专利名称：混合部单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及将燃料气体和燃烧用一次空气混合的混合部单元，以使预先按规定比例将燃料气体和燃烧用一次空气混合后的混合气体供给于燃烧部进行全部一次燃烧。
我们知道现有的全部一次燃烧型的燃烧装置是，具有将燃料气体和由送风风扇强制送风的燃烧用一次空气预先按规定的比例进行混合而作成预混合气体的混合部单元，在燃烧部使该预混合气体进行全部一次燃烧。作为所述全部一次燃烧型燃烧装置，例如，有一种具有图6所示结构的冷凝型供热水装置。
图6所示的供热水装置包括设在壳体1上部的燃烧装置2；与燃烧装置2的下方连接的燃烧室3；以及由设在燃烧室3内的燃烧装置2加热的热交换器4。热交换器4是，使供水管6所供给的水在通水管5内流通，并由副热交换器4b、主热交换器4a加热，将加热获得的热水从供热水管7供给于厨房、浴室等。
图6所示的燃烧装置2具有燃烧部13，它具有并排连接的3个混合部单元11a(中央)、11b(左右)和设在混合部单元11a、11b底面上的燃烧板12a、12b，且可自如地切换使燃烧板12a、12b全部燃烧的全燃烧和使一部分燃烧的部分燃烧。混合部单元11a、11b形成为箱形形状，在背面设有燃料气体进入口14，在顶面设有燃烧用一次空气导入孔15a、15b。
在燃烧部13中，配置在中央的混合部单元11a和在其两侧的混合部单元11b、11b，容纳在与燃烧室3上方连接的燃烧用空气供给室17内，由连接在燃烧用空气供给室17侧方的送风风扇18而供给燃烧用一次空气。所述燃烧用一次空气，从燃烧用空气供给室17经燃烧用一次空气导入孔15a、15b而被送入混合部单元11b、11b。另外，燃烧用空气供给室17的背面侧配设有气体管21，通过总管22而与混合部单元11b、11b的燃料气体进入口14连接。
下面，结合放大表示图6的主要部分截面的图7，来说明混合部单元11a、11b的结构。混合部单元11a、11b如图6所示，仅其宽度方向的长度不相同，Ⅶ-Ⅶ线截面的结构是相同的。因此，图7中以混合部单元11b为例进行说明。
混合部单元11b，在背离于形成燃烧部13的燃烧板12b的一侧顶面具有燃烧用一次空气导入孔15b，并且在与顶面相邻的背面设有燃料气体进入口14。燃料气体进入口14和燃烧用一次空气导入孔15b用遮住燃烧用一次空气导入孔15b的板状的遮盖构件34隔离，在遮盖构件34上，隔开间隔地设有多个狭槽状的燃烧用一次空气进入口28，燃烧用一次空气进入口28、28间为无开口部29。
此时考虑，在面对燃烧用一次空气进入口28的位置隔开间隔地设有多个燃料气体进入口，做成燃烧用一次空气和燃料气体直接冲撞的结构。但是，这样的话，从燃烧用一次空气进入口28导入的燃烧用一次空气流和从所述燃料气体进入口导入的燃料气体流共同是层流，故有难以相互混合的问题。
因此，燃料气体进入口14如图7所示，在面对燃烧用一次空气进入口28、28间的无开口部29的位置隔开间隔地设置多个。
采用上述结构，因从设在遮盖构件34上的燃烧用一次空气进入口28喷出到燃料气体进入口14侧的燃烧用一次空气，而在无开口部29的燃烧板12侧形成负压区域。其结果，从燃烧用一次空气进入口28喷出的燃烧用一次空气的一部分被引入该负压区域而形成空气流的涡旋，同时，从燃料气体进入口14导入的燃料气体也被引入负压区域。其结果，燃烧用一次空气流和燃料气体流共同成为紊流，故相互间更可混合而成为预混合气体。
另外，在混合部单元11b内的燃烧板12b侧，设有混合板30，它将被引入所述负压区域混合后、由所述燃烧用一次空气流所导向的所述预混合气体更均匀地混合。并且，由混合板30混合后的预混合气体，从设在混合板30中央处的狭槽状的通过孔32喷出，通过将许多个小孔33设成整体均匀分布的分布板31而供给于燃烧板12b。
但是，对于所述混合部单元11a、11b，当从燃料气体进入口14喷出的燃料气体的流速较大时，所述燃料气体就穿过形成于无开口部29的所述负压区域，有时不会与燃烧用一次空气充分混合。因此，存在着如下的不良情况在与混合部单元11a、11b内的燃料气体进入口14相反侧的里部相对地将空气过剩率较低的混合气、即富氢煤气(ガスリッチ)的混合气供给于燃烧板12b。
本发明的目的在于，提供一种混合部单元，它可消除上述这种不良情况，从而将燃烧用一次空气和燃料气体充分混合后的均匀的预混合气体供给于燃烧器。
为实现上述这种目的，本发明的混合部单元具有隔开间隔而并排设置的多个燃烧用一次空气进入口，它将按预先规定的比例混合燃烧用一次空气和燃料气体的预混合气体供给于燃烧部而使其全部一次燃烧；隔开间隔而并排设置的多个燃料气体进入口，它以与从该燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气流相交叉的角度而导入燃料气体，并面对因该燃烧用一次空气而形成于各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部的负压区域，将从该燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气和从该燃料气体进入口导入的燃料气体混合，其特点是，在各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部，设有将从该燃料气体进入口导入的燃料气体予以扩散的扩散装置。
采用本发明的混合部单元，因从并排设置的多个燃烧用一次空气进入口喷出的燃烧用一次空气，而在各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部形成负压区域，所述燃烧用一次空气的一部分被引入所述负压区域而形成空气流的涡旋。此时，燃料气体进入口设成以与所述燃烧用一次空气流相交叉的角度而导入燃料气体，并且面对形成于所述无开口部的负压区域。因此，从所述燃料气体进入口导入的燃料气体被引入所述负压区域，与所述燃烧用一次空气混合而成为预混合气体。此外，在本发明的混合部单元中，由于利用设在所述无开口部处的扩散装置来扩散所述燃料气体，故所述燃料气体的流速降低，易被引入所述负压区域，可更好地与所述燃烧用一次空气混合。
在本发明中，所述扩散装置，最好是倾斜地面对燃料气体流的倾斜构件，以使从所述燃料气体进入口导入的燃料气体与各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部冲撞。
所述倾斜构件，通过如前述那样预先倾斜，则可使气体流与该倾斜构件冲撞，可容易扩散在该倾斜构件的周围，并且，为沿着倾斜而导向所述气体流，成为易将该燃料气体和所述燃烧用一次空气混合的角度，可变更所述气体流的方向。其结果，可促进从所述燃料气体进入口导入的所述燃料气体和从所述燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气的混合。
所述倾斜构件也可使另外构件倾斜地安装在各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部处，使从所述燃料气体进入口导入的燃料气体与该另外构件冲撞，但如前述那样，最好是为与燃料气体冲撞，通过将所述无开口部自身倾斜而使其面对燃料气体流来形成，而可降低零件个数、工时而容易地进行制造。
另外，在本发明的混合部单元中，其特点是，当从所述燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气流和从所述燃料气体进入口导入的燃料气体流正交时，所述倾斜构件在相对从所述燃料气体进入口导入的气体流为10～60°的范围内倾斜。
当所述燃烧用一次空气流和燃料气体流正交时，通过在相对从所述燃料气体进入口导入的燃料气体流为10～60°的范围内倾斜所述倾斜构件，则当所述燃料气体与所述扩散装置冲撞时，可使该燃料气体扩散，并且，可对所述燃料气体导向地变更所述燃料气体流的方向，以成为容易将该燃料气体和所述燃烧用一次空气混合的角度。所述扩散装置的相对于所述燃料气体流的倾斜角度不到10°，则所述燃料气体流的对于该扩散装置的冲撞角度变小，不能充分使该气体流扩散。另外，当所述倾斜角度超过60°时，所述负压区域难以形成，并且，由所述扩散装置导向的所述燃料气体流的方向变得不适当，该燃料气体在混合部单元的内部不充分扩散，从而有与所述燃烧用一次空气的混合变得不充分的现象。
附图的简单说明。
图1是使用本发明混合部单元的供热水装置的说明剖视图。
图2是将图1的主要部分放大表示的Ⅱ-Ⅱ线剖视图。
图3是图2所示的遮盖构件的俯视图。
图4是图2所示的混合板的俯视图。
图5是图2所示的分布板的俯视图。
图6是使用现有混合部单元的供热水装置的说明剖视图。
图7是将图6的主要部分放大表示的Ⅶ-Ⅶ线的剖视图。
下面，结合附图来详细说明本发明的实施形态。图1是使用本发明混合部单元的供热水装置的说明剖视图，图2是将图1的主要部分放大表示的Ⅱ-Ⅱ线剖视图，图3是图2所示的遮盖板的俯视图，图4是图2所示的混合板的俯视图，图5是图2所示的分布板的俯视图。
图1所示的供热水装置是冷凝型，包括设在壳体1上部的燃烧装置2；与燃烧装置2下方连接的燃烧室3；设在燃烧室3内的由燃烧装置2加热的热交换器4。
热交换器4具有通水管5，其水平方向形成多排，且垂直方向使其折弯成多段，其包括在接近燃烧室3上方的燃烧装置2的一侧主要吸收燃烧排气的显热而对流通于通水管5中的水进行加热的主热交换器4a；在远离燃烧室3下方的燃烧装置2的一侧主要吸收燃烧排气的潜热而对流通于通水管5中的水进行加热的副热交换器4b。通水管5在副热交换器4b侧与供水管6连接，在主热交换器4a侧与供热水管7连接。另外，在构成通水管5的主热交换器4a及副热交换器4b的部分，安装有许多个翅片8a、8b，以吸收所述显热和潜热。
热交换器4，使供水管6所供给的水在通水管5内流通，并由副热交换器4b、主热交换器4a加热，将加热后的热水从供热水管7供给到厨房、浴室等。在这种热交换器4中，由于还吸收燃烧排气的潜热，故可更有效地对流通于通水管5内的水进行加热。
另外，由于所述燃烧排气的潜热被吸收的结果，会使含有的水蒸气结露而产生滴水，故在燃烧室3的下部设有放水口9。另外，在燃烧室3的背面侧，设有将所述燃烧排气排出的排气口(未图示)。
燃烧装置2具有燃烧部13，其包括并排连接的3个混合部单元11a(中央)、11b(左右)、设在混合部单元11a、11b底面上的燃烧板12a、12b，且可自如地切换使燃烧板12a、12b全部燃烧的全燃烧和使一部分燃烧的部分燃烧。混合部单元11a、11b形成为箱形形状，在背面设有燃料气体进入口14，在顶面设有燃烧用一次空气导入孔15a、15b。
混合部单元11a、11b，与将燃烧板12a、12b和燃烧用一次空气导入孔15a、15b连接起来的方向相一致的高度尺寸、与附图的表面后面方向相一致的进深尺寸是相同的，除了并排设置燃料气体进入口14的方向的宽度不同外完全做成同一的相同形状，将设有燃料气体进入口14的面作成同一方向，从而构成可有选择地将同种类或不同种类的多个混合部单元11a、11b连接。另外，在混合部单元11a上设有4个燃料气体进入口14，在混合部单元11b上设有6个燃料气体进入口14。
在燃烧部13中，利用安装在混合部单元11a、11b顶面上的连接构件16而连接有配置在中央的混合部单元11a和在其两侧的混合部单元11b、11b，并容纳在与燃烧室3上方连接的燃烧用空气供给室17内。燃烧用空气供给室17的侧方连接有送风风扇18，通过燃烧用空气供给室17而将燃烧用一次空气送入混合部单元11b、11b内。
如此，当送风风扇18与燃烧用空气供给室17的侧方连接时，在将配置在混合部单元11a两侧的2个混合部单元11b的燃烧用一次空气导入孔15b做成同一大小时，由接近送风风扇18一方和远离一方所导入的空气量不相同，不能将适当的量的燃烧用一次空气供给于从燃料气体进入口14导入的燃料气体。因此，根据相对送风风扇18的位置关系，而考虑改变2个混合部单元11b的燃烧用一次空气导入孔15b的大小。但是，当改变燃烧用一次空气导入孔15b的大小时，混合部单元11b需2种，若误配置2种混合部单元11b，则不能将适当的量的燃烧用一次空气供给于从燃料气体进入口14导入的燃料气体。
因此，在本实施形态中，预先将2个混合部单元11b的燃烧用一次空气导入孔15b的大小做成相同，在连接构件16上，设置与混合部单元11a的燃烧用一次空气导入孔15a连通的空气供给量调整孔19a、与混合部单元11b的燃烧用一次空气导入孔15b连通的空气供给量调整孔19b、19c。并且，将接近送风风扇18一侧的空气供给量调整孔19b做成大于远离送风风扇18一侧的空气供给量调整孔19c，而使2个混合部单元11b的燃料气体和燃烧用一次空气的之比处于相同。其结果，即使混合部单元11b的种类不增加，也可不根据与送风风扇18的位置关系而将适当的量的燃烧用一次空气供给于各混合部单元11b，也不会因将混合部单元11b设成2种而将其误配置。
另外，在本实施形态中，对于混合部单元11a的空气供给量调整孔19a，将混合部单元11a的燃料气体与燃烧用一次空气之比设定成与混合部单元11b的情况相同。
当送风风扇18与燃烧用空气供给室17的侧方连接时，在燃烧用一次空气从空气供给量调整孔19a、19b、19c被导入混合部单元11a、11b的内部时，朝向远离接近送风风扇18一方的一方被导入混合部单元11a、11b的倾斜深处，难以与燃料气体混合。因此，在本实施例中，在各空气供给量调整孔19a、19b、19c的周缘部，设有竖立设置成向混合部单元11a、11b内部突出的内缘翻边20，从燃烧用空气供给室17导入的燃烧用一次空气指向混合部单元11a、11b的中央部。
另外，在燃烧用空气供给室17的背面侧配设有气体管21，通过总管22而与混合部单元11b、11b的燃料气体进入口14连接。在总管22上，设有与混合部单元11b、11a、11b对应的电磁阀23a、23b、23c，可通过开闭而择一地控制对于各混合部单元11a、11b的燃料气体的供给或停止。
下面，结合图2说明混合部单元11a、11b的结构。混合部单元11a、11b如图1所示，仅其宽度方向的长度不相同，而Ⅱ-Ⅱ线截面的结构相同。因此，在图2中，以混合部单元11b为例进行说明。
混合部单元11b，在底面安装有燃烧板12b，它由设置向表面后面方向贯通的多个火焰口24的陶瓷等所构成，在与燃烧板12b相反的位置，设有燃料气体进入口14和燃烧用一次空气导入孔15b。燃烧用一次空气导入孔15b，设在向顶面的燃料气体进入口14侧偏位的部分，以先在混合部单元11b的一端部使燃烧用一次空气与燃料气体混合，然后在混合部单元11b的中央部更好地混合。
燃烧用空气供给室17的相对于燃料气体进入口14的壁面17a的背面，设有如前所述与气体管21连通的总管22。总管22具有贯通燃烧用空气供给室17壁面17a的气体供给部25，在气体供给部25的前端安装有作为燃烧气体进入口14的喷嘴26。
所述燃料气体进入口14和燃烧用一次空气导入孔15b用遮盖燃烧用一次空气导入孔15b的板状的遮盖构件27隔离，在遮盖构件27上，如图3(a)所示隔开间隔地设有多个狭槽状的燃烧用一次空气进入口28。此时，燃料气体进入口14，在面对间隔设置多个的燃烧用一次空气进入口28、28之间的无开口部29的位置上间隔设置多个。
根据前述结构，从燃料气体进入口14的喷嘴26导入混合部单元11b内部的燃料气体，就与从所述燃烧用一次空气进入口28导入的燃烧用一次空气正交。这里，无开口部29面对燃料气体流、相对燃料气体流的方向而以θ角度倾斜形成，以与从喷嘴26导入的燃料气体冲撞。无开口部29的相对燃料气体流的方向的倾斜角θ可在10～60°的范围适当选择，例如设定成14°。
另外，设在遮盖构件27上的燃烧用一次空气进入口28，也可象如图3(b)所示那样再将图3(a)所示的狭槽状的结构分割，也可象图3(c)那样由许多小孔形成。
另外，在混合部单元11b内的燃烧板12b侧设有混合板30和分布板31，以将混合部单元11b内混合的预混合气体进一步均匀混合而供给于燃烧板12b。
混合板30如从燃烧板12b侧看到的俯视图的图4所示，是平板状，且在其中央具有通过燃料气体和燃烧用一次空气的狭槽状的通过孔32，在混合部单元11b内混合的预混合气体与混合板30冲撞而进行充分的混合后，就从通过孔32被导入分布板31侧。另外，分布板31如从燃烧板12b侧看到的俯视图的图5所示，是平板状，且其整体具有均匀分布的许多小孔33，经混合板30充分混合后的所述预混合气体由小孔33均匀分布而被导入燃烧板12b侧。
下面，说明图1及图2所示的混合部单元11a、11b的作用。
在图1所示的供热水装置中，当打开设在厨房或浴室等的未图示的热水龙头时，就从供水管6向通水管5、供热水管7开始供水，通过用未图示的流水传感器对其进行检测，从而开始燃烧装置2的燃烧运行。当所述燃烧运行开始时，由送风风扇18将燃烧用一次空气送入燃烧用空气供给室17，该燃烧用一次空气通过空气供给量调整孔19a、19b、19c、燃烧用一次空气导入孔15a、15b而导入混合部单元11a、11b内。同时，设在气体管21上的原来气体阀(未图示)被打开，从气体管21将燃料气体送入总管22，该燃料气体通过气体供给部25、燃料气体进入口14的喷嘴26而被导入混合部单元11a、11b内部。
当从所述燃烧用一次空气进入口28将燃烧用一次空气导入混合部单元11a、11b内部时，无开口部29的燃烧板12a、12b侧形成比其他部分气压低的负压区域，所述燃烧用一次空气的一部分被引入该负压区域而形成涡旋，形成紊流。此时，燃料气体从所述喷嘴26以与所述燃烧用一次空气正交的角度而被导入混合部单元11a、11b内部，如前所述那样与倾斜设置的无开口部29冲撞而向周围扩散，使流速降低。其结果，所述燃料气体易被引入所述负压区域，因所述紊流而与所述燃烧用一次空气混合。
另外，由于所述燃料气体由无开口部29导向，流动的方向被改变，并指向混合部单元11a、11b的中央部，故可更好地将燃料气体和燃烧用一次空气混合。
这里，当所述无开口部29的倾斜角不到10°时，因从燃烧用一次空气进入口28导入的燃烧用一次空气而容易形成所述负压区域，从所述喷嘴26导入的燃料气体的对于无开口部29的冲撞角度变小，该燃料气体难以被扩散。另外，当所述无开口部29的倾斜角度超过60°时，从所述喷嘴26导入的燃料气体易被扩散，难以形成所述负压区域。此外，由所述无开口部29导向的所述燃料气体流的方向变得不适当，该燃料气体难以在混合部单元11a、11b内部扩散，与所述燃烧用一次空气的混合变得不充分。因此，所述无开口部29的倾斜角被设定成10～60°的范围，最好约是14°，以获得如下两种效果利用所述负压区域将燃料气体和燃烧用一次空气混合的效果；与所述燃料气体流冲撞而扩散的效果。
其结果，在混合部单元11a、11b内，可获得将燃料气体和燃烧用一次空气充分混合的预混合气体。
如前所述，燃料气体及燃烧用一次空气所混合后的预混合气体，接着与混合板30冲撞，在遮盖构件27侧的空间由混合板30进行更充分的混合后，从设在混合板30上的通过孔32导入分布板31侧。由于在分布板31的整体上均匀设有小孔33，故由混合板30充分混合后的所述预混合气体，在被小孔33均匀分布的状态下供给于燃烧板12a、12b侧，从火焰口24向燃烧室3喷出。并且，由设在燃烧板12a、12b的燃烧室3侧的火花塞(未图示)点火，使其全部一次燃烧。
这里，燃烧装置2是，用电磁阀23a、23b、23c对从总管22向混合部单元11a、11b的燃料气体的供给或停止进行控制，自如地切换燃烧板12a、12b的全燃烧和部分燃烧。其结果，来自供水管6的水在通过通水管5的期间、在主热交换器4a和副热交换器4b中用对应于所述全燃烧或部分燃烧的热量被加热成为热水，从热水管7出来热水。
下面表1所示的是，对用本实施形态的混合部单元11a、11b的燃烧装置2和用图6及图7所示的现有混合部单元11a、11b的燃烧装置2．进行全部一次燃烧时的燃烧排气中的一氧化碳(CO)浓度进行比较后的结果。燃烧条件是，输入38000kcal/时，空气过剩率λ=1.28。测定后的一氧化碳浓度换算成λ=1.0来表示。[表1]
在所述燃烧装置2中，当所述预混合气体部分成为富氢煤气时，燃烧排气中的一氧化碳浓度就变高，从表1得知，在本实施形态中，与现有例子比较，一氧化碳浓度下降13ppm。当将现有例子设为100％时，它相当于降低约9％。因此，采用本实施形态，与所述现有例子比较，我们知道，燃料气体与燃烧用一次空气可很好混合，可获得按设定的均匀的空气过剩率的预混合气体。
另外，在本实施形态中，是使遮盖构件27的无开口部29相对燃料气体流倾斜的，但也可安装倾斜地面对燃料气体流的构件，以使燃料气体流另外与无开口部29冲撞。
另外，在本实施形态中，就具有多个混合部单元11a、11b、自如地切换燃烧板12a、12b的全燃烧和部分燃烧的燃烧装置2的例子作了说明，但也可使用单数的本发明混合部单元。
权利要求
1．一种混合部单元，具有隔开间隔而并排设置的多个燃烧用一次空气进入口，它将按预先规定的比例混合的燃烧用一次空气和燃料气体的预混合气体供给于燃烧部而使其全部一次燃烧；隔开间隔而并排设置的多个燃料气体进入口，它以与从该燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气流相交叉的角度而导入燃料气体，并面对因该燃烧用一次空气而形成于各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部的负压区域，将从该燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气和从该燃料气体进入口导入的燃料气体混合，其特征在于，在各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部，设有将从该燃料气体进入口导入的燃料气体予以扩散的扩散装置。
2．如权利要求1所述的混合部单元，其特征在于，所述扩散装置，是倾斜地面对燃料气体流的倾斜构件，以使从所述燃料气体进入口导入的燃料气体与各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部冲撞。
3．如权利要求2所述的混合部单元，其特征在于，所述倾斜构件倾斜地面对燃料气体流，以使从所述燃料气体进入口导入的燃料气体与各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部冲撞。
4．如权利要求2所述的混合部单元，其特征在于，当从所述燃烧用一次空气进入口导入的燃烧用一次空气流和从所述燃料气体进入口导入的燃料气体流正交时，所述倾斜构件相对从所述燃料气体进入口导入的气体流在10～60°的范围内倾斜。
全文摘要
一种混合部单元,具有隔开间隔而并排设置的多个燃烧用一次空气进入口和隔开间隔而并排设置的多个燃料气体进入口,燃料气体进入口设成面对因燃烧用一次空气而形成于各燃烧用一次空气进入口之间的无开口部处的负压区域。在无开口部设有使燃料气体扩散的扩散装置,扩散装置是倾斜地面对燃料气体流的倾斜构件。当燃烧用一次空气与燃料气体正交时,倾斜构件相对燃料气体流在10～60°的范围内倾斜。采用本发明,可使燃烧用一次空气和燃料气体充分混合。
文档编号F02M9/04GK1289024SQ0012885
公开日2001年3月28日 申请日期2000年9月20日 优先权日1999年9月20日
发明者田中章夫, 祖父江务 申请人:林内株式会社