JP5795783B2 - 予混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気に燃料ガスを混合し、混合気をファンを介してバーナに供給する予混合装置に関する。

従来、この種の予混合装置として、特許文献１により、空気を供給する空気供給路と燃料ガスを供給するガス供給路とがファンの吸込み側の混合気通路に接続され、ガス供給路に開閉弁と流量調節弁たる比例弁とが介設されると共に、空気供給路の通気抵抗を大小に切換える空気抵抗切換手段と、比例弁よりも下流側のガス供給路の部分の通気抵抗を大小に切換えるガス抵抗切換手段とを備えるものが知られている。

比例弁は、これへの通電電流（比例弁電流）に比例した量の燃料ガスを供給するものであり、要求燃焼量に応じた量の燃料ガスが供給されるように比例弁電流が制御され、更に、バーナに供給される混合気の空燃比が一定になるように、要求燃焼量に応じてファン回転数が制御される。但し、要求燃焼量が所定値以下になって、ファン回転数が送風量の比例特性を維持できる下限回転数以下になったり、比例弁電流がガス供給量の比例特性を維持できる下限電流以下になった場合には、要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できなくなる。

そこで、上記従来例では、要求燃焼量が所定値以下になったときに、空気抵抗切換手段で空気供給路の通気抵抗を大きくすると共にガス抵抗切換手段でガス供給路の通気抵抗を大きくしている。これによれば、ファン回転数や比例弁電流を上記下限回転数以下や下限電流以下にせずに、所定値以下の要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できる。

ところで、停電等の異常発生時には、バーナを速やかに消火することが望まれる。ここで、上記従来例のものでは、ガス供給路の比例弁よりも下流側を２つの通路に分岐し、一方の通路の混合気通路に対する接続口を閉塞することでガス供給路の抵抗が大きくなるようにしており、他方の通路は閉塞されることがなく、ガス供給路の開閉弁よりも下流側では、燃料ガスの供給を止めることができない。そのため、異常発生時に、開閉弁を閉弁しても、開閉弁よりも下流側のガス供給路の部分に存在する燃料ガスがバーナに供給されて、バーナが消火されるまでに時間がかかってしまう。

国際公報第２０１２／１３４０３３号

本発明は、以上の点に鑑み、空気供給路及び流量調節弁よりも下流側のガス供給路の部分の通気抵抗を大小に切換えることができ、且つ、異常発生時に応答性良くバーナを消火できるようにした予混合装置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、空気に燃料ガスを混合し、混合気をファンを介してバーナに供給する予混合装置であって、空気を供給する空気供給路と燃料ガスを供給するガス供給路とがファンの吸込み側の混合気通路に接続され、ガス供給路に流量調節弁が介設されると共に、空気供給路の通気抵抗を大小に切換える空気抵抗切換手段と、流量調節弁よりも下流側のガス供給路の部分の通気抵抗を大小に切換えるガス抵抗切換手段とを備えるものにおいて、空気供給路とガス供給路とを混合気通路に接続する、空気抵抗切換手段及びガス抵抗切換手段を構成する抵抗切換弁が設けられ、抵抗切換弁は、回動自在で且つ軸方向に移動自在な円筒状の弁体を有し、この弁体の周壁部に、空気供給路に連通可能な空気流入路と、ガス供給路に連通可能なガス流入路と、混合気通路に連通可能な流出路とが開設されると共に、弁体内部に、空気流入路とガス流入路とを流出路に連通する合流通路が形成され、弁体が軸方向一方の開位置に存するときに、空気流入路とガス流入路と流出路とが夫々空気供給路とガス供給路と混合気通路とに連通し、弁体が軸方向他方の閉位置に存するときに、少なくともガス流入路とガス供給路との連通が断たれるようにし、空気流入路とガス流入路は、弁体を開位置において回動させることにより、夫々空気供給路とガス供給路とに対する連通開度が大小に変化するように形成されることを特徴とする。

本発明によれば、弁体を開位置において回動させて、空気供給路とガス供給路とに対する空気流入路とガス流入路の連通開度が大小に変化させることにより、空気供給路及び流量調節弁よりも下流側のガス供給路の部分の通気抵抗を大小に切換えることができる。また、弁体を閉位置に移動させると、ガス流入路とガス供給路との連通が断たれ、ガス供給路の下流端で燃料ガスの供給を停止できる。従って、異常発生時に弁体を閉位置に移動させることで、バーナへの燃料ガスの供給が速やかに停止され、応答性良くバーナを消火できる。

また、本発明においては、弁体を閉位置側に付勢する付勢手段と、弁体を付勢手段の付勢力に抗して開位置に移動させる電磁アクチュエータとを備えることが望ましい。これによれば、停電で電磁アクチュエータへの通電が停止されると、付勢手段の付勢力により弁体が閉位置に移動するため、何らかの制御を要することなくバーナを消火でき、安全である。

本発明の実施形態の予混合装置を示す切断側面図。 図１の弁体が閉位置に存するときを示す図。 （ａ）は図１の弁体のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線で切断した断面図、（ｂ）は図１の弁体のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線で切断した断面図。 燃焼量とファン回転数との関係を示すグラフ。

図１を参照して、１は、混合気(空気と燃料ガスとの混合ガス)が噴出して燃焼する燃焼面１ａを有する全一次燃焼式バーナ等から成るバーナである。バーナ１にはファン２が接続されており、本発明の実施形態の予混合装置Ａにより、空気に燃料ガスを混合して、混合気をファン２を介してバーナ１に供給するようにしている。予混合装置Ａは、空気を供給する空気供給路３と、燃料ガスを供給するガス供給路４と、ファン２の吸込み側の混合気通路５とを備えている。ガス供給路４の上流部には、開閉弁４ａと流量調節弁たる比例弁４ｂとが介設されている。予混合装置Ａは、更に、空気供給路３の通気抵抗を大小に切換える空気抵抗切換手段と、比例弁４ｂよりも下流側のガス供給路４の部分の通気抵抗を大小に切換えるガス抵抗切換手段とを備えている。

バーナ１の燃焼中は、要求燃焼量に応じた量の燃料ガスが供給されるように比例弁４ｂへの通電電流（比例弁電流）を制御すると共に、バーナ１に供給される混合気の空燃比が一定になるように、要求燃焼量に応じてファン２の回転数(ファン回転数)を制御するが、要求燃焼量が所定値以下になって、ファン回転数が送風量の比例特性を維持できる下限回転数以下になったり、比例弁電流がガス供給量の比例特性を維持できる下限電流以下になった場合には、要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できなくなる。

そこで、要求燃焼量が所定値以下になったときに、空気抵抗切換手段で空気供給路３の通気抵抗を大きくすると共にガス抵抗切換手段でガス供給路４の通気抵抗を大きくしている。これによれば、ファン回転数や比例弁電流を上記下限回転数以下や下限電流以下にせずに、所定値以下の要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できる。図４は、燃焼量とファン回転数との関係を示しており、図中ａは、空気供給路３の通気抵抗を小さくした場合の特性線、ｂは、空気供給路３の通気抵抗を大きくした場合の特性線である。

ここで、本実施形態では、予混合装置Ａに、空気供給路３とガス供給路４とを混合気通路５に接続する、空気抵抗切換手段及びガス抵抗切換手段を構成する抵抗切換弁Ｖを設けている。

抵抗切換弁Ｖは、回動自在で且つ軸方向に移動自在な円筒状の弁体６を有する。弁体６の周壁部には、空気供給路３に連通可能な空気流入路６１と、ガス供給路４に連通可能なガス流入路６２と、混合気通路５に連通可能な流出路６３とが開設されている。また、弁体６内部には、空気流入路６１とガス流入路６２とを流出路６３に連通する軸孔から成る合流通路６４が形成されている。そして、弁体６が軸方向一方の開位置（図１に示す位置）に存するときに、空気流入路６１とガス流入路６２と流出路６３とが夫々空気供給路３とガス供給路４と混合気通路５とに連通し、弁体６が軸方向他方の閉位置（図２に示す位置）に存するときに、空気流入路６１、ガス流入路６２及び流出路６３と空気供給路３、ガス供給路４及び混合気通路５との夫々の連通が断たれるようにしている。

弁体６の一端側には、弁体６を閉位置側に付勢する付勢手段たるバネ７と、電磁アクチュエータ８とが配置されている。電磁アクチュエータ８は、弁体６の一端部で合流通路６４に圧入されたプランジャ８ａと、プランジャ８ａの外端部に対向する固定鉄心８ｂとを備えている。そして、電磁アクチュエータ８への通電でプランジャ８ａが固定鉄心８ｂ側に磁気吸引されて軸方向一方に移動することにより、バネ７の付勢力に抗して、弁体６が開位置に移動するようにしている。

また、弁体６の他端側には、モータ９が配置されている。モータ９のロータ９ａには、弁体６の他端部で合流通路６４に圧入された断面非円形の軸部材９ｂが回り止めした状態で軸方向に摺動自在に嵌合しており、モータ９の作動で軸部材９ｂを介して弁体６が回動する。そして、弁体６を開位置において回動させることにより、空気供給路３とガス供給路４とに対する空気流入路６１とガス流入路６２の夫々の連通開度が大小に変化するようにしている。

この点について詳述すると、空気流入路６１は、図３（ａ）に示す如く、周方向に角度差を存して形成した大径の第１通路６１ａと小径の第２通路６１ｂとで構成され、ガス流入路６２も、図３（ｂ）に示す如く、周方向に角度差を存して形成した比較的大径の第１通路６２ａと小径の第２通路６２ｂとで構成される。そして、弁体６を、空気流入路６１の第１通路６１ａとガス流入路６２の第１通路６２ａとが夫々空気供給路３とガス供給路４とに連通する低抵抗位置と、空気流入路６１の第２通路６１ｂとガス流入路６２の第２通路６２ｂとが夫々空気供給路３とガス供給路４とに連通する高抵抗位置（図３に示す位置）とにモータ９で回動できるようにしている。尚、流出路６３は、低抵抗位置と高抵抗位置との何れにおいても混合気通路５に同じ連通開度で連通するように形成されている。

弁体６が低抵抗位置に存するときは、空気供給路３とガス供給路４とに対する空気流入路６１とガス流入路６２との夫々の連通開度が大きくなって、空気供給路３の通気抵抗が小さくなると共に、比例弁４ｂよりも下流側のガス供給路４の部分の通気抵抗が小さくなる。一方、弁体６が高抵抗位置に存するときは、空気供給路３とガス供給路４とに対する空気流入路６１とガス流入路６２との夫々の連通開度が小さくなって、空気供給路３の通気抵抗が大きくなると共に、比例弁４ｂよりも下流側のガス供給路４の部分の通気抵抗が大きくなる。

また、弁体６を閉位置に移動させると、ガス流入路６２とガス供給路４との連通が断たれ、ガス供給路４の下流端で燃料ガスの供給を停止できる。従って、異常発生時に弁体６を閉位置に移動させることで、バーナ１への燃料ガスの供給が速やかに停止され、応答性良くバーナ１を消火できる。更に、本実施形態では、停電で電磁アクチュエータ８への通電が停止されると、バネ７の付勢力により弁体６が閉位置に移動するため、何らかの制御を要することなくバーナ１を消火でき、安全である。

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、弁体６が閉位置に存するときに、空気流入路６１、ガス流入路６２及び流出路６３と空気供給路３、ガス供給路４及び混合気通路５の夫々の連通が断たれるが、燃料ガスの供給を停止できればよいため、少なくともガス流入路６２とガス供給路４との連通が断たれるようにすればよい。

また、上記実施形態では、空気流入路６１とガス流入路６２を夫々大径の第１通路６１ａ，６２ａと小径の第２通路６１ｂ，６２ｂとで構成しているが、第２通路６１ｂ，６２ｂに代えて、第１通路６１ａ，６２ａから周方向にのびる幅狭のスリット状の通路を形成してもよい。

また、上記実施形態では、ガス供給路４に介設する流量調節弁として比例弁４ｂを用いているが、二次ガス圧を大気圧に調圧するゼロガバナを流量調節弁として用いてもよい。尚、ゼロガバナを用いた場合、燃料ガスの供給量は、二次ガス圧である大気圧と空気供給路３内の負圧との差圧に応じて変化する。そして、空気供給路３内の負圧がファン回転数に応じて変化するため、燃料ガスの供給量はファン回転数即ち空気の供給量に応じて変化することになる。

Ａ…予混合装置、１…バーナ、２…ファン、３…空気供給路、４…ガス供給路、４ｂ…比例弁（流量調節弁）、５…混合気通路、Ｖ…抵抗切換弁、６…弁体、６１…空気流入路、６２…ガス流入路、６３…流出路、６４…合流通路、７…バネ（付勢手段）、８…電磁アクチュエータ。

Claims (2)

1. 空気に燃料ガスを混合し、混合気をファンを介してバーナに供給する予混合装置であって、空気を供給する空気供給路と燃料ガスを供給するガス供給路とがファンの吸込み側の混合気通路に接続され、ガス供給路に流量調節弁が介設されると共に、空気供給路の通気抵抗を大小に切換える空気抵抗切換手段と、流量調節弁よりも下流側のガス供給路の部分の通気抵抗を大小に切換えるガス抵抗切換手段とを備えるものにおいて、
   空気供給路とガス供給路とを混合気通路に接続する、空気抵抗切換手段及びガス抵抗切換手段を構成する抵抗切換弁が設けられ、
   抵抗切換弁は、回動自在で且つ軸方向に移動自在な円筒状の弁体を有し、この弁体の周壁部に、空気供給路に連通可能な空気流入路と、ガス供給路に連通可能なガス流入路と、混合気通路に連通可能な流出路とが開設されると共に、弁体内部に、空気流入路とガス流入路とを流出路に連通する合流通路が形成され、
   弁体が軸方向一方の開位置に存するときに、空気流入路とガス流入路と流出路とが夫々空気供給路とガス供給路と混合気通路とに連通し、弁体が軸方向他方の閉位置に存するときに、少なくともガス流入路とガス供給路との連通が断たれるようにし、
   空気流入路とガス流入路は、弁体を開位置において回動させることにより、夫々空気供給路とガス供給路とに対する連通開度が大小に変化するように形成されることを特徴とする予混合装置。
2. 前記弁体を前記閉位置側に付勢する付勢手段と、弁体を付勢手段の付勢力に抗して前記開位置に移動させる電磁アクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１記載の予混合装置。

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