JP2004251571A

JP2004251571A - 燃焼板及びこの燃焼板を有する燃焼制御装置

Info

Publication number: JP2004251571A
Application number: JP2003043890A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okamoto; 英男岡本; Wakiji Sugimoto; 和基次杉本
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】従来の燃焼制御装置では、熱電対の先端を火炎領域まで突出させて配置したので、火炎に曝される熱電対の面積が増減すると出力がばらつく。熱電対の出力がばらつかないように正確に位置決めして配置するのは困難であった。このため、バーナの燃焼板に無炎領域を形成し、この無炎領域に対向して熱電対を配置してもよいが、熱電対は、ガスバーナの火炎ではなく、燃焼ガスに曝されて加熱されるので出力の変化が遅くて応答性が悪い。
【解決手段】燃焼板２２の外側から内側に向かって突出させて熱電対ＴＣを配置したとき、熱電対の先端部と対向する個所に火炎が形成されない無炎領域２２４があり、この無炎領域の熱電対の根部側に熱電対加熱用火炎領域２２２があるようにする。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼板及びこの燃焼板を有し、熱電対を利用して燃焼を制御する燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼制御装置は、例えばガス温風暖房器の筐体内に設けたガスバーナへの一次空気量を制御してガスバーナを低ＮＯ_Ｘで燃焼させるのに使用される。ガスバーナは、全一次空気による燃焼板式バーナであり、ガスノズルが臨む吸気口とこの吸気口に連通する混合管部とを設けたバーナボディを有し、このバーナボディの上面開口には、多数の炎口を開設し、表面で燃焼する火炎領域を設けたセラミックプレート等の燃焼板が装着される。この燃焼板には、火炎領域に対向して、この燃焼板の外側から内側に向かって突出するように熱電対が配置される。そして、バーナの燃焼時に、熱電対によって火炎温度を検出し、この熱電対からの出力に応じて吸気口に供給する一次空気量を調節する。
【０００３】
この場合、図６（ａ）に示すように、熱電対ＴＣを火炎領域の火炎Ｆに対向させて配置した場合、熱電対ＴＣの突出量の違いにより火炎Ｆに曝される熱電対の面積（受熱面積）が変化し、熱電対の出力がばらつき、このばらつきがないように正確に位置決めして配置するのは困難であった。このため、図６（ｂ）に示すように、燃焼板ｐに、炎口を開設しないことで火炎が形成されない無炎領域ａを設け、この無炎領域ａに対向して熱電対ＴＣを配置し、この熱電対の突出量が変化しても、出力にばらつきが生じ難いようにしたものは知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
実用新案登録第１９０４３４３号公報（例えば、請求項の記載）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無炎領域ａに対向して熱電対を配置した場合、熱電対は、火炎ではなく、燃焼ガスに曝されることで加熱されるので、熱電対ＴＣの出力の変化が遅く、その出力も高い値のものが得られない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、熱電対の取付位置の影響を受けずに応答性がよく、高い出力値が得られるようにした燃焼板及びこの燃焼板を有する燃焼制御装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の燃焼板は、多数の炎口を開設し、表面に火炎が形成される火炎領域を備えた燃焼板において、前記燃焼板の外側から内側に向かって突出させて熱電対を配置したとき、熱電対の先端部と対向する個所に火炎が形成されない無炎領域があり、この無炎領域の熱電対の根部側に熱電対加熱用火炎領域があるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、熱電対は、燃焼板の外側から内側に向かって突出させ、その先端部が無炎領域に対向するように配置される。この場合、熱電対は、無炎領域の熱電対の根部側にある熱電対加熱用火炎領域で加熱されるが、この火炎領域と対向する熱電対の受熱面積は、熱電対の突出方向の位置がずれても変化しないので熱電対の取付位置の影響を受けないようにできる。また、熱電対加熱用火炎領域で熱電対の一定の範囲が火炎に曝されるようになり、熱電対の出力の応答性がよく、その出力も高い値のものにできる。
【０００９】
尚、前記無炎領域は、例えば火炎領域内に設けた島状部とすればよい。
【００１０】
また、前記熱電対加熱用火炎領域は、例えば無炎領域内に設けた島状部とすればよい。
【００１１】
この場合、前記火炎領域と熱電対加熱用火炎領域とを火移りし得るように連続させておくのがよい。
【００１２】
さらに、前記熱電対加熱用火炎領域の熱電対の突出方向の距離を、この熱電対の突出方向に交差する方向において略同一としておけば、熱電対の突出方向に交差する方向に熱電対の位置がずれても受熱面積は変化しない。
【００１３】
請求項６記載の燃焼制御装置は、ガスノズルが臨む吸気口を有するバーナボディの上面開口に装着された請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃焼板の外側から内側に向かって突出させて配置した熱電対を備え、この熱電対で火炎温度を検出し、この熱電対からの出力に応じて吸気口に供給する空気量を調節するようにした燃焼制御装置であって、熱電対の先端部を無炎領域に対向させ、熱電対加熱用火炎領域で熱電対を加熱するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、１は、本発明の燃焼板を有するガスバーナ及び燃焼制御装置を備えた温風暖房器である。この温風暖房器１は箱状の筐体１１を有する。筐体１１の前面には、吹出口１２が、筐体１１の後面に吸気口１３が設けられている。また、筐体１１には、ガスバーナ２と、ガスバーナ２の下方に配置されこのガスバーナ２に燃焼用空気を供給すると共に、このガスバーナ２からの燃焼ガスと吸気口１３から筐体１１に吸込まれた空気とを混合して室内に吹出す送風ファン３とが内蔵されている。
【００１５】
ガスバーナ２は、全一次空気による燃焼板式バーナであり、上面を開口した箱状に絞り加工されたバーナボディ２１とこの上面の開口に配置されたセラミックス製の燃焼板２２とから構成されている。バーナボディ２１の長手方向の一端面には、筐体１１内に配置した電磁安全弁、比例制御弁（図示せず）が介在されたガス管（図示せず）の先端に装着されたガスノズルＮが臨む燃料ガス／一次空気の吸気口２１１が形成され、この吸気口２１１は、バーナボディ２１の長手方向の略中央部まで延びる混合管部２１２の入口部となっている。
【００１６】
図２及び図３に示すように、燃焼板２２の上面は、表面に凹凸が施され、多数の炎口２２１が開設され、表面で燃焼する火炎領域２２２が形成されている。尚、外周縁部２２３は、凹凸がなく平坦であると共に炎口を形成していない。この外周縁部２２３は、燃焼板２２の取扱時の保護部や燃焼板２２のバーナボディ２１への取付時の取付部となる。この燃焼板２２の下側には、この燃焼板２２の外形と略一致し、複数の孔２４１が穿設された分布板２４が配置されている。このガスバーナ２は燃焼筐４に収納されている。尚、吸気口２１１は燃焼筐４の外に臨んでいる。
【００１７】
燃焼筐４は、上筐部４１と下筐部４２とから構成され、吸気口１３に通じる入口４３と、送風ファン３に通じる出口４４とを有する。上筐部４１は、送風ファン３の作動により吸気口１３から筐体１１内に吸込まれた空気とガスバーナ２からの燃焼ガスとを所定の距離だけ流れるまで区画する分流板の役割を果たす。この上筐部４１を覆うと共に上筐部４１との間で送風ファン３に通じる空気通路５が形成されるように隔壁６が筐体１１内に設けられている。
【００１８】
送風ファン３は、吹出口１２に通じる送風ダクト３１ａが形成されたハウジング３１を有する。ハウジング３１内には、回転数の制御が可能なモータ（図示せず）に接続されたクロスフロー式回転羽根３２が配置されている。この場合、出口４４とハウジング３１の内部空間とは、ハウジング３１の上面開口３１ｂを介して連通している。そして、モータを駆動して回転羽根３２を回転させると、筐体１１内に吸気口１３から室内の空気が吸い込まれ、燃焼筐４内で燃焼板２２の上方が負圧になり、これに伴ってバーナ本体２１の吸気口２１１に空気が吸込まれる。
【００１９】
この場合、吸気口２１１を介して燃料ガスと空気とがバーナボディ２１内に供給されてガスバーナ２が所定の空燃比で燃焼する。燃焼筐４からの燃焼ガスが出口４４を通って送風ファン３方向に吸引される。空気通路５には吸気口１３から吸引された空気が流れ、上筐部４１を介して熱交換された後、この上筐部４１の下流端、即ち出口４４で燃焼ガスと空気とが混合されて温度低下し、開口３１ｂを介してハウジング３１内に流入する。そして、温風が吹出口１２を介して室内に放出される。
【００２０】
ここで、上記バーナ２を安定燃焼させるための一次空気量は、送風ファン３の回転数を制御して燃料ガスの供給量に見合ったものに調節される。この一次空気量を調節するのに燃焼制御装置が設けられている。燃焼制御装置は、燃焼板２２の上面に接するように配置した熱電対ＴＣ（図２参照）と、筐体１１内に設けた温風暖房器１の作動を制御するマイコン（図示せず）とから構成される。この場合、マイコンには、燃料ガス供給量に見合った量の一次空気を供給したときのバーナ２の適正火炎温度に応じた熱電対ＴＣの出力が予め測定して記憶されている。そして、バーナ２の燃焼時に熱電対ＴＣによって火炎温度を検出し、熱電対ＴＣからの出力に応じてモータの回転数を調節する。
【００２１】
ところで、熱電対ＴＣを火炎領域２２２に突出させて配置すると、熱電対ＴＣの突出量により火炎に曝される熱電対ＴＣの面積（受熱面積）が増減して熱電対ＴＣの出力がばらつき、このばらつきがないように正確に位置決めして配置するのは困難である。
【００２２】
図３及び図４を参照して、本実施の形態では、燃焼板２２の外側から内側に向かって突出させて熱電対ＴＣを配置したとき、熱電対ＴＣの先端部Ｔと対向する個所に、炎口２２１を設けないことで火炎が形成されない無炎領域２２４を火炎領域２２２内に島状に形成した。これにより、熱電対ＴＣの先端部Ｔと対向する個所に無炎領域２２４があり、無炎領域２２４の熱電対ＴＣの根部側に熱電対加熱用火炎領域２２２ａがある。この熱電対加熱用火炎領域２２２ａの熱電対ＴＣの突出方向の距離Ｄは、この熱電対ＴＣの突出方向に交差する方向Ｙにおいて略同一としている。
【００２３】
熱電対ＴＣは、その先端部Ｔが無炎領域２２４に対向するように配置され、無炎領域２２４と、熱電対ＴＣの根部側にある外周縁部２２３との間の熱電対加熱用火炎領域２２２ａで熱電対ＴＣは加熱されるようになる。これにより、この熱電対加熱用火炎領域２２２ａと対向する熱電対ＴＣの受熱面積は、熱電対ＴＣの突出方向に位置が多少ずれても変化しないので、熱電対ＴＣの出力がばらつかず、熱電対加熱用火炎領域２２２ａでの火炎Ｆに曝されることで出力の応答性もよく、その出力値も高くなる。
【００２４】
尚、本実施の形態では、燃焼板２２の全面に設けた火炎領域２２２内に島状に無炎領域２２４を設けた場合について説明したが、図５に示すように、外周縁部２２３に、炎口のない面積を大きくとり、無炎領域内に島状に熱電対加熱用火炎領域２２２ｂを形成し、熱電対ＴＣの先端部Ｔと対向する個所に無炎領域があり、無炎領域の熱電対ＴＣの根部側に熱電対加熱用火炎領域２２２ｂがあるようにしてもよい。熱電対ＴＣは、その先端部Ｔが無炎領域に対向するように配置され、熱電対加熱用火炎領域２２２ｂで加熱されるようになる。この場合、火炎領域２２２と熱電対加熱用火炎領域２２２ｂとが火移りし得るように、火炎領域２２２と熱電対加熱用火炎領域２２２ｂとを火移り用火炎領域２２２ｃで繋いで連続させている。
【００２５】
本実施の形態では、燃焼板２２に炎口を設けずに無炎領域２２４を形成したが、燃焼板２２の表面または裏面で金属板により炎口を塞いで無炎領域を形成してもよく、また、燃焼板はセラミックスに限らず、金属板でもよく、金網によるメッシュ状炎口としてもよい。さらに、本実施の形態では、温風暖房器１の例で説明したが、給湯器等にも適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃焼板及びこの燃焼板を有する燃焼制御装置では、熱電対の取付位置の影響を受けずに応答性がよく、高い出力値が得られ、バーナの火炎温度を精度良く測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼制御装置を有する温風暖房器の断面図
【図２】燃焼板式バーナを説明する断面図
【図３】
燃焼板の上面図
【図４】
（ａ）及び（ｂ）は、燃焼板に対する熱電対の配置を説明する上面図及び断面図
【図５】
他の変形例にかかる燃焼板を説明する上面図
【図６】
（ａ）及び（ｂ）は、従来技術を説明する図
【符号の説明】
２２燃焼板
２２１炎口
２２２火炎領域
２２２ａ熱電対加熱用火炎領域
２２３外周縁部
２２４無炎領域
ＴＣ熱電対

Claims

多数の炎口を開設し、表面に火炎が形成される火炎領域を備えた燃焼板において、
前記燃焼板の外側から内側に向かって突出させて熱電対を配置したとき、熱電対の先端部と対向する個所に火炎が形成されない無炎領域があり、この無炎領域の熱電対の根部側に熱電対加熱用火炎領域があるようにしたことを特徴とする燃焼板。
前記無炎領域は、火炎領域内に設けた島状部であることを特徴とする請求項１記載の燃焼板。
前記熱電対加熱用火炎領域は、無炎領域内に設けた島状部であることを特徴とする請求項１記載の燃焼板。
前記火炎領域と熱電対加熱用火炎領域とを火移りし得るように連続させたことを特徴とする請求項３記載の燃焼板。
前記熱電対加熱用火炎領域の熱電対の突出方向の距離を、この熱電対の突出方向に交差する方向において略同一としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃焼板。
ガスノズルが臨む吸気口を有するバーナボディの上面開口に装着された請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の燃焼板の外側から内側に向かって突出させて配置した熱電対を備え、この熱電対で火炎温度を検出し、この熱電対からの出力に応じて吸気口に供給する空気量を調節するようにした燃焼制御装置であって、熱電対の先端部を無炎領域に対向させ、熱電対加熱用火炎領域で熱電対を加熱するようにしたことを特徴とする燃焼制御装置。