JP3965565B2 - 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、燃焼装置および当該燃焼装置を採用した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１９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内部構造を示す正面図である。図１９において、１３０は給湯装置であり、１３１は燃焼装置である。図１９に示す燃焼装置１３１では、燃焼ケース１３２を有し、燃焼ケース１３２の下方に、熱交換器１３３が設けられている。熱交換器１３３は、燃焼ケース１３２に水管が挿通されたものであり、燃焼装置１３１において発生した燃焼ガスと熱交換を行うことにより水管内の湯水を加熱するものである。
【０００３】
燃焼装置１３１は、燃料噴射ノズル１３５とノズル収納筒１３６と燃焼筒１３７と送風機１３８とを有する。燃料噴射ノズル１３５は、ノズル収納筒１３６内に収納され、外部から供給された燃料を燃焼筒１３７内に噴霧するものである。燃料噴射ノズル１０６から噴霧された燃料は、燃焼筒１３７内で火炎を形成して燃焼する。
【０００４】
ノズル収納筒１３６内には、前記した燃料噴射ノズル１３５の他に、点火プラグ１４０が内蔵されており、当該点火プラグ１４０によって噴射ノズル１３５から噴射された燃料が点火される。
【０００５】
燃焼筒１３７は図１９に示す様に二段形状の筒体であり、ノズル収納筒１３６に接続された第１燃焼筒１４１と、当該第１燃焼筒１４１に連続する第２燃焼筒１４２とから構成されている。第１燃焼筒１４１の周部には、燃焼筒１３７の内部に空気を導入するための空気導入口１４３が複数設けられている。
【０００６】
第２燃焼筒１４２は、第１燃焼筒１４１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１４２と第１燃焼筒１４１の接続部分は段状となっている。第２燃焼筒１４２の周部にも、前記した第１燃焼筒１４１と同様に内部に空気を導入するための空気導入口１４５が複数設けられている。
【０００７】
第２燃焼筒１４２と、熱交換器１３３との間には、燃焼室１４６が形成されている。燃焼室１４６は、第１燃焼筒１４１および第２燃焼筒１４２において燃料が燃焼することにより発生した燃焼ガスが通過する部分である。燃焼室１４６の周囲には、高温の燃焼ガスによる燃焼室１４６の外壁の過熱を防止すべく、水管１４７が巻き付けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、給湯器等の湯水加熱装置の製造コストを削減し、さらに小型化を図るため、湯水加熱装置の大部分を占める燃焼装置の製造コストをより一層削減すると共に燃焼装置の小型化が切望されている。
【０００９】
従来の燃焼装置１３１において、燃焼筒１３７と熱交換器１３３との間に位置する燃焼室１４６は、燃焼筒１３７における燃焼駆動を安定化させるために必要なものではあるが、燃焼装置１３１全体に占める体積比率が大きい。そのため、燃焼室１４６を小型化すれば燃焼装置１３１全体を大幅に小型化することができる。
【００１０】
また、従来の燃焼装置１３１では、燃焼室１４６は周囲に水管１４７を巻き付けたものであり製造に手間を要するため、組み立てが困難であり製造コストが高く付くという問題を有する。さらに、燃焼装置１３１では、水管１４７の表面温度が露点よりも低下すると、空気中に含有されている水蒸気が凝縮し、水管１４７や燃焼ケース１３２の表面にドレンが付着する。水管１４７や燃焼ケース１３２は、表面に付着したドレンにより経年劣化を引き起こす恐れがある。
【００１１】
そこで本発明においては、上記した問題に鑑み、従来よりも構成がシンプルであり、燃焼駆動時に燃焼部やバーナケースがさほど高温とならない燃焼装置および当該燃焼装置を備えた湯水加熱装置の提供を目的とする。
【００１２】
【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、当該噴霧手段を収納する噴霧手段収納部と、当該噴霧手段収納部に連続し、前記噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部と、空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部内に空気を導入する空気導入口とを具備した燃焼装置において、前記燃焼部を収納するバーナケースを有し、前記燃焼部は、主として液体燃料が燃焼することにより火炎が形成される火炎形成部と、火炎形成部において発生した燃焼ガスが通過する燃焼空間部とを有し、バーナケースの内側には空気整流手段が設けられ、空気流路が形成されており、空気供給手段により空気流路に導入された常温の空気を燃焼部の径方向に向けて流し、前記燃焼空間部の側面に空気を優先的に供給でき、空気供給手段によりバーナケース内に導入されたばかりの常温の空気が、燃焼空間部の近傍に集中的に導入されることを特徴とする燃焼装置である。
【００１３】
本発明の燃焼装置において、燃焼空間部は、火炎形成部において発生した高温の燃焼ガスが通過する部位であり、非常に高温となる。しかし本発明の燃焼装置では、バーナケースと燃焼部との間であって燃焼空間部の側面に空気を導入する構成であるため、燃焼空間部は外部から流入した空気によって冷却され過度に高温とならない。
【００１４】
また、上記した構成によれば、従来の燃焼装置のように燃焼部に水管等を巻き付けなくても、燃焼部を充分冷却することができるため、燃焼装置の部品点数を削減し、製造コストを抑制できる。さらに、本発明の燃焼装置は、燃焼部がシンプルな構成であるため、製造工程を簡略化できる。
【００１５】
上記したように、従来技術の燃焼装置の大部分は燃焼部に水管等を巻き付けることにより燃焼部を水冷するものであり、燃焼部と水管との間にドレンが発生し、このドレンにより燃焼部が経年劣化する恐れがある。しかし、本発明の燃焼装置は燃焼部を空冷するものであるため、燃焼部にはドレンが付着しない。そのため、本発明の燃焼装置は、従来の燃焼装置において懸念されるドレンによる燃焼部の劣化が起こらない。
【００１６】
さらに、本発明の燃焼装置は、バーナケースと燃焼部との間に空気層が形成される。一般的に、空気は金属に比べて熱伝導率が低いため、燃焼部の持つ熱は前記空気層によって遮断され、外部にはほとんど伝播しない。従って、上記した構成によればバーナケースの過熱および減肉を防止することができる。
【００１７】
また、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、当該噴霧手段を収納する噴霧手段収納部と、当該噴霧手段収納部に連続し、前記噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部と、空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部内に空気を導入する空気導入口とを具備した燃焼装置において、前記燃焼部を収納するバーナケースを有し、前記燃焼部は、主として液体燃料が燃焼することにより火炎が形成される火炎形成部と、火炎形成部において発生した燃焼ガスが通過する燃焼空間部とを有し、前記燃焼部とバーナケースとの間には、燃焼部の一部又は全部を包囲する整風手段が設けられており、当該整風手段は、整風手段の内側へ空気を導入する空気導入部を有し、バーナケースの内側には空気整流手段が設けられ、空気流路が形成されており、空気供給手段により空気流路に導入された常温の空気を燃焼部の径方向に向けて流し、前記燃焼空間部の側面に空気を優先的に供給でき、空気供給手段によりバーナケース内に導入されたばかりの常温の空気が、燃焼空間部の近傍に集中的に導入されることを特徴とする燃焼装置である。
【００１８】
上記した構成によれば、燃焼部と整風手段との間であって、前記燃焼空間部の側面に導入された空気により燃焼空間部を空冷することができ、燃焼部が過度に高温とならない。
【００１９】
上記したように、本発明の燃焼装置は燃焼部を空冷するものであるため、燃焼空間部にはドレンが付着しない。そのため、本発明の燃焼装置は、従来の燃焼装置において懸念されるドレンによる燃焼部の劣化が起こらない。
【００２０】
本発明の燃焼装置は、燃焼部の周囲を空気層によって包囲するものであり、さらにその空気層の外部に整風手段を設けたものである。即ち、本発明の燃焼装置においては、燃焼部が空気層と整風手段の２層によって包囲されている。そのため、燃焼部の持つ熱は空気層および整風手段によって形成される２層の断熱構造によって遮断され、外部にはほとんど伝播しない。従って、上記した構成によれば、燃焼部からの熱の漏洩を最小限に抑制すると共に、バーナケースの過熱を防止することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、バーナケースの内側に、空気供給手段により導入された空気の流れ方向を燃焼部の軸方向に向ける整流部と、当該整流部に沿って流れる空気の流れ方向を燃焼部の径方向に偏向する偏向部とを有する空気整流手段が設けられてい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。
【００２２】
本発明の燃焼装置は、バーナケース内に導入された空気の流れ方向を規制する空気整流手段を具備している。そのため、上記した構成によれば、空気供給手段から導入された比較的低温の空気を所望の位置に優先的に供給することができる。従って、上記した構成によれば燃焼駆動に伴い加熱され高温になると想定される燃焼空間部等の部位に、空気供給手段によって導入された比較的低温の空気を優先的に供給し、効率良く冷却することができる。
【００２３】
液体燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段を収納する噴霧手段収納部と、当該噴霧手段収納部に連続し、前記噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部と、空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部内に空気を導入する空気導入口とを具備した燃焼装置において、前記燃焼部を収納するバーナケースを有し、バーナケースは、仕切り部材とダンパと遮熱部材とを具備しており、前記空気供給手段に連続した１次空気室と、ダンパを介して前記１次空気室と連続した２次空気室と、空気循環部とに分割されており、２次空気室は、燃焼駆動が進行すると内部が次第に高温となる部分であり、空気循環部は、前記１次空気室と連続し、２次空気室を包囲し、１次空気室内に導入された常温の空気が循環するものであることを特徴とする燃焼装置は、空気循環部内を１次空気室内に導入された比較的低温の空気が循環する。そのため、２次空気室は空気循環部との熱交換により冷却され高温とならない。
【００２４】
また、上記した燃焼装置は、２次空気室の周囲を空気循環部内を流れる空気により形成される空気層によって包囲するものである。そのため、燃焼部の持つ熱は空気循環部によって形成される空気層によって遮断され、外部にはほとんど伝播しない。従って、上記した構成によれば、燃焼部の熱が外部に漏洩せず、バーナケースが過度に高温となるのを防止することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、燃焼部が、噴霧手段収納部に接続された第１燃焼部と、当該第１燃焼部に連続し、第１燃焼部よりも開口面積が大きい第２燃焼部とにより構成される火炎形成部と、前記第２燃焼部に連続し、第２燃焼部よりも開口面積の大きい燃焼空間部とにより構成され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。
【００２６】
かかる構成によれば、燃焼時に発生する火炎に的確に空気を供給することができ、燃焼状態を安定化することができる。
【００２７】
また、本発明の燃焼装置は、主として燃料の燃焼により火炎が形成される第１燃焼部および第２燃焼部に、高温の燃焼ガスが通過する燃焼空間部が連続したものである。そのため、上記した構成によれば、燃焼装置の構成部品点数を削減し製造コストを低減すると共に、製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、燃焼空間部が、周囲に空気導入口を有することを特徴とする請求項４に記載の燃焼装置である。
【００２９】
本発明の燃焼装置は、燃焼部が主として燃料の燃焼により火炎が形成される第１燃焼部および第２燃焼部に、高温の燃焼ガスが通過する燃焼空間部が連続したものであり、上記した従来技術の燃焼装置１３１における燃焼筒１３７に相当する部位と、燃焼室１４６に相当する部位とが一体化されたものと見なすことができる。かかる構成によれば、燃焼装置の構成部品点数を削減し、製造コストを低減すると共に、製造工程を簡略化することができる。
【００３０】
一方、本発明の燃焼装置は、燃焼空間部の周囲に複数の空気導入口が設けられたものであり、当該空気導入口から導入された新しい空気は、燃焼に際して２次空気として供される。そのため、本発明の燃焼装置において燃焼空間部は、従来技術の燃焼装置１３１の燃焼筒１３７に相当する機能をも果たすことができる。即ち、本発明の燃焼装置は、３段構成の燃焼部を備えた燃焼装置と見なすこともできる。
【００３１】
本発明の燃焼装置において、燃焼空間部は、従来技術の燃焼装置１３１の燃焼室１４６の機能に加えて、燃焼筒１３７の機能を果たすことができるため、燃焼筒１３７に相当する燃焼部を小型化することができる。また、本発明の燃焼装置は、従来の燃焼装置に比べて燃焼空間部の分だけ燃焼筒１３７に相当する部位が大きく、燃焼状態をより一層安定化することができる。従って、上記した構成によれば、燃焼装置全体を小型化しつつ、燃焼状態を安定化することができる。
【００３２】
また、上記した構成によれば、燃焼部において燃焼しきれずに燃焼空間部に至った未燃ガスにも、燃焼空間部の周囲に設けられた空気導入口から空気を供給し、燃焼することができる。そのため、本発明の燃焼装置は、未燃成分の排出量が少なく、エネルギー変換効率が高い。
【００３３】
本発明の燃焼装置において、燃焼空間部の周囲に設けられた空気導入口から流入した空気は、火炎の形成方向と交差する方向に流れるため、燃焼部に形成される火炎の長さが短くなる場合が想定される。そのため、上記した構成によれば、燃焼空間部を従来の燃焼装置の備える燃焼室に比べて小型化しても、安定した燃焼状態を維持できる。従って、上記した構成によれば、燃焼性能を劣化させることなく、燃焼装置を小型化することができる。
【００３４】
上記した本発明の燃焼装置は、燃焼空間部と整風手段との間に、空気供給手段により導入された空気により空気層が形成されていることを特徴とするものであってもよい。
【００３５】
上記した構成の燃焼装置は、燃焼空間部が金属に比べて熱伝導率が小さい空気層と、整風手段とにより包囲されている。即ち、上記した構成の燃焼装置は、燃焼空間部が空気層および整風手段からなる２層構造の断熱構造を有している。そのため、燃焼ガスにより燃焼空間部が加熱されても、この熱は外部に漏洩せず、バーナケースの過剰な昇温を防止することができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明は、燃焼部と、湯水を加熱する熱交換部とを有し、燃焼部において発生した燃焼ガスを熱交換部に送り、熱交換部で湯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５のいずれかに記載の燃焼装置が装着されており、湯水が流通する水管は、燃焼空間部から離れた位置を経由して熱交換部内に挿通されていることを特徴とする湯水加熱装置である。
【００３７】
本発明の湯水加熱装置は、上記した燃焼装置を備えたものであり、当該燃焼装置の燃焼部はバーナケース内に導入される空気によって空冷され低温となるため、湯水加熱装置の主要部分である燃焼装置がほとんど故障しない。
【００３８】
本発明の燃焼装置は、燃焼空間部の周囲に水管が配設されていないため、従来の燃焼装置に比べて構成部品の点数が少なく、製造コストを削減することができる。また、本発明の燃焼装置は、燃焼空間部の周囲に水管が設置されていないため、燃焼空間部の周囲にはドレンが付着しない。そのため、本発明の燃焼装置は、ドレンによる燃焼空間部の腐食や劣化が起こらない。
【００３９】
また、上記した燃焼装置は、燃焼部の持つ熱がほとんど外部に漏洩しない。そのため、本発明の湯水加熱装置は、燃焼駆動により発生する熱が装置内の機器類にほとんど伝播しない。従って、上記した構成によれば、燃焼装置が放出する熱による湯水加熱装置の構成部品の劣化や損傷を未然に防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の第１実施形態である給湯器（湯水加熱装置）および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、本発明の第１実施形態である給湯装置の内部構造を示す正面図である。図２は、第１実施形態の燃焼装置に採用されている燃焼筒を示す斜視図である。図３は、第１実施形態である燃焼装置におけるバーナケースの内部構造を示す分解斜視図である。図４は図１に示す給湯装置に採用されている燃焼装置をＡ方向から見た状態を示す斜視図である。図５は、本実施形態の燃焼装置の要部拡大図である。図６は、図１のＢ部拡大図である。図７〜図９および図１１は本実施形態において採用されている整風筒の変形実施例を示す斜視図である。図１０は、図９に示す整風筒を本実施形態の燃焼装置に装着した場合における給湯装置の内部構造を示す正面図である。図１２は、図１１に示す整風筒を本実施形態の燃焼装置に装着した場合における給湯装置の内部構造を示す正面図である。図１３（ａ），（ｂ）は共に本実施形態の燃焼装置において採用されている燃焼筒の変形実施例を示す斜視図である。図１４（ａ）は図１のＢ部に示す部位の変形実施例を示す断面図であり、同（ｂ），（ｃ）はさらに別の変形実施例を示す断面図である。図１５は、本発明の第２実施形態である給湯装置および燃焼装置の内部構造を示す正面図であり、図１６はその要部拡大図である。図１７は、図１５に示す燃焼装置に採用されているバーナケースおよび当該バーナケースに収納されている２次空気室を示す斜視図である。また、図１８は、本発明の変形実施形態である給湯装置を示す模式図である。
【００４１】
図１において、１は本実施形態の給湯装置であり、２は燃焼装置である。３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。燃焼装置２は、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（燃焼部）とを備えている。ノズル収納筒５および燃焼筒６は、バーナケース７内に収納されている。バーナケース７の上方には、内部に空気を送り込む送風機８が接続されている。また、バーナケース７の内部には、両端が開口した筒状の整風筒１０と、整流板１１とが収納されている。燃焼筒６およびバーナケース７の下方には、熱交換器１２が接続されている。
【００４２】
燃料噴射ノズル３は、ノズル収納筒５内に収納されており、液体燃料を燃焼筒６内に霧状にして噴霧する。燃料噴射ノズル３を収納しているノズル収納筒５は、燃料噴射ノズル３を直接収納するノズル収納内筒１５と、その外側に設けられたノズル収納外筒１６とによる２重構造となっている。ノズル収納内筒１５およびノズル収納外筒１６には、内部に空気を導入するための空気導入口１８，１９が設けられている。ノズル収納筒５の内部には、点火プラグ１７が設けられており、燃料噴射ノズル３から噴射された燃料は、点火プラグ１７によって点火される。
【００４３】
燃焼筒６は、図２に示すように３段形状の筒体であり、ノズル収納筒５に接続される第１燃焼筒２０と、第１燃焼筒２０に連続する第２燃焼筒２１と、第２燃焼筒２１に連続する燃焼空間部２２とにより構成されている。燃焼筒６の第２燃焼筒２１は第１燃焼筒２０よりも開口面積が大きく、燃焼空間部２２は第２燃焼筒２２よりも開口面積が大きい。即ち、燃焼筒６は、開口径の異なる３種の円筒体を一体化したものであり、その開口径は燃料噴射ノズル３から噴射される燃料の下流側に位置するものほど大きい。
【００４４】
燃焼筒６において、第１燃焼筒２０および第２燃焼筒２１は、主として燃焼噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼することにより火炎が形成される部位であり、火炎形成部２４として機能する。即ち、図１に示す燃焼装置２において、火炎形成部２４よりも上方に位置する部分は、一般的にバーナと称される部分である。また、火炎形成部２４に連続する燃焼空間部２２は、火炎形成部において発生した燃焼ガスが通過する部位である。
【００４５】
燃焼筒６の第１燃焼筒２０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２３が設けられている。第１フランジ部２３は、中央に開口２５を有する。また第１フランジ部２３には、複数の第１気流旋回器２６が設けられている。
【００４６】
第１気流旋回器２６は、円周状に配列された複数の吹き出し口２７を有する。さらに、各吹き出し口２７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２８が設けられている。
【００４７】
第１燃焼筒２０の本体部３０の周部には、図１に示すように燃焼筒６の内部に空気を導入するための空気導入口２９が複数設けられている。なお、図２においては空気導入口２９を省略し、図示していない。
【００４８】
第２燃焼筒２１は、図１，２に示すように第１燃焼筒２０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２１と第１燃焼筒２０と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３１がある。第２フランジ部３１には、複数の第２気流旋回器３２が設けられている。第２気流旋回器３２は、円周状に配列された複数の吹き出し口３３を有する。さらに、各吹き出し口３３には、旋回羽根３５が設けられており、空気はこの旋回羽根３５に沿って燃焼筒６の接線方向に向けて導入される。
【００４９】
第２燃焼筒の本体部３６の周部にも、前記した第１燃焼筒の本体部３０と同様に、燃焼筒６の内部に空気を導入するための空気導入口３７が複数設けられている。なお、図２においては空気導入口３７の一部を省略し、図示していない。
【００５０】
燃焼空間部２２は、図１，２に示すように第２燃焼筒２１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２１と燃焼空間部２２との接続部分は段状となっており、両者の間には第３フランジ部４０がある。第３フランジ部４０には、第２フランジ部３１と同様に複数の第３気流旋回器４１が設けられている。第３気流旋回器４１は、円周状に配列された複数の吹き出し口４３を有する。吹き出し口４３は、第２フランジ部３１に設けられた吹き出し口３３と同様に、図２の姿勢を基準として第３気流旋回器４１の時計方向の端部に位置する。
【００５１】
燃焼空間部２２の端部には、第４フランジ部４４が設けられている。第４フランジ部４４は、後述する覆蓋部６５に係合する。
【００５２】
燃焼空間部２２の本体部４６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４７ａ，４７ｂが複数設けられている。図１に示すように、空気導入口４７ａ，４７ｂは、燃焼空間部２２の軸方向の両端側に集中しており、本体部４６の全周にわたって略等間隔に設けられている。本体部４６の第２燃焼筒２１側に設けられている空気導入口４７ａは、主として火炎形成部２４内に空気を導入するためのものである。また、空気導入口４７は、空気導入口４７ａと同様に燃焼筒６内に空気を導入するものであり、主として燃焼空間部２２を空冷するための空気を導入するためのものである。
【００５３】
整風筒１０は、図１および図３に示すように両端が開口した円筒体であり、その下端は後述する覆蓋部６５に接合されている。また、整風筒１０の開口径ｒは、燃焼筒６の燃焼空間部２２の外径ｒ_a よりも一回り大きい。さらに詳細には、開口径ｒは、外径ｒ_a の１．１倍程度である。開口径ｒは、外径ｒ_a の１．１倍〜１．５倍程度であることが望ましく、１．１倍〜１．３倍程度であることが最も好ましい。また、整風筒１０の高さＨは、燃焼筒６の高さｈよりも低い。
【００５４】
整風筒１０の一方側の端部には、外側に向けてフランジ部４８が設けられている。整風筒１０は、図３に示すように後述する覆蓋部６５の略中心部に設けられた燃焼筒固定孔６８に挿通されており、覆蓋部６５の裏面側にフランジ部４８を溶接接合することにより固定されている。また、図３に示すように、燃焼筒６は、整風筒１０と軸心が略一致するように整風筒１０の上方から挿通されており、燃焼空間部２２および火炎形成部２４は整風筒１０によって取り囲まれている。
【００５５】
整風筒１０の周部には、整風筒１０の外部側を流れる空気を内部側に取り込むための空気導入口４９が複数設けられている。空気導入口４９は、整風筒１０の全周にわたって略等間隔に設けられている。
【００５６】
整風筒１０には、図１，図３に示すように、整流板１１が装着されている。整流板１１は、送風機８からバーナケース７内に導入された空気の流れ方向を燃焼筒６の軸方向に向けて流す整流壁部５０と、整流壁部５０に沿って流れる空気を燃焼筒６の径方向に偏向する偏向壁部５１とを有する。整流壁部５０と偏向壁部５１とは互いに略直交している。
【００５７】
整流壁部５０の端部にはフランジ５２，５２が設けられており、偏向壁部５１の端部にはフランジ５３，５３が設けられている。整流壁部５０のフランジ５２は、折り返し幅がＸであり、バーナケース７の側面に面接している。そのため、整流壁部５０はバーナケース７の側面から距離Ｘだけ離れて平行であり、これにより、整流壁部５０とバーナケース７の側面との間に燃焼装置２の上下方向に連通した空気流路５５が形成されている。偏向壁部５１のフランジ５３は、バーナケース７の側面に面接すると共に、覆蓋部６５に当接している。そのため、偏向壁部５１は覆蓋部６５の被覆部６６から距離Ｙだけ離れて平行であり、これにより、燃焼筒６の径方向に連通した空気流路５６が形成されている。空気流路５５，５６は連続した空間である。空気流路５５を流れる空気は、覆蓋部６５に衝突することにより流れ方向が偏向され、偏向壁部５１および覆蓋部６５に沿う方向、即ち燃焼筒６の径方向に流れる。
【００５８】
偏向壁部５１には、略半円状で整風筒１０の断面形状に略一致する半円形状の切り欠き部５７がある。整流板１１は、偏向壁部５１の切り欠き部５７が整風筒１０に沿うように設置される。
【００５９】
上記したノズル収納筒５、燃焼筒６、整風筒１０および整流板１１は、図１に示すようにバーナケース７の内部に収納されている。バーナケース７は、天面側および底面側が開口した筒状体であり、断面形状が四角形である。バーナケース７は、図４に示すように天面側および底面側にフランジ６０，６１を有する。バーナケース７の天面側には、図１に示すように天板６２が被覆されている。
【００６０】
天板６２は、バーナケース７の天面側にあるフランジ６０に固定されており、バーナケース７の天面側を閉塞している。バーナケース７を被覆している天板６２には、送風機８が固定されている。天板６２には上記した空気流路５５に相当する位置に開口（図示せず）が設けられており、当該開口を通じて送風機８からバーナケース７内において上下方向に連通した空気流路５５に空気が送り込まれる。また、天板６２の略中央には燃料噴射ノズル３を挿通するための貫通孔（図示せず）が設けられている。燃料噴射ノズル３は、前記貫通孔を通じてバーナケース７内に挿通されている。
【００６１】
バーナケース７の底面側のフランジ６１には、熱交換器１２の天面側を被覆する覆蓋部６５が固定されている。覆蓋部６５は、熱交換器１２の平面形状に略合致する形状を有し、図４に示すように熱交換器１２の天面を被覆する被覆部６６と、熱交換器１２の側面に係合する係合部６７とを有する。被覆部６６の略中央には、燃焼筒６の燃焼空間部２２の外径と略一致する燃焼筒固定孔６８が形成されている。燃焼筒６は、図４に示すように覆蓋部６５の裏面側（図４では上方側）から燃焼筒固定孔６８に挿通されており、第４フランジ部４４を被覆部６６に溶接することにより固定されている。また、被覆部６６には、バーナケース７の内部と、バーナケース７の下方に接続された熱交換器１２とを連通する空気孔７０が設けられている。空気孔７０は、燃焼筒固定孔６８よりも係合部６７に近い位置に設けられている。
【００６２】
バーナケース７の下方には、熱交換器１２が接続されている。熱交換器１２は、従来技術の燃焼装置１００において採用されているものと同一であり、外観が略直方体である熱交換器本体７１に水管７２を挿通したものである。また、水管７２は、熱交換器１２の上側に位置する燃焼筒６の燃焼空間部２２から離れており、燃焼空間部２２には直接接触していない。そのため、本実施形態の燃焼装置２においては、水管７２の表面に付着するドレンが燃焼空間部２２をはじめとする燃焼筒６に付着しない。従って、燃焼筒６および燃焼空間部２２は、水管７２の表面に付着するドレンによる腐食が起こらない。
【００６３】
続いて本実施形態の給湯器１および燃焼装置２における空気の流れについて説明する。上記したように、本実施形態において燃焼装置２は送風機８を備えており、燃焼量に応じた量の空気がバーナケース７の天板６２に設けられた開口からバーナケース７内に導入される。バーナケース７内に導入された空気は、バーナケース７の側面および整流板１１により構成される上下方向に連通した空気流路５５内に流れ込む。空気流路５５内に導入された空気は、整流板１１の整流壁部５０に沿って下方に流れる。空気流路５５内を流れる空気は、図５に示すように覆蓋部６５に衝突するなどして流れ方向を整風筒１０の径方向に偏向し、偏向壁部５１と覆蓋部６５とにより構成される空気流路５６内に流れ込む。空気流路５６内を流れる空気の一部は、空気流路５６に面している整風筒１０の空気導入口４９から整風筒１０の内部に導入される。空気導入口４９から整風筒１０の内部に導入された空気は、燃焼ガスにより加熱され高温となった燃焼空間部２２の外側に至る。燃焼空間部２２の外側に導入された空気の一部は、空気導入口４７から燃焼空間部２２の内部に流入する。燃焼空間部２２の内部に流入した空気は、燃焼空間部２２を空冷すると共に、その一部は燃焼筒６内を上昇して火炎形成部２４における燃焼駆動に供される。
【００６４】
燃焼空間部２２の外側に流入した空気の残部は、燃焼空間部２２と接触することにより燃焼空間部２２を冷却すると共に、燃焼空間部２２の外側を包囲する空気層を形成する。そのため、燃焼空間部２２の外側には、前記空気層と整風筒１０による２重の断熱層が形成され、燃焼空間部２２の持つ熱はほとんど外部に漏出しない。
【００６５】
空気流路５６内を流れる空気の残部は、図５に矢印で示すように覆蓋部６５に沿って流れる。覆蓋部６５に沿って流れる空気の一部は、整風筒１０の周部に複数設けられている空気導入口４９のうち下方側にあるものから整風筒１０の内部に導入される。整風筒１０の内部に導入された空気は、上記したのと同様にして燃焼空間部２２を空冷すると共に、燃焼空間部２２から放出される熱の漏出を防止する。
【００６６】
覆蓋部６５に沿って流れる空気の一部は、被覆部６６に複数設けられた空気孔７０から熱交換器１２側に流れる。空気孔７０から熱交換器１２側に流出した空気は、図６に示すように熱交換器本体７１の壁面に沿って熱交換器１２のケース（熱交換器本体７１）内であって、熱交換器本体７１の側壁の近傍部分に集中的に流れ込む。熱交換器本体７１の内側には、熱交換器本体７１の側壁に沿って空気層が形成される。この空気層は、熱交換器本体７１を空冷すると共に、熱交換器１２からの熱の漏出を防止する。
【００６７】
覆蓋部６５に沿って流れる空気の残部は、バーナケース７の側面に衝突するなどして、その流れ方向が図１に矢印で示すようにバーナケース７の上方に偏向される。バーナケース７内を上昇した空気の一部は、一次空気としてノズル収納筒５の空気導入口１８，１９から導入される。即ち、ノズル収納内筒１５の空気導入口１８から空気が導入され、燃料噴射ノズル３の近傍において燃料と混合される。一次空気と混合された燃料は、開口２５から燃焼筒６内に噴霧される。
【００６８】
また、バーナケース７内を上昇した空気の一部は、図５に示すように整風筒１０と燃焼筒６との隙間から整風筒１０の内側に流入する。整風筒１０に上方から流入した空気の一部は、二次空気として燃焼筒６の内部に流入する。即ち、整風筒１０内に流入した空気の一部は、第２気流旋回器３２，第３気流旋回器４１および燃焼筒６の空気導入口２９，３７から燃焼筒６の内部に流入し、燃焼筒６内に噴霧された燃料を燃焼するための２次空気となる。
【００６９】
第２気流旋回器３２および第３気流旋回器４１から流入した空気は、底面視で時計回りに旋回する気流を発生する。燃焼筒６内に噴霧された燃料や未燃焼ガスは、第２気流旋回器３２および第３気流旋回器４１において発生した気流に巻き込まれながら混合する。その結果、燃料噴射ノズル３から噴霧された燃料は、第２気流旋回器３２，第３気流旋回器４１や空気導入口２９，３７から流入した２次空気と充分混合され、完全燃焼すると共に高温の燃焼ガスを発生する。火炎形成部２４において発生した燃焼ガスは、火炎形成部２４に連続する燃焼空間部２２に流れ込み、熱交換器１２側へと流れる。
【００７０】
一方、整風筒１０の上方から整風筒１０の内側に流入した空気の残部は、燃焼空間部２２の外側に流れ込む。燃焼空間部２２の外側に流れ込んだ空気は、整風筒１０の空気導入口４９から流入した空気と同様に、燃焼空間部２２を空冷すると共に燃焼空間部２２の外側に空気層を形成する。即ち、整風筒１０と燃焼空間部２２との隙間に流れ込んだ空気の一部は燃焼空間部２２の外側を空冷し、一部は空気導入口４９から燃焼空間部２２の内部に導入され、内側から燃焼空間部２２を空冷する。さらに、整風筒１０と燃焼空間部２２との隙間に流れ込んだ空気の一部は、燃焼空間部２２の外側に空気層を形成し、燃焼空間部２２の持つ熱の漏出を防止する。
【００７１】
上記したように、本実施形態の燃焼装置２は、送風機８によりバーナケース７内に導入された空気の流れ方向を規制する整流板１１を具備している。そのため、バーナケース７内に導入されたばかりの常温の空気は、燃焼駆動に伴い発生した燃焼ガスにより加熱され高温になった燃焼空間部２２の近傍に集中的に導入される。
【００７２】
上記したように、整風筒１０と燃焼空間部２２との間に供給された空気は比較的低温である。また、燃焼空間部２２の外側に供給された空気の一部は、燃焼空間部２２の周囲に設けられた空気導入口４７から燃焼空間部２２の内部に流入する。そのため、燃焼装置２では、燃焼空間部２２の外側に供給された空気により燃焼空間部２２を冷却すると共に、燃焼空間部２２の内部に流入した空気によっても燃焼空間部２２を空冷することができる。そのため、燃焼装置２においては、燃焼空間部２２を比較的低温に維持することができる。
【００７３】
また、本実施形態の燃焼装置２においては、燃焼空間部２２の外側に供給された空気により、燃焼空間部２２と整風筒１０との間に比較的低温の空気層が形成される。また、空気導入口４７から燃焼空間部２２の内部に流入した空気は、燃焼空間部２２の内壁近傍に空気層を形成する場合がある。そのため、本実施形態の燃焼装置２では、少なくとも燃焼空間部２２の外側に空気層と整風筒１０による２重の断熱層が形成される。バーナケースと燃焼部との間等に形成される空気層は、金属に比べて熱伝導率が低いため、燃焼空間部２２の持つ熱の大部分は前記空気層によって遮断され、外部にはほとんど伝播しない。従って、燃焼装置２においては、燃焼空間部２２の持つ熱が空気層と整風筒１０によって遮断され、外部にはほとんど漏洩しない。
【００７４】
燃焼装置２においては送風機８から断続的に常温の外気が導入されるため、燃焼空間部２２の外側に形成される空気層は順次低温の空気と入れ替わる。そのため、本実施形態の燃焼装置２において、燃焼空間部を包囲する空気層は常に低温であり、燃焼空間部２２を効率よく冷却すると共に燃焼空間部２２の持つ熱の漏洩を確実に防止することができる。
【００７５】
本実施形態の燃焼装置２は、従来の燃焼装置のように水管等を巻き付けるなどしなくても燃焼空間部２２を充分冷却することができる。そのため、燃焼装置２は、従来の燃焼装置に比べて部品点数が少なく、製造工程を簡略化すると共に製造コストを抑制できる。
【００７６】
また上記したように、燃焼空間部２２は、バーナケース７内に導入された空気により形成される空気層により充分空冷される。そのため、燃焼空間部２２の周囲には熱交換器本体７１に挿通されている水管７２が存在せず、水管７２の表面に付着するドレンが燃焼空間部２２に付着しない。従って、上記した構成によれば、ドレンによる燃焼空間部２２の腐食や劣化が起こらない。
【００７７】
また、上記した燃焼装置２においては、熱交換器１２の天面側（燃焼筒６側）を被覆する覆蓋部６５に空気孔７０を設けることにより、バーナケース７内に導入された常温の空気を熱交換器１２の内壁に沿って送り込むことができ、この空気により熱交換器本体７１を空冷することができる。またさらに、熱交換器１２内に送り込まれた空気は、熱交換器本体７１の内壁面近傍に空気層を形成するため、この空気層が断熱層として機能し、熱交換器１２からの熱の漏出が防止される。よって、本実施形態の燃焼装置２は、熱交換器１２における熱交換効率が高い。
【００７８】
上記した実施形態においては、送風機８から導入されたばかりで比較的低温の空気を燃焼空間部２２の近傍に集中させるために整流板１１を設けた構成を例示したが、本発明の燃焼装置は整流板を設けない構成とすることも可能である。
【００７９】
また、上記実施形態において採用されている整風筒１０は、図３に示すように周部全体に空気導入口４９を設けた構成であるが、整風筒１０はこれに限定されるものではなく、適宜の形状、構成とすることが可能である。その一例として、燃焼筒１０を、図７に示すように一端側（燃焼空間部２２側）に空気導入口４９を集中的に設けた構成や、図８に示すように一端側（燃焼空間部２２側）にのみ空気導入口４９を設けた構成とすることも可能である。かかる構成によれば、バーナケース内に導入された空気をより優先的に燃焼筒１０と燃焼空間部２２との間に導入することができ、燃焼空間部２２を効率的に冷却することができる。
【００８０】
また、整風筒１０は送風機８の吹き出し口から遠ざかるほど、空気の流路が広くなる構成とすることも可能である。さらに詳細には、整風筒１０を、図９に示すように空気導入口４９に代わって空気導入口４９よりも大きな貫通孔７５を一端側（燃焼空間部２２側）に一つあるいは複数設け、図１０に示すようにこの貫通孔７５を送風機８の吹き出し口から遠ざかる方向（図１０中左側）に向けた構成としてもよい。また、整風筒１０は、図１１に示すように一端側に空気を整風筒１０内に導入するための切り欠き７６を設け、図１１に示すように切り欠き７６を送風機８の吹き出し口から遠ざかる方向（図１１中左側）に向けた構成としてもよい。かかる構成によれば、貫通孔７５および切り欠き７６から整風筒１０内に空気を導入するまでの空気流路を長く設定でき、バーナケース７を効率よく冷却することができる。
【００８１】
上記実施形態において、燃焼装置２は、整風筒１０を燃焼空間部２２側にフランジ部４８を設けた構成とし、フランジ部４８を覆蓋部６５に固定したものであり、バーナケース７の天板６２と整風筒１０の天面との間には隙間がある。そのため、送風機８から導入された空気は、整風筒１０の上方側から整風筒１０の内側に流れ込み、燃焼筒６内に２次空気を確実に導入でき、燃焼駆動を安定して行える。しかし、本発明は上記した構成に限定されるものではなく、例えば図１１，１２に示すようにフランジ部４８を整風筒１０の上方側（ノズル収納筒５側）に設けた構成とすることができる。この場合、バーナケース７の下方側、即ち覆蓋部６５と整風筒１０の下方側との間に隙間が生じ、この隙間から整風筒１０の内部に空気を導入できる。そのため、かかる構成によれば、送風機８から導入されたばかりの空気を燃焼空間部２２の近傍に優先的に導入することができ、燃焼駆動に伴い高温となる燃焼空間部２２を確実に冷却することができる。
【００８２】
また、上記実施形態においては、整風筒１０の高さＨがバーナケース７の高さｈ'（天板６２側から覆蓋部６５側に至る長さ）よりも低く、整風筒１０と天板６２あるいは覆蓋部６５のいずれかとの間に隙間が形成される構成であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０に示すように整風筒１０の高さＨが天板６２側から覆蓋部６５側に至る長さｈ'と略同一のものであっても良い。かかる構成によれば、バーナケース７内に流入した空気を燃焼空間部２２の近傍に優先的に導入することができ、燃焼駆動に伴い高温となる燃焼空間部２２を確実に冷却することができる。
【００８３】
上記実施形態においては、バーナケース７の内部で燃焼筒６の周囲に相当する位置に整風筒１０を設け、さらに整流板１１を設けた構成を有する燃焼装置１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、整風筒１０あるいは整流板１１のいずれか一方のみを具備した構成であっても良い。燃焼装置１をかかる構成とした場合であっても、燃焼空間部２２の周囲に空気を導入し、燃焼空間部２２を確実に冷却することができる。
【００８４】
また、本実施形態の燃焼装置２において、燃焼筒６は、第１燃焼筒２０、第２燃焼筒２１および燃焼空間部２２を一体化したものであり、下方に向かうに従い開口径が拡大する形状であり、各部に複数の空気導入口２９，３７，４６を設けた構成である。そのため、燃料の燃焼により発生する火炎に空気導入口２９，３７，４６から的確に空気を供給することができ、燃焼筒６内に形成される火炎を安定化することができる。
【００８５】
上記したように、本実施形態の燃焼装置２は、従来技術の燃焼装置１３１の燃焼筒１３７に相当する部位が第１燃焼筒２０と、第２燃焼筒２１とにより構成されており、２段の燃焼部を具備した燃焼装置と見なすことができる。しかし、燃焼装置２は、第２燃焼筒２１に連続する燃焼空間部２２の周囲に複数の空気導入口４７ａ，４７ｂが設けられたものであり、特に空気導入口４７ａから導入された新しい空気は、燃焼に際して２次空気として供される場合がある。そのため、燃焼装置２は、第１燃焼筒２０、第２燃焼筒２１、並びに、燃焼空間部２２により構成される３段の燃焼部を備えた燃焼装置と見なすこともできる。
【００８６】
上記したように燃焼空間部２２は、主として燃焼ガスが通過する燃焼空間部としての機能に加えて、火炎が形成される燃焼部としての機能も果たすことができる。そのため、本実施形態の燃焼装置２は、燃焼筒６の占有体積が、従来技術の燃焼装置１３１の燃焼筒１３７と燃焼室１４６との占有体積に比べて小さく、燃焼装置２全体をコンパクトな構成とすることができる。また、燃焼装置２は、従来技術の燃焼装置１３１に比べて燃焼空間部２２の分だけ燃焼筒１３７に相当する部位が大きく、燃焼状態をより一層安定化することができる。従って、燃焼装置２は、装置全体を小型化しつつ、燃焼状態を安定化することができる。
【００８７】
燃焼装置２は、第１燃焼筒２０および第２燃焼筒２１において燃焼されず燃焼空間部２２に至った未燃ガスに、燃焼空間部２２の空気導入口４７ａ，４７ｂから空気を供給し、燃焼することができる。そのため、燃焼装置２は、従来技術の燃焼装置に比べて未燃成分の排出量が少なく、エネルギー変換効率が高い。
【００８８】
燃焼装置２において、燃焼空間部２２の周囲には複数の空気導入口４７ａ，４７ｂが設けられており、この空気導入口４７ａ，４７ｂから流入した空気は、燃焼空間部２２の軸心に対して交差する方向に流れる。即ち、燃焼装置２では、空気導入口４７ａ，４７ｂから流入した空気が、燃焼筒６内に形成される火炎の形成方向と交差する方向に流れる。そのため、本実施形態の燃焼装置２は、燃焼筒６内に形成される火炎の長さが従来技術の燃焼装置において形成される火炎よりも短くなる。従って、本実施形態の燃焼装置２は、燃焼空間部２２を従来技術の燃焼装置１３１が備える燃焼室１４６に比べて小型化しつつ、安定した燃焼状態を確保できる。
【００８９】
また、本実施形態の燃焼装置２は、第１燃焼部２０および第２燃焼部２１と燃焼空間部２２とが一体化されたものであるため、燃焼装置２の製造工程を簡略化することができる。なお、上記した実施形態において、燃焼筒６は、円筒形状である第１燃焼部２０、第２燃焼部２１および燃焼空間部２２を一体化した３段形状を有していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１３（ａ）に示すように、略円錐形の形状等いかなる形状を有するものであっても良い。
【００９０】
また、本発明の燃焼装置２は、熱交換器１２に接続される部位である燃焼空間部２２の形状を、図１３（ｂ）に示すように熱交換器１２の開口部に沿う形状、（本実施形態では矩形状）とすることも可能である。かかる構成によれば、上記実施形態において例示した覆蓋部６５を省略し部品点数を削減することができる。また燃焼空間部２２の形状を熱交換器１２に沿う形状とすれば、燃焼空間部２２を流れる高温の燃焼ガスを熱交換器１２全体に均等に供給することができる。そのため、前記した構成によれば、熱交換器１２における熱交換効率をより一層向上することができる。またさらに、前記した構成によれば、高温の燃焼ガスが熱交換器１２の局所に偏在しないため、熱交換器１２に作用する熱応力が局所に集中しない。従って、前記した構成によれば、熱交換器１２の歪みや減肉を最小限に抑制することができる。
【００９１】
本実施形態の給湯装置１は、上記した燃焼装置２を備えたものであるため、燃焼駆動により発生する熱が給湯装置１を構成するの機器類にほとんど伝播しない。従って、上記した構成によれば、燃焼装置２が放出する熱による給湯装置１の構成部品の劣化や損傷を未然に防止することができる。
【００９２】
また、上記した実施形態では、熱交換器１２を被覆する覆蓋部６５に空気孔７０を設け、バーナケース７内を流れる空気の一部を熱交換器本体７１の側壁近傍に導入する構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１４（ａ）に示すように覆蓋部６５の裏面側に断面視が略Ｌ字状の鋼材により形成されたガイド部材７３等を熱交換器本体７１の側壁に沿うように取り付け、バーナケース７側から導入された空気の流路を形成しても良い。また、バーリング加工等により空気孔７０の周囲に覆蓋部６５の裏面側に向けて突出したバーリング壁を形成し、当該バーリング壁により空気を熱交換器本体７１の側壁側に案内する構成としても良い。かかる構成によれば、バーナケース７側から熱交換器１２側に導入された空気を確実に熱交換器本体７１の内壁近傍に導入することができ、熱交換器本体７１の冷却効果が一層向上する。また、図１４（ｂ）に示すように、燃焼筒６の端部にある第４フランジ部４４の端部を屈曲させ、ガイド部材７３に代わる空気案内フランジ７４を成形しても良い。また、図１４（ｃ）に示すように、覆蓋部６５に複数の空気孔７０を設け、その最も中心側に位置する空気孔７０に相当する位置にガイド部材７３や空気案内フランジ７４を設けても良い。
【００９３】
続いて、本発明の第２実施形態の給湯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、上記第１実施形態の給湯装置１および燃焼装置２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。
【００９４】
図１５は、本実施形態の給湯装置および燃焼装置の内部構造を示す正面図である。図１６は、本実施形態の給湯装置に採用されている燃焼装置の要部拡大図である。また、図１７は、図１５に示す燃焼装置に採用されているバーナケースおよび当該バーナケースに収納されている２次空気室を示す斜視図である。
【００９５】
本実施形態の給湯装置８０は、図１５に示すように上記した給湯装置１と同様に燃焼装置８１を内蔵している。燃焼装置８１は、上記した燃焼装置２と同様に、ノズル収納筒５と、燃焼筒６とを備えており、ノズル収納筒５および燃焼筒６は、バーナケース７内に収納されている。バーナケース７の上方には、内部に空気を送り込む送風機８が接続されている。また、燃焼筒６およびバーナケース７の下方には、熱交換器１２が接続されている。
【００９６】
本実施形態の燃焼装置８１は、バーナケース７およびバーナケース７の内部構成が上記した燃焼装置２と大きく異なる。以下、燃焼装置８１におけるバーナケース７の内部構成を中心として説明する。
【００９７】
本実施形態の燃焼装置８１において、バーナケース７は、図１５〜図１７に示すようにバーナケース上部８２と、バーナケース下部８３とにより構成されている。バーナケース上部８２は、外観が略直方体であり、底面側が開口している。バーナケース上部８２の底面視の形状は、図１７に示すように一辺の長さがａ₁ の正方形である。また、バーナケース上部８２の天面８５の略中央には、上述した燃料噴射ノズル３の外径と略同一径の貫通孔８６が設けられている。また、天面８５には、送風機８の送風口と略同一の大きさの開口８７が設けられている。バーナケース上部８２の底面側には、後述するバーナケース下部８３のフランジ部９１と面接するフランジ部８８が設けられている。
【００９８】
バーナケース下部８３は、外観が略直方体であり、天面側が開口している。バーナケース下部８３の平面視の形状は、上記したバーナケース上部８２の底面視の形状と同一であり、一辺の長さがａ₁ の正方形である。バーナケース下部８３の底面９０の略中央には、上記した燃焼筒６の燃焼空間部２２の外径と略同一径の貫通孔９１が設けられている。バーナケース下部８３の天面側には、上記したバーナケース上部８２のフランジ部８８と面接する位置にフランジ部９２が設けられている。
【００９９】
本実施形態の燃焼装置８１においては、バーナケース上部８２と、バーナケース下部８３との間に、２次空気室９３が設けられている。２次空気室９３は、略直方体の箱体であり、天面９５を除く部分はバーナケース下部８３の内部に収納可能な大きさである。天面９５は、平面視の形状が長方形であり、長辺の長さがａ₁ であり、短辺の長さがａ₂ （ａ₂ ＜ａ₁ ）である。また、２次空気室９３の高さｌは、バーナケース下部８３の高さＬよりも低い。
【０１００】
２次空気室９３には、第１燃焼筒２０，第２燃焼筒２１の大部分が収納されている。さらに詳細には、２次空気室９３には、第１燃焼筒２０の空気導入口２９よりも上方から第２燃焼筒２１の空気導入口４７ａよりも下方に至る部位が収納されている。
【０１０１】
２次空気室９３の天面９５には、天面９５の長辺に沿う方向に長いダンパ９６が設けられている。ダンパ９６は開閉自在であり、ダンパ９６の開度を調整することにより２次空気室９３内に導入される空気の量を調整できる。また、天面９５の略中央には、燃焼筒６の第１燃焼筒２０の外径に相当する大きさの貫通孔９７が形成されている。また、底面９８の略中央には、燃焼筒６の第２燃焼筒２１の外径に相当する貫通孔９９が形成されている。
【０１０２】
バーナケース７の内部には、ノズル収納筒５および燃焼筒６が収納されている。即ち、ノズル収納筒５および第１燃焼筒２０は、バーナケース上部８２内に収納されている。また、２次空気室９３内には、第１燃焼筒２０の空気導入口２９よりも上方から第２燃焼筒２１の空気導入口４７ａよりも下方に至る部位が収納されている。さらに、バーナケース下部８３には第２燃焼筒２１の空気導入口４７ａよりも下方の部位が収納されており、第２燃焼筒２１の一部は、貫通孔９１から下方（熱交換器１２側）に向けて突出している。さらに、バーナケース上部８２の貫通孔８６には、上方から燃料噴射ノズル３が挿入され固定されている。
【０１０３】
バーナケース７は、図１７に示すようにバーナケース上部８２とバーナケース下部８３と２次空気室９３とを重ね合わせ一体化したものである。さらに詳細には、バーナケース上部８２のフランジ部８８と、バーナケース下部８３のフランジ部９２とにより、２次空気室９３の天面９５を挟み込んで固定したものである。
【０１０４】
バーナケース７の内部には、図１６に示すように、バーナケース上部８２と２次空気室９３の天面９５とにより１次空気室１００が形成されている。また、２次空気室９３の外周面とバーナケース下部８３の内周面とにより囲まれる空間によって、空気循環室１０１が形成されている。上記したように、２次空気室９３の天面９５は、長辺の長さがａ₁ であり、バーナケース上部８２およびバーナケース下部８３のフランジ部８８，９２と面接しているため、当該部位においては天面９５により１次空気室１００と空気循環室１０１とが分離されている。しかし、２次空気室９３の天面９５は短辺の長さがａ₂ であるため、前記短辺の両側の部位においては、１次空気室１００と空気循環室１０１とが連通している。
【０１０５】
本実施形態の燃焼装置８１において燃焼駆動が開始すると、送風機８が作動し、開口８７から１次空気室１００内に空気が送り込まれる。１次空気室１００に送り込まれた空気の一部は、一次空気室１００内に収納されている第１燃焼筒２０の空気導入口２９から第１燃焼筒２０内に流入する。第１燃焼筒２０内に流入した空気は、燃料噴射ノズル３から噴霧された燃料と混合される。
【０１０６】
またさらに、１次空気室１００内に送り込まれた空気の一部は、天面９５に設けられたダンパ９５から２次空気室９３内に流入する。２次空気室９３内に流入した空気は、第２燃焼筒２１の空気導入口３７および燃焼空間部２２の上方（第２燃焼筒２１側）に設けられた空気導入口４７ａから第２燃焼筒２１内に流入し、第２燃焼筒２１内において発生している火炎に２次空気として供給され、燃焼駆動を促進させる。
【０１０７】
一方、１次空気室１００内に供給された空気の残部は、空気循環室１０１内に流れ込み、内部を循環する。空気循環室１０１は、１次空気室１００とは連通しているが、２次空気室９３とは連通していない。そのため、２次空気室９３にはダンパ９５の開度に応じた量の空気が導入される。従って、本実施形態の燃焼装置２は、第２燃焼筒２１内において発生している火炎に供給される２次空気の量をダンパ９５の開度によって精度良く調整することができ、安定した燃焼駆動を行うことができる。
【０１０８】
２次空気室９３は、燃焼ガスにより加熱され高温となる燃焼空間部２２の一部を収納している。また、２次空気室９３は、ダンパ９５においてのみ２次空気室９３の外部と連通した構造であり、略密閉された空間である。そのため燃焼駆動が進行すると、２次空気室９３の内部が次第に高温となると想定される。
【０１０９】
しかし、本実施形態の燃焼装置８１において、２次空気室９３は、送風機８から供給された空気が循環する空気循環室１０１によって包囲されている。さらに、バーナケース７内には常に送風機８から常温の空気が供給されているため、空気循環室１０１内の空気は常に低温である。そのため２次空気室９３は、空気循環室１０１内を流れる比較的低温の空気により冷却され、さほど高温にならない。従って、燃焼装置８１は、燃焼駆動が進行しても２次空気室９３や燃焼空間部２２がさほど高温とならない。
【０１１０】
また、２次空気室９３は、空気循環室１０１内を流れる空気により形成される空気層によって包囲されている。そのため、２次空気室９３、第２燃焼筒２１および燃焼空間部２２が持つ熱は、前記した空気層によって遮断され、バーナケース７側にはほとんど伝播しない。従って、上記した構成によれば、燃焼筒６において発生する熱が外部に漏洩せず、バーナケース７の過熱を防止することができる。そのため、本実施形態の燃焼装置８１は、燃焼により発生した熱によるバーナケース７や燃焼空間部２２が熱変形や減肉が起こらず、長期にわたって安定して使用できる。
【０１１１】
また、上記した実施形態においては、燃焼装置２，８１は熱交換器１２内を流れる湯水を瞬間的に加熱する給湯装置１，８０を例示した、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１８に示すような貯湯式の給湯装置１０５であってもよい。
【０１１２】
給湯装置１０５は、本体部１０９の内部に湯水を貯留する貯留部１０６と、貯留部１０６を貫通する燃焼ガス通路部１０７とを備えており、バーナ部１０８で発生した燃焼ガスを燃焼ガス通路部１０７に導入して貯留部１０６内の湯水を加熱することを特徴とするものである。バーナ部１０８は、燃焼空間部１１０が接続されている。燃焼空間部１１０内には、バーナ部１０８において発生した燃焼ガスが流れ込み、この燃焼ガスは燃焼ガス通路部１０７側に流れる。燃焼空間部１１０の周囲には、整風手段１１１が設けられている。給湯装置１０５は送風機１１２を備えており、送風機１１２から出た空気は、バーナ部１０８および整風手段１１１と燃焼空間部１１０との間に供給される。
【０１１３】
上記した給湯装置１０５においても、整風手段１１１と燃焼空間部１１０との間に供給された空気により、燃焼空間部１１０を空冷することができ、燃焼空間部１１０の熱変形や減肉を防止することができる。また、給湯装置１０５においては、整風手段１１１と燃焼空間部１１０との間に比較的熱伝導率の低い空気層が形成される。そのため、燃焼空間部１１０の周囲には、前記空気層および整風手段１１１により２重の断熱構造が形成されているため、燃焼空間部１１０において発生した熱はほとんど外部に漏洩しない。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃焼装置は、バーナケースと燃焼部との間であって燃焼空間部の側面に空気を導入する構成であるため、燃焼空間部は外部から流入した空気によって冷却され過度に高温とならない。さらに、本発明の燃焼装置では、バーナケースと燃焼部との間に熱伝導率が比較的低い空気層が形成されるため、当該空気層によって燃焼部において発生した熱の漏出を防止することができる。
【０１１５】
また、特に請求項２に記載の発明において、燃焼装置は、燃焼部の周囲に整風手段を設けたものであるため、燃焼部が空気層と整風手段の２層によって包囲されている。そのため、燃焼部は、空気層および整風手段によって形成される２層の断熱構造によって包囲されているため、燃焼部において発生する熱の漏出を最小限に抑制することができる。
【０１１６】
請求項３に記載した構成によれば、空気供給手段から導入された比較的低温の空気を所望の位置に優先的に供給し、効率良く冷却することができる。
【０１１７】
請求項４に記載の発明によれば、製造コストの低減および製造工程の簡略化を図ると共に、燃焼駆動を安定化することができる。
【０１１８】
請求項５に記載の発明によれば、燃焼装置全体を小型化しつつ、燃焼状態を安定化することができる。
【０１１９】
請求項６に記載の湯水加熱装置は、上記した燃焼装置を備えたものであるため、前記湯水加熱装置の主要部分を占める燃焼装置がほとんど故障しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である給湯装置の内部構造を示す正面図である。
【図２】 本発明の一実施形態である燃焼装置に採用されている燃焼筒を示す斜視図である。
【図３】 本発明の一実施形態である燃焼装置におけるバーナケースの内部構造を示す分解斜視図である。
【図４】 図１の給湯装置に採用されている燃焼装置をＡ方向から見た状態を示す斜視図である。
【図５】 図１の給湯装置に採用されている燃焼装置の要部拡大図である。
【図６】 図１のＢ部を拡大した正面図である。
【図７】 本発明の一実施形態である燃焼装置において採用されている整風筒の変形実施例を示す斜視図である。
【図８】 本発明の一実施形態である燃焼装置において採用されている整風筒の別の変形実施例を示す斜視図である。
【図９】 本発明の一実施形態である燃焼装置において採用されている整風筒のさらに別の変形実施例を示す斜視図である。
【図１０】 図９に示す整風筒を採用した燃焼装置を備える給湯装置の内部構造を示す正面図である。
【図１１】 本発明の一実施形態である燃焼装置において採用されている整風筒の別の変形実施例を示す斜視図である。
【図１２】 図１１に示す整風筒を採用した燃焼装置を備える給湯装置の内部構造を示す正面図である。
【図１３】 （ａ）は本発明の一実施形態である燃焼装置において採用されている燃焼筒の変形実施例を示す斜視図であり、同（ｂ）はさらに別の変形実施例を示す斜視図である。
【図１４】 （ａ）は図１のＢ部に示す部位の変形実施例を示す断面図であり、同（ｂ），（ｃ）はさらに別の変形実施例を示す断面図である。
【図１５】 本発明の第２実施形態である給湯装置および燃焼装置の内部構造を示す正面図である。
【図１６】 図１５に示す給湯装置に採用されている燃焼装置の要部拡大図である。
【図１７】 図１５に示す燃焼装置に採用されているバーナケースおよび当該バーナケースに収納されている２次空気室を示す斜視図である。
【図１８】 本発明の変形実施形態である給湯装置を示す模式図である。
【図１９】 従来の給湯装置および燃焼装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 給湯装置
２ 燃焼装置
３ 燃料噴射ノズル
５ ノズル収納筒
６ 燃焼筒
７ バーナケース
８ 送風機
１０ 整風筒
１１ 整流板
１２ 熱交換器
２２ 燃焼空間部
２４ 火炎形成部
４９ 空気導入口
５０ 整流壁部
５１ 偏向壁部
９３ ２次空気室
９６ ダンパ
１００ １次空気室
１０１ 空気循環室

Claims (6)

1. 液体燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段を収納する噴霧手段収納部と、当該噴霧手段収納部に連続し、前記噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部と、空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部内に空気を導入する空気導入口とを具備した燃焼装置において、前記燃焼部を収納するバーナケースを有し、前記燃焼部は、主として液体燃料が燃焼することにより火炎が形成される火炎形成部と、火炎形成部において発生した燃焼ガスが通過する燃焼空間部とを有し、バーナケースの内側には空気整流手段が設けられ、空気流路が形成されており、空気供給手段により空気流路に導入された常温の空気を燃焼部の径方向に向けて流し、前記燃焼空間部の側面に空気を優先的に供給でき、空気供給手段によりバーナケース内に導入されたばかりの常温の空気が、燃焼空間部の近傍に集中的に導入されることを特徴とする燃焼装置。
2. 液体燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段を収納する噴霧手段収納部と、当該噴霧手段収納部に連続し、前記噴霧手段により噴霧された燃料を燃焼させる燃焼部と、空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼部内に空気を導入する空気導入口とを具備した燃焼装置において、前記燃焼部を収納するバーナケースを有し、前記燃焼部は、主として液体燃料が燃焼することにより火炎が形成される火炎形成部と、火炎形成部において発生した燃焼ガスが通過する燃焼空間部とを有し、前記燃焼部とバーナケースとの間には、燃焼部の一部又は全部を包囲する整風手段が設けられており、当該整風手段は、整風手段の内側へ空気を導入する空気導入部を有し、バーナケースの内側には空気整流手段が設けられ、空気流路が形成されており、空気供給手段により空気流路に導入された常温の空気を燃焼部の径方向に向けて流し、前記燃焼空間部の側面に空気を優先的に供給でき、空気供給手段によりバーナケース内に導入されたばかりの常温の空気が、燃焼空間部の近傍に集中的に導入されることを特徴とする燃焼装置。
3. バーナケースの内側には、空気供給手段により導入された空気の流れ方向を燃焼部の軸方向に向ける整流部と、当該整流部に沿って流れる空気の流れ方向を燃焼部の径方向に偏向する偏向部とを有する空気整流手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
4. 燃焼部は、噴霧手段収納部に接続された第１燃焼部と、当該第１燃焼部に連続し、第１燃焼部よりも開口面積が大きい第２燃焼部とにより構成される火炎形成部と、前記第２燃焼部に連続し、第２燃焼部よりも開口面積の大きい燃焼空間部とにより構成され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。
5. 燃焼空間部は、周囲に空気導入口を有することを特徴とする請求項４に記載の燃焼装置。
6. 燃焼部と、湯水を加熱する熱交換部とを有し、燃焼部において発生した燃焼ガスを熱交換部に送り、熱交換部で湯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５のいずれかに記載の燃焼装置が装着されており、湯水が流通する水管は、燃焼空間部から離れた位置を経由して熱交換部内に挿通されていることを特徴とする湯水加熱装置。

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