JPH06265142A

JPH06265142A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH06265142A
Application number: JP5193993A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tomita; 英夫富田; Fumitaka Kikutani; 文孝菊谷; Junichi Ueda; 順一植田; Yoichi Kimura; 洋一木村; Yukio Nagaoka; 行夫長岡; Keijiro Kunimoto; 啓次郎国本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼状態検出による空気過剰率の制御精度を
向上する。【構成】濃無炎口部２３は濃火炎を生ずる濃炎孔部１
４を閉塞するように設けた金具により構成されている。
前記濃炎口部１４の間に設けられた希薄炎口板１７は希
薄火炎を生ずる希薄炎孔部１６を形成している。そし
て、熱電対により構成されている燃焼状態検出器２５は
濃無炎口部２３の下流側に設けている。燃焼状態検出器
２５の加熱端は主に希薄火炎により加熱される。この希
薄火炎は予混合炎なので、希薄火炎の火炎温度、イオン
電流等の燃焼状態特性値は空気過剰率に対して大きく変
化する。したがって、燃焼状態検出器２５の出力は空気
過剰率に対する感度が大きく、燃焼状態検出による空気
過剰率の制御精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濃淡燃焼により低ＮＯ
ｘ化を図ったバーナの燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の燃焼装置は、図７に示す
ように、バーナ本体１の上面には多数の噴出口を開口し
た濃炎口部２を設けている。平板を山形状に折り曲げて
形成した希薄炎口板３には多数の噴出口を開口した希薄
炎口部４を設けている。濃混合気室５と希薄混合気室６
とはバーナ本体１に設けた希薄連通口７により連通して
いる。濃混合気室５には濃炎口部２とスロート部８とを
連通する濃連通口９を設けている。希薄炎口部４の下流
側に設けた火炎検出装置１０は熱電対で構成している。
なお、１１は濃混合気室５に向かってガスを噴出するノ
ズル、１２はバーナケース１３に取り付けた希薄混合気
室６とスロート部８に空気を送るファンである。

【０００３】上記構成の燃焼装置では、ファン１２から
供給される空気は希薄混合気室６とスロート部８とに分
配される。一方、ノズル１１からスロート部８へ噴出さ
れた燃料は濃混合気室５で空気と混合して濃混合気とな
り、この濃混合気の一部は濃連通口９を介して濃炎口部
２から噴出して点火され、濃炎口部２には酸素濃度の低
い濃火炎が形成される。一方、残りの大部分の濃混合気
は希薄連通口７から希薄混合気室６へ流入し、さらに、
空気と混合して希薄混合気となり、希薄炎口部５から噴
出して濃火炎の熱的影響により燃焼し、酸素濃度の高い
希薄火炎が形成される。この様に、濃淡燃焼は、ＮＯｘ
濃度が低い希薄火炎の存在する分、全体として低ＮＯｘ
化が図られる。

【０００４】しかし、空気過剰率が低くなると、希薄火
炎が希薄炎口部５に付着するように保炎するので、希薄
炎口板３が赤熱し、熱劣化する。逆に、空気過剰率が高
くなると、希薄火炎の酸素濃度が可燃限界に近づくの
で、濃火炎の熱的影響があるにもかかわらず、燃焼特性
が悪化する。したがって、濃淡燃焼の場合、何等かの要
因で空気過剰率があらかじめ定められた設定値から外れ
た場合、燃焼状態検出器１０の出力が設定値になるよう
に空気量を増減、またはガス量を増減して空気過剰率を
設定値に戻すという空気過剰率の制御が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃焼装置の構成では、燃焼状態検出器１０を希薄炎
口部４の下流側に設けているのにもかかわらず、燃焼状
態検出器１０の出力は濃火炎と希薄火炎との混合比率に
より影響を受ける。この濃火炎は拡散火炎なので、希薄
火炎に比べて、濃火炎の保炎位置は空気過剰率に対して
安定している。すなわち、燃焼状態検出器１０の出力は
空気過剰率に対する感度が小さいので、燃焼状態検出に
よる空気過剰率の制御は、誤差が大きいという課題があ
った。

【０００６】一方、各構成部品の組み合わせ誤差によ
り、希薄混合気は希薄炎口板３の山形断面に対して対称
に希薄炎口部５から噴出せず、燃焼状態検出器１０の出
力レベルは燃焼装置ごとに異なるという課題があった。

【０００７】また、燃焼量を大きく絞った場合、希薄火
炎は希薄炎口部４に付着するように形成されるので、燃
焼状態検出器１０は火炎を検知することが難しくなる。
すなわち、燃焼状態検出器１０の出力は空気過剰率に対
する変化が小さく、かつ、レベルも低いという課題があ
った。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、燃焼
状態検出による空気過剰率の制御精度の向上と、安定性
および燃焼量の絞り性に対する検出精度向上とを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第一の課題解決手段は濃炎口部と、複数本並
設した濃炎口部のそれぞれの間に設けられ希薄炎口部
と、濃炎口部の内で濃火炎を形成しない濃無炎口部と、
この濃無炎口部の下流側に設置した燃焼状態検出器とを
備えたものである。

【００１０】また、第二の課題解決手段は希薄炎口部が
設けられた希薄炎口板の下部に通路を狭くするように設
けられた均一板と、この均一板により形成された絞り部
と、この絞り部の下流側に設置した燃焼状態検出器とを
備えたものである。

【００１１】また、第三の課題解決手段は下流側に突出
するように形成された希薄炎口板と、この希薄炎口板に
設けられた希薄炎口部と、さらに希薄炎口板の片面側に
設けられ希薄火炎を形成しない希薄無炎口部と、この下
流側に突出した片面側が希薄無炎口部で他の片面側の希
薄炎口部よりに設置した燃焼状態検出器とを備えたもの
である。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、燃焼状態検出器を
濃無炎口部の下流側に設置しているので、燃焼状態検出
器の出力は主に希薄火炎の特性をより大きく反映するこ
とになる。すなわち、希薄火炎における火炎温度、イオ
ン電流等の燃焼状態特性値は空気過剰率に対する変化率
が濃火炎に比べて非常に大きい。この結果、燃焼状態検
出器の出力は空気過剰率に対する感度が大きくなり、燃
焼状態検出による空気過剰率の制御精度の向上が図れ
る。

【００１３】次に、希薄混合気は希薄炎口板の下部に形
成した絞り部を強制的に通過するので、この希薄混合気
は希薄炎口板に対して対称的に希薄炎口部から噴出す
る。すなわち、希薄混合気の流れは希薄炎口板自身の均
一板により形成した絞り部に支配される。したがって、
燃焼状態検出器の出力レベルは燃焼装置の組み立て寸法
のバラツキによらず安定することになる。

【００１４】また、希薄炎口板の片側に希薄無炎口部を
設けた分、局所的に燃焼量が増加するので、燃焼量を大
きく絞っても、希薄火炎は従来例よりも希薄炎口部から
離れてように形成される。この結果、燃焼状態検出器の
出力は空気過剰率に対する感度は比較的大きく、かつ、
レベルも高くなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

【００１６】図１、図２において、１４は多数の噴出口
を開口し濃火炎を生ずる濃炎口部で、細長いバーナ本体
１５の上面に設けている。１６は多数の噴出口からなる
希薄火炎を生ずる希薄炎口部で、平板を山形状に折り曲
げて形成した希薄炎口板１７に設けている。この希薄炎
口板１７は複数本並設したバーナ本体１５のそれぞの間
に設けている。バーナ本体１５と希薄炎口板１７とに囲
まれた希薄混合気室１８に臨み、バーナ本体１５の側面
に希薄連通口１９が長手方向に複数個設けている。２０
は濃混合気室２１の内部に設け、濃炎口部１６とスロー
ト部２２とを連通する濃連通口である。２３は濃無炎口
部で、濃炎口部１４の一部分を閉塞するようにバーナ端
板２４に取り付けられた金具から構成されている。２５
はバーナケース２６、バーナ端板２４を貫通した熱電対
から構成された燃焼状態検出器で、加熱端を濃無炎口部
２３の下流側で、かつ、希薄炎口部１６よりに設置し、
冷却端をバーナケース２６とバーナ端板２４との間隙に
設けている。なお、２７は各バーナ本体１５のスロート
部２２に向かってガスを噴出するノズル、２８はバーナ
ケース２６に取り付けた希薄混合室１８とスロート部２
２とに空気を送るファンである。

【００１７】上記構成における燃焼動作を説明する。フ
ァン２６から供給される空気は希薄混合室１８とスロー
ト部２２とに分配される。一方、ノズル２７からスロー
ト部２２へ噴出される燃料は濃混合気室２１で空気と混
合する。この濃混合気室２１の混合気は３０％から６０
％の空気比に設定している。この濃混合気の一部は濃連
通口２０を介して濃炎口部１４より噴出して濃火炎を形
成する。一方、残りの大部分の濃混合気は希薄連通口１
９から希薄混合気室１８へ流入し、さらに、空気と混合
する。希薄混合気室１８の混合気は１７０％から２５０
％の空気比に設定している。この希薄混合気は希薄炎口
部１６から濃火炎へ噴出し、この濃火炎の熱的影響によ
り燃焼し、酸素濃度の高い希薄火炎が形成される。この
様に、濃淡燃焼は、ＮＯｘ濃度が低い希薄火炎の存在す
る分、全体として低ＮＯｘ化が図れる。

【００１８】空気過剰率の制御精度を支配する燃焼状態
検出器２５の出力特性を、熱電対を応用した場合につい
て詳細に説明する。濃炎口部１４を閉塞した濃無炎口部
２３の下流側に燃焼状態検出器２５を設置しているの
で、燃焼状態検出器２５の出力は主に希薄火炎の形成状
態に支配されている。この希薄火炎は予混合炎なので、
希薄火炎の保炎位置は希薄混合気の噴出流速、すなわ
ち、空気過剰率に対して大きく変化する。そして、この
希薄火炎の保炎位置変化が燃焼状態検出器２５の熱電対
の加熱端に強く影響する。特に、空気過剰率が低くなっ
た場合、希薄火炎が燃焼状態検出器２５の上流に保炎す
るので、燃焼状態検出器２５の加熱端は十分に加熱され
る。この結果、図３に示すように、燃焼状態検出器２５
の出力は空気過剰率に対する感度が、特に空気過剰率が
低くなった場合に非常に大きく、燃焼状態検出による空
気過剰率の制御精度の向上が図られる。さらに、バーナ
端板２４に取り付けられた金具によって濃無炎口部２３
を形成しているので、バーナ本体１５は同一仕様でよ
い。

【００１９】一方、燃焼状態検出器２５を希薄炎口板１
７に近接して設置した場合、濃無炎口部２３を設けたよ
うに濃火炎の影響を防げるが、燃焼状態検出器２５の下
流近傍に希薄火炎が保炎する場合があり、燃焼状態検出
器２５の出力は不正確になる。他の実施例を図４、図５
に基づいて説明する。

【００２０】図４、図５において、前記一実施例と相違
する点は希薄炎口板２９の両側面下部から内部に突出し
て均一板３０を設け、これら均一板３０により絞り部３
１を形成し、この絞り部３１の下流側の希薄炎口部３２
よりに設置した燃焼状態検出器３３とを備えたことにあ
る。なお、その他の部材は前記一実施例の場合と同じで
ある。

【００２１】希薄混合気室１８を流れる希薄混合気につ
いて説明する。希薄混合気は均一板３０に衝突した後、
絞り部３１を通過し、希薄炎口板２９の凸部先端に向か
って噴出するので、この希薄混合気は希薄炎口板２９の
山形断面に対して対称に希薄炎口部３２から噴出する。
すなわち、希薄炎口板２９自身の下部に形成した絞り部
３１が希薄混合気の流れ方を支配しているので、各構成
部品の組み立てばらつきによる寸法誤差に影響されず、
一様な流れとなって希薄炎口部３２から噴出する。した
がって、燃焼状態検出器３３の出力レベルは燃焼装置の
組み立ての寸法ばらつきによらず常に安定している。

【００２２】また、希薄炎口板２９の端面から二つ均一
板３０を内部に突出して設け、絞り部３１を形成して
も、同様の結果が得られる。

【００２３】続いて、さらに他の実施例について説明す
る。図６に示すように、前記一実施例と相違する点は希
薄無炎口部３４を薄炎口板３５の山形断面の片面側に希
薄炎口部３６を閉塞するように設けた金具により構成
し、燃焼状態検出器３７を反対側の希薄炎口部３６より
に設置したことにある。なお、その他の部材は前記実施
例と同じである。

【００２４】希薄混合気室１８を流れる希薄混合気につ
いて説明する。希薄炎口部３６を希薄無炎口部３４によ
り閉塞した分、反対側の希薄炎口部３６は局所的に燃焼
量が増加するので、希薄火炎は従来例よりも希薄炎口部
３６から離れるように形成される。すなわち、燃焼量を
大きく絞っても、燃焼状態検出器３７の熱電対の加熱端
は、局所的な加熱量としては燃焼量の大きい場合と同じ
ような状態で希薄火炎に加熱されるので、燃焼状態検出
器３７の出力は空気過剰率に対する感度は比較的大き
く、かつ、レベルも高くなる。この結果、燃焼量を大き
く絞っても、空気過剰率の制御は可能である。

【００２５】なお、上記実施例では燃焼状態検出器とし
て熱電対を応用した場合について説明したが、サーミス
タ、酸素センサ、フレームロッドでもよく、要は空気過
剰率に感度の高い希薄火炎の燃焼状態特性値を検出する
ものではあればよい。

【００２６】

【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。

【００２７】（１）濃無炎口部をバーナ本体の上面に設
け、燃焼状態検出器を濃無炎口部の下流に設置したの
で、燃焼状態検出器の出力は主に希薄火炎に支配され、
燃焼状態検出器の出力は空気過剰率に対する感度巾が大
きくなり、燃焼状態検出による空気過剰率の制御精度の
向上が図られる。

【００２８】（２）絞り部を希薄炎口板自身の下部に形
成し、燃焼状態検出器を絞り部の下流側に設置したの
で、絞り部が希薄混合気の流れ方を支配している。した
がって、燃焼状態検出器の出力レベルは燃焼装置の組み
立ての寸法ばらつきによらず常に安定している。

【００２９】（３）希薄無炎口部を下流側に突出するよ
うに形成された希薄炎口板の片面側に形成し、燃焼状態
検出器を希薄無炎口部の反対側の希薄炎口部よりに設置
したので、燃焼量を大きく絞っても、燃焼状態検出器は
希薄火炎に十分加熱される。この結果、燃焼量の大きく
絞っても、空気過剰率制御は可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の燃焼装置の濃炎口部を示す
部分断面図

【図２】同燃焼装置の要部を示す部分断面図

【図３】燃焼状態検出器の出力の特性図

【図４】本発明の他の実施例の燃焼装置の要部を示す部
分断面図

【図５】同燃焼装置の希薄炎口板を示す部分断面図

【図６】本発明の他の実施例の燃焼装置の要部を示す部
分断面図

【図７】従来の燃焼装置の要部を示す部分断面図

【符号の説明】

１４濃炎口部１６、３２、３６希薄炎口部１７、２９、３５希薄炎口板２３濃無炎口部２５、３３、３７燃焼状態検出器３０均一板３１絞り部３４希薄無炎口部

フロントページの続き (72)発明者木村洋一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)発明者長岡行夫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)発明者国本啓次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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃火炎を生ずる濃炎口部と、複数本並設し
た前記濃炎口部のそれぞれの間に設けられ希薄火炎を生
ずる希薄炎口部と、前記濃炎口部の内で濃火炎を形成し
ない濃無炎口部と、この濃無炎口部の下流側に設置した
燃焼状態検出器とを備えた燃焼装置。
【請求項２】希薄炎口部を設けた希薄炎口板に通路を狭
くするように設けられた均一板と、この均一板により形
成された絞り部と、この絞り部の下流側に設置した燃焼
状態検出器とを備えた燃焼装置。
【請求項３】下流側に突出するように形成された希薄炎
口板と、この希薄炎口板に設けられた希薄炎口部と、さ
らに希薄炎口板の片面側に設けられ希薄火炎を形成しな
い希薄無炎口部と、この下流側に突出した片面側が希薄
無炎口部で他の片面側の希薄炎口部よりに設置した燃焼
状態検出器とを備えた燃焼装置。