JPH02169921A - バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は暖房用、或は給湯用のバーナに関するものであ
る。

従来の技術 従来、暖房用や給湯用のバーナとしては例えば第４図に
示すように、複数個の一次炎孔１が形成された一次炎孔
板３及び二次炎孔２が形成された二次炎孔板４とから成
る一次燃焼室５を有し、火燃焼室５内に燃焼検知正素子
６を設けた構成となっていた（例えば、特開昭５７−４
１０号）。

このバーナにおいては、酸素欠乏、或は燃料過多等によ
り予混合気の空気比（ｍ）が設定値から大幅にはずれた
ような異常燃焼時に、火炎内のラジカル濃度が減少する
ことから、−火炎孔板３と燃焼検知圧素子６間を流れ得
る電流（イオン電流）の減少を検知して燃焼制御する構
成となっていた。

つまり、燃焼量や室内温度に応じて設定されたイオン電
流のカット値に対して、検知しているイオン電流の値が
下回った時に燃焼を緊急停止させていた。

発明が解決しようとする課題 しかし、このようなバーナにおいては、酸素不足、或は
空気量不足等による混合気の空気比が減少した場合のイ
オン電流量と、燃料不足等により空気比が増加した場合
のイオン電流量は異なる。

一般には前者は後者より大となる。それは火炎が火炎検
知正索子により電圧印加された場合にその負極となる炎
孔、及び炎孔板と火炎の接触面積がイオン電流量を決定
していることが原因であり、空気比が量論比（ｍ＝１．
０）より低い時は火炎は炎孔に付着し、空気比が高い（
ｍ＞１．０）時には火炎は炎孔から離脱、浮き上がるた
めにそれぞれの場合の火炎と炎孔間、或は火炎と炎孔板
間の電気抵抗値が異なり、従ってイオン電流値が異なる
のである。そして、実際のバーナとして燃焼検知を行う
際にはイオン電流のカット値を設定しておき、時々刻々
モニタしている燃焼検知部のイオン電流出力値が、その
カット値より小となった時に燃焼制御装置によって燃焼
を停止するようになっているために、実質的には前述の
空気比減少時、或は空気比増加時のいずれか一方におい
てのみ制御が可能であった。つまり、空気比が減少し異
常燃焼が開始するイオン電流値にカット値を設定した場
合には空気比の高い方で早めに燃焼が停止されるため制
御可能な燃焼範囲はバーナの実性能よりも狭くなる。ま
た逆に空気比が増加して異常燃焼するイオン電流値にカ
ット値を設定した場合には、空気比の低へ）方における
異常燃焼に対する適切な制御は不可能となってしまう欠
点があった。

このようにイオン電流を用いた燃焼検知部にはまだまだ
改善の余地があり、燃焼制御は最適ではなかった。

本発明は上述の問題に鑑み発明されたものであって簡単
な構成でバーナの性能を十分に発揮できる燃焼制御が行
えるバーナを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するため、本発明は複数の炎孔を存す
る炎孔板を前記炎孔が一対一に相対向するように対面さ
せて、前記炎孔板と側壁と燃焼室出口とから燃焼室を形
成し、前記炎孔が前記燃焼室出口方向に複数個並んでい
るバーナにおいて、少なくとも一個の前記炎孔に面する
位置に火炎検知正索子を配置するとともに少なくとも一
個の前記炎孔に面する位置に火炎検知負素子を配置し、
前記火炎検知正索子と前記火炎検知負素子を用いて火炎
検知部を構成する燃焼制御装置を有し、前記火炎検知負
素子の少なくとも一部を、点火電極として併用したこと
を特徴とする。

作用 本発明の構成による作用は次の通りである。

空気比が低い、或は燃焼量が小さい場合において形成さ
れる付若人炎は各炎孔に密着するため、イオン電流の密
度は各炎孔に集中し、火炎ごとに孤立した特性を示す。

よって、この場合の火炎検知部のイオン電流出力値は従
来の構成時とほぼ同じとなる。

これに対して、上記構成により、空気比が高い、或は燃
焼量が大きい場合において形成される浮き上がり火炎は
、対向する炎孔に形成される浮き上がり伸長した火炎と
、その相対向する炎孔の中央付近のよどみ流れ領域にて
衝突し、結合する。よって火炎検知正索子が位置する火
炎が実質上倍加し、その火炎が面する炎孔、及び炎孔板
の面積も増加するために、従来よりもイオン電流は増加
する。さらにより高い空気比（燃料の種類、炎孔の形状
、各部の温度等によって異なるが、およそｍ＞１．３）
においては火炎は隣接する火炎とも衝突、さらにイオン
電流は増加する。つまり空気比が低くなった場合におけ
る異常燃焼時でのイオン電流値を燃焼停止のカット値に
設定する場合において、空気比の高い側でのカット値に
相当する空気比が従来より高く、従ってより高い空気比
にまで制御可能な燃焼範囲を拡張することができる。

そして、火炎検知負素子を設定していることにより、空
気比が高く火炎が炎孔から離脱して、浮き上がる時に、
この火炎検知負素子が火炎中に存在するためにイオン電
流値は低下しない。特に対向する火炎が衝突、或は隣接
する火炎が連結する際の火炎検知正索子と火炎検知負素
子の火炎を貫通しての電気的接続によるイオン電流の増
加は非常に大きいのである。従って、より高い空気比に
まで制御可能な燃焼範囲が拡張されるのである。

さらに、火炎検知負素子の少なくとも一部（場合二よっ
ては火炎検知負素子のすべて）を、点火電極として併用
している。そのために、既成の構成要素である点火電極
を、その正極・負極の如何に関わらず利用できるので、
構成も簡単になり、コストアップも抑制できる。特に、
正極利用の場合においても、一般的に点火に必要な昇電
圧器における昇圧側は点火後は負極と同電位となり火炎
検知負素子としてそのまま利用可能である。

以上のように、対向する炎孔板と火炎検知正索子、そし
て点火電極と併用した火炎検知負素子との簡単な構成に
よって、燃焼性能を十分に発揮できるような適切な燃焼
制御が可能であるバーナが得られる。

実施例 次に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例のバーナの斜視図であり、一
部断面により内部構成を示している。また、第２図は第
１図のＸ−Ｘ断面図である。さらに、第３図は空気比変
動に対するイオン電流出力を示したグラフである。

第１図において、ヒータ部１１を囲んだ気化部１２にお
いて燃料である灯油を気化し、これと空気を混合してつ
くられる予混合気は、予混合気分岐部１３を経て、予混
合気通路１４を通って予混合気供給管１５から、相対向
して燃焼室１６を形成する炎孔板１７上に設けられた複
数個の炎孔１８から噴出する。ここで炎孔板１７は側壁
１７゛により一定距離に維持、対向しており、また炎孔
１８は相対面する炎孔板１７上の炎孔１８と各々一対一
に対向させである。予混合気供給管１５内において発達
した流速分布を持つ予混合気は炎孔１８から燃焼室１６
内に向けて、安定性の高い火炎を形成する近ポアゾイユ
流れで噴出するようになっている。また予混合気供給管
１５の周囲には二次空気が流れており、適切に予混合気
供給管１５を冷却し、火炎の逆火を防止している。一方
、セラミック１９により被覆、電気的に絶縁され支持さ
れた火炎検知正索子２０を燃焼室１θ内に上方から挿入
し、一方の炎孔板１７上の一部の炎孔１８正面に近接さ
せである。そして火炎検知正索子２０の面する炎孔１８
以外の炎孔１８近傍に火炎検知負素子２１が配設されて
、この火炎検知負素子２１は炎孔板１７と電気的に導通
、同電位になっている。

また燃焼室１６の上端には二次空気スリット２２、およ
び二次空気孔２３を有しており、予混合気の空気比が１
以下の際の二次炎２４を形成し完全燃焼を行っている。

第１図のＸ−Ｘ断面は、二次空気供給スリット２２を含
む水平面に位置し燃焼室１６上方から下方を見ている。

また、火炎検知正索子２０と火炎検知負素子２１と炎孔
板１７とから火炎検知部を成し、燃焼制御装置２５に接
続されている。燃焼制御装置２５は主に燃料供給系の制
御を行っており、異常燃焼時に動作し、燃焼を緊急停止
する。

さらに、燃焼室１θの長手方向において火炎検知正素子
２０に対面する位置に、昇電圧器２６により作動する点
火電極２７が設けられている。点火電極２７はその先端
と炎孔１７間に適切な間隙を設けてあり、炎孔１７を負
極として火花放電を行う。そして、点火電極２７は先端
以外の部位も点火に使用する炎孔以外の炎孔１７に面す
る位置に設定されており、定常燃焼中も火炎が接触する
よう構成されている。−膜内に点火に必要な昇電圧器２
６における昇圧側正極は点火後は負極と同電位となり火
炎検知負素子２１としてそのまま利用可能である。

このような構成の上記実施例の具体的な動作を第２図に
基づいて説明する。

第２図の（ａ）、　（ｂ）、　　（ｃ）はそれぞれ低空
気比（ｍ　＜　０．　７　）　、量論混合比近傍（１，
＜ｍ＜１．３）、そして高空気比（ｍ＞１．３）の場合
の火炎形態と火炎性・知正素子２０、火炎検知負素子２
１、そして点火電極２７を示している。

まず、第２図（ａ）においては火炎は炎孔１８に付着し
、かつ各炎孔１８ごとに孤立した火炎を形成している。

そのために火炎検知正索子２ｏにより電圧印加されると
、火炎検知正索子２０が位置する火炎のみに対して炎孔
板１７との間でイオン電流を検知することとなる。空気
比が量論混合比より少し低い（ｍ→０．９）場合にもほ
ぼ同様な火炎形状であるが、ただし最も化学反応が激し
くなりイオン電流出力値は最大となる。

そして第２図（ｂ）において、火炎は急変する。

量論混合比を越える（１＜ｍ＜１．３）と火炎は全−火
燃焼を開始すると同時に、炎孔１８から離脱、浮き上が
り火炎となる。従って一般には炎孔１８、炎孔板１７へ
のイオン電流が流れ難くなり、イオン電流出力値は急激
に低下する傾向にある。

ところが実施例１においては浮き上がり始めた火炎は相
対向する火炎と燃焼室１６の中央付近で衝突、連結する
ようになっているために、火炎検知正索子２０により電
圧印加される火炎、及びその火炎が面する炎孔１８．炎
孔板１７の面積が実質上増加したこととなる。よって従
来浮き上がり火炎のイオン電流量を制限、律速しでいた
炎孔１８゜或は炎孔板１７のと火炎との間の電気抵抗の
増加に対して、その接触面積を増加させることによって
補ったことになる。つまり、イオン電流出力値は低下し
ない。

そして、さらに空気比が高い場合（ｍ＞　１．　３）に
は第２図（Ｃ）のように完全な浮き上がり火炎を形成し
、同時に化学反応の密度低下も伴ってイオン電流量は本
来かなり低下するはずである。ところが実施例において
は、対向する火炎が激しく衝突し、さらに隣接する火炎
とも衝突、連結し、側壁１７′にまで伸びる。この時、
火炎検知正索子２０の面する炎孔１８以外の炎孔１８近
傍に火炎検知負素子２１と点火電極２７が設定されてお
り、この火炎検知負素子２１、点火電極２７は共に炎孔
板１７と電気的に導通、同電位に接続されているので、
火炎検知正索子２０と火炎検知負素子２１、点火電極２
７が火炎を通して直接結ばれたことになり、同時に燃焼
室１６に充満した火炎は炎孔板１′７、側壁１７′との
接触面積を増加させるために、その結果火炎検知部によ
り検出されるイオン電流量は低下しないのである。

第３図に、上記の空気比変動とイオン電流出力値の関係
をグラフ化した。図中、記号Ａは従来例を表し、Ｂは本
実施例を表現する。また曲線はイオン電流出力値の空気
比に対する変化を、−点破線Ｉｃは燃焼を停止するイオ
ン電流のカット値、矢印はカット値Ｉｃにより燃焼制御
した場合の燃焼範囲、白矢印は実施例により改善された
燃焼範囲の拡大部、そしてｍｓｌｍｃｏは各々低空気比
、高空気比側における燃焼限界空気比である。曲線にお
いて、実線（Ａ）で描かれている従来例に比して破線（
Ｂ）の本実施例においては空気比ｍが１以上でもイオン
電流の低下がかなり抑えられていることが分かる。この
効果により制御可能な燃焼範囲を本実施例のバーナの広
い正常燃焼範囲（ｍｓ　（ＡＮ　　Ｂ）　〜ｍｃｏ　（
Ｂ）　）のほぼ全域にまで拡大できているのである。

ここで、本実施例において火炎検知正索子２０の面する
炎孔１８以外の炎孔１８近傍に火炎検知負素子２１、点
火電極２７を配設しであるが、火炎検知歪素子２０近傍
の炎孔１８と相対向する炎孔近傍に火炎検知負素子２１
、或は点火電極２７を配設した場合には、空気比ｍがＬ
＜ｍ＜１．　３付近においてイオン電流値が従来例と比
して少し増加する傾向にある。しかし、この場合には燃
焼制御には問題は生じない。ところが、火炎検知正索子
２０近傍の炎孔の近傍に火炎検知負素子２１、或は点火
電極２７を設定した場合には、低空気比（ｍｈｏ、７）
の場合のイオン電流値が従来例と比してかなり増加する
傾向にある。これは孤立した一個の火炎内に火炎検知正
索子２０と火炎検知負素子２１、点火電極２７が共存し
、イオン電流が画素子間を直接流れてしまうためである
。この場合には前述の高空気比の場合と同様に低空気比
のイオン電流値も増加してしまい、その結果燃焼制御で
きる範囲はあまり広がらない。本実施例のような画素子
の組合せが最も燃焼制御可能な範囲が広いのである。

また、本実施例のようにすべての炎孔１８を対向させて
、いわゆる対向火炎を形成した場合には１１１ｃｏ（Ｂ
）のように実際の正常な燃焼範囲も広がってくるが、火
炎検知正索子２０の面する炎孔１８のみ対向させても前
述のようなイオン電流の増加は行え、従来例の高空気比
側の燃焼限界ｍｃｏ（Ａ）近傍にまで燃焼制御を可能に
することもできる。

ところで、本実施例では燃料に灯油を用いたが、他の液
体燃料、さらに気体燃料においても同様の効果が得られ
る。

また、実施例において、火炎検知正索子２０は燃焼室１
６の出口方向に設けられている。この構成では空気比、
あるいは温度差等による火炎強度の差異に関して、燃焼
室１６の出口方向に分布が生じても、その平均的イオン
電流を検出することになる。つまり、この場合にも適切
な燃焼制御が行えることになる。これと同様な効果は、
火炎検知負素子２１を同方向に配置した場合にも得られ
る。一方、火炎検知負素子２１においても燃焼室１６の
最下部に位置させであることにより、火炎検知負素子２
１によるバーナのトータルな燃焼特性の悪化を防いでい
る。これと同様な効果も、火炎検知正索子２０．　　点
火電極２７を同位置に配置した場合にも得られる。さら
に、火炎検知正索子２０、火炎検知負素子２１、或は点
火電極２７を燃焼室１６の出口近傍の炎孔１８以外の炎
孔１８に而して配置させるならば、画素子や電極による
燃焼特性の悪化は事実上はとんどなくなる。なぜならば
、たとえ火炎が画素子、電極に接触して消炎作用を受は
不完全燃焼を起こしても、燃焼室１６の出口近傍の炎孔
１８に形成される火炎により完全燃焼され、その結果燃
焼室１６からの排ガスは悪化しないためである。

なお、実施例において、第３図のｍｃｏ（Ｂ）で示した
ように、高空気比側での異常燃焼が開始する空気比ｍが
従来のもの（ｍｃｏ（Ａ））よりも上昇しているが、こ
れは火炎が対向していることによる火炎の相互干渉の結
果、従来の単一火炎に比べて火炎自身の強化、そして不
完全燃焼排ガスの低減が行われるからである。

発明の効果 本発明によれば、対向する炎孔に面して火炎検知正索子
と火炎検知負素子を設けたことにより、高空気比におい
てイオン電流出力値を増加させ、燃焼制御可能範囲を拡
張することができる。

特に、火炎検知負素子の少なくとも一部（場合二よって
は火炎検知負素子のすべて）を点火電極として併用して
いるので、既成の構成要素である点火電極を、その正極
・負極の如何に関わらず利用できて、構成も簡単になり
、コストアップも抑制できている。

以上のように、対向する炎孔板と火炎検知正索子、火炎
検知負素子、さらに点火電極との簡単な構成によって、
燃焼性能を十分に発揮でき、適切な燃焼制御が可能なバ
ーナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のバーナの斜視図であり、一部
所面により内部構成図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図
、第３図は空気比変動に対するイオン電流出力を示した
グラフ、第４図は従来例のバーナ断面図である。 １・・・−火炎孔、３・ＩＩ−火炎孔板、６・・・火炎
検知正索子、１７・・・炎孔板、１８φ・−炎孔、２０
・・書火炎検知正素子、２１・・・火炎検知負素子、２
７・・書点火電極。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名図 ２０−火憂枚匍正素子 ２ｆ−火炎袴ｇ１１］−隼子 ２７−！ｆ、　　太　ｔ　伝 第１図 第 第 図 図 １８−・ ｆｌ− ２１−・− 孔伍 孔 炎儂知正青子 １１ｉ椰知貢専子 実電磁

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の炎孔を有する炎孔板を前記炎孔が一対一に
   相対向するように対面させて、前記炎孔板と側壁と燃焼
   室出口とから燃焼室を形成し、前記炎孔が前記燃焼室出
   口方向に複数個並んでいるバーナに於て、少なくとも一
   個の前記炎孔に面する位置に火炎検知正索子を配置する
   と共に少なくとも一個の前記炎孔に面する位置に火炎検
   知負素子を配置し、前記火炎検知正素子と前記火炎検知
   負素子を用いて火炎検知部を構成する燃焼制御装置を有
   し、前記火炎検知負素子の少なくとも一部を、点火電極
   として併用したことを特徴とするバーナ。
2. （２）火炎検知正素子が近接する炎孔と、火炎検知負素
   子が近接する炎孔が異なる請求項１記載のバーナ。
3. （３）火炎検知正素子が面する相対向する炎孔以外の炎
   孔に火炎検知負素子が面する請求項１記載のバーナ。
4. （４）火炎検知正素子、或は火炎検知負素子を燃焼室出
   口近傍の炎孔以外の炎孔に面して配置した請求項１〜３
   のいずれかに記載のバーナ。
5. （５）炎孔が炎孔板の燃焼室外側に設けた予混合気供給
   管に各々通じている請求項１〜４のいずれかに記載のバ
   ーナ。
6. （６）予混合気供給管の周囲が、二次空気等の流れる冷
   却通路となっている請求項５記載のバーナ。
7. （７）炎孔板の燃焼室出口近傍に二次空気供給スリット
   を設けた請求項１〜６のいずれかに記載のバーナ。
8. （８）炎孔板と火炎検知正素子と火炎検知負素子とから
   火炎検知部を構成する請求項１〜７のいずれかに記載の
   バーナ。
9. （９）炎孔板と火炎検知負素子とが電気的に導通し同電
   位である請求項８記載のバーナ。