JP2002013733A - 点火装置の異常検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパークの発生状況および発生位置を容
易に検出することができる点火装置における異常検出方
法およびその装置を提供すること。 【解決手段】 点火電極６における電圧の変化に基づい
て、点火装置５の異常を検出することを特徴とする点火
装置の異常検出方法である。また、点火電極６と、この
点火電極６への電圧印加手段７とを備えた点火装置５に
おける異常検出装置であって、前記点火電極６と前記電
圧印加手段７との間に電圧検出手段１２を設けるととも
に、前記電圧検出手段１２からの検出値に基づいて、前
記点火装置５の異常を判断する判定器１３を設けた点火
装置における異常検出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、点火装置，とく
に燃焼装置に用いるスパーク式点火装置における異常検
出方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラや焼却炉などの熱機器には、加熱
手段として燃焼装置が設けられている。この燃焼装置に
おける点火装置としては、通常、スパーク式点火装置が
用いられている。このスパーク式点火装置は、２本の点
火電極間または１本の点火電極と燃焼装置との間に所定
の交流電圧を印加することにより、スパークを発生さ
せ、このスパークによって燃料への点火を行うように構
成されている。

【０００３】ところで、前記点火装置は、前記燃焼装置
とともに、前記熱機器の内部に取り付けられており、前
記熱機器の内部は、通常、目視することができない。そ
のため、前記点火装置におけるスパークの発生状況を確
認するには、前記熱機器から前記燃焼装置を取り外して
行う必要があった。

【０００４】さらに、前記点火装置において正常にスパ
ークが発生していたとしても、前記燃焼装置から噴射さ
れた燃料に対して適切な位置でスパークを発生させなけ
れば、燃料への着火を行うことができない。この燃料の
噴射範囲とスパークの発生位置との関係を確認するに
は、前記熱機器の内部を目視することができないため、
前記燃焼装置を前記熱機器から取り外した状態で作動さ
せる，いわゆる外焚きを行う必要があって、専用の設備
が必要であり、確認作業は難しいものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、スパークの発生状況および発生位置を容
易に検出することができる点火装置における異常検出方
法およびその装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、点火電極における電圧の変化に基づいて、点火装置
の異常を検出することを特徴としている。

【０００７】請求項２に記載の発明は、前記電圧の変化
が、電圧値の変化であることを特徴とする請求項１に記
載の点火装置の異常検出方法。

【０００８】請求項３に記載の発明は、前記電圧の変化
が、周波数成分の変化であることを特徴としている。

【０００９】請求項４に記載の発明は、点火電極と、こ
の点火電極への電圧印加手段とを備えた点火装置におけ
る異常検出装置であって、前記点火電極と前記電圧印加
手段との間に電圧検出手段を設けるとともに、前記電圧
検出手段からの検出値に基づいて、前記点火装置の異常
を判断する判定器を設けたことを特徴としている。

【００１０】さらに、請求項５に記載の発明は、点火電
極と、この点火電極への電圧印加手段とを備えた点火装
置における異常検出装置であって、電圧検出手段と、前
記点火電極と前記電圧印加手段との間に前記電圧検出手
段を接続するための接続手段と、前記電圧検出手段から
の検出値に基づいて、前記点火装置の異常を判断する判
定器と、この判定器からの判定結果の表示手段とを備え
たことを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明する。この発明に係る点火装置の異常検出方
法およびその装置は、スパーク式点火装置において好適
に実施することができる。この発明は、とくにボイラや
焼却炉などの熱機器に用いられる燃焼装置の点火装置に
おいて好適に適用することができる。

【００１２】さて、この発明を適用する点火装置は、２
本の点火電極と、これらの各点火電極間への電圧印加手
段とを備えている。前記電圧印加手段は、たとえば点火
トランスを用いることにより、前記各点火電極間に高圧
の交流電圧を印加する。ここで、前記点火装置は、燃焼
装置の一部を一方の点火電極として用いることにより、
１本の点火電極を用いる構成の場合があるが、以下で
は、２本の点火電極を用いる構成の点火装置について説
明する。

【００１３】前記点火装置における異常検出装置は、電
圧検出手段と判定器とで構成される。前記電圧検出手段
は、前記点火電極と前記電圧印加手段との間において、
前記点火電極における電圧，すなわち前記点火トランス
の二次側の電圧の変化を検出する。そして、前記判定器
は、この電圧の変化に基づいて、前記点火装置の異常を
判断する。すなわち、前記点火装置において、前記点火
電極における電圧の変化とスパークの発生状況および発
生位置とは、密接に関係しているため、前記点火電極に
おける電圧の変化を監視することにより、スパークの発
生状況の良否のみならず、正常なスパークが発生してい
る場合において、燃料の噴射範囲に対するスパーク発生
位置の良否を判断することができる。

【００１４】まず、前記異常検出装置は、前記各点火電
極間における電圧の値（以下、「電圧値」という）の変
化に基づいて、スパークの発生状況を判断する。すなわ
ち、前記各点火電極が適切な間隔で配置されており、ス
パークが正常に発生している場合、前記各点火電極間に
おける電圧値は、所定の範囲（以下、「適正電圧範囲」
という）内となっている。しかし、前記各点火電極同士
や、前記電圧印加手段から前記点火電極への配線がショ
ートしていると、前記電圧値は前記適正電圧範囲よりも
低くなる。また、前記各点火電極間の間隔が広がってい
たり、前記各点火電極の先端間以外のところでスパーク
が発生していたり、また前記各点火電極が汚れている場
合には、前記電圧値は、前記所定電圧範囲よりも大きく
なる。したがって、前記電圧値の変化を検出することに
より、スパークの発生状況，すなわち前記各点火電極間
におけるスパークの有無および前記各点火電極間におけ
るスパークの発生位置を判断することができる。

【００１５】つぎに、前記異常検出装置は、前記各点火
電極間でスパークが正常に発生している状態において、
前記各点火電極間における電圧の周波数成分を検出し、
この周波数成分の変化に基づいて、前記燃焼装置におけ
る燃料の噴射範囲に対して適切な位置でスパークが発生
しているかどうかを判断する。

【００１６】まず、燃料の噴射範囲と、スパークの発生
位置とが適切な位置関係にある場合には、前記各点火電
極間における電圧の周波数成分には、ごく高い周波数成
分が検出される。一方、スパークの発生位置が液体燃料
の噴射範囲に対して不適切な位置となっている場合につ
いては、適切な位置関係にある場合に比べて、低い周波
数成分が検出される。すなわち、スパークの発生位置が
燃料の噴射範囲から外れている場合，すなわち空気中で
スパークが発生している場合には、前記各点火電極間に
おける電圧の周波数成分には、適切な位置関係にある場
合よりも低い周波数成分が検出される。また、液体燃料
の場合には、燃料の噴射範囲内であっても、液体燃料が
微粒子化しておらず、着火が難しい場所でスパークが発
生している場合がある。この場合には、前記各点火電極
間における電圧の周波数成分には、空気中でスパークが
発生している場合より低い周波数成分が検出される。

【００１７】したがって、前記各点火電極間における電
圧の周波数成分を検出することにより、スパークが適切
な位置で生じているかどうかを判断することができる。
そのため、前記燃焼装置における燃料の噴射範囲に対す
る前記点火電極の位置を容易に調整することができる。

【００１８】以上の説明においては、前記異常検出装置
は、前記燃焼装置や前記熱機器の制御装置に取り付けた
構成とすることができ、また前記燃焼装置や前記熱機器
の制御装置へ一体的に組み込む構成とすることができ
る。

【００１９】以上のように、この発明に係る点火装置に
おける異常検出方法およびその装置によれば、点火装置
におけるスパークの発生状況の良否を容易に検出するこ
とができ、さらに正常にスパークが発生している場合に
おいて、燃料の噴射範囲に対するスパークの発生位置の
良否を判断することできるため、点火装置の異常を容易
に検出することができる。

【００２０】さらに、前記異常検出装置は、可搬式の装
置として構成し、ボイラや焼却炉などの熱機器の検査装
置として利用することもできる。すなわち、電圧検出手
段と、前記点火電極と前記電圧印加手段との間に前記電
圧検出手段を接続するための接続手段と、前記電圧検出
手段からの検出値に基づいて、前記点火装置の異常を判
断する判定器と、この判定器からの判定結果の表示手段
とを適宜のケースに設けることによって、可搬式の異常
検出装置として構成する。そして、既存の熱機器の点検
や修理の際に、この異常検出装置を用ることにより、点
火装置や燃焼装置を前記熱機器に取り付けたまま、点火
装置におけるスパークの発生状況の良否や、燃料の噴射
範囲に対するスパークの発生位置の良否を判断する。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面に
基づいて説明する。図１は、この発明の第一実施例の概
略構成を示す説明図であり、図２は、図１の要部の拡大
側面説明図であり、図３は、図２の底面説明図であり、
また図４〜図９は、それぞれ、各点火電極間における電
圧変化の例を模式的に示す説明図である。

【００２２】図１において、熱機器としてのボイラ１に
は、加熱用の燃焼装置２が設けられている。この燃焼装
置２は、液体燃料の噴射ノズル３と、燃焼用空気を供給
するための送風機４とを備えている。

【００２３】そして、前記燃焼装置２における点火装置
５は、２本の点火電極６，６と、これらの各点火電極６
間への電圧印加手段７とを備えている。前記各点火電極
６のそれぞれは、その先端部を対向させた状態で取り付
けられている。前記電圧印加手段７は、点火トランス８
と、この点火トランス８に接続された交流電源９とで構
成されており、前記点火トランス８と前記各点火電極６
間は、配線１０，１０によって接続されている。

【００２４】前記点火装置５には、異常検出装置１１が
接続されている。この異常検出装置１１は、電圧検出手
段１２と判定器１３とで構成されている。前記電圧検出
手段１２は、前記各点火電極６間に印加される電圧を検
出するために、前記各配線１０間に接続されている。前
記判定器１３は、回線１４を介して前記電圧検出手段１
２と接続されており、前記電圧検出手段１２からの検出
値に基づいて、前記各点火電極６におけるスパークの発
生状況および発生位置を検出するように構成されてい
る。

【００２５】つぎに、前記異常検出装置１１の機能につ
いて説明する。前記異常検出装置１１は、前記燃焼装置
２の点火動作時，すなわち前記点火装置５の作動時に異
常検出を行うように構成されている。

【００２６】ここで、前記燃焼装置２の点火に際して
は、まず前記送風機４からの空気により前記ボイラ１内
をパージした後、前記点火装置５を作動させ、前記各点
火電極６間にスパークを発生させた状態で、前記噴射ノ
ズル３からの液体燃料の噴射を開始する。前記噴射ノズ
ル３から噴射された液体燃料は、前記噴射ノズル３から
噴射された直後は大きな液滴または液膜となっている
が、前記噴射ノズル３から遠ざかるにつれて小さな液滴
となり、霧化状態となる。そして、この霧化状態の液体
燃料と燃焼用空気が適切に交じり合った箇所において、
スパークのエネルギを与えることにより、この液体燃料
への点火が行われる。

【００２７】そのため、図２に二点鎖線で示すように、
前記各点火電極６の先端が、液体燃料の噴射範囲から外
れている場合、前記各点火電極６間におけるスパークの
発生位置も液体燃料の噴射範囲から外れることになるた
め、液体燃料への点火ができない。また、図２に点線で
示すように、前記各点火電極６の先端が、液体燃料の噴
射範囲内であっても、前記噴射ノズル３に近く、液体燃
料の液滴が大きい領域にある場合には、液体燃料への点
火が難しくなり、着火遅れが生じる。ここにおいて、前
記各点火電極６間におけるスパークは、実際には、前記
送風機４からの燃焼用空気の流れの影響を受け、下流側
に向けて弓なり形状となることが実験により確認されて
いるが、この明細書では、説明の簡略化のため、前記各
点火電極６間に直線的に形成されるものとしている。

【００２８】さて、前記異常検出装置１１は、前記点火
装置５の作動中において、前記各点火電極６間における
電圧の変化を検出する。そして、前記各点火電極６間に
おける電圧の変化に基づいて、前記判定器１３により、
スパークの発生状況の良否および前記燃料噴射ノズル３
からの液体燃料の噴射範囲に対するスパークの発生位置
の良否について判断する。

【００２９】まず、前記異常検出装置１１によるスパー
クの発生状況についての検出機能について説明する。こ
のスパークの発生状況の検出は、前記点火装置５の作動
開始後、前記噴射ノズル３から液体燃料が噴射されるま
での間において行う。まず、前記異常検出装置１１は、
前記電圧検出手段１２によって、前記各点火電極６間に
おける電圧の変化を検出する。そして、前記各点火電極
６間における電圧の値（以下、「電圧値」という）の変
化に基づいて、スパークの発生状況を判断する。ここ
で、前記各点火電極６間の電圧は、前記点火トランス８
を介して印加された交流電圧であるため、以下の説明に
おいては、電圧値は実効値で表している。

【００３０】すなわち、前記各点火電極６が適切な間隔
で配置され、前記各点火電極６間に正常にスパークが発
生している場合、前記各点火電極６における電圧値は、
図４に示すように、所定の範囲（以下、「適正電圧範
囲」という），たとえば３ｋＶ〜５ｋＶの範囲となる。
しかし、前記各点火電極６同士や、前記各配線１０同士
がショートしていると、図５に示すように、前記電圧値
は前記適正電圧範囲よりも低く、ほぼ０ｋＶとなる。ま
た、前記各点火電極６の先端間の間隔が広がっていた
り、また前記各点火電極６の先端が汚れている場合な
ど、前記各点火電極６の先端間以外のところでスパーク
が発生している場合には、図６に示すように、前記電圧
値は前記適正電圧範囲よりも大きく、たとえば約７ｋＶ
となる。

【００３１】そこで、前記各点火電極６間における電圧
値の変化を検出することにより、前記各点火電極６の先
端間おいてスパークが発生しているかどうかを判断する
ことができ、さらにスパークが発生していない場合に
は、その原因を含めて前記各点火電極６の異常を判断す
ることができる。

【００３２】つぎに、前記噴射ノズル３からの液体燃料
の噴射が開始された後は、前記各点火電極６における電
圧の周波数成分を検出し、この周波数成分の変化に基づ
いて、液体燃料の噴射範囲に対して適切な位置でスパー
クが発生しているかどうかを判断する。ここで、この判
断の場合には、前記各点火電極６間における電圧値が前
記適正値にあり、前記各点火電極６間において正常にス
パークが発生していると判断されているものとする。

【００３３】まず、スパークの発生位置が液体燃料の噴
射範囲に対して適切な位置となっている場合は、微粒子
状の液体燃料が前記各点火電極６間を通過するたびに、
前記各点火電極６間に電流が流れ、前記各点火電極６間
における電圧が低下する。また、この電圧の変化は、前
記のように、液体燃料の微粒子が多数通過するため、ご
く短い間隔で生じる。そのため、液体燃料の噴射範囲
と、スパークの発生位置とが適切な位置関係にある場合
には、図７に示すように、ごく高い周波数成分が検出さ
れる。このときの周波数成分は、実験によると、約６kH
zであった。

【００３４】つぎに、スパークの発生位置が液体燃料の
噴射範囲に対して不適切な位置となっている場合につい
て説明する。この場合、スパークの発生位置が液体燃料
の噴射範囲から外れているか、または液体燃料の液滴が
大きい領域となっている。まず、スパークの発生位置が
液体燃料の噴射範囲から外れている場合、すなわち空気
中でスパークが発生している場合には、図８に示すよう
に、前記各点火電極６間における電圧の周波数成分に
は、前記各点火電極６が適切な位置関係にある場合より
低い周波数成分が検出される。このときの周波数成分
は、実験によると、約６００Hzであった。つぎに、スパ
ークの発生位置が、液体燃料の液滴が大きい領域となっ
ている場合には、図９に示すように、空気中でスパーク
が発生している場合よりもさらに低い周波数成分が検出
される。このときの周波数成分は、実験によると、６０
０Hz以下であり、１００〜３００Hzであった。

【００３５】したがって、前記各点火電極６間における
電圧の周波数成分を検出することにより、液体燃料の噴
射範囲に対するスパークの発生位置の良否を判断するこ
とができる。そのため、前記燃焼装置２における液体燃
料の噴射範囲に対する前記各点火電極６の位置を容易に
調整することができる。

【００３６】以上のように、前記異常検出装置１１によ
れば、前記ボイラ１に前記燃焼装置２や前記点火装置５
を取り付けたまま、スパークの発生の良否を判断するこ
とができ、さらにスパークの発生位置と液体燃料の噴射
範囲との位置関係が適切かどうかを判断することができ
る。そのため、前記点火装置５自体の点検作業および調
整作業の工数を大幅に低減することができる上、前記点
火装置５による点火位置の調整作業の工数を大幅に低減
することができる。しかも、前記異常検出装置１１は、
前記各点火電極６間における電圧の変化に基づいて、異
常を検出しているため、精度よく異常の検出を行うこと
ができる。

【００３７】さらに、前記異常検出装置１１における異
常の検出結果は、前記燃焼装置２における燃焼制御に用
いることができる。すなわち、前記異常検出装置１１に
よって、正常なスパークの発生が確認されたときは、前
記噴射ノズル３から液体燃料を噴射させて燃焼へ移行さ
せるように制御し、また正常にスパークが発生していな
いときは、前記点火装置５の作動を停止し、前記噴射ノ
ズル３への液体燃料の供給を行わず、また適宜の警報手
段によって異常を報知する。

【００３８】さらに、前記異常検出装置１１は、可搬式
の検査装置として構成し、前記ボイラ１や焼却炉などの
熱機器の点検作業に用いることもできる。この場合に
は、図１０に第二実施例として示すように、小型のケー
ス１５内に電圧検出手段１２および判定器１３を収容し
た構成とする。そして、前記ケース１５内の電圧検出手
段１２と点火電極６への接続手段として、コード１６，
１６を設ける。これらのコード１６は、たとえば前記ケ
ース１５に対して着脱可能に設けることができる。ま
た、前記ケース１５には、前記判定器１３による判定結
果の表示手段としての表示灯１７，１７，…を設ける。
そして、この第二実施例の異常検出装置１１は、前記熱
機器の点検や修理の際に、前記各コード１６によって前
記各点火電極６と接続することにより、前記熱機器にお
ける点火装置５の異常を点検する。

【００３９】また、前記異常検出装置１１を可搬式の検
査装置として構成する場合、前記各表示灯１７の代わり
に、電圧値や周波数成分を表示するメータを取り付け、
このメータにおける電圧値や周波数成分の表示結果に基
づいて、前記熱機器における点火装置５の異常を検出す
るように構成することもできる。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、スパークの発生状況
および発生位置を容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の概略構成を示す説明図
である。

【図２】図１の要部の拡大側面説明図である。

【図３】図２の底面説明図である。

【図４】スパークが正常な場合の電圧変化の一例を模式
的に示す説明図である。

【図５】スパークが異常な場合の電圧変化の一例を模式
的に示す説明図である。

【図６】スパークが異常な場合の電圧変化の他の例を模
式的に示す説明図である。

【図７】燃料の噴射範囲に対してスパークの発生位置が
適正な場合の電圧変化の一例を模式的に示す説明図であ
る。

【図８】燃料の噴射範囲に対してスパークの発生位置が
不適正な場合の電圧変化の一例を模式的に示す説明図で
ある。

【図９】燃料の噴射範囲に対してスパークの発生位置が
不適正な場合の電圧変化の他の例を模式的に示す説明図
である。

【図１０】この発明の第二実施例の概略構成を示す説明
図である。

【符号の説明】

５ 点火装置 ６ 点火電極 ７ 電圧印加手段 １２ 電圧検出手段 １３ 判定器 １６ コード（接続手段） １７ 表示灯（表示手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火電極６における電圧の変化に基づい
   て、点火装置５の異常を検出することを特徴とする点火
   装置の異常検出方法。
2. 【請求項２】 前記電圧の変化が、電圧値の変化である
   ことを特徴とする請求項１に記載の点火装置の異常検出
   方法。
3. 【請求項３】 前記電圧の変化が、周波数成分の変化で
   あることを特徴とする請求項１に記載の点火装置の異常
   検出方法。
4. 【請求項４】 点火電極６と、この点火電極６への電圧
   印加手段７とを備えた点火装置５における異常検出装置
   であって、前記点火電極６と前記電圧印加手段７との間
   に電圧検出手段１２を設けるとともに、前記電圧検出手
   段１２からの検出値に基づいて、前記点火装置５の異常
   を判断する判定器１３を設けたことを特徴とする点火装
   置における異常検出装置。
5. 【請求項５】 点火電極６と、この点火電極６への電圧
   印加手段７とを備えた点火装置５における異常検出装置
   であって、電圧検出手段１２と、前記点火電極６と前記
   電圧印加手段７との間に前記電圧検出手段１２を接続す
   るための接続手段１６と、前記電圧検出手段１２からの
   検出値に基づいて、前記点火装置５の異常を判断する判
   定器１３と、この判定器１３からの判定結果の表示手段
   １７とを備えたことを特徴とする点火装置における異常
   検出装置。