JPH04324022A - Flame detector of burner - Google Patents

Flame detector of burner

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JPH04324022A
JPH04324022A JP11805491A JP11805491A JPH04324022A JP H04324022 A JPH04324022 A JP H04324022A JP 11805491 A JP11805491 A JP 11805491A JP 11805491 A JP11805491 A JP 11805491A JP H04324022 A JPH04324022 A JP H04324022A
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integrator
limit comparator
flame
combustion
optical sensor
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細目 一成
Shuji Iida
修司 飯田
Kazuya Tomatsu
戸松 和也
Toshiharu Tachibana
橘 敏治
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Toyota Motor Corp
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means

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Abstract

PURPOSE:To surely detect an incomplete combustion and flame failure without an effect of fluctuation of flame by a method wherein an integrator obtains oscillating power signals from outputs of an optical sensor that detects combustion flame of a burner, and an integrator having a time constant is connected to the output side of the integrator. CONSTITUTION:In a gas firing radiant tube used for a heat treatment furnace, etc., one end of an optical fiber 17 is faced with the inside of an inner tube 2, and an optical sensor 18 is attached on the other end. Direct current components of outputs of the optical sensor 18 are removed by a coupling capacitor to turn the outputs into alternating current voltage signals and the voltage signals are input to an integrator 21 through an amplifier 19 and a rectifier 20 to obtain oscillating power signals. The output side of the integrator 21 is connected to a lower limit comparator 22 and an upper limit comparator 23 via an integrator 28 in which time constant can be optionally set. When an ON-signal is output either from the lower limit comparator 23 that detects a flame failure or the upper limit comparator 23 that detects an incomplete combustion, a fuel shut-off valve 4 is shut by a logic arithmetic device 26.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、二重管構造を有するラ
ジアントチューブバーナ等に適用して好結果を得ること
ができる、バーナの火炎検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flame detection device for a burner, which can be applied to a radiant tube burner having a double tube structure and achieve good results.

【0002】0002

【従来の技術】液体または気体の燃料を燃焼させるバー
ナにおいては、燃焼中その燃焼状態を最適に維持するこ
とが望ましい。このための従来技術としては、バーナの
火炎が発生する光強度信号をフォトトランジスタ、フォ
トダイオードあるいは太陽電池等の半導体を使用して電
気信号として捉え、あるいは光センサに代えて火炎中に
挿入した電極を用いてイオン電流として捉え、これらの
出力電流から火炎中の振動波形の周波数解析の結果得た
パワースペクトルの積分値を利用して、燃焼制御を行な
うものがある。上記従来技術のうちの前者のもの、すな
わち火炎から発生する光を電気信号として捉え、これを
電気回路によって処理する方法では、火炎が発生する光
信号をフォトトランジスタ、フォトダイオード等の半導
体による光センサで捉えることになるが、この光センサ
を設ける位置に問題があり、その位置が適当でないと良
好な制御が行ない得ないことになる。
2. Description of the Related Art In burners that burn liquid or gaseous fuels, it is desirable to maintain optimal combustion conditions during combustion. Conventional techniques for this purpose include capturing the light intensity signal generated by the burner flame as an electrical signal using a semiconductor such as a phototransistor, photodiode, or solar cell, or using an electrode inserted into the flame instead of a light sensor. There is a method that uses these output currents to control combustion by using the integrated value of the power spectrum obtained as a result of frequency analysis of the vibration waveform in the flame. In the former of the above conventional techniques, that is, a method in which the light generated from a flame is captured as an electrical signal and processed by an electric circuit, the optical signal generated by the flame is detected by an optical sensor using a semiconductor such as a phototransistor or a photodiode. As can be seen, there is a problem with the location of this optical sensor, and if the location is not appropriate, good control will not be possible.

【0003】そこで本発明者によってこれを解決するた
めの技術が開発され提案されている(特願平1−312
132号)。この技術では、光センサにより、燃焼火炎
の振動光を検出するが、ターンダウンにより火炎長が変
化した場合でも火炎の乱流燃焼部分全体を検出する必要
があるため、バーナの反対面すなわち炉の後方部に光セ
ンサを設けてある。しかしながら炉の構造によってはバ
ーナの反対面に光センサを取付けることが不可能な場合
があって所期の効果を期待できない場合があった。
[0003] Therefore, the present inventor has developed and proposed a technique to solve this problem (Japanese Patent Application No. 1-312
No. 132). In this technology, an optical sensor detects the oscillating light of the combustion flame, but even if the flame length changes due to turndown, it is necessary to detect the entire turbulent combustion part of the flame. A light sensor is provided at the rear. However, depending on the structure of the furnace, it may not be possible to mount the optical sensor on the opposite side of the burner, and the desired effect may not be expected.

【0004】この問題を有しない技術として提案された
ものに、特願平1−312133号の出願に関わるもの
がある。 この技術においては、バーナのノズル側から火炎中に電
極を挿入し、火炎イオン振動電流を検出することにより
、炉の構造による制約を受けないものとした。しかしな
がらこのように電極によりイオン電流を検出しようとし
た場合でも、たとえばラジアントチューブバーナのよう
に二重管内で火炎を形成し、その外筒からの輻射を利用
しているようなバーナでは、連続燃焼させるために排気
口から燃焼ガスをエジェクタ等で吸引するものであるた
め、フレームポイントがターンダウンによって変化し、
火炎の特定部分を電極でも検出し得ない場合があった。
[0004] A technique proposed as a technique that does not have this problem is related to Japanese Patent Application No. 1-312133. In this technique, an electrode is inserted into the flame from the nozzle side of the burner and the flame ion oscillation current is detected, so that it is not limited by the structure of the furnace. However, even when trying to detect the ionic current using electrodes, for example, in burners such as radiant tube burners that form a flame inside a double tube and utilize radiation from the outer tube, continuous combustion cannot be achieved. Since the combustion gas is sucked in from the exhaust port with an ejector etc., the flame point changes due to turndown.
There were cases in which specific parts of the flame could not be detected even with electrodes.

【0005】そこでこの問題を解決し、ラジアントチュ
ーブバーナのように二重管内で火炎を形成し、その外筒
からの輻射を利用しているようなバーナであり、かつ、
連続燃焼させるために排気口から燃焼ガスをエジェクタ
等で吸引する形式のものであっても、燃焼制御に好結果
を得ることができるバーナの燃焼制御装置として、図2
に示すものが提案されている(特願平2−177816
号)。これを簡単に説明すると、このバーナは外筒1と
内筒2の二重管構造を成し、内筒2の内部にガスノズル
3を設け、このガスノズル3に、途中に燃料遮断弁4を
介装した燃料供給管5を接続した構成となっており、内
筒2の基部に点検口14を設けてレンズ15が装着され
、このレンズ15に一端を臨ませて光ファイバ17が取
付けられ、光ファイバ17の他端には光センサ18を取
付け、この光センサ18に光振動パワー電圧の検出回路
を介して論理演算器26を接続し、この論理演算器26
の出力側を前記燃料遮断弁4に接続した構成となってい
る。
[0005] To solve this problem, we have created a burner that forms a flame within a double tube, such as a radiant tube burner, and uses radiation from the outer tube, and
Fig. 2 shows a burner combustion control device that can obtain good results in combustion control even if the combustion gas is sucked in by an ejector or the like from the exhaust port for continuous combustion.
The following has been proposed (Patent application No. 177816/1999)
issue). To explain this simply, this burner has a double pipe structure consisting of an outer cylinder 1 and an inner cylinder 2. A gas nozzle 3 is provided inside the inner cylinder 2, and a fuel cutoff valve 4 is connected to the gas nozzle 3 in the middle. An inspection port 14 is provided at the base of the inner cylinder 2, and a lens 15 is attached to the inner cylinder 2. An optical fiber 17 is attached with one end facing the lens 15, and an optical fiber 17 is attached with one end facing the lens 15. An optical sensor 18 is attached to the other end of the fiber 17, and a logic operator 26 is connected to the optical sensor 18 via a detection circuit for optical vibration power voltage.
The output side of the fuel cutoff valve 4 is connected to the fuel cutoff valve 4.

【0006】光振動パワー電圧の検出回路27を構成す
るのは、光センサ18の検出出力を増幅する増幅器19
と、増幅された信号を直流成分にする整流器20と、整
流された信号から振動パワー信号を得る積分器21と、
この積分器21により得た振動パワー信号を上限と下限
のそれぞれについてあらかじめ設定された値と比較する
上限用比較器23ならびに下限用比較器22である。
The optical oscillation power voltage detection circuit 27 includes an amplifier 19 that amplifies the detection output of the optical sensor 18.
, a rectifier 20 that converts the amplified signal into a DC component, and an integrator 21 that obtains a vibration power signal from the rectified signal.
An upper limit comparator 23 and a lower limit comparator 22 compare the vibration power signal obtained by the integrator 21 with values set in advance for each of the upper and lower limits.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このような構成とした
ことにより、内筒2の内部をレンズ15と光ファイバ1
7とを介して光センサ18で監視することができること
になる。そしてこの光センサ18の出力は光振動パワー
電圧の検出回路を介して論理演算器26に入力され、そ
の出力信号で燃料遮断弁4が開閉制御されることになる
。これにより前掲の問題は解決されたことになるが、こ
こにさらに一つの問題が考えられる。それは、上記技術
では、燃焼火炎の揺らぎに起因する放射光の振動信号を
光センサで電気信号に変換し、その整流積分電圧値を燃
焼状態の指標として利用するものであったが、火炎の揺
らぎについての処理が必ずしも適切なものとは言い難い
ことであった。
[Problem to be Solved by the Invention] With such a configuration, the inside of the inner cylinder 2 can be connected to the lens 15 and the optical fiber 1.
7 and can be monitored by the optical sensor 18. The output of the optical sensor 18 is inputted to the logic operator 26 via the optical oscillation power voltage detection circuit, and the opening/closing of the fuel cutoff valve 4 is controlled by the output signal. This means that the above problem has been solved, but there is one more problem. In the above technology, an optical sensor converts the vibration signal of the synchrotron radiation caused by the fluctuation of the combustion flame into an electrical signal, and the rectified integrated voltage value is used as an indicator of the combustion state. It is difficult to say that the handling of these matters was necessarily appropriate.

【0008】火炎の揺らぎは整流積分電圧値の大きなば
らつき要因となることから、上記技術による実際の燃焼
においては、積分回路上で時定数を大きくとり(約10
秒)、平滑化していた。このため失火した場合、失火直
前の整流積分電圧値が失火検出用の下限用比較器22の
下限基準電圧値24まで減衰するのに約10秒要するこ
とになる。すなわち、失火の検出時間が10秒もかかる
ため、安全上問題となる。時定数を短くすれば検出時間
は早くなるが、整流積分電圧値のばらつきが大きくなる
ため、上限用比較器23と下限用比較器22の基準電圧
値に整流積分電圧の平均値が近づいたとき、正常燃焼範
囲でありながら、ばらつきにより不完全燃焼あるいは失
火として検出してしまうことになる。
[0008] Flame fluctuations cause large variations in the rectified integrated voltage value, so in actual combustion using the above technique, a large time constant (approximately 10
seconds), were smoothed. Therefore, when a misfire occurs, it takes about 10 seconds for the rectified integrated voltage value immediately before the misfire to decay to the lower limit reference voltage value 24 of the lower limit comparator 22 for misfire detection. That is, it takes as much as 10 seconds to detect a misfire, which poses a safety problem. If the time constant is shortened, the detection time becomes faster, but since the dispersion of the rectified integrated voltage value increases, when the average value of the rectified integrated voltage approaches the reference voltage value of the upper limit comparator 23 and the lower limit comparator 22. , even if the combustion is within the normal combustion range, it may be detected as incomplete combustion or misfire due to variations.

【0009】本発明は、この点に鑑みて成されたもので
あり、上記したような火炎の揺らぎを原因とする整流積
分電圧値のばらつきによる不都合が生じないバーナの燃
焼検出装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of this point, and it is an object of the present invention to provide a burner combustion detection device that does not cause any inconvenience due to variations in the rectified integrated voltage value caused by the above-mentioned flame fluctuations. It is something to do.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、バーナの燃焼火炎を検出する
光センサと、該光センサの検出出力を増幅する増幅器と
、該増幅された信号を直流成分にする整流器と、該整流
された信号から振動パワー信号を得る積分器と、該積分
器により得た振動パワー信号を上限と下限のそれぞれに
ついてあらかじめ設定された値と比較する上限用比較器
ならびに下限用比較器と、該上限用比較器ならびに上限
用比較器の出力信号を論理演算してその結果により前記
バーナの燃料遮断弁の作動制御を行なう論理演算器と、
前記積分器の後段で前記上限用比較器の前段に接続され
た時定数を有する積分器と、を備えた構成としたもので
ある。
[Means for Solving the Problems] As a means for solving the above problems, the present invention provides an optical sensor for detecting the combustion flame of a burner, an amplifier for amplifying the detected output of the optical sensor, and an optical sensor for detecting the combustion flame of a burner. A rectifier that converts a signal into a DC component, an integrator that obtains a vibration power signal from the rectified signal, and an upper limit that compares the vibration power signal obtained by the integrator with preset values for each of the upper and lower limits. a logical operator that performs logical operations on the output signals of the comparator, the lower limit comparator, and the upper limit comparator and the upper limit comparator, and controls the operation of the fuel cutoff valve of the burner based on the result;
and an integrator having a time constant connected at a stage subsequent to the integrator and before the upper limit comparator.

【0011】[0011]

【作用】このような構成とすれば、整流された信号から
振動パワー信号を得る積分器の後段で上限用比較器の前
段に接続された時定数を有する積分器が、火炎の揺らぎ
に対して影響を受けることなく不完全燃焼と失火の検出
に適した検出時間を得ることができるから前掲出願のも
のの問題点を解決できることになる。すなわち、バーナ
が何らかの原因で失火した場合、火炎検出器は短時間で
失火を検出し、燃料遮断弁を遮断させ、炉内への燃料供
給を停止しなければならない。これに対して不完全燃焼
状態の検出は、一般的にある時間連続して不完全燃焼と
なった場合に検出する必要がある。
[Operation] With this configuration, the integrator with a time constant connected to the stage after the integrator that obtains the vibration power signal from the rectified signal and before the upper limit comparator will respond to flame fluctuations. Since a detection time suitable for detecting incomplete combustion and misfire can be obtained without being affected, the problems of the above-mentioned application can be solved. That is, if the burner misfires for some reason, the flame detector must detect the misfire in a short period of time, shut off the fuel cutoff valve, and stop the supply of fuel into the furnace. On the other hand, the incomplete combustion state generally needs to be detected when incomplete combustion continues for a certain period of time.

【0012】これは、たとえばあるバーナにおいて負荷
の変動により燃焼量が増減している場合で、特に燃焼量
の増大時、瞬間的に空気不足となり、すぐに正常燃焼状
態に復帰することがよくあるが、特に火炎検出器が検出
しなければならない危険な状態は、定常運転状態におい
て完全な空気不足になり、不完全燃焼が連続して発生し
ている場合である。このように燃焼状態によって要求さ
れる検出時間は異なるるが、本発明の燃焼検出装置にお
いては、これに対応することができることになる。
[0012] This is the case, for example, when the amount of combustion in a certain burner increases or decreases due to load fluctuations. Especially when the amount of combustion increases, there is often a momentary air shortage, which quickly returns to normal combustion. However, a particularly dangerous situation that the flame detector must detect is when there is a complete lack of air in steady-state operating conditions and incomplete combustion continues to occur. Although the detection time required varies depending on the combustion state, the combustion detection device of the present invention can accommodate this.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1について説明
する。この実施例は本発明を熱処理炉等に用いるガス焚
きラジアントチューブに適用したものであって、1は外
筒、2はその内側に同心的に設けられた内筒である。内
筒2の内部にはガスノズル3が設けられており、このガ
スノズル3には、途中に燃料遮断弁4を介装した燃料供
給管5が接続され、ガス6が供給されるようになってい
る。外筒1には内筒2の挿入側に排ガス噴出部7が設け
られており、この排ガス噴出部7に接続された図示しな
いエジェクタによって、内筒2の内側から外筒1内に回
り込む火炎8が発する燃焼ガス9を吸引するようになっ
ている。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this embodiment, the present invention is applied to a gas-fired radiant tube used in a heat treatment furnace, etc., and 1 is an outer cylinder, and 2 is an inner cylinder provided concentrically inside the outer cylinder. A gas nozzle 3 is provided inside the inner cylinder 2, and a fuel supply pipe 5 with a fuel cutoff valve 4 interposed therebetween is connected to the gas nozzle 3, so that gas 6 is supplied. . The outer cylinder 1 is provided with an exhaust gas jetting part 7 on the insertion side of the inner cylinder 2, and an ejector (not shown) connected to the exhaust gas jetting part 7 causes a flame 8 to circulate from inside the inner cylinder 2 into the outer cylinder 1. It is designed to suck in the combustion gas 9 emitted by the engine.

【0014】内筒2の外筒1より突出した部分には空気
供給管10が設けられており、ここから内筒2の内部に
燃焼用の空気11を供給するようになっている。ガスノ
ズル3は内筒2の内部に適当長さ挿入されており、この
ガスノズル3の先端部12の周囲にはスワラー13が取
付けられて、流入した空気11が旋回するようになって
いる。内筒2の基部でガスノズル3を挿入した部分に近
接したところには点検口14が設けられ、その内部には
耐熱性を有するレンズ(凸レンズ)15が装着されてい
る。レンズ15の焦点位置16には、光ファイバ17が
その一端を臨ませて取付けられている。
An air supply pipe 10 is provided in a portion of the inner cylinder 2 that protrudes from the outer cylinder 1, from which air 11 for combustion is supplied into the inner cylinder 2. The gas nozzle 3 is inserted into the inner cylinder 2 for an appropriate length, and a swirler 13 is attached around the tip 12 of the gas nozzle 3 so that the air 11 that flows in is swirled. An inspection port 14 is provided at the base of the inner cylinder 2 near the part into which the gas nozzle 3 is inserted, and a heat-resistant lens (convex lens) 15 is mounted inside the port 14 . An optical fiber 17 is attached to the focal point 16 of the lens 15 with one end thereof facing.

【0015】光ファイバ17の他端には光センサ18が
取付けられており、光ファイバ17から入力された光信
号を電気信号に変換するようになっている。この光セン
サ18で得られた電流は電圧変換され、カップリングコ
ンデンサによって直流成分が除去されて交流の電圧信号
となる。 そしてこの交流電圧は次段に接続された増幅器19に入
力され、振幅増幅されるようになっている。増幅器19
の出力側には整流器20が接続されて信号が直流化され
るようになっている。
An optical sensor 18 is attached to the other end of the optical fiber 17, and is configured to convert the optical signal input from the optical fiber 17 into an electrical signal. The current obtained by the optical sensor 18 is converted into a voltage, and a coupling capacitor removes the DC component, resulting in an AC voltage signal. This alternating current voltage is then input to an amplifier 19 connected to the next stage, where the amplitude is amplified. amplifier 19
A rectifier 20 is connected to the output side of the converter to convert the signal into direct current.

【0016】整流器20の出力側には積分器21が接続
されて整流後の信号を積分処理して振動パワー信号を得
るようになっている。積分器21の出力側には下限用比
較器22と、時定数を任意に設定することができる積分
器28を介して上限用比較器23とが接続され、それぞ
れ下限電圧24と上限電圧25との比較をし、下限用比
較器22はこの下限電圧を下回ったときに、また上限用
比較器23においては上限電圧を越えたときにオンとし
て積分器20の出力信号を次段の論理演算器26に導く
ようになっている。
An integrator 21 is connected to the output side of the rectifier 20 and integrates the rectified signal to obtain a vibration power signal. A lower limit comparator 22 and an upper limit comparator 23 are connected to the output side of the integrator 21 via an integrator 28 whose time constant can be arbitrarily set. The lower limit comparator 22 is turned on when the lower limit voltage is lower than this lower limit voltage, and the upper limit comparator 23 is turned on when the upper limit voltage is exceeded, and the output signal of the integrator 20 is sent to the next stage logical operation unit. It is designed to lead to 26.

【0017】この回路において増幅器19から論理演算
器26の入力前段までが光パワー電圧の検出回路27を
構成する。論理演算器26は下限用比較器22と上限用
比較器23の接点信号の「オア」をとり、どちらかの信
号がオン「1」 となればガス供給管5の途中に接続さ
れた燃料遮断弁4を遮断するようになっている。
In this circuit, the circuit from the amplifier 19 to the stage before the input of the logical operator 26 constitutes an optical power voltage detection circuit 27. The logic operator 26 takes the "OR" of the contact signals of the lower limit comparator 22 and the upper limit comparator 23, and if either signal is on "1", the fuel connected in the middle of the gas supply pipe 5 is shut off. It is designed to shut off valve 4.

【0018】このように構成されたこの燃焼制御装置は
次のように作用する。燃料制御弁4が開弁して燃料であ
るガス6がガスノズル3から内筒2の内部に噴射され、
内筒2に設けられた空気供給管10からの空気11と混
合して燃焼すると火炎8が発生する。この場合に空気1
1はスワラー13によって旋回し、ガス6と良好に混合
する。火炎8によって生じた燃焼ガス9は、図示しない
エジェクタの作動によって排ガス噴出部7から吸引され
る。燃焼によって外筒1が赤熱され、その輻射熱によっ
てバーナが挿入された周囲の雰囲気を加熱する。
This combustion control device constructed as described above operates as follows. The fuel control valve 4 opens and the fuel gas 6 is injected from the gas nozzle 3 into the inner cylinder 2.
When mixed with air 11 from an air supply pipe 10 provided in the inner cylinder 2 and combusted, a flame 8 is generated. In this case air 1
1 is swirled by the swirler 13 and mixed well with the gas 6. Combustion gas 9 generated by the flame 8 is sucked from the exhaust gas jetting section 7 by the operation of an ejector (not shown). The outer cylinder 1 becomes red hot due to combustion, and the radiant heat heats the atmosphere around the burner inserted.

【0019】内筒2の火炎8と反対側に設けられた点検
口14から火炎8の状況を監視することができるが、こ
の状態のままで光センサ18によって検出すると、不輝
炎のため非常に微弱な電流しか得られず、検出困難なた
めにレンズ15および光センサ18に接続された増幅器
19以降の回路によって、光密度を増幅することにより
検出が可能となる。なお、レンズ15と光センサ18を
直接結合しない理由は、光センサ18を高温から保護す
るためである。
The state of the flame 8 can be monitored through the inspection port 14 provided on the opposite side of the inner cylinder 2 from the flame 8, but if it is detected by the optical sensor 18 in this state, it will be an emergency because it is a non-luminous flame. Since only a weak current is obtained and detection is difficult, detection becomes possible by amplifying the optical density using a circuit after the amplifier 19 connected to the lens 15 and the optical sensor 18. Note that the reason why the lens 15 and the optical sensor 18 are not directly coupled is to protect the optical sensor 18 from high temperatures.

【0020】光センサ18は火炎8の光振動を電気信号
に変換し、図示しないカップリングコンデンサによって
そのうちの交流成分のみを通過させる。増幅器19はこ
の交流信号の振幅を増幅し、その後整流器20で直流に
変換される。その出力信号は積分器21で積分処理され
、振動パワー電圧値を得る。この積分器21は時定数が
変えられる回路構成となっており、要求される失火検出
時間(通常は2秒程度)に合わせて時定数を設定し、下
限用比較器22と、上限用比較器23の入力部に設けら
れた積分器28に積分電圧を出力する。本実施例での上
限用比較器23はラジアントチューブバーナの不完全燃
焼検出用であり、この入力側に設けられた積分器28は
、積分器21と同様に、時定数可変の回路構成をとって
いる。そして使用する燃焼設備から要求される不完全燃
焼検出時間に合わせて時定数が設定され、振動パワー電
圧を上限用比較器23に出力する。
The optical sensor 18 converts the optical vibration of the flame 8 into an electrical signal, and only the alternating current component of the signal is passed through a coupling capacitor (not shown). The amplifier 19 amplifies the amplitude of this alternating current signal, which is then converted into direct current by the rectifier 20. The output signal is integrated by an integrator 21 to obtain a vibration power voltage value. This integrator 21 has a circuit configuration in which the time constant can be changed, and the time constant is set according to the required misfire detection time (usually about 2 seconds). The integrated voltage is output to an integrator 28 provided at the input section of 23. The upper limit comparator 23 in this embodiment is for detecting incomplete combustion of the radiant tube burner, and the integrator 28 provided on the input side of the comparator 23 has a variable time constant circuit configuration like the integrator 21. ing. A time constant is set according to the incomplete combustion detection time required by the combustion equipment used, and the oscillating power voltage is output to the upper limit comparator 23.

【0021】上限用比較器23では、不完全燃焼を判断
するための上限電圧25を基準電圧として設定しておき
、積分器28から入力される振動パワー電圧が上限電圧
25を越えた場合に、オンとなる接点信号を論理演算器
26に出力する。一方、下限用比較器22には失火を判
断するための下限電圧24を基準電圧として設定してお
き、積分器21から入力される振動パワー電圧が下限電
圧24を下回った場合にオンとなる接点信号を論理演算
器26に出力する。論理演算器26では不完全燃焼を検
出する上限用比較器23と失火検出を行なう下限用比較
器22より入力された接点信号の「オア」をとり、どち
らかの接点信号がオン「1」となればガス供給管5の途
中に接続された燃料遮断弁4を遮断して運転を中止させ
る。下限用比較器22および上限用比較器23の両方と
もにオフ「0」となっていれば、燃料遮断弁4を開の状
態に維持して運転を継続させる。
In the upper limit comparator 23, the upper limit voltage 25 for determining incomplete combustion is set as a reference voltage, and when the vibration power voltage input from the integrator 28 exceeds the upper limit voltage 25, A contact signal that turns on is output to the logic operator 26. On the other hand, a lower limit voltage 24 for determining misfire is set as a reference voltage in the lower limit comparator 22, and a contact is turned on when the vibration power voltage input from the integrator 21 falls below the lower limit voltage 24. The signal is output to the logic operator 26. The logical operator 26 takes the "OR" of the contact signals input from the upper limit comparator 23 for detecting incomplete combustion and the lower limit comparator 22 for detecting misfire, and determines that either contact signal is on and "1". If this happens, the fuel cutoff valve 4 connected midway through the gas supply pipe 5 is shut off to stop the operation. If both the lower limit comparator 22 and the upper limit comparator 23 are off "0", the fuel cutoff valve 4 is maintained in the open state and the operation is continued.

【0022】ここでラジアントチューブバーナにおける
CO,O2 と振動パワー電圧の関係を図3および図4
に示す。これらの図に示すデータは、燃料としてブタン
を使用し、燃焼量を固定して測定した。図3はバーナ着
火後のO2 と振動パワー電圧の関係で横軸は時間を示
している。バーナ着火後空気過剰の状態から空気量を絞
っていくと、O2 の減少に伴って振動パワー電圧は上
昇し、O2 =4%付近でピークとなり、その後はO2
 の減少と共に減少する。
Here, the relationship between CO, O2 and vibration power voltage in the radiant tube burner is shown in FIGS. 3 and 4.
Shown below. The data shown in these figures were measured using butane as the fuel and with a fixed combustion amount. FIG. 3 shows the relationship between O2 and vibration power voltage after burner ignition, and the horizontal axis shows time. When the amount of air is reduced from a state of excess air after burner ignition, the vibration power voltage increases as O2 decreases, reaching a peak around O2 = 4%, and after that, O2
decreases as .

【0023】ここでO2 =1%付近、すなわち不完全
燃焼となると、振動パワー電圧は急激に増加する。これ
は空気不足により火炎の低周波成分の振幅の大きい揺ら
ぎが増加するためである。図4は図3のD部における振
動パワー電圧とCOの関係で、横軸は時間を示す。この
図から明らかなように、COの急激な上昇(すなわち不
完全燃焼)に伴って振動パワー電圧も上昇しており、C
Oと振動パワー電圧には相関がある。ここでCOの上昇
に対して振動パワー電圧の上昇がやや遅れているのは(
図4のA)、振動パワー電圧はばらつきが大きく、コン
デンサで平滑化しており、そのコンデンサによる遅れの
ためである。
[0023] Here, when O2 is around 1%, that is, when incomplete combustion occurs, the vibration power voltage increases rapidly. This is because the large-amplitude fluctuations of the low-frequency components of the flame increase due to lack of air. FIG. 4 shows the relationship between the vibration power voltage and CO in section D of FIG. 3, and the horizontal axis indicates time. As is clear from this figure, the oscillation power voltage also increases with the rapid rise in CO (that is, incomplete combustion), and the
There is a correlation between O and the vibration power voltage. Here, the reason why the rise in vibration power voltage is slightly delayed with respect to the rise in CO is (
In A) of FIG. 4, the oscillation power voltage has a large variation and is smoothed by a capacitor, and this is due to the delay caused by the capacitor.

【0024】以上により振動パワー電圧が図3に示すB
の上限以上、およびCの下限以下になったことを検出す
れば、不完全燃焼および失火が検出可能となる。失火時
の内筒2内の赤熱による赤外線輻射、振動成分がないた
めに、振動パワー電圧は0となり、誤動作(火炎の検出
)をすることはない。積分器21から出力された電圧は
下限用比較器22と上限用比較器23に入力され、その
ため先の下限電圧24および上限電圧25を基準電圧と
して設定しておき、上限用比較器23では上限電圧25
を越えた場合に、また下限用比較器22では下限電圧2
4を下回ったときにそれぞれ「オン」となる接点信号を
、論理演算器26に導くようになっている。
As a result of the above, the vibration power voltage becomes B as shown in FIG.
If it is detected that C is above the upper limit and below the lower limit of C, incomplete combustion and misfire can be detected. Since there is no infrared radiation due to the red heat inside the inner cylinder 2 at the time of a misfire, and there is no vibration component, the vibration power voltage becomes 0, and no malfunction (flame detection) occurs. The voltage output from the integrator 21 is input to the lower limit comparator 22 and the upper limit comparator 23. Therefore, the previous lower limit voltage 24 and upper limit voltage 25 are set as reference voltages, and the upper limit comparator 23 voltage 25
If the lower limit voltage 2 is exceeded, the lower limit comparator 22
A contact signal that becomes "on" when the voltage falls below 4 is led to a logical operator 26.

【0025】本発明は以上説明した実施例のほか、他の
構造の燃焼設備に適用する場合で、それぞれの特性に合
わせて各状態検出用の比較器を複数個設けるようにした
場合にも、その各比較器の入力側に時定数設定用の積分
器を設けることにより、それぞれの検出時間が調整でき
ることはいうまでもない。
In addition to the embodiments described above, the present invention can be applied to combustion equipment of other structures, and a plurality of comparators for detecting each state are provided according to the characteristics of each. It goes without saying that each detection time can be adjusted by providing an integrator for setting a time constant on the input side of each comparator.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、バーナ
の燃焼火炎を検出する光センサと、この光センサの検出
出力を増幅する増幅器と、増幅された信号を直流成分に
する整流器と、整流された信号から振動パワー信号を得
る積分器と、この積分器により得た振動パワー信号を上
限と下限のそれぞれについてあらかじめ設定された値と
比較する上限用比較器ならびに下限用比較器と、この上
限用比較器ならびに下限用比較器の出力信号を論理演算
してその結果により前記バーナの燃料遮断弁の作動制御
を行なう論理演算器と、前記積分器の後段で前記上限用
比較器の前段に接続された時定数を有する積分器と、を
備えた構成としたバーナの火炎検出装置であるから、前
掲した先行出願のものが有する利点のほか、不完全燃焼
と失火についてそれぞれに要求される検出時間を調整で
きることになる。このため、先行出願のものでは時間が
長くなりがちであった失火検出時間を短くすることがで
きることになる。
As explained above, the present invention includes an optical sensor that detects the combustion flame of a burner, an amplifier that amplifies the detection output of this optical sensor, and a rectifier that converts the amplified signal into a DC component. an integrator that obtains a vibration power signal from the rectified signal; an upper limit comparator and a lower limit comparator that compare the vibration power signal obtained by the integrator with preset values for each of the upper and lower limits; a logical operator that logically operates the output signals of the upper limit comparator and the lower limit comparator and controls the operation of the fuel cutoff valve of the burner based on the result; and a logical operator that is located after the integrator and before the upper limit comparator Since this burner flame detection device is configured to include an integrator with a connected time constant, it has the advantages of the earlier application mentioned above, as well as the detection required for incomplete combustion and misfire. You will be able to adjust your time. Therefore, it is possible to shorten the misfire detection time, which tends to be long in the prior application.

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

【図1】本発明の一実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の先行技術の実施例を示す回路図である
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a prior art embodiment of the present invention.

【図3】図1のものの作動および特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph illustrating the operation and characteristics of FIG. 1;

【図4】図3中のD部分における振動パワー電圧とCO
との関係を示すグラフである。
[Figure 4] Vibration power voltage and CO in part D in Figure 3
It is a graph showing the relationship between

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  外筒 2  内筒 3  ガスノズル 4  燃料遮断弁 5  燃料供給管 6  ガス 8  火炎 11  空気 15  レンズ 17  光ファイバ 18  光センサ 19  増幅器 20  整流器 21  積分器 22  下限用比較器 23  上限用比較器 26  論理演算器 27  光パワー電圧の検出回路 28  積分器 1 Outer cylinder 2 Inner cylinder 3 Gas nozzle 4 Fuel cutoff valve 5 Fuel supply pipe 6 Gas 8 Flame 11 Air 15 Lens 17 Optical fiber 18 Optical sensor 19 Amplifier 20 Rectifier 21 Integrator 22 Lower limit comparator 23 Upper limit comparator 26 Logic operator 27 Optical power voltage detection circuit 28 Integrator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  バーナの燃焼火炎を検出する光センサ
と、該光センサの検出出力を増幅する増幅器と、該増幅
された信号を直流成分にする整流器と、該整流された信
号から振動パワー信号を得る積分器と、該積分器により
得た振動パワー信号を上限と下限のそれぞれについてあ
らかじめ設定された値と比較する上限用比較器ならびに
下限用比較器と、該上限用比較器ならびに下限用比較器
の出力信号を論理演算してその結果により前記バーナの
燃料遮断弁の作動制御を行なう論理演算器と、前記積分
器の後段で前記上限用比較器の前段に接続された時定数
を有する積分器と、を備えたことを特徴とするバーナの
火炎検出装置。
1. An optical sensor that detects a combustion flame of a burner, an amplifier that amplifies the detection output of the optical sensor, a rectifier that converts the amplified signal into a DC component, and a vibration power signal from the rectified signal. an integrator for obtaining the oscillation power signal obtained by the integrator, an upper limit comparator and a lower limit comparator for comparing the vibration power signal obtained by the integrator with preset values for each of the upper and lower limits, and the upper limit comparator and the lower limit comparator. a logical operator that performs a logical operation on the output signal of the converter and controls the operation of the fuel cutoff valve of the burner according to the result; and an integrator having a time constant that is connected after the integrator and before the upper limit comparator. A burner flame detection device comprising:
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