JP5792779B2 - フレームロッド - Google Patents

Description

本発明は、ガスコンロや石油ファンヒーター等の燃焼器具に用いられてバーナーの火炎の有無を検出するフレームロッドに関する。

従来から、ガスコンロや石油ファンヒーター等の燃焼器具には、ガスや石油等の燃料が燃焼されずに放出され続けるのを防止するための炎検出装置が装着されており、このような炎検出装置としてはフレームロッドを備えたものが多く用いられている。

例えば特許文献１には、燃料が燃焼されるバーナーの近傍にフレームロッドを配置し、このフレームロッドとバーナーとの間に火炎を介して流れる電流を検知し、この電流値に基づいてバーナーの火炎の有無を検出するようにした炎検出装置が記載されている。

特開平１１−２８７４３７号公報

炎検出装置はフレームロッドとバーナーとの間を流れる電流値に基づいて火炎の有無を検出するので、火炎の有無を精度良く検出するためには、フレームロッドの電気抵抗値を常に一定に保つ必要がある。

しかしながら、フレームロッドは火炎に接触した高温状況下で使用され続けるので、その外周面に皮膜が形成され易く、外周面に皮膜が形成されることによりフレームロッドの電気抵抗値が増加するおそれがある。特に、近年、ヘアースプレー等のヘアケア製品や建築材料等にシリコンを含有するものが多く、これらの製品から蒸発したシリコンが火炎中で加熱されることによりフレームロッドの外周面に二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の皮膜が形成され、この皮膜によりフレームロッドの電気抵抗値が大きく増大されて火炎の有無が誤検出される事例が多く発生している。

本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、外周面にシリコン等の皮膜が形成されることによる火炎の有無の誤検知を防止して、火炎の有無を長期間に亘って精度良く検出することができるフレームロッドを提供することにある。

本発明のフレームロッドは、バーナーの火炎の有無を検出する炎検出装置に用いられるフレームロッドであって、導電性と耐熱性を備えた金属材料により棒状に形成されて前記バーナーの火炎と接触可能に配置されるロッド部と、耐熱性を備えた材料によりコイル状に形成され、前記ロッド部の外周面に密着状態で巻き付けられたコイル体と、を有することを特徴とする。

本発明のフレームロッドは、前記コイル体が、その線径よりもピッチの方が大きい形状とされているのが好ましい。

本発明のフレームロッドは、前記コイル体の少なくとも一端が前記ロッド部の外周面に溶接されているのが好ましい。

本発明のフレームロッドは、前記コイル体の両端が前記ロッド部の外周面に溶接により固定されているのが好ましい。

本発明のフレームロッドは、前記コイル体が、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金により形成されているのが好ましい。

本発明によれば、ロッド部の外周面に密着状態で巻き付けられたコイル体が、バーナーの点火または消火に伴い加熱または冷却されて熱膨張・収縮し、ロッドの外周面を摺動するので、ロッド部の外周面に付着したシリコン等の皮膜をコイル体の摺動により削り取って除去することができる。これにより、シリコン等の皮膜が蓄積することによるロッド部の電気抵抗値の増加を防止して火炎の有無の誤検知を防止することができ、よって、このフレームロッドによるバーナーの火炎の有無の検出精度を長期間に亘って良い状態に維持することができる。

本発明の一実施の形態であるフレームロッドを備えた炎検出装置の概略図である。 （ａ）図１に示すフレームロッドの正面図であり、（ｂ）は同底面図である。 ロッド部へのコイル体の巻き付け状態を示す断面図である。 シリコン雰囲気中への暴露時間に対するフレームロッドの出力変化を本願発明と比較例とで比較した結果を示すプロット図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

図１に示す炎検出装置１は、例えば、ガスコンロや石油ファンヒーター等の燃焼器具２に装着され、この燃焼器具２に設けられたバーナー３の火炎４の有無を検出するために用いられるものである。この炎検出装置１が装着される燃焼器具２は、例えば図示するように、燃料供給路５から供給されるガスや石油等の燃料を噴出するノズル６と、このノズル６から噴射された燃料が燃焼されるバーナー３とを備えたものとすることができるが、燃料が燃焼されるバーナーを備えたものであれば、例えばパイロットバーナーなどの他の構成の燃焼機器とすることもできる。

炎検出装置１は、本発明の一実施の形態であるフレームロッド１１を備えている。図２に示すように、フレームロッド１１はロッド部１１ａを備えている。このロッド部１１ａは、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金等の、導電性と耐熱性を備えた金属製の線材により所定形状に折り曲げられた棒状に形成されている。ロッド部１１ａの基端側には絶縁碍子等の耐熱部材により形成されたホルダ１２が固定されており、フレームロッド１１はこのホルダ１２において燃焼器具２の図示しない筐体等に装着されている。燃焼器具２に装着された状態においては、ロッド部１１ａの先端側の所定範囲はバーナー３に設けられた貫通孔３ａからバーナー３内に挿通され、点火時にバーナー３内の火炎４と接触するようになっている。

なお、図示する場合では、ロッド部１１ａは長手方向の略中央部分で約９０度に折り曲げられるとともにその先端側の一部が斜め上方に折り曲げられた形状とされているが、その形状はバーナー３の形状等に応じて、例えばＵ字形状など、種々に変更することができる。

ロッド部１１ａの基端部分はホルダ１２から反対向きに突出した電気接続部１１ｂとなっており、この電気接続部１１ｂは配線１３ａを介して電流検出部１４の一方の端子に接続されている。一方、バーナー３は例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金等の導電性と耐熱性を備えた金属製となっており、電流検出部１４の他方の端子は配線１３ｂを介してバーナー３に接続されている。つまり、フレームロッド１１のロッド部１１ａとバーナー３との間に電流検出部１４が接続されている。

電流検出部１４はロッド部１１ａとバーナー３との間に電圧を印加することができるとともに、バーナー３の内部で燃料が燃焼し、その火炎４を介してロッド部１１ａとバーナー３との間に電流が流れたときに、当該電流を検知することができるようになっている。そして、電流検出部１４は、検知した電流の電流値が所定値以上のときに、バーナー３に火炎４が存在すると判断し、所定値以上の電流値が検知されないときに、バーナー３に火炎が存在しないと判断するようになっている。このように、炎検出装置１は、バーナー３が点火されて火炎４が存在する状態のときに、その火炎４に接触するロッド部１１ａとバーナー３との間に火炎４を介して流れる電流を電流検出部１４により検知するとともに、その電流値に基づき、バーナー３内の火炎の有無、つまり火炎が存在するか否かを検出するようになっている。

なお、電流検出部１４は火炎４の有無の検出信号を燃焼器具２の図示しない制御部に送るようになっており、この制御部において、ノズル６へ燃料が供給されているにも拘わらず電流検出部１４から火炎を検出した旨の検出信号が入力されない場合には、ノズル６への燃料供給を停止する等の安全制御が行われる。

ロッド部１１ａには、その外周面に付着する皮膜を除去するために、コイル体２１が装着されている。このコイル体２１は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金等の導電性と耐熱性を備えた金属製の線材によりコイル状（螺旋状）に形成され、図３に示すように、ロッド部１１ａの外周面に、該外周面に密着した状態で巻き付けられている。なお、コイル体２１を形成する線材としては、その線径がロッド部１１ａよりも細いものを用いるのが好ましい。

本実施の形態においては、ロッド部１１ａの線径φ１が２．５ｍｍであるのに対し、コイル体２１を形成する線材の線径φ２は０．５ｍｍ、そのピッチＰは２．５ｍｍとされている。したがって、隣り合う線材の間には２．０ｍｍの間隔が空けられている。このように、コイル体２１は、その線径φ２よりもピッチＰの方が大きくされることにより、隣り合う線材の間に軸方向に間隔が設けられた形状となっている。

コイル体２１の両端はそれぞれ溶接によってロッド部１１ａの外周面に固定されている。これにより、コイル体２１はロッド部１１ａから離脱不能に固定されるとともにロッド部１１ａとの間が電気的に接続されて通電可能とされている。コイル体２１の両端をロッド部１１ａの外周面に固定する溶接としては、例えばスポット溶接を用いることができる。この場合、コイル体２１の直径の半分程度が潰れるように溶接するのが好ましい。

なお、本実施の形態においては、コイル体２１の両端を溶接によりロッド部１１ａの外周面に固定するようにしているが、これに限らず、コイル体２１の何れか一方の端部のみを溶接によりロッド部１１ａの外周面に固定する構成とすることもできる。また、コイル体２１の端部をロッド部１１ａの外周面に固定する手段としては、上記したスポット溶接に限らず、例えばたがね加工等の他の手段により固定する構成とすることもできる。

このような構成のフレームロッド１１では、バーナー３が点火されると、ロッド部１１ａとともにコイル体２１も加熱されて熱膨張し、コイル体２１のロッド部１１ａの外周面に固定された両端部の間の中間部分が、ロッド部１１ａの外周面上を当該外周面に密着した状態のまま摺動する。一方、バーナー３が消火されると、ロッド部１１ａとともにコイル体２１も冷却されて熱収縮し、コイル体２１のロッド部１１ａの外周面に固定された両端部の間の中間部分が、ロッド部１１ａの外周面上を当該外周面に密着した状態のまま加熱時とは反対向きに摺動する。このように、ロッド部１１ａの外周面上をコイル体２１が該外周面に密着した状態のまま摺動することにより、ロッド部１１ａの外周面に、例えばシリコン等の付着による皮膜が形成されても、その皮膜は、バーナー３の点火と消火の度にロッド部１１ａの外周面上を摺動するコイル体２１により削り取られ除去されることになるので、ロッド部１１ａの外周面には、シリコン等の皮膜が形成されない外周面が露出した部分が形成されることになる。したがって、シリコン等の皮膜が蓄積することによりロッド部１１ａの電気抵抗値が増加することを防止し、これにより火炎の有無の誤検知を防止して、フレームロッド１１によるバーナー３の火炎の有無の検出精度を長期間に亘って良い状態に維持することができる。このことは、フレームロッド１１の寿命を長くすることになる。

ここで、ロッド部１１ａの線径φ１は、０．５〜３．０ｍｍの範囲内とするのが好ましい。ロッド部１１ａの線径φ１が０．５ｍｍよりも小さいと、長期に亘り形状を維持することが困難であり、かつ、熱膨張により発生する力を自己変形により吸収することになる。つまり、ロッド部１１ａは、その線径φ１が０．５ｍｍよりも小さいと、シリコン等の皮膜を除去するに足りる強度を持つことができなくなる。一方、ロッド部１１ａの線径φ１が３．０ｍｍよりも大きいと、その熱容量が大きくなるため、バーナー３の効率を大きく低下させることになる。理想的には、上記のように、ロッド部１１ａの線径φ１を２．５ｍｍとするのが好ましい。

また、コイル体２１の線径φ２は、０．５〜２．５ｍｍの範囲内とするのが好ましい。コイル体２１の線径φ２が０．５ｍｍよりも小さいと、強度不足が生じるとともに熱膨張により発生する力が不十分となり、シリコン等の皮膜を除去することができなくなる。一方、コイル体２１の線径φ２が２．５ｍｍよりも大きいと、その熱容量が大きくなるため、バーナー３の効率を大きく低下させることになるとともに、コイル体２１の内部と外周部あるいは線方向の各部位において熱分布（温度の相違）が生じ、これによる変形効果が大きく、シリコン等の皮膜を均等に除去することが困難となる。

上記のように、ロッド部１１ａとコイル体２１はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金を用いて形成することができるが、このＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金としては、例えば、リケン環境システム社製のパイロマックス（登録商標）「ＰＸ−Ｄ」、「ＰＸ−ＤＳ」、「ＰＸ−Ｃ」、「ＰＸ−ＰＭＤ」を用いることができる。ここで、上記「ＰＸ−Ｄ」はＣｒを２３ｗｔ％、Ａｌを５．５ｗｔ％を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金であり、上記「ＰＸ−ＤＳ」はＣｒを２３ｗｔ％、Ａｌを６ｗｔ％含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金であり、上記「ＰＸ−Ｃ」はＣｒを２６ｗｔ％、Ａｌを７．５ｗｔ％含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金であり、上記「ＰＸ−ＰＭＤ」はＣｒを２３ｗｔ％、Ａｌを６．０ｗｔ％含有するとともに他の微量元素を含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金であり、何れも粉末冶金製法と熱間押出加工とを用いて製造されるものである。

上記した各Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、高い耐熱性を有し、バーナー３の点火、消火による劣化を生じにくいばかりでなく、高温化においてＣＯガスなどの強い換言雰囲気に曝されても劣化を生じず、また、適度な熱膨張率を有している。したがって、コイル体２１を形成する材質として上記した各Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金を用いることにより、このコイル体２１の耐久性を高めてフレームロッド１１の寿命をさらに長くすることができるとともに、当該コイル体２１に効果的に皮膜を除去させることができる。

なお、ロッド部１１ａやコイル体２１を形成する材質としては、上記したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に限らず、例えばニクロム線など、導電性と耐熱性を備えた材質であれば他の材質とすることもできる。

また、ロッド部１１ａとコイル体２１とを互いに異なる材質で形成することもできる。この場合、ロッド部１１ａとコイル体２１との熱膨張率が相違することになるので、ロッド部１１ａの外周面をコイル体２１がより大きな変位で摺動して、より効率的にロッド部１１ａの外周面の皮膜をコイル体２１により除去することができる。なお、ロッド部１１ａとコイル体２１とが同一の材質で形成されていても、それらの形状の相違により、加熱または冷却に伴う熱膨張・収縮により、コイル体２１はロッド部１１ａの外周面上を摺動する。

以下に、本発明の実施例１、２と比較例との比較について説明する。なお、本発明はこれらの実施例１、２に限定されるものではない。

実施例１のフレームロッドは、上記図２に示す構成を有するものであり、ロッド部の線径が２．５ｍｍ、コイル体の線径が０．５ｍｍ、ピッチが２．５ｍｍとなっている。つまり、実施例１のコイル体は、隣り合う線材の間に軸方向に間隔を空けられた形状となったものである。

実施例２のフレームロッドは、ロッド部の線径とコイル体の線径は実施例１と同一であるが、コイル体のピッチをその線径と同一の０．５ｍｍとしたものである。つまり、実施例２のコイル体は、ロッド部の外周面に、その隣り合う線材が軸方向に隙間を有さず、互いに密着するように巻き付けられた密着巻の形状となっている。

一方、比較例のフレームロッドは、実施例１、２と同一のロッド部を有するが、これにコイル体が装着されていない構成のものである。

これら実施例１、２および比較例のフレームロッドを、シリコンが蒸発したシリコン雰囲気中へ暴露した状態で火炎中に配置して加熱し、その暴露時間に対する各フレームロッドの出力の変化を計測した実験結果を図４に示す。なお、図４には、シリコンを含まない清浄空気中におけるフレームロッドの出力変化を比較のために示してある。

図４に示す実験結果から、ロッド部の外周面にコイル体を巻きつけた実施例１、２のフレームロッドは、何れも、ロッド部の外周面にコイル体が巻き付けられない比較例のフレームロッドに対して、シリコン雰囲気中への暴露時間の経過に対するフレームロッドの出力の低下が抑制されていることが解る。このことから、実施例１、２のようにフレームロッドのロッド部の外周面にコイル体をその外周面に密着状態で巻き付けることにより、ロッド部の外周面へのシリコンの付着を抑制して、フレームロッドによるバーナーの火炎の有無の検出精度を長期間に亘って良い状態に維持できることが解る。

また、隣り合う線材の間に軸方向に間隔が空けられた形状のコイル体を備える実施例１のフレームロッドと、隣り合う線材が互いに密着する形状のコイル体を備える実施例２のフレームロッドの実験結果を比較すると、実施例２のフレームロッドよりも実施例１のフレームロッドの方が、シリコン雰囲気中への暴露時間の経過に対するフレームロッドの出力の低下が抑制されていることが解る。このことから、実施例１のように、ロッド部に巻き付けるコイル体を、その線径よりもピッチが大きい形状、つまり隣り合う線材の間に軸方向に間隔が空けられた形状とすることで、ロッド部の外周面へのシリコンの付着をより効果的に抑制して、フレームロッドによるバーナーの火炎の有無の検出精度をより長期間に亘って良い状態に維持できることが解る。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、コイル体２１はその線径よりもピッチが大きい形状とされているが、これに限らず、例えば上記実施例において実施例２としたフレームロッドのように、コイル体のピッチをその線径と同一の０．５ｍｍの密着巻とした構成とすることもできる。

また、前記実施の形態においては、コイル体２１の少なくとも一端をロッド部１１ａの外周面に溶接により固定するようにしているが、コイル体２１をロッド部１１ａの外周に巻き付けるのみで、何れの端部をもロッド部１１ａの外周面に溶接により固定しない構成とすることもできる。

１ 炎検出装置
２ 燃焼器具
３ バーナー
３ａ 貫通孔
４ 火炎
５ 燃料供給路
６ ノズル
１１ フレームロッド
１１ａ ロッド部
１１ｂ 電気接続部
１２ ホルダ
１３ａ 配線
１３ｂ 配線
１４ 電流検出部
２１ コイル体

Claims (5)

1. バーナーの火炎の有無を検出する炎検出装置に用いられるフレームロッドであって、
   導電性と耐熱性を備えた金属材料により棒状に形成されて前記バーナーの火炎と接触可能に配置されるロッド部と、
   耐熱性を備えた材料によりコイル状に形成され、前記ロッド部の外周面に密着状態で巻き付けられたコイル体と、を有することを特徴とするフレームロッド。
2. 前記コイル体が、その線径よりもピッチの方が大きい形状とされている請求項１に記載のフレームロッド。
3. 前記コイル体の少なくとも一端が前記ロッド部の外周面に溶接されている請求項１または２に記載のフレームロッド。
4. 前記コイル体の両端が前記ロッド部の外周面に溶接により固定されている請求項３に記載のフレームロッド。
5. 前記コイル体が、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金により形成されている請求項１〜４の何れか１項に記載のフレームロッド。

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