JPH0250022A - 火炎検出方法および火炎検出装置 - Google Patents

火炎検出方法および火炎検出装置

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JPH0250022A
JPH0250022A JP19601188A JP19601188A JPH0250022A JP H0250022 A JPH0250022 A JP H0250022A JP 19601188 A JP19601188 A JP 19601188A JP 19601188 A JP19601188 A JP 19601188A JP H0250022 A JPH0250022 A JP H0250022A
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俊一 津村
Shigeyoshi Kawano
川野 滋祥
Ryuichi Sugita
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    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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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〕 本発明はボイラー等の燃焼装置に用いられる火炎検出方
法および検出装置に係り、特に、高信頼度の接炎式火炎
検出方法および検出装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図はボイラ点火バーナに用いられている従来型の接
炎式火炎検出装置の構成を示す図で1点火トーチ中に挿
入された検出電極19、フレーム抵抗設定回路20、増
帽回路21、比較回路22および表示器23からなるこ
とを示す。接炎式火炎検出装置は、火炎がイオン化によ
って導電性を示すことを利用したもので、火炎にさらさ
れる検出電極19と電気的に接地18させたバーナ15
との間の電気抵抗値変化を検出して火炎の有無を検出す
るものである。すなわち、火炎が存在しない場合のバー
ナ15〜検出電極19間の絶縁抵抗は概ね500MΩ以
上の値を示すが、火炎が形成された場合には上記2者間
の絶縁抵抗が数百にΩから数MΩまで低下することを利
用し、これを検出して火炎の有無を判定しようとするも
のである。検出電極19としては、耐熱性、電気伝導性
に優れたSiC系セラミック材を用い、その設定位置は
、フレームイオン電流を確実に検出できるように、火炎
16と該電極19とが長さ50nm以上にわたって接触
するように、炉内に挿入する。
ところが、この種の方法においては、未燃焼カーボンの
付着等により検出電極19とバーナ15・接地18との
間の絶縁が低下して数十MΩ程度の値となることがあり
、火炎がない場合にも火炎ありの誤信号を発する危険性
があった。
また、火炎においてブラックスカートが形成され、火炎
がバーナの先端から離れた位置で形成される場合に、ブ
ラックスカート部の導電性が著しく低いため、検出電極
19とバーナ15・接地18との間の抵抗値が100〜
200MΩとなり、実際には火炎が形成されていても、
火炎なしの判定をすることがあり、この点でも、信頼性
上問題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記したように、従来の接炎式火炎検出装置においては
、カーボン付着等による検出電極とバーナ・接地との間
の絶縁劣化について配慮されていなかったため、火炎が
存在しない場合にも火炎ありの誤判定をして燃料の供給
が続行されるという燃焼装置にとって重大な問題をひき
起す危険性があり、また、火炎にブラックスカートが発
生した場合についての配慮がなされていないため、火炎
が存在しても火炎なしの誤判定をしてしまうという燃焼
装置使用上の大きな不具合点があった。
本発明の目的は、上記従来技術の有していた課題を解決
して、信頼度の高い火炎検出の方法および検出装置を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、接炎式火炎検出装置において、火炎点火前
の検出電極とバーナ・接地との間の基準印加電圧に対す
る初期リーク電流を検出し、その電流値を予め設定した
基準電流値あるいは前回点火時のフレームイオン電流値
と比較演算することにより接炎電極間の絶縁劣化状況を
判定すること、および、上記初期リーク電流値と点火時
のフレームイオン電流値とを比較演算して火炎の有無お
よび点火状況を判定することによって達成することがで
きる。
なお、特開昭筒42−10030号に、ボイラの起動時
を含めた各負荷変化において主バーナの火炎検出を行う
ことを目的として、バーナの燃焼状況を検出する検出器
、該検出器の検出値の所定時間内の平均値を演算する演
算部、該演算部の出力を記憶する記憶装置、および、該
記憶装置の記憶値を比較基準値として演算部出力の変化
割合によってバーナ点滅の信号を発生する判定部を有す
ることを特徴とするバーナ監視装置が開示されているが
、この場合の検出方法は、特に指定はしていないが、火
炎の発生する紫外線量の差異を検出して主バーナの火炎
の有無を判定する方法を主対象としたものである。
これに対して、本発明は、火炎の導電性を利用した接炎
式火炎検出装置において、該検出装置特有の問題である
接炎電極間の絶縁劣化状態の判定および火炎にブラック
スカートが形成された場合の燃焼状況の判定を主対象と
したものであって、本発明と上記公知例とは、その構成
および対象を全く異にするものである。
〔作  用〕
接炎型火炎検出装置において検出電極〜バーナ・接地間
の絶縁劣化が進行した場合、絶縁抵抗が小さくなるため
、火炎が存在しない状態での基準印加電圧に対する初期
リーク電流値は高くなる。従って、検出した初期リーク
電流値と前回点火時のフレームイオン電流値あるいは基
準電流値とを比較演算することによって絶縁劣化状態を
診断する。
ことができる。すなわち、例えば基準印加電圧としてS
OVを印加した場合、絶縁状態が正常な場合の初期リー
ク電流値は0.1〜0.15μAの範囲にあるが、火炎
存在時のフレームイオン電流値は、リーク電流も含めて
、10〜100μAにまで達し、約2桁高い電流値を示
す。従って、検出した初期リーク電流値と予め記憶させ
である前回点火時のフレームイオン電流値とを比較演算
して、例えば、初期リーク電流値が前回点火時のフレー
ムイオン電流値に対して0〜50%の範囲にあれば概ね
正常、50%以上の場合には異常として判定して、この
結果を表示させることができる。
また、火炎にブラックスカートが形成された場合には、
ブラックスカート部の導電性が低いため、フレームイオ
ン電流値が0.2〜0.5μA程度の値を示すことが実
験的に確認されているが、このことから、初期リーク電
流値とフレームイオン電流値とを比較演算させて、その
差異は2〜3倍程度と比較的小さいが、ブラックスカー
トが形成された場合でも、火炎ありの信号を発生させる
ことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の火炎検出方法および検出装置について実
施例によってさらに具体的に説明する。
第1図は本発明の火炎検出装置を点火バーナに適用した
場合の構成を示す図で、点火バーナ1の火炎2中に挿入
した検出電極5.検出電極5と点火パーナト接地4との
間に流れる初期リーク電流あるいはフレームイオン電流
3を検出する電流検出回路6、点火直前の初期リーク電
流値と前回点火時のフレームイオン電流値あるいは基準
電流値とを比較演算する比較演算器7、フレームイオン
電流記憶回路8、基準電流記憶回路9、絶縁劣化の診断
結果を表示する表示器10、点火時のフレームイオン電
流値と初期リーク電流値あるいは基準電流値とを比較演
算して火炎の有無および燃焼状況を判定する比較演算鉛
工1および火炎の有無および燃焼状況の判定結果を表示
する表示器12からなることを示す。
次に、本発明の火炎検出装置を用いて接炎電極間の絶縁
劣化状況の判定および火炎の有無、火炎状況の判定を行
う手順について、第2図火炎検出流れ図、および第3図
検出電流値パターンによって説明する。
すなわち、まず、火炎検出装置監視指令をONとした後
、接炎電極間の絶縁劣化状態について診断を行う。診断
の方法は、検出電極5と点火パーナト接地4との間に基
準電圧を印加して初期リーク電流を検出し、該電流値と
前回点火時のフレームイオン電流値あるいは基準電流値
とを比較演算することによって行う。基準印加電圧を5
0vとした場合、前記したように、絶縁状態が正常な場
合の初期リーク電流値は0.1〜0.15μAの範囲、
一方火炎形成時のフレームイオン電流値はリーク電流も
含めてlO〜100μAに達し、両者間には約2桁近い
差違があるので、検出した初期リーク電流値と予め記憶
させである前回点火時のフレームイオン電流値とを比較
演算して、例えば初期リーク電流値が前回点火時のフレ
ームイオン電流値に対して0〜5%の範囲にあれば正常
、5〜50%の範囲にあれば注意、50%以上の値を示
した場合には異常と判定させるように設定しておけば、
接炎電極間の絶縁状態を診断させ、その結果をランプ等
により表示させることができる。なお、初回の点火操作
時には前回点火時のフレームイオン電流データはないこ
とになるが、フレームイオン電流値としては安全サイド
の値10μAを基準電流値として記憶させておくことに
よって、この値と初期リーク電流値とを比較演算するこ
とにより絶縁状態診断を行わせることができる。また、
上記診断結果に基づいて、異常を示した場合には点火バ
ーナ部の分解、点検、清浄化を行い、注意を示した場合
には点火操作終了後に点検するなどの処置をとる。
次に、上記診断結果で絶縁状態が正常な場合には、イグ
ナイタの点火指令をONとし、続いて、燃料弁開指令を
ONとする。燃料弁が開となり、イグナイタ13の点火
によって火炎が形成されると火炎の導電性によって検出
電極5と点火パーナトアース4との間にフレームイオン
電流3が流れるので、この電流を検出し、該電流値を初
期リーク電流値と比較演算することによって火炎の形成
を確認することができる。ここで、火炎が形成された場
合でもブラックスカートの有無によってフレームイオン
電流値は大きく異なるが、初期リーク電流値とフレーム
イオン電流値とを比較演算して、例えば初期リーク電流
値に対してフレームイオン電流値が1〜1.2倍の範囲
に止まる場合には火炎なし、1.2〜10倍の範囲にあ
る場合には火炎あり(ただし、吹飛び火炎)、10倍以
上の場合には火炎あり(正常火炎)というように火炎の
有無および火炎の状態を判定するように設定し、その結
果を表示させるようにすることができる。なお、ブラッ
クスカート形成時のフレームイオン電流の実測データが
得られた場合、これを記憶回路8に記憶させておき1判
定に利用することもできる。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、接炎式の火炎検出において、本
発明の火炎検出方法および火炎装置を用いることによっ
て、下記の効果を得ることができた。
(1)火炎点火前に接炎電極間の絶縁状態の診断を可能
とすることにより、従来技術による場合のように両電極
間の絶縁劣化により火炎が存在しない場合にも火炎の存
在を示すという誤動作の発生を防止することができるよ
うになった。
(2)点火後形成された火炎についてブラックスカート
形成の有無にかかわらず火炎の存在の確実な判定を可能
とすることにより、従来技術による場合のようにブラッ
クスカートが形成された場合火炎が存在しても火炎なし
の判断をするという誤判定の発生を防止することができ
、判定の信頼性を大幅に改善することができた。
(3)点火バーナ火炎の燃焼状態が診断できるため、点
火バーナの初期条件の設定およびメンテナンスに活用す
ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の火炎検出装置を点火バーナに適用した
場合の構成を示す図、第2図は本発明の火炎検出装置に
より接炎電極間の絶縁状態の診断および火炎の有無の判
定を行う手順を示す流れ図、第3図は絶縁状態診断およ
び火炎検出時の検出電流値のパターンを示す図、第4図
は従来の接炎式火炎検出装置を点火バーナに適用した場
合の構成を示す図である。 1・・・点火バーナ    2・・・火炎3・・・フレ
ームイオン電流 4・・・接地       5・・・検出電極6・・・
電流検出回路   7・・・比較演算器8・・・フレー
ムイオン電流記憶回路 9・・・基準電流記憶回路 10・・・表示器11・・
・比較演算器    12・・・表示器13・・・イグ
ナイタ    14・・・燃焼用空気15・・・点火バ
ーナ    16・・・火炎17・・・フレームイオン
電流 18・・・接地       19・・・検出電極20
・・・フレーム抵抗設定回路 21・・・増幅回路     22・・・比較回路23
・・・表示器      24・・・イグナイタ25・
・・燃焼用空気

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、検出電極とバーナ・接地との間に印加した基準電圧
    に対する電流値の変化により火炎の有無を判定する接炎
    式火炎検出方法において、火炎点火前の検出電極とバー
    ナ・接地との間の初期リーク電流値と前回点火時のフレ
    ームイオン電流値あるいは基準電流値とを比較演算し、
    その演算結果から検出電極とバーナ・接地との間の絶縁
    劣化状態を判定し、さらに、火炎形成後のフレームイオ
    ン電流と上記初期リーク電流値とを比較演算し、その演
    算結果から火炎の有無および火炎状態を判定し、上記2
    つの判定結果をランプあるいは警報等により表示するこ
    とを特徴とする火炎検出方法。 2、検出電極とバーナ・接地との間に印加した基準電圧
    に対する電流値の変化により火炎の有無を判定する接炎
    式火炎検出装置において、バーナの火炎中に挿入する検
    出電極、該検出電極とバーナ・接地との間に流れる初期
    リーク電流あるいはフレームイオン電流を検出する電流
    検出回路、初期リーク電流値と前回点火時のフレームイ
    オン電流値あるいは基準電流値とを比較演算する比較演
    算器、フレームイオン電流記憶回路、基準電流記憶回路
    、検出電極〜バーナ・接地間の絶縁状態診断結果を表示
    する表示器、フレームイオン電流値と初期リーク電流値
    あるいは基準電流値とを比較演算する比較演算器、およ
    び、該比較演算器の比較演算結果にもとづく火炎の有無
    および燃焼状況の判定結果を表示する表示器からなるこ
    とを特徴とする火炎検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0433846U (ja) * 1990-06-28 1992-03-19
JP2012198010A (ja) * 2011-03-03 2012-10-18 Siemens Ag バーナーシステム
JP2022018136A (ja) * 2020-07-15 2022-01-27 タイム技研株式会社 火炎センサの状態表示装置

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