JP2014043986A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナを備える燃焼装置であって、酸欠気味になったときに、ＣＯが発生する前に燃焼を停止できるようにする。
【解決手段】燃焼筐１を備え、燃焼筐１内の空間を燃焼室２と燃焼室２の下側の給気室３とに仕切る仕切り板４が設けられ、前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナ６が燃焼室２内に横方向に複数並設され、給気室３から仕切り板４に形成した多数の分布孔４ａを介して燃焼室２に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、一部の偏平バーナ６の上方に臨ませてフレームロッド９が設けられ、炎口部から噴出する混合気の燃焼で生ずる火炎をフレームロッド９が検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、フレームロッド９が臨む偏平バーナ６への混合気の供給量を他の偏平バーナ６への混合気の供給量よりも多くする。
【選択図】図２

Description

本発明は、前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナを備える燃焼装置であって、酸欠時の燃焼停止のためにフレームロッドを設けるものに関する。

従来、この種の燃焼装置として、燃焼筐を備え、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナが燃焼室内に横方向に複数並設され、給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、一部の偏平バーナの上方に臨ませてフレームロッドが設けられ、炎口部から噴出する燃料ガスと一次空気の混合気の燃焼で生ずる火炎をフレームロッドが検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものが知られている。

また、このような燃焼装置であって、各偏平バーナが、炎口部として、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口とを有する濃淡バーナであるものにおいて、従来、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、酸欠時には、一次空気が不足するので、濃炎口に形成される濃火炎が二次空気を求めて外側に広がる。そして、二次空気の供給量が多いと、濃火炎の外側に吹き上がる二次空気によって濃火炎が外側からめくり上げられ（吹き上げ作用）、更に、二次空気によってバーナ本体の外側の濃炎口が冷却されて燃焼速度が遅くなるため、濃火炎がリフトしやすくなる。上記従来例のものでは、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くするため、フレームロッドの設置部分において、淡火炎だけでなく濃火炎も酸欠初期段階でリフトして、フレームロッドが火炎を検知しなくなり、燃焼を停止させる。

尚、各偏平バーナが上記淡炎口に相当する炎口部から理論空燃比よりも燃料濃度が濃い混合気を噴出するブンゼン燃焼式のバーナであっても、フレームロッドが臨む偏平バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くすれば、フレームロッドの設置部分において、二次空気の吹き上げ作用により、酸欠初期段階で火炎がリフトしやすくなる。

ところで、混合気の分布ムラなどにより、フレームロッドの無い部分で酸欠による燃焼不良が進行し、フレームロッドが火炎を検知しなくなったことによる燃焼停止時には、ある程度のＣＯが発生してしまうことがある。そのため、酸欠気味になったときに、フレームロッドの設置部分で可及的に早く火炎がリフトするようにして、ＣＯの発生を防止することが望まれるが、上記従来例のものでは不十分である。

特開２０１１−２５２６７１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、酸欠気味になったときに、フレームロッドの設置部分で可及的に早く火炎がリフトするようにして、ＣＯが発生する前に燃焼を停止できるようにした燃焼装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、燃焼筐を備え、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナが燃焼室内に横方向に複数並設され、給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、一部の偏平バーナの上方に臨ませてフレームロッドが設けられ、炎口部から噴出する混合気の燃焼で生ずる火炎をフレームロッドが検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、フレームロッドが臨む偏平バーナへの混合気の供給量を他の偏平バーナへの混合気の供給量よりも多くすることを特徴とする。

ここで、混合気の供給量を多くすると、炎口部からの混合気の噴出速度が速くなる。酸欠気味になって混合気の燃焼速度が低下し始めると、早期に燃焼速度が噴出速度を下回って火炎がリフトする。本発明では、フレームロッドが臨む偏平バーナへの混合気の供給量を他の偏平バーナへの混合気の供給量よりも多くするため、酸欠気味になると、フレームロッドの設置部分で可及的に早く火炎がリフトして、フレームロッドが火炎を検知しなくなり、ＣＯが発生する前に燃焼を停止できる。

また、本発明において、各偏平バーナが、炎口部として、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度の濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口とを有する濃淡バーナである場合、フレームロッドが臨む偏平バーナへの供給量を他の偏平バーナへの供給量よりも多くする混合気は濃混合気のみであることが望ましい。これによれば、濃炎口からの濃混合気の噴出速度が速くなり、濃火炎がリフトしやすくなる。濃火炎がリフトすると、淡火炎もリフトするため、火炎全体としてリフトしやすくなる。尚、淡混合気の供給量を多くしたのでは、正常燃焼時における淡火炎の安定性を確保できなくなるため、供給量を多くするのは濃混合気のみにすべきである。

また、本発明においては、フレームロッドが臨む偏平バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分への二次空気の供給量よりも多くすることが望ましい。これによれば、上述した二次空気の吹き上げ作用と相俟って、酸欠気味になったときに、フレームロッドの設置部分で一層早く火炎がリフトする。

本発明の実施形態の燃焼装置の平面図。 図１のＩＩ―ＩＩ線で切断した切断図。 （ａ）は正常時の燃焼状態を示す図、（ｂ）はフレームロッド設置部分における酸欠気味になったときの燃焼状態を示す図。

図１及び図２を参照して、１は燃焼筐を示している。燃焼筐１の上面は開放されており、燃焼筐１の上に図示省略した熱交換器等の被加熱物が設置される。

燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室２と燃焼室２の下側の給気室３とに仕切る仕切り板４が設けられている。給気室３の底面には図示省略した燃焼ファンがダクト５を介して接続されており、燃焼ファンから給気室３に空気が供給される。仕切り板４には、多数の分布孔４ａが形成されており、給気室３に供給された空気がこれらの分布孔４ａを介して燃焼室２に二次空気として供給されるようにしている。

燃焼室２内には、前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナ６が横方向に複数並設されている。図３も参照して、本実施形態の各偏平バーナ６は、炎口部として、横方向中央に位置し、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口６１と、淡炎口６１の横方向両側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口６２，６２とを有する濃淡バーナである。濃淡バーナ６には、淡炎口６１と濃炎口６２を前後方向に所定間隔で分割する上端のブリッジ部６３が設けられている。また、淡炎口６１内には、整流板６１ａが装着され、淡炎口６１の両側部には、濃炎口６２との間に位置させて、混合気が噴出しない還流域６１ｂが設けられている。

各濃淡バーナ６の下部前端には、淡混合気用流入口６４と、その上側の濃混合気用流入口６５とが設けられている。また、仕切り板４の前縁に立上り部４１を曲成し、立上り部４１の前側には、燃焼筐１の下部前面を塞ぐようにしてマニホールド７を装着している。マニホールド７には、淡混合気用流入口６４に臨む淡混合気用ガスノズル７１と、濃混合気用流入口６５に臨む濃混合気用ガスノズル７２とが設けられている。そして、各ガスノズル７１，７２から各流入口６４，６５に燃料ガスが供給されると共に、給気室３に供給された空気が立上り部４１とマニホールド７との間に画成される空隙を介して各流入口６４，６５に一次空気として供給されるようにしている。

立上り部４１の前面には、各流入口６４，６５に対向する淡混合気用と濃混合気用の開口４２ａ，４２ｂを各々形成したダンパ板４２が装着されており、開口４２ａ，４２ｂの大きさにより一次空気の供給量を調整するようにしている。ここで、淡混合気用開口４２ａは、比較的大きく形成され、流入口６４への一次空気の供給量を比較的多くし、淡混合気が生成されるようにしている。一方、濃混合気用開口４２ｂは、比較的小さく形成され、流入口６５への一次空気の供給量を比較的少なくし、濃混合気が生成されるようにしている。

以上により、正常燃焼時には、図３（ａ）に示すように、淡炎口６１から噴出する淡混合気による淡火炎Ｆａが形成されると共に、濃炎口６２から噴出する濃混合気が淡混合気中の過剰空気及び分布孔４ａからの空気を二次空気とし燃焼して濃火炎Ｆｂが形成される。

このような燃焼装置において、燃焼筐１の前面には、点火プラグ８が装着されると共に、一部の濃淡バーナ６の上方に臨むようにフレームロッド９が装着される。そして、淡炎口６１から噴出する淡混合気の燃焼で生ずる淡火炎Ｆａと濃炎口６２から噴出する濃混合気の燃焼で生ずる濃火炎Ｆｂとをフレームロッド９が検知しなくなったとき、即ち、フレームロッド９と濃淡バーナ６との間に淡火炎Ｆａ及び濃火炎Ｆｂを介して流れるフレーム電流がフレームロッド９よりも上方への火炎リフトで所定の閾値以下に低下したとき、マニホールド７の上流のガス供給路に介設した図示省略した電磁弁を閉弁させて、燃焼を停止させるようにしている。

ここで、本実施形態では、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の濃混合気用ガスノズル７２のノズル孔径を他の濃淡バーナ６の濃混合気用ガスノズル７２のノズル孔径よりも大きく形成し、燃料ガスの供給量を多くしている。また、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６のダンパ板４２の濃混合気用開口４２ｂを他の濃淡バーナ６のダンパ板４２の濃混合気用開口４２ｂよりも大きく形成し、一次空気の供給量を多くしている。尚、濃混合気の燃料濃度は、燃料ガスと一次空気の供給量を多くしながらも、他の濃淡バーナ６のものと同等のものとする。

これによれば、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６への濃混合気の供給量が他の濃淡バーナ６への濃混合気の供給量よりも常時多くなる。そして、酸欠気味になって一次空気の不足により混合気の燃焼速度が低下し始めると、濃炎口６２からの濃混合気の噴出速度が速いため、早期に燃焼速度が噴出速度を下回って濃火炎Ｆｂがリフトする。

従って、酸欠気味になると、フレームロッド９の設置部分において、可及的に早く濃火炎Ｆｂがリフトする。濃火炎Ｆｂがリフトすると、淡火炎Ｆａもリフトするため、図３（ｂ）に示すように、火炎全体としてリフトする。その結果、フレームロッド９の無い部分でＣＯが発生する前に燃焼を停止できる。

尚、淡混合気の供給量を多くしたのでは、正常燃焼時における淡火炎Ｆａの安定性を確保できなくなり、例えば、燃焼筐１の上方の熱交換器に淡火炎が触れ、ＣＯが発生してしまう等の事態が生じてしまう。このため、各偏平バーナが濃淡バーナである場合、供給量を多くするのは濃混合気のみにすべきである。

また、酸欠時には、濃炎口６２に形成される濃火炎Ｆｂが二次空気を求めて外側に広がる。本実施形態では、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分への二次空気の供給量を他の部分への二次空気の供給量よりも多くしている。具体的には、フレームロッド９の設置部分を中心とする所定の横方向範囲内の仕切り板４の前部（図１及び図２中、Ａで示す部分）に、分布孔４ａを高密度で形成している。尚、仕切り板の上記部分Ａに形成する分布孔４ａを大きく形成してもよい。このようにして、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分に流れる二次空気が通過する仕切り板４の部分に、分布孔４ａを仕切り板４単位面積当たりの分布孔４ａの開口面積が他の部分よりも大きくなるように形成している。これによれば、濃火炎Ｆｂの外側に吹き上がる二次空気によって濃火炎Ｆｂが外側からめくり上げられる。従って、酸欠気味になったとき、フレームロッド９の設置部分において、一層早く火炎がリフトする。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、各偏平バーナが、濃淡バーナであるものについて説明したが、各偏平バーナが、淡炎口に相当する炎口部から理論空燃比よりも燃料濃度が濃い混合気を噴出するブンゼン燃焼式のバーナであってもよい。この場合、フレームロッド９が臨む偏平バーナ６への混合気の供給量を他の偏平バーナ６への混合気の供給量よりも多くすればよい。

１…燃焼筐、２…燃焼室、３…給気室、４…仕切り板、４ａ…分布孔、６…偏平バーナ（濃淡バーナ）、６１，６２…炎口部（淡炎口，濃炎口）、９…フレームロッド。

Claims (3)

1. 燃焼筐を備え、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、
   前後方向に長手の上端の炎口部を有する偏平バーナが燃焼室内に横方向に複数並設され、
   給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、
   一部の偏平バーナの上方に臨ませてフレームロッドが設けられ、炎口部から噴出する混合気の燃焼で生ずる火炎をフレームロッドが検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、
   フレームロッドが臨む偏平バーナへの混合気の供給量を他の偏平バーナへの混合気の供給量よりも多くすることを特徴とする燃焼装置。
2. 請求項１記載の燃焼装置であって、前記各偏平バーナが、前記炎口部として、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口とを有する濃淡バーナであるものにおいて、
   フレームロッドが臨む偏平バーナへの供給量を他の偏平バーナへの供給量よりも多くする混合気は濃混合気のみであることを特徴とする燃焼装置。
3. フレームロッドが臨む偏平バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分への二次空気の供給量よりも多くすることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼装置。

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