JP7464483B2

JP7464483B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP7464483B2
Application number: JP2020147990A
Authority: JP
Inventors: 健竹内
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-09-03
Also published as: CN114135871A; JP2022042567A

Description

本発明は、燃焼室内に、前後方向に長手で、上端に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、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備える濃淡バーナが横方向に並べて複数本並設され、これら濃淡バーナを複数のバーナ組に組み分けして、燃焼するバーナ組の組み合わせを変更して燃焼能力を複数段に切換えるようにした燃焼装置に関する。

従来、この種の燃焼装置として、燃焼室に並設される複数の濃淡バーナのうちの所定の２本の濃淡バーナを、何れの燃焼能力でも少なくとも一方が燃焼する特定濃淡バーナとして選択して、両特定濃淡バーナの前後一方の端部近傍の上方に臨ませて、横方向にのびるフレームロッドを配置し、このフレームロッドで火炎検知を行うようにしたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、最近は、バーナから噴出する混合気の空気過剰率をフレームロッドを用いて検出することも行われている。ここで、濃淡バーナでは、淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で主炎、濃炎口から噴出する濃混合気の燃焼で主炎を保炎する袖火が形成されため、空気過剰率を検出すべき混合気は主炎を形成する淡混合気になる。上記従来例の如く、両特定濃淡バーナの前後一方の端部近傍の上方に臨ませて、横方向にのびるフレームロッドを配置した場合、両特定濃淡バーナの淡炎口の直上部及び濃炎口の直上部をフレームロッドが横断することになり、このフレームロッドを用いて検出される空気過剰率は、淡混合気と濃混合気とが入り混じった混合気の空気過剰率になってしまう。

この場合、各特定濃淡バーナの濃炎口のうち、フレームロッドの直下部に位置する部分を閉塞することが考えられる。これによれば、フレームロッドに触れる火炎は、各特定濃淡バーナの淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼炎のみとなり、淡混合気の空気過剰率を検出できる。

然し、両特定濃淡バーナの前後一方の端部近傍の上方に臨ませて、横方向にのびるフレームロッドを配置したのでは、以下の不具合を生ずる。即ち、濃淡バーナの前後の各端部近傍は、周囲への放熱で温度が比較的低くなるため、淡混合気の噴出速度がその燃焼速度を上回ってリフトしやすくなる。その結果、フレームロッドが各特定濃淡バーナの淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼炎に触れなくなり、フレームロッドによる淡混合気の空気過剰率検出の確実性が低下してしまう。

特開２０１１－２５２６７１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、フレームロッドによる淡混合気の空気過剰率検出の確実性を向上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、燃焼室内に、前後方向に長手で、上端に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、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備える濃淡バーナが横方向に並べて複数本並設され、これら濃淡バーナを複数のバーナ組に組み分けして、燃焼するバーナ組の組み合わせを変更して燃焼能力を複数段に切換えるようにした燃焼装置であって、これら濃淡バーナのうちの横方向に隣接する所定の２本の濃淡バーナを、何れの燃焼能力でも少なくとも一方が燃焼する特定濃淡バーナとして選択して、両特定濃淡バーナの上方に臨むようにフレームロッドを配置するものにおいて、フレームロッドは、一方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部で、前後方向一方の端部から前後方向他方に向けてのびる第１縦ロッド部と、第１縦ロッド部の前後方向他方の端部から他方の特定濃淡バーナ側に向けて横方向に屈曲してのびる横ロッド部とを有し、この横ロッド部の先端は、他方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部に位置し、各特定濃淡バーナの濃炎口のうち、フレームロッドの横ロッド部の直下部に位置する部分を閉塞する閉塞部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、フレームロッドの第１縦ロッド部が、一方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部で、前後方向一方の端部から前後方向他方に向けてのびるため、第１縦ロッド部の前後方向他方の端部は、一方の特定濃淡バーナの前後方向一方の端部からある程度離れた、リフトを生じ難い淡炎口の部分の直上部に位置する。また、フレームロッドの横ロッド部の先端も、他方の特定濃淡バーナの前後方向一方の端部からある程度離れた、リフトを生じ難い淡炎口の部分の直上部に位置することになる。従って、第１縦ロッド部の前後方向他方の端部と横ロッド部の先端とが夫々一方と他方の各特定濃淡バーナの淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼炎に触れる可能性が高くなり、フレームロッドによる淡混合気の空気過剰率検出の確実性を向上することができる。

また、本発明において、フレームロッドは、横ロッド部の先端から、他方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部で、前後方向他方に屈曲してのびる第２縦ロッド部を有することが望ましい。これによれば、第２縦ロッド部が他方の特定濃淡バーナの淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼炎に広面積で接触し、淡混合気の空気過剰率検出の確実性をより向上することができる。

ところで、濃淡バーナは、一般的に、横方向両側の前記濃炎口の横方向外側に位置する一対の外側板の上縁間に跨る前後複数のブリッジ部を有している。そのため、本発明においては、フレームロッドの横ロッド部を、両特定濃淡バーナの前後方向一方の端部に最寄りのブリッジ部の直上部に位置させて、このブリッジ部で上記閉塞部材を構成することが望ましい。これによれば、閉塞部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。更に、ブリッジ部が淡炎口及び濃炎口を上方から閉塞することによって、ブリッジ部では混合気が噴出しなくなる。そのため、ブリッジ部近傍では、混合気の噴出速度が遅くなって、燃焼炎、特に淡混合気の燃焼炎がリフトし難くなり、フレームロッドによる淡混合気の空気過剰率検出の確実性をより向上することができる。

本発明の第１実施形態の燃焼装置の平面図。図１のＩＩ－ＩＩ線で切断した切断側面図。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した要部の断面図。本発明の第２実施形態の燃焼装置の平面図。図４のＶ－Ｖ線で切断した要部の断面図。

図１及び図２を参照して、１は燃焼筐を示している。燃焼筐１の上面は開放されており、燃焼筐１の上に図示省略した熱交換器等の被加熱物が設置される。燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室２とその下側の給気室３とに仕切る仕切り板４が設けられている。給気室３の底面には図外の燃焼ファンがダクト５を介して接続されており、燃焼ファンから給気室３に空気が供給される。仕切り板４には、後述する濃淡バーナ６の配置ピッチ部分に位置させて多数の分布孔４ａが形成されている。そして、給気室３に供給された空気がこれら分布孔４ａを介して燃焼室２に二次空気として供給されるようにしている。

燃焼室２内には、前後方向に長手の濃淡バーナ６が横方向に並べて複数本並設されている。各濃淡バーナ６は、上端に、図３に示す如く、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口６１と、淡炎口６１の横方向両側に位置し、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６２，６２とを備える。尚、濃混合気の燃料濃度は、一般的に、理論空燃比よりも濃くなるように設定されるが、理論空燃比よりも若干希薄になるように設定することも可能である。

淡炎口６１内には、淡炎口６１を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板６３ａを有する整流部材６３が装着されている。また、淡炎口６１の両側部には、濃炎口６２との間に位置させて、混合気が噴出しない還流域６１ａが設けられている。各濃淡バーナ６は、更に、横方向両側の濃炎口６２，６２の横方向外側に位置する一対の外側板６４，６４の上縁間に跨る前後複数のブリッジ部６４ａを有している。

図２を参照して、各濃淡バーナ６の下部前端には、淡混合気用の流入口６５と、その上側に濃混合気用の流入口６６とが設けられている。また、仕切り板４の前縁に立上り部４１を曲成すると共に、立上り部４１の前側に燃焼筐１の下部前面を塞ぐようにしてマニホールド７を装着している。立上り部４１には、各濃淡バーナ６の流入口６５，６６に臨む開口が形成され、更に、立上り部４１の前面には、各濃淡バーナ６の流入口６５，６６に対応する開口を形成したダンパ板４２が取付けられている。マニホールド７には、各濃淡バーナ６の流入口６５，６６に対向する淡混合気用と濃混合気用のガスノズル７１，７２が設けられている。濃淡バーナ６の各流入口６５，６６には、マニホールド７の各ガスノズル７１，７２から燃料ガスが供給されると共に、給気室３から立上り部４１とマニホールド７との間に画成される空隙を介して一次空気が供給される。そして、淡混合気用の流入口６５に連なる濃淡バーナ６内の流路で生成された淡混合気が淡炎口６１から噴出し、濃混合気用の流入口６６に連なる濃淡バーナ６内の流路で生成された濃混合気が濃炎口６２，６２から噴出するようにしている。

図１を参照して、燃焼室２内に並設した複数の濃淡バーナ６は、図１で右側の７本の濃淡バーナ６から成る第１のバーナ組Ｇ１と、中間の４本の濃淡バーナ６から成る第２のバーナ組Ｇ２と、左側の８本の濃淡バーナ６から成る第３のバーナ組Ｇ３とに組み分けされている。そして、燃焼させるバーナ組の組み合わせを変更して燃焼能力を複数段に切換えるようにしている。具体的には、燃焼能力を、第２のバーナ組Ｇ２のみの燃焼させる最小段の第１の能力（バーナ４本分の能力）と、第１のバーナ組Ｇ１のみを燃焼させる第２の能力（バーナ７本分の能力）と、第１と第２の両バーナ組Ｇ１，Ｇ２を燃焼させる第３の能力（バーナ１１本分の能力）と、第１と第２と第３の全てのバーナ組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を燃焼させる最大の第４の能力（バーナ１９本分の能力）とに切換自在としている。

燃焼筐１の前面には、第２のバーナ組Ｇ２に属する所定の濃淡バーナ６の前端部近傍の上方に臨む点火プラグ８が装着され、更に、第１のバーナ組Ｇ１の左端の濃淡バーナから成る第１の特定濃淡バーナ６_１と、第１の特定濃淡バーナ６_１の左側に隣接する、第２のバーナ組Ｇ２の右端の濃淡バーナから成る第２の特定濃淡バーナ６_２との上方に臨むフレームロッド９が装着されている。尚、燃焼能力を上記第１乃至第４の何れ能力にしたときでも、第１と第２の両特定濃淡バーナ６_１，６_２の少なくとも一方は燃焼する。従って、第１乃至第４の何れ能力でも、フレームロッド９により火炎検知を行うことができる。

以下、フレームロッド９について詳述する。図１を参照して、フレームロッド９は、第１の特定濃淡バーナ６_１の淡炎口６１の直上部で、前端部から後方にのびる第１縦ロッド部９１と、第１縦ロッド部９１の後端部から第２の特定濃淡バーナ６_２側に向けて横方向に屈曲してのびる横ロッド部９２とを有している。横ロッド部９２の先端は、第２の特定濃淡バーナ６_２の淡炎口６１の直上部に位置する。フレームロッド９は、更に、横ロッド部９２の先端から、第２の特定濃淡バーナ６_２の淡炎口６１の直上部で、後方に屈曲してのびる第２縦ロッド部９３を有している。

また、図３を参照して、第１と第２の各特定濃淡バーナ６_１，６_２の濃炎口６２のうち、横ロッド部９２の直下部に位置する部分、即ち、第１の特定濃淡バーナ６_１の左側の濃炎口６２の横ロッド部９２の直下部に位置する部分と、第２の特定濃淡バーナ６_２の右側の濃炎口６２の横ロッド部９２の直下部に位置する部分とを閉塞する閉塞部材６７を備えている。そのため、フレームロッド９は、第１と第２の各特定濃淡バーナ６_１，６_２の淡炎口６１から噴出する淡混合気の燃焼炎には触れるが、これら各特定特定濃淡バーナ６_１，６_２の濃炎口６２から噴出する濃混合気の燃焼炎には触れなくなる。従って、フレームロッド９により淡混合気の空気過剰率を検出できる。尚、閉塞部材６７は、第１の特定濃淡バーナ６_１の左側の濃炎口６２の上記部分と第２の特定濃淡バーナ６_２の右側の濃炎口６２の上記部分とに挿入される一対の栓部６７ａ，６７ａと、両栓部６７ａ，６７ａに跨る前後一対の連結部６７ｂ，６７ｂとを有している。

以上の構成によれば、フレームロッド９の第１縦ロッド部９１が、第１の特定濃淡バーナ６_１の淡炎口６１の直上部で、前端部から後方に向けてのびるため、第１縦ロッド部９１の後端部は、第１の特定濃淡バーナ６_１の前端部からある程度離れた、リフトを生じ難い淡炎口６１の部分の直上部に位置することになる。また、フレームロッド９の横ロッド部９２の先端も、第２の特定濃淡バーナ６_２の前後方向一方の端部からある程度離れた、リフトを生じ難い淡炎口６１の部分の直上部に位置することになる。従って、第１縦ロッド部９１の後端部と横ロッド部９２の先端とが夫々第１と第２の各特定濃淡バーナ６_１，６_２の淡炎口６１から噴出する淡混合気の燃焼炎に触れる可能性が高くなり、フレームロッド９による淡混合気の空気過剰率検出の確実性を向上することができる。更に、本実施形態では、フレームロッド９に設けられた第２縦ロッド部９３が第２の特定濃淡バーナ６_２の淡炎口６１から噴出する淡混合気の燃焼炎に広面積で接触し、淡混合気の空気過剰率検出の確実性をより向上することができる。

次に、図４、図５に示す第２実施形態の燃焼装置について説明する。第２実施形態の燃焼装置の基本的な構造は上記第１実施形態のものと特に異ならず、第１実施形態のものと同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。第２実施形態の燃焼装置の第１実施形態のものとの相違点は、フレームロッド９の第１ロッド部９１を、第１の特定濃淡バーナ６_１の淡炎口６１の直上部で、前端部から前端部に最寄りのブリッジ部６４ａに達する位置まで後方にのばし、フレームロッド９の横ロッド部９２を第１と第２の両特定濃淡バーナ６_１，６_２の前端部に最寄りのブリッジ部６４ａ，６４ａの直上部に位置させたことである。

ここで、ブリッジ部６４ａは、濃炎口６２を上方から閉塞するため、ブリッジ部６４ａの直上部に位置する横ロッド部９２は、濃炎口６２から噴出する濃混合気の燃焼炎には触れない。即ち、第２実施形態によれば、第１と第２の各特定濃淡バーナ６_１，６_２の濃炎口６２のうち、フレームロッド９の横ロッド部９２の直下部に位置する部分を閉塞する閉塞部材が各特定濃淡バーナ６_１，６_２の前端部に最寄りのブリッジ部６４ａで構成されることになる。そのため、閉塞部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。更に、ブリッジ部６４ａが淡炎口６１及び濃炎口６２を上方から閉塞することによって、ブリッジ部６４ａでは混合気が噴出しなくなる。そのため、ブリッジ部６４ａ近傍では、混合気の噴出速度が遅くなって、燃焼炎、特に淡混合気の燃焼炎がリフトし難くなる。従って、フレームロッド９の第１と第２の各縦ロッド部９１，９３がブリッジ部６４ａの近傍で淡混合気の燃焼炎により確実に接触し、フレームロッド９による淡混合気の空気過剰率検出の確実性がより向上する。

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９の第１ロッド部９１が、第１の特定濃淡バーナ６_１の淡炎口６１の直上部で、前端部から後方にのびるように配置されているが、後端部から前方にのびるように配置することも可能である。また、フレームロッド９の第２縦ロッド部９３は、上記第２実施形態のものでは必須であるが、上記第１実施形態のものでは省略してもよい。

２…燃焼室、６…濃淡バーナ、６_１…第１特定濃淡バーナ（一方の特定濃淡バーナ）、６_２…第２特定濃淡バーナ（他方の特定濃淡バーナ）、６１…淡炎口、６２…濃炎口、６４…外側板、６４ａ…ブリッジ部、６７…閉塞部材、９…フレームロッド、９１…第１縦ロッド部、９２…横ロッド部、９３…第２縦ロッド部。

Claims

燃焼室内に、前後方向に長手で、上端に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置し、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備える濃淡バーナが横方向に並べて複数本並設され、これら濃淡バーナを複数のバーナ組に組み分けして、燃焼するバーナ組の組み合わせを変更して燃焼能力を複数段に切換えるようにした燃焼装置であって、
これら濃淡バーナのうちの横方向に隣接する所定の２本の濃淡バーナを、何れの燃焼能力でも少なくとも一方が燃焼する特定濃淡バーナとして選択して、両特定濃淡バーナの上方に臨むようにフレームロッドを配置するものにおいて、
フレームロッドは、一方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部で、前後方向一方の端部から前後方向他方に向けてのびる第１縦ロッド部と、第１縦ロッド部の前後方向他方の端部から他方の特定濃淡バーナ側に向けて横方向に屈曲してのびる横ロッド部とを有し、この横ロッド部の先端は、他方の特定濃淡バーナの淡炎口の直上部に位置し、
各特定濃淡バーナの濃炎口のうち、フレームロッドの横ロッド部の直下部に位置する部分を閉塞する閉塞部材を備えることを特徴とする燃焼装置。
前記フレームロッドは、前記横ロッド部の先端から、前記他方の特定濃淡バーナの前記淡炎口の直上部で、前後方向他方に屈曲してのびる第２縦ロッド部を有することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
請求項２記載の燃焼装置であって、前記各濃淡バーナは、横方向両側の前記濃炎口の横方向外側に位置する一対の外側板の上縁間に跨る前後複数のブリッジ部を有するものにおいて、
前記フレームロッドの前記横ロッド部は、前記両特定濃淡バーナの前後方向一方の端部に最寄りのブリッジ部の直上部に位置し、このブリッジ部で前記閉塞部材が構成されることを特徴とする燃焼装置。