JP2022056081A - 点火動作検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検電器を用いることなく、ガス炉の点火動作を検査できる技術を提供する。【解決手段】点火動作検査装置１０は、燃料ガスを点火させる点火プラグ１１２と、点火プラグ１１２に接続されている高圧ケーブル１１３と、を備える点火装置１１０において、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出する静電容量近接センサ２０を有し、点火装置１１０の点火動作が正常に行われているかどうかを検査する。【選択図】図５

Description

本発明は、ガス炉の点火動作検査装置に関する。

燃料ガスを燃焼するバーナを複数有する加熱炉（以下、ガス炉ともいう）では、バーナを確実に点火し、かつ安定して燃焼させる必要がある。例えば、特許文献１では、ラジアントチューブから排ガスを排出する排ガス配管にそれぞれガス採取装置を取付け、排ガス中のＣＯ濃度を測定するＣＯ濃度測定機を１機設置して、通常の操業時には、ガス採取装置を一定周期で順次切替えて作動させて排ガスを採取しさらにＣＯ濃度測定機へ送給してＣＯ濃度を測定する一方、バーナの点火時には、点火するバーナを内蔵するラジアントチューブの排ガス配管に取付けられたガス採取装置を点火終了まで作動させて排ガスを採取しさらにＣＯ濃度測定機へ送給してＣＯ濃度を測定するガス炉の点火制御方法が開示されている。

特開２００９－１３９００２号公報

ガス炉では、例えば、点火トランスの二次側に高圧電気を発生させ、その先に接続した点火プラグによって火花を飛ばしてバーナを点火させる。従来、この点火動作は、作業者が検電器を用いて手動で点検していた。

しかしながら、複数のバーナを有するガス炉においては、作業者が検電器を持って移動する必要がある。また、点火プラグに接続されている高圧ケーブルには、高圧電流が流れるため、検電時に感電する恐れがある。さらに、バーナの燃焼中に不具合が発生した場合、作業者が気付かない恐れがある。

本発明の一実施形態は、検電器を用いることなく、ガス炉の点火動作を検査できる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、
燃料ガスを点火させる点火プラグと、前記点火プラグに接続されている高圧ケーブルと、を備える点火装置を有するガス炉の点火動作検査装置であって、
前記高圧ケーブルに流れる高圧電流を検出する静電容量近接センサを有する、点火動作検査装置である。

本発明の第２の態様は、
前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
前記静電容量近接センサは、前記点火プラグ近傍に配置されている、上記第１の態様に記載の点火動作検査装置である。

本発明の第３の態様は、
前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
前記静電容量近接センサは、他の高圧ケーブルに流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置されている、上記第１または第２の態様に記載の点火動作検査装置である。

本発明の第４の態様は、
前記静電容量近接センサを前記高圧ケーブルに取り付ける、非磁性の金属からなる取り付け治具をさらに有する、上記第１から第３のいずれか１つの態様に記載の点火動作検査装置である。

本発明の第５の態様は、
前記静電容量近接センサの動作時に点灯する表示灯を備えた表示部をさらに有する、上記第１から第４のいずれか１つの態様に記載の点火動作検査装置である。

本発明の一実施形態によれば、検電器を用いることなく、ガス炉の点火動作を検査することができる。

図１は、第１実施形態に係るガス炉１００の構成の一例を示す概略構成図である。 図２は、第１実施形態に係るガス炉１００を上方から見た際の概略構成図である。 図３は、第１実施形態に係る点火装置１１０の構成の一例を示す概略構成図である。 図４は、第１実施形態に係る点火動作検査装置１０の構成の一例を示す概略構成図である。 図５は、第１実施形態に係る点火動作検査装置１０を点火装置１１０に取り付けた状態を示す概略図である。

本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜本発明の第１実施形態＞
（１）ガス炉１００の構成
まず、本実施形態の点火動作検査装置１０を適用するガス炉１００の構成について説明する。

図１は、ガス炉１００の構成の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、ガス炉１００は、例えば、底部１０１の上部に円筒形状の側壁部１０２が形成され、側壁部１０２の上部に天井部１０３が形成されて構成されている。ガス炉１００は、複数の点火装置１１０を有している。複数の点火装置１１０のそれぞれは、例えば、ガス炉１００の高さ方向に沿って所定の間隔を空けて多段に配置されるとともに、側壁部１０２の外周に沿って所定の間隔を空けて分散配置されている。また、複数の点火装置１１０のそれぞれには、バーナ１１１がそれぞれ接続されており、バーナ１１１の先端部は、側壁部１０２の外側から内部に向けて挿入されている。バーナ１１１は、例えば、天井部１０３から投入される被加熱材２００を加熱するように構成されている。

図２は、ガス炉１００を上方（天井部１０３側）から見た際の概略構成図である。図２に示すように、複数の点火装置１１０は、例えば、側壁部１０２の外周に沿って略等間隔に配置されている。なお、図１においては、ガス炉１００の高さ方向に沿って点火装置１１０が３段配置されており、図２においては、１段あたりに６つの点火装置１１０が配置されている場合を図示しているが、ガス炉１００が有する点火装置１１０の段数や１段あたりの個数は特に限定されない。

バーナ１１１のそれぞれには、燃料ガス供給ライン１２１と、空気供給ライン１２２とがそれぞれ接続されている。燃料ガス供給ライン１２１は、例えば、燃料ガス供給源（図示せず）に接続され、燃料ガスをバーナ１１１に供給するように構成されている。空気供給ライン１２２は、例えば、空気供給ポンプ（図示せず）に接続され、燃料ガスを燃焼させるために必要な燃焼用空気をバーナ１１１に供給するように構成されている。

バーナ１１１は、燃料ガス供給ライン１２１から供給された燃料ガスを燃焼させるように構成されている。また、バーナ１１１には、燃料ガスと同時に、空気供給ライン１２２から燃焼用空気が供給されるように構成されている。燃料ガス供給ライン１２１および空気供給ライン１２２のそれぞれには、調整弁（図示せず）がそれぞれ設けられており、調整弁の開度を調整することで、バーナ１１１の出力を調整可能となっている。

図３は、点火装置１１０の構成の一例を示す概略構成図である。複数の点火装置１１０の各々は、例えば、点火プラグ１１２と、高圧ケーブル１１３と、点火トランス１１４と、点火スイッチ１１５と、を備えている。

点火プラグ１１２は、高圧電流によって火花を発生させ、バーナ１１１に供給される燃料ガスを点火させるように構成されている。なお、本明細書において、バーナ１１１に供給される燃料ガスを点火させることを、煩雑性を避けるために、単にバーナ１１１を点火させるともいう。点火プラグ１１２は、放電の衝撃や高熱によって電極が摩耗しやすいため、定期的なメンテナンスが必要である。また、点火プラグ１１２に不具合が生じた場合、バーナ１１１が点火されない可能性があるため、早急に点火プラグ１１２を交換する必要がある。

高圧ケーブル１１３は、点火プラグ１１２に接続され、バーナ１１１を点火させるための高圧電流が流れるように構成されている。高圧ケーブル１１３は、絶縁性および耐熱性を備えた被覆材で被覆されていることが好ましい。

点火トランス１１４は、一次側（点火スイッチ１１５側）の低圧ケーブルに流れる低圧電流により引き起こされる誘導起電力を利用して、二次側（点火プラグ１１２側）の高圧ケーブル１１３に高圧電流を流すように構成されている。

点火スイッチ１１５は、電源（図示せず）に接続され、点火トランス１１４の一次側の低圧ケーブルに低圧電流を流すように構成されている。

なお、図２にも示したが、複数の点火装置１１０は、ガス炉１００の中心（軸中心）から径方向外側に向けて放射状に配置されている。これに伴い、複数本の高圧ケーブル１１３のそれぞれも、点火プラグ１１２から、ガス炉１００の径方向外側に向けて、所定の長さ分だけ放射状に配設されることになる。複数本の高圧ケーブル１１３は、点火プラグ１１２から点火トランス１１４に至る配設経路上のいずれかの位置において、集合し、近接して配される（束ねられる）ことになる。複数本の高圧ケーブル１１３をこのように配設する場合、隣接する高圧ケーブル１１３同士の間隔が最大となるのは、ガス炉１００（点火プラグ１１２）の近傍の位置となる。

（２）点火動作検査装置１０の構成
次に、本実施形態の点火動作検査装置１０の構成について説明する。

図４は、点火動作検査装置１０の構成の一例を示す概略構成図である。図４に示すように、点火動作検査装置１０は、複数の静電容量近接センサ２０と、複数の取り付け治具３０と、表示部４０と、を有している。図５は、点火動作検査装置１０を点火装置１１０に取り付けた状態を示す概略図である。点火動作検査装置１０は、静電容量近接センサ２０を点火装置１１０に取り付けることで、点火装置１１０の点火動作が正常に行われているかどうかを検査することができる。点火動作検査装置１０は、複数の点火装置１１０ごとに複数の静電容量近接センサ２０を有していることが好ましく、複数の静電容量近接センサ２０を、複数の点火装置１１０のそれぞれに取り付けることが好ましい。これにより、作業者が移動することなく、複数の点火装置１１０の点火動作を検査することができる。なお、図４においては、６つの静電容量近接センサ２０および取り付け治具３０を図示しているが、点火動作検査装置１０が有する静電容量近接センサ２０および取り付け治具３０の数は特に限定されない。

静電容量近接センサ２０は、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出するように構成されている。静電容量近接センサ２０は、例えば、取り付け治具３０によって高圧ケーブル１１３に近接するように、また、高圧ケーブル１１３に対して非接触となるように、取り付けられている。高圧ケーブル１１３に高圧電流が流れると、高圧ケーブル１１３の周囲に電磁波が発生するため、静電容量近接センサ２０の静電容量が変化する。これにより、静電容量近接センサ２０は、高圧ケーブル１１３に対して非接触の状態であっても、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出することができる。なお、本明細書において、静電容量近接センサ２０が、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出している状態を、動作状態ともいう。

静電容量近接センサ２０は、他の高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置されていることが好ましい。これにより、静電容量近接センサ２０の誤動作を防ぐことができる。なお、本明細書において、他の高圧ケーブル１１３とは、その静電容量近接センサ２０が取り付けられている点火装置１１０が備える高圧ケーブル１１３以外の高圧ケーブル１１３を意味する。また、高圧電流による電磁波の影響を受けないとは、該電磁波によって、その静電容量近接センサ２０が動作状態にならないことを意味する。

静電容量近接センサ２０は、点火プラグ１１２近傍に配置されていることが好ましい。上述したように、点火プラグ１１２を有する点火装置１１０は、例えば、側壁部１０２の外周に沿って略等間隔に配置されているため、静電容量近接センサ２０を点火プラグ１１２近傍に配置することで、静電容量近接センサ２０と他の高圧ケーブル１１３との間隔を保ちやすくなる。つまり、静電容量近接センサ２０を、他の高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置しやすくなる。

取り付け治具３０は、静電容量近接センサ２０を高圧ケーブル１１３に取り付けるように構成されている。取り付け治具３０は、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を低減するため、また、ガス炉１００の周囲という高温環境で使用されるため、アルミニウム等の非磁性の金属からなることが好ましい。

表示部４０は、複数の表示灯４１を備えている。複数の表示灯４１のそれぞれは、複数の静電容量近接センサ２０のそれぞれに対応しており、対応する静電容量近接センサ２０が動作状態の際に点灯するように構成されている。つまり、表示灯４１は、対応する静電容量近接センサ２０が動作状態を維持している限り、点灯し続けるように構成されている。これにより、点火装置１１０の点火動作を常時監視し、不具合が発生した場合には、直ちに認識することができる。

以上のような構成を有する点火動作検査装置１０を用いることで、検電器を用いることなく、ガス炉１００（点火装置１１０）の点火動作を検査することができる。

（３）ガス炉１００および点火動作検査装置１０の動作
次に、ガス炉１００および点火動作検査装置１０の動作について説明する。

まず、ガス炉１００の天井部１０３から、ガス炉１００内に、銅板等の被加熱材２００を投入する。被加熱材２００の大きさや材質等に応じて、目標温度を適宜設定し、以下、被加熱材２００の温度が目標温度となるように、被加熱材２００の加熱を行う。

被加熱材２００をガス炉１００内に投入したら、点火装置１１０の点火動作を行う。点火動作は、ガス炉１００の下方（底部１０１側）に配置された点火装置１１０から、上方（天井部１０３側）に配置された点火装置１１０の順に行うことが好ましい。複数の点火装置１１０の点火動作を一度に行う場合、不具合の発生を作業者が認識できない可能性がある。これに対し、ガス炉１００の下方に配置された点火装置１１０から、上方に配置された点火装置１１０の順に点火動作を行うことで、不具合の発生を認識しやすくすることができる。また、ガス炉１００の加熱効率を向上させることができる。なお、必ずしも複数の点火装置１１０の点火動作を１つ１つ順に行う必要はなく、複数の点火装置１１０をいくつかのグループに分け、該グループごとに点火動作を順に行ってもよい。

点火動作を行う際は、燃料ガス供給ライン１２１および空気供給ライン１２２から、燃料ガスおよび燃焼用空気をバーナ１１１に供給する。燃料ガスおよび燃焼用空気の供給を開始したら、点火スイッチ１１５および点火トランス１１４を用いて、高圧ケーブル１１３に高圧電流を流し、点火プラグ１１２によって、バーナ１１１を点火する。

点火装置１１０の点火動作は、所定時間以上（例えば、３０分以上）継続して行うことが好ましい。つまり、高圧ケーブル１１３に、高圧電流を所定時間以上流し続けることが好ましい。被加熱材２００の加熱時、特に、点火装置１１０の点火直後は、ガス炉１００内の熱対流が不安定になりやすいため、燃料ガスが途中で燃焼しなくなる可能性がある。点火装置１１０の点火動作を所定時間以上継続して行うことで、不具合の発生を低減することができる。

点火動作を行う際は、点火動作検査装置１０を用いて、点火装置１１０の点火動作が正常に行われているかどうかを検査する。高圧ケーブル１１３に高圧電流が流れると、静電容量近接センサ２０の静電容量が変化するため、静電容量近接センサ２０は動作状態となる。つまり、静電容量近接センサ２０が動作状態である場合、高圧ケーブル１１３には高圧電流が正常に流れていると判断することができる。

静電容量近接センサ２０が動作状態の際、対応する表示灯４１が点灯する。作業者は、表示灯４１が点灯していることを確認することで、点火動作が正常に行われていることを確認できる。また、点火動作が継続して行われている間は、表示灯４１が点灯し続けるため、途中で不具合が発生した場合には、直ちに認識することができる。点火動作を行ったにもかかわらず、対応する表示灯４１が点灯しない場合には、不具合が発生していると判断し、例えば、すべての点火装置１１０を停止し、点火装置１１０のメンテナンスを行えばよい。

点火動作が正常に行われていることを確認したら、例えば、燃料ガス供給ライン１２１および空気供給ライン１２２に設けられた調整弁を用いて、バーナ１１１の出力を調整し、被加熱材２００の温度が目標温度となるように、被加熱材２００の加熱を行う。

（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態の点火動作検査装置１０においては、静電容量近接センサ２０によって、検電器を用いることなく、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出することができる。また、静電容量近接センサ２０が高圧ケーブル１１３に対して非接触の状態であっても、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流を検出することができる。したがって、簡易な構成により、安全に点火動作の検査を行うことが可能となる。

（ｂ）本実施形態の点火動作検査装置１０においては、複数の静電容量近接センサ２０を、複数の点火装置１１０のそれぞれに取り付けることにより、作業者が移動することなく、複数の点火装置１１０の点火動作を検査することができる。したがって、点火動作の検査にかかるコストを低減することが可能となる。

（ｃ）本実施形態の点火動作検査装置１０においては、静電容量近接センサ２０を、他の高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置することで、静電容量近接センサ２０の誤動作を防ぐことができる。具体的には、例えば、静電容量近接センサ２０を、点火プラグ１１２近傍に配置することで、静電容量近接センサ２０と他の高圧ケーブル１１３との間隔を保ちやすくなり、静電容量近接センサ２０を、他の高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置しやすくなる。

（ｄ）本実施形態の点火動作検査装置１０においては、アルミニウム等の非磁性の金属からなる取り付け治具３０を用いて、静電容量近接センサ２０を高圧ケーブル１１３に取り付けることで、高圧ケーブル１１３に流れる高圧電流による電磁波の影響を低減することができる。また、ガス炉１００の周囲という高温環境においても、静電容量近接センサ２０を高圧ケーブル１１３に取り付けることができる。

（ｅ）本実施形態の点火動作検査装置１０においては、静電容量近接センサ２０が動作状態の際に、対応する表示灯４１が点灯することで、点火装置１１０の点火動作を常時監視し、不具合が発生した場合には、直ちに認識することができる。したがって、本実施形態の点火動作検査装置１０は、点火装置１１０の点火動作を所定時間以上継続して行う場合等に、特に好適に用いることできる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、複数の点火装置１１０のそれぞれに、静電容量近接センサ２０を取り付ける場合について説明したが、必ずしもすべての点火装置１１０に静電容量近接センサ２０を取り付けなくてもよい。この場合、例えば、点火装置１１０の使用状況等を考慮して、静電容量近接センサ２０を取り付ける点火装置１１０を選択してもよい。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様を付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
燃料ガスを点火させる点火プラグと、前記点火プラグに接続されている高圧ケーブルと、を備える点火装置を有するガス炉の点火動作検査装置であって、
前記高圧ケーブルに流れる高圧電流を検出する静電容量近接センサを有する、点火動作検査装置が提供される。
好ましくは、前記ガス炉は、前記点火装置を複数有する。
好ましくは、前記点火装置ごとに複数の前記静電容量近接センサを有する。
好ましくは、前記静電容量近接センサは、前記高圧ケーブルに対して非接触となるように配置されている。

（付記２）
付記１に記載の点火動作検査装置であって、
前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
前記静電容量近接センサは、前記点火プラグ近傍に配置されている。

（付記３）
付記１または付記２に記載の点火動作検査装置であって、
前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
前記静電容量近接センサは、他の高圧ケーブルに流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置されている。

（付記４）
付記１から付記３のいずれか１つに記載の点火動作検査装置であって、
前記静電容量近接センサを前記高圧ケーブルに取り付ける、非磁性の金属からなる取り付け治具をさらに有する。

（付記５）
付記１から付記３のいずれか１つに記載の点火動作検査装置であって、
前記静電容量近接センサの動作時に点灯する表示灯を備えた表示部をさらに有する。

１０ 点火動作検査装置
２０ 静電容量近接センサ
３０ 取り付け治具
４０ 表示部
４１ 表示灯
１００ ガス炉
１０１ 底部
１０２ 側壁部
１０３ 天井部
１１０ 点火装置
１１１ バーナ
１１２ 点火プラグ
１１３ 高圧ケーブル
１１４ 点火トランス
１１５ 点火スイッチ
１２１ 燃料ガス供給ライン
１２２ 空気供給ライン
２００ 被加熱材

Claims (5)

1. 燃料ガスを点火させる点火プラグと、前記点火プラグに接続されている高圧ケーブルと、を備える点火装置を有するガス炉の点火動作検査装置であって、
   前記高圧ケーブルに流れる高圧電流を検出する静電容量近接センサを有する、点火動作検査装置。
2. 前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
   前記静電容量近接センサは、前記点火プラグ近傍に配置されている、請求項１に記載の点火動作検査装置。
3. 前記ガス炉は、前記点火装置を複数有し、
   前記静電容量近接センサは、他の高圧ケーブルに流れる高圧電流による電磁波の影響を受けない位置に配置されている、請求項１または請求項２に記載の点火動作検査装置。
4. 前記静電容量近接センサを前記高圧ケーブルに取り付ける、非磁性の金属からなる取り付け治具をさらに有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の点火動作検査装置。
5. 前記静電容量近接センサが動作状態の際に点灯する表示灯を備えた表示部をさらに有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の点火動作検査装置。

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