JP6794033B2 - 予混合式ガスバーナ - Google Patents

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。

燃料であるガスには複数の種類が有り、種類毎にガスの組成が異なる。ガスを構成する炭素量や水素量に応じて燃焼に必要な空気量が決まるので、ガスの種類が相違すると、そのガスに必要な燃焼空気量も相違し、そのため、ガスの種類が異なればガスと空気との混合比率を変える必要がある。

予混合式ガスバーナではないものの、燃料の成分が変化した際に燃焼用空気の取り入れ量を増減して、常に最適な空気量が取り込まれるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２６４５１１号公報（図１）

上記従来のものでは低燃焼量から高燃焼量まで燃焼量を可変する場合に、全燃焼領域に対して燃料と燃焼用空気との比率を一定に保持することができるものの、燃焼量を増減する中で、この混合気を変更することができない。

例えば、低燃焼量でガスバーナを燃焼させる場合、供給する混合気量は少なくなり混合気の流速が小さくなるため、燃焼量が不安定になる場合が生じる。そのため、特に低燃焼領域では他の燃焼領域に対して混合比を変化させて、例えば空気の比率が高いエアリッチ状態や、逆にガスの比率が高いガスリッチ状態にしたい場合があるが、上記従来の構造ではこれらの要求に応えることができない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、特に燃焼量を絞った際において他の燃焼領域に対して混合比率を変化させる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、周囲の空気を混合部内に吸引する空気用吸引口と、大気圧のガスを混合部内に吸引するガス用吸引口とを形成すると共に、モータ駆動によって各吸引口の開口面積を増減するスライド開閉式の空気用弁と同じくスライド開閉式のガス用弁とを設け、これら空気用弁とガス用弁とをスライドさせることにより両吸引口の開度を増減すると共に、上記両吸引口の少なくとも一方をバイパスして燃焼用空気とガスとのうちの少なくとも一方を上記吸引口を通さずに混合部内に流すバイパス機構を設けたことを特徴とする。

空気用弁とガス用弁とによって開口面積を増減する場合、特に開口面積を絞った状態では、開口面積のずれが空燃比に大きく影響する。そこで、開口面積を絞った状態では固定された開口面積の上記バイパス機能によって空燃比を正確に実現できるようにした。なお、空気用弁とガス用弁による開口面積が大きい状態ではバイパス機構による空燃比への影響は少ない。

なお、上記バイパス機構の開度を可変調節する調節機構をバイパス機構に設けてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、バイパス機構を設けたことにより、燃焼量を絞った状態でも空燃比を他の燃焼量での空燃比に対して変更したい場合に、その変更後の空燃比を正確に実現させることができる。

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 空気側にバイパス機構を設けた内部構造を示す縦断面図 IV-IV断面図 ガス側にバイパス機構を設けた内部構造を示す縦断面図

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。矛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から図４を参照して、この混合部３には筒状の本体３４と、その本体３４の中心部分にガス供給管３５を設けた。このガス供給管３５は外部からのガスの供給を受ける開口３１と連通しており、この開口３１には図外のゼロガバナによって大気圧に減圧されたガスが供給される。

上記本体３４の上部には図において横方向に長手の矩形状である空気用吸引口３２が形成されており、ガス供給管３５の上部には同じく図において横方向に長手の矩形状であるガス用吸引口３６が形成されている。従って、上記送風ファン２が稼働すると、外部の空気は空気用吸引口３２から本体３４内に吸引され、ガス供給管３５内のガスはガス用吸引口３６を通って本体３４内に吸引される。そして、本体３４内に吸引された空気とガスとは共に送風ファン２内へと吸い込まれ、混合されて上記ガスバーナ１１へと供給される。このガスバーナ１１へと供給される混合気の流量は送風ファン２の回転数にほぼ比例する。そのため、ガスバーナ１１での燃焼量を下げるため送風ファン２の回転数を減速し低速運転すると、両吸引口３２，３６の通過流速が低速になり、外乱の影響を受けやすくなる。

そこで、送風ファン２の回転数が低速になると両吸引口３２，３６の開口面積を狭めて両吸引口３２，３６での流速を確保できるようにした。

空気用吸引口３２の開口面積を狭めるためにスライド開閉式の空気用弁３３を設けた。この空気用弁３３はモータ３０によって同一円周上をスライドするもので、空気用弁３３がスライドすると、空気用吸引口３２を図において横方向から塞いでいき、開口面積を減少させる。

また、ガス用吸引口３６の内側には同じくスライド開閉式のガス用弁３７が設けられている。このガス用弁３７は空気用弁３３に連結されており、空気用弁３３に連動してスライドすることによって、ガス用吸引口３６を同じく図において横方向から塞いでいき、ガス用吸引口３６の開口面積を減少させる。

なお、空気用吸引口３２の開度がゼロになる前にガス用吸引口３６が先行して閉塞するように調整して、低燃焼状態でいわゆるエアリッチ状態になるように調整してもよく、あるいは逆に、空気用吸引口３２の開度がゼロになった時点でガス用吸引口３６がまだ開口しているように調節して、低燃焼状態をいわゆるガスリッチ状態になるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、空気の吸入経路としてバイパス機構４を追加した。このバイパス機構４は開口４１を通して空気をバイパスして吸入するものであり、閉子４２を進退させることにより、閉子４２に形成した内部通路４３を通って吸入される空気の流量を、閉子４２の先端部４４と開口４１との隙間を増減させることによって調節できるように構成した。

なお、上記の実施の形態では空気用のバイパス機構４を設けたが、図５に示すように、ガス用のバイパス機構５を設けてもよい。このガス用のバイパス機構５は空気用のバイパス機構４と同様の構成であるが、上記の両バイパス機構４，５のうちいずれか一方のみを設けてもよいが、両者共に設けてもよい。

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
４ バイパス機構（空気用）
５ バイパス機構（ガス用）
１１ ガスバーナ
１２ 熱交換器
２１ モータ
３２ 空気用吸引口
３３ 空気用弁
３４ 本体
３５ ガス供給管
３６ ガス用吸引口
３７ ガス用弁
３８ 隔壁
４１ 開口
４２ 閉子
４３ 内部通路
４４ 先端部

Claims (2)

1. 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、周囲の空気を混合部内に吸引する空気用吸引口と、大気圧のガスを混合部内に吸引するガス用吸引口とを形成すると共に、モータ駆動によって各吸引口の開口面積を増減するスライド開閉式の空気用弁と同じくスライド開閉式のガス用弁とを設け、これら空気用弁とガス用弁とをスライドさせることにより両吸引口の開度を増減すると共に、上記両吸引口の少なくとも一方をバイパスして燃焼用空気とガスとのうちの少なくとも一方を上記吸引口を通さずに混合部内に流すバイパス機構を設けたことを特徴とする予混合式ガスバーナ。
2. 上記バイパス機構の開度を可変調節する調節機構をバイパス機構に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。

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