JP2576991B2 - Flame detector - Google Patents

Flame detector

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JP2576991B2
JP2576991B2 JP62143189A JP14318987A JP2576991B2 JP 2576991 B2 JP2576991 B2 JP 2576991B2 JP 62143189 A JP62143189 A JP 62143189A JP 14318987 A JP14318987 A JP 14318987A JP 2576991 B2 JP2576991 B2 JP 2576991B2
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optical
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fiber head
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Inventor
徹郎 山口
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バブコツク日立株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/18Flame sensor cooling means

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば事業所用ボイラなどに付設する火炎
検出装置に係り、特にそれの光導入口における汚れ防止
に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a flame detection device attached to, for example, an office boiler, and more particularly to prevention of contamination at a light inlet of the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

事業所用の大型ボイラを始めとして各種燃焼装置にお
いて、その燃焼状態を正確に検知することは、燃焼装置
の安全性、経済性などの見地から極めて重要なことであ
る。
It is extremely important to accurately detect the combustion state of various combustion devices such as a large boiler for business use from the viewpoints of safety and economy of the combustion device.

事業所用大型ボイラを例にとつて説明すると、ボイラ
の大容量化に伴うバーナ設置本数の増加、DSS(Daily S
tart Stop)運転に伴うバーナ点火、消化回数の増加、
窒素酸化物の発生を抑制する燃焼方法の採用、ならびに
使用燃料の多様化に伴う燃焼挙動の変化などの諸事情に
より、バーナの火炎検出の信頼性をより一層向上させる
ことが望まれている。
Taking a large boiler for business use as an example, the number of burners installed due to the increase in the capacity of the boiler and the DSS (Daily S
tart Stop) Burner ignition associated with operation,
Due to the adoption of a combustion method for suppressing the generation of nitrogen oxides and changes in combustion behavior accompanying diversification of fuels used, it is desired to further improve the reliability of burner flame detection.

火炎検出の方法としては、一般にイオン式火炎検出方
式と光学式火炎検出方式とに大別できる。
Flame detection methods can generally be broadly classified into an ion flame detection method and an optical flame detection method.

イオン式火炎検出方式は、センサとして接炎電極を用
いるため長期間にわたつて連続使用することができず、
通常は点火ベーナ用の火炎検出に限定されてしまう。一
方、光学式火炎検出方式は、火炎からの発光強度の大小
により、点火、消化を判断するもので、使用波長および
直流光検出の方式と、フリツカ検出の方式に分類でき
る。
The ion type flame detection method cannot be used continuously for a long time because it uses a flame contact electrode as a sensor.
Usually, it is limited to flame detection for an ignition vaner. On the other hand, the optical flame detection system determines ignition and digestion according to the magnitude of the light emission intensity from the flame, and can be classified into a method of detecting the wavelength used and DC light, and a method of detecting flicker.

第2図(a),(b)は、従来の火炎検出装置に用い
ている光導管先端部の正面図ならびに断面図である。同
図に示すように、バーナ火炎の光信号を検出するのに光
導管1の内部に大口径光フアイバ3,4,5が装着されてい
る。それらの先端部から導入したバーナ火炎の光信号を
そのまま外部に引き出し、途中で光フアイバケーブルを
介して別置のキユービクル内の光電変換器まで伝送する
ようになつている。
2 (a) and 2 (b) are a front view and a cross-sectional view of a tip end of an optical conduit used in a conventional flame detecting device. As shown in FIG. 1, large diameter optical fibers 3, 4, and 5 are mounted inside an optical conduit 1 for detecting an optical signal of a burner flame. The optical signal of the burner flame introduced from the leading end portion is directly extracted to the outside, and is transmitted to a photoelectric converter in a separate cubicle via an optical fiber cable on the way.

光導管1の先端部では、ボイラ火炉からの放射熱が光
フアイバ3,4,5の受光面に直接当つて高温になるため光
フアイバ3,4,5の被覆を剥して裸の状態で使用してお
り、図に示すように視野角度0°,15°,30°になるよう
に3方向に設置されている。
At the tip of the optical conduit 1, the radiant heat from the boiler furnace directly hits the light receiving surface of the optical fibers 3, 4, 5 and becomes high temperature, so the optical fibers 3, 4, 5 are stripped off and used in a bare state. It is installed in three directions so that the viewing angles are 0 °, 15 °, and 30 ° as shown in the figure.

また熱による温度上昇の防止と燃焼ガスに同伴するダ
ストの付着防止のために、光導管1とセラミツクスカバ
ー9との間、ならびに光フアイバヘツド2とセラミツク
スカバー9との間に、1次ならびに2次の冷却空気13,1
4を常時流すようになつている。
Further, in order to prevent a temperature rise due to heat and to prevent dust accompanying the combustion gas from adhering, a primary and a secondary are disposed between the optical conduit 1 and the ceramics cover 9 and between the optical fiber head 2 and the ceramics cover 9. Cooling air 13,1
4 is always flowing.

なお図中の6はヘツドコネクタ、7は接続コネクタ、
8はエア分配スリーブ、10はカバー支持台、11は縮流ノ
ズル、12は冷却空気、17はカバースリツト、18は隙間で
ある。
In the figure, 6 is a head connector, 7 is a connection connector,
8 is an air distribution sleeve, 10 is a cover support, 11 is a contraction nozzle, 12 is cooling air, 17 is a cover slit, and 18 is a gap.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

この従来の火炎検出装置では、大気中の空気を遠心フ
アンで昇圧し、火炉ドラフトとの差圧を保持して光導管
1への冷却空気流量を確保するとともに、ヘツドコネク
タ6の温度上昇も抑制していた。
In this conventional flame detection device, the air in the atmosphere is pressurized by a centrifugal fan to maintain the differential pressure from the furnace draft, thereby ensuring the cooling air flow rate to the optical conduit 1 and suppressing the temperature rise of the head connector 6. Was.

一方、光フアイバ3,4,5の受光面は外径1mmの小さな円
形研摩面からなり、この受光面にバーナからの油滴ある
いは燃焼ガス中のダストが付着すると、透過光量が著る
しく減衰することは分つていたが、冷却空気12(1次冷
却空気13,2次冷却空気14)の中の微塵や、図示していな
い冷却配管内の微錆塵埃が付着することによつて透過光
量が減衰する問題があつた。
On the other hand, the light-receiving surfaces of the optical fibers 3, 4, and 5 consist of a small circular polished surface with an outer diameter of 1 mm. If oil drops from the burner or dust in the combustion gas adhere to this light-receiving surface, the amount of transmitted light is significantly reduced. However, it was found that fine dust in the cooling air 12 (primary cooling air 13 and secondary cooling air 14) and fine rust dust in the cooling pipe (not shown) adhered. There was a problem that the amount of light attenuated.

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消
し、長期間にわたつて信頼性の高い火炎検出装置を提供
するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a flame detection device having high reliability over a long period of time.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前述の目的を達成するために、本発明は、火炎からの
光信号を導入する光フアイバを光フアイバヘッドに収納
保持し、その光フアイバヘツドを第1の保持管に隙間を
もつて挿入保持せしめ、さらにその第1の保持管を第2
の保持管に隙間をもつて挿入保持せしめた火炎検出用光
導管を有し、その光導管の後方側から冷却用空気を供給
して、冷却用空気を前記隙間にそれぞれ通流して光導管
先端開口側から噴出せしめる火炎検出装置を対象とする
ものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical fiber head for storing an optical signal for introducing an optical signal from a flame, holding the optical fiber in an optical fiber head, and inserting and holding the optical fiber head in a first holding tube with a gap. Further, the first holding tube is connected to the second holding tube.
A flame detecting optical conduit inserted and held in the retaining tube with a gap, and cooling air is supplied from the rear side of the optical conduit, and the cooling air flows through the gaps, respectively. It is intended for a flame detection device to be ejected from the opening side.

そして前記第2の保持管の先端開口部に例えば縮流ノ
ズルなどの縮流部が形成され、かつ、前記光フアイバの
先端部を前記光フアイバヘッドより例えば2mm以上程度
に若干突出させたことを特徴とする。
A contraction portion such as a contraction nozzle is formed at the tip end opening of the second holding tube, and the tip of the optical fiber is slightly protruded from the optical fiber head by, for example, about 2 mm or more. Features.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を第1図(a),(b)とともに
説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).

光導管1はバーナアセンブリの専用座に取り付けら
れ、その先端部はバーナインペラの近傍まで延びてい
る。光フアイバヘッド2には、3本の光フアイバ3,4,5
が視野角度0°,15°,30°の方向に設置されている。こ
の光フアイバ3,4,5で受光された光信号は、ヘツドコネ
クタ6を介し、内部に光フアイバを設けた接続コネクタ
7により伝送されて外部へ引き出される。
The light pipe 1 is attached to a dedicated seat of the burner assembly, and its tip extends to the vicinity of the burner impeller. The optical fiber head 2 has three optical fibers 3, 4, 5
Are set in directions of viewing angles 0 °, 15 °, and 30 °. The optical signals received by the optical fibers 3, 4, and 5 are transmitted via a head connector 6 and a connection connector 7 having an optical fiber therein, and are extracted to the outside.

光フアイバ3,4,5自体は、火炉放射やバーナ火炎から
の熱を直接受けるため、被覆を剥ぎ裸の状態で光フアイ
バヘツド2に取付けられており、さらにセラミツクスカ
バー9によりカバースリツト17以外は熱影響を遮断して
いる。
The optical fibers 3, 4, and 5 themselves receive the heat from the furnace radiation and the burner flame directly, so the coating is peeled off and attached to the optical fiber head 2 in a bare state, and the ceramic cover 9 applies heat except for the cover slit 17 to the optical fiber head. Is shut off.

一方、燃焼ガスの煤塵やバーナ噴霧油滴などが光フア
イバ3,4,5の受光面に付着するのを防止するため、縮流
ノズル11をセラミツクスカバー9の前面側に設けてい
る。
On the other hand, a contraction nozzle 11 is provided on the front side of the ceramics cover 9 in order to prevent the dust of the combustion gas and the oil droplets of the burner spray from adhering to the light receiving surfaces of the optical fibers 3, 4, and 5.

冷却空気12は遠心フアンで昇圧され、空気配管を経て
供給されて、エア分配スリーブ8により、セラミツクス
カバー9の外側に形成された隙間18を流れる一次冷却空
気13と、セラミツクスカバー9の内面22側を流れる二次
冷却空気14に分配され、流通によつて各部を冷却する。
The cooling air 12 is pressurized by a centrifugal fan and supplied through an air pipe. The primary cooling air 13 flows through a gap 18 formed outside the ceramics cover 9 by an air distribution sleeve 8 and the inner surface 22 of the ceramics cover 9. Is distributed to the secondary cooling air 14 flowing therethrough, and cools each part by circulation.

二次冷却空気14はカバースリツト17を通り、縮流ノズ
ル11の手前で一次冷却空気13と合流してノズルスリツト
19から炉内へ噴出され、そのために煤塵や噴霧油滴がノ
ズル内面21より内側に入らないようになつている。前述
の光フアイバ3,4,5の受光部は、セラミツクスカバー9
との隙間を保持した状態で2mm以上の突出部15を有して
いる。
The secondary cooling air 14 passes through the cover slit 17 and merges with the primary cooling air 13 before the converging nozzle 11 to form a nozzle slit.
The gas is ejected from the furnace 19 into the furnace, so that dust and spray oil droplets do not enter the inside of the nozzle inner surface 21. The light receiving portions of the optical fibers 3, 4, and 5 are provided with the ceramic cover 9
And has a protrusion 15 of 2 mm or more in a state where a gap is maintained.

光フアイバ3,4,5の受光部に付着する冷却空気の微粒
塵埃は、全くクリーンな状態での受光量を約90%近く低
減させる場合がある。これは光フアイバ3,4,5の先端角
部に冷却空気に同伴してきた微粒塵埃が付着、成長し、
それが光フアイバ3,4,5の受光面にまたがるケースが多
い。すなわち、光フアイバヘッド2の先端部では光フア
イバ3,4,5を保持するために凹溝を3つ有しており、そ
の凹溝にそれぞれ光フアイバ3,4,5が挿入されている。
そのため凹溝の底部に光フアイバ3,4,5が当つている場
合は底部側から、また凹溝の右側面に光フアイバ3,4,5
が当つている場合は右側から微粒塵埃が付着する傾向に
あり、これらは冷却空気の流れ状態に起因しているもの
と考えられる。
Fine particles of cooling air adhering to the light receiving portions of the optical fibers 3, 4, and 5 may reduce the amount of received light in a completely clean state by about 90%. This is because the fine dust that accompanies the cooling air adheres to the tip corners of the optical fibers 3, 4, 5 and grows,
In many cases, it straddles the light receiving surfaces of the optical fibers 3, 4, and 5. That is, the distal end of the optical fiber head 2 has three concave grooves for holding the optical fibers 3, 4, and 5, and the optical fibers 3, 4, and 5 are inserted into the concave grooves, respectively.
Therefore, when the optical fibers 3, 4, and 5 are in contact with the bottom of the groove, the optical fibers 3, 4, and 5 are provided from the bottom side and on the right side of the groove.
, Fine dust tends to adhere from the right side, and it is considered that these are caused by the flow state of the cooling air.

従つてこれらの現象から光フアイバ3,4,5への付着を
極力避けるためには、それらの受光部付近における冷却
空気の流れを淀みなくすることが有効であると言える。
そのため本発明では光フアイバ3,4,5の受光部を光フア
イバヘツド2から約2mm以上突出させると、光フアイバ
ヘツド2の端面部において冷却空気の流れた淀みが発生
しても、光フアイバ3,4,5の受光面はその淀みから外れ
ることになり、そのため微粒塵埃の付着がなく、それに
起因する受光量の低下が抑制できる。
Therefore, it can be said that it is effective to minimize the flow of the cooling air near the light receiving sections in order to minimize the adhesion to the optical fibers 3, 4, and 5 from these phenomena.
For this reason, in the present invention, if the light receiving portions of the optical fibers 3, 4, 5 are made to protrude from the optical fiber head 2 by about 2 mm or more, even if the stagnation of the cooling air occurs at the end face of the optical fiber head 2, even if the optical fibers 3, 4, 5 are generated. , 5 are out of the stagnation, so that there is no adhesion of fine dust, and a decrease in the amount of received light due to the dust can be suppressed.

なお、冷却空気供給系統中にフイルタを設置して、冷
却空気中に含有されている微粒塵埃をある程度除去する
ことも可能である。
In addition, it is also possible to install a filter in the cooling air supply system to remove a small amount of fine dust contained in the cooling air.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は前述のように、まず、第2の保持管の先端開
口部に縮流部を形成することにより、燃焼ガスの煤塵や
バーナ噴霧油滴などが、光フアイバヘツドを収納した第
2の保持管内に入るのを規制する。そしてさらに光フア
イバの先端部を光フアイバヘツドより若干突出させるこ
とにより、冷却空気に同伴してきた微粒塵埃の受面への
付着、成長を防止することができ、検出精度の高い信頼
性のる火炎検出装置を提供することができる。
As described above, the present invention first forms the contraction portion at the opening of the tip of the second holding tube, so that dust of the combustion gas, oil droplets sprayed from the burner, etc. can be stored in the second holding tube containing the optical fiber head. Restrict entry into jurisdiction. By further protruding the tip of the optical fiber slightly from the optical fiber head, it is possible to prevent the fine dust adhering to the cooling air from adhering to the receiving surface and growing, thereby providing a reliable flame detection with high detection accuracy. An apparatus can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a),(b)は本発明の一実施例に係る光導管
先端部の正面図ならびに断面図、第2図(a),(b)
は従来の火炎検出装置における光導管先端部の正面図な
らびに断面図である。 1……光導管、2……光フアイバヘツド、3,4,5……光
フアイバ、8……エア分配スリーブ、9……セラミツク
スカバー、11……縮流ノズル、12……冷却空気、13……
一次冷却空気、14……二次冷却空気、15……突出部。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a front view and a cross-sectional view of a light pipe tip according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b).
FIG. 2 is a front view and a cross-sectional view of a light pipe tip in a conventional flame detection device. 1 ... optical conduit, 2 ... optical fiber head, 3,4,5 ... optical fiber, 8 ... air distribution sleeve, 9 ... ceramics cover, 11 ... contraction nozzle, 12 ... cooling air, 13 ... …
Primary cooling air, 14 ... Secondary cooling air, 15 ... Projection.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】火炎からの光信号を導入する光フアイバを
光フアイバヘッドに収納保持し、その光フアイバヘツド
を第1の保持管に隙間をもつて挿入保持せしめ、さらに
その第1の保持管を第2の保持管に隙間をもつて挿入保
持せしめた火炎検出用光導管を有し、その光導管の後方
側から冷却用空気を供給して、冷却用空気を前記隙間に
それぞれ通流して光導管先端開口側から噴出せしめる火
炎検出装置において、 前記第2の保持管の先端開口部に縮流部が形成され、か
つ、前記光フアイバの先端部を前記光フアイバヘツドよ
り若干突出させたことを特徴とする火炎検出装置。
An optical fiber for introducing an optical signal from a flame is housed and held in an optical fiber head, and the optical fiber head is inserted and held in a first holding tube with a gap, and further, the first holding tube is connected to the first holding tube. A flame detecting light pipe inserted into and held in the second holding pipe with a gap, cooling air is supplied from the rear side of the light pipe, and the cooling air flows through the gap to form a light beam; In the flame detecting device which is ejected from an end of a conduit, a contraction portion is formed in an opening of a tip of the second holding tube, and a tip of the optical fiber is slightly protruded from the optical fiber head. Flame detector.
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