JP2015141057A - flame detector - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃焼装置の火炎監視に用いられ、火炎からの光を検出する火炎検出器の遮光機構に関する。 The present invention relates to a light shielding mechanism of a flame detector that is used for monitoring a flame of a combustion apparatus and detects light from the flame.
燃焼装置においてバーナの火炎を監視するために放電管(以下、「チューブ」と言う)が用いられている。チューブは火炎から放射される紫外線その他の光が入射することにより、電極間に放電が生じるように構成された放電管である。 A discharge tube (hereinafter referred to as “tube”) is used to monitor the flame of the burner in the combustion apparatus. The tube is a discharge tube configured such that a discharge is generated between electrodes when ultraviolet light or other light emitted from a flame enters.
従来技術では、実際の火炎かチューブの自己放電かを早期に検出する必要があり、チューブの故障検出装置を提供することを目的として、特許文献1が発明されている。
この発明に係るチューブの故障検出装置においては、チューブの入射光を遮断するシャッターを設け、このシャッターの遮断時にチューブの出力の変化率を測定し、一定の変化率より小さいときは自己放電と見做して警報等の信号を出すようにした。このようにシャッターは火炎検出器にとって重要なものである。
In the prior art, it is necessary to detect whether the actual flame or the self-discharge of the tube at an early stage, and Patent Document 1 has been invented for the purpose of providing a tube failure detection device.
In the tube failure detection apparatus according to the present invention, a shutter for blocking the incident light of the tube is provided, and the rate of change of the tube output is measured when the shutter is shut off. Hesitated to give a warning signal. Thus, the shutter is important for the flame detector.
従来技術では、火炎検出器に入る光は多いほど火炎検知は容易であるが、火炎検出器の受光部を大きくすると遮光機構も併せて大きくする必要があった。 In the prior art, the more light entering the flame detector, the easier it is to detect the flame. However, if the light receiving part of the flame detector is increased, the light shielding mechanism must be increased.
この問題を解決するために、本願発明ではレンズ等により光を収斂させ、光路が狭くなった位置に遮光機構を設けることで、当該シャッターが小さいくとも多くの光を遮光できる遮光機構を実現する。 In order to solve this problem, the present invention realizes a light blocking mechanism that can block a large amount of light even if the shutter is small by converging light by a lens or the like and providing a light blocking mechanism at a position where the optical path is narrowed. .
本願発明は、火炎から発せられる光を検出する火炎検出センサと、
前記火炎と前記火炎センサとの間に位置づけられたレンズと、
このレンズを通過して収斂された光の入射を遮断するシャッターと、
前記光の進路上で光が通過できる範囲を制限する絞りと、
前記シャッターを閉位置と、閉位置に比べて前記火炎検出センサへの入射を遮断する光の量が少ない位置である開位置との間で移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする火炎検出器である。
The present invention is a flame detection sensor for detecting light emitted from a flame,
A lens positioned between the flame and the flame sensor;
A shutter that blocks the incidence of light converged through this lens;
A diaphragm for limiting a range in which light can pass on the light path;
A drive unit that moves the shutter between a closed position and an open position that is a position where the amount of light blocking the incidence on the flame detection sensor is smaller than the closed position;
It is a flame detector characterized by providing.
さらに本願発明は、前記光の進路上で、
前記レンズの位置を移動させるレンズ移動機構と、
または、前記絞りの位置を移動させる絞り移動機構と、
さらには、前記シャッターの位置を移動させるシャッター移動機構と、を組み合わせることで、遮光量を調整する火炎検出装置である。
Furthermore, the present invention provides a light path,
A lens moving mechanism for moving the position of the lens;
Or a diaphragm moving mechanism for moving the position of the diaphragm;
Furthermore, the present invention is a flame detection device that adjusts the amount of light shielding by combining with a shutter moving mechanism that moves the position of the shutter.
また、別の光収斂機構として、パラボラ(放物面)形状をした凹面鏡を用いて、そのパラボラの焦点の位置に光の入射を遮断するシャッターを備えることを特徴とする火炎検出器である。 Further, as another light converging mechanism, a flame detector is characterized in that a parabolic (parabolic) concave mirror is used and a shutter for blocking light incidence is provided at the focal point of the parabola.
製品サイズや温度条件などの制約から、シャッター開閉するための力が不足する場合がある。本願発明による遮光機構は、集光した光を遮光することで、ストロークが小さくても十分に遮光できるようになり、本機能が向上する。 Due to constraints such as product size and temperature conditions, the force to open and close the shutter may be insufficient. The light-shielding mechanism according to the present invention shields the collected light so that the light can be sufficiently shielded even if the stroke is small, and this function is improved.
[発明の原理]
まず、本願発明の原理に基づき説明する。はじめに、火炎検出のセンサ1は光を受けて放電を生起する一対の放電電極を円筒形のガラス管内に封入し、上記各放電電極のリード端子をガラス管の一端部から導出した、所謂チューブである。シャッター2は長尺のばね体などからなるブレードで形成される。このブレードを磁気吸引して該ブレードに変位を与え、チューブの先端部の前面から移動(退避)させるソレノイドコイル等からなる可動機構で構成される。レンズ5は凸レンズである。
[Principle of the Invention]
First, a description will be given based on the principle of the present invention. First, the flame detection sensor 1 is a so-called tube in which a pair of discharge electrodes that receive light to cause discharge are enclosed in a cylindrical glass tube, and lead terminals of the discharge electrodes are led out from one end of the glass tube. is there. The
図1に上段のA.で従来の構成を示す。このように光の平行光をセンサ1の手前で遮蔽するためには、相当大きなシャッター2が必要である。
一方、下段のB.の本願発明では、入射した光は凸レンズ5により収斂されてセンサ1に到達する。この光路の焦点近傍で遮蔽機構を装備すれば当該シャッターは小さくて済む。
B.左図で示すのが「開位置」、B.右図で示すのが「閉位置」であり、これが本願発明の原理である。
In FIG. Shows the conventional configuration. Thus, in order to shield the parallel light of light in front of the sensor 1, a considerably
On the other hand, B. In the present invention, incident light is converged by the convex lens 5 and reaches the sensor 1. If a shielding mechanism is provided near the focal point of this optical path, the shutter can be made small.
B. The left figure shows the “open position”, B.I. The right side shows the “closed position”, which is the principle of the present invention.
(1) 機械式構造
図2に、本願発明の実施の一態様として、火炎検出器における遮光機構を断面図で説明する。概略的には、ガスバーナ等の覗き窓(
図示せず) に装着されるフランジユニット20と、このフランジユニット20に取り付けられるユニットホルダ30、このユニットホルダ30
の下部に組み込まれるシャッターユニット40を備える。上記ユニットホルダ30 の上面に火炎検出ユニット10を着脱自在に装着し、更に遮光性の高い合成樹脂製のカバー50にて前記ユニットホルダ30やシャッターユニット40を一括して覆って用いられる。
(1) Mechanical structure FIG. 2 is a sectional view illustrating a light shielding mechanism in a flame detector as one embodiment of the present invention. In general, a viewing window such as a gas burner (
A
A
フランジユニット20内部の火炎の光が入射する光路上にレンズ5を設ける。レンズ5によって収斂された火炎の光はレンズの焦点位置に集まり、さらに火炎検出ユニット10に拡散して到達する。光の進路上で光が通過できる範囲を制限する絞り6が設けられる。絞り6は正規な進入光以外の回り込み光などを遮光するためでもある。
The lens 5 is provided on the optical path where the flame light inside the
シャッターユニット40は、前記ユニットホルダ30に装着された火炎検出ユニット10
の先端部( 受光窓) に対峙して設けられて火炎検出ユニット10への光の入射を阻止するシャッターブレード41
と、このシャッターブレード41 のソレノイドコイル42 からなる駆動機構等を備えたものである。
ちなみにシャッターブレード41 は、例えばステンレス鋼(
S U S ) 製の長尺の板ばね体からなり、L字状に折り曲げられた先端部を前記火炎検出ユニット10
の先端部であって、前記レンズから収斂された光の焦点付近に設置させ、その後端部(根元部)を固定する。上記先端部の変位ストロークは小さくとも十分に確保して設けられる。またこのシャッターブレード41
に曲げ与えて変位駆動するソレノイドコイル(駆動機構)42 は、コイル導体を矩形状に巻回してなる空芯状のもので、シャッター制御部(図外)により所定の周期で通電駆動される。
The
The shutter blade 41 is provided opposite to the front end portion (light receiving window) and blocks the incidence of light on the
And a drive mechanism comprising a
Incidentally, the shutter blade 41 is made of, for example, stainless steel (
SUS) made of a long leaf spring body, and the tip portion bent into an L shape is the
It is installed in the vicinity of the focal point of the light converged from the lens, and its rear end portion (root portion) is fixed. Even if the displacement stroke of the tip is small, it is sufficiently secured. The shutter blade 41
A solenoid coil (driving mechanism) 42 that is bent to be displaced and driven is a hollow core formed by winding a coil conductor in a rectangular shape, and is energized and driven at a predetermined cycle by a shutter control unit (not shown).
さて、このソレノイドコイル42 の通電により生起される磁気力により、シャッターブレード41の先端側に下方に向けて取り付けられた金属片41cが前記ソレノイドコイル42の空芯部に引き込まれ、これによってシャッターブレード41がその弾性力に抗して下向きに曲げられる。するとシャッターブレード41のL
字状に折曲された先端部が前記レンズで収斂された光路上の焦点近傍の位置から退避され、到来する火炎の光( 光) が火炎検出ユニット10に収納されたチューブに入射して火炎検出が行われる。これが、前記火炎検出センサへの入射を遮断する光の量が少ない位置であるところの「開位置」である。
Now, due to the magnetic force generated by the energization of the
The tip end bent in a letter shape is withdrawn from the position near the focal point on the optical path converged by the lens, and the incoming flame light (light) enters the tube accommodated in the
その後、ソレノイドコイル42の通電を停止すると、シャッターブレード41はその弾性復帰力によって元の状態に戻り、L
字状に折曲された先端部が再び前記火炎検出ユニット10の前面に位置づけられて前記火炎検出ユニット10への光の入射を遮断する状態に戻る。これが「閉位置」であり、この開閉状態遷移のストロークが小さくて済むのが本願発明の特徴である。
Thereafter, when the energization of the
The tip end bent in a letter shape is positioned again on the front surface of the
(2) 電気式回路
次に、図3にて、本願発明の実施のための電気回路を説明する。
ここでの火炎センサ(ユニット)3 は、受光部がバーナ300
と対向配置されたチューブであるセンサ1と、センサ1の受光部前面に移動可能に設けられたシャッター2と、このシャッター2を移動させるソレノイドコイル42とを備えている。このような火炎センサ3は、その動作を制御する外部回路200とともに火炎検出器を構成している。この外部回路200
は、センサ1の放電電極間に電圧を印加する交流電源201 と、センサ1から流れる放電電流に基づいてバーナ300の火炎の有無を検出する火炎検出部202
と、この火炎検出部202による検出結果に基づいて、ソレノイドコイル103にコイル電流を供給するシャッター制御部203 とを備えている。
(2) Electric circuit Next, with reference to FIG. 3, an electric circuit for carrying out the present invention will be described.
In this case, the flame sensor (unit) 3 has a light receiving portion of the
The sensor 1 is a tube disposed opposite to the sensor 1, the
Are an
And a
ここで、火炎センサ100において、始めシャッター2は閉状態である。このとき、シャッター2は図示のようにばねの引張力により引っ張られて閉状態にある。
次に、シャッター2を開状態にするため、火炎検出部202 はシャッター制御部203に指令して、シャッター制御部203からソレノイドコイル42に対して電流を流す。その結果シャッター2は当該箇所から退避されて光が通過するので(開状態)、バーナ300に火炎が発生していれば、この火炎から放出される光がレンズを通してセンサ1の受光部に照射され、放電電流が流れる。
Here, in the
Next, in order to open the
コイル電流による挿引力とバネによる反力のバランスでシャッター開度が決まる。火炎検出部202は適宜コイル電流を変えることができるように設計される。具体的には、シャッター制御部203に供する電源電圧204の電圧値は適宜決められる。すなわちこの電気的構成のもと、火炎センサユニット3内でシャッター2の開閉動作にかかわる電力(電源電圧204とコイル電流の積)は従来よりも小さく済む効果があるのが本実施例での特徴である。
The shutter opening is determined by the balance between the pulling force due to the coil current and the reaction force due to the spring. The
(3) その他の実施例
図4に、本願発明のほかの実施例として、遮光効果を高めるために、光路、光量を調整するための調整機構の例を挙げる。
レンズ5はフランジユニット20の前面に装着されて、レンズ5自体を光路上スライドさせる。フランジユニット20の前部のアタッチメント21をスクリュー回転させてレンズ位置をスライドさせればよい。こうすることで収斂光の焦点位置が変化させられるので、シャッター効果の調整ができるのが、レンズ移動機構である。
(3) Other Examples FIG. 4 shows an example of an adjustment mechanism for adjusting the optical path and the light amount in order to enhance the light shielding effect, as another example of the present invention.
The lens 5 is mounted on the front surface of the
さらに、レンズ5とシャッターブレード41の間に設けた絞り6によっても、レンズ5を通過した光の量を絞り込むことができる。絞り6の位置は取り付け位置変更による断続的な調整でも、例えば、ねじやソレノイドを用いた連続的な調整でも実現可能である。この機構を設けることで感度調整が可能とするのが、絞り移動機構である。 Furthermore, the amount of light that has passed through the lens 5 can also be reduced by the diaphragm 6 provided between the lens 5 and the shutter blade 41. The position of the diaphragm 6 can be realized by intermittent adjustment by changing the mounting position, for example, by continuous adjustment using a screw or a solenoid. By providing this mechanism, it is the diaphragm moving mechanism that enables sensitivity adjustment.
その他、直接シャッター41の位置を調整することも可能で、そのようにシャッターユニット40をホルダ30内で機械的にねじ60などにより調整する、シャッター移動機構を設けてもよい。
In addition, the position of the shutter 41 can be directly adjusted, and a shutter moving mechanism that mechanically adjusts the
(4) もう一つの実施例
別の光収斂機構として、パラボラ(放物面)形状をした凹面鏡を用いて、そのパラボラの焦点の位置に、光の入射を遮断するシャッターを備えることを特徴とする火炎検出器の例である。パラボラ形状により入射した平行光はそのパラボラの焦点位置に集光できるので、その焦点近傍にシャッターを備えれば、上記例でのレンズに変えて鏡をもって同等の機能を実現できる。
(4) Another embodiment As another light converging mechanism, a concave mirror having a parabolic shape is used, and a shutter for blocking light incidence is provided at the focal point of the parabola. It is an example of the flame detector to do. Since the parallel light incident due to the parabolic shape can be condensed at the focal position of the parabola, an equivalent function can be realized by using a mirror instead of the lens in the above example if a shutter is provided near the focal point.
図5にその例を示す。フランジユニット20の内部に尖端をカットしたパラボラ形状の凹面鏡8を装備する。こうすることでカットされた部位を通過した光の焦点近傍にシャッターブレード41を位置づけるのである。遮光機構の特徴は上述の実施例と変わらない。
また、本実施例でも、前述の第一実施例と同様に絞り6相当のものを凹面鏡の前又は後に備えてもよく、その効果も共通である。但し図示は省略する。
An example is shown in FIG. A parabolic concave mirror 8 with a sharpened tip is provided inside the
Also in this embodiment, a lens equivalent to the stop 6 may be provided before or after the concave mirror as in the first embodiment, and the effect is also common. However, illustration is omitted.
なお、以上の本実施例に共通して、引きばねをもって説明したが、逆に押しばねを採用することでも同様である。その他種種の設計事項の変更改良は可能であるが、本願発明の範囲に属することに変わりはない。 In addition, although it demonstrated in common with the above this Example with the tension | pulling spring, it is the same also by employ | adopting a pushing spring conversely. Other various design matters can be changed and improved, but they remain within the scope of the present invention.
1 センサ(チューブ)
2 シャッター
3 火炎センサユニット
5 レンズ
6 絞り
8 凹面鏡
10 火炎検出ユニット
20 フランジユニット
21 アタッチメント
30 ユニットホルダ
40 シャッターユニット
41 シャッターブレード
41c 金属片
42 ソレノイドコイル
50 カバー
60 調整ねじ
200 外部回路
201 交流電源
202 火炎検出部
203 シャッター制御部
204 駆動電源
300 バーナ
1 Sensor (tube)
2 Shutter
3 Flame sensor unit 5 Lens 6 Aperture 8
Claims (5)
前記火炎と前記火炎センサとの間に位置づけられたレンズと、
このレンズを通過して収斂された光の入射を遮断するシャッターと、
前記光の進路上で光が通過できる範囲を制限する絞りと、
前記シャッターを閉位置と、閉位置に比べて前記火炎検出センサへの入射を遮断する光の量が少ない位置である開位置との間で移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする火炎検出器。 A flame detection sensor for detecting light emitted from the flame;
A lens positioned between the flame and the flame sensor;
A shutter that blocks the incidence of light converged through this lens;
A diaphragm for limiting a range in which light can pass on the light path;
A drive unit that moves the shutter between a closed position and an open position that is a position where the amount of light blocking the incidence on the flame detection sensor is smaller than the closed position;
A flame detector comprising:
前記火炎と前記火炎センサとの間に位置づけられたパラボラ形状の凹面鏡と、
この凹面鏡を反射して収斂された光の焦点近傍に設けられ光の入射を遮断するシャッターと、
前記シャッターを閉位置と、閉位置に比べて前記火炎検出センサへの入射を遮断する光の量が少ない位置である開位置との間で移動させる駆動部と、
を備えることを特徴とする火炎検出器。 A flame detection sensor for detecting light emitted from the flame;
A parabolic concave mirror positioned between the flame and the flame sensor;
A shutter that is provided in the vicinity of the focal point of light converged by reflecting the concave mirror,
A drive unit that moves the shutter between a closed position and an open position that is a position where the amount of light blocking the incidence on the flame detection sensor is smaller than the closed position;
A flame detector comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014012941A JP2015141057A (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | flame detector |
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2014
- 2014-01-28 JP JP2014012941A patent/JP2015141057A/en active Pending
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