JP2011252671A

JP2011252671A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2011252671A
Application number: JP2010127852A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Shimizu; 政一清水
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-15
Also published as: AU2011202427A1; US20110297059A1; CN102287810A

Abstract

【課題】燃焼筐１を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室２と燃焼室の下側の給気室３とに仕切る仕切り板４が設けられ、燃焼室内に濃淡バーナ６が横方向に並べて複数本並設され、給気室３から仕切り板に形成した多数の分布孔４ａを介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、一部の濃淡バーナの上方に臨ませてフレームロッド９が設けられ、酸欠時の火炎リフトでフレームロッドが火炎を検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、酸欠で燃焼性が悪化する前に確実に燃焼を停止できるようにする。
【解決手段】フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分に流れる二次空気が通過する仕切り板４の部分Ａに、分布孔４ａを仕切り板単位面積当たりの分布孔４ａの開口面積が他の部分よりも大きくなるように形成し、濃淡バーナ６の上記部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くする。
【選択図】図２

Description

本発明は、濃淡バーナを備える燃焼装置であって、酸欠時の燃焼停止のためにフレームロッドを設けるものに関する。

従来、燃焼筐を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、燃焼室内に濃淡バーナが横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、濃淡バーナは、前後方向に長手のバーナ本体の上端に、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。

また、このような燃焼装置において、一部の濃淡バーナの上方に臨ませてフレームロッドを設け、酸欠時の火炎リフトでフレームロッドが火炎を検知しなくなったときに、燃焼を停止させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、酸欠時には一次空気が不足し、燃焼速度よりも噴出速度が上回る状態となって火炎リフトを生ずる。特に、濃淡バーナでは、淡炎口に形成される淡火炎の方が濃炎口に形成される濃火炎よりも先にリフトする。この場合、フレームロッドは、濃火炎までがリフトしないと、火炎検知してしまうため、燃焼が停止されない。そして、混合気の分布ムラなどにより、フレームロッドの無い部分で酸欠による火炎リフトが進行し、燃焼不良を生じてしまうことがある。

特開２００６−２６６５１６号公報特開２００９−１６２４４２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、濃淡バーナを使用しても、酸欠で燃焼性が悪化する前に確実に燃焼を停止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、燃焼筐を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、前後方向に長手のバーナ本体の上端に、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燃焼室内に横方向に並べて複数本並設され、給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、一部の濃淡バーナの上方に臨ませてフレームロッドが設けられ、酸欠時の火炎リフトでフレームロッドが火炎を検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くすることを特徴とする。

ここで、酸欠時には、濃炎口に形成される濃火炎が二次空気を求めて外側に広がる。そして、二次空気の供給量が多いと、濃火炎の外側に吹き上がる二次空気によって濃火炎が外側からめくり上げられ、更に、二次空気によってバーナ本体の外側の濃炎口が冷却されて燃焼速度が遅くなるため、濃火炎がリフトしやすくなる。

本発明によれば、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くするため、フレームロッドの設置部分において、淡火炎だけでなく濃火炎も酸欠初期段階でリフトして、フレームロッドが火炎を検知しなくなる。従って、酸欠で燃焼性が悪化する前に確実に燃焼を停止できる。

ところで、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分に給気室内の空気を導くダクトを設けて、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分より多くすることも可能である。然し、これでは、ダクトが必要になり、部品点数が増してコストアップを招く。

そのため、本発明においては、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分に流れる二次空気が通過する仕切り板の部分に、分布孔を仕切り板単位面積当たりの分布孔の開口面積が他の部分よりも大きくなるように形成することが望ましい。これによれば、ダクトを用いずに、フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分より多くすることができ、部品点数を削減してコストダウンを図る上で有利である。

本発明の実施形態の燃焼装置の平面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。（ａ）濃淡バーナの正常時の燃焼状態を示す図、（ｂ）酸欠気味になったときの燃焼状態を示す図、（ｃ）フレームロッド設置部における酸欠気味になったときの燃焼状態を示す図。

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、前後方向に長手のバーナ本体６１の上端に、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６２と、淡炎口６２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６３，６３とを備える。淡炎口６２内には整流板６２ａが装着され、淡炎口６２の両側部には、濃炎口６３との間に位置させて、混合気が噴出しない還流域６２ｂが設けられている。また、図２を参照して、バーナ本体６１の下部前端には、淡混合気用の流入口６４と、その上側に濃混合気用の流入口６５とが設けられている。バーナ本体６には、更に、淡炎口６２と濃炎口６３を前後複数区分に分割する上端のブリッジ部６６が設けられている。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なるように設定することも可能である。

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。マニホールド７には、各濃淡バーナ６の流入口６４，６５に臨む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。そして、各ガスノズル７１，７２から各流入口６４，６５に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各流入口６４，６５に一次空気が供給されるようにしている。

立上り部４１の前面には、各濃淡バーナ６の流入口６４，６５に対応する開口を形成したダンパ板４２が設けられている。そして、淡混合気用の流入口６４に対応するダンパ板４２の開口を大きく形成して、流入口６４への一次空気の供給量を淡混合気が生成されるように多くし、一方、濃混合気用の流入口６５に対応するダンパ板４２の開口を小さく形成して、流入口６５への一次空気の供給量を濃混合気が生成されるように少なくしている。

燃焼筐１の前面には、点火プラグ８が装着されると共に、一部の濃淡バーナ６の上方に臨むようにフレームロッド９が装着される。具体的には、図１で右側から５番目と６番目の濃淡バーナ６の前端部上方に臨むようにフレームロッド９を設けている。そして、酸欠時の火炎リフトでフレームロッド９が火炎を検知しなくなったとき、即ち、フレームロッド９とバーナ本体６１との間に火炎を介して流れるフレーム電流がフレームロッド９よりも上方への火炎リフトで所定の閾値以下に低下したとき、マニホールド７の上流のガス供給路に介設した電磁弁（図示せず）を閉弁させて、燃焼を停止させるようにしている。

ここで、正常燃焼時には、図３（ａ）に示す如く、淡炎口６２から噴出する淡混合気による淡火炎Ｆａが形成されると共に、濃炎口６３から噴出する濃混合気が淡混合気中の過剰空気及び分布孔４ａからの空気を二次空気として燃焼して濃火炎Ｆｂが形成される。酸欠気味になると、図３（ｂ）に示す如く、淡火炎Ｆａがリフトすると共に、濃火炎Ｆｂが淡混合気中の過剰空気の減少で二次空気を求めて外側に広がるが、濃火炎Ｆｂのリフトは然程生じない。このままでは、フレームロッド９が濃火炎Ｆｂを検知してしまい、酸欠初期段階で燃焼を停止することができなくなる。

そこで、本実施形態では、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分に流れる二次空気が通過する仕切り板４の部分に、分布孔４ａを他の部分よりも高密度で形成し、仕切り板単位面積当たりの分布孔４ａの開口面積が他の部分よりも大きくなるようにしている。本実施形態において、フレームロッド９は、仕切り板４の前縁の立上り部４１よりも前方に設置されており、仕切り板４の前部を通過した二次空気が仕切り板４の上端から前方に迂回して、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分に流れる。そこで、フレームロッド９の設置位置を中心とする所定の横方向範囲内の仕切り板４の前部（図１、図２にＡで示す部分）に、分布孔４ａを高密度で形成している。尚、仕切り板４の前記部分Ａに形成する分布孔４ａを大きくして、仕切り板単位面積当たりの分布孔４ａの開口面積を大きくすることも可能である。

これによれば、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分への二次空気の供給量が他の部分よりも多くなる。そして、二次空気の供給量が多いと、図３（ｃ）に示す如く、濃火炎Ｆｂの外側に吹き上がる二次空気によって濃火炎Ｆｂが外側からめくり上げられる。更に、二次空気によってバーナ本体６１の外側の濃炎口６３が冷却されて、燃焼速度が遅くなる。そのため、濃火炎Ｆｂがリフトしやすくなる。

従って、フレームロッド９の設置部分において、淡火炎Ｆａだけでなく濃火炎Ｆｂも酸欠初期段階でリフトして、フレームロッド９が火炎を検知しなくなる。その結果、酸欠で燃焼性が悪化する前に確実に燃焼を停止できる。

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、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分に給気室３内の空気を導くダクトを設けて、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分への二次空気の供給量を他の部分より多くすることも可能である。然し、これでは、ダクトが必要になり、部品点数が増してコストアップを招く。一方、上記実施形態によれば、仕切り板単位面積当たりの分布孔４ａの開口面積の設定だけで、フレームロッド９が臨む濃淡バーナ６の部分への二次空気の供給量を他の部分より多くでき、部品点数を削減してコストダウンを図る上で有利である。

１…燃焼筐、２…燃焼室、３…給気室、４…仕切り板、４ａ…分布孔、６…濃淡バーナ、６１…バーナ本体、６２…淡炎口、６３…濃炎口、９…フレームロッド。

Claims

燃焼筐を備え、燃焼筐内に、燃焼筐内の空間を燃焼室と燃焼室の下側の給気室とに仕切る仕切り板が設けられ、
前後方向に長手のバーナ本体の上端に、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燃焼室内に横方向に並べて複数本並設され、
給気室から仕切り板に形成した多数の分布孔を介して燃焼室に二次空気が供給されるようにした燃焼装置であって、
一部の濃淡バーナの上方に臨ませてフレームロッドが設けられ、酸欠時の火炎リフトでフレームロッドが火炎を検知しなくなったときに、燃焼を停止させるものにおいて、
フレームロッドが臨む濃淡バーナの部分への二次空気の供給量を他の部分よりも多くすることを特徴とする燃焼装置。
前記フレームロッドが臨む前記濃淡バーナの部分に流れる二次空気が通過する前記仕切り板の部分に、前記分布孔を仕切り板単位面積当たりの分布孔の開口面積が他の部分よりも大きくなるように形成することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。