JP6762664B2 - 予混合式ガスバーナ - Google Patents

Description

本発明は、ガスとそのガスの燃焼に必要な空気とを予め混合してガスバーナに供給する予混合式ガスバーナに関する。

予混合式と呼ばれるガスバーナでは、ガスバーナの上流に燃焼用の空気をガスバーナに送風する送風ファンを備えており、更に、この送風ファンがガスバーナに供給する空気中にガスを所定の比率で混合させ、空気とガスとの混合気をガスバーナに供給するように構成されている。

このようなガスバーナと送風ファンとを備えたガスバーナ装置として、例えば、送風ファンの上流側の空気の吸い込み部にバタフライ弁を設けて、吸気抵抗を切り替えるように構成すると共に、バタフライ弁の下流にガスを噴出させるガス通路を開口させ、そのガス通路の抵抗を切り替える弁を設け、バタフライ弁により吸気抵抗が大きくなった状態でガス通路の抵抗が大きくなるように、バタフライ弁とガス通路の弁とを機械的にリンクさせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のものでは、通常はバタフライ弁は全開であるが、送風ファンの回転数の下限値に相当する発熱量（インプット）よりも少ない発熱量でガスバーナを燃焼させたい場合に、バタフライ弁で空気流を絞ると共に、ガスの噴出量を少なくして、送風ファンの回転数を下限値よりも高い回転数で運転させながらガスバーナでの燃焼量を小さくすることができる。

特開２０１４−２１５００７号公報（図１）

上記従来のものでは空気通路はバタフライ弁によって開度が調節されるが、空気が通過するバタフライ弁と空気通路との間隔はバタフライ弁の回転角度によって大きく影響を受けるため、空気の流量を正確に制御することが困難である。また、ガスの通路についてもガス通路の開口を弁で開閉することによってガスの流量を切り替えているが、開口が円形であるため、加工誤差等によって開口の直径などがばらつき、直径のばらつきは２乗となって開口面積がばらつくことになる。このため、特に開度を絞った際の混合比が一定にしづらいという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、特に燃焼量を絞った際においても空気とガスとの混合比がばらつかない予混合式ガスバーナを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による予混合式ガスバーナは、炎孔を有するバーナの上流側に設けられたバーナ室に、空気とガスとの混合気を供給する予混合式ガスバーナであって、上記バーナ室に連結された送風ファンを備え、この送風ファンの吸気口に混合部を設け、この混合部内に燃焼用の空気とガスとを吸引させ、送風ファンからバーナ室へと送られる途中で空気とガスとを混合させて上記混合気とするものにおいて、周囲の空気を混合部内に吸引する空気用吸引口と、ガスを混合部内に吸引するガス用吸引口とを共に矩形状に形成すると共に、各吸引口の相互に対向する１対の辺の一方側から他方側に向かって進退する空気用シャッタとガス用シャッタとを設け、これら両シャッタを進退させることにより両吸引口の開度を増減するものであって、上記混合部は中空筒状の外壁を有し、上記空気用吸引口をこの外壁に形成すると共に、この外壁のほぼ中央部分に管状のガス供給管を設け、このガス供給管の周面に上記ガス用吸引口を形成し、上記空気用吸引口から混合気内に吸引される燃焼用空気と、上記ガス供給管からガス用吸引口を通って混合気内に吸引されるガスとが混合気内で衝突しないように、上記空気用吸引口と上記ガス用吸引口との間に隔壁部を形成したことを特徴とする。

本発明の特徴は空気用吸引口とガス用吸引口とを共に矩形状としたことにある。そして、各吸引口の相互に対向する１対の辺の一方側から他方側に向かって進退する空気用シャッタとガス用シャッタとを設け、両吸引口の開度を変更する際には、これら両シャッタを進退させることにより両吸引口の開度を増減する。これにより各吸引口の開口面積のばらつきを可及的に低減することができる。

なお、両シャッタを個別に駆動してもよいが、上記空気用シャッタとガス用シャッタとを相互に連結して、１個のモータで両シャッタを進退させるようにしてもよい。

ところで、上記混合部は中空筒状の外壁を有し、上記空気用吸引口をこの外壁に形成すると共に、この外壁のほぼ中央部分に管状のガス供給管を設け、このガス供給管の周面に上記ガス用吸引口を形成し、上記空気用吸引口から混合気内に吸引される燃焼用空気と、上記ガス供給管からガス用吸引口を通って混合気内に吸引されるガスとが混合気内で衝突しないように、上記空気用吸引口と上記ガス用吸引口との間に隔壁部を形成する。

あるいは、上記混合部は中空筒状の外壁を有し、上記空気用吸引口をこの外壁に形成すると共に、この外壁のほぼ中央部分に管状のガス供給管を設け、このガス供給管の周面に上記ガス用吸引口を形成し、上記空気用吸引口から混合気内に吸引される燃焼用空気と、上記ガス供給管からガス用吸引口を通って混合気内に吸引されるガスとが混合気内で衝突しないように、上記送風ファンの吸気口と空気用吸引口との距離と、送風ファンの吸気口とガス用吸引口との距離とを相違させる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、送風ファンに燃焼用空気を取り入れる空気用吸引口と、ガスを取り入れるガス用吸引口とを共に矩形状に形成し、これら吸引口の開口面積を一方向から狭めていくシャッタをそれぞれに設けたことにより、特に流量が少ない低燃焼状態での空気とガスとの混合比がばらつかず、バーナでの安定した燃焼状態を得ることができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す図 混合部の外形を示す図 混合部の内部構造を示す縦断面図 IV-IV断面図 第２の実施形態を示す縦断面図 第３の実施形態を示す縦断面図

図１を参照して、１は本発明による予混合式ガスバーナの一例である。矛の予混合式ガスバーナ１は給湯装置に組み込まれるものであり、下方に向かって炎が形成される板状のガスバーナ１１と、このガスバーナ１１の下方に連結された熱交換器１２を備えている。なお、１３は排気ダクトであり、熱交換器１２を通過した燃焼ガスを外部に排出するためのものである。

ガスバーナ１１には上方からガスと空気との混合気が送風ファン２によって供給される。この送風ファン２は内部にタービンを備えており、モータ２１によってそのタービンが回転される。タービンが回転すると中心部分に形成された吸気口部分に負圧が生じて外部の空気とガスとを送風ファン２内に吸引する。送風ファン２の吸気口は送風ファン２の上方に開口しており、その吸気口には混合部３が取り付けられている。

図２から図４を参照して、この混合部３には筒状の本体３４と、その本体３４の中心部分にガス供給管３５を設けた。このガス供給管３５は外部からのガスの供給を受ける開口３１と連通しており、この開口３１には図外のゼロガバナによって大気圧に減圧されたガスが供給される。

上記本体３４の上部には図において横方向に長手の矩形状である空気用吸引口３２が形成されており、ガス供給管３５の上部には同じく図において横方向に長手の矩形状であるガス用吸引口３６が形成されている。従って、上記送風ファン２が稼働すると、外部の空気は空気用吸引口３２から本体３４内に吸引され、ガス供給管３５内のガスはガス用吸引口３６を通って本体３４内に吸引される。そして、本体３４内に吸引された空気とガスとは共に送風ファン２内へと吸い込まれ、混合されて上記ガスバーナ１１へと供給される。このガスバーナ１１へと供給される混合気の流量は送風ファン２の回転数にほぼ比例する。そのため、ガスバーナ１１での燃焼量を下げるため送風ファン２の回転数を減速し低速運転すると、両吸引口３２，３６の通過流速が低速になり、外乱の影響を受けやすくなる。

そこで、送風ファン２の回転数が低速になると両吸引口３２，３６の開口面積を狭めて両吸引口３２，３６での流速を確保できるようにした。

空気用吸引口３２の開口面積を狭めるために空気用シャッタ３３を設けた。この空気用シャッタ３３はモータ３０によって回転するもので、空気用シャッタ３３が回転すると、空気用吸引口３２を図において横方向から塞いでいき、開口面積を減少させる。

また、ガス用吸引口３６の内側にはガス用シャッタ３７が設けられている。このガス用シャッタ３７は空気用シャッタ３３に連結されており、空気用シャッタ３３に連動して回転することによって、ガス用吸引口３６を同じく図において横方向から塞いでいき、ガス用吸引口３６の開口面積を減少させる。

なお、空気用吸引口３２の開度がゼロになる前にガス用吸引口３６が先行して閉塞するように調整して、低燃焼状態でいわゆるエアリッチ状態になるように調整してもよく、あるいは逆に、空気用吸引口３２の開度がゼロになった時点でガス用吸引口３６がまだ開口しているように調節して、低燃焼状態をいわゆるガスリッチ状態になるようにしてもよい。

ところで、図３に示した実施の形態では、空気用吸引口３２とガス用吸引口３６とが対向して形成されているため、本体３４内に吸引された空気流と、同じく吸引されたガス流とが衝突して互いの流れが乱れる懸念が生じる。

そこで、このような場合には、図５に示すように、空気用吸引口３２とガス用吸引口３６との間に隔壁３８を設けて、本体３４内に吸引された空気流とガス流とが互いに衝突しないようにすることが望まれる。

また、このような隔壁３８を設けない場合には、図６に示しように、空気用吸引口３２と送風ファン２の吸気口との距離Ｌａと、同じくガス用吸引口３６と送風ファン２の吸気口との距離Ｌｇとが相違するように調節して、本体３４内に吸引された空気流とガス流とが相互に衝突しないようにしてもよい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１ 予混合式ガスバーナ
２ 送風ファン
３ 混合部
１１ ガスバーナ
１２ 熱交換器
２１ モータ
３２ 空気用吸引口
３３ 空気用シャッタ
３４ 本体
３５ ガス供給管
３６ ガス用吸引口
３７ ガス用シャッタ
３８ 隔壁

Claims (3)

1. 炎孔を有するバーナの上流側に設けられたバーナ室に、空気とガスとの混合気を供給する予混合式ガスバーナであって、上記バーナ室に連結された送風ファンを備え、この送風ファンの吸気口に混合部を設け、この混合部内に燃焼用の空気とガスとを吸引させ、送風ファンからバーナ室へと送られる途中で空気とガスとを混合させて上記混合気とするものにおいて、周囲の空気を混合部内に吸引する空気用吸引口と、ガスを混合部内に吸引するガス用吸引口とを共に矩形状に形成すると共に、各吸引口の相互に対向する１対の辺の一方側から他方側に向かって進退する空気用シャッタとガス用シャッタとを設け、これら両シャッタを進退させることにより両吸引口の開度を増減するものであって、上記混合部は中空筒状の外壁を有し、上記空気用吸引口をこの外壁に形成すると共に、この外壁のほぼ中央部分に管状のガス供給管を設け、このガス供給管の周面に上記ガス用吸引口を形成し、上記空気用吸引口から混合気内に吸引される燃焼用空気と、上記ガス供給管からガス用吸引口を通って混合気内に吸引されるガスとが混合気内で衝突しないように、上記空気用吸引口と上記ガス用吸引口との間に隔壁部を形成したことを特徴とする予混合式ガスバーナ。
2. 炎孔を有するバーナの上流側に設けられたバーナ室に、空気とガスとの混合気を供給する予混合式ガスバーナであって、上記バーナ室に連結された送風ファンを備え、この送風ファンの吸気口に混合部を設け、この混合部内に燃焼用の空気とガスとを吸引させ、送風ファンからバーナ室へと送られる途中で空気とガスとを混合させて上記混合気とするものにおいて、周囲の空気を混合部内に吸引する空気用吸引口と、ガスを混合部内に吸引するガス用吸引口とを共に矩形状に形成すると共に、各吸引口の相互に対向する１対の辺の一方側から他方側に向かって進退する空気用シャッタとガス用シャッタとを設け、これら両シャッタを進退させることにより両吸引口の開度を増減するものであって、上記混合部は中空筒状の外壁を有し、上記空気用吸引口をこの外壁に形成すると共に、この外壁のほぼ中央部分に管状のガス供給管を設け、このガス供給管の周面に上記ガス用吸引口を形成し、上記空気用吸引口から混合気内に吸引される燃焼用空気と、上記ガス供給管からガス用吸引口を通って混合気内に吸引されるガスとが混合気内で衝突しないように、上記送風ファンの吸気口と空気用吸引口との距離と、送風ファンの吸気口とガス用吸引口との距離とを相違させたことを特徴とする予混合式ガスバーナ。
3. 上記空気用シャッタとガス用シャッタとを相互に連結して、１個のモータで両シャッタを進退させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の予混合式ガスバーナ。

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