JP2622382B2 - 火炎検出器 - Google Patents
火炎検出器Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
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Description
【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明はバーナ制御装置に係り、特に燃焼状態の変化
に対しても火炎検出精度の低下がない火炎検出器に関す
るものである。
に対しても火炎検出精度の低下がない火炎検出器に関す
るものである。
（２）従来の技術 火炎検出装置に一般に使用されているものの殆どは、
火炎が発する光を検出し火炎の有無を判定するものであ
る。この光学式火炎検出方式には、火炎の発する直流
（DC）光量の大・小で判定するDC光検出方式と、火炎の
発するちらつき（AC）成分の光量の大・小で判定するAC
光検出方式とに分類できる。バーナ数がごく小数で壁温
が低い場合はDC光検出方式は有効であるが、隣接あるい
は対向火炎の影響により火炎形状が時間的・空間的に変
化する場合にはAC光検出方式が有効である。また火炎が
発する光の波長に着目すると紫外、可視、赤外等に分類
できるが、AC光検出方式の場合、現状では可視−近赤外
線域、赤外線域が多く利用されている。従来AC光検出方
式の場合は炉壁からの放射や他バーナからの火炎の干渉
を避けるため火炎のAC信号を特定周波数帯域（30〜300H
z）で抽出して使用される。
火炎が発する光を検出し火炎の有無を判定するものであ
る。この光学式火炎検出方式には、火炎の発する直流
（DC）光量の大・小で判定するDC光検出方式と、火炎の
発するちらつき（AC）成分の光量の大・小で判定するAC
光検出方式とに分類できる。バーナ数がごく小数で壁温
が低い場合はDC光検出方式は有効であるが、隣接あるい
は対向火炎の影響により火炎形状が時間的・空間的に変
化する場合にはAC光検出方式が有効である。また火炎が
発する光の波長に着目すると紫外、可視、赤外等に分類
できるが、AC光検出方式の場合、現状では可視−近赤外
線域、赤外線域が多く利用されている。従来AC光検出方
式の場合は炉壁からの放射や他バーナからの火炎の干渉
を避けるため火炎のAC信号を特定周波数帯域（30〜300H
z）で抽出して使用される。
最近のようにDDS（毎日起動・停止）運転が普及して
くるとバーナの点火、消火判定の機会は増加し、判定精
度はより重要なものとなつている。バーナの負荷、燃料
種、空燃比等の変化に伴う燃焼状態の変化により、火炎
からの光のDC信号レベルの変化やAC信号の大きさ及びAC
信号の周波数分布に変化が生じ、特定周波数帯域で抽出
した信号レベルは燃焼状態変化に伴い変動する。
くるとバーナの点火、消火判定の機会は増加し、判定精
度はより重要なものとなつている。バーナの負荷、燃料
種、空燃比等の変化に伴う燃焼状態の変化により、火炎
からの光のDC信号レベルの変化やAC信号の大きさ及びAC
信号の周波数分布に変化が生じ、特定周波数帯域で抽出
した信号レベルは燃焼状態変化に伴い変動する。
従来の火炎検出器は、特定周波数帯域で抽出した信号
レベルと予め設定した点・消火判定用しきい値との大小
関係で火炎の有無判定をしていた。しかしバーナ点火状
態においても上記のように燃焼状態に応じて信号レベル
の変化が生じるため、しきい値一定の場合、誤判定する
可能性がある。そのため現状では燃焼状態に応じてしき
い値を手動で調整している。
レベルと予め設定した点・消火判定用しきい値との大小
関係で火炎の有無判定をしていた。しかしバーナ点火状
態においても上記のように燃焼状態に応じて信号レベル
の変化が生じるため、しきい値一定の場合、誤判定する
可能性がある。そのため現状では燃焼状態に応じてしき
い値を手動で調整している。
（３）発明が解決しようとする問題点 この様に固定しきい値形と変動しきい値形の火炎検出
器を比較すると、燃焼条件の変化に対して後者の方が検
出精度が高いものと考えられる。しかしこれにしても炉
壁からの放射や隣接、対向バーナの影響で誤つた判定を
する危険性があつた。
器を比較すると、燃焼条件の変化に対して後者の方が検
出精度が高いものと考えられる。しかしこれにしても炉
壁からの放射や隣接、対向バーナの影響で誤つた判定を
する危険性があつた。
また従来、特開昭62−49120号公報に記載されている
ような火炎検出器が提案されている。この火炎検出器
は、燃料の種類、燃料油（ガス）圧、一次排ガス（PG）
注入量、空気比など燃焼状態に関係する外部信号をそれ
ぞれ外部信号パターン化部に入力して各種の燃焼パター
ンを作成し、その各種燃焼パターンにそれぞれ対応した
最適なしきい値を設定して、そのしきい値と火炎からの
光検出信号とを比較してバーナの点火・消火を判定する
構成になっている。
ような火炎検出器が提案されている。この火炎検出器
は、燃料の種類、燃料油（ガス）圧、一次排ガス（PG）
注入量、空気比など燃焼状態に関係する外部信号をそれ
ぞれ外部信号パターン化部に入力して各種の燃焼パター
ンを作成し、その各種燃焼パターンにそれぞれ対応した
最適なしきい値を設定して、そのしきい値と火炎からの
光検出信号とを比較してバーナの点火・消火を判定する
構成になっている。
ところがこの構成だと、燃焼状態に関係する各種の外
部信号を取込み、それら外部信号の組み合わせによる各
種の燃焼パターンを作成し、その各種燃焼パターンにそ
れぞれ対応した最適なしきい値を設定するため、予め燃
焼調整して全部の燃焼パターンを試験する必要があり、
作業が非常に煩雑であるという難点を有している。
部信号を取込み、それら外部信号の組み合わせによる各
種の燃焼パターンを作成し、その各種燃焼パターンにそ
れぞれ対応した最適なしきい値を設定するため、予め燃
焼調整して全部の燃焼パターンを試験する必要があり、
作業が非常に煩雑であるという難点を有している。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消
し、火炎の燃焼状態の変化に対応してしきい値を簡便な
手段で設けることで判定精度の高い火炎検出器を提供す
ることである。
し、火炎の燃焼状態の変化に対応してしきい値を簡便な
手段で設けることで判定精度の高い火炎検出器を提供す
ることである。
（４）問題点を解決するための手段 上記目的は、少なくとも２種類以上の異なつた波長で
ピーク感度をもつ光電変換素子を用いて火炎からの光信
号を電気変換し各AC信号を特定周波数帯域のバンドパス
フイルタ部を通して、その出力比をとることにより火炎
温度に依存したバーナ点・消火判定用しきい値を判定
し、そのしきい値を用いて火炎の点消火判定することに
より、達成される。
ピーク感度をもつ光電変換素子を用いて火炎からの光信
号を電気変換し各AC信号を特定周波数帯域のバンドパス
フイルタ部を通して、その出力比をとることにより火炎
温度に依存したバーナ点・消火判定用しきい値を判定
し、そのしきい値を用いて火炎の点消火判定することに
より、達成される。
（５）作用 火炎の燃焼状態と火炎温度は密接な関係にあると考え
燃焼状態に依存したパラメータとして火炎の温度を用い
る。火炎の温度はピーク感度波長が異なる光電変換素子
を用いてプランクの放射則により測定される。第２図は
異なつたピーク感度波長λ1,λ２を持つ光電変換素子を
用いて火炎の波長特性の一例を示したものである。図に
おいて横軸は波長、縦軸は分光感度を意味する。ピーク
感度波長をλ1,λ２に持つ光電変換素子による出力電圧
を各々A,Bとすると、A/Bが増加するほど火炎の燃焼状態
は良いと考え火炎の有無判定しきい値を上げ、またA/B
が減少すると逆に下げなければならない。このことは第
３図におけるプランクの放射則において、A/Bが高いほ
ど火炎温度が高いことに由来している。火炎温度測定に
用いる信号として火炎の発するDC成分とAC成分が考えら
れるが、特定周波数帯域（30〜300Hz）のAC信号を用い
ると、炉壁からの放射やバーナ火炎の影響を除く火炎温
度が検出できると考えられる。
燃焼状態に依存したパラメータとして火炎の温度を用い
る。火炎の温度はピーク感度波長が異なる光電変換素子
を用いてプランクの放射則により測定される。第２図は
異なつたピーク感度波長λ1,λ２を持つ光電変換素子を
用いて火炎の波長特性の一例を示したものである。図に
おいて横軸は波長、縦軸は分光感度を意味する。ピーク
感度波長をλ1,λ２に持つ光電変換素子による出力電圧
を各々A,Bとすると、A/Bが増加するほど火炎の燃焼状態
は良いと考え火炎の有無判定しきい値を上げ、またA/B
が減少すると逆に下げなければならない。このことは第
３図におけるプランクの放射則において、A/Bが高いほ
ど火炎温度が高いことに由来している。火炎温度測定に
用いる信号として火炎の発するDC成分とAC成分が考えら
れるが、特定周波数帯域（30〜300Hz）のAC信号を用い
ると、炉壁からの放射やバーナ火炎の影響を除く火炎温
度が検出できると考えられる。
そこで本火炎検出器は上記のように火炎からの特定周
波数帯域のAC成分を用いて、燃焼状態に対応した火炎有
無判定しきい値を決定し火炎検出器の精度を維持するも
のである。
波数帯域のAC成分を用いて、燃焼状態に対応した火炎有
無判定しきい値を決定し火炎検出器の精度を維持するも
のである。
（６）発明の実施例 第１図は、本発明による火炎検出器の実施例で用いる
装置の一例を示す構成図である。火炎が発する光信号は
光フアイバヘツド３と中継用光フアイバ４によつて、光
電変換増幅部５に送られ、ここで例えば可視と近赤外線
にピークがある分光感度特性を持つ光電変換素子を用い
てそれぞれ電気信号に変換し、そのうちのAC成分だけを
抽出する。この電気変換された各々の信号を特定周波数
帯域、例えば30〜300Hzの帯域のバンドパスフイルタ６
でこの周波数帯域成分の信号のみを抽出する。バンドパ
スフイルタ６によつて抽出された信号は整流部９でDC変
換され両者のうち出力量が大きい方と火炎有無判定用し
きい値設定部10で決めたしきい値とを火炎有無判定部11
で比較判定し、点火・消火判定出力を出力部12より送出
する。
装置の一例を示す構成図である。火炎が発する光信号は
光フアイバヘツド３と中継用光フアイバ４によつて、光
電変換増幅部５に送られ、ここで例えば可視と近赤外線
にピークがある分光感度特性を持つ光電変換素子を用い
てそれぞれ電気信号に変換し、そのうちのAC成分だけを
抽出する。この電気変換された各々の信号を特定周波数
帯域、例えば30〜300Hzの帯域のバンドパスフイルタ６
でこの周波数帯域成分の信号のみを抽出する。バンドパ
スフイルタ６によつて抽出された信号は整流部９でDC変
換され両者のうち出力量が大きい方と火炎有無判定用し
きい値設定部10で決めたしきい値とを火炎有無判定部11
で比較判定し、点火・消火判定出力を出力部12より送出
する。
第４図は、バーナが点火、消火しているときの火炎か
らのAC成分を示している。13が点火、14が消火の状態で
ある。そこでバーナ火炎の有無の差が顕著に現れている
特定周波数帯域のみ着目してバーナ火炎の有無判定をす
る。燃焼状態によりこの特定周波数帯域は変化し、燃え
方が悪いと下限は10Hz、燃え方が良いと上限は1KHzとな
る。しかし通常30〜300Hz付近でバンドパスフイルタは
構成される。
らのAC成分を示している。13が点火、14が消火の状態で
ある。そこでバーナ火炎の有無の差が顕著に現れている
特定周波数帯域のみ着目してバーナ火炎の有無判定をす
る。燃焼状態によりこの特定周波数帯域は変化し、燃え
方が悪いと下限は10Hz、燃え方が良いと上限は1KHzとな
る。しかし通常30〜300Hz付近でバンドパスフイルタは
構成される。
従来の火炎検出器では火炎判定用設定部の値には固定
した１つの基準値が設定されている。それに対し、本発
明では光電変換増幅部５からの各波長のAC成分をバンド
パスフイルタ部６に通したのちの各出力AC1,AC2の比を
用いて、火炎の温度に依存した火炎有無判定用しきい値
を設定するしきい値設定部10を設ける。このしきい値を
基準に火炎有無判定部に入つた信号レベルと比較して、
バーナの点火、消火判定を行う。このように負荷変化、
燃料種変更等に伴う燃焼状態の変化に対いてもそれに応
じたバーナ火炎の点火、消火判定用しきい値を設けるこ
とで火炎検出器の精度を維持することができる。
した１つの基準値が設定されている。それに対し、本発
明では光電変換増幅部５からの各波長のAC成分をバンド
パスフイルタ部６に通したのちの各出力AC1,AC2の比を
用いて、火炎の温度に依存した火炎有無判定用しきい値
を設定するしきい値設定部10を設ける。このしきい値を
基準に火炎有無判定部に入つた信号レベルと比較して、
バーナの点火、消火判定を行う。このように負荷変化、
燃料種変更等に伴う燃焼状態の変化に対いてもそれに応
じたバーナ火炎の点火、消火判定用しきい値を設けるこ
とで火炎検出器の精度を維持することができる。
（８）発明の効果 本発明はよれば、負荷変化、燃料種変更等に伴う燃焼
状態の変化を火炎の温度変化と見做すことにより、火炎
からの光信号を用いて火炎の温度変化つまり燃焼状態の
変化に依存したバーナ点・消火判定用しきい値を設定す
る構成になっており、従来提案された燃焼状態に関係す
る外部信号に基づいて各種の燃焼パターンを作成し、そ
の各種燃焼パターンにそれぞれ対応した最適なしきい値
を設定する方法に比べて、最適しきい値を火炎からの光
のみで設定できるから、しきい値の設定が非常に簡便で
あり、かつ正確で検出精度の高い火炎検出器が提供でき
る。また、火炎からの光信号のうち特定周波数帯域のAC
成分を用いて火炎温度を測定するため、炉壁からの放射
及び他バーナ火炎の影響を受けず火炎の温度測定ができ
る効果がある。
状態の変化を火炎の温度変化と見做すことにより、火炎
からの光信号を用いて火炎の温度変化つまり燃焼状態の
変化に依存したバーナ点・消火判定用しきい値を設定す
る構成になっており、従来提案された燃焼状態に関係す
る外部信号に基づいて各種の燃焼パターンを作成し、そ
の各種燃焼パターンにそれぞれ対応した最適なしきい値
を設定する方法に比べて、最適しきい値を火炎からの光
のみで設定できるから、しきい値の設定が非常に簡便で
あり、かつ正確で検出精度の高い火炎検出器が提供でき
る。また、火炎からの光信号のうち特定周波数帯域のAC
成分を用いて火炎温度を測定するため、炉壁からの放射
及び他バーナ火炎の影響を受けず火炎の温度測定ができ
る効果がある。
第１図は本発明になる火炎検出器の一構成例を示す図、
第２図は異なつたピーク感度波長λ1,λ２を持つ光電変
換素子を用いて測定した火炎の波長特性の一例を示す
図、第３図はプランクの放射則を示す図、第４図はバー
ナが点火、消火しているときの火炎のAC（ちらつき）成
分を示す図。
第２図は異なつたピーク感度波長λ1,λ２を持つ光電変
換素子を用いて測定した火炎の波長特性の一例を示す
図、第３図はプランクの放射則を示す図、第４図はバー
ナが点火、消火しているときの火炎のAC（ちらつき）成
分を示す図。
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも２種類以上の異なった波長でピ
ーク感度をもち、火炎からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換部と、 前記各波長の出力比により相対的な火炎温度を求めて、
その火炎温度に対応したしきい値を設定するしきい値設
定部と、 設定されたしきい値とバーナ火炎からの光信号とを比較
して、バーナの点火・消火を判定する判定部を備えたこ
とを特徴とする火炎検出器。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載において、
前記光電変換部から出力される電気信号のAC成分のうち
30〜300Hzの範囲の周波数帯域で抽出された信号を用い
て火炎温度を求めるように構成されていることを特徴と
する火炎検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62188871A JP2622382B2 (ja) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | 火炎検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62188871A JP2622382B2 (ja) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | 火炎検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6433419A JPS6433419A (en) | 1989-02-03 |
| JP2622382B2 true JP2622382B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=16231333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62188871A Expired - Fee Related JP2622382B2 (ja) | 1987-07-30 | 1987-07-30 | 火炎検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3463495B2 (ja) * | 1996-11-07 | 2003-11-05 | 豊田工機株式会社 | 動力舵取装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH628171A5 (de) * | 1978-04-25 | 1982-02-15 | Cerberus Ag | Flammenmelder. |
| JPS6249120A (ja) * | 1985-08-28 | 1987-03-03 | Babcock Hitachi Kk | 火炎検出器 |
-
1987
- 1987-07-30 JP JP62188871A patent/JP2622382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6433419A (en) | 1989-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |