JPH037805A - 燃焼装置 - 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、石油強制気化燃焼式燃焼器に用いられる燃焼
装置に関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の燃焼装置について第１６図を参照しつつ
説明する。

この種の燃焼装置は、液体燃料を加熱気化させ気化器ｎ
Ｂとする気化器４ｏと、この気化器４ｏがら一次空気Ａ
とともに気化燃料Ｂを供給する混合器１０と、−次空気
Ａと気化燃料Ｂとが均一に混合された混合ガスＣを静圧
化するとともに、燃焼速度の過速に起因する逆火を防止
するパックネット１６と、このパックネット１６の上面
に設置され、混合ガスＣを燃焼させる金網からなるバー
ナヘッド２０とを有している。このバーナヘッド２０の
上方には、燃焼炎監視用電極３０が設置されている。こ
の燃焼炎監視用電極３０と、対向電極としてのバーナヘ
ッド２０との間に所定の電圧を印加しておけば、燃焼炎
の火炎レベルに対応したイオン電流が、燃焼炎監視用電
極３０とバーナヘッド２０との間に流れる。

このイオン電流を電気回路Ｅで検知することによって、
火炎レベルを検知、制御するのである。

ところが、上述した従来の燃焼装置には以下のような問
題点がある。

すなわち、混合器ｌＯの吸込口１１から気化燃料Ｂとと
もに導入される一次空気Ａには糸状屑、綿状屑等の塵芥
が含まれている場合がある。かかる場合には、塵芥が混
合器１０内に入り込み、次第にパックネット１６に絡み
つくようになる。この状態が継続すると、パックネット
１６の網目が閉塞状態になり、バーナヘッド２０への一
次空気への供給が不足して赤火を伴う異常燃焼が発生す
る。また、バーナヘッド２０が金網で構成されているた
めに、必然的に炎孔間の距離が小さくなりすぎて、燃焼
炎同士が接触して炎長が大きくなるので、バーナヘッド
２０を大型化する必要があった。

さらに、金網からなるバーナヘッド２０では、単位面積
当たりの炎孔開口率が高く、全体の燃焼面積が小さいだ
けでなく、金属製であるため熱放射効率が低いことから
燃焼面の温度が高くなりすぎ、ＮＯｘの発生を助長する
という問題点がある。

そこで、上記問題点を解消するために、複数の炎孔２１
が開設されたセラミック製のプレートをバーナヘッド２
０として用いる燃焼装置が提案されている。

かかる燃焼装置は、異常燃焼や燃焼炎の炎長が長くなる
ことがないので、小型に構成することができるとともに
、ＮＯ，の発生を減少させるという利点を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、セラミック製のバーナヘッドは絶縁性を
有しているので燃焼炎監視用電極に対する対向電極とし
て使用できないので、燃焼炎の燃焼レベルを検知、制御
するために、バーナヘッドの下方に金網からなる対向補
助電極を設けなければならないが、この対向補助電極を
設けたとしても、燃焼炎監視用電極との間にセラミック
製のバーナヘッドが存在するので、燃焼炎の燃焼レベル
を検知する能力は従来のものと比較すると充分とはいえ
ない。

すなわち、セラミック製のプレートをバーナヘッドとし
て用いると、火炎レベルを検知するために対向補助電極
を必要とする上に、燃焼炎監視用電極と対向補助電極と
の間にバーナヘッドが存在するので、・燃焼炎の火炎レ
ベルを充分に検知することが難しくなる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、セラミッ
ク製のバーナヘッドの利点を生かしつつ、かつ燃焼炎の
燃焼レベルの検知、制御を従来の燃焼装置と諮問等に行
うことができる燃焼装置を提供することを目的としてい
る。

〈課題を解決するための手段〉 請求項１に係る燃焼装置は、気化器で加熱気化された気
化燃料と一次空気とを混合して混合ガスとする混合器と
、この混合器の上に設けられ、前記混合ガスを燃焼させ
るセラミックからなるバーナヘッドと、このバーナヘッ
ドの上方に配置された燃焼炎監視用電極とを有する燃焼
装置であって、前記バーナヘッドは導電性を有するセラ
ミックからなる。

請求項２に係る燃焼装置は、気化器で加熱気化された気
化燃料と一次空気とを混合して混合ガスとする混合器と
、この混合器の上に設けられ、前記混合ガスを燃焼させ
るセラミックからなるバーナヘッドと、このバーナヘッ
ドの上方に配置された燃焼炎監視用電極とを有する燃焼
装置であって、前記バーナヘッドの表面には導電性酸化
物被膜が付着されている。

請求項３に係る燃焼装置は、気化器で加熱気化された気
化燃料と一次空気とを混合して混合ガスとする混合器と
、この混合器の上に設けられ、前記混合ガスを燃焼させ
るセラミックからなるバーナヘッドと、このバーナヘッ
ドの上方に配置された燃焼炎監視用電極とを有する燃焼
装置であって、前記バーナヘッドは電気的に負特性を有
するとともに耐熱衝撃性を有し、かつ当該バーナヘッド
の下側には対向補助電極が設けられている。

く作用〉 第１、第２実施例に係る燃焼装置において、燃焼炎の火
炎レベルは、燃焼炎監視用電極とバーナヘッドとの間に
流れるイオン電流によって検知される。すなわち、両者
の間に流れるイオン電流は燃焼炎の火炎レベルに対応す
るので、このイオン電流を検知することによって燃焼炎
の火炎レベルを検知することができるのである。かかる
イオン電流は電気回路に入力され、電気回路のマイクロ
コンピュータがイオン電流から燃焼炎の火炎レベルを検
知、制御する。

第３実施例に係る燃焼装置において、燃焼炎の火炎レベ
ルは、バーナヘッドを介して燃焼炎監視用電極と対向補
助電極との間に流れるイオン電流によって検知される。

このイオン電流は、第１、第２実施例と同様に電気回路
に入力され、燃焼炎の火炎レベルを検知、制御する。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を説明する
。

第１図〜第８図は第１実施例に関する図面であって、第
１図は本発明の第１実施例に係る燃焼装置の断面図、第
２図はその平面図、第３図は第１図のａ部の拡大図、第
４図はこの燃焼装置において燃焼燃焼炎の火炎レベルを
検知、制御する電気回路の一例を示す回路図、第５図は
この燃焼装置のバーナヘッドの製造工程を示す工程図、
第６図は第１実施例における燃焼炎の検知状態を示すグ
ラフ、第７図は弱燃焼時における酸素濃度と火炎レベル
との関係を示すグラフ、第８図は強撚焼時における酸素
濃度と火炎レベルとの関係を示すグラフ、第９図は第２
実施例に係る燃焼装置の要部を示す説明図、第１０図は
第１、第２実施例に係る燃焼装置であって、バーナヘッ
ドを他の形状にしたものを示す断面図、第１１図は第３
実施例に係る燃焼装置の断面図、第１２図は第３実施例
においてバーナヘッドに用いられるセラミックの電気的
な負特性を示すグラフ、第１３図はセラミック材料によ
る燃焼炎の検知の違いを示すグラフ、第１４図は弱燃焼
時における酸素濃度と火炎レベルとの関係を示すグラフ
、第１５図は強撚焼時における酸素濃度と火炎レベルと
の関係を示すグラフである。なお、従来のものと路間−
の部品等には同一の符号を付して説明を行う。

本発明の第１実施例に係る燃焼装置は、気化器４０で加
熱気化された気化燃料Ｂと一次空気Ａとを混合して混合
ガスＣとする混合器１０と、この混合器１０の上に設け
られ、前記混合ガスＣを燃焼させるセラミックからなる
バーナヘッド２０と、このバーナヘッド２０の上方に配
置された燃焼炎監視用電極３０とを有する燃焼装置であ
って、前記バーナヘッド２０は導電性を有している。

バーナヘッド２０を構成する導電性を有するセラミック
材料としては、アルミナ基材中にセラミック導電材料（
例えば、ＴｉＣ，ＴｉＮ％ＴｉＢｚ　、ＣｒｚＣｚ　、
Ｍｏ５ｘｚ等）を含有させたものがあるが、バーナヘッ
ド２０の材料としてはＳｉＣ系セラミックが適している
。特に、ＳｉＣと金属シリコンとを原料とし、Ｎ２雰囲
気下で焼結させたＳｉＣＳｉ３Ｎ４系セラミック材料が
、明細書の第１７頁に記載した第２表に示すように耐熱
性及び耐熱衝撃性を兼ね備え、かつ安価なことから最も
適している。なお、第５図にかかるセラミック材料によ
るバーナヘッド２０の製造工程図を示す。

このようなバーナヘッド２０は、第１図及び第３図に示
すように混合器１０の上に設置されたバーナ受け５０に
取り付けられる。詳述すると、バーナ受け５０とバーナ
ヘッド２０との間に導電性を有する金属繊維製フェルト
７０を介在させ、かつ当該バーナヘッド２０を押さえ金
具６０でバーナ受け５０に固定するのである。なお、図
面中１５は、混合ガスＣを静圧化する整流板を示してい
る。

バーナヘッド２０は、上述したように導電性を有するの
で、金属繊維製フェルト７０を介して電気回路已に接続
することが可能になる。燃焼炎が形成されることにより
、燃焼炎監視用電極３０とバーナヘッド２０との間に燃
焼炎の燃焼レベルに対応したイオン電流が流れる。この
イオン電流をバーナヘッド２０に接続された電気回路Ｅ
のマイクロコンピュータＭによって検知し、この検知結
果に基づいて燃焼炎の燃焼レベルを制御するのである。

次に、第２実施例に係る燃焼装置を第９図を参照しつつ
説明する。

第２実施例に係る燃焼装置は、気化器４０で加熱気化さ
れた気化燃料Ｂと一次空気Ａとを混合して混合ガスＣと
する混合器１０と、この混合器１０の上に設けられ、前
記混合ガスＣを燃焼させるセラミックからなるバーナヘ
ッド２０と、このバーナヘッド２０の上方に配置された
燃焼炎監視用電極とを有する燃焼装置であって、前記バ
ーナヘッド２０の表面には導電性酸化物被膜２２が付着
されている。

バーナヘッド２０の表面に導電性酸化物被膜２２を形成
するには、印刷法、吹付法、浸漬法或いは刷毛塗り法等
の方法がある。例えば、吹付法、浸漬法による導電性酸
化物被膜２２の形成は、酸化スズ−酸化アンチモンの微
粒子を水に分散させた液体、例えば多木化学株式会社の
セラメースＧ（商品名）を、バーナヘッド２０の表面に
吹きつけるか、かかる液体にバーナヘッド２０を浸漬し
７た後に、当該バーナヘッド２０を８００〜１０００°
Ｃで焼成することによって行われる。また、印刷法によ
る導電性酸化物被膜２２の形成は、酸化ルテニウム−酸
化アンチモンペースト、例えば住友金属鉱山株式会社の
Ｒ−ＧＸシリーズ（商品名）をスクリーン印刷でバーナ
ヘッド２０の表面に印刷し、乾燥させた後に、８５０″
Ｃで焼成することによって行われる。

このようにして導電性酸化物被膜２２が表面に形成され
たバーナヘッド２０は、導電性を有することになり、第
１実施例によるバーナヘッド２０と同様にしてバーナ受
け５０に取り付けられる。すなわち、かかるバーナヘッ
ド２０は、押さえ金具６０によって導電性を有する金属
繊維製フェルト７０を介在させてバーナ受け５０に取付
固定されるのである。そして、バーナヘッド２０は金属
繊維製フェルト７０及びバーナ受け５０を介して電気回
路已に接続されている。

なお、上述した第１、第２実施例においてバーナヘッド
２０はプレート状のものとして説明したが、本発明がこ
れに限定されるものではない。例えば、第１０図に示し
たようなバーナヘッド２０、すなわち側面に多数の炎孔
２１が開設された容器倒立形状のものにすることも可能
である。

次に、第３実施例に係る燃焼装置について説明する。

第３実施例に係る燃焼装置は、気化器４０で加熱気化さ
れた気化燃料Ｂと一次空気Ａとを混合して混合ガスＣと
する混合器１０と、この混合器１０の上に設けられ、前
記混合ガスＣを燃焼させるセラミックからなるバーナヘ
ッド２０と、このバーナヘッド２０の上方に配置された
燃焼炎監視用電極３０とを有する燃焼装置であって、前
記バーナヘッド２０は電気的に負特性を有するとともに
耐熱衝撃性を有し、かつ当該バーナヘッド２０の下側に
は対向補助電極８０が設けられている。

本実施例に係る燃焼装置が上述した第１、第２実施例の
燃焼装置と大きく異なる点は、第１、第２実施例では不
要だった対向補助電極８０が必要な点である。すなわち
、第１、第２実施例に係る燃焼装置では、バーナヘッド
２０が対向電極の役目を果たし、燃焼炎監視用電極３０
とバーナヘッド２０との間に火炎レベルに応じたイオン
電流が流れるようになっていたが、本実施例に係る燃焼
装置では、バーナヘッド２０の下方に対向補助電極８０
を必要とするのである。

本実施例に係る燃焼装置のバーナヘッド２０は、明細書
の第１７頁に記載した第１表に示すような特性を有する
電気的に負特性の緻密質のリチア系セラミックによって
形成されている。従って、このバーナヘッド２０は燃焼
開始前には抵抗値が高く、燃焼が開始されて熱せられる
と抵抗値が低下する（第１２図参照）。すなわち、燃焼
が開始されて初めてイオン電流が燃焼炎監視用電極３０
と対向補助電極８０との間に流れるようになるのである
。

対向補助電極８０は、第１１図に示すようにバーナヘッ
ド２０の裏面に接触するように整流板１５の上に設置す
るのが最も好ましいが、バーナヘッド２０の裏面に接触
する位置であれば他の部分であってもよい。

次に、上述した３つの実施例に係る燃焼装置の作用につ
いて説明する。

第１、第２実施例に係る燃焼装置において、燃焼炎の火
炎レベルは、燃焼炎監視用電極３０とバーナヘッド２０
との間に流れるイオン電流によって検知される。すなわ
ち、両者の間に流れるイオン電流は燃焼炎の火炎レベル
に対応するので、このイオン電流を検知することによっ
て燃焼炎の火炎レベルを検知することができるのである
。かかるイオン電流は、電気回路已に入力され、第４図
に示される電気回路ＥのマイクロコンピュータＭがイオ
ン電流から燃焼炎の火炎レベルを検知、制御する。なお
、第４図中におけるＲ１−Ｒ４は抵抗体、ＦＬは燃焼炎
の火炎レベルをそれぞれ示している。

また、第１、第２実施例に係る燃焼装置によると、第６
図に示すように金網で形成されたバーナヘッドと路間−
のレベルで燃焼炎を検知することができる。

第３実施例に係る燃焼装置において、燃焼炎の火炎レベ
ルは、燃焼炎監視用電極３０と対向補助電極８０との間
に流れる・イオン電流によって検知される。このイオン
電流は、燃焼炎監視用電極３０、バーナヘッド２０及び
対向補助電極８０の間を流れて、電気回路已に人力され
、このイオン電流に基づいて燃焼炎の燃焼レベルがマイ
クロコンピュータＭによって検知、制御される。

さらに、上述した３つの実施例においては、第７図、第
８図、第１４図及び第１５図に示されているような酸素
濃度の変化に応じた燃焼炎の燃焼レベルの変化を検知す
ることによって、酸欠状態になった場合には、燃焼を停
止させる機能を持たせることも可能である。

第１表 〈発明の効果〉 上述したように、本発明に係る燃焼装置によれば、セラ
ミック製のバーナヘッドの利点を保ちつつ、従来のもの
と路間等の燃焼炎の燃焼レベルの検知、制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る燃焼装置の断面図、
第２図はその平面図、第３図は第１図のａ部の拡大図、
第４図はこの燃焼装置において燃焼燃焼炎の火炎レベル
を検知、制御する電気回路の一例を示す回路図、第５図
はこの燃焼装置のバーナヘッドの製造工程を示す工程図
、第６図は第１実施例における燃焼炎の検知状態を示す
グラフ、第７図は弱燃焼時における酸素濃度と火炎レベ
ルとの関係を示すグラフ、第８図は強撚焼時における酸
素濃度と火炎レベルとの関係を示すグラフ、第９図は第
２実施例に係る燃焼装置の要部を示す説明図、第１０図
は第１、第２実施例に係る燃焼装置であって、バーナヘ
ッドを他の形状にしたものを示す断面図、第１１図は第
３実施例に係る燃焼装第２表 置の断面図、第１２図は第３実施例においてバーナヘッ
ドに用いられるセラミックの電気的な負特性を示すグラ
フ、第１３図はセラミック材料による燃焼炎の検知の違
いを示すグラフ、第１４図は弱燃焼時における酸素濃度
と火炎レベルとの関係を示すグラフ、第１５図は強燃焼
時における酸素濃度と火炎レベルとの関係を示すグラフ
、第１６図は従来の燃焼装置の断面図である。 １０・・・混合器、２０・・・バーナヘッド、２２・・
・導電性酸化物被膜（第２実施例）、３０・・・燃焼炎
監視用電極、４０・・・気化器、８０・・・対向補助電
極（第３実施例）、Ａ・・・−次空気、Ｂ・・・気化燃
料、Ｃ・・・混合ガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）気化器で加熱気化された気化燃料と一次空気とを
   混合して混合ガスとする混合器と、この混合器の上に設
   けられ、前記混合ガスを燃焼させるセラミックからなる
   バーナヘッドと、このバーナヘッドの上方に配置された
   燃焼炎監視用電極とを有する燃焼装置において、前記バ
   ーナヘッドは導電性を有するセラミックからなることを
   特徴とする燃焼装置。（２）気化器で加熱気化された気
   化燃料と一次空気とを混合して混合ガスとする混合器と
   、この混合器の上に設けられ、前記混合ガスを燃焼させ
   るセラミックからなるバーナヘッドと、このバーナヘッ
   ドの上方に配置された燃焼炎監視用電極とを有する燃焼
   装置において、前記バーナヘッドの表面は導電性酸化物
   被膜が付着されていることを特徴とする燃焼装置。 （３）気化器で加熱気化された気化燃料と一次空気とを
   混合して混合ガスとする混合器と、この混合器の上に設
   けられ、前記混合ガスを燃焼させるセラミックからなる
   バーナヘッドと、このバーナヘッドの上方に配置された
   燃焼炎監視用電極とを有する燃焼装置において、前記バ
   ーナヘッドは電気的に負特性を有するとともに耐熱衝撃
   性を有し、かつ当該バーナヘッドの下側には対向補助電
   極が設けられていることを特徴とする燃焼装置。