JP2018119703A

JP2018119703A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2018119703A
Application number: JP2017010108A
Authority: JP
Inventors: 佑介浅井; Yusuke Asai
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: JP6773571B2

Abstract

【課題】燃焼筐１内に、前後方向に長手の濃淡バーナ３が横方向に並べて複数本並設され、特定濃淡バーナ３Ａの一端部寄りの部分の上方位置で横方向にのびる検知ロッド部６１を有するフレームロッド６を配置すると共に、燃焼筐内の位置決め枠に、各濃淡バーナの一端部間の隙間の上部に挿入される爪片８１を設けた燃焼装置において、特定濃淡バーナの濃炎口３２の一端部で酸欠時に濃火炎を早期にリフトさせて、フレームロッド設置部分での濃火炎のリフトの遅れを防止できるようにする。【解決手段】特定濃淡バーナ３Ａを位置決めする特定爪片８１に、濃炎口３２の外側に位置するバーナ側板部３５の一端に設けられた横方向内側に湾曲するコーナーアール部３５ａに接する部分に位置させて、コーナーアール部３５ａに沿って二次空気が上方に流れることを許容する通気間隙８３ａを確保するための切欠き部８３を形成する。【選択図】図６

Description

本発明は、濃淡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、燃焼筐内に、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、燃焼室内に濃淡バーナが横方向に並べて複数本並設され、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ものは知られている。尚、濃淡バーナは、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両外側に位置し、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バーナである。

また、このような燃焼装置において、複数の濃淡バーナのうちの一部の特定濃淡バーナの前後一方の端部寄りの部分の上方位置で横方向にのびる検知ロッド部を有するフレームロッドを備え、酸欠時の火炎リフトでフレームロッドが火炎を検知しなくなったときに、燃焼を停止させるようにしたものも知られている。

ところで、酸欠時には一次空気中の酸素が不足し、燃焼速度が混合気の噴出速度を下回る状態となって火炎リフトを生ずる。特に、濃淡バーナでは、淡炎口上に形成される淡火炎の方が濃炎口上に形成される濃火炎よりも先にリフトする。この場合、フレームロッドは、濃火炎までがリフトしないと、火炎検知してしまうため、燃焼が停止されない。ここで、酸欠時には、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、濃炎口の外側のバーナ側板部に沿って上方に流れる二次空気により濃火炎が外側からめくり上げられ、更に、二次空気によって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。

そこで、特許文献１により、特定濃淡バーナのフレームロッドの検知ロッド部が臨む部分（フレームロッド設置部分）に流れる二次空気が通過する仕切り板の部分に、分布孔を仕切板単位面積当たりの分布孔の開口面積が他の部分よりも大きくなるように形成したものが知られている。そして、特許文献１に記載のものでは、特定濃淡バーナのフレームロッド設置部分への二次空気の供給量が他の部分よりも多くなるため、フレームロッド設置部分において、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るとしている。

然し、実際には、ある程度酸欠が進行しないと、フレームロッド設置部分での濃火炎のリフトを生じないことが判明した。その理由は以下の通りである。即ち、燃焼装置では、一般的に、燃焼筐の前後一方の板部の内側に配置される位置決め枠に、各濃淡バーナの前後一方の端部とこれに隣接する濃淡バーナの前後一方の端部との間の隙間の上部に挿入されて各濃淡バーナを横方向に位置決めする爪片を設けている。そのため、特定濃淡バーナのフレームロッド設置部分への二次空気の供給量を多くしても、特定濃淡バーナの前後一方の端部への二次空気の供給が爪片により妨げられて、濃炎口の前後一方の端部では、濃火炎がリフトしにくくなる。そして、濃炎口の前後一方の端部の濃火炎による保炎作用でフレームロッド設置部分での濃火炎のリフトが遅れてしまう。

特開２０１１−２５２６７１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、特定濃淡バーナの濃炎口の前後一方の端部で酸欠時に濃火炎を早期にリフトさせて、フレームロッド設置部分での濃火炎のリフトの遅れを防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、燃焼筐内に、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板が設けられ、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両外側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度の濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナが燃焼室に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に空気が供給されるようにした燃焼装置であって、複数の濃淡バーナのうちの一部の特定濃淡バーナの前後一方の端部寄りの部分の上方位置で横方向にのびる検知ロッド部を有するフレームロッドと、燃焼筐の前後一方の板部の内側に配置される位置決め枠とを備え、この位置決め枠に、各濃淡バーナの前後一方の端部とこれに隣接する濃淡バーナの前後一方の端部との間の隙間の上部に挿入されて各濃淡バーナを横方向に位置決めする爪片が設けられるものにおいて、特定濃淡バーナを位置決めする特定爪片に、当該特定濃淡バーナの濃炎口の外側に位置するバーナ側板部の前後一方の端部に設けられる横方向内側に湾曲するコーナーアール部に接する部分に位置させて、このコーナーアール部に沿って下方から上方に二次空気が流れることを許容する通気間隙を確保するための切欠き部が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、特定爪片に形成した切欠き部により確保される通気間隙を通して特定濃淡バーナのバーナ側板部のコーナーアール部に沿って下方から上方に二次空気が流れる。そして、この二次空気の影響により、特定濃淡バーナの濃炎口の前後一方の端部で酸欠時に濃火炎が早期にリフトする。そのため、濃炎口の前後一方の端部の濃火炎による保炎作用でフレームロッド設置部分での濃火炎のリフトが遅れることを防止できる。その結果、酸欠初期段階でフレームロッドが火炎を検知しなくなり、安全である。

ところで、フレームロッドは、特定濃淡バーナとこれに隣接する非特定濃淡バーナとの間の隙間の上方位置で、燃焼筐の前後一方の板部に向けて屈曲する前後方向に長手の軸部を有している。この軸部は、特定濃淡バーナの濃火炎と非特定濃淡バーナの濃火炎との両者で炙られるため、かなり高温になる。その結果、軸部が高温酸化して酸化物が析出し、電流が流れにくくなって、フレームロッドの機能が損なわれることがある。

そのため、フレームロッドの軸部の直下に位置する第２の特定爪片は、特定濃淡バーナのバーナ側板部の前後一方の端部のコーナーアール部と非特定濃淡バーナのバーナ側板部の前後一方の端部のコーナーアール部との間に位置する部分が全幅に亘って切除されることが望ましい。これによれば、軸部に向けて流れる二次空気量が多くなり、軸部がこの二次空気で冷却されて、酸化物の析出を抑制することができる。

ところで、上記前後一方が前方であって、仕切板の前端に、上方にのびる起立板部と、起立板部の上端から前方に屈曲して燃焼筐の前板部に達する上板部とが設けられ、上板部に、給気室から前板部の内面に沿うように冷却用の空気を流す通気孔が横方向に間隔を存して複数形成される場合、以下の不具合を生ずることがある。即ち、酸欠時は、濃炎口の前端部の濃火炎が二次空気を求めて前方に広がる。そして、通気孔から上方に流れる空気量が多いと、濃火炎が前板部に近付いて、前板部の過熱を生ずる。そこで、通気孔からの空気量を少なくするため、各通気孔の面積を上記切欠き部で確保される通気間隙の面積より小さくすることが望ましい。

本発明の実施形態の燃焼装置の斜視図。実施形態の燃焼装置の平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した切断側面図。図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した切断正面図。バーナの炎口部分の断面図。図３のＶＩ―ＶＩ線で切断した要部の拡大切断平面図。

図１乃至図４を参照して、本発明の実施形態の燃焼装置は、燃焼筐１を備えている。燃焼筐１は、前面上部の前板部１１と、横方向両側の側板部１２，１２と、後板部１３と、底板部１４とを有し、更に、上端に給湯用等の熱交換器（図示省略）を接続するための接続フランジ部１５を有している。また、燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室１ａと燃焼室１ａの下側の給気室１ｂとに仕切る仕切板２が設けられている。給気室１ｂの底面、即ち、底板部１４には燃焼ファン（図示省略）が接続される。そして、給気室１ｂに燃焼ファンから供給される空気が仕切板２に形成した多数の分布孔２１を介して燃焼室１ａに二次空気として供給されるようにしている。

燃焼室１ａには、前後方向に長手の濃淡バーナ３が横方向に並べて複数本並設されている。各濃淡バーナ３は、図５に示す如く、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口３１と、淡炎口３１の横方向両外側に位置し、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３２，３２とを有している。尚、淡炎口３１内には、横方向に間隔を存して複数の整流板３１１が装着され、更に、淡炎口３１の両側部には、混合気が噴出しない還流域３１２が設けられている。また、バーナ３の下部前端には、淡炎口３１に連なる第１流入口３３と、第１流入口３３の上側に位置する、濃炎口３２に連なる第２流入口３４とが設けられている。更に、濃炎口３２の外側に位置するバーナ側板部３５の前後の各端部には、濃淡バーナ３の前後各端の重ね合せフランジ部３６に向けて横方向内側に湾曲するコーナーアール部３５ａが設けられている。

また、仕切板２の前端には、上方にのびる起立板部２２と、起立板部２２の上端から前方に屈曲して燃焼筐１の前板部１１の下端に達する上板部２３とが設けられている。尚、本実施形態では、上板部２３の前端を上方に屈曲させて前板部１１を一体に形成している。起立板部２２には、各濃淡バーナ３の第１と第２の流入口３３，３４に合致する開口２４，２５が形成され、更に、起立板部２２の前方には、燃焼筐１の下部前面を塞ぐようにしてマニホールド４が装着されている。また、上板部２３の前端近傍には、給気室１ｂから前板部１１の内面に沿うように冷却用の空気を流す通気孔２６が横方向に間隔を存して複数形成されている。

マニホールド４には、各濃淡バーナ３の第１と第２の流入口３３，３４に臨む第１と第２のガスノズル４１，４２が設けられている。そして、第１と第２の各ガスノズル４１，４２から第１と第２の各流入口３３，３４に燃料ガスが供給されると共に、給気室１ｂから起立板部２２とマニホールド４との間に画成される空隙を介して各流入口３３，３４に一次空気が供給されるようにしている。尚、図１ではマニホールド４を省略している。

燃焼筐１の前板部１１には、点火電極５とフレームロッド６と覗き窓７とが配置されている。また、燃焼筐１には、前板部１１の内側と後板部１３の内側とに位置させて、前側の位置決め枠８と後側の位置決め枠９とが配置されている。各位置決め枠８，９の上端には、各濃淡バーナ３の前後の各端部とこれに隣接する濃淡バーナ３の前後の各端部との間の隙間の上部に挿入される爪片８１，９１が複数曲成されており、これら爪片８１，９１により各濃淡バーナ３が横方向に位置決めされる。

尚、前側の位置決め枠８の爪片８１の左右の各側縁の前半部には、仕切板２の上板部２３に形成した通気孔２６からの空気が流れる切欠き部８２が形成されている。また、後側の位置決め枠９の横方向両側部には、バーナ配置部を横方向両側から挟む一対の側板部９２，９２が曲成されている。そして、後側の位置決め枠９を、各側板部９２の前端部９２１で前側の位置決め枠８と共に前板部１１にビス９３止めし、更に、各側板部９２の後部下端に延出した舌片部９２２で仕切板２にビス９４止めしている。また、燃焼筐１の前板部１１と後板部１３の上部内面は、遮熱板１１１，１３１で覆われている。

次に、フレームロッド６について詳述する。図２を参照して、フレームロッド６は、複数の濃淡バーナ３のうちの隣接する２個の特定濃淡バーナ３Ａ，３Ａの前端部寄りの部分の上方位置で横方向にのびる検知ロッド部６１と、一方の特定濃淡バーナ３Ａとこれに隣接する非特定濃淡バーナ３との間の隙間の上方位置で前板部１１に向けて屈曲する前後方向に長手の軸部６２とを有し、軸部６２において前板部１１に碍子を介して貫通支持される。そして、酸欠時の火炎リフトでフレームロッド６が火炎を検知しなくなったとき、即ち、フレームロッド６と特定濃淡バーナ３Ａとの間に火炎を介して流れるフレーム電流がフレームロッド６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、濃淡バーナ３へのガス供給を停止するようにしている。

ところで、濃淡バーナ３では、酸欠時に淡炎口３１上に形成される淡火炎の方が濃炎口３２上に形成される濃火炎よりも先にリフトする。この場合、フレームロッド６は、濃火炎までがリフトしないと、火炎検知してしまう。ここで、濃火炎は、酸欠時に二次空気を求めて外側に広がる。そして、濃炎口３２の外側のバーナ側板部３５に沿って上方に流れる二次空気によって濃火炎が外側からめくり上げられ、更に、二次空気によって濃炎口３２が冷却されて燃焼速度が遅くなるため、濃火炎がリフトする。

然し、各濃淡バーナ３の前後の各端部では、各位置決め枠８，９に設けた爪片８１，９１により二次空気の供給が妨げられ、酸欠時に濃炎口３２の前後の各端部で濃火炎がリフトしにくくなる。そして、特定濃淡バーナ３Ａの濃炎口３２の前端部で濃火炎がリフトしにくくなると、この濃火炎による保炎作用で特定濃淡バーナ３Ａの前端部近傍のフレームロッド設置部分（検知ロッド部６１が臨む部分）での濃火炎のリフトが遅れてしまう。

そこで、本実施形態では、図６に示す如く、前側の位置決め枠８の爪片８１のうち特定濃淡バーナ３Ａを位置決めする特定爪片８１Ａに、当該特定濃淡バーナ３Ａのバーナ側板部３５の前端のコーナーアール部３５ａに接する部分に位置させて、このコーナーアール部３５ａに沿って下方から上方に二次空気が流れることを許容する通気間隙８３ａを確保するための切欠き部８３を形成している。尚、特定爪片８１Ａは、特定濃淡バーナ３のバーナ側板部３５に、前端のコーナーアール部３５ａの後側の曲げ基端部において接する接触部８４を有する。

本実施形態によれば、特定爪片８１Ａに形成した切欠き部８３により確保される通気間隙８３ａを通して特定濃淡バーナ３Ａのバーナ側板部３５の前端のコーナーアール部３５ａに沿って下方から上方に二次空気が流れる。そして、この二次空気の影響により、特定濃淡バーナ３Ａの濃炎口３２の前端部で酸欠時に濃火炎が早期にリフトする。そのため、濃炎口３２の前端部の濃火炎による保炎作用でフレームロッド設置部分での濃火炎のリフトが遅れることを防止できる。その結果、酸欠初期段階でフレームロッド６が火炎を検知しなくなり、安全である。

また、フレームロッド６の軸部６２は、特定濃淡バーナ３Ａの濃火炎とこれに隣接する非特定濃淡バーナ３の濃火炎との両者で炙られるため、かなり高温になる。その結果、軸部６２が高温酸化して酸化物が析出し、電流が流れにくくなって、フレームロッド６の機能が損なわれることがある。

そこで、本実施形態において、フレームロッド６の軸部６２の直下に位置する第２の特定爪片８１Ｂは、特定濃淡バーナ３Ａのバーナ側板部３５のコーナーアール部３５ａと非特定濃淡バーナ３のバーナ側板部３５のコーナーアール部３５ａとの間に位置する部分が全幅に亘って切除されており、特定爪片８１Ａの接触部８４のような部分がない。これによれば、軸部６２に向けて流れる二次空気量が多くなり、軸部６２がこの二次空気で冷却されて、酸化物の析出を抑制することができる。

尚、酸欠時は、濃炎口３２の前端部の濃火炎が二次空気を求めて前方に広がる。そして、仕切板２の上板部２３の通気孔２６から上方に流れる空気量が多いと、濃火炎が前板部１１に近付いて、前板部１１の過熱を生ずる。そこで、本実施形態では、通気孔２６からの空気量を少なくするため、各通気孔２６の面積を上記通気間隙８３ａの面積より小さくしている。

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、フレームロッド６の検知ロッド部６１を特定濃淡バーナ３Ａの前端部寄りの部分の上方に臨ませているが、特定濃淡バーナ３Ａの後端部寄りの部分の上方に検知ロッド部を臨ませることも可能である。この場合は、後側の位置決め枠９の爪片９１のうち特定濃淡バーナ３Ａを位置決めする特定爪片に、特定濃淡バーナ３Ａのバーナ側板部３５の後端のコーナーアール部３５ａとの間に通気間隙を確保するための切欠き部を形成すればよい。

１…燃焼筐、１ａ…燃焼室、１ｂ…給気室、１１…前板部（前後一方の板部）、２…仕切板、２１…分布孔、３…濃淡バーナ、３Ａ…特定濃淡バーナ、３１…淡炎口、３２…濃炎口、３５…バーナ側板部、３５ａ…コーナーアール部、６…フレームロッド、６１…検知ロッド部、６２…軸部、８…位置決め枠、８１…爪片、８１Ａ…特定爪片、８１Ｂ…第２の特定爪片、８３…切欠き部、８３ａ…通気間隙。

Claims

燃焼筐を備え、燃焼筐内に、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板が設けられ、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両外側に位置し、淡混合気に比し燃料濃度の濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナが燃焼室に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切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、
複数の濃淡バーナのうちの一部の特定濃淡バーナの前後一方の端部寄りの部分の上方位置で横方向にのびる検知ロッド部を有するフレームロッドと、燃焼筐の前後一方の板部の内側に配置される位置決め枠とを備え、この位置決め枠に、各濃淡バーナの前後一方の端部とこれに隣接する濃淡バーナの前後一方の端部との間の隙間の上部に挿入されて各濃淡バーナを横方向に位置決めする爪片が設けられるものにおいて、
特定濃淡バーナを位置決めする特定爪片に、当該特定濃淡バーナの濃炎口の外側に位置するバーナ側板部の前後一方の端部に設けられる横方向内側に湾曲するコーナーアール部に接する部分に位置させて、このコーナーアール部に沿って下方から上方に二次空気が流れることを許容する通気間隙を確保するための切欠き部が形成されることを特徴とする燃焼装置。
請求項１記載の燃焼装置であって、前記フレームロッドは、前記特定濃淡バーナとこれに隣接する非特定濃淡バーナとの間の隙間の上方位置で、燃焼筐の前後一方の板部に向けて屈曲する前後方向に長手の軸部を有するものにおいて、前記爪片のうち軸部の直下に位置する第２の特定爪片は、特定濃淡バーナのバーナ側板部の前後一方の端部のコーナーアール部と非特定濃淡バーナのバーナ側板部の前後一方の端部のコーナーアール部との間に位置する部分が全幅に亘って切除されることを特徴とする燃焼装置。
請求項１又は２記載の燃焼装置であって、前記前後一方は前方であり、前記仕切板の前端に、上方にのびる起立板部と、起立板部の上端から前方に屈曲して前記燃焼筐の前板部に達する上板部とが設けられ、上板部に、前記給気室から前板部の内面に沿うように冷却用の空気を流す通気孔が横方向に間隔を存して複数形成されるものにおいて、各通気孔の面積を前記切欠き部で確保される前記通気間隙の面積より小さくすることを特徴とする燃焼装置。