JP2864690B2 - 光式火炎検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は火炎検出器に係り、特に一つの検出器に二つ
の光学系を設けることにより、点火トーチの火炎と主バ
ーナの火炎の両方を確実に検知し得るようにした光式火
炎検出器に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ボイラ等の燃焼装置には主バーナや点火トー
チの点火・消火を光学的に検知する火炎検出器が設けら
れている。火炎検出器による燃焼と消火の判定は、検出
器の先端に設けられた対物レンズで火炎からの放射光を
とらえ、これを所定の複数の波長の光に分光して燃焼に
伴う輝度の変動（ちらつき）を検出することにより行な
われる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来の火炎検出器にあっては、一つの対物
レンズで火炎からの放射光をとらえるよう構成されてい
る。そのため、点火トーチの小さな火炎と主バーナの大
きな火炎の両方が視界に入るよう広視界の対物レンズを
用いた場合には、焦点距離が短いため主バーナの燃焼に
よる遠方の火炎のちらつきが検知できず、他方、遠方の
火炎にあわせて視界の狭い対物レンズを用いた場合に
は、点火トーチの小さな火炎が揺れ動いたときに視界か
らそれてその火炎が検知できなくなるという問題があっ
た。

本発明の目的は、上記課題を解消し、点火トーチの火
炎と主バーナの火炎の両方を確実に検知し得る光式火炎
検出器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、点火トーチの小さ
な火炎で主バーナを燃焼させるバーナ装置の近傍にトー
チ火炎とバーナ火炎からの光を導入する光プローブを設
けると共に、その光プローブに、上記点火トーチの火炎
を検出するための視界の広いトーチ用対物レンズと視界
の狭いバーナ用対物レンズとを設け、上記トーチ火炎及
び上記バーナ火炎を検出するための光式火炎検出器にお
いて、上記光プローブが、上記対物レンズからの光を本
体後方へ導くための互いに平行に設けられた一対の光フ
ァイバと、それぞれの光ファイバからの光を平行光線束
に変える一対のコリメートレンズと、これらレンズと光
ファイバ相互の位置関係を固定すべく光ファイバとプロ
ーブ本体との熱膨張差を許容する許容手段と、コリメー
トレンズからの光を合波する合波器とを備えているもの
である。

［作用］ 上記構成による本発明によれば、点火トーチの火炎は
トーチ用対物レンズによって主に検出され、主バーナの
火炎はバーナ用対物レンズによって主に検出される。ト
ーチ用対物レンズの視界は広いので、点火トーチの小さ
な火炎が揺れ動いても視界からそれることがなく、確実
に火炎を検出することができる。他方、バーナ用対物レ
ンズの視界は狭いので、主バーナの燃焼による遠方の火
炎のちらつきが検知できる。バーナ火炎はトーチ火炎に
比べて充分に大きいため、バーナ用対物レンズの視界を
狭くしても火炎が視界からそれることはない。

上記トーチ用並びにバーナ用対物レンズからの光は一
対の光ファイバでそれぞれプローブ本体の後方へ導か
れ、一対のコリメートレンズで平行光線束に変えられた
後、合波器によって合波されて光プローブより出射され
る。対物レンズ及びコリメートレンズと光ファイバ相互
の位置関係が許容手段によって常に一定に保持されるの
で焦点がずれることはない。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を第１図及び第２図に従って
説明する。

ボイラ等に設けられるバーナ装置は、第２図に示すよ
うに主バーナ15とその近傍に設けられた点火トーチ14と
で主に構成されており、点火トーチ14の小さな火炎16で
主バーナ15を点火させて燃焼させるようになっている。
そして主バーナ15の近傍には、トーチ火炎16とバーナ火
炎17からの光を導入するための光プローブ１が火炎の噴
射方向に臨ませるようにして主バーナ15の近傍に設けら
れている。

光プローブ本体２の先端部2aには、第１図乃至第２図
に示すように点火トーチ14の火炎16を検出するための視
界の広いトーチ用対物レンズ５と、主バーナ15の火炎17
を検出するための視界の狭いバーナ用対物レンズ20とが
並設されている。

第１図に示すように光プローブ本体２内には、トーチ
用並びにバーナ用対物レンズ5,20からの光を本体２の後
方へ導くための一対の光ファイバ7,31が互いに平行に設
けられている。これら光ファイバ7,31の光出射端の近傍
には、出射された光を平行光線束に変えるためのコリメ
ートレンズ6,24がそれぞれ設けられている。そして後部
ケーシング30内の基端部近傍には、これらコリメートレ
ンズ6,24からの光を合波するための合波器21が設けられ
ている。

プローブ本体２の基端2bの開口部には合波器21からの
光を集光して出射するためのコンデンサレンズ32が設け
られている。そしてコンデンサレンズ32より出射された
光が遠距離伝送用の光ファイバ26によって火炎判定装置
25へ伝送されるようになっている。火炎判定装置25は、
伝送された光を赤外光線と紫外可視光線とに分光する分
光器27と、赤外光センサ28並びに紫外光センサ29とで主
に構成されている。

プローブ本体２は略円筒状のステンレス製部材から成
り、先端にはレンズ取付窓9a,9bを有する先端部材９が
一体的に固定されている。トーチ用並びにバーナ用対物
レンズ5,20は、これらレンズ取付窓9a,9b内にそれぞれ
固定して取り付けられている。プローブ本体２の後部ケ
ーシング30では、上記一対のコリメートレンズ6,24が、
本体２の軸方向に移動自在に設けられた一対のレンズホ
ルダ8,33にそれぞれ保持されている。上記一対の光ファ
イバ7,31は、本体２の軸方向に平行に設けられた一対の
ステンレス製パイプ部材10,34内を挿通させて設けられ
ている。これらパイプ部材10,34の一端は先端部材に固
定され、他端は本体２の略中央部に形成された隔壁11に
固定されている。そして光ファイバ7,31は、一端7a,31a
をトーチ用並びにバーナ用対物レンズ5,20にそれぞれ臨
ませ他端7b,31bをコリメートレンズ6,24にそれぞれ臨ま
せて、先端部材９とレンズホルダ8,33とに固定されてい
る。対物レンズ5,20と光ファイバ7,31の間隔、並びにコ
リメートレンズ6,24と光ファイバ7,31の間隔は一定に固
定されている 隔壁11とレンズホルダ8,33間には、これらレンズホル
ダ8,33を本体２の基端部2b側に常時付勢するようコイル
バネ12,35がそれぞれ設けられている。本実施例におい
ては、これらのコイルバネ12,35と上記一対のレンズホ
ルダ8,33とで、それぞれの光ファイバ7,31と本体２との
熱膨張差を許容するための許容手段13が構成されてい
る。コイルバネ12,35は、常に一定の張力で光ファイバ
７に張りを持たせると共に、本体２が熱伸縮してその長
さが変化してもこれを許容してレンズホルダ8,33を本体
２に対して軸方向に相対移動させるよう構成されてい
る。

合波器21は、コリメートレンズ6,24の光軸上にそれぞ
れ設けられた一対のダイクロイックミラー36,37で構成
されている。ダイクロイックミラー36,37は、所定の波
長の光のみを透過させるよう構成されており、コリメー
トレンズ６から出射されたトーチ火炎16の光22のうち、
所定の波長の光がダイクロイックミラー36によってコン
デンサレンズ32側へ透過され、コリメートレンズ24から
出射されたバーナ火炎17の光23のうち所定の波長の光が
他方のダイクロイックミラー37によって反射された後、
再び一方のダイクロイックミラー36で反射されてコンデ
ンサレンズ32側へ導かれるようになっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

点火トーチ14の火炎16はトーチ用対物レンズ５によっ
て主に検出され、主バーナ15の火炎17はバーナ用対物レ
ンズ20によって主に検出される。対物レンズ5,20からの
光は光ファイバ7,31でそれぞれプローブ本体２の後方へ
導かれ、コリメートレンズ6,24で平行光線束22,23に変
えられた後、合波器21によって合波される。合波された
平行光線束22,23はコンデンサレンズ32で集光されて光
プローブ１より出射される。光プローブ１から出射され
た光は遠距離伝送用の光ファイバ26によって火炎判定装
置25へ伝送される。火炎判定装置25は、伝送されてきた
光を赤外光線と紫外可視光線とに分光して検出し、その
検出結果に基いて火炎の有無等を判定する。

トーチ用対物レンズ５の視界18は広いので、点火トー
チ16の小さな火炎が揺れ動いても視界18からそれること
がなく、確実に火炎16を検出することができる。他方、
バーナ用対物レンズ20の視界19は狭いので、主バーナ15
の燃焼による遠方の火炎のちらつきが検知できる。バー
ナ火炎17はトーチ火炎16に比べて充分に大きいため、バ
ーナ用対物レンズ20の視界を狭くしたことにより火炎17
が視界19からそれることはない。

光ファイバ7,31とプローブ本体２との間に熱膨張差が
生じると、許容手段13を構成するコイルバネ12,35が伸
縮してレンズホルダ8,33とプローブ本体２の後部ケーシ
ング30とが相対的に移動する。しかし、対物レンズ5,20
と光ファイバ7,31の間隔、並びにコリメートレンズ6,24
と光ファイバ7,31の間隔は固定されているので、これら
の位置関係は常に一定に保持され、焦点がずれることは
ない。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、光プローブに視界が大
小に異なる２つの対物レンズを設けたことにより、点火
トーチの火炎と主バーナの火炎の両方が確実に検知でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図はバ
ーナ装置と光プローブとの位置関係を示す図である。 図中、１は光プローブ、２は本体、５はトーチ用対物レ
ンズ、7,31は光ファイバ、6,24はコリメートレンズ、13
は許容手段、14は点火トーチ、15は主バーナ、16はトー
チ火炎、17はバーナ火炎、18,19は視界、20はバーナ用
対物レンズ、21は合波器、22,23は平行光線束である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点火トーチの小さな火炎で主バーナを燃焼
   させるバーナ装置の近傍にトーチ火炎とバーナ火炎から
   の光を導入する光プローブを設けると共に、その光プロ
   ーブに、上記点火トーチの火炎を検出するための視界の
   広いトーチ用対物レンズと視界の狭いバーナ用対物レン
   ズとを設け、上記トーチ火炎及び上記バーナ火炎を検出
   するための光式火炎検出器において、上記光プローブ
   が、上記対物レンズからの光を本体後方へ導くための互
   いに平行に設けられた一対の光ファイバと、それぞれの
   光ファイバからの光を平行光線束に変える一対のコリメ
   ートレンズと、これらレンズと光ファイバ相互の位置関
   係を固定すべく光ファイバとプローブ本体との熱膨張差
   を許容する許容手段と、コリメートレンズからの光を合
   波する合波器とを備えていることを特徴とする光式火炎
   検出器。