JP2000055358A - 火炎検出器 - Google Patents

火炎検出器

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JP2000055358A JP11115660A JP11566099A JP2000055358A JP 2000055358 A JP2000055358 A JP 2000055358A JP 11115660 A JP11115660 A JP 11115660A JP 11566099 A JP11566099 A JP 11566099A JP 2000055358 A JP2000055358 A JP 2000055358A
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ポポフィック ラディホエ
Alexandre Pauchard
ポシャール アレクサンドル
Adrian Flanagan
フラナガン エイドリアン
Robert Racz
ラクツ ロベルト
Dragan Manic
マニック ドラガン
Reinoud F Wolffenbuttel
フェリックス ヴォルフェンビュッテル ライナウト
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    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/08Lighting devices intended for fixed installation with a standard
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁スペクトルの紫外線領域および/または
可視領域に感度を有する放射線センサを有し、その出力
信号が点火火花に対してほとんど感応しない火炎検出器
を提供する。 【解決手段】 電磁スペクトルの紫外線および/または
可視領域で感応する放射線センサ1を有する火炎検出器
は、放射線センサの出力の信号U1から、信号U1の直流
電圧成分に比例する第1の信号U2と、信号U1の交流電
圧成分に比例する第2の信号U3を形成する。火炎検出
器の出力信号UAは、UA=U2−U3として形成される。
このような構成では、点火火花に関する信号を効果的に
抑圧して、火炎から放出される放射線にほぼ比例する火
炎に関した信号を取り出すことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火炎検出器、更に
詳細には、電磁スペクトルの紫外線および/または可視
領域で感度を有する放射線センサを有する火炎検出器に
関する。
【0002】
【従来の技術】この種の火炎検出器は、バーナーの火炎
を監視するために使用される。その機能は、火炎の消失
をできる限り時間的に遅延なしに検出することである。
火炎検出器は、バーナーの安全性を守るための重要な要
素となっている。火炎検出器とバーナーに対して高い信
頼性を得るためには、火炎検出器が火炎の放射線のみに
反応して、副次的な放射線には感応しないことが必要で
ある。副次的な放射線源は、火炎を点火する際に生じる
火花である。
【0003】点火火花の望ましくない検出を回避するた
めの公知の解決策は、ひとつには、光学的に遮蔽して、
点火火花からの放射線が火炎検出器に達するのを阻止す
ることである。その他の方法として、電磁スペクトルの
赤外領域に感度を有する火炎検出器を使用することであ
る。というのは、点火火花のこの領域での放射線成分
は、僅かであるからである。この後者の火炎検出器の欠
点は、その信号がバーナーの運転条件に著しく依存する
ことである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電磁
スペクトルの紫外線領域および/または可視領域に感度
を有する放射線センサを有し、その出力信号が点火火花
に対してほとんど感応しない火炎検出器を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、電磁スペクトルの紫外線および/または可視領域
で感度を有する放射線センサを有する火炎検出器におい
て、放射線センサの出力の信号U1から、信号U1の直流
電圧分に比例する第1の信号U2が導き出され、放射線
センサの出力の信号U1から、信号U1の交流電圧分に比
例する第2の信号U3が導き出され、火炎検出器の出力
信号UAが、UA=U2−U3として形成される構成によっ
て解決される。
【0006】点火火花によって、火炎の直流状の信号に
重畳された交流状の信号が放射線センサに発生する。こ
の交流状の信号の時間的な特性は、比較的一定で、長時
間安定している。本発明では、これを利用して、放射線
センサの信号の交流電圧分を求め、それにより、点火火
花によって放射線センサの信号に発生する直流電圧分と
同じ大きさの直流状の信号を求めている。従って、交流
電圧分から求められた直流状の信号を、放射線センサの
信号の全体の直流電圧分から引き算することによって、
火炎に基づく成分のみを表す信号を得ることができる。
【0007】点火火花発生器は商用の電源電圧で駆動さ
れるので、点火火花によって火炎検出器に発生する信号
は、商用の電源周波数と商用の電源周波数の倍数で最大
になる周波数スペクトルを有する。火炎検出器に商用の
電源周波数のところで最大値を有する信号を発生させる
第1のタイプの点火火花発生器と、火炎検出器にその2
倍の電源周波数のところで最大値を有する信号を発生さ
せる第2のタイプの点火火花発生器が存在する。従っ
て、本発明の他の実施形態によれば、2倍の商用電源周
波数については商用の電源周波数よりも所定倍高い通過
特性を有する特性を持ったフィルタを用いて放射線セン
サの信号の交流電圧分を得るようにしている。その場合
には、フィルタの出力の信号は、第1のタイプの点火火
花発生器についても、第2のタイプの点火火花発生器に
ついても、それによって発生される直流電圧分に対応し
ている。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【0009】図1には、点火火花発生器(第1のタイ
プ)が作動していて点火火花を発生させ、かつ火炎がす
でに燃焼しているとき、バーナーに配置された放射線セ
ンサ1(図2)から得られる信号U1の時間的な特性
が、カーブaで図示されている。カーブbとして示すも
のは、全体の信号の直流電圧分であって、火炎に基づく
成分cと点火火花に基づく成分dからなっている。そし
てカーブeは点火火花に基づく交流電圧分の部分で、そ
の周波数は商用の電源周波数に相当する。交流電圧分
(カーブe)の振幅の直流電圧分(成分d)の振幅に対
する比は、点火火花発生器のタイプが相違すると、異な
ってくる。後述するように、この相違性は、交流電圧分
の主要な周波数も異なるので、対応したフィルタによっ
て補償することができる。それによって、種々の点火火
花発生器に対して、同一の火炎検出器を使用することが
可能になる。
【0010】図2には、バーナーの火炎から放出される
放射線を検出するセンサとして、電磁スペクトルの紫外
線および/または可視領域で感度を有する放射線センサ
1を備えた火炎検出器が図示されている。放射線センサ
1の出力の信号U1は、従来のように、ローパスフィル
タ2によってフィルタ処理されて、後段に接続されてい
る増幅器3によって信号U2に増幅される。更に、信号
1は、ハイパスフィルタ4でフィルタ処理されて、第
2の増幅器5によって増幅され、整流器6によって整流
されて、第2のローパスフィルタ7によって平滑化され
る。従って信号U 2は、放射線センサ1の出力からの信
号U1の直流電圧分に比例し、ローパスフィルタ7の出
力の信号U3は、信号U1の交流電圧分に比例する。減算
器8によって、信号U2とU3から火炎検出器の出力信号
A、 UA=U2−U3 が形成される。
【0011】第2の増幅器5のゲイン(増幅率)は、点
火火花によって発生する信号の直流電圧分(図1、振幅
d)に対する交流電圧分(図1、カーブe)の比に応じ
て、かつフィルタ2、4および7の特性を考慮して、第
1の増幅器3のゲインに比較して、次のように、すなわ
ち、直流状の出力信号UAの値が、点火火花が信号U1
寄与するかどうかに無関係になるように、設定されてい
る。
【0012】図3は、火炎検出器の回路図を示すもので
あって、同図において、抵抗、コンデンサ、ダイオー
ド、演算増幅器およびトランジスタに使用される図記号
は、エレクトロニクスにおいて使用される一般的な図記
号に対応している。火炎検出器の出力信号は、電圧UA
ではなく、電圧UAに対応する電流IAである。放射線セ
ンサ1は、紫外線領域で感度を有するUVダイオード9
と増幅器10を有し、この増幅器によってUVダイオー
ド9の極めて微弱な信号が増幅される。符号mは、基準
電位を示している。アクティブな素子への給電について
は、見やすくするために図示されていない。
【0013】商用電源周波数は、ヨーロッパでは公知の
ように50Hzであり、米国では60Hzである。この
実施形態では、欧州向けの数値になっている。交流電圧
分U 3を得るために、放射線センサ1の出力の信号U
1が、コンデンサと抵抗とによって形成されるハイパス
フィルタ4へ供給され、第2の増幅器5によって増幅さ
れ、続いて、たとえば二次のチェビシェフ(Chebyshe
v)フィルタである第2のハイパスフィルタ4aによっ
てフィルタ処理され、それにより信号U1の100Hz
成分(商用電源周波数の2倍)が、信号U1の50Hz
成分(商用電源周波数)よりも所定倍強く増幅されるよ
うになり、続いて次に同時にピーク検出器として機能す
る電圧/電流変換器11によって電流I3に変換され
る。
【0014】信号U1の直流成分U2を得るために、信号
1は、インピーダンス変換器として接続されている演
算増幅器12、RC素子13および電圧/電流変換器1
4からなる回路ブロックによってフィルタ処理され、増
幅される。電圧/電流変換器14のトランジスタ15
は、演算増幅器12によって制御され、両抵抗17、1
8間の接続点16の電圧が、演算増幅器12の正の入力
端子に印加される放射線センサ1からの電圧U1の直流
電圧分U2と等しくなるようにされる。接続点16へは
電流I3も供給されるので、結果としてトランジスタ1
5に流れる電流IAは、電流I3の分だけ減少される。従
って電圧/電流変換器14は、減算器8(図2)の機能
を有している。このようにして、火炎検出器の出力には
電流IA=I2−I3が得られる。ここで、電流I2は、電
圧U2に比例する電流である。従ってトランジスタ15
に流れる電流IAは、火炎から放出されてUVダイオー
ド9によって測定される放射線に比例する。
【0015】図4は、図3に示す回路構成のハイパスフ
ィルタ4、増幅器5および第2のハイパスフィルタ4a
の全体によって得られるフィルタ特性を示している。好
ましくは二次のチェビシェフフィルタとして実現される
ハイパスフィルタ4aは、周波数100Hz(商用電源
周波数の2倍)が、周波数50Hz(商用電源周波数)
よりも約5倍程度良好に通過するように設定されてい
る。それによって、この火炎検出器を第1のタイプの点
火火花発生器にも第2のタイプのものにも使用すること
が可能になる。
【0016】この火炎検出器は、放射線センサ1(図
2)の信号に商用電源周波数の交流電圧成分またはその
高調波を発生させる、たとえばネオン管のような他の光
源の信号も抑圧する。それぞれ交流電圧成分の振幅に応
じて、信号U3から異なる大きさの成分が引き算され
る。この成分は、ネオン管により誘起される直流電圧成
分を完全に補償して余りあるものであることが明らかに
されている。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、点火
火花に関する信号を効果的に抑圧して、火炎から放出さ
れる放射線にほぼ比例する火炎に関した信号を取り出す
ことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】放射線センサの信号の時間的な特性を種々の成
分に分解して示した線図である。
【図2】火炎検出器の構成を示すブロック回路図であ
る。
【図3】火炎検出器の詳細な構成を示す回路図である。
【図4】フィルタの特性を示す線図である。
【符号の説明】
1 放射線センサ 2 ローパスフィルタ 3 増幅器 4 ハイパスフィルタ 5 増幅器 6 整流器 7 ローパスフィルタ 8 減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エイドリアン フラナガン フィンランド国 エフアイ02130 エスポ ー ウコンヴァーヤ 1ジー71 (72)発明者 ロベルト ラクツ スイス国 ツェーハー6300 ツーク ブラ イチシュトラーセ 9 (72)発明者 ドラガン マニック スイス国 ツェーハー1007 ローザンヌ シュマン ド フロランシ 1 (72)発明者 ライナウト フェリックス ヴォルフェン ビュッテル オランダ国 エヌエル2624エムシー デル フト エー ヴィーディー リーウラーン 1124

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁スペクトルの紫外線および/または
    可視領域で感度を有する放射線センサ(1)を有する火
    炎検出器において、 放射線センサの出力の信号U1から、信号U1の直流電圧
    分に比例する第1の信号U2が導き出され、 放射線センサの出力の信号U1から、信号U1の交流電圧
    分に比例する第2の信号U3が導き出され、 火炎検出器の出力信号UAが、 UA=U2−U3 として形成されることを特徴とする火炎検出器。
  2. 【請求項2】 信号U1の交流電圧分から導き出される
    信号U3が、信号U1の直流電圧信号の点火火花によって
    発生する成分とほぼ同じ大きさであることを特徴とする
    請求項1に記載の火炎検出器。
  3. 【請求項3】 信号U3が信号U1から、2倍の商用電源
    周波数について商用電源周波数よりも所定倍高い通過特
    性を有するフィルタ(4;4a)によって導き出される
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の火炎検出
    器。
JP11115660A 1998-04-24 1999-04-23 火炎検出器 Ceased JP2000055358A (ja)

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EP98107659A EP0953805B1 (de) 1998-04-24 1998-04-24 Flammendetektor
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DK (1) DK0953805T3 (ja)

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