JP5071021B2 - パイロットバーナーおよびその着火検出方法 - Google Patents
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そして、このようなパイロットバーナーの種火の着火の確認は、通常外部からの目視によって行われるが、この種火は小さいことから目視が困難あるいは不可能な場合には、メインバーナー自体の着火の有無などによって間接的にしか把握することができない。
一方、前記特許文献3に示すような炎電流方式の場合では、センサーが安価であり、失火時に着火と誤検出することがないが、着火時に着火との認識が安定しないなどの可能性がある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、種火の着火および失火を迅速且つ正確に検出することができる新規なパイロットバーナーおよびその着火検出方法を提供するものである。
メインバーナー着火用の種火を発生するノズルと、前記種火の燃焼熱によって常温よりも高い温度に加熱されたときに動作する低温用バイメタルと、前記種火の燃焼熱によって前記低温用バイメタルの動作開始温度よりも高い温度に加熱されたときに動作する高温用バイメタルと、当該低温用バイメタルおよび高温用バイメタルが動作したときにこれらと接触してそれぞれ低温用接点回路と高温用接点回路を形成する接点電極と、前記低温用接点回路と高温用接点回路の形成の有無を検出する回路検出部とを備えたことを特徴とするパイロットバーナーである。
請求項1に記載のパイロットバーナーにおいて、前記高温用バイメタルまたは低温用バイメタルと前記接点電極間に点火スパークを発生させる着火部をさらに備えたことを特徴とするパイロットバーナーである。
また、請求項3の発明は、
請求項1または2に記載のパイロットバーナーにおいて、前記高温用バイメタルの動作開始温度よりも低く、且つ前記低温用バイメタルの動作開始温度よりも高い温度域で動作開始する中温用バイメタルをさらに備えたことを特徴とするパイロットバーナーである。
請求項1〜3のいずれか1項に記載のパイロットバーナーの着火の有無を検出する方法であって、前記回路検出部によって前記低温用接点回路の形成が検出されたときは、前記パイロットバーナーの種火が着火したと判断し、その後、前記高温用接点回路の形成が検出されてから当該高温用接点回路の切断が検出されたときは、前記パイロットバーナーの種火が失火したと判断し、その後、前記低温用接点回路の切断が検出される前に前記高温用接点回路の形成が再度検出されたときは前記パイロットバーナーの種火が再着火したと判断することを特徴とするパイロットバーナーの着火検出方法である。
従って、先ず最初に低温用接点回路の形成を回路検出部によって検出すれば、種火の着火を迅速に検出することができる。また、さらに高温用接点回路の形成を回路検出部によって検出すれば、種火の着火をより正確に検出することができる。
従って、種火が着火した後においては、先ず最初に高温用接点回路の切断を回路検出部によって検出すれば、種火の失火を迅速に検出することができる。また、さらに低温用接点回路の切断を回路検出部によって検出すれば、種火の失火をより正確に検出することができる。
なお、本発明でいう「動作」とは、低温用バイメタルおよび高温用バイメタルが種火Fの燃焼熱によって反応(湾曲変形)して接点電極に接触した状態を含み、「動作の停止」とは、これらバイメタルが接点電極に接触した状態から離れた状態を含むものとする(以下、同じである)。
また、請求項2の発明によれば、前記高温用バイメタルまたは低温用バイメタルと前記接点電極間に点火スパークを発生させる着火部をさらに備えたことから、前記高温用バイメタルまたは低温用バイメタルと接点電極を着火用のスパーク電極として兼用することができる。
また、請求項4のパイロットバーナーの着火検出方法によれば、請求項1の発明と同様にパイロットバーナーの種火を直接目視できないケースであっても、その種火の着火および失火を迅速且つ正確に検出することができる。
図1は、本発明に係るパイロットバーナー100の実施の一形態を示したものである。
図示するように、このパイロットバーナー100は、着火用の種火(燃焼炎)Fを発生するノズル10と、このノズル10の近傍に設けられた低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBと、これら低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBが動作して接触したときにそれぞれ低温用接点回路S1と高温用接点回路S2を形成する接点電極Cと、この低温用接点回路S1と高温用接点回路S2の形成および切断を検出する回路検出部20と、前記低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBと接点電極C間に点火スパークを発生させる着火部30とから主に構成されている。
この低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBは、例えばインバー合金(Fe−36%Ni合金)などのような熱膨張率の小さい合金に、マンガン(Mn)、クロム(Cr)、銅(Cu)などを添加した2種類の熱膨張率の異なる金属板を冷間圧延で貼り合わせてなる公知の導電性バイメタル(Bi-metallic strip)素子であり、ノズル10で発生した種火Fの燃焼熱によって動作、すなわち種火Fからの熱によって加熱されると、接点電極C側に湾曲するように変形してその先端がその接点電極Cに対して通電可能に接触するようになっている。
一方、接点電極Cは、銅合金などのような良導電性の金属板からなっており、これら低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBが動作したときに、これらと接触してそれぞれ低温用接点回路S1と高温用接点回路S2を形成するようになっている。なお、この接点電極C自体は、これら低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBのように種火Fからの熱によって変形したり、溶融・消失したりするようなことはない。
また、高温用接点回路S2は、高温用バイメタルBと接点電極Cを接続する導電ラインL3に電源部40と高温用接点検出リレーRbを設けたものであり、高温用バイメタルBが種火Fの燃焼熱によって動作して接点電極Cに接触したときに導電ラインL2に流れる電流を高温用接点検出リレーRbが検出して同じくその検出信号を回路検出器20に出力するようになっている。
先ず、図2(1)〜(5)はこのパイロットバーナー100の低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBの正常な動作を示す説明図である。
このパイロットバーナー100は、着火前の状態では同図(1)に示すように低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBは動作せずにいずれも接点電極Cとは離れた状態となっているが、この状態からそのノズル10に種火用の燃焼ガスを供給すると共に、着火部30によって低温用バイメタルAまたは高温用バイメタルBと接点電極C間に点火スパークを発生させて燃焼ガスを着火して種火Fを発生させると、同図(2)に示すようにその種火Fの燃焼熱によって先ず動作温度が低い方の低温用バイメタルAが動作して接点電極Cに接触した後、同図(3)に示すように動作温度が高い方の高温用バイメタルBが動作して接点電極Cに接触する。
そして、これら低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBと接点電極Cとが接触したときには、それぞれ低温用接点回路S1と高温用接点回路S2とが形成されて低温用接点検出リレーRaおよび高温用接点検出リレーRbからその検出信号が回路検出器20に出力され、反対にこれら低温用バイメタルAおよび高温用バイメタルBと接点電極Cとが離れたときには、それぞれ低温用接点回路S1と高温用接点回路S2とが切断されて低温用接点検出リレーRaおよび高温用接点検出リレーRbからその検出信号が回路検出器20に出力されなくなる。
図示するように、この回路検出器20は、先ず最初のステップS100において低温用接点検出リレーRaからの出力信号などに基づいて動作温度が低い方の低温用バイメタルAが動作したか否かを判断し、動作したと判断したとき(OFF→ON)は、ステップS101に移行して種火Fの着火を検出したと判断してからステップS102に移行するが、既に低温用バイメタルAが動作していると判断しているとき(ON)、および低温用バイメタルAが動作していない判断したとき(OFF)は、それぞれ直接ステップS102およびステップS103に移行する。
ステップS105では、その動作している低温用バイメタルAが動作しなくなった(ON→OFF)か否かを判断し、動作しなくなった(ON→OFF)と判断したときは、ステップS106に移行し、失火が検出されたと判断して最初のステップS100に戻ることになるが、引き続き動作していると判断したとき(ON)は、次のステップS107に移行する。
そして、ステップS112では、その後、この高温用バイメタルBの動作が停止した(ON→OFF)か否かを判断し、停止していない(ON)と判断したときは、最初のステップS100に戻って同様な処理を繰り返すことになるが、動作が停止した(ON→OFF)と判断したときは、ステップS113に移行して種火Fが消えた(失火)と検出することになる。
先ず、図4のタイムチャートでは、種火Fの点火が行われ、そのノズル10の吹出口近傍の温度が上昇し、低温用バイメタルAの動作温度に達すると、先ずこの低温用バイメタルAが動作(OFF→ON)して種火Fの着火が検出される(ステップS100〜S102、S105)。
その後、着火後所定時間(t秒)経過後に、何らかの原因によってこの種火Fが失火してノズル10の吹出口近傍の温度が低下し、高温用バイメタルBの動作温度を下回ると、この高温用バイメタルBが動作が停止(ON→OFF)するため、これを検知することで種火Fの失火が迅速に検出される。
その後、運転を停止して強制的に失火(消化)すると、図4に示すようにそのノズル10の吹出口近傍の温度が低下して高温用バイメタルBの動作温度を下回った時点でその高温用バイメタルBの動作が停止(ON→OFF)して種火Fの失火が迅速に検出される(ステップS113)。
そして、さらに低温用バイメタルAの動作温度を下回った時点でその低温用バイメタルAの動作も停止(ON→OFF)することになる。
同図(1)に示すように、低温用接点検出リレーRaまたは高温用接点検出リレーRbのいずれかから検出信号が出力され(ON)るか、あるいは着火検出接点信号(R1)が出力され、且つ失火検出接点信号(R2)が検出されない場合には、着火検出接点信号(R1)を出力し、また、同図(2)に示すように、低温用接点検出リレーRaまたは高温用接点検出リレーRbのいずれかからも検出信号が出力されない(OFF)場合には、失火検出接点信号(R2)を出力する。
このように本発明のパイロットバーナー100は、低温で動作する低温用バイメタルAとこれよりも高い温度で動作する高温用バイメタルBを用いて種火Fの着火および失火(消火)を検出するようにしたことから、種火Fの着火および失火(消火)をより迅速且つ正確に検出することができる。
これによって、種火Fを直接目視できないケースであっても、その種火Fの着火および失火(消火)を迅速且つ正確に検出することができる。また、バイメタルと接点電極といった汎用の素子をそのまま利用できるため、本発明のパイロットバーナー100の製造にあたって安価に製造することができる。
なお、本実施の形態では、低温用バイメタルAと高温用バイメタルBといった動作温度が異なる2種類のバイメタルを用いた構成を示したが、さらにこの高温用バイメタルBの動作温度よりも低く、且つ低温用バイメタルAの動作温度よりも高い温度域で動作する中温用バイメタルをさらに1つ以上備えれば、より迅速且つ正確に種火Fの着火および失火(消火)を検出することができる上に、各バイメタルの動作を検出することでそのノズル10の吹出口近傍などの温度などもより正確に検出することができる。
また、本実施の形態では、1つの接点電極Cに対して低温用バイメタルAと高温用バイメタルBがそれぞれ接触するようにしたが、これら低温用バイメタルAと高温用バイメタルBとそれぞれ対になるように2つの接点電極Cを用いても良い。
10…ノズル
20…回路検出部
30…着火部
40…電源部
A…低温用バイメタル
B…高温用バイメタル
C…接点電極
Ra…低温用接点検出リレー
Rb…高温用接点検出リレー
F…種火(燃焼炎)
S1…低温用接点回路
S2…高温用接点回路
L1…燃焼ガスライン
L2、L3…導電ライン
Claims (4)
- メインバーナー着火用の種火を発生するノズルと、
前記種火の燃焼熱によって常温よりも高い温度に加熱されたときに動作する低温用バイメタルと、
前記種火の燃焼熱によって前記低温用バイメタルの動作開始温度よりも高い温度に加熱されたときに動作する高温用バイメタルと、
当該低温用バイメタルおよび高温用バイメタルが動作したときにこれらと接触してそれぞれ低温用接点回路と高温用接点回路を形成する接点電極と、
前記低温用接点回路と高温用接点回路の形成の有無を検出する回路検出部とを備えたことを特徴とするパイロットバーナー。 - 請求項1に記載のパイロットバーナーにおいて、
前記高温用バイメタルまたは低温用バイメタルと前記接点電極間に点火スパークを発生させる着火部をさらに備えたことを特徴とするパイロットバーナー。 - 請求項1または2に記載のパイロットバーナーにおいて、
前記高温用バイメタルの動作開始温度よりも低く、且つ前記低温用バイメタルの動作開始温度よりも高い温度域で動作開始する中温用バイメタルをさらに備えたことを特徴とするパイロットバーナー。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のパイロットバーナーの着火の有無を検出する方法であって、
前記回路検出部によって前記低温用接点回路の形成が検出されたときは、前記パイロットバーナーの種火が着火したと判断し、その後、前記高温用接点回路の形成が検出されてから当該高温用接点回路の切断が検出されたときは、前記パイロットバーナーの種火が失火したと判断し、その後、前記低温用接点回路の切断が検出される前に前記高温用接点回路の形成が再度検出されたときは前記パイロットバーナーの種火が再着火したと判断することを特徴とするパイロットバーナーの着火検出方法。
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