JP3461294B2 - 火炎検出装置 - Google Patents

火炎検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置の火炎を
検出する火炎検出装置に関し、特に、高い信頼性をもっ
て燃焼装置の火炎を検出できるようにする火炎検出装置
に関する。
【0002】燃焼装置に対しては高い安全性が要求され
ており、これから、燃焼装置の火炎を高い信頼性をもっ
て検出できるようにする火炎検出装置の構築が叫ばれて
いる。
【0003】
【従来の技術】ボイラなどの燃焼装置の火炎を検出する
火炎検出装置として、紫外線検出による放電現象を利用
するUVチューブがある。
【0004】このUVチューブは、火炎の放射する紫外
線に応答して放電することで火炎の有無を検出するもの
であり、燃焼装置の炉壁の放射する赤外線には感度を有
しないことから、可視光に感度を有する光センサを用い
る場合に比べて、燃焼装置の火炎を高い信頼性をもって
検出できるという特徴がある。
【0005】これから、従来では、大型のボイラなどの
ような高い安全性が要求される燃焼装置の火炎を検出す
る場合には、このUVチューブを使って火炎の有無を検
出するという方法を採っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、UVチ
ューブでは、ごくまれではあるが、自己放電が発生し、
これから、ごくまれではあるが、火炎が存在しないのに
火炎が存在すると誤検知してしまうことが起こるという
問題点があった。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、高い信頼性をもって燃焼装置の火炎を検出で
きるようにする新たな火炎検出装置の提供を目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、火炎の放射する紫外線をセンシングする紫外線検出
器と、紫外線検出器の検出信号を規定の判断値と比較す
ることで火炎の有無を示す信号を生成する第1の検出回
路と、紫外線検出器と別の原理に従って火炎をセンシン
グする火炎検出器と、火炎検出器の検出信号から火炎の
有無を示す信号を生成する第2の検出回路と、第1の検
出回路と第2の検出回路の双方が火炎有りを示す信号を
出力するときに、火炎有りを示す信号を生成する判定回
路とを備え、かつ、第1の検出回路が火炎有りを示す信
号を出力する状態にあって、紫外線検出器の検出信号が
規定レベルよりも多い紫外線量を示すときには、第1の
検出回路の出力信号を最終的な火炎検出信号として出力
し、少ない紫外線量を示すときには、判定回路の出力信
号を最終的な火炎検出信号として出力するように構成す
る。
【0009】この構成を採るときに、火炎検出器として
カメラを用いることがあり、このとき、第2の検出回路
は、カメラの出力する映像信号を2値化し、1画面に含
まれる火炎レベルを示す2値化信号の個数を計数して、
その計数値が規定の閾値を越えるときに火炎有りの信号
を生成することで、カメラの出力する映像信号から火炎
の有無を示す信号を生成することがある。
【0010】このように構成される本発明の火炎検出装
置では、判定回路は、第1の検出回路と第2の検出回路
の双方が火炎有りを示す信号を出力するときに、火炎有
りを示す信号を生成する。すなわち、紫外線検出器によ
り火炎が検出されるとともに、紫外線検出器と別の原理
に従って火炎をセンシングする火炎検出器により火炎が
検出されるときに、火炎有りを示す信号を生成する。
【0011】このとき、本発明の火炎検出装置は、例え
ば、第1の検出回路の出力信号と判定回路の出力信号と
を入力として、第1の検出回路が火炎有りを示す信号を
出力する状態にあって、紫外線検出器の検出信号が規定
レベルより多い紫外線量を示すときには、第1の検出回
路の出力信号を選択し、少ない紫外線量を示すときに
は、判定回路の出力信号を選択する選択回路を備えるこ
とで、第1の検出回路が火炎有りを示す信号を出力する
状態にあって、紫外線検出器の検出信号が規定レベルよ
り多い紫外線量を示すときには、第1の検出回路の出力
信号を最終的な火炎検出信号として出力し、少ない紫外
線量を示すときには、判定回路の出力信号を最終的な火
炎検出信号として出力するように動作する。
【0012】このように、本発明の火炎検出装置では、
紫外線検出器が自己放電により火炎を誤検出することが
あるということを考慮して、紫外線検出器の検出信号が
規定レベルより多い紫外線量を示すときには、紫外線検
出器が実際に火炎の紫外線を検出していることを考慮し
て、紫外線検出器の検出信号により火炎の有無を検出
し、紫外線検出器の検出信号が規定レベルより少ない紫
外線量を示すときには、紫外線検出器が自己放電してい
る可能性があることを考慮して、紫外線検出器と紫外線
検出器とは別の原理に従って火炎をセンシングする火炎
検出器とを使って火炎の有無を検出する構成を採るので
ある。
【0013】このようにして、本発明の火炎検出装置で
は、高い信頼性を持つ紫外線検出器を使って燃焼装置の
火炎を検出する構成を採るときにあって、紫外線検出器
が自己放電する場合にも、それが火炎でないことを正確
に検出できるようになることから、更に高い信頼性をも
って燃焼装置の火炎を検出できるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。
【0015】図1に、本発明を具備する燃焼制御装置1
の一実施例を図示する。
【0016】この図に示すように、本発明を具備する燃
焼制御装置1は、燃焼装置100の火炎の放射する紫外
線をセンシングするUVチューブ2と、光フアイバーを
使って伝送されてくる燃焼装置100の火炎を撮像する
CCDカメラ3と、UVチューブ2の検出信号とCCD
カメラ3の映像信号とから火炎の有無を検出して燃焼制
御回路に出力するセンサ信号処理回路4とを備える。
【0017】図2に、センサ信号処理回路4の回路構成
の一実施例を図示する。
【0018】この実施例に従うセンサ信号処理回路4
は、UV検出回路40と、第1の比較回路41と、第2
の比較回路42と、カメラ信号処理回路43と、カメラ
用火炎検出回路44と、AND回路45と、選択回路4
6とを備える。
【0019】このUV検出回路40は、UVチューブ2
の検出する紫外線の量に応じた電圧(紫外線の量が多く
なるほど大きくなる電圧)を生成する。第1の比較回路
41は、UV検出回路40の出力電圧と規定の基準電圧
V1とを入力として、UV検出回路40の出力電圧がそ
の基準電圧V1を超えるときにハイレベルを出力し、超
えないときにローレベルを出力する。
【0020】第2の比較回路42は、UV検出回路40
の出力電圧と規定の基準電圧V2とを入力として、UV
検出回路40の出力電圧がその基準電圧V2を超えると
きにハイレベルを出力し、超えないときにローレベルを
出力する。カメラ信号処理回路43は、CCDカメラ3
を制御することで火炎の映像信号を取得する。カメラ用
火炎検出回路44は、カメラ信号処理回路43の出力す
る映像信号から火炎の有無を検出する。
【0021】AND回路45は、第2の比較回路42の
出力信号と、カメラ用火炎検出回路44の出力信号との
論理積を算出して出力する。選択回路46は、第1の比
較回路41の出力信号に応じて、第2の比較回路42の
出力信号を選択して出力するか、AND回路45の出力
信号を選択して出力する。
【0022】ここで、第1の比較回路41に入力される
基準電圧V1は、第2の比較回路42に入力される基準
電圧V2よりも大きな値に設定される。
【0023】また、カメラ用火炎検出回路44は、図3
に示すように、カメラ信号処理回路43の出力する映像
信号(例えばRGB信号のB信号)を2値化すること
で、明るい画素をハイレベルに2値化するとともに暗い
画素をローレベルに2値化する2値化回路440と、1
画面走査開始信号で計数値をリセットするとともに、2
値化回路440の出力するハイレベルの2値化信号を計
数するカウンタ441と、1画面走査開始信号に同期し
てカウンタ441の計数値をラッチするラッチ回路44
2と、ラッチ回路442のラッチ処理の後にカウンタ4
41の計数値がリセットされることになることを保証す
べく、1画面走査開始信号を遅延してカウンタ441に
与えるディレイ回路443と、ラッチ回路442のラッ
チするディジタル値をアナログ電圧に変換するD/Aコ
ンバータ444と、D/Aコンバータ444の出力電圧
が規定の基準電圧よりも大きなものとなるときにハイレ
ベルを出力する比較回路445とを備える。
【0024】この回路構成により、カメラ用火炎検出回
路44は、CCDカメラ3が火炎を撮像しているときに
はハイレベルを出力し、撮像していないときにはローレ
ベルを出力するように動作することになる。
【0025】このように構成されるセンサ信号処理回路
4では、第2の比較回路42は、UV検出回路40の出
力する電圧が基準電圧V2よりも大きいときには、UV
チューブ2が紫外線を検出していると判断して、火炎有
りを示すハイレベルを出力する。一方、基準電圧V2よ
りも小さいときには、UVチューブ2が紫外線を検出し
ていないと判断して、火炎無しを示すローレベルを出力
する。
【0026】このとき、選択回路46は、第1の比較回
路41によりUV検出回路40の出力する電圧が基準電
圧V1よりも大きいことが判断されるとき、すなわち、
UVチューブ2の検出する紫外線の量がかなり多いこと
が判断されるときには、第1の比較回路41の出力信号
に従って、第2の比較回路42の出力信号を選択する。
一方、基準電圧V1よりも小さいことが判断されると
き、すなわち、UVチューブ2の検出する紫外線の量が
あまり多くないことが判断されるときには、第1の比較
回路41の出力信号に従って、AND回路45の出力信
号を選択する。
【0027】従って、図4に示すように、UV検出回路
40の出力する電圧が時間経過とともに減少するときに
あって、UV検出回路40の出力する電圧が基準電圧V
1よりも大きいときには、選択回路46が第2の比較回
路42の出力信号を選択して出力することで、センサ信
号処理回路4は、火炎有りを示す信号を出力することに
なる。
【0028】続いて、UV検出回路40の出力する電圧
が基準電圧V1よりも減少すると、選択回路46がAN
D回路45の出力信号を選択する。このとき、カメラ用
火炎検出回路44が火炎有りを示すハイレベルを出力す
るときには、AND回路45はハイレベルを出力するの
で、センサ信号処理回路4は、火炎有りを示す信号を出
力することになる。一方、カメラ用火炎検出回路44が
火炎無しを示すローレベルを出力するときには、AND
回路45はローレベルを出力するので、センサ信号処理
回路4は、火炎無しを示す信号を出力することになる。
【0029】続いて、UV検出回路40の出力する電圧
が基準電圧V2よりも減少すると、第2の比較回路42
がローレベルを出力することで、AND回路45はカメ
ラ用火炎検出回路44の出力信号に関係なくローレベル
を出力することになるので、センサ信号処理回路4は、
カメラ用火炎検出回路44の出力信号に関係なく火炎無
しを示す信号を出力することになる。
【0030】このようにして、本発明では、UVチュー
ブ2が自己放電により火炎を誤検出することがあるとい
うことを考慮して、UVチューブ2の検出信号が規定レ
ベルより多い紫外線量を示すときには、UVチューブ2
が実際に火炎の紫外線を検出していることを考慮して、
UVチューブ2の検出信号により火炎の有りを検出し、
少ない紫外線量を示すときには、UVチューブ2が自己
放電している可能性があることを考慮して、UVチュー
ブ2とCCDカメラ3とを使って火炎の有無を検出する
ように処理するのである。
【0031】図5に、センサ信号処理回路4の他の実施
例を図示する。
【0032】この実施例に従うセンサ信号処理回路4
は、図2の実施例で説明したUV検出回路40/第1の
比較回路41/第2の比較回路42/カメラ信号処理回
路43/カメラ用火炎検出回路44を備えることに加え
て、第1の比較回路41の出力信号に応じて、カメラ用
火炎検出回路44の出力信号を選択して出力するか、ハ
イレベルの信号を選択して出力する選択回路50と、第
2の比較回路42の出力信号と選択回路50の出力信号
との論理積を算出するAND回路51とを備える。
【0033】この構成に従って、図6に示すように、U
V検出回路40の出力する電圧が時間経過とともに減少
するときにあって、UV検出回路40の出力する電圧が
基準電圧V1よりも大きいときには、第1の比較回路4
1の出力信号に応じて選択回路50がハイレベルを出力
し、これを受けてAND回路51がハイレベルを出力す
ることで、センサ信号処理回路4は、火炎有りを示す信
号を出力することになる。
【0034】続いて、UV検出回路40の出力する電圧
が基準電圧V1よりも減少すると、選択回路50がカメ
ラ用火炎検出回路44の出力信号を選択する。このと
き、カメラ用火炎検出回路44が火炎有りを示すハイレ
ベルを出力するときには、AND回路51はハイレベル
を出力するので、センサ信号処理回路4は、火炎有りを
示す信号を出力することになる。一方、カメラ用火炎検
出回路44が火炎無しを示すローレベルを出力するとき
には、AND回路51はローレベルを出力するので、セ
ンサ信号処理回路4は、火炎無しを示す信号を出力する
ことになる。
【0035】続いて、UV検出回路40の出力する電圧
が基準電圧V2よりも減少すると、第2の比較回路41
がローレベルを出力することで、AND回路51は選択
回路50の出力信号に関係なくローレベルを出力するこ
とになるので、センサ信号処理回路4は、カメラ用火炎
検出回路44の出力信号に関係なく火炎無しを示す信号
を出力することになる。
【0036】このようにして、図5の実施例に従うセン
サ信号処理回路4は、図2の実施例に従うセンサ信号処
理回路4と同様の動作を行うことになる。
【0037】図示実施例に従って本発明を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施
例では、UVチューブ2の他に設ける火炎検出器として
CCDカメラ3を用いる構成を採ったが、本発明はこれ
に限られるものではなく、CCDカメラ3以外の火炎検
出器を用いることでもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の火炎検出
装置では、高い信頼性を持つ紫外線検出器を使って燃焼
装置の火炎を検出する構成を採るときにあって、紫外線
検出器が自己放電する場合にも、それが火炎でないこと
を正確に検出できるようになることから、更に高い信頼
性をもって燃焼装置の火炎を検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具備する燃焼制御装置の一実施例であ
る。
【図2】センサ信号処理回路の一実施例である。
【図3】カメラ用火炎検出回路の一実施例である。
【図4】センサ信号処理回路の動作説明図である。
【図5】センサ信号処理回路の他の実施例である。
【図6】センサ信号処理回路の動作説明図である。
【符号の説明】
1 燃焼制御装置 2 UVチューブ 3 CCDカメラ 4 センサ信号処理回路 40 UV検出回路 41 第1の比較回路 42 第2の比較回路 43 カメラ信号処理回路 44 カメラ用火炎検出回路 45 AND回路 46 選択回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/08 G01N 21/27 G01N 21/33

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼装置の火炎を検出する火炎検出装置
    において、 火炎の放射する紫外線をセンシングする紫外線検出器
    と、 上記紫外線検出器の検出信号を規定の判断値と比較する
    ことで火炎の有無を示す信号を生成する第1の検出回路
    と、 上記紫外線検出器と別の原理に従って火炎をセンシング
    する火炎検出器と、 上記火炎検出器の検出信号から火炎の有無を示す信号を
    生成する第2の検出回路と、 上記第1の検出回路と上記第2の検出回路の双方が火炎
    有りを示す信号を出力するときに、火炎有りを示す信号
    を生成する判定回路とを備え、 かつ、上記第1の検出回路が火炎有りを示す信号を出力
    する状態にあって、上記紫外線検出器の検出信号が規定
    レベルよりも多い紫外線量を示すときには、上記第1の
    検出回路の出力信号を最終的な火炎検出信号として出力
    し、少ない紫外線量を示すときには、上記判定回路の出
    力信号を最終的な火炎検出信号として出力するように構
    成されることを、特徴とする火炎検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の火炎検出装置において、 火炎検出器として、火炎を撮像するカメラを用いること
    を、 特徴とする火炎検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の火炎検出装置において、 第2の検出回路は、カメラの出力する映像信号を2値化
    し、1画面に含まれる火炎レベルを示す2値化信号の個
    数を計数して、その計数値が規定の閾値を越えるときに
    火炎有りの信号を生成することを、 特徴とする火炎検出装置。
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