(57)【要約】【課題】廉価な構成でかつ長期間に亘って安定した火炎巻装を行うことのできる火炎検出器を提供する。【解決手段】噴霧された燃料ガスを内側でガス化させ、一部に形成された炎孔から燃料ガスを外部に噴出させる空気混合気筒１０と、炎孔の周囲を覆い、炎孔から噴出された燃料ガスによって生じた火炎を安定化させる導電体からなる燃焼安定化板１５とを備え、少なくとも１つの炎孔１１ａを形成している炎孔形成部１１が空気混合気筒１０及びアースと電気的に遊離した導電体でできており、炎孔形成部１１と燃焼安定化板１５との間に所定の電圧を印加してガス燃焼時の火炎電流を検出するようになっている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧された燃料ガス又は液体燃料を内側でガス化させた燃料ガスを、一部に形成された炎孔から外部に噴出させる空気混合気筒と、
炎孔の周囲を覆い、前記炎孔から噴出された燃料ガスによって生じた火炎の燃焼を安定化させる導電体からなる燃焼安定化板とを備え、
少なくとも１つの炎孔を形成している炎孔形成部が空気混合気筒及びアースと電気的に遊離した導電体でできており、前記炎孔形成部と前記燃焼安定化板との間に所定の電圧を印加してガス燃焼時の火炎電流を検出することを特徴とする火炎検出器。
【請求項２】
バーナ本体を構成する導電性の第１バーナと、
前記第１バーナ近傍に設けられ、アースと絶縁された導電性の第２バーナとを備え、
前記第２バーナは当該第２バーナからの火炎と前記第１バーナからの火炎とが少なくとも部分的に重なり合うような位置に配置され、
前記第１バーナと前記第２バーナとの間に所定の電圧を印加してガス燃焼時の火炎電流を検出することを特徴とする火炎検出器。
【請求項３】
前記第１バーナは燃焼装置のメインバーナからなり、前記第２バーナは燃焼装置のパイロットバーナからなることを特徴とする、請求項２に記載の火炎検出器。
【請求項４】
前記燃焼安定化板は、前記電気的に遊離した炎孔形成部で生成される火炎の内炎外側か内炎外側近傍と接するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の火炎検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ファンヒータやストーブ、湯沸し器、ボイラ等の燃焼中の火炎を検出するのに使用する火炎検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ファンヒータやストーブ、湯沸し器、ボイラ等の燃焼中にはその火炎の有無を検出するのにフレームロッドを利用した火炎検出器が使用されている。かかる火炎検出器５の全体構成は、液体燃料の場合、図９に示すように燃料を噴霧する燃料噴射部５１と、噴霧された燃料を内部で気化させると共に気化された燃料ガスを外部に噴出させる空気混合気筒５２と、空気混合気筒５２から燃料ガスが噴出する炎孔５３の近傍に設けられ、炎孔５３において発生した火炎の燃焼を安定化させる金属製網体の導電板５４と、火炎の外炎部分に端部が配置され、火炎の有無を検出するフレームロッド５５等を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ここで、フレームロッド５５を用いた火炎有無の原理について説明する。フレームロッド５５は、図１０に示すようにその一端部が火炎の外炎Ｆａに位置決めされ、その他端部とバーナ本体５６との間が電気的に導通接続されると共に、この間に交流電圧を印加するようになっている。そして、火炎の外炎Ｆａにおいて周囲の酸素との間で激しい酸化反応の過程で生じる電子を利用してフレームロッドの先端部分とバーナ本体との間に発生する電流（ダイオードと等価的な回路における整流された電流）Ｉを検出することで火炎の有無を検出している。
【０００４】
図１１は上述の火炎検出器５を用いた燃焼シーケンスの一例を示している。同図から明らかなように正常な火炎検出時の燃焼シーケンス（図１１（ａ））では、最初にファンを駆動させてプリパージ（生ガスの排気）を行い、その後イグニッションを一定時間作動させる。この時間をいわゆる着火トライアル時間という。これと同時にバルブを全開にし、イグニッションによってメインバーナに火炎を着火させて火炎検出器５が火炎の存在を検知したらバルブ全開状態をそのまま保ち、火炎燃焼状態をそのまま継続させる。即ち、着火トライアル時間を終了した後も正常な火炎燃焼がそのまま継続する。
【０００５】
一方、不着火の場合の燃焼シーケンス（図１１（ｂ））はファンを駆動した後、一定時間後に着火トライアル時間として一定時間イグニッションを点火させる。これと同時にバルブを全開にし、この間でフレームロッドに電流が流れないと判断した場合は、不着火であると判断して着火トライアル終了と同時にバルブを閉止する。そして、その後暫くファンを回して生ガスを排気した後、ファンも停止させる。このようにフレームロッドは燃焼シーケンス内において火炎検出を行うに当たって重要な役目を果たしている。
【０００６】
一方、近年の建物内の建材や例えばヘアスプレー等に含まれる物質の中にはシリコン（Ｓｉ）が混ざっており、これに伴って無数のシリコン分子が雰囲気中に漂っている。このようなシリコン分子が上述したファンヒータやバーナ等の火炎において非常に温度が高い外炎部分に近づくと、強烈な酸化作用を受けて二酸化シリコン（ＳｉＯ２）となる。そして、火炎有無を検出するのに最も重要な部分であるフレームロッドの、外炎部分との接触部分にいわゆるフレームプレーティング現象と同様の原理で二酸化シリコンの被膜を形成してしまう。かかる二酸化シリコンの皮膜が絶縁物として作用し、この皮膜が成長するにつれて、図１２に示すように火炎があるにも係わらず、フレームロッドに流れる火炎電流（フレーム電流）が図中矢印Ａ，Ｂの方向に全体的にシフト（低下）する。そして、二酸化シリコンの皮膜がかなり成長すると、火炎が十分大きいにも係わらず、火炎電流が火炎有無の検出の閾値に達しないまでに低下してしまう。そのため、燃焼状態の十分安定した火炎が存在するにも係わらず火炎電流が閾値に達しないがゆえに火炎無しと判断して燃焼シーケンスを強制終了してしまうこともある。この様なフレームロッドへの二酸化シリコンの付着の問題を解決するために幾つかの対策が考えられている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２１３４３２号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献２】
特開平９−２６４１０公報（第２−４頁、図１）
【特許文献３】
特開平１０−１６０１５８号公報（第３−７頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
フレームロッドへの二酸化シリコン付着を阻止する第１の対策としては、特許文献２に記載の通り、酸化膜（絶縁膜）を強制的に剥がしてしまうものがあげられる。具体的には、金属棒のような熱伝導率の良い（大きい）金属材料は加熱すると膨張し、冷却すると収縮するという特性を利用する。即ち、この膨張・収縮を積極的に繰り返させることで、フレームロッドに付着した二酸化シリコンをフレームロッドから強制的に剥離させる方法である。
【０００８】
もう一つの対策としては、特許文献３に記載の通り、電圧をかけた後、フレームロッドとアースとの間の電圧と電位との関係を常に検出しておき、二酸化シリコンが付着した後の火炎電流の下り具合を予め見込んでキャンセルし、火炎検出を行うものがある。
【０００９】
しかしながら、前者の二酸化シリコンを強制的に剥離させる方法は、付着した二酸化シリコンの厚さが厚くなるとフレームロッドのわずかな膨張収縮差を利用しただけでは二酸化シリコンが剥離しなくなってしまい、火炎検出が全くできなくなるという問題点を有している。また、後者のフレームロッドとアースとの間の電圧と電流との関係を検出して予め二酸化シリコンが付着するのを見込んだ計算により火炎検出を行う方法であっても、火炎が無くて火炎電流が流れない場合と、二酸化シリコンがかなり付着して火炎があるにも係わらず火炎電流が流れない場合との領域においては火炎電流の流れ具合が近似してしまい、火炎有無の正確な判断が行い難いという問題点を有している。
【００１０】
即ち、両者ともフレームロッドを長期間使用して二酸化シリコンがかなり付着した状態では正確な火炎検出が行えなくなると言える。これに対してフレームロッドを外炎から内炎まで伸ばして火炎中で共に接触させるような構造の火炎検出器も考えられる。このような火炎検出器はフレームロッドが火炎の内炎部分にも接触しているので、フレームロッドの、外炎との接触部分に二酸化シリコンが付着しても、内炎との接触部分から火炎電流をとることができる。しかしながら、フレームロッド自体の表面積はその構造上非常に小さい。即ち、フレームロッドの火炎内炎部分と接した部分はわずかな表面積しか有さないので、この領域のみでは火炎電流を十分に検出することができない。従って、このような構成であってもやはり正確な火炎検出を長期間に亘って維持することは難しいと言える。
【００１１】
また、燃焼安定板の孔（隙間）からフレームロッドを差し込むのは構造的に難しく、その組立て上の制約を受けるので火炎検出器自体の取付けコストも高くつく。
【００１２】
本発明の目的は、廉価な構成でかつ長期間に亘って安定した火炎検出を行うことのできる火炎検出器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の火炎検出器は、噴霧された燃料ガス又は液体燃料を内側でガス化させた燃料ガスを、一部に形成された炎孔から外部に噴出させる空気混合気筒と、炎孔の周囲を覆い、炎孔から噴出された燃料ガスによって生じた火炎燃焼を安定化させる導電体からなる燃焼安定化板とを備え、少なくとも１つの炎孔を形成している炎孔形成部が空気混合気筒及びアースと電気的に遊離した導電体でできており、炎孔形成部と燃焼安定化板との間に所定の電圧を印加してガス燃焼時の火炎電流を検出することを特徴としている。
【００１４】
従来のようにフレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎電流を検出するのではなく、空気混合気筒の炎孔内縁を火炎の内炎部分に接触させて火炎電流を検出するようになっている。火炎の内炎部分は還元炎と呼ばれ、酸化物の酸素を奪う性質があり、この還元炎である火炎の内炎部分と炎孔内縁は接触している。その為、火炎の外炎に接触した場合のように酸化作用がなく、二酸化シリコンが付着することもない。従って、従来のように火炎外炎部分にフレームロッドを接触させて火炎電流を検出する場合に較べて火炎電流の経時的な変化が少ない。
【００１５】
また、炎孔内縁全体が内炎に接触しているので、従来のフレームロッドを内炎に接触させた場合に較べて火炎がある場合に十分な火炎電流を得ることができる。従って、従来のフレームロッドを用いた火炎検出器に較べてより確実な火炎検出を行う。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の火炎検出器は、バーナ本体を構成する導電性の第１バーナと、第１バーナ近傍に設けられ、アースと絶縁された導電性の第２バーナとを備え、第２バーナは当該第２バーナからの火炎と第１バーナからの火炎とが少なくとも部分的に重なり合うような位置に配置され、第１バーナと第２バーナとの間に所定の電圧を印加してガス燃焼時の火炎電流を検出することを特徴としている。
【００１７】
従来のようにフレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎電流を検出するのではなく、第１バーナの火炎との第２バーナの火炎とを少なくとも部分的に接触させて火炎電流を検出している。即ち、火炎同士を接触させることでこれにフレームロッドの役目を果たさせている。
【００１８】
従って、最も二酸化シリコンが付着し易い火炎外炎部分のフレームロッドを省略することができるので、火炎が存在する場合に十分な量の火炎電流を経時的な変化無しに検出する。その為、従来のフレームロッドを用いた火炎検出器に較べてより正確な火炎検出を行う。
【００１９】
また、本発明の請求項３に記載の火炎検出器は、請求項２に記載の火炎検出器において、前記第１バーナは燃焼装置のメインバーナからなり、前記第２バーナは燃焼装置のパイロットバーナからなることを特徴としている。
【００２０】
メインバーナの火炎とパイロットバーナの火炎とが重なり合うことでこれがフレームロッドの一部を擬似的に形成し、火炎の有無を確実に検出する。従って、燃焼状態に応じて大きさのかなり変化するメインバーナの火炎を検出するに際して、従来のようにＣｄＳや赤外線センサ等の大掛かりな火炎検出器を必要としない。また、フレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎有無を検出する際に起こる二酸化シリコンの付着の問題も生じない。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載の火炎検出器は、請求項１に記載の火炎検出器において、燃焼安定化板は、電気的に遊離した炎孔形成部で生成される火炎の内炎外側か内炎外側近傍と接するように配置されている。
【００２２】
燃焼安定化板が炎の外炎部分に接した状態で長期間燃焼すると、その部分に二酸化シリコンが徐々に付着して火炎電流が次第に検出できなくなるが、このように燃焼安定化板が内炎の外側か外側近傍に近い位置に取り付けられることで、経時的な二酸化シリコン付着の問題を回避でき、長期間に亘って安定した火炎電流の検出を可能とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器を図面に基づいて説明する。
【００２４】
本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器１は、図１に示すように、霧状に噴霧された燃料Ｆを内部で気化させると共に、気化された燃料を外部に導出する空気混合気筒１０と、空気混合気筒１０の所定部分を覆った燃焼安定化板１５とを備えている。
【００２５】
空気混合気筒１０は金属でできたカップ形状を有し、このカップ部分が上下逆に配置された構成を備えている。また、空気混合気筒１０は燃焼器本体に電気的に接地（アース）されている。そして、空気混合気筒１０の開口部周囲には全周に亘って一定間隔でスリットが形成されている。なお、このスリットはここから空気混合気筒内部で気化した燃料ガスＧを空気混合気筒１０の外部に噴出させると共に、この燃料ガスＧを火炎にする炎孔１１ａ（図２参照）を構成している。なお、空気混合気筒１０が金属部材でできている理由は、空気混合気筒全体をアースすることと、空気混合気筒自体が金属板であるがゆえに熱伝導性が良く、これによって空気混合気筒全体を高温に保つことで霧状の燃料Ｆを燃料ガスＧへと効率的に気化させるためである。
【００２６】
また、燃焼安定化板１５は金属製の網でできており、空気混合気筒１０の周囲に形成された炎孔１１ａの形成領域を全て覆うように配置されている。なお、空気混合気筒１０と燃焼安定化板１５はわずかな間隔を隔てて配置されている。また、燃焼安定化板１５には後述するように交流電源の一端が接続されている。
【００２７】
燃焼安定化板１５は、空気混合気筒１０の炎孔１１ａから噴出した燃料ガスＧが着火されて生じた不安定な火炎燃焼を安定させる役目を果たしている。この燃焼の安定化は、燃焼安定化板自体が高温になることと外部からの空気の流れを遮断することで可能となる。
【００２８】
炎孔１１ａは図２に詳細に示すように細長矩形状に形成され、炎孔１１ａの周囲には枠状の炎孔形成部１１が配置されている。そして、枠状の炎孔形成部１１の更に外側には例えばセラミック等の耐熱性絶縁体からなる枠状のスペーサ１２が形成され、当該スペーサ１２を介して空気混合気筒本体に炎孔形成部１１が支持されるようになっている。即ち、炎孔１１ａの形成部分は空気混合気筒本体と常に電気的に遊離していることになる。そして、炎孔１１ａ周囲の炎孔形成部１１とこれと一定間隔離間して配置した燃焼安定化板１５との間は電気的に接続され、交流電圧が印加される。そして、交流の電圧をかけて整流してコンパレータ（図示せず）で火炎の有無を検知するようになっている。
【００２９】
火炎検出器１は上述のように構成され、火炎が生じた場合に火炎検出器１の火炎電流（フレーム電流）を検出することによって火炎の存在を検出するようになっている。なお、炎孔１１ａの内縁は火炎の内炎部分に接するようになる。即ち、炎孔を形成する導体部分が火炎内炎部分と広い接触領域で接触するようになる。従って、炎孔１１ａと火炎内炎部分との接触面積（接触領域）はフレームロッドのような棒状の火炎検出器を内炎部分に接触させた場合に比べてはるかに大きい。
【００３０】
その為、火炎燃焼中に導電体からなる炎孔形成部と燃焼安定化板との間に交流を印加した場合にダイオードと等価的な整流作用が生じる。従って、炎孔１１ａの内縁が火炎内炎部分のみに接していても火炎がある場合には十分な火炎電流が検出できる。
【００３１】
また、炎孔形成部が火炎の内炎部分に接しているので、火炎検出器を長期間使用しても炎孔形成部に二酸化シリコンが付着することが無い。従って、火炎の状態に応じて常に一義的に火炎電流が決まり、従来のようにフレームロッドの熱膨張・収縮を利用して二酸化シリコンをフレームロッドから剥離させるとか、検出された火炎電流値からフレームロッドに付着した二酸化シリコンの皮膜分をキャンセルして正規の火炎電流値を計算するようなことをしなくて済む。その為、常に安定した火炎有無の検出が可能となる。
【００３２】
続いて、本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器の変形例について説明する。この変形例は図３に示すように、炎孔が円形の炎孔１１１ａからなり、複数の円形の炎孔１１１ａが空気混合気筒１１０の周囲に形成されている（図３（ａ）参照）。炎孔１１１ａは導電部材からなるリング状の炎孔形成部１１１に形成され、当該炎孔形成部１１１の周囲にはセラミックのリングスペーサ１１２が嵌め込まれている（図３（ｂ）参照）。即ち、セラミックのリングスペーサ１１２が空気混合気筒１１０に形成された円形の孔部に嵌合され、導電性の炎孔形成部は当該リングスペーサ１１２を介して空気混合気筒本体と電気的に遊離している。また、少なくとも１つの炎孔形成部１１１と燃焼安定化板１１５（図３に一部を図示）との間に交流電圧を印加するようになっている。
【００３３】
そして、炎孔１１１ａから火炎が空気混合気筒１１０の外部に生成した場合に当該炎孔１１１ａに火炎の内炎が接触し、これによって炎孔形成部１１１と燃焼安定化板１１５との間に十分な大きさの火炎電流が流れ、この整流作用を利用して火炎の存在を検出するようになっている。
【００３４】
続いて、本発明の第１の実施形態にかかる更なる変形例について説明する。
【００３５】
この更なる変形例にかかる火炎検出器は、図４（ａ）に示すように、空気混合気筒２１０の周囲に比較的大きい円形の孔部２１０ａを複数形成し、図４（ｂ）に示すように、この孔部２１０ａに合致する例えばセラミック等の耐熱性絶縁材料からなるリングスペーサ２１２と、リングスペーサ２１２の内側にはまり込む円形の金属板であって複数の（図中４個の）炎孔を形成した炎孔形成部材２１１を嵌合して構成されている。このような構成をとることによって前述の変形例とは異なり幾つかのの炎孔２１１ａ〜２１１ｄをまとめて一つの炎孔形成部２１１に形成することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００３６】
続いて、本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器の更に別の変形例について説明する。
【００３７】
この更に別の変形例は、図５に示すように、空気混合気筒３１０をカップ状の頭部３２０と、導電体でできた円筒体からなり且つ複数の炎孔３３０ａを備えた炎孔形成部３３０と、円筒状の炎孔形成部３３０の両端部全周に亘って取付けられ、炎孔形成部３３０を燃焼器本体（図示せず）及び頭部３２０から電気的に遊離させるセラミック等の耐熱性絶縁材でできた大径のリングスペーサ３４１，３４２とから構成されている。なお、炎孔３３０ａは第１の実施形態と同様にスリット状からなり、炎孔形成部３３０の周囲全周に亘って等間隔で形成されている。また、炎孔形成部３３０の周囲には上述の実施形態と異なり金属製の網体からなる燃焼安定化板３１５（図５では一部図示）が炎孔形成部３３０と一定間隔離間して配置されている。そして、炎孔形成部３３０と燃焼安定化板３１５との間には交流電圧が印加されている。
【００３８】
即ち、この変形例にかかる火炎検出器３００は第１の実施形態とは異なり、火炎の炎孔３３０ａが１つの金属製の円筒体に複数形成され、この金属製の円筒体自体が燃焼器本体と電気的に遊離する構成をとっている。このような構成をとることで、電気的に簡単な接続構造で炎孔形成部３３０と燃焼安定化板３１５との間に交流電圧を印加することができる。
【００３９】
また、このような簡易な構成であるにも係わらず、全ての炎孔３３０ａが火炎の内炎と接しており、火炎の内炎からの火炎電流を全ての炎孔内縁から効率良く検出することができるので、正確な火炎検出に役立てることができる。また、複数の炎孔３３０ａを形成した金属の円筒体をセラミックからなる２つのリングスペーサ３４１，３４２を介して空気混合気筒３１０及び燃焼器本体と取り付けるだけで火炎検出器３００の本体部分を組み立てることができる。従って、火炎検出器３００の組立て工数を低減し、コスト削減に貢献することができる。
【００４０】
上述したように、燃焼安定化板は、空気混合気筒及びアースと電気的に遊離した炎孔形成部からの火炎の内炎外側か内炎外側近傍に位置するように備わっている。これによって、燃焼安定化板が炎の外炎部分に接した状態で長期間燃焼すると、その部分に二酸化シリコンが徐々に付着して火炎電流が次第に検出できなくなるが、このように燃焼安定化板が内炎の外側か外側近傍に近い位置に取り付けられることで、経時的な二酸化シリコン付着の問題を回避でき、長期間に亘って安定した火炎電流の検出を可能にするという技術的意義がある。
【００４１】
また、電気的に一方の電極を構成する燃焼安定化板は、他方の電極を構成する炎孔とある程度離間している。即ち、火炎内炎と接する炎孔部分における火炎との接触面積に較べて、燃焼安定化板における火炎との接触面積が大きくなっている。これは、換言すると、一方の電極における火炎接触面積と他方の電極における火炎接触面積との接触面積比が大きくなることを意味し、この接触面積比を大きくしてフレーム電流（即ち、直流成分であり、火炎の整流作用を妨げる大量のイオンの影響を少なくした直流成分）を取り出し易くする。これによって、火炎検出を確実に行えるようにする。このメリットは、従来のフレームロッド方式の火炎検出器においてバーナ本体の火炎接触面積が大きくかつロッドは細くて火炎接触面積が小さい方が直流の火炎電流をより大きく取れる考え方と同様に導き出せるものである。
【００４２】
なお、上述の実施形態にかかる燃焼安定化板は空気混合気筒の外側に設けたが、必ずしもこれに限定されず燃焼安定化板を空気混合気筒の内側であって炎孔から僅かに離間した位置に設けても良い。
【００４３】
また、枠状やリング状の炎孔形成部は上述の実施形態において全ての炎孔に設けても良く、単一の炎孔にのみ設けても良い。
【００４４】
また、炎孔形成部と燃焼安定化板との間にかける電圧は必ずしも交流電圧に限定されず、直流電圧であってもかまわない。
【００４５】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる火炎検出器２について説明する。なお、上述の実施形態にかかる火炎検出器１と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。本発明の第２の実施形態にかかる火炎検出器２は、図６（ａ）に示すように、カップ状をなし周囲にスリット状の炎孔２１ａを複数形成した空気混合気筒２１と、空気混合気筒２１の特定の炎孔２１ａ近傍に設けられたパイロットバーナ２２とを備えている。そして、パイロットバーナ２２は、図６（ｂ）に示すように、ブラケット２３，２４及びブラケット２３，２４とパイロットバーナ２２本体とを電気的に遊離させるセラミック等の絶縁体からなる絶縁スペーサ２５を介して燃焼器本体（図示せず）に取り付けられている。また、パイロットバーナ２２自体と金属製の空気混合気筒２１との間には交流電圧が印加されるようになっている。そして、パイロットバーナ２２の火炎が空気混合気筒２１の炎孔２１ａから噴出される燃料ガスに着火して空気混合気筒から火炎Ｆが生じた場合、パイロットバーナ２２の火炎ｆと空気混合気筒の火炎Ｆの外炎同士がちょうど重なり合うような位置にパイロットバーナ２２が取り付けられている。
【００４６】
このような構成をとることによって、空気混合気筒２１から噴出する気化ガスがパイロットバーナ２２により着火した場合、火炎の外炎同士が共に接触した状態で（重なり合った状態で）燃焼が継続するようになる。また、この燃焼継続中に火炎の外炎における激しい酸化反応に伴い電子が発生する。そして、パイロットバーナ２２と空気混合気筒２１自体の間に交流電圧を印加すると、この電子を介して図中矢印Ｘで示すように擬似的なダイオードの整流回路が形成され、火炎電流が流れるようになる。この火炎電流を検出することによって火炎の存在を検出することができる。
【００４７】
火炎検出器２がこのような構成をとることで、従来、外炎と接する部分において二酸化シリコンが付着し易かったフレームロッドを用いずに火炎検出を行うことができるようになる。従って、従来のフレームロッドを用いた火炎検出器に較べて確実な火炎検出を行うことができる。
【００４８】
なお、上述の実施形態にかかる火炎検出器は石油、ガスどちらのファンヒータにも使用可能である。また、ストーブ、湯沸し器にも適用可能である。
【００４９】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる火炎検出器について説明する。
【００５０】
本発明の第３の実施形態にかかる火炎検出器３は、工業用燃焼ボイラ又は産業用燃焼ボイラの火炎検出に使用される火炎検出器である。かかる火炎検出器３は、図７に示すようにバーナ本体であるメインバーナ３０と、メインバーナ３０に開閉バルブ３１を介して接続されたガス管３２と、メインバーナ３０の近傍に取り付けられたパイロットバーナ４０と、パイロットバーナ４０にパイロットバルブ４１を介して接続され、上述したガス管３２から分岐したパイロットバーナ用のガス管４２と、パイロットバーナ４０の火炎ｆに配置されたフレームロッド４５とを備えている。そして、パイロットバーナ４０の金属部分とメインバーナ３０の金属部分との間で交流電圧が印加されるようになっている。また、パイロットバーナ４０の金属部分は上述した第２の実施形態にかかる火炎検出器２の場合と同様に図示しないセラミックリング等の金属部材（図示せず）を介してブラケット４７によりボイラ本体（図示せず）に固定されている。
【００５１】
続いて、かかるバーナの燃焼シーケンスについて図８に基づいて説明する。同図に示すようにまずブロアモータを作動し、燃焼部分の生ガスが排気される。そして、暫くした後にイグニッションを点火し、一定時間イグニッショントライアルを行う。続いて、イグニッションの点火と同時にパイロットバルブ４１を開放してパイロットバーナ４０が着火する。なお、パイロットバルブ４１はイグニッショントライアル後も継続的に開放されたままとなり、燃焼正常状態ではパイロットバーナ４０の火炎が継続的に燃焼する。なお、パイロットバーナ４０の火炎有無はフレームロッド４５によって検出される。
【００５２】
続いて、火炎検出器によってパイロットバーナ４０の火炎有りと判断した場合はメインバルブ３１を開いてメインバーナ３０に着火を行う。なお、上述の実施形態においては、パイロットバーナ４０の火炎ｆの外炎部分ｆａとメインバーナ３０の火炎Ｆの外炎部分Ｆａとが接する（重なり合う）ことで、交流電圧を印加した回路において火炎電流が流れ、この火炎電流の検知によってメインバーナ３０に火炎着火中と判断してメインバルブ３１を開放し続ける。
【００５３】
従来においては、メインバーナの火炎検出にフレームロッドやＣｄＳ、赤外線検出器等の火炎検出器を用いていた。これは、メインバーナの火炎は大きくなったり小さくなったりするので全ての領域で火炎を検出できるようなコストの高い火炎検出器を使用する必要があったからである。即ち、大きさが安定しないメインバーナの火炎を検出するのに過剰なスペックの火炎検出器を設置する必要があった。
【００５４】
しかしながら、ボイラの火炎有無に使用する火炎検出器を、このようにパイロットバーナの火炎とメインバーナの火炎とが重なり合うことで生じる火炎電流を検知する構成とすることで、パイロットバーナの火炎を検出する廉価なフレームロッドのみ設けていれば、ボイラの火炎検出を行うことができるようになる。また、パイロットバーナの火炎自体は小さいので、火炎の有無を検出できれば高温に耐えるコストの高い火炎検出器を必ずしも使用する必要はない。従って、従来のような大掛かりなメインバーナの火炎検出器を設置することなくコストを抑えながら確実な火炎検出が行えるようになる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の火炎検出器は、従来のようにフレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎電流を検出するのではなく、空気混合気筒の炎孔内縁を火炎の内炎部分に接触させて火炎電流を検出するようになっている。火炎の内炎部分は還元炎と呼ばれ、酸化物の酸素を奪う性質があり、この還元炎である火炎の内炎部分と炎孔内縁は接触している。その為、火炎の外炎に接触した場合のように酸化作用がなく、二酸化シリコンが付着することもない。従って、従来のように火炎外炎部分にフレームロッドを接触させて火炎電流を検出する場合に較べて火炎電流の経時的な変化を少なくすることができる。
【００５６】
また、炎孔内縁全体が内炎に接触しているので、従来のフレームロッドを内炎に接触させた場合に較べて十分な火炎電流を得ることができる。従って、従来のフレームロッドを用いた火炎検出器に較べて確実な火炎検出を行うことができる。
【００５７】
また、本発明の請求項２に記載の火炎検出器は、従来のようにフレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎電流を検出するのではなく、第１バーナの火炎との第２バーナの火炎とを少なくとも部分的に接触させて火炎電流を検出している。すなわち、火炎同士を接触させることでこれにフレームロッドの役目を果たさせている。
【００５８】
従って、最も二酸化シリコンが付着し易い火炎外炎部分のフレームロッドを省略することができるので、火炎が存在する場合に十分な量の火炎電流を経時的な変化無しに検出することができる。その為、従来のフレームロッドを用いた火炎検出器に較べてより正確な火炎検出を行うことができる。
【００５９】
また、本発明の請求項３に記載の火炎検出器は、メインバーナの火炎とパイロットバーナの火炎とが重なり合うことでこれがフレームロッドの一部を擬似的に形成し、火炎の有無を確実に検出する。
【００６０】
従って、燃焼状態に応じて大きさのかなり変化するメインバーナの火炎を検出するに当たって、従来のようにＣｄＳや赤外線センサ等の大掛かりな火炎検出器を必要としない。また、フレームロッドを火炎の外炎部分に接触させて火炎有無を検出する際に起こる二酸化シリコンの付着の問題も生じない。
【００６１】
また、本発明の請求項４に記載の火炎検出器は、燃焼安定化板が内炎の外側か外側近傍に近い位置に配置されている。燃焼安定化板が炎の外炎部分に接した状態で長期間燃焼すると、その部分に二酸化シリコンが徐々に付着して火炎電流が次第に検出できなくなるが、このように燃焼安定化板が内炎の外側か外側近傍に近い位置に取り付けられることで、経時的な二酸化シリコン付着の問題を回避でき、長期間に亘って安定した火炎電流の検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した火炎検出器の炎孔部分を拡大して示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる火炎検出器の空気混合気筒における変形例を示した図（図３（ａ）、及びその炎孔部分の拡大図を示す図（図３（ｂ）である。
【図４】図３とは別の火炎検出器の空気混合気筒における変形例を示す図（図４（ａ））、及びこの図の炎孔部分を拡大して示す図（図４（ｂ））である。
【図５】図３及び図４とは別の空気混合気筒を備えた火炎検出器の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる火炎検出器の全体概略構成を示す図（図６（ａ））、及びこの第２のバーナ部分と燃焼装置との接続関係を示す部分的拡大図である（図６（ｂ））。
【図７】本発明における第３の実施形態にかかるボイラに使用する火炎検出器を示す概略構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかるボイラの燃焼シーケンスを示す図である。
【図９】従来の火炎検出器とこれが取り付けられた燃焼装置とを示した断面図である。
【図１０】従来の火炎検出器のフレームロッドと火炎との関係を示す図である。
【図１１】従来の火炎検出器が取り付けられた燃焼装置の燃焼シーケンスを正常着火状態で示す図（図１１（ａ））と、不着火状態で示す図（図１１（ｂ））で示す図である。
【図１２】従来のフレームロッドを用いた火炎検出器の火炎電流と火炎の大きさを経時的に示した図である。
【符号の説明】
１，２，３，５    火炎検出器
１０    空気混合気筒
１１    炎孔形成部
１１ａ    炎孔
１２    スペーサ
１５    燃焼安定化板
２１    空気混合気筒
２１ａ    炎孔
２２    パイロットバーナ
２３，２４    ブラケット
２５    絶縁スペーサ
３０    メインバーナ
３１    開閉バルブ
３２    ガス管
４０    パイロットバーナ
４１    パイロットバルブ
４２    ガス管
４５    フレームロッド
４７    ブラケット
５１    燃料噴射部
５２    空気混合気筒
５３    炎孔
５４    導電板
５５    フレームロッド
１１０    空気混合気筒
１１１ａ    炎孔
１１２    リングスペーサ
２１０    空気混合気筒
２１０ａ    孔部
２１１ａ〜２１１ｄ    炎孔
２１２    リングスペーサ
３００    火炎検出器
３１０    空気混合気筒
３２０    頭部
３３０    炎孔形成部
３３０ａ    炎孔
３４１，３４２    リングスペーサ
ｆ    火炎
ｆａ    外炎部分
Ｆ    燃料
Ｆａ    外炎部分
Ｇ    燃料ガス
【図１】
2004271138.tif 000003
【図２】
2004271138.tif 000004
【図３】
2004271138.tif 000005
【図４】
2004271138.tif 000006
【図５】
2004271138.tif 000007
【図６】
2004271138.tif 000008
【図７】
2004271138.tif 000009
【図８】
2004271138.tif 000010
【図９】
2004271138.tif 000011
【図１０】
2004271138.tif 000012
【図１１】
2004271138.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月20日(2003.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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