JP7669642B2 - 予混合装置およびこれを備えた燃焼装置 - Google Patents
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Description
ここで、「予混合」とは、予混合燃焼(Premixing combustion)を行なうことを目的として、空気と燃料ガスとを予め混合させ、可燃混合ガスを生成する処理である。
同文献に記載された予混合装置は、一端側が外部に開口し、かつ他端側がファンの吸気側に接続され、ファンが駆動された際に、外部の空気を前記一端側の開口部から流入させて所定方向に流れさせるベンチュリ状の気体流通路を備えている。この気体流通路は、第1および第2の流通路に二分され、かつこれら第1および第2の流通路のそれぞれの内周壁面には、ガス流出口が個別に設けられている。また、一方の第1の流通路には、フラッパが設けられている。このフラッパは、空気の流れ方向と交差する方向に延びる軸線周りに回転可能であって、気体流通路における空気流量が少ない場合には、空気流量が多い場合よりも開度が小さくなる(フラッパが設けられた箇所の流路面積が小さくなる)ように、空気流量に対応して開度が変化する。
また、他の手段としては、たとえば特許文献2に記載されているように、モータにより回転可能なバタフライ弁を気体流通路に設け、点火時には、バタフライ弁の弁開度を小さくすることが考えられる。ただし、これでは、通常の燃焼時において、バタフライ弁を空気流量に対応させて迅速に回転させることは困難であるため、特許文献1のフラッパを用いたものと比較すると、応答性が劣り、混合気を適切な空燃比に維持する性能も劣るものとなる。
すなわち、本発明に係る予混合装置を、バーナを備えた燃焼装置の構成要素として用いる場合において、燃焼装置の通常の燃焼時には、フラッパ用の動作規制手段を利用し、フラッパの上限位置として、前記第1の上限位置を設定する。フラッパ用の動作規制手段は、フラッパの上限位置については規制するものの、それ以下の範囲において、フラッパが空気流量に対応して回転することを阻害しない。このため、気体流通路における空気流量の変化に対するフラッパの動作の応答性を優れたものとし、混合気を適切な空燃比に維持する性能に優れたものにすることができる。また、高いターンダウン比を得ることもできる。
一方、前記燃焼装置において、燃料点火を行なうときには、フラッパの上限位置として、前記第2の上限位置を設定する。この第2の上限位置を設定すると、前記した第1の上限位置の設定時よりも前記フラッパの最大開度が小さくなり、混合気の空燃比を燃料リッチにすることが可能となるため、点火性能を向上させることができる。
このように、本発明によれば、フラッパの応答性を良好なものにしつつ、点火性能の向上を適切に図ることが可能である。
記第2の上限位置にあるときに前記フラッパのそれ以上の回転が阻止されるように、前記フラッパに前記当接部材が当接可能とされた構成であり、前記フラッパの上限位置が、前記第1の上限位置に設定される構成は、前記フラッパが前記第1の上限位置にあるときに前記フラッパのそれ以上の回転が阻止されるように、前記フラッパに前記当接部材または前記当接部材とは別の部材が当接可能とされた構成である。
ここで、前記「別の部材」としては、たとえば気体流通路を形成する部材などが該当する(例、後述する実施形態の仕切り壁部32など)。
当接部材6およびアクチュエータ7の組み合わせは、本発明でいうフラッパ用の動作規制手段の一例に相当している。
口31a,31bは、それら第1および第2の流通路30a,30bに個別に対面するように、気体流通路30の中心を挟んで互いに反対側の領域に位置している。
当接部材6は、フラッパ5が当接部材6に当接する位置をフラッパ5の回転の上限位置とし、この上限位置を超えて大きな開度で回転することを阻止する。ただし、フラッパ5がそれ以下の開度に回転することは許容する。
ここで、第1の上限位置P1は、燃焼装置Bの通常燃焼用の位置であり、たとえば図4に示すように、当接部材6の先端部と気体流通路30の内壁面との距離L1が比較的大きいことにより、フラッパ5が仕切り壁部32にかなり接近し、または当接する位置である。なお、第1の上限位置P1の設定に際し、フラッパ5に当接部材6の先端部を当接させてフラッパ5の位置を規制してもよいが、これに代えて、たとえばフラッパ5を仕切り壁部32に当接させることにより、それ以上の回転を阻止し、かつ当接部材6の先端部については、フラッパ5から離間する配置としてもよい。
第2の上限位置P2は、燃料点火用の位置であり、たとえば図3(a)に示すように、当接部材6の先端部と気体流通路30の内壁面との距離L2は、前記距離L1よりも短くされていることにより、フラッパ5の最大開度は、第1の上限位置P1の場合よりも小さ
く、フラッパ5が第1のガス流出口31aに接近する位置である。
なお、気体流通路30における空気流量が所定流量よりも少なくなった際に、フラッパ5が第1の流通路30aおよび第1のガス流出口31aを迅速に塞ぐ動作は、図3(a)に示した設定状態、すなわちフラッパ5の上限位置を第2の上限位置P2に設定した場合においても、同様に生じさせることができる。
また、上述の実施形態においては、気体流通路30を第1および第2の流通路30a,30bに分けた上で、第1の流通路30aにフラッパ5を配置させているが、本発明はこれに限定されない。気体流通路30を複数の流通路に区分することなく、フラッパ5が設けられた構成とすることも可能である。
気体流通路は、ベンチュリ状であることが好ましいが、これに限定されない。ガス流出口は、必ずしも複数設けられていなくてもよく、少なくとも1つ設けられていればよい。フラッパの具体的な形状、材質、サイズなども限定されない。
A0 装置本体部
B 燃焼装置
CL 軸線
P1,P2 第1および第2の上限位置
1 ファン
2 バーナ
3 気体流通路形成部
30 気体流通路
31a,31b 第1および第2のガス流出口
4 ハウジング部
5 フラッパ
6 当接部材
7 アクチュエータ
Claims (6)
- 所定方向に空気を流れさせるための気体流通路と、
この気体流通路に発生する負圧を利用して、前記気体流通路に燃料ガスを流出可能とする少なくとも1つのガス流出口と、
前記気体流通路内に配されて、前記空気の流れ方向とは交差する方向に延びる軸線周りに回転可能であり、かつ前記気体流通路の空気流量が少ない場合には多い場合よりも開度が小さくなるように、前記空気流量に対応して開度が変化するフラッパと、
を備えている、予混合装置であって、
前記フラッパが所定の上限位置を超えて開方向に回転することを阻止しつつ、前記上限位置以下の範囲においては、前記空気流量に対応して前記フラッパの開度が変化することを許容するフラッパ用の動作規制手段を、さらに備えており、
前記動作規制手段は、前記フラッパの前記上限位置として、通常燃焼用とされる第1の上限位置、およびこの第1の上限位置よりも前記フラッパの開度が小さく、燃料点火用とされる第2の上限位置のうち、一方を選択的に切り替え設定可能であることを特徴とする、予混合装置。 - 請求項1に記載の予混合装置であって、
前記第1および第2の上限位置のうち、少なくとも前記第2の上限位置は、変更可能とされている、予混合装置。 - 請求項1または2に記載の予混合装置であって、
前記動作規制手段は、前記フラッパに当接させるための当接部材と、この当接部材を移動させることが可能なアクチュエータと、を備えており、
前記フラッパの上限位置が、前記第2の上限位置に設定される構成は、前記フラッパが前記第2の上限位置にあるときに前記フラッパのそれ以上の回転が阻止されるように、前記フラッパに前記当接部材が当接可能とされた構成であり、
前記フラッパの上限位置が、前記第1の上限位置に設定される構成は、前記フラッパが前記第1の上限位置にあるときに前記フラッパのそれ以上の回転が阻止されるように、前記フラッパに前記当接部材または前記当接部材とは別の部材が当接可能とされた構成である、予混合装置。 - 請求項3に記載の予混合装置であって、
前記アクチュエータは、前記当接部材を前記フラッパと対向する方向に往復動自在であり、かつこの往復動ストロークの範囲内において、前記当接部材を所望の位置に固定配置させることが可能である、予混合装置。 - 請求項3または4に記載の予混合装置であって、
前記ガス流出口として、前記気体流通路の中心を挟んで互いに反対側の領域に位置するようにして前記気体流通路の内周壁に設けられた第1および第2のガス流出口を備えており、
前記フラッパは、前記第1のガス流出口への対向接近および離反が可能に設けられている一方、前記当接部材は、前記第2のガス流出口を全閉しないように前記第2のガス流出口に挿通され、かつ前記当接部材の一端部は、前記フラッパに当接可能であるとともに、前記当接部材の他端部は、前記気体流通路の外部に設けられた前記アクチュエータに支持されている、予混合装置。 - ファンと、
このファンの吸気側に設けられ、かつ空気と燃料ガスとを混合させてから前記ファンに送り込む予混合装置と、
前記ファンから前記空気と前記燃料ガスとの混合気の供給を受けて前記燃料ガスを燃焼させるバーナと、
を備えている、燃焼装置であって、
前記予混合装置として、請求項1ないし5のいずれかに記載の予混合装置が用いられていることを特徴とする、燃焼装置。
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