JP2015184033A - 火炎検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】制限を受けることなく光路や光路幅を変更する。
【解決手段】光を検出することで火炎の有無を検出する火炎検出器１と、鏡面の中心に開口２１１，２２１を有して焦点を共有する一対の放物面鏡２１，２２からなり、入射された光の光路又は／及び光路幅を変更して火炎検出器１に出力する集光装置２とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、光を検出することで火炎の有無を検出する火炎検出システムに関するものである。

従来から、ボイラ等の燃焼装置において、炉内部に火炎が正常に発生しているか否かを検出するために、光電管を内蔵した紫外線式火炎検出器が用いられている。この火炎検出器は、燃焼の際に火炎から出た光（紫外線）を検出することで、火炎の有無を検出している（例えば特許文献１参照）。

一方、火炎の方向と火炎検出器の方向が異なる場合には、鏡や光ファイバを用いて光路を変更したり、火炎が火炎検出器から遠い場合には火炎検出器にレンズを取付けて集光したり、光ファイバで火炎の近くから火炎検出器に導光する等の対策を行っている。

特開２０１１−２１４８９３号公報

しかしながら、鏡を用いて光路を変更する場合には、鏡の幅の光路が必要になるという課題があった。また、レンズを用いて集光する場合にはレンズの焦点距離により火炎とレンズと火炎検出器の位置関係が制限される課題があった。また、光ファイバによって導光する場合には、光路を変更する際に光ファイバの曲げＲより小さい曲率では曲げることができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、制限を受けることなく光路又は／及び光路幅を変更することができる火炎検出システムを提供することを目的としている。

この発明に係る火炎検出システムは、光を検出することで火炎の有無を検出する火炎検出器と、鏡面の中心に開口を有して焦点を共有する一対の放物面鏡からなり、入射された光の光路又は／及び光路幅を変更して火炎検出器に出力する集光装置とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、制限を受けることなく光路又は／及び光路幅を変更することができる。

この発明の実施の形態１に係る火炎検出システムの構成を示す図である（光路幅を変更する場合）。 この発明の実施の形態１に係る火炎検出システムの構成を示す図である（光路を変更する場合）。 この発明の実施の形態２に係る火炎検出システムの構成を示す図である（光路幅を変更する場合）。 この発明の実施の形態３に係る火炎検出システムの構成を示す図である（複数段で光路幅を変更する場合）。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る火炎検出システムの構成を示す図である。
火炎検出システムは、図１に示すように、火炎検出器１及び集光装置２から構成されている。

火炎検出器１は、光を検出することで火炎を検出するものである。
集光装置２は、火炎検出器１の前段に設けられ、火炎から出た光を集光した後に平行光に変換することで、光路又は／及び光路幅を変更して火炎検出器１に出力するものである。なお図１では、集光装置２により光路幅を変更する場合の構成を示している。この集光装置２は、鏡面の中心に開口２１１，２２１を有して焦点を共有する一対の放物面鏡（第１，２の放物面鏡）２１，２２から構成されている。

第１の放物面鏡２１は、鏡面の中心に開口２１１を有した単一の焦点を持つ放物面鏡であり、火炎から出た光を集光するものである。この第１の放物面鏡２１により集光された光は開口２１１を介して第２の放物面鏡２２に出力される。

第２の放物面鏡２２は、鏡面の中心に開口２２１を有した単一の焦点を持つ放物面鏡であり、第１の放物面鏡２１の開口２１１に対向して配置されている。なお、第１，２の放物面鏡２１，２２で焦点が共有される。そして、第２の放物面鏡２２は、第１の放物面鏡２１により集光された光が焦点を介して入射されることで、当該光を所望の光路幅の平行光に変換する。この第２の放物面鏡２２により変換された平行光は火炎検出器１に出力される。

なお、集光装置２の第１，２の放物面鏡２１，２２の寸法は、所望の光量を得るためのサイズ及び火炎検出器１への所望の光路幅等に応じて適宜設計される。また、図２に示すように、集光装置２により光路変更を行う場合には、その角度も考慮して第１，２の放物面鏡２１，２２の寸法が設計される。すなわち、第１の放物面鏡２１と第２の放物面鏡２２は中心軸を共有している必要はなく、各々の軸方向は任意の角度に設計可能である。

以上のように、この実施の形態１によれば、鏡面の中心に開口２１１，２２１を有して焦点を共有する一対の放物面鏡２１，２２からなる集光装置２を用いて、火炎から出た光を集光した後に平行光に変換するように構成したので、制限を受けることなく光路又は／及び光路幅を変更することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、火炎から出た光が理想的な平行光である場合を想定している。しかしながら、現実的には、火炎から出た光は平行光だけではない。そこで、実施の形態２では、火炎から出た光が平行光だけではない場合においても、十分な光量を確保することができる構成について示す。
図３はこの発明の実施の形態２に係る火炎検出システムの構成を示す図である。図３に示す実施の形態２に係る火炎検出システムは、図１に示す実施の形態１に係る火炎検出システムにパイプ（導光部材）３を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

パイプ３は、集光装置２と火炎検出器１との間に軸方向が光の導光方向に沿って配置され、集光装置２から出力された光を火炎検出器１に導光するものである。このパイプ３は、内面が鏡面で構成されている。このように、集光装置２の後段に内面が鏡面であるパイプ３を設けることで、火炎から出た光が平行光だけではない場合であっても、より多くの光を火炎検出器１に出力することができる。

また、本発明の集光装置２とパイプ３を組み合わせることで、単にレンズ又は１つの放物面鏡で集光してパイプ３で導光する場合に対し、平行光がパイプ３の内面で反射しない分だけ減衰を免れることができる。よって、より強い光を火炎検出器１に出力することができる。

なお図３では、導光部材として内面が鏡面であるパイプ３を用い、集光装置２からの光を火炎検出器１に導光する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、導光部材として例えば光ファイバを用いるようにしてもよい。すなわち、ファイバ曲げＲを上回るような光路角度の変更は二段パラボナ、導光および光路の微調整部分を光ファイバが担うようにすれば、従来技術のような曲げＲの問題は生じない。

実施の形態３．
実施の形態１では一対の放物面鏡からなる集光装置２を用いて光路変更を行う場合について示した。しかしながら、放物面鏡の設計上又は加工上の問題から、一組の第１，２の放物面鏡２１，２２だけでは目的の径に集光できない場合がある。
そこで、この場合には、図４に示すように、一対の放物面鏡を複数組設けて直列配置し、段階的に光路幅を変更することで、目的の径に集光させる。図４では、二組の第１，２の放物面鏡２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを設けた場合を示している。また、光路も複数段に分けて変更するようにしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 火炎検出器
２ 集光装置
３ パイプ（導光部材）
２１，２１ａ，２１ｂ 第１の放物面鏡
２２，２２ａ，２２ｂ 第２の放物面鏡
２１１，２２１ 開口

Claims (6)

1. 光を検出することで火炎の有無を検出する火炎検出器と、
   鏡面の中心に開口を有して焦点を共有する一対の放物面鏡からなり、入射された光の光路又は／及び光路幅を変更して前記火炎検出器に出力する集光装置と
   を備えた火炎検出システム。
2. 前記一対の放物面鏡は、各々の軸方向を任意の角度に設定可能である
   ことを特徴とする請求項１記載の火炎検出システム。
3. 前記集光装置と前記火炎検出器との間に配置され、前記集光装置から出力された光を前記火炎検出器に導光する導光部材を備えた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の火炎検出システム。
4. 前記導光部材は、内面が鏡面に構成されたパイプである
   ことを特徴とする請求項３記載の火炎検出システム。
5. 前記導光部材は、光ファイバである
   ことを特徴とする請求項３記載の火炎検出システム。
6. 前記集光装置は、複数組の前記一対の放物面鏡が直列配置されて構成され、段階的に光路又は／及び光路幅を変更する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の火炎検出システム。

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