JP6845662B2 - 予混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置に燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給する燃焼ファンの吸入側に接続されて、燃焼ファンに供給される燃料ガスと燃焼用空気とを予混合させる予混合装置に関する。

燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを燃焼させる燃焼装置は広く使用されている。この燃焼装置には、燃料ガスと燃焼用空気とを所定の比率で混合させた混合ガスを供給する必要があり、燃焼装置に燃焼用空気を供給するための燃焼ファンの上流側に予混合装置を設けた燃焼装置も広く知られている。

この予混合装置が混合ガスを生成する原理は次のようなものである。先ず、予混合装置の内部には、燃料ガスと燃焼用空気とを混合させる混合室が設けられており、この混合室には、燃料ガスが流入するガス流入口と、燃焼用空気が流入する空気流入口とが開口している。更に、混合室は燃焼ファンの吸込口に接続されている。従って、燃焼ファンを回転させると、その負圧によって、ガス流入口からは燃料ガスが混合室に流入し、空気流入口からは燃焼用空気が混合室に流入して、混合室内で混合ガスが生成される。また、この時に流入する燃料ガスと燃焼用空気との比率は、混合室に開口するガス流入口および空気流入口の開口面積比によって決定される。従って、ガス流入口および空気流入口の開口面積比を適切な値に設定しておけば、燃料ガスと燃焼用空気とが適切な比率で混合した混合ガスを生成することができる。こうして生成された混合ガスが、混合室から燃焼ファンによって吸い出されて燃焼装置に供給される。尚、燃料ガスと燃焼用空気とを混合させるべき比率は、燃料ガスのガス種によって異なっているので、ガス流入口および空気流入口の開口面積比も、燃料ガスのガス種に応じて適切な値に設定されている。

また、このような予混合装置では、ガス流入口および空気流入口の開口面積を、互いの開口面積比を保った状態で増減可能な構造にしておき、燃焼装置に供給する混合ガスの流量に応じて、ガス流入部および空気流入部の開口部分の面積を増減させる技術も提案されている（例えば、特許文献１）。こうすれば、混合ガスの流量が大きく変化しても、燃料ガスと燃焼用空気とが適切な比率で混合した混合ガスを燃焼装置に供給することが可能となる。

特表２０１４−５０２３３７号公報

しかし、上述した従来の予混合装置では、燃料ガスのガス種の変更に対応することが困難であるという問題があった。すなわち、ガス流入口および空気流入口の開口面積比はガス種に応じて決まるので、ガス種が変更されると開口面積比も変更する必要がある。このため、ガス種を変更するためには、予混合装置を分解して内部の部品を変更したり、あるいは予混合装置自体を取り換えたりする必要が生じて、簡単にはガス種の変更に対応することができないという問題があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、燃料ガスのガス種の変更に容易に対応することが可能な予混合装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために本発明の予混合装置は次の構成を採用した。すなわち、
燃焼装置に燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給する燃焼ファンの吸入側に接続されて、該燃焼ファンに供給される前記燃料ガスと前記燃焼用空気とを予混合させる予混合装置において、
前記燃焼ファンの吸入側に連通して設けられた混合室と、
前記混合室に開口して、該混合室に前記燃料ガスが流入するガス流入口と、
前記混合室に開口して、該混合室に前記燃焼用空気が流入する空気流入口と、
前記ガス流入口の位置に設けられた部材であって、ガス取入窓が形成されており、該ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る方向に移動することによって、前記ガス流入口が前記混合室に開口するガス開口面積を増減させるガス開口面積増減部材と、
前記空気流入口の位置に設けられた部材であって、空気取入窓が形成されており、該空気取入窓が前記空気流入口を横切る方向に移動することによって、前記空気流入口が前記混合室に開口する空気開口面積を増減させる空気開口面積増減部材と、
前記ガス開口面積増減部材または前記空気開口面積増減部材の一方が移動すると他方も移動するように、前記ガス開口面積増減部材と前記空気開口面積増減部材とを連結する部材連結部と、
前記部材連結部によって連結された前記ガス開口面積増減部材および前記空気開口面積増減部材を移動させることによって、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が維持された状態で、前記ガス開口面積および前記空気開口面積を増減させる開口面積増減部と
を備え、
前記ガス開口面積増減部材には、該ガス開口面積増減部材の移動方向に向かって位置を異ならせて、第１ガス取入窓と第２ガス取入窓とが形成されており、
前記空気開口面積増減部材には、前記第１ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る場合には前記空気流入口を横切ることとなる第１空気取入窓と、前記第２ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る場合には前記空気流入口を横切ることとなる第２空気取入窓とが形成されており、
前記ガス開口面積の前記空気開口面積に対する面積比は、前記第１ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態と、前記第２ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態とで、異なる値に設定されている
ことを特徴とする。

かかる本発明の予混合装置においては、混合室に燃料ガスが流入するガス流入口が形成されており、ガス流入口の位置に設けられたガス開口面積増減部材には、第１ガス取入窓と第２ガス取入窓とが形成されている。そして、第１ガス取入窓または第２ガス取入窓がガス流入口を横切るように、ガス開口面積増減部材を移動させることによって、ガス流入口が混合室に開口するガス開口面積を増減させる。燃焼用空気についても同様に、混合室に燃焼用空気が流入する空気流入口が形成されており、空気流入口の位置に設けられた空気開口面積増減部材には、第１空気取入窓と第２空気取入窓とが形成されている。そして、第１空気取入窓または第２空気取入窓が空気流入口を横切るように、空気開口面積増減部材を移動させることによって、空気流入口が混合室に開口する空気開口面積を増減させる。そして、ガス開口面積増減部材と空気開口面積増減部材とは連結されており、ガス開口面積増減部材の第１ガス取入窓がガス流入口を横切る際には、空気開口面積増減部材の第１空気取入窓が空気流入口を横切り、ガス開口面積増減部材の第２ガス取入窓がガス流入口を横切る際には、空気開口面積増減部材の第２空気取入窓が空気流入口を横切るようになっている。そして、ガス開口面積の空気開口面積に対する面積比は、第１ガス取入窓がガス流入口を横切る状態と、第２ガス取入窓がガス流入口を横切る状態とで、異なる値に設定されている。

こうすれば、ガス開口面積増減部材および空気開口面積増減部材を移動させることによって、第１ガス取入窓がガス流入口を横切る状態（従って、第１空気取入窓が空気流入口を横切る状態）と、第２ガス取入窓がガス流入口を横切る状態（従って、第２空気取入窓が空気流入口を横切る状態）とを切り換えることができる。そして、これらの状態で、ガス開口面積の空気開口面積に対する面積比が異なっているので、燃料ガスと燃焼用空気とが異なる比率で混合することとなる。その結果、ガス開口面積増減部材および空気開口面積増減部材を移動させるだけで、燃料ガスのガス種の変更に対応することが可能となる。

また、上述した本発明の予混合装置においては、ガス開口面積増減部材および空気開口面積増減部材を、同軸の回転軸を中心に回転移動するように形成しておき、これらの部材を回転させることによって、ガス開口面積および空気開口面積を増減させることとしてもよい。

こうすれば、ガス開口面積増減部材および空気開口面積増減部材を並進移動させる場合に比べて、予混合装置の構造を簡単にすることができるので、予混合装置を小型化することが可能となる。

また、上述した本発明の予混合装置においては、ガス開口面積増減部材または空気開口面積増減部材の基準位置からの移動量を制御することによって、ガス開口面積および空気開口面積の増減量を制御するようにしてもよい。そして、第１ガス取入窓および第１空気取入窓よりも、基準位置から遠い位置に、第２ガス取入窓および第２空気取入窓を形成することとして、第２ガス取入窓がガス流入口を横切る状態での面積比は、第１ガス取入窓がガス流入口を横切る状態での面積比よりも大きな値に設定することとしてもよい。

基準位置から遠い位置では位置決め精度が低下する可能性がある。このため、基準位置から遠い位置に形成された第２ガス取入窓（および第２空気取入窓）を、ガス流入口（および空気流入口）の上に位置決めしようとしたにも拘わらず、実際には、第１ガス取入窓（および第１空気取入窓）が位置決めされてしまうことが起こり得る。このような場合でも、第２ガス取入窓がガス流入口を横切る状態での面積比を、第１ガス取入窓がガス流入口を横切る状態での面積比よりも大きな値に設定しておけば、燃料ガスの比率が小さくなるだけなので、燃料ガスの比率が大きくなって燃焼不良が発生する事態を回避することが可能となる。

本実施例の予混合装置１００を接続した燃焼ファン２０が用いられる燃焼装置の例として給湯器１の構成を示した説明図である。 本実施例の燃焼ファン２０を分解した状態を示した斜視図である。 本実施例の予混合装置１００の内部構造を示す分解組立図である。 本実施例の予混合装置１００の外観形状を示した斜視図である。 本実施例の予混合装置１００の内部に装着された内側回転部材１２０の外観形状を示した斜視図である。 本実施例の予混合装置１００の断面を取ることによって、予混合装置１００が混合ガスを生成する様子を示した説明図である。 ガス導入管１１２に形成されたガス流入口１１２ｏの寸法形状と、ガイド部材１３０に形成された空気流入口１３０ｏの寸法形状とを示した説明図である。 ２つのガス取入窓１２３ａ，１２３ｂおよび２つの空気取入窓１４０ａ，１４０ｂの寸法形状と位置関係とを示した説明図である。 内側回転部材１２０および外側回転部材１４０を回転させることによって、混合ガスの流量を増減させることが可能な理由を示した説明図である。 ガス種を切り換えるために、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を全開状態を超えて時計回り方向に回転させる様子を示す説明図である。 ガス種を切り換えた状態で外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させることによって、混合ガスの流量を増減させる様子を示した説明図である。 外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を３６０度、回転させたときのガス開口面積および空気開口面積の変化を示した説明図である。 変形例の予混合装置２００の内部構造を示す分解組立図である。 内側回転部材１２０および外側回転部材１４０の回転方向を切り換えることによってガス種の変更に対応する変形例についての説明図である。

図１は、本実施例の予混合装置１００を接続した燃焼ファン２０が用いられる燃焼装置の例として給湯器１の構成を示した説明図である。図示されるように給湯器１のハウジング２の内部には、燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを燃焼させるバーナーを内蔵した燃焼ユニット３や、燃焼ユニット３の下方に設置された熱交換器４や、燃焼ユニット３に混合ガスを送る燃焼ファン２０などが設けられている。

燃焼ファン２０の吸入側には、燃料ガスと燃焼用空気とを合わせる予混合装置１００が接続されており、燃焼ファン２０の吐出側には、燃焼ユニット３が接続されている。予混合装置１００には、燃料ガスを供給するガス供給通路１１が接続されており、このガス供給通路１１には、上流側から圧送される燃料ガスの圧力を大気圧に下げるゼロガバナ１２や、ガス供給通路１１を開閉する開閉弁（図示省略）などが設けられている。燃焼ファン２０を駆動すると、ハウジング２内の空気と、ガス供給通路１１のゼロガバナ１２よりも下流側の燃料ガスとが、予混合装置１００で所定の比率（空燃比）に調節されて燃焼ファン２０に吸い込まれ、混合ガスが燃焼ユニット３に供給される。尚、本実施例の燃焼ファン２０の構造および予混合装置１００の構造については、後ほど別図を用いて説明する。

燃焼ユニット３では、内蔵のバーナー（図示省略）で混合ガスの燃焼が行われる。図示した例では、バーナーから下方に向けて混合ガスが噴出するようになっており、下向きに炎が形成されると共に、燃焼排気が下方の熱交換器４に送られる。熱交換器４の一端には給水通路５が接続されており、熱交換器４の他端には給湯通路６が接続されている。給水通路５を通じて供給された上水は、熱交換器４でバーナーの燃焼排気との熱交換によって加熱された後、湯となって給湯通路６に流出する。

熱交換器４を通過した燃焼排気は、排気ダクト７を通って、ハウジング２の上部に突出した排気口８から外部に排出される。また、排気口８の外周に給気口９が設けられた二重管構造になっており、給気口９からハウジング２内に取り入れられた空気が、予混合装置１００を通って燃焼ファン２０に吸い込まれる。

図２は、本実施例の燃焼ファン２０を分解した状態を示した斜視図である。尚、図２では、燃焼ファン２０の上下の配置が図１に対して反転している。図示した燃焼ファン２０は、遠心式のタイプであり、回転することで風を起こす羽根車３０や、羽根車３０を回転させる駆動モーター４０や、羽根車３０を収容するケーシング５０などを備えている。

羽根車３０は、複数の翼片３１が駆動モーター４０のシャフト４１に対して放射状に所定の間隔で配置されて円筒形状になっている。これらの翼片３１は、シャフト４１の軸方向の一端（図中の下端）が略円形の回転円板３２に取り付けられており、他端（図中の上端）が環状の支持板３３に取り付けられている。回転円板３２は、中央で駆動モーター４０のシャフト４１に固定されており、駆動モーター４０の駆動によってシャフト４１を中心に羽根車３０が回転する。

ケーシング５０は、駆動モーター４０が外側（図中の下面）に固定される凹形の本体５１と、この本体５１に対向する凹形の蓋体５２とを外縁部分で接合して形成される。本体５１と蓋体５２とは、間にパッキン（図示省略）を介在させることで気密性が保たれ、図示しないネジなどで固定される。

また、ケーシング５０は、シャフト４１に対する半径が羽根車３０の回転方向（図中の反時計回り）に大きくなる形状に周面が形成されている。この周面の半径が大きい側から接線方向に延設して送風路５４が形成されており、送風路５４の末端の吐出口５５に燃焼ユニット３が接続される。さらに、蓋体５２には、羽根車３０の内側に向けて開口した吸入口５３が設けられており、この吸入口５３に予混合装置１００が接続される。詳細には後述するが、本実施例の予混合装置１００は、大まかには略円柱形状の外観形状をしており、本体ケース１１０の上に、略円筒形状の外側回転部材１４０が嵌め込まれ、その上に、ブラケット１７０を介して駆動ユニット１８０が取り付けられた構造となっている。予混合装置１００の底面側は、図示しないネジなどで蓋体５２に固定され、間にパッキン（図示省略）を介在させることで気密性が保たれる。

周知のように遠心式の燃焼ファン２０では、駆動モーター４０の駆動によって羽根車３０が回転すると、遠心力で羽根車３０の内側から外側に気体（空気や燃料ガス）が吹き出す流れが生じる。羽根車３０の外側に吹き出した気体は、ケーシング５０の内周面に沿って進み、送風路５４を通って吐出口５５から燃焼ユニット３に送り込まれる。また、羽根車３０の外側に気体が吹き出すのに伴って、羽根車３０の内側には、予混合装置１００から気体が吸入口５３を通って吸い込まれる。

図３は、本実施例の予混合装置１００の内部構造を示す分解組立図である。尚、図３では、ブラケット１７０や駆動ユニット１８０については図示を省略している。図示されるように予混合装置１００は、本体ケース１１０と、内側回転部材１２０と、ガイド部材１３０と、外側回転部材１４０と、オリフィス板１５０とを備えている。

本体ケース１１０は略円筒形状をしており、内部には円形断面の混合室１１１が、上下方向に貫通した状態で形成されている。混合室１１１の中心軸ＣＬ上には、ガス導入管１１２が立設されており、ガス導入管１１２の上端は混合室１１１から突出されて、その側面には矩形形状の貫通孔（以下、ガス流入口１１２ｏ）が形成されている。また、ガス導入管１１２は、下側が折れ曲がって混合室１１１の内側面に接続されている。そして、ガス導入管１１２の内部のガス通路１１３は、本体ケース１１０の外側面に開口して、ガス導入口１１４を形成している。燃料ガスはゼロガバナ１２（図１参照）で調圧された後、ガス導入口１１４から予混合装置１００に供給される。また、ガス導入管１１２の上端側の開口は、後述する内側回転部材１２０によって塞がれるので、ガス導入口１１４から供給された燃料ガスは、上述したガス流入口１１２ｏから混合室１１１に流入することになる。更に、本体ケース１１０の下面側には、円環形状のオリフィス板１５０が取り付けられている。このため、混合室１１１内に形成された混合ガスは、オリフィス板１５０のオリフィス１５１で少し絞られた後に、燃焼ファン２０に吸入されるようになっている。

内側回転部材１２０は、円筒形状の内側胴部１２１の上端に、円板形状の蓋部１２２を載せたような形状に形成されている。内側胴部１２１の外径は、ガス導入管１１２の内周に嵌る大きさとなっており、蓋部１２２の外径は、ガス導入管１１２の外径とほぼ同じ大きさとなっている。このため、内側胴部１２１をガス導入管１１２の内側に嵌め込むと、内側回転部材１２０をガス導入管１１２に対して回転可能な状態で組み付けることができる。

また、内側回転部材１２０の内側胴部１２１には、内側回転部材１２０をガス導入管１１２に組み付けるとガス流入口１１２ｏと重なる位置に、矩形形状のガス取入窓１２３ａが形成されている。更に、蓋部１２２の上面の中央には、Ｄカットされた部材連結部１２４が突設されている。尚、別図を用いて後述するように、内側回転部材１２０の内側胴部１２１には、ガス取入窓１２３ａと反対側の位置（すなわち、内側胴部１２１の中心軸ＣＬからみて１８０度の位置）にも、ガス取入窓１２３ｂ（図５参照）が形成されている。尚、ガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂが形成された本実施例の内側回転部材１２０は、本発明における「ガス開口面積増減部材」に対応する。また、ガス取入窓１２３ａが本発明における「第１ガス取入窓」に対応し、ガス取入窓１２３ｂが本発明における「第２ガス取入窓」に対応する。

ガイド部材１３０は、円筒形状の固定側部１３１と、固定側部１３１の下端の両側に設けられた矩形形状のフランジ部１３２とを備えており、それぞれのフランジ部１３２には、取り付け用の貫通穴１３３が形成されている。ネジ１３５を用いて、フランジ部１３２を本体ケース１１０のネジ穴１１５にネジ止めすることによって、ガイド部材１３０を本体ケース１１０に固定することができる。このとき、ガイド部材１３０の固定側部１３１は、本体ケース１１０のガス導入管１１２に対して同軸状となっている。

また、ガイド部材１３０の固定側部１３１には、ガイド部材１３０を本体ケース１１０に組み付けたときに、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏと向かい合わせとはならない位置に、矩形形状の空気流入口１３０ｏが形成されている。尚、図３では、空気流入口１３０ｏが、ガス流入口１１２ｏに対して反対側の位置（すなわち、ガス導入管１１２の中心軸ＣＬから見た方向が１８０度、異なる位置）に形成されているものとして表示しているが、空気流入口１３０ｏの位置はガス流入口１１２ｏと向かい合わせにならなければ十分である。従って、ガス導入管１１２の中心軸ＣＬから見て、ガス流入口１１２ｏに対して例えば、９０度の方向となる位置、あるいは１２０度の方向となる位置に形成しても構わない。

外側回転部材１４０は、円筒形状の外側胴部１４１の上端が頂部１４２で塞がれたような形状に形成されている。外側胴部１４１の内径は、ガイド部材１３０の固定側部１３１の外周が嵌る大きさとなっており、外側胴部１４１を固定側部１３１に被せるように嵌めることによって、外側回転部材１４０をガイド部材１３０に対して回転可能な状態で組み付けることができる。また、外側回転部材１４０の外側胴部１４１には、外側回転部材１４０をガイド部材１３０に組み付けると空気流入口１３０ｏと重なる位置に、矩形形状の空気取入窓１４０ａが形成されている。更に、外側胴部１４１には、空気取入窓１４０ａと反対側の位置（すなわち、外側胴部１４１の中心軸ＣＬからみて１８０度の位置）にも、空気取入窓１４０ａと同じ寸法形状の空気取入窓１４０ｂが形成されている。尚、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂが形成された本実施例の外側回転部材１４０は、本発明における「空気開口面積増減部材」に対応する。また、空気取入窓１４０ａが本発明における「第１空気取入窓」に対応し、空気取入窓１４０ｂが本発明における「第２空気取入窓」に対応する。

また、頂部１４２の中央には、外側胴部１４１と同軸に、円柱形状の凸部１４３が突設されており、凸部１４３の裏面側には、内側回転部材１２０のＤカットされた部材連結部１２４に嵌る凹部（図示は省略）が形成されている。このため、本体ケース１１０に内側回転部材１２０およびガイド部材１３０を組み付けた状態で、外側回転部材１４０をガイド部材１３０に組み付けると、外側回転部材１４０の裏面に形成された凹部に、内側回転部材１２０の部材連結部１２４が嵌合して、内側回転部材１２０と外側回転部材１４０とが連結された状態となる。また、外側回転部材１４０に形成された凸部１４３の中央には中心軸ＣＬ上に回転軸１４４が突設されており、この回転軸１４４は、図１に示した駆動ユニット１８０に接続される。このため、駆動ユニット１８０を用いて回転軸１４４を回転させると、外側回転部材１４０と内側回転部材１２０とが一体となって回転する。図３中で内側回転部材１２０および外側回転部材１４０に斜線が付されているのは、これらの部材が一体となって回転することを表している。尚、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させる本実施例の駆動ユニット１８０は、本発明における「開口面積増減部」に対応する。

図４は、本実施例の予混合装置１００の外観形状を示す斜視図である。尚、図４においても、ブラケット１７０および駆動ユニット１８０（図１参照）については図示が省略されている。図４（ａ）には、図３に示した分解組立図と同じ方向から見て、組み立て後の予混合装置１００が示されている。図３に示したように、中心軸ＣＬから見て外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ｂが形成されている方向には、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏは形成されていない。このため、組み立て後の予混合装置１００では、図４（ａ）に示すように、空気取入窓１４０ｂがガイド部材１３０の固定側部１３１で塞がれた状態となっている。また、図４（ａ）では表示されていないが、図３に示したように、ガイド部材１３０の内部にはガス導入管１１２および内側回転部材１２０が設けられており、中心軸ＣＬから見てガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏと、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａとは、互いに重なっている。

また、図４（ｂ）には、図４（ａ）中に矢印Ｐで示した方向から見た予混合装置１００が示されている。図３を用いて前述したように、外側回転部材１４０には、空気取入窓１４０ｂの反対側にも空気取入窓１４０ａが形成されており、また、ガイド部材１３０にも中心軸ＣＬから見て同じ方向に空気流入口１３０ｏが形成されている。このため、組み立て後の予混合装置１００では、図４（ｂ）に示すように、外側回転部材１４０に形成された空気取入窓１４０ａから、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏが見える状態となっている。更に、空気流入口１３０ｏからは、ガイド部材１３０の内部に設けられたガス導入管１１２が見えるが、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏは図４（ｂ）では向こう側に形成されているので、空気流入口１３０ｏからは見えていない。

ここで、外側回転部材１４０に形成された空気取入窓１４０ａと空気取入窓１４０ｂとは、同じ寸法形状で、中心軸ＣＬから見て互いに１８０度の方向に形成されている。これに対して、内側回転部材１２０にもガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとが形成されており、中心軸ＣＬから見て互いに１８０度の方向に形成されているが、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとは、開口部分の高さが異なっている。この点について、内側回転部材１２０の外観形状を示した斜視図を用いて説明する。

図５には、内側回転部材１２０の外観形状が示されている。図５（ａ）は、図３に示した分解組立図と同じ方向から見た内側回転部材１２０の外観形状であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中に示した矢印Ｑの方向から見た内側回転部材１２０の外観形状である。図５（ａ）には、図３で手前側に見えるガス取入窓１２３ａが示されており、図５（ｂ）には、図３で奥側に存在するガス取入窓１２３ｂが示されている。図示されるように、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとは、横幅については、内側回転部材１２０の中心軸ＣＬから見て同じ角度範囲となる大きさに形成されているが、高さ方向については、ガス取入窓１２３ａの高さｈａよりも、ガス取入窓１２３ｂの高さｈｂの方が大きくなっている。また、ガス取入窓１２３ｂの高さｈｂは、外側回転部材１４０に形成された高さＨ（図４参照）よりも小さな値に設定されている。

図６は、予混合装置１００の断面を取ることによって、予混合装置１００が混合ガスを生成する様子を示した説明図である。断面位置は、図４（ａ）中にＡ−Ａで示した位置である。図３を用いて前述したように、本体ケース１１０の内部には混合室１１１が形成されており、混合室１１１の中央にはガス導入管１１２が設けられて、ガス導入管１１２の上部にはガス流入口１１２ｏが形成されている。また、ガス導入管１１２の上端には内側回転部材１２０が嵌め込まれており、内側回転部材１２０には、互いに反対側の位置にガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとが形成されている。図６に示した例では、ガス取入窓１２３ａがガス流入口１１２ｏと連通し、ガス取入窓１２３ｂはガス導入管１１２で塞がれた状態となっている。

また、本体ケース１１０の上には、空気流入口１３０ｏが形成されたガイド部材１３０が固定されており、ガイド部材１３０を覆うような状態で、外側回転部材１４０が組み付けられている。外側回転部材１４０にも互いに反対側となる位置に空気取入窓１４０ａと空気取入窓１４０ｂとが形成されているが、図６に示した例では、空気取入窓１４０ａが空気流入口１３０ｏと連通し、空気取入窓１４０ｂはガイド部材１３０で塞がれた状態となっている。更に、内側回転部材１２０と外側回転部材１４０とは一体に組み付けられており、外側回転部材１４０から上方に向けて突設された回転軸１４４を回転させることによって、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０を回転させることができる。

このような状態で、図２に示した燃焼ファン２０を回転させることによって、予混合装置１００の下方から混合室１１１内の混合ガスを吸引すると、混合室１１１内が負圧となる。その結果、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａと、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏとが連通する部分を通って、ガス通路１１３の燃料ガスが混合室１１１に流入する。図６中で太い実線で示した矢印は、このような燃料ガスの流れを表している。また、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａと、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏとが連通する部分からは、燃焼用空気が混合室１１１に流入する。図６中で太い破線で示した矢印は、このような燃焼用空気の流れを表している。こうして流入した燃料ガスと燃焼用空気とは、混合室１１１内で混合することによって混合ガスを生成した後、オリフィス板１５０のオリフィス１５１を通って外部（ここでは、図２の燃焼ファン２０）に向けて流出する。混合室１１１から流出する混合ガスは、混合室１１１の出口に設けられたオリフィス１５１で一旦、絞られることによって、燃料ガスと燃焼用空気との混合が促進されるようになっている。

また、混合室１１１に流入する燃料ガスの流量は、ガス取入窓１２３ａとガス流入口１１２ｏとが連通する部分の開口面積（以下、ガス開口面積）によって決定されると考えて良く、混合室１１１に流入する燃焼用空気の流量は、空気取入窓１４０ａと空気流入口１３０ｏとが連通する部分の開口面積（以下、空気開口面積）によって決定されると考えて良い。従って、混合室１１１で生成される混合ガスの燃料ガスと燃焼用空気との混合比率は、ガス開口面積と空気開口面積との面積比によって決定されることになる。

尚、図３を用いて前述したように、本実施例の予混合装置１００では、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが互いに向き合わない位置に設けられているが、この理由は、燃料ガスと燃焼用空気との混合比率を安定させるためである。すなわち、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとを向き合う位置に設けると、混合室１１１に流入する燃料ガスの流れと、燃焼用空気の流れとが干渉して互いの流量に影響を与えてしまい、ガス開口面積と空気開口面積との面積比によって決まる混合比率から、実際の混合比率が変化してしまう。そこで、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが互いに向き合わない位置に設けることによって、混合室１１１に流入する燃料ガスの流れと、燃焼用空気の流れとが干渉しないようにして、ガス開口面積と空気開口面積との面積比に応じた混合比率が得られるようにしている。

また、本実施例の予混合装置１００では、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させることによって、混合ガスの流量を増減させると共に、ガス種の変更に対しても容易に対応することが可能となっている。このようなことを可能とするためには、ガス流入口１１２ｏや、空気流入口１３０ｏ、ガス取入窓１２３ａ、ガス取入窓１２３ｂ、空気取入窓１４０ａ、空気取入窓１４０ｂの寸法形状が重要となり、更に、これらの位置関係も重要となる。そこで、これらの点について、順次、説明していく。

図７は、ガス導入管１１２に形成されたガス流入口１１２ｏの寸法形状と、ガイド部材１３０に形成された空気流入口１３０ｏの寸法形状とを示した説明図である。図３を用いて前述したように、ガス流入口１１２ｏが形成されている部分のガス導入管１１２や、空気流入口１３０ｏが形成されている部分のガイド部材１３０は円筒形状となっているが、理解の便宜を図るために、図７では、ガス導入管１１２やガイド部材１３０を平面に展開した状態で表示している。図示されるように、ガス導入管１１２に形成されたガス流入口１１２ｏは、ガス導入管１１２の中心軸ＣＬから見て、９０度よりも少し小さな角度範囲（図示した例では８８度）に相当する横幅を有し、高さがｈｏの矩形形状となっている。また、ガイド部材１３０に形成された空気流入口１３０ｏについても、中心軸ＣＬから見て、９０度よりも少し小さな角度範囲（図示した例では８８度）に相当する横幅を有し、高さがＨｏの矩形形状となっている。

また、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとの位置関係については、本実施例では、中心軸ＣＬから見てガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが、互いに反対側の位置に設けられている。従って、中心軸ＣＬから任意の方向に角度の原点を取って、反時計方向に回転したときにガス流入口１１２ｏの端部に達するまでの角度をα度とすると、そこから更に１８０度（原点からは１８０＋α度）だけ回転すると空気流入口１３０ｏの端部に達するような位置関係に、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが形成されている。尚、本実施例では、ガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが、中心軸ＣＬから見て１８０度、異なる方向に形成されているものとしているが、中心軸ＣＬから見てガス流入口１１２ｏと空気流入口１３０ｏとが重ならなければ良く、異ならせる角度は必ずしも１８０度でなくても構わない。

図８は、内側回転部材１２０に形成された２つのガス取入窓１２３ａ，１２３ｂの寸法形状および位置関係と、外側回転部材１４０に形成された２つの空気取入窓１４０ａ，１４０ｂの寸法形状および位置関係とを示した説明図である。図７と同様に、図８においても、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０が平面に展開された状態で表示されている。

先ず始めに、内側回転部材１２０に形成された２つのガス取入窓１２３ａ，ガス取入窓１２３ｂについて説明する。図示されるように、ガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂは、内側回転部材１２０の中心軸ＣＬから見て９０度の角度範囲に相当する横幅を有する矩形形状となっている。また、高さについては、ガス取入窓１２３ａがｈａであり、ガス取入窓１２３ｂは、ｈａよりも大きなｈｂとなっている。尚、ガス取入窓１２３ａの高さｈａおよびガス取入窓１２３ｂの高さｈｂは、何れも、ガス導入管１１２に形成されたガス流入口１１２ｏの高さｈｏよりも小さな値に設定されている。

更に、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの位置関係は、互いに反対側（従って、内側回転部材１２０の中心軸ＣＬからガス取入窓１２３ａを見たときに、そこから１８０度、異なる方向にガス取入窓１２３ｂが形成されているような位置関係）となっている。従って、中心軸ＣＬから任意の方向に角度の原点を取って、反時計方向に回転したときにガス取入窓１２３ａの端部が現れるまでの角度をβ度とすると、そこから９０度の角度範囲に亘って（原点からは９０＋β度の角度まで）ガス取入窓１２３ａが形成されている。そして、そこから更に９０度の角度（原点からは１８０＋β度の角度）で、もう一方のガス取入窓１２３ｂの端部に達して、そこから９０度の角度範囲に亘って（原点からは２７０＋β度の角度まで）ガス取入窓１２３ｂが形成された状態となっている。尚、以下では、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの間に存在する９０度の角度範囲の部分を、閉塞部分１２３ｈと称するものとする。同様に、ガス取入窓１２３ｂとガス取入窓１２３ａとの間に存在する９０度の角度範囲の部分も、閉塞部分１２３ｈと称するものとする。

外側回転部材１４０に形成された２つの空気取入窓１４０ａ、１４０ｂついても、ほぼ同様である。すなわち、図８に示されるように、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂは、外側回転部材１４０の中心軸ＣＬから見て９０度の角度範囲に相当する横幅を有する矩形形状となっている。また、高さについては、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂの何れもＨであり、この高さＨは、ガイド部材１３０に形成された空気流入口１３０ｏの高さＨｏよりも小さな値に設定されている。

更に、空気取入窓１４０ａと空気取入窓１４０ｂとの位置関係についても、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの場合と同様に、互いに反対側となっている。従って、中心軸ＣＬから任意の方向に角度の原点を取って、反時計方向に回転したときに空気取入窓１４０ｂの端部が現れるまでの角度をβ度とすると、そこから９０度の角度範囲に亘って（原点からは９０＋β度の角度まで）空気取入窓１４０ｂが形成され、そこから更に９０度の角度（原点からは１８０＋β度の角度）から、更に９０度の角度（原点からは２７０＋β度の角度）まで、もう一方の空気取入窓１４０ａが形成されている。尚、外側回転部材１４０においても、上述した内側回転部材１２０の場合と同様に、空気取入窓１４０ａと空気取入窓１４０ｂとの間に存在する９０度の角度範囲の部分、および、空気取入窓１４０ｂと空気取入窓１４０ａとの間に存在する９０度の角度範囲の部分を、閉塞部分１４０ｈと称するものとする。

また、図８中で、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａに対して、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａが１８０度ずれているのは、図７中で、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏに対して、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏが、中心軸ＣＬから見て１８０度、異なる方向に形成されていることに対応したものである。従って、図７中で、ガス流入口１１２ｏに対して空気流入口１３０ｏが、例えば１５０度、異なる方向に形成されていた場合には、図８中でも、ガス取入窓１２３ａに対して１５０度、異なる方向に空気取入窓１４０ａが形成されることになる。

ここで、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂや、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂや、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏや、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏが、図７および図８に示した寸法形状および位置関係となっているのは、本実施例の予混合装置１００が、２種類のガス種に対応することを想定しているためである。すなわち、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂの寸法形状や位置関係は、予混合装置１００で対応可能とするガス種の数に応じて決定される。そして、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂの寸法形状や位置関係が決まると、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂの寸法形状や位置関係が決定され、更に、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏやガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏの寸法形状も決定されるようになっている。以下では、対応するガス種が２種である場合を例に用いて、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂの寸法形状や互いの位置関係を決定する方法について説明する。

先ず、内側回転部材１２０には、対応可能とするガス種の数に応じて、ガス取入窓を形成する。ここでは、ガス種の数が２つの場合を想定しているから、ガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂの２つのガス取入窓を形成する。そして、内側回転部材１２０の中心軸ＣＬを中心とする３６０度の角度範囲に、これら２つのガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂを等間隔に配置する。従って、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの位置関係は、中心軸ＣＬから見た方向が１８０度、異なるような位置関係となる。そして、ガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂの横幅は、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの角度（すなわち１８０度）の半分の角度範囲（すなわち９０度）に設定する。従って、仮に３種類のガス種に対応するのであれば、内側回転部材１２０には３つのガス取入窓を等間隔に（すなわち１２０度の角度で）配置し、それぞれのガス取入窓の横幅は、１２０度の半分の６０度の角度範囲に設定される。

また、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂは、内側回転部材１２０に形成されたガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの位置関係と、同じ位置関係となるように設定する。すなわち、対応するガス種が２つであれば、空気取入窓１４０ａと空気取入窓１４０ｂとの位置関係は中心軸ＣＬから見て１８０度、異なる方向となり、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂの横幅は、９０度の角度範囲となる。更に、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏの寸法形状は、横幅については、ガス取入窓１２３ａやガス取入窓１２３ｂの横幅と同じか若干小さく設定し、高さについては、ガス取入窓１２３ａやガス取入窓１２３ｂよりも大きな値に設定する。また、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏについても、横幅については、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂの横幅と同じか若干小さく設定し、高さについては、空気取入窓１４０ａや空気取入窓１４０ｂよりも大きな値に設定する。

本実施例の予混合装置１００では、ガス流入口１１２ｏや、空気流入口１３０ｏ、ガス取入窓１２３ａ、ガス取入窓１２３ｂ、空気取入窓１４０ａ、空気取入窓１４０ｂの寸法形状および位置関係が、以上のように設定されているので、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を同時に回転させることによって、混合ガスの流量を増減させることが可能となる。

図９は、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０を同時に回転させることによって、混合ガスの流量を増減させることが可能な理由を示した説明図である。図９では、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０を、外周側から見た状態が示されている。尚、図９でも、前述した図７および図８と同様に、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０のほぼ３６０度分が、平面に展開された状態で表示されている。また、図３を用いて前述したように、予混合装置１００が組み立てられた状態では、内側回転部材１２０はガス導入管１１２の内部に収納されている。そこで、図９では、内側回転部材１２０の手前側に、ほぼ３６０度分のガス導入管１１２が平面に展開された状態で表示されている。図９で、ガス取入窓１２３ａおよびガス取入窓１２３ｂが破線で示されているのは、これらがガス導入管１１２の向こう側に存在することを表している。これに対して、外側回転部材１４０はガイド部材１３０を上方から覆うようにして取り付けられているので、図９では、外側回転部材１４０の奥側に、ほぼ３６０度分のガイド部材１３０が（平面に展開された状態で）表示されている。図９で、空気流入口１３０ｏが破線で示されているのは、空気流入口１３０ｏが外側回転部材１４０の向こう側に存在することを表している。

初めは、図９（ａ）に示したように、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏが、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ｂとガス取入窓１２３ａとの間の閉塞部分１２３ｈ（図８参照）で塞がれるようにしておく。図７を用いて前述したように、ガス流入口１１２ｏの横幅は、９０度よりも少し小さな角度範囲（本実施例では８８度）に設定されており、更に、図８を用いて前述したように、ガス取入窓１２３ａとガス取入窓１２３ｂとの間や、ガス取入窓１２３ｂとガス取入窓１２３ａとの間には、９０度の角度範囲に亘って閉塞部分１２３ｈが存在する。このため、ガス取入窓１２３ｂとガス取入窓１２３ａとの間の閉塞部分１２３ｈで、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏを塞ぐようにすることができる。

また、図７を用いて前述したように、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏは、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏに対して、１８０度の方向に設けられている。更に、図８を用いて前述したように、ガイド部材１３０には、内側回転部材１２０で閉塞部分１２３ｈが存在する位置から１８０度の方向に、図８に示した閉塞部分１４０ｈ（空気取入窓１４０ａや空気取入窓１４０ｂが形成されていない部分）が設けられている。そして、空気流入口１３０ｏの横幅は９０度よりも少し小さな値の角度範囲に設定されているのに対し、閉塞部分１４０ｈの横幅は９０度の角度範囲となっている。このため、図９（ａ）に示したように、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ｂとガス取入窓１２３ａとの間に存在する閉塞部分１２３ｈで、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏを塞ぐと、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏも、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ｂと空気取入窓１４０ａとの間の閉塞部分１４０ｈで塞がれた状態になる。このように、ガス流入口１１２ｏおよび空気流入口１３０ｏが塞がれた状態では、図６で説明したように、燃焼ファン２０を回転させて混合室１１１内の混合気を吸引しても、燃料ガスや燃焼用空気が混合室１１１内に流入することはない。従って、図９（ａ）に示した状態が、全閉状態となる。

全閉状態から、外側回転部材１４０を回転させると、部材連結部１２４で連結された内側回転部材１２０も同時に回転する。図９では、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０が平面に展開された状態で表示されているから、外側回転部材１４０を時計回り方向に回転させると、図９では、内側回転部材１２０および外側回転部材１４０が左方向に移動する。図９（ｂ）には、図９（ａ）の全閉状態から、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を約３０度、時計方向に回転させた状態が示されている。図上で内側回転部材１２０が左方向に移動する結果、図９（ａ）の全閉状態では隠れていたガス取入窓１２３ａの一部（約１／３）が、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏに顔を出すこととなって、この部分で、ガス導入管１１２の内部（従ってガス通路１１３）と外部（従って混合室１１１）とが連通するようになる。従って、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏに、ガス取入窓１２３ａが顔を出している部分の面積が、ガス開口面積となる。

また、上述したように内側回転部材１２０と外側回転部材１４０とは一緒に回転するから、内側回転部材１２０に形成されたガス取入窓１２３ａがガス流入口１１２ｏに顔を出すと、外側回転部材１４０に形成された空気取入窓１４０ａも同時に、空気流入口１３０ｏに重なることとなって、この部分でガイド部材１３０の内部（従って混合室１１１）と外部（従って予混合装置１００の周囲の大気）とが連通する。従って、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏに、外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａが重なっている部分の面積が、空気開口面積となる。そして、図９（ｂ）に示すような状態で、図６に示したように、燃焼ファン２０で混合室１１１内の混合気を吸引すると、ガス流入口１１２ｏとガス取入窓１２３ａとによって形成されたガス開口面積に応じた流量で燃料ガスが混合室１１１に流入し、空気流入口１３０ｏと空気取入窓１４０ａとによって形成された空気開口面積に応じた流量で燃焼用空気が混合室１１１に流入して、混合室１１１内で混合ガスが生成される。

図９（ｃ）には、図９（ｂ）の状態から、更に３０度程度、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計方向に回転させた状態が示されている。外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計方向に回転させると、図上では外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａ、および内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａが左方向に移動する結果、ガス導入管１１２のガス流入口１１２ｏにガス取入窓１２３ａが顔を出す部分の面積（すなわち、ガス開口面積）や、ガイド部材１３０の空気流入口１３０ｏに空気取入窓１４０ａが重なる部分の面積（すなわち、空気開口面積）が大きくなる。そして、図９（ｃ）に示すような状態で、燃焼ファン２０を用いて混合室１１１内の混合気を吸引すると、ガス開口面積および空気開口面積が増加している分だけ、図９（ｂ）の状態よりも多くの燃料ガスおよび燃焼用空気が混合室１１１に流入して、混合室１１１内で混合ガスが生成される。

図９（ｄ）には、図９（ｃ）の状態から、更に３０度程度、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計方向に回転させた状態が示されている。図９（ａ）に示した全閉状態からは、ほぼ９０度、回転させたことになる。図８を用いて前述したように、内側回転部材１２０のガス取入窓１２３ａおよび外側回転部材１４０の空気取入窓１４０ａの横幅は９０度の角度範囲に設定されているから、図９（ａ）の全閉状態から９０度回転させると、ガス取入窓１２３ａのほぼ全体がガス流入口１１２ｏに顔を出し、空気取入窓１４０ａのほぼ全体が空気流入口１３０ｏに重なった状態となる。実際には、図７に示したように、ガス流入口１１２ｏの横幅は９０度よりも少し小さな角度範囲に設定されているので、ガス取入窓１２３ａの全体がガス流入口１１２ｏから顔を出すわけではないが、この状態が、ガス開口面積が最大となる状態である。空気流入口１３０ｏについても同様に、空気流入口１３０ｏの横幅は９０度よりも少し小さな角度範囲に設定されているので、空気取入窓１４０ａの全体が空気流入口１３０ｏに重なるわけではないが、この状態が、空気開口面積が最大となる状態である。そして、図９（ｄ）に示すような状態で、燃焼ファン２０を用いて混合室１１１内の混合気を吸引すると、最も多くの燃料ガスおよび燃焼用空気が混合室１１１に流入して、最も多くの混合ガスが混合室１１１内で生成されることになる。従って、図９（ｄ）に示した状態が、全開状態となる。

以上に詳しく説明したように、本実施例の予混合装置１００では、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させることによって、図９（ａ）に示した全閉状態（すなわち、ガス開口面積および空気開口面積が０の状態）から、図９（ｄ）に示した全開状態（すなわち、ガス開口面積および空気開口面積が最大となる状態）までを、連続的に変化させることができる。

加えて、全閉状態から全開状態までの間では、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０の回転角度を増加させるに伴って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に増加するので、ガス開口面積と空気開口面積との面積比は一定に保たれている。そして、この面積比は、ガス流入口１１２ｏとガス取入窓１２３ａとが重なって形成される連通部分の高さ（本実施例ではガス取入窓１２３ａの高さｈａ）と、空気流入口１３０ｏと空気取入窓１４０ａとが重なって形成される連通部分の高さ（本実施例では空気取入窓１４０ａの高さＨ）との比に等しくなる。従って、ガス取入窓１２３ａの高さｈａと空気取入窓１４０ａの高さＨとを予め適切な値に設定しておけば、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させることによって、燃料ガスと燃焼用空気との混合比率を適切な比率に保ったまま、混合ガスの流量を増減させることが可能となる。

また、本実施例の予混合装置１００は、図９（ｄ）に示した全開状態を超えて外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させることで、ガス種の変更にも容易に対応することが可能である。すなわち、図９（ｄ）に示した全開状態から、時計回り方向に向かって、更に、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させた場合を考える。外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計回り方向に回転させると、図上ではガス取入窓１２３ａおよび空気取入窓１４０ａが左方向に移動するので、回転させるに従って、ガス開口面積および空気開口面積は小さくなっていく。

図１０には、全開状態を超えて、更に９０度まで、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計回り方向に回転させた様子が示されている。図１０（ａ）に示した全開状態から、更に４５度、回転させた図１０（ｂ）の状態では、ガス流入口１１２ｏに顔を出しているガス取入窓１２３ａの面積（すなわち、ガス開口面積）、および空気流入口１３０ｏに重なっている空気取入窓１４０ａの面積（すなわち、空気開口面積）は、全開状態のほぼ半分に減少している。尚、図１０（ｂ）で空気取入窓１４０ｂが２箇所に現れているのは、図１０でも前述した図９と同様に、外側回転部材１４０を平面に展開して表示しているためである。そして、この図１０（ｂ）の状態から、更に４５度、回転させた図１０（ｃ）の状態では、ガス開口面積および空気開口面積が何れも０（すなわち全閉状態）となる。

ここで、図１０（ｃ）に示した全閉状態でのガス流入口１１２ｏに注目すると、図上でガス流入口１１２ｏの右側にはガス取入窓１２３ｂが存在する。このガス取入窓１２３ｂの、ガス流入口１１２ｏに対する位置関係は、図９（ａ）に示した全閉状態でのガス取入窓１２３ａの、ガス流入口１１２ｏに対する位置関係と同じである。また、今度は、空気流入口１３０ｏに注目すると、図上で空気流入口１３０ｏの右側には空気取入窓１４０ｂが存在する。この空気取入窓１４０ｂの、空気流入口１３０ｏに対する位置関係は、図９（ａ）に示した全閉状態での空気取入窓１４０ａの、空気流入口１３０ｏに対する位置関係と同じである。従って、図１０（ｃ）に示した全閉状態から、時計方向に向かって内側回転部材１２０および外側回転部材１４０を同時に回転させれば、図９を用いて説明した場合と同様にして、ガス流入口１１２ｏとガス取入窓１２３ｂとによって形成されるガス開口面積と、空気流入口１３０ｏと空気取入窓１４０ｂとによって形成される空気開口面積とを、全閉状態から全開状態まで連続的に変化させることができる。

図１１には、全閉状態から、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を時計回り方向に回転させることによって、全開状態とする様子が示されている。すなわち、図１１（ａ）の全閉状態から、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を回転させるに伴って、ガス流入口１１２ｏとガス取入窓１２３ｂとによって形成されるガス開口面積と、空気流入口１３０ｏと空気取入窓１４０ｂとによって形成される空気開口面積とが、次第に増加していく（図１１（ｂ）および図１１（ｃ）を参照のこと）。そして、全閉状態から９０度、回転させると、図１１（ｄ）に示したように全開状態となる。また、図９を用いて前述した場合と同様に、全閉状態から全開状態までの間では、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０の回転角度を増加させるに伴って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に増加し、ガス開口面積と空気開口面積との面積比は一定に保たれている。このときの面積比は、ガス取入窓１２３ｂの高さｈｂと、空気取入窓１４０ｂの高さＨとの比に等しくなる。従って、ガス取入窓１２３ｂの高さｈｂと空気取入窓１４０ｂの高さＨとを予め適切な値に設定しておけば、燃料ガスが異なるガス種に変更された場合でも、そのガス種に応じた混合比率で燃料ガスと燃焼用空気とを混合させながら、混合ガスの流量を増減させることが可能となる。

図１２（ａ）は、本実施例の予混合装置１００で、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を３６０度、回転させたときのガス開口面積および空気開口面積の変化を示した説明図である。図９を用いて詳しく説明したように、０度〜９０度までの回転角度では、回転角度が増加するに従って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に増加する。また、回転角度が９０度〜１８０度の角度範囲では、図１０を用いて説明したように、回転角度の増加に伴って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に減少する。更に、回転角度が１８０度〜２７０度の角度範囲では、図１１を用いて説明したように、回転角度の増加に伴って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に増加する。回転角度が２７０度〜３６０度の角度範囲では、図１０を用いて説明した場合と同様に、回転角度の増加に伴って、ガス開口面積および空気開口面積が直線的に減少する。また、回転角度が９０度のときのガス開口面積はガス取入窓１２３ａの高さｈａが決定し、空気開口面積は空気取入窓１４０ａの高さＨが決定する。更に、回転角度が２７０度のときのガス開口面積はガス取入窓１２３ｂの高さｈｂが決定し、空気開口面積は空気取入窓１４０ｂの高さＨが決定する。

従って、図１２（ｂ）に示したように、燃料ガスの種類がガス種Ａの場合は、０度〜９０度までの角度範囲を用いて、全閉状態から全開状態まで変化させる。このときの燃料ガスと燃焼用空気との混合比率が適切な比率となるように、ガス取入窓１２３ａや空気取入窓１４０ａの高さを、ガス種Ａに応じた適切に高さに設定しておけばよい。また、燃料ガスがガス種Ｂに変更された場合には、図１２（ｃ）に示したように、１８０度〜２７０度までの角度範囲を用いて、全閉状態から全開状態まで変化させる。このときの燃料ガスと燃焼用空気との混合比率が適切な比率となるように、ガス取入窓１２３ｂや空気取入窓１４０ｂの高さを、ガス種Ｂに応じた適切に高さに設定しておけばよい。このように、本実施例の予混合装置１００では、燃料ガスの種類がガス種Ａからガス種Ｂに変更された場合でも、使用する角度範囲を０度〜９０度の角度範囲から、１８０度〜２７０度の角度範囲に切り換えるだけで、ガス種の変更に対応することが可能となる。

また、図１２に示されるように、本実施例の予混合装置１００では、空気開口面積に対するガス開口面積の面積比は、０度〜９０度の角度範囲よりも、１８０度〜２７０度の角度範囲の方が、大きな値に設定されている。これは、１８０度〜２７０度の角度範囲は、原点（すなわち０度）から回転角度が大きくなるので、０度〜９０度の角度範囲で使用する場合よりも、角度の位置決め精度が低下する可能性があることを考慮したためである。すなわち、燃料ガスの種類がガス種Ａからガス種Ｂに変更されたことに対応して、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０を１８０度回転させたものの、実際には１８０度よりも小さな角度（例えば１７０度）しか回転していなかったという事態が起こり得る。そして、その事態が生じると、原点から例えば１８５度の角度にするつもりで５度だけ回転させたとしても、実際には、１７５度の角度にしかなっていないことになる。

図１２（ａ）から明らかなように、原点から１７５度の角度では、空気開口面積に対するガス開口面積の面積比は、ガス種Ａに対応する面積比となっている。すなわち、燃料ガスはガス種Ｂに変更されているにも拘わらず、面積比は、ガス種Ａに対応する面積比のままとなる。そして、ガス種Ａに対応する面積比は、ガス種Ｂに対応する面積比よりも小さいので（図１２（ａ）参照）、燃料ガスが少なめの混合ガスとなる。このような混合ガスでは、燃焼ユニット３での燃焼が不安定となり、多くの場合は混合ガスに着火しないか、着火しても直ぐに火が消えてしまう。このため、給湯器１のユーザーは異常の発生を直ちに認識することが可能となる。

これに対して、仮に、ガス種Ａに対応する面積比の方が、ガス種Ｂに対応する面積比よりも大きかったとすると、燃料ガスが多めの混合ガスとなる。このような混合ガスは、燃焼ユニット３で不完全燃焼を発生させるが、燃焼自体は継続しているので、ユーザーが不完全燃焼の発生に気付かないまま、給湯器１を使い続けてしまう虞がある。そこで、本実施例の予混合装置１００では、こうした事態の発生を回避するべく、０度〜９０度の角度範囲よりも、１８０度〜２７０度の角度範囲の方が、空気開口面積に対するガス開口面積の面積比が大きな値に設定されているのである。

上述した本実施例の予混合装置１００には、幾つかの変形例が存在する。以下では、これら変形例について、本実施例との相違点に焦点を当てて簡単に説明する。

上述した本実施例の予混合装置１００では、ガイド部材１３０が略円筒形状に形成されているので、側面部分に空気流入口１３０ｏを形成し、これに伴って、外側回転部材１４０にも側面部分に、空気取入窓１４０ａおよび空気取入窓１４０ｂを形成していた。しかし、図１３に示したように、ガイド部材２３０を円板状の頂部２３１を有する形状としておき、この頂部２３１に空気流入口２３０ｏを形成しても良い。これに伴って、外側回転部材２４０にも頂部２４２に、空気取入窓２４０ａおよび空気取入窓２４０ｂを形成しても良い。また、ガイド部材２３０が頂部２３１を有することに伴って、頂部２３１の中央に貫通穴２３２を設け、この貫通穴２３２に内側回転部材１２０の部材連結部１２４を通して、内側回転部材１２０と外側回転部材２４０とを連結させる。このような変形例の予混合装置２００でも、外側回転部材２４０および内側回転部材１２０を回転させると、上述した本実施例の予混合装置１００と全く同様なメカニズムによって、混合ガスの流量を増減させると共に、ガス種の変更に対しても容易に対応することが可能となる。

また、上述した本実施例および変形例では、図１２に示したように、ガス種Ａの燃料ガスに対しては、０度〜９０度の角度範囲を使用し、ガス種Ｂの燃料ガスに対しては、１８０度〜２７０度の角度範囲を使用するものとして説明した。しかし、図１４に示すように、ガス種Ａの燃料ガスに対しては、０度〜９０度の角度範囲を使用し、ガス種Ｂの燃料ガスに対しては、０度〜−９０度の角度範囲を使用するものとしてもよい。このようにしても、外側回転部材１４０および内側回転部材１２０、あるいは外側回転部材２４０および内側回転部材１２０を回転させる角度によって、混合ガスの流量を増減させることができ、更に、原点からの回転方向を、時計回りあるいは反時計回りの何れかに切り換えることによって、ガス種の変更に対しても容易に対応することが可能となる。

以上、本実施例および変形例の予混合装置１００，２００について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１…給湯器、 ２…ハウジング、 ３…燃焼ユニット、 ４…熱交換器、
５…給水通路、 ６…給湯通路、 ７…排気ダクト、 ８…排気口、
９…給気口、 １１…ガス供給通路、 ２０…燃焼ファン、
５３…吸入口、 １００…予混合装置、 １１０…本体ケース、
１１１…混合室、 １１２…ガス導入管、 １１２ｏ…ガス流入口、
１１３…ガス通路、 １２０…内側回転部材、 １２３ａ…ガス取入窓、
１２３ｂ…ガス取入窓、 １２４…部材連結部、 １３０…ガイド部材、
１３０ｏ…空気流入口、 １４０…外側回転部材、 １４０ａ…空気取入窓、
１４０ｂ…空気取入窓、 １４４…回転軸、 １５０…オリフィス板、
１７０…ブラケット、 １８０…駆動ユニット、 ２００…予混合装置、
２３０…ガイド部材、 ２３０ｏ…空気流入口、 ２４０…外側回転部材、
２４０ａ…空気取入窓、 ２４０ｂ…空気取入窓。

Claims (3)

1. 燃焼装置に燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給する燃焼ファンの吸入側に接続されて、該燃焼ファンに供給される前記燃料ガスと前記燃焼用空気とを予混合させる予混合装置において、
   前記燃焼ファンの吸入側に連通して設けられた混合室と、
   前記混合室に開口して、該混合室に前記燃料ガスが流入するガス流入口と、
   前記混合室に開口して、該混合室に前記燃焼用空気が流入する空気流入口と、
   前記ガス流入口の位置に設けられた部材であって、ガス取入窓が形成されており、該ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る方向に移動することによって、前記ガス流入口が前記混合室に開口するガス開口面積を増減させるガス開口面積増減部材と、
   前記空気流入口の位置に設けられた部材であって、空気取入窓が形成されており、該空気取入窓が前記空気流入口を横切る方向に移動することによって、前記空気流入口が前記混合室に開口する空気開口面積を増減させる空気開口面積増減部材と、
   前記ガス開口面積増減部材または前記空気開口面積増減部材の一方が移動すると他方も移動するように、前記ガス開口面積増減部材と前記空気開口面積増減部材とを連結する部材連結部と、
   前記部材連結部によって連結された前記ガス開口面積増減部材および前記空気開口面積増減部材を移動させることによって、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が維持された状態で、前記ガス開口面積および前記空気開口面積を増減させる開口面積増減部と
   を備え、
   前記ガス開口面積増減部材には、該ガス開口面積増減部材の移動方向に向かって位置を異ならせて、第１ガス取入窓と第２ガス取入窓とが形成されており、
   前記空気開口面積増減部材には、前記第１ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る場合には前記空気流入口を横切ることとなる第１空気取入窓と、前記第２ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る場合には前記空気流入口を横切ることとなる第２空気取入窓とが形成されており、
   前記ガス開口面積の前記空気開口面積に対する面積比は、前記第１ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態と、前記第２ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態とで、異なる値に設定されている
   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、
   前記ガス開口面積増減部材および前記空気開口面積増減部材は、同軸の回転軸を中心に回転移動する部材であり、
   前記開口面積増減部は、前記ガス開口面積増減部材および前記空気開口面積増減部材を回転させることによって、前記ガス開口面積および前記空気開口面積を増減させる
   ことを特徴とする予混合装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の予混合装置であって、
   前記開口面積増減部は、前記ガス開口面積増減部材または前記空気開口面積増減部材の基準位置からの移動量を制御することによって、前記ガス開口面積および前記空気開口面積の増減量を制御しており、
   前記ガス開口面積増減部材の前記第２ガス取入窓は、前記第１ガス取入窓よりも前記基準位置から遠い位置に形成されており、
   前記第２ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態での前記面積比は、前記第１ガス取入窓が前記ガス流入口を横切る状態での前記面積比よりも大きな値に設定されている
   ことを特徴とする予混合装置。

Images