JP2024035313A - 予混合装置およびこれを備えた燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターンダウン比を高くし、かつ混合気を適切な混合比に維持する性能にも優れた予混合装置を提供する。【解決手段】予混合流路３の仕切り壁部４０によって仕切られた第１および第２の流路３ａ，３ｂにおける空気流れにより発生する負圧を利用して第１および第２の流路３ａ，３ｂに燃料ガスを流出可能な第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂを、備えている、予混合装置Ａであって、第１の流路３ａ内に設けられ、かつ第１の燃料ガス流出口８０ａが空気流れ方向の下流側を向いて設けられている第１のブレード部４１ａと、空気流量に応じて開度が変化し、第１の流路３ａおよび第１の燃料ガス流出口８０ａをともに開閉するフラッパ５と、第１の燃料ガス流出口８０ａおよび第１のブレード部４１ａを挟む配置となるようにフラッパ５に突設され、かつ第１のブレード部４１ａとの相互間に隙間９７を形成する一対のフィン部５５と、をさらに備えている。【選択図】 図４

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予め混合させ、可燃混合気を生成する処理である。

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。
同文献に記載された予混合装置は、一端側が外部に開口し、かつ他端側がファンの吸気側に接続され、ファンが駆動された際に、外部の空気を前記一端側の開口部から流入させて所定方向に流れさせるベンチュリ状の予混合流路を備えている。この予混合流路は、仕切り壁部によって第１および第２の流路に仕切られており、かつこれら第１および第２の流路の内周壁面には、第１および第２の燃料ガス流出口がそれぞれ設けられている。また、第１の流路には、この第１の流路を開閉するように揺動可能なフラッパが設けられている。このフラッパは、第１の流路の空気流量が少ない場合には空気流量が多い場合よりも開度が小さくなるように、前記空気流量に対応して開度が変更される。

このような予混合装置においては、予混合流路に空気が流れ、第１および第２の燃料ガス流出口に負圧が作用することにより、それら第１および第２の燃料ガス流出口からは予混合流路に燃料ガスが流出する。この燃料ガスは、前記空気と混合され、混合気が生成される。一方、フラッパは、空気流量が少ない場合には、予混合流路の第１の流路を閉じる。このため、第２の流路における空気の流速は速くなり、第２の燃料ガス流出口に作用する負圧は強められる。その結果、空気流量が少ない場合においても、第２の燃料ガス流出口からは前記負圧によって適当量の燃料ガスを流出させることができる。このような作用は、ターンダウン比を高くする上で有効である。

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、未だ改善すべき余地があった。

すなわち、フラッパが閉状態から開状態に変化する際には、予混合流路の実効流路面積は急変する。このため、その影響を受け、第２の流路においては、それ以前から生じている空気流れの流速が急低下する虞がある。これでは、混合気の混合比も急変することとなって、混合気が燃料リーンの不適切な混合比となる虞がある。

また、前記フラッパは、第１の流路を開閉するに過ぎず、第１の燃料ガス流出口は開口したままである。このため、たとえばフラッパにより第１の流路が開状態から閉状態に切替えられたとしても、その後暫くの期間中は第１の燃料ガス流出口から燃料ガスが流出する虞がある。さらに、第１の流路が第２の流路の空気流れの影響を受けて圧力変動することにより、第１の流路の空気が第１の燃料ガス流出口に流入（逆流）したり、あるいは第１の燃料ガス流出口から燃料ガスが不必要に流出するなどの虞もある。これでは、混合気を所望の適切な混合比に維持することは難しい。
これを解消する手段としては、第１の燃料ガス流出口を開閉するための追加のフラッパをさらに設ける手段がある（特許文献２を参照）。ところが、このような手段によれば、第１の流路用および第１の燃料ガス流出口用の計２つのフラッパを用いるため、全体の部品点数が多くなり、その製造コストが高価となる。

さらに、前記従来技術（特許文献１，２の双方）においては、たとえばフラッパの開度が余り大きくはなく、第１の流路の空気流量が比較的少ない場合には、第１の流路の空気
流れは低速であるため、第１の燃料ガス流出口に強い負圧を作用させることは難しいものとなる。したがって、そのような場合には、第１の燃料ガス流出口からの燃料ガスの流出量が不足気味となり、混合比が不適切となる虞がある。

特開２０２１－９９２０４号公報 米国特許第９６７７７５９号公報

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、構成が簡易な手段により、ターンダウン比を高くし、かつ混合気を適切な混合比に維持する性能にも優れたものと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。

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。

本発明の第１の側面により提供される予混合装置は、外部から空気が供給され、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予混合流路と、この予混合流路を空気流れ方向とは交差する方向に並ぶ第１および第２の流路に仕切る仕切り壁部と、前記第１および第２の流路における空気流れにより発生する負圧を利用して前記第１および第２の流路に燃料ガスを流出可能な第１および第２の燃料ガス流出口と、を備えている、予混合装置であって、前記第１の流路内に設けられ、かつ前記第１の燃料ガス流出口が前記空気流れ方向の下流側を向いて設けられている第１のブレード部と、前記第１の流路のうち、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の下流側に配され、前記第１の流路および前記第１の燃料ガス流出口をともに開閉するように揺動可能であり、かつ前記予混合流路の空気流量が少ない場合には多い場合よりも開度が小さくなるように前記空気流量に応じて開度が変化するフラッパと、前記第１の燃料ガス流出口および前記第１のブレード部を前記空気流れ方向とは交差する方向において挟む配置となるように、前記フラッパに突設され、かつ前記第１のブレード部との相互間に空気の通過が可能な隙間を形成する一対のフィン部と、をさらに備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、予混合流路に供給される空気流量が少ない場合には、フラッパにより第１の流路が閉状態とされ、第２の流路を流れる空気に第２の燃料ガス流出口から流出する燃料ガスが混合される。一方、空気流量が多い場合には、第1の流路においても空気が流れ、この空気に第１の燃料ガス流出口から流出する燃料ガスが混合される。このため、特許文献１と同様に、ターンダウン比を高くすることが可能である。さらに、本発明によれば、次のような効果が得られる。
第１に、フラッパは、第１の流路を開閉するだけではなく、第１の燃料ガス流出口をも開閉可能である。このため、第１の流路を閉状態としたときには、第１の燃料ガス流出口も同時に閉状態とし、その後に第１の燃料ガス流出口から不必要に燃料ガスが流出するといったことを適切に防止することが可能である。このようなことを達成するための手段として、第１の流路用および第１の燃料ガス流出口用の計２つのフラッパを用いる必要はないため、全体の構成を簡素とし、製造コストを廉価にすることが可能である。
第２に、フラッパが閉状態から開状態に変化した場合において、フラッパの開き始めの段階では、一対のフィン部によって第１の流路の一部が未だ塞がれた状態とし、予混合流路の実効流路面積が急変することを実質的に防止可能である。このため、フラッパが閉状態から開状態に変化したときに、第２の流路においてそれ以前から生じている空気流れの
流速が急低下しないようにすることができる。その結果、混合気の混合比が、燃料リーンの不適切な混合比となることを適切に抑制することが可能である。
第３に、第１および第２の燃料ガス流路が互いに連通した構造が採用されている場合においては、フラッパが閉状態から開状態に変化したときに、第１の流路の空気が、第２の流路において発生している負圧に起因して第１の燃料ガス流出口から第１および第２の燃料ガス流路に逆流する虞がある。これに対し、本発明においては、一対のフィン部が、そのような空気の流れに対する抵抗を生じさせる。したがって、前記逆流の現象も抑制され、混合気が燃料リーンの不適切な混合比となることは、より適切に抑制される。
第４に、フラッパが閉状態から開状態となったときには、一対のフィン部と第１のブレード部との相互間の隙間に、流速の速い空気流れを生じさせることが可能である。また、この空気流れは、第１の燃料ガス流出口の両側の近傍領域で生じさせることが可能である。したがって、第１の燃料ガス流出口には強い負圧を作用させ、第１の流路への燃料ガスの流出量を十分に確保することが可能となる。したがって、混合気が燃料リーンの不適切な混合比となることは、一層確実に抑制される。

本発明において、好ましくは、前記フラッパの揺動中心線方向視において、前記各フィン部のうち、少なくとも前記フラッパ寄りの領域は、先端部が前記揺動中心を中心とする円弧状であり、かつその半径は、前記揺動中心から前記第１の燃料ガス流出口までの距離以上である。

このような構成によれば、フラッパが閉状態から開状態となるように揺動を開始した場合に、各フィン部の少なくともフラッパ寄りの領域については、第１の燃料ガス流出口および前記第１のブレード部の両側に確実に配置させることができ、本発明が意図する作用が適切に得られる。一方、そのような作用を得るための手段として、各フィン部を、不必要に大きなサイズ、および複雑な形状に形成する必要もなくすことができる。

本発明において、好ましくは、前記フラッパの全開状態時において、前記各フィン部は、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の下流側に位置し、前記第１のブレード部の両側に存在しない構成とされている。

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、第１の流路における空気流量が相当に多くなり、フラッパが全開状態となった場合に、前記各フィン部が未だに第１のブレード部の両側に位置していたのでは、各フィン部が空気流れを妨げる大きな抵抗となる。前記構成によれば、このことを適切に防止することが可能である。なお、フラッパが全開状態となるほど、第１の流路における空気流量が多いのであれば、その空気流れの流速は本来的に速く、強い負圧を発生させ得るため、各フィン部と第１のブレード部との相互間に隙間が形成されていなくても、第１の燃料ガス流出口から適当量の燃料ガスを適切に流出させることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記第１の流路の周壁内面部に設けられ、かつ前記周壁内面部の他の一般部分よりも前記第１の流路の中央寄りに部分的に突出する突出段部と、この突出段部に取付けられて前記第1の流路内に配され、かつ前記フラッパを揺動可能に支持する支持部材と、をさらに備えている。

このような構成によれば、第１の流路内に配された支持部材を利用して、フラッパを揺動可能に支持することができるため、全体のコンパクト化などを図る上で好ましい。前記構成とは異なり、フラッパの支持部材を第１の流路の外部に取付けた場合には、燃料ガスの外部への漏出を防止するためのシール手段が必要となるが、前記構成によれば、そのような必要を無くすことが可能である。

本発明において、好ましくは、前記予混合流路を形成する予混合流路形成部材と、一端部が前記予混合流路形成部材の周壁部に繋がり、かつ他端部が前記仕切り壁部を介して前記第１のブレード部に繋がるようにして前記第２の流路内に設けられ、前記第２の燃料ガス流出口が前記空気流れ方向の下流側を向いて設けられている第２のブレード部と、前記予混合流路形成部材の前記周壁部に設けられ、かつ外部から燃料ガスの供給を受ける燃料ガス受け部と、この燃料ガス受け部に供給された燃料ガスの一部を前記第２の燃料ガス流出口に導くことが可能に前記第２のブレード部内に設けられた第２の燃料ガス流路と、前記燃料ガス受け部に供給された燃料ガスの他の一部を前記第１の燃料ガス流出口に導くことが可能に前記第２のブレード部内から前記第１のブレード部内に延びて設けられた第１の燃料ガス流路と、をさらに備えている。

このような構成によれば、第１および第２のブレード部内に設けられた第１および第２の燃料ガス流路を利用し、予混合流路形成部材の外面部に設けられた燃料ガス受け部から第１および第２の燃料ガス流出口に燃料ガスを適切かつ合理的に導くことが可能とされている。燃料ガス受け部は、１箇所でよく、第１および第２の燃料ガス流出口のそれぞれに対応させて複数設ける必要もない。したがって、全体の構成を簡素とし、製造コストの低減などを図るのに適する。
また、前記構成においては、第２のブレード部およびこの第２のブレード部に設けられた第２の燃料ガス流出口の構成が、第１のブレード部およびこの第１のブレード部に設けられた第１の燃料ガス流出口の構成に似たものとされている。このような構成によれば、第１および第２のブレード部の付近を空気が流れる際に、負圧を効果的に発生させ、かつこの負圧を第１および第２の燃料ガス流出口に強く作用させて燃料ガスの流出量を十分に確保する上で好ましい。

本発明において、好ましくは、前記第２のブレード部は、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の厚みが大きくされており、前記第２のブレード部内において、前記第１および第２の燃料ガス流路は、前記空気流れ方向にオーバラップした配置に設けられている。

このような構成によれば、第１および第２のブレード部が、幅広状（空気流れ方向とは交差する方向の幅が広い形状）となることを抑制し、第１および第２の流路の流路開口面積を確保しつつ、第１および第２のブレード部内に、第１および第２の燃料ガス流路を適切に設けることが可能である。

本発明の第２の側面により提供される燃焼装置は、ファンと、このファンの吸気側に設けられ、かつ空気と燃料ガスとを混合させた混合気を生成して前記ファンに送り込む予混合装置と、前記ファンから前記混合気の供給を受けて前記燃料ガスを燃焼させるバーナと、を備えている、燃焼装置であって、前記予混合装置として、本発明の第１の側面により提供される予混合装置が用いられていることを特徴としている。

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。

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。

本発明に係る予混合装置を備えた燃焼装置の一例を示す概略説明図である。 図１の予混合装置の外観斜視図である。 図２の分解斜視図である。 （ａ）は、図１に示した予混合装置の正面断面図であり、（ｂ）は、その予混合装置の（ａ）とは異なる箇所での断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のIVc－IVc要部断面図（右側面要部断面図）である。 （ａ）は、図４（ａ）に示す予混合装置のフラッパが半開き状態となった場合を示す正面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の右側面要部断面図である。 （ａ）は、図４（ａ）に示す予混合装置のフラッパが全開状態となった場合を示す正面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の右側面要部断面図である。 （ａ）は、図２および図３に示した予混合装置の予混合流路形成部材の平面図であり、（ｂ）は、その平面断面図である。 （ａ）は、図１および図２に示された予混合装置のフラッパの斜視図であり、（ｂ）は、その正面図であり、（ｃ）は、その右側面図である。 （ａ）は、フラッパの他の例を示す斜視図であり、（ｂ）は、その正面図であり、（ｃ）は、その右側面図である。 （ａ）は、本発明に係る予混合装置の他の例を示す平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解平面断面図である。

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。

図１は、温水装置ＷＨを示している。この温水装置ＷＨは、給湯装置であり、予混合装置Ａ、この予混合装置Ａにファン１およびバーナ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）、ならびにこの燃焼装置Ｂに１次熱交換器１１ａならびに２次熱交換器１１ｂを組み合わせて構成されている。

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気（可燃混合気）が生成され、かつこの混合気が、ファン１を経由してバーナ２に供給される。バーナ２は、複数の通気孔２０（炎孔）を有する多孔状プレート２１を具備する構成であって、ケース１０内に収容されている。バーナ２には、不図示の点火用プラグや炎検知センサなどが付属して設けられている。前記混合気は、複数の通気孔２０を通過し、多孔状プレート２１の下方において燃焼する。バーナ２により発生される燃焼ガスは、顕熱回収用の１次熱交換器１１ａ、および潜熱回収用の２次熱交換器１１ｂに順次作用し、これら１次熱交換器１１ａおよび２次熱交換器１１ｂの内部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。

図２～図４によく表れているように、予混合装置Ａは、装置本体部Ａ０、この装置本体部Ａ０に組み付けられたフラッパ５、およびこのフラッパ５を揺動可能に支持するための左右一対の支持部材６０ならびに軸体６１を備えている。

装置本体部Ａ０は、予混合流路形成部材４、および管体継手部７０を備えている。
予混合流路形成部材４は、ベンチュリ状の予混合流路３を内部に形成する筒状部４９、この筒状部４９の上端に連設されたフランジ部４８、および筒状部４９の外面部に突設された段状の台座部４４を備えている。管体継手部７０は、後述する燃料ガス制御プレート７１を挟むようにして台座部４４にビスなどのネジ部材９０を用いて取付けられている。

予混合装置Ａは、図１に示すように、管体継手部７０がガス管９９と接続され、不図示の燃料ガス供給部から均圧弁（ゼロガバナ）Ｖ１を経由して燃料ガスの供給を受ける。一方、予混合装置Ａは、フランジ部４８を利用してファン１の吸気側に直接接続され、または間接的に配管接続されている。ファン１が駆動されると、予混合流路３には、その一端側開口部から外部の空気が流入し、他端側開口部に向けて流れる。この空気の流れに起因して発生する負圧作用により、予混合流路３には、後述する第１および第２の燃料ガス流
出口８０ａ，８０ｂから燃料ガスが流出し、空気と燃料ガスとの混合気が生成され、ファン１に吸気される。

図４（ｂ）によく表われているように、予混合流路３には、上下高さ方向（空気流れ方向に相当）に延びる仕切り壁部４０が設けられ、予混合流路３の一部は、仕切り壁部４０によって水平方向（空気流れ方向とは交差する方向の一例に相当）に並ぶ第１および第２の流路３ａ，３ｂに仕切られている。これら第１および第２の流路３ａ，３ｂは、同一容積とされていてもよいが、本実施形態においては、仕切り壁部４０が予混合流路３の中央部から図４（ｂ）の左側に偏った配置とされ、第２の流路３ｂの容積は、第１の流路３ａの容積も小さい。

図４（ａ）および図７によく表われているように、予混合流路３には、第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂが設けられた第１および第２のブレード部４１ａ，４１ｂ（図７では、網点模様の部分）がさらに具備されている。
第１および第２のブレード部４１ａ，４１ｂは、第１および第２の流路３ａ，３ｂをそれぞれ水平方向に横切るように延び、かつそれらの一端部は、予混合流路３の周壁内面部（筒状部４９の周壁部の内面部）に繋がり、かつそれらの他端部どうしは、仕切り壁部４０を挟んで互いに繋がっている。図７によく合われているように、第１および第２の流路３ａ，３ｂは、第１および第２のブレード部４１ａ，４１ｂの左右両側が開口しており、この開口部分を空気が通過可能である。
第１および第２のブレード部４１ａ，４１ｂは、空気流れ方向の下流側を向く上向き面としての第１および第２の主面部４２ａ，４２ｂを有しており、かつこれらの部分に、第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂが上向き開口状で設けられている。

図４（ａ）において、管体継手部７０は、外部から燃料ガスの供給を受ける燃料ガス受け部８１を内部に形成しており、この燃料ガス受け部８１に供給された燃料ガスは、燃料ガス制御プレート７１の開口部７１ａ，７１ｂ、ならびに第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂを経て、第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂに導かれる。

ここで、第２の燃料ガス流路８ｂは、第２のブレード部４１ｂおよび台座部４４の内部に設けられているのに対し、第１の燃料ガス流路８ａは、第１および第２のブレード部４１ａ，４１ｂならびに台座部４４の内部に設けられている。第２のブレード部４１ｂは、第１のブレード部４１ａよりも上下厚みが大きくされており、第２のブレード部４１ｂ内において、第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂは、上下高さ方向にオーバラップしている。

このような構成によれば、第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂへの燃料ガス供給構造の簡素化を図ることができる。また、第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂを上下高さ方向にオーバラップさせれば、第２のブレード部４１ｂの水平方向の幅（図７に示す幅Ｌ１）が余り大きくならないようにし、第２のブレード部４１ｂの左右両側の開口領域の面積を十分に確保することが可能である。

燃料ガス制御プレート７１は、図３によく表われているように、ビスなどのネジ部材９１を用いて台座部４４に取付けられるものであり、かつ第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂの先端開口部に対面する上下２つの開口部７１ａ，７１ｂを有している。これらの開口部７１ａ，７１ｂをどのような開口面積とするかによって、燃料ガス受け部８１から第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂへの燃料ガス流入量を制御可能である。本実施形態においては、既述したように、第２の流路３ｂが第１の流路３ａよりも容積が小さくされているため、第２の流路３ｂに対応する第２の燃料ガス流出口８０ｂおよび上側の開口部７１ｂは、第１の流路３ａに対応する第１の燃料ガス流出口８０ａおよび下側の開
口部７１ａよりも小面積に設定されている。

なお、燃料ガス制御プレート７１を用いる手段によれば、燃料ガスのガス種変更に容易に対応することが可能となる。すなわち、燃料ガス制御プレート７１として、開口部７１ａ，７１ｂが所定の複数種類の燃料ガスに個々に対応した開口面積に設定された複数種類のものを準備しておく。予混合装置Ａの組立に際しては、複数種類の燃料ガス制御プレート７１の中から、実際に用いられる燃料ガスの種類に対応したものを選択して用いればよいこととなり、便利である。

フラッパ５は、たとえば樹脂成形品であり、第１の流路３ａのうち、第１のブレード部４１ａの上側（空気流れ方向の下流側）に配され、かつ第１の流路３ａおよび第１の燃料ガス流出口８０ａを同時に開閉するように、第１のブレード部４１ａの第１の主面部４２ａと対向する方向に揺動可能である（図４～図６を参照）。このフラッパ５は、予混合流路３の空気流量が少ない場合には多い場合よりも開度が小さくなるように、前記空気流量に応じて開度が変化する。前記空気流量が少ない場合、フラッパ５は、その自重により横倒しとなり、図４に示す閉状態となる。前記空気流量が増加すると、フラッパ５は、上向きの空気流れによって持ち上げられ、たとえば図５，図６に示すように変化していく。

好ましくは、第１の燃料ガス流出口８０ａは、第１のブレード部４１ａの外端部（仕切り壁部４０とは反対側の端部）寄りに設けられている。このような構成によれば、フラッパ５の先端寄り領域（フラッパ５の揺動中心である軸体６１から遠い領域）によって第１の燃料ガス流出口８０ａを開閉でき、この第１の燃料ガス流出口８０ａを閉状態とする際のシール性をよくすることが可能である。

図３において、一対の支持部材６０は、既述したとおり、軸体６１を利用してフラッパ５を揺動可能に支持する部材である。軸体６１は、フラッパ５の一端部に設けられた孔部５３を略水平方向に挿通している。各支持部材６０は、たとえば側面視略Ｌ字状の形態であり、軸体６１の端部を嵌入させて保持可能な凹部６０ａを備えている。また、一対の支持部材６０は、第１の流路３ａの周壁内面部に設けられた左右一対の突出段部４３に取付けられている。この取付け手段としては、たとえば各突出段部４３の上面部４３ａに開口するネジ孔４３ｂ、およびこれに螺合するビスなどのネジ部材９２が用いられている。本実施形態においては、支持部材６０や軸体６１の取付けが、予混合流路３内において完結している。このため、予混合流路形成部材４の周壁部に孔部を貫通して設ける必要はなく、この孔部から外部に混合気が漏出することを防止するためのシール手段を別途設ける必要もない。

一対の突出段部４３は、第１の流路３ａの周壁内面部のうち、他の一般部分よりも第１の流路３ａの中央寄りに部分的に突出する部位である。また、各突出段部４３の上面部４３ａの高さは、第１の主面部４２ａの高さよりも高くされている。フラッパ５は、図４～図６に示すように、一対の突出段部４３の相互間領域を通過して揺動するように設けられている。図５（ａ）に示す状態においては、フラッパ５が半開状態に開いているが、その際には、図５（ｂ）に示すように、フラッパ５の両側には一対の突出段部４３が位置する。このため、フラッパ５に向けてその下方側から上昇してきた空気（および燃料ガス）が、フラッパ５の両側を通過して上方に流れることは抑制される。

フラッパ５には、一対のフィン部５５が一体成形されている。ただし、これに限定されず、別体で形成された一対のフィン部５５がフラッパ５に組み付けられた構成とされていてもよい。
一対のフィン部５５は、図８によく表われているように、互いに間隔を隔てて平行に対面したかたちでフラッパ５の下面部から下向きに突出しており、フラッパ５の正面視にお
いて、たとえば１／４円の扇形状である。ここで、フラッパ５の正面視とは、図８（ｂ）が相当し、本発明でいう「フラッパの揺動中心線方向視」に相当する。揺動中心線は、たとえば図３の符号ＣＬの線であり、前記揺動中心線方向視とは、図３においては、矢視Ｄ方向視が相当する。

一対のフィン部５５は、図４に示すように、フラッパ５が閉状態にあるときには、第１の燃料ガス流出口８０ａおよび第１のブレード部４１ａの左右両側を挟む配置となるように設けられている。

一方、フラッパ５が閉状態から開状態に変化するときには、図５に示すように、一対のフィン部５５と第１のブレード部４１ａとの相互間に空気の通過が可能な幅Ｌ３の隙間９７が形成されるように構成されている。なお、図４においても、隙間９７は形成されている（ただし、図４では、フラッパ５が閉状態にあるため、空気は隙間９７を通過しない）。
各フィン部５５は、既述したように、正面視において１／４円としての扇形状であって、その先端部５５ａは、フラッパ５の揺動中心（軸体６１）を中心とする円弧状であるが、その半径Ｒは、揺動中心（軸体６１）から第１の燃料ガス流出口８０ａまでの距離（好ましくは、第１の燃料ガス流出口８０ａのうち、揺動中心から最も遠い部分までの距離）以上の寸法とされている。このような構成によれば、フラッパ５が閉状態から開状態に変化し、その開度が増大する過程において、比較的長い期間にわたり、一対のフィン部５５を第１の燃料ガス流出口８０ａおよび第１のブレード部４１ａの両側を挟む配置に維持させることが可能である。また、フィン部５５のサイズが無駄に大きくならないようにすることもできる。

フラッパ５は、全開状態時には、このフラッパ５に設けられている凸部５４が仕切り壁部４０に当接し、図６に示すような角度となる。これに対し、各フィン部５５は、フラッパ５がそのような角度となったときには、第１のブレード部４１ａよりも上側に位置し、第１のブレード部４１ａの両側には存在しない構成とされている。

次に、前記した予混合装置Ａ、およびこれを備えた燃焼装置Ｂの作用について説明する。

燃焼装置Ｂのバーナ２の駆動燃焼の開始時や、その後の通常の駆動燃焼中においては、ファン１の駆動速度が変更され、予混合装置Ａからバーナ２に供給される混合気の流量が変更されることにより、バーナ２の駆動燃焼火力の制御が実行される。
ここで、ファン１の駆動速度が低速であって、予混合流路３の空気流量が少ない場合には、図４に示したように、フラッパ５が閉状態となり、第１の流路３ａには空気が流れず、第２の流路３ｂのみに空気が流れる。したがって、この空気の流れを高速化し、第２の燃料ガス流出口８０ｂには強い負圧を作用させ、空気流量に対応した適当量の燃料ガスを第２の流路３ｂに流出させることができる。一方、ファン１の駆動速度が高速である場合には、図５および図６に示したように、フラッパ５が開状態となり、第１および第２の流路３ａ，３ｂの双方に空気が流れ、第１および第２の燃料ガス流出口８０ａ，８０ｂの双方から、空気流量に対応した適当量の燃料ガスを流出させることができる。このようなことから、ターンダウン比を高くすることができる。

フラッパ５は、第１の流路３ａを開閉させるだけではなく、第１の燃料ガス流出口８０ａもそれと同時に開閉させる。したがって、たとえば第１の流路３ａが閉状態されたときには、第１の燃料ガス流出口８０ａも同時に閉状態となるため、その後第１の燃料ガス流出口８０ａから不必要に燃料ガスが流出するといった不具合は適切に防止される。このようなことを達成するための手段として、第１の流路３ａ用および第１の燃料ガス流出口８
０ａ用の計２つのフラッパは用いられていないため、予混合装置Ａの全体の構成を簡素とし、製造コストを廉価にすることが可能である。

予混合流路３の空気流量が所定未満の状態から所定以上に増加した際には、既述したように、フラッパ５は、図４に示した閉状態から図５に示した開状態に変化する。このような段階において、本実施形態とは異なり、たとえばフラッパ５に一対のフィン部５５が設けられていないとすると、予混合流路３の実効流路面積が急変（急拡大）するため、第２の流路３ｂにおける空気流れの流速が急低下し、混合気が燃料リーンの混合比に急変する虞がある。これに対し、本実施形態によれば、フラッパ５が開状態になった際に、第１の流路３ａの一部が一対のフィン部５５によって塞がれた状態にあるため、予混合流路３の実効流路面積が急変することを実質的に抑制したのと同様な効果が得られる。その結果、前記した虞を解消し、混合気の混合比が燃料リーンの不適切な値にならないようにすることが可能である。

第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂは、燃料ガス受け部８１を介して互いに連通している。このため、本来ならば、フラッパ５が閉状態から開状態に変化した際に、第１の流路３ａの空気が、第２の流路３ｂにおいて発生している負圧に起因して、第１の燃料ガス流出口８０ａから第１および第２の燃料ガス流路８ａ，８ｂ内に逆流する虞がある。これに対し、本実施形態によれば、一対のフィン部５５が、そのような空気の流れに対する抵抗を生じさせる。したがって、前記逆流の現象も抑制され、混合気が燃料リーンの不適切な混合比となることは一層確実に抑制される。

また、フラッパ５が開き始めてから全開状態に至るまでの途中段階においては、フラッパ５が、たとえば図５に示すような角度となるが、このような段階では、一対のフィン部５５と第１のブレード部４１ａとの相互間の隙間９７に、流速の速い空気流れを生じさせることができる。この空気流れは、第１の燃料ガス流出口８０ａの両側の接近した領域に生じる。したがって、第１の燃料ガス流出口８０ａには強い負圧を作用させ、第１の流路３ａへの燃料ガスの流出量を十分に確保することが可能となる。したがって、混合気が燃料リーンの不適切な混合比となることは、一層確実に抑制される。

一方、フラッパ５が、図６に示す全開状態にある場合、一対のフィン部５５は第１のブレード部４１ａの上側の離間した配置にある。この状態によれば、一対のフィン部５５が空気抵抗となることを抑制し、圧力損失を少なくすることが可能である。フラッパ５が全開状態にある際には、空気流れの流速は十分な高速であるため、図５に示した場合とは異なり、フィン部５５と第１のブレード部４１ａとを利用してより高速の空気流れを発生させる必要はない、または少ない。

図９および図１０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。

図９に示す一対のフィン部５５Ａは、フラッパ５の上下高さ方向の幅Ｌ２が、図８に示したフィン部５５のそれと比較して小さくされている。このような構成によれば、フラッパ５が閉状態から開状態に変化し、その開度が増大していく場合において、図８に示したフィン部５５よりも早いタイミングで、フィン部５５Ａが第１のブレード部４１ａの両側から離反する。これは、フィン部５５Ａが空気抵抗になって圧力損失を生じさせることを回避する上で、一層好ましい。

図８および図９のいずれにおいても、各フィン部５５，５５Ａの先端部５５ａの全域が所定の半径Ｒの円弧状であるが、本発明はこれに限定されない。本発明におけるフィン部
は、フラッパ寄りの一部の領域のみの先端部を所定の円弧状とし、かつそれ以外の領域の先端部が非円弧状とされた構成とすることもできる。もちろん、フィン部の先端部の全長域を非円弧状とすることもできる。

図１０に示す実施形態においては、フラッパ５が平面視略半円状とされている他、フラッパ５の一端部の孔部５３には、ボルト状の軸体６１Ａが貫通している。この軸体６１Ａは、予混合流路形成部材４の筒状部４９の周壁部に設けられた一対の貫通孔４６に差し込まれて支持されている。また、軸体６１Ａは、その先端部に設けられたネジ部６１０に螺合されたナット６２の締め付けにより、予混合流路形成部材４に固定され、フラッパ５は、この軸体６１Ａを中心として揺動可能である。
図示説明は省略するが、貫通孔４６に対する軸体６１Ａの差し込み箇所には、予混合流路形成部材４内からその外部に混合気が漏出することを防止するためのシール部材が設けられる。

本実施形態においても、前記実施形態と同様に、簡易な構成によって、フラッパ５を適切に揺動可能に支持することが可能である。
なお、本発明において、フラッパを揺動可能とする手段としては、フラッパとは別体の金属製などの軸体を用いる手段に代えて、たとえばフラッパの揺動中心として役立つ凸部を、フラッパまたはフラッパの支持部材の一方に設け、かつ他方に前記凸部が嵌入する凹部を設ける手段を用いることができる。

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。

予混合流路は、ベンチュリ状であることが好ましいが、これに限定されない。第１および第２のブレード部や、フラッパ、一対のフィン部などの具体的な形状、サイズ、材質などは上述した実施形態に限定されない。第１および第２の燃料ガス流出口は、１ずつではなく、たとえば複数ずつ設けられていてもよい。

燃料ガスは、たとえばナチュラルガスあるいはＬＰガスであるが、その具体的な種類は問わない。本発明に係る燃焼装置は、温水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、燃焼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。

Ａ 予混合装置
Ｂ 燃焼装置
１ ファン
２ バーナ
３ 予混合流路
３ａ，３ｂ 第１および第２の流路
４ 予混合流路形成部材
４０ 仕切り壁部
４１ａ，４１ｂ 第１および第２のブレード部
４３ 突出段部
５ フラッパ
５５，５５Ａ フィン部
５５ａ 先端部
６０ 支持部材
６１ 軸体（揺動中心）
８ａ，８ｂ 第１および第２の燃料ガス流路
８０ａ，８０ｂ 第１および第２の燃料ガス流出口
８１ 燃料ガス受け部
９７ 隙間

Claims (7)

1. 外部から空気が供給され、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予混合流路と、
   この予混合流路を空気流れ方向とは交差する方向に並ぶ第１および第２の流路に仕切る仕切り壁部と、
   前記第１および第２の流路における空気流れにより発生する負圧を利用して前記第１および第２の流路に燃料ガスを流出可能な第１および第２の燃料ガス流出口と、
   を備えている、予混合装置であって、
   前記第１の流路内に設けられ、かつ前記第１の燃料ガス流出口が前記空気流れ方向の下流側を向いて設けられている第１のブレード部と、
   前記第１の流路のうち、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の下流側に配され、前記第１の流路および前記第１の燃料ガス流出口をともに開閉するように揺動可能であり、かつ前記予混合流路の空気流量が少ない場合には多い場合よりも開度が小さくなるように前記空気流量に応じて開度が変化するフラッパと、
   前記第１の燃料ガス流出口および前記第１のブレード部を前記空気流れ方向とは交差する方向において挟む配置となるように、前記フラッパに突設され、かつ前記第１のブレード部との相互間に空気の通過が可能な隙間を形成する一対のフィン部と、
   をさらに備えていることを特徴とする、予混合装置。
2. 請求項１に記載の予混合装置であって、
   前記フラッパの揺動中心線方向視において、前記各フィン部のうち、少なくとも前記フラッパ寄りの領域は、先端部が前記揺動中心を中心とする円弧状であり、かつその半径は、前記揺動中心から前記第１の燃料ガス流出口までの距離以上である、予混合装置。
3. 請求項１に記載の予混合装置であって、
   前記フラッパの全開状態時において、前記各フィン部は、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の下流側に位置し、前記第１のブレード部の両側に存在しない構成とされている、予混合装置。
4. 請求項１に記載の予混合装置であって、
   前記第１の流路の周壁内面部に設けられ、かつ前記周壁内面部の他の一般部分よりも前記第１の流路の中央寄りに部分的に突出する突出段部と、
   この突出段部に取付けられて前記第1の流路内に配され、かつ前記フラッパを揺動可能に支持する支持部材と、
   をさらに備えている、予混合装置。
5. 請求項１に記載の予混合装置であって、
   前記予混合流路を形成する予混合流路形成部材と、
   一端部が前記予混合流路形成部材の周壁部に繋がり、かつ他端部が前記仕切り壁部を介して前記第１のブレード部に繋がるようにして前記第２の流路内に設けられ、前記第２の燃料ガス流出口が前記空気流れ方向の下流側を向いて設けられている第２のブレード部と、
   前記予混合流路形成部材の前記周壁部に設けられ、かつ外部から燃料ガスの供給を受ける燃料ガス受け部と、
   この燃料ガス受け部に供給された燃料ガスの一部を前記第２の燃料ガス流出口に導くことが可能に前記第２のブレード部内に設けられた第２の燃料ガス流路と、
   前記燃料ガス受け部に供給された燃料ガスの他の一部を前記第１の燃料ガス流出口に導くことが可能に前記第２のブレード部内から前記第１のブレード部内に延びて設けられた第１の燃料ガス流路と、
   をさらに備えている、予混合装置。
6. 請求項５に記載の予混合装置であって、
   前記第２のブレード部は、前記第１のブレード部よりも前記空気流れ方向の厚みが大きくされており、前記第２のブレード部内において、前記第１および第２の燃料ガス流路は、前記空気流れ方向にオーバラップした配置に設けられている、予混合装置。
7. ファンと、
   このファンの吸気側に設けられ、かつ空気と燃料ガスとを混合させた混合気を生成して前記ファンに送り込む予混合装置と、
   前記ファンから前記混合気の供給を受けて前記燃料ガスを燃焼させるバーナと、
   を備えている、燃焼装置であって、
   前記予混合装置として、請求項１ないし６のいずれかに記載の予混合装置が用いられていることを特徴とする、燃焼装置。

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