JP3036735B2 - バーナ用放電点火装置及び燃料噴射バーナの放電点火方法 - Google Patents

バーナ用放電点火装置及び燃料噴射バーナの放電点火方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバーナ用放電点火装
置に関し、特に流体燃焼用バーナにおける点火不良を防
止する機能を備えて、確実かつ安定に着火作動するバー
ナ用放電点火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、流体燃料を用いるボイラなど
のバーナ燃焼装置において、バーナに点火するために、
放電着火方式の点火装置が用いられることが多い。この
ような点火装置としては、例えば図3に示すように、燃
料噴射ノズル1に対向して火炎安定のための窓21を有
するバッファプレート2が設けられており、燃料噴射ノ
ズル1の先端近傍に点火ロッド電極3がバッファプレー
ト2に対向して設けられている。そして、点火ロッド電
極3には点火コイルなどの高電圧パルス発生用の電源4
が接続されていて、点火ロッド電極3とバッファプレー
ト2との間で火花放電を発生させることにより、燃料噴
射ノズル1から噴出する燃料に着火するようにしてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
点火装置は、燃焼装置を使用している間に燃料の燃焼に
伴って発生する煤などにより点火ロッド電極が汚れ易
い。そうすると、点火ロッド電極の絶縁が低下するため
に、燃焼装置を再起動しようとする際に電荷が漏洩して
放電が正常に起こらず、バーナに点火できないことがあ
る。これに対して、電極の汚れによって点火ロッド電極
の絶縁が低下しても、なお流体燃料に確実に着火させる
ために、点火ロッド電極に対して放電管を介して高電圧
パルスを供給することにより強制的に火花放電を発生さ
せる改良(いわゆるシリーズギャップ式点火システム)
が提案されている。
【0004】しかし、このような改良をしてもなお、放
電開始時期がばらつくことは避けられず、従って放電開
始電圧もばらついて安定した着火ができないことがあっ
た。そこで本発明は、点火ロッド電極の絶縁が低下して
燻りが発生するような場合でも、確実に点火ロッド電極
とバッファプレートとの間で安定した火花放電を発生さ
せ、ノズルから噴射される燃料に着火することができる
バーナ用放電点火装置、及びかかるバーナ用放電点火装
置を用いて、点火ロッド電極の絶縁が低下しても流体燃
料に確実且つ安定して着火させることができる燃料噴射
バーナの放電点火方法を提供することを目的とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
燃料噴射ノズルに対向した火炎通過窓を有し接地された
バッファプレートと、該燃料噴射ノズルの側方位置に該
バッファプレートに放電端を向けて設けた点火ロッド電
極と、該点火ロッド電極の放電端よりも該バッファプレ
ートに接近した位置に放電端を設けたトリガ電極とを備
えたことを特徴とするバーナ用放電点火装置によって達
成することができる
【0006】そして又、燃料噴射ノズルに対向した火炎
通過窓を有し接地されたバッファプレートと、該燃料噴
射ノズルの側方位置に該バッファプレートに放電端を向
けて設けた点火ロッド電極と、該点火ロッド電極の放電
端よりも該バッファプレートに接近した位置に放電端を
設けたトリガ電極とを備えたバーナ用放電点火装置を用
い、該点火ロッド電極が該バッファプレートに対する放
電開始電圧より低く且つ放電維持電圧より高い電圧で充
電されたのち、該トリガ電極に該バッファプレートに対
する放電開始電圧より高い電圧パルスを印加することを
特徴とする燃料噴射バーナの放電点火方法によって、確
実に安定した着火を実現することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のバーナ用放電点火装置を
図によって説明する。図1及び2は、図3に示した従来
技術のバーナ点火装置に対する、本発明のバーナ用放電
点火装置の構造の改良点を示したものであり、従来技術
のバーナ点火装置における部材と同じ部材にについては
同一の記号を付してある。
【0008】図において、燃料噴射ノズル1に向かい合
って設けられたバッファプレート2には、噴射燃料に着
火した火炎が通過する窓21が形成されており、更にバ
ッファプレート2は接地されている。また燃料噴射ノズ
ル1の側方位置には、ほぼ対称的に2個の点火ロッド電
極3が設けられており、点火ロッド電極3の放電端はい
ずれもバッファプレート2に向かい合っている。これら
の点火ロッド電極3の基部には、他端が接地された容量
素子6と、他端が高電圧電源4に接続されたインピーダ
ンス素子7とがそれぞれ接続されている。
【0009】ここでは容量素子6として約150pFの
セラミックキャパシタを用いているが、その容量は50
〜300pF程度の範囲であれば、特に支障がない。ま
たインピーダンス素子7としては、1MΩの負荷抵抗と
5nHの負荷インダクタンスコイルとを直列に接続した
ものを用いているが、抵抗は500kΩ〜3MΩ程度の
範囲のもの、またインダクタンスは3〜10nH程度の
範囲のものからそれぞれ選択でき、これらは放電電荷量
と放電の繰り返し周波数とが所望の範囲に入るように、
適宜選定することが望ましい。
【0010】更に、バッファプレート2に向かい合うよ
うにトリガ電極5が設けられているが、バッファプレー
ト2とトリガ電極5の放電端との距離は、バッファプレ
ート2と点火ロッド電極3の放電端との距離よりも近い
ように設定されている。ここではバッファプレート2と
点火ロッド電極3の放電端との距離は約5〜7mmとして
あり、またバッファプレート2とトリガ電極5の放電端
との距離は約3mmとしてある。かかる放電の極間距離
は、後に述べるように、これらの電極に供給されるパル
ス電圧の大きさとの関連で決定するのがよい。
【0011】点火ロッド電極3に放電を起こさせるため
の電源4から供給される高電圧パルスは、点火ロッド電
極3とバッファプレート2の間で自発放電を起こさない
が、誘起された放電を維持するに足る程度の電圧を有し
ていなければならない。そしてまたトリガ電極5に放電
を起こさせるための電源4′は、トリガ電極5とバッフ
ァプレート2の間で火花放電を発生させるに充分な電圧
を有していなければならない。これらの電源4と電源
4′とは、別個のものであってもよいが、単一の電源か
ら双方の電極に放電電力を供給するようにしてもよい。
【0012】ここで、点火ロッド電極3とトリガ電極5
とにそれぞれ別個の電源から給電するときには、点火ロ
ッド電極3が充電されて所定の電位まで上昇しきったの
ちに、トリガ電極5の先端からバッファプレート2に向
かって放電が起こるように、電源の作動を制御する、即
ちトリガ電極5の基部に接続された容量素子6′に高電
圧のトリガパルスを加えることが望ましい。その後は、
点火ロッド電極3に対して同様なタイミングとなるよう
に、トリガ電極5に加えるパルスの繰り返し周波数を設
定するのがよい。かかる繰り返し周波数の設定は、イグ
ナイタなどのトリガパルス発生回路の時定数を、上記の
条件の範囲内で変化させることにより行うことができ
る。尚、容量素子6′は容量素子6に比べて小さい容量
でよく、例えば10〜30pF程度で十分である。さら
にまた、トリガ放電火花が小さくても良い場合には、ト
リガ電極5の浮遊容量のみによって容量素子6′に代え
ることができる。
【0013】また、点火ロッド電極3とトリガ電極5と
の双方に単一の電源4から放電電力を供給する場合に
は、点火ロッド電極3にインピーダンス素子7を介して
給電すると同様に、トリガ電極5にもインピーダンス素
子7′を介して給電することが望ましい。そしてインピ
ーダンス素子7とインピーダンス素子7′とは、点火ロ
ッド電極3の基部に接続された容量素子6の充電時定数
を、トリガ電極5の基部に接続された容量素子6′の充
電時定数より小さいように設定することにより、点火ロ
ッド電極3が充電された後にトリガ電極5の放電が起こ
るようにすることが望ましい。尚、容量素子6′は容量
素子6に比べて小さい容量でよく、例えば10〜30p
F程度で十分である。さらにまた、トリガ放電火花が小
さくても良い場合には、トリガ電極5の浮遊容量のみに
よって容量素子6′に代えることができる。
【0014】更に、本発明の装置における電源として
は、前記の点火ロッド電極3の放電端とバッファプレー
ト2との距離、及びトリガ電極5の放電端とバッファプ
レート2との距離のバランスからみて、その供給電圧は
15〜20kV程度であることが適当である。そしてま
た、かかる電源4の給電容量は、各電極に接続された容
量素子6、6′を含む対地容量の全てを充電するに必要
な電気量に比べて、充分に大きいことが必要であるの
は、言うまでもない。
【0015】本発明のバーナ用放電点火装置を取り付け
た流体燃料バーナを稼働させようとするとき、電源4と
4′から点火ロッド電極3とトリガ電極5とにそれぞれ
電圧パルスを供給すると、まず点火ロッド電極3に接続
されたインピーダンス素子7を通じて容量素子6が充電
されるが、それだけでは、点火ロッド電極3とバッファ
プレート2との空間の絶縁抵抗は充分に高いから、点火
ロッド電極3から接地されたバッファプレート2へ向か
う自発放電は起こらない。
【0016】しかし、トリガ電極5に供給された電圧パ
ルスは、接地されたバッファプレート2との間に放電を
起こすのに充分な電圧まで、トリガ電極5に接続された
容量素子6′を充電して、火花放電を起こす。そうする
と、火花放電に伴って発生する紫外線の作用も加わっ
て、近傍の空間に電離したイオンや電子が発生し、点火
ロッド電極3とバッファプレート2との空間の絶縁抵抗
を低下させることになる。その結果、点火ロッド電極3
とバッファプレート2との間で主放電が発生するが、点
火ロッド電極3が複数個設けられていても、紫外線やイ
オン或いは電子の発生によりこれらにも連鎖的に放電が
誘起される。そして、点火ロッド電極3が、これに接続
された容量素子6とインピーダンス素子7との組合せの
時定数に従って充電されたのち、トリガ電極5に加えら
れる電圧パルスに同期して、主放電が安定的に反復発生
するので、ノズル1から噴射される燃料に確実に点火さ
れる。
【0017】
【発明の効果】本発明のバーナ用放電点火装置は、点火
ロッド電極より放電開始電圧の低いトリガ電極を併設し
て、まずトリガ電極に火花放電を発生させることによ
り、放電開始電圧の高い点火ロッド電極の放電を誘起す
るようにしたもので、所定周期の主放電を安定して発生
させることができる。そして、点火ロッド電極を複数個
設けても、紫外線やイオン或いは電子の発生により、そ
れらを同期して放電させることができるので、バーナ点
火の確実性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバーナ用放電点火装置の例の要点の説
明図である。
【図2】本発明のバーナ用放電点火装置の別な例の要点
の説明図である。
【図3】従来のバーナ点火装置の例の破断面を示した説
明図である。
【符号の説明】
1 燃料噴射ノズル 2 バッファプレート 21 窓 3 点火ロッド電極 4、4′ 電源 5 トリガ電極 6、6′ 容量素子 7、7′ インピーダンス素子

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料噴射ノズルに対向した火炎通過窓を
    有し接地されたバッファプレートと、該燃料噴射ノズル
    の側方位置に該バッファプレートに放電端を向けて設け
    た点火ロッド電極と、該点火ロッド電極の放電端よりも
    該バッファプレートに接近した位置に放電端を設けたト
    リガ電極とを備えたことを特徴とするバーナ用放電点火
    装置。
  2. 【請求項2】 点火ロッド電極が、燃料噴射ノズルを囲
    む位置に複数個設けられている請求項1に記載のバーナ
    用放電点火装置。
  3. 【請求項3】 点火ロッド電極の対地容量が、50〜3
    00pFの範囲にある請求項1又は2に記載のバーナ用
    放電点火装置。
  4. 【請求項4】 点火ロッド電極が、インピーダンス素子
    を介して高電圧電源に接続されている請求項1乃至3の
    いずれかに記載のバーナ用放電点火装置。
  5. 【請求項5】 点火ロッド電極の充電時定数が、トリガ
    電極の充電時定数より小さく構成されている請求項1乃
    至4のいずれかに記載のバーナ用放電点火装置。
  6. 【請求項6】 前記電源が、尖頭電圧15〜20kVの
    電圧パルスを発生することが可能なものである請求項1
    乃至5のいずれかに記載のバーナ用放電点火装置。
  7. 【請求項7】 燃料噴射ノズルに対向した火炎通過窓を
    有し接地されたバッファプレートと、該燃料噴射ノズル
    の側方位置に該バッファプレートに放電端を向けて設け
    た点火ロッド電極と、該点火ロッド電極の放電端よりも
    該バッファプレートに接近した位置に放電端を設けたト
    リガ電極とを備えたバーナ用放電点火装置を用い、該点
    火ロッド電極が該バッファプレートに対する放電開始電
    圧より低く且つ放電維持電圧より高い電圧で充電された
    のち、該トリガ電極に該バッファプレートに対する放電
    開始電圧より高い電圧パルスを印加することを特徴とす
    る燃料噴射バーナの放電点火方法。
  8. 【請求項8】 前記点火ロッド電極と前記トリガ電極と
    に、該点火ロッド電極と該バッファプレート間の放電開
    始電圧より低く、且つ該トリガ電極と該バッファプレー
    ト間の放電開始電圧より高い電圧を、該点火ロッド電極
    と該トリガ電極とにそれぞれ印加する、請求項7に記載
    の燃料噴射バーナの放電点火方法。
  9. 【請求項9】 前記点火ロッド電極と前記トリガ電極と
    に、それぞれ独立の電源から電圧を供給する、請求項7
    又は8に記載の燃料噴射バーナの放電点火方法。
  10. 【請求項10】 前記点火ロッド電極と前記トリガ電極
    とに、それぞれ独立のインピーダンス素子を介して単一
    の電源から電圧を供給する、請求項7又は8に記載の燃
    料噴射バーナの放電点火方法。
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KR101930077B1 (ko) * 2016-11-28 2018-12-17 한국기계연구원 플라즈마 이용 연료 분무 연소기 및 이를 이용한 가스 가열 장치

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