JP5832948B2 - Flame detection device - Google Patents

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Description

本発明は、火炎の有無を検出する火炎検出装置に関するものである。   The present invention relates to a flame detection device that detects the presence or absence of a flame.

従来より、燃焼炉等において火炎から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出することに用いられる電子管が知られている。この電子管は、所定のガスを充填封止した密閉用器と、この密閉容器を貫通する電極支持ピンと、この電極支持ピンにより密閉用器内で互いに平行に支持される2枚の電極とを備えるものである。このような電子管では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、火炎に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれを形成する。このため、電極間のインピーダンスの変化、電極間の電圧の変化、電極間に流れる電流などを計測することにより、火炎の有無を検出することができる。そこで、従来より、火炎の有無を検出するための種々の方法が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electron tube used for detecting the presence or absence of a flame based on ultraviolet rays emitted from a flame in a combustion furnace or the like is known. The electron tube includes a sealing device filled and sealed with a predetermined gas, an electrode support pin penetrating the sealed container, and two electrodes supported in parallel in the sealing device by the electrode support pin. Is. In such an electron tube, when a predetermined voltage is applied between the electrodes via the electrode support pins, when one of the electrodes arranged opposite to the flame is irradiated with ultraviolet rays, electrons are emitted from the electrode by the photoelectric effect. The electrons are excited one after another to form an avalanche with the other electrode. Therefore, the presence or absence of a flame can be detected by measuring a change in impedance between electrodes, a change in voltage between electrodes, a current flowing between electrodes, and the like. Therefore, various methods for detecting the presence or absence of a flame have been conventionally proposed.

例えば、電極間に流れる電流を積分し、この積分した値が所定のしきい値以上の場合には火炎有り、そのしきい値に満たない場合には火炎無しと判定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   For example, a method has been proposed in which the current flowing between the electrodes is integrated, and when the integrated value is equal to or greater than a predetermined threshold value, there is a flame, and when the integrated value is less than the threshold value, it is determined that there is no flame. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2011−141290号公報JP 2011-141290 A

しかしながら、上述した方法では、電極間に流れる電流を積分しているために消炎したときにも積分時間がかかるので、消炎を検出するまでにも時間を要し、結果として、火炎の有無の検出を迅速に行うことが困難であった。   However, in the above-described method, since the current flowing between the electrodes is integrated, it takes an integration time even when the flame is extinguished, so it takes time to detect the extinction, and as a result, the presence or absence of the flame is detected. It was difficult to do quickly.

そこで、本発明は、火炎の有無をより迅速かつ確実に検出することができる火炎検出装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a flame detection device that can detect the presence or absence of a flame more quickly and reliably.

上述したような課題を解決するために、本発明に係る火炎検出装置は、外囲器、この外囲器内部に対向配置された一対の電極を備え、この電極に紫外線が照射されると電極間で電子の放出が生じる電子管と、電極間に周期的に変化する電圧を印加する印加部と、電極間の電圧の時間変化を示す電圧波形を検出する検出部と、検出部が検出した電圧波形中に放電波形が成立するか否かを解析する解析部と、解析部による解析結果に基づいて火炎の有無を判定する判定部とを備え、解析部は、電圧波形中に最大電圧が検出された時点から所定時間内に所定電圧値以上に降下した時点の電圧値を放電維持電圧とし、この放電維持電圧がその後所定時間維持された場合に、電圧波形中に放電波形が成立するとの解析結果を判定部に出力する電圧波形に基づいて火炎の有無を判定する判定部とを備えることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a flame detection apparatus according to the present invention includes an envelope and a pair of electrodes disposed opposite to each other inside the envelope, and when the electrodes are irradiated with ultraviolet rays, the electrodes and electron tube electron emission occurs between the applying unit for applying a voltage which periodically changes between the electrodes, a detection unit for detecting a voltage waveform to show a time change of voltage between the electrodes, the voltage detecting section detects An analysis unit that analyzes whether or not a discharge waveform is established in the waveform and a determination unit that determines the presence or absence of flame based on the analysis result by the analysis unit, the analysis unit detects the maximum voltage in the voltage waveform The voltage value at the time when the voltage drops below the predetermined voltage value within the predetermined time from the time when the discharge is performed is set as the discharge sustain voltage, and the discharge waveform is established in the voltage waveform when the discharge sustain voltage is subsequently maintained for the predetermined time. the voltage waveform output to the determination unit It is characterized in further comprising a determination unit that determines presence or absence of flame Zui.

本発明によれば、電子管が備える電極間の電圧の時間変化を示す電圧波形を検出し、この電圧波形に基づいて火炎の有無を判定するので、積分時間等がかからないので、火炎の有無の検出をより迅速に行うことができる。   According to the present invention, the voltage waveform indicating the time change of the voltage between the electrodes provided in the electron tube is detected, and the presence / absence of flame is determined based on this voltage waveform. Can be done more quickly.

図1は、本発明の実施の形態に係る火炎検出装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a flame detection apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、放電波形を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a discharge waveform. 図3は、本発明の実施の形態に係る火炎検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the flame detection apparatus according to the embodiment of the present invention. 図4は、波形解析処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the waveform analysis processing. 図5は、電流が少ない場合の電圧波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a voltage waveform when the current is small. 図6は、電流が多い場合の電圧波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage waveform when the current is large. 図7は、本発明の実施の形態に係る火炎検出装置の変形例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a modification of the flame detection device according to the embodiment of the present invention. 図8は、放電波形および電流信号を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a discharge waveform and a current signal.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<火炎検出装置の構成>
図1に示すように、本実施の形態に係る火炎検出装置は、火炎センサ1と、外部電源2と、火炎センサ1および外部電源2が接続された演算装置3とを備えている。
<Configuration of flame detection device>
As shown in FIG. 1, the flame detection apparatus according to the present embodiment includes a flame sensor 1, an external power supply 2, and a computing device 3 to which the flame sensor 1 and the external power supply 2 are connected.

火炎センサ1は、両端部が塞がれた円筒状の外囲器と、この外囲器を貫通する電極ピンと、外囲器内部において電極ピンにより互いに平行に支持された2枚の電極とを備えた電子管から構成されている。このような電子管は、電極がバーナ等の火炎を発生させる装置に対向するように配置されている。これにより、電極間に所定の電圧が印加された状態において紫外線が電極に照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれを形成する。これにより、電極間の電圧、電流、インピーダンスが変化することとなる。   The flame sensor 1 includes a cylindrical envelope whose both ends are closed, an electrode pin that passes through the envelope, and two electrodes that are supported in parallel by the electrode pins inside the envelope. It is composed of an equipped electron tube. Such an electron tube is disposed so that the electrode faces a device such as a burner that generates a flame. As a result, when ultraviolet light is irradiated to the electrode in a state where a predetermined voltage is applied between the electrodes, electrons are emitted from the electrode due to the photoelectric effect, and the electrons are excited one after another between the other electrode. Form an avalanche. As a result, the voltage, current, and impedance between the electrodes change.

外部電源2は、例えば、100[V]または200[V]の電圧値を有する公知の交流の商用電源からなる。   The external power source 2 is a known AC commercial power source having a voltage value of 100 [V] or 200 [V], for example.

演算装置3は、外部電源2に接続された電源回路11と、この電源回路11に接続された印加電圧生成回路12およびトリガ回路13と、印加電圧生成回路12の出力端12aに火炎センサ1の電極ピンとともに接続された分圧抵抗14と、この分圧回路14に接続された電圧検出回路15と、この電圧検出回路15およびトリガ回路13が接続されたサンプリング回路16とを備えている。   The arithmetic device 3 includes a power supply circuit 11 connected to the external power supply 2, an applied voltage generation circuit 12 and a trigger circuit 13 connected to the power supply circuit 11, and an output terminal 12 a of the applied voltage generation circuit 12. A voltage dividing resistor 14 connected together with the electrode pins, a voltage detecting circuit 15 connected to the voltage dividing circuit 14, and a sampling circuit 16 connected to the voltage detecting circuit 15 and the trigger circuit 13 are provided.

電源回路11は、外部電源2から入力される交流電力を、印加電圧生成回路12およびトリガ回路13に供給するとともに、演算装置3の駆動用の電力を取得する。   The power supply circuit 11 supplies AC power input from the external power supply 2 to the applied voltage generation circuit 12 and the trigger circuit 13 and obtains power for driving the arithmetic device 3.

印加電圧生成回路12は、電源回路11により印加される交流電圧を所定の値まで昇圧させて火炎センサ1に印加する。本実施の形態においては、400[V]の電圧が火炎センサ1に印加される。   The applied voltage generation circuit 12 boosts the alternating voltage applied by the power supply circuit 11 to a predetermined value and applies it to the flame sensor 1. In the present embodiment, a voltage of 400 [V] is applied to the flame sensor 1.

トリガ回路13は、電源回路11により印加される交流電圧の所定の値点を検出し、この検出結果をサンプリング回路16に入力する。本実施の形態において、トリガ回路13は、電圧値が最小となる最小値点を検出する。このように交流電圧について所定の値点を検出することにより、その交流電圧の1周期を検出することが可能となる。なお、トリガ回路13は、電圧値がゼロとなるゼロ値点を検出するようにしてもよい。   The trigger circuit 13 detects a predetermined value point of the AC voltage applied by the power supply circuit 11 and inputs the detection result to the sampling circuit 16. In the present embodiment, the trigger circuit 13 detects the minimum value point at which the voltage value is minimum. Thus, by detecting a predetermined value point for the AC voltage, it is possible to detect one cycle of the AC voltage. The trigger circuit 13 may detect a zero value point at which the voltage value becomes zero.

分圧抵抗14は、火炎センサ1の端子間電圧から参照電圧を生成し、電圧検出回路15に入力する。ここで、火炎センサ1の端子間電圧は、上述したように400[V]という高電圧となっているので、そのまま電圧検出回路15に入力すると電圧検出回路15に大きな負荷がかかることとなる。また、後述するように、本実施の形態は、火炎センサ1の端子間電圧の実際の値ではなく、火炎センサ1の端子間電圧の時間変化、すなわち単位時間毎の端子間電圧の値をプロットすることにより得られる電圧波形の形状に基づいて、火炎の有無を判定するものである。そこで、分圧抵抗14により、火炎センサ1の端子間電圧の変化が表現され、かつ、電圧値が低い参照電圧を生成し、これを電圧検出回路15に入力する。   The voltage dividing resistor 14 generates a reference voltage from the inter-terminal voltage of the flame sensor 1 and inputs the reference voltage to the voltage detection circuit 15. Here, since the inter-terminal voltage of the flame sensor 1 is a high voltage of 400 [V] as described above, if the voltage is input to the voltage detection circuit 15 as it is, a large load is applied to the voltage detection circuit 15. Further, as will be described later, this embodiment plots not the actual value of the inter-terminal voltage of the flame sensor 1 but the time change of the inter-terminal voltage of the flame sensor 1, that is, the value of the inter-terminal voltage per unit time. The presence or absence of a flame is determined based on the shape of the voltage waveform obtained by doing so. Therefore, the voltage dividing resistor 14 expresses a change in the voltage between the terminals of the flame sensor 1 and generates a reference voltage having a low voltage value, which is input to the voltage detection circuit 15.

電圧検出回路15は、分圧抵抗14から入力される参照電圧の電圧値を検出し、サンプリング回路16に入力する。   The voltage detection circuit 15 detects the voltage value of the reference voltage input from the voltage dividing resistor 14 and inputs it to the sampling circuit 16.

サンプリング回路16は、電圧検出回路15から入力される参照電圧の電圧値と、トリガ回路13から入力されるトリガ時点とに基づいて、火炎の有無を判定する。
ここで、火炎が発生していない場合、火炎センサ1の電極間の電圧波形は、図2の符号aに示すように、正弦波状のなだらかな形状(以下、「通常波形」と言う。)を有している。一方、火炎が発生して火炎センサ1に紫外線が照射されている場合には、図2の符号bに示すように、電圧値が正の極値近傍で立ち下り、この立ち下がった位置が所定時間維持された後に正弦波状に戻る特徴的な形状(以下、「放電波形」と言う。)を有する。これは、紫外線が電極に照射されて光電効果によりその電極から電子が放出されると、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれが形成され、この電子なだれにより電流が急激に増加することにより発光を伴う電子の放出が生じ、電極間の電圧が急激に低下するからである。
そこで、サンプリング回路16は、そのような電圧波形の形状に基づいて火炎の有無を判定する。このようなサンプリング回路16は、入力される参照電圧をA/D変換することにより電圧値および電圧波形を生成するA/D変換部161と、A/D変換部161により生成された電圧値および電圧波形を記憶する記憶部162と、この記憶部162に記憶された電圧波形を解析する解析部163と、この解析部163による解析結果に基づいて火炎の有無を判定する判定部164とを有する。
The sampling circuit 16 determines the presence or absence of a flame based on the voltage value of the reference voltage input from the voltage detection circuit 15 and the trigger time point input from the trigger circuit 13.
Here, when no flame is generated, the voltage waveform between the electrodes of the flame sensor 1 has a gentle sinusoidal shape (hereinafter referred to as a “normal waveform”) as shown by a symbol a in FIG. Have. On the other hand, when a flame is generated and the flame sensor 1 is irradiated with ultraviolet rays, the voltage value falls near the positive extreme value as shown by symbol b in FIG. It has a characteristic shape (hereinafter, referred to as “discharge waveform”) that returns to a sinusoidal shape after being maintained for a time. This is because when an electrode is irradiated with ultraviolet rays and electrons are emitted from the electrode due to the photoelectric effect, the electrons are excited one after another, and an avalanche is formed between the other electrodes, and current is generated by this avalanche. This is because the electron emission accompanied by light emission occurs due to the rapid increase, and the voltage between the electrodes rapidly decreases.
Therefore, the sampling circuit 16 determines the presence or absence of a flame based on the shape of such a voltage waveform. Such a sampling circuit 16 includes an A / D converter 161 that generates a voltage value and a voltage waveform by A / D converting an input reference voltage, a voltage value generated by the A / D converter 161, and A storage unit 162 that stores the voltage waveform, an analysis unit 163 that analyzes the voltage waveform stored in the storage unit 162, and a determination unit 164 that determines the presence or absence of flame based on the analysis result of the analysis unit 163. .

<火炎検出装置の動作>
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る火炎検出装置の動作について説明する。
<Operation of flame detector>
Next, the operation of the flame detection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、演算装置3は、印加電圧生成回路12により火炎センサ1に対して所定の交流電圧を印加した状態としている。このような状態において、トリガ回路13は、外部電源2から電源回路11に入力される交流電圧、すなわち、印加電圧生成回路12により火炎センサ1に印加される電圧の値が最小値点を通過したか否かを検出する。   First, the arithmetic device 3 is in a state where a predetermined alternating voltage is applied to the flame sensor 1 by the applied voltage generation circuit 12. In such a state, the trigger circuit 13 has the AC voltage input from the external power supply 2 to the power supply circuit 11, that is, the value of the voltage applied to the flame sensor 1 by the applied voltage generation circuit 12 has passed the minimum value point. Whether or not is detected.

印加電圧が最小値点を通過すると(ステップS11:YES)、サンプリング回路16のA/D変換部161は、電圧検出回路15から入力される1周期分の参照電圧を所定時間間隔でA/D変換して電圧値を検出する(ステップS12)。検出された電圧値をプロットすると、図2に示すような電圧値の時間変化を示す電圧波形が生成される。一例として、本実施の形態では、0.1[msec]毎に電圧値を検出しており、外部電源2の周波数が50[Hz]とすると1周期が16.7[msec]であるので、検出される電圧値の数量は167個となる。なお、検出された1周期分の電圧値は、記憶部162に記憶される。   When the applied voltage passes through the minimum value point (step S11: YES), the A / D converter 161 of the sampling circuit 16 converts the reference voltage for one period input from the voltage detection circuit 15 into A / D at a predetermined time interval. The voltage value is detected by conversion (step S12). When the detected voltage value is plotted, a voltage waveform indicating a time change of the voltage value as shown in FIG. 2 is generated. As an example, in this embodiment, the voltage value is detected every 0.1 [msec], and if the frequency of the external power supply 2 is 50 [Hz], one cycle is 16.7 [msec]. The number of detected voltage values is 167. The detected voltage value for one cycle is stored in the storage unit 162.

1周期分の電圧値が取得されると、解析部163は、検出された電圧値からなる電圧波形が放電波形として成立するか否かを解析する波形解析処理を行う(ステップS13)。この波形解析処理の詳細については後述する。また、波形解析処理の処理結果は、記憶部162に記憶される。   When the voltage value for one period is acquired, the analysis unit 163 performs a waveform analysis process for analyzing whether or not a voltage waveform including the detected voltage value is established as a discharge waveform (step S13). Details of this waveform analysis processing will be described later. Further, the processing result of the waveform analysis process is stored in the storage unit 162.

波形解析処理が行われると、判定部164は、直近の10周期分の電圧波形のうち4周期以上の電圧波形が放電波形として成立している否かを確認する(ステップS14)。   When the waveform analysis process is performed, the determination unit 164 confirms whether or not a voltage waveform of four cycles or more is established as a discharge waveform among the voltage waveforms for the latest ten cycles (step S14).

直近の10周期分の電圧波形のうち4周期以上の電圧波形が放電波形として成立する場合、判定部164は、火炎が有ると判定する(ステップS15)。   When the voltage waveform of four or more cycles among the voltage waveforms for the latest 10 cycles is established as the discharge waveform, the determination unit 164 determines that there is a flame (step S15).

一方、放電波形として成立する電圧波形が4周期分に満たない場合、判定部164は、火炎が無いと判定する(ステップS16)。   On the other hand, when the voltage waveform established as the discharge waveform is less than four cycles, the determination unit 164 determines that there is no flame (step S16).

<波形解析処理>
次に、図4を参照して、解析部163による波形解析処理について説明する。ここで、解析部163は、1周期分の電圧値をプロットした電圧波形ついて以下の波形解析処理を行う。
<Waveform analysis processing>
Next, the waveform analysis processing by the analysis unit 163 will be described with reference to FIG. Here, the analysis unit 163 performs the following waveform analysis processing on the voltage waveform in which the voltage values for one period are plotted.

まず、解析部163は、電圧波形における最大の電圧値(以下、「最大電圧」と言う。)を検出する(ステップS21)。   First, the analysis unit 163 detects the maximum voltage value (hereinafter referred to as “maximum voltage”) in the voltage waveform (step S21).

最大電圧を検出すると、この最大電圧の時点から0.3[msec]以内に電圧値が50[V]以上降下している場合にはその最大電圧を放電開始電圧とし、この放電開始電圧が存在するか否かを確認する(ステップS22)。上述したように、放電波形の場合には、電圧値が正の極値近傍で立ち下っている。そこで、本実施の形態では、最大電圧を検出した時点から所定の時間内に所定の電圧値以上降下しているか否かを検出することにより、放電波形が成立するか否かをを判定している。   When the maximum voltage is detected, if the voltage value drops by 50 [V] or more within 0.3 [msec] from the time of this maximum voltage, the maximum voltage is set as the discharge start voltage, and this discharge start voltage exists. It is confirmed whether or not to perform (step S22). As described above, in the case of the discharge waveform, the voltage value falls near the positive extreme value. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the discharge waveform is established by detecting whether or not the voltage drops more than a predetermined voltage value within a predetermined time from the time when the maximum voltage is detected. Yes.

放電開始電圧が存在しない場合(ステップS22:NO)、電圧波形が放電波形として成立しないと判定し(ステップS30)、この解析結果を出力する(ステップS29)。   If there is no discharge start voltage (step S22: NO), it is determined that the voltage waveform is not established as a discharge waveform (step S30), and the analysis result is output (step S29).

一方、放電開始電圧が存在する場合(ステップS22:YES)、最小値点を通過した時点から最大電圧の時点までを放電遅れ時間と設定する(ステップS23)。また、放電開始電圧以降の電圧偏差が20[V]以内である期間を放電時間と設定する(ステップS24)。   On the other hand, when the discharge start voltage exists (step S22: YES), the discharge delay time is set from the time when the minimum value point is passed to the time when the maximum voltage is reached (step S23). Further, a period in which the voltage deviation after the discharge start voltage is within 20 [V] is set as the discharge time (step S24).

放電時間を設定すると、その放電時間が3[msec]以上であるか否かを確認する(ステップS25)。上述したように、放電波形の場合には、電圧値が正の極値近傍で立ち下った後、この所定の電圧値が所定時間維持される。そこで、本実施の形態では、所定に電圧値が所定の時間以上継続するか否かにより、放電波形が成立するか否かを判定している。   When the discharge time is set, it is confirmed whether or not the discharge time is 3 [msec] or more (step S25). As described above, in the case of the discharge waveform, the predetermined voltage value is maintained for a predetermined time after the voltage value falls near the positive extreme value. Therefore, in the present embodiment, whether or not the discharge waveform is established is determined based on whether or not the voltage value continues for a predetermined time or more.

放電時間が3[msec]未満である場合(ステップS25:NO)、電圧波形が放電波形として成立しないと判定し(ステップS30)、この解析結果を出力する(ステップS29)。   If the discharge time is less than 3 [msec] (step S25: NO), it is determined that the voltage waveform is not established as a discharge waveform (step S30), and the analysis result is output (step S29).

一方、放電時間が3[msec]以上である場合、その放電時間中の平均電圧を算出し、この値を放電維持電圧と設定する。そして、この放電維持電圧が120[V]以上であるか否かを確認する(ステップS27)。   On the other hand, when the discharge time is 3 [msec] or more, the average voltage during the discharge time is calculated, and this value is set as the discharge sustain voltage. And it is confirmed whether this discharge maintenance voltage is 120 [V] or more (step S27).

放電維持電圧が120[V]未満である場合(ステップS27:NO)、電圧波形が放電波形として成立しないと判定し(ステップS30)、この解析結果を出力する(ステップS29)。   If the discharge sustaining voltage is less than 120 [V] (step S27: NO), it is determined that the voltage waveform is not established as a discharge waveform (step S30), and the analysis result is output (step S29).

一方、放電維持電圧が120[V]以上である場合(ステップS27:YES)、電圧波形が放電波形として成立すると判定し(ステップS30)、この解析結果を出力する(ステップS29)。   On the other hand, when the discharge sustain voltage is 120 [V] or higher (step S27: YES), it is determined that the voltage waveform is established as a discharge waveform (step S30), and the analysis result is output (step S29).

図2に示すように、紫外線が照射されて電子が放出されているときの電圧波形b、すなわち放電波形は、電圧値が最小値点から一次関数的に増加して最大電圧まで到達すると、放電維持電圧まで立ち下ってその放電維持電圧が所定時間維持された後、一次関数的に減少するという特徴的な形状を有する。一方、電子の放出が発生していない場合の電圧波形aは、正弦波状の形状を有する。そこで、本実施の形態では、そのような電子放出の有無による電圧波形の形状の相違を踏まえて、放電開始電圧、放電維持電圧、放電時間および放電遅れ時間を設定している。これらの値は、放電波形として成立する電圧波形bには存在するが、放電波形として成立しない電圧波形aには存在しない。したがって、放電開始電圧、放電維持電圧、放電時間および放電遅れ時間の有無を確認することにより、電圧波形が放電波形として成立するか否かを確認している。   As shown in FIG. 2, the voltage waveform b when the electrons are emitted by being irradiated with ultraviolet rays, that is, the discharge waveform, is discharged when the voltage value increases linearly from the minimum value point to reach the maximum voltage. It has a characteristic shape of decreasing to a linear function after falling to the sustain voltage and maintaining the discharge sustain voltage for a predetermined time. On the other hand, the voltage waveform a when electrons are not emitted has a sinusoidal shape. Therefore, in the present embodiment, the discharge start voltage, the discharge sustain voltage, the discharge time, and the discharge delay time are set based on the difference in the shape of the voltage waveform depending on whether or not electrons are emitted. These values exist in the voltage waveform b established as the discharge waveform, but do not exist in the voltage waveform a not established as the discharge waveform. Therefore, it is confirmed whether or not the voltage waveform is established as a discharge waveform by checking the presence or absence of the discharge start voltage, the discharge sustain voltage, the discharge time, and the discharge delay time.

以上説明したように、本実施の形態によれば、A/D変換部161により火炎センサ1の電極間における電圧値の時間変化を示す電圧波形を生成し、解析部163によりその電圧波形を解析し、判定部164により解析部163の解析結果に基づいて火炎の有無を判定することにより、従来のように積分時間等が不要となるので、より迅速かつ確実に火炎の有無を検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, the A / D conversion unit 161 generates a voltage waveform indicating the time change of the voltage value between the electrodes of the flame sensor 1, and the analysis unit 163 analyzes the voltage waveform. Then, the determination unit 164 determines the presence / absence of flame based on the analysis result of the analysis unit 163, so that the integration time or the like is unnecessary as in the conventional case, so that the presence / absence of the flame can be detected more quickly and reliably. it can.

また、光の強度不足、印加電圧不足、電子管のガス抜け等が生じると、火炎センサ1の電極間に流れる電流が少なくなる。すると、図5の符号cで示すように、放電波形では一定の放電維持電圧が検出される部分が、複数周期分の正弦波状となってしまう。
また、演算装置3が故障したり、印加電圧が過大となったりすると、火炎センサ1の電極間に流れる電流が多くなる。すると、図6の符号dで示すように、放電波形では一定の放電維持電圧が検出される部分が、凸状となってしまう。
このように、電圧波形は、火炎センサ1の電極間に流れる電流の量により変化し、この電流の量は、火炎センサ1や演算装置3の状態によって変化する。そこで、電圧波形に基づいて、火炎センサ1や演算装置3の状態についても検出することが可能となる。これにより、例えば、解析部163により、放電開始電圧は存在するものの放電維持電圧が存在しないなど、図5や図6に示す放電波形の特徴部分を検出するためのしきい値を設定することにより、火炎の有無のみならず、火炎センサ1や演算装置3の状態も検出することができる。
In addition, when light intensity is insufficient, an applied voltage is insufficient, or an electron tube is out of gas, the current flowing between the electrodes of the flame sensor 1 is reduced. Then, as indicated by reference numeral c in FIG. 5, a portion where a constant discharge sustain voltage is detected in the discharge waveform becomes a sine wave shape for a plurality of cycles.
Further, when the arithmetic device 3 breaks down or the applied voltage becomes excessive, the current flowing between the electrodes of the flame sensor 1 increases. Then, as shown by the symbol d in FIG. 6, the portion where a constant discharge sustain voltage is detected in the discharge waveform becomes convex.
Thus, the voltage waveform changes depending on the amount of current flowing between the electrodes of the flame sensor 1, and this amount of current changes depending on the state of the flame sensor 1 and the arithmetic device 3. Therefore, it is possible to detect the state of the flame sensor 1 and the arithmetic device 3 based on the voltage waveform. Thereby, for example, the analysis unit 163 sets a threshold value for detecting the characteristic portion of the discharge waveform shown in FIGS. 5 and 6 such that the discharge start voltage exists but the discharge sustain voltage does not exist. The state of the flame sensor 1 and the arithmetic unit 3 can be detected as well as the presence or absence of a flame.

なお、本実施の形態では、電圧波形に基づいて火炎の有無を検出する場合について説明したが、さらに電流信号も用いて火炎の有無を検出するようにしてもよい。この場合について、図7,図8を参照して以下に説明する。   In the present embodiment, the case where the presence / absence of a flame is detected based on the voltage waveform has been described. However, the presence / absence of a flame may also be detected using a current signal. This case will be described below with reference to FIGS.

図7に示す演算装置3’は、図1に示した演算装置3に、さらに火炎センサ1の接地との間に設けた負荷抵抗17と、この負荷抵抗17の接続端に接続され、火炎センサ1に対して直列に接続された電流検出回路18とを設けたものである。   7 is connected to a load resistor 17 provided between the arithmetic device 3 shown in FIG. 1 and the ground of the flame sensor 1 and a connection end of the load resistor 17, and the flame sensor 1 is provided with a current detection circuit 18 connected in series to 1.

ここで、電流検出回路18は、例えば、負荷抵抗やフォトカプラから構成され、火炎センサ1から入力される電流値を検出し、電流信号としてサンプリング回路16に入力する。この場合、サンプリング回路16は、電圧検出回路15から入力される参照電圧の電圧値と、トリガ回路13から入力されるトリガ時点と、電流検出回路18から入力される電流信号に基づいて、火炎の有無を判定する。
ここで、電流信号は、図8に示すように、火炎センサ1に紫外線が照射されて電子の放出が生じると、火炎センサ1の電子の放出開始および終了と同時にほぼステップ的な応答を示す。そこで、解析部162は、上述した電圧波形の解析処理における放電開始電圧の有無の判定(ステップS22)において、電流信号の立ち上がりと、電圧波形の立ち下がりとがほぼ同じタイミング(例えば±2[msec]など所定の時間α内)である場合、その電圧波形が放電波形として成立すると判定する。これにより、火炎の有無をより確実に検出することができる。
Here, the current detection circuit 18 is composed of, for example, a load resistor or a photocoupler, detects the current value input from the flame sensor 1, and inputs the current value to the sampling circuit 16 as a current signal. In this case, the sampling circuit 16 detects the flame based on the voltage value of the reference voltage input from the voltage detection circuit 15, the trigger time point input from the trigger circuit 13, and the current signal input from the current detection circuit 18. Determine presence or absence.
Here, as shown in FIG. 8, when the flame sensor 1 is irradiated with ultraviolet rays to emit electrons, the current signal shows a substantially step-like response simultaneously with the start and end of the emission of electrons from the flame sensor 1. Therefore, in the determination of the presence or absence of the discharge start voltage in the voltage waveform analysis process described above (step S22), the analysis unit 162 has substantially the same timing (for example, ± 2 [msec] when the current signal rises and the voltage waveform falls. ] Within a predetermined time α), it is determined that the voltage waveform is established as a discharge waveform. Thereby, the presence or absence of a flame can be detected more reliably.

また、本実施の形態において、放電開始電圧、放電時間、放電維持電圧を判定するための数値などは上述した値に限定されず、適宜自由に設定できることは言うまでもない。   Further, in the present embodiment, the numerical values for determining the discharge start voltage, the discharge time, and the discharge sustain voltage are not limited to the above-described values, and it goes without saying that they can be set as appropriate.

また、本実施の形態において、正弦波状の電圧波形を用いる場合を例に説明したが、電圧波形は正弦波に限定されず、電圧の立ち下がりを検出できるのであれば例えば三角波など各種波形を適宜自由に用いることができる。   In this embodiment, the case of using a sine wave voltage waveform has been described as an example. However, the voltage waveform is not limited to a sine wave, and various waveforms such as a triangular wave can be appropriately used as long as the falling of the voltage can be detected. It can be used freely.

本発明は、電子管を用いた火炎検出装置など、放電の有無に応じて電子管の端子間電圧が変化する各種装置に適用することができる。   The present invention can be applied to various devices in which the voltage between terminals of an electron tube changes depending on the presence or absence of discharge, such as a flame detection device using an electron tube.

1…火炎センサ、2…外部電源、3…演算装置、11…電源回路、12…印加電圧生成回路、13…トリガ回路、14…分圧抵抗、15…電圧検出回路、16…サンプリング回路、17…負荷抵抗、18…電流検出回路、161…A/D変換部、162…記憶部、163…解析部、164…判定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flame sensor, 2 ... External power supply, 3 ... Arithmetic unit, 11 ... Power supply circuit, 12 ... Applied voltage generation circuit, 13 ... Trigger circuit, 14 ... Voltage dividing resistor, 15 ... Voltage detection circuit, 16 ... Sampling circuit, 17 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Load resistance, 18 ... Current detection circuit, 161 ... A / D conversion part, 162 ... Memory | storage part, 163 ... Analysis part, 164 ... Determination part.

Claims (1)

外囲器、この外囲器内部に対向配置された一対の電極を備え、この電極に紫外線が照射されると前記電極間で電子の放出が生じる電子管と、
前記電極間に周期的に変化する電圧を印加する印加部と、
前記電極間の電圧の時間変化を示す電圧波形を検出する検出部と、
前記検出部が検出した電圧波形中に放電波形が成立するか否かを解析する解析部と、
前記解析部による解析結果に基づいて火炎の有無を判定する判定部と
を備え
前記解析部は、前記電圧波形中に最大電圧が検出された時点から所定時間内に所定電圧値以上に降下した時点の電圧値を放電維持電圧とし、この放電維持電圧がその後所定時間維持された場合に、前記電圧波形中に放電波形が成立するとの解析結果を前記判定部に出力する
ことを特徴とする火炎検出装置。
An envelope, a pair of electrodes disposed opposite to each other inside the envelope, and an electron tube that emits electrons between the electrodes when irradiated with ultraviolet rays;
An application unit for applying a periodically changing voltage between the electrodes;
A detection unit for detecting a voltage waveform indicating a time change of the voltage between the electrodes;
An analysis unit for analyzing whether a discharge waveform is established in the voltage waveform detected by the detection unit;
A determination unit that determines the presence or absence of flame based on the analysis result by the analysis unit ,
The analysis unit sets a voltage value at a time when the voltage drops below a predetermined voltage value within a predetermined time from the time when the maximum voltage is detected in the voltage waveform as a discharge maintaining voltage, and the discharge maintaining voltage is maintained for a predetermined time thereafter. In this case, the flame detection apparatus outputs an analysis result indicating that a discharge waveform is established in the voltage waveform to the determination unit .
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