JP2008128554A - Combustion device - Google Patents

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JP2008128554A
JP2008128554A JP2006313826A JP2006313826A JP2008128554A JP 2008128554 A JP2008128554 A JP 2008128554A JP 2006313826 A JP2006313826 A JP 2006313826A JP 2006313826 A JP2006313826 A JP 2006313826A JP 2008128554 A JP2008128554 A JP 2008128554A
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Japanese (ja)
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Hayashi Sha
林 謝
Takeshi Wakata
武志 若田
Masahiko Shimazu
政彦 嶋津
Itsuo Nagai
逸夫 永井
Takashi Hasegawa
敬 長谷川
Takashi Akiyama
隆 秋山
Takashi Wakatake
孝史 若竹
Daisuke Konishi
大輔 小西
Eiichi Tsuji
栄一 辻
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Noritz Corp
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Noritz Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion device including a detecting means capable of surely detecting shortage of air quantity to the fuel gas quantity. <P>SOLUTION: In this combustion device, he mixed air, which is formed by mixing the primary air with a fuel gas to be short of oxygen, is primarily burned, and further the secondary air is supplied to perform the secondary combustion. A first conductive member 65 is disposed in a flame 24 of the primary combustion, a second conductive member 66 is disposed in a flame 68 of the secondary combustion, and further a common alternating current power supply 50 for applying voltage to the flame 24 of the primary combustion and the flame 68 of the secondary combustion is provided. A value of a first current flowing through the flame 24 of the primary combustion and a value of a second current flowing through the flame 68 of the secondary combustion are detected to determine the combustion state by a calculation formula including the sum of the detected first current value and second current value and the ratio of the first current or the second current to a difference between the first current and the second current. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に給湯器や風呂装置に採用することが推奨される燃焼装置に関するものである。   The present invention relates to a combustion apparatus, and more particularly to a combustion apparatus recommended for use in a water heater or a bath apparatus.

燃焼装置は、給湯器や風呂装置の主要な構成であり、工場はもとより一般家庭においても広く普及している。従来の燃焼装置では、燃焼状態を診断する手段として熱電対が使用されていたが、熱電対では供給される空気量の不足を検出することができないため、昨今は熱電対の代わりに火炎中に存在する燃料のイオン化した未燃成分の導電性を検出する導電性部材(以下、イオンプローブと呼ぶ。)が専ら採用されている。火炎中にはイオンが存在しているので、火炎は弱プラズマ体である。   Combustion devices are the main components of water heaters and bath devices, and are widely used not only in factories but also in general households. In a conventional combustion device, a thermocouple is used as a means for diagnosing the combustion state. However, since a thermocouple cannot detect a shortage of the amount of air supplied, it has recently been in a flame instead of a thermocouple. A conductive member (hereinafter referred to as an ion probe) for detecting the conductivity of the ionized unburned component of the existing fuel is exclusively employed. Since ions are present in the flame, the flame is a weak plasma body.

このような火炎中の導電性を利用して燃焼状態を検出する燃焼装置が、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている燃焼装置には、二つのイオンプローブを備えた空燃比検出装置が設けられている。特許文献1の燃焼装置の空燃比検出装置では、炎孔付近と火炎の外側付近に各々イオンプローブが配置されており、イオンプローブで検出される電流値から対応する空燃比を算出している。特許文献1に開示されている燃焼装置では、直流電源が使用されている。
特公平4−37332号公報
For example, Patent Document 1 discloses a combustion apparatus that detects the combustion state using the conductivity in the flame. The combustion apparatus disclosed in Patent Document 1 is provided with an air-fuel ratio detection apparatus including two ion probes. In the air-fuel ratio detection device for a combustion apparatus of Patent Document 1, ion probes are arranged near the flame hole and near the outside of the flame, respectively, and the corresponding air-fuel ratio is calculated from the current value detected by the ion probe. In the combustion apparatus disclosed in Patent Document 1, a DC power source is used.
Japanese Patent Publication No. 4-37332

ところで、特許文献1に開示されている燃焼装置の空燃比検出装置でも、燃料ガス量に対する空気量の不足を検出することはできるが、電源に直流電源を採用しているため、火炎イオンが一方向にのみ移動し、同方向のイオン風を引き起こす。そのため、そのイオン風の影響を受けて火炎の形状が歪になり、これが失火の要因となる可能性がある。   By the way, although the air-fuel ratio detection device of the combustion apparatus disclosed in Patent Document 1 can detect the shortage of the air amount with respect to the fuel gas amount, since a DC power source is adopted as the power source, one flame ion is present. It moves only in the direction and causes ion wind in the same direction. Therefore, the shape of the flame is distorted due to the influence of the ion wind, which may cause a misfire.

また、ある特定のガス種では、両イオンプローブで検出される電流検出値の比率と空燃比との間の相関関係を見出すことは可能であるが、その比率はガス種(可燃成分の種類)によって異なるため、特許文献1の燃焼装置の空燃比検出装置では、ユニバーサル・バーナ(多種の燃料ガスに対応したバーナ)に対応することができない。   In addition, for a specific gas type, it is possible to find a correlation between the ratio of the current detection value detected by both ion probes and the air-fuel ratio, but the ratio is the gas type (type of combustible component). Therefore, the air-fuel ratio detection device for a combustion apparatus disclosed in Patent Document 1 cannot cope with a universal burner (a burner corresponding to various fuel gases).

そこで本発明は、燃料ガス量に対する空気量の不足を確実に検出可能な燃焼装置を提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a combustion apparatus that can reliably detect a shortage of the air amount relative to the fuel gas amount.

上記課題を解決するための請求項1の発明は、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、検出した第一電流値と第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率を含む計算式で燃焼状態を判定することを特徴とする燃焼装置である。   The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problem is a combustion in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion and further receives secondary air to perform secondary combustion. In the apparatus, a first conductive member is disposed in the primary combustion flame, a second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a voltage is applied to the primary combustion flame and the secondary combustion flame. Providing a common AC power source to be applied, detecting a first current value flowing through the flame of the primary combustion and a second current value flowing through the flame of the secondary combustion, and detecting the detected first current value and the second current A combustion apparatus for determining a combustion state by a calculation formula including a sum of values, a first current value, a second current value, and a ratio of a difference between the second current value and the first current value. is there.

すなわち、二つの導電性部材を、各々上流側の一次火炎(一次燃焼の火炎)と下流側の二次火炎(二次燃焼の火炎)の二箇所に設置して、供給される空気量の不足を検出する。ちなみに、供給される空気量が不足すると、上流側の一次火炎の燃焼速度が遅くなり、一次火炎は下流側へ拡張し、下流側の二次火炎中における火炎イオンの含有量が増加し、二次火炎中の導電性が増加する。よって、空気量が不足すると、二次火炎の第二電流値が大きくなる。   That is, two conductive members are installed in two locations, the upstream primary flame (primary combustion flame) and the downstream secondary flame (secondary combustion flame), respectively, and the amount of air supplied is insufficient. Is detected. Incidentally, if the amount of supplied air is insufficient, the combustion speed of the primary flame on the upstream side becomes slow, the primary flame expands to the downstream side, and the content of flame ions in the secondary flame on the downstream side increases. The conductivity in the next flame increases. Therefore, when the amount of air is insufficient, the second current value of the secondary flame increases.

請求項1の発明では、交流電源を使用するので、火炎中の燃料ガスの火炎イオンが特定の場所に偏ることがなく、火炎の形状を安定させた状態で火炎の導電性を検出することができ、燃焼状態に悪影響を及ぼすことなく燃焼状態を判定することができる。   In the invention of claim 1, since an AC power supply is used, the flame ions of the fuel gas in the flame are not biased to a specific location, and the conductivity of the flame can be detected with the flame shape stabilized. The combustion state can be determined without adversely affecting the combustion state.

また、請求項1の発明では、第一電流値と第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率を含む計算式で燃焼状態を判定することにより、確実に空気不足による異常燃焼を検出することができる。さらに、多様な燃料ガスに対応したユニバーサル・バーナの燃焼状態も適切に判定することができる。   In the first aspect of the present invention, the ratio of the sum of the first current value and the second current value, the first current value, the second current value, and the difference between the second current value and the first current value is calculated. By determining the combustion state with the calculation formula including it, it is possible to reliably detect abnormal combustion due to air shortage. Furthermore, the combustion state of the universal burner corresponding to various fuel gases can be determined appropriately.

請求項2の発明は、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、第一電流値の第一A/D変換値と第二電流値の第二A/D変換値の和,第一A/D変換値,第二A/D変換値のうちのいずれかと、第二A/D変換値と第一A/D変換値の差の比率を含む計算式で燃焼状態を判定することを特徴とする燃焼装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture obtained by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion and further receives secondary air to perform secondary combustion. A first conductive member is disposed in the flame, a second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a common AC power source for applying a voltage to the primary combustion flame and the secondary combustion flame is provided. A first current value flowing through the primary combustion flame and a second current value flowing through the secondary combustion flame, and a first A / D conversion value and a second current value of the first current value Of the second A / D conversion value, the first A / D conversion value, the second A / D conversion value, and the difference between the second A / D conversion value and the first A / D conversion value. It is a combustion apparatus characterized by determining a combustion state with a calculation formula including a ratio.

請求項2の発明は、請求項1の発明と同様に、交流電源を使用するので、火炎中の火炎イオンが特定の場所に偏ることがなく、火炎の形状を安定させた状態で火炎の導電性を検出することができ、燃焼状態に悪影響を及ぼすことなく燃焼状態を判定することができる。特に、請求項2の発明では、両電流値の第一A/D変換値と第二A/D変換値とを用いて演算することにより、計算機(マイコン)の入力端子が1つで済む。なお、ここで言う(第一、第二)電流値とは、電流信号を指す。   Since the invention of claim 2 uses an AC power supply as in the invention of claim 1, flame ions in the flame are not biased to a specific location, and the flame conduction is maintained in a state where the flame shape is stabilized. The combustion state can be determined without adversely affecting the combustion state. In particular, according to the second aspect of the present invention, only one input terminal of the computer (microcomputer) is required by calculating using the first A / D conversion value and the second A / D conversion value of both current values. The (first and second) current values referred to here refer to current signals.

請求項3の発明は、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、前記第一導電性部材で検出した第一電流値と第二導電性部材で検出した第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする燃焼装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion and further receives secondary air to perform secondary combustion. A first conductive member is disposed in the flame, a second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a common AC power source for applying a voltage to the primary combustion flame and the secondary combustion flame is provided. A first current value flowing in the primary combustion flame and a second current value flowing in the secondary combustion flame are detected, and the first current value and the second conductivity detected by the first conductive member are detected. Depending on the sum of the second current value, the first current value, or the second current value detected by the conductive member, and the ratio of the difference between the second current value and the first current value, the supply air amount and the supply fuel It is a combustion apparatus characterized by controlling at least one of gas amounts.

請求項3の発明では、一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、第一導電性部材で検出した第一電流値と第二導電性部材で検出した第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御するので、燃焼の異常状態を速やかに解消することができる。   In the invention of claim 3, the first current value flowing through the primary combustion flame and the second current value flowing through the secondary combustion flame are detected, and the first current value detected by the first conductive member and the second current value detected by the first conductive member are detected. Depending on the sum of the second current values detected by the two conductive members, the first current value, the second current value, and the ratio of the difference between the second current value and the first current value, Since at least one of the supplied fuel gas amounts is controlled, the abnormal combustion state can be quickly eliminated.

請求項4の発明は、一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、前記第一導電性部材で検出した第一電流値の第一A/D変換値と、第二導電性部材で検出した第二電流値の第二A/D変換値の和,第一A/D変換値,第二A/D変換値のうちのいずれかと、第二A/D変換値と第一A/D変換値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする燃焼装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion, and further receives secondary air to perform secondary combustion. A first conductive member is disposed in the flame, a second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a common AC power source for applying a voltage to the primary combustion flame and the secondary combustion flame is provided. A first current value detected by the first conductive member is detected by detecting a first current value flowing through the flame of the primary combustion and a second current value flowing through the flame of the secondary combustion. / D conversion value and the sum of the second A / D conversion value of the second current value detected by the second conductive member, one of the first A / D conversion value, the second A / D conversion value, Depending on the ratio of the difference between the second A / D conversion value and the first A / D conversion value, the amount of the supply air amount and the supply fuel gas amount is small. A combustion apparatus, which comprises controlling one Kutomo.

請求項4の発明では、第一導電性部材で検出した第一電流値の第一A/D変換値と、第二導電性部材で検出した第二電流値の第二A/D変換値の和,第一A/D変換値,第二A/D変換値のうちのいずれかと、第二A/D変換値と第一A/D変換値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御するので、燃焼の異常状態を速やかに解消することができる。なお、ここで言う(第一、第二)電流値とは、電流信号を指す。   In the invention of claim 4, the first A / D conversion value of the first current value detected by the first conductive member and the second A / D conversion value of the second current value detected by the second conductive member. Depending on the sum, the first A / D conversion value, the second A / D conversion value, and the ratio of the difference between the second A / D conversion value and the first A / D conversion value, Since at least one of the supplied fuel gas amounts is controlled, the abnormal combustion state can be quickly eliminated. The (first and second) current values referred to here refer to current signals.

請求項1乃至請求項4の発明の燃焼装置において、交流電源の周波数は、50〜110KHzの範囲の高周波であるのが好ましい。また、第一電流値と第二電流値に同様の影響を与える交流電源のノイズや電圧変動,周波数変動による誤差は、互いに相殺されて解消することができるので、空気不足による異常燃焼状態を精度よく検出することができる。よって、請求項3,4の発明の燃焼装置では、異常燃焼状態が精度よく検出され、速やかに異常燃焼状態を解消することができる。   In the combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4, it is preferable that the frequency of the AC power source is a high frequency in the range of 50 to 110 KHz. Also, errors due to AC power supply noise, voltage fluctuations, and frequency fluctuations that have the same effect on the first current value and the second current value can be canceled out and eliminated. Can be detected well. Therefore, in the combustion apparatus according to the third and fourth aspects of the invention, the abnormal combustion state can be detected with high accuracy, and the abnormal combustion state can be quickly eliminated.

本発明を実施すると、確実に空気不足による異常燃焼状態を検出することができるようになる。また、本発明を実施した燃焼装置は、燃料ガスの種類を問わず、上記効果を奏することができるので、本発明は、同一の燃焼装置で異なる種類の燃料ガスを使用するユニバーサル・バーナで実施することが可能である。   When the present invention is implemented, an abnormal combustion state due to air shortage can be reliably detected. In addition, since the combustion apparatus embodying the present invention can achieve the above-mentioned effects regardless of the type of fuel gas, the present invention is implemented with a universal burner that uses different types of fuel gas in the same combustion apparatus. Is possible.

以下、本発明の実施例について説明する。最初に、本発明の概略構成と基本的な機能を図1の模式図を参照しながら説明し、その後に図3を参照しながら本発明に関わる構成について詳述する。図1は、本発明の燃焼装置1の構造を模式的に描写した断面斜視図であり、図3は、本発明の燃焼装置1の断面略図である。以下の説明において、上下の関係は、燃焼装置1を縦置きして上部側に火炎を発生させる姿勢を基準とする。また上流側、下流側の表現は、空気又は燃料ガスの流れを基準としている。幅方向とは、燃焼装置の最も大きい面積を正面として左右方向に相当する方向(図面の矢印W方向)である。   Examples of the present invention will be described below. First, the schematic configuration and basic functions of the present invention will be described with reference to the schematic diagram of FIG. 1, and then the configuration related to the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional perspective view schematically illustrating the structure of the combustion apparatus 1 of the present invention, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the combustion apparatus 1 of the present invention. In the following description, the vertical relationship is based on the posture in which the combustion apparatus 1 is placed vertically and a flame is generated on the upper side. The expressions on the upstream side and the downstream side are based on the flow of air or fuel gas. The width direction is a direction (in the direction of arrow W in the drawing) corresponding to the left-right direction with the largest area of the combustion device as the front.

燃焼装置1は、ケース(図示せず)内に並列に並べて使用されたり、単独で使用されるものである。本実施形態の燃焼装置1は、予混合部材2と、炎孔部材3と、二つの空気流路部材5とを有する。このうちの少なくとも炎孔部材3と空気流路部材5は、通電可能な素材で構成されている。   The combustion apparatus 1 is used in parallel in a case (not shown) or used alone. The combustion apparatus 1 of this embodiment includes a premixing member 2, a flame hole member 3, and two air flow path members 5. Among these, at least the flame hole member 3 and the air flow path member 5 are made of a material that can be energized.

燃焼装置1の構成部材たる予混合部材2は、内部で燃料ガス42と一次空気14とを予混合させる機能を果たす部材である。予混合部材2は、一次空気14と燃料ガス42とを導入する導入部2aと、曲路を有する混合部7と、開口8が列状に設けられた開口列部10とを備えている。開口列部10は、断面が略四角形をした空洞が長く直線的に延びた部位である。   The premixing member 2 that is a constituent member of the combustion apparatus 1 is a member that performs a function of premixing the fuel gas 42 and the primary air 14 therein. The premixing member 2 includes an introduction portion 2a for introducing the primary air 14 and the fuel gas 42, a mixing portion 7 having a curved path, and an opening row portion 10 in which openings 8 are provided in a row. The opening row portion 10 is a portion in which a cavity having a substantially square cross section extends long and linearly.

空気流路部材5は概略形状が薄い壁状をした部材である。空気流路部材5は、表面11,裏面12が薄板で作られ、この表面11,裏面12が僅かな隙間を開けて接合され、さらに下面側を除く3辺が接合されたものであり、内部に空気流路13となる空隙が設けられている。空気流路部材5の先端部分には矢印W方向に稜線状に延びる頂部9(折り曲げ部)が形成されている。一方、空気流路部材5の基端側は、表面11,裏面12の板間が開放され、上流二次空気28及び二次空気67を導入する空気導入開口15が形成されている。   The air flow path member 5 is a member having a thin wall shape. The air flow path member 5 has a front surface 11 and a back surface 12 made of a thin plate, and the front surface 11 and the back surface 12 are joined with a slight gap, and three sides except for the lower surface side are joined. A gap serving as an air flow path 13 is provided. A top portion 9 (bending portion) extending in a ridge shape in the direction of the arrow W is formed at the tip portion of the air flow path member 5. On the other hand, on the base end side of the air flow path member 5, the space between the front surface 11 and the back surface 12 is opened, and an air introduction opening 15 for introducing the upstream secondary air 28 and the secondary air 67 is formed.

空気流路部材5の表面11,裏面12の板は、大部分が平行に配置されているが、先端部分だけが山形に折り曲げられており、表面側と裏面側に傾斜面16,17が形成されている。そして当該傾斜面16,17に先端部開口20が設けられている。また頂部9の最先端部分(稜線部分)にも先端部開口21が設けられている。先端部開口20,21は、二次火炎68に二次空気67(下流二次空気)を供給するために設けられている。   Most of the plates of the front surface 11 and the back surface 12 of the air flow path member 5 are arranged in parallel, but only the front end portion is bent into a mountain shape, and inclined surfaces 16 and 17 are formed on the front surface side and the back surface side. Has been. A tip opening 20 is provided in the inclined surfaces 16 and 17. A tip end opening 21 is also provided at the most distal portion (ridge line portion) of the top portion 9. The tip openings 20 and 21 are provided for supplying secondary air 67 (downstream secondary air) to the secondary flame 68.

また空気流路部材5の表面11,裏面12は、図1に示すように先端側の空気流路13が基端部側に比べて幅狭く作られており、第一燃焼部46の基端部分に相当する部位には段を形成する傾斜面22が設けられている。そしてこの傾斜面22には燃焼部向空気放出開口23が設けられている。燃焼部向空気放出開口23は第一燃焼部46の一次火炎24(後述)に上流二次空気28を供給し、一次火炎24の一部を燃焼させて第一燃焼部46内の一部に二次火炎68(後述)を発生させるものである。   Further, as shown in FIG. 1, the front surface 11 and the rear surface 12 of the air flow path member 5 are formed so that the front-side air flow path 13 is narrower than the base end side, and the base end of the first combustion section 46 is formed. An inclined surface 22 forming a step is provided at a portion corresponding to the portion. The inclined surface 22 is provided with an air discharge opening 23 for the combustion part. The air discharge opening 23 for the combustion section supplies the upstream secondary air 28 to the primary flame 24 (described later) of the first combustion section 46 and burns a part of the primary flame 24 to form a part in the first combustion section 46. A secondary flame 68 (described later) is generated.

空気流路部材5の、炎孔部材3に対向する位置にも空気放出開口(上流側空気放出開口)48が設けられている。空気放出開口(上流側空気放出開口)48は、炎孔部材3の側面部に空気を供給して保炎を図るものである。   An air discharge opening (upstream air discharge opening) 48 is also provided at a position of the air flow path member 5 facing the flame hole member 3. The air discharge opening (upstream air discharge opening) 48 supplies the air to the side surface portion of the flame hole member 3 for flame holding.

炎孔部材3は、本体部材25と減圧壁26によって構成されている。炎孔部材3の本体部材25は、炎孔として機能する頂面30と、二つの側壁部31,32とを有している。また炎孔部材3の左右両辺部は閉塞され、図面の下側に位置する面だけが開放されている。炎孔部材3の頂面30は、長尺状であり細長く広がっている。頂面30には、炎孔33となるスリットが規則的に配列されている。炎孔33は、「中央部開口」として機能する。側壁部31,32の中間部分には外側(厚さ方向)に膨らんだ膨出部34が設けられている。膨出部34は、炎孔部材3の全幅(矢印W方向)に渡って設けられている。   The flame hole member 3 includes a main body member 25 and a decompression wall 26. The main body member 25 of the flame hole member 3 has a top surface 30 that functions as a flame hole and two side wall portions 31 and 32. Further, the left and right sides of the flame hole member 3 are closed, and only the surface located on the lower side of the drawing is opened. The top surface 30 of the flame hole member 3 has a long shape and is elongated. On the top surface 30, slits to be the flame holes 33 are regularly arranged. The flame hole 33 functions as a “center opening”. A bulging portion 34 bulging outward (in the thickness direction) is provided at an intermediate portion between the side wall portions 31 and 32. The bulging portion 34 is provided over the entire width (in the direction of arrow W) of the flame hole member 3.

側壁部31,32の開放端側は、図1に示すように二度に渡って折り返されて、外側に嵌合用凹溝38が形成されている。嵌合用凹溝38の底壁36は、側壁部31,32に対して直角であり、嵌合用凹溝38の外壁37は、側壁部31,32と平行である。この外壁37は空気導入開口15に配置され、空気流路部材5の下端が外壁37と底壁36に当接しており、炎孔部材3の側壁部31,空気流路部材5の間に形成される隙間40と空気流路13とは、空気放出開口48を介して連通している。また、隙間40は、底壁36によって、上流側(図1で見て下側)の外界とは遮断されている。   As shown in FIG. 1, the open end sides of the side walls 31 and 32 are folded back twice to form a fitting concave groove 38 on the outside. The bottom wall 36 of the fitting groove 38 is perpendicular to the side walls 31 and 32, and the outer wall 37 of the fitting groove 38 is parallel to the side walls 31 and 32. The outer wall 37 is disposed in the air introduction opening 15, and the lower end of the air flow path member 5 is in contact with the outer wall 37 and the bottom wall 36, and is formed between the side wall portion 31 of the flame hole member 3 and the air flow path member 5. The gap 40 and the air flow path 13 communicate with each other through the air discharge opening 48. Further, the gap 40 is blocked by the bottom wall 36 from the external environment on the upstream side (lower side as viewed in FIG. 1).

前述の減圧壁26の下部(上流側)は、本体部材25の側壁部31,32に固定されており、本体部材25の側壁部31,32との間には空隙29が形成されている。空隙29は、上部(下流側)が開口している。この開口は、側面側開口27として機能する。本体部材25の側壁部31,32であって、減圧壁26に対向した部位には開口35が設けられており、開口35によって、本体部材25の内面と空隙29とが連通している。   The lower portion (upstream side) of the pressure reducing wall 26 is fixed to the side wall portions 31 and 32 of the main body member 25, and a gap 29 is formed between the side wall portions 31 and 32 of the main body member 25. The upper part (downstream side) of the air gap 29 is open. This opening functions as the side opening 27. An opening 35 is provided in a portion of the side wall portions 31 and 32 of the main body member 25 facing the decompression wall 26, and the inner surface of the main body member 25 and the gap 29 communicate with each other through the opening 35.

側壁部31,32と開口列部10との間は図示しない凹凸形状によって部分的に接しており、両者は一体化されている。よって、両者間には隙間が存在する。図1の断面は、側壁部31,32と開口列部10が離れている部位における断面を図示している。   The side wall portions 31 and 32 and the opening row portion 10 are partially in contact with each other by an uneven shape (not shown), and both are integrated. Therefore, there is a gap between them. The cross section of FIG. 1 illustrates a cross section at a portion where the side wall portions 31 and 32 and the opening row portion 10 are separated.

側壁部31,32の膨出部34に相当する部位については、内包される開口列部10とは離れている。膨出部34の部位は、開口列部10の開口8の列部に対向する位置にある。従って開口列部10の開口8の外側は、側壁部31,32とは離れており、他に比べて広い空間(混合空間)39がある。この空間は、全ての開口8に相当する部位に渡って連通している。   About the site | part corresponded to the bulging part 34 of the side wall parts 31 and 32, it is separated from the opening row | line | column part 10 included. The portion of the bulging portion 34 is at a position facing the row portion of the opening 8 of the opening row portion 10. Therefore, the outside of the opening 8 of the opening row portion 10 is separated from the side wall portions 31 and 32, and there is a wider space (mixing space) 39 than others. This space communicates over a portion corresponding to all the openings 8.

側壁部31,32の間であって開口列部10の頂部と炎孔部材3の頂面30部分との間には比較的大きな空間47がある。本実施例では、前記した混合空間39と、開口列部10の下流側の空間47によって炎孔上流側流路が形成されている。なお、予混合部材2と炎孔部材3の間には、空気導入部19が形成されている。空気導入部19には送風機41によって空気43(1.5次空気)が供給される。空気導入部19から導入された空気43は、混合空間39において開口8から供給される混合気(一次空気14と燃料ガス42)と混合し、下流側の空間47へ流れる。詳しくは後述するが、空気導入部19から導入される空気43が少なくなると、一次火炎24の燃焼速度が遅くなり燃焼が悪化する。本発明は、この燃焼の悪化を検出するものである   There is a relatively large space 47 between the side wall portions 31 and 32 and between the top portion of the opening row portion 10 and the top surface 30 portion of the flame hole member 3. In the present embodiment, the flame hole upstream flow path is formed by the mixing space 39 and the space 47 on the downstream side of the opening row portion 10. An air introduction part 19 is formed between the premixing member 2 and the flame hole member 3. Air 43 (1.5th order air) is supplied to the air introduction unit 19 by the blower 41. The air 43 introduced from the air introduction unit 19 is mixed with the air-fuel mixture (primary air 14 and fuel gas 42) supplied from the opening 8 in the mixing space 39 and flows to the space 47 on the downstream side. As will be described in detail later, when the amount of air 43 introduced from the air introduction portion 19 decreases, the combustion speed of the primary flame 24 becomes slow and the combustion deteriorates. The present invention detects this deterioration of combustion.

炎孔部材3の頂面30は、空気流路部材5の間に埋もれた位置にある。そのため炎孔部材3の頂面30よりも先端側の空間は、二つの空気流路部材5の壁よって仕切られている。炎孔部材3の頂面30と二つの空気流路部材5によって囲まれた空間が第一燃焼部46として機能する。   The top surface 30 of the flame hole member 3 is in a position buried between the air flow path members 5. Therefore, the space on the tip side of the top surface 30 of the flame hole member 3 is partitioned by the walls of the two air flow path members 5. A space surrounded by the top surface 30 of the flame hole member 3 and the two air flow path members 5 functions as the first combustion portion 46.

ここで、一次火炎24とは、燃料ガス42と一次空気14とが、予混合部材2内で混合されて過濃混合気が生成され、過濃混合気は開口8から空間47へ流出し、空間47において空気導入部19から導入された空気(1.5次空気)と混合して希釈され、炎孔部材3の頂面30上においてさらに燃焼部向空気放出開口28から上流二次空気28が供給され、酸素不足状態で燃焼する火炎である。一次火炎24には、さらに空気流路部材5の頂部9の先端部開口20,21から下流側二次空気67が供給され、空気不足が解消されて完全燃焼し、二次火炎68が生成される。   Here, the primary flame 24 is that the fuel gas 42 and the primary air 14 are mixed in the premixing member 2 to generate a rich mixture, and the rich mixture flows out from the opening 8 into the space 47, In the space 47, the air is mixed with the air introduced from the air introduction part 19 (1.5th order air) and diluted, and further on the top surface 30 of the flame hole member 3, the upstream secondary air 28 from the combustion part air discharge opening 28. Is a flame that burns in an oxygen-deficient state. Further, the downstream secondary air 67 is supplied to the primary flame 24 from the front end openings 20 and 21 of the top portion 9 of the air flow path member 5, the air shortage is eliminated, and the secondary flame 68 is completely burned to generate the secondary flame 68. The

以上説明した燃焼装置1に、第一プローブ65(第一導電性部材)と第二プローブ66(第二導電性部材)とが設置される。すなわち、炎孔部材3の上で且つ対向する二つの空気流路部材5に挟まれた第一燃焼部46の中であって、燃焼時に発生する一次火炎24(一次燃焼の火炎)の中の位置には、燃焼装置1の長手方向(矢印W方向)に沿って第一プローブ65が配置され、空気流路部材5の先端部分の近傍に第二プローブ66が配置される。第一プローブ65及び第二プローブ66は、第一燃焼部46を仕切る図示しない紙面の手前側又は向こう側の壁に固着される。   In the combustion apparatus 1 described above, the first probe 65 (first conductive member) and the second probe 66 (second conductive member) are installed. That is, in the first combustion part 46 sandwiched between the two air flow path members 5 that are opposed to each other on the flame hole member 3, and in the primary flame 24 (primary combustion flame) generated at the time of combustion. At the position, the first probe 65 is disposed along the longitudinal direction (arrow W direction) of the combustion apparatus 1, and the second probe 66 is disposed in the vicinity of the tip portion of the air flow path member 5. The first probe 65 and the second probe 66 are fixed to a wall on the near side or the other side of the paper (not shown) that partitions the first combustion section 46.

火炎中には火炎イオンが存在しているので、火炎は電気的に導通性を有している。第一プローブ65及び第二プローブ66は、火炎中のイオン成分による導電状態を検出するものである。   Since flame ions are present in the flame, the flame is electrically conductive. The 1st probe 65 and the 2nd probe 66 detect the conductive state by the ionic component in a flame.

第一プローブ65は、一次火炎24内に配置される。ここで第一プローブ65は、一次火炎24の高温の火炎面を貫通して、先端部分が一次火炎24の内部に配置される。また、第二プローブ66は、先端部開口21(二次空気供給口)から供給(噴射)される二次空気67が当たる位置(すなわち、先端部開口21の近傍)に配置されて、二次空気67によって冷却されるようになっている。   The first probe 65 is disposed in the primary flame 24. Here, the first probe 65 passes through the high-temperature flame surface of the primary flame 24, and the tip portion is disposed inside the primary flame 24. The second probe 66 is disposed at a position where the secondary air 67 supplied (injected) from the tip end opening 21 (secondary air supply port) hits (that is, in the vicinity of the tip end opening 21), and the secondary probe 66 It is cooled by air 67.

図1に示すように、燃焼装置1の空気流路部材5の下端と、炎孔部材3の嵌合用凹溝38,外壁37とは当接しているので、空気流路部材5と炎孔部材3とは通電可能に接続されている。図3に示すように、共通電源50(詳しくは後述)の一方の極が空気流路部材5に接続されると、空気流路部材5と炎孔部材3に抵抗がなければ、両者は等電位となる。   As shown in FIG. 1, the lower end of the air flow path member 5 of the combustion apparatus 1 and the fitting concave groove 38 and the outer wall 37 of the flame hole member 3 are in contact with each other, so that the air flow path member 5 and the flame hole member 3 is connected to be energized. As shown in FIG. 3, when one pole of a common power source 50 (details will be described later) is connected to the air flow path member 5, the air flow path member 5 and the flame hole member 3 have no resistance, and so on. It becomes a potential.

図3に示すように、この燃焼装置1(空気流路部材5,炎孔部材3)と第一プローブ65と共通電源50(交流)とは電線で接続されており、一次火炎24が生じると、炎孔部材3の頂部30と第一プローブ65の間に火炎イオンが介在し、第一交流回路55が形成される。すなわち、第一交流回路55は、第一プローブ65,制御装置69,共通電源50,燃焼装置1(空気流路部材5,炎孔部材3),及び一次火炎24で構成される。   As shown in FIG. 3, the combustion device 1 (the air flow path member 5, the flame hole member 3), the first probe 65, and the common power source 50 (alternating current) are connected by electric wires, and when the primary flame 24 is generated. The flame ions are interposed between the top portion 30 of the flame hole member 3 and the first probe 65 to form the first AC circuit 55. That is, the first AC circuit 55 includes the first probe 65, the control device 69, the common power supply 50, the combustion device 1 (the air flow path member 5, the flame hole member 3), and the primary flame 24.

同様に、燃焼装置1と第二プローブ66と共通電源50も、二次火炎68が生じると空気流路部材5と第二プローブ66の間に火炎イオンが介在し、第二交流回路56が形成される。すなわち、第二交流回路56は、第二プローブ66,制御装置69,共通電源50,燃焼装置1(空気流路部材5),及び二次火炎68で構成される。   Similarly, in the combustion apparatus 1, the second probe 66, and the common power supply 50, when the secondary flame 68 is generated, flame ions are interposed between the air flow path member 5 and the second probe 66, thereby forming the second AC circuit 56. Is done. That is, the second AC circuit 56 includes a second probe 66, a control device 69, a common power supply 50, a combustion device 1 (air flow path member 5), and a secondary flame 68.

第一交流回路55,第二交流回路56に接続された制御装置69には、第一交流回路55を流れる第一電流の第一電流値(信号)と第二交流回路56を流れる第二電流の第二電流値(信号)とが入力され、制御装置69は、後述する演算,比較,及び判定等を行い、さらに燃焼装置1の燃焼を正常に保つように送風機41の送風量や燃料ガス供給弁59等の開度調整を行って供給する燃料ガス量の調整を行う。   The controller 69 connected to the first AC circuit 55 and the second AC circuit 56 includes a first current value (signal) of the first current flowing through the first AC circuit 55 and a second current flowing through the second AC circuit 56. The second current value (signal) is input, and the control device 69 performs calculations, comparisons, determinations, and the like, which will be described later, and further the amount of air blown by the blower 41 and the fuel gas so as to keep the combustion of the combustion device 1 normal. The amount of fuel gas supplied is adjusted by adjusting the opening of the supply valve 59 and the like.

以下、制御装置69による制御について説明する。
図2は、本発明を実施した燃焼装置1の制御系統図である。
図2に示すように、第一プローブ65(第一交流回路)を流れる第一電流値と、第二プローブ66(第二交流回路)を流れる第二電流値とが制御装置69に入力され、制御装置69は必要に応じて送風機41(供給空気量),燃料ガス供給弁59(燃料ガス供給量),燃料ガス比例弁18(燃料ガス供給量)を制御する。
Hereinafter, control by the control device 69 will be described.
FIG. 2 is a control system diagram of the combustion apparatus 1 embodying the present invention.
As shown in FIG. 2, the first current value flowing through the first probe 65 (first AC circuit) and the second current value flowing through the second probe 66 (second AC circuit) are input to the control device 69. The control device 69 controls the blower 41 (supply air amount), the fuel gas supply valve 59 (fuel gas supply amount), and the fuel gas proportional valve 18 (fuel gas supply amount) as necessary.

ところで、共通電源50は、図示しない変換装置で商用電源又は発電機から得た電気を、例えば電圧が50〜200V,周波数が10kHz以上の交流に変換して、第一交流回路55と第二交流回路56に提供する。このような高周波の交流を使用すれば、一次火炎24及び二次火炎68中の火炎イオンが火炎中の特定の場所に偏るようにイオン風を生じることがなく、火炎の形状が崩れることがない。周波数は、特に50kHz以上に設定するのがより好ましい。   By the way, the common power source 50 converts electricity obtained from a commercial power source or a generator by a converter (not shown) into an alternating current having a voltage of 50 to 200 V and a frequency of 10 kHz or more, for example, and the first alternating circuit 55 and the second alternating current. Provided to circuit 56. If such high-frequency alternating current is used, an ion wind is not generated so that the flame ions in the primary flame 24 and the secondary flame 68 are biased to a specific place in the flame, and the shape of the flame is not destroyed. . The frequency is particularly preferably set to 50 kHz or more.

図2に示すように、制御装置69には、演算手段,比較手段,及び判定手段として機能するCPU74と、予め設定された設定値や検出された信号を一時的に記憶することができるメモリ76とを備えている。この制御装置69には、第一プローブ65,第二プローブ66から第一電流及び第二電流が印加され、第一電流及び第二電流は制御装置69内でそれぞれ第一電流値I,第二電流値IIに変換され、これらの検出信号値(第一電流値I,第二電流値II)に基づいて制御装置69は送風機41(図1),燃料ガス供給弁59(図1),及び燃料ガス比例弁18へ指令信号を送信することができるようになっている。また、燃焼装置1の運転開始時には、制御装置69は、適切なタイミングで燃料ガス(混合気)に点火するべくイグナイタ4へ指令信号を送信する。   As shown in FIG. 2, the control device 69 has a CPU 74 that functions as a calculation unit, a comparison unit, and a determination unit, and a memory 76 that can temporarily store preset values and detected signals. And. A first current and a second current are applied to the control device 69 from the first probe 65 and the second probe 66, and the first current and the second current are respectively a first current value I and a second current in the control device 69. Based on these detection signal values (first current value I, second current value II), the control device 69 converts the current value II into the blower 41 (FIG. 1), the fuel gas supply valve 59 (FIG. 1), and A command signal can be transmitted to the fuel gas proportional valve 18. At the start of operation of the combustion apparatus 1, the control device 69 transmits a command signal to the igniter 4 to ignite the fuel gas (air mixture) at an appropriate timing.

一次火炎24は、燃料ガス量に対して空気量が不足しており、燃焼雰囲気としては炭化水素系の火炎イオンが多量に存在している。そのため、正常燃焼時における一次火炎24中には火炎イオンが多く含まれ、第一プローブ65で検出される第一電流(第一電流値I)は大きい。   The primary flame 24 has an insufficient amount of air with respect to the amount of fuel gas, and a large amount of hydrocarbon-based flame ions are present as a combustion atmosphere. Therefore, many flame ions are contained in the primary flame 24 during normal combustion, and the first current (first current value I) detected by the first probe 65 is large.

また、二次火炎68には多量の二次空気67が供給されており、希薄状態で燃焼するために、火炎イオンの濃度は比較的低い。そのため、正常燃焼時における二次火炎68中の火炎イオン濃度は低く、第二プローブ66で検出される第二電流(第二電流値II)は小さい。   The secondary flame 68 is supplied with a large amount of secondary air 67 and burns in a lean state, so the concentration of flame ions is relatively low. Therefore, the flame ion concentration in the secondary flame 68 during normal combustion is low, and the second current (second current value II) detected by the second probe 66 is small.

そこで、図2の制御装置69(CPU74)で以下の実施例1,2のような演算,比較,及び判定を行い、燃焼装置1の燃焼状態を判定し、燃焼が異常であれば正常化する。   Therefore, the control device 69 (CPU 74) of FIG. 2 performs calculations, comparisons, and determinations as in the first and second embodiments to determine the combustion state of the combustion device 1, and normalizes if the combustion is abnormal. .

(実施例1)
前述のように一次火炎24で検出された第一電流値(信号値)を「I」,二次火炎68で検出された第二電流値(信号値)を「II」とする。これらの個々の電流値「I」,「II」の和「I+II」を「Σ」(シグマ)と表現する。また、第二電流値IIと第一電流値Iの差「II−I」を「Δ」(デルタ)と表現する。さらに、「Δ」を「Σ」で除算「Δ/Σ」した値を「R」(比例値)とする。
(Example 1)
As described above, the first current value (signal value) detected by the primary flame 24 is “I”, and the second current value (signal value) detected by the secondary flame 68 is “II”. The sum “I + II” of these individual current values “I” and “II” is expressed as “Σ” (sigma). Further, the difference “II−I” between the second current value II and the first current value I is expressed as “Δ” (delta). Further, a value obtained by dividing “Δ” by “Σ” and “Δ / Σ” is defined as “R” (proportional value).

電流値「I」及び「II」は、燃料ガスの種類や燃焼量の大小(タウンダウン比の範囲内)によって相違するが、「Δ/Σ」を演算した比例値「R」では、これらの影響を無くすことができる。また、たとえ共通電源50の電圧や周波数が変動したとしても、算出された比例値「R」では、変動を相殺することができ、変動の影響を解消することができる。比例値「R」については、詳しくは後述する。   The current values “I” and “II” differ depending on the type of fuel gas and the amount of combustion (within the range of the town down ratio). However, in the proportional value “R” obtained by calculating “Δ / Σ”, these values are The influence can be eliminated. Even if the voltage or frequency of the common power supply 50 fluctuates, the calculated proportional value “R” can cancel the fluctuation and eliminate the influence of the fluctuation. The proportional value “R” will be described in detail later.

予め実験を行って、燃焼装置1の正常燃焼時における比例値「R」の範囲を求めておき、この実験によって得られた比例値「R」が、制御装置69のメモリ76に記憶されている。そして、燃焼装置1の燃焼時に、CPU74は比例値「R」を算出し、さらに算出した比例値「R」が、メモリ76に記憶されている正常な範囲内にあるか否かを判定する。   The range of the proportional value “R” at the time of normal combustion of the combustion device 1 is obtained by conducting an experiment in advance, and the proportional value “R” obtained by this experiment is stored in the memory 76 of the control device 69. . Then, during combustion of the combustion apparatus 1, the CPU 74 calculates a proportional value “R”, and further determines whether or not the calculated proportional value “R” is within a normal range stored in the memory 76.

仮に、供給空気量が異常に少なくなると、一次火炎24の燃焼速度が低下し、火炎が下流側へ広がり、やがて二次火炎68の領域まで達し、二次火炎68の領域部分における空気(酸素)が相対的に不足し、二次火炎68が不完全燃焼を起こし、二次火炎68の燃焼ガス中には燃料ガスの未燃成分である炭化水素(HC)等から発生する火炎イオンが多量に含まれるようになる。   If the amount of supplied air is abnormally reduced, the combustion speed of the primary flame 24 decreases, the flame spreads downstream, eventually reaches the area of the secondary flame 68, and the air (oxygen) in the area of the secondary flame 68 Of the secondary flame 68 causes incomplete combustion, and the combustion gas of the secondary flame 68 contains a large amount of flame ions generated from hydrocarbons (HC), which are unburned components of the fuel gas. To be included.

その結果、二次火炎68が不完全燃焼を起こすことによる第二電流値「II」の増大が顕著であり、一方、一次火炎24では、空気不足により火炎イオン濃度が増大する傾向にあるものの火炎温度が低下するために、火炎イオン濃度は却って減少し、一次火炎24で検出される第一電流値「I」は小さくなる。よって、「Δ」がマイナスからプラスに転じた結果、比例値「R」もマイナスからプラスに転じ、制御装置69のメモリ76に記憶されている所定範囲の正常値を逸脱し、CPU74は、燃焼装置1の燃焼が、空気不足による異常であると判定し、例えば送風機41の送風量を増やすか、又は燃料ガス供給弁59と燃料ガス比例弁18のいずれかの開度を小さくするように、送風機41,燃料ガス供給弁59,燃料ガス比例弁18に指令信号を送る。その結果、空燃比が適正となり、空気不足状態による異常燃焼が解消され、比例値「R」は適正な値となる。   As a result, the increase in the second current value “II” due to the incomplete combustion of the secondary flame 68 is remarkable. On the other hand, in the primary flame 24, the flame ion concentration tends to increase due to air shortage. Since the temperature decreases, the flame ion concentration decreases, and the first current value “I” detected by the primary flame 24 becomes smaller. Therefore, as a result of “Δ” changing from minus to plus, the proportional value “R” also changes from minus to plus, deviating from a normal value within a predetermined range stored in the memory 76 of the control device 69, and the CPU 74 performs combustion. It is determined that the combustion of the device 1 is abnormal due to air shortage, and for example, the amount of air blown from the blower 41 is increased or the opening degree of either the fuel gas supply valve 59 or the fuel gas proportional valve 18 is decreased. Command signals are sent to the blower 41, the fuel gas supply valve 59, and the fuel gas proportional valve 18. As a result, the air-fuel ratio becomes appropriate, abnormal combustion due to an air shortage condition is eliminated, and the proportional value “R” becomes an appropriate value.

ここで、比例値「R」を算出する計算式の分母の「Σ」は電流値「I+II」であったが、「Σ」の代わりに電流値「I」,又は「II」を採用することもできる。「Σ」の代わりには、特に電流値「I」を採用するのが好ましい。すなわち、電流値「I」は一次火炎24内のイオン濃度に比例する。この一次火炎24内のイオン濃度は、二次火炎68内のイオン濃度と比較して、燃料種類の違いや燃焼量大小の変化をより正確に反映する。そして、電流値「I」を用いて比率を取ることによって、燃料の種類や燃焼量の違いの影響をかなりキャンセルすることができる。この状況を、図6を参照しながら説明する。   Here, “Σ” in the denominator of the calculation formula for calculating the proportional value “R” was the current value “I + II”, but the current value “I” or “II” should be used instead of “Σ”. You can also. It is particularly preferable to adopt the current value “I” instead of “Σ”. That is, the current value “I” is proportional to the ion concentration in the primary flame 24. Compared with the ion concentration in the secondary flame 68, the ion concentration in the primary flame 24 more accurately reflects the difference in the fuel type and the change in the amount of combustion. Then, by taking the ratio using the current value “I”, the influence of the difference in the type of fuel and the amount of combustion can be canceled considerably. This situation will be described with reference to FIG.

図6は、本件出願人が行った実験結果を示すグラフであるが、図6のグラフには上記の事象が反映されている。図6(a)は、一次火炎24側の電流値「I」と二次火炎68側の電流値「II」の、燃料未燃成分濃度との関係を示すグラフであり、図6(b)は、燃料ガスにプロパンガスと都市ガスを採用した場合において、両者の比例値「R」と燃料未燃成分濃度の関係を示すグラフであり、図6(c)は、共通電源50の電圧が大きい場合と小さい場合における比例値「R」と燃料未燃成分濃度の関係を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the results of an experiment conducted by the applicant of the present application, and the above event is reflected in the graph of FIG. FIG. 6A is a graph showing the relationship between the unburned component concentration of the current value “I” on the primary flame 24 side and the current value “II” on the secondary flame 68 side, and FIG. FIG. 6C is a graph showing the relationship between the proportional value “R” of both and the unburned fuel component concentration when propane gas and city gas are used as the fuel gas. FIG. It is a graph which shows the relationship between proportional value "R" and unburned fuel component density | concentration in the case where it is large and small.

図6(a)に示すように、電流値「I」は燃料未燃成分濃度と比例関係にあり、電流値「I」の方が電流値「II」よりも燃料未燃成分濃度との関係が明確である。また、図6(b)に示すように、ガス種(プロパン燃料ガス,都市ガス)が異なっても、比例値「R」と燃料未燃成分濃度の関係はほとんど変化していない。さらに、図6(c)に示すように、共通電源50の電圧が変動しても比例値「R」はほとんど変化しない。   As shown in FIG. 6A, the current value “I” is proportional to the unburned fuel component concentration, and the current value “I” is more related to the unburned fuel component concentration than the current value “II”. Is clear. Further, as shown in FIG. 6B, even if the gas type (propane fuel gas, city gas) is different, the relationship between the proportional value “R” and the unburned fuel component concentration is hardly changed. Further, as shown in FIG. 6C, the proportional value “R” hardly changes even if the voltage of the common power supply 50 fluctuates.

なお、実施例1では、「R=Δ/Σ」を演算して、比例値「R」が大きくなると空気(酸素)不足による異常燃焼の傾向があることを検出する例を示したが、「R1=Σ/Δ」とし、比例値「R1」が小さくなることで空気不足による異常燃焼を検出するようにしてもよい。   In the first embodiment, “R = Δ / Σ” is calculated, and when the proportional value “R” increases, it is detected that there is a tendency of abnormal combustion due to air (oxygen) shortage. R1 = Σ / Δ ”and the proportional value“ R1 ”may be decreased to detect abnormal combustion due to air shortage.

また、実施例1では、比例値「R」(又は「R1」)を算出したが、比例値「R」(又は「R1」)を算出する際には、必要に応じて定数を掛けても足してもよい。すなわち比例値「R」は、「R=ε・Δ/Σ+κ」(「R1=ε1・Σ/Δ+κ1」)と演算してもよい。ここでε,κ,ε1,κ1は任意の数である。   In the first embodiment, the proportional value “R” (or “R1”) is calculated. However, when the proportional value “R” (or “R1”) is calculated, a constant may be multiplied as necessary. You may add. That is, the proportional value “R” may be calculated as “R = ε · Δ / Σ + κ” (“R1 = ε1 · Σ / Δ + κ1”). Here, ε, κ, ε1, and κ1 are arbitrary numbers.

ここで、本件出願人が行った実験結果について言及しておく。図5は、本発明を実施した際の検出された電流値と燃料ガスの未燃成分濃度の関係を示すグラフである。曲線A,曲線B,曲線Cのいずれも未燃成分濃度がゼロ付近からわずかに増加しただけで電流値が急激に増大し、その後の電流値は緩やかに増加するか,又はほとんど変化していない。すなわち、二次火炎68雰囲気中は、未燃成分濃度が低いため、正常な燃焼状態であれば、検出される第二電流値「II」は低いが、わずかでも未燃成分濃度が向上すると、急激に第二電流値「II」が高くなる。また、曲線Aと曲線Bは、同じ燃料ガスを燃焼させた際のグラフであるが、曲線Aの方が曲線Bよりも燃焼温度が高い場合のグラフである。言い換えると、曲線Aの場合の方が曲線Bの場合よりも燃焼量が多いために燃焼器の熱損失が少なく、燃焼温度が上昇している。図5のグラフから、燃焼温度が高くなるほど分子がイオン化し易くなり、検出される電流値が高くなることがわかる。   Here, we will mention the results of experiments conducted by the applicant. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the detected current value and the unburned component concentration of the fuel gas when the present invention is implemented. In all of curve A, curve B, and curve C, the current value increases abruptly when the unburned component concentration slightly increases from near zero, and the subsequent current value increases slowly or hardly changes. . That is, in the atmosphere of the secondary flame 68, since the unburned component concentration is low, if the normal combustion state, the detected second current value “II” is low, but even if the unburned component concentration is slightly improved, The second current value “II” suddenly increases. Curve A and curve B are graphs when the same fuel gas is burned, but curve A is a graph when the combustion temperature is higher than curve B. In other words, since the amount of combustion in the case of curve A is larger than that in the case of curve B, the heat loss of the combustor is small, and the combustion temperature rises. From the graph of FIG. 5, it can be seen that the higher the combustion temperature, the easier the molecules to ionize and the higher the detected current value.

(実施例2)
図4は、本発明を実施した図3の実施例1とは別の燃焼装置の断面略図である。図4に示すように実施例2では、第一交流回路55を流れる電流が、変換部52で第一電流値I(信号値)に変換され、さらに第一電流値IがA/D変換されて制御装置69へ伝送される。同様に、第二交流回路56を流れる電流が、変換部53で第二電流値II(信号値)に変換され、さらに第二電流値IIがA/D変換されて制御装置69へ伝送される。
(Example 2)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a combustion apparatus different from the first embodiment of FIG. 3 in which the present invention is implemented. As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the current flowing through the first AC circuit 55 is converted into the first current value I (signal value) by the converter 52, and the first current value I is A / D converted. Is transmitted to the control device 69. Similarly, the current flowing through the second AC circuit 56 is converted into a second current value II (signal value) by the converter 53, and the second current value II is A / D converted and transmitted to the control device 69. .

一次火炎24の第一電流値IのA/D変換値を「D(I)」とし、二次火炎68の第二電流値IIのA/D変換値を「D(II)」とする。これらの個々の変換値「D(I)」,「D(II)」,又はこれらの変換値の和「D(I)+D(II)」を、「ΣD」(シグマ)と表現する。また、変換値「D(I)」と「D(II)」の差の「D(II)−D(I)」を「ΔD」(デルタ)と表現する。さらに、「ΔD」を「ΣD」で除算「ΔD/ΣD」した値を「R2」(比例値)とする。   The A / D conversion value of the first current value I of the primary flame 24 is “D (I)”, and the A / D conversion value of the second current value II of the secondary flame 68 is “D (II)”. These individual converted values “D (I)”, “D (II)”, or the sum of these converted values “D (I) + D (II)” are expressed as “ΣD” (sigma). Also, “D (II) −D (I)”, which is the difference between the converted values “D (I)” and “D (II)”, is expressed as “ΔD” (delta). Further, a value obtained by dividing “ΔD” by “ΣD” and “ΔD / ΣD” is defined as “R2” (proportional value).

変換値「D(I)」及び「D(II)」は、燃料ガスの種類や燃焼量の大小(タウンダウン比の範囲内)によって相違するが、「ΔD/ΣD」を演算した比例値「R2」では、これらの影響を無くすことができる。また、共通電源50の周波数や電圧が変動することがあったとしても、比例値「R2」はそれらの変動を相殺し、変動の影響を解消することができる。   The conversion values “D (I)” and “D (II)” vary depending on the type of fuel gas and the amount of combustion (within the range of the town down ratio), but the proportional value “ΔD / ΣD” is calculated. In “R2”, these effects can be eliminated. Even if the frequency and voltage of the common power supply 50 may fluctuate, the proportional value “R2” can cancel out the fluctuations and eliminate the influence of the fluctuations.

制御装置69のメモリ76には、予め燃焼装置1の正常燃焼時における比例値「R2」の範囲を記憶させておく。そして、燃焼装置1の燃焼時に、CPU74は比例値「R2」を算出し、さらに算出した比例値「R2」が、メモリ76に記憶されている正常な比例値の範囲内にあるか否かを判定する。   The memory 76 of the control device 69 stores a range of the proportional value “R2” during normal combustion of the combustion device 1 in advance. When the combustion apparatus 1 burns, the CPU 74 calculates a proportional value “R2”, and further determines whether or not the calculated proportional value “R2” is within a range of normal proportional values stored in the memory 76. judge.

ここで、比例値「R2」を算出する際の分母の「ΣD」は、変換値「D(I)」,「D(II)」,「D(I)+D(II)」のいずれでもよいが、変換値「D(I)」又は「D(I)+D(II)」を採用するのが好ましい。すなわち、変換値「D(I)」は一次火炎内のイオン濃度に比例する。この一次火炎内のイオン濃度は、二次火炎内のイオン濃度と比較して、燃料種類の違いや燃焼量大小の変化をより正確に反映する。なお、実施例2の実験結果のグラフは、実施例1の図6のグラフと同様のグラフになるので、描写は省略する。   Here, the denominator “ΣD” for calculating the proportional value “R2” may be any of the converted values “D (I)”, “D (II)”, and “D (I) + D (II)”. However, it is preferable to adopt the conversion value “D (I)” or “D (I) + D (II)”. That is, the conversion value “D (I)” is proportional to the ion concentration in the primary flame. Compared with the ion concentration in the secondary flame, the ion concentration in the primary flame more accurately reflects the difference in the fuel type and the change in the combustion amount. In addition, since the graph of the experimental result of Example 2 becomes a graph similar to the graph of FIG. 6 of Example 1, description is abbreviate | omitted.

制御装置69が、燃焼が異常であると判定し、上記の措置をとった後、燃焼が正常化されると、制御装置69は、比例値「R2」が予め設定してメモリ76に記憶させた所定範囲を逸脱しないように、送風機41や燃料ガス供給弁59又は燃料ガス比例弁18の開度を調整する。そして、適正なメンテナンスを行うことができるように、制御装置69が燃焼異常であると判定した際には、警報ランプを点滅させるなどして、使用者に注意を喚起することもできる。   When the control device 69 determines that the combustion is abnormal and takes the above measures and then normalizes the combustion, the control device 69 sets the proportional value “R2” in advance and stores it in the memory 76. The opening degree of the blower 41, the fuel gas supply valve 59 or the fuel gas proportional valve 18 is adjusted so as not to deviate from the predetermined range. Then, when the control device 69 determines that the combustion is abnormal, the user can be alerted by blinking an alarm lamp or the like so that proper maintenance can be performed.

実施例2で算出した比例値「R2」も、実施例1の比例値「R」と同様に、必要に応じて定数を掛けても足してもよい。すなわち比例値「R2」の代わりに比例値「R3」として、「R3=ε・ΔD/ΣD+κ」と演算してもよい。ここでε,κは任意の数である。   Similarly to the proportional value “R” in the first embodiment, the proportional value “R2” calculated in the second embodiment may be multiplied by a constant as necessary. That is, instead of the proportional value “R2”, the proportional value “R3” may be calculated as “R3 = ε · ΔD / ΣD + κ”. Here, ε and κ are arbitrary numbers.

本発明を実施する燃焼装置の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the combustion apparatus which implements this invention. 本発明を実施した燃焼装置の制御系統図である。It is a control system diagram of the combustion apparatus which implemented this invention. 本発明を実施した燃焼装置の断面略図である。1 is a schematic sectional view of a combustion apparatus embodying the present invention. 本発明を実施した図3とは別の燃焼装置の断面略図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a combustion apparatus different from FIG. 3 embodying the present invention. 使用する各燃料ガス毎の、検出された電流値と未燃成分濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the detected electric current value and unburned component density | concentration for every fuel gas to be used. (a)は、一次火炎側の電流値「I」と二次火炎側の電流値「II」の、燃料未燃成分濃度との関係を示すグラフである。(b)は、燃料ガスにプロパンガスと都市ガスを採用した場合において、両者の比例値「R」と燃料未燃成分濃度の関係を示すグラフである。(c)は、共通電源の電圧が大きい場合と小さい場合における比例値「R」と燃料未燃成分濃度の関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the unburned component concentration of the current value “I” on the primary flame side and the current value “II” on the secondary flame side. (B) is a graph showing the relationship between the proportional value “R” between the fuel gas and the unburned fuel component concentration when propane gas and city gas are employed. (C) is a graph showing the relationship between the proportional value “R” and the unburned fuel component concentration when the voltage of the common power source is large and small.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃焼装置
2 予混合部材
3 炎孔部材
5 空気流路部材
13 空気流路
14 一次空気
15 空気導入開口
18 燃料ガス比例弁
20、21 先端部開口
24 一次火炎
41 送風機
42 燃料ガス
46 第一燃焼部
50 交流電源
59 燃料ガス供給弁
65 第一プローブ(第一導通部材)
66 第二プローブ(第二導通部材)
67 二次空気
68 二次火炎
69 制御装置
74 CPU
76 メモリ
I 第一電流値
II 第二電流値
D(I) IのA/D変換値(第一A/D変換値)
D(II) IIのA/D変換値(第二A/D変換値)
R,R1,R2,R3 比例値
Σ I+IIの電流値
ΣD D(I)とD(II)の和
Δ IIとIの差の電流値
ΔD D(I)とD(II)の差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion device 2 Premix member 3 Flame hole member 5 Air flow path member 13 Air flow path 14 Primary air 15 Air introduction opening 18 Fuel gas proportional valve 20, 21 Front-end | tip opening 24 Primary flame 41 Blower 42 Fuel gas 46 First combustion 50 AC power supply 59 Fuel gas supply valve 65 First probe (first conducting member)
66 Second probe (second conducting member)
67 Secondary air 68 Secondary flame 69 Controller 74 CPU
76 Memory I First current value
II Second current value D (I) I A / D conversion value (first A / D conversion value)
A / D conversion value of D (II) II (second A / D conversion value)
R, R1, R2, R3 Proportional value ΣI + II current value ΣD D (I) and D (II) sum Δ II and I difference between current values ΔD D (I) and D (II)

Claims (4)

一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、
前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、
検出した第一電流値と第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率を含む計算式で燃焼状態を判定することを特徴とする燃焼装置。
In a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion, and further receives secondary air supply to perform secondary combustion.
The first conductive member is disposed in the primary combustion flame, the second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a voltage is further applied to the primary combustion flame and the secondary combustion flame. And detecting a first current value flowing in the primary combustion flame and a second current value flowing in the secondary combustion flame,
The combustion state is calculated by a calculation formula including the sum of the detected first current value and the second current value, the first current value, the second current value, and the ratio of the difference between the second current value and the first current value. The combustion apparatus characterized by determining.
一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、
前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、
第一電流値の第一A/D変換値と第二電流値の第二A/D変換値の和,第一A/D変換値,第二A/D変換値のうちのいずれかと、第二A/D変換値と第一A/D変換値の差の比率を含む計算式で燃焼状態を判定することを特徴とする燃焼装置。
In a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion, and further receives secondary air supply to perform secondary combustion.
The first conductive member is disposed in the primary combustion flame, the second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a voltage is further applied to the primary combustion flame and the secondary combustion flame. And detecting a first current value flowing in the primary combustion flame and a second current value flowing in the secondary combustion flame,
A sum of the first A / D conversion value of the first current value and the second A / D conversion value of the second current value, the first A / D conversion value, the second A / D conversion value, and the first A combustion apparatus for determining a combustion state by a calculation formula including a ratio of a difference between a second A / D conversion value and a first A / D conversion value.
一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、
前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、
前記第一導電性部材で検出した第一電流値と第二導電性部材で検出した第二電流値の和,第一電流値,第二電流値のうちのいずれかと、第二電流値と第一電流値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする燃焼装置。
In a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion, and further receives secondary air supply to perform secondary combustion.
The first conductive member is disposed in the primary combustion flame, the second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a voltage is further applied to the primary combustion flame and the secondary combustion flame. And detecting a first current value flowing in the primary combustion flame and a second current value flowing in the secondary combustion flame,
The sum of the first current value detected by the first conductive member and the second current value detected by the second conductive member, the first current value, the second current value, the second current value and the first current value A combustion apparatus that controls at least one of a supply air amount and a supply fuel gas amount according to a difference ratio of one current value.
一次空気と燃料ガスが混合してなる酸素不足状態の混合気が一次燃焼し、さらに二次空気の供給を受けて二次燃焼を行う燃焼装置において、
前記一次燃焼の火炎中に第一導電性部材を配置し、二次燃焼の火炎中に第二導電性部材を配置し、さらに前記一次燃焼の火炎と二次燃焼の火炎に電圧を印加する共通の交流電源を設けて、前記一次燃焼の火炎中を流れる第一電流値と二次燃焼の火炎中を流れる第二電流値とを検出し、
前記第一導電性部材で検出した第一電流値の第一A/D変換値と、第二導電性部材で検出した第二電流値の第二A/D変換値の和,第一A/D変換値,第二A/D変換値のうちのいずれかと、第二A/D変換値と第一A/D変換値の差の比率の大小によって、供給空気量と供給燃料ガス量のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする燃焼装置。
In a combustion apparatus in which an oxygen-deficient mixture formed by mixing primary air and fuel gas undergoes primary combustion, and further receives secondary air supply to perform secondary combustion.
The first conductive member is disposed in the primary combustion flame, the second conductive member is disposed in the secondary combustion flame, and a voltage is further applied to the primary combustion flame and the secondary combustion flame. And detecting a first current value flowing in the primary combustion flame and a second current value flowing in the secondary combustion flame,
The sum of the first A / D conversion value of the first current value detected by the first conductive member and the second A / D conversion value of the second current value detected by the second conductive member, first A / Of the supplied air amount and the supplied fuel gas amount, depending on the D conversion value, the second A / D conversion value, and the ratio of the difference between the second A / D conversion value and the first A / D conversion value. A combustion apparatus that controls at least one of the above.
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