JPH02218931A - 火炎検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受光部を有する光学式火炎検出器に係り、特
に受光部温度の異常の有無を判断する異常判定部を有し
、検出精度を高めた火炎検出器に関する。

〔従来の技術〕

従来から使用されている火炎検出装置は、バーナ等の燃
焼器の着火状態を受光素子で検出し、その検出出力信号
から火炎の点・消火判定を行ない、燃焼制御部に判定結
果を送信している。火炎検出器は燃焼器からの火炎を直
接検出するものであり、燃焼制御装置の安全運転に不可
欠なものであり、かつ信頬性が要求される。なぜなら、
火炎が実際は着火していても火炎検出器が消火判定を行
なうと安全サイドに燃焼を停止させ、逆に、火炎が実際
には消火しているにもかかわらず火炎検出器が点火判定
を行なうと、燃料は燃焼室内に供給され続け、極めて危
険な状態になる。

火炎検出器に一般に使用されているもののほとんどは、
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
り、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。バーナ数がごく少数で
炉壁温度が低い場合には、ＤＣ光検出方式は有効である
が、炉壁温度が高い場合や隣接、あるいは対向バーナ火
炎の影響が考えられる場合には、ＡＣ光検出方式のほう
が有効である。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、ＡＣ信号
を特定周波数帯域（１０Ｈｚ〜ＩＫＨｚ）で抽出する。

また、温度の影響を受は易い赤外線検出素子（Ｇｅフォ
トダイオード、ＰｂＳ光導電型素子等）を温度変化のあ
る条件下で使用する場合には、電子冷却素子（ベルチェ
素子）を用いて受光素子を温度コントロールして使用し
たり、温度補償回路を設けて信号を補正する必要がある
。

なお、受光素子に赤外線検出素子を用いた場合、素子の
特性や使用法により、出力信号のＤＣ出力成分は温度の
影響を非常に受けるため、はとんどの場合ＡＣ光検出方
式を用いる。第４図に受光素子にＰｂＳ光導電型素子を
用いた一例を示す。素子温度４０°Ｃで消火状態、素子
温度１０°Ｃで点火状態の出力信号を各々示す。第４図
よりＡＣ光検出方式が点・消火判定に有効な方式である
ことがわかる。

しかし、出力信号のＡＣ成分も温度の影響を受けるため
、ＡＣ信号だけに着目する場合にも温度コントローラ、
もしくは温度補償回路が必要となる。温度コントローラ
を使用する場合、冷却素子も含めて受光素子は大型かつ
高価なものとなり、またＡＣ成分の温度補償回路では、
受光素子温度が動作保証温度以上に異常昇温した際、チ
エツクする機能がないため信顛性が低下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

火炎検出用受光素子として最も有望と考えられる赤外線
検出素子（Ｇｅフォトダイオード、ＰｂＳ光導電型素子
など）は、温度変化の影響を受は易いため、冷却素子を
用いて受光素子の温度を一定にコントロールしたり、温
度補償回路を用いて出力を補正したりする。しかし前者
は、冷却素子、サーミスタ、温度コントローラが必要な
ため、受光素子が大型で高価なものになり、また後者は
冷却エアの故障等により受光素子が異常界温し、動作温
度範囲を外れた際のチエツク機能がない。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的は、赤外線検出素子からの出力信号のうち、直
流成分出力が素子の温度に依存していることに着目して
、直流成分から温度を換算して、温度が動作温度範囲外
に昇温した際に警報する機能を付加することにより達成
される。すなわち、従来技術の問題点は、燃焼装置の点
・消火を判定する火炎検出器において、火炎からの光信
号の導光部と、導光部からの光信号を受けてこれを電気
信号に変換する受光素子部と、変換した電気信号の温度
補正を行なう温度補償部と、補正された電気信号のＡＣ
成分中の特定周波数帯域を抽出する周波数弁別部と、抽
出したＡＣ成分を直流に変換する整流部と、直流に変換
された信号値と点・消火判定用しきい値を比較して燃焼
装置の点・消火を判定する判定部と、受光素子部の温度
が動作保証範囲外にあるか否かを判断する異常判断部と
を備えたことを特徴とする火炎検出器により解決される
。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を示す火炎検出器の説明図
である。１は燃焼炉、２は燃焼炉に設けたバーナである
。火炎２ａが発する光信号は、光導管である火炎検出用
ヘッド３内を経由して受光素子４に送られる。なお、受
光素子４表面へのミスト・煤塵等の付着防止および受光
素子４の冷却用にファン６を用いてエアパージを行なう
。光信号は受光素子４で電気信号に変換され、プリアン
プ８で増幅し、信号をＡＣ成分とＤＣ成分に分離する。

ＡＣ成分は、受光素子４の温度特性を補正する温度補償
回路９を通し、信号のうち特定周波数帯域、例えば１０
Ｈｚ〜ＩＫＨｚの帯域を持つ周波数弁別部１０で有効信
号のみを抽出する。抽出された信号は整流部１１で直流
信号に変換し、点・消火判定用信号として、しきい値と
比較して火炎点・消火判定部１２で判定を行なう。

一方、プリアンプ８のＤＣ成分出力から受光素子４の温
度を求めることができる。温度の測定精度を上げるため
に温度測定の際、シャッタ５を閉じ光を遮断すると、Ｄ
Ｃ出力は暗電流または暗抵抗の温度特性に依存した値を
示す。受光素子４にＰｂＳ光導電型素子を用いた場合の
温度計測法について以下示す。第２図に受光素子４とプ
リアンプ８の回路図を示す。ここで、Ｅｉ　：基準入力
電圧、Ｅｏ：ＤＣ出力電圧、Ｒｔ：ＰｂＳ光導電型素子
の暗抵抗とする。なお、Ｒｔは温度特性を持ち（１）式
で近似できる。

Ｒｔ　＝Ｒ，−ｅ　’−” 〔Ｌ：温度〕　　　　　（１） 第２図より、 Ｅ０以外は既知の値なので、ＤＣ出力Ｅ０から受光素子
温度が換算できるｉ 次に、受光素子温度の異常判定法を示す。点・消火判定
用のＡＣ信号は、温度補償回路９を通して補正している
ため、受光素子温度か変化しても判定精度に影響はない
が、冷却空気系統の故障ににより、受光素子の温度が動
作保証温度領域外になれば、判定精度が下がる可能性が
生じる０例えばＰｂＳ光導電型素子の動作保証温度領域
は一３０〜５０°Ｃであり、動作保証領域限界のｔ＝５
０℃を（２）式に代入して得られる出力電圧Ｅ０がＤＣ
出力電圧Ｅｏの受光素子温度異常のしきい値である。そ
こで第３図のように、ＤＣ出力電圧がしきい値Ｅ０′を
超えているか否かにより異常、正常の判定を行ない、受
光素子４の温度が正常かどうか確かめることができる。

（発明の効果〕 本発明によれば、光学式火炎検出器において、火炎の点
・消火判定を行なうに際し、受光素子の出力から受光素
子温度異常状態を容易に検出できるため、高い判定精度
を持った火炎検出ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明図、第２図は、第１図に
おけるプリアンプの回路図、第３図は、本発明で使用す
る受光素子異常温度部の異常判定しきい値の説明図、第
４図は、火炎検出信号におけるＡＣ成分とＤＣ成分の説
明図である。 １・・・燃焼炉、２・・・バーナ、３・・・火炎検出用
ヘッド（導光部）、４・・・受光素子、５・・・シャッ
タ、６・・・ファン、７・・・空気配管、８・・・プリ
アンプ、９・・・温度補償回路、１０・・・周波数弁別
部、１１・・・整流部、１２・・・火炎の点・消火判定
部、１３・・・受光素子温度異常判定部。 第２図 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 １燃焼炉 ２バーナ ３火炎検出用ヘツ ４受光素子 ５　ンヤッター ６　ファン ７空気配管 ド ８プリアンプ ９温度補償回路 １０周波数弁別部 １１整流部 １２火炎点・消火判定部 １３受光素子温度異常判定

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼装置の点・消火を判定する火炎検出器におい
   て、火炎からの光信号の導光部と、導光部からの光信号
   を受けてこれを電気信号に変換する受光素子部と、変換
   した電気信号の温度補正を行なう温度補償部と、補正さ
   れた電気信号のＡＣ成分中の特定周波数帯域を抽出する
   周波数弁別部と、抽出したＡＣ成分を直流に変換する整
   流部と、直流に変換された信号値と点・消火判定用しき
   い値を比較して燃焼装置の点・消火を判定する判定部と
   、受光素子部の温度が動作保証範囲外にあるか否かを判
   断する異常判断部とを備えたことを特徴とする火炎検出
   器。