JPS584035Y2 - 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
構成しで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、しかも、それを確実
かつ迅速に検知できるようにし、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、窓の開は忘
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態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）を検知スる種々の安
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
を予め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かれる結果、換気が十分に
行なわれて室内酸素３４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トさせようと
する技術思想に立脚する限り、多かれ少なかれ、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の一次炎（内炎）と二大炎（外炎）
とを分離する炎分離器の原理を酸欠安全対策に活用すれ
ば、−大炎が酸素濃度の低下に敏感に反応することを見
い出し、かつ、この−大炎のリフトが、これを検知する
熱電対によって邪魔されないように工夫することによっ
て、官記のように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のである。

本考案の実施例を図面に基づいて詳細すると、第１図は
、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２と、そ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
着された、メインバーナ３への燃料ガス供給路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、室内酸素濃度の低
下により不安定になってその一次炎がリフトしたとき、
熱電対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を介して燃料ガス供給路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図に示すように、末端に燃料ガス噴出ノズル
５、−次空気の吸引口６を連設した略り型の混合管７の
先端に、二次空気の供給量を小孔８ａ・・・・・・によ
って制限することにより、燃焼炎を一次炎ａと二大炎す
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の先端部に二大炎すが形式され、室内酸素
濃度が設定値以下になったときには、−大炎ａが二大炎
す内に合致する位置までリフトするように、−次空気と
燃料ガスとの空燃比や燃料ガス流量及び、前記小孔８ａ
・・・・・・より供給される二次空気の量などを設定す
る一方、前記筒体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熱
電対２を筒体８と同芯状に設けたものである。

図中、９は混合管７過熱を防止する断熱材、１０はロッ
クナツトである。

次に、上記の構成による作用を第３図イ２口及び第４図
に基づいて説明する。

例えば、燃料ガスが石炭系ガスである場合、空気−燃料
ガス系の可燃範囲は５〜３８％程度であり、第４図（燃
料ガス−空気−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。

燃料ガスーー次空気の混合比及び小孔８ａ・・・・・・
によって絞られる二次空気供給量を、この可燃範囲内の
適当な値、例えば、第４図上Ａ点で示されるように設定
すると、混合管７を出た燃料ガスーー次空気、二次空気
の混合気は可燃範囲にあり、流速を適当に設定すれば、
第３図イに示すように、−大炎ａと二大炎すとを、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、空燃比を変えなくても、空気中の酸素濃度が低下す
ることにより、−大炎ａを第３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ぼ一定に保たれてい
るが、酸素濃度が低下すると、下記の通り、−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来ると、つまり、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、−
大炎が形式される点）の混合気は、第４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
ほぼ一定であるから、Ａ−Ａ’線は、第４図の左辺（空
気−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４図上
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３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、−大炎ａは、筒体８先端部に
リフトすることになる。

このとき空気／排ガス比は第４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
速度とのバランスの関係上、−大炎ａの形成域は、可燃
範囲より狭く、例えば、第４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３図口の状態への変
化はＢ′点で起り、このときの空気／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
３図イに示すように、熱電対２が一次炎ａにより加熱さ
れるもので、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３図口に示すように、熱電対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、熱電対２を図示のように筒体８に同芯状に内
装しであるため、混合管７の先端部から１フトした一次
炎ａが熱電対２によって邪魔されることなく、一次炎す
内に合致する位置までリフトするのである。

即ち、熱電対２を、筒体８内の所定検知ポイントに配置
するにあたっては、筒体８の周壁に小孔を設けて、筒体
８の軸芯に対する直角方向から熱電対２を差し込むこと
も考えられるが、このようにすると、混合管７先端部か
ら離れた一次炎ａが、一次炎すの位置までリフトする途
中で、熱電対２に引っ掛り、誤検知を生じる虞れがある
が、図示のように、同芯状に配置すれば、このような虞
れがなくなるのである。

以上要するに、本考案による燃焼安全装置は、官記した
ような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でく構
威しで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
一次炎と一次炎とに分離する筒体を連設するとともに、
前記−大炎のみを酸素濃度低下状態検知用炎として用い
るべく、前記筒体内にその筒体と同芯状に前記−大炎の
リフトを検知するための熱電対を設けであることを特徴
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種々の優れた
効果が発揮されるに至った。

即ち、（ア）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
と一次炎とに分離させるため、−大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にしにくい燃料ガス
であっても、−大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、また、（イ）
熱電対を筒体内にこれと同芯状に内装しであるため、混
合気の流れが乱されることを可及的に抑制できて、−大
炎の形成が阻害されることが無く、更に、 （つ）例えば、熱電対を筒体の途中に横方向から挿入配
置する場合のように、リフトした一次炎が一次炎までリ
フトする途中で熱電対に引っ掛って検知が遅れることが
無く、更にまた、 （１）熱電対が一次炎の長手方向に沿って位置すること
となるので、−大炎の最高温度ポイントを正確に把えて
熱電対を配置する、といった面倒な作業を不要にできる
という組付は面での利点もある。

尚、本実施例では、メインバーナ３に対する点火用パイ
ロットバーナ１に基づいて説明したか゛、点火用技術や
パイロット消火安全装置と、酸欠による安全対策とは、
元来、異質の技術であるから、本考案は、これに限定さ
れるものではない。

【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例示し
、第１図は使用例を示す概略断面図、第２図は要部の断
面図、第３図イ１口は作用図、第４図は本考案の原理を
示す燃料ガス、−空気−燃焼排ガスの三成分系三角図で
ある。 １・・・・・・バーナ、２・・・・・・熱電対、７・・
・・・・混合管、８・・・・・・筒体、ａ・・・・・・
−大炎、ｂ・・・・・・一次炎。

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
   で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と二次炎すとに分離する筒体８を連設するとと
   もに、前記−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内にその筒体８と同芯状に
   前記−次炎ａのリフトを検知するための熱電対２を設け
   であることを特徴とする燃焼安全装置。