CN107270292A - 预混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种预混合装置，其包括：对空气供应路(3)及燃气供应路(4)的通气阻力进行大小转换的蝶阀(7)及转换阀(8)、与蝶阀的开关联动地而对转换阀进行开关的联动机构(9)，从而无论是在使空气供应路及燃气供应路的通气阻力增大的小能力状态下，还是在使通气阻力减小的大能力状态下，均能够调节为混合气体的空气过剩率成为合适值。联动机构(9)构成为：在蝶阀(7)处于包含关闭姿势在内的规定第一转动角度范围内时，将转换阀(8)维持在全闭状态，在蝶阀(7)处于包含打开姿势在内的规定第二转动角度范围内时，将转换阀(7)维持在全开状态。在第一转动角度范围内将混合气体的空气过剩率为合适值时的蝶阀(7)的转动角度设定为关闭侧停止角度，并且在第二转动角度范围内将混合气体的空气过剩率为合适值时的蝶阀(7)的转动角度设定为打开侧停止角度。

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。
不过，因空气供应路的尺寸误差等，在使蝶阀转动到关闭姿势的小能力状态下，混合气体的空气过剩率有时偏离合适值。同样地，在使蝶阀转动到打开姿势的大能力状态下，混合气体的空气过剩率有时也偏离合适值。这种情况下，通过改变空气供应路的直径，能够使空气过剩率成为合适值。但是，因此必须更换空气供应路的相关配件，成本相当高。
专利文献
专利文献1：日本特开2015－230113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，所述预混合装置无论是在小能力状态下还是在大能力状态下，均无需更换配件就能够调节为混合气体的空气过剩率成为合适值。
为了解决上述课题，本发明提供一种预混合装置，是在空气中混合燃料气体并经由鼓风机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：在蝶阀处于包含关闭姿势在内的规定第一转动角度范围内时，将转换阀维持在全闭状态，在蝶阀处于包含打开姿势在内的规定第二转动角度范围内时，将转换阀维持在全开状态，在第一转动角度范围内将混合气体的空气过剩率成为规定合适值时的蝶阀的转动角度设定为关闭侧停止角度，并且，在第二转动角度范围内将混合气体的空气过剩率成为规定合适值时的蝶阀的转动角度设定为打开侧停止角度，在关闭侧停止角度与打开侧停止角度之间对蝶阀进行转动控制。
根据本发明，在第一转动角度范围内，转换阀被维持在全闭状态而仅有蝶阀的转动角度发生变化，因此，空气供应路的通气阻力因该变化而发生变化，混合气体的空气过剩率也发生变化。因此，即便蝶阀处于关闭姿势时的混合气体的空气过剩率偏离合适值，也能够通过蝶阀在第一转动角度范围内的转动而使混合气体的空气过剩率成为合适值。同样地，即使蝶阀处于打开姿势时的混合气体的空气过剩率偏离合适值，也能够通过蝶阀在第二转动角度范围内的转动而使混合气体的空气过剩率成为合适值。而且，在转换为使空气供应路的通气阻力增大并且使燃气供应路的通气阻力也增大的小能力状态时，使蝶阀在第一转动角度范围内转动至混合气体的空气过剩率成为规定合适值时的关闭侧停止角度，另外，在使空气供应路的通气阻力减小并且使燃气供应路的通气阻力也减小的大能力状态时，使蝶阀在第二转动角度范围内转动至混合气体的空气过剩率成为合适值时的打开侧停止角度。由此，无论是在小能力状态下还是在大能力状态下，均无需更换配件就能够调节为混合气体的空气过剩率成为合适值。
不过，在第一转动角度范围内混合气体的空气过剩率最低是在使蝶阀转动到关闭姿势时。因此，优选为，对燃烧器的点燃动作在使蝶阀转动到关闭姿势的状态下进行。由此，混合气体的空气过剩率比较低，在容易点燃的富含燃气的状态下进行点燃动作，能够防止点燃失误的发生。
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是按图1的IV－IV线切断得到的截面图。
图5是表示蝶阀的转动角度的变化所带来的混合气体的空气过剩率的变化的图表。
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。
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。如图4所示，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。
在相比燃气吸引部31更靠上游侧的空气供应路3的部分，以与空气供应路3的周壁面32之间存在有间隙的方式，设置有内筒33。而且，通过空气供应路3的周壁面32与内筒33的外周面之间的间隙，构成与内筒33内的主通路3a并列的副通路3b。如图2所示，在内筒33的下游端(图1、图3中为上端)的凸缘部33a上形成有多个成为副通路3b的出口的圆弧状的透孔33b。
另外，在内筒33内设置有以轴71为中心且转动自如的蝶阀7，该蝶阀7由圆板构成。通过该蝶阀7构成空气阻力转换机构。在蝶阀7的轴71上连接有步进马达等致动器72。而且，向小能力状态转换时，在致动器72的作用下，使蝶阀7从与空气供应路3的长度方向平行的图3中假想线所表示的打开姿势侧转动到与空气供应路3的长度方向垂直的图1～图3中实线所表示的关闭姿势侧。另外，向大能力状态转换时，在致动器72的作用下，使蝶阀7从关闭姿势侧转动到打开姿势侧。在使蝶阀7转动到关闭姿势时，主通路3a大致关闭，空气流动实质上被限制在副通路3b，导致空气供应路3的通气阻力增大。
在与燃气吸引部31的上游侧相邻接的空气供应路3的部分设置有直径比配置有内筒33的空气供应路3的部分还要小的文丘里部34。与文丘里部34的下游侧相邻接的空气供应路3的部分由直径比文丘里部34还要大的筒部35包围。而且，在筒部35的上游端部存在环状的间隙，从而供文丘里部34的下游端部插入，通过该间隙构成燃气吸引部31。另外，副通路3b与文丘里部34之间的空气供应路3的部分的周壁面被形成为朝向文丘里部34缩径的锥面36。
在燃气供应路4上以位于与燃气吸引部31连通的下游端的燃气室41的上游侧的方式设置有与通路部分42并列的阀室81，其中通路部分42与燃气室41常时连通。而且，在阀室81内设置有对与通路部分42连通的阀孔83进行开关的转换阀8，其中阀孔83形成于阀室81的下端的阀座82，通过该转换阀8构成燃气阻力转换机构。在使转换阀8落座于阀座82而成为关闭阀孔83的全闭状态时，阻断了燃气经由阀室81流动，使得燃气供应路4的通气阻力增大。
转换阀8随着蝶阀7的转动，通过联动机构9进行开关动作。该联动机构9如图1、图4所示由连接于蝶阀7的轴71的凸轮91和下端抵接于凸轮91的杆92构成，其中杆92延伸到上方而连接于转换阀8。而且，杆92因蝶阀7的转动并通过凸轮91而进行上下运动，从而使转换阀8进行开关动作。即，在使蝶阀7转动到打开姿势侧时，通过凸轮91将杆92推上去，转换阀8抵抗阀簧84的作用力而上移、即进行打开动作，另外，在使蝶阀7转动到关闭姿势侧时，解除通过凸轮91将杆92推上去的状态，转换阀8因阀簧84的作用力而下移、即进行关闭动作。
另外，联动机构9构成为：在蝶阀7处于包含关闭姿势在内的规定第一转动角度范围(蝶阀7处于关闭姿势的角度为0°、处于打开姿势的角度为90°、例如0°～15°)内时，将转换阀8维持在全闭状态，在蝶阀7处于包含打开姿势在内的规定第二转动角度范围(例如、75°～90°)内时，将转换阀8维持在全开状态。更具体地进行说明，在蝶阀7处于第一转动角度范围内时，凸轮91没有抵接于杆92，在蝶阀7超过第一转动角度范围而转动到打开侧时，凸轮91抵接于杆92，从而杆92开始上移。另外，当蝶阀7转动到第二转动角度范围的关闭侧的分界角度时，转换阀8成为全开状态，即便之后蝶阀7转动到打开姿势侧而使得转换阀8进一步上移，燃气供应路4的通气阻力仍被维持在全开状态的值。
图5表示蝶阀7的转动角度与混合气体的空气过剩率的关系。在使蝶阀7从关闭姿势转动到打开侧的情况下，在第一转动角度范围内，转换阀8维持在全闭状态而仅有蝶阀7的转动角度发生变化。因此，随着蝶阀7的转动角度增加，使得空气供应路3的通气阻力减少，从而混合气体的空气过剩率逐渐增加。在蝶阀7超过第一转动角度范围转动到打开侧时，转换阀8开始打开动作，混合气体的空气过剩率逐渐减少。然后，在蝶阀7转动至关闭姿势与打开姿势的中间角度时，混合气体的空气过剩率极小。而且，在蝶阀7处于第二转动角度范围内时，转换阀8维持在全开状态而仅有蝶阀7的转动角度发生变化。因此，随着蝶阀7的转动角度增加，使得混合气体的空气过剩率逐渐增加。
不过，通常以在使蝶阀7转动到关闭姿势和打开姿势的状态下混合气体的空气过剩率成为合适值(适合于点燃后的固定燃烧的值、例如1.3)的方式设计装置。但是，因空气供应路3的尺寸误差等，在使蝶阀7转动到关闭姿势和打开姿势的状态下，混合气体的空气过剩率有时偏离合适值。
因此，本实施方式中，以在使蝶阀7转动到第一、第二转动角度范围的中间角度时混合气体的空气过剩率成为合适值的方式设计装置。由此，即便在使蝶阀7转动到该中间角度的状态下混合气体的空气过剩率偏离合适值，在使蝶阀7转动到第一、第二转动角度范围内的任何一个角度时，混合气体的空气过剩率总会成为合适值。而且，在装置的检查工序中，通过在第一转动角度范围内使蝶阀7转动，能够发现混合气体的空气过剩率为合适值的蝶阀7的转动角度，而且，将该转动角度设定为关闭侧停止角度，从而，在向小能力状态转换时，使蝶阀7转动至关闭侧停止角度并停止。同样地，通过在第二转动角度范围内使蝶阀7转动，能够发现混合气体的空气过剩率为合适值的蝶阀7的转动角度，而且，将该转动角度设定为与打开侧停止角度，从而，在向大能力状态的转换时，使蝶阀7转动至打开侧停止角度并停止。由此，无论是在小能力状态下还是在大能力状态下，均无需更换配件就能够调节为混合气体的空气过剩率成为合适值。
另外，为了防止燃烧器1爆炸着火，燃烧器1的点燃动作(在面对燃烧面1a的图外的点燃电极发出火花)必须在小能力状态下进行。此处，在第一转动角度范围内混合气体的空气过剩率最低是在使蝶阀7转动到关闭姿势时。因此，对燃烧器1的点燃动作在使蝶阀7转动到关闭姿势的状态下进行。由此，混合气体的空气过剩率比较低，通过在容易点燃的富含燃气的状态下进行点燃动作，能够防止点燃失误的发生。点燃后，使蝶阀7转动到关闭侧停止角度(需求燃烧量较小并成为小能力状态的情形)或者打开侧停止角度(需求燃烧量较大并成为大能力状态的情形)。
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，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更而实施。

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，其特征在于，
联动机构构成为：在蝶阀处于包含关闭姿势在内的规定第一转动角度范围内时，将转换阀维持在全闭状态，在蝶阀处于包含打开姿势在内的规定第二转动角度范围内时，将转换阀维持在全开状态，
在第一转动角度范围内，将混合气体的空气过剩率成为规定合适值时的蝶阀的转动角度设定为关闭侧停止角度，并且，在第二转动角度范围内，将混合气体的空气过剩率成为规定合适值时的蝶阀的转动角度设定为打开侧停止角度，在关闭侧停止角度与打开侧停止角度之间对蝶阀进行转动控制。
2.根据权利要求1所述的预混合装置，其特征在于，
对所述燃烧器的点燃动作是在使所述蝶阀转动到关闭姿势的状态下进行的。
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