JPH0754180B2 - バーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は暖房用、或は給油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、一次燃焼室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57−41
0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、一次炎孔板３と燃焼検知正素子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素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
比の低い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
位置に火炎検知正素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。

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
れる付着火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。よって火炎検知正素子が位置する
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素子と火炎検知負素
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ものである。

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素子、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、第１図の斜線入りの矢印で
示したように、縦方向に複数個の炎孔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てある。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
れた火炎検知正素子20を燃焼室16内に上方から挿入し、
一方の炎孔板17上の一部の炎孔18正面に近接させてあ
る。そして火炎検知正素子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
知正素子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16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。一般的に点火に必要な昇電圧器26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検知正素
子20、火炎検知負素子21、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素子20により電圧印加されると、
火炎検知正素子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）と火炎は全一次燃焼を開
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初めた
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、火炎検知正素子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、律速していた
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
正素子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、火炎検知正素子20と火炎検
知負素子21、点火電極27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17、
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、一点破線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ms、mco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（A,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素子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
を配設してあるが、火炎検知正素子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１＜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、火炎検知正素子20の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（ｍ＜0.7）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素子20と火炎検知負素子21、
点火電極27が共存し、イオン電流が両素子間を直接流れ
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
施例のような両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mco（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
素子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、さらに気体燃焼においても同様の効果が得られ
る。

また、実施例において、火炎検知正素子20は燃焼室16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
置させてあることにより、火炎検知負素子21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、火炎検知正素子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、火炎検知正素子2
0、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に面して配置させるなら
ば、両素子や電極による燃焼特性の悪化は事実上ほとん
どなくなる。なぜならば、たとえ火炎が両素子、電極に
接触して消炎作用を受け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素子
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（場合二によっ
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素子、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
断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……一次炎孔、３……一次炎孔板、６……火炎検知正
素子、17……炎孔板、18……炎孔、20……火炎検知正素
子、21……火炎検知負素子、27……点火電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 ▲けん▼也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−127005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−22123（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の炎孔を有する導電性の炎孔板を前記
   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
   正素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正素子を配置し、前記火炎検知正素
   子と前記火炎負素子を用いて火炎検知部を構成する燃焼
   制御装置を有するものにおいて、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。