JP3058083B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料を燃焼させる燃
焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃焼装置は、実公昭６３−２２５
２１号公報で示されるように、図１２に示す構成であっ
た。気化室１は、その側壁に埋設された電気ヒータ２を
備えている。送風機に連結した空気供給管３は気化室１
の側壁に固定されている。燃料タンクに連結された燃料
供給管４は、空気供給管３の同軸上に配置され、その先
端は気化室１内に突出するように配置される。仕切板５
は、気化室１の上部に配置される。バーナヘッド６は、
気化室１に固定され、複数の炎孔６ａを有する。気化室
１のカバー７の端部に、火炎８と接触してフレームロッ
ド９が配置される。フレームロッド９は、絶縁セラミッ
ク１０を介してカバー７と電気的に絶縁して取り付けら
れると共に、別途、図１３の電気回路図で示されるよう
に、電圧印加手段１１と電流検出手段１２を介してバー
ナヘッド６に電気的に接続される。電流検出手段１２と
して、例えば、一定の抵抗値を有する抵抗体１２が用い
られ、電流はこの抵抗体１２の両端の電圧から求められ
る。

【０００３】この燃焼装置は以下のようにして動作す
る。電気ヒータ２に通電し、気化室１を所定の温度まで
予熱する。予熱後、空気供給管３から空気が、また、燃
料供給管４から燃料が気化室１に供給される。供給され
た燃料は、気化室１で気化し、空気と混合されて、仕切
板５に向かう。この混合気体は仕切板５で更により均一
に混合されて、バーナヘッド６の炎孔６ａを通過すると
きに点火プラグ（図示していない）により着火して、火
炎８を形成し、その後連続的に供給される混合気体は、
火炎８自身の熱により連続的に着火して、安定な燃焼が
維持される。

【０００４】このときフレームロッド９とバーナヘッド
６の間に電圧印加手段により１０〜３０Ｖの電圧を印加
すると、５〜６０μＡの微弱なイオン電流が流れる。火
炎８が形成されていない場合、このイオン電流は流れな
いので、イオン電流を検知することにより着火検知や失
火検知ができる。また、酸素濃度が低下した場合にも、
イオン電流は数μＡ以下に減少するので、酸欠燃焼を検
知し、燃焼を停止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】整髪料などを使用した
場合、整髪料などに含まれる有機シリコーンにより、フ
レームロッド９の表面の一部やバーナヘッド６の表面の
一部にシリコン酸化物が形成される。このシリコン酸化
物は電気絶縁性であるので、正常燃焼状態であるにもか
かわらず、イオン電流が減少する結果、強制的な燃焼が
停止動作に至ったり、または、着火時にも充分なイオン
電流が流れないので、着火後短時間で燃焼が停止すると
いう問題があった。以下では、イオン電流を単に電流と
記載する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、燃焼時に火炎により生成する荷電粒子の電
位を検出する電位検出手段を設けた。そして、バーナヘ
ッドとフレームロッドとの間は高抵抗で電気的に接続す
る構成とした。

【０００７】上記本発明によれば、バーナヘッドまたは
フレームロッドの一部に絶縁物が付着しバーナヘッドと
フレームロッドの間に流れる電流が減少しても、バーナ
ヘッドとフレームロッド間の電位は正常な燃焼であれば
一定であり、荷電粒子の電位分布は電流との間で一定の
相関関係が保たれる。

【０００８】また、電位検出手段はバーナヘッドとの間
に内部に高抵抗を有しているので、その表面に絶縁物が
付着してもその抵抗は内部抵抗に比し無視できる。した
がって、荷電粒子の電位を検出することにより絶縁物の
付着の影響を受けることなく燃焼状態を検知することが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明はバーナヘッドまたはフレ
ームロッドの表面の一部に絶縁物が付着しても、燃焼状
態を正確に検知するために、燃焼時に火炎により生成す
る荷電粒子の電位を検出する電位検出手段を設けた。

【００１０】そして、バーナヘッドとフレームロッド間
に流れる電流との間で一定の相関関係のある荷電粒子の
電位を測定することにより、絶縁物の付着の影響を受け
ることなく燃焼状態を検知できる。

【００１１】また、バーナヘッドと電位検出手段と間に
５〜０．５ＭΩの内部抵抗を有する構成とした。

【００１２】そして、内部抵抗が大きいために電位検出
手段に絶縁物が付着しても、その抵抗による影響を無視
することができる。

【００１３】また、燃料を燃焼させるバーナヘッドと、
火炎により生成した荷電粒子と接触するフレームロッド
と、前記バーナヘッドと前記フレームロッドの間に電圧
を印加する電圧印加手段と、前記荷電粒子の電位を検出
する電位検出手段とから構成される。

【００１４】そして、フレームロッド表面へのシリコン
酸化物の付着の有無にかかわらず、すなわち、電流の大
小にかかわらず、フレームロッドとバーナヘッド間の荷
電粒子の電位分布は正常燃焼であれば、電流との間で一
定の相関関係が保たれる。従って、荷電粒子の電位を検
出することによりシリコン酸化物付着の影響を受けるこ
となく着火状態や失火状態などの燃焼状態を検知でき
る。

【００１５】また、火炎と接触するフレームロッドと、
前記火炎と接触してその電位を検出する電位検出手段と
から構成される。

【００１６】そして、火炎には多くの荷電粒子が含ま
れ、そして、フレームロッドと電位検出手段は、同じ火
炎に接触しているので、電流を多く流すことができ、ま
た、火炎中の荷電粒子の電位も容易に検出できる。

【００１７】また、火炎と接触するフレームロッドと、
前記火炎と異なる火炎と接触してその電位を検出する電
位検出手段とから構成される。

【００１８】そして、形状の小さい火炎が複数形成され
る燃焼の場合、火炎形状が小さいので、フレームロッド
と電位検出手段の両者とも同じ火炎に接触させることが
困難である。このような燃焼の場合でも、複数の小火炎
は電気的に互いに導通しているので、フレームロッドに
接触する火炎と異なる火炎に電位検出手段を接触させる
ことにより、小火炎中の荷電粒子の電位を検出できる。

【００１９】また、フレームロッド電位と電位検出手段
電位との間の電位差を検出する電位差検出手段を備えた
構成である。

【００２０】そして、電位は、厳密には、無限遠方から
その位置に荷電粒子を運ぶに必要な仕事として定義さ
れ、その測定は難しいが、本構成では、フレームロッド
電位と電位検出手段電位の間の電位差を検出するので、
通常の電圧計を用いて容易に測定できる。また、この電
位差も、電位と同様、電流の大小にかかわらず、正常燃
焼であれば、電流との間で一定の相関関係が保たれる。
従って、この電位差を検出することによりシリコン酸化
物付着の影響を受けることなく容易に着火状態や失火状
態などの燃焼状態を検知できる。

【００２１】また、フレームロッドと電位検出手段の間
との電位差と電流との比を検出する比検出手段と、前記
比により燃焼を制御する制御手段とから構成される。

【００２２】そして、この比は、フレームロッドと電位
検出手段と接触する等電位面間の抵抗である。この抵抗
は、燃焼により生成した荷電粒子の密度や易動度に大き
く依存し、電流の大小に依存しないので、燃焼状態を示
す本質的な量であり、この点で、電位差を用いるよりも
好ましい。この比は、上述のように、電流の大小に依存
しないので、シリコン酸化物付着の影響を受けることな
く燃焼状態を検知でき、その比に従って燃焼を制御する
制御手段により燃焼停止など適切に燃焼を制御できる。

【００２３】また、バーナヘッド電位と電位検出手段電
位との間の電位差を検出する電位差検出手段を備えた構
成である。

【００２４】そして、バーナヘッド電位と電位検出手段
電位との間の電位差を検出するので、通常の電圧計を用
いて容易に測定できる。また、この電位差も、電流の大
小にかかわらず、正常燃焼であれば、電流との間で一定
の相関関係が保たれる。従って、この電位差を検出する
ことによりシリコン酸化物付着の影響を受けることなく
容易に着火状態や失火状態などの燃焼状態を検知でき
る。

【００２５】また、バーナヘッドと電位検出手段との間
の電位差と電流の比を検出する比検出手段と、前記比に
より燃焼を制御する制御手段とから構成される。

【００２６】そして、この比は、バーナヘッドと電位検
出手段と接触する等電位面間の抵抗である。従って、こ
の比は、電流の大小に依存しないので、シリコン酸化物
付着の影響を受けることなく燃焼状態を検知でき、その
比に従って燃焼を制御する制御手段により燃焼停止など
適切に燃焼を制御できる。

【００２７】また、フレームロッド電位と電位検出手段
電位との間の電位差を検出する第１電位差検出手段と、
バーナヘッド電位と電位検出手段電位との間の電位差を
検出する第２電位差検出手段とから構成される。

【００２８】そして、燃焼器の構成や燃焼量など燃焼条
件によっては、フレームロッド表面へのシリコン酸化物
の形成量とバーナヘッド表面へのシリコン酸化物の形成
量が異なる場合がある。シリコン酸化物の形成量が異な
ると、集中抵抗など電気的要因の電位差への影響も異な
る。本構成では、フレームロッドと電位検出手段の間の
電位差を検出する第１電位差検出手段およびバーナヘッ
ドと電位検出手段の間の電位差を検出する第２電位差検
出手段を備えているので、電気的要因の影響の小さな電
位差を選ぶことができ、従って、正確な燃焼検知ができ
る。

【００２９】また、フレームロッドと電位検出手段との
間の電位差と電流との比を検出する第１比検出手段と、
バーナヘッドと電位検出手段との間の電位差と電流との
比を検出する第２比検出手段と、前記第１の比または第
２の比のどちらかを選択する選択手段と、その選択され
た比により燃焼を制御する制御手段から構成される。

【００３０】そして、フレームロッドと電位検出手段と
の間の電位差と電流との比を検出する第１比検出手段
と、バーナヘッドと電位検出手段の間の電位差と電流の
比を検出する第２比検出手段とを備えているので、電気
的要因の影響の小さな比を選ぶことができ、その選択さ
れた比に従って燃焼を制御する制御手段により燃焼停止
など適切に燃焼を制御できる。

【００３１】また、電位検出手段が高耐熱性金属体で構
成される。そして、高耐熱性金属体で構成されているの
で、高温の火炎に暴露されても長時間安定的に電位検出
ができる。

【００３２】以下、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。なお、従来例と同一部分には同一符号をつけ説明は
省略する。また、空気供給管３など本発明の必須要件で
ない部分は、図面上では省略している。

【００３３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１の
燃焼装置の構成を示す断面図である。フレームロッド９
の一方の端部は、火炎８により生成した荷電粒子と接触
し、他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド６に
接続されている。ここで火炎８は、目視で明るく輝いて
見える燃焼範囲と定義する。火炎８には多くの荷電粒子
（イオンと電子）が含まれているが、火炎８の近傍にも
少ない密度であるにしても荷電粒子は存在する。荷電粒
子が無視できる程度に少ない場合、例えば、火炎８が存
在しないとき、すなわち、燃焼が停止した状態では、電
圧印加手段１１により、１０〜２０Ｖの電圧をフレーム
ロッド９とバーナヘッド６に印加しても、殆ど電流は流
れない。しかし、正常燃焼状態でフレームロッド９を火
炎８から数ｍｍ離れた位置に配置しても、上記電圧を印
加したとき、数μＡ以上の電流が流れる。このことは、
火炎８の近傍にも荷電粒子が存在することを示す。フレ
ームロッド９とバーナヘッド６間に流れる電流は、例え
ば、一定の抵抗値を有する抵抗体１２の両端の電圧から
求める電流検出手段により検出される。もちろん、抵抗
体１２の代わりに電流計を用いてもよい。

【００３４】電位検出手段は、高耐熱性金属体１３で構
成され、その一方の端部は荷電粒子と接触する位置に配
置されている。高耐熱性金属体１３は、フレームロッド
９と同様、絶縁セラミック１０’を介してカバー７に取
り付けられる。電位検出手段とバーナヘッド６との間を
５〜０．５ＭΩの抵抗で電気的に接続する。フレームロ
ッド９とバーナヘッド６の間に電流が流れているとき、
両者の間には電位勾配が存在し、電流は空間的に広がり
をもって流れるので、荷電粒子の等電位面が、電流の流
れ方向に対して直交して存在する。高耐熱性金属体１３
の位置にも、これに接触する等電位面が存在する。高耐
熱性金属体１３は電気導電性であるので、高耐熱性金属
体１３の電位は、接触する等電位面と同じ電位になる。

【００３５】荷電粒子と接触するフレームロッド９の一
方の端部表面の一部にシリコン酸化物が形成された場
合、このシリコン酸化物は絶縁性であるので、たとえ正
常燃焼状態であっても、当然電流は減少する。しかし、
電流は減少しても正常燃焼であれば、フレームロッド９
とバーナヘッド６との間には、その電流値に対応した一
定の電位勾配が存在し、また、等電位面も存在すること
は明らかである。すなわち、バーナヘッド６と高耐熱性
金属体１３に接触する等電位面との間の抵抗をＲｂ、シ
リコン酸化物の形成されないときの電流をＩｉ、形成さ
れたときの電流をＩｓｉとすると、正常燃焼であれば、
Ｒｂは同じである。従って、シリコン酸化物の形成され
ないときの高耐熱性金属体１３の電位は（バーナヘッド
６の電位＋Ｒｂ＊Ｉｉ）であり、形成されたときの同電
位は（バーナヘッド６の電位＋Ｒｂ＊Ｉｓｉ）である。
抵抗Ｒｂは正常時の電位と電流Ｉｉとから求められるの
で、シリコン酸化物形成時の電流Ｉｓｉの値に応じた電
位（バーナヘッド６の電位＋Ｒｂ＊Ｉｓｉ）が検出され
れば、燃焼状態は正常であることが検出でき、検出され
た電位が（バーナヘッド６の電位＋Ｒｂ＊Ｉｓｉ）と異
なる場合、正常燃焼でないことが検出できる。従って、
シリコン酸化物形成により小さな電流Ｉｓｉが流れると
きでも燃焼状態を検出できることは明らかである。

【００３６】高耐熱性金属体１３の電位は、高耐熱性金
属体１３とバーナヘッド６との間を抵抗で電気的に接続
して検出する。抵抗値は大きい方が好ましい。しかし、
抵抗が５ＭΩ以上の場合、抵抗周辺の絶縁抵抗は５０Ｍ
Ω以上要求されるが、これは結露や導電性の埃の付着を
考慮すると実用的でない。また、抵抗が０．５ＭΩ以下
の場合、火炎中の電位分布が変化するので好ましくな
い。

【００３７】シリコン酸化物がバーナヘッド６の表面に
形成された場合もこの状況は、フレームロッド９の電位
を基準にする以外全く同じである。シリコン酸化物がフ
レームロッド９の表面にもバーナヘッド６の表面にも形
成された場合でも、シリコン酸化物が多孔性であれば、
基準電位に無関係にほぼ同じ状況である。火炎８に含ま
れる荷電粒子がたとえ微量でもフレームロッド９やバー
ナヘッド６に直接接触すれば、電流の大小にかかわら
ず、この接触部の荷電粒子の電位は、それぞれフレーム
ロッド９の電位やバーナヘッド６の電位にほぼ等しいか
らである。

【００３８】（実施例２）図２は、本発明の実施例２の
構成を示す断面図である。

【００３９】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し、他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッ
ド６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属
体１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド
９と接触している火炎８と同じ火炎８と接触する位置に
配置されている。フレームロッド９と火炎８の接触する
位置と、高耐熱性金属体１３と火炎８との接触する位置
とは互いに異なる位置である。前述したように、火炎８
は、目視で明るく輝いて見える燃焼範囲で、多くの荷電
粒子（イオンと電子）を含む。従って、電圧印加手段１
１により同じ電圧をフレームロッド９とバーナヘッド６
間に印加しても、図１構成に比べ図２構成はより多くの
電流を流すことができる。高耐熱性金属体１３により検
出される等電位面の電位と電流との関係は、シリコン酸
化物形成の有無にかかわらず図１構成と同じ相互関係が
保たれる。しかし、フレームロッド９とバーナヘッド６
との間に多くの電流が流れているので、荷電粒子の電位
検出は容易になる。また、電流が多くなるほど、フレー
ムロッド９や高耐熱性金属体１３の電気絶縁性も低くて
よいという利点もある。

【００４０】（実施例３）図３は、本発明の実施例３の
構成を示す断面図である。

【００４１】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し、他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッ
ド６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属
体１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド
９と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位
置に配置されている。高耐熱性金属体１３として直径
（１〜２）φの金属線が多用される。他方、バーナヘッ
ド６からの火炎８、８’の高さは、燃焼量や炎孔の形状
に依存して大きく変わるが、家庭用燃焼器の場合１ｍｍ
以下になるときもある。このように、火炎８、８’が小
さいために、図２の構成のように、フレームロッド９と
電位検出手段１３の両者共同じ火炎８に接触して配置で
きない場合、図３に示すように、フレームロッド９と電
位検出手段１３をそれぞれ互いに異なる火炎８、８’に
接触させる構成が好ましい。

【００４２】電流はフレームロッド９と接触する火炎８
とを通過して主として流れるが、高耐熱性金属体１３と
接触する火炎８’を通過して流れる電流も微小ではある
が存在する。火炎８にも火炎８’にもさらには両者中間
部分にも荷電粒子は存在し、火炎８と火炎８’とは電気
的に導通しているからである。このことは、火炎８’中
で高耐熱性金属体１３により検出される電位と同じ電位
の等電位面が、火炎８にも存在することを示す。従っ
て、高耐熱性金属体１３により検出される等電位面の電
位と電流の関係は、シリコン酸化物形成の有無にかかわ
らず図１構成と同じ相互関係が保たれ、火炎８が小さい
場合でも同等の効果が得られる。

【００４３】（実施例４）図４は、本発明の実施例４の
構成を示す断面図である。

【００４４】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド
６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属体
１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド９
と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位置
に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電圧
計１４を介してフレームロッド９に接続され、フレーム
ロッド９と高耐熱性金属体１３との間の電位差（Ｖｒ）
が検出される。フレームロッド９とバーナヘッド６との
間に流れる電流は、例えば、一定の抵抗値を有する抵抗
体１２の両端の電圧から求める電流検出手段により検出
される。

【００４５】これまでは、高耐熱性金属体１３により検
出される電位を用いてきたが、同図に示すように、フレ
ームロッド９と高耐熱性金属体１３との間の電位差（Ｖ
ｒ）を電圧計１４により検出することが好ましい。この
電位差は、フレームロッド９と高耐熱性金属体１３とに
接触する等電位面間の抵抗（Ｒｆ）と電流（Ｉ）との積
に等しい。従って、正常燃焼であれば抵抗Ｒｆは一定で
あるので、電流から正常燃焼状態の電位差が容易に求め
られるからである。ただし、抵抗Ｒｆはシリコン酸化物
の形成により、若干の影響を受けるので、抵抗Ｒｆは厳
密には一定にならない。すなわち、シリコン酸化物の形
成により、フレームロッド９の有効通電面積は減少する
ので、電流が集中する結果、集中抵抗が発生する。この
ため、燃焼に起因する抵抗は一定であっても、電流集中
に起因する電気的な抵抗増加も抵抗Ｒｆの一部として電
位降下に寄与するからである。しかし、この集中抵抗の
寄与を含めても、後述する実測結果から明らかなよう
に、従来の電流を用いる燃焼状態検知に比べ、本発明の
電位差を用いる燃焼検知は、シリコン酸化物の形成に対
して（２〜４）倍以上の差を生ずる。

【００４６】また、シリコン酸化物は、フレームロッド
９の表面にも、バーナヘッド６の表面にも形成される
が、どちらにより多く形成されるかは、燃焼器の構成や
燃焼量などより大きく異なる。本構成は、フレムロッド
９の表面にシリコン酸化物が形成され難い燃焼器や燃焼
条件下に対してより有効である。シリコン酸化物形成の
少ない方が、集中抵抗が小さく、抵抗Ｒｆの安定性に優
れるからである。

【００４７】家庭用石油ファンヒータを用いて、正常灯
油中にシリコーン油を約２００ｐｐｍ（重量濃度）添加
した灯油を燃焼させたときの電流（Ｉ）およびフレーム
ロッド９と高耐熱性金属体１３間の電位差（Ｖｒ）の経
時変化を図５に示す。最初に正常灯油を約１．５ｈ燃焼
させ、その後上記シリコーン油を添加した灯油を約６．
５ｈ連続して燃焼させ、更にこの後再び正常灯油を約２
ｈ燃焼させて、両者が時間経過と共にどのような変化す
るかを測定した。電圧印加手段１１として、直流電源
（２５Ｖ）を用いた。

【００４８】電流は、初期の正常灯油燃焼中では約５２
μＡであったが、シリコーン油を添加した灯油燃焼中で
は時間経過と共に急速に減少し、最終的には約２２μＡ
(初期電流値の約４２％)にまで減少した。その後の正常
灯油燃焼中では電流は変化しなかった。正常灯油燃焼も
シリコーン油を添加した灯油燃焼も、燃焼自身は光学的
にも、電気的にも殆ど正常燃焼であることが別途確認さ
れている。また、この測定後フレームロッド９の表面に
もバーナヘッド６の表面にも酸化ケイ素から成る白い付
着物の形成が確認された。これらのことから電流は、正
常燃焼であるにもかかわらず、シリコン酸化物の形成に
より減少することは明らかである。

【００４９】他方、フレームロッド９と高耐熱性金属体
１３間の電位差（Ｖｒ）は、初期の正常灯油燃焼中では
約４．５Ｖであったが、シリコーン油を添加した灯油燃
焼中では時間経過と共に減少し、最終的には約２．５Ｖ
(初期電位差値の約５５％)にまで減少した。その後の正
常灯油燃焼中では電流と同様、変化しなかった。フレー
ムロッド９と高耐熱性金属体１３間の抵抗（Ｒｆ）は、
初期電流値求められ、約８5ｋΩであった。この値を用
い、各経過時間でのＲｆ＊Ｉ（Ｖｒの期待値）を求めた
結果も同図に示した。この結果から、最終的なＶｒの期
待値は、約１．９Ｖであった。実測Ｖｒは、約２．５Ｖ
であり、期待値よりも約３１％高かった。この原因の詳
細は不明であるが、シリコン酸化物形成による上述した
集中抵抗などに起因すると考えられる。しかし、電流が
約５８％も減少しているのに対して、Ｖｒは期待値に対
して約３１％の増加に過ぎないことから、Ｖｒを用いた
燃焼状態検知は、従来の電流を用いた検知に比べ、シリ
コン酸化物形成に対して約２倍安定である。

【００５０】また、比Ｖｒ／Ｉは制御手段１６に入力さ
れ、比Ｖｒ／Ｉに応じて燃焼停止などの燃焼制御が実行
される。

【００５１】（実施例５）図６は、本発明の実施例５の
構成を示す断面図である。

【００５２】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド
６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属体
１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド９
と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位置
に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電圧
計１４を介してフレームロッド９に接続され、フレーム
ロッド９と高耐熱性金属体１３との間の電位差Ｖｒが検
出される。フレームロッド９とバーナヘッド６との間に
流れる電流（Ｉ）は、例えば、一定の抵抗値（ｒ）を有
する抵抗体１２の両端の電圧（Ｖｉ）から求められる。
電圧計１４の出力（Ｖｒ）およびＶｉは、比検出手段１
５に入力され、比Ｖｒ／Ｉが求められる。

【００５３】図４で述べたように、Ｖｒ＝Ｒｆ＊Ｉであ
るので、比Ｖｒ／Ｉの検出によりフレームロッド９と高
耐熱性金属体１３とに接触する等電位面間の抵抗（Ｒ
ｆ）を直接的に検出できる。図４の構成の場合、抵抗Ｒ
ｆは一定と仮定して、電流Ｉとの積Ｒｆ＊ＩをＶｒの期
待値としたのに対して、本構成では、直接的に抵抗Ｒｆ
を用いている。抵抗Ｒｆは燃焼により発生した荷電粒子
の密度や易動度に依存して決まるので、燃焼状態を示す
本質的な量である点で、電位差を用いるよりも好まし
い。この抵抗Ｒｆには前述した集中抵抗も含まれるが、
図７に示すように、抵抗Ｒｆを用いることにより、シリ
コン酸化物の形成に対して従来よりも４倍以上安定性が
向上する。なお、ここでは、Ｖｒ／Ｉ＝Ｒｆとしたが、
この比はＲｆと１：１で対応する量であればよいので、
例えばＲｆの１／２でも２倍でもよい。

【００５４】図６で得られたＶｒとＩとから比検出手段
１５を用いて求めたＲｆ、および、比較のために、フレ
ームロッド９とバーナヘッド６との間の電圧とＩから求
めた抵抗Ｒ（フレームロッド９とバーナヘッド６間の抵
抗）の経時変化を図７に示す。抵抗Ｒは、従来の電流を
用いた燃焼状態検知と同等であることは明らかであろ
う。

【００５５】抵抗Ｒは、初期の正常灯油燃焼中では約４
７０ｋΩであったが、シリコーン油を添加した灯油燃焼
中では時間経過と共に急速に増加し続け、最終的には約
１１４０ｋΩ(初期抵抗値の約２．４２倍、抵抗値増加
率約１４２％)にまで増加した。その後の正常灯油燃焼
中では抵抗Ｒは変化しなかった。

【００５６】他方、フレームロッド９と高耐熱性金属体
１３間の抵抗（Ｒｆ）は、初期の正常灯油燃焼中では約
８５ｋΩであったが、シリコーン油を添加した灯油燃焼
中では時間経過と共に増加した後、飽和する傾向を示
し、最終的には約１１６ｋΩ(初期Ｒｆの約１．３６
倍、抵抗値増加率約３６％)にまで増加した。その後の
正常灯油燃焼中では抵抗Ｒｆは、抵抗Ｒと同様、変化し
なかった。

【００５７】本測定の最終段階における抵抗値増加率
は、従来の抵抗Ｒを用いた場合約１４２％、本発明の抵
抗Ｒｆを用いた場合約３６％であり、後者のシリコン酸
化物形成に対する安定性は従来のそれより約４倍高くな
り、本発明の有効性は明らかである。しかも、抵抗Ｒｆ
は、本測定の最終段階で飽和する傾向を示したのに対し
て、抵抗Ｒは増加傾向を示したままであったことを考慮
すると、本発明の有効性は４倍以上であることは明らか
である。

【００５８】（実施例６）図８は、本発明の実施例６の
構成を示す断面図である。

【００５９】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド
６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属体
１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド９
と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位置
に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電圧
計１４を介してバーナヘッド６に接続されている。

【００６０】高耐熱性金属体１３により検出される電位
とバーナヘッド６との電位の差、すなわち、高耐熱性金
属体１３とバーナヘッド６との電位差を電圧計１４によ
り検出することが好ましい。この電位差は、図４に示し
た構成と同等の効果を有するからである。また、シリコ
ン酸化物は、フレームロッド９の表面にも、バーナヘッ
ド６の表面にも形成されるが、どちらにより多く形成さ
れるかは、燃焼器の構成や燃焼量などより大きく異な
る。本構成は、バーナヘッド６の表面にシリコン酸化物
が形成され難い燃焼器に対してより有効である。シリコ
ン酸化物形成の少ない方が、前記抵抗Ｒｂの安定性に優
れるからである。

【００６１】（実施例７）図９は、本発明の実施例７の
構成を示す断面図である。

【００６２】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド
６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属体
１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド９
と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位置
に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電圧
計１４を介してバーナヘッド６に接続され、バーナヘッ
ド６と高耐熱性金属体１３との間の電位差Ｖｂが検出さ
れる。フレームロッド９とバーナヘッド６間に流れる電
流（Ｉ）は、例えば、一定の抵抗値（ｒ）を有する抵抗
体１２の両端の電圧（Ｖｉ）から求められる。電圧計１
４の出力（Ｖｂ）およびＶｉは、比検出手段１５に入力
され、比Ｖｒ／Ｉが求められる。

【００６３】図４記述から明らかなように、Ｖｂ＝Ｒｂ
＊Ｉであるので、比Ｖｂ／Ｉの検出によりバーナヘッド
６と高耐熱性金属体１３に接触する等電位面間の抵抗
（Ｒｂ）を直接的に検出でき、図５と同等の効果を有す
る。本構成は、バーナヘッド６の表面にシリコン酸化物
が形成され難い燃焼器に対してより有効である。シリコ
ン酸化物形成の少ない方が、前記抵抗Ｒｂの安定性に優
れるからである。

【００６４】（実施例８）図１０は、本発明の実施例８
の構成を示す断面図である。

【００６５】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し、他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッ
ド６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属
体１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド
９と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位
置に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電
圧計１４ａを介してフレームロッド９に接続され、フレ
ームロッド９と高耐熱性金属体１３との間の電位差（Ｖ
ｒ）が検出される。また、高耐熱性金属体１３の前記他
端は、電圧計１４ｂを介してバーナヘッド６にも接続さ
れ、バーナヘッド６と高耐熱性金属体１３との間の電位
差（Ｖｂ）も検出される。フレームロッド９とバーナヘ
ッド６との間に流れる電流は、例えば、一定の抵抗値を
有する抵抗体１２の両端の電圧（Ｖｉ）から求める電流
検出手段により検出される。

【００６６】前述したように、、シリコン酸化物は、フ
レームロッド９の表面にも、バーナヘッド６の表面にも
形成されるが、どちらにより多く形成されるかは、燃焼
器の構成や燃焼量などより大きく異なる。本構成は、フ
レームロッド９と高耐熱性金属体１３間の電位差（Ｖ
ｒ）もバーナヘッド６と高耐熱性金属体１３との間の電
位差（Ｖｂ）も検出できる。従って、電位差Ｖｒまたは
Ｖｂのそれぞれの期待値Ｒｆ＊ＩまたはＲｂ＊Ｉに対し
て、より近いＶｒまたはＶｂを選ぶことにより、シリコ
ン酸化物がどちらに形成されても、より安定な電位差を
用いることができる。シリコン酸化物形成の少ない方
が、抵抗Ｒｂまたは抵抗Ｒｂの安定性に優れるからであ
る。

【００６７】（実施例９）図１１は、本発明の実施例９
の構成を示す断面図である。

【００６８】フレームロッド９の一方の端部は、火炎８
に接触し他端は電圧印加手段１１を介してバーナヘッド
６に接続されている。電位検出手段は、高耐熱性金属体
１３で構成され、その一方の端部は、フレームロッド９
と接触している火炎８と異なる火炎８’と接触する位置
に配置されている。高耐熱性金属体１３の他端は、電圧
計１４ａを介してフレームロッド９に接続され、フレー
ムロッド９と高耐熱性金属体１３間の電位差Ｖｒが検出
される。電圧計１４ａの出力(Ｖｒ）およびＶｉは、比
検出手段１５ａに入力され、比Ｖｒ／Ｉが求められる。

【００６９】また、高耐熱性金属体１３の前記他端は、
電圧計１４ｂを介してバーナヘッド６にも接続され、バ
ーナヘッド６と高耐熱性金属体１３間の電位差（Ｖｂ）
も検出される。電圧計１４ｂの出力(Ｖｂ）およびＶｉ
は、比検出手段１５ｂに入力され、比Ｖｂ／Ｉが求めら
れる。フレームロッド９とバーナヘッド６との間に流れ
る電流（Ｉ）は、例えば、一定の抵抗値（ｒ）を有する
抵抗体１２の両端の電圧（Ｖｉ）から求められる。選択
手段１７により、比Ｖｒ／ＩとＶｂ／Ｉのそれぞれの期
待値ＲｆまたはＲｂに近い比が選択される。この選択さ
れた比に従って制御手段により燃焼が適切に制御され
る。

【００７０】この構成は、図９の構成と同様、シリコン
酸化物がフレームロッド９の表面にも、バーナヘッド６
の表面にもどちらに形成されても、比Ｖｒ／ＩまたはＶ
ｂ／Ｉのどちらか安定な方を用いることができる。

【００７１】電位検出手段として用いられる高耐熱性金
属体１３としては、シリコン、アルミニウム、チタンな
どを微量含むステンレスが好ましい。耐熱性が高く、ま
た、化学的にも安定であるからである。

【００７２】なお、実施例４から実施例９において、電
位検出手段１３は、フレームロッド９に接触する火炎８
と異なる火炎８’に接触する構成であったが、フレーム
ロッド９や電位検出手段１３は、火炎８や８’により生
成した荷電粒子に接触すればよいことは明らかである。

【００７３】また、フレームロッド９や電位検出手段１
３の形状は、図中では線状もしくは棒状で示したが、例
えば、必要に応じてＵ字型、Ｌ字型など湾曲していても
よいことも明らかである。

【００７４】また、燃焼は、燃料タンクから補給される
液体燃料を用いた燃焼について述べてきたが、気体燃料
を用いた燃焼でもよいことも明らかである。

【００７５】なお、上記発明では、バーナキャップ、フ
レームロッドまたは電位検出手段の一部にシリコン酸化
物が付着した場合につき説明したが、これに限定される
ものでなく、アルミニウム酸化物または鉄の酸化物等の
絶縁物が付着した場合でも同様の効果を有する。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明の燃焼装置によれば
次の効果が得られる。

【００７７】（１）火炎により生成した荷電粒子の電位
を検出する電位検出手段を有しているので、この電位検
出手段に接触する荷電粒子の電位を検出できる。この電
位は、正常燃焼であれば、電流と一定の相関関係を有し
ている。従って、この電位を検出することにより、電流
の大小、すなわち、シリコン酸化物形成の有無にかかわ
らず、燃焼状態を検知できる。

【００７８】（２）フレームロッドと電位検出手段と
は、同じ火炎に接触している。火炎中には多くの荷電粒
子が含まれているので、同じ電圧印加手段を用いてもよ
り多くの電流を流すことができると同時に電位検出も容
易になる。

【００７９】（３）フレームロッドと電位検出手段と
は、互いに異なる火炎に接触しているので、両者が同時
に接触できない程度の小火炎であっても、電位検出がで
きる。

【００８０】（４）また、フレームロッド電位と電位検
出手段電位との間の電位差を検出している。この電位差
も、電位と同様、電流の大小にかかわらず、正常燃焼で
あれば、電流との間で一定の相関関係が保たれる。電位
差を検出するので、通常の電圧計を用いて容易に測定で
きる。燃焼器の構成や燃焼量など燃焼条件によっては、
フレームロッド表面へのシリコン酸化物の形成量とバー
ナヘッド表面へのシリコン酸化物の形成量が異なる場合
がある。本構成は、フレームロッド表面へのシリコン酸
化物が形成し難い場合に、特に有効である。集中抵抗な
ど電気的要因の電位差への影響が小さいからである。

【００８１】（５）また、フレームロッドと電位検出手
段との間の電位差と電流との比を検出し、その比により
燃焼を制御している。この比は、フレームロッドと電位
検出手段と接触する等電位面との間の抵抗である。この
抵抗は、燃焼により生成した荷電粒子の密度や易動度に
大きく依存し、電流の大小に依存しないので、燃焼状態
を示す本質的な量であり、この点で、電位差を用いるよ
りも好ましい。本構成も、フレームロッド表面へのシリ
コン酸化物が形成し難い場合に、特に有効である。

【００８２】（６）また、バーナヘッド電位と電位検出
手段電位との間の電位差を検出している。本構成でも、
バーナヘッド電位と電位検出手段電位との間の電位差を
検出するので、通常の電圧計を用いて容易に測定でき
る。また、この電位差も、電流の大小にかかわらず、正
常燃焼であれば、電流との間で一定の相関関係が保たれ
る。本構成は、バーナヘット゛表面へのシリコン酸化物が
形成し難い場合に、特に有効である。

【００８３】（７）また、バーナヘッドと電位検出手段
との間の電位差と電流との比を検出し、その比により燃
焼を制御している。この比は、バーナヘッドと電位検出
手段と接触する等電位面との間の抵抗である。従って、
この比は、電流の大小に依存しないので、シリコン酸化
物付着の影響を受けることなく燃焼状態を検知でき、そ
の比に従って燃焼を制御する制御手段により燃焼停止な
ど適切に燃焼を制御できる。本構成も、バーナヘット゛表
面へのシリコン酸化物が形成し難い場合に、特に有効で
ある。

【００８４】（８）また、フレームロッド電位と電位検
出手段電位の間の電位差を第１電位差検出手段により検
出すると共に、バーナヘッド電位と電位検出手段電位の
間の電位差第２電位差検出手段によりを検出している。
両電位差の中の電気的要因の影響の小さな電位差を選ぶ
ことができるので、本構成は、フレームロッド表面へシ
リコン酸化物が形成しても、バーナヘッド表面へシリコ
ン酸化物が形成しても有効である。

【００８５】（９）また、フレームロッドと電位検出手
段との間の電位差と電流との比を第１比検出手段により
検出し、バーナヘッドと電位検出手段との間の電位差と
電流との比を第２比検出手段により検出し、前記第１の
比または第２の比のどちらかを選択手段により選択し、
その選択された比により燃焼を制御している。フレーム
ロッド表面へシリコン酸化物が形成しても、電気的要因
の影響の小さな比を選ぶことができ、その選択された比
に従って燃焼を制御する制御手段により燃焼停止など適
切に燃焼を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の燃焼装置の要部断面図

【図２】本発明の実施例２の燃焼装置の要部断面図

【図３】本発明の実施例３の燃焼装置の要部断面図

【図４】本発明の実施例４の燃焼装置の要部断面図

【図５】シリコーン油を添加した灯油燃焼火炎中におけ
る実施例４の特性図

【図６】本発明の実施例５の燃焼装置の要部断面図

【図７】シリコーン油を添加した灯油燃焼火炎中におけ
る実施例５の特性図

【図８】本発明の実施例６の燃焼装置の要部断面図

【図９】本発明の実施例７の燃焼装置の要部断面図

【図１０】本発明の実施例８の燃焼装置の要部断面図

【図１１】本発明の実施例９の燃焼装置の要部断面図

【図１２】従来の燃焼装置の全体構成を示す断面図

【図１３】従来の燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

６ バーナヘッド ８ 火炎 ９ フレームロッド １１ 電圧印加手段 １２ 電流検出手段 １３ 高耐熱性金属体（電位検出手段） １４ 電圧計（電位差検出手段） １４ａ 電圧計（第１電位差検出手段） １４ｂ 電圧計（第２電位差検出手段） １５ 比検出手段 １５ａ 第１比検出手段 １５ｂ 第２比検出手段 １６ 制御手段 １７ 選択手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻野 俊郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 上田 康清 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−83227（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−255729（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−23543（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/12

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナヘッドまたはフレームロッドの表面
   の一部に絶縁物が付着しても燃焼状態を正確に検知する
   ために、燃焼時に火炎により生成する荷電粒子の電位を
   検出する電位検出手段を設けた燃焼装置。
2. 【請求項２】バーナヘッドと電位検出手段との間を５〜
   ０．５ＭΩの抵抗で電気的に接続した請求項１記載の燃
   焼装置。
3. 【請求項３】燃料を燃焼させるバーナヘッドと、火炎と
   接触するフレームロッドと、前記バーナヘッドと前記フ
   レームロッドの間に電圧を印加する電圧印加手段と、火
   炎により生成した荷電粒子の電位を検出する電位検出手
   段とから成る燃焼装置。
4. 【請求項４】電位検出手段はフレームロッドが接触する
   火炎と同一の火炎と接触する構成とした請求項１ないし
   ３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
5. 【請求項５】電位検出手段はフレームロッドが接触する
   火炎とは異なる火炎と接触する構成とした請求項１ない
   し３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 【請求項６】フレームロッドと電位検出手段との間の電
   位差を検出する電位差検出手段を備えた請求項１ないし
   ５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
7. 【請求項７】フレームロッドと電位検出手段の間との電
   位差と電流の比を検出する比検出手段と、前記比により
   燃焼を制御する制御手段とを備えた請求項６記載の燃焼
   装置。
8. 【請求項８】バーナヘッドと電位検出手段との間の電位
   差を検出する電位差検出手段を備えた請求項１ないし５
   のいずれか１項に記載の燃焼装置。
9. 【請求項９】バーナヘッドと電位検出手段との間の電位
   差と電流との比を検出する比検出手段と、前記比により
   燃焼を制御する制御手段とを備えた請求項５記載の燃焼
   装置。
10. 【請求項１０】フレームロッドと電位検出手段との間の
    電位差を検出する第１電位差検出手段と、バーナヘッド
    と電位検出手段との間の電位差を検出する第２電位差検
    出手段とを備えた請求項１、２または３記載の燃焼装
    置。
11. 【請求項１１】フレームロッドと電位検出手段との間の
    電位差と電流との比を検出する第１比検出手段と、バー
    ナヘッドと電位検出手段との間の電位差と電流との比を
    検出する第２比検出手段と、前記第１の比または第２の
    比のどちらかを選択する選択手段と、前記選択された比
    により燃焼を制御する制御手段とを備えた請求項８記載
    の燃焼装置。
12. 【請求項１２】電位検出手段が高耐熱性金属体である請
    求項１ないし１１のいずれか１項に記載の燃焼装置。