JP2022099650A

JP2022099650A - Premixing device and combustion apparatus including the same

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Publication number: JP2022099650A
Application number: JP2020213545A
Authority: JP
Inventors: 恭平小川; Kyohei Ogawa
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-07-05
Also published as: CN114658569A

Abstract

To provide a premixing device capable of reducing pressure loss compared with conventional devices and a combustion apparatus including the premixing device.SOLUTION: A premixing device A includes: a premixing flow passage formation member 4 causing air to flow from one end side to the other end side and forming a venturi-shaped premixing flow passage 40 for mixing a fuel gas with the air to form an air-fuel mixture; and a blade part 6 that is located in the premixing flow passage 40 and extends in a direction intersecting with a gas flowing direction and in which a fuel gas outflow port 60 enabling the fuel gas to flow out is provided in a downstream side portion in the gas flowing direction. Of the premixing flow passage 40, an inner peripheral surface of a downstream side region 4A in the gas flowing direction of the blade part 6 is formed to be an irregular surface 44 or a surface having at least one projecting part 48 or recessed part 48b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、予混合装置およびこれを備えた燃焼装置に関する。
ここで、「予混合」とは、予混合燃焼（Premixing combustion）を行なうことを目的として、空気と燃料ガスとを混合させ、可燃混合ガスを生成する処理である。 The present invention relates to a premixing device and a combustion device including the premixing device.
Here, the "premixing" is a process of mixing air and a fuel gas to generate a combustible mixed gas for the purpose of performing premixing combustion.

予混合装置の具体例として、特許文献1に記載のものがある。
同文献に記載の予混合装置は、ベンチュリ状の予混合流路を形成している管状の予混合流路形成部材と、予混合流路内に設けられた縦横２つのブレード部、とを備えている。予混合流路の下流側（終端側）には、ファンの吸気側が接続され、予混合流路には、その上流側（始端側）から空気が流入する。前記ブレード部には、燃料ガス流出口が設けられており、予混合流路に空気が流れて負圧が発生すると、この負圧の作用により、燃料ガス流出口から予混合流路に燃料ガスが流出し、この燃料ガスと空気との混合気（可燃混合ガス）が生成される。 As a specific example of the premixer, there is one described in Patent Document 1.
The premixing device described in the same document includes a tubular premixing channel forming member forming a venturi-shaped premixing channel, and two vertical and horizontal blade portions provided in the premixing channel. ing. The intake side of the fan is connected to the downstream side (termination side) of the premixed flow path, and air flows into the premixed flow path from the upstream side (starting end side). The blade portion is provided with a fuel gas outlet, and when air flows through the premixed flow path and a negative pressure is generated, the action of this negative pressure causes the fuel gas from the fuel gas outlet to the premixed flow path. Outflows, and a mixture of this fuel gas and air (combustible mixed gas) is generated.

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。 However, in the above-mentioned prior art, there is room for improvement as described below.

すなわち、予混合装置の性能の１つとして、圧力損失をできる限り小さくすることが要請される。ところが、前記従来技術においては、予混合流路内にブレード部が設けられているため、このブレード部に向けてその上流側から流れてきた空気は、ブレード部に当たると、その両側に分岐して流れるように向きが変わる。このため、ブレード部よりも下流側においては、予混合流路の内周面に沿って多くの混合気が流れることとなる。一方、このような混合気の流れにおいては、予混合流路の内周面付近に境界層が生じ、かつこの境界層の剥離を生じる可能性または頻度が高くなる。ここで、境界層の剥離は、圧力損失を増大させる現象である。したがって、圧力損失を小さくする上で、未だ改善の余地がある。 That is, as one of the performances of the premixer, it is required to reduce the pressure loss as much as possible. However, in the above-mentioned prior art, since the blade portion is provided in the premixing flow path, the air flowing from the upstream side toward the blade portion branches to both sides when it hits the blade portion. The direction changes to flow. Therefore, on the downstream side of the blade portion, a large amount of air-fuel mixture flows along the inner peripheral surface of the premixed flow path. On the other hand, in such a flow of the air-fuel mixture, a boundary layer is formed near the inner peripheral surface of the premixed flow path, and the possibility or frequency of peeling of the boundary layer increases. Here, the peeling of the boundary layer is a phenomenon that increases the pressure loss. Therefore, there is still room for improvement in reducing the pressure loss.

特表平１１－５０２２７８号公報Special Table No. 11-502278 Gazette

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、従来よりも圧力損失を小さくすることが可能な予混合装置、およびこれを備えた燃焼装置を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the above-mentioned circumstances, and provides a premixing device capable of reducing the pressure loss as compared with the conventional case, and a combustion device provided with the premixing device. That is the issue.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the following technical means are taken in the present invention.

本発明の第１の側面により提供される予混合装置は、一端側から他端側に向けて空気を流れさせ、かつこの空気に燃料ガスを混合させて混合気を生成するためのベンチュリ状の予混合流路を形成している予混合流路形成部材と、前記予混合流路内に位置し、前記燃料ガスを流出可能とする燃料ガス流出口が設けられているブレード部と、を備えている、予混合装置であって、前記予混合流路のうち、前記ブレード部よりも前記気体流れ方向の下流側領域の内周面は、凹凸面とされ、または少なくとも１つの凸部もしくは凹部が設けら
れた面とされていることを特徴としている。
好ましくは、前記ブレード部は、前記気体流れ方向とは交差する方向に延び、かつ前記気体流れ方向下流側部分に、前記燃料ガス流出口が設けられている。 The premixer provided by the first aspect of the present invention is a ventilated type for flowing air from one end side to the other end side and mixing the fuel gas with the air to generate an air-fuel mixture. A premixed flow path forming member forming the premixed flow path and a blade portion located in the premixed flow path and provided with a fuel gas outlet that allows the fuel gas to flow out are provided. In the premixing device, the inner peripheral surface of the region downstream of the blade portion in the gas flow direction of the premixing flow path is an uneven surface, or at least one convex portion or concave portion. It is characterized in that it is a surface provided with.
Preferably, the blade portion extends in a direction intersecting the gas flow direction, and the fuel gas outlet is provided on the downstream side portion in the gas flow direction.

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、予混合流路のうち、ブレード部よりも気体流れ方向の下流側領域の内周面に沿って、多くの混合気が進行し、境界層が形成されたとしても、前記内周面が凹凸面とされ、または少なくとも１つの凸部または凹部が設けられた面とされていることにより、前記境界層に乱流を生じさせることが可能となる。境界層に乱流を生じさせると、境界層の剥離が発生することは抑制されることとなり、圧力損失を少なくすることができる。境界層に乱流を生じさせると、摩擦抵抗は増加するものの、境界層の剥離が抑えられることにより、圧力抵抗は大幅に減少する。 With such a configuration, the following effects can be obtained.
That is, even if a large amount of air-fuel mixture progresses along the inner peripheral surface of the region downstream of the blade portion in the gas flow direction of the premixed flow path and a boundary layer is formed, the inner peripheral surface is formed. By making it an uneven surface or a surface provided with at least one convex portion or concave portion, it is possible to generate turbulent flow in the boundary layer. When turbulence is generated in the boundary layer, the occurrence of peeling of the boundary layer is suppressed, and the pressure loss can be reduced. When turbulence is generated in the boundary layer, the frictional resistance increases, but the pressure resistance is significantly reduced by suppressing the peeling of the boundary layer.

本発明において、好ましくは、前記ベンチュリ状の予混合流路は、開口部を含み、かつ後部側ほど内径が漸次減少する上流側テーパ状領域と、この上流側テーパ状領域の後側に繋がり、かつ内径が最小とされている絞り部と、この絞り部の後側に繋がり、かつ後部側ほど内径が漸次拡大する下流側テーパ状領域と、を含んでおり、前記ブレード部は、その気体流れ方向の下流側の端部が、前記絞り部または前記下流側テーパ状領域に位置している。 In the present invention, preferably, the ventilated premixed flow path includes an opening and is connected to an upstream tapered region in which the inner diameter gradually decreases toward the rear side and the rear side of the upstream tapered region. The blade portion includes a throttle portion having a minimum inner diameter and a downstream tapered region connected to the rear side of the throttle portion and the inner diameter gradually increases toward the rear side, and the blade portion has a gas flow thereof. The downstream end in the direction is located in the throttle or the downstream tapered region.

このような構成によれば、予混合流路に流入した空気の流速を速め、予混合流路内における静圧（負圧）を強めることにより、ファンの回転数が低い場合でも、多くの燃料ガスを燃料ガス流出口から流出させられることとなる。 According to such a configuration, by increasing the flow velocity of the air flowing into the premixed flow path and increasing the static pressure (negative pressure) in the premixed flow path, many fuels can be used even when the fan rotation speed is low. The gas will be discharged from the fuel gas outlet.

本発明において、好ましくは、前記予混合流路の前記下流側領域には、複数の非テーパ状孔部が、前記気体流れ方向に並ぶように設けられ、かつこれら複数の非テーパ状孔部の内径が、前記気体流れ方向下流側ほど段階的に拡大していることにより、互いに隣接する前記非テーパ状孔部の内周面どうしの境界部に、段差部が形成された面が設けられており、この面が、前記凹凸面である。 In the present invention, preferably, a plurality of non-tapered holes are provided in the downstream region of the premixed flow path so as to be arranged in the gas flow direction, and the plurality of non-tapered holes are provided. Since the inner diameter is gradually expanded toward the downstream side in the gas flow direction, a surface having a step portion is provided at the boundary between the inner peripheral surfaces of the non-tapered holes adjacent to each other. This surface is the uneven surface.

このような構成によれば、予混合流路の内周面に沿って流れる混合気の境界層に乱流を生じさせる凹凸面を適切に形成することができる。凹凸面を形成するための手段として、複数の非テーパ状孔部を並べて設け、かつこれらの内径を気体流れ方向下流側ほど拡大する構成としているため、それら複数の非テーパ状孔部が設けられている領域を、下流側ほど内径が大きくなるテーパ状領域とすることが可能である。また、前記した構成によれば、金型を用いて予混合流路形成部材を樹脂成形した場合に、前記複数の非テーパ状孔部を形成した箇所において、金型を抜くことが困難になるといった不具合も生じないものとすることができる。 According to such a configuration, it is possible to appropriately form an uneven surface that causes turbulence in the boundary layer of the air-fuel mixture flowing along the inner peripheral surface of the premixed flow path. As a means for forming the uneven surface, since a plurality of non-tapered holes are provided side by side and the inner diameters thereof are expanded toward the downstream side in the gas flow direction, the plurality of non-tapered holes are provided. The region can be a tapered region whose inner diameter becomes larger toward the downstream side. Further, according to the above-mentioned configuration, when the premixed flow path forming member is resin-molded using the mold, it becomes difficult to remove the mold at the portion where the plurality of non-tapered holes are formed. It can be assumed that such a problem does not occur.

本発明において、好ましくは、前記ブレード部は、前記気体流れ方向上流側の前寄り領域に設けられ、かつ前記気体流れ方向下流側ほどブレード厚みが増加するように後広がり状に傾斜し、夾角が鋭角である一対の前側傾斜面と、前記一対の前側傾斜面の後側に設けられ、かつ前記気体流れ方向下流側ほどブレード厚みが減少するように後狭まり状に傾斜し、その傾斜角が前記一対の前側傾斜面の傾斜角よりも小さい一対の後側傾斜面と、を備えている。 In the present invention, preferably, the blade portion is provided in the anterior region on the upstream side in the gas flow direction, and is inclined in a posterior spread shape so that the blade thickness increases toward the downstream side in the gas flow direction, and the dent angle is increased. It is provided on the rear side of the pair of front inclined surfaces having a sharp angle and the pair of front inclined surfaces, and is inclined in a rear narrowing shape so that the blade thickness decreases toward the downstream side in the gas flow direction, and the inclination angle is the said. It comprises a pair of rear tilted surfaces that are smaller than the tilt angle of the pair of front inclined surfaces.

このような構成によれば、空気がブレード部に沿って流れる際の抵抗を小さくすることができる。したがって、圧力損失を減少させる上で、より好ましい。 With such a configuration, it is possible to reduce the resistance when air flows along the blade portion. Therefore, it is more preferable in reducing the pressure loss.

本発明の第２の側面により提供される燃焼装置は、本発明の第１の側面により提供され
る予混合装置を備えていることを特徴としている。 The combustion apparatus provided by the second aspect of the present invention is characterized by comprising the premixing apparatus provided by the first aspect of the present invention.

このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される予混合装置について述べたのと同様な効果が得られる。 With such a configuration, the same effect as described for the premixer provided by the first aspect of the present invention can be obtained.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る予混合装置を備えた燃焼装置、およびこれを利用した給湯装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the combustion apparatus provided with the premixing apparatus which concerns on this invention, and the hot water supply apparatus using this. 図１のII-II断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 図１のIII部の拡大図である。It is an enlarged view of the part III of FIG. 図１の要部拡大断面図である。It is an enlarged sectional view of the main part of FIG. 本発明の他の例を示す要部断面図である。It is sectional drawing of the main part which shows the other example of this invention. （ａ）～（ｃ）は、本発明の他の例を示す要部断面図である。(A) to (c) are cross-sectional views of a main part showing another example of the present invention. （ａ）～（ｃ）は、本発明の他の例を示す要部断面図である。(A) to (c) are cross-sectional views of a main part showing another example of the present invention. 本発明の他の例を示す要部断面図である。It is sectional drawing of the main part which shows the other example of this invention. （ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す要部拡大断面図である。(A) and (b) are enlarged sectional views of a main part showing another example of the present invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１は、予混合装置Ａ、この予混合装置Ａにファン１および燃焼プレート２を組み合わせて構成された燃焼装置Ｂ（予混合燃焼装置）、およびこの燃焼装置Ｂに熱交換器１１を組み合わせて構成された給湯装置ＷＨを示している。 FIG. 1 shows a premixing device A, a combustion device B (premixing combustion device) configured by combining the premixing device A with a fan 1 and a combustion plate 2, and a heat exchanger 11 combined with the combustion device B. The configured hot water supply device WH is shown.

予混合装置Ａの詳細については、後述するが、この予混合装置Ａを利用して空気と燃料ガスとの混合ガス（可燃混合ガス）が生成され、かつこの混合ガスが、ファン１を経由して燃焼プレート２に向けて吐出される。燃焼プレート２は、複数の通気孔２０を有する多孔状プレートであって、ケース１０内に収容されており、前記混合ガスは、燃焼プレート２を通過し、その下方において燃焼する。このことにより発生する燃焼ガスは、熱交換器１１に作用し、熱交換器１１内を通過する湯水は加熱される。このことにより、温水が生成され、この温水は所望の給湯先に供給される。 The details of the premixer A will be described later, but the premixer A is used to generate a mixed gas (combustible mixed gas) of air and fuel gas, and the mixed gas passes through the fan 1. Is discharged toward the combustion plate 2. The combustion plate 2 is a porous plate having a plurality of ventilation holes 20 and is housed in the case 10. The mixed gas passes through the combustion plate 2 and burns below the combustion plate 2. The combustion gas generated by this acts on the heat exchanger 11, and the hot water passing through the heat exchanger 11 is heated. As a result, hot water is generated, and this hot water is supplied to a desired hot water supply destination.

予混合装置Ａは、ファン１の吸気口に接続された予混合流路形成部材４、この予混合流路形成部材４を囲むハウジング部材５、およびブレード部６を備えている。 The premixing device A includes a premixing flow path forming member 4 connected to an intake port of a fan 1, a housing member 5 surrounding the premixing flow path forming member 4, and a blade portion 6.

予混合流路形成部材４は、ベンチュリ状の予混合流路４０が内部に形成されている管状の部材である。ファン１が駆動されることにより、予混合流路４０には、外部から開口部４０ａ’を介して空気が流入する。予混合流路４０は、気体流れ方向（空気流れ方向）の上流側から下流側にかけて、開口部４０ａ’を含み、かつ内径が漸次減少する上流側テーパ状領域４０ａ、内径が最も小さく、かつ略一定とされている絞り部４０ｂ、および内径が漸次拡大する下流側テーパ状領域４０ｃに区分される。
ただし、本実施形態とは異なり、上流側テーパ状領域４０ａの後端に、下流側テーパ状領域４０ｃの前端を直接繋げることにより、これら２つの領域４０ａ，４０ｃの境界部を絞り部４０ｂとした構成とすることもできる。 The premixed flow path forming member 4 is a tubular member in which a venturi-shaped premixed flow path 40 is formed inside. By driving the fan 1, air flows into the premixed flow path 40 from the outside through the opening 40a'. The premixed flow path 40 includes an opening 40a'from the upstream side to the downstream side in the gas flow direction (air flow direction), and has an upstream tapered region 40a in which the inner diameter gradually decreases, the inner diameter is the smallest, and is omitted. It is divided into a constant throttle portion 40b and a downstream tapered region 40c in which the inner diameter gradually expands.
However, unlike the present embodiment, by directly connecting the front end of the downstream tapered region 40c to the rear end of the upstream tapered region 40a, the boundary between these two regions 40a and 40c is defined as the throttle portion 40b. It can also be configured.

ブレード部６は、予混合流路４０に燃料ガスを流出させるためのノズルとしての役割を果たすことに加え、予混合流路４０における空気流を、燃料ガスの流出に適したものにコ
ントロールする役割をも果たすものである。このブレード部６は、燃料ガスが内部を通過し、後述する燃料ガス流出口６０に導かれるように構成された内部空洞状の部位であり、予混合流路４０の周壁部４１に橋渡し状に連設された状態で予混合流路４０に位置し、かつ予混合流路４０の径方向に延びている（図２も参照）。 The blade portion 6 not only serves as a nozzle for flowing out the fuel gas to the premixed flow path 40, but also has a role of controlling the air flow in the premixed flow path 40 to be suitable for the outflow of the fuel gas. It also fulfills. The blade portion 6 is an internal hollow portion configured so that the fuel gas passes through the inside and is guided to the fuel gas outlet 60 described later, and is bridged to the peripheral wall portion 41 of the premixed flow path 40. It is located in the premixed flow path 40 in a continuous state and extends in the radial direction of the premixed flow path 40 (see also FIG. 2).

ハウジング部材５は、ブレード部６内への燃料ガス供給部材としての役割を果たす部材である。
具体的には、このハウジング部材５は、予混合流路形成部材４の外周の前部および後部に設けられている段部４２ａ，４２ｂに外嵌し、シール用リング４９によって気密シールが図られた状態で予混合流路形成部材４を囲んでいる。ハウジング部材５には、燃料ガス供給口５０が設けられており、この燃料ガス供給口５０に供給された燃料ガスは、予混合流路形成部材４とハウジング部材５との相互間に形成された燃料ガス供給路５１に供給される。一方、予混合流路形成部材４には、ブレード部６の内部に連通する開口部４３が形成されている。前記した燃料ガス供給路５１に供給された燃料ガスは、その開口部４３を通過してブレード部６内に流入し、その後に燃料ガス流出口６０から流出するようになっている。
好ましくは、ハウジング部材５には、ボルト挿通用孔５２を備えたフランジ部５３が具備されている。このような構成によれば、フランジ部５３を利用して、予混合装置Ａを所望の部位に簡易かつ適切に接続可能である。 The housing member 5 is a member that serves as a fuel gas supply member into the blade portion 6.
Specifically, the housing member 5 is fitted onto the step portions 42a and 42b provided on the front and rear portions of the outer periphery of the premixed flow path forming member 4, and is hermetically sealed by the sealing ring 49. The premixed flow path forming member 4 is surrounded by the premixed flow path forming member 4. The housing member 5 is provided with a fuel gas supply port 50, and the fuel gas supplied to the fuel gas supply port 50 is formed between the premixed flow path forming member 4 and the housing member 5. It is supplied to the fuel gas supply path 51. On the other hand, the premixed flow path forming member 4 is formed with an opening 43 that communicates with the inside of the blade portion 6. The fuel gas supplied to the fuel gas supply path 51 passes through the opening 43, flows into the blade portion 6, and then flows out from the fuel gas outlet 60.
Preferably, the housing member 5 is provided with a flange portion 53 provided with a bolt insertion hole 52. According to such a configuration, the premixing device A can be easily and appropriately connected to a desired portion by using the flange portion 53.

ブレード部６は、図４によく表れているように、気体流れ方向上流側の前寄り領域に、一対の前側傾斜面６１を有し、かつその後側に一対の後側傾斜面６２を有している。一対の前側傾斜面６１は、気体流れ方向下流側ほどブレード厚みが増加するように後広がり状に傾斜しており、その夾角αは、鋭角である。これに対し、一対の後側傾斜面６２は、気体流れ方向下流側ほどブレード厚みが減少するように後狭まり状に傾斜しており、水平方向に対する傾斜角は、各前側傾斜面６１の傾斜角（α／２）よりも小さい。ブレード部６の前端面６３および後端面６４のそれぞれは、滑らかな曲面状である。 As is well shown in FIG. 4, the blade portion 6 has a pair of front inclined surfaces 61 in the front region on the upstream side in the gas flow direction, and has a pair of rear inclined surfaces 62 on the rear side. ing. The pair of front inclined surfaces 61 are inclined in a rearwardly widened manner so that the blade thickness increases toward the downstream side in the gas flow direction, and the angular angle α thereof is an acute angle. On the other hand, the pair of rear inclined surfaces 62 are inclined in a rear narrowing shape so that the blade thickness decreases toward the downstream side in the gas flow direction, and the inclination angle with respect to the horizontal direction is the inclination angle of each front inclined surface 61. It is smaller than (α / 2). Each of the front end surface 63 and the rear end surface 64 of the blade portion 6 has a smooth curved surface.

ブレード部６のうち、一対の前側傾斜面６１と一対の後側傾斜面６２との境界部分は、このブレード部６の前端部および後端部に相対して図４の上方および下方に部分的に膨出した膨出部６５となっており、ブレード厚みの最大箇所となっている。好ましくは、この膨出部６５は、予混合流路４０の内径が最も小さい絞り部４０ｂに位置するように設定されている。このような構成によれば、予混合流路４０の絞り部４０ｂのうち、予混合流路４０の内周面とブレード部６との相互間の領域は、ブレード６の膨出部６５によってさらに絞られることとなり、空気流の流速をより速め、予混合流路４０の負圧を強めることが可能である。 Of the blade portions 6, the boundary portion between the pair of front inclined surfaces 61 and the pair of rear inclined surfaces 62 is partially above and below FIG. 4 with respect to the front end portion and the rear end portion of the blade portion 6. It is a bulging portion 65 that bulges out to the maximum, which is the maximum thickness of the blade. Preferably, the bulging portion 65 is set so as to be located at the throttle portion 40b having the smallest inner diameter of the premixed flow path 40. According to such a configuration, in the throttle portion 40b of the premixed flow path 40, the region between the inner peripheral surface of the premixed flow path 40 and the blade portion 6 is further formed by the bulging portion 65 of the blade 6. It will be throttled, and it is possible to increase the flow velocity of the air flow and increase the negative pressure of the premixed flow path 40.

燃料ガス流出口６０は、ブレード部６の長手方向中央部の後端部に設けられている。ただし、本実施形態においては、ブレード部６の後端部には、気体流れ方向上流側に向けて部分的に窪んだ凹状部６６が設けられており、この凹状部６６の奥部（上流側）に、燃料ガス流出口６０が設けられている。この構成は、ブレード部６の気体流れ方向下流側に空気の渦流が発生する場合に、燃料ガス流出が悪影響を受け難くする効果をもたらせる。燃料ガス流出口６０は、気体流れ方向下流側を向いて開口しており、燃料ガス流出口６０からの燃料ガス流出による圧力損失ができる限り生じないようにされている。 The fuel gas outlet 60 is provided at the rear end portion of the central portion in the longitudinal direction of the blade portion 6. However, in the present embodiment, the rear end portion of the blade portion 6 is provided with a concave portion 66 partially recessed toward the upstream side in the gas flow direction, and the inner portion (upstream side) of the concave portion 66 is provided. ), A fuel gas outlet 60 is provided. This configuration can bring about the effect that the fuel gas outflow is less likely to be adversely affected when an air vortex is generated on the downstream side of the blade portion 6 in the gas flow direction. The fuel gas outlet 60 is open toward the downstream side in the gas flow direction, so that pressure loss due to the outflow of fuel gas from the fuel gas outlet 60 is prevented as much as possible.

予混合流路４０のうち、ブレード部６よりも気体流れ方向の下流側領域４Ａの内周面は、後述するように、この内周面に沿って流れる混合気（空気と燃料ガスとの混合気）の境界層に乱流を生じさせることが可能な凹凸面４４とされている。
より具体的には、図３に示すように、予混合流路４０の下流側領域４Ａには、複数の非テーパ状孔部４５（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…）が、気体流れ方向に並んで設けられてい
る。これらの内径Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ…は、気体流れ方向下流側ほど段階的に拡大している。このことにより、互いに隣接する非テーパ状孔部４５の内周面どうしの境界部には、適当な寸法Ｈの環状の段差部４６が形成されている。本実施形態における凹凸面４４は、前記したような段差部４６が形成されるように複数の非テーパ状孔部４５の内周面が隣接した構成である。 Of the premixed flow path 40, the inner peripheral surface of the region 4A downstream of the blade portion 6 in the gas flow direction is a mixture (mixture of air and fuel gas) flowing along the inner peripheral surface, as will be described later. It is said that the uneven surface 44 is capable of causing turbulence in the boundary layer of Q).
More specifically, as shown in FIG. 3, a plurality of non-tapered hole portions 45 (45a, 45b, 45c ...) Are arranged in the gas flow direction in the downstream region 4A of the premixed flow path 40. It is provided. These inner diameters Da, Db, Dc ... Are gradually expanded toward the downstream side in the gas flow direction. As a result, an annular step portion 46 having an appropriate dimension H is formed at the boundary portion between the inner peripheral surfaces of the non-tapered hole portions 45 adjacent to each other. The uneven surface 44 in the present embodiment has a configuration in which the inner peripheral surfaces of the plurality of non-tapered hole portions 45 are adjacent to each other so that the stepped portion 46 as described above is formed.

次に、前記した予混合装置Ａおよび燃焼装置Ｂの作用について説明する。 Next, the operations of the premixing device A and the combustion device B described above will be described.

まず、ファン１を駆動させると、予混合流路４０には開口部４０ａ’から空気が流入し、ブレード部６よりも下流側に進行する。このことにより、燃料ガス流出口６０には、空気流による負圧が作用し、この燃料ガス流出口６０から予混合流路４０内には燃料ガスが流出し、空気と混合された混合気が生成される。その一方、前記空気がブレード部６に向けてその上流側から流れる場合、この空気はブレード部６の上側および下側に分岐して流れるように、流れの向きが変わる。このため、予混合流路４０の下流側領域４Ａにおいては、多くの混合気が予混合流路４０の内周面に沿うように流れることとなる。 First, when the fan 1 is driven, air flows into the premixed flow path 40 from the opening 40a'and proceeds to the downstream side of the blade portion 6. As a result, a negative pressure due to the air flow acts on the fuel gas outlet 60, and the fuel gas flows out from the fuel gas outlet 60 into the premixing flow path 40, and the air-fuel mixture mixed with the air is discharged. Generated. On the other hand, when the air flows toward the blade portion 6 from the upstream side thereof, the direction of the flow is changed so that the air branches to the upper side and the lower side of the blade portion 6. Therefore, in the downstream region 4A of the premixed flow path 40, a large amount of air-fuel mixture flows along the inner peripheral surface of the premixed flow path 40.

これに対し、既述したように、予混合流路４０の下流側領域４Ａの内周面には、凹凸面４４が設けられているため、前記内周面の付近に生じている混合気の境界層に乱流を積極的に生じさせることができる。このことにより、境界層は剥離を生じ難くなり、境界層の剥離に起因する圧力損失の増大を適切に防止または抑制することができる。 On the other hand, as described above, since the uneven surface 44 is provided on the inner peripheral surface of the downstream region 4A of the premixed flow path 40, the air-fuel mixture generated in the vicinity of the inner peripheral surface is provided. Turbulence can be positively generated in the boundary layer. As a result, the boundary layer is less likely to be peeled off, and an increase in pressure loss due to the peeling of the boundary layer can be appropriately prevented or suppressed.

一方、予混合流路４０は、絞り部４０ｂを有するベンチュリ状であるため、この絞り部４０ｂにおいて、空気の流速が速められる。また、既述したように、ブレード部６と予混合流路４０の内周面との相互間領域は、ブレード部６の膨出部６５によって絞られていることにより、この領域において、空気の流速は一層速められる。このようなことから、たとえばファン１の回転速度が低速とされ、予混合流路４０における空気流量が比較的少量とされた場合であっても、空気の流速を速くし、負圧を適切に発生させることが可能となる。したがって、燃料ガス流出口６０からは、前記負圧を利用した燃料ガス流出を行なわせて、燃料ガスと空気とを適切な比率で混合させた混合気を生成することが可能となる。圧力損失の増大を防止または抑制することと、ファンの回転速度が低速な時に適切な比率で混合させた混合気を生成できることから、ターンダウン比を高くすることができる。 On the other hand, since the premixed flow path 40 has a venturi shape having the throttle portion 40b, the flow velocity of air is increased in the throttle portion 40b. Further, as described above, the mutual region between the blade portion 6 and the inner peripheral surface of the premixed flow path 40 is narrowed by the bulging portion 65 of the blade portion 6, so that in this region, air is introduced. The flow velocity is further increased. For this reason, for example, even when the rotation speed of the fan 1 is low and the air flow rate in the premix flow path 40 is relatively small, the air flow rate is increased and the negative pressure is appropriately adjusted. It is possible to generate it. Therefore, from the fuel gas outlet 60, it is possible to cause the fuel gas to flow out using the negative pressure to generate an air-fuel mixture in which the fuel gas and the air are mixed at an appropriate ratio. Since it is possible to prevent or suppress the increase in pressure loss and to generate an air-fuel mixture mixed at an appropriate ratio when the rotation speed of the fan is low, the turndown ratio can be increased.

ブレード部６は、図４を参照して説明したような断面形状とされていることにより、このブレード部６の空気抵抗を小さくすることが可能である。したがって、圧力損失をより小さくすることもできる。 Since the blade portion 6 has a cross-sectional shape as described with reference to FIG. 4, it is possible to reduce the air resistance of the blade portion 6. Therefore, the pressure loss can be made smaller.

図５～図９は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。 5 to 9 show other embodiments of the present invention. In these figures, the same or similar elements as those in the embodiment are designated by the same reference numerals as those in the embodiment, and duplicate description will be omitted.

図５に示す予混合装置Ａａにおいては、予混合流路４０内に２つのブレード部６が設けられている。これら２つのブレード部６は、互いに間隔を隔てて略平行に並んでいる。
本実施形態によれば、前記実施形態と比較すると、燃料ガス流出口６０の数を増やし、予混合流路４０内への燃料ガス流出量を多くすることが可能である。なお、本実施形態においては、予混合流路４０に進入した空気の一部が、２つのブレード部６の相互間領域を通過するため、その分だけ、ブレード部６よりも下流側において、予混合流路４０の内周面に沿うように流れる混合気の量が減少する。その結果、凹凸面４４により圧力損失を少なくする作用は、前記実施形態と比較すると若干弱くなるが、本発明が意図する作用を適切に得ることが可能である。 In the premixing device Aa shown in FIG. 5, two blade portions 6 are provided in the premixing flow path 40. These two blade portions 6 are arranged substantially in parallel with each other at a distance from each other.
According to the present embodiment, it is possible to increase the number of fuel gas outlets 60 and increase the amount of fuel gas outflow into the premixed flow path 40 as compared with the above embodiment. In the present embodiment, a part of the air that has entered the premixed flow path 40 passes through the mutual region between the two blade portions 6, so that the amount of air that has entered the premixed flow path 40 is preliminarily downstream of the blade portion 6. The amount of air-fuel mixture flowing along the inner peripheral surface of the mixing flow path 40 is reduced. As a result, the action of reducing the pressure loss due to the uneven surface 44 is slightly weaker than that of the embodiment, but the action intended by the present invention can be appropriately obtained.

図６（ａ）に示す予混合装置Ａｂにおいては、凹凸面４４が、予混合流路４０のブレード部６よりも下流側領域４Ａの内周面のうち、前側領域のみに偏って設けられている。
同図（ｂ）に示す予混合装置Ａｃにおいては、凹凸面４４が、下流側領域４Ａの内周面のうち、後側領域のみに偏って設けられている。
これらの実施形態から理解されるように、本発明においては、凹凸面４４を、下流側領域４Ａの内周面の一部分のみに設けた構成とすることもできる。 In the premixing device Ab shown in FIG. 6A, the uneven surface 44 is provided unevenly only on the front side region of the inner peripheral surface of the region 4A on the downstream side of the blade portion 6 of the premixing flow path 40. There is.
In the premixing device Ac shown in FIG. 3B, the uneven surface 44 is provided unevenly only on the rear side region of the inner peripheral surface of the downstream side region 4A.
As can be understood from these embodiments, in the present invention, the uneven surface 44 may be provided only on a part of the inner peripheral surface of the downstream region 4A.

図６（ｃ）に示す予混合装置Ａｄにおいては、下流側領域４Ａの内周面に、環状の１つの段差部４６のみが設けられるように、内径Ｄ１，Ｄ２が相違する２つの孔部４７ａ，４７ｂが隣接して設けられている。２つの孔部４７ａ，４７ｂは、内径Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ一様ではないテーパ状の孔部である。
本実施形態においては、下流側領域４Ａの内周面は、凹凸面とはなっていないが、段差部４６が、混合気の境界層に乱流を生じさせる凸部または凹部に相当する。したがって、本発明が意図する作用を得ることが可能である。 In the premixer Ad shown in FIG. 6C, two hole portions 47a having different inner diameters D1 and D2 are provided so that only one annular step portion 46 is provided on the inner peripheral surface of the downstream side region 4A. , 47b are provided adjacent to each other. The two holes 47a and 47b are tapered holes in which the inner diameters D1 and D2 are not uniform, respectively.
In the present embodiment, the inner peripheral surface of the downstream region 4A is not an uneven surface, but the stepped portion 46 corresponds to a convex portion or a concave portion that causes turbulence in the boundary layer of the air-fuel mixture. Therefore, it is possible to obtain the effect intended by the present invention.

図７（ａ）～（ｃ）に示す予混合装置Ａｅ～Ａｇは、予混合流路４０のうち、ブレード部６よりも下流側領域４Ａの内周面に、複数の凸部４８，４８ａ，または複数の凹部４８ｂが、適当な間隔を隔てて分散した配置に設けられている。凸部４８は、三角形状凸部であり、凸部４８ａは、半球状凸部である。凹部４８ｂは、半球状凹部である。 In the premixing devices Ae to Ag shown in FIGS. 7A to 7C, a plurality of convex portions 48, 48a, are formed on the inner peripheral surface of the region 4A downstream of the blade portion 6 in the premixing flow path 40. Alternatively, a plurality of recesses 48b are provided in an arrangement in which they are dispersed at appropriate intervals. The convex portion 48 is a triangular convex portion, and the convex portion 48a is a hemispherical convex portion. The recess 48b is a hemispherical recess.

図８に示す予混合装置Ａｈは、予混合流路４０のうち、ブレード部６よりも下流側領域４Ａの内周面に、環状の凸部４９を複数設けている。凸部４９は、断面半円状である。図９（ａ），（ｂ）においては、断面三角形の環状の凸部４９ａ、および断面矩形の環状の凸部４９ｂが設けられている。 The premixing device Ah shown in FIG. 8 is provided with a plurality of annular convex portions 49 on the inner peripheral surface of the region 4A downstream of the blade portion 6 in the premixing flow path 40. The convex portion 49 has a semicircular cross section. In FIGS. 9A and 9B, an annular convex portion 49a having a triangular cross section and an annular convex portion 49b having a rectangular cross section are provided.

本発明者は、図１～図６に示した構成に加え、図７～図９に示した各構成における作用をシミュレーションし、その解析を行なった。すると、いずれの構成においても、下流側領域４Ａの内周面に凸部や凹部などを設けない場合と比較すると、混合気の境界層の剥離を抑制し、圧力損失を減少させる効果が得られることが判明した。
混合気の境界層に乱流を生じさせるための凸部や凹部は、前記以外の形状にすることが可能である。 The present inventor simulated and analyzed the actions in each of the configurations shown in FIGS. 7 to 9 in addition to the configurations shown in FIGS. 1 to 6. Then, in any of the configurations, as compared with the case where the inner peripheral surface of the downstream region 4A is not provided with the convex portion or the concave portion, the effect of suppressing the peeling of the boundary layer of the air-fuel mixture and reducing the pressure loss can be obtained. It has been found.
The protrusions and recesses for causing turbulence in the boundary layer of the air-fuel mixture can have shapes other than those described above.

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る予混合装置、およびこれを備えた燃焼装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the premixing device according to the present invention and the combustion device provided with the premixing device can be variously redesigned within the scope of the present invention.

本発明に係る燃焼装置は、給湯装置用に限定されず、たとえば暖房用や焼却用などの他の用途の燃焼装置とすることもできる。また、燃焼ガスを下向きに進行させるタイプに限らず、燃料ガスをたとえば上向きに進行させるタイプとすることもできる。 The combustion device according to the present invention is not limited to the hot water supply device, and may be a combustion device for other purposes such as for heating and incinerator. Further, the type is not limited to the type in which the combustion gas advances downward, and the type in which the fuel gas advances, for example, may be used.

Ａ予混合装置
Ｂ燃焼装置
１ファン
４予混合流路形成部材
４Ａ下流側領域（ブレード部よりも）
４０予混合流路
４０ａ上流側テーパ状領域（予混合流路の）
４０ｂ絞り部（予混合流路の）
４０ｃ下流側テーパ状領域（予混合流路の）
４４凹凸面
４５非テーパ状孔部
４６段差部
４８，４８ａ，凸部
４８ｂ凹部
４９，４９ａ，４９ｂ凸部
６ブレード部
６０燃料ガス流出口 A Premixing device B Combustion device 1 Fan 4 Premixing flow path forming member 4A Downstream area (from the blade part)
40 Premixed flow path 40a Upstream tapered region (of premixed flow path)
40b Aperture section (of premixed flow path)
40c Downstream tapered region (of premixed flow path)
44 Concavo-convex surface 45 Non-tapered hole 46 Stepped 48, 48a, convex 48b Concave 49, 49a, 49b Convex 6 Blade 60 Fuel gas outlet

Claims

With a premixed flow path forming member that forms a Venturi-shaped premixed flow path for flowing air from one end side to the other end side and mixing fuel gas with this air to generate an air-fuel mixture. ,
A blade portion located in the premixed flow path and provided with a fuel gas outlet that allows the fuel gas to flow out.
It is a premixer equipped with
Of the premixed flow path, the inner peripheral surface of the region downstream of the blade portion in the gas flow direction is a concave-convex surface, or a surface provided with at least one convex portion or concave portion. A premixer, characterized by.

The premixing device according to claim 1.
The venturi-shaped premixed flow path includes an opening and is connected to an upstream tapered region in which the inner diameter gradually decreases toward the rear side and the rear side of the upstream tapered region, and the inner diameter is minimized. It includes a narrowed portion that is connected to the narrowed portion and a tapered region on the downstream side that is connected to the rear side of the narrowed portion and whose inner diameter gradually increases toward the rear side.
The blade portion is a premixer in which an end portion on the downstream side in the gas flow direction is located in the throttle portion or the downstream side tapered region.

The premixing device according to claim 1 or 2.
In the downstream region of the premixed flow path, a plurality of non-tapered holes are provided so as to line up in the gas flow direction, and the inner diameter of the plurality of non-tapered holes is the gas flow direction. By gradually expanding toward the downstream side, a surface having a stepped portion is provided at the boundary between the inner peripheral surfaces of the non-tapered holes adjacent to each other, and this surface is the surface. A premixer that is an uneven surface.

The premixing device according to any one of claims 1 to 3.
The blade portion is
A pair of anterior inclined surfaces provided in the front region on the upstream side in the gas flow direction and inclined in a rearward spread so that the blade thickness increases toward the downstream side in the gas flow direction and have an acute angle.
It is provided on the rear side of the pair of front inclined surfaces and is inclined in a rear narrowing shape so that the blade thickness decreases toward the downstream side in the gas flow direction, and the inclination angle is larger than the inclination angle of the pair of front inclined surfaces. With a pair of small rear slopes,
Equipped with a premixer.

A combustion device comprising the premixing device according to any one of claims 1 to 4.