JPH03229150A - Device for detecting flame - Google Patents

Device for detecting flame

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JPH03229150A
JPH03229150A JP2024515A JP2451590A JPH03229150A JP H03229150 A JPH03229150 A JP H03229150A JP 2024515 A JP2024515 A JP 2024515A JP 2451590 A JP2451590 A JP 2451590A JP H03229150 A JPH03229150 A JP H03229150A
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JP
Japan
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flame
signal
sound
amplifier
output
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JP2024515A
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Japanese (ja)
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Akira Sugimoto
旭 杉本
Tone Asanuma
浅沼 とね
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Abstract

PURPOSE:To securely detect a flame by detecting the variation of a sound caused by the variation of the flame. CONSTITUTION:The output signal of a sound wave signal generator 2 which is driven by an inspection signal generator 1 is inputted to a reception signal amplifier 5 through vibrating elements 3 and 4. When the flame is present thereon, amplitude modulation is imposed on the output of the element 4 and the amplitude is varied according to the variation of the flame. The reception signal of the amplifier 5 becomes a DC analog signal through a detector 6 and passes through a capacitor 7 and its variation is amplified by an amplifier 8. Then the signal passes through a capacitor 10, a diode 11, and a window comparator 9 and signals are outputted from fail-safe on-delay circuits 13 and 14. Here, Q is generated when no flame is present thereon and no fault is generated even in the amplifier 8. Further, the output signal Q of the circuit 14 is generated only when the flame is present thereon. Consequently, the flame can securely be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、たとえばバーナーに炎がある。ときのみ、ガ
スを放出する目的で炎を検出する装置に関し、特に炎に
向かって音波を照射し炎を伝播する音波を受信すること
によって、炎の存在を検出する炎検出装置の改良に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention includes, for example, a flame in a burner. The present invention relates only to devices for detecting flames for the purpose of emitting gas, and in particular to improvements in flame detection devices for detecting the presence of a flame by emitting sound waves toward the flame and receiving sound waves propagating through the flame.

(従来技術) 音を炎に照射して、炎の存在を検出する装置には、たと
えば第5図の構成がある。
(Prior Art) A device for detecting the presence of a flame by irradiating the flame with sound has, for example, the configuration shown in FIG.

第5図において、21は送波器、22は送波器の振動子
、23は送波用導波管、24は炎、25は受波用導波管
、26は受波器の振動子、27は受波器である。第5図
において、送波器21と振動子22を用いて発生される
音波は、導波管23を経て炎のあるところに照射される
。炎24が存在すると、導波管23の中心軸を所定の角
度θの方向に中心軸をもつ導波管25で、炎によって屈
折される音波が受信され、この音波は受信用振動子26
をもっ受波器27によって検出される。
In Fig. 5, 21 is a wave transmitter, 22 is a vibrator of the wave transmitter, 23 is a waveguide for transmitting waves, 24 is a flame, 25 is a waveguide for receiving waves, and 26 is a vibrator of the wave receiver. , 27 is a receiver. In FIG. 5, a sound wave generated using a wave transmitter 21 and a vibrator 22 passes through a waveguide 23 and is irradiated onto a flame. When the flame 24 exists, the waveguide 25 whose central axis is at a predetermined angle θ with respect to the central axis of the waveguide 23 receives a sound wave refracted by the flame, and this sound wave is transmitted to the receiving transducer 26.
is detected by the receiver 27.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、炎の大きさが変化すると屈折する音の振
幅が変動し、場合によって炎が存在しないときに受信さ
れる音のレベルに近い受信レベルが存在し、確実に炎の
検出を行うことが困難な場合があった。また、炎のない
とき、センサが正常に動作しているか否かを検出するこ
とによって、点火の開始が行われる必要があった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, when the size of the flame changes, the amplitude of the refracted sound changes, and in some cases there is a reception level that is close to the level of the sound received when there is no flame. In some cases, it was difficult to reliably detect flames. Furthermore, when there is no flame, ignition needs to be initiated by detecting whether the sensor is operating normally.

(問題点を解決する手段) 上述の問題点を解決するために、本発明に係る炎の検出
装置では、まず第1に、炎の存在による音の変化を検出
するのでなく、存在する炎の変化によって生じる音の変
動を検出する構成としている。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the flame detection device according to the present invention does not detect changes in sound due to the presence of flames, but detects changes in sound due to the presence of flames. It is configured to detect fluctuations in sound caused by changes.

第2に、検出がフェールセーフに行われるように、音の
送波器に装置の故障を検査するための検査信号を重畳さ
せ、この検査信号だけが受信されるときを炎のない状態
とし、検査信号の他に炎による音の変動成分が受信され
るときを炎のある状態として判定する構成とすることに
よって、炎のない状態であっても、センサが正常であり
、点火開始可能であることの信号としている。
Second, in order to ensure fail-safe detection, a test signal for testing equipment failure is superimposed on the sound transmitter, and the time when only this test signal is received is defined as a flame-free state; By configuring the system to determine that there is a flame when a fluctuating component of the sound caused by the flame is received in addition to the test signal, the sensor is normal and ignition can be started even when there is no flame. It is used as a signal.

(作用) 本発明の炎検出装置によれば、伝播される音の炎による
小さな変化を検出することができると共に、フェールセ
ーフな構成で炎を検出することが可能となると共に、点
火開始時、センサが正常であることの信号を得ることが
可能になる。
(Function) According to the flame detection device of the present invention, it is possible to detect small changes in the propagated sound caused by the flame, and it is also possible to detect the flame with a fail-safe configuration. It becomes possible to obtain a signal that the sensor is normal.

(実施例) 第1図は、本発明に係わる炎検出装置の実施例を示すブ
ロック図で、lは検査信号発生器、2は音波(超音波)
信号発生器、3は送波用振動子、4は受渡用振動子、5
は受波信号増幅器、6は検波器、7は炎の変化即ち音の
変動分を抽出するコンデンサ、8は増幅器(7と8は低
周波交流増幅器を構成する)、9および14はフェール
セーフなウィンドウ・コンパレータ、Eはウィンドウ・
コンパレータ9のiI源、10,11は増幅器8の出力
信号を電源Eに重畳してウィンドウ・コンパレータ9お
よび14に入力するためのコンデンサとダイオード、P
はウィンドウ・コンパレータの出力信号、13はフェー
ルセーフなオン・デレー回路、℃はオン・デレー回路1
3の出力信1号、Qはウィンドウコンパレータ14の出
力信号である。また、第2図は第1図の動作を説明する
ためのタイムチャートで、同図に付し1,3.5.6.
8.9.12.13.14は第1図及び第4図に示す同
一番号のブロックの出力信号を意味する。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the flame detection device according to the present invention, where l is an inspection signal generator, and 2 is a sound wave (ultrasonic wave).
Signal generator, 3 is a transducer for wave transmission, 4 is a transducer for delivery, 5
is a receiving signal amplifier, 6 is a detector, 7 is a capacitor for extracting flame changes, that is, sound fluctuations, 8 is an amplifier (7 and 8 constitute a low frequency AC amplifier), and 9 and 14 are fail-safe window comparator, E is window comparator
iI sources 10 and 11 of comparator 9 are capacitors and diodes, P
is the output signal of the window comparator, 13 is the fail-safe on-delay circuit, and °C is the on-delay circuit 1
The output signals No. 3 and Q are the output signals of the window comparator 14. Further, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of FIG. 1, and the items 1, 3.5, 6.
8.9.12.13.14 means the output signals of the blocks with the same numbers shown in FIGS. 1 and 4.

次に、第2図のタイムチャートを参照しながら、第1図
の動作を説明する。
Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained with reference to the time chart shown in FIG.

第1511において、負の検査信号P1.P2・・・P
7を発生する検査信号発生器の正信号によって駆動され
る音波信号発生器2の出力信号は振動子3.4を介して
受波信号増幅器5の出力信号となる(振動子3.4間に
炎があって、この炎で音が変調される)。即ち、検査信
号P1.P2・・・によって間欠的に中断される音波が
受信され、第2図5で示すように、炎がある場合この信
号は振幅変調され、炎の変化によってこの変゛調信号の
振幅も変動する。この炎と検査信号で変調された受信信
号は、検波器6によって第2図6に示すように、直流の
アナログ信号となり、コンデンサ7で結合されてこの変
化分を増幅する、増幅、器8の出力信号は、第2図6の
点線で示す飽和レベルで飽和して、第2図8に示す信号
となる。増幅器8の出力信号の変化分はさらにコンデン
サlO、ダイオード11を介して後述するフェールセー
フなウィンドウ・コンパレータに入力され、ウィンドウ
・コンパレータの高位と低位のしきい値T□TLの外側
で低レベルの出力信号(第2図9)となる。ウィンドウ
・コンパレータの出力信号は、検査信号PI、P2、・
・でリセットされ、検査信号終了後所定時間13以上ウ
ィンドウ・コンパレータの出力信号があるときのみ出力
信号が発生するフェールセーフなオン・デレー回路13
の入力信号となる。このオン・デレー回路13の出力信
号は、炎がないとき、及び検査信号発生器lから増幅器
8までが故障していないとき、検査終了後必ずウィンド
ウ・コンパレータの高位と低位のしきい値Tll TL
の範囲で音の受信信号が受信されるので、常に生じる。
At No. 1511, the negative test signal P1. P2...P
The output signal of the sound wave signal generator 2, which is driven by the positive signal of the test signal generator that generates the signal 7, becomes the output signal of the received signal amplifier 5 via the transducer 3.4. There is a flame, and this flame modulates the sound). That is, the test signal P1. A sound wave is received which is interrupted intermittently by P2..., and as shown in FIG. . The received signal modulated by the flame and the test signal is converted into a DC analog signal by the detector 6 as shown in FIG. The output signal is saturated at the saturation level shown by the dotted line in FIG. 2, and becomes the signal shown in FIG. 28. The change in the output signal of the amplifier 8 is further input to a fail-safe window comparator (described later) via a capacitor lO and a diode 11, and a low level signal is generated outside the high and low thresholds T□TL of the window comparator. This becomes the output signal (FIG. 2, 9). The output signals of the window comparators are the test signals PI, P2, .
- A fail-safe on-delay circuit 13 that is reset at , and generates an output signal only when the output signal of the window comparator is present for a predetermined period of time 13 or more after the end of the test signal.
becomes the input signal. The output signal of this on-delay circuit 13 always reaches the high and low thresholds Tll TL of the window comparator after the test, when there is no flame and when there is no failure from the test signal generator l to the amplifier 8.
This always occurs because the sound reception signal is received within the range of .

しかし、炎があると、この変化による受信レベルの変動
でウィンドウ・コンパレータには遅延時間t、が得られ
ないため、オン・デレー回路の出力信号は、検査信号に
よってリセットされた状態となって発生しない。
However, when there is a flame, the window comparator cannot obtain the delay time t due to the fluctuation of the received level due to this change, so the output signal of the on-delay circuit is reset by the test signal and the signal is generated. do not.

一方ウイントウ・コンパレータ14は第21m14(Q
)で示すように、高位のしきい値T。以上で、出力を生
じ、この出力信号は炎があるときのみ生じる。
On the other hand, the window comparator 14 is the 21st m14 (Q
), the upper threshold T. This produces an output, and this output signal only occurs when there is a flame.

フェールセーフなウィンドウ・コンパレータは、たとえ
ば実開昭7−4764号公報で 公知である。第3図は
ウィンドウ弓ンパレータの構成例を示し、図の回路は抵
抗値R+ 、R1、Rs 、RaR3が、入力レベル(
Vとおく)に対して、次式で示す範囲で発振し、故障時
発振できない特性(即ち、フェールセーフな特性)をも
つ。
A fail-safe window comparator is known, for example, from Japanese Utility Model Application No. 7-4764. Figure 3 shows an example of the configuration of a window bow impparator.
V), it oscillates within the range shown by the following equation, and has a characteristic of not being able to oscillate in the event of a failure (that is, a fail-safe characteristic).

ここに、(Ra  +R1+Rs )E/Rs は低位
のしきい値(R4+R3)E/Rs は高位のしきい値
であり、この間隔はウィンドウ・コンパレータの窓と呼
ばれる。第3図でDは発振出力を電源Eに重畳して出力
する整流回路である。
where (Ra +R1+Rs)E/Rs is the lower threshold and (R4+R3)E/Rs is the higher threshold, and this interval is called the window of the window comparator. In FIG. 3, D is a rectifier circuit that superimposes the oscillation output on the power supply E and outputs it.

また、フェールセーフなオン・デレー回路は第3図のウ
ィンドウ・コンパレータとPUT発振回路を使って第4
図に示すように構成され公知である(たとえば、電気学
会論文誌Vol・107−C,No、、10.1987
.P2S5)。第4図で、ウィンドウ・フンパレータ1
2の出力P(整流出力)が入力されると、PUT発振器
は抵抗R1とコンデンサC1で定まる時定数(t+ #
Rt C+)後に出力パルスa(第2図 12)を生じ
、この出力パルスは第3図のウィンドウ・コンパレータ
の抵抗R1側入力信号となる。抵抗R4側には直接ウィ
ンドウ・コンパレータの出力Pが入力されているので、
出力パルスaが入力されるとウィンドウ・コンパレータ
9は発振して整流回路(D)に出力信号Qを生じ、この
出力信号はダイオードD、によって帰還されるので、入
力パルスaはウィンドウ・コンパレータの出力信号Pが
印加されている間自己保持される。そして、ウィンドウ
・コンパレータの出力信号Pがなくなると゛リセットさ
れる(入力信号Pは抵抗R+   R4を調整すること
によって、しきい値T、I TLの範囲内にあるものと
する)。即ち第1図において、炎がないとき検査信号P
+  Ps+・・・だけが増幅器8とウィンドウ・コン
パレータ9で検出され、オン・デレー13の出力信号Q
を生じ、炎があって変動するとオンデレー回路の出力パ
ルス信号(は生じない。
In addition, the fail-safe on-delay circuit uses the window comparator and PUT oscillator circuit shown in Figure 3 to create the fourth
It is configured as shown in the figure and is publicly known (for example, IEEJ Transactions Vol. 107-C, No., 10.1987).
.. P2S5). In Figure 4, Window Humper 1
When the output P (rectified output) of 2 is input, the PUT oscillator has a time constant (t+ #
After Rt C+), an output pulse a (FIG. 2, 12) is produced, and this output pulse becomes the input signal on the resistor R1 side of the window comparator in FIG. Since the output P of the window comparator is directly input to the resistor R4 side,
When the output pulse a is input, the window comparator 9 oscillates to produce an output signal Q to the rectifier circuit (D), and this output signal is fed back by the diode D, so that the input pulse a is output from the window comparator. It is self-held while the signal P is applied. Then, when the output signal P of the window comparator disappears, it is reset (assuming that the input signal P is within the range of the threshold value T and ITL by adjusting the resistors R+R4). That is, in FIG. 1, when there is no flame, the inspection signal P
+Ps+... is detected by the amplifier 8 and the window comparator 9, and the output signal Q of the on-delay 13
If there is a flame and it fluctuates, the output pulse signal of the on-delay circuit (will not occur).

次に、第1図の構成のフェールセーフ性に言及する。第
1図において、検査信号発生器がなく、音が連続的に発
生する場合も炎による変調信号は受信されるが、コンデ
ンサ7と増幅器8による出力信号は、たとえば音が発生
しない場合、あるいは増幅器5の故障で音が受信されな
い場合に、たとえ炎があっても生じない。
Next, reference will be made to the fail-safe nature of the configuration shown in FIG. In FIG. 1, even if there is no test signal generator and the sound is generated continuously, the signal modulated by the flame is received, but the output signal from the capacitor 7 and the amplifier 8 is If no sound is received due to a failure in item 5, it will not occur even if there is a flame.

一方、ウィンドウ・コンパレータ14の出力信号は音波
信号発生器2からウィンドウ・コンパレータ14まで正
常動作状態にあって、炎があるときのみ生じ、フェール
セーフな出力信号となる。
On the other hand, the output signal of the window comparator 14 is generated only when the sound wave signal generator 2 to the window comparator 14 is in a normal operating state and there is a flame, and is a fail-safe output signal.

第1図の構成によれば、このような故障があっても、検
査信号が増幅器8の出力信号として得られないために、
ウィンドウ・コンパレータの入力信号が得られず、した
がって、オン・デレー回路の出力信号も発生しないので
、フェールセーフな構成となる。
According to the configuration shown in FIG. 1, even if such a failure occurs, the test signal cannot be obtained as the output signal of the amplifier 8.
Since the input signal of the window comparator is not available and therefore the output signal of the on-delay circuit is not generated, the configuration is fail-safe.

(発明の効果) 以上述べたように、炎に向かって音波を照射し、炎を伝
播する音波を受信することによって、炎の存在を検出す
る炎検出装置において、炎の大きさの変化に伴う音の振
幅の変化分を検出する構成にしたので、炎による小さな
音の変化を検出できるようになった。また、音の発生に
検査信号を間欠的に入れて、音の発生時間が所定以上で
あるときのみ、炎がないものとし、炎がなくてセンサが
正常であるとき出力信号が発生する構成としたのでフェ
ールセーフな炎検出装置とすることができた。
(Effects of the Invention) As described above, in a flame detection device that detects the presence of a flame by emitting sound waves toward a flame and receiving sound waves propagating through the flame, The structure was designed to detect changes in the amplitude of the sound, making it possible to detect small changes in sound caused by flames. In addition, a test signal is intermittently input when the sound is generated, and only when the sound generation time is longer than a predetermined time, it is determined that there is no flame, and an output signal is generated when there is no flame and the sensor is normal. Therefore, it was possible to create a fail-safe flame detection device.

なお、センサの動作監視が不用な場合検査信号発生回路
l、およびウィンドウ・コンバータ9、オンデーレー回
路13を省いて音波信号発生器2の出力信号の炎による
変調信号を受信すればよいことは自明である。
It is obvious that if sensor operation monitoring is not required, the test signal generating circuit 1, the window converter 9, and the on-delay circuit 13 may be omitted and the signal modulated by the flame of the output signal of the sonic signal generator 2 may be received. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の構成を示す実施例、第2図は第1図実
施例の動作を説明するためのタイムチャート、第3図は
第1図実施例に係わるウィンドウ・コンパレータの構成
例、第4図は第1図実施例に係わるオン・デレー回路の
構成例、第5図は従来例である。l・・・検査信号発生
器、7.10・コンデンサ、8・・・増幅器、9・ ・
ウィンドウ・コンパレータ、13オン・デレー回路−1
σ 第3図 第5図
FIG. 1 is an embodiment showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the embodiment in FIG. 1, and FIG. 3 is an example of the configuration of the window comparator according to the embodiment in FIG. FIG. 4 shows an example of the configuration of the on-delay circuit according to the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows a conventional example. l...Test signal generator, 7.10.Capacitor, 8..Amplifier, 9..
Window comparator, 13 on delay circuit-1
σ Figure 3 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 2、特許請求範囲 1)炎に向かって音波を照射し、炎を伝播する該音波を
受信することによって炎の存在を検出する炎検出装置に
おいて、炎に向かって音波を照射する送波器と前記炎を
伝播する前記音波を受信する受波器と前記炎の大きさの
変化に伴う前記音の振幅の変化を検出する検出装置とか
ら成る炎検出装置。 2)前記炎検出装置において、炎に向かって間欠的に音
波を照射する送波器と、前記炎を伝播する前記間欠的音
波を受信する受波器と、前記間欠的音波検出回路と、炎
によって変調される音波の検出回路とから成る炎検出回
路。 3)前記炎検出装置において、炎に向かって間欠的に音
波を照射する送波器と、前記炎を伝播する前記間欠的音
波を受信する受波器と、前記間欠的音波が所定時間継続
することを検出するオン・デレー回路とからなる炎検出
回路。
[Scope of Claims] 2. Scope of Claims 1) A flame detection device that detects the presence of a flame by emitting sound waves toward a flame and receiving the sound waves propagating through the flame. A flame detection device comprising a transmitter for irradiating the flame, a receiver for receiving the sound wave propagating through the flame, and a detection device for detecting a change in the amplitude of the sound accompanying a change in the size of the flame. 2) The flame detection device includes a transmitter that intermittently irradiates sound waves toward the flame, a receiver that receives the intermittent sound waves propagating through the flame, an intermittent sound wave detection circuit, a flame detection circuit comprising: a detection circuit for a sound wave modulated by a flame detection circuit; 3) The flame detection device includes a transmitter that intermittently irradiates sound waves toward the flame, a receiver that receives the intermittent sound waves propagating through the flame, and the intermittent sound waves continue for a predetermined period of time. The flame detection circuit consists of an on-delay circuit and an on-delay circuit that detects this.
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