JPWO2019026665A1 - 流体混合装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
を備えていることを特徴とする。
また、この流体混合装置は、弁体が一つであるため、流路方向の長さを短くすることができる。
実施例1の流体混合装置は、図1に示すように、ベンチュリー管1、弁体3、及び磁石5(本発明に係る付勢部として例示する)を備えている。ベンチュリー管1は外筒10と内筒30とから構成されている。外筒10は、上流側から下流側に向けて、上流管部11、中間管部13、及び下流管部15をこの順に有している。上流管部11、中間管部13、及び下流管部15は略円筒状である。上流管部11の内径は中間管部13の内径よりも小さい。中間管部13の内径は下流管部15の内径よりも小さい。また、中間管部13と下流管部15の肉厚は略等しく、上流管部11の肉厚は中間管部13及び下流管部15の肉厚よりも薄い。
実施例2の流体混合装置は、図6に示すように、弁体が2個に分割されて形成されている点が実施例1と相違する。実施例1と同様な構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
このように、この流体混合装置は、ベンチュリー管1を通過する第1流体の圧力が高くなるに従い、段階的に流路面積が大きくなる。つまり、この流体混合装置は混合流体の流量を細かに制御することができる。
実施例3の流体混合装置は、図8及び図9に示すように、弁体4が内筒230の流路全体を塞ぐ大きさであり、中央に貫通孔4Aが形成されている点が実施例1と相違する。実施例1と同様な構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
実施例4の流体混合装置は、図14〜図16に示すように、付勢部としての弾性体を有する点、弁体が突起部を有する点、流量調整部を備える点等において実施例1と相違する。実施例1と同様な構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
なお、オリフィス板42を交換する際には、実施例1のオリフィス板21,22の交換時のように外筒10から内筒30を抜き出す必要はなく、外筒10の外面側に露出しているハウジング41を取り外すことにより簡単に行うことができる。
また、本発明に係る流量調整部は、例えば、先端部の形状(径方向の大きさ)の異なる複数種類の調整ねじを用意して交換して用いてもよい。この場合、特定種類の第2流体に対応させた大きさの先端部を有する調整ねじに交換することで、流量を容易に調整することができる。
実施例5の流体混合装置は、図21及び図22に示すように、実施例4の流体混合装置の構成に加えて、弁体が開弁する際のベンチュリー管1を通過する第1流体の圧力が異なるように調整する調整部としての弾性力調整部を備えている。その他、上述の各実施例と同様な構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
なお、弾性力調整部は上記構成に限定されるものではない。流体混合装置が本発明に係る調整部としての弾性力調整部を備える場合、弾性力調整部は、弁体が開弁する際のベンチュリー管を通過する第1流体の圧力が異なるようにする限りその構成は特に限定されない。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例1〜5に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施例1〜3では、弁体に設けられた永久磁石の磁力を弁体の閉弁方向に作用させたが、図10に示すように、閉弁状態の弁体303から上流側に延びるように平板状の鉄片370を取付け、鉄片370に対向する位置に電磁石305の端面が配置するように内筒330に取付けて、電磁石305の磁力を弁体303の閉弁方向に作用させてもよい。この場合、電磁石305に供給する電力の大きさを変更すれば、混合流体の流量を細かに制御したり、容易に変更したりすることができる。
また、電磁石305への電力供給を送風機7Aの回転数が所定の回転数になったことを検知して遮断するようにしてもよい。この場合も、弁体303が安定して開弁状態を保つことができ、所望する混合比の混合流体を安定して供給することができる。
なお、図10において、実施例1と同様な構成は同一の符号を付している。
なお、図11において、実施例1と同様な構成は同一の符号を付している。
(6)実施例1〜5では、流体混合装置を燃焼機器に組み付けたが、他の機器に組み付けてもよい。
(7)実施例1〜5では、ベンチュリー管を外筒と内筒で構成したが、ベンチュリー管を一つの管部材で形成してもよい。
(8)実施例2では、弁体を2個に分割したが、弁体を3個以上に分割してもよい。
(9)実施例1及び3では、ボルトのねじ込み具合によって、磁石との距離を近づけたり、遠ざけたりしたが、磁石との距離が変化しないように磁石の磁力が作用する鉄製などの部材を内筒に固定してもよい。
(10)実施例1〜5では、流体混合装置を送風機の上流側に連結したが、送風機の下流側に流体混合装置を連結してもよい。
(12)実施例4及び5では、弁体が突起部を有する形態を例示したが、これは必須ではない。なお、弁体が突起部を有する場合、その形状や大きさ等は、第1流入口に挿入され得る限り特に限定されない。
(13)実施例4及び5では、第1流通路及び第2流通路のそれぞれに対応して流量を調整するための2つの孔が形成された1つのオリフィス板を例示したが、これに替えて、1つの孔が形成された2つのオリフィス板を採用した形態としてもよい。
(14)実施例5では、調整部として弾性力調整部を備える形態を例示したが、これは必須の構成ではない。
3,3A,3B,4,6A,6B…弁体(3A,6A…第1弁体、3B,6B…第2弁体)
5,305A,305B…磁石(付勢部)
25…弾性体(付勢部)
35,39,135,235,239,335…流入口(35,135,235,335…第1流入口、39,239…第2流入口)
60…弾性力調整部(調整部)
70…ボルト(調整部)
圧力で開弁するように形成されている。
[0004]
この流体混合装置が組み込まれた燃焼装置は、低い燃焼量で燃焼させる場合、送風機を低い設定回転数で回転させる。この場合、この流体混合装置は、第1弁体及び第2弁体が閉弁した状態であり、少ない流量の混合気体をバーナーに供給する。一方、この燃焼装置は、高い燃焼量で燃焼させる場合、送風機を高い設定回転数で回転させる。この場合、この流体混合装置は、第1弁体及び第2弁体が開弁した状態になり、多い流量の混合気体をバーナーに供給する。このように、この流体混合装置は、高い燃焼量で燃焼させる際、ベンチュリー管を通過する空気が第2弁体を開弁させるほどの圧力を有しているため、第1弁体は完全に開弁した状態が安定して維持され、燃焼に適した空燃比の混合気体を安定してバーナーに供給することができる。
先行技術文献
特許文献
[0005]
特許文献1:米国特許出願公開第2013/0224670号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0006]
しかし、特許文献1の流体混合装置は2個の弁体を流路方向に離れた位置に設けている。このため、この流体混合装置は小型化することが困難である。また、この流体混合装置は、2個の弁体の開閉タイミングを調整する手間を要し、開閉タイミングがずれると空燃比(混合比)が適切なものでなくなるおそれがある。
[0007]
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、所望する混合比の混合流体を安定して供給することができると共に、小型化を図ることができる流体混合装置を提供することを解決すべき課題としている。
課題を解決するための手段
[0008]
本発明の第1態様の流体混合装置は、流路面積を狭くした絞り部を有し、第1流体が前記絞り部を通過する際に流速が増加することによって生じる低圧領域に第
2流体が流入する複数の流入口を形成したベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
を備えており、
前記弁体は、前記流入口に挿入される突起部を有しており、
前記突起部の断面積は、前記流入口の開口面積よりも小さくされていることを特徴とする。
本発明の第2態様の流体混合装置は、流路面積を狭くした絞り部を有し、第1流体が前記絞り部を通過する際に流速が増加することによって生じる低圧領域に第2流体が流入する複数の流入口を形成したベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
を備えており、
前記付勢部は、前記閉弁方向に磁力を作用させる磁石を有していることを特徴とする。
本発明の第3態様の流体混合装置は、流路面積を狭くした絞り部を有し、第1流体が前記絞り部を通過する際に流速が増加することによって生じる低圧領域に第2流体が流入する複数の流入口を形成したベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
を備えており、
前記弁体は分割されて形成されており、分割された各弁体が開弁する際の前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力が異なると共に、分割された弁体ごとに前記流入口を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放することを特徴とする。
本発明の第4態様の流体混合装置は、流路面積を狭くした絞り部を有し、第1流体が前記絞り部を通過する際に流速が増加することによって生じる低圧領域に第2流体が流入する複数の流入口を形成したベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
前記弁体が開弁する際の前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力が異なるように調整する調整部を備えていることを特徴とする。
[0009]
第1〜第4態様の流体混合装置は、ベンチュリー管の流路面積を変化させる弁体が一つであり、この弁体は閉弁方向に付勢部の付勢力が作用している。このため、この流体混合装置は、ベンチュリー管を通過する第1流体の圧力が付勢部の付勢力に打ち勝つことによって弁体が開弁する。よって、この流体混合装置は、適切な付勢力を発生する付勢部を備えることによって、ベンチュリー管を通過する第1流体の圧力が小さく弁体の開弁状態が不安定になる状況では弁体を開弁させず、弁体が開弁した状況ではベンチュリー管を通過する第1流体の圧力によって開弁状態を安定させることができる。このように、この流体混合装置は、弁体が安定して開弁状態を保つため、第2流体の流入口からの吸引が安定し、所望する混合比の混合流体を安定して供給することができる。なお、ベンチュリー管を通過する第1流体の圧力は、ベンチュリー管を通過する第1流体の流量が多くなると、高くなる。
また、第1〜第4態様の流体混合装置は、弁体が一つであるため、流路方向の長さを短くすることができる。
[0010]
したがって、本発明の流体混合装置は所望する混合比の混合流体を安定して供給することができると共に、小型化を図ることができる。
[0011]
また、第1〜第4態様の流体混合装置は、付勢部の付勢力を異ならせることによって、弁体が開弁する際のベンチュリー管を通過する第1流体の圧力を異ならせることができる。つまり、この流体混合装置は、付勢部の付勢力を異ならせることによって、弁体の開弁する圧力を変更することができる。
また、第1態様の流体混合装置は、弁体が流入口に挿入される突起部を有しているので、開弁と閉弁との切り替わり時において流入口から流入する第2流体の流量の急激な変化を抑制することができる。
また、第2態様の流体混合装置は、適切な磁力を生じる磁石を備えることによって、絞り部を通過する第1流体の圧力が小さく弁体の開弁状態が不安定になる状況では弁体を開弁させず、弁体が開弁した状況では絞り部を通過する第1流体の圧力によって開弁状態を安定させることができる。
また、第3態様の流体混合装置は、混合流体の流量を細かに制御することができる。
また、第4態様の流体混合装置は、弁体の開弁する圧力を容易に変更することができる。
図面の簡単な説明
態を示す要部拡大断面図である。
[図19]実施例4の流体混合装置の突起部を説明するための図であり、開弁状態を示す要部拡大断面図である。
[図20]実施例4の流体混合装置を燃焼装置に組み込んだ際の送風機の回転数とベンチュリー管を流れる混合気体の流量との関係を示すグラフである。
[図21]実施例5の流体混合装置の弾性力調整部を説明するための図(その1)である。
[図22]実施例5の流体混合装置の弾性力調整部を説明するための図(その2)である。
発明を実施するための形態
[0013]
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
[0014]
本発明の流体混合装置において、前記付勢部は、前記閉弁方向に弾性力を作用させる弾性体を有し得る。この場合、適切な弾性力を生じる弾性体を備えることによって、絞り部を通過する第1流体の流量に応じた開度で弁体を開弁させることができるので、第1流体の流量に応じた流量の第2流体を流入させることができる。
[0015]
[0016]
[0017]
本発明の流体混合装置において、前記ベンチュリー管は、前記流入口に連通し、前記第2流体が流通する流通路が形成され得る。流体混合装置は、前記ベンチュリー管に設けられ、前記流通路を流通する前記第2流体の流量を調整する流量調整部を備え得る。そして、前記流量調整部は前記ベンチュリ
ー管の外部から前記第2流体の流量を調整する操作部を有し得る。この場合、第2流体の流量を容易に調整することができる。
[0018]
本発明の流体混合装置において、前記ベンチュリー管は、前記絞り部を形成する内筒と、この内筒を内部に挿入される外筒と、を有し得る。そして、前記内筒を前記外筒に挿入することによって、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間に前記流通路が形成され得る。この場合、ベンチュリー管に流通路を容易に形成することができる。
[0019]
本発明の流体混合装置において、複数の前記流入口は、前記弁体によって開閉される第1流入口と、この第1流入口以外の第2流入口と、であり得る。前記流通路は、前記第1流入口に連通する第1流通路と、前記第2流入口に連通する第2流通路と、を有し得る。そして、前記流量調整部は、前記第1流通路を流通する第2流体の流量を調整する第1流量調整部と、前記第2流通路を流通する第2流体の流量を調整する第2流量調整部と、を有し得る。この場合、弁体によって開閉される流入口及びそれ以外の流入口のそれぞれから流入する第2流体の流量を個別に調整することができる。また、開弁時、閉弁時に関わらず所望の混合比の混合流体を得ることができる。
[0020]
本発明の流体混合装置において、前記弁体によって開閉される前記流入口は、前記絞り部の最も流路面積が小さい部分よりも下流であり、かつ閉弁時の前記弁体の先端位置よりも上流側に形成され得る。この場合、この流体混合装置は流入口から第2流体を良好に吸引することができる。
[0021]
[0022]
[0023]
次に、本発明の流体混合装置を具体化した実施例1〜3について、図面を参照しつつ説明する。
[0024]
<実施例1>
実施例1の流体混合装置は、図1に示すように、ベンチュリー管1、弁体3、及び磁石5(本発明に係る付勢部として例示する)を備えている。ベンチュリー管1は外筒10と内筒30とから構成されている。外筒10は、上流側から下流側に向けて、上流管部11、中間管部13、及び下流管部15をこの順に有している。上流管部11、中間管部13、及び下流管部15は略円筒状である。上流管部11の内径は中間管部13の内径よりも小さい。中間管部13の内径は下流管部15の内径よりも小さい。また、中間管部13と下流管部15の肉厚は略等しく、上流管部11の肉厚は中間管部13及び下流管部15の肉厚よりも薄い。
[0025]
上流管部11は中間管部13側の端部の内径がそれよりも上流側の内径よりも僅かに小さい。中間管部13は側面の一箇所に第2流体を供給する供給管17が形成されている。また、中間管部13は上流管部11側の端部の内径がそれよりも下流側の内径よりも僅かに小さい。下流管部15は下流端に外側に広がる鍔部19を有している。鍔部19は厚み方向に貫通する複数の貫通孔19Aが形成されている。この貫通孔19Aは、この流体混合装置を下流側の配管(図示せず)に連結する際に連結用ボルト(図示せず)が挿通される。
[0026]
内筒30は、図1〜図3に示すように、外筒10の下流管部15側から外筒10内に挿入されている。内筒30は、外筒10に対して中心軸周りに任意に回転させた状態で外筒10内に挿入し、固定されている。内筒30の内径は上流端部が最も小さく形成されている。内筒30は上流端の内側角部がR面取りされている。また、内筒30は上流端部から下流側に向けて徐々に拡径している。つまり、内筒30は内周面が下流に向けて徐々に外側へ広がるように傾斜している。内筒30は上流端部の内径が外筒10の上流管部1
Claims (10)
- 流路面積を狭くした絞り部を有し、第1流体が前記絞り部を通過する際に流速が増加することによって生じる低圧領域に第2流体が流入する複数の流入口を形成したベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管内に配置され、前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力によって開弁して前記ベンチュリー管の流路面積を変化させると共に、複数の前記流入口のうちの一部を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放する弁体と、
この弁体の閉弁方向に付勢力を付与する付勢部と、
を備えていることを特徴とする流体混合装置。 - 前記付勢部は、前記閉弁方向に弾性力を作用させる弾性体を有していることを特徴とする請求項1記載の流体混合装置。
- 前記付勢部は、前記閉弁方向に磁力を作用させる磁石を有していることを特徴とする請求項1又は2記載の流体混合装置。
- 前記弁体は、前記流入口に挿入される突起部を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の流体混合装置。
- 前記ベンチュリー管は、前記流入口に連通し、前記第2流体が流通する流通路が形成されており、
前記ベンチュリー管に設けられ、前記流通路を流通する前記第2流体の流量を調整する流量調整部を備えており、
前記流量調整部は前記ベンチュリー管の外部から前記第2流体の流量を調整する操作部を有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の流体混合装置。 - 前記ベンチュリー管は、前記絞り部を形成する内筒と、この内筒を内部に挿入される外筒と、を有し、
前記内筒を前記外筒に挿入することによって、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間に前記流通路が形成されることを特徴とする請求項5に記載の流体混合装置。 - 複数の前記流入口は、前記弁体によって開閉される第1流入口と、この第1流入口以外の第2流入口と、であり、
前記流通路は、前記第1流入口に連通する第1流通路と、前記第2流入口に連通する第2流通路と、を有しており、
前記流量調整部は、前記第1流通路を流通する第2流体の流量を調整する第1流量調整部と、前記第2流通路を流通する第2流体の流量を調整する第2流量調整部と、を有していることを特徴とする請求項5又は6に記載の流体混合装置。 - 前記弁体によって開閉される前記流入口は、前記絞り部の最も流路面積が小さい部分よりも下流であり、かつ閉弁時の前記弁体の先端位置よりも上流側に形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の流体混合装置。
- 前記弁体は分割されて形成されており、分割された各弁体が開弁する際の前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力が異なると共に、分割された弁体ごとに前記流入口を閉弁時に閉鎖し、開弁時に開放することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の流体混合装置。
- 前記弁体が開弁する際の前記ベンチュリー管を通過する前記第1流体の圧力が異なるように調整する調整部を備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の流体混合装置。
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