JPH04537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受光素子を用いて火炎の有無を検出
する方式の火炎センサに関し、更に具体的には火
炎の有無を検出する検出動作中に常時自己の故障
の有無をもチエツクできる自己診断機能を有する
自己点検式の火炎センサに関する。

〔従来の技術〕

火炎の有無を検出する火炎センサの出力によつ
て燃料の供給、停止を制御する燃料制御装置は、
火炎がないにもかかわらず誤つて火炎があるとす
る誤検知が生じた場合には、燃料を供給し続ける
ことになるから誤検知は爆発等の極めて危険な状
態を招くことになる。従つて、燃料制御装置に適
用する場合の火炎センサには特に信頼性が要求さ
れる。

従来、火炎センサとして、電極を火炎中に挿入
して火炎電流を直接検出するフレームロツド方式
のものがある。上記フレームロツド方式の各炎セ
ンサの場合には、電極を直接火炎中にさらすため
腐食等の問題があり、上述のように特に信頼性が
要求される燃料制御装置における火炎センサとし
ては信頼性の上からも十分ではない。一方、受光
素子例えばCdSセル等を利用した光センサによつ
て光学的に火炎の有無を検知する方式の火炎セン
サは、非接触であるためフレームロツド方式の場
合の不都合がないものの火炎検知動作中において
は光センサのオーブン故障、シヨート故障の発生
を検知できない。従つて、光学的に火炎の有無を
直接的に検出する場合は、一般に、スタートチエ
ツク時においてこれらの故障の有無を検出しフエ
イルセーフ性を実現するという対策が採られてい
る。しかし、スタートチエツツク時には故障がな
くても動作中に故障に至るということもあり得
る。従つて、安全性確保の上からは、本来的には
検出動作中においてこそ光センサのこれらの故障
の発生を常時チエツクできるようにすることが必
要である。

そこで、特に極めて高い安全性を実現しなけれ
ばならない大型の燃焼器のような一部の燃焼器の
燃焼制御装置における火炎センサでは、上述のよ
うに火炎からの光を直接受光素子に導くのではな
く、検出動作中の故障発生のチエツクも行なえる
ように、受光素子としての例えば紫外線検出用の
光電管の前面に回転機構を有するメカニカルなシ
ヤツタを設置し、入射する火炎光をチヨツパリン
グすることによつて光電管の出力をパルス化し、
フエイルセーフ機能をもつパルス検出回路で上記
光電管の出力パルスを検出することにより、光電
管のみならず回路部も含めた誤検知防止を行なう
ようにした方式が採用されている。なお、受光素
子として紫外線検出用光電管を用いるのは、赤熱
した燃焼器の炉壁等からの赤外線の影響を排除す
るためで、紫外線領域を使うことにより火炎のみ
をチエツクでき、炉壁等からの赤外線によつて誤
動作することはない。従つて、高い安全性が要求
されているような場合に、紫外線検出用光電管を
使用すれば、更に、赤熱されている炉壁等からの
赤外線で火炎があると誤検知するのを避けること
もできる。

上記メカニカルシヤツタを用いる方式は、検出
動作中においても火炎センサのオーブン故障、シ
ヨート故障を常時チエツクできる点で極めて優れ
たものではあるが、回転機構を有するメカニカル
なチヨツパリングは大がかりなものとなり、形状
が大きくなり、また可動部があるため寿命も短
く、従つて信頼性の低下を招くことにもなる。す
なわち、光学的に検出する場合の利点はフレーム
ロツド方式よりも信頼性を向上させることができ
るというところにあるが、上記のようにメカニカ
ルなシヤツタを設けることによつて、光学的に検
出する方式の利点が損なわれることになる。更
に、回転機構を有するメカニカルシヤツタは消費
電力も大きいし、価格的に高価なものとなること
もあつて、一般に普及している燃焼制御装置の火
炎センサには適用できないという不都合がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記のように火炎センサに自己点検
機能をもたせる場合に、回転機構を有するメカニ
カルなシヤツタでは大がかりとなり、寿命も短
く、しかも価格的に高価なものとなるという問題
を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明は、上記問題点を解決するため、受光素
子の前面に光を遮断し得る色の磁性流体を流動可
能に封入した光透過性材質のシヤツタセルを配置
すると共に、上記磁性流体のシヤツタセル内にお
ける位置を所定の周期で繰り返し交互に変えるよ
うに制御する磁石部を設け、火炎センサに入射す
る火炎光を上記磁性流体によつて定周期でチヨツ
パリングしパルス化して上記受光素子に与えるよ
うにし、受光素子から得られる所定の繰り返し周
期を有する信号をフエイルセーフ機能をもつ検出
回路によつて検出することにより、火炎の有無の
検出の他、火炎センサの故障発生をも動作中にお
いて常時検出することが可能となるようにしたも
のである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明の火炎センサの一実施例の全体
構成図で、１は検出すべき火炎、２は火炎１の光
を集光するレンズ、３は黒色の磁性流体４を入れ
た透明なシヤツタセルで、シヤツタセル３内の一
部には空気５が入れられている。磁性流体４はシ
ヤツタセル３内において流動できるようになつて
いて、火炎１の光を遮断するかしないかによつて
シヤツタリングが実行される。シヤツタセル３は
火炎１の光を電気信号に変換する受光素子６の前
面に配置されている。７，８はシヤツタセル３の
両端近傍に配設されたコイルで、夫々のコイル
７，８は切換回路９を介して電流源１０に接続さ
れている。切換回路９は切換器１１により所定の
周期で切換えられる。切換えの周期については、
繰り返し周波数が数10〜数100Hzの間にある所定
の値に設定され、切換回路９の切換えによつてコ
イル７とコイル８に交互に電流が流れるようにな
つている。上記火炎１と受光素子６との間に配置
されたシヤツタセル３内の黒色の磁性流体４は、
各コイル７，８に電流が流された場合、電流が流
れたコイルが交互に磁石となるので、磁石となつ
たコイル側に引き寄せられ、光の遮断、透過を行
なう。図示の例では、コイル７に電流が流された
ときにレンズ２により集光された火炎１の光がシ
ヤツタセル３を通つて受光素子６に入射される。

１２は受光素子６によつて電気信号に変換され
た火炎１の光の信号を増幅するアンプ、１３はア
ンプ１２の出力に接続されたフエイルセーフ機能
を有するパルス検出回路で、パルス検出回路１３
は受光素子６から取り出される所定の周波数のパ
ルス出力を検出することによつて、火炎１の有無
を検出すると共に、火炎センサの故障の有無のチ
エツクも行なう。

第２図はパルス検出回路１３と操作部１４の一
例を示すもので、パルス検出回路１３はトランジ
スタQ₁とコンデンサC₁，C₂とダイオードD₁，D₂
とリレーＫ１から構成され、また操作部１４は電
源１５と燃料弁１６とリレーＫ１の常開接点Ｋ１
−１から構成されている。アンプ１２のパルス出
力がトランジスタQ₁のベースに入力されること
によりトランジスタQ₁がオン、オフを繰り返す。
トランジスタQ₁のオン、オフの繰り返しにより、
コンデンサC₂はトランジスタQ₁のオン、オフの
周期に対応して充電が繰り返えされると共に放電
も繰り返えされ、コンデンサC₂の充放電により
リレーＫ１の励磁が行なわれる。すなわち、トラ
ンジスタQ₁がオフのときはコンデンサC₂への充
電が行なわれ、次にオンになるとトランジスタ
Q₁のコレクタはアース電位に引き下げられ、一
方コンデンサC₂の放電電流はダイオードD₂を介
してリレーＫ１とコンデンサC₁の回路に流れ、
次に再びオフになるとコンデンサC₂への充電が
再び行なわれる。コンデンサC₁は、トランジス
タQ₁がオフとなつてコンデンサC₂への充電が行
なわれているときにおいて、リレーＫ１の励磁を
保持しておくため設けられている。

上述のように、パルス検出回路１３は、アンプ
１２の出力が一定周期のパルス出力であるときの
みリレーＫ１を励磁し続けるといういわばパルス
検出器の機能を果すものであり、しかもパルス検
出回路１３はトランジスタQ₁のオーブン故障、
シヨート故障のいずれに対しても動作することが
ないフエイルセーフ性を有している。

今、火炎１が確立していて、受光素子６が正常
な状態すなわち故障していない状態とする。

上記状態の場合、アンプ１２の出力はシヤツタ
セル３内の磁性流体４が各端側に交互に位置を変
える繰り返し周波数に対応するパルス出力となる
ので、パルス検出回路１３のリレーＫ１は励磁さ
れ、従つて、リレーＫ１の常開接点Ｋ１−１は閉
成し、操作部１４の燃料弁１６は開状態を保つこ
とになる。

次に、火炎検出中に受光素子６にオープン故障
あるいはシヨート故障といつた故障が発生した場
合、故障が発生すると、アンプ１２の出力はパル
ス出力ではなく直流レベルとなるため直ちにリレ
ーＫ１は非励磁となり、従つて常開接点Ｋ１−１
は上述の閉成状態から開成状態に復帰し、燃料弁
１６が閉じて安全停止が行なわれる。また、安全
停止の旨を使用者に知らせるような構成にするこ
ともできる。

火炎１がないときも同様にアンプ１２の出力は
直流レベルとなるため、リレーＫ１は励磁されず
燃料弁１６は開くことはない。

上述のように、検出動作中の受光素子４に故障
が発生すると、直ちに故障を検出することができ
るので、従来の光センサによつて直接的に検出す
る火炎センサを適用する燃料制御装置がスタート
時のみの受光素子の故障の有無の確認をもつて燃
焼を実行するのに比し、格段の安全性を増すこと
ができる。しかも、回転機構を有するメカニカル
なシヤツタによるチヨツパリングではなく、光を
遮断し得る色の磁性流体を使用したシヤツタでチ
ヨツパリングを行なうので、回転機構を有するメ
カニカルなシヤツタのような可動部はなく、従つ
て高い信頼性が得られるから、信頼性が低下する
というおそれがなく、また形状も極めて小さくで
きるし、しかも小さなシヤツタセル３内の磁性流
体４を引き寄せるのに足るだけの磁力が得られる
ように各コイル７，８に電流を流せばよいので消
費電力が大きくなるということもない。

シヤツタセル３は光透過性の材質のもので形成
するが、例えば石英ガラスを使用すれば、光を遮
断し得る色、例えば黒色の磁性流体４がコイル７
側に引き寄せられた際にコイル８寄りの石英ガラ
スの壁に磁性流体８が残存していなければ紫外線
も透過させることができるので、受光素子６とし
て既述したような紫外線検出用光電管を用いるよ
うにして炉壁等からの赤外線による誤検知を回避
できるような構成にしてもよい。また、受光素子
としては、勿論紫外線検出用光電管に限られるも
のではなく、最も低価格な光センサであるCdSセ
ルやフオトダイオード等であつてもよい。すなわ
ち、本発明は磁性流体使用のシヤツタという極め
て簡単な構成のチヨツパリングによるものである
から、従来価格的及び装置構成的に実装が考えら
れなかつた廉価でかつ小さな光センサ素子も対色
とすることができるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、検出すべき火
炎の光を電子信号に変換する受光素子の前面に光
を遮断し得る色の磁性流体を流動可能に封入した
光透過性材質のシヤツタセルを配置すると共に、
上記磁性流体のシヤツタセル内における位置を所
定の周期で繰り返し交互に変えるよう制御する磁
石部を設け、火炎センサに入射する火炎光を上記
磁性流体によつて定周期でチヨツパリングして上
記受光素子に与えるようにし、受光素子から得ら
れる所定の繰り返し周期を有する信号を検出回路
によつて検出することにより、火炎の有無の検出
の他、火炎検出動作中における故障の有無の検出
をも行なうようにしたので、火炎検出動作中にお
いての故障の発生を直ちに認識することができる
のみならず、回転機構を有するメカニカルシヤツ
タのような可動部がないため寿命も長くかつ信頼
性も高く、また磁性流体を使用したシヤツタセル
であるため形状も極めて小さくできるし磁石部に
要する消費電力も少なくて済む。また磁性流体を
使用したシヤツタであるから、価格的及び装置構
成的な面からメカニカルなチヨツパリングを適用
できない燃焼制御装置の火炎センサにも容易に自
己点検機能をもたせることができ、しかも故障し
て磁性流体の位置が変えられなくなつたときは、
上記の所定の繰り返し周期を有する信号がでない
ので、異常と判断することができ、従来の安全性
を損うこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の火炎センサの一実施例の全体
構成図、第２図は第１図のパルス検出回路と操作
部の具体的構成の一例を示す回路図である。 １……火炎、３……シヤツタセル、４……磁性
流体、６……受光素子、７，８……コイル、９…
…切換回路、１０……電流源、１１……切換器、
１３……パルス検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 検出すべき火炎の光を電気信号に変換する受
   光素子と、上記火炎と上記受光素子との間に配置
   され、かつ内部に光を遮断し得る色の磁性流体を
   流動可能に封入した光透過性材質のシヤツタセル
   と、上記シヤツタセル内における上記磁性流体の
   位置を所定の周期で繰り返し交互に変えるよう制
   御することによつて上記火炎の光をシヤツタリン
   グして上記受光素子に与えるようにする磁石部
   と、上記受光素子から取り出される上記繰り返し
   周期に応じた周波数を有する信号を検出すること
   により上記火炎と自己の故障の有無の検出を行な
   う検出回路とを有する自己点検式火炎センサ。