JP2006300461A - 火炎検知器の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】火炎燃焼の安定性を確保すること。
【解決手段】バーナ１のバーナ本体２は筒状をなし、その先端部２ａに火炎を生成保持する火炎保持部３が設けられる。バーナ本体２の基端部２ｂには、火炎保持部３に供給する空気を導入する空気導入部４が設けられる。火炎検知器５は、空気導入部４の近傍にてバーナ本体２に取り付けられる。バーナ本体２における火炎検知器５の取付部６にはハーメチックシール７が設けられる。火炎検知器５の取付部６は、バーナ本体２の基端部２ｂに取り付けられる収容箱１９より構成される。火炎検知器５は収容箱１９に収容されて取り付けられる。ハーメチックシール７は、収容箱１９における火炎検知器５の取付部位に設けられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、バーナや燃焼炉等の燃焼状況、例えば、失火の有無等を検知する火炎検知器に係り、詳しくは、バーナ本体における火炎検知器の取付構造に関する。

従来、この種の火炎検知器をバーナ本体に取り付けるには、炉内からの伝導熱や輻射熱から検知器本体を保護するために種々の工夫が必要となっている。特に、紫外線検知タイプの火炎検知器では、火炎検知器が火炎から離れた位置に取り付けられるものの、その取付位置にて火炎を観察する必要がある。このため、火炎検知器は火炎からの伝導熱や輻射熱により温度的に苛酷な状況に曝されている。

そこで、下記の特許文献１に記載の火炎検知器の取付構造では、石英ガラスを介して炉内から区画された空間に火炎検知器が設置され、その火炎検知器が専用に設けられた通路を流れる冷却空気により冷却する構造が採られている。また、この特許文献１の従来技術には、バーナ本体に取り付けられた火炎検知器が、境界部材中の貫通孔を介して燃焼炉内と連通し、その貫通孔を通して火炎を観察するようになっている。ここで、燃焼炉内の高熱が貫通孔を通して火炎検知器に伝わるのを防止するために、冷却空気流入孔から火炎検知器に冷却空気が供給される。この冷却空気は、貫通孔を通って燃焼炉内に排出されるようになっている。

また、下記の特許文献２に記載のパイロットバーナでは、バーナ後方位置において、石英ガラスを介して火炎部から区画された位置に火炎検知器を取り付ける。これにより、火炎検知器による火炎検知の安定性と、火炎検知器の温度環境の改善が図られている。

特開平６−３３１４３４号公報 特開２００１−２７２０１０号公報

ところが、上記した特許文献１及び２に記載の取付構造では、石英ガラスを設けていることから、紫外線検知タイプの火炎検知器に対しては、紫外線の散乱や吸収の小さい石英ガラスを使う必要がある。このため、石英ガラスが高価なものとなるばかりでなく、石英ガラスに機械的強度が要求されることになった。また、石英ガラスと鉄鋼材料との温度膨張差を解消するために、シール構造が複雑になるという問題があった。また、石英ガラスに汚れが付着したり結露が起きたりすると、火炎検知器の検知感度が低下する懸念があった。

更に、特許文献１に記載の従来技術の取付構造では、火炎検知器を空気冷却するために専用の冷却空気流入孔を設けなければならず、配管や通路の構造が複雑になった。また、冷却空気が貫通孔を通って燃焼炉内に排出されるので、冷却空気の影響により燃焼炉内の燃焼状態や火炎の安定性等に影響を及ぼす懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、火炎燃焼の安定性を確保することを可能とした火炎検知器の取付構造を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、従来使われていた石英ガラスと空気冷却のための専用空気通路を省略することを可能とした火炎検知器の取付構造を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バーナ本体における火炎検知器の取付構造であって、バーナ本体は筒状をなし、その先端部に火炎を生成保持する火炎保持部が設けられることと、バーナ本体の基端部には、火炎保持部に供給する空気を導入するための空気導入部が設けられることと、火炎検知器は、火炎保持部より基端部側に設けられることとを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、火炎検知器が、火炎保持部より基端部側に設けられるので、空気導入部から導入される空気により、火炎検知器が冷却されると共に火炎保持部から火炎検知器に伝わる火炎熱が冷やされる。

上記第１の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、火炎検知器は、空気導入部を基準として火炎保持部の反対側に設けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、火炎検知器が火炎保持部からより遠ざかることになり、火炎保持部の火炎熱が火炎検知器に伝わり難くなる。

上記第１の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、空気導入部と火炎保持部との間のバーナ本体には空気導入部から供給された空気を火炎保持部に噴出させるエアノズルが設けられ、火炎検知器は、エアノズル位置又はエアノズルより空気導入部側に設けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、エアノズルから火炎保持部へ噴出される空気が遮蔽幕として機能するので、火炎保持部の火炎熱が火炎検知器に伝わり難くなる。

上記第１の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、火炎検知器の取付部は、バーナ本体の基端部に取り付けられる収容箱より構成されることと、収容箱に火炎検知器が収容されて取り付けられることとを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、火炎検知器が収容箱を介してバーナ本体に取り付けられるので、収容箱をバーナ本体に対して着脱可能に設けることで、火炎検知器がバーナ本体に対して着脱可能となる。

上記第２の目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、火炎検知器は、ハーメチックシールにより取り付けられることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、火炎検知器がハーメチックシールにより取り付けられるので、その取付部において火炎検知器がバーナ本体に対し電気的に絶縁されると共に外部に対して気密性が保持される。

請求項１に記載の発明によれば、火炎燃焼の安定性を確保することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、火炎検知器を火炎熱からより確実に保護することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に対し、火炎検知器を火炎熱からより確実に保護することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に加え、火炎検知器のメンテナンス性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、従来使われていた石英ガラスと空気冷却のための専用空気通路を省略することができる。

以下、本発明における火炎検知器の取付構造をバーナに具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態におけるバーナ１を縦断面図により示す。図２に、バーナ１の上端を平面図により示す。

バーナ１は、筒状をなす金属製のバーナ本体２を備え、そのバーナ本体２の先端部２ａには、火炎ＦＬを生成保持する火炎保持部３が設けられる。バーナ本体２の基端部２ｂには、火炎保持部３に供給される燃焼用の空気を導入する空気導入部４が設けられる。この空気導入部４は、パイプにより構成される。この空気導入部４の近傍には、火炎保持部３で生成する火炎ＦＬを検知するための火炎検知器５が取り付けられる。すなわち、火炎検知器５は、バーナ本体２において、火炎保持部３より基端部２ｂ側に設けられる。詳しくは、火炎検知器５は、火炎保持部３とは対極の位置にて、空気導入部４を基準として火炎保持部３の反対側に設けられる。このバーナ本体２における火炎検知器５の取付部６には、ハーメチックシール７が設けられる。

バーナ本体２の内部中心には、火炎保持部３へ燃料を供給する金属製の燃料パイプ８が配設される。燃料パイプ８の先端部８ａは、火炎保持部３に位置する。この先端部８ａには、その半径方向へ突出する複数のガスノズル９が設けられる。このガスノズル９は、点火電極１０としても機能する。また、ガスノズル９の近傍には、バーナ本体２を軸方向に流れる空気をガスノズル９へ噴出させる複数のエアノズル１１が設けられる。これらエアノズル１１は、遮蔽盤１２に空けられた複数の孔より構成される。つまり、空気導入部４と火炎保持部３との間のバーナ本体２には、空気導入部４から供給された空気を火炎保持部３に噴出させるエアノズル１１が設けられる。そして、火炎検知器５は、このエアノズル１１より空気導入部４側に設けられる。燃料パイプ８の基端部８ｂは、絶縁材１１を介してバーナ本体２に固定される。バーナ本体２の基端部２ｂには、給電コネクタ１４が絶縁材１５を介して取り付けられる。各点火電極１０に給電するために、給電コネクタ１４と燃料パイプ８がリード線１６を介して接続される。給電コネクタ１４には、点火トランス１７から「７〜１６ｋＶ」の高電圧が供給されるようになっている。

この実施形態で、火炎検知器５は、紫外線検知タイプのＵＶセンサより構成される。火炎検知器５は、検知回路１８に接続される。この火炎検知器１８として、「浜松ホトニクス社製Ｒ２８６８」が使用される。この実施形態で、火炎検知器５の取付部６は、バーナ本体２の基端部２ｂに取り付けられる収容箱１９により構成される。図３に、収容箱１９とその中の火炎検知器５を平面図により示す。図４に、収容箱１９を縦断面図により示す。火炎検知器５は、この収容箱１９の中に収容されて取り付けられる。この収容箱１９は、バーナ本体２に対して着脱可能に設けられる。収容箱１９における火炎検知器５の取付部位には、ハーメチックシール７が設けられる。ハーメチックシール７の材料として、電気絶縁性の高いセラミックス又はＰＴＦＥ等の樹脂材料が使用される。一般にハーメチックシールは、電気絶縁性、気密性及び耐熱性において優れた特性を有する。

以上説明したこの実施形態のバーナ１によれば、燃料パイプ８を流れる燃料は、その先端部８ａの各ガスノズル９から噴出する。また、空気導入部４から導入される空気は、バーナ本体２を軸方向に流れて各エアノズル１１から噴出され、各ガスノズル９から噴出される燃料と混合気を形成する。ここで、点火トランス１７から各点火電極１０に高電圧が印加されることにより、電気スパークが発生する。この電気スパークにより混合気が着火して燃焼する。この燃焼により生成される火炎ＦＬから紫外線が発生する。火炎検知器５は、その紫外線を各エアノズル１１を通じて観察することで火炎ＦＬを検知する。この火炎検知器５による検知信号は、検知回路１８へ送られ、同回路１８により増幅出力される。

この実施形態のバーナ１における火炎検知器５の取付構造によれば、火炎検知器５が、火炎保持部３より基端部２ｂ側であって、空気導入部４の近傍に設けられるので、空気導入部４からバーナ本体２に導入される空気により火炎検知器５が冷却される。また、その導入空気により、火炎保持部３の火炎ＦＬから放射される伝導熱や輻射熱が冷やされる。つまり、火炎保持部３に燃焼のために供給される空気流により、火炎検知器５が、火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱から保護される。このため、空気冷却だけのための空気が火炎保持部３に余分に排出されることがなく、燃焼のための空気だけが火炎保持部３に供給されることになり、その空気により火炎燃焼の安定性を確保することができる。

また、火炎検知器５の取付部位には、ハーメチックシール７が設けられるので、その取付部位にて火炎検知器５がバーナ本体２に対して電気的に絶縁され、外部に対して気密性が保持される。このため、火炎検知器を火炎熱から保護するために従来使われていた石英ガラスや空気冷却のための専用空気通路を省略することができる。また、ハーメチックシール７により絶縁性と気密性が保たれるので、火炎検知器５の取付部位に可燃ガスが触れないようにするためのエアをかける必要性もなく、そのエアパージの必要性もない。この意味で、火炎検知器５を火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱から保護するための構成を簡略化することができる。このため、火炎検知器５の取付構造としては、低コストで信頼性の高い取付構造を実現することができる。

また、この実施形態では、火炎検知器５が、空気導入部４を基準として火炎保持部３の反対側に設けられる。従って、その分だけ火炎検知器５が火炎保持部３からより遠ざかることになり、火炎保持部３における火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱が火炎検知器５に伝わり難くなる。このため、熱が伝わり難くなった分だけ、火炎検知器５を、火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱からより確実に保護することができる。

この実施形態では、遮蔽盤１２に空けられた数個のエアノズル１１を通して火炎検知器５が火炎ＦＬを観察するようになっているので、遮蔽盤１２を使わないバーナに比べて、遮蔽盤１２がある分だけ火炎検知器５に対する火炎ＦＬの熱的影響を低減させることができる。また、エアノズル１１から火炎保持部３へ噴出される空気が遮蔽幕として機能するので、火炎保持部３における火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱が火炎検知器５に伝わり難くなる。このため、熱が伝わり難くなった分だけ、火炎検知器５を、火炎ＦＬの伝導熱や輻射熱からより確実に保護することができる。

この実施形態によれば、火炎検知器５が収容箱１９を介してバーナ本体２に取り付けられ、収容箱１９がバーナ本体２に対して着脱可能に設けられる。従って、火炎検知器５はバーナ本体２に対して着脱可能となる。このため、必要に応じて火炎検知器５をバーナ本体２から取り外すことができ、火炎検知器５のメンテナンス性を向上させることができる。

尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記実施形態では、空気導入部４からバーナ本体２に空気を導入するようにしたが、この空気導入部４から、予め燃料を混合した混合気をバーナ本体２に導入することもできる。この場合、逆火を防ぐために、エアノズル１１の孔径を、使用される燃料の消炎距離以下にする必要がある。より望ましくは、エアノズル１１の孔径を、使用される燃料の消炎距離の９０％以下、８０％以下にするとよい。例えば、天然ガスを燃料として使用した場合、主成分であるメタンの消炎距離である「２ｍｍ」に対して十分に小さい「１.４〜１.６ｍｍ」をエアノズル１１の孔径とすることが望ましい。

（２）前記実施形態では、火炎検知器５を収容箱１９を介してバーナ本体２に取り付けたが、火炎検知器を収容箱を使うことなくバーナ本体に対して直接取り付けてもよい。

（３）前記実施形態では、火炎検知器５を、エアノズル１１より空気導入部４側に設けたが、火炎検知器をエアノズル位置に設けてもよい。

（４）前記実施形態では、火炎検知器５をハーメチックシール７により取り付けたが、ガスシールさえできればハーメチックシールを省略することもできる。例えば、バーナ本体を絶縁材料（セラミック等）で構成した場合、ガスシールさえできればハーメチックシールを省略することができる。また、火炎検知器を、給電コネクタ１４と同じ構造でバーナ本体に取り付けてもよい。

バーナを示す縦断面図。 バーナ先端部を示す平面図。 収容箱を示す平面図。 収容箱を示す縦断面図。

符号の説明

２ バーナ本体
２ａ 先端部
２ｂ 基端部
３ 火炎保持部
４ 空気導入部
５ 火炎検知器
６ 取付部
７ ハーメチックシール
１１ エアノズル
１９ 収容箱
ＦＬ 火炎

Claims (5)

1. バーナ本体における火炎検知器の取付構造であって、
   前記バーナ本体は筒状をなし、その先端部に火炎を生成保持する火炎保持部が設けられることと、
   前記バーナ本体の基端部には、前記火炎保持部に供給する空気を導入するための空気導入部が設けられることと、
   前記火炎検知器は、前記火炎保持部より前記基端部側に設けられることと
   を備えたことを特徴とする火炎検知器の取付構造。
2. 前記火炎検知器は、前記空気導入部を基準として前記火炎保持部の反対側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知器の取付構造。
3. 前記空気導入部と前記火炎保持部との間の前記バーナ本体には前記空気導入部から供給された空気を前記火炎保持部に噴出させるエアノズルが設けられ、
   前記火炎検知器は、前記エアノズル位置又は前記エアノズルより前記空気導入部側に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の火炎検知器の取付構造。
4. 前記火炎検知器の取付部は、前記バーナ本体の基端部に取り付けられる収容箱より構成されることと、
   前記収容箱に前記火炎検知器が収容されて取り付けられることと
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の火炎検知器の取付構造。
5. 前記火炎検知器は、ハーメチックシールにより取り付けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の火炎検知器の取付構造。

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