JP4547555B2 - 不完全燃焼防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンヒータ等のガス燃焼器具に用いられる不完全燃焼防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス燃焼器具、例えば、ファンヒータでは、室内の換気が不充分な場合には、室内の酸素濃度が低くなり不完全燃焼を起こすおそれがあることから、これらを事前に検知してガスの供給を遮断する不完全燃焼防止装置（以下、不燃防装置と略称する）が備えられる。
具体的には、ファンヒータのバーナの近傍に熱電対を設置し、ここで得られる起電力をガス流路に設けたマグネット電磁弁の保持に直接利用し、あるいはマグネット電磁弁を開閉制御するコントローラに監視させる構成となっている。これによって、室内の酸素濃度が低下してきた場合は、バーナの炎のリフトや立ち消えにより熱電対の起電力が低下するため、マグネット電磁弁が直接、あるいはコントローラを介して閉弁され、ガスの供給が遮断されるものとなる。そして、このような不燃防装置においては、熱電対の起電力は、能力大時と能力小時とで同程度であり、正常燃焼時と酸素不足時とで大きく変化する特性を持っていることが好ましい。
【０００３】
また、従来からファンヒータに用いられるバーナとしては、低ＮＯｘ化を図るために、スリット状の多数の一次炎孔を備えた炎孔板をバーナ本体の上部に取り付け、その上面を箱体で覆い一次燃焼室を形成すると共に、この箱体の上面に二次炎孔を開口し、燃焼を一次炎孔で行われる一次燃焼と二次炎孔で行われる二次燃焼とに分割した二段燃焼方式のものが知られている。そして、不燃防装置の熱電対は、図７〜９に示すように、このようなバーナの一次燃焼が行われるスリット状の一次炎孔７０の近傍に設置される。尚、図７は、スリット状の多数の一次炎孔７０を備えた炎孔板３０の上面図であり、図８及び図９は、一点鎖線Ｂ−Ｂでの断面図である。
このような不燃防装置で、熱電対１４０の感熱部１４０ａをスリット状の一次炎孔７０に形成される火炎の真上に設置した場合、図８に示すように能力大の時に適切な起電力が得られる（Ａ）の位置に設置すると、能力小時には図９に示すように、感熱部１４０ａが外炎膜内には入るものの、火炎から離れてしまい得られる起電力が低くなる。また、能力小の時に適切な起電力が得られる（Ｂ）の位置に設置すると、能力大時には図８に示すように、感熱部１４０ａが温度の低い内炎の内側部分（炎芯）に入ってしまい低い起電力しか得られない。このため、熱電対１４０を（Ｂ）の位置から炎の外側（図８，９中においては左側）にずらして、能力大時と小時とで、炎の大きさの変化の少ない火炎の側面部分、すなわち低温の炎芯の外側に位置し常に高温部である炎の側面部分に熱電対１４０を設置するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような高温の外炎及び内炎部は狭いので、ちょっとした火炎のゆらぎ等で熱電対の起電力が変動してしまうという問題があった。また、組み付け誤差による起電力のばらつきも大きくなるので、製造工程の管理を極めて厳しく行わなければならなかった。
さらに、酸素不足時にリフトしても、熱電対がスリット状の一次炎孔７０に形成される火炎の上方に設けられているので、熱電対がある程度熱せられてしまい、起電力の低下がゆるやかであるという問題もあった。
本発明の不完全燃焼防止装置は上記課題を解決し、能力大から能力小に至るまでの全てのガス量調節範囲で、適切な熱電素子の起電力が得られると共に、酸素不足時に起電力がすばやく、かつ大きく変化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の不完全燃焼防止装置は、
長手方向に多数のスリット炎孔を直線状に並べた炎孔列を配列した炎孔板を備えたバーナと、該バーナの炎により加熱される熱電素子とを備え、
上記熱電素子から得られる起電力に基づいて、上記バーナの不完全燃焼を検知する不完全燃焼防止装置において、
上記炎孔列が配列される上記炎孔板の中央部分を持ち上げて、長手方向に沿って段部を形成し、該段部の上面から側面にわたって上記スリット炎孔を開口することにより、該スリット炎孔に形成される火炎を横方向に広げると共に、上記熱電素子の感熱部を上記横方向に広げられた火炎の側面で加熱される位置に設けることを要旨とする。
【０００６】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の不完全燃焼防止装置は、炎孔板の中央部分を持ち上げて、長手方向に沿って段部を形成し、この段部の上面から側面にわたってスリット炎孔を開口することにより、スリット炎孔に形成される火炎を横方向に広げる。すなわち、火炎温度の低い炎芯の外側面に位置する高温の外炎及び内炎部が横に広くなる。このように高温部が広くなった火炎の側面に熱電素子の感熱部を設けることによって、能力大時から能力小時まで安定した適切な起電力を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の不完全燃焼防止装置の好適な一実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、ガスバーナの断面概略図（図２，３中の一点鎖線Ａ−Ａでの断面）であり、図２は、ガスバーナの一部切欠状態の正面図であり、図３は、ガスバーナに設けられる炎孔板の上面図である。
バーナ１は、ガスファンヒータに用いられ、二段燃焼させることにより低ＮＯｘ化が図られるガスバーナである。このバーナ１は、バーナ本体２と炎孔板３と箱体４とを備える。
【０００９】
バーナ本体２には、燃料ガスと一次空気とを混合させるための混合管５が形成され、混合管５の基端には、燃料ガスと一次空気とが吸引される吸入口６が開口している。バーナ本体２の上部には、水平方向に延びた鍔部１０が形成され、この鍔部１０に多数のスリット状の一次炎孔７を備えた炎孔板３がスポット溶接されて取り付けられる。
そして、炎孔板３の上部には、一次炎孔７を覆うように箱体４が設けられ、箱体４内部に一次燃焼室９が形成される。一次燃焼室９に二次空気を供給するために、バーナ本体２の鍔部１０と炎孔板３とを貫通した空気孔１１が一次炎孔７のまわりに複数設けられる。また、箱体４の上面には長方形の二次炎孔１２が開口される。
【００１０】
炎孔板３には、プレス加工により中央部分が周りの横平面部１７より持ち上げられることにより、長手方向に沿って水平面である上面１６ａと傾斜面である側面１６ｂからなる段部１６が形成される。そして、この段部１６には、多数のスリット状の一次炎孔７が手前側の第一炎孔列１８ａと奥側の第二炎孔列１８ｂの前後二列で配設されており、各炎孔列の一次炎孔７が４つ１組で所定のピッチをあけて列設されてブロック炎孔８を形成し、各ブロック炎孔８間には、火移り可能距離より短い長さの無炎孔部１３が設けられている。
第一炎孔列１８ａの各一次炎孔７は、段部１６の上面１６ａの中央付近から手前側の傾斜面１６ｂにわたって開口され、第二炎孔列１８ｂの各一次炎孔７は、段部１６の上面１６ａの中央付近から奥側の傾斜面１６ｂにわたって開口される。このように開口することにより、このスリット状の一次炎孔７の段部１６の側面１６ｂに形成される外側端部７ａからガスが略水平方向に噴出し、一次炎孔７に形成される火炎が横方向に広がる。
【００１１】
炎孔板３の図３中における右端のブロック炎孔は、９つの一次炎孔７により形成され、その上方に図示しない点火用電極が設けられる。つまり、４つの一次炎孔７からなるブロック炎孔８を２組合体してその間の無炎孔部１３を無くした大ブロック炎孔を形成し、点火用電極からの火花によって確実に着火するようにしている。
また、第一炎孔列１８ａの右から３番目のブロック炎孔８に形成される火炎の側面に加熱される位置に熱電素子としての熱電対１４が箱体４の外側から箱体４の側面に開口された熱電対取付孔１５に挿入されて設けられる。熱電対１４は、図示しないコントローラに接続されている。コントローラは、熱電対１４から得られる起電力が所定値以上の場合にはガス流路に設けられたマグネット電磁弁に通電して開弁保持し、得られる起電力が所定値以下となるとマグネット電磁弁への通電を停止し閉弁してガスの供給を遮断することにより不完全燃焼を防止する。尚、図２中においては、熱電対１４は省略してある。
【００１２】
上述した構成のバーナ１においては、図示しないガスノズルから吸入口６を介して、バーナ本体２の混合管５へ燃料ガスが噴出され、その噴出に伴い吸入口６から一次空気として燃焼に必要な空気の一部が取り込まれる。こうして混合管５で一次空気と混合された燃料ガスは、バーナ本体２の上部から炎孔板３の一次炎孔７を通って噴出し、点火用電極によって着火される。点火用電極によって着火された炎は、ブロック炎孔８間を炎孔面全体に渡って良好に火移りする。
二次空気が空気孔１１から一次燃焼室９に吸引され、一次燃焼に供される。吸引される二次空気が、燃焼に必要な空気よりも少なくなるように空気孔１１を形成しているために、一次燃焼は酸素不足気味の燃焼であり、一次燃焼室９内では燃焼は完結せず、箱体４に設けられた二次炎孔１２から未燃成分が噴出し、二次炎孔１２の周りから二次空気を吸引して二次燃焼が行われる。このように二段燃焼させることにより、火炎温度を低下させてＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００１３】
次に、熱電対１４によるバーナ１の不完全燃焼検知について述べる。図４及び図５に示すように、炎孔板３の段部１６の側面１６ｂに開口されたスリット状の一次炎孔７の外側端部７ａからは、ガスが略水平方向に噴出されるので、火炎が横方向に広がり、火炎温度の低い炎芯の外側面に位置する高温の外炎及び内炎部が広くなる。そして、このように高温部が横に広くなった火炎の側面に感熱部１４ａがくるように熱電対１４を取り付けている。このため、熱電対１４の感熱部１４ａは、図４に示す能力大から図５に示す能力小に至るまでの全てのガス量調節範囲で、多少炎がゆらいでも、高温部である外炎及び内炎で十分に加熱される。すなわち、能力大から能力小に至るまでの全てのガス量調節範囲で、熱電対１４から安定した適切な起電力が得られる。
【００１４】
そして、室内の換気が不充分であったりして、室内の酸素濃度が低下してくると一次炎孔７に形成された炎がリフトしはじめる。この場合、図６に示すように、一次炎孔７の周りから取り込まれる二次空気の流れにより一次炎孔７の外側端部７ａ付近からリフトし始める。従って、その部分に設置されていた熱電対１４の周りからは、すばやく火炎がきえる。この結果、酸素不足に対して、起電力の低下がすばやくあらわれるので、不完全燃焼を感度良く検知することができる。
【００１５】
炎のリフトや立ち消え等により熱電対１４から得られる起電力が低下すると、コントローラが不完全燃焼が生じていると判断して、バーナ１へのガス流路に設けられたマグネット電磁弁を閉弁してガスの供給を遮断する不燃防装置がはたらく。
【００１６】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施形態の不完全燃焼防止装置は、ファンヒータ用の二段燃焼させるガスバーナについて説明したが、これにかぎったものではなく、給湯器などに用いられるスリット炎孔を複数有するガスバーナにも適用できる。
また、熱電対１４から得られた起電力をコントローラへ入力して、コントローラからマグネット電磁弁へ通電して開弁保持するようにしているが、熱電対１４から得られた起電力により直接マグネット電磁弁に通電するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の不完全燃焼防止装置によれば、能力大から能力小に至るまでの全てのガス量調節範囲で、正常燃焼時には熱電素子から安定した適切な起電力を得ることができるので、誤作動なく高い信頼性で使用することができる。しかも、リフトに対してすばやく起電力の低下が生じるので、不完全燃焼を感度良く検出でき、より一層安全に使用することができる。
さらに、熱電素子取付位置にある程度の余裕域が生じるので、熱電素子を取り付ける製造工程においてそれほど厳しい管理をしなくても良くなるので、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のガスバーナの断面概略図である。
【図２】本実施形態のガスバーナの一部切欠状態の正面図である。
【図３】本実施形態のガスバーナの炎孔板の上面図である。
【図４】本実施形態の熱電対の取付位置及び能力大時における一次炎孔に形成される炎の形状の説明図である。
【図５】本実施形態の熱電対の取付位置及び能力小時における一次炎孔に形成される炎の形状の説明図である。
【図６】リフト時の熱電対付近の炎の形状を示す説明図である。
【図７】従来例のガスバーナの炎孔板の上面図である。
【図８】従来例の熱電対の取付位置及び能力大時における一次炎孔に形成される炎の形状の説明図である。
【図９】従来例の熱電対の取付位置及び能力小時における一次炎孔に形成される炎の形状の説明図である。
【符号の説明】
１…バーナ、３…炎孔板、７…一次炎孔、７ａ…外側端部、１４…熱電対、１４ａ…感熱部、１６…段部、１６ａ…上面、１６ｂ…側面。

Claims (1)

1. 長手方向に多数のスリット炎孔を直線状に並べた炎孔列を配列した炎孔板を備えたバーナと、該バーナの炎により加熱される熱電素子とを備え、
   上記熱電素子から得られる起電力に基づいて、上記バーナの不完全燃焼を検知する不完全燃焼防止装置において、
   上記炎孔列が配列される上記炎孔板の中央部分を持ち上げて、長手方向に沿って段部を形成し、該段部の上面から側面にわたって上記スリット炎孔を開口することにより、該スリット炎孔に形成される火炎を横方向に広げると共に、上記熱電素子の感熱部を上記横方向に広げられた火炎の側面で加熱される位置に設けることを特徴とする不完全燃焼防止装置。

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