JPH074641A - Combustion safety device - Google Patents

Combustion safety device

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JPH074641A
JPH074641A JP17260193A JP17260193A JPH074641A JP H074641 A JPH074641 A JP H074641A JP 17260193 A JP17260193 A JP 17260193A JP 17260193 A JP17260193 A JP 17260193A JP H074641 A JPH074641 A JP H074641A
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combustion
thermocouple
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safety device
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Yutaka Aoki
豊 青木
Takumi Yoshino
卓己 吉野
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Paloma Kogyo KK
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Paloma Kogyo KK
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Abstract

PURPOSE:To accurately detect incomplete combustion by stabilizing an output of a thermocouple until a cylindrical guard opening is flame stabilized from when a flame starts to be lifted due to lack of air flow rate (or oxygen deficiency). CONSTITUTION:A burner plate 5 is surrounded around it by a cylindrical guard 7, entirely primarily burned on the plate 5, and a state of this flame is detected by a thermocouple 10. A distributing plate 3 for enhancing a pressure distribution along an outer periphery of the plate 5 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼用空気を強制的に
取り込んで燃焼する燃焼器(例えば、強制排気式燃焼
器)の不完全燃焼を防止するための安全装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a safety device for preventing incomplete combustion of a combustor (for example, forced exhaust type combustor) which compulsorily takes in combustion air and burns it.

【0002】[0002]

【従来の技術】一酸化炭素中毒の原因である不完全燃焼
は、主に燃焼器の給排気系不良や、排気の漏洩による室
内酸欠状態という2つの要因により生じる。そこで、従
来から燃焼器には不完全燃焼を検知して燃焼を停止させ
る安全装置が設けられている。こうした安全装置の技術
は、例えば特公昭59−39647号、特公昭61−3
1768号などに示されている。
2. Description of the Related Art Incomplete combustion, which is a cause of carbon monoxide poisoning, is caused mainly by two factors: defective supply / exhaust system of the combustor and indoor oxygen deficiency due to exhaust leakage. Therefore, conventionally, the combustor is provided with a safety device that detects incomplete combustion and stops the combustion. The technology of such a safety device is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-39647 and Japanese Patent Publication No. 61-3.
1768 and the like.

【0003】前者は、図9に示すように、外筒50内に
混合ガスが供給される内筒51を設けて、各々の開口部
でブンゼン燃焼させ、一次空気口52および補助空気口
53から流入する空気の酸素濃度が低下したときに、内
筒51側のブンゼン火炎がリフトすることから、このリ
フト現象による熱電対54の起電力低下でガス流路を閉
じるものである。また、後者は、フィン閉塞等の排気系
不良により排出しきれない燃焼排気を、上記の空気口に
導入するようにして燃焼用空気の酸素濃度を低下させ、
ブンゼン火炎をリフトさせて異常を検出している。尚、
ここで用いるブンゼン燃焼とは、全一次燃焼に対比させ
たもので、周りから二次空気を取り入れて火炎を形成す
る燃焼を意味している。
In the former case, as shown in FIG. 9, an inner cylinder 51 to which a mixed gas is supplied is provided in an outer cylinder 50, Bunsen combustion is performed at each opening, and a primary air port 52 and an auxiliary air port 53 are used. Since the Bunsen flame on the inner cylinder 51 side lifts when the oxygen concentration of the inflowing air decreases, the electromotive force of the thermocouple 54 due to this lift phenomenon lowers the gas flow path. In the latter case, the combustion exhaust gas that cannot be exhausted due to a defective exhaust system such as fin blockage is introduced into the air port to reduce the oxygen concentration of the combustion air,
An abnormality is detected by lifting the Bunsen flame. still,
The Bunsen combustion used here is in contrast to the entire primary combustion, and means combustion in which secondary air is taken in from the surroundings to form a flame.

【0004】しかしながら、ファンにより強制的に燃焼
用空気を取り込む燃焼機器にこれらの安全装置を組み込
んでも、室内の酸欠による不完全燃焼は検出できるもの
の、給排気経路の閉塞やファンの能力低下による風量低
下に伴う不完全燃焼は検出できないという問題が生じて
いた。その理由について説明する。火炎の形成位置は、
燃焼速度とガス噴出速度とのバランスで決まる。一方、
燃焼速度は空気比(理論空気量に対する実際の空気量の
比)によって決まる。そこで、ファンから供給される風
量低下が生じると安全装置に供給される混合気の空気比
も低下することとなり、燃焼速度が低下する。従って、
火炎はリフトするはずであるが、ブンゼン燃焼の場合に
は、拡散燃焼であることから縦方向だけでなく横方向、
斜め方向にも広がるため、空気比の低下に対して敏感に
リフトしない。しかも、二次空気の流速が低下すること
も手伝って、かえってリフトを抑える側に働いてしま
う。この結果、熱電対で火炎の状態を検出していても、
風量低下による不完全燃焼は防止できないのである。
However, even if these safety devices are incorporated into a combustion device for forcibly taking in the combustion air by a fan, incomplete combustion due to oxygen deficiency in the room can be detected, but due to blockage of the air supply / exhaust path and deterioration of fan performance. There was a problem that incomplete combustion due to the decrease in air volume could not be detected. The reason will be described. The flame formation position is
It is determined by the balance between the combustion speed and the gas ejection speed. on the other hand,
The burning rate is determined by the air ratio (the ratio of the actual air amount to the theoretical air amount). Therefore, when the amount of air supplied from the fan decreases, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the safety device also decreases, and the combustion speed decreases. Therefore,
The flame should lift, but in the case of Bunsen combustion, since it is diffusion combustion, not only in the vertical direction but also in the horizontal direction,
Since it spreads in an oblique direction, it does not lift sensitively to a decrease in the air ratio. Moreover, the flow velocity of the secondary air is also reduced, which rather acts to suppress the lift. As a result, even if the thermocouple detects the flame condition,
Incomplete combustion due to the reduction in air volume cannot be prevented.

【0005】そこで、本願の出願人は、室内の酸欠であ
っても給排気不良による風量低下であっても確実に不完
全燃焼を検知する燃焼安全装置を先に提案している(特
願平4ー358213)。この技術は、図10に示すよ
うに、バーナプレートPを筒状ガードGで囲んで火炎の
二次空気の接触を妨げて全一次燃焼を行い、このときの
火炎の形成位置を熱電対TCで検出するものである。こ
の安全装置によれば、二次空気に影響されずに、燃焼用
空気量の変動に対しても室内の酸欠に対しても火炎形成
位置が敏感に変化(リフト)して不完全燃焼を確実に防
止でき、非常に優れたものであった。
Therefore, the applicant of the present application has previously proposed a combustion safety device capable of reliably detecting incomplete combustion even when the oxygen deficiency in the room is low or the air flow rate is reduced due to poor supply / exhaust (Japanese Patent Application No. 2003-242242). Flat 4-358213). In this technique, as shown in FIG. 10, the burner plate P is surrounded by a tubular guard G to prevent contact of secondary air in the flame to perform primary combustion, and the flame formation position at this time is determined by a thermocouple TC. It is something to detect. According to this safety device, the flame formation position is sensitively changed (lifted) to the incomplete combustion regardless of the fluctuation of the combustion air amount and the oxygen deficiency in the room without being affected by the secondary air. It was a very good thing that could be reliably prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この燃
焼安全装置は、風量不足や酸欠により燃焼装置が不完全
燃焼し始めると火炎がバーナプレートPからリフトし始
め、所定の燃焼レベルに達すると筒状ガードGの開口端
に保炎するものであるが、火炎が筒状ガードG開口端に
至るまでの弱い不完全燃焼レベルにおいて、熱電対TC
の出力が不安定となりやすい。
However, in this combustion safety device, when the combustion device starts incomplete combustion due to insufficient air flow or lack of oxygen, the flame starts to lift from the burner plate P and reaches a predetermined combustion level. The flame is held at the open end of the cylindrical guard G, but at a weak incomplete combustion level until the flame reaches the open end of the cylindrical guard G, the thermocouple TC
Output is likely to be unstable.

【0007】ここで、不完全燃焼の進行に伴う火炎の状
態と熱電対TCの出力とについて図11を用いて説明す
る。完全燃焼中においては、同図(ア)に示すように、
火炎がバーナプレートPに保炎されて熱電対TCの出力
は安定している。そして、風量不足や酸欠が始まると、
同図(イ)に示すように、まずバーナプレートPの中央
部の火炎がリフトし始めるが、この状態では熱電対TC
が外炎に加熱されているため出力は安定している。しか
し、もう少し不完全燃焼が進むと、同図(ウ)に示すよ
うに、バーナプレートP外周部の一部の火炎が中央の火
炎とつながってリフトする。このとき、バーナプレート
Pに保炎されている炎とリフトしている炎とが入り乱
れ、しかも、火炎が移動して熱電対TCを外炎で加熱し
たり内炎で加熱したりする。従って、熱電対TCの出力
は不安定となる。更に進むと、同図(エ)に示すよう
に、ほとんどの火炎がリフトしているものの一部の火炎
がバーナプレートP上で保炎している状態となり、熱電
対TCの出力は不安定となるだけでなく、その保炎位置
により大きく異なってしまう。例えば、同図(エ)に破
線で示すように熱電対TC側のバーナプレートPで保炎
されている状態と、実線で示すように熱電対TCの反対
側で保炎されている場合とでは出力がかなり異なる。
The state of the flame and the output of the thermocouple TC with the progress of incomplete combustion will be described with reference to FIG. During the complete combustion, as shown in FIG.
The flame is held by the burner plate P and the output of the thermocouple TC is stable. And when the air volume shortage and oxygen deficiency begin,
As shown in (a) in the figure, first, the flame in the central portion of the burner plate P begins to lift, but in this state, the thermocouple TC
The output is stable because is heated by the external flame. However, when the incomplete combustion progresses a little further, as shown in FIG. 5C, a part of the flame on the outer peripheral portion of the burner plate P is connected to the central flame and lifted. At this time, the flame held in the burner plate P and the lifted flame are mixed, and the flame moves to heat the thermocouple TC with an external flame or an internal flame. Therefore, the output of the thermocouple TC becomes unstable. Further progressing, as shown in (d) of the same figure, although most of the flame is lifted, a part of the flame is held on the burner plate P, and the output of the thermocouple TC becomes unstable. Not only that, but it also varies greatly depending on the flame holding position. For example, in the case where the flame is held by the burner plate P on the thermocouple TC side as shown by the broken line in (d) of the figure, and when the flame is held by the side opposite to the thermocouple TC as shown by the solid line. The output is quite different.

【0008】その後、所定の風量不足(あるいは酸欠)
レベルに達すると、同図(オ)に示すように、火炎がバ
ーナプレートPから完全にリフトして筒状ガードG先端
に保炎され、熱電対TCの出力が低い値に安定する。
尚、筒状ガードG先端に保炎されると周りから二次空気
を取り入れてブンゼン燃焼に切り替わり火炎は安定す
る。
After that, a predetermined air volume shortage (or oxygen deficiency)
When the level is reached, the flame is completely lifted from the burner plate P and held at the tip of the tubular guard G, and the output of the thermocouple TC stabilizes at a low value, as shown in FIG.
When the flame is held at the tip of the tubular guard G, the secondary air is taken in from the surroundings to switch to Bunsen combustion and the flame becomes stable.

【0009】従って、最終的には不完全燃焼を検出でき
るものの、その検出途中において熱電対TCの出力が不
安定となりやすく、この出力を用いて燃焼シーケンスを
組むにはやや問題が残っていた。本発明の燃焼安全装置
は上記課題を解決し、熱電対の出力を安定させて高精度
に不完全燃焼を検出することを目的とする。
Therefore, although incomplete combustion can be finally detected, the output of the thermocouple TC tends to become unstable during the detection, and there remains a problem in forming a combustion sequence using this output. An object of the combustion safety device of the present invention is to solve the above problems and to stabilize the output of a thermocouple to detect incomplete combustion with high accuracy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1の燃焼安全装置は、燃焼用空気を強制
的に取り込んで燃焼する燃焼器に組み込まれる安全装置
であって、複数の炎口を形成したバーナプレートを有す
る予混合バーナと、このバーナプレートを囲んで火炎の
二次空気の接触を妨げる筒状ガードと、上記筒状ガード
の壁面に挿通され火炎の形成位置に応じた検知信号を出
力する熱電対とを備えると共に、上記熱電対に向かう混
合気の圧力分布を高くする圧力調整手段を備えたことを
要旨とする。
In order to solve the above problems, the first combustion safety device of the present invention is a safety device incorporated in a combustor for forcibly taking in combustion air and burning it. A premix burner having a burner plate having a flame port, a cylindrical guard surrounding the burner plate to prevent contact of secondary air of the flame, and a cylindrical guard inserted through the wall surface of the cylindrical guard depending on the flame formation position. And a thermocouple for outputting the detection signal, and a pressure adjusting means for increasing the pressure distribution of the air-fuel mixture toward the thermocouple.

【0011】また、本発明の第2の燃焼安全装置は、上
記第1の燃焼安全装置において、上記熱電対は、その感
熱部が上記筒状ガードに囲まれるバーナプレートの外周
部の上方に配設され、上記圧力調整手段は、上記バーナ
プレートの外周部に沿って圧力分布を高くしていること
を要旨とする。
A second combustion safety device according to the present invention is the first combustion safety device according to the first combustion safety device, wherein the thermocouple is disposed above the outer peripheral portion of the burner plate whose heat sensitive portion is surrounded by the tubular guard. It is provided that the pressure adjusting means increases the pressure distribution along the outer peripheral portion of the burner plate.

【0012】[0012]

【作用】上記構成を有する本発明の燃焼安全装置は、バ
ーナプレート上に形成される火炎が筒状ガードにより二
次空気との接触を妨げられて全一次燃焼が行われ、この
火炎の形成位置に応じた検知信号を熱電対が出力する。
この火炎の形成位置は、燃焼速度と混合気の噴出速度と
のバランスで決まる。正常時には、バーナプレート上に
火炎が形成されるが、給排気系の不良により燃焼用空気
量が減少したときには予混合バーナの空気比が低下し燃
焼速度が遅くなる。この場合、全一次燃焼であることか
ら、火炎の状態は燃料噴出方向にのみ変化することとな
り火炎が敏感にリフトする。火炎は、混合気の圧力分布
が高いところほど敏感にリフトし、逆に、圧力分布の低
いところほど保炎性が高い。従って、熱電対に向かう圧
力の高い混合気の火炎は、圧力分布の低いところでの火
炎よりも早くリフトして、熱電対が内炎の中に収まった
状態に維持される。つまり、一部の火炎だけがリフトす
る弱い風量不足のときであっても、圧力分布を調整する
ことで火炎がリフトする領域とリフトしない領域とが区
分けされ、リフトする領域の火炎(内炎)により熱電対
が加熱される。従って、それ以後は熱電対に外炎が接し
にくくなり、熱電対の出力は安定する。そして、風量不
足が進むと、バーナプレートに保炎されていた火炎(圧
力分布の低い位置での火炎)もリフトして筒状ガードの
先端開口で保炎する。この結果、風量不足の状態を精度
良く検出することができる。
In the combustion safety device of the present invention having the above-described structure, the flame formed on the burner plate is prevented from coming into contact with the secondary air by the cylindrical guard to carry out all primary combustion, and the flame formation position. The thermocouple outputs a detection signal corresponding to.
The formation position of this flame is determined by the balance between the combustion speed and the jet speed of the air-fuel mixture. In a normal state, a flame is formed on the burner plate, but when the amount of combustion air decreases due to a defective supply / exhaust system, the air ratio of the premix burner decreases and the combustion speed decreases. In this case, since the combustion is all primary combustion, the state of the flame changes only in the fuel injection direction, and the flame lifts sensitively. The flame is lifted more sensitively when the pressure distribution of the air-fuel mixture is higher, and conversely, the flame holding property is higher when the pressure distribution is lower. Therefore, the flame of the air-fuel mixture having a high pressure toward the thermocouple lifts earlier than the flame in the region where the pressure distribution is low, and the thermocouple is maintained in the inner flame. In other words, even when only a part of the flame is lifted and the weak air volume is insufficient, by adjusting the pressure distribution, the region where the flame is lifted and the region where the flame is not lifted are divided, and the flame in the lifted region (internal flame) Heats the thermocouple. Therefore, after that, the outer flame is less likely to come into contact with the thermocouple, and the output of the thermocouple becomes stable. When the air volume becomes insufficient, the flame held in the burner plate (flame at the position where the pressure distribution is low) is also lifted and held at the tip opening of the tubular guard. As a result, it is possible to accurately detect a state where the air volume is insufficient.

【0013】また、室内が酸欠状態である場合には、予
混合バーナの空気比は一定であっても燃焼に寄与する酸
素量が実質的に低下していることから、燃焼速度が低下
して同様に火炎が変化し、安定した熱電対の出力変化が
得られる。これらの結果、高精度に不完全燃焼を検出す
ることができる。
Further, when the chamber is in an oxygen-deficient state, the combustion rate decreases because the amount of oxygen contributing to combustion is substantially reduced even if the air ratio of the premix burner is constant. Similarly, the flame changes, and a stable thermocouple output change can be obtained. As a result, incomplete combustion can be detected with high accuracy.

【0014】また、本発明の第2の燃焼安全装置では、
圧力分布をバーナプレート外周部に沿って高くしている
ため、上記の作用に加えて、火炎がリフトし始めてから
筒状ガードの先端開口に保炎されるまでの期間が短くな
る。つまり、火炎がバーナプレート上で不安定となりや
すい期間が短くなり、一層高い精度で不完全燃焼を検出
することができる。
In the second combustion safety device of the present invention,
Since the pressure distribution is increased along the outer peripheral portion of the burner plate, in addition to the above operation, the period from when the flame starts to lift to when the flame is held in the tip opening of the tubular guard is shortened. That is, the period in which the flame is likely to be unstable on the burner plate is shortened, and incomplete combustion can be detected with higher accuracy.

【0015】尚、圧力分布の調整は、バーナプレート上
流側の混合気流路内に分布板や旋回羽根を設けて混合気
の流れを変えたものや、バーナプレートの炎口配置分布
の粗密をつけることによって構成してもよい。
The pressure distribution is adjusted by changing the flow of the air-fuel mixture by providing a distribution plate or swirl vanes in the air-fuel mixture flow passage on the upstream side of the burner plate, or by making the burner plate distribution distribution of the burner plate coarse and dense. You may comprise by.

【0016】[0016]

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の燃焼安全装置の好適な実
施例について説明する。図1は、一実施例としての燃焼
安全装置の概略構成を表す。燃焼安全装置1は、後述す
る強制排気式(FE式)ガス給湯器の燃焼室内でメイン
バーナに隣合って設けられるもので、燃料ガスと燃焼用
空気とが吸入混合されるエルボ状の混合管2と、混合管
で混合された混合気が噴出する複数の炎口4形成したバ
ーナプレート5(本実施例では、セラミックプレートを
用いる)とで予混合バーナ6を形成する。また、バーナ
プレート5の周囲を囲んでプレート5上に形成される火
炎の二次空気の接触を妨げる円筒形の筒状ガード7が装
着される。また、混合管2内には、バーナプレート5の
やや上流側で円盤形状の分布板3が混合管2の中央部に
配設され、更にその上流側に混合気を中央側に集める絞
り部材8が設けられている。
EXAMPLES In order to further clarify the structure and operation of the present invention described above, preferred examples of the combustion safety device of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a schematic configuration of a combustion safety device as an example. The combustion safety device 1 is provided adjacent to a main burner in a combustion chamber of a forced exhaust (FE) type gas water heater, which will be described later, and is an elbow-shaped mixing pipe in which fuel gas and combustion air are sucked and mixed. A premixing burner 6 is formed by 2 and a burner plate 5 (a ceramic plate is used in this embodiment) formed with a plurality of flame ports 4 from which the air-fuel mixture mixed in the mixing tube is ejected. Further, a cylindrical tubular guard 7 that surrounds the burner plate 5 and prevents contact of secondary air of flame formed on the plate 5 is mounted. In addition, a disk-shaped distribution plate 3 is disposed in the mixing pipe 2 at a position slightly upstream of the burner plate 5 in the central portion of the mixing pipe 2, and further upstream thereof, a throttle member 8 for collecting the air-fuel mixture in the central side. Is provided.

【0017】混合管2の開口部9には、ガスノズル20
を臨ませて燃料ガスの噴出により、同時に燃焼用空気も
吸入されるようにしている。そして、混合管2での空気
比を正常時には0.9となるように開度が設定されてい
る。この混合比(0.9)は燃焼速度が最大となる設定
である。つまり、混合比がこの値から外れてくると燃焼
速度が遅くなるようになっている。また、図2(ア)に
示すように、分布板3を設けたことによりバーナプレー
ト5上での混合気の圧力分布は、外周部つまり筒状ガー
ド7内壁面側が高くなっている。尚、同図(イ)は分布
板3を設けない場合の圧力分布である。
A gas nozzle 20 is provided at the opening 9 of the mixing tube 2.
Combustion air is also taken in at the same time when the fuel gas is ejected. The opening is set so that the air ratio in the mixing pipe 2 is 0.9 when the air ratio is normal. This mixing ratio (0.9) is set so that the combustion speed becomes maximum. That is, when the mixing ratio deviates from this value, the burning speed becomes slow. Further, as shown in FIG. 2A, the pressure distribution of the air-fuel mixture on the burner plate 5 is higher on the outer peripheral portion, that is, on the inner wall surface side of the tubular guard 7, by providing the distribution plate 3. It should be noted that FIG. 9A shows the pressure distribution when the distribution plate 3 is not provided.

【0018】筒状ガード7には、横方向から熱電対10
の先端である感熱部10aが挿入される。この熱電対1
0は、正常時に火炎の外炎に加熱されるようにバーナプ
レート5表面から所定距離あけて設けられるが、熱電対
10の感熱部10a以外は筒状ガード7の外に位置し、
筒状ガード7の周りを上方向に流れる二次空気が直接当
たって熱電対10を冷却するため、耐久性が良好とな
り、しかも大きな起電力が得られる。尚、この熱電対1
0は、給湯器の燃焼コントローラ(図示略)に接続さ
れ、熱電対10の起電力に応じてメインバーナのガス流
路に設けた電磁弁を開閉制御するように構成されてい
る。つまり、熱電対10の起電力が所定レベル以下にな
ったときにガス流路を閉じるように動作する。尚、熱電
対10の起電力でマグネット安全弁を吸着保持してガス
流路を開状態に維持する構成であってもよい。
The tubular guard 7 is provided with a thermocouple 10 from the lateral direction.
The heat sensitive portion 10a, which is the tip of the, is inserted. This thermocouple 1
0 is provided at a predetermined distance from the surface of the burner plate 5 so as to be heated by the outer flame of the flame in a normal state, but is located outside the cylindrical guard 7 except for the heat sensitive portion 10a of the thermocouple 10.
Secondary air that flows upwardly around the tubular guard 7 hits it directly to cool the thermocouple 10, so that the durability is improved and a large electromotive force is obtained. In addition, this thermocouple 1
0 is connected to a combustion controller (not shown) of the water heater, and is configured to control the opening / closing of the solenoid valve provided in the gas flow path of the main burner according to the electromotive force of the thermocouple 10. That is, when the electromotive force of the thermocouple 10 falls below a predetermined level, the gas flow passage is closed. The electromagnetism of the thermocouple 10 may adsorb and hold the magnet safety valve to keep the gas flow path open.

【0019】混合管2内で混合調圧された混合気は、バ
ーナプレート5の各炎口4から噴出し、給湯器のメイン
バーナ(図8に示す)から火移りしてプレート5表面上
で火炎を形成する。この場合、火炎の回りを囲む筒状ガ
ード7によって二次空気の供給が遮られ、全一次燃焼が
行われる。
The air-fuel mixture mixed and regulated in the mixing pipe 2 is ejected from each flame port 4 of the burner plate 5 and is transferred from the main burner (shown in FIG. 8) of the water heater to the surface of the plate 5. Form a flame. In this case, the supply of the secondary air is blocked by the tubular guard 7 surrounding the flame, and the entire primary combustion is performed.

【0020】さて、図示しない熱交換器のフィン閉塞
や、燃焼室に燃焼用空気を送り込むファン能力低下によ
り燃焼用空気の風量が減少すると、図3(ア)に示す状
態から同図(イ)に示すようにバーナプレート5の外周
部の火炎が少しリフトし始める。これは、外周部の圧力
分布が高くなっているためである。この状態において
は、まだ熱電対10は外炎に加熱されているため出力は
安定した高い値をとる。
When the air volume of the combustion air decreases due to the fin closure of a heat exchanger (not shown) or the reduction of the fan capacity for sending the combustion air into the combustion chamber, the state shown in FIG. As shown in, the flame on the outer peripheral portion of the burner plate 5 begins to lift a little. This is because the pressure distribution in the outer peripheral portion is high. In this state, since the thermocouple 10 is still heated by the external flame, the output has a stable and high value.

【0021】風量低下がもう少し進むと、図3(ウ)に
示すようにバーナプレート5の外周部の火炎が大きくリ
フトして、熱電対10(感熱部10a)がその炎の中に
収まる。この場合、圧力分布調整によりバーナプレート
5の中央部は保炎されている。つまり、外周部のリフト
領域と中央部の保炎領域とに分けられる。従って、熱電
対10はリフト領域内に維持され、周りの火炎が安定し
ていることから、熱電対10の出力も安定している。
When the amount of air flow further decreases, the flame on the outer peripheral portion of the burner plate 5 lifts significantly as shown in FIG. 3C, and the thermocouple 10 (heat sensitive portion 10a) is settled in the flame. In this case, the central portion of the burner plate 5 is flame-held by adjusting the pressure distribution. That is, it is divided into a lift region in the outer peripheral portion and a flame holding region in the central portion. Therefore, the thermocouple 10 is maintained in the lift region and the surrounding flame is stable, so that the output of the thermocouple 10 is also stable.

【0022】もう少し風量低下が進むと、図3(エ)に
示すようにバーナプレート5中央部の火炎もリフトし始
める。この場合でも、バーナプレート5に保炎される火
炎がみられるが、この保炎位置は、バーナプレート5中
央付近に限られ、先願(図11(エ)に示す)のように
広範囲にはならない。従って、火炎がどの位置に保炎さ
れようと熱電対10は常に内炎の中に収まり、出力が安
定している。つまり、火炎は、図中において破線で示す
形状や実線で示す形状などが考えられるが、何れであっ
ても保炎位置が中央付近であるため熱電対10が内炎の
中に収まるのである。
When the air volume further decreases, the flame at the center of the burner plate 5 also begins to lift, as shown in FIG. Even in this case, a flame holding flame is seen in the burner plate 5, but the flame holding position is limited to the vicinity of the center of the burner plate 5 and is wide in the range as in the previous application (shown in FIG. 11D). I won't. Therefore, regardless of the position of the flame, the thermocouple 10 is always contained in the inner flame and the output is stable. That is, the flame may have a shape shown by a broken line or a shape shown by a solid line in the figure, but in any case, since the flame holding position is near the center, the thermocouple 10 is contained in the inner flame.

【0023】こうして、所定のレベルの風量不足になる
と、図3(オ)に示すように、火炎がバーナプレート5
から完全にリフトして、筒状ガード7開口部に保炎す
る。こうなると、周りから二次空気が供給されてブンゼ
ン燃焼に切り替わる。ブンゼン燃焼時には、拡散燃焼で
あることや、風量の低下により火炎を上方に持ち上げる
力が減ることから、風量の変化に対してほとんどリフト
しなくなる。
In this way, when the air volume becomes insufficient at a predetermined level, the flame is burned by the burner plate 5 as shown in FIG.
To completely hold the flame in the opening of the tubular guard 7. When this happens, secondary air is supplied from the surroundings, and the Bunsen combustion is switched to. At the time of Bunsen combustion, since it is diffusion combustion and the force for lifting the flame upward due to the decrease in the air volume is reduced, it hardly lifts with respect to the change in the air volume.

【0024】図4は、給湯器に燃焼安全装置を組み込ん
だときの、メインバーナの空気比λに対する熱電対10
の起電力および一酸化炭素濃度を表す。上述したよう
に、空気比が減少すると熱電対10の起電力は急減し、
一酸化炭素濃度が高くなる前に設定値以下になりガス流
路を閉じることができる。しかも、点Aから点Bにかけ
ての火炎のリフト途中において、熱電対10の出力が先
願のものに比べて安定しているため、不完全燃焼判定レ
ベル(しきい値)の設定を任意にとることができる。ま
た、バーナプレート5の外周部の圧力分布を高くしてい
るため、早く筒状ガード7先端に保炎されやすくリフト
途中期間(点Aから点B)が短くなる。このため、空気
比に対する熱電対10の出力特性が急勾配となり風量不
足の状態を的確に捉えることができる。
FIG. 4 shows the thermocouple 10 for the air ratio λ of the main burner when the combustion safety device is incorporated in the water heater.
Represents the electromotive force and the carbon monoxide concentration. As mentioned above, when the air ratio decreases, the electromotive force of the thermocouple 10 decreases sharply,
Before the carbon monoxide concentration becomes high, it becomes less than the set value and the gas passage can be closed. Moreover, since the output of the thermocouple 10 is more stable than that of the previous application during the flame lift from the point A to the point B, the incomplete combustion determination level (threshold value) is arbitrarily set. be able to. Further, since the pressure distribution on the outer peripheral portion of the burner plate 5 is made high, the flame is easily held at the tip of the tubular guard 7, and the intermediate lift period (point A to point B) is shortened. For this reason, the output characteristic of the thermocouple 10 with respect to the air ratio becomes steep, and it is possible to accurately grasp the state where the air volume is insufficient.

【0025】一方、室内の酸素濃度が低下した場合に
は、風量(空気比)が同じであっても燃焼に寄与する酸
素量が減少するために、燃焼速度が遅くなる。この結
果、上述したように火炎が敏感にリフトする。この結
果、一酸化炭素濃度が上昇する前に熱電対10の起電力
が十分に低下して、安全レベルで確実にガス流路を閉じ
ることができる。尚、酸欠の場合は筒状ガード7で保炎
された後は早めに失火する。
On the other hand, when the oxygen concentration in the room decreases, the combustion speed becomes slow because the amount of oxygen contributing to combustion decreases even if the air volume (air ratio) is the same. As a result, the flame is lifted sensitively as described above. As a result, the electromotive force of the thermocouple 10 is sufficiently reduced before the carbon monoxide concentration rises, and the gas flow path can be closed reliably at a safe level. In the case of oxygen deficiency, the flame is retained by the tubular guard 7, and then the flame is misfired earlier.

【0026】次に、燃焼安全装置の他の実施例について
説明する。図5に示す燃焼安全装置は、先の実施例で示
した分布板3,絞り部材8に代えて旋回羽根3aを混合
管2内に固着したものである。従って、旋回羽根3aを
通過した混合気は、破線矢印に示すように旋回してバー
ナプレート5外周部の圧力分布が高くなる。
Next, another embodiment of the combustion safety device will be described. In the combustion safety device shown in FIG. 5, a swirl vane 3a is fixed in the mixing pipe 2 instead of the distribution plate 3 and the throttle member 8 shown in the previous embodiment. Therefore, the air-fuel mixture that has passed through the swirl vanes 3a swirls as shown by the dashed arrow, and the pressure distribution on the outer peripheral portion of the burner plate 5 becomes high.

【0027】また、図6に示す燃焼安全装置は、混合管
2内で圧力分布を調整せずに、バーナプレート5に形成
される炎口4の配置を中央部で粗に、外周部で密にした
ことにより、熱電対10が設けられる筒状ガード7内壁
面側の圧力分布を高くしたものである。
Further, in the combustion safety device shown in FIG. 6, without adjusting the pressure distribution in the mixing tube 2, the arrangement of the flame ports 4 formed in the burner plate 5 is roughly arranged in the central part and densely in the outer peripheral part. By doing so, the pressure distribution on the inner wall surface side of the tubular guard 7 on which the thermocouple 10 is provided is increased.

【0028】また、図7に示す燃焼安全装置は、先の実
施例で示した分布板3,絞り部材8に代えて、熱電対1
0先端の真下に開口部を有する絞り部材3bを設けたも
のである。従って、熱電対10に向かう混合気の圧力分
布が高くなる。
In the combustion safety device shown in FIG. 7, a thermocouple 1 is used instead of the distribution plate 3 and the throttle member 8 shown in the previous embodiment.
A diaphragm member 3b having an opening is provided directly below the 0 tip. Therefore, the pressure distribution of the air-fuel mixture toward the thermocouple 10 becomes high.

【0029】次に、燃焼安全装置1をガス給湯器内に組
み込んだ構成の一例を示す。図8は、FE式ガス給湯器
の燃焼室30内を上方から視た概略構成図である。燃焼
室30内には、偏平な複数のメインバーナ31が並設さ
れ、それらのスロート32先端に一次空気量調整用のダ
ンパ33が設けられ、ノズル台34に設けられた各ガス
ノズル35から燃料ガスが供給される。このノズル台3
4へのガス流路には能力(燃焼量)を調整するための比
例制御弁やガス流路を開閉する電磁弁(以上図示略)が
設けられる。また、燃焼室30の下部にはシロッコファ
ン(図示略)が設けられ、燃焼用空気を燃焼室30に供
給しメインバーナ31でブンゼン燃焼を行い、この燃焼
熱で熱交換器(図示略)を加熱して出湯するよう構成さ
れている。
Next, an example of a construction in which the combustion safety device 1 is incorporated in a gas water heater will be shown. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the inside of the combustion chamber 30 of the FE type gas water heater viewed from above. A plurality of flat main burners 31 are arranged in parallel in the combustion chamber 30, a damper 33 for adjusting the primary air amount is provided at the tip of the throat 32, and fuel gas is supplied from each gas nozzle 35 provided in the nozzle base 34. Is supplied. This nozzle stand 3
A proportional control valve for adjusting the capacity (combustion amount) and a solenoid valve (not shown) for opening and closing the gas passage are provided in the gas passage to 4. A sirocco fan (not shown) is provided below the combustion chamber 30. Combustion air is supplied to the combustion chamber 30 to perform Bunsen combustion in the main burner 31, and a heat exchanger (not shown) is generated by the combustion heat. It is configured to be heated and discharged.

【0030】燃焼安全装置1は、このメインバーナ31
に並設され、共通のノズル台34に設けたガスノズル3
6から燃料ガスが供給される。従って、別個にガス流路
を設けることなく簡易な構造となっている。また、能力
が大の場合と小の場合とでは、メインバーナ31の空気
比の設定が異なるが、燃焼安全装置1においてもそれに
応じて空気比が変更され、実際のメインバーナ31の燃
焼状態にそくした不完全燃焼検出を実施することができ
る。
The combustion safety device 1 includes the main burner 31.
Gas nozzles 3 installed in parallel on the common nozzle base 34
Fuel gas is supplied from 6. Therefore, the structure is simple without providing a separate gas flow path. Further, although the setting of the air ratio of the main burner 31 is different between the case where the capacity is large and the case where the capacity is small, the air ratio is also changed in the combustion safety device 1 accordingly, and the actual combustion state of the main burner 31 is changed. Incomplete combustion detection can be performed.

【0031】以上説明した実施例においては、熱電対1
0の起電力が所定値以下に減少したときにガス流路を閉
じるものであったが、さらに、ガス流路を閉じる前にフ
ァンの回転数を調整するようにしてもよい。つまり、排
気ダクト(図示略)からの逆風やフィン閉塞等により空
気比が低下したときには、ファンの回転数を増大させれ
ば燃焼器を停止させることなく使用できるケースがあ
る。そこで、熱電対10の起電力が予め設定したレベル
にまで低下したときに、ファンの回転数を増大すると共
に所定の回転数に達しても起電力の回復が得られないと
き、つまり空気比が増大しないときにガス流路を閉じて
器具を停止させるのである。また、ファンの回転数を増
大させてから所定期間経過しても起電力が回復しない場
合にガス流路を閉じるようにしてもよい。
In the embodiment described above, the thermocouple 1
Although the gas flow path is closed when the electromotive force of 0 decreases below a predetermined value, the rotation speed of the fan may be adjusted before closing the gas flow path. In other words, when the air ratio decreases due to back wind from an exhaust duct (not shown), fin blocking, or the like, there are cases where the combustor can be used without stopping by increasing the rotation speed of the fan. Therefore, when the electromotive force of the thermocouple 10 is reduced to a preset level, the rotation speed of the fan is increased and the electromotive force cannot be recovered even when the predetermined rotation speed is reached, that is, the air ratio is When it does not increase, the gas flow path is closed and the device is stopped. Further, the gas flow path may be closed when the electromotive force does not recover even after a lapse of a predetermined period after increasing the rotation speed of the fan.

【0032】また、熱電対10の起電力が常に一定値に
なるようにファン回転数を制御してもよい。つまり熱電
対10の起電力をフィードバック制御因子としてファン
の回転数を制御するのである。この場合、ファンの回転
数が所定範囲内に収まらない場合にはガス流路を閉じて
不完全燃焼を防止する。こうした熱電対10の起電力に
基づく制御は、燃焼安全装置1が風量不足や酸欠状態を
非常に精度よく検出するがゆえに可能であり、従来のよ
うなブンゼン燃焼のリフト検出では精度の良い制御を望
んでも無理である。尚、燃焼開始時においては熱電対1
0の起電力が安定するまで制御動作を行わないようにす
る。
Further, the fan speed may be controlled so that the electromotive force of the thermocouple 10 is always a constant value. That is, the rotational speed of the fan is controlled by using the electromotive force of the thermocouple 10 as a feedback control factor. In this case, when the rotation speed of the fan does not fall within the predetermined range, the gas passage is closed to prevent incomplete combustion. The control based on the electromotive force of the thermocouple 10 is possible because the combustion safety device 1 detects the air volume shortage and the oxygen deficiency with high accuracy, and the conventional Bunsen combustion lift detection has high accuracy. It is impossible to ask for. At the start of combustion, thermocouple 1
The control operation is not performed until the electromotive force of 0 is stabilized.

【0033】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、給湯器に
限らずファンヒータ等の燃焼器にも適用できる。また、
酸欠が心配されない外置きタイプの器具においても、風
量低下を検知するセンサとして用いることができる。
The embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to these examples, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, the invention can be applied not only to a water heater but also to a combustor such as a fan heater. Also,
It can be used as a sensor for detecting a decrease in air volume even in an external type device in which oxygen deficiency is not a concern.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃焼安全
装置によれば、熱電対に向かう混合気の圧力分布を高く
したため、熱電対の出力が非常に安定することとなり、
高精度に不完全燃焼を検知することができるという優れ
た効果を奏する。
As described in detail above, according to the combustion safety device of the present invention, since the pressure distribution of the air-fuel mixture toward the thermocouple is increased, the output of the thermocouple becomes very stable,
It has an excellent effect that the incomplete combustion can be detected with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例としての燃焼安全装置の概略構成図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combustion safety device as one embodiment.

【図2】燃焼安全装置の圧力分布を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pressure distribution of a combustion safety device.

【図3】風量低下時における火炎の状態および熱電対の
出力を表す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the state of flame and the output of a thermocouple when the air volume decreases.

【図4】空気比の変動に対する熱電対の起電力、CO濃
度特性を表すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing electromotive force and CO concentration characteristics of a thermocouple with respect to changes in air ratio.

【図5】他の実施例としての燃焼安全装置の概略構成図
である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a combustion safety device as another embodiment.

【図6】他の実施例としての燃焼安全装置の概略構成図
である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a combustion safety device as another embodiment.

【図7】他の実施例としての燃焼安全装置の概略構成図
である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a combustion safety device as another embodiment.

【図8】ガス給湯器に燃焼安全装置を組み込んだ状態の
燃焼室を表す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a combustion chamber in which a combustion safety device is incorporated in a gas water heater.

【図9】従来の燃焼安全装置の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional combustion safety device.

【図10】先に提案した燃焼安全装置の概略構成図であ
る。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the previously proposed combustion safety device.

【図11】先に提案した燃焼安全装置の風量低下時にお
ける火炎の状態および熱電対の出力を表す説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the state of flame and the output of a thermocouple when the air flow rate of the previously proposed combustion safety device is decreased.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃焼安全装置、 3…分布板、 3a…旋回羽根、
3b…絞り部材、4…炎口、 5…バーナプレート、
6…予混合バーナ、 7…筒状ガード、10…熱電
対、 10a…感熱部。
1 ... Combustion safety device, 3 ... Distribution plate, 3a ... Swirl blade,
3b ... diaphragm member, 4 ... flame port, 5 ... burner plate,
6 ... Premix burner, 7 ... Cylindrical guard, 10 ... Thermocouple, 10a ... Heat sensitive part.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼用空気を強制的に取り込んで燃焼す
る燃焼器に組み込まれる安全装置であって、 複数の炎口を形成したバーナプレートを有する予混合バ
ーナと、このバーナプレートを囲んで火炎の二次空気の
接触を妨げる筒状ガードと、上記筒状ガードの壁面に挿
通され火炎の形成位置に応じた検知信号を出力する熱電
対とを備えると共に、 上記熱電対に向かう混合気の圧力分布を高くする圧力調
整手段を備えたことを特徴とする燃焼安全装置。
1. A safety device incorporated in a combustor for forcibly taking in combustion air for combustion, comprising a premix burner having a burner plate having a plurality of flame openings, and a flame surrounding the burner plate. And a thermocouple that outputs a detection signal according to the flame formation position, which is inserted into the wall surface of the tubular guard, and the pressure of the air-fuel mixture that goes toward the thermocouple. A combustion safety device comprising a pressure adjusting means for increasing the distribution.
【請求項2】 上記熱電対は、その感熱部が上記筒状ガ
ードに囲まれるバーナプレートの外周部の上方に配設さ
れ、 上記圧力調整手段は、上記バーナプレートの外周部に沿
って圧力分布を高くしていることを特徴とする請求項1
記載の燃焼安全装置。
2. The thermocouple is disposed above the outer peripheral portion of the burner plate whose heat sensitive portion is surrounded by the tubular guard, and the pressure adjusting means distributes pressure along the outer peripheral portion of the burner plate. The height is set high.
Combustion safety device as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2015010814A (en) * 2013-07-02 2015-01-19 リンナイ株式会社 Control device for plate-type burner

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