特開 2024-164391 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】P2024164391

(43)【公開日】2024-11-27

(54)【発明の名称】予混合装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/62 20060101AFI20241120BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20241120BHJP

   F23K 5/00 20060101ALI20241120BHJP

   F23N 1/02 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

F23D14/62

F23L1/00 B

F23K5/00 301C

F23N1/02 104Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079836

(22)【出願日】2023-05-15

(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】板倉 圭吾

【テーマコード（参考）】

3K003

3K017

3K023

3K068

【Ｆターム（参考）】

3K003AA06

3K003AB01

3K003AC02

3K003CC01

3K003DA03

3K017CB10

3K017CE01

3K023BA05

3K068AA01

3K068AB01

3K068BB12

(57)【要約】

【課題】空気供給路２及びガス供給路３の通気抵抗を切換えるバタフライ弁６及び切換弁７と、バタフライ弁６の開閉に連動して切換弁７を開閉する、バタフライ弁６の回転軸６１に連結される連動機構８とを備える予混合装置であって、連動機構８は、空気供給路２に対し仕切部１４で仕切られた、ガス供給路３の下流端部に連通する機構室１１に配置され、仕切部１４に回転軸６１が貫通する軸支孔１４１が形成されるものにおいて、空気供給路２の内圧と機構室１１の内圧との圧力差によって外気が軸支孔１４１に侵入し、外気に含まれる塩分による腐食で回転軸６１が軸支孔１４１内で固着することを防止する。
【解決手段】軸支孔１４１の空気供給路２寄りの部分に、回転軸６１との間の隙間をシールするシール部材１４２を設ける。
【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、回転軸に連結された連動機構を備え、
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部で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通する機構室に配置され、仕切部に、回転軸が貫通する軸支孔が形成されるものにおいて、
軸支孔の空気供給路寄りの部分に、回転軸との間の隙間をシールするシール部材が設けられることを特徴とする予混合装置。

【請求項2】

請求項１記載の予混合装置であって、内部に、前記機構室と、前記バタフライ弁を配置した前記空気供給路の部分が収まる空洞部とを有するケーシングを備え、空洞部にバタフライ弁を配置した前記空気供給路の部分を囲う筒体が装着されるものにおいて、
前記仕切部が筒体に一体に設けられることを特徴とする予混合装置。

【請求項3】

請求項２記載の予混合装置であって、前記軸支孔の形成位置よりも上流側に位置させて、前記筒体と前記空洞部内壁面との間の隙間をシールする第２のシール部材が設けられることを特徴とする予混合装置。

【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比例して変化する。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、空気の供給量に比例して変化する。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、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、回転軸に連結された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部で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通する機構室に配置されている。仕切部には、回転軸が貫通する軸支孔が形成されている。

【0005】

ところで、ガス供給路の下流端部に連通する機構室の内圧は、ガス吸引部に作用する負圧によって、仕切部で機構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、仕切部の軸支孔に空気供給路から機構室に向けて塩分を含んだ外気が侵入することがある。その結果、回転軸が腐食して、最終的に回転軸が軸支孔内で固着し、動作不良を生ずることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－４６０９６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、回転軸の腐食を抑制して、長期に亘り動作不良の発生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、回転軸に連結された連動機構を備え、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部で仕切られた、ガス供給路の下流端部に連通する機構室に配置され、仕切部に、回転軸が貫通する軸支孔が形成されるものにおいて、軸支孔の空気供給路寄りの部分に、回転軸との間の隙間をシールするシール部材が設けられることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、軸支孔への外気の侵入をシール部材によって防止できる。従って、外気に含まれる塩分による回転軸の腐食が抑制され、軸支孔内での回転軸の固着による動作不良の発生を長期に亘り防止することができる。

【0010】

尚、予混合装置が、内部に、機構室と、バタフライ弁を配置した空気供給路の部分が収まる空洞部とを有するケーシングを備え、空洞部にバタフライ弁を配置した空気供給路の部分を囲う筒体を装着する場合は、筒体に、仕切部を一体に設けることが望ましい。ここで、ケーシングに仕切部を設けると、仕切部に形成した軸支孔へのシール部材の装着作業が面倒になる。これに対し、筒体に一体に仕切部を設ければ、筒体をケーシングの空洞部に装着する前に、軸支孔にシール部材を装着することができ、シール部材の装着作業が容易になる。

【0011】

また、この場合、軸支孔の形成位置よりも上流側に位置させて、筒体と空洞部内壁面との間の隙間をシールする第２のシール部材を設けることが望ましい。これによれば、筒体と空洞部内壁面との間の隙間への外気の侵入を第２のシール部材によって防止できる。従って、筒体と空洞部内壁面との間の隙間から侵入する外気に含まれる塩分による回転軸の腐食も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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線で切断した断面図。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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が接続されている。そして、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。

【0014】

予混合装置１は、ファンＦの上流側の空気供給路２と、燃料ガスを供給するガス供給路３とを備えている。ガス供給路３の上流部には、図３に示す如く、元弁４と、流量調節弁たるゼロガバナ５とが介設されている。更に、ガス供給路３の下流端は、空気供給路２に設けられたガス吸引部２１（図２参照）に接続されている。

【0015】

尚、本実施形態において、予混合装置１は、内部に後述する機構室１１と、後述するバタフライ弁６を配置した空気供給路２の部分が収まる空洞部１２とを有するケーシング１０を備えている。空洞部１２には、バタフライ弁６を配置した空気供給路２の部分を囲う
筒体１３が装着されている。空洞部１２は、バタフライ弁６を配置した空気供給路２の部分が収まる下部から上方に延在しており、筒体１３もバタフライ弁６を配置した空気供給路２の部分を囲う下部から上方に延在している。ガス供給路３の下流端には、空洞部１２の内壁面と筒体１３との間の空間で構成されるガス室３１が設けられている。また、筒体１３の中間部の内径を下流側、即ち、上方に向かって縮径させて、空気供給路２に、バタフライ弁６を配置した部分の下流側に隣接するベンチュリー部２２を設けている。更に、筒体１３の内径は、ベンチュリー部２２の上端で段差１３１を存して拡径している。この段差１３１には、図２に示す如く、ガス室３１を筒体１３内の空気供給路２に連通する円弧状の開口が周方向に複数形成されており、この開口でガス吸引部２１が構成されている。

【0016】

予混合装置１は、ガス吸引部２１よりも上流側の空気供給路２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、ゼロガバナ５よりも下流側のガス供給路３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２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３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２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３の通気抵抗を小さくした大能力状態に復帰させている。

【0017】

空気抵抗切換手段は、空気供給路２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２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６１を中心にして回動されるバタフライ弁６で構成されている。バタフライ弁６の回転軸６１には、ステッピングモータ等のアクチュエータ６２が連結されている。また、バタフライ弁６には、閉じ姿勢で空気が流れる通気孔６ａが複数形成されている。小能力状態への切換時には、アクチュエータ６２の作動でバタフライ弁６を閉じ姿勢に切換え、大能力状態への切換時には、アクチュエータ６２の作動でバタフライ弁６を開き姿勢に切換える。バタフライ弁６を閉じ姿勢に切換えると、空気が流れるのは実質的に通気孔６ａに制限され、空気供給路２の通気抵抗が大きくなる。

【0018】

また、ケーシング１０内には、ガス室３１の上流側に隣接するガス供給路３の部分として、ガス室３１に常時連通する通路部分３２と、この通路部分３２に並列の弁室７１とが設けられている。そして、弁室７１内に、弁室７１の下端の弁座７２に形成した、通路部分３２に連通する弁孔７３を開閉する切換弁７を設け、この切換弁７によりガス抵抗切換手段を構成している。切換弁７を弁座７２に着座して弁孔７３を閉塞する閉じ状態にすると、弁室７１を介してのガスの流れが遮断され、ガス供給路３の通気抵抗が大きくなる。

【0019】

切換弁７は、バタフライ弁６の開き姿勢と閉じ姿勢への回動に伴い、バタフライ弁６の回転軸６１に連結された連動機構８を介して開閉動作される。この連動機構８は、図１、図３に示す如く、バタフライ弁６が設けられた空気供給路２の部分に対し仕切部１４で仕切られた、ガス供給路３の下流端部たるガス室３１に通路部分３２を介して連通するケーシング１０内の機構室１１に配置されている。バタフライ弁６の回転軸６１は、仕切部１４に形成した軸支孔１４１を貫通して機構室１１内に突出している。そして、機構室１１内に突出した回転軸６１の部分に連動機構８の構成要素であるカム８１が固定されている。連動機構８は、更に、カム８１に下端が当接する、上方にのびて切換弁７に連結されるロッド８２を備えている。バタフライ弁６を開き姿勢に回動させると、回転軸６１を介してのカム８１の回動によりロッド８２が押し上げられ、切換弁７が弁バネ７４の付勢力に抗して上動、即ち、開動作され、また、バタフライ弁６を閉じ姿勢に回動させると、回転軸６１を介してのカム８１の回動によりロッド８２の押し上げが解除され、切換弁７が弁バネ７４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３の下流端部に連通する機構室１１の内圧は、ガス吸引部２１に作用する負圧によって、仕切部１４で機構室１１から仕切られる空気供給路２の部分の内圧よりも低くなる。そのため、仕切部１４の軸支孔１４１に空気供給路２から機構室１１に向けて塩分を含んだ外気が侵入することがある。その結果、バタフライ弁６の回転軸６１が腐食して、最終的に回転軸６１が軸支孔１４１内で固着し、動作不良を生ずる可能性がある。

【0021】

そこで、本実施形態では、軸支孔１４１の空気供給路２寄りの部分に、回転軸６１との間の隙間をシールするＯリングから成るシール部材１４２を設けている。尚、Ｏリング１４２は、軸支孔１４１に空気供給路２とは反対側から装着するブッシュ１４３により抜け止めされている。そして、ブッシュ１４３が回転軸６１の周面に摺接して、回転軸６１が軸支されるようにしている。

【0022】

このようにシール部材１４２を設ければ、空気供給路２から機構室１１に向けて軸支孔１４１に外気が侵入することをシール部材１４２によって防止できる。従って、外気に含まれる塩分による回転軸６１の腐食が抑制され、軸支孔１４１内での回転軸６１の固着による動作不良の発生を長期に亘り防止することができる。

【0023】

ここで、ケーシング１０には、機構室１１と空洞部１２との間に位置する隔壁部１５が設けられているため、仕切部１４をこの隔壁部１５で構成することも可能である。この場合、隔壁部１５に軸支孔を形成することになる。然し、これでは、ケーシング１０内の機構室１１に手を差し込んで軸支孔にシール部材を装着することが必要になり、作業が面倒になる。

【0024】

そこで、本実施形態では、隔壁部１５には、回転軸６１を遊挿する大径孔１５１を形成し、仕切部１４は、筒体１３に一体に設けている。これによれば、筒体１３をケーシング１０の空洞部１２に装着する前に、仕切部１４に形成した軸支孔１４１にシール部材１４２を装着することができ、シール部材１４２の装着作業が容易になる。

【0025】

また、本実施形態では、軸支孔１４１の形成位置よりも上流側、即ち、下方に位置させて、筒体１３と空洞部１２内壁面との間の隙間をシールする第２のシール部材１３２が設けられている。これによれば、筒体１３と空洞部１２内壁面との間の隙間への外気の侵入を第２のシール部材１３２によって防止できる。従って、筒体１３と空洞部１２内壁面との間の隙間から侵入する外気に含まれる塩分による回転軸６１の腐食も抑制できる。

【0026】

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、ガス供給路３に介設する流量調節弁をゼロガバナ５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。また、上記実施形態では、連動機構８をカム８１を有するカム機構で構成しているが、カム機構以外のもので連動機構８を構成することも可能である。

【符号の説明】

【0027】

Ｂ…バーナ、Ｆ…ファン、１…予混合装置、１０…ケーシング、１１…機構室、１２…空洞部、１３…筒体、１３２…第２のシール部材、１４…仕切部、１４１…軸支孔、１４２…シール部材、２…空気供給路、２１…ガス吸引部、３…ガス供給路、５…ゼロガバナ（流量調節弁）、６…バタフライ弁、６１…回転軸。

【図1】

【図2】

【図3】