JP6833267B2

JP6833267B2 - 予混合式ガスバーナ

Info

Publication number: JP6833267B2
Application number: JP2016187004A
Authority: JP
Inventors: 真吾柘植
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-09-26
Also published as: JP2018054147A

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。

ガスバーナでの燃焼量（インプット）は送風ファンの回転数を増減することによって調整される。すなわち、送風ファンの回転数を高速にすればガスバーナでの燃焼量は大きくなり、逆に送風ファンの回転数を低速にするとガスバーナの燃焼量は小さくなる。このガスバーナでの燃料量の最大値と最小値との比はターンダウン比（ＴＤＲ）と呼ばれており、ＴＤＲを大きくする、すなわち、より大きな燃焼量からより小さな燃焼量まで燃焼量を調節できるようにすることが望まれる。

ところが、特に送風ファンの回転数を低速にすると、送風ファンに吸い込まれる空気の流速が低速になるため、その空気流に対してベンチュリー効果によって吸い込まれるガスの流量が安定しなくなるという不具合が生じる。

そこで、送風ファンに空気が吸い込まれる空気通路を並列に２本設け、それら２本の空気通路の各々にガスが吸い出されるガス用吸引口を設け、更に、一方の空気通路をその空気通路に設けられているガス用吸引口と共に閉鎖する開閉機構を設け、送風ファンの回転数が低速になる状態ではこの開閉機構によって一方の空気通路閉鎖し、他方の空気通路のみを介して空気を吸引することによって、空気通路内の空気の流速を確保するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特表２０１５−５１１３０４号公報（図２および図３）特表２０１５−５０７１６８号公報（図２および図３）

上記従来のものでは、開閉機構を設けた側の空気通路は、開閉機構によって全開状態もしくは全閉状態のいずれかしか実現できないので、例えば、開閉機構を全開にして２本の空気通路に空気を流している状態で送風ファンの回転数を低速にし、その状態から更にガスバーナでの燃焼量を少なくするため開閉機構を閉鎖すると、燃焼量を連続して減少させるためには、１本の空気通路のみに空気を流す状態で送風ファンの回転数を高速にしなければならず、低速で回転している送風ファンを開閉機構の閉鎖と共に直ちに高速状態に加速する必要がある。このため、実際には送風ファンの回転数の上昇にタイムラグが生じ、ガスバーナの燃焼量を滑らかに調節できな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、ターンダウン比を大きくすると共に、燃焼量の変更をスムーズに行うことのできる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、上記混合部に、送風ファンによって吸引された空気が通る空気通路を形成し、その空気通路にガスが空気流に吸い出されるガス用吸引口を設け、更に、ガス用吸引口の下流側に、空気通路の開度を全開から全閉の間で連続して増減する開閉機構を設け、この下流側に設けた開閉機構の開度に応じた送風ファンの吸引力で上記ガス用吸引口からガスが吸引されるように構成したことを特徴とする。

上記構成によれば、開閉機構による開度調節によってもガスバーナの燃焼量を調節することができるので、送風ファンの回転数を一定に保持した状態で開閉機構による開度調節を行い、調節された開度の状態で再び送風ファンの回転数を制御すれば、所望する燃焼量にスムーズに移行することができる。

なお、同様の空気通路を２本以上設けてもよい。その場合、例えば２本の空気通路を設けた構成において、両空気通路に各々上記開閉機構を設けてもよいが、一方の空気通路のみに開閉機構を設けて、他方の空気通路は開閉機構を設けず開度が固定された固定通路としてもよい。

ただし、一方の空気通路の空気の流れが停止すると、空気が流れている方のガス用吸引口に作用している負圧が空気が流れていない空気通路側のガス用吸引口に作用して、ガス用吸引口に空気が吸い込まれるおそれが生じる。そのような場合には、上記開閉機構が空気通路を閉鎖し、空気が流れていない状態の空気通路に設けられているガス用吸引口の上流側にガス用吸引口へのガスの供給を遮断する開閉弁を設ければよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、空気通路の開度を開閉機構によって連続して増減させることができるので、送風ファンの回転数によってガスバーナの燃焼量を増減するほかに、開閉機構による開度を増減することによっても燃焼量を増減して、燃焼量を広い範囲でスムーズに切り替えることができる。

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III-III断面図開閉機構の開度と送風ファンの回転数とを増減した際の燃焼量の変化を示す図

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。こ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および図３を合わせて参照して、この混合部３はブロック状の本体３２を有しており、フランジ３１によって送風ファン２の吸気口部分に連結される。この本体３２の内部には、互いに並列に形成された２本の空気通路３Ａ，３Ｂが形成されており、フランジ３１の中央に形成された開口３１ａを通って本体３２内の空気とガスとが送風ファン２に吸引される。

空気通路３Ａの上流端には吸気口３３が設けられており、空気通路３Ｂの上流端には吸気口３４が設けられている。また、両吸気口３３，３４から所定距離下流側の位置には空気流によってガスが空気流側に吸い出されるガス用吸引口４３，４４が各々設けられている。

これらガス用吸引口４３，４４はマニホールド４の入口部４２から供給されたガスがマニホールド内で分岐され、その分岐された２系統のガスが各ガス用吸引口４３，４４に供給される。ただし、ガス用吸引口４４に連通するガス通路にはガスの供給を遮断するための開閉弁４１が設けられている。また、入口部４２に供給されるガスは図示しないゼロガバナを介して供給され、その供給された時点でのガスの圧力は大気圧に調圧されている。

また、ガス用吸引口４４の下流であって、空気通路３Ｂの出口部分には、
空気通路３Ｂの開度を連続して増減することのできるバタフライ弁（開閉機構）５１が設けられている。このバタフライ弁５１は本体３２の側面に取り付けられたステッピングモータ５によって駆動させるものであり、空気通路３Ｂの開度を、図３に示す全閉状態と、バタフライ弁５１が水平状態になる全開状態との間で連続して増減できるように構成されている。

上記構成による混合部３を備えた予混合式ガスバーナ１の燃焼量の変化について、図４を参照して説明する。上記バタフライ弁５１を全開状態にして送風ファン２を稼働すると、図４の直線Ｔに沿ってインプット（燃焼量）が変化する。また、バタフライ弁５１を全閉状態にして送風ファン２を稼働すると、図４の直線Ｓに沿ってインプット（燃焼量）が変化する。図示のように、直線Ｔでの最小インプットはＴ１であり、直線Ｓでの最大インプットはＳ２であるため、Ｔ１とＳ２との間にインプットが不連続となる領域が発生する。そこで、本発明ではバタフライ弁５１の開度を最大開度と最小開度との間で停止できるようにした。例えば、バタフライ弁５１を中間開度の位置で停止させると、直線Ｍに沿ってインプットを変更することができるので、上述のＴ１とＳ２との間の領域をカバーすることができる。

なお、直線Ｔに沿ってインプットを調節している状態で、インプットをＴ１よりも小さくする場合には、例えばａの状態で送風ファン２の回転数を一定に保持し、バタフライ弁５１の開度を途中まで絞ってｂの状態に移行させる。バタフライ弁５１をその開度で固定して送風ファン２の回転数を増減すれば、インプットは直線Ｍに沿って調節される。更にインプットを絞りたい場合には、ｂの状態を通過してバタフライ弁５１を全閉状態にしてｃの状態まで移行し、その状態で送風ファン２の回転数を増減させることによって直線Ｓに沿ってインプットを調節する。なお、バタフライ弁５１を全閉状態にするとガス用吸引口４４には負圧が作用しないので、ガスが空気通路３Ｂに流れ出ることはないが、ガス用吸引口４３に作用する負圧が作用してガス用吸引口４４から空気通路３Ｂ内の空気がマニホールド４内へと吸い込まれるおそれがある。そこで、バタフライ弁５１を全閉状態にする場合には併せて開閉弁４１を閉弁するようにした。

ところで、上記実施の形態では、２本の空気通路のうちの一方にのみバタフライ弁５１を設けたが、両空気通路に各々バタフライ弁を設けてもよい。

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
３Ａ空気通路
３Ｂ空気通路
４マニホールド
５ステッピングモータ
１１ガスバーナ
１２熱交換器
２１モータ
３１フランジ
３２本体
４１開閉弁
４３ガス用吸引口
４４ガス用吸引口
５１バタフライ弁（開閉機構）

Claims

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、上記混合部に、送風ファンによって吸引された空気が通る空気通路を形成し、その空気通路にガスが空気流に吸い出されるガス用吸引口を設け、更に、ガス用吸引口の下流側に、空気通路の開度を全開から全閉の間で連続して増減する開閉機構を設け、この下流側に設けた開閉機構の開度に応じた送風ファンの吸引力で上記ガス用吸引口からガスが吸引されるように構成したことを特徴とする予混合式ガスバーナ。
上記空気通路を２本設け、両空気通路を相互に並列に配設すると共に、これら２本の空気通路の少なくとも一方に上記開閉機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の予混合式ガスバーナ。
上記開閉機構が空気通路を閉鎖し、空気が流れていない状態の空気通路に設けられているガス用吸引口の上流側にガス用吸引口へのガスの供給を遮断する開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の予混合式ガスバーナ。