JP7126685B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼用空気と燃料ガスとの混合気を燃焼させるバーナを備えて給湯装置等で使用される燃焼装置に関する。

給湯装置等に使用される燃焼装置では、燃料ガスと、ファンによって供給される燃焼に必要な全ての空気とを混合させた混合気を燃焼させる予混合式（全一次空気式）のバーナを用いたものが知られている。このような全一次空気式のバーナを使用する場合、ファンから供給される燃焼用空気と燃料ガスとの混合形態として、ファンの下流側（空気の出口側）で燃焼用空気と燃料ガスとを混合する方式（以下、「正圧式」という。）と、ファンの上流側（空気の入口側）で燃焼用空気と燃料ガスとを混合する方式（以下、「負圧式」という。）とが知られている。
正圧式の燃焼装置の例として、特許文献１には、ファンの下流側の空気流路形成部に、燃料ガスが供給される燃料供給路形成部材を接続して、ファンの下流側で燃焼用空気と燃料ガスとを混合する構造が開示されている。特にここでは、燃料供給路の上流側に調圧装置（ゼロガバナ）を設けて、ゼロガバナの信号圧室に設けた信号圧導入口をファンの吐出側と接続して、ゼロガバナのガス吐出口から排出される燃料ガスの圧力を、信号圧導入口の圧力に依存して変化させるようにしている。すなわち、ゼロガバナの信号圧をファンの吐出側から検知して、当該信号圧に相関する二次圧で燃料ガスを放出するようにして、バーナへの空気量とガス量との比率を略一定としたものである。

一方、負圧式の燃焼装置の例として、特許文献２には、ファンを有する通風路の上流側に、通風路に対して燃料ガスを供給する燃料供給路を接続して、ファンの上流側において燃料ガスと燃焼用空気とを混合する構造が開示されている。特にここでは、通風路への燃焼用空気の吸引部に可動ダンパーを、燃料供給路に燃料調整弁を設けて、要求されるインプットの大小に応じて可動ダンパー及び燃料調整弁を調整すると共に、ファンの回転数を制御することでバーナの燃焼状態を安定させるようにしている。また、燃料供給路にはゼロガバナを設けて、ゼロガバナへの燃料ガスの圧力や大気圧が変動した場合でも、二次圧が大気圧となるよう調整可能としている。

特開２０１０－１２７５７７号公報 特開２００１－１７３９４９号公報

特許文献２の負圧式の燃焼装置では、燃料供給路に設けたゼロガバナへの燃料ガスの一次圧が低下しても、二次圧に影響が表れないため、安定した燃焼が得られる。しかし、ガス量の変化幅はファンの回転数の変化幅と等しくなるため、ファンの回転数が１０００～６０００ｒｐｍ程度であることを踏まえると、ターンダウン比は最大でも１：６程度となってしまう。
この点特許文献１の正圧式の燃焼装置では、ファンによる送風量の増減に追従して燃料ガスの供給圧力が変化するのに加えて、燃料供給路を分岐させて各供給路に設けた開閉弁により燃焼するバーナの本数を変更可能としているため、ターンダウン比を大きくすることができる。しかし、ゼロガバナへの信号圧をファンの下流側から得ているため、燃料ガスの二次圧を信号圧以上としないと、ガス量が低下して燃料供給路から燃料ガスが供給されなくなってしまう。このため、燃料ガスの一次圧が低下すると、安定した燃焼が得られなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、ファンの下流で混合気を生成する正圧式において、燃料ガスの一次圧が低下しても安定した燃焼を維持することができる燃焼装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バーナと、バーナへ燃料ガスを供給するガス供給路と、バーナへ燃焼用空気を供給するファンと、ファンの下流側でガス供給路と接続され、燃焼用空気に燃料ガスを混合して混合気を生成する混合部と、ガス供給路に設けられ、所定の一次圧で供給された燃料ガスを所定の信号圧に応じた二次圧に調整して混合部に供給するゼロガバナと、を含んでなる燃焼装置であって、
混合部が、ファンの回転によって空気が流れる絞り部を有し、絞り部を空気が流れる際に生じる減圧によってゼロガバナから供給される燃料ガスを吸い込む筒状のベンチュリーであり、
ベンチュリーは、バーナを備えた箱体内に設けられて保持孔を貫通形成したベンチュリー保持部の保持孔内に保持されて、保持孔内でベンチュリーの周囲に、箱体内とシールされた筒状空間が形成されると共に、ベンチュリーには、絞り部の下流側でベンチュリー内を筒状空間と連通させるスリットが形成されて、筒状空間にガス供給路が接続される一方、
箱体内でベンチュリーの下流側には、バーナと連通する混合室が仕切形成されて、
ゼロガバナへの信号圧が、混合室から取り出されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、保持孔及びベンチュリーがそれぞれ複数設けられると共に、ガス供給路がゼロガバナの下流で複数に分岐形成されてそれぞれ筒状空間に接続され、少なくとも１つのガス供給路に、当該ガス供給路を開閉する開閉手段が設けられて、燃料ガスが供給されるガス供給路の数及び混合気が生成されるベンチュリーを切り替え可能としたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、混合部を、ファンの回転によって空気が流れ、その際に生じる減圧によってゼロガバナから供給される燃料ガスを吸い込むベンチュリーとする一方、ゼロガバナへの信号圧を、ベンチュリーを保持する箱体内でベンチュリーよりも下流側に仕切形成された混合室から取り出したことで、ファンの下流で混合気を生成する正圧式において、燃料ガスの一次圧が低下しても安定した燃焼を維持することができる。よって、使い勝手の向上が期待できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ベンチュリー保持部の保持孔及びベンチュリーを複数設けると共に、ガス供給路をゼロガバナの下流で複数に分岐形成してそれぞれベンチュリーの周囲に形成された筒状空間に接続し、少なくとも１つのガス供給路に、当該ガス供給路を開閉する開閉手段を設けて、燃料ガスが供給されるガス供給路の数及び混合気が生成されるベンチュリーを切り替え可能としているので、バーナの切り替えが可能となり、ターンダウン比を大きく取ることができる。

給湯装置の斜視図である。 給湯装置の正面図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 バーナユニット及びファンユニットの上方からの斜視図である。 バーナユニット及びファンユニットの下方からの斜視図である。 バーナユニット及びファンユニットの上方からの分解斜視図である。 バーナユニット及びファンユニットの下方からの分解斜視図である。 図３のバーナユニット部分の拡大図である。 図８のＢ－Ｂ線断面図である。 ベンチュリーの説明図で、（Ａ）は斜視、（Ｂ）は平面、（Ｃ）はＣ－Ｃ線断面をそれぞれ示す。 ノズル部の前方からの分解斜視図である。 ノズル部の後方からの分解斜視図である。 給排気系統での圧力の変化を示すグラフである。線断面をそれぞれ示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、燃焼装置の一例である給湯装置の斜視図、図２は正面図、図３は図２のＡ－Ａ線断面図である。
この給湯装置１は、上からバーナユニット３、一次熱交換器４、二次熱交換器５の順に設けられる本体２と、本体２の後方で上向きに設けられる排気部６と、本体２の右側方でバーナユニット３に連結されるファンユニット７と、ファンユニット７の下側でバーナユニット３に連結される調圧ユニット８とを備えている。

（バーナユニットの説明）
図４は、バーナユニット３及びファンユニット７の上方からの斜視図、図５は下方からの斜視図、図６は上方からの分解斜視図、図７は下方からの分解斜視図である。
バーナユニット３は、前面及び後面、下面を開口して上下方向に所定深さを有する平面視横長矩形状の上箱１０と、上箱１０の下面に取り付けられる下板１１と、上箱１０の前面に取り付けられて上箱１０内に燃料ガスを供給するノズル部１２とを備えている。上箱１０の上面には、上方へ突出して右斜め前に開口する深底部１３が形成され、深底部１３の開口にファンユニット７が接続されている。

上箱１０内には、保持ブロック１４が設けられている。この保持ブロック１４は、図８にも示すように、上箱１０の後面を閉塞する背板部１５と、深底部１３との間を前側を除いて部分的に閉塞する天板部１６とを有し、天板部１６の下面側には、図９にも示すように、横断面が略正方形状で前後方向に貫通する保持孔１８，１８・・を左右方向に４つ並設したベンチュリー保持部１７が、上箱１０内で前後に空間を空けた状態で突設されている。ベンチュリー保持部１７の後面と背板部１５との間には、各保持孔１８，１８間を仕切る位置で３つの仕切板１９，１９・・が形成されて、ベンチュリー保持部１７の後方空間を４つに分割している。各仕切板１９は、ベンチュリー保持部１７の下面においても前端まで延設されており、このうち左側２つの仕切板１９，１９の下端には、下板１１の後述する炎孔板４６まで延びる２つの区画板２０，２０が設けられている。

この区画板２０，２０により、上箱１０内は、最も広い右半分側の第１混合室２１と、左半分側で第１混合室２１に隣接する第２混合室２２と、左端の第３混合室２３とに区画されている。上箱１０の右側面には、第１混合室２１と連通する信号圧取り出し口２４が設けられている。
また、保持ブロック１４には、上箱１０の下端から左右及び前後に突出して上箱１０の下端を周回する外形矩形状のフランジ２５が周設されている。各区画板２０の下端は、フランジ２５よりも下方へ突出する側面視円弧状に形成されて、左右側方へ折り曲げられる帯状部２６が形成されている。

ベンチュリー保持部１７の各保持孔１８には、ベンチュリー３０がそれぞれ設けられている。このベンチュリー３０は、図１０にも示すように、前後方向に延びる筒状体で、前端外周には、正面視正方形状の取付板３１が一体に設けられている。
ベンチュリー３０の内面には、前端から、前後方向に等径となる入口部３２と、入口部３２の後端から後方へ行くに従って徐々に中心側へ曲面状に縮径する絞り部３３と、絞り部３３の後端から後方へ行くに従って僅かに拡径する前段拡径部３４と、前段拡径部３４の後端から後方へ行くに従って前段拡径部３４よりも大きい角度で拡径する後段拡径部３５と、後段拡径部３５の後端から前後方向に等径となる出口部３６とを備えている。すなわち、入口部３２から吸い込まれる空気が絞り部３３で絞られて通路面積の小さい前段拡径部３４を通過するノズル形状となっている。また、絞り部３３と前段拡径部３４との間には、周方向に４つのスリット３７，３７・・が等間隔で形成されて、ベンチュリー３０の内部を保持孔１８内と連通させている。

ここではベンチュリー３０が前方から保持孔１８に挿通して、ベンチュリー保持部１７の前面に取付板３１が、シール板３８を介してネジ止めされることで、ベンチュリー３０は、後端がベンチュリー保持部１７から後方へ突出して保持孔１８の後端との間がＯリング３９によってシールされる。これにより各保持孔１８内でベンチュリー３０の周囲には、ベンチュリー保持部１７の前後空間とシールされた筒状空間４０が形成される。この筒状空間４０はスリット３７を介してベンチュリー３０内と連通している。また、取付板３１におけるベンチュリー３０の下側には、筒状空間４０と連通する透孔４１が形成されている。

下板１１は、上箱１０のフランジ２５と同じ矩形状の外形を有して下方からフランジ２５にネジ止めされる。下板１１において、上箱１０の下面の開口に当たる中央部分には、前後方向の中央が最も深くなる円弧状の膨出部４５が形成されている。この膨出部４５の中央部分に設けた平面視矩形状の開口には、複数のスリット状の炎孔４７，４７・・が形成された炎孔板４６が設けられて、炎孔板４６の表面（下面）で燃料ガスと燃焼に必要な全ての燃焼用空気との混合気が燃焼する全一次空気式のバーナ４８が形成されている。但し、炎孔板４６において、ベンチュリー保持部１７に設けた区画板２０，２０の下端の帯状部２６，２６が当接する部位には、炎孔４７が形成されない２つの無炎孔部４９，４９（図６）が前後方向へ帯状に形成されて、炎孔板４６の下面には、炎孔４７のない炎孔板４６の外周部及び無炎孔部４９，４９を覆う枠体５０が設けられている。よって、炎孔板４６の表面には、第１混合室２１に連通する第１燃焼面５１と、第２混合室２２に連通する第２燃焼面５２と、第３混合室２３に連通する第３燃焼面５３とがそれぞれ独立して形成されることになる。

ノズル部１２は、図１１，１２に示すように、調圧ユニット８に設けたガス管１１０が接続される分配板５５と、分配板５５の後面にネジ止めされて上箱１０の前面を閉塞する前板５６と、前板５６の後面に組み付けられるノズル板５７と、分配板５５と前板５６との間に介在される前シール板５８と、前板５６とノズル板５７との間に介在される後シール板５９とを含んでなる。
分配板５５は、右側上部に円形のガス入口６０を有する正面視横長矩形状で、外周には、後方へ向けた周壁部６１が一体形成され、ガス入口６０には、ガス管１１０が接続される管継手６２が前方からネジ止めされている。また、分配板５５の背面には、ガス入口６０を左右に仕切って周壁部６１の下側部分に繋がる上下方向の第１リブ６３が形成されている。
さらに、分配板５５の背面には、ガス入口６０の左半分を途中まで上下に仕切るように左方向へ延びた後、下方へ折曲して周壁部６１の下側部分に繋がる倒Ｌ字状の第２リブ６４が、第１リブ６３の左側面から連続して形成されている。

この第１、第２リブ６３，６４により、分配板５５の背面には、第１リブ６３の右側でガス入口６０の右半分と連通する第１分配室６５と、第２リブ６４の下側でガス入口６０の左半分下側と連通する第２分配室６６と、第２リブ６４の上側でガス入口６０の右半分上側と連通する第３分配室６７がそれぞれ区画形成される。
ガス入口６０内には、図６，７に示すように、第１、第２リブ６３，６４で３つに分割される開口部分にそれぞれ対応する３つの透孔６９Ａ，６９Ｂ，６９Ｂを形成した円形プレート６８，６８が、各透孔６９Ａ，６９Ｂの位相を合わせて２枚重ねた状態で前方からネジ止めされている。この透孔６９Ａ，６９Ｂは、第１分配室６５に対応する透孔６９Ａが最も大径で、第２、第３分配室６６，６７に対応する透孔６９Ｂが透孔６９Ａよりも小径となっている。この２枚の円形プレート６８，６８により、ガス入口６０内には、第１～第３分配室６５～６７にそれぞれ対応してガス量を調整する３つのオリフィス７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｂが形成される。よって、透孔６９Ａ，６９Ｂの径が異なる円形プレート６８の選択により、ガス量の選択が可能となっている。

また、分配板５５の前面で管継手６２の下方には、第１、第２分配室６５，６６にそれぞれ対応する２つの第１、第２電磁弁７１，７２が設けられている。この第１、第２電磁弁７１，７２は、図示しない弁軸を分配板５５に貫通させて、第１、第２分配室６５，６６内の下端に位置する弁体７３をそれぞれ備えている。
この分配板５５と前板５６との間の前シール板５８は、分配板５５と略同じ外形を有し、分配板５５が前板５６にネジ止めされた状態で、分配板５５と前板５６との間を閉塞するが、第１～第３分配室６５～６７に対応する下端には、開口７４がそれぞれ形成されている。

前板５６には、各開口７４越しに第１～第３分配室６５～６７と対応する３つの円形状の通過孔７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃがそれぞれ形成されている。ここでは第１分配室６５と対応する通過孔７５Ａが最も大径で、第２、第３分配室６６，６７と対応する通過孔７５Ｂ，７５Ｃが通過孔７５Ａよりも小径となっている。このうち通過孔７５Ａ，７５Ｂに対しては、第１、第２電磁弁７１，７２の弁体７３がそれぞれ着座して閉塞しており、各電磁弁７１，７２の通電によって弁軸と共に弁体７３が通過孔７５Ａ，７５Ｂから離間するようになっている。
また、前板５６の後面で通過孔７５Ａ～７５Ｃのやや下側には、後方へ突出する３つの突起７６，７６・・が左右方向へ所定間隔をおいて突設されている。

後シール板５９は、通過孔７５Ａ～７５Ｃと重なる領域で左右に延びる帯状で、通過孔７５Ａ～７５Ｃと対応する位置には、通過孔７５Ａ～７５Ｃよりも大径の円形孔７７，７７・・がそれぞれ形成されて、そのやや下側には、各突起７６に対応した３つの小孔７８，７８・・がそれぞれ形成されている。よって、小孔７８に突起７６をそれぞれ貫通させると、各円形孔７７が通過孔７５Ａ～７５Ｃに同軸で位置する状態で後シール板５９は前板５６に支持される。

ノズル板５７は、後シール板５９よりも一回り大きく、左右に長い帯状を有する基部８０と、基部８０の下端から後方へ突出する突出部８１とを有して前面を開口した側面視Ｌ字状の中空体で、基部８０の開口を後シール板５９に当接させた状態で前板５６に固定されることで、後シール板５９の円形孔７７越しに通過孔７５Ａ～７５Ｃと連通している。但し、ノズル板５７の内部には、通過孔７５Ａ～７５Ｃの間に位置する２つの仕切リブ８２，８２が設けられて、ノズル板５７の内部に、通過孔７５Ａと連通する右端の導入部８３Ａと、通過孔７５Ｂと連通する中央の導入部８３Ｂと、通過孔７５Ｃと連通する左端の導入部８３Ｃとをそれぞれ区画形成している。突出部８１には、導入部８３Ａと連通する左右一対のノズル孔８４Ａ，８４Ａと、導入部８３Ｂと連通する１つのノズル孔８４Ｂと、導入部８３Ｃと連通する１つのノズル孔８４Ｃとがそれぞれ形成されている。
このノズル板５７は、前板５６を上箱１０の前面に組み付けることで、図８に示すように、上箱１０内でベンチュリー保持部１７の前側空間に突出し、ノズル孔８４Ａ～８４Ｃが、ぞれぞれベンチュリー３０の取付板３１に設けた透孔４１に同軸で対向して連通することになる。ノズル孔８４Ａ～８４Ｃの周囲で各取付板３１との間は、シールリング８８によってシールされている。

よって、ノズル部１２には、管継手６２から供給される燃料ガスが、オリフィス７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｂによって３つに分岐して、分配板５５の第１分配室６５から前シール板５８の開口７４を介して前板５６の通過孔７５Ａを通過した後、後シール板５９の円形孔７７を介してノズル板５７内の導入部８３Ａに進入し、ノズル孔８４Ａ，８４Ａから透孔４１，４１を通って右側２つのベンチュリー３０，３０の外周の筒状空間４０，４０に至る第１ガス供給路８５と、分配板５５の第２分配室６６から開口７４を介して前板５６の通過孔７５Ｂを通過した後、円形孔７７を介してノズル板５７内の導入部８３Ｂに進入し、ノズル孔８４Ｂから透孔４１を通って右から３番目のベンチュリー３０の外周の筒状空間４０に至る第２ガス供給路８６と、分配板５５の第３分配室６７から開口７４を介して前板５６の通過孔７５Ｃを通過した後、円形孔７７を介してノズル板５７内の導入部８３Ｃに進入し、ノズル孔８４Ｃから透孔４１を通って左端のベンチュリー３０の外周の筒状空間４０に至る第３ガス供給路８７とが形成される。
但し、第１、第２電磁弁７１，７２の作動によって通過孔７５Ａ，７５Ｂを選択的に開閉することで、第１～第３ガス供給路８５～８７の全ての使用状態と、第１、第３ガス供給路８５，８７の使用状態と、第２、第３ガス供給路８６，８７の使用状態と、第３ガス供給路８７のみの使用状態とが選択可能となっている。

（一次熱交換器及び二次熱交換器の説明）
一次熱交換器４は、図３に示すように、バーナユニット３が取り付けられる中ケーシング９０内の下部に、複数のフィン９１，９１・・を左右方向へ所定間隔をおいて並設すると共に、各フィン９１を蛇行状に貫通する伝熱管９２を配設し、中ケーシング９０の右側面に伝熱管９２の端部をそれぞれ突出させて、奥側下部に入側接続口９３を、手前側上部に出側接続口９４を設けている。出側接続口９４には図示しない出湯管が接続される。
二次熱交換器５は、中ケーシング９０と連通する下ケーシング９５内に、凹凸を形成した複数の伝熱プレート９６，９６・・を前後方向へ所定間隔をおいて並設して、伝熱プレート９６，９６・・間で連続する内部流路を形成し、下ケーシング９５の正面側下部に設けた入口９７と正面側上部に設けた出口９８とを内部流路と接続してなる。入口９７に図示しない給水管が接続され、出口９８が図示しない配管を介して一次熱交換器４の入側接続口９３と接続される。下ケーシング９５の下部には、ドレンを受ける下カバー９９が設けられて、ドレン排出口１００を前面下部に突出させている。

（排気部及びファンユニットの説明）
排気部６は、下部前面を下ケーシング９５の下部後面と連通させた四角筒状で、バーナユニット３を超えて上方に延びる上端には、排気筒１０１が設けられて、図示しない排気管が接続される。
ファンユニット７は、図９に示すように、平面視が円形状のファンケース１０２の上面中央にファンモータ１０３を下向きに取り付け、ファンケース１０２内に突出する回転軸１０４に遠心ファン１０５を固着してなる。ファンケース１０２の下面中央には吸込口１０６が、側面には吹出口１０７がそれぞれ形成されて、ファンケース１０２の左側面がバーナユニット３の上箱１０の深底部１３に連結されて、吹出口１０７を深底部１３の内部と連通させている。吸込口１０６には、図示しない給気管が接続される。

（調圧ユニットの説明）
調圧ユニット８は、図１，２に示すように、ノズル部１２の管継手６２に接続されるガス管１１０と、ガス管１１０の上流端に設けられるゼロガバナ１１１とを備えている。ゼロガバナ１１１は、図示しないダイヤフラムによって動作するバルブを備えて二次側の圧力を一定に保つ周知の構成で、入口には、図示しないコントローラによって制御される電磁弁によりガス流路が開閉されるガス導入管が接続されて、一次圧Ｐ１の燃料ガスが供給可能となっている。
また、ゼロガバナ１１１には、信号圧導入口１１２が設けられており、この信号圧導入口１１２は、図示しない配管を介してバーナユニット３の信号圧取り出し口２４と接続されている。
よって、このゼロガバナ１１１では、ガス導入管から供給される燃料ガスの一次圧Ｐ１が上昇側に変動した際には、ゼロガバナ１１１からの二次圧Ｐ２も上昇側に変動するが、二次圧Ｐ２の圧力変動に伴ってバルブが移動し、二次圧Ｐ２が信号圧導入口１１２から得られる信号圧となるように調圧される。一方、信号圧が上昇側に変動した際には、その圧力変動に伴ってバルブが移動し、二次圧Ｐ２が上昇側に変動して信号圧となるように調圧される。すなわち、一次圧Ｐ１や信号圧の変動にかかわらず、二次圧Ｐ２が信号圧となるように調圧されることになる。

（給湯装置の動作説明）
以上の如く構成された給湯装置１は、器具内に通水されると、リモコン等で要求される燃焼量に応じた回転数でコントローラがファンモータ１０３を駆動させて遠心ファン１０５を回転させる。
すると、ファンユニット７では、遠心ファン１０５の回転数に比例した空気が給気管を介して吸込口１０６から吸い込まれ、図８，９に点線矢印Ａで示すように、吹出口１０７からバーナユニット３の深底部１３内に吹き出され、ベンチュリー保持部１７の天板部１６と前板５６との間からベンチュリー保持部１７の前側空間に進入する。そして、空気Ａは、４つのベンチュリー３０，３０・・に分岐して、各ベンチュリー３０を通って第１～第３混合室２１～２３へそれぞれ別々に流れる。このとき、各ベンチュリー３０を通過する空気Ａは、入口部３２から絞り部３３に至る通路面積の縮小により、流速を上げて前段拡径部３４へ流れるため、前段拡径部３４で減圧されて負圧が生じる。

同時にガス導入管からは燃料ガスが供給され、ゼロガバナ１１１を通ってガス管１１０を介してノズル部１２に至り、図８，９に実線矢印Ｇで示すように、オリフィス７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｂから第１～第３ガス供給路８５～８７に分岐して流れる。各ガス供給路８５～８７を流れる燃料ガスＧは、ノズル板５７のノズル孔８４Ａ～８４Ｃから各ベンチュリー３０の周囲の筒状空間４０に流れ、ベンチュリー３０で生じる負圧との差圧に応じた量でスリット３７，３７・・を通ってベンチュリー３０に吸い込まれ、空気Ａと混合されて、図８に一点鎖線で示す混合気ＡＧが生成される。
ここで、ゼロガバナ１１１では、第１混合室２１から取り出される信号圧で燃料ガスの二次圧Ｐ２が制御されるので、ベンチュリー３０に吸い込まれるガス量は、ベンチュリー３０で生じる負圧と当該信号圧との差圧により決定される。
また、遠心ファン１０５の回転数が変化して風量が変化し、遠心ファン１０５の吹出口１０７での出口圧と、ベンチュリー３０で生じる負圧との関係が変化すると、ベンチュリー３０で生じる負圧と当該信号圧との関係も関連して変化することになる。ベンチュリー３０では大きく減圧されるため、その下流で低い信号圧を取り出すことができ、結果、使用に耐えうる一次圧Ｐ１を低くすることができる。

こうしてベンチュリー３０で生成された混合気ＡＧは、第１～第３混合室２１～２３を下降して炎孔板４６の各炎孔４７から噴出し、図示しない点火電極によって点火されて燃焼する。
バーナユニット３からの燃焼排気は、一次熱交換器４の中ケーシング９０で各フィン９１，９１の間を通過することで、伝熱管９２内を流れる水と熱交換し、顕熱が回収される。その後、二次熱交換器５の下ケーシング９５内で各伝熱プレート９６の間を通過することで、伝熱プレート９６の内部流路を流れる水と熱交換し、潜熱が回収される。そして、排気部６内を上昇して排気筒１０１及び排気管から排出される。

図１３は、給湯装置１における給排気系統での圧力の変化を示すグラフである。遠心ファン１０５の回転により空気が吸い込まれると、給気管では圧力が負圧となった後（(1)－(2)）、遠心ファン１０５で上昇に転じ、吹出口１０７で最大となる（(2)－(3)）。そして、ベンチュリー３０を通過する際に大きく減圧され（(3)’）、スリット３７から燃料ガスが噴出するタイミング（(4)）では負圧となるまで低下する。その後、ベンチュリー３０を混合気として流れることで再び上昇し、第１～第３混合室２１～２３に至って低下する（(3)’－(5)）。その後はバーナ４８（(5)－(6)）、一次、二次熱交換器４，５（(6)－(7)）、排気部６から排気筒１０１及び排気管（(7)－(8)）を流れるにつれて徐々に低下することになる。なお、図１３では給気管及び排気管が比較的短い場合で示しているが、長い場合は、遠心ファン１０５の入口側の圧力が短い場合よりも低く、遠心ファン１０５の出口側の圧力が短い場合よりも高くなって、それ以降は全体的に短い場合よりも高めの状態で短い場合と同様に変化する。

図１３に示す点線Ｌは、混合部がベンチュリー３０のようにベンチュリー形状となっていない場合の圧力変化を示すもので、この場合にゼロガバナ１１１への信号圧を(5)から得ると、ゼロガバナ１１１で調圧される二次圧Ｐ２より混合部内の圧力が高くなるため、混合部へ燃料ガスが噴出されなくなる。
しかし、本形態のように混合部をベンチュリー３０とすれば、最低圧を(3)’の位置で(3)から－Ｐｓ１となるまで下げられるので、信号圧を(5)から得ても燃料ガスを噴出させることができる。すなわち、混合部をベンチュリー構造として信号圧を(5)から得ることで、図１３に示すＰｓ２だけゼロガバナ１１１の二次圧Ｐ２を下げることができるため、一次圧Ｐ１の低下に対する余裕ができるのである。

そして、要求されるバーナユニット３での燃焼量が小さい場合、コントローラは、第１、第２電磁弁７１，７２の一方又は両方を駆動させて、第１、第３ガス供給路８５，８７の使用状態と、第２、第３ガス供給路８６，８７の使用状態と、第３ガス供給路８７のみの使用状態との何れかを選択する。
例えば、第１、第２電磁弁７１，７２の弁体７３，７３によって通過孔７５Ａ，７５Ｂが閉塞されると、第１、第２ガス供給路８５，８６（第１、第２混合室２１，２２）からは燃料ガスが供給されなくなり、最低では左端のベンチュリー３０で混合される混合気のみが第３混合室２３を通って炎孔板４６の炎孔４７から噴出する。このため、バーナ４８では、第３燃焼面５３のみで燃焼炎が形成されることになる。他の使用状態の場合も同様に、使用されるガス供給路に応じた燃焼面のみで燃焼炎が形成される。
なお、このように燃料ガスの供給が切り換えられても、遠心ファン１０５からの空気は全ての第１～第３混合室２１～２３に流れて炎孔板４６から噴出することになるが、炎孔板４６には第１～第３燃焼面５１～５３間を仕切る無炎孔部４９，４９が形成されているため、燃料ガスが燃料する燃焼面で火炎が冷却されることがない。よって、燃焼の悪化は生じない。

（給湯装置に係る発明の効果）
このように、上記形態の給湯装置１によれば、混合部を、遠心ファン１０５の回転によって空気が流れ、その際に生じる減圧によってゼロガバナ１１１から供給される燃料ガスを吸い込むベンチュリー３０とする一方、ゼロガバナ１１１への信号圧を、ベンチュリー３０よりも下流側から取り出したことで、遠心ファン１０５の下流で混合気を生成する正圧式において、燃料ガスの一次圧が低下しても安定した燃焼を維持することができる。よって、使い勝手の向上が期待できる。
特にここでは、ベンチュリー３０を複数設けると共に、第１～第３ガス供給路８５～８７をゼロガバナ１１１の下流で複数に分岐形成してそれぞれベンチュリー３０に接続し、２つの第１、第２ガス供給路８５，８６に、当該ガス供給路８５，８６を開閉する開閉手段（第１、第２電磁弁７１，７２）を設けて、燃料ガスが供給される第１～第３ガス供給路８５～８７の数及び混合気が生成されるベンチュリー３０を切り替え可能としているので、バーナ４８での第１～第３燃焼面５１～５３の切り替えが可能となり、ターンダウン比を大きく取ることができる。

なお、上記形態では、ゼロガバナへの信号圧を第１混合室から取り出しているが、他の混合室でもよいし、複数の混合室に信号圧取り出し口を設けて、各信号圧を混合させて平均化した信号圧をゼロガバナへ入れるようにしてもよい。
また、信号圧はできるだけ低い方が望ましいため、ベンチュリーとバーナとの間に限らず、バーナと一次熱交換器との間（図１３に示す(6)）、一次熱交換器と二次熱交換器との間、二次熱交換器と排気部との間（図１３に示す(7)）等から取り出すようにしても差し支えない。複数の箇所から取り出した信号圧を平均化させることもできる。
さらに、ガス供給路及びベンチュリーの数も上記形態に限らず、適宜増減可能で、開閉手段となる電磁弁の数や位置も上記形態に限定されない。逆に、ガス供給路及びベンチュリーを１つずつとすることもできる。ガス供給路及びベンチュリーの具体的な構造も適宜変更可能である。

一方、ファンとしては遠心ファンに限らず、シロッコファン等の他のファンも採用できる。
その他、給湯装置自体の構成も上記形態に限らず、顕熱用の一次熱交換器のみ備えて二次熱交換器がない構造であったりしても各発明は適用可能である。また、上側にバーナユニット、下側に熱交換器が配置されているが、上下の向きを逆にして熱交換器の上側に排気部を配置してもよい。

１・・給湯装置、２・・本体、３・・バーナユニット、４・・一次熱交換器、５・・二次熱交換器、６・・排気部、７・・ファンユニット、８・・調圧ユニット、１０・・上箱、１１・・下板、１２・・ノズル部、１３・・深底部、１４・・保持ブロック、１７・・ベンチュリー保持部、１８・・保持孔、１９・・仕切板、２１・・第１混合室、２２・・第２混合室、２３・・第３混合室、２４・・信号圧取り出し口、３０・・ベンチュリー、３１・・取付板、３２・・入口部、３３・・絞り部、３４・・前段拡径部、３５・・後段拡径部、３６・・出口部、３７・・スリット、４０・・筒状空間、４６・・炎孔板、４７・・炎孔、４８・・バーナ、５５・・分配板、５６・・前板、５７・・ノズル板、６０・・ガス入口、６２・・管継手、６３・・第１リブ、６４・・第２リブ、６５・・第１分配室、６６・・第２分配室、６７・・第３分配室、６８・・円形プレート、６９Ａ，６９Ｂ・・透孔、７０Ａ，７０Ｂ・・オリフィス、７１・・第１電磁弁、７２・・第２電磁弁、７３・・弁体、７５Ａ～７５Ｃ・・通過孔、８４Ａ～８４Ｃ・・ノズル孔、８５・・第１ガス供給路、８６・・第２ガス供給路、８７・・第３ガス供給路、９０・・中ケーシング、９５・・下ケーシング、１０１・・排気筒、１０５・・遠心ファン、１１０・・ガス管、１１１・・ゼロガバナ、１１２・・信号圧導入口、Ａ・・空気、Ｇ・・燃料ガス、ＡＧ・・混合気。

Claims (2)

1. バーナと、
   前記バーナへ燃料ガスを供給するガス供給路と、
   前記バーナへ燃焼用空気を供給するファンと、
   前記ファンの下流側で前記ガス供給路と接続され、燃焼用空気に燃料ガスを混合して混合気を生成する混合部と、
   前記ガス供給路に設けられ、所定の一次圧で供給された燃料ガスを所定の信号圧に応じた二次圧に調整して前記混合部に供給するゼロガバナと、を含んでなる燃焼装置であって、
   前記混合部が、前記ファンの回転によって空気が流れる絞り部を有し、前記絞り部を空気が流れる際に生じる減圧によって前記ゼロガバナから供給される燃料ガスを吸い込む筒状のベンチュリーであり、
   前記ベンチュリーは、前記バーナを備えた箱体内に設けられて保持孔を貫通形成したベンチュリー保持部の前記保持孔内に保持されて、前記保持孔内で前記ベンチュリーの周囲に、前記箱体内とシールされた筒状空間が形成されると共に、前記ベンチュリーには、前記絞り部の下流側で前記ベンチュリー内を前記筒状空間と連通させるスリットが形成されて、前記筒状空間に前記ガス供給路が接続される一方、
   前記箱体内で前記ベンチュリーの下流側には、前記バーナと連通する混合室が仕切形成されて、
   前記ゼロガバナへの信号圧が、前記混合室から取り出されていることを特徴とする燃焼装置。
2. 前記保持孔及び 前記ベンチュリーがそれぞれ複数設けられると共に、前記ガス供給路が前記ゼロガバナの下流で複数に分岐形成されてそれぞれ前記筒状空間に接続され、少なくとも１つの前記ガス供給路に、当該ガス供給路を開閉する開閉手段が設けられて、燃料ガスが供給される前記ガス供給路の数及び混合気が生成される前記ベンチュリーを切り替え可能としたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

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