特開 2023-89714 予混合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023089714

(43)【公開日】2023-06-28

(54)【発明の名称】予混合装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/62 20060101AFI20230621BHJP

   F23L 13/04 20060101ALI20230621BHJP

【ＦＩ】

F23D14/62

F23L13/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204390

(22)【出願日】2021-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】葛谷 廣太郎

【テーマコード（参考）】

3K017

3K023

【Ｆターム（参考）】

3K017CA09

3K017CB10

3K017CC01

3K017CE01

3K023PA10

3K023PB13

3K023PB20

3K023PC02

3K023PD03

(57)【要約】

【課題】空気供給路３及びガス供給路４の通気抵抗を切換えるバタフライ弁７及び切換弁８と、バタフライ弁７の開閉に連動して切換弁８を開閉する連動機構９とを備える予混合装置であって、連動機構９は、空気供給路３に対し仕切壁９１で仕切られた、ガス供給路４の下流端部に連通するカム室９２内のカム９３を備え、仕切壁９１に形成された軸支孔９１ａを通してカム室９２内に突出するバタフライ弁７の回転軸７１の部分にカム９３が固定されるものにおいて、空気供給路３の内圧とカム室９２の内圧との圧力差に起因して、空気供給路３寄りの回転軸７１の部分がグリースの枯渇で軸支孔９１ａの周面に固着し易くなることを防止する。
【解決手段】軸支孔９１ａに挿通される回転軸７１の部分の外周面に、グリース溜りとなる凹溝７１ａを軸方向に間隔を存して複数形成する。好ましくは、複数の凹溝７１ａを螺旋状に繋げる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
流量調節弁を介設した燃料ガスを供給する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、流量調節弁よりも下流側のガス供給路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、
空気抵抗切換手段は、ガス吸引部よりも上流側の空気供給路の部分に設けられ、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転軸を中心にして回動されるバタフライ弁で構成され、ガス抵抗切換手段は、ガス供給路内に開閉動作自在に設けられた切換弁で構成され、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢への回動に連動して切換弁を開閉動作させる連動機構を備え、
連動機構は、バタフライ弁が設けられた空気供給路の部分に対し仕切壁で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通するカム室内のカムを備え、バタフライ弁の回転軸が仕切壁に形成された軸支孔を通してカム室内に突出して、カム室内に突出した回転軸の部分にカムが固定され、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢とへの回動による回転軸を介してのカムの回動で切換弁が開閉動作にされるように連動機構が構成されるものにおいて、
軸支孔に挿通される回転軸の部分の外周面に、グリース溜りとなる凹溝が回転軸の軸方向に間隔を存して複数形成されることを特徴とする予混合装置。

【請求項2】

前記複数の凹溝は、螺旋状に繋がっていることを特徴とする請求項１記載の予混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の予混合装置として、特許文献１により、流量調節弁を介設した燃料ガスを供給する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、流量調節弁よりも下流側のガス供給路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るものが知られている。ここで、流量調節弁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、バーナに供給される混合気の空気過剰率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。また、流量調節弁を、二次ガス圧を大気圧に維持するゼロガバナとその下流側のオリフィスとで構成することもある。この場合、燃料ガスの供給量は、二次ガス圧である大気圧とガス吸引部に作用する負圧との差圧に応じ、オリフィスで規定される所定の比率で変化する。そして、ガス吸引部に作用する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所定の比率で変化する。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、空気過剰率が一定で要求燃焼量に応じた量の混合気がバーナに供給されることになる。

【0003】

ところで、バーナからの燃焼ガスを排気する排気筒への風の侵入で排気不良を生じないようにするため、即ち、耐風性能を確保するため、ファンの下限回転数はあまり低く設定できない。そして、要求燃焼量がファンの下限回転数に対応する所定値以下になった場合には、要求燃焼量に対応する量の空気を供給できなくなる。そこで、特許文献１に記載のものでは、要求燃焼量が上記所定値以下になった場合には、空気抵抗切換手段により空気供給路の通気抵抗を大きくして、ファンの回転数を下限回転数以下にせずに、所定値以下の要求燃焼量に対応する量の混合気を供給できるようにしている。但し、空気供給路の通気抵抗を大きくするだけでは、ガス吸引部に作用する負圧が増加して、燃料ガスの供給量が過大となり、バーナに供給される混合気の空気過剰率が適正値を下回ってしまう。そのため、要求燃焼量が比較的小さな場合には、空気抵抗切換手段により空気供給路の通気抵抗を大きくすると共に、ガス抵抗切換手段によりガス供給路の通気抵抗を大きくした小能力状態として、空気過剰率が適正値で比較的小さな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナに供給されるようにし、要求燃焼量が比較的大きな場合には、空気供給路の通気抵抗を小さくすると共に、ガス供給路の通気抵抗を小さくした大能力状態として、空気過剰率が適正値で比較的大きな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナに供給されるようにしている。

【0004】

また、特許文献１に記載のものにおいて、空気抵抗切換手段は、ガス吸引部よりも上流側の空気供給路の部分に設けられ、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転軸を中心にして回動されるバタフライ弁で構成され、ガス抵抗切換手段は、ガス供給路内に開閉動作自在に設けられた切換弁で構成されている。そして、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢への回動に連動して切換弁を開閉動作させる連動機構を設けている。連動機構は、バタフライ弁が設けられた空気供給路の部分に対し仕切壁で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通するカム室内のカムを備えている。バタフライ弁の回転軸は、仕切壁に形成された軸支孔を通してカム室内に突出して、カム室内に突出した回転軸の部分にカムが固定され、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢とへの回動による回転軸を介してのカムの回動で切換弁が開閉動作にされるように連動機構が構成されている。

【0005】

ところで、特許文献１には開示されていないが、回転軸が軸支孔の周面に固着することを防止するため、一般的に、軸支孔に挿通される回転軸の部分の外周面に、回転軸の軸方向に幅広のグリース溜りとなる凹溝を形成することが考えられる。然し、ガス供給路の下流端部に連通するカム室の内圧は、ガス吸引部に作用する負圧によって、仕切壁でカム室から仕切られる空気供給路の部分の内圧よりも低くなる。そのため、凹溝内のグリースは、空気供給路の内圧とカム室の内圧との圧力差によってカム室側に片寄る。その結果、空気供給路寄りの回転軸の部分がグリースの枯渇で軸支孔の周面に固着し易くなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－１８７１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、回転軸が軸支孔の周面に固着することを防止でき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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、流量調節弁を介設した燃料ガスを供給する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、流量調節弁よりも下流側のガス供給路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、空気抵抗切換手段は、ガス吸引部よりも上流側の空気供給路の部分に設けられ、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転軸を中心にして回動されるバタフライ弁で構成され、ガス抵抗切換手段は、ガス供給路内に開閉動作自在に設けられた切換弁で構成され、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢への回動に連動して切換弁を開閉動作させる連動機構を備え、連動機構は、バタフライ弁が設けられた空気供給路の部分に対し仕切壁で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通するカム室内のカムを備え、バタフライ弁の回転軸は、仕切壁に形成された軸支孔を通してカム室内に突出して、カム室内に突出した回転軸の部分にカムが固定され、バタフライ弁の開き姿勢と閉じ姿勢とへの回動による回転軸を介してのカムの回動で切換弁が開閉動作にされるように連動機構が構成されるものにおいて、軸支孔に挿通される回転軸の部分の外周面に、グリース溜りとなる凹溝が回転軸の軸方向に間隔を存して複数形成されることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、グリースが複数の凹溝により軸方向に分散して保持されることになる。そして、各凹溝内でグリースがカム室側に片寄っても、各凹溝と当該凹溝に対し空気供給路側に隣接する凹溝との間の回転軸の部分と軸支孔の周面との摺接部には、空気供給路側に隣接する凹溝からグリースが供給される。従って、回転軸が軸支孔の周面に固着することを防止できる。

【0010】

また、本発明において、複数の凹溝は、螺旋状に繋がっていることが望ましい。これによれば、各凹溝内でカム室側に片寄ったグリースが、回転軸を一方に回転させることでカム室側と反対方向に押し戻されて、軸支孔の周面へのグリースの付着範囲が広がる。その結果、回転軸が軸支孔の周面に固着することを一層効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態の予混合装置を示す切断側面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線で切断した切断平面図。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図。

【図4】実施形態の予混合装置に設けられるバタフライ弁及び回転軸の斜視図。

【図5】（ａ）（ｂ）実施形態の予混合装置に設けられるバタフライ弁の回転軸の回転に伴うグリースの動きを示す要部の拡大切断側面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１を参照して、１は、混合気が噴出して燃焼する燃焼面１ａ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１にはファン２が接続されている。そして、本発明の実施形態の予混合装置Ａにより、空気に燃料ガスを混合して、混合気をファン２を介してバーナ１に供給するようにしている。

【0013】

予混合装置Ａは、ファン２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の上流部には、図３に示す如く、元弁５と、ゼロガバナ６ａとその下流側のオリフィス６ｂとで構成される流量調節弁６とが介設されている。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に接続されている。

【0014】

また、予混合装置Ａは、ガス吸引部３１よりも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。そして、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た小能力状態として、所定値以下の要求燃焼量に応じた量の混合気を供給できるようにし、要求燃焼量が所定値を上回ったときに、空気抵抗切換手段で空気供給路３の通気抵抗を小さくすると共にガス抵抗切換手段でガス供給路４の通気抵抗を小さくした大能力状態に復帰させている。

【0015】

ガス吸引部３１よりも上流側の空気供給路３の部分には、空気供給路３の周壁面３２との間に間隙を存して内筒３３が設けられている。そして、空気供給路３の周壁面３２と内筒３３の外周面との間の間隙により、内筒３３内の主通路３ａに並列な副通路３ｂが構成される。内筒３３の下流端（図１、図２で上端）のフランジ部３３ａには、副通路３ｂの出口となる円弧状の透孔３３ｂが複数形成されている。

【0016】

また、内筒３３内に、空気供給路３の長手方向に平行な図２に仮想線で示す開き姿勢と空気供給路３の長手方向に直交する図２に実線で示す閉じ姿勢とに回転軸７１を中心にして回動されるバタフライ弁７を設け、このバタフライ弁７により空気抵抗切換手段を構成している。バタフライ弁７の回転軸７１には、ステッピングモータ等のアクチュエータ７２が連結されている。そして、小能力状態への切換時に、アクチュエータ７２の作動で、バタフライ弁７を図２で時計回り方向への回動で閉じ姿勢に切換え、大能力状態への切換時に、アクチュエータ７２の作動で、バタフライ弁７を図２で反時計回り方向への回動で開き姿勢に切換えるようにしている。バタフライ弁７を閉じ姿勢に切換えると、主通路３ａがほぼ閉じられ、空気が流れるのは実質的に副通路３ｂに制限され、空気供給路３の通気抵抗が大きくなる。

【0017】

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、内筒３３が配置された空気供給路３の部分よりも小径なベンチュリ部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吸引部３１が構成されるようにしている。

【0018】

ガス供給路４の下流端には、筒部３５を囲うようにして、ガス吸引部３１に連通するガス室４１が設けられている。また、ガス室４１の上流側に隣接するガス供給路４の部分には、ガス室４１に常時連通する通路部分４２と、この通路部分４２に並列の弁室８１とが設けられている。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を弁座８２に着座して弁孔８３を閉塞する閉じ状態にすると、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。

【0019】

切換弁８は、バタフライ弁７の開き姿勢と閉じ姿勢へ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、バタフライ弁７が設けられた空気供給路３の部分に対し仕切壁９１で仕切られた、ガス供給路４の下流端部たるガス室４１に通路部分４２を介して連通するカム室９２内のカム９３を備えている。バタフライ弁７の回転軸７１は、仕切壁９１に形成した軸支孔９１ａを通してカム室９２内に突出している。そして、カム室９２内に突出した回転軸７１の部分にカム９３が固定されている。連動機構９は、更に、カム９３に下端が当接する、上方にのびて切換弁８に連結されるロッド９４を備えている。バタフライ弁７を開き姿勢に回動させると、回転軸７１を介してのカム９３の回動によりロッド９４が押し上げられ、切換弁８が弁バネ８４の付勢力に抗して上動、即ち、開動作され、また、バラフライ弁７を閉じ姿勢に回動させると、回転軸７１を介してのカム９３の回動によりロッド９４の押し上げが解除され、切換弁８が弁バネ８４の付勢力で下動、即ち、閉動作される。

【0020】

ところで、ガス供給路４の下流端部に連通するカム室９２の内圧は、ガス吸引部３１に作用する負圧によって、仕切壁９１でカム室９２から仕切られる空気供給路３の部分の内圧よりも低くなる。そのため、軸支孔９１ａに挿通した回転軸７１の部分の外周面に、グリス溜りとなる軸方向に幅広の単一の凹溝を形成した場合、上述したように、凹溝内のグリースは、空気供給路３の内圧とカム室９２の内圧との圧力差によってカム室９２側に片寄る。その結果、空気供給路３寄りの回転軸７１の部分がグリースの枯渇で軸支孔９１ａの周面に固着し易くなってしまう。

【0021】

そこで、本実施形態では、軸支孔９１ａに挿通される回転軸７１の部分の外周面に、グリース溜りとなる凹溝７１ａを回転軸７１の軸方向に間隔を存して複数形成している。また、これら複数の凹溝７１ａは、図４に示す如く、螺旋状に繋がっている。尚、本実施形態において、複数の凹溝７１ａの繋がりである螺旋は、回転軸７１の母線に直交する方向に対し、図２で時計回り方向に向けて空気供給路３側に傾いている。

【0022】

これによれば、グリースが複数の凹溝７１ａにより回転軸７１の軸方向に分散して保持されることになる。そして、図５（ａ）に示す如く、空気供給路３の内圧とカム室９２の内圧との圧力差によって各凹溝７１ａ内でグリースＧがカム室９２側に片寄っても、各凹溝７１ａと当該凹溝７１ａに対し空気供給路３側に隣接する凹溝７１ａとの間の回転軸７１の部分と軸支孔９１ａの周面との摺接部には、空気供給路３側に隣接する凹溝７１ａからグリースＧが供給される。従って、回転軸７１が軸支孔９１ａの周面に固着することを防止できる。更に、複数の凹溝７１ａの繋がりである螺旋が側方から見て空気供給路３側に進行する回転方向、即ち、図２で反時計回り方向に回転軸７１を回転させて、バタフライ弁７及び切換弁８を閉から開に切換えることで、各凹溝７１ａ内のカム室９２側に片寄ったグリースＧが、図５（ｂ）に示す如く、カム室９２側と反対方向に距離Ｌだけ押し戻されて、軸支孔９１ａの周面へのグリースＧの付着範囲が広がる。その結果、回転軸７１が軸支孔９１ａの周面に固着することを一層効果的に防止できる。

【0023】

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、バタフライ弁７及び切換弁８の開から閉への切換え時と閉から開への切換え時とで、回転軸７１の回転方向を反対にしているが、バタフライ弁７及び切換弁８を開から閉への切換え時と閉から開への切換え時との何れにおいても、グリースがカム室９２と反対方向に押し戻されるように、回転軸７１を図２で反時計回り方向に回転させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、複数の凹溝７１ａの繋がりである螺旋を図２で時計回り方向に向けて空気供給路３側に傾け、回転軸７１の回転方向を、バタフライ弁７及び切換弁８の閉から開への切換え時に図２で反時計回り方向、開から閉への切換え時に図２で時計回り方向としているが、閉から開への切換え時に図２で時計回り方向、開から閉への切換え時に図２で反時計回り方向としてもよい。更に、複数の凹溝７１ａの繋がりである螺旋を図２で反時計回り方向に向けて空気供給路３側に傾けて、バタフライ弁７及び切換弁８の閉から開への切換え時と開から閉への切換え時とで回転軸７１の回転方向を上記と同様に反対にし、或いは、閉から開への切換え時と開から閉への切換え時との何れにおいても、回転軸７１の回転方向を図２で時計回り方向とすることも可能である。また、複数の凹溝７１ａを互いに繋がらないように形成することも可能である。更に、上記実施形態では、ガス供給路４に介設する流量調節弁６を、ゼロガバナ６ａとその下流側のオリフィス６ｂとで構成しているが、比例弁で流量調節弁を構成してもよい。

【符号の説明】

【0024】

Ａ…予混合装置、１…バーナ、２…ファン、３…空気供給路、３１…ガス吸引部、４…ガス供給路、６…流量調節弁、７…バタフライ弁、７１…回転軸、７１ａ…凹溝、８…切換弁、９…連動機構、９１…仕切壁、９１ａ…軸支孔、９２…カム室、９３…カム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】