JPH08101227A - 流体通路の流れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出素子自体の故障によって、流体通路内の
流体の流れの検出に誤りを生じることが無く、確実に検
出できる流れ検出装置を提供すること。 【構成】 流体通路(1) 内の流体の流れによって回転す
る回転板(2) と、光源(6) からの光を受光する光検出素
子(7) と、この光検出素子(7) からの信号に基づいて流
体の流れの有無を判定する判定回路(10)とを備え、前記
回転板(2) は回転によって光源(6) から光検出素子(7)
への光を繰返し遮断する光遮断部(3) を有しており、前
記判定回路(10)は、光検出素子(7) からの検出信号が連
続して入力された場合には流体の流れが無いか、検出装
置の異常と判断し、間欠的に入力された場合には流体の
流れが有り、検出装置は正常と判断するようにした構
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体流路の流れ検出
装置に関し、例えば、ボイラ等における燃焼用空気等の
流体の流れの有無を確実に検出するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】流体流路内の流体の流れを確実に検出す
るには、実際の流れの検出をする他に、検出された流れ
の有無が正しいものかどうか、即ち、流れの検出素子が
正常であるかどうかも同時に検出する必要がある。例え
ば、ボイラ等の燃焼装置においては、燃焼用空気の供給
の確認を行っており、この燃焼用空気の供給の確認、即
ち、送風機の稼動状態並びに燃焼用空気通路の詰りの有
無等の確認については、設定値以上の圧力が加わると接
点が切替わる所謂風圧スイッチを用いて、燃焼用空気通
路内における燃焼用空気の圧力（風圧）の有無を検出す
ることによって判定している。

【０００３】ところで、このような流れ検出装置におい
ては、１個の検出素子を用いて、この検出素子からの信
号値、或はこの検出素子に加わる被検出値が、所定の判
定基準（閾値）を越えたかどうかによって判定するのみ
であった。従って、検出素子自体が故障し、「燃焼用空
気の供給無し」という間違った信号のみを発する状態に
なった場合には、制御は次のステップに移行せず、停止
する等して事故の危険を回避し得るが、「燃焼用空気の
供給あり」という間違った信号のみを発する状態になっ
た場合には、燃焼制御は次のステップに移行してしま
い、事故の原因となってしまう。即ち、現状では検出素
子自体が故障した場合には、検出素子からの信号が正し
いものかどうかの判定をすることができず、フェールセ
ーフ化の達成が不十分であった。

【０００４】また、このような燃焼装置においての燃焼
火炎の形成の確認については、ＣｄＳセルや光電管など
の光検出素子を用いて燃焼火炎からの光を監視し、光検
出素子からの検出信号が所定の値以上であるかどうかに
よって判定しているが、この燃焼火炎の形成の確認につ
いても同様にフェールセーフ化の達成が不十分であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明が解
決しようとする課題は、検出素子自体の故障によって、
流体通路内の流体の流れの検出に誤りを生じることが無
く、確実に検出できる流れ検出装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
に鑑みてなされたもので、流体通路内の流体の流れによ
って回転する回転板と、光源からの光を受光する光検出
素子と、この光検出素子からの信号に基づいて流体の流
れの有無を判定する判定回路とを備え、前記回転板は回
転によって光源から光検出素子への光を繰返し遮断する
光遮断部を有しており、前記判定回路は、光検出素子か
らの検出信号が連続して入力された場合には流体の流れ
が無いか、検出装置の異常と判断し、間欠的に入力され
た場合には流体の流れが有り、検出装置は正常と判断す
るように構成したことを第１の特徴とする流体通路の流
れ検出装置である。更に、前記光源と光検出素子とを互
いに対向して配置すると共に、前記回転板をこの光源と
光検出素子間に配置し、前記回転板の光遮断部を非透光
性の羽根としたことを第２の特徴とし、前記回転板の表
面に光の反射面を形成し、前記光源と光検出素子とを、
前記光源からの光が前記回転板の表面で反射した後、光
検出素子に入射するように配置し、前記回転板表面に非
反射部を形成することによって光遮断部を形成したこと
を第３の特徴とする流体通路の流れ検出装置である。加
えて、前記流体通路が燃焼機器に接続されて所定の流体
を供給するものにおいて、前記光源を燃焼火炎としたこ
とを第４の特徴とする流体通路の流れ検出装置である。

【０００７】

【作用】この発明に係る流体通路の流れ検出装置によれ
ば、流体通路(1) に流体が流れている場合には、前記流
体通路(1) 内の流体の流れによって回転板(2) が回転
し、光源(6) からの光を光遮断部(3) によって周期的に
遮る。この状態で光検出素子(7) や光源(6) 等に異常が
なければ、光検出素子(7) からの信号がパルス状となる
ため、判定回路(10)は、このパルス状の信号が入力され
た場合には、流体通路(1) 内に流体の流れが有り、光検
出素子(7) や光源(6) 等にも異常がないと判定する。一
方、光検出素子(7) や光源(6) 等に異常があれば、光検
出素子(7) からの信号は変化の無い一定の値となるた
め、判定回路(10)は、この変化の無い一定の値をとる信
号が入力された場合には、光検出素子(7) や光源(6) 等
に異常があると判定する。また、流体通路(1) に流体が
流れていない場合には、前記流体の流れによって回転板
(2) は回転しないため、光源(6) からの光は、直接光検
出素子(7) に達するか、或は、光遮断部(3) によって遮
られて全く、或は一部しか光検出素子(7)に達しない。
従って、この場合には、光検出素子(7) や光源(6) 等の
異常の有無にかかわらず、光検出素子(7) からの信号は
変化の無い一定の値となるため、判定回路(10)は、この
変化の無い一定の値をとる信号が入力された場合には、
流体通路(1) 内に流体の流れが無く、光検出素子(7) や
光源(6) 等に異常があると判定する。更に、前記光源
(6) を燃焼火炎とすることにより、上述のような流体と
しての燃焼用空気の有無や、検出装置の異常の検出の
他、燃焼火炎の有無の判定を行う。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の具体的な実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。尚、図面に示す実施例は、一例
として前述のような燃焼装置の燃焼用空気通路にこの発
明を適用し、前記燃焼用空気通路内の燃焼用空気（流
体）の流れの有無を検出する流れ検出装置について図示
したもので、図１は、この発明の第１の実施例の構成を
説明するための図面である。

【０００９】図１において、流体通路としての燃焼用空
気通路（以下、空気通路と略称する。）(1) には、回転
板(2) を設けてある。この回転板(2) は、前記空気通路
(1) 内部を流通する空気流によって回転するように軸支
してある。この回転板(2) には、複数の非透光性の羽根
(4) を適宜の間隔をおいて形成してある。前記回転板
(2) の周囲には、前記羽根(4) を挟んで、光源(6) と光
検出素子(7) とを互いに対向して配置してある。従っ
て、前記羽根(4) は、光源(6) と光検出素子(7) との間
で光遮断部(3) として機能し、前記空気流による回転に
より光源(6) からの光を周期的に遮る。従って、回転板
(2) が回転していれば、前記光検出素子(7) は、光源
(6) からの光を点滅光として受光し、パルス状の検出信
号を出力する。一方、回転板(2) が停止していれば、前
記光検出素子(7) は、光源(6) からの光の全部或は一部
のみ受光するか全く受光しないため、変化の無い一定の
値を維持する検出信号を出力する。ここで、前記光源
(6) としては、発光ダイオード、ランプ等を用いること
ができ、光検出素子(7) としては、前述のＣｄＳセルの
他、フォトダイオード，フォトトランジスタ，光電管等
を用いることができる。

【００１０】前記光検出素子(7) を接続した判定回路(1
0)は、この光検出素子(7) からの信号に基づいて以下の
判断を行う。先ず、光検出素子(7) から前述のようなパ
ルス状の検出信号が入力されると、空気通路(1) に空気
が流れており、光検出素子(7) や光源(6) 等にも異常が
ないと判定する。一方、光検出素子(7) から前述のよう
な変化の無い一定の値を維持する検出信号が入力された
場合には、空気通路(1) に空気が流れていないと判定す
る。更に、この場合、光検出素子(7) や光源(6) 等に異
常があった場合にも、光検出素子(7) からの信号は変化
の無い一定の値となるため、判定回路(10)は、光検出素
子(7) や光源(6) 等に異常があると判定する。即ち、空
気の流れが無い場合か、或は、流れ検出装置の光検出素
子(7) や光源(6) 等に異常がある場合の少なくとも一方
の異常であることを判定する。

【００１１】従って、この結果に基づいて燃焼装置を次
の制御段階に移行させるか、燃焼装置を停止させること
ができ、前記光検出素子(7) が「燃焼用空気の供給あ
り」という間違った信号のみを発する状態になった場合
においても、燃焼制御が次のステップに移行し、事故の
原因となるのを防止できる。

【００１２】前記の判定回路(10)の構成例を図１を参照
しながら、より具体的に説明する。この判定回路(10)
は、前段側の整流回路(11)と後段の比較回路(12)とで構
成される。前段の整流回路(11)は光検出素子(7) からの
信号を整流するもので、図示する例では、倍電圧整流回
路を用いている。この整流回路(11)は、前記光検出素子
(7) からの信号がパルス状の場合には、電源電圧の約２
倍の電圧を出力し、前記信号が変化の無い一定の値を維
持する場合には、略電源電圧と同じ一定の電圧を出力す
る。前記比較回路(12)は、前記整流回路（この実施例で
は倍電圧整流回路）(11)からの信号の電圧値を所定の閾
値と比較するもので、この実施例では、ウィンドコンパ
レータとしてある。この比較回路(12)は、上位・下位の
２つの閾値を有しており、前記下位の閾値は前記電源電
圧よりも若干高く設定し、前記上位の閾値は前記整流回
路（倍電圧整流回路）(11)からの正常時の出力より若干
高く設定してある。従って、この比較回路(12)に入力さ
れる整流回路(11)からの信号が、前記上位・下位の閾値
の範囲内にある時は、流体の流れがあり、検出素子が正
常であると判定し、この閾値の範囲外の場合には、流体
の流れが無いか、或いは、検出素子が異常であると判定
する。即ち、以上の構成により光検出素子(7) からの信
号がパルス状の場合は前記上位・下位の閾値の範囲内と
なり、前記信号が変化の無い一定の値を維持する場合は
下位の閾値以下になり、流体の流れが無いか、或いは、
検出素子が異常であると判定する。ここで、前記整流回
路(11)からの信号が比較回路(12)の下位の閾値以下の場
合は、光検出素子(7) に光が入射していない場合或い
は、光検出素子(7) に故障が生じている場合である。

【００１３】次に、この発明に係る流体通路の流れ検出
装置の他の実施例を、図２、図３に基づいて説明する。
図２は、この発明の第２の実施例の構成を説明するため
の図面、図３は、図２における回転板の平面形状を説明
するための図面で、前記図１に示す第１の実施例に対応
する構成部材には同一参照符号を付してその詳細説明を
省略する。この第２の実施例は、前記回転板(2) の表面
を光反射面とし、前記光源(6) と光検出素子(7) とを、
前記光源(6) からの光が前記回転板(2) の表面で反射し
た後、光検出素子(7) に入射するように配置し、前記回
転板(2) の表面に非反射部(5) を形成することによって
光遮断部(3) を形成してある。この第２の実施例におい
ては、光源(6) からの光を回転板(2) 表面で反射させる
必要があるため、図２、図３に示すように扇形の一部
（図面中のハッチング部）を一方の面側に傾斜させてこ
の部分を非反射部(5) とし、他の部分を反射面としてい
る。尚、この実施例においては、前記の一方の面側に傾
斜させてた非反射部(5) が、前記図１に示す実施例の羽
根(4) として機能する。このような構成であると、光源
(6) と光検出素子(7) の相対位置を必ずしも直線とする
必要が無くなり、検出装置における光源(6) と光検出素
子(7) の配置に関する自由度が高い。

【００１４】次に、この発明に係る流体通路の流れ検出
装置の更に他の実施例を、図４に基づいて説明する。図
４は、この発明の第３の実施例の構成を説明するための
図面で、回転板(2) 、光源(6) 、並びに、光検出素子
(7) の配置関係のみを例示している。尚、前記図４にお
ける回転板(2) 、光源(6) 、並びに、光検出素子(7) の
配置関係のみは、図２に示す第２の実施例と同様である
が、図１に示す第１実施例のような配置においても適用
できることは云うまでもない。この第３の実施例におい
ては、前記光源(6) を燃焼装置における燃焼火炎とした
もので、燃焼装置の燃焼時には、常時燃焼火炎が形成さ
れていることに注目したものである。図面において、燃
焼火炎(F) からの光線は、一端を燃焼室に、他端を前記
空気通路(1) に望ませたパイプ状部材(8) を介して取り
出され、回転板(2) を介して光検出素子(7) に入射する
ように構成されている。尚、パイプ状部材(8) の空気通
路側の端部には、高温の燃焼ガスが燃焼室内から流出す
るのを防止するために、透光性を備えた、例えば石英ガ
ラス等の耐熱性保護部材(9) を装着してある。従って、
燃焼装置の燃焼中において、前記判定回路(10)に光検出
素子(7) から前述のようなパルス状の検出信号が入力さ
れると、上述のように空気通路(1) に空気が流れてお
り、光検出素子(7) や光源(6) 等にも異常がないと判定
すると同時に、燃焼火炎からの光に基づいて以上の検出
を行ったのであるから、燃焼火炎は確実に形成されてい
ると判断する。一方、光検出素子(7) から前述のような
変化の無い一定の値を維持する検出信号が入力された場
合には、燃焼火炎が存在しないか、上述同様に、光検出
素子(7) の異常か、空気通路(1) に空気が流れていない
と判定する。従って、この第３の実施例の場合は、空気
の流れの有無や、検出素子の異常を検出する他、燃焼火
炎の存在を検出できることになる。

【００１５】

【発明の効果】この発明に係る流体通路の流れ検出装置
によれば、流体の流れによって前記回転板を回転させ、
この回転板の光遮断部によって光源からの光を周期的に
遮断することにより、光検出素子から周期的なパルス状
の信号を発生させることにより、流体通路内に流体の流
れの有無を検出するように構成したものであるから、光
検出素子や光源等に異常が生じた場合においても、前記
流体の流れの有無の検出に誤りを生じることが無く、確
実に検出でき、フェイルセーフ化を達成できる。

【００１６】更に、流体通路が燃焼機器に接続されて所
定の流体を供給するものにおいて、前記光源を燃焼火炎
とすることにより、流体としての燃焼用空気等の有無
や、検出装置の異常の検出の他、燃焼火炎の有無の判定
を行うことができ、この際の燃焼火炎の検出は、前記の
流体の流れの検出と同様に検出素子自体の異常により誤
って燃焼火炎有りと判断することが無く、フェイルセー
フ化を達成できる

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の構成を説明するため
の図面である。

【図２】この発明の第２の実施例の構成を説明するため
の図面である。

【図３】図２における回転板の平面形状を説明するため
の図面である。

【図４】この発明の第３の実施例の要部を説明するため
の図面である。

【符号の説明】

(1) 燃焼用空気通路 (2) 回転板 (3) 光遮断部 (4) 羽根 (5) 非反射部 (6) 光源 (7) 光検出素子 (10) 判定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体通路(1) 内の流体の流れによって回
   転する回転板(2) と、光源(6) からの光を受光する光検
   出素子(7) と、この光検出素子(7) からの信号に基づい
   て流体の流れの有無を判定する判定回路(10)とを備え、
   前記回転板(2) は回転によって光源(6) から光検出素子
   (7) への光を繰返し遮断する光遮断部(3) を有してお
   り、前記判定回路(10)は、光検出素子(7) からの検出信
   号が連続して入力された場合には流体の流れが無いか、
   検出装置の異常と判断し、間欠的に入力された場合には
   流体の流れが有り、検出装置は正常と判断するように構
   成したことを特徴とする流体通路の流れ検出装置。
2. 【請求項２】 前記光源(6) と光検出素子(7) とを互い
   に対向して配置すると共に、前記回転板(2) をこの光源
   (6) と光検出素子(7) 間に配置し、前記回転板(2) の光
   遮断部(3) を非透光性の羽根(4) としたことを特徴とす
   る請求項１記載の流体通路の流れ検出装置。
3. 【請求項３】 前記回転板(2) の表面に光の反射面を形
   成し、前記光源(6)と光検出素子(7) とを、前記光源(6)
   からの光が前記回転板(2) の表面で反射した後、光検
   出素子(7) に入射するように配置し、前記回転板(2) 表
   面に非反射部(5) を形成することによって光遮断部(3)
   を形成したことを特徴とする請求項１記載の流体通路の
   流れ検出装置。
4. 【請求項４】 前記流体通路(1) が燃焼機器に接続され
   て所定の流体を供給するものにおいて、前記光源(6) を
   燃焼火炎としたことを特徴とする請求項１記載の流体通
   路の流れ検出装置。