JPS584036Y2 - 燃焼安全装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、バーナ燃焼炎が室内酸素濃度の低下により不
安定になったことを検知して所要機構を作動させるべく
構成してある燃焼安全装置に関し、その目的は、燃焼速
度の速い燃料ガスに対しても酸素欠乏時の敏感なリフト
特性を与えることができるようにすること、ならびに、
それを誤動作無く確実に実現できるようにし、もって、
所期の安全性の信頼度を高め得る燃焼安全装置を提供す
る点にある。

例えば、湯沸器のような開放型燃焼器具を、窓の開け忘
れなどにより室内の換気が不十分な条件下で燃焼させる
と、室内の酸素濃度が次第に低下し、遂には、室内全体
が酸素欠乏の状態となって不完全燃焼による一酸化炭素
の発生といった不良事故を誘発することになる。

このため、従来より、室内の酸素濃度の低下に伴うバー
ナの不安定燃焼（燃焼炎のリフト）を検知する種々の安
全技術が提案されているが、いずれも、燃焼炎の全体を
リフトさせるべく意図されたものであり、安全性の信頼
度が不十分であった。

例えば、パイロットバーナが元来、メインバーナに比べ
、インプット等の関係から酸素欠乏（以下、単に酸欠と
記載する。

）に対して敏感に反応するといった特性を利用し、種火
用の燃焼炎がリフトしたとき、これを熱電対によって検
知し、燃料ガス供給路に介装した電磁弁を閉動させる燃
焼安全装置が従来よりよく知られている。

然し乍ら、この装置によれば、酸欠時に燃焼炎の全体を
リフトさせようとするものであるが故に、ＬＰＧ、天然
ガスなど燃焼速度が遅くてリフトしやすい燃料ガスに対
しては有効であっても、石炭系ガスなど燃焼速度が速く
て本来的にリフトしにくい燃料ガスに対しては、酸欠に
対する反応が実際に安全動作を必要とする時点に対して
遅れ気味となり、所期の安全性の信頼度が乏しいのであ
る。

このような不都合を解消する手段として、燃焼排ガスの
一部をバーナ内に吸引循環して燃焼用空気中の酸素濃度
を低下させておくことにより、燃焼炎がリフトしやすい
ような燃焼条件を作り出すことが考えられているが、こ
れによる場合は、高温上昇気流となる燃焼排ガスをその
上昇力に抗して吸引循環するための構造、あるいは、放
熱により上昇力の低下した遠方の燃焼排ガスを吸引循環
するための長い排ガス吸引管などが要求されて、構造的
な複雑化を招きやすいばかりでなく、燃焼炎の全体がリ
フトしやすい条件下におがれる結果、換気が十分に行な
われて室内酸素濃度が正常であるときに不測にリフトす
ることがないように燃焼炎を安定させることが難しく、
パイロットバーナとしての機能を損う虞れもある。

本考案者は、酸欠時に燃焼炎の全体をリフ１・させよう
とする技術思想に立脚する限り、多がれ少なかれ、上記
のような不都合を逸れ得ないものであると認識し、かか
る認識に基づいて鋭意研究の結果、古くから燃焼実験に
用いられている燃焼炎を一次炎（内炎）と二次炎（外炎
）とに分離する炎分離器の原理を酸欠安全対策に活用す
れば、一次炎が酸素濃度の低下に敏感に反応することを
見い出し、冒記のような所期の安全性の信頼度を高め得
る燃焼安全装置を開発するに至ったものである。

本考案の実施例を図面に基づいて詳述すると、第１．唖
は、本考案適用の燃焼安全装置を具備した湯沸器を示し
、前記燃焼安全装置は、パイロットバーナ１の燃焼炎に
より加熱される熱電対式の検知素子２と、この検知素子
２の熱起電力により励磁される電磁石Ｍならびに、この
電磁石Ｍが励磁されたとき吸着されて、メインバーナ３
への燃焼ガス供給路４を開に保持する電磁弁ＭＶとから
なり、前記燃焼炎が不測に吹き消えたり、あるいは、後
述の通り、空内酸素濃度の低下により不安定になってそ
の一次炎がリフトしたとき、検知素子２の温度低下によ
り電磁石Ｍによる吸着を解除し、前記電磁弁ＭＶを介し
て燃焼ガス供給路４を遮断すべく構成されている。

前記パイロットバーナ１は、次の通りに構成されている
。

即ち、第２図、第３図に示すように、末端に燃焼ガス噴
出ノズル５、一次空気と吸引口６を連設した混合管７の
先端に、二次空気を制限することにより、燃焼炎を一次
炎ａと二次炎ｂとに分離する筒体８を直列に接続して、
室内酸素濃度が設定値以上であるときには、混合管７の
先端部に一次炎ａが、筒体８の先端部に二次炎ｂが形成
され、室内酸素濃度が設定値以下になったときには、一
次炎ａが二次炎ｂ内に合致する位置までリフトするよう
に、空燃比及び燃焼ガス流量を設定する一方、切記筒体
８内には、混合管７先端部に形成された一次炎ａの先端
位置近くを検知ポイントとして前記検知素子２を設け、
前記混合管７の先端部に逆火防止用グリツど９を設けた
ものである。

図中、１０は、混合管７の過熱を防止する断熱材である
。

次に、上記の構成による作用を第４図イ，口及び第７図
に基づいて説明する。

例えば、燃焼ガスが石炭系ガスである場合、空気−燃焼
ガス系の可燃範囲は５〜３８％程度であり、第７図（燃
焼ガスー空気一燃焼排ガスの三成分系三角図）上、底辺
と爆発限界線の切点で示される。

燃料ガスー一次空気の混合比を、この可燃範囲内の適当
な値、例えば、第７図上Ａ点で示されるように設定する
と、混合管７を出た燃料ガスー一次空気の混合気は可燃
範囲にあり、流速を適当に設定すれば、第４図イに示す
ように、一次炎ａと二次炎ｂとを、混合管７の先端部と
筒体８の先端部とに分離した状態に形成することができ
る。

これは、炎分離器と同じ原理であるが、炎分離器のよう
に、燃料ガス一一次空気の混合比を変えなくても、空気
中の酸素濃度が低下することにより、一次炎ａを第４図
口に示す状態にリフトさせることが可能である。

即ち、前記パイロットバーナ１は、ブンゼンバーナの形
式であり、燃料ガスの噴出により一次空気を供給するた
め、空気と燃料ガスとの容積比はほぱ一定に保たれてい
るが、酸素濃度が低下すると、下記の通り、一次空気を
絞った場合と同様な作用が得られるのである。

室内酸素濃度が低下して米ると、っまり、空気中に燃焼
排ガスが混入して来ると、混合管７の先端部（即ち、一
次炎が形成される点）の混合気は、第７図上、Ａ−Ａ’
線上をＡからＡ′に向って移動する。

ブンゼンバーナの特性上、空気と燃料ガスとの混合比は
ほぼ一定であるがら、Ａ−Ａ’線は、第７図の左辺（空
気一燃焼排ガスの辺）とほぼ平行になる。

酸素濃度が設定値以下に低下すると、動作点が第７図」
二のＢ点を越え、混合管７先端部の混合気は燃焼し得な
くなるため、第４図口に示す如く、混合管７先端部に一
次炎ａが形成されなくなり、一次炎ａは、筒体８の先端
部にリフトすることになる。

このときの空気／排ガス比は第７図上Ｃ点で表わされる
。

尚、現実のパイロットバーナ１は、混合気の流れと燃焼
速度とのバランス関係上、一次炎ａの形成域は、可燃範
囲より狭く、例えば、第７図上の一点鎖線で示すように
なるから、第３図イの状態から第４図口の状態へ変化は
Ｂ′点で起り、このとき空気／排ガス比はＣ′となる。

従って、室内酸素濃度が設定値以上である場合には、第
４図イに示すように、検知素子２が一次炎ａにより加熱
されるので、電磁石Ｍを励磁し、室内酸素濃度が設定値
以下になると、第４図口に示すように、検知素子２が未
燃混合気にさらされるため、温度が低くなり、電磁石Ｍ
を消磁して安全性を確保することになる。

この場合、一次炎ａの炎孔部にグリツド９を設けてある
ため、一次炎ａが燃料ガス噴出ノズル５にまで不測に逆
火することを防止できるのであ。

第５図、第６図は、別の実施例を示し、熱電対式検知素
子２を、筒体８と同芯状に内装するとともに、検知素子
２の外周面に混合管７の内周面に近接する周方向複誠個
の突片を設けて、グリッド９を構成したものである。

尚、グリット９により一次炎ａの逆火を防止できるもの
であれば、筒体８と混合管７とを同一内径に構成するこ
とも可能である。

以上要するに、本考案による燃焼安全装置は、冒記した
ようにバーナの燃焼炎が室内酸素濃度の低下により不安
定になったことを検知して所要機構を作動させるべく構
成してある燃焼安全装置において、前記バーナの混合管
の先端に、二次空気を制限することにより前記燃焼炎を
一次炎と二次炎とに分離する筒体を連設するとともに、
前記一次炎のみを酸素濃度低下状態検知用炎として用い
るべく、前記筒体内に前記一次炎のリフトを検知する検
知素子を設け、かつ、前記筒体の前記一次炎を形成する
炎孔部に逆火防止用グリツドを設けてあることを特徴と
するものである。

そして、かかる特徴構成故に下記のような優れた効果が
発揮されるに至った。

即ち、筒体を設置するという極く簡易で安価な構造付加
のみにより、二次空気を制限して燃焼炎を一次炎と二次
炎とに分離させるため、一次炎は非常に可燃範囲の狭い
リフトしやすい条件のものになり、石炭系ガスのように
燃焼速度が速くて本来リフトしにくい燃料ガスであって
も、一次炎のみは室内酸素濃度の低下に対して敏感に反
応し、実際に安全動作を必要とする酸素濃度に至る前に
簡単にリフトさせることができ、この敏感なリフト特性
によって所期の安全性の信頼度を高め得るに至ったもの
である。

ところで、上記のように、燃焼炎を一次炎と二次炎とに
分離させることは、一種の逆火現象であり、本考案は、
この逆火現象を利用したものであると言えるから、空燃
比やガス流速などを相当厳格に設定しておかないと、こ
の逆火現象が助長されて上流側の一次空気吸引部にまで
廣火する虞れがあるが、本考案によれば、一次炎形成用
炎孔部にグリツドを設けるといった極めて簡素な構造付
加により、空燃比やガス流速などによる燃焼条件の設定
に多少の誤差があっても、一次炎の逆火による誤動作を
確実に防止でき、所期の安全性の信頼度を一層高め得る
に至ったのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る燃焼安全装置の実施の態様を示し、
第１図は使用例を示す概略図、第２図は要部の断面図、
第３図は第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、第４図イ，
口は作用図、第５図，第６図は別の実施例を示す要部の
断面図と第５図のＶＩ−ＶＩ線断面図、第７図は本考案
の原理を示す燃焼ガスー空気一燃焼排ガスの三成分系三
角図である。 ２・・・・・・検知素子、７・・・・・・混合管、８・
・・・・・筒体、９・・・・・・グリツド、ａ・・・・
・・一次炎、ｂ・・・・・・二次炎。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バーナ１の燃焼炎が室内酸素濃度の低下により不安定と
   なったことを検知して所要機構を作動させるべく構成し
   てある燃焼安全装置であって、前記バーナ１の混合管７
   の先端に、二次空気を制限することにより前記燃焼炎を
   一次炎ａと二次炎ｂとに分離する筒体８を連設するとと
   もに、前記一次炎ａのみを酸素濃度低下状態検知用炎と
   して用いるべく、前記筒体８内に前記一次炎ａのリフト
   を検知する検知素子２を設け、かっ、前記筒体８の前記
   一次炎ａを形成する炎孔部に逆火防止用グリツド９を設
   けてあることを特徴とする燃焼安全装置。