JP2003176903A

JP2003176903A - 燃焼装置、並びに、湯水加熱装置

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Publication number: JP2003176903A
Application number: JP2001377834A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hara; 人志原; Tetsuya Nakamura; 哲也中村
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-27
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP3915501B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲な燃焼量において安定して燃焼駆動で
きる燃焼装置および湯水加熱装置を提供することを目的
とする。【解決手段】給湯装置１は、燃焼装置２および熱交換
器３を具備している。燃焼装置２は、燃料を噴霧する燃
料噴射ノズル４と、燃焼筒６とを有する。燃焼筒６は、
第１燃焼筒１１と第２燃焼筒１２の２段構成となってい
る。燃焼筒６には、内部に空気を導入するための空気導
入口１６，２５が設けられている。燃料噴射ノズル４
は、燃焼量が変化しても一定の圧力で、一定の方向に燃
料を噴霧する。燃料噴射ノズル４から噴射された燃料
は、空気導入口１６，２５またはその近傍に集中的に到
達し、空気と十分混合されるため、いかなる燃焼量であ
っても完全燃焼される。よって、燃焼装置２を採用した
給湯装置１は、エネルギー効率が高く、燃焼量絞り比
(T.D.R) も大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器等に使用さ
れる燃焼装置に関するものである。また本発明は、給湯
器等の湯水加熱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１２は、燃料を噴霧して
燃焼させる燃焼装置を内蔵した給湯装置の断面図であ
る。図１２において、１００は給湯装置であり、１０１
は燃焼装置である。図１２に示す燃焼装置１０１では、
燃焼ケース１０２を有し、燃焼ケース１０２の下方に、
熱交換器３が設けられている。なお熱交換器３は、当該
燃焼ケース１０２に水管が挿通されたものである。

【０００３】燃焼装置１０１は、燃料噴射ノズル１０３
とノズル収納筒５と燃焼筒６と送風機７とを有する。燃
料噴射ノズル１０３は、ノズル収納筒５内に収納され、
外部から供給された燃料を燃焼筒６内に噴霧するもので
ある。燃料噴射ノズル１０３の構造については後記す
る。

【０００４】ノズル収納筒５は、燃焼筒６と接続されて
一体化されたものであり、ノズル収納筒５は、燃料噴射
ノズル１０３を直接内蔵するノズル収納内筒９と、その
外側に設けられたノズル収納外筒１０とによる２重構造
となっている。そしてノズル収納筒５内には、前記した
燃料噴射ノズル１０３の他、点火プラグ８が内蔵されて
おり、当該点火プラグ８によって噴射ノズル１０３から
噴射された燃料に点火される。ノズル収納内筒９の側面
およびノズル収納外筒１０の側面には、燃焼筒６の内部
に空気を導入するための空気導入口が設けられている。

【０００５】燃焼筒６は図１３に示す様に二段形状の筒
体であり、ノズル収納筒５に接続された第１燃焼筒１１
と、当該第１燃焼筒１１に連続する第２燃焼筒１２とか
ら構成されている。燃焼筒６の第１燃焼筒１１と、ノズ
ル収納筒５の境界部分には、両者を仕切る第１フランジ
部１５が設けられている。第１フランジ部１５は、中央
に開口１４が設けられている。また第１フランジ部１５
には、複数の第１気流旋回器１７が設けられている。第
１気流旋回器１７は、円周状に配列された複数の吹き出
し口２０を有する。さらに、各吹き出し口２０には、空
気を燃焼筒６の接線方向に向けて導入するための旋回羽
根２１が設けられている。

【０００６】第１燃焼筒本体１３の周部には、燃焼筒６
の内部に空気を導入するための空気導入口１６が複数設
けられている。

【０００７】第２燃焼筒１２は、第１燃焼筒１１よりも
大径の筒であり、両者の軸心は略一致している。第２燃
焼筒１２と第１燃焼筒１１の接続部分は段状となってお
り、両者の間には第２フランジ部２３がある。また、第
２フランジ部２３には、複数の第２気流旋回器１８が設
けられている。第２気流旋回器１８は、円周状に配列さ
れた複数の吹き出し口２６を有する。さらに、各吹き出
し口２６には、旋回羽根２７が設けられており、この旋
回羽根２７により空気が燃焼筒６の接線方向に向けて導
入される。第２燃焼筒本体２２の周部にも、前記した第
１燃焼筒本体１３と同様に内部に空気を導入するための
空気導入口２５が複数設けられている。

【０００８】つぎに従来技術で採用されていた燃料噴射
ノズル１０３の構造及びその配管系統について説明す
る。図１４は、従来技術の燃焼装置の燃料系統を示す概
念図である。従来技術で採用されていた燃料噴射ノズル
１０３は、噴霧開口を有し、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が設けられてい
る。そして燃料噴射ノズル１０３の入り側に第１ポンプ
１１１及び第２ポンプ１１２が直列的に接続されてい
る。ここで第１ポンプ１１１は吐出量を任意に変更でき
る電磁ポンプであり、第２ポンプ１１２は、定差圧ポン
プである。

【０００９】また燃料噴射ノズル１０３の戻り側は、逆
止弁１１３及び電磁弁１１４を介して第２ポンプ１１２
の吸入側に接続されている。

【００１０】従来技術の燃焼装置１０１では、燃料タン
ク１１５から供給された燃料が第１ポンプ１１１によっ
て加圧され、第２ポンプ１１２の吸入側に供給される。
燃料は第２ポンプ１１２によってさらに加圧されて燃料
噴射ノズル１０３に入る。そして加圧されて高圧状態の
燃料は燃料噴射ノズル１０３突端の噴霧開口に至り、そ
の一部が外部に開放されて霧状に噴射される。また残余
の燃料は第２ポンプの吸い込み側に戻される。従来技術
においては、燃料噴霧量の調節は、第１ポンプ１０１か
ら吐出される燃料の流量を調節することにより行われて
いた。

【００１１】また、上記した燃料噴射ノズル１０３に代
わり、特開平５−３２２１５３号公報に開示されている
ような構成を有する燃料噴射ノズル１１６および配管系
統が採用される場合もある。燃料噴射ノズル１１６は、
電磁式の燃料噴射弁を備えている。また、燃料噴射ノズ
ル１１６には、図１５に示すように燃料ポンプ１１７お
よび燃料フィルタ１１８が直列的に接続されている。さ
らに燃料ノズル１１６には、前記燃料噴射弁の開閉を制
御するコントロールユニット１２０が接続されている。
また、燃料の流路には圧力センサ１２１が設けられてい
る。圧力センサ１２１は、燃料噴射ノズル１１６への燃
料の供給圧力を調整すべく、コントロールユニット１２
０に接続されている。

【００１２】燃料噴射ノズル１１６を採用した燃焼装置
１０１では、燃料タンク１１５から供給された燃料が燃
料ポンプ１１７で加圧され、燃料フィルタ１１８を経て
燃料噴射ノズル１１６に入る。そして加圧されて高圧状
態の燃料は、燃料噴射弁の開度に応じて所定の圧力で霧
状に噴射される。

【００１３】次に上記した燃焼装置１０１における空気
の流れについて説明する。前記した様に燃焼装置１０１
は、送風機７を備え、送風機７により燃料の燃焼に必要
な空気がノズル収納筒５及び燃焼筒６内に導入される。
すなわち燃焼装置１０１においては、空気は、送風機７
により空気ケース２８内に送り込まれる。そして空気ケ
ース２８に導入された空気の一部は、一次空気としてノ
ズル収納筒５に導入される。すなわちノズル収納内筒９
の側面に設けられた空気導入口３０からノズル収納内筒
９内に空気が導入され、燃料噴射ノズル１０３の近傍で
燃料と混合される。一次空気と混合された燃料が、開口
１４から燃焼筒６内に流れ込む。

【００１４】そして燃焼筒６に二次空気が導入され、燃
焼筒６内において火炎が発生する。すなわち燃焼装置１
０１の燃焼筒６には、第１気流旋回器１７、第２気流旋
回器１８及び空気導入口１６，２５が設けられており、
これらから燃焼筒６の内部に二次空気が導入され、燃焼
に寄与する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで給湯器等の家
庭用の燃焼機器は、低燃焼量から高燃焼量に渡って安定
して燃焼することが必要である。すなわち家庭用の機器
で採用される燃焼装置には、高い燃焼量絞り比(T.D.R T
urn Down Ratio）が要求される。

【００１６】しかしながら燃料噴射ノズル１０３を内蔵
する燃焼装置１０１では、上記した様に、第１ポンプの
吐出量のみによって燃料噴射ノズル１０３から噴霧され
る燃料の量を調節するものであったから、燃焼量絞り比
を高くすることが困難であった。すなわち従来技術の噴
霧式燃焼装置では、第１ポンプ１１１に電磁ポンプを採
用し、入力するパルスを変更することにより、燃料噴射
ノズル１０３から吐出される燃料の流量自体を変化させ
ていた。しかしながら電磁ポンプによって変更可能な流
量領域は狭く、家庭用給湯器等に要求される燃焼量絞り
比(T.D.R）を確保することができないという問題があっ
た。

【００１７】さらに従来技術においては、二次空気の供
給についても欠点があり、家庭用給湯器等に要求される
燃焼量絞り比に対応することができないという問題があ
った。すなわち従来技術で採用する燃料噴射ノズル１０
３は前記したように、燃料噴射ノズル１０３に供給する
燃料の量を増減して燃料の噴射量を加減する。したがっ
て従来技術で採用する燃料噴射ノズル１０３では、燃焼
量が多い時と燃焼量が少ない時とで、噴射開口近傍の燃
料の圧力が異なる。そのため燃料噴射ノズル１０３を使
用すると、燃焼量が多い時と、燃焼量が少ない時とで、
燃料噴射の初速や噴射パターンが大きく変化する。

【００１８】また、燃料噴射ノズル１１６を採用した場
合においても、燃焼量の多い時と少ない時とで、噴射開
口近傍の燃料の圧力が異なる。即ち、燃料噴射ノズル１
１６においては、燃料の噴射量を調整すべく圧力センサ
１２１の検知信号に基づき、燃料噴射ノズル１１６に供
給される燃料の圧力が調整されるが、燃焼量の増減によ
り噴射開口近傍の燃料の圧力が変動してしまう。そのた
め燃料噴射ノズル１１６を使用しても、燃焼量が多い時
と、燃焼量が少ない時とで、燃料噴射の初速や噴射パタ
ーンが大きく変化してしまう。

【００１９】すなわち従来の給湯装置１００では、燃焼
装置１０１における燃料の燃焼量が変化すると、燃料噴
射ノズル１０３，１１６から燃焼筒６内に噴射される燃
料の噴霧圧力および噴霧角度が変化する。ここでこの種
の燃焼装置では、効率よく燃焼させるための条件とし
て、燃料に対して二次空気を供給するタイミングが重要
である。より端的に説明すれば、燃料の噴霧パターンに
よって二次空気を供給すべき最適位置が異なる。

【００２０】しかしながら燃焼筒６に二次空気を導入す
る空気導入口１６，２５等は、固定的なものとならざる
を得ない。そのため従来技術の燃焼装置では、二次空気
を導入する空気導入口１６，２５の位置や大きさは、予
想される噴霧パターンの変化に対して最大公約数的な位
置となっている。

【００２１】そのため従来技術の燃焼装置１０１では、
燃焼筒６内に拡散している燃料は、空気導入口１６，２
５から供給された空気と混合されるが、空気導入口１
６，２５は、第１燃焼筒１１および第２燃焼筒１２の所
定の位置に設けられているため、燃焼装置１０１の燃焼
量が大きく変動し、燃料の拡散範囲が変動すると、燃料
の燃焼に適した位置に空気が到達せず、燃料中の空気量
が不足する場合がある。

【００２２】また燃焼筒６内に噴霧される燃料と空気の
混合比が適当でないと、燃料の一部が燃焼されずに放出
されたり、不完全燃焼を起こしたりする。すなわち、燃
料と空気との混合比が不適切な場合は、燃焼装置１０１
のエネルギー効率が低いばかりか、一酸化炭素等の有害
ガスを排出してしまう。従って、燃焼装置１０１は、燃
料を安定燃焼可能な燃焼量の範囲が大幅に制限されてし
まうという問題を有する。

【００２３】また、上記した給湯装置１００に代表され
る湯水加熱装置は、装置全体をなるべくコンパクトな構
成とすることが望まれており、これに伴い燃焼装置１０
１の占有体積も小さくならざるを得ない。燃焼装置１０
１は、燃焼量の増減に伴い燃焼状態が変化するため、熱
交換器３における熱交換効率に変動が生じ、湯水の加熱
制御が複雑とならざるを得ないという問題がある。ま
た、燃焼装置１０１は、燃焼状態が不均一であるため、
熱交換器３に不均一な熱応力が作用し、熱交換器３の寿
命が短くなってしまうという問題もある。

【００２４】そこで本発明は、上記した問題点に鑑み、
広範囲な燃焼量において安定して燃焼駆動できる燃焼装
置および湯水加熱装置を提供することを目的とした。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決すべ
く提供される請求項１に記載の発明は、液体燃料を噴霧
する噴霧手段と、該噴霧手段により噴霧された燃料を燃
焼させる燃焼筒を有し、当該燃焼筒に空気導入口が設け
られた燃焼装置において、前記噴霧手段は噴射開口近傍
の燃料の圧力が一定の状態下において単位時間当たりの
燃料噴射量を変更することが可能であり、噴霧手段から
燃料が空気導入口又はその近傍に集中的に至る様に噴霧
されることを特徴とする燃焼装置である。

【００２６】ここで「噴霧手段から燃料が空気導入口又
はその近傍に集中的に至る様に噴霧される」とは、噴霧
手段から空気導入口又はその近傍に向かって直接的に燃
料が噴霧される場合の他、燃料が送風に巻き込まれて流
れ、空気導入口又はその近傍に集中的に至る場合を含む
趣旨である（請求項２においても同じ）。

【００２７】請求項１に記載の構成によれば、燃料噴射
量が変化しても燃焼筒内における燃料の拡散状態をほぼ
均一とすることができる。よって、上記した燃焼装置に
おいて、燃焼筒内に噴射される燃料は、噴射量の大小に
かかわらずほぼ均等に空気と混合される。従って、本発
明の燃焼装置は、燃焼量にかかわらず燃焼駆動を安定し
て行える。

【００２８】また、上記したような構成とすれば、燃焼
筒内における燃料の拡散状態がほぼ均一であるため、燃
料を燃焼させる際に空気を導入すべき位置のみに空気導
入口を設ければよい。すなわち、かかる構成によれば、
空気を導入すべき位置から集中的に空気を導入すること
ができるため、燃料と空気とが確実に混合され、燃料の
燃焼状態を一層安定化できる。

【００２９】また、本発明の燃焼装置において燃焼筒内
に噴霧される燃料は、直接或いは燃焼筒内の気流に乗る
などして空気導入口又はその近傍に集中的に至り、前記
空気導入口から流入した空気と迅速かつ十分に混合され
る。よって、単位時間当たりの燃料噴射量がいかなる量
であっても、燃料と空気との混合状態がほぼ均等であ
り、燃焼状態が安定している。また、燃焼状態が安定し
ているため、燃料の噴霧量が変化しても一酸化炭素等の
有害ガスやススがほとんど発生しない。

【００３０】請求項２に記載の発明は、液体燃料を噴霧
する噴霧手段と、該噴霧手段により噴霧された燃料を燃
焼させる燃焼筒を有し、当該燃焼筒に空気導入口が設け
られた燃焼装置において、前記噴霧手段は一定の燃料噴
霧速度及び一定の噴霧パターンを維持した状態下におい
て単位時間当たりの燃料噴射量を変更することが可能で
あり、噴霧手段から燃料が空気導入口又はその近傍に集
中的に至る様に噴霧されることを特徴とする燃焼装置で
ある。

【００３１】かかる構成によれば、燃焼筒内における燃
料の拡散範囲及び密度をほぼ一定とすることができる。
すなわち、燃料の噴射量が変化しても、燃焼筒内におけ
る燃料と空気との混合状態を一定とすることができる。
また、上記したような構成とすれば、燃焼筒内における
燃料の拡散状態がほぼ均一であるため、燃料を燃焼させ
る際に空気を導入すべき位置のみに空気導入口を設け、
空気を集中的に導入することでより一層火炎の安定化が
図られる。よって、本発明の燃焼装置において、燃焼筒
内に発生する火炎の状態は、燃焼量にかかわらず安定し
ている。

【００３２】また、本発明の燃焼装置において燃焼筒内
に噴霧される燃料は、直接或いは燃焼筒内の気流に乗る
などして空気導入口又はその近傍に集中的に至り、空気
と十分混合される。よって、上記燃焼装置は、燃焼量が
変化し、燃焼筒内に噴射される単位時間当たりの燃料の
量が変動しても、燃料と空気との混合状態が良好であ
り、燃焼駆動を安定して行える。

【００３３】また上記したように、本発明の燃焼装置
は、燃焼状態が安定しているため、燃料の不完全燃焼に
伴う一酸化炭素などの有害ガスやススがほとんど発生し
ない。よって、前記燃焼装置は、環境に調和した燃焼駆
動が可能であり、ススの堆積などによる装置の故障もほ
とんど起こらない。

【００３４】請求項３に記載の発明は、噴霧手段から燃
料が空気導入口又はその近傍を目標として噴霧されるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置であ
る。

【００３５】かかる構成によれば、噴霧手段から噴霧さ
れる燃料は、確実に空気導入口あるいはその近傍に集ま
る。従って、燃料は、空気と迅速かつ十分に混合されて
完全燃焼できる。また、燃料が完全燃焼でき、噴霧され
た燃料の量に応じた燃焼量が得られるため、エネルギー
効率が高い。さらに、燃料の不完全燃焼による一酸化炭
素などの有害ガスやススの発生を抑制できる。

【００３６】請求項４に記載の発明は、噴霧手段は、燃
料に圧力を印加する加圧手段と、燃料の噴霧を断続的に
あるいは周期的な強弱をもって行わしめる噴霧制御手段
を有し、噴霧の断続あるいは強弱のタイミングを制御す
ることによって単位時間当たりの燃料噴射量を変更する
ことができる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。

【００３７】かかる構成によれば、単位時間当たりの燃
料噴射量を容易かつ的確に調整しつつ、燃焼筒内におけ
る燃料の拡散状態を均一とすることができる。よって、
本発明の燃焼装置によれば、燃料と空気とが確実に混合
され、燃焼駆動により燃焼筒内に発生する火炎を燃焼量
にかかわらず安定化できる。

【００３８】また、本発明の燃焼装置は、燃焼筒内にお
ける燃料の拡散状態がほぼ均一であるため、燃料を燃焼
させる際に空気を導入すべき位置のみに空気導入口を設
け、集中的に空気を導入する構成とすることができる。
かかる構成によれば、燃料と空気とが確実に混合され、
燃料の燃焼状態をより一層安定化できる。

【００３９】本発明の燃焼装置は、燃焼状態が安定して
いるため、燃料の不完全燃焼に伴う一酸化炭素などの有
害ガスやススがほとんど発生しない。よって、前記燃焼
装置は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、ススの
堆積などによる装置の故障もほとんど起こらない。

【００４０】請求項５に記載の発明は、液体燃料を噴霧
する噴霧手段を有し、噴霧手段から噴霧された燃料を燃
焼させる燃焼装置において、前記噴霧手段は、燃料に圧
力を印加する加圧手段と、燃料の噴霧を断続的にあるい
は周期的な強弱をもって行わしめる噴霧制御手段を有
し、噴霧の断続あるいは強弱のタイミングを制御するこ
とによって単位時間当たりの燃焼量を変更することがで
きることを特徴とする燃焼装置である。

【００４１】上記した燃焼装置において、燃料は、噴霧
制御手段により断続的にあるいは周期的な強弱をもって
噴霧されるため、燃料を均一に拡散しつつ単位時間当た
りの燃焼量を調整することができる。すなわち、本発明
の燃焼装置は、燃焼量が変化しても、燃焼駆動により形
成される火炎の状態は変化しない。そのため、前記燃焼
装置は、燃焼量にかかわらず燃料と空気との混合状態が
ほぼ一定であり、いかなる燃焼量であっても安定して燃
焼駆動することができる。

【００４２】また、上記燃焼装置は、燃焼状態が安定し
ているため、燃料の噴霧量が変化しても一酸化炭素等の
有害ガスがほとんど発生しない。さらに、ススの発生量
も少ないため、本発明の燃焼装置は、ススの堆積による
故障や燃焼不良がほとんど起こらない。

【００４３】請求項６に記載の発明は、噴霧手段は、燃
料の噴射方向を規制する燃料噴射方向規制手段を持つこ
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
装置である。

【００４４】本発明の燃焼装置は、燃料噴射方向規制手
段により、燃料の噴射方向が決定され、燃料の噴射量に
かかわらず一定の方向あるいは位置に的確に噴射され
る。すなわち、前記燃焼装置は、燃料の噴霧量域および
燃焼領域がほぼ一定である。従って、燃料の噴射量が変
化しても、燃料と空気との混合状態がほぼ一定であり、
燃料を効率よく燃焼できる。

【００４５】請求項７に記載の発明は、送風機を有し、
さらに燃焼筒は、その周囲に複数の空気導入口を有し、
前記送風機によって発生した送風が空気導入口から燃焼
筒内に導入されることを特徴とする請求項６に記載の燃
焼装置である。

【００４６】かかる構成によれば、燃焼筒内に噴霧され
た燃料の燃焼に必要な空気を確実に供給でき、燃焼駆動
を安定して行える。よって、本発明の燃焼装置によれ
ば、燃焼筒内に噴霧された燃料が確実に燃焼し、供給さ
れた燃料の量に見合った発熱量を得ることができる。ま
た、燃料の大部分が完全燃焼するため、燃料が燃焼して
発生する燃焼ガス中には一酸化炭素などの有害ガスやス
スはほとんど含まれず、これらによる環境破壊や装置の
故障が発生しない。

【００４７】また、本発明の燃焼装置は、燃焼筒内にお
ける燃料の拡散状態がほぼ均一であるため、燃料を燃焼
させる際に空気を導入すべき位置のみに空気導入口を設
け、集中的に空気を導入する構成とすることができる。
かかる構成によれば、燃料と空気とが確実に混合され、
燃料の燃焼状態をより一層安定化できる。

【００４８】請求項８に記載の発明は、燃料は一定のパ
ターン及び／又は一定の気流に沿って流れ、燃焼筒の内
周近傍に至り、当該燃料が流れ至たる部位に空気導入口
が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の燃
焼装置である。

【００４９】かかる構成によれば、燃料は、燃焼筒の内
周近傍において空気と十分かつ確実に混合され完全燃焼
される。また、燃料が完全燃焼されるため、エネルギー
効率が高く、噴霧された燃料の量に相応する発熱量が得
られる。さらに、燃料の不完全燃焼による一酸化炭素な
どの有害ガスの発生がほとんどない。

【００５０】請求項９に記載の発明は、燃料の噴霧はデ
ューティ比制御によって断続され、単位時間当たりの燃
料噴射量が変更されるものであ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。

【００５１】かかる構成によれば、単位時間当たりの燃
料噴射量が、前記単位時間中に占める噴射時間の割合で
決定されるため、噴霧手段から噴霧される燃料の噴霧状
態が均一である。よって、燃焼量が変化し燃料噴射量が
変更されても、燃料の拡散状態が一定であるため、空気
と燃料との混合状態もほぼ一定である。そのため、上記
燃焼装置は、燃焼量にかかわらずほぼ一定の燃焼状態を
維持でき、安定して燃焼駆動できる燃焼量範囲が広い。

【００５２】請求項１０に記載の発明は、燃焼部と、水
を加熱する熱交換部と、送風機を有し、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９のい
ずれかに記載の燃焼装置が装着され、送風機の送風が燃
焼装置に導入されることを特徴とする湯水加熱装置であ
る。

【００５３】上記した燃焼装置は、要求される燃焼量の
大小にかかわらず、安定した燃焼駆動が可能であり、要
求される燃焼量に相応した熱エネルギーを放出すること
ができる。すなわち、上記した湯水加熱装置は、燃焼量
が変化しても、要求に応じて的確に熱エネルギーを熱交
換部に付与することができる。よって、本発明の湯水加
熱装置は、燃焼部における燃焼可能範囲が広く、湯水を
幅広い温度範囲で精度よく加熱できる。

【００５４】また、請求項１０に記載の湯水加熱装置
は、燃焼ケースを有し、当該燃焼ケースに燃焼装置が取
り付けられ、さらに燃焼ケースに水管が挿通されて熱交
換部が構成されていることを特徴とするものであっても
よい（請求項１１）。

【００５５】さらに、請求項１０に記載の湯水加熱装置
は、水が溜められる貯湯部と、貯湯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湯部内の水を加熱することを特徴と
するものとすることも可能である（請求項１２）。

【００５６】請求項１３に記載の発明は、燃料を燃焼す
る燃焼領域と、該燃焼領域に燃料を噴霧する噴霧手段を
有し、水若しくは湯を加熱する湯水加熱装置において、
前記噴霧手段は、噴霧ノズルと、該噴霧ノズルに所定の
圧力を印加する加圧手段と、前記噴霧ノズルからの燃料
噴霧を断続させる燃料噴霧アクチュエータと、該燃料噴
霧アクチュエータによる燃料噴霧の断続タイミングを制
御することで前記噴霧ノズルから噴霧される燃料の噴霧
量を制御する噴霧制御手段とを備え、前記燃焼領域に
は、燃料の燃焼に要する燃焼用空気を特定の位置から供
給する空気導入口を配置すると共に、前記噴霧ノズルの
先端近傍には、あらかじめ定められた特定の方向に燃料
を噴射する燃料噴射方向規制手段を設けたことを特徴と
する湯水加熱装置である。

【００５７】かかる構成によれば、燃焼に要する燃料が
いかなる量であっても、燃焼領域内に燃料をほぼ一定の
拡散状態となるように噴霧することがでる。また、燃焼
領域内に噴霧される燃料は、燃料噴射方向規制手段によ
り噴射の方向が制限されるため、燃焼量にかかわらず常
に一定の方向に噴霧される。一方、空気は、空気導入口
が燃焼領域の特定の位置に設けられているため、常に燃
焼領域内の所定の位置に導入される。よって、前記燃焼
領域内に導入された燃料と空気とは、燃焼量にかかわら
ず常に一定の混合状態となり燃焼される。従って、本発
明の湯水加熱装置は、燃焼量にかかわらず燃料の燃焼状
態が常にほぼ一定であり、湯水を高効率かつ精度よく加
熱することができる。

【００５８】請求項１４に記載の発明は、燃料を燃焼す
る燃焼領域と、該燃焼領域に燃料を噴霧する噴霧手段を
有し、水若しくは湯を加熱する湯水加熱装置において、
前記噴霧手段は、噴霧ノズルと、該噴霧ノズルに所定の
圧力を印加する加圧手段と、前記噴霧ノズルからの燃料
噴霧を断続させる燃料噴霧アクチュエータと、該燃料噴
霧アクチュエータによる燃料噴霧の断続タイミングを制
御することで前記噴霧ノズルから噴霧される燃料の噴霧
量を制御する噴霧制御手段とを備え、前記燃焼領域に
は、燃料の燃焼に要する燃焼用空気を特定の位置から供
給する空気導入口を配置すると共に、前記噴霧ノズルの
先端近傍には、あらかじめ定められた特定の方向に燃料
を噴射する燃料噴射方向規制手段を設け、さらに、前記
燃料噴射方向規制手段と前記燃料噴霧アクチュエータと
の間に燃料を貯留する空間を設けたことを特徴とする湯
水加熱装置である。

【００５９】かかる構成によれば、燃料の燃焼量が変動
しても、燃焼領域内に燃料をほぼ一定の拡散状態となる
ように噴霧することがでる。また、燃焼領域内に噴霧さ
れる燃料は、燃料噴射方向規制手段により方向が制限さ
れて噴霧されるため、燃焼量にかかわらず常に一定の方
向に噴霧される。一方、燃焼領域内に導入される空気
は、常に燃焼領域内の所定の位置に導入される。よっ
て、前記燃焼領域内において、燃料と空気とは、燃焼量
にかかわらず常に一定の混合状態となり燃焼される。従
って、本発明の湯水加熱装置は、燃焼量の増減に左右さ
れることなく常に燃焼状態が安定しており、湯水を高効
率かつ精度よく加熱することができる。

【００６０】また、本発明の湯水加熱装置において、燃
料噴射ノズルは、燃料噴射方向規制手段と燃料噴霧アク
チュエータとの間に燃料を貯留する空間を有し、燃料を
噴霧しなければならないときには、常に燃料噴射ノズル
の先端近傍に燃料が貯留されている。そのため、燃焼量
の増減に伴って燃料の噴霧量が変化しても、噴霧すべき
量の燃料を噴霧すべきタイミングで的確に噴霧でき、安
定した燃焼駆動が可能である。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
給湯装置（湯水加熱装置装置）および燃焼装置について
説明する。なお、本実施形態の給湯装置および燃焼装置
は、上記した従来の燃焼装置１０１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同一の符号を付
し、詳細の説明については省略する。図１は、本実施形
態の給湯装置の要部の一部を破断した正面図である。ま
た、図２は、図１の給湯装置に採用されている燃焼装置
を示す図である。図３は、本実施形態の燃焼装置が具備
している燃料噴射ノズルの断面図である。

【００６２】図１において、１は本実施形態の給湯装置
（湯水加熱装置）である。また、図２において、２は本
実施形態の給湯装置１に用いられる燃焼装置である。４
は本実施形態の燃焼装置２に採用される燃料噴射ノズル
である。本実施形態の燃焼装置は、従来の燃焼装置１０
１と同様に、端部が開放したノズル収納筒５と、ノズル
収納筒５の端部に接続された燃焼筒６と、燃焼筒６内に
空気を送り込む送風機７とを備えている。

【００６３】本実施形態の燃焼装置２は、ノズル収納筒
５に内蔵されている燃料噴射ノズルの構造が大きく異な
る。本実施形態において、ノズル収納筒５に内蔵されて
いる燃料噴射ノズル４は、図３に示すような構造を有
し、極めて短い時間で断続的に開閉する機能を備える。
すなわち燃料噴射ノズル４は、本体ケース４１内にアク
チュエータ４２と、アクチュエータ４２を駆動させるた
めの電磁コイル４３と、アクチュエータ４２に連動する
弁４４とを有する。本体ケース４１の端部には、内部に
燃料を供給するための燃料供給部４５が設けられてい
る。

【００６４】本体ケース４１の内部には、燃料供給部４
５から供給された燃料が流通する燃料流路４７が設けら
れている。本体ケース４１の先端には、ノズルチップ５
０が取り付けられている。ノズルチップ５０には、燃料
の流出口５１が複数放射状に設けられており、これらは
燃料噴射方向規制手段として機能する。

【００６５】また本体ケース４１には、接続端子４８が
設けられている。接続端子４８は、電磁コイル４３に接
続されており、接続端子４８に電流を供給すると電磁コ
イル４３が励磁される。その結果、本体ケース４１内の
アクチュエータ４２が駆動し、アクチュエータ４２と連
動する弁４４が開く。すなわち本実施形態で採用する燃
料噴射ノズル４は、接続端子４８に電流が供給されてい
る間、弁４４が開き、電流が停止すると弁４４が閉じ
る。弁４４は、極めて鋭敏に反応し、瞬間的に開閉され
る。

【００６６】また接続端子４８には、図４に示すように
弁４４の開閉を制御するための噴霧制御手段４９が接続
されている。噴霧制御手段４９は、電磁コイル４３にパ
ルス電流を供給するものである。上記した様に、本実施
形態で採用される燃料噴射ノズル４は、接続端子４８に
電流が供給されている間、弁４４が開き、電流が停止す
ると弁４４が閉じるので、供給されるパルスがＯＮであ
る時に瞬間的に弁４４が開き、ＯＦＦになると瞬間的に
弁４４が閉じる。

【００６７】また本実施形態では、燃料噴射ノズル４
は、要求される燃焼量に応じてデューティー比制御され
る。すなわち必要な燃焼量に応じてパルスのＯＮ時間が
変化し、弁４４が開いている時間が変わる。より具体的
には、要求される燃焼量が多い場合は、パルス周期あた
りのＯＮ時間が長く、長い時間、弁４４が開いている。
逆に要求される燃焼量が少ない場合は、パルス周期あた
りのＯＦＦ時間が長く、弁４４が閉止している時間が相
対的に長い。本実施形態で採用する燃料噴射ノズル４
は、こうして燃料噴射を断続し、断続のタイミングを制
御することにより総燃焼量を変化させる。

【００６８】また本実施形態では、燃料噴射ノズル４の
燃料供給部４５に加圧手段たるポンプ５２が直列的に接
続されている。ここでポンプ５２は、流量に係わらず常
時一定の吐出圧を保持する機能を備えている。

【００６９】したがって、本実施形態では、燃料の噴射
量に係わらず、弁４４には常時一定の圧力が掛かってい
る。そして前記した様に、接続端子４８にパルス電流が
流れると、弁４４が開いてノズルチップ５０側に燃料が
流れ、ノズルチップ５０から燃料が噴射される。ここで
前記した様に、本実施形態では、燃料の噴射量に係わら
ず、弁４４には常時一定きの圧力が掛かっているから、
接続端子４８にパルス電流が流れて弁４４が開き、ノズ
ルチップ５０側に燃料が流れた時におけるノズルチップ
５０周辺の燃料の圧力は一定である。そのため接続端子
４８に供給されるパルス電流がＯＮになった時は、ノズ
ルチップ５０から常に一定量（単位時間あたり）の燃料
が、一定の速度で、一定の角度に向かって噴射される。
従ってパルス電流がＯＮになった時に燃料噴射ノズル４
から燃料が噴射されるが、燃料噴射ノズル４から噴射さ
れる燃料の噴霧パターンは、常に一定である。また本実
施形態では、燃料噴射ノズル４は、要求される燃焼量に
応じてデューティー比制御されるので、燃料噴射ノズル
４は噴射開口近傍の燃料の圧力が一定の状態下において
単位時間当たりの燃料噴射量を変更することが可能であ
る。

【００７０】この様に、本実施形態では、圧力調整され
ノズルチップ５０に至った燃料は、燃料の噴射量にかか
わらず所定の噴霧圧力で流出口５１から燃焼筒６内に放
射状に噴霧され、燃焼筒６内で一定の噴霧パターンを描
く。したがって本実施形態では、一定の燃料噴霧速度及
び一定の噴霧パターンを維持した状態下において単位時
間当たりの燃料噴射量を変更することが可能である。そ
して本実施形態では、燃料噴射ノズル４から噴射される
燃料の圧力は、燃焼筒６に設けられた空気導入口１６，
２５あるいはその近傍に集中的に到達するように調整さ
れている。図６に示す実施形態では、燃料噴射ノズル４
から噴射される燃料の圧力、及び噴射角度は、燃焼筒６
の第２燃焼筒本体２２の周部に設けられた空気導入口２
５に直接的に到達する様に調整されている。

【００７１】よって、燃料噴射ノズル４から噴射された
燃料の大部分は、空気導入口２５から流入した空気と十
分攪拌・混合される。その結果、燃料噴射ノズル４から
噴射された燃料は、大部分が容易に完全燃焼できる。

【００７２】また、本実施形態の燃焼装置２において、
燃焼筒６は、従来の燃焼装置１０１と同様に第１燃焼筒
１１と第２燃焼筒１２とが接続されたものであるが、一
部の構造が従来のものと異なる。以下、従来技術と異な
る点に重点をおいて説明する。本実施形態において、第
１燃焼筒本体１３および第２燃焼筒本体２２に設けられ
ている空気導入口１６，２５は、燃料噴射ノズル４から
噴射される燃料が一定のパターン及び／又は一定の気流
に乗った際に、燃料が流れ至る部位にのみに設けられて
いる。そのため、空気導入口１６，２５の数は、従来の
燃焼装置１０１の場合に比べて少ない。従って、空気導
入口１６，２５から燃焼筒６内に流入する空気は、燃料
噴射ノズル４から噴射された燃料が到達する位置に集中
的に流れ込み、燃料と空気との攪拌を一層促進させる。

【００７３】また、燃焼装置２の燃焼筒６は、第２燃焼
筒１２の構造が従来のものと異なる。図６は、燃焼筒６
を開口側から観察した斜視図である。図７は、本実施形
態における第２燃焼筒１２近傍の拡大斜視図である。第
２燃焼筒１２に設けられた第２気流旋回器１８の吹き出
し口２６の後方には、環状の旋回空気調整板６５が設け
られている。旋回空気調整板６５は、その前面（下面）
が第２燃焼筒１２の第２フランジ部２３の後面（上面）
と密着するように取り付けられている。旋回空気調整板
６５には、第２気流旋回器１８の吹き出し口２６の位置
にあわせて旋回空気調整板空気孔６６が形成されてお
り、送風機７からの空気が旋回空気調整板空気孔６６を
経由して吹き出し口２６に供給される。吹き出し口２６
から第２燃焼筒１２内に吹き込む気流は、ほぼ第２フラ
ンジ部２３の前面に沿う。旋回空気調整板空気孔６６の
大きさは、吹き出し口２６より十分小さいため、第２気
流旋回器１８から流入する空気の量は、ほぼ旋回空気調
整板空気孔６６の大きさにより調整される。

【００７４】図６，７に示すように、第２気流旋回器１
８の複数の吹出し口２６の下流（図６，７では上方）
に、中心部に円孔を有する円板形状の邪魔板６７が第１
燃焼筒１１及び第２燃焼筒１２と同軸に設けられてい
る。邪魔板６７は、第２燃焼筒本体２２の内周面６８に
スポット溶接されている。そして邪魔板６７、第２フラ
ンジ部２３及び第２燃焼筒本体２２の内壁によって、三
方が囲まれ、第２フランジ部２３にそった環状の流路６
９が形成される。

【００７５】吹出し口２６の各々から第２燃焼筒１２内
に流入する空気は、吹出し口２６からほぼ接線方向に吹
き出された後、第２燃焼筒本体２２の周壁面に衝突して
方向を転じるが、燃焼装置２における下流方向には邪魔
板６７が存在するため、環状の流路６９に沿って旋回し
ながら中心方向へ向きを変えて流れることになる。その
ため、燃料および未燃焼ガスは中心方向に押し込まれな
がら混合する。その結果、燃料噴射ノズル４から噴射さ
れた燃料の一部で、空気導入口１６，２５あるいはその
近傍に到達できなかった燃料も空気と十分混合され、完
全燃焼する。

【００７６】また本実施形態では、燃焼筒６の下方に、
図５に示すような燃料拡散部材５５が取り付けられてい
る。燃料拡散部材５５は、中心に円板部５６を有し、脚
部５７によって円板部５６を支持する構成となってい
る。脚部５７は、断面形状が略「コ」字形をしている。
脚部５７は、円板部５６に対してやや傾斜して取り付け
られている。

【００７７】燃料拡散部材５５の両端部分には、取り付
け部５８が形成されている。取り付け部５８は水平部５
９を有する。水平部５９の略中央部には、ネジ挿通孔６
０が設けられている。水平部５９の先端側は折り返さ
れ、折り返し部６１が形成されている。すなわち、本実
施形態において、取り付け部５８は、鉤状の形状であ
り、係合部として機能する。燃料拡散部材５５は、取り
付け部５８を燃焼筒６の下方に係合させ、ネジ挿通孔６
０を介してネジ止めすることで固定されている。燃料噴
射ノズル４から噴射される燃料は、燃料拡散部材５５に
より攪拌が一層促進され、燃焼筒６内に噴霧される。

【００７８】本実施形態の燃焼装置２は、燃料が燃焼量
にかかわらず一定の圧力で燃焼筒６内に噴霧されるた
め、燃焼筒６内における燃料の噴霧状態が常にほぼ一定
である。そのため、燃焼装置２は、いかなる燃焼条件の
下でも、空気と燃料との混合状態が良好であるため燃料
は完全燃焼でき、一酸化炭素の発生量や未燃ガスの排出
量を最小限に抑制できる。また、本実施形態の燃焼装置
２では、燃焼筒６内における空気とガスの攪拌作用が大
きいため、局所的な高温領域が形成されにくく、窒素酸
化物の発生量も最小限に抑制できる。さらに、燃焼装置
２において、燃料の大部分が完全燃焼されるため、スス
の発生量が少なく、第１燃焼筒１１と第２燃焼筒１２と
の境界部に形成される段部や第２燃焼筒本体２２などの
ススが付着し易い部分にもほとんどススが付着しない。

【００７９】以上説明した実施形態では、図６に示す様
に、燃料噴射ノズル４から噴射される燃料の圧力、及び
噴射角度は、燃焼筒６の第２燃焼筒本体２２の周部に設
けられた空気導入口２５に直接的に到達する様に調整さ
れた構成を例示した。しかし燃焼筒６内に生じる旋回流
によっては、図８に示すように空気導入口２５に届かな
い範囲に噴射されることが望ましい場合もある。すなわ
ち図８に示す実施形態では、燃料噴射ノズル４から噴射
される燃料の噴射角度は、空気導入口２５に向かうもの
の、その圧力は、先の実施形態よりも低く、燃料は、空
気導入口２５の近傍に噴射されることとなる。

【００８０】なお、図８に示す実施形態では、第一フラ
ンジ部１５に板状の流路形成部材７０が嵌合され、流路
形成部材７０と第一フランジ部１５との間に４ケの管状
空気流路７１が形成されている。すなわち、板状の流路
形成部材７０は、プレス、溶接等により製造されるもの
であり、外形形状が円板状であって、その外径は、第一
フランジ部１５のそれと等しい。また流路形成部材７０
の中心には、開口７２が設けられている。開口７２の直
径は、前記した第一フランジ部１５の開口１４に等し
い。そして流路形成部材７０には、一面に４ケの管状空
気流路７１が設けられている。管状空気流路７１は、い
ずれも外周から中心の開口近傍に至る長さである。管状
空気流路７１の先端は開放されている。管状空気流路７
１は、第一フランジ部１５の表面と前記した流路形成部
材７０の合致面の空隙によって形成される。

【００８１】各管状空気流路７１は、その基部に空気導
入口７４を、また、その先端に空気ノズル７３を有す
る。これらは、先の実施形態における第一フランジ部１
５に設けられていた第一気流旋回器１７に代わるもので
ある。空気ノズル７３から吹き出す空気は底面視で時計
回りに旋回して保炎効果を加える。

【００８２】またさらに図９に示すようにように複数の
空気導入口２５の間に燃料を噴射してもよい。なお図９
に示す実施形態は、円板形状の邪魔板６７を持たない。

【００８３】また図１０に示す例は、円板形状の邪魔板
６７を持たず、且つ管状空気流路７１を備えた例であ
る。図１０に示す実施形態では、管状空気流路７１は、
流路に中途にも空気吹き出し口を持つ。

【００８４】また、上記した実施形態は、いずれも段状
の燃焼筒を採用したが、本発明では段形状に限定される
ものではない。すなわち、本発明の燃焼装置では、燃料
の量にかかわらず燃料の噴霧パターンが一定であるか
ら、燃焼筒を段状にする必要性に乏しい。そのため、単
一直径の燃焼筒やテーパ状の燃焼筒を採用することも可
能である。

【００８５】また、上記した実施形態では、燃料噴射ノ
ズルはパルスに応じて断続的に燃料噴射するものを採用
した。すなわち、上記した実施形態では、パルスがＯＦ
Ｆの時は燃料噴射を停止する。しかしながら、上述の説
明は弁４４のリークを許さないものではなく、実際上は
僅かに燃料が噴射される場合が多い。また、積極的にパ
ルスがＯＦＦの場合にも僅かに燃料を噴射せてもよい。
すなわち、パルスがＯＦＦの時に燃料噴射を完全に停止
させると、燃焼装置が失火する場合がある。そのため、
パルスがＯＦＦの時に燃料を僅かに噴射させ失火を防
ぐ。この場合は、燃料の噴射は周期的な強弱をもって行
われることとなる。

【００８６】続いて本発明の第２実施形態の給湯装置に
ついて説明する。なお、本実施形態において、上記第１
実施形態の給湯装置と同一の部分については、同一の符
号を付し、詳細の説明については省略する。

【００８７】図１１は、本実施形態の給湯装置を示す模
式図である。図１１において、８０は本実施形態の給湯
装置である。給湯装置８０は、いわゆる貯湯式給湯装置
である。給湯装置８０は、大別して本体部８１と燃焼部
８２と消音器８３により構成されている。

【００８８】本体部８１は、大きく燃焼空間部８４と貯
湯部８５とに分かれている。燃焼部８２と燃焼空間部８
４とは、貯湯部８５内に貯留される熱媒体を加熱する加
熱手段８６として機能する。本体部８１は、全体形状が
円筒形であり、２重構造となっており、その内部に湯水
を貯留するための貯湯部８５が形成されている。貯湯部
８５には、複数の燃焼ガス通路８７が形成されている。
燃焼ガス通路８７は、貯湯部８５を軸方向に貫通する貫
通孔である。

【００８９】燃焼部８２には、上記実施形態におけるも
のと同一の燃焼装置２が採用されており、本体部８１の
下方に位置する燃焼空間部８４に接続されている。燃焼
装置２は、ノズル収納筒５と燃焼筒６と送風機７とを有
し、燃焼筒６の開口端が燃焼空間部８４側を向くように
配置されている。

【００９０】一方、本体部８１の上部には、消音器８３
が設けられている。消音器８３は、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１１において、消音器８３のラビリンス構造は図
示せず省略している。

【００９１】貯湯部８５には、湯水が流れる流水回路９
０が接続されている。流水回路９０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。流水回路９０は、入水口８８に接続され外部から水
を給水する給水回路９１と、出湯口８９に接続され貯湯
部８５において加熱された湯水が流れる高温湯回路９２
と、給水回路９１から分岐されたバイパス回路９３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。

【００９２】バイパス回路９３を流れるバイパス水量
は、バイパス水量調節弁９４によって調節される。給湯
される湯水の温度は、高温湯回路９２を流れる高温の湯
水と、バイパス回路９３を流れる冷水とを混合すること
で調節される。高温湯回路９２とバイパス回路９３との
混合部分の下流側には、水量サーボ９５と出湯センサ９
６とが設けられており、出湯センサ９６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９４等にフィー
ドバックされると共に、水量サーボ９５によって総水量
が調節される。給水回路９１には、水量センサ９８と、
温度センサ９９とが設けられている。貯湯部８５内の湯
水の温度が８０℃程度となる様に燃焼装置２における燃
焼量が調整される。

【００９３】燃焼装置２は、貯湯部８５内の湯水の温度
が８０℃程度となる様に燃焼量が調整される。すなわ
ち、貯湯部８５内の湯水の温度に基づき、噴霧制御手段
４９は、電磁コイル４３に流す電流をデューティー比制
御して弁４４の開閉を行い、単位時間当たりの燃料の噴
霧量を調整し、燃焼装置２の燃焼量を調整する。

【００９４】燃料噴射ノズル４の噴射開口近傍の燃料は
圧力が一定であるため、燃料は噴霧量にかかわらず一定
の拡散状態で燃焼筒６内に噴霧される。また、燃料噴射
ノズル４の先端に設けられたノズルチップ５０には、放
射状に流出口５１が設けられているため、流出口５１か
ら噴霧された燃料は、空気導入口１６，２５およびその
近傍に向けて噴霧される。燃焼筒６内に噴霧された燃料
の大部分は、第１燃焼筒１１および第２燃焼筒１２に設
けられた空気導入口１６，２５あるいはその近傍に到達
し、送風機７から送り込まれた空気と十分混合される。
よって、燃料噴射ノズル４から噴霧された燃料の大部分
は、噴霧量の多少にかかわらず完全燃焼し、高温の燃焼
ガスを発生する。

【００９５】また、上記した実施形態と同様に、燃焼筒
６の内部には、第１気流旋回器１７および第２気流旋回
器１８により空気の旋回流が発生している。燃料噴射ノ
ズル４から噴射された燃料の一部で、空気導入口１６，
２５およびその近傍に到達できなかった燃料は、前記し
た空気の旋回流により空気と十分に混合され、完全燃焼
して高温の燃焼ガスを発生する。

【００９６】上記したように、燃焼装置２において、燃
料は、燃焼量の多少にかかわらずほぼ同様の拡散状態と
なるように噴霧され、完全燃焼される。よって、燃焼装
置２によれば、燃料の噴霧量に応じた燃焼ガスが発生
し、この燃焼ガスが燃焼ガス通路８７を通過し熱交換を
行うため、貯湯部８５内の湯温を的確に調整できる。す
なわち、本実施形態の給湯装置８０は、燃焼部８２に燃
焼装置２を採用しているため、エネルギー効率が高く、
燃焼量絞り比(T.D.R) も大きい。

【００９７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、燃焼量
にかかわらず燃焼筒内において発生する火炎の状態が安
定しており、燃料を完全燃焼することができる。

【００９８】請求項２に記載の発明によれば、燃焼筒内
における燃料の拡散状態がほぼ一定であり、燃料と空気
とを十分に混合することができる。よって、請求項２に
記載の燃焼装置は、燃焼量にかかわらず燃焼駆動の安定
性が高い。

【００９９】請求項３に記載の発明によれば、噴霧手段
から噴霧された燃料は、確実に空気導入口あるいはその
近傍に集まり、空気と十分に混合される。よって、本発
明の燃焼装置は、燃焼量にかかわらず燃料を完全燃焼で
きる。

【０１００】請求項４に記載の発明によれば、単位時間
当たりの燃料噴射量を的確に調整しつつ、燃焼筒内にお
ける燃料の拡散状態を均一とすることができる。

【０１０１】請求項５および６に記載の燃焼装置は、燃
焼量にかかわらず燃料と空気との混合状態をほぼ一定と
することができるため、いかなる燃焼量であっても安定
して燃焼駆動することができる。

【０１０２】請求項７に記載の発明によれば、燃料を噴
射量にかかわらず所定の方向あるいは位置に噴射するこ
とができる。

【０１０３】請求項８に記載の燃焼装置は、燃焼筒内に
噴霧された燃料が燃焼するのに必要な空気を確実に供給
できるため、燃焼駆動を安定して行える。

【０１０４】請求項９に記載の構成によれば、燃料は、
燃焼筒の内周近傍において空気と十分かつ確実に混合さ
れるため容易に完全燃焼される。

【０１０５】請求項１０に記載の構成によれば、燃料の
噴射量が変更されても、空気と燃料との混合状態をほぼ
一定とすることができる。よって、本発明の燃焼装置
は、燃焼量が変化してもほぼ一定の燃焼状態を維持でき
る。

【０１０６】請求項１１に記載の発明によれば、燃焼筒
内の燃料と空気とを確実に混合し、完全燃焼することが
できる。

【０１０７】請求項１２に記載の発明によれば、湯水を
幅広い温度範囲で精度よく加熱することができる。

【０１０８】請求項１３に記載の発明によれば、燃焼ケ
ース内に挿通された水管内の湯水の温度を幅広い温度範
囲で加熱することができる。

【０１０９】請求項１４に記載の発明によれば、貯湯部
内に貯留された湯水の温度を精度よく調整することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の給湯装置の要部の一部を
破断した正面図である。

【図２】図１の給湯装置に採用されている燃焼装置であ
る。

【図３】本発明の一実施形態の燃焼装置が具備している
燃料噴射ノズルの断面図である。

【図４】本発明の一実施形態の燃焼装置の燃料系統を示
す概念図である。

【図５】本発明の一実施形態の燃焼装置が具備している
燃料拡散部材の斜視図である。

【図６】本発明の一実施形態の燃焼装置を開口側から観
察した斜視図である。

【図７】本発明の一実施形態における燃焼装置の第２燃
焼筒近傍の拡大斜視図である。

【図８】本発明の他の実施形態の燃焼装置を開口側から
観察した斜視図である。

【図９】本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置を開口
側から観察した斜視図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置を開
口側から観察した斜視図である。

【図１１】本発明の一実施形態の給湯装置を示す模式図
である。

【図１２】燃料を噴霧して燃焼させる燃焼装置を内蔵し
た給湯装置の断面図である。

【図１３】従来技術の燃焼装置を開口側から観察した斜
視図である。

【図１４】従来技術の燃焼装置の燃料系統を示す概念図
である。

【図１５】従来技術の燃焼装置の別の燃料系統を示す概
念図である。

【符号の説明】

１，８０給湯装置（湯水加熱装置）２燃焼装置３熱交換器４燃料噴射ノズル６燃焼筒７送風機１６，２５空気導入口４６加圧手段４９噴霧制御手段５１流出口（燃料噴射方向規制手段）５５燃料拡散部材６５旋回空気調整板７０流路形成部材８２燃焼部８５貯湯部８７燃焼ガス通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２４Ｈ 1/18 Ｆ２４Ｈ 1/18 Ｌ３Ｌ０３７ 9/02 ３０１ 9/02 ３０１Ａ // Ｆ２３Ｃ 11/04 Ｆ２３Ｃ 11/04 Ｆターム(参考） 3K055 AA07 AB04 BA01 BA02 BA07 BA11 BB09 BD04 3K056 AA08 AA09 AB04 AD01 EA06 3K064 AA08 AA10 AB05 AD03 AE04 CA01 3K068 FA02 FB03 FC02 FC06 FD06 HA06 JA06 3L025 AA22 3L037 AA02 AB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体燃料を噴霧する噴霧手段と、該噴霧
手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼筒を有し、
当該燃焼筒に空気導入口が設けられた燃焼装置におい
て、前記噴霧手段は噴射開口近傍の燃料の圧力が一定の
状態下において単位時間当たりの燃料噴射量を変更する
ことが可能であり、噴霧手段から燃料が空気導入口又は
その近傍に集中的に至る様に噴霧されることを特徴とす
る燃焼装置。
【請求項２】液体燃料を噴霧する噴霧手段と、該噴霧
手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼筒を有し、
当該燃焼筒に空気導入口が設けられた燃焼装置におい
て、前記噴霧手段は一定の燃料噴霧速度及び一定の噴霧
パターンを維持した状態下において単位時間当たりの燃
料噴射量を変更することが可能であり、噴霧手段から燃
料が空気導入口又はその近傍に集中的に至る様に噴霧さ
れることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】噴霧手段から燃料が空気導入口又はその
近傍を目標として噴霧されることを特徴とする請求項１
又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】噴霧手段は、燃料に圧力を印加する加圧
手段と、燃料の噴霧を断続的にあるいは周期的な強弱を
もって行わしめる噴霧制御手段を有し、噴霧の断続ある
いは強弱のタイミングを制御することによって単位時間
当たりの燃料噴射量を変更することができることを特徴
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】液体燃料を噴霧する噴霧手段を有し、噴
霧手段から噴霧された燃料を燃焼させる燃焼装置におい
て、前記噴霧手段は、燃料に圧力を印加する加圧手段
と、燃料の噴霧を断続的にあるいは周期的な強弱をもっ
て行わしめる噴霧制御手段を有し、噴霧の断続あるいは
強弱のタイミングを制御することによって単位時間当た
りの燃焼量を変更することができることを特徴とする燃
焼装置。
【請求項６】噴霧手段は、燃料の噴射方向を規制する
燃料噴射方向規制手段を持つ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。
【請求項７】送風機を有し、さらに燃焼筒は、その周
囲に複数の空気導入口を有し、前記送風機によって発生
した送風が空気導入口から燃焼筒内に導入されることを
特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。
【請求項８】燃料は一定のパターン及び／又は一定の
気流に沿って流れ、燃焼筒の内周近傍に至り、当該燃料
が流れ至たる部位に空気導入口が設けられていることを
特徴とする請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項９】燃料の噴霧はデューティ比制御によって
断続され、単位時間当たりの燃料噴射量が変更されるも
のであ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。
【請求項１０】燃焼部と、水を加熱する熱交換部と、
送風機を有し、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９のいずれかに記載の燃焼装置
が装着され、送風機の送風が燃焼装置に導入されること
を特徴とする湯水加熱装置。
【請求項１１】燃焼ケースを有し、当該燃焼ケースに
燃焼装置が取り付けられ、さらに燃焼ケースに水管が挿
通されて熱交換部が構成されていることを特徴とする請
求項１０に記載の湯水加熱装置。
【請求項１２】水が溜められる貯湯部と、貯湯部を貫
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湯部内の水を加熱する
ことを特徴とする請求項１０に記載の湯水加熱装置。
【請求項１３】燃料を燃焼する燃焼領域と、該燃焼領
域に燃料を噴霧する噴霧手段を有し、水若しくは湯を加
熱する湯水加熱装置において、前記噴霧手段は、噴霧ノ
ズルと、該噴霧ノズルに所定の圧力を印加する加圧手段
と、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧を断続させる燃料噴
霧アクチュエータと、該燃料噴霧アクチュエータによる
燃料噴霧の断続タイミングを制御することで前記噴霧ノ
ズルから噴霧される燃料の噴霧量を制御する噴霧制御手
段とを備え、前記燃焼領域には、燃料の燃焼に要する燃
焼用空気を特定の位置から供給する空気導入口を配置す
ると共に、前記噴霧ノズルの先端近傍には、あらかじめ
定められた特定の方向に燃料を噴射する燃料噴射方向規
制手段を設けたことを特徴とする湯水加熱装置。
【請求項１４】燃料を燃焼する燃焼領域と、該燃焼領
域に燃料を噴霧する噴霧手段を有し、水若しくは湯を加
熱する湯水加熱装置において、前記噴霧手段は、噴霧ノ
ズルと、該噴霧ノズルに所定の圧力を印加する加圧手段
と、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧を断続させる燃料噴
霧アクチュエータと、該燃料噴霧アクチュエータによる
燃料噴霧の断続タイミングを制御することで前記噴霧ノ
ズルから噴霧される燃料の噴霧量を制御する噴霧制御手
段とを備え、前記燃焼領域には、燃料の燃焼に要する燃
焼用空気を特定の位置から供給する空気導入口を配置す
ると共に、前記噴霧ノズルの先端近傍には、あらかじめ
定められた特定の方向に燃料を噴射する燃料噴射方向規
制手段を設け、さらに、前記燃料噴射方向規制手段と前
記燃料噴霧アクチュエータとの間に燃料を貯留する空間
を設けたことを特徴とする湯水加熱装置。