JP5373671B2 - バーナ用混合器 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスと空気とを混合してバーナに供給するバーナ用混合器に関する。

従来、この種の混合器として、特許文献１記載のものが知られている。この混合器は、ファンを収納した第１のケースと、第１のケースからファンの軸方向にのびる筒状の第２のケースとを備えている。そして、第２のケース内にファン軸方向から空気と燃料ガスとを導入して混合した後に、ファンにより混合気を第１と第２の両ケース間の吸気口から第１のケース内に吸引し、第１のケースの出口に接続する給気ダクトを介してバーナに混合気を供給するようにしている。

このものでは、第１と第２の２つのケースが必要になると共に、第１のケースとバーナとの間に給気ダクトを介設する必要があって、部品点数が増し、コストアップを招く。更に、第１のケース内でのファン故障やごみ詰り等の異常を生じたときは、第１のケースを給気ダクトから取り外して第１のケースを分解しないと、ファンの修理やケース内のごみ取り等のメンテナンス作業を行うことができず、メンテナンスが面倒になる。

また、燃焼装置の構成によっては、混合器をファン軸方向に薄型化することが必要になる場合がある。然し、上記従来例のものでは、第２のケース内にファン軸方向から導入される空気と燃料ガスを第２のケース内で十分に混合する上で、第２のケースのファン軸方向の長さをある程度以下には短縮できず、薄型化が困難になる。

また、混合気の空燃比の調節のため、燃料ガスの供給経路に絞り度合いを調節する調節手段を設けることがある。この場合、従来は、混合器の上流側に設けたバルブユニットと混合器との間に調節手段を介設しており、燃料系の配管構造が複雑になる。

特許第３６８６４８７号公報（段落００１０，００１１、図１（ｂ））

本発明は、以上の点に鑑み、部品点数の削減、メンテナンス性の向上、薄型化及び燃料系の配管構造の簡素化を図ることができるようにしたバーナ用混合器を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、燃料ガスと空気とを混合してバーナに供給するバーナ用混合器であって、ダイカストで形成される器体を備え、器体は、吸気口とバーナ出口とが開設され、バーナ出口に表面側からバーナが接続されるベース板部と、ベース板部の裏面周縁部に立設した第１周壁部と、ベース板部の表面に、吸気口の周囲の所定範囲を囲うようにして立設した第２周壁部とを有し、更に、第１周壁部で囲われる空間を覆う第１蓋板と、第２周壁部で囲われる空間を覆う第２蓋板とを備え、ベース板部と第１周壁部と第１蓋板とで吸気口とバーナ出口とを結ぶ給気室が画成されると共に、ベース板部と第２周壁部と第２蓋板とで混合室が画成され、第２周壁部の周囲一側部に側方に膨出するブロック部が形成され、このブロック部に、混合室に空気と燃料ガスを導入する空気通路と燃料通路が設けられると共に、燃料通路の絞り度合いを調節する調節手段が組み込まれ、給気室に、吸気口側に位置させて、燃料ガスと空気との混合気を混合室から吸気口を介して吸引するファンが収納されることを特徴とする。

本発明によれば、ダイキャストで一体成形される器体に第１と第２の２つの蓋板を取り付けるだけで給気室と混合室とを画成でき、且つ、給気室がバーナに混合気を供給する給気ダクトとして機能して、別個の給気ダクトが不要になり、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。更に、第２周壁部にブロック部を形成して、これに調節手段を組み込むため、調節手段と混合器との間の配管が不要になる。従って、燃料系の配管構造の簡素化を図ることもできる。

また、ベース板部のバーナ取り付け面（表面）とは反対の面（裏面）側に給気室が画成されるため、給気室内のファン故障やごみ詰り等の異常を生じても、器体をバーナに取り付けたまま第１蓋板を取り外すだけでメンテナンスを行うことができ、メンテナンス性も向上する。

更に、混合室を囲う第２周壁部のブロック部に設けた空気通路と燃料通路から混合室に空気と燃料ガスを導入するため、混合室をベース板部の板面方向にある程度の広さを持つものに形成すれば、混合室で空気と燃料ガスとを十分に混合でき、混合室のファン軸方向の寸法を大きくする必要はない。従って、混合器をファン軸方向に薄型化できる。

また、本発明において、空気通路は、混合室に連通する下流端部に向けて通路断面積が次第に減少するように形成され、燃料通路は、空気通路の下流端部からの空気噴出部に燃料ガスを導くように形成されることが望ましい。これによれば、空気通路の下流端部から噴出する空気流によるエゼクタ効果を生じて、燃料通路から一定の比率（調節手段により変更可能）で燃料ガスが吸引され、所定の空燃比の混合気が生成される。尚、中間に絞り部を有するベンチュリー部材で空気通路を構成し、絞り部に隣接して形成した吸引孔からベンチュリー部材内に燃料ガスを吸引するようにした場合にも、所定の空燃比の混合気を生成できるが、これでは、ベンチュリー部材が必要になって、部品点数が増す。これに対し、上記のものではベンチュリー部材が不要になり、有利である。

ところで、従来、調節手段は、ねじ込み式の調節子によって絞り度合いを可変するように構成されているが、これでは調節子を何回転も回す必要があって、作業性が悪くなる。そのため、調節手段は、燃料通路の上流部又は下流部に交差し、燃料通路の下流部又は上流部に軸方向一端で連通する筒状ケースと、このケースに回動自在に内嵌する筒状部を有する回転子とで構成され、燃料通路の上流部又は下流部に面するケースの周面部分に、周方向にのびるスリットが軸方向の間隔を存して複数形成され、回転子の筒状部の軸方向一端面は、各スリットに合致する軸方向部分で軸方向に窪む段部を周方向の間隔を存して複数有する階段状の面に形成されることが望ましい。これによれば、回転子の１回転で絞り度合いを広範囲に可変でき、且つ、スリットの開度を１本ずつ無段階に可変できて微調節も可能になり、調節の作業性が向上する。

本発明の第１実施形態の混合器を示す斜視図。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。 混合器に組み込んだ調節手段の回転子の斜視図。 調節手段の動作を示す説明図。 第２実施形態の混合器を示す斜視図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した断面図。 図８のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図。

図１、図２を参照して、１は、燃料ガスと空気とを混合してバーナＢに供給する本発明の第１実施形態の混合器を示している。バーナＢは、セラミックス製の燃焼プレートＢａを具備するプレート式バーナであり、混合器１から供給された燃料ガスと空気との混合気を燃焼プレートＢａに形成した多数の炎孔Ｂｂ（図１では省略）から噴出させて燃焼させるように構成される。尚、バーナＢには、点火プラグＢｃとフレームロッドＢｄが付設されている。

混合器１は、アルミ合金等の金属をダイカストして形成される器体２を備えている。この器体２は、吸気口３ａとバーナ出口３ｂとが開設されたベース板部３を有しており、バーナＢがバーナ出口３ｂにベース板部３の表面（上面）側から接続される。器体２は、更に、ベース板部３の裏面（下面）周縁部に立設した第１周壁部４と、ベース板部３の表面（上面）に、吸気口３ａの周囲の所定範囲を囲うようにして立設した第２周壁部５とを有している。

混合器１は、更に、第１周壁部４で囲われる空間を覆う第１蓋板６と、第２周壁部５で囲われる空間を覆う第２蓋板７とを備えている。そして、ベース板部３と第１周壁部４と第１蓋板６とで吸気口３ａとバーナ出口３ｂとを結ぶ給気室８を画成すると共に、ベース板部３と第２周壁部５と第２蓋板７とで混合室９を画成している。

給気室８には、吸気口３ａ側に位置させて、混合室９から吸気口３ａを介して混合気を吸引するファン１０が収納されている。尚、第１蓋板６は、周縁部において第１周壁部４の下端に締結される主板６ａと、主板６ａのファン１０に対向する部分に開設した開口を覆うように主板６ａの下面に締結される副板６ｂとで構成されている。そして、副板６ｂの下面に、ファン１０を駆動するファンモータ１０ａをマウントゴム１０ｂを介して取り付けている。

第２周壁部５の周囲一側部には、側方に膨出するブロック部５ａが形成されている。このブロック部５ａには、図２、図３に示す如く、混合室９に空気と燃料ガスを導入する空気通路１１と燃料通路１２が設けられている。空気通路１１は、上流端の大気開放口１１ａから混合室９に達するようにブロック部５ａに形成した孔５ｂに装着されるベンチュリー部材１３の内部空間で構成されている。ベンチュリー部材１３は、中間に断面積を狭めた絞り部１３ａを有しており、更に、絞り部１３ａに隣接する周壁部に、径方向に貫通するスリット状の吸引孔１３ｂが形成されている。また、ベンチュリー部材１３の外周面と前記孔５ｂの内壁面との間に、吸引孔１３ｂに連通する空間１２ｂが画成される。

燃料通路１２は、燃料ガスの供給を制御する図外のバルブユニットを接続する上流端の接続口１２ａと前記空間１２ｂとを結ぶように形成される。そして、ファン１０の回転による吸引力でベンチュリー部材１３内に空気が流れたとき、絞り部１３ａに生ずる負圧で燃料通路１２から空間１２ｂと吸引孔１３ｂとを介してベンチュリー部材１３内に燃料ガスが一定の比率で吸引されるようにしている。

ブロック部５ａには、更に、燃料通路１２の絞り度合いを調節する調節手段１４が組み込まれている。そして、調節手段１４により、ベンチュリー部材１３内に吸引される燃料ガスの比率、即ち、混合気の空燃比を調節できるようにしている。ここで、燃料通路１２は、接続口１２ａから下方にのびる縦孔と、縦孔に交差するように横方向にのびて空間１２ｂに達する横孔とで構成されており、この横孔に調節手段１４が装着されている。

調節手段１４は、図４乃至図６に示す如く、縦孔から成る燃料通路１２の上流部１２ｃに交差し、空間１２ｂ側の横孔の部分から成る燃料通路１２の下流部１２ｄに軸方向一端で連通する筒状のケース１４１と、このケース１４１内に回動自在に内嵌する筒状部１４２ａを有する回転子１４２とで構成されている。尚、横孔の外端部には押え板１４３が取り付けられており、回転子１４２の軸方向他端には、この押え板１４３を通して外方に突出する操作軸部１４２ｂが突設されている。

燃料通路１２の上流部１２ｃに面するケース１４１の周面部分には、周方向にのびる第１と第２の２つのスリット１４４_１，１４４_２が軸方向の間隔を存して形成されている。また、回転子１４２の筒状部１４２ａの軸方向一端面は、図５に示す如く、第１と第２の各スリット１４４_１，１４４_２に合致する軸方向部分で軸方向に窪む第１と第２の２つの段部１４５_１，１４５_２を有する階段状の面に形成されている。第１段部１４５_１と第２段部１４５_２は周方向の間隔を存して形成されており、この間隔は、各スリット１４４_１，１４４_２の周方向長さと同程度に設定される。尚、第１段部１４５_１の軸方向一端から周方向一方にのびる端面部分と第２段部１４５_２の軸方向他端から周方向他方にのびる端面部分との間に第３の段部１４５_３が形成されている。

回転子１４２を図６（ａ）に示す全閉位置から回転すると、先ず、図６（ｂ）に示す如く、第１スリット１４４_１に臨む位置に第１段部１４５_１が回転変位して、第１スリット１４４_１の開度が次第に増加し、次に、図６（ｃ）に示す如く、第２スリット１４４_２に臨む位置に第２段部１４５_２が回転変位して、第２スリット１４４_２の開度が次第に増加する。従って、回転子１４２の１回転で燃料通路１２の絞り度合いを広範囲に可変でき、且つ、両スリット１４４_１，１４４_２の開度を１本ずつ無段階に可変できて微調節も可能になり、調節の作業性が向上する。

ここで、本実施形態の混合器１によれば、器体２に第１と第２の２つの蓋板６，７を取り付けるだけで給気室８と混合室９とを画成でき、且つ、給気室８がバーナＢに混合気を供給する給気ダクトとして機能して、別個の給気ダクトが不要になる。従って、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。更に、第２周壁部５にブロック部５ａを形成して、これに調節手段１４を組み込むため、調節手段１４と混合器１との間の配管が不要になる。従って、燃料系の配管構造の簡素化を図ることもできる。

また、ベース板部３のバーナ取り付け面（上面）とは反対の面（下面）側に給気室８が画成されるため、給気室８内のファン故障やごみ詰り等の異常を生じても、器体２をバーナＢに取り付けたまま第１蓋板６を取り外すだけで、ファン１０の修理や給気室８内のごみ取り等のメンテナンス作業を行うことができる。従って、メンテナンス性も向上する。

更に、混合室９を囲う第２周壁部５のブロック部５ａに設けた空気通路１１と燃料通路１２から混合室９にベース板部３の板面と平行に空気と燃料ガスが導入されるため、混合室９をベース板部３の板面方向にある程度の広さを持つものに形成すれば、混合室９で空気と燃料ガスとを十分に混合できる。従って、混合室９のファン軸方向（上下方向）寸法を大きくする必要がなく、混合器１をファン軸方向に薄型化できる。そして、混合室９をバーナＢの側方への投影空間内に収めることが可能になり、燃焼装置の小型化を図ることができる。

次に、図７乃至図９に示す第２実施形態について説明する。第２実施形態の基本的な構造は上記第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。尚、図７でバーナは省略されている。第２実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、空気通路１１の構成であり、以下この点について詳述する。

第２実施形態では、空気通路１１を、ブロック部５ａ内に設けた中空のボックス部内に形成している。ボックス部は、ブロック部５ａの底面に立設した一対の側壁部１１ｂ、１１ｂと、両側壁部１１ｂ，１１ｂの上端間の上壁部１１ｃとで構成されており、上流端に方形の大気開放口１１ａを有している。そして、両側壁部１１ｂ，１１ｂを、大気開放口１１ａから混合室９側に向けて互いに接近するように傾けている。これにより、混合室９に連通する下流端部に向けて通路断面積が次第に減少するように空気通路１１が形成される。

また、ブロック部５ａ内には、両側壁部１１ｂ，１１ｂの外側に位置する空間１２ｅ，１２ｅが画成されており、一側の空間１２ｅに燃料通路１２の下流部１２ｄが連通している。更に、上壁部１１ｃと第２蓋板７との間に、一側の空間１２ｅを他側の空間１２ｅに連通する空隙１２ｆを画成している。また、ブロック部５ａの混合室９側の端部に、空気通路１１の下流端部からの空気噴出部に各空間１２ｅを連通させるガイド壁５ｃを設けて、燃料ガスが空気噴出部に導かれるようにしている。

これによれば、空気通路１１の下流端部から高速で噴出する空気流によるエゼクタ効果を生じて、燃料通路１２から空間１２ｅを介して一定の比率（調節手段１４により変更可能）で燃料ガスが吸引され、所定の空燃比の混合気が生成される。尚、上記第１実施形態の如くベンチュリー部材１３を用いた場合にも、所定の空燃比の混合気を生成できるが、第２実施形態では、ベンチュリー部材１３が不要になり、部品点数を削減してコストダウンを図る上で有利である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、調節手段１４のケース１４１を燃料通路１２の上流部１２ｃに交差するように設けているが、燃料通路１２の下流部１２ｄに交差するようにケースを設けて、ケースの軸方向一端を燃料通路１２の上流部１２ｃに連通させるようにしてもよい。この場合、燃料通路１２の下流部１２ｄに面するケースの周面部分にスリットを形成する。また、ケース１４１に形成するスリットの本数は上記実施形態の２本に限定されるものではなく、３本以上であってもよい。また、上記実施形態では、バーナＢとしてプレート式バーナを用いているが、円筒状の燃焼面を持つ筒状バーナ等のプレート式バーナ以外のバーナを用いてもよい。

Ｂ…バーナ、１…混合器、２…器体、３…ベース板部、３ａ…吸気口、３ｂ…バーナ出口、４…第１周壁部、５…第２周壁部、５ａ…ブロック部、６…第１蓋板、７…第２蓋板、８…給気室、９…混合室、１０…ファン、１１…空気通路、１２…燃料通路、１２ｃ…燃料通路の上流部、１２ｄ…燃料通路の下流部、１４…調節手段、１４１…ケース、１４２…回転子、１４２ａ…筒状部、１４４_１，１４４_２…スリット、１４５_１，１４５_２…段部。

Claims (3)

1. 燃料ガスと空気とを混合してバーナに供給するバーナ用混合器であって、
   ダイカストで形成される器体を備え、器体は、吸気口とバーナ出口とが開設され、バーナ出口に表面側からバーナが接続されるベース板部と、ベース板部の裏面周縁部に立設した第１周壁部と、ベース板部の表面に、吸気口の周囲の所定範囲を囲うようにして立設した第２周壁部とを有し、
   更に、第１周壁部で囲われる空間を覆う第１蓋板と、第２周壁部で囲われる空間を覆う第２蓋板とを備え、ベース板部と第１周壁部と第１蓋板とで吸気口とバーナ出口とを結ぶ給気室が画成されると共に、ベース板部と第２周壁部と第２蓋板とで混合室が画成され、
   第２周壁部の周囲一側部に側方に膨出するブロック部が形成され、このブロック部に、混合室に空気と燃料ガスを導入する空気通路と燃料通路が設けられると共に、燃料通路の絞り度合いを調節する調節手段が組み込まれ、
   給気室に、吸気口側に位置させて、燃料ガスと空気との混合気を混合室から吸気口を介して吸引するファンが収納されることを特徴とするバーナ用混合器。
2. 前記空気通路は、前記混合室に連通する下流端部に向けて通路断面積が次第に減少するように形成され、前記燃料通路は、空気通路の下流端部からの空気噴出部に燃料ガスを導くように形成されることを特徴とする請求項１記載のバーナ用混合器。
3. 前記調節手段は、前記燃料通路の上流部又は下流部に交差し、燃料通路の下流部又は上流部に軸方向一端で連通する筒状ケースと、このケースに回動自在に内嵌する筒状部を有する回転子とで構成され、
   燃料通路の上流部又は下流部に面するケースの周面部分に、周方向にのびるスリットが軸方向の間隔を存して複数形成され、
   回転子の筒状部の軸方向一端面は、各スリットに合致する軸方向部分で軸方向に窪む段部を周方向の間隔を存して複数有する階段状の面に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のバーナ用混合器。

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