(57)【要約】【課題】正常燃焼状態にも拘らず、外的要因によって炎電流が低下することによる誤動作を回避できる燃焼装置を得る。【解決手段】燃料に空気を混合した混合気を燃焼室２において燃焼させ、燃焼室２内での燃焼状態を、炎中を流れる炎電流をフレームロッド１０によって検出し、その炎電流値に基づいて燃焼を制御する制御手段１１を備えた燃焼装置について、そのフレームロッド１０とは別に燃焼装置と同電位の電極１４を設ける。また、電極１４を燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド同一面上か、フレームロッドより下流側又はフレームロッドより上流側に配置する。あるいは、電極１４を燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッドより下流側から上流側に渡るように配置する。【選択図】　　　　　図１
2004125263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料に空気を混合した混合気を燃焼室において燃焼させ、同燃焼室内での燃焼状態を、炎中を流れる炎電流を炎電流検出電極によって検出し、その炎電流値に基づいて燃焼を制御する制御手段を備えた燃焼装置であって、前記炎電流検出電極とは別に燃焼装置と同電位の電極を設けた燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置であって、電極を燃焼ガスの流れ方向に対して炎電流検出電極と同一面上に配置した燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼装置であって、電極を燃焼ガスの流れ方向に対して炎電流検出電極より下流側に配置した燃焼装置。
【請求項４】
請求項１に記載の燃焼装置であって、電極を燃焼ガスの流れ方向に対して炎電流検出電極より上流側に配置した燃焼装置。
【請求項５】
請求項１に記載の燃焼装置であって、電極を燃焼ガスの流れ方向に対して炎電流検出電極より下流側から上流側に渡るように配置した燃焼装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５までのいずれかに記載の燃焼装置であって、電極を複数本設けた燃焼装置。
【請求項７】
燃料に空気を混合した混合気を燃焼室において燃焼させ、同燃焼室内での燃焼状態を、炎中を流れる炎電流を炎電流検出電極によって検出し、その炎電流値に基づいて燃焼を制御する制御手段を有する燃焼装置を備えた燃焼機器であって、前記炎電流検出電極とは別に燃焼装置と同電位の電極を設けた燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスや石油等の燃料と空気との混合気を燃焼室において燃焼させ、燃焼状態を炎中を流れる炎電流に基づいて制御する燃焼装置及びボイラーや暖房機などの燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料と空気との混合気を燃焼させる燃焼装置を備えた従来の燃焼機器には、燃焼装置の燃焼室内での燃焼状態を所定のタイミング毎の炎中を流れる炎電流によって検出し、燃焼装置の燃焼制御手段により燃焼室内が不完全燃焼状態にあるときは燃焼を停止し、燃焼室内が完全燃焼状態にあるときは燃焼を継続するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２―６８４２３号公報（第５ページ〜第６ページ、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の燃焼装置においては、燃焼用空気や燃料中に有機シリコン等の不純物が含まれている場合、燃焼より燃焼室や炎電流検出電極の表面に形成される電気絶縁性の有るＳｉＯ２酸化皮膜によって炎電流が低下し、正常燃焼状態であるにも拘らず異常燃焼状態であるとして誤動作するといった問題点がある。誤動作に至るまでの期間は、含まれる不純物の量や使用条件にもよるが、１ヶ月〜２ヶ月という短期間で発生することもあり、正常燃焼であるにも拘らず燃焼を停止してしまうため、その都度、部品交換しなければならなかった。
【０００５】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、正常燃焼状態にも拘らず、外的要因によって炎電流が低下することによる誤動作を回避できる燃焼装置を得ること、及びその燃焼装置を備えた燃焼機器を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためにこの発明は、燃料に空気を混合した混合気を燃焼室において燃焼させ、燃焼室内での燃焼状態を、炎中を流れる炎電流を炎電流検出電極によって検出し、その炎電流値に基づいて燃焼を制御する制御手段を備えた燃焼装置について、その炎電流検出電極とは別に燃焼装置と同電位の電極を設ける手段を採用する。
【０００７】
また、前記目的を達成するために他の発明は、燃料に空気を混合した混合気を燃焼室において燃焼させ、燃焼室内での燃焼状態を、炎中を流れる炎電流を炎電流検出電極によって検出し、その炎電流値に基づいて燃焼を制御する制御手段を有する燃焼装置を備えた燃焼機器について、その炎電流検出電極とは別に燃焼装置と同電位の電極を設ける手段を採用する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図３によって示す本実施の形態は、ガスや石油等の燃料と空気との混合気を燃焼室において燃焼させ、燃焼状態を火炎１中を流れる炎電流に基づいて制御する燃焼装置に関するものである。この燃焼装置は、図１に断面図で示すように、電気良導体で容器状に構成された燃焼室２内に、気化器３を備えた燃焼器４が組込まれている。燃料は、燃料ポンプ５によって燃焼器４に送込まれ、燃焼用空気は、送風機６によって燃焼室２に送込まれる。燃焼器４の気化器３は、ヒータ７によって予熱され、送込まれる燃料と燃焼用空気との混合気が形成され、気化器３に続く燃焼器４の炎口８において火炎１を形成し燃焼する。
【０００９】
炎口８の燃焼ガスの流れ方向９に対して下流側には、先端が火炎１中になる位置に炎電流検出電極であるフレームロッド１０が、燃焼器４とは絶縁されて絶縁体を介して燃焼室２に片持ち支持されている。フレームロッド１０と燃焼器４の間に電圧を掛けると火炎１を介して炎電流が流れ、この炎電流値を制御手段１１の炎電流検出回路１２が検出し、制御手段１１の状態判断部１３に出力する。状態判断部１３は、炎電流検出回路１２の出力値が所定値より小さければ、異常燃焼状態と判定し、燃焼を停止する制御動作を行い、所定値以上であれば、正常燃焼状態と判定し、燃焼を継続する制御動作を行う。
【００１０】
炎口８の燃焼ガスの流れ方向９に対して下流側には、先端が火炎１中になる位置でフレームロッド１０とほぼ同一面上で、燃焼装置と同電位の別の電極１４が一個又は複数個燃焼室２に電気的に導通した状態で片持ち支持されている。
【００１１】
燃焼時には、フレームロッド１０と燃焼器４との間に炎を介して流れる炎電流と並列にフレームロッド１０と電極１４との間にも炎を介して炎電流が流れる（図２参照）。燃焼用空気や燃料にシリコン等の不純物が混入していて、絶縁性のある酸化皮膜が燃焼器４の炎口８表面やフレームロッド１０並びに電極１４の表面に形成されると、フレームロッド１０と燃焼器４との間の炎電流は、燃焼器４表面の酸化皮膜により抵抗が増加し低下する。一方、フレームロッド１０と電極１４との間の炎電流は、フレームロッド１０及び電極１４の温度が高温であるため、酸化皮膜の抵抗率が低く、この経路での電流の流れは確保される。そのため、酸化皮膜による炎電流低下が起った場合でも異常誤検知に対するマージン（余裕）を確保することができる。
【００１２】
図３は、本実施の形態の燃焼装置における燃焼空気比に対する炎電流の変化を示したものであり、比較のために正常状態と酸化皮膜が形成された状態も併せて示している。炎電流は一般的に燃焼空気比が１程度で最大値をとる山形の変化となるが、酸化皮膜が形成されると、この山が低くなり正常と異常の差が小さくなり、誤判定となり易い。本実施の形態では、酸化皮膜が形成された場合でも、フレームロッド１０と燃焼器４の他に別の電極１４への電流経路が確保されるため、特に中心近傍の炎電流の低下の割合を軽減できることから、誤判定に対するマージンを増加させることができる。
【００１３】
実施の形態２．
図４と図５によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した燃焼装置の電極１４を燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側に配置したものであり、これに係る構成以外は実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００１４】
本実施の形態の燃焼装置においては、図４に示すように電極１４が燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側に配置されている。この構成を採ることにより、絶縁性の有る酸化皮膜が形成された状態で火炎１がリフト気味になっても、フレームロッド１０と電極１４間で炎電流を検出することができるため、高燃焼空気比での誤判定に対するマージンを増加させることができる。これにより、機器それぞれの定格点を考慮した場合、高燃焼空気比側での設定となっていても、マージンの最大確保点を設定することができるようになる。図５に本実施の形態の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流の変化を示す。比較のために実施の形態１と正常状態と酸化皮膜が形成された状態も併せて示した。
【００１５】
実施の形態３．
図６と図７によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した燃焼装置の電極１４を燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側と上流側とに配置したものであり、これに係る構成以外は実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００１６】
本実施の形態の燃焼装置においては、図６に示すように電極１４が燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側と上流側とに二本配置されている。この構成を採ることにより、絶縁性の有る酸化皮膜が形成された状態で、燃焼空気比が高く火炎１がリフト気味の状態でも、燃焼空気比が低く、火炎１が短い状態でも、フレームロッド１０と電極１４間で炎電流を検出することができるため、高燃焼空気比、低燃焼空気比の双方での誤判定に対するマージンを確保することができる。電極を二本にすることによって、抵抗低下により検出する炎電流の絶対値を増加させることができる。つまり、燃焼空気比全域でマージンの増加を図ることができるとともに、検知レベルの絶対値の増加により検出精度の向上も図ることができる。図７に本実施の形態の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流の変化を示す。比較のために実施の形態１及び実施の形態２と正常状態と酸化皮膜が形成された状態も併せて示した。
【００１７】
実施の形態４．
図８と図９によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した燃焼装置の電極１４が燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側から上流側に渡るように配置したものであり、これに係る構成以外は実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００１８】
本実施の形態の燃焼装置においては、図８に示すように電極１４が燃焼ガスの流れ方向９に対してフレームロッド１０より下流側から上流側に渡るように配置されている。この構成を採ることにより、絶縁性の有る酸化皮膜が形成された状態で、燃焼空気比が高く火炎１がリフト気味の状態でも、燃焼空気比が低く、火炎１が短い状態でも、フレームロッド１０と電極１４間で炎電流を検出することができるため、高燃焼空気比、低燃焼空気比の双方での誤判定に対するマージンを一本の電極１４で安価に確保することができる。これにより、定格点が燃焼量ごとに比較的広く設定されている機器の場合に、安価にマージンを確保することができる。図９に本実施の形態の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流の変化を示す。比較のために実施の形態１及び実施の形態２並びに実施の形態３と正常状態と酸化皮膜が形成された状態も併せて示した。
【００１９】
なお、上述の各実施の形態で示した燃焼装置をボイラーや暖房機等の燃焼機器に搭載することにより、各実施の形態で述べた作用効果を奏す燃焼機器が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、正常燃焼状態にも拘らず、外的要因によって炎電流が低下することによる誤動作を回避できる燃焼装置を得る。
【００２１】
また他の発明によれば、正常燃焼状態にも拘らず、外的要因によって炎電流が低下することによる誤動作を回避できる燃焼装置を備えた燃焼機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の燃焼装置を示す断面構成図である。
【図２】実施の形態１の燃焼装置の炎電流経路を示す説明図である。
【図３】実施の形態１の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流特性図である。
【図４】実施の形態２の燃焼装置を示す断面構成図である。
【図５】実施の形態２の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流特性図である。
【図６】実施の形態３の燃焼装置を示す断面構成図である。
【図７】実施の形態３の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流特性図である。
【図８】実施の形態４の燃焼装置を示す断面構成図である。
【図９】実施の形態４の燃焼装置の燃焼空気比に対する炎電流特性図である。
【符号の説明】
２　燃焼室、　４　燃焼器、　９　燃焼ガスの流れ方向、　１０　フレームロッド、　１１　制御手段、　１４　電極。
【図１】
2004125263.tif 000003
【図２】
2004125263.tif 000004
【図３】
2004125263.tif 000005
【図４】
2004125263.tif 000006
【図５】
2004125263.tif 000007
【図６】
2004125263.tif 000008
【図７】
2004125263.tif 000009
【図８】
2004125263.tif 000010
【図９】
2004125263.tif 000011