JP2009250489A - バーナーの火炎検知手段 - Google Patents

Abstract

【目的】エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼させた際の火炎の薄い色の光であっても確実に着火を検知できるようにしたバーナーの火炎検知手段を提供するものである。
【解決手段】貫通穴を形成した火炎安定板２０の下流側の火炎を検知する受光部４２を備えた火炎センサ３０を有するバーナー４０において、受光部４２をテーパ状で筒状の光集結部材４４で囲み、そのテーパ状で筒状の光集結部材４４の内面５０を光を反射する面とする。これによって、火炎安定板２０の下流側から上流側に至る火炎の光を、光集結部材４４の内面５０で大量に受け、その大量の光を最終的に火炎センサ３０の受光部４２に照射させる。この結果、エマルジョン燃料等の火炎の薄い色の光を火炎センサ３０で確実に認識させ、未着火であるとの誤動作の発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナーによる燃焼が良好に行なわれているかどうかを識別するためのバーナーの火炎検知手段に関するものである。

従来から、灯油や軽油やＡ重油等の石油系燃料を着火させるバーナーとして、特許文献１等が知れられている。ここで、石油系燃料を着火させるための従来既知のバーナーを、図５に基づいて説明する。バーナー１０は、噴射口１２を有する燃料噴射ノズル１４と、燃料噴射ノズル１４から噴射される燃料に着火するための一対の電極ロッド１６ａ，１６ｂと、電極ロッド１６ａ，１６ｂの先端の端子部１８ａ，１８ｂ（着火手段）と、燃料噴射ノズル１４の噴射口１２の位置や電極ロッド１６ａ，１６ｂの端子部１８ａ，１８ｂの位置から下流側の所定の距離だけ離れた位置に備えられる火炎安定板（ＤＩＦＦＵＳＥＲ
ＤＩＳＫ）２０と、燃料噴射ノズル１４や火炎安定板２０の外側（半径方向の外側）に備えられる送風筒２２と、送風筒２２の上流側に備えられるものであって送風筒２２と固定される支持板２４等から成る。支持板２４には燃料噴射ノズル１４と一対の電極ロッド１６ａ，１６ｂが固定されている。なお、着火手段としては、一対の電極ロッド１６ａ，１６ｂと、その端子部１８ａ，１８ｂとから成るもの以外のものも使用されている。

火炎安定板２０は、図５や図６に示すように、円板の中央に貫通穴としての孔２６を形成した環状の形状をしている。火炎安定板２０の中央の孔２６は、火炎安定板２０を通過した後の火炎の大きさや方向を設定するものである。火炎安定板２０には、孔２６の位置より半径方向に放射状に複数の貫通穴としてのスリット２８が形成されている。なお、貫通穴は、孔２６とスリット２８との少なくとも１種類を指すものとする。

支持板２４には、火炎安定板２０より下流側の火炎を検知するために、火炎センサ（ＣＤＳと呼ばれている高感度焦電型赤外線センサ）３０が取り付けられている。この火炎センサ３０は、火炎安定板２０の貫通穴を通して見える火炎安定板２０より下流側の火炎の色を検知して、火炎の存在の有無(着火の適否)を識別するものである。例えば、火炎安定板２０より下流側の火炎が小さく弱い場合には、火炎センサ３０は良好な燃焼が行われないと識別して、燃料噴射ノズル１４からの燃料の噴射の停止や、電極ロッド１６ａ，１６ｂへの通電を停止させるものである。

特開２００２−４８３０９

灯油や軽油やＡ重油等の石油系燃料に水を混合させたエマルジョン燃料を使用してバーナーで燃焼させた場合には、エマルジョン燃料は例えば３０〜５０％の水を含んでいるため、エマルジョン燃料の火炎の色は石油系燃料の火炎の色と比べて薄い色となる。また、都市ガスやＬＰガスを燃焼させた場合でも同様に、火炎の色は薄い色となる。既存の火炎センサ３０は灯油や軽油やＡ重油等の石油系燃料の火炎の色を検知するよう設定されているため、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスの火炎の色を既存の火炎センサ３０で検知した場合、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスの火炎の薄い光の色は不着火と判断し、燃料噴射ノズル１４からの燃料の噴射の停止を行うことが稀に生じるといった不具合が発生していた。

本発明は、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼させた際の火炎の薄い色の光であっても確実に着火を検知できるようにしたバーナーの火炎検知手段を提供することを目的とする。

本発明に係るバーナーの火炎検知手段は、燃料を噴射するための燃料噴射ノズルと、前記燃料噴射ノズルから噴射される燃料に着火するための着火手段と、貫通穴を形成した火炎安定板と、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側での火炎の光を検知する受光部を備えるものであって前記火炎安定板の上流側に備えられる火炎センサとを有するバーナーにおいて、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側における火炎の光を受けて反射する光集結部材を前記火炎安定板の上流側に備え、前記光集結部材に照射した火炎の光をその光集結部材で反射させて前記受光部に照射させることを特徴とするものである。本発明は、前記光集結部材を前記受光部を囲む筒状形状とし、その筒状形状を前記火炎安定板側の内部空間断面を前記受光部側の内部空間断面に比べて広いテーパ形状としたことを特徴とするものである。本発明は、前記光集結部材の筒状形状を円筒のテーパ形状としたことを特徴とするものである。本発明は、前記光集結部材を、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側における火炎の光を受けて反射する第１反射部材と、前記第１反射部材で反射された光を受けて前記受光部に向けて反射する第２反射部材とから成ることを特徴とするものである。本発明は、前記光集結部材の素材をステンレスとしたことを特徴とするものである。

本発明に係るバーナーの火炎検知手段は、火炎安定板の貫通穴を通って火炎安定板の下流側から上流側に照射する火炎の光のうち、直進して火炎センサの受光部に至らない光を光集結部材で大量に集めて火炎センサの受光部に集結照射させるものである。この結果、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼させた火炎の光の色が薄くても、石油系燃料の着火を認識する既存の火炎センサを使用して、燃焼状態を確実に認識することができる。この結果、燃料にエマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを使用しても、火炎センサによる不着火であると誤認することの発生を防止することができる。

本発明のバーナーの火炎検知手段は、火炎安定板の下流側の火炎の光を光集結部材で集めて反射させ、その反射させた光を火炎センサの受光部に照射させることで、着火状態を確実に認識できるようにするものである。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係わる火炎検知手段を備えたバーナー断面要部構成図、図２は火炎検知手段の要部断面図である。図１や図２において、図５と同一符号は同一部材を示す。図１に示す実施例１のバーナー４０では、火炎センサ３０の受光部４２の周りを筒状でテ−パ状の光集結部材４４で囲むものである。即ち、筒状の光集結部材４４は、筒形状の内部に、火炎センサ３０の受光部４２を配置する。光集結部材４４は、火炎センサ３０に直接取り付けるのが望ましいが、支持板２４に取り付けて受光部４２を覆うようにしても良い。

図２に示すように、筒状の光集結部材４４は、円錐形の頂部付近を切断したテーパ円筒状の形状とするのが望ましい。テーパ円筒状の光集結部材４４を火炎センサ３０に取り付けた状態においては、光集結部材４４の直径の小さい箇所で火炎センサ３０の受光部４２を覆い、直径の大きい箇所を火炎安定板２０側に配置する。即ち、筒状の光集結部材４４は、軸方向において直径の異なるテーパ形状となっている。言い換えると、筒状の光集結部材４４においてその内部空間４６の断面は、火炎安定板２０側の開口部４８側が広く、火炎センサ３０の受光部４２側が狭くなるテーパ形状に設定されている。なお、光集結部材４４の筒状の断面は、円形に限らず、四角形等の多角形や楕円であっても良い。

光集結部材４４のテーパ状の内面５０(図２）は、鏡面や光沢面として光を反射するための野茂のである。光集結部材４４の内面５０は、火炎の光を大量に集めて反射させ、その大量の光を火炎センサ３０の受光部４２に照射させるためのものである。光集結部材４４の筒状の光集結部材４４の内面５０は鏡であっても良いが、強度上や経済上の観点から筒状の光集結部材４４の素材を例えばステンレス等の金属とし、内面５０を研磨して光を反射するための光沢を出すようにしたものが好ましい。ステンレスは、安価であり、光を反射するための光沢を出すことが容易である。

筒状の光集結部材４４の内部に配置された火炎センサ３０の受光部４２は、火炎安定板２０の貫通穴（孔２６やスリット２８のうちの少なくとも１つ）からの火炎の光を検知する。火炎である光は直進するため、本発明の光集結部材４４を設けない場合には、火炎センサ３０の受光部４２には、火炎安定板２０の貫通穴から上流側に照射される火炎の光のうち、直進して受光部４２に照射する受光部４２の面積分の火炎の光しか検知しない。しかし、本発明の光集結部材４４を設けることによって、図２に示すように、直進して筒状の光集結部材４４の内面５０に照射する火炎の光（火炎センサ３０の受光部４２に直接照射しない光）は、円錐形状の内面５０による光反射によって火炎センサ３０の受光部４２に近づく方向に何度か反射して、最終的には火炎センサ３０の受光部４２に至る。

このように、本発明の火炎検知手段は、筒状の光集結部材４４の開口部４８から、筒状の光集結部材４４の内部空間４６に入ってくる火炎の光は、直進して火炎センサ３０の受光部４２に至るものだけでなく、直進して筒状の光集結部材４４の内面５０に照射される火炎の光をも火炎センサ３０の受光部４２に集結させるものである。この結果、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼した薄い色の火炎の光を大量に火炎センサ３０の受光部４２に集結させることができるので、石油系燃料を燃焼させた火炎の光と同じ光量を得ることができる。本発明のバーナーの火炎検知手段では、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガス等の薄い色の火炎を出す燃料を使用する際に、石油系燃料の着火を認識する既存の火炎センサ３０を用いた場合でも、燃料の着火を確実に認識することができる。この結果、従来発生していた不着火であるとの誤認のおそれを無くし、確実な運転を行うことができる。

光集結部材４４の形状は、開口部（火炎安定板２０側）の内部空間面積が火炎センサ３０の受光部４２側の内部空間面積より充分大きなテーパ状とする。これによって、光集結部材４４の開口部の面積を大きくし、より大量の火炎の光を光集結部材４４の内壁に照射させることができる。筒状としては、断面が四角形等の多角形形状を採用することができるが、製造コストが安いことと、大量の光を火炎センサ３０の受光部４２に照射できることから、円筒状（テーパ円筒状）とすることが望ましい。

なお、図１においては、火炎センサ３０を支持板２４に取り付けたが、火炎センサ３０を送風筒２２に取り付けるようにしても良い。

実施例１では、光集結部材４４をテーパ筒状としたものを示した。しかし、火炎センサ３０の周囲３６０度にテーパ筒状の光集結部材４４を備える空間があれば良いが、周囲３６０度の他方が塞がっていて、一方にのみに空き空間がある場合もある。この実施例２では、火炎センサ３０の周囲３６０度の一方にのみ空き空間がある場合について説明する。火炎センサ３０の周囲の空き空間に光集結部材５２を備える。この光集結部材５２は、１枚の金属板を曲線状に湾曲させたものであり、例えば火炎センサ３０に固定する。光集結部材５２の湾曲形状は、火炎安定板２０の管通穴を通って火炎安定板２０の上流側に至る火炎の光を受け、その光を反射して火炎センサ３０の受光部４２に照射する形状とする。光集結部材５２の金属素材としては、強度上や経済上や光沢加工上の観点からステンレスとするのが望ましい。

本発明の実施例２の火炎検知手段においては、炎安定板２０の孔２６やスリット２８を通って火炎安定板２０の上流側から下流側に至る火炎の光は、直進して火炎センサ３０の受光部４２に至るものだけでなく、直進して光集結部材５２に照射する火炎の光もある。光集結部材５２に照射する火炎の光は、そこで反射させて火炎センサ３０の受光部４２に照射させる。この結果、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼した薄い色の火炎の光を大量に火炎センサ３０の受光部４２に集結させることができるので、石油系燃料を燃焼させた火炎の光と同じ光量を得ることができる。従って、本発明のバーナーの火炎検知手段では、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガス等の薄い色の火炎を出す燃料を使用する際に、石油系燃料の着火を認識する既存の火炎センサ３０を用いることができ、燃料の着火を確実に認識することができる。

実施例１や実施例２では、１個の光集結部材４４，５２を用いて火炎センサ３０の受光部４２に火炎の光を照射するものを示したが、この実施例３では、光集結部材を複数個とするものである。火炎センサ３０近傍の支持板２４に第１反射部材５４を固定し、火炎安定板２０の上流側に第２反射部材５６を固定する。第１反射部材５４の反射面は第２反射部材５６に対面するよう配置し、第２反射部材５６の反射面は火炎センサ３０の受光部４２に対面するよう配置する。この実施例３では、第１反射部材５４と第２反射部材５６とで光集結部材を構成する。第１反射部材５４は、火炎安定板２０の貫通穴を通って火炎安定板２０の上流側に至る火炎の光を受け、その光を反射して第２反射部材５６に照射するように配置する。第２反射部材５６は第１反射部材５４から反射された光を受け、その光を反射して火炎センサ３０の受光部４２に照射するように配置する。

本発明の実施例３の火炎検知手段においては、炎安定板２０の貫通穴を通って火炎安定板２０の上流側から下流側に至る火炎の光は、直進して火炎センサ３０の受光部４２に至るものだけでなく、直進して第１反射部材５４に照射する火炎の光もある。第１反射部材５４に照射した火炎の光はそこで反射して第２反射部材５６を照射し、第２反射部材５６に照射した火炎の光はそこで反射して火炎センサ３０の受光部４２を照射する。この結果、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガスを燃焼した薄い色の火炎の光を大量に火炎センサ３０の受光部４２に集結させることができるので、石油系燃料を燃焼させた火炎の光と同じ光量を得ることができる。従って、本発明のバーナーの火炎検知手段では、エマルジョン燃料や都市ガスやＬＰガス等の薄い色の火炎を出す燃料を使用しても、石油系燃料の着火を認識する既存の火炎センサ３０を用いて、燃料の着火を確実に認識することができる。

本発明に係わる火炎検知手段を備えたバーナーの実施例１を示す要部断面図である。 図１に備える火炎検知手段の拡大断面図である。 本発明に係わる火炎検知手段を備えたバーナーの実施例２を示す要部断面図である。 本発明に係わる火炎検知手段を備えたバーナーの実施例３を示す要部断面図である。 従来既知のバーナーの要部断面図である。 バーナーに使用される火炎安定板の斜視図である。

符号の説明

１４ 燃料噴射ノズル
１６ａ 電極ロッド
１６ｂ 電極ロッド
１８ａ 端子部
１８ｂ 端子部
２０ 火炎安定板
２６ 孔
２８ スリット
３０ 火炎センサ
４０ バーナー
４２ 受光部
４４ 光集結部材
４６ 内部空間
４８ 開口部
５０ 内面
５２ 光集結部材
５４ 第１反射部材
５６ 第２反射部材

Claims (5)

1. 燃料を噴射するための燃料噴射ノズルと、前記燃料噴射ノズルから噴射される燃料に着火するための着火手段と、貫通穴を形成した火炎安定板と、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側での火炎の光を検知する受光部を備えるものであって前記火炎安定板の上流側に備えられる火炎センサとを有するバーナーにおいて、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側における火炎の光を受けて反射する光集結部材を前記火炎安定板の上流側に備え、前記光集結部材に照射した火炎の光をその光集結部材で反射させて前記受光部に照射させることを特徴とするバーナーの火炎検知手段。
2. 前記光集結部材を前記受光部を囲む筒状形状とし、その筒状形状を前記火炎安定板側の内部空間断面を前記受光部側の内部空間断面に比べて広いテーパ形状としたことを特徴とする請求項１記載のバーナーの火炎検知手段。
3. 前記光集結部材の筒状形状を円筒のテーパ形状としたことを特徴とする請求項２記載のバーナーの火炎検知手段。
4. 前記光集結部材を、前記貫通穴を通して前記火炎安定板の下流側における火炎の光を受けて反射する第１反射部材と、前記第１反射部材で反射された光を受けて前記受光部に向けて反射する第２反射部材とから成ることを特徴とする請求項１記載のバーナーの火炎検知手段。
5. 前記光集結部材の素材をステンレスとしたことを特徴とする請求項１乃至４記載のバーナーの火炎検知手段。

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