JP6872886B2 - 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送るファンの吸入側に接続されて、ファンに供給される燃料ガスと燃焼用空気とを予め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を搭載した給湯器などでは、混合ガスを燃焼装置に送るためのファンを備えたものが知られており、このファンの吸入側には、ファンに供給される燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合させる予混合装置が接続されている。ファンを回転させると、燃料ガスおよび燃焼用空気が予混合装置で所定の比率に混合されてファンに吸い込まれ、ファンの吐出側に接続された燃焼装置に混合ガスが送り込まれる。

このような予混合装置は、ファンの吸入側に接合されて、燃料ガスと燃焼用空気とを混合させる混合通路が設けられている。この混合通路には、燃料ガスを流入させるガス流入口と、燃焼用空気を流入させる空気流入口とが開口している。そして、ファンの回転による吸引で混合通路内が負圧になると、ガス流入口から燃料ガスが流入すると共に、空気流入口から燃焼用空気が流入して混合通路内で混合されてファンに供給される。混合通路に流入する燃料ガスと燃焼用空気との比率は、混合通路に開口するガス流入口と空気流入口との開口面積比によって決まる。そのため、ガス流入口と空気流入口との開口面積比は、燃焼装置で燃焼させる混合ガス中の燃料ガスと燃焼用空気との適切な比率に合わせて設定されている。

また、こうした予混合装置では、ガス流入口の開口面積および空気流入口の開口面積を、面積比を一定に保ちながら変化させることが可能な機構を採用し、ガス流入口の開口面積と空気流入口の開口面積とを連動して変化させることで、燃焼装置に供給する混合ガスの流量を調節する技術も提案されている（例えば、特許文献１）。

特表２０１４−５０２３３７号公報

しかし、燃焼装置に用いられる燃料ガスは地域などによって種類が異なることがあり、従来の予混合装置では、燃料ガスの種類の変更に対応するのが困難であるという問題があった。すなわち、燃料ガスの種類が変わると、混合ガス中の燃料ガスと燃焼用空気との適切な比率も変化するので、ガス流入口と空気流入口との開口面積比も変更する必要がある。そのため、燃料ガスの種類毎に予混合装置を用意しておき、燃料ガスの種類に応じて予混合装置自体を取り換えるなど、燃料ガスの種類の変更に対応するのは容易ではなかった。

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、燃料ガスの種類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第１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送るファンの吸入側に接続されて、該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め混合させる予混合装置において、
前記ファンの吸入側に接合される混合通路と、
前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃焼用空気を流入させる空気流入口と、
前記空気流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該空気流入口が前記混合通路に開口する空気開口面積を変化させる空気制御部と、
前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃料ガスを流入させるガス流入口と、
前記空気制御部と連結されており、該空気制御部の回転移動と連動して、前記ガス流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該ガス流入口が前記混合通路に開口するガス開口面積を、前記空気開口面積との面積比を維持しながら変化させるガス制御部と
を備え、
前記ガス制御部は、前記ガス流入口との重複によって前記燃料ガスが通過可能なガス通過口を複数有し、該ガス制御部の回転移動に伴って、該ガス通過口が前記ガス流入口と重複する部分が増減することで前記ガス開口面積を変化させ、
前記複数のガス通過口のうち、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能になっており、該選択されたガス通過口に応じて、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が異なり、
前記複数のガス通過口は、前記ガス制御部の移動方向に位置を異ならせて設けられ、
前記空気制御部は、前記空気流入口との重複によって前記燃焼用空気が通過可能な空気通過部を、前記複数のガス通過口の各々に対応させると共に該空気制御部の移動方向に位置を異ならせて複数有し、
前記ガス制御部を回転移動させる移動範囲を切り換えることによって、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能であり、該選択されたガス通過口に対応して、前記燃焼用空気を通過させる前記空気通過部が切り換わる
ことを特徴とする。

このような本発明の第１の予混合装置では、燃料ガスの種類に応じてガス開口面積と空気開口面積との面積比を変更するに当たって、ガス制御部に設けられた複数のガス通過口の中から、燃料ガスを通過させるガス通過口を選択すればよい。すなわち、燃料ガスの種類に応じてガス制御部の移動範囲を切り換えることによって、複数のガス通過口のうちの何れをガス流入口に重複させるかを選択するだけでよく、予混合装置自体を取り換える必要はないので、従来の予混合装置に比べて、燃料ガスの種類の変更に容易に対応することが可能となる。

また、前述した課題を解決するために本発明の第２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送るファンの吸入側に接続されて、該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め混合させる予混合装置において、
前記ファンの吸入側に接合される混合通路と、
前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃焼用空気を流入させる空気流入口と、
前記空気流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該空気流入口が前記混合通路に開口する空気開口面積を変化させる空気制御部と、
前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃料ガスを流入させるガス流入口と、
前記空気制御部と連結されており、該空気制御部の回転移動と連動して、前記ガス流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該ガス流入口が前記混合通路に開口するガス開口面積を、前記空気開口面積との面積比を維持しながら変化させるガス制御部と
を備え、
前記ガス制御部は、前記ガス流入口との重複によって前記燃料ガスが通過可能なガス通過口を複数有し、該ガス制御部の回転移動に伴って、該ガス通過口が前記ガス流入口と重複する部分が増減することで前記ガス開口面積を変化させ、
前記複数のガス通過口のうち、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能になっており、該選択されたガス通過口に応じて、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が異なり、
前記複数のガス通過口は、前記ガス制御部の移動方向に対して直交する方向に位置を異ならせて設けられており、
前記複数のガス通過口のうちの少なくとも１つを閉塞する閉塞部材を前記ガス制御部に着脱することによって、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能である
ことを特徴とする。

このような本発明の第２の予混合装置では、燃料ガスの種類に応じて複数のガス通過口のうちの何れに燃料ガスを通過させるかを、ガス制御部への閉塞部材の着脱によって選択するだけで、燃料ガスの種類の変更に対応することができる。

本実施例の予混合装置１００を接続したファン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を、混合通路１０１の中心線および空気制御部１０３の回転の中心軸を含む平面で切断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で回転軸１０５と連動した空気制御部１０３およびガス制御部１１２の動きを示す説明図である。 本実施例の予混合装置１００で燃料ガスの種類の変更に対応する様子を示した説明図である。 変形例の予混合装置１００を分解した状態を示した斜視図である。 変形例の予混合装置１００で燃料ガスの種類の変更に対応する様子を示した説明図である。

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に混合ガスを送るファン２０などが設けられている。

ファン２０の吸入側には、ファン２０に供給される燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合させる予混合装置１００が接続されており、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。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で所定の比率に混合されてファン２０に吸い込まれ、混合ガスが燃焼ユニット３に送り込まれる。尚、本実施例のファン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を介してファン２０に吸い込まれる。

図２は、本実施例のファン２０を分解した状態を示した斜視図である。尚、図２では、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。予混合装置１００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２には、ファン２０とともに、蓋体５２に固定される前の予混合装置１００の外観が示されている。予混合装置１００は、蓋体５２の吸入口５３と接合される混合通路１０１を備えており、本実施例の混合通路１０１の中心線は、駆動モーター４０のシャフト４１や吸入口５３の中心と同一直線上に位置している。この混合通路１０１の側面には、ガス供給通路１１が接続される接続口１０４が設けられており、接続口１０４の中心は、混合通路１０１の中心線に直交する直線上に位置している。

また、本実施例の混合通路１０１は、吸入口５３とは反対側の端部（図中の上部）が、接続口１０４の中心を通り混合通路１０１の中心線に直交する直線に対して所定の半径で湾曲した円柱面で形成されており、この円柱面には、混合通路１０１に燃焼用空気を流入させる矩形の空気流入口１０２が開口している。さらに、予混合装置１００は、空気流入口１０２が設けられた円柱面に平行な曲面形状の空気制御部１０３を有し、円柱面に沿って空気制御部１０３が回転摺動することで空気流入口１０２を開閉する（空気流入口１０２の開口面積を変化させる）ことが可能である。この空気制御部１０３は、予混合装置１００に取り付けられた回動モーター１２０の駆動によって正逆両方向に回転する。尚、図２では、空気流入口１０２を全開した状態を表している。

図３は、本実施例の予混合装置１００を、混合通路１０１の中心線および空気制御部１０３の回転の中心軸を含む平面で切断した状態を示した斜視図である。尚、図３では、予混合装置１００に取り付けられる回動モーター１２０の図示を省略している。図示されるように、ガス供給通路１１が接続される接続口１０４は、混合通路１０１の内部に導入された円筒形状の導入部１１０の端部に設けられている。導入部１１０の中心線は混合通路１０１の中心線と直交しており、この導入部１１０の中心線と同一直線上に、回動モーター１２０の駆動によって回転する回転軸１０５が設けられている。本実施例の空気制御部１０３は回転軸１０５と一体に形成されており、回転軸１０５の回転に伴い、空気制御部１０３が回転移動して空気流入口１０２の開口面積を変化させる。

導入部１１０の周面には、ガス供給通路１１から混合通路１０１に燃料ガスを流入させる矩形のガス流入口１１１が、ファン２０の吸入口５３側（図中の下方）に向けて開口している。また、導入部１１０の内側には、円筒形状のガス制御部１１２が設置されており、導入部１１０の内周面に沿ってガス制御部１１２の回転摺動が可能になっている。このガス制御部１１２は、接続口１０４とは反対側の導入部１１０の端部を塞ぐとともに、回転軸１０５に連結されている。

また、ガス制御部１１２の周面には、周方向に長い矩形に形成された２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂが開口している。２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂは、回転軸１０５の軸方向に位置を異ならせて、導入部１１０のガス流入口１１１と重複可能に設けられており、ガス流入口１１１との重複によってガス通過口１１３ａ，１１３ｂを燃料ガスが通過可能である。回転軸１０５が回転するのに伴い、ガス制御部１１２が回転してガス通過口１１３ａ，１１３ｂが移動するので、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１との重複の度合が変動し、ガス流入口１１１の開口面積（ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分の面積）を変化させる。尚、本実施例では、２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂのうち、接続口１０４から近い側を第１ガス通過口１１３ａと呼び、遠い側を第２ガス通過口１１３ｂと呼んで区別することがある。

図４は、本実施例の予混合装置１００で回転軸１０５と連動した空気制御部１０３およびガス制御部１１２の動きを示す説明図である。図では、回転軸１０５の軸線に垂直な平面で切断した予混合装置１００の断面を表しており、まず、図４（ａ）には、空気流入口１０２およびガス流入口１１１を全閉した状態が示されている。前述したように本実施例の混合通路１０１は、ファン２０の吸入口５３とは反対側の端部（図中の上部）が、回転軸１０５の軸線を中心に湾曲した断面半円弧形の円柱面になっており、この円柱面に空気流入口１０２が設けられている。本実施例では、矩形に形成された空気流入口１０２の周方向の辺が９０度分の円弧になっている。そして、円柱面と平行な曲面形状の空気制御部１０３は、断面が９０度分の円弧形であり、この空気制御部１０３によって空気流入口１０２が覆われている。

一方、回転軸１０５の軸線を中心とする円筒形状の導入部１１０の周面には、ファン２０の吸入口５３側（図中の下方）に向けて開口するガス流入口１１１が設けられており、矩形に形成されたガス流入口１１１の周方向の辺は９０度分の円弧になっている。そして、導入部１１０の内側に設置された円筒形状のガス制御部１１２の周面には、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂが設けられており、矩形に形成されたガス通過口１１３ａ，１１３ｂの周方向の辺も９０度分の円弧になっているものの、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１とが重複していないので、ガス制御部１１２によってガス流入口１１１が塞がれている。尚、空気制御部１０３およびガス制御部１１２は、それぞれ対応する空気流入口１０２およびガス流入口１１１の開口面積を変更可能であれば、必ずしも全閉する必要はない。ガス流入口１１１を全閉しない場合でも、ガス供給通路１１に設けた開閉弁（図示省略）によって燃料ガスの供給を遮断することが可能である。

こうした空気制御部１０３およびガス制御部１１２は、回転軸１０５と連結されており、図中の時計回りに回転軸１０５が回転するのに伴い、空気制御部１０３は、空気流入口１０２が設けられた円柱面に沿って回転摺動し、空気流入口１０２の開口面積を増大させる。また、空気制御部１０３と連動して、ガス制御部１１２は、導入部１１０の内周面に沿って回転摺動し、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂが移動することで、ガス流入口１１１の開口面積（ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分の面積）を増大させる。

そして、図４（ａ）の状態から回転軸１０５が図中の時計回りに９０度回転すると、図４（ｂ）に示されるように、空気制御部１０３が空気流入口１０２を覆わなくなることで、空気流入口１０２が全開した状態となる。また、ガス制御部１１２のガス通過口１１３ａ，１１３ｂの全体がガス流入口１１１と重複することで、ガス流入口１１１が全開した状態となる。尚、図中の太線の矢印は、ファン２０の吸引によって、空気流入口１０２を通って混合通路１０１に流入する燃焼用空気の流れを表しており、図中の破線の矢印は、ガス流入口１１１を通って混合通路１０１に流入する燃料ガスの流れを表している。

このような本実施例の予混合装置１００では、ガス制御部１１２および空気制御部１０３が連結された回転軸１０５を回転させることによって、ガス流入口１１１の開口面積（空気開口面積）および空気流入口１０２の開口面積（ガス開口面積）を、面積比を一定に保ちながら連動して変化させることが可能である。そして、ファン２０の吸引によって混合通路１０１に流入する燃料ガスと燃焼用空気との比率は、混合通路１０１に開口するガス流入口１１１および空気流入口１０２の開口面積比によって決まるので、ガス流入口１１１および空気流入口１０２の開口面積比は、給湯器１で燃焼させる混合ガス中の燃料ガスと燃焼用空気との適切な比率に合わせて設定される。

また、給湯器１では、ユーザーによって設定された出力（給湯能力）に応じて燃焼ユニット３に送る混合ガスの流量を調節する必要がある。給湯器１の出力が所定値以上に設定された場合は、予混合装置１００のガス流入口１１１および空気流入口１０２を全開にし、設定された出力値に比例してファン２０の回転数（吸引力）を変化させることで、ガス流入口１１１から吸い込まれる燃料ガスと空気流入口１０２から吸い込まれる燃焼用空気との混合ガスの流量を調節することができる。一方、給湯器１の出力が絞られてファン２０の回転数が下限値に抑えられた場合でも、予混合装置１００の回転軸１０５を回転させてガス流入口１１１の開口面積および空気流入口１０２の開口面積を連動して変化させることにより、混合通路１０１に吸い込まれる燃料ガスの流量および燃焼用空気の流量が変動するので、燃焼ユニット３に送る混合ガスの流量を調節することができる。

ただし、給湯器１に供給される燃料ガスは地域などによって種類（組成）が異なることがあり、燃料ガスの種類が異なると、混合ガスの燃焼に適切な燃料ガスと燃焼用空気との比率も変わるので、ガス流入口１１１と空気流入口１０２との開口面積比も変更する必要がある。そのため、従来の予混合装置では、燃料ガスの種類毎に専用のものを用意しておき、燃料ガスの種類に応じて予混合装置自体を取り換えるなど、燃料ガスの種類の変更に対応するのが困難であった。そこで、本実施例の予混合装置１００では、燃料ガスの種類の変更に容易に対応するために、以下のような構成を採用している。

図５は、本実施例の予混合装置１００で燃料ガスの種類の変更に対応する様子を示した説明図である。図では、混合通路１０１の中心線および回転軸１０５の軸線を含む平面で切断した予混合装置１００の断面を表している。また、図５（ａ）には、燃料ガスＡを用いる場合が示されており、図５（ｂ）には、燃料ガスＢを用いる場合が示されている。図５の例において、燃料ガスＡは、燃料ガスＢと比較すると、同じ量の燃焼用空気に対して混合ガスの燃焼に適切な比率となる燃料ガスの量が２倍であるものとする。すなわち、燃焼用空気の量が同じであれば、燃料ガスＢの量は、燃料ガスＡの量の半分でよいことになる。

前述したように本実施例の予混合装置１００では、ガス制御部１１２の周面に第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂが回転軸１０５の軸方向に位置を異ならせて設けられている。そして、燃料ガスＡを用いる場合は、図５（ａ）に示されるように、第１ガス通過口１１３ａとガス流入口１１１との重複部分、および第２ガス通過口１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分を通って燃料ガスＡが混合通路１０１に流入する。尚、図中の破線の矢印は、燃料ガスの流れを表している。

一方、燃料ガスＢを用いる場合は、図５（ｂ）に示されるように、ガス制御部１１２の内側に円柱形状の閉塞部材１１４を取り付けることで、第２ガス通過口１１３ｂを塞いでいる。この閉塞部材１１４は、接続口１０４にガス供給通路１１が接続されていない状態で、接続口１０４から差し込んで取り付けたり、引き抜いて外したりすることが可能であり、閉塞部材１１４の外周面に嵌められたオーリング１１５によってガス制御部１１２の内周面との間の気密性が保たれる。このため、燃料ガスＢは、第２ガス通過口１１３ｂを通過することができず、燃料ガスＢが混合通路１０１に流入するのは、第１ガス通過口１１３ａとガス流入口１１１との重複部分からだけとなる。

本実施例の第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂは、何れも矩形に形成されており、ガス制御部１１２の周方向の長さが同じであるだけでなく、回転軸１０５の軸方向の幅も同じになっている。これにより、図５（ｂ）の燃料ガスＢを用いる場合は、図５（ａ）の燃料ガスＡを用いる場合に比べて、ガス流入口１１１の開口面積が半分になり、混合通路１０１に流入する燃料ガスの流量が半減する。一方、空気流入口１０２の開口面積は、図５（ｂ）の場合も図５（ａ）の場合と変わらない。従って、燃料ガスＡを用いる場合と、燃料ガスＢを用いる場合とで、混合ガスの燃焼に適切な燃料ガスと燃焼用空気との比率の違いに応じて、ガス流入口１１１と空気流入口１０２との開口面積比を切り換えることができる。

以上に説明したように、本実施例の予混合装置１００では、ガス流入口１１１と空気流入口１０２との開口面積比を変更するに当たって、ガス制御部１１２に設けられた２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂのうち燃料ガスを通過させるガス通過口（２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂの両方、または第１ガス通過口１１３ａのみ）を、閉塞部材１１４の着脱によって選択するだけでよく、予混合装置１００自体を取り換える必要はないので、燃料ガスの種類の変更に容易に対応することが可能となる。

尚、上述した実施例の第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂは、回転軸１０５の軸方向の幅が同じになっていたが、これは、燃料ガスＡが、燃料ガスＢと比較して、同じ量の燃焼用空気に対して混合ガスの燃焼に適切な比率となる燃料ガスの量が２倍であることに基づくものであり、第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂの幅は、変更を可能とする２種類の燃料ガスにおける混合ガスの燃焼に適切な燃料ガスと燃焼用空気との比率の違いに基づいて、適宜設定することができる。

上述した本実施例の予混合装置１００には、次のような変形例も存在する。以下では、上述の実施例とは異なる点を中心に変形例について説明する。尚、変形例の説明では、上述の実施例と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図６は、変形例の予混合装置１００を分解した状態を示した斜視図である。図示されるように、変形例の予混合装置１００の混合通路１０１は、ファン２０の吸入口５３（図２参照）に接合される円筒形状の下流側通路１０１ａに、吸入口５３とは反対側から円筒形状の上流側通路１０１ｂをつなぎ合せて形成され、図示しないネジなどで固定される。上流側通路１０１ｂの周面には、矩形の空気流入口１０２が開口しており、空気流入口１０２の周方向の辺は９０度分の円弧になっている。

また、上流側通路１０１ｂの外周を覆う円筒形状の空気制御部１０３が設けられており、この空気制御部１０３は、混合通路１０１の吸入口５３とは反対側（図中の上部）を塞ぐ円形の蓋板１０７、および混合通路１０１の中心線と同一直線上に位置する回転軸１０５と一体に形成され、上流側通路１０１ｂの外周面に沿って回転摺動することが可能になっている。尚、図６では、回転軸１０５を回転させる回動モーター１２０の図示を省略している。

さらに、空気制御部１０３の周面には、矩形に切り欠かれた２つの切欠き部１０６ａ，１０６ｂが設けられている。２つの切欠き部１０６ａ，１０６ｂは、それぞれ空気制御部１０３の周面の９０度分に相当し、空気制御部１０３の周方向の位置が１８０度異なっている。また、２つの切欠き部１０６ａ，１０６ｂは、回転軸１０５の軸方向の幅が互いに等しく、空気流入口１０２の幅よりも大きく形成されて、空気流入口１０２と重複可能になっており、空気流入口１０２との重複部分を燃焼用空気が通過可能である。

回転軸１０５が回転するのに伴い、空気制御部１０３が回転して切欠き部１０６ａ，１０６ｂが移動するので、切欠き部１０６ａ，１０６ｂと空気流入口１０２との重複の度合が変動し、空気流入口１０２の開口面積（切欠き部１０６ａ，１０６ｂと空気流入口１０２との重複部分の面積）を変化させる。尚、以下では、２つの切欠き部１０６ａ，１０６ｂを、第１切欠き部１０６ａと、第２切欠き部１０６ｂとに区別して説明することがある。

一方、下流側通路１０１ａの側面には、接続口１０４が設けられており、この接続口１０４は、下流側通路１０１ａの内部に導入された導入部１１０と通じている。変形例の導入部１１０は、Ｌ字状に屈曲しており、混合通路１０１と中心線が直交する直交導入部１１０ａと、混合通路１０１と平行で中心線が一致する円筒形状の平行導入部１１０ｂとを備えている。平行導入部１１０ｂの端部（図中の上部）は、上流側通路１０１ｂの内部に位置するようになっており、その周面に矩形のガス流入口１１１が開口している。変形例のガス流入口１１１は、空気流入口１０２とは反対方向に向けて開口しており、ガス流入口１１１の周方向の辺は９０度分の円弧になっている。

また、平行導入部１１０ｂの内側には、円筒形状のガス制御部１１２が平行導入部１１０ｂの内周面に沿って回転摺動することが可能に設置される。ガス制御部１１２は、平行導入部１１０ｂの端部を塞ぐ円形の蓋板１１６と一体に形成されており、蓋板１１６の中心から突設された凸部１１７を、空気制御部１０３と一体の蓋板１０７の回転軸１０５とは反対側の面に設けられた凹部（図示省略）に嵌め込むことで、回転軸１０５に連結される。

ガス制御部１１２の周面には、矩形に形成された２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂが開口している。変形例の２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂは、何れも周方向の辺が９０度分の円弧になっており、ガス制御部１１２の周方向の位置を１８０度異ならせて、平行導入部１１０ｂのガス流入口１１１と重複可能に設けられている。回転軸１０５が回転するのに伴い、ガス制御部１１２が回転してガス通過口１１３ａ，１１３ｂが移動するので、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１との重複の度合が変動し、ガス流入口１１１の開口面積（ガス通過口１１３ａ，１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分の面積）を変化させる。尚、以下では、２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂを、第１ガス通過口１１３ａと、第２ガス通過口１１３ｂとに区別して説明することがある。

このような変形例の予混合装置１００においても、前述した実施例と同様に、回動モーター１２０の駆動で回転軸１０５を回転させることによって、空気流入口１０２の開口面積およびガス流入口１１１の開口面積を連動して変化させることが可能である。そして、燃料ガスの種類の変更には、以下のようにして対応可能である。

図７は、変形例の予混合装置１００で燃料ガスの種類の変更に対応する様子を示した説明図である。図では、混合通路１０１の中心線を含むと共に、直交導入部１１０ａの中心線に垂直な平面で切断した予混合装置１００の断面を表している。また、図７（ａ）には、燃料ガスＡを用いる場合が示されており、図７（ｂ）には、燃料ガスＢを用いる場合が示されている。尚、図７の例においても、前述した図５の例と同様に、燃料ガスＡは、燃料ガスＢと比較すると、同じ量の燃焼用空気に対して混合ガスの燃焼に適切な比率となる燃料ガスの量が２倍であるものとする。

前述したように変形例の予混合装置１００では、ガス制御部１１２の周面に第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂが、周方向の位置を１８０度異ならせて設けられている。このうち、燃料ガスＡを用いる場合は、図７（ａ）に示されるように、第１ガス通過口１１３ａをガス流入口１１１と重複させることでガス流入口１１１を混合通路１０１に開口させる。変形例の予混合装置１００では、ガス通過口１１３ａ，１１３ｂおよびガス流入口１１１の周方向の辺が９０度分の円弧になっており、回転軸１０５を所定の回転基準位置に対して０度から９０度まで回転させることで、ガス流入口１１１の開口面積（第１ガス通過口１１３ａとガス流入口１１１との重複部分の面積）を全閉から全開まで変化させることが可能となっている。そして、燃料ガスＡは、第１ガス通過口１１３ａとガス流入口１１１との重複部分を通って混合通路１０１に流入する。尚。図中の破線の矢印は、燃料ガスの流れを表している。

また、空気制御部１０３の周面には、第１切欠き部１０６ａおよび第２切欠き部１０６ｂが、周方向の位置を１８０度異ならせて設けられており、第１ガス通過口１１３ａがガス流入口１１１と重複する回転軸１０５の回転範囲では、第１切欠き部１０６ａが空気流入口１０２と重複するようになっている。そして、回転軸１０５を回転基準位置に対して０度から９０度まで回転させると、空気流入口１０２の開口面積（第１切欠き部１０６ａと空気流入口１０２との重複部分の面積）が全閉から全開まで変化し、燃焼用空気は、第１切欠き部１０６ａと空気流入口１０２との重複部分を通って混合通路１０１に流入する。尚、図中の太線の矢印は、燃焼用空気の流れを表している。

一方、燃料ガスＢを用いる場合は、図７（ｂ）に示されるように、第２ガス通過口１１３ｂをガス流入口１１１と重複させることでガス流入口１１１を混合通路１０１に開口させる。変形例の予混合装置１００では、回転軸１０５を１８０度回転させることによって、２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂのうちの何れをガス流入口１１１と重複させるかを切り換えることができ、回転軸１０５を回転基準位置に対して１８０度から２７０度まで回転させることで、ガス流入口１１１の開口面積（第２ガス通過口１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分の面積）を全閉から全開まで変化させることが可能となっている。そして、燃料ガスＢは、第２ガス通過口１１３ｂとガス流入口１１１との重複部分を通って混合通路１０１に流入する。

また、第２ガス通過口１１３ｂがガス流入口１１１と重複する回転軸１０５の回転範囲では、第２切欠き部１０６ｂが空気流入口１０２と重複するようになっており、回転軸１０５を回転基準位置に対して１８０度から２７０度まで回転させると、空気流入口１０２の開口面積（第２切欠き部１０６ｂと空気流入口１０２との重複部分の面積）が全閉から全開まで変化し、燃焼用空気は、第２切欠き部１０６ｂと空気流入口１０２との重複部分を通って混合通路１０１に流入する。

変形例の第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂは、何れも矩形に形成されており、ガス制御部１１２の周方向の長さは同じ（９０度の円弧）であるものの、回転軸１０５の軸方向の幅は、第２ガス通過口１１３ｂが第１ガス通過口１１３ａの半分になっている。これにより、図７（ｂ）の燃料ガスＢを用いる場合は、図７（ａ）の燃料ガスＡを用いる場合に比べて、ガス流入口１１１の開口面積が半分になり、混合通路１０１に流入する燃料ガスの流量が半減する。一方、第１切欠き部１０６ａおよび第２切欠き部１０６ｂは、形状や寸法が同様になっており、空気流入口１０２の開口面積は、図７（ｂ）の場合も、図７（ａ）の場合と変わらない。従って、燃料ガスＡを用いる場合と、燃料ガスＢを用いる場合とで、混合ガスの燃焼に適切な燃料ガスと燃焼用空気との比率の違いに応じて、ガス流入口１１１と空気流入口１０２との開口面積比を切り換えることができる。

以上に説明したように、変形例の予混合装置１００では、ガス流入口１１１と空気流入口１０２との開口面積比を変更するに当たって、ガス制御部１１２に設けられた２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂのうちの何れをガス流入口１１１と重複させるかを、回転軸１０５の回転範囲の切り換えによって選択するだけでよく、予混合装置１００自体を取り換える必要はないので、燃料ガスの種類の変更に容易に対応することが可能となる。

尚、上述した変形例の第１ガス通過口１１３ａは、第２ガス通過口１１３ｂに比べて、回転軸１０５の軸方向の幅が２倍になっていたが、これは、燃料ガスＡが、燃料ガスＢと比較して、同じ量の燃焼用空気に対して混合ガスの燃焼に適切な比率となる燃料ガスの量が２倍であることに基づくものであり、第１ガス通過口１１３ａおよび第２ガス通過口１１３ｂの幅は、変更を可能とする２種類の燃料ガスにおける混合ガスの燃焼に適切な燃料ガスと燃焼用空気との比率の違いに基づいて、適宜設定することができる。

以上、本実施例および変形例の予混合装置１００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。

例えば、前述した実施例では、ガス制御部１１２の周面に回転軸１０５の軸方向に位置を異ならせて２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂが設けられていた。しかし、ガス通過口の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。３つのガス通過口１１３ａ〜１１３ｃを、回転軸１０５の軸方向に位置を異ならせて設けておけば、ガス制御部１１２の内側に閉塞部材１１４を取り付けない場合と、１つのガス通過口１１３ｃだけを閉塞する閉塞部材１１４を取り付けた場合と、２つのガス通過口１１３ｂ，１１３ｃを閉塞する閉塞部材１１４を取り付けた場合とで、３種類の燃料ガスの変更に容易に対応することが可能となる。

また、前述した変形例では、ガス制御部１１２の周面に周方向の位置を１８０度異ならせて２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂが設けられていたが、ガス通過口の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。例えば、３つのガス通過口１１３ａ〜１１３ｃを設ける場合には、次のようにしてもよい。まず、３つのガス通過口１１３ａ〜１１３ｃをガス制御部１１２の周方向の位置を１２０度ずつ異ならせて配置し、ガス通過口１１３ａ〜１１３ｃの各々に対応する切欠き部１０６ａ〜１０６ｃを、空気制御部１０３の周方向の位置を１２０度ずつ異ならせて設ける。また、ガス流入口１１１、ガス通過口１１３ａ〜１１３ｃ、空気流入口１０２、および切欠き部１０６ａ〜１０６ｃを、何れも周方向の辺を６０度分の円弧として、３つのガス通過口１１３ａ〜１１３ｃの回転軸１０５の軸方向の幅を互いに異ならせる。そして、回転軸１０５を１２０度回転させることによって、３つのガス通過口１１３ａ〜１１３ｃのうちの何れをガス流入口１１１と重複させるかを切り換えれば、３種類の燃料ガスの変更に容易に対応することが可能となる。

また、前述した変形例では、ガス制御部１１２に２つのガス通過口１１３ａ，１１３ｂを設けると共に、空気制御部１０３に２つの切欠き部１０６ａ，１０６ｂを設けて、燃料ガスの種類を変更する際には、回転軸１０５を１８０度回転させることで、第１ガス通過口１１３ａをガス流入口１１１と重複させる回転範囲（０度から９０度）と、第２ガス通過口１１３ｂをガス流入口１１１と重複させる回転範囲（１８０度から２７０度）とを切り換えていた。しかし、燃料ガスの種類の変更に際して、ガス制御部１１２側の凸部１１７（図６参照）を空気制御部１０３側の凹部から一旦取り外して、空気制御部１０３に対してガス制御部１１２を１８０度反転させた後に、再び嵌め込んで連結させるようにしてもよい。こうすれば、空気制御部１０３に切欠き部を１つ設けるだけでよく、回転軸１０５の回転範囲も０度から９０度に限定することができる。

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、 １２…ゼロガバナ、 ２０…ファン、
３０…羽根車、 ３１…翼片、 ３２…回転円板、
３３…支持板、 ４０…駆動モーター、 ４１…シャフト、
５０…ケーシング、 ５１…本体、 ５２…蓋体、
５３…吸入口、 ５４…送風路、 ５５…吐出口、
１００…予混合装置、 １０１…混合通路、 １０２…空気流入口、
１０３…空気制御部、 １０４…接続口、 １０５…回転軸、
１０６ａ…第１切欠き部、 １０６ｂ…第２切欠き部、 １０７…蓋板、
１１０…導入部、 １１１…ガス流入口、 １１２…ガス制御部、
１１３ａ…第１ガス通過口、 １１３ｂ…第２ガス通過口、 １１４…閉塞部材、
１１５…オーリング、 １１６…蓋板、 １１７…凸部、
１２０…回動モーター。

Claims (2)

1. 燃焼装置に燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを送るファンの吸入側に接続されて、該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め混合させる予混合装置において、
   前記ファンの吸入側に接合される混合通路と、
   前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃焼用空気を流入させる空気流入口と、
   前記空気流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該空気流入口が前記混合通路に開口する空気開口面積を変化させる空気制御部と、
   前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃料ガスを流入させるガス流入口と、
   前記空気制御部と連結されており、該空気制御部の回転移動と連動して、前記ガス流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該ガス流入口が前記混合通路に開口するガス開口面積を、前記空気開口面積との面積比を維持しながら変化させるガス制御部と
   を備え、
   前記ガス制御部は、前記ガス流入口との重複によって前記燃料ガスが通過可能なガス通過口を複数有し、該ガス制御部の回転移動に伴って、該ガス通過口が前記ガス流入口と重複する部分が増減することで前記ガス開口面積を変化させ、
   前記複数のガス通過口のうち、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能になっており、該選択されたガス通過口に応じて、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が異なり、
   前記複数のガス通過口は、前記ガス制御部の移動方向に位置を異ならせて設けられ、
   前記空気制御部は、前記空気流入口との重複によって前記燃焼用空気が通過可能な空気通過部を、前記複数のガス通過口の各々に対応させると共に該空気制御部の移動方向に位置を異ならせて複数有し、
   前記ガス制御部を回転移動させる移動範囲を切り換えることによって、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能であり、該選択されたガス通過口に対応して、前記燃焼用空気を通過させる前記空気通過部が切り換わる
   ことを特徴とする予混合装置。
2. 燃焼装置に燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを送るファンの吸入側に接続されて、該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め混合させる予混合装置において、
   前記ファンの吸入側に接合される混合通路と、
   前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃焼用空気を流入させる空気流入口と、
   前記空気流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該空気流入口が前記混合通路に開口する空気開口面積を変化させる空気制御部と、
   前記混合通路に開口して、該混合通路に前記燃料ガスを流入させるガス流入口と、
   前記空気制御部と連結されており、該空気制御部の回転移動と連動して、前記ガス流入口が設けられた面に沿って回転移動することで、該ガス流入口が前記混合通路に開口するガス開口面積を、前記空気開口面積との面積比を維持しながら変化させるガス制御部と
   を備え、
   前記ガス制御部は、前記ガス流入口との重複によって前記燃料ガスが通過可能なガス通過口を複数有し、該ガス制御部の回転移動に伴って、該ガス通過口が前記ガス流入口と重複する部分が増減することで前記ガス開口面積を変化させ、
   前記複数のガス通過口のうち、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能になっており、該選択されたガス通過口に応じて、前記ガス開口面積と前記空気開口面積との面積比が異なり、
   前記複数のガス通過口は、前記ガス制御部の移動方向に対して直交する方向に位置を異ならせて設けられており、
   前記複数のガス通過口のうちの少なくとも１つを閉塞する閉塞部材を前記ガス制御部に着脱することによって、前記燃料ガスを通過させるガス通過口を選択可能である
   ことを特徴とする予混合装置。

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