JP6985978B2

JP6985978B2 - 予混合装置

Info

Publication number: JP6985978B2
Application number: JP2018100205A
Authority: JP
Inventors: 公博吉村
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: JP2019203668A

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、ガス供給路の下流端がファンの上流側の空気供給路に設けられたガス吸引部に接続され、ガス吸引部より上流側の空気供給路の部分に、空気供給路の長手方向に平行な開き姿勢と空気供給路の長手方向に直交する閉じ姿勢とに回動自在なバタフライ弁を設けたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。尚、バタフライ弁は、空気供給路の長手方向に直交する弁軸を介してモータに連結され、モータによりバタフライ弁が回動される。

ところで、バタフライ弁を閉じ姿勢にした状態において、バタフライ弁の外周縁と空気供給路の周壁面との間にはクリアランスを生ずる。ここで、クリアランスは、バタフライ弁の全周に亘り均一にすべきである。然し、バタフライ弁が空気供給路に対し偏心した状態で組付けられることにより、バタフライ弁の周方向一部でクリアランスが狭くなり、クリアランスの狭窄部に流れる空気により異音が発生することがある。

特開２０１７−１８１０１１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、上記クリアランスがバタフライ弁の全周に亘り均一にな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、ガス供給路の下流端がファンの上流側の空気供給路に設けられたガス吸引部に接続され、ガス吸引部より上流側の空気供給路の部分に、空気供給路の長手方向に平行な開き姿勢と空気供給路の長手方向に直交する閉じ姿勢とに回動自在なバタフライ弁が設けられ、バタフライ弁は、空気供給路の長手方向に直交する弁軸を介してモータに連結され、モータによりバタフライ弁が回動されるようにしたものにおいて、バタフライ弁の外周縁又はバタフライ弁を配置した空気供給路の部分の周壁面の少なくとも周方向３箇所に、バタフライ弁を閉じ姿勢にした状態でバタフライ弁の外周縁と空気供給路の周壁面との間に生ずるクリアランスと同等高さの凸部が突設され、バタフライ弁の閉じ姿勢でバタフライ弁が空気供給路の長手方向に直交する面に沿う任意の方向に移動可能となるように、弁軸又はバタフライ弁は、モータ又は弁軸に遊びを持たせて連結されることを特徴とする。

本発明によれば、バタフライ弁を閉じ姿勢に回動すると、バタフライ弁が、上記遊びによる動きで、複数個所の凸部に案内されて空気供給路と同心になるように位置決めされる。従って、バタフライ弁を閉じ姿勢にした状態でバタフライ弁の外周縁と空気供給路の周壁面との間に生ずるクリアランスは、バタフライ弁の全周に亘り均一になる。その結果、クリアランスの狭窄部に流れる空気により異音が発生することを防止できる。

また、本発明においては、バタフライ弁の外周縁に凸部が突設され、凸部は、バタフライ弁の閉じ姿勢で空気供給路の周壁面に点接触する形状に形成されることが望ましい。これによれば、空気供給路の周壁面に対する凸部の食付きを生じても、これを容易に解除でき、バタフライ弁が閉じ姿勢でロックすることを防止できる。

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ＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した拡大切断平面図。

図１を参照して、Ｂは、混合気が噴出して燃焼する燃焼面Ｂａ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ＢにはファンＦが接続されており、本発明の実施形態の予混合装置１により、空気に燃料ガスを混合して、混合気をファンＦを介してバーナＢに供給するようにしている。

予混合装置１は、装置本体たるケーシング２内に設けられた、ファンＦの上流側の空気供給路３と、燃料ガスを供給するガス供給路４とを備えている。ガス供給路４には、図３に示す如く開閉弁５と比例弁やゼロガバナから成る流量調節弁６とが介設された上流側ガス供給路４ａを介して燃料ガスが供給される。更に、ガス供給路４の下流端は、空気供給路３に設けられたガス吸引部３１に接続され、燃料ガスがガス吸引部３１から空気供給路３内に吸引される。また、予混合装置１は、ガス吸引部３１より上流側の空気供給路３の部分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６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。

ここで、流量調節弁６として比例弁を用いる場合は、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が制御され、更に、バーナＢ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（比例弁への通電電流）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。

また、流量調節弁６として、二次ガス圧を大気圧に維持するゼロガバナを用いる場合、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。従って、要求燃焼量に応じてファン回転数を制御することにより、要求燃焼量に応じた量の空気及び燃料ガスがバーナＢに供給されることになる。このものでも、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ると、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。そのため、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して、ファン回転数を上記下限回転数以下にせずに、所定値以下の要求燃焼量に応じた量の空気を供給できるようにする必要がある。また、空気供給路３の通気抵抗を大きくするだけでは、空気供給路３内の負圧の増加で燃料ガスの供給量が要求燃焼量に応じた量を超えてしまうため、空気供給路３の通気抵抗を大きくするのに合わせて、ガス供給路４の通気抵抗も大きくする必要がある。

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、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ようにしている。

図２、図３も参照して、空気抵抗切換手段は、ガス吸引部３１より上流側の空気供給路３の部分に、空気供給路３の長手方向に平行な開き姿勢（図２に仮想線で示す姿勢）と空気供給路３の長手方向に直交する閉じ姿勢（図２に実線で示す姿勢）とに回動自在に設けられた円板から成るバタフライ弁７で構成されている。バタフライ弁７は、空気供給路３の長手方向に直交する弁軸７１を介してモータ７２に連結されている。そして、要求燃焼量が所定値以下になったときに、モータ７２の作動で、バタフライ弁７を開き姿勢から閉じ姿勢になるように回動させる。

ガス供給路４には、ガス吸引部３１に連通する下流端のガス室４１の上流側に位置して、ガス室４１に常時連通する通路部分４２に対して並列の弁室８１が設けられている。そして、弁室８１内に、弁室８１の下端の弁座８２に形成した、通路部分４２に連通する弁孔８３を開閉する切換弁８を設け、この切換弁８によりガス抵抗切換手段を構成している。切換弁８を閉弁させると、弁室８１を介してのガスの流れが遮断され、ガス供給路４の通気抵抗が大きくなる。

切換弁８は、バタフライ弁７の回動に伴い連動機構９を介して開閉動作される。この連動機構９は、図１、図３に示す如く、弁軸７１に連結したカム９１と、切換弁８に連結される、一端がカム９１に当接可能なロッド９２とで構成されている。バタフライ弁７を開き姿勢に回動させると、カム９１によりロッド９２が押し上げられ、切換弁８が弁バネ８４の付勢力に抗して開弁され、また、バラフライ弁７を閉じ姿勢に回動させると、カム９１によるロッド９２の押し上げが解除され、切換弁８が弁バネ８４の付勢力で閉弁される。

また、バタフライ弁７が配置された空気供給路３の部分は、ケーシング２内に設けた筒体３２で囲われている。ケーシング２内には、筒体３２を囲う環状の空隙が設けられており、この空隙によりバタフライ弁７に並列な副通路３３を構成している。そして、バタフライ弁７を閉じ姿勢に回動させたとき、バタフライ弁７を配置した空気供給路３の部分の周壁面、即ち、筒体３２の内周面とバタフライ弁７の外周縁との間に生ずるクリアランスと副通路３３のみに空気が流れ、空気供給路３の通気抵抗が大きくなるようにしている。

ガス吸引部３１の上流側に隣接する空気供給路３の部分にはベンチュリ部３４が設けられている。ベンチュリ部３４の下流側に隣接する空気供給路３の部分は、ベンチュリ部３４よりも大径の筒部３５で囲われている。そして、ベンチュリ部３４の下流端部を筒部３５の上流端部に環状の間隙を存して挿入し、この間隙によりガス室４１に連通するガス吸引部３１が構成されるようにしている。尚、ケーシング２内に筒部３５を囲う環状の空隙を設け、この空隙でガス室４１を構成している。

ところで、上記クリアランスがバタフライ弁７の全周に亘り均一にならず、周方向一部でクリアランスが狭くなると、この狭窄部に流れる空気により異音が発生することがある。そこで、本実施形態では、図４に示す如く、バタフライ弁７の外周縁の周方向３箇所に、バタフライ弁７を閉じ姿勢にした状態でバタフライ弁７の外周縁と筒体３２の内周面との間に生ずるクリアランスと同等高さの凸部７ａを突設している。更に、バタフライ弁７の閉じ姿勢でバタフライ弁７が空気供給路３の長手方向に直交する面に沿う任意の方向に移動可能となるように、弁軸７１をモータ７２に遊びを持たせて連結している。当然のことながら、ケーシング２に形成した弁軸７１用の挿通孔２１に対しても弁軸７１は遊びを持って挿通されている。尚、上記凸部７ａをバタフライ弁７の外周縁の周方向４箇所以上に突設することも可能である。

これによれば、バタフライ弁７を閉じ姿勢に回動すると、バタフライ弁７が、上記遊びによる動きで、複数個所の凸部７ａに案内されて筒体３２と同心になるように位置決めされる。従って、バタフライ弁７を閉じ姿勢にした状態でバタフライ弁７の外周縁と筒体３２の内周面との間に生ずるクリアランスは、バタフライ弁７の全周に亘り均一になる。その結果、クリアランスの狭窄部に流れる空気により異音が発生することを防止できる。

尚、各凸部７ａは、半球状であって、バタフライ弁７の閉じ姿勢で筒体３２の内周面に点接触する。これによれば、筒体３２の内周面に対する凸部７ａの食付きを生じても、これを容易に解除でき、バタフライ弁７が閉じ姿勢でロックすることを防止できる。

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、凸部７ａの形状が半球状であるが、バタフライ弁７の閉じ姿勢で筒体３２内周面、即ち、空気供給路３の周壁面に点接触するものであれば、円錐状等の半球状以外の形状であってもよい。また、バタフライ弁７を配置した空気供給路３の部分の周壁面に母線方向に長手の突条を形成して、この突条で凸部を構成することも可能である。更に、バタフライ弁７を弁軸７１に遊びを持たせて連結して、バタフライ弁７の閉じ姿勢でバタフライ弁７が空気供給路３の長手方向に直交する面に沿う任意の方向に移動可能となるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、空気供給路３に、バタフライ弁７に並列な副通路３３を設けているが、この副通路３３は省略することも可能である。

Ｂ…バーナ、Ｆ…ファン、１…予混合装置、３…空気供給路、３１…ガス吸引部、４…ガス供給路、７…バタフライ弁、７ａ…凸部、７１…弁軸、７２…モータ。

Claims

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、ガス供給路の下流端がファンの上流側の空気供給路に設けられたガス吸引部に接続され、ガス吸引部より上流側の空気供給路の部分に、空気供給路の長手方向に平行な開き姿勢と空気供給路の長手方向に直交する閉じ姿勢とに回動自在なバタフライ弁が設けられ、バタフライ弁は、空気供給路の長手方向に直交する弁軸を介してモータに連結され、モータによりバタフライ弁が回動されるようにしたものにおいて、
バタフライ弁の外周縁又はバタフライ弁を配置した空気供給路の部分の周壁面の少なくとも周方向３箇所に、バタフライ弁を閉じ姿勢にした状態でバタフライ弁の外周縁と空気供給路の周壁面との間に生ずるクリアランスと同等高さの凸部が突設され、
バタフライ弁の閉じ姿勢でバタフライ弁が空気供給路の長手方向に直交する面に沿う任意の方向に移動可能となるように、弁軸又はバタフライ弁は、モータ又は弁軸に遊びを持たせて連結されることを特徴とする予混合装置。
バタフライ弁の外周縁に凸部が突設され、凸部は、バタフライ弁の閉じ姿勢で空気供給路の周壁面に点接触する形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の予混合装置。