス流路を１０６介して供給される水を混合して目的温度の湯水を給湯栓１１５から給湯する動作が行われる。

また、追い焚き運転を行う場合は、循環ポンプ１１０を駆動して浴槽１１２に張られた湯水を追い焚き循環回路１１１に循環させると共に、燃焼バーナ１０５の一部の燃焼領域を燃焼させ、循環する湯水を追い焚き用熱交換器１０２で加熱する動作が行われる。

第二試作の燃焼装置は、潜熱回収熱交換器として給湯用の熱交換器１０３のみを内蔵することで製造コストを抑えることができ、製造コストが低いという一缶二水路形式の特長を生かすことができるものであった。しかしながら、この第二試作の燃焼装置１００では、追い焚き運転中に潜熱回収熱交換器１０３が沸騰するという予期しない問題が発生した。

則ち、給湯機能と追い焚き機能を備えた燃焼装置は、給湯単独、追い焚き単独、および、給湯・追い焚き同時使用の３パターンの動作モードが存在する。この内、追い焚き単独の動作モードで運転する場合は、循環ポンプ１１０が駆動されて浴槽１１２に張られた湯水が追い焚き用熱交換器１０２に循環して加熱が行われる。則ち、追い焚き単独の動作モードで運転を行う場合は、追い焚き用熱交換器１０２にのみ通水が行われ、給湯用熱交換器１０１および潜熱回収熱交換器１０３には通水されない。
ところが、一缶二水路形式の燃焼装置は、単一の燃焼ガス流路中に給湯用熱交換器と追い焚き用熱交換器を収納しており、追い焚き単独の動作モードで運転する場合でも、給湯用の潜熱回収熱交換器１０３が加熱され、中の水が沸騰してしまう。

尚、第一試作の様に、潜熱回収用の熱交換器として給湯用と追い焚き用の二系統の熱交換器が内蔵されている場合は、追い焚き単独の動作モードの場合であっても、追い焚き用の潜熱回収熱交換器によって潜熱が奪われるので、給湯用の潜熱回収熱交換器側に配分される熱エネルギーが減少し、給湯側の潜熱回収熱交換器が沸騰するという問題は生じない。

そこで、本発明者らは、図５に示す第二試作の燃焼装置１００において、給湯用熱交換器１０１に温度センサ１０４を設け、追い焚き単独の動作モードで運転を行う場合に、給湯用熱交換器１０１および潜熱回収熱交換器１０３内の湯水が沸騰しないように燃焼制御を行った。この燃焼制御を行うことにより、追い焚き単独の動作モードで運転する場合においても、給湯用熱交換器１０１および潜熱回収熱交換器１０３に滞留する湯水の沸騰を効果的に防止することができる。

ところが、追い焚き単独の動作モードで運転中に給湯運転が開始されると、給湯開始前に潜熱回収熱交換器１０３で加熱された湯水が給湯用熱交換器１０１に流入して更に加熱される。このため、追い焚き単独運転中における沸騰は防止されるものの、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始されると、給湯用熱交換器１０１に流入した湯水が沸騰する虞があり、給湯開始に伴って高温の湯水が排出される不具合が生じるものであった。

また、図５に示す第二試作の燃焼装置１００は、潜熱回収熱交換器１０３および給湯用熱交換器１０１は、燃焼量や各熱交換器への通水量に応じて熱効率が変動する。このため、外部から供給される水を潜熱回収熱交換器および第一熱交換器に直列的に通水して加熱する燃焼装置１００では、燃焼量に応じて各熱交換器への通水量を最適に調整することができず、双方の熱交換器のトータルの熱効率を改善することが困難であった。

この熱効率の問題や、前記した給湯用熱交換器１０１における沸騰の発生の問題は、図５に示す燃焼装置１００に限らず、給湯単独機能のみを備えた潜熱回収型の燃焼装置においても同様に生じるものであり、改善が望まれていた。

本発明は、上記した新たな問題を解決するために提案されるもので、熱交換器における沸騰の発生を抑えて高温の湯水が給湯されることを防止し、しかも、熱効率の向上、省コスト化を図った潜熱回収型の燃焼装置を提供することを目的とする。

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、燃焼バーナと、燃焼バーナに空気を送風する送風手段と、燃焼バーナによって発生した燃焼ガスが通過する燃焼ガス流路を有し、共通の燃焼ガス流路内に主として燃焼ガスの顕熱を回収する第一熱交換器が配され、当該第一熱交換器の燃焼ガス流路下流側に主として燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器が配された燃焼装置において、前記潜熱回収熱交換器の出水口と前記第一熱交換器の間を連通する配管を有し、当該配管の中途部位と、前記第一熱交換器の入水口に接続された給水流路との間に第一のバイパス流路が設けられており、通水される湯水を当該潜熱回収熱交換器および第一熱交換器で順次加熱する構成とされ、前記第一のバイパス流路を流動する水量を閉成状態を含んで調整可能な流量調整手段が設けられており、当該流量調整手段により第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水との分流比率を調整可能であり、前記第一熱交換器の入水口に流入する湯水の温度を監視し、当該温度が所定温度を超えたときは、流量調整手段を制御して第一のバイパス流路の分流比率を増加させ、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水を増加させることを特徴とする燃焼装置である。

潜熱回収熱交換器と第一熱交換器とが直列的に接続された燃焼装置では、潜熱回収熱交換器で加熱された湯水は更に第一熱交換器で加熱される。このため、第一熱交換器側で沸騰が生じ易い。
本発明によれば、潜熱回収熱交換器で加熱されて第一熱交換器側へ流動する湯水に対して、潜熱回収熱交換器を迂回させ第一のバイパス流路を介して加熱されない湯水を直接第一熱交換器側へ流動させることにより、双方の湯水を混合して第一熱交換器へ流入する湯水の温度を低下させることができる。これにより、第一熱交換器へ流入する湯水の温度を低下させて、沸騰の発生を防止することが可能となる。

また、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器は、燃焼量や各熱交換器への通水量に応じて熱効率が変動する。ところが、前記したように、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器に直列的に通水して加熱する燃焼装置では、燃焼量に応じて各熱交換器への通水量を最適に調整することができず、双方の熱交換器のトータルの熱効率を改善することが困難である。

本発明によれば、第一のバイパス流路の流量制御を行う構成を採ることにより、通水される湯水の潜熱回収熱交換器側および第一のバイパス流路側への分流比率を調整可能である。則ち、第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水との分流比率を調整可能である。これにより、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器における熱回収比率を調整することが可能となる。

従って、双方の熱交換器におけるトータルの熱効率が最大となるときの潜熱回収熱交換器への通水量を、予め燃焼量毎に測定してデータテーブルを作成しておくことにより、燃焼運転中に、当該データテーブルを参照しつつ第一のバイパス流路を流量制御してトータルの熱効率を向上させることが可能となる。また、燃焼量毎の潜熱回収熱交換器への分流比率を適宜に設定することにより、トータルの熱効率を維持しつつ第一熱交換器におけるドレンの発生を抑制した加熱運転を行うことも可能である。

本発明において、第一熱交換器および潜熱回収熱交換器は、給湯用の熱交換器として用いる構成や、浴槽の湯水の追い焚き用の熱交換器として用いる構成、あるいは、暖房端末に加熱された湯水を循環させる暖房用の熱交換器として用いる構成を採ることができる。

請求項２に記載の発明は、燃焼バーナと、燃焼バーナに空気を送風する送風手段と、燃焼バーナによって発生した燃焼ガスが通過する燃焼ガス流路を有し、共通の燃焼ガス流路内に主として燃焼ガスの顕熱を回収する第一および第二熱交換器が配され、更にこれらの熱交換器の燃焼ガス流路下流側に主として燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器が配された燃焼装置において、前記第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域は、第一熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域よりも狭く、且つ、両断面領域は部分的に重複し、潜熱回収熱交換器は燃焼ガス流路の断面領域の略全域を覆い、燃焼バーナは燃焼領域が区分され、第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼させる運転と、外部から供給される水を当該潜熱回収熱交換器および第一熱交換器で順次加熱して給湯運転とを実施可能であり、前記潜熱回収熱交換器の出水口と前記第一熱交換器の間を連通する配管を有し、当該配管の中途部位と、前記第一熱交換器の入水口に接続された給水流路との間に第一のバイパス流路が設けられており、前記第一のバイパス流路を流動する水量を閉成状態を含んで調整可能な流量調整手段が設けられており、当該流量調整手段により第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水との分流比率を調整可能であり、第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼させる運転中に給湯運転が開始された場合に前記第一熱交換器の入水口に流入する湯水の温度を監視し、当該温度に応じて前記流量調整手段により流量制御することにより、潜熱回収熱交換器で加熱されていない水を直接第一熱交換器に流入させることを特徴とする燃焼装置である。

ここに、本発明における第二熱交換器とは、例えば、浴槽の湯水を循環させて追い焚き加熱する追い焚き用熱交換器や、暖房端末に湯水を循環させて加熱する暖房用熱交換器を指す。
ここで、第一熱交換器、第二熱交換器および潜熱回収熱交換器が全て共通の燃焼ガス流路に配さた一缶二水路形式の燃焼装置では、給湯停止中において、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器への通水は行われない。従って、第二熱交換器のみに通水が行われて加熱運転が行われると、燃焼ガスによって給湯用の潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の内部の湯水が加熱される。このため、第二熱交換器による加熱運転中に給湯が開始されると、給湯開始前に潜熱回収熱交換器で加熱された高温水が第一熱交換器へ流動して更に加熱され沸騰する虞が生じる。

本発明によれば、第一のバイパス流路を設けることにより、外部から供給される水の一部は潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器へ至り、外部から供給される水の残部は第一のバイパス流路を経て直接第一熱交換器へ至る。そして、これらの湯水は第一熱交換器の入水口側で混合されて第一熱交換器へ流入する。

従って、本発明によれば、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯が開始された場合でも、給湯開始前に潜熱回収熱交換器で加熱されて第一熱交換器へ至る高温水に、第一のバイパス流路を流動して第一熱交換器へ至る水を混合して湯温を低下させることができる。これにより、第一熱交換器における沸騰の発生を効果的に防止することが可能となる。

本発明において、第一のバイパス流路を開閉可能な構成を採ることにより、第一のバイパス流路を開成する期間を適宜に設定することができる。
例えば、第一のバイパス流路を開成する期間を、給湯が開始された時点から、潜熱回収熱交換器で加熱された全ての高温水が第一のバイパス流路を流動する湯水と混合されて概ね第一熱交換器へ流入するまでの時間に設定することができる。
また、潜熱回収熱交換器から排出される湯温を検知する温度センサを設け、給湯が開始された時点から、温度センサの検知温度が所定温度まで低下するまでの期間を第一のバイパス流路の開成期間に設定することができる。

第一バイパス流路の開成期間をこのように設定することにより、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯運転が開始された場合でも、第一熱交換器における沸騰の発生を防止しつつ、その後は第一のバイパス流路を閉成して熱効率を向上させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域は、第一熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域よりも狭く、且つ、両断面領域は部分的に重複し、潜熱回収熱交換器は燃焼ガス流路の断面領域の略全域を覆い、燃焼バーナは燃焼領域が区分され、第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼可能な構成とされている。

本発明によれば、第二熱交換器のみに通水が行われて加熱運転中は、燃焼バーナは、必要燃焼量に応じて、第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼させる。また、給湯運転中は、必要熱量に応じて燃焼領域が変化し、必要熱量の最大時には、第一熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する全ての区分の燃焼領域を燃焼させる。

従って、本発明によれば、第二熱交換器のみによる加熱運転中は、燃焼領域に相当する部位の潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の内部の湯水が局部的に加熱され、燃焼領域から外れる部位の湯水の加熱は少ない。また、第二熱交換器によって顕熱が奪われるので、第一熱交換器側に配分される熱エネルギーが減少し、第一熱交換器内の湯水の温度上昇は少ない。

従って、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯が開始された場合でも、潜熱回収熱交換器から第一熱交換器へ流動する高温水の温度および湯量を低減することができる。
これにより、潜熱回収熱交換器から第一熱交換器へ流動する高温水に、第一のバイパス流路を介して流動する水を混合して容易に温度を低下させることができ、第一熱交換器における沸騰を効果的に防止することが可能となる。

また、本発明によれば、第二熱交換器のみによる加熱運転中においても、送風機から燃焼バーナへの空気供給は行われるので、第一熱交換器および潜熱回収熱交換器における燃焼領域から外れる部位にも送風が行われる。これにより、燃焼領域から外れる潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の部位の湯水が冷却されることとなり、潜熱回収熱交換器内に滞留する湯水の昇温が抑制される。

請求項１や請求項２に記載の発明は、第一のバイパス流路を流動する水量を閉成状態を含んで調整可能な流量調整手段を設けた構成とされている。

本発明によれば、流量調整手段によって第一のバイパス流路を閉成したり、あるいは、流量調整を行うことができる。
従って、例えば、第一熱交換器に流入する湯水の温度を監視しつつ、第一のバイパス流路の流量調整を行う構成を採ることができる。この構成によれば、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯が開始されたときは、第一熱交換器へ流入する湯水の温度が当該第一熱交換器の内部で沸騰が生じない範囲で高温となるように、第一のバイパス流路の流量調整または閉成制御を行うことができる。これにより、第一熱交換器における沸騰の発生を防止しつつ、熱効率を向上させることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、第二熱交換器が複数配され、各第二熱交換器は系の異なる複数の流路に各々接続された構成とされている。

本発明によれば、例えば、第二熱交換器の一つを、浴槽の湯水を追い焚き加熱する追い焚き用熱交換器とすることができる。また、他の第二熱交換器を暖房端末へ加熱された湯水を循環させる暖房用熱交換器とすることができる。
これにより、同一の燃焼ガス流路に給湯用、追い焚き用および暖房用などの複数の熱交換器を配した一缶多水路形式の燃焼装置を形成することができ、燃焼装置の小型化、省コスト化を図ることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置において、潜熱回収熱交換器と第一熱交換器との水路を連通する配管の中途部位を第一熱交換器の配置部位よりも燃焼ガス流路上流側へ延伸し、当該延伸部位に第一のバイパス流路の一端を接続した構成とされている。

前記したように、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯が開始されると、給湯開始前に潜熱回収熱交換器において高温に加熱された湯水が第一熱交換器へ流入して更に加熱され、第一熱交換器において沸騰が生じ易い。

本発明によれば、潜熱回収熱交換器と第一熱交換器とを接続する配管の中途部位を第一熱交換器の配置部位よりも下方へ延伸するので、配管が長くなり、配管内の湯水の量も増加する。また、配管の中途部位を第一熱交換器の配置部位よりも燃焼ガス流路上流側へ延伸するので、燃焼ガス流路下流側に位置する場合に比べて、配管内の湯水が燃焼ガスから受ける熱量が低下する。これにより、配管に滞留する湯水を低温に維持することができ、第二熱交換器のみによる加熱運転中に潜熱回収熱交換器に滞留する湯水が高温に加熱されることを抑制することができる。

また、配管の延伸部位に第一のバイパス流路の一端が接続されるので、第二熱交換器のみによる加熱運転中に、バイパス流路内の水が燃焼ガスから受ける熱量が低く、バイパス流路内の水を低温のまま維持することができる。
これにより、給湯が開始されると、潜熱回収熱交換器から流動する高温水にバイパス流路内の低温水を混合して容易に湯温を低下させることができ、第一熱交換器における沸騰を防止することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置において、給湯運転が継続中は、燃焼量に応じて第一のバイパス流路の流量制御を行う構成とされている。

ここに、本発明で言う第一のバイパス流路の流量制御は、開成および閉成を含む流量制御を言う。
前記したように、第二熱交換器のみによる加熱運転中に給湯が開始されると、給湯開始直後は第一熱交換器において沸騰が生じ易い。しかし、その後は、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器への通水が行われるので、潜熱回収熱交換器から第一熱交換器へ流入する湯水の温度は給湯開始直後に比べて低下し、第一熱交換器における沸騰は生じない。従って、第一のバイパス流路を閉成したまま給湯運転を継続することは可能である。

ところで、前記したように、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器は、燃焼量や各熱交換器への通水量に応じて熱効率が変動する。このため、外部から供給される水を潜熱回収熱交換器および第一熱交換器に直列的に通水して加熱する燃焼装置では、燃焼量に応じて各熱交換器への通水量を最適に調整することができず、双方の熱交換器のトータルの熱効率を改善することが困難である。

本発明によれば、第一のバイパス流路の流量制御を行う構成を採ることにより、外部から供給される水の潜熱回収熱交換器側および第一のバイパス流路側への分流比率を調整可能である。則ち、第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を迂回して直接第一熱交換器側へ流動する水との分流比率を調整可能である。これにより、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器における熱回収比率を調整することが可能となる。

従って、双方の熱交換器におけるトータルの熱効率が最大となるときの潜熱回収熱交換器への通水量を、予め燃焼量毎に測定してデータテーブルを作成しておくことにより、燃焼運転中に、当該データテーブルを参照しつつ第一のバイパス流路を流量制御してトータルの熱効率を向上させることが可能となる。また、燃焼量毎の潜熱回収熱交換器への分流比率を適宜に設定することにより、トータルの熱効率を維持しつつ第一熱交換器におけるドレンの発生を抑制した加熱運転を行うことも可能である。

請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置において、少なくともいずれかの第二熱交換器による湯水の加熱運転が継続中は、給湯運転の停止中であっても、第一のバイパス流路を開成制御する構成とされている。

給湯停止中に第一のバイパス流路を開成すると、潜熱回収熱交換器の入水口と出水口とを第一のバイパス流路を介して接続した環状回路が形成される。従って、第二熱交換器のみによる加熱運転中に第一のバイパス流路を開成すると、潜熱回収熱交換器内に滞留する湯水が加熱され、環状回路内に滞留する湯水に温度差が生じて環流を生じる。これにより、潜熱回収熱交換器の一部が局部的に加熱される場合でも、環流によって環状回路内の湯水の温度を均一化することができ、滞留する湯水の一部が高温に加熱されることが抑制される。

請求項７に記載の発明は、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置において、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の双方の水路をバイパスする第二のバイパス流路を備え、少なくともいずれかの第二熱交換器による湯水の加熱運転が継続中は、給湯運転の停止中であっても、第二のバイパス流路を開成制御する構成とされている。

給湯停止中に第二のバイパス流路を開成すると、直列に接続された潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の両端を第二のバイパス流路を介して接続した環状回路が形成される。従って、第二熱交換器のみによる加熱運転中は、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器内に滞留する湯水が加熱され、環状回路内に滞留する湯水に温度差が生じて環流を生じる。これにより、潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の一部が局部的に加熱される場合でも、環流によって環状回路内の湯水の温度を均一化することができ、滞留する湯水の一部が高温に加熱されることが抑制される。

請求項１に記載の発明によれば、熱交換器における沸騰を防止しつつ熱効率、耐久性を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項２に記載の発明によれば、追い焚き運転などが単独で行われているときに給湯が開始された場合でも、高温の湯水の出湯を効果的に防止することができ、安全性を向上した燃焼装置を提供できる。
請求項２に記載の発明によれば、追い焚き運転などの熱負荷に応じた最適な燃焼を行うことができ、給湯が開始された場合における高温水の出湯を防止して安全性を向上した燃焼装置を提供できる。
請求項１や請求項２に記載の発明によれば、高温水の出湯を防止しつつ熱効率を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項３に記載の発明によれば、省スペース化を図った一缶多水路形式の燃焼装置を提供できる。
請求項４に記載の発明によれば、簡単な構成によって、追い焚き運転などが行われているときに給湯が開始された場合でも高温水の出湯を防止することができ、安全性を向上し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、トータルの熱効率を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項６，７に記載の発明によれば、追い焚き運転などが単独で行われているときの給湯回路内の局部的な湯水の温度上昇を抑制することができ、給湯開始に伴って高温水が出湯されることを防止した安全性を向上した燃焼装置を提供できる。

以下に、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る燃焼装置１の内部構造を示す模式図、図２は図１の燃焼装置１に内蔵される熱交換器および配管の構成例を示す斜視図、図３は図１の燃焼装置１において追い焚き運転中に給湯運転が開始されたときの各部の動作を示すタイムチャートである。

本実施形態の燃焼装置１は、一缶二水路形式の潜熱回収型の燃焼装置であり、図１，図２の様に、共通する缶体２の内部に主として燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器（第一熱交換器）５と追い焚き用熱交換器（第二熱交換器）６が内蔵され、更に、缶体２に主として燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器７が内蔵されている。

則ち、本実施形態の燃焼装置１は、一つの缶体２を備え、その内部の下部に燃焼バーナ４がある。燃焼バーナ４は、図示しない燃料ガス配管から燃料ガスが供給されて火炎を発生させるものである。燃焼バーナ４は、図１の様に、二つの燃焼領域Ａ，Ｂに区分され、全領域の燃焼運転と、燃焼領域Ａだけの燃焼運転を切り換え可能である。

また缶体２の下部、則ち、燃焼バーナ４の上流側には送風機（送風手段）３が設けられて燃焼バーナ４に必要な空気を供給すると共に、缶体２の上部には熱交換された燃焼ガスを外部へ排出する排気筒８が設けられている。

前記したように、本実施形態の燃焼装置１は、共通する缶体２内に給湯用熱交換器５、追い焚き用熱交換器６および潜熱回収熱交換器７が内蔵されている。則ち、缶体２の内部に形成される共通の燃焼ガス流路Ｌに３本の熱交換器が内蔵されている。但し、給湯用熱交換器５と追い焚き用熱交換器６には、フィンが共通に設けられており、構造的には両者は一体的である。

給湯用熱交換器５は、図２の様に、直列状の管体をベンド管を介して折り返して形成される通水管５ａを備えている。則ち、給湯用熱交換器５の通水管５ａは、一本の管の所定長の部位にベンド管を接続して「Ｕ」字状に折り返して元の部分に対して略平行に配し、さらに所定長の部位を再度「Ｕ」字状に折り返し、順次これを繰り返して管体を平行に並べたものである。給湯用熱交換器５の通水管５ａは、これを繰り返して形成されたもので、管路は見かけ上平行に並べられているが、流路（水路）は１本である。給湯用熱交換器５は、このように並べられた通水管５ａに垂直に複数のフィン５ｂを配列して形成される。

給湯用熱交換器５は、燃焼ガス流路Ｌの断面領域の全てを占有する。則ち、給湯用熱交換器５が設けられた領域は、図１，図２の様に、缶体２の横断面と略同一である。従って、仮に燃焼ガスが缶体２内を平行に流れると仮定すると、燃焼ガスのすべてが給湯用熱交換器５と接触して通過する。

追い焚き用熱交換器６も、給湯用熱交換器５と同様に、直列状の管体をベンド管を介して折り返した通水管６ａを備えている。追い焚き用熱交換器６の通水管６ａは、図２の様に、缶体２内にあって、燃焼ガス流路Ｌの断面領域の内の一部だけを占有するものである。則ち、追い焚き用熱交換器６の通水管６ａが設けられた領域は、図１，図２の様に、缶体２の横断面よりも著しく小さい。従って、仮に燃焼ガスが缶体２内を平行に流れると仮定すると、燃焼ガスの一部だけが追い焚き用熱交換器６と接触して通過し、他の多くの燃焼ガスは追い焚き用熱交換器６に触れない。

追い焚き用熱交換器６の通水管６ａは、給湯用熱交換器５の通水管５ａに近接して配置され、給湯用熱交換器５のフィン５ｂは追い焚き用熱交換器６の通水管６ａに共通に取り付けられている。則ち、給湯用熱交換器５の通水管５ａと追い焚き用熱交換器６の通水管６ａには共通にフィン５ｂが取り付けられており、両熱交換器は構造的に一体化されている。

本実施形態では、図２の様に、給湯用熱交換器５は二段に配されており、追い焚き用熱交換器６は単段である。そして追い焚き用熱交換器６の上下は、給湯用熱交換器５の管列に挟まれている。また給湯用熱交換器５を構成する通水管５ａと追い焚き用熱交換器６を構成する通水管６ａは互いに平行である。

潜熱回収熱交換器７は、前記した給湯用熱交換器５と同様の基本構成を有する。則ち、潜熱回収熱交換器７も、図２の様に、直列状の管体をベンド管を介して折り返した通水管７ａを備え、通水管７ａに垂直に複数のフィン７ｂが取り付けられている。

潜熱回収熱交換器７は、燃焼ガス流路Ｌの断面領域の全てを占有する。則ち、給湯用熱交換器５と同様、潜熱回収熱交換器７が設けられた領域は、図１，図２の様に、缶体２の横断面と略同一である。従って、仮に燃焼ガスが缶体２内を平行に流れると仮定すると、燃焼ガスのすべてが潜熱回収熱交換器７と接触して通過する。

次に、各熱交換器５，６，７および燃焼バーナ４の位置関係について説明する。
本実施形態では、これらはいずれも共通の缶体２内にあり、これらの位置関係を物理的に見ると、燃焼バーナ４が最下部に位置する。そしてその上部に給湯用熱交換器５および追い焚き用熱交換器６が配され、更に、その上部に潜熱回収熱交換器７が配されている。

燃焼ガスの流れを基準に位置関係を説明すると、最も上流側に燃焼バーナ４があり、その下流側に給湯用熱交換器５および追い焚き用熱交換器６が位置し、更にその下流に潜熱回収熱交換器７が位置する構成とされている。

尚、本実施形態では、給湯用および追い焚き用の熱交換器５，６と潜熱回収熱交換器７の各々の通水管５ａ，６ａ，７ａを互いに平行に配置し、各熱交換器５，６，７に取り付けられるフィン５ｂ，７ｂも互いに平行に配置する構成としている。しかし、例えば、潜熱回収熱交換器７の通水管７ａおよびフィン７ｂと、給湯用および追い焚き用の熱交換器５，６の通水管５ａ，６ａおよびフィン５ｂとを互いに交差する方向に配することも可能である。

燃焼バーナ４の燃焼領域Ａは、図１の様に、追い焚き用熱交換器６の真下に位置する。
則ち、燃焼領域Ａだけを燃焼させると、追い焚き用熱交換器６が占有する燃焼ガス流路Ｌに相当する区分だけが限定的に燃焼されることとなり、追い焚き用熱交換器６の部位だけが他の部位に比べて重点的に加熱される。

次に、本実施形態の燃焼装置１の流水回路について説明する。本実施形態の燃焼装置１は、二系統の流水回路を備えている。則ち、潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５によって形成される給湯回路と、追い焚き用熱交換器６によって形成される追い焚き循環回路とを備えている。

則ち、図１，図２の様に、外部の給水栓（不図示）に繋がる給水流路１６は給水流路１７を介して潜熱回収熱交換器７の入水口１０に接続され、潜熱回収熱交換器７の出水口１１は、配管２０を介して給湯用熱交換器５の入水口１４に接続されている。また、給湯用熱交換器５の出水口１５は、給湯流路２１を介して給湯栓（カラン）２２に接続されている。
尚、給湯用熱交換器５の入水口１４の近傍には、通水管５ａを流動する湯水の温度を検知する温度センサ９が設けられている。

また、本実施形態の燃焼装置１は、図１，図２の様に、潜熱回収熱交換器７の出水口１１と給湯用熱交換器５の入水口１４の間を連通する配管２０の中途部位を、燃焼ガス流路Ｌの上流側（図１，図２の下方）へ向けて延伸し、当該配管２０の延伸部位と給水流路１６との間に第一のバイパス流路１８を設けている。また、第一のバイパス流路１８の流路上には、流量を調整する流量制御弁（流量調整手段）１９が設けられている。

更に、給水流路１６と給湯流路２１との間に、第二のバイパス流路２３を設け、当該バイパス流路２３上に通水量を調整制御する流量制御弁２４を設けた構成とされている。
そして、これらの給水流路１６，１７から潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５を介して給湯流路２１に至る流路と、第一のバイパス流路１８および第二のバイパス流路２３によって給湯回路が形成されている。

本実施形態の燃焼装置１は、前記した給湯回路を有するので、第一のバイパス流路１８に設けた流量制御弁１９を制御することにより、潜熱回収熱交換器７および第一のバイパス流路１８への分流比率を調整可能である。

則ち、流量制御弁１９を閉成すると、第一のバイパス流路１８への通水は遮断され、給水流路１７を介して供給される水は全て潜熱回収熱交換器７を経て給湯用熱交換器５へ流入する。また、流量制御弁１９を開成すると、給水流路１６を介して供給される水は、流路抵抗に応じて潜熱回収熱交換器７側と第一のバイパス流路１８側へ分流し、潜熱回収熱交換器７側へ分流した水は加熱されて給湯用熱交換器５へ至ると共に、第一のバイパス流路５側へ分流した水は加熱されないまま給湯用熱交換器５へ至る。

更に、流量制御弁１９の開度を制御することにより、潜熱回収熱交換器７および第一のバイパス流路１８への分流比率を連続的に調整することが可能である。
従って、流量制御弁１９を制御することにより、潜熱回収熱交換器７で加熱されて給湯用熱交換器５へ至る湯量と、第一のバイパス流路１８を介して加熱されないまま給湯用熱交換器５へ至る水量とを調整可能である。則ち、流量制御弁１９を制御することにより、給湯用熱交換器５の入水口１４に流入する湯水の温度を調整することが可能となる。これにより、後述する追い焚き運転中に給湯運転が開始された場合の給湯用熱交換器５へ流入する湯水の温度を制御して、沸騰の発生を防止することが可能となる。

また、本実施形態の燃焼装置１は、燃焼バーナ４の各燃焼量毎に、潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５のトータルの熱効率が最大となるときの潜熱回収熱交換器７への通水量を予め測定してデータテーブルを作成している。そして、後述する給湯運転中は、データテーブルを参照しつつ、燃焼量に応じて第一のバイパス流路１８の流量制御弁１９を制御して潜熱回収熱交換器７への通水量を調整し、熱効率を向上させる構成としている。

追い焚き用熱交換器６は、図１，図２の様に、入水口１２および出水口１３が各々循環復路３２および循環往路３１を介して浴槽３４に接続され、循環復路３２の途中には湯水を循環させる循環ポンプ３３が設けられている。そして、これらの追い焚き用熱交換器６および循環往路３１、循環復路３２によって追い焚き循環回路３０が形成されている。

尚、本実施形態では、図１の様に、給湯流路２１と追い焚き循環回路３０の循環復路３２の間に注湯流路２５を設け、当該注湯流路２５上に流路の開閉制御を行う注湯電磁弁２６を設けている。
また、前記した給湯用熱交換器５に設けられる温度センサ９は制御回路（不図示）に接続されると共に、流量制御弁１９，２４および注湯電磁弁２６も、各々制御回路に接続された構成としている。

次に、前記した構成を有する本実施形態の燃焼装置１の動作を説明する。
本実施形態の燃焼装置１は、公知のそれと同様に、給湯単独運転、追い焚き単独運転および給湯・追い焚き同時運転の３パターンの運転モードを備えている。以下に、各運転モード毎の動作を説明する。

（給湯単独運転）
給湯単独運転は、給湯栓２２や浴槽３４に給湯を行う動作である。
給湯栓２２が開かれると、燃焼バーナ４は、必要熱量に応じて燃焼領域Ａ，Ｂの全燃焼領域を最大燃焼領域として燃焼を開始する。則ち、燃焼バーナ４は、必要熱量が最大のときは、Ａ，Ｂの双方の全燃焼領域で火炎を発生させ、送風機３から必要な空気が供給される。

同時に、制御回路はデータテーブルを参照して、第一のバイパス流路１８の流量制御弁１９を燃焼量に応じた開度に制御する。これにより、給水流路１７を介して供給される水は、流量制御弁１９の開度に応じて、潜熱回収熱交換器７側と第一のバイパス流路１８側へ分流し、潜熱回収熱交換器７側へ分流した水は、燃焼ガスに含まれる残存顕熱および潜熱によって加熱される。一方、第一のバイパス流路１８側へ分流した水は、加熱されないまま当該バイパス流路１８を流動する。

そして、潜熱回収熱交換器７で加熱されて配管２０を流動する湯水と第一のバイパス流路１８を流動する水は合流し混合されて給湯用熱交換器５に流入する。給湯用熱交換器５に流入した湯水は、燃焼ガスの顕熱によって加熱され、高温の湯水となって給湯流路２１へ排出され、第二のバイパス流路２３を介して供給される水が混合されて給湯栓２２から給湯が行われる。

このように、給湯運転中は、燃焼量に応じて熱効率が最大となるように流量制御弁１９を制御して潜熱回収熱交換器７への通水量が調整されるので、潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５のトータルの熱効率を大幅に改善することが可能となる。
尚、浴槽３４への給湯（落とし込み）が行われる場合も同様の制御が行われるが、浴槽３４への落とし込みの場合は、給湯栓２２の開栓に代えて、注湯電磁弁２６が開成されて給湯が行われる。

（追い焚き単独運転）
追い焚き単独運転は、浴槽３４に張られた湯水を追い焚き加熱する動作を行う。
追い焚き単独運転の場合は、燃焼バーナ４の燃焼領域が制限され、燃焼バーナ４は、必要燃焼量に応じて、図１に示す燃焼領域Ａを最大燃焼領域として燃焼を行う。則ち、追い焚き単独運転中は、追い焚き用熱交換器６の上流部分だけが燃焼される。燃焼に要する空気は、先の場合と同様に送風機３から供給されるが、本実施形態の燃焼装置１は、一缶二水路形式であり、追い焚き用熱交換器６が設けられた燃焼ガス流路Ｌと、給湯用熱交換器５が設けられた燃焼ガス流路Ｌが共通である。このため、空気は燃焼バーナ部のＢエリアにも供給される。しかしながら、Ｂエリアは燃焼されないので、Ｂエリアに供給された空気は、略常温のままの状態で燃焼ガス流路Ｌを流れる。

則ち、追い焚き単独運転の場合は、燃焼バーナ４は、必要熱量に応じて燃焼領域Ａを最大燃焼領域として燃焼を行い、追い焚き用熱交換器６が重点的に加熱される。そして、循環ポンプ３３が駆動され、追い焚き循環回路３０を循環する湯水を追い焚き用熱交換器６で加熱する動作を行う。

一方、追い焚き単独運転中は、追い焚き用熱交換器６を重点的に加熱した燃焼ガスは、更に下流側（上方）に流れ、潜熱回収熱交換器７の一部を加熱する。則ち、追い焚き単独運転中に潜熱回収熱交換器７が加熱されるのは一部の領域に過ぎず、潜熱回収熱交換器７で回収される熱量は少ない。

ここで、本実施形態の燃焼装置１では、追い焚き単独運転中において、流量制御弁１９，２４を開成制御する。追い焚き単独運転中は給湯が行われないので、流量制御弁１９，２４を閉成したままでも良いが、本実施形態の燃焼装置１では、追い焚き単独運転中においても、流量制御弁１９，２４を開成する。

流量制御弁１９を開成することにより、潜熱回収熱交換器７の入水口１０と出水口１１とを第一のバイパス流路１８を介して接続した環状回路が形成される。また、流量制御弁２４を開成することにより、直列に接続された潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５の両端を第二のバイパス流路２３を介して接続した環状回路が形成される。

ここで、追い焚き単独運転中は、給湯用熱交換器５および潜熱回収熱交換器７には通水が行われておらず、双方の熱交換器５，７のＡエリアに対応する部位が局部的に加熱される。従って、給湯用熱交換器５および潜熱回収熱交換器７に滞留する水の一部が局部的に加熱され、環状回路に滞留する湯水に温度差が生じて環状回路内を環流する。これにより、給湯用熱交換器５および潜熱回収熱交換器７の一部が局部的に加熱されても、環流によって環状回路内に滞留する湯水の温度が均一化される。

則ち、追い焚き単独運転中に流量制御弁１９，２４を開成して環状回路を形成することにより、環状回路に滞留する湯水に温度差を生じさせて環流させることができ、給湯用熱交換器５および潜熱回収熱交換器７に局部的に昇温された湯水が滞留することが防止される。これにより、後述するように、追い焚き単独運転中に給湯が開始された場合に、潜熱回収熱交換器７から給湯用熱交換器５へ高温水が流入して沸騰が生じることが防止される。

また、本実施形態では、配管２０が、給湯用熱交換器５よりも燃焼ガス流路Ｌの上流側へ向けて延伸されているので、追い焚き単独運転中において、延伸部位が燃焼ガスから受ける熱量が少ない。また、配管２０の延伸によって配管２０内に滞留する水量が増加する。従って、追い焚き単独運転中において配管２０内に滞留する湯水を低温に維持することができる。これにより、追い焚き単独運転中に潜熱回収熱交換器７が局部的に加熱された場合でも、熱エネルギーが配管２０内に滞留する低温水に伝導されて高温となることを抑制することができ、後述するように、給湯が開始された場合に、潜熱回収熱交換器７から給湯用熱交換器５へ流入する湯水の温度を低下させることができる。

尚、本実施形態では、潜熱回収熱交換器７の通水管７ａを略水平に配設しているが、例えば、追い焚き単独運転中に潜熱回収熱交換器７が加熱される部位を他の部位よりも下方に位置するように、通水管７ａを傾斜させた構成を採ることもできる。この構成によれば、追い焚き単独運転中に潜熱回収熱交換器７で加熱された湯水が傾斜に沿って上方へ向かうので、環状回路における環流が促進され、潜熱回収熱交換器７内の湯水が局部的に高温に加熱されることを効果的に防止することが可能となる。

（給湯・追い焚き同時運転）
給湯・追い焚き同時運転は、給湯単独運転中に追い焚き運転が開始されて同時運転に移行する場合と、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始されて同時運転に移行する場合がある。このうち、給湯単独運転中に追い焚き運転が開始されたときは、前記した給湯単独運転および追い焚き単独運転に示した制御が並行して行われる。但し、流量制御弁１９，２４の制御は、給湯運転に則した制御が行われる。

一方、図３（ａ），（ｂ）の様に、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始されたときは、以下に示す制御が行われる。則ち、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始されると、図１，図３（ｃ）の様に、燃焼バーナ４の燃焼領域Ａを最大燃焼領域として燃焼していた状態から、必要燃焼量に応じて燃焼領域Ａ，Ｂの全領域で燃焼可能な状態に切り換えられる。また、燃焼に要する空気は、先の場合と同様に送風機３から供給される。

更に、図３（ｅ）の様に、流量制御弁１９が開成状態から温度センサ９の検知温度に応じた流量制御に切り換えられ、第一のバイパス流路１８および潜熱回収熱交換器７への通水が開始する。これにより、給湯開始前に潜熱回収熱交換器７で加熱されて配管２０を流動する高温水（図３ｄの波線参照）と、第一のバイパス流路１８を流動する加熱されていない水が混合され、図３（ｄ）の様に、温度の低下した湯水が給湯用熱交換器５へ流入する。そして、混合された温度の低下した湯水は給湯用熱交換器５で加熱されて給湯流路２１から排出される。更に、図３（ｆ）の様に、流量制御弁２４による流量制御によって第二のバイパス流路２３を流動する水が給湯流路２１の加熱された湯水に混合されて目的の給湯温度の湯水が給湯栓２２から排出される。

則ち、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始されると、第一のバイパス流路１８を介して加熱されていない水を直接給湯用熱交換器５側へ流入させることにより、給湯用熱交換器５の内部で沸騰が生じることを防止している。

一方、給湯運転が開始されてから所定時間ｔが経過すると、流量制御弁１９の制御を、前記した給湯単独運転の場合と同様に、データテーブルを参照して燃焼量に応じた制御に切り換える。そして、追い焚き運転と並行して給湯運転を継続する。則ち、追い焚き単独運転中において給湯運転が開始されてから所定時間ｔが経過すると、潜熱回収熱交換器７に滞留していた全ての高温水が、第一のバイパス流路１８を流動する加熱されていない水と混合されて給湯用熱交換器５に流入する。従って、以降は、熱効率を向上させる給湯運転に切り換えている。
尚、所定時間ｔは、燃焼装置１の潜熱回収熱交換器７および配管形状に応じて、予め試験を行って設定することが可能である。

このように、追い焚き単独運転中に給湯運転が開始された直後は、第一のバイパス流路１８を介して加熱されない水を供給することにより、給湯用熱交換器５へ流入する湯水の温度を低下させて沸騰が生じることが防止されるので、給湯栓２２から高温の湯水が排出される不具合を防止することが可能となる。また、以降は、熱効率を向上した給湯運転を行うことが可能となる。

尚、本実施形態では、追い焚き運転中に給湯運転が開始された場合の第一のバイパス流路の開成期間を、予め定められた所定時間ｔに設定した。しかし、本発明はこのような制御に限られるものではなく、例えば、潜熱回収熱交換器から排出される湯温を検知する温度センサを設け、給湯が開始された時点から、温度センサの検知温度が所定温度に低下するまでの期間を第一のバイパス流路の開成期間に設定した制御を行うことも可能である。

また、本実施形態の燃焼装置１は、単一の燃焼ガス流路Ｌ内に給湯用熱交換器５および追い焚き用熱交換器６を配した１缶二水路形式の潜熱回収型燃焼装置として示した。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、暖房用熱交換器などを更に追加した一缶三水路形式の構成とすることもでき、暖房運転や追い焚き運転中に給湯が開始された場合に、前記制御を行うことにより、高温水の排出を防止し安定した給湯を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、追い焚き運転中に流量制御弁１９，２４を開成制御することにより、潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５内の湯水を環流させて一部の湯水が高温に加熱されることを防止する構成を採用した。しかし、第一のバイパス流路１８によって給湯用熱交換器５へ流入する湯水の温度を充分に低下可能な場合は、流量制御弁１９，２４の開成制御を省略することも可能である。

更に、本実施形態では、図１，図２の様に、追い焚き用熱交換器６を給湯用熱交換器５の右方に配置する構成としたが、逆に、給湯用熱交換器５の左方に配置し、これに応じて燃焼領域Ａ，Ｂを逆に配置することもできる。この構成によれば、右方に配置する場合に比べて、追い焚き運転中に給湯運転が開始された時点の給湯用熱交換器５の入水口１４の近傍の湯水が低温となり、給湯用熱交換器５における沸騰防止効果を奏する。

次に、本発明の別の実施形態の燃焼装置５０を、図４を参照して説明する。図４は、燃焼装置５０の内部構造を示す模式図である。
本実施形態の燃焼装置５０は、給湯単独機能を有する一缶一水路形式の潜熱回収型の燃焼装置であり、図４の様に、共通する缶体２の内部に主として燃焼ガスの顕熱を回収する給湯用熱交換器（第一熱交換器）５と主として燃焼ガスの潜熱を回収する給湯用の潜熱回収熱交換器７が内蔵されている。

則ち、本実施形態の燃焼装置５０は、前記実施形態で示した燃焼装置１（図１参照）の構成から、追い焚き用熱交換器６および循環往路３１、循環復路３２で構成される追い焚き循環回路３０と、注湯流路２５とを取り除いた構成を有する。従って、同一部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

本実施形態の燃焼装置５０は、給湯用熱交換器５の入水口１４に流入する湯水の温度を温度センサ９で常時監視し、検知温度が所定温度を超えたときは流量制御弁１９を制御して第一のバイパス流路１８の分流比率を増加させる制御を行う。これにより、潜熱回収熱交換器７で加熱された湯水が給湯用熱交換器５へ流入して更に加熱されて沸騰が生じることを未然に防止している。

また、本実施形態の燃焼装置５０は、燃焼バーナ４の各燃焼量毎に、潜熱回収熱交換器７および給湯用熱交換器５のトータルの熱効率が最大で、且つ、給湯用熱交換器５におけるドレンの発生が最小となる潜熱回収熱交換器７への通水量を予め測定して作成されたデータテーブルを備えている。

従って、給湯運転中において、温度センサの検知温度が所定温度を超えるときは、前記した沸騰防止の制御を行う一方、温度センサ９の検知温度が所定温度以下のときは、データテーブルを参照しつつ、燃焼量に応じて第一のバイパス流路１８の流量制御弁１９を制御して潜熱回収熱交換器７への通水量を調整する。これにより、給湯様熱交換器５における沸騰を防止し、トータルの熱効率を向上させると共に、給湯用熱交換器５におけるドレンの発生を抑えた給湯運転を可能としている。

尚、本実施形態では、熱効率が最大で給湯用熱交換器５におけるドレンの発生が最小となるデータテーブルを備えて潜熱回収熱交換器７への通水量の制御を行う構成を採用したが、同様の構成を前記実施形態の燃焼装置１に適用することも可能である。

本発明の実施形態に係る燃焼装置の内部構造を示す模式図である。 図１の燃焼装置に内蔵される熱交換器および配管の構成例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１の燃焼装置１において、追い焚き運転中に給湯運転が開始されたときの各部の動作を示すタイムチャートである。 本発明の別の実施形態に係る燃焼装置の内部構造を示す模式図である。 第二試作の燃焼装置１００の内部構造を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１，５０ 燃焼装置
３ 送風手段（送風機）
４ 燃焼バーナ
５ 第一熱交換器（給湯用熱交換器）
６ 第二熱交換器（追い焚き用熱交換器）
７ 潜熱回収熱交換器
１８ 第一のバイパス流路
１９ 流量調整手段（流量制御弁）
２０ 配管
２３ 第二のバイパス流路
Ｌ 燃焼ガス流路

Claims (7)

1. 燃焼バーナと、
   燃焼バーナに空気を送風する送風手段と、
   燃焼バーナによって発生した燃焼ガスが通過する燃焼ガス流路を有し、
   共通の燃焼ガス流路内に主として燃焼ガスの顕熱を回収する第一熱交換器が配され、
   当該第一熱交換器の燃焼ガス流路下流側に主として燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器が配された燃焼装置において、
   前記潜熱回収熱交換器の出水口と前記第一熱交換器の間を連通する配管を有し、
   当該配管の中途部位と、前記第一熱交換器の入水口に接続された給水流路との間に第一のバイパス流路が設けられており、
   通水される湯水を当該潜熱回収熱交換器および第一熱交換器で順次加熱する構成とされ、
   前記第一のバイパス流路を流動する水量を閉成状態を含んで調整可能な流量調整手段が設けられており、
   当該流量調整手段により第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水との分流比率を調整可能であり、
   前記第一熱交換器の入水口に流入する湯水の温度を監視し、当該温度が所定温度を超えたときは、流量調整手段を制御して第一のバイパス流路の分流比率を増加させ、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水を増加させることを特徴とする燃焼装置。
2. 燃焼バーナと、
   燃焼バーナに空気を送風する送風手段と、
   燃焼バーナによって発生した燃焼ガスが通過する燃焼ガス流路を有し、
   共通の燃焼ガス流路内に主として燃焼ガスの顕熱を回収する第一および第二熱交換器が配され、
   更にこれらの熱交換器の燃焼ガス流路下流側に主として燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収熱交換器が配された燃焼装置において、
   前記第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域は、第一熱交換器が占有する燃焼ガス流路の断面領域よりも狭く、且つ、両断面領域は部分的に重複し、潜熱回収熱交換器は燃焼ガス流路の断面領域の略全域を覆い、燃焼バーナは燃焼領域が区分されており、
   第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼させる運転と、
   外部から供給される水を当該潜熱回収熱交換器および第一熱交換器で順次加熱して給湯運転とを実施可能であり、
   前記潜熱回収熱交換器の出水口と前記第一熱交換器の間を連通する配管を有し、
   当該配管の中途部位と、前記第一熱交換器の入水口に接続された給水流路との間に第一のバイパス流路が設けられており、
   前記第一のバイパス流路を流動する水量を閉成状態を含んで調整可能な流量調整手段が設けられており、
   当該流量調整手段により第一のバイパス流路の流量制御を行うことにより、潜熱回収熱交換器を経て第一熱交換器側へ流動する湯水と、潜熱回収熱交換器を経ずに直接第一熱交換器側へ流動する湯水との分流比率を調整可能であり、
   第二熱交換器が占有する燃焼ガス流路の上流部分に相当する区分または当該区分よりも狭い燃焼領域だけを限定的に燃焼させる運転中に給湯運転が開始された場合に前記第一熱交換器の入水口に流入する湯水の温度を監視し、当該温度に応じて前記流量調整手段により流量制御することにより、潜熱回収熱交換器で加熱されていない水を直接第一熱交換器に流入させることを特徴とする燃焼装置。
3. 前記第二熱交換器が複数配され、各第二熱交換器は系の異なる複数の流路に各々接続されることを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記潜熱回収熱交換器と第一熱交換器との水路を連通する配管の中途部位を第一熱交換器の配置部位よりも燃焼ガス流路上流側へ延伸し、当該延伸部位に前記第一のバイパス流路の一端を接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
5. 前記給湯運転が継続中は、燃焼量に応じて前記第一のバイパス流路の流量制御を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 少なくともいずれかの前記第二熱交換器による湯水の加熱運転が継続中は、給湯運転の停止中であっても前記第一のバイパス流路を開成制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
7. 前記潜熱回収熱交換器および第一熱交換器の双方の水路をバイパスする第二のバイパス流路を備え、少なくともいずれかの第二熱交換器による湯水の加熱運転が継続中は、前記給湯運転の停止中であっても、前記第二のバイパス流路を開成制御することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置。

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