CN107270291B - 预混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预混合装置，其包括：将燃气供应路的下游端连接于鼓风机的上游侧的空气供应路上设置的燃气吸引部并且对相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的通气阻力进行大小转换的由步进马达驱动的蝶阀、对相比流量调节阀更靠下游侧的燃气供应路的部分的通气阻力进行大小转换的转换阀、以及与蝶阀的开关联动地而对转换阀进行开关的联动机构，联动机构构成为：直到蝶阀从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止，将转换阀维持在关闭状态，从而能够防止在将蝶阀及转换阀从闭转换为开时的失火或不完全燃烧。在使蝶阀从关闭姿势转动到打开姿势时，直到蝶阀从关闭姿势转动规定的设定角度到打开侧为止，使步进马达的驱动频率比之后的驱动频率还要高。

Description

预混合装置

技术领域

本发明涉及一种将燃料气体混合于空气，并将混合气体经由鼓风机供应给燃烧器的预混合装置。

背景技术

目前，作为此种预混合装置，根据专利文献1可知一种预混合装置，其包括：空气阻力转换机构，其将供应燃料气体的且设有流量调节阀的燃气供应路的下游端连接于鼓风机的上游侧的空气供应路上设置的燃气吸引部，并对相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的通气阻力进行大小转换；和燃气阻力转换机构，其对相比流量调节阀更靠下游侧的燃气供应路的部分的通气阻力进行大小转换。

不过，作为流量调节阀，在使用比例阀的情况下，控制比例阀，以便能够供应与需求燃烧量相对应的量的燃料气体，进而，根据需求燃烧量控制鼓风机转数，以使得供应给燃烧器的混合气体的空燃比呈恒定。但是，当需求燃烧量在规定值以下，鼓风机转数达到能够维持送风量的比例特性的下限转数以下，或者比例阀电流(对比例阀的通电电流)达到能够维持燃气供应量的比例特性的下限电流以下的情况下，无法供应与需求燃烧量相对应的量的空气、或燃料气体。

另外，作为流量调节阀，有时使用将二次燃气压维持在大气压的零压调节器。这种情况下，燃料气体的供应量根据作为二次燃气压的大气压与空气供应路内的负压之间的压差而发生变化。而且，因为空气供应路内的负压根据鼓风机转数而发生变化，所以燃料气体的供应量根据鼓风机转数亦即空气的供应量而发生变化。因此，通过对应于需求燃烧量来控制鼓风机转数，从而将与需求燃烧量相对应的量的空气和燃料气体供应给燃烧器。

即使是这种装置，在鼓风机转数达到能够维持送风量的比例特性的下限转数以下时，也无法供应与需求燃烧量相对应的量的空气、或燃料气体。因此，需求燃烧量为规定值以下时，必须通过空气阻力转换机构增大空气供应路的通气阻力，使鼓风机转数不会降至上述下限转数以下，而能够供应与规定值以下的需求燃烧量相对应的量的空气。另外，因为仅增大空气供应路的通气阻力，空气供应路内的负压增加，会导致燃料气体的供应量超过与需求燃烧量相对应的量，所以还必须配合空气供应路的通气阻力的增大而增大燃气供应路的通气阻力。

因此，在上述现有例中，需求燃烧量为规定值以下时，使其成为通过空气阻力转换机构增大空气供应路的通气阻力并且通过燃气阻力转换机构增大燃气供应路的通气阻力的小能力状态，从而能够供应与规定值以下的需求燃烧量相对应的量的空气、或燃料气体。另外，在需求燃烧量超过规定值时，使其恢复为通过空气阻力转换机构减小空气供应路的通气阻力并且通过燃气阻力转换机构减小燃气供应路的通气阻力的大能力状态。

此处，关于专利文献1中记载的预混合装置，空气阻力转换机构由设置在相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的蝶阀构成，且该蝶阀通过步进马达在与空气供应路的长度方向平行的打开姿势和与空气供应路的长度方向垂直的关闭姿势之间进行转动。另外，燃气阻力转换机构由在燃气供应路内开关动作自如地设置的转换阀构成。而且，包括与蝶阀朝向打开姿势和关闭姿势的转动联动地而使转换阀进行开关动作的联动机构。

另外，直到蝶阀在某种程度上转动到打开侧为止，空气流量并不怎么增加。因此，如果在蝶阀开始从关闭姿势向打开侧转动的同时，转换阀开始开动作，则空气流量并不怎么增加而燃气流量有所增加，在从小能力状态向大能力状态转换时，混合气体暂时成为富含燃气而容易发生不完全燃烧。

因此，关于专利文献1中记载的预混合装置，联动机构构成为：直到蝶阀从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止，将转换阀维持在关闭状态，从而能够防止在从小能力状态向大能力状态转换时在空气流量增加之前燃气流量有所增加。但是，根据该预混合装置可知：在从小能力状态向大能力状态转换时，混合气体有可能成为过剩的富含空气的状态而导致失火。另外，还可知：在转换阀刚开始打开后，混合气体的空气过剩率为接近于1.0的极小值，有可能发生不完全燃烧。

专利文献

专利文献1：日本特开2015－230143号公报

发明内容

本发明鉴于上述问题，课题在于提供一种预混合装置，所述预混合装置能够防止构成联动机构的情形下的不良情况亦即在从小能力状态向大能力状态转换时失火或不完全燃烧，其中所述联动机构的构成是为了将转换阀维持在关闭状态并且一直到蝶阀从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止。

为了解决上述课题，本发明提供一种预混合装置，是将燃料气体混合于空气并经由鼓风机而将混合气体供应给燃烧器的预混合装置，其特征在于，所述预混合装置包括：空气阻力转换机构，其将供应燃料气体的且设有流量调节阀的燃气供应路的下游端连接于鼓风机的上游侧的空气供应路上设置的燃气吸引部，并对相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的通气阻力进行大小转换；和燃气阻力转换机构，其对相比流量调节阀更靠下游侧的燃气供应路的部分的通气阻力进行大小转换，空气阻力转换机构由设置在相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的蝶阀构成，且该蝶阀通过步进马达而在与空气供应路的长度方向平行的打开姿势和与空气供应路的长度方向垂直的关闭姿势之间进行转动，燃气阻力转换机构由在燃气供应路内开关动作自如地设置的转换阀构成，并且，所述预混合装置包括与蝶阀朝向打开姿势和关闭姿势的转动联动地而使转换阀进行开关动作的联动机构，联动机构构成为：直到蝶阀从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止，将转换阀维持在关闭状态，在使蝶阀从关闭姿势转动到打开姿势时，直到蝶阀从关闭姿势转动规定的设定角度到打开侧为止使步进马达的驱动频率比蝶阀从该设定角度转动到打开姿势为止的驱动频率还要高。

根据本发明，直到蝶阀从关闭姿势转动规定的设定角度到打开侧为止，步进马达以比较高的速度进行驱动。因此，即便存在混合气体成为过剩的富含空气的状态的点位，也能够迅速通过该点位，不会发生失火。另外，蝶阀转动设定角度后，驱动频率降低，使得步进马达的输出扭矩增加，能够使蝶阀及转换阀可靠地打开。

另外，本发明中，优选为，所述设定角度设定为转换阀开始打开并越过混合气体的空气过剩率为极小值的点位的角度。由此，还能够迅速通过混合气体的空气过剩率为极小值的点位，即便空气过剩率的极小值在1.0附近，也不会发生不完全燃烧。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的预混合装置的侧视剖面图。

图2是按图1的II－II线切断得到的俯视剖面图。

图3是按图1的III－III线切断得到的截面图。

图4是在使蝶阀转动到关闭姿势时与图3对应的截面图。

图5是表示混合气体的空燃过剩率相对于蝶阀的转动角度的变化的图表。

符号说明：

A…预混合装置、1…燃烧器、2…鼓风机、3…空气供应路、31…燃气吸引部、4…燃气供应路、6…流量调节阀、7…蝶阀、8…转换阀、9…联动机构、θ1…规定角度、θ2…混合气体的空气过剩率为极小值的点、θ3…设定角度。

具体实施方式

参照图1，1是由全一次燃烧式燃烧器等构成的燃烧器，该燃烧器具有供混合气体喷出并燃烧的燃烧面1a。鼓风机2连接于燃烧器1。而且，通过本发明的实施方式的预混合装置A，将燃料气体混合于空气，并将混合气体经由鼓风机2供应给燃烧器1。

预混合装置A包括鼓风机2的上游侧的空气供应路3和供应燃料气体的燃气供应路4。在燃气供应路4的上游部，设有开关阀5和由比例阀或零压调节器构成的流量调节阀6。此外，燃气供应路4的下游端连接于空气供应路3上设置的燃气吸引部31。

另外，预混合装置A包括：对相比燃气吸引部31更靠上游侧的空气供应路3的部分的通气阻力进行大小转换的空气阻力转换机构、以及对相比流量调节阀6更靠下游侧的燃气供应路4的部分的通气阻力进行大小转换的燃气阻力转换机构。而且，在需求燃烧量达到规定值以下时，使其成为通过空气阻力转换机构增大空气供应路3的通气阻力并且通过燃气阻力转换机构增大燃气供应路4的通气阻力的小能力状态，从而能够供应与规定值以下的需求燃烧量相对应的量的空气、或燃料气体。另外，在需求燃烧量超过规定值时，使其恢复为通过空气阻力转换机构减小空气供应路3的通气阻力并且通过燃气阻力转换机构减小燃气供应路4的通气阻力的大能力状态。

同时参照图2，空气阻力转换机构由以轴71为中心转动自如地设置在相比燃气吸引部31更靠上游侧的空气供应路3的部分的蝶阀7构成，该蝶阀7由直径比空气供应路3的直径小某种程度的圆板构成。在蝶阀7的轴71上连接有步进马达72。而且，在向小能力状态转换时，通过步进马达72使蝶阀7从图1、图2中实线所表示的与空气供应路3的长度方向平行的打开姿势侧转动到图2中假想线所表示的与空气供应路3的长度方向垂直的关闭姿势。在关闭姿势下，空气仅经由空气供应路3的周面与蝶阀7的外周之间的间隙流动，由此空气供应路3的通气阻力增大。

在蝶阀7的下游侧的空气供应路3的部分，设置有：与配置有蝶阀7的空气供应路3的部分同心且截面积比该部分小的文丘里部32、和截面积从文丘里部32开始朝向下游侧逐渐增加的扩径部33。而且，在燃气供应路4的下游端设置有：包围文丘里部32及扩径部33的燃气室41。另外，在扩径部33的靠近文丘里部32的基端部设置有与燃气室41连通的燃气吸引部31。将扩径部33的周壁33a在基端侧的一部分且从文丘里部32的周壁32a起切割开并向径向外侧伸出来形成燃气吸引部31。而且，在圆周方向等间隔地形成有多个燃气吸引部31，在扩径部33的基端部且在整周上从燃气室41中吸引燃料气体。

另外，燃气阻力转换机构由设置在燃气供应路4内的开关动作自如的转换阀8构成。转换阀8配置在以隔断燃气供应路4的方式设置的阀座81的上方且与之对置。在阀座81形成有：通过转换阀8开关的阀孔82和常时开通的旁通孔83。而且，使转换阀8下移并落座于阀座81时，阀孔82被关闭，成为燃料气体仅经由旁通孔83流动的状态，由此燃气供应路4的通气阻力变大。

转换阀8随着蝶阀7的转动，通过联动机构9而进行开关动作。该联动机构9如图1、图3所示由以下部分构成：连接于转换阀8的上方的连接件91、在连接件91的与转换阀8相反侧亦即上方配置且与转换阀8对置的推压件92、安装在蝶阀7的轴71的端部并与推压件92抵接的凸轮93、经由连接件91而对转换阀8向上方的打开侧施力的回动弹簧94、以及设置在连接件91与推压件92之间且弹簧常数比回动弹簧94大的缓冲弹簧95。在推压件92的下端部，形成有突起92a，该突起92a能够卡合在：与连接件91成一体的回动弹簧94用的弹簧支架部91a的下表面。

将蝶阀7从打开姿势转动到关闭姿势侧时，推压件92被凸轮93推压而下移。推压件92下移时，在经由缓冲弹簧95而被传递的推压力作用下，连接件91抵抗回动弹簧94的作用力而向下方移动。而且，在蝶阀7到达关闭姿势前，转换阀8落座到阀座81而关闭阀门。然后，在蝶阀7到达关闭姿势为止的期间内，如图4所示，随着推压件92的下移，缓冲弹簧95被压缩。将蝶阀7从关闭姿势转动到打开姿势侧时，直到蝶阀7从关闭姿势转动规定角度θ1(参照图5)到打开侧位置，转换阀8在缓冲弹簧95的作用力下被维持在闭阀状态。当蝶阀7转动规定角度θ1时，推压件92上移到：突起92a卡合在弹簧支架部91a的下表面的位置，然后，连接件91追随推压件92的上移而进行上移，转换阀8进行打开动作。

图5给出蝶阀7的转动角度与转换阀8的开度及混合气体的空气过剩率的关系。直到蝶阀7从关闭姿势在某种程度上转动到打开侧为止，空气流量并不怎么增加，转换阀8仍被维持在关闭状态，因此，这期间混合气体的空气过剩率为合适值1.30，几乎没有变化。然后，在蝶阀7的转动角到达规定角度θ1期间，空气过剩率逐渐增加。当蝶阀7的转动角超过规定角度θ1且转换阀8开始打开时，空气过剩率逐渐减少，当蝶阀7的转动角到达θ2时，空气过剩率为1.0附近的极小值。然后，随着蝶阀7的转动角增加，空气过剩率朝向合适值逐渐增加。

如果蝶阀7在转动角θ1附近停留时间较长，则混合气体有可能成为过剩的富含空气的状态而导致失火。另外，如果蝶阀7在转动角θ2附近停留时间较长，则混合气体有可能成为富含燃气的状态而发生不完全燃烧。

因此，本实施方式中，将转换阀8开始打开并越过混合气体的空气过剩率为极小值的点位θ2的角度、亦即图5的θ3作为规定的设定角度，如下进行控制。即，在使蝶阀7从关闭姿势转动到打开姿势时，直到蝶阀7从关闭姿势转动设定角度θ3到打开侧为止，使步进马达72的驱动频率比直到蝶阀7从该设定角度θ3转动到打开姿势为止的驱动频率还要高。例如，直到蝶阀7从关闭姿势转动设定角度θ3到打开侧为止，步进马达72的驱动频率为500pps，而直到从设定角度θ3转动到打开姿势为止，步进马达72的驱动频率为200pps。

由此，蝶阀7从关闭姿势迅速地转动至设定角度θ3。因此，蝶阀7在转动角θ1附近停留时间及在θ2附近停留时间缩短，能够有效防止失火或不完全燃烧的发生。另外，蝶阀7转动至设定角度θ3后，驱动频率降低，使得步进马达72的输出扭矩增加，能够使蝶阀7及转换阀8可靠地打开。

以上，参照附图说明了本发明的实施方式，但是，本发明并不限定于此。例如，可以将转换阀配置成：落座于图1、图3、图4的阀座81的下表面而关闭，并且，由连接于蝶阀7的轴71的凸轮、上端抵接于凸轮且穿过阀孔82连接于转换阀的杆、以及对转换阀向关闭侧施力的阀簧构成联动机构，当蝶阀7从关闭姿势开始转动，通过凸轮按压杆，由此转换阀抵抗阀簧而进行打开动作。这种情况下，形成凸轮，以使直到蝶阀7从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止不会开始按压杆，由此，能够直到蝶阀7从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止，将转换阀维持在关闭状态。

Claims (2)

1.一种预混合装置，是将燃料气体混合于空气并经由鼓风机而将混合气体供应给燃烧器的预混合装置，

所述预混合装置包括：空气阻力转换机构，其将供应燃料气体的且设有流量调节阀的燃气供应路的下游端连接于鼓风机的上游侧的空气供应路上设置的燃气吸引部，并对相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的通气阻力进行大小转换；和燃气阻力转换机构，其对相比流量调节阀更靠下游侧的燃气供应路的部分的通气阻力进行大小转换，

空气阻力转换机构由设置在相比燃气吸引部更靠上游侧的空气供应路的部分的蝶阀构成，且该蝶阀通过步进马达而在与空气供应路的长度方向平行的打开姿势和与空气供应路的长度方向垂直的关闭姿势之间进行转动，燃气阻力转换机构由在燃气供应路内开关动作自如地设置的转换阀构成，

所述预混合装置包括与蝶阀朝向打开姿势和关闭姿势的转动联动地而使转换阀进行开关动作的联动机构，联动机构构成为：直到蝶阀从关闭姿势转动规定角度到打开侧为止，将转换阀维持在关闭状态，其特征在于，

在使蝶阀从关闭姿势转动到打开姿势时，直到蝶阀从关闭姿势转动规定的设定角度到打开侧为止，使步进马达的驱动频率比蝶阀从该设定角度转动到打开姿势为止的驱动频率还要高。

2.根据权利要求1所述的预混合装置，其特征在于，

所述设定角度设定为：所述转换阀开始打开并越过混合气体的空气过剩率为极小值的点位的角度。