JPH08327053A - 火炎検出および燃焼診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高い製作精度で小型化し、従来の火炎検出器
と互換性のある火炎検出器及び燃焼診断装置を提供す
る。 【構成】 光プロープで受光した火炎発光を伝送する中
継光ファイバ１と、光強度に応じた電気信号に変換する
光電変換部からなり、波長の単色光強度分析から燃焼診
断を行い、電気信号のフリッカ成分分析から点火・消火
判定の火炎検出を行う。この火炎検出及び燃焼装置にお
いて、光電変換部は、中継光ファイバ１よりコア径が大
きい受光用光ファイバ２と、中継光ファイバ光軸ずれの
影響を抑制する手段を径て入射するガラスブロック５
と、複数枚の光干渉バンドパスフィルタ６〜１０からな
る分光手段と、複数本のロッドレンズ１１とこのロッド
レンズを分光手段に保持する部材１２と出射光を電気信
号に変換する光検出素子アレイ１３、１４と、光検出素
子アレイの受光面を光軸合わせ用のマーキングとして利
用する位置合わせ用部材１５からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火炎検出および燃焼診
断装置に係り、特に発電用火力プラント等の燃焼炉内火
炎の有無および燃焼状態を監視する装置であって、装置
の小型化を図り、従来の火炎検出器との互換性を容易に
した火炎検出および燃焼診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の火力発電用ボイラでは中間負荷運
用、ＤＳＳ（毎日起動・停止）運転により頻繁にバーナ
の点火、消火作業が行われるようになっており、バーナ
火炎の点火、消火状態を検出する火炎検出器は重要な構
成要素になっている。火炎検出器として一般に使用され
ているものはほとんどは火炎の発光を検出し、火炎の有
無を判定する光学式である。発電用ボイラ等のように多
数のバーナを備えたマルチバーナ炉では、光検出式でか
つ火炎のフリッカ（ちらつき）信号（火炎発光のＡＣ成
分）の強度から火炎の有無を判定するフリッカ分析式が
適している（以下、光検出式ならびにフリッカ分析式火
炎検出器を単に火炎検出器と記す）。

【０００３】図８に従来の火炎検出器の一例を示す。図
８の火炎検出器はバーナ火炎８０からの発光を３つの異
なる観測視野８２を持つ多視野形光ファイバプローブ８
３によって受光し、中継光ファイバ１を経て光電変換
（Ｏ／Ｅ）ボード８４により火炎発光を電気信号に変換
し、この電気信号の特定周波数帯域成分（フリッカ信
号）をもとに判定処理ボード８５において火炎の点消火
を判定する。判定処理ボード８５の判定結果はリレーボ
ードユニット８８を経てバーナ自動制御装置８９に送ら
れ、バーナの自動制御が行われるとともに通信制御ボー
ド８６を介してホストコンピュータに情報を提供する。
図９は火炎検出器の盤構成の一例を示したものである。
図９中でＯ／Ｅ １〜２４は図８の光電変換ボード８４
であり、ＳＢＣ １〜２４は図８の判定処理ボード８
５、ＣＣＢは通信制御ボード８６であり、リレーボード
ラックはリレーボードユニット８８が納まっている個所
である。図９に示した火炎検出器盤９０はバーナ数２４
本対応の例を示している。図１０に光電変換（Ｏ／Ｅ）
ボード８４に搭載される光検出器の構成を示す。３本の
中継光ファイバ１からの光を受光窓１０２を介して３個
の受光面１００で直接受ける構成である。中継光ファイ
バ１のコア径は２００μｍ、それに対し受光面は２．４
×２．４mm程度のサイズを持っており、中継光ファイバ
の光軸ずれ、光検出器の相対的な位置ずれを考慮する必
要性が少ない。

【０００４】また、環境対策等の面からボイラ等の燃焼
装置においては窒素酸化物、すすおよび一酸化炭素を極
力発生させないことが望まれている。このような燃焼状
態を形成するためには燃焼炉内で燃料と空気が適度に混
合する火炎を形成し、これにより燃焼炉内に極端な高温
度領域および極端な低温度領域を形成させないことが必
要である。このような燃焼状態の監視を行う装置の１つ
に燃焼火炎の輻射光を所定の数点の波長について分光分
析した結果から、燃焼状態を診断する分光分析式燃焼診
断装置（以下、燃焼診断装置と記す）がある。マルチバ
ーナ炉である近年の大容量火力発電用ボイラでは多数本
あるバーナの個々の火炎の保炎が最重要であり、バーナ
個々の燃焼状態を診断する必要がある。同様にバーナ毎
に設置される火炎検出器と機能の一体化を図った装置と
して図１１に示す構成の光センサを備えた装置がある。
この光センサは火炎検出用の火炎発光のフリッカ（ちら
つき）成分分析機能と燃焼診断用の数点の波長における
分光分析機能を兼ね備えた火炎発光分析用センサであ
り、以下、火炎検出・燃焼診断併用型火炎センサまたは
単に火炎センサと記述する。

【０００５】図１１に示した従来の火炎検出・燃焼診断
併用型火炎センサは視野数分の光ファイバ１、コリメー
タ用のロッドレンズ１１０、ガラスブロック１１１、光
干渉バンドパスフィルタ１１２〜１１６、燃焼診断用の
光検出器１１７〜１２１、火炎検出用の光検出器１２２
から主に構成される。光ファイバ１より伝送されてきた
火炎発光はロッドレンズ１１０により並行光線に変換さ
れ、ガラスブロック１１１に入射する。ガラスブロック
１１１に入射した光は光干渉バンドパスフィルタ１１２
〜１１６において入射光の大部分が反射され、多重反射
によりガラスブロック１１１内を伝搬し、火炎検出用光
検出器１２２によって受光され電気信号１２８に変換さ
れる。光干渉バンドパスフィルタ１１２〜１１６におけ
る多重反射の過程で各干渉フィルタの膜材質、膜厚およ
び層数によって決まる狭波長帯域の光のみが干渉フィル
タ１１２〜１１６を透過し、燃焼診断用の光検出器１１
７〜１２１によって電気信号１２３〜１２７に変換され
る。燃焼診断用の光検出器１１７〜１２１の出力電気信
号１２３〜１２７から得られる所定の５波長における分
光分析結果から火炎燃焼状態の特徴量（火炎温度、ガス
吸収等）を抽出し、また火炎検出用の光検出器１２２の
出力電気信号１２８から火炎発光のフリッカ（ちらつ
き）成分を分析し、火炎の有無を判定する。図１１に示
した構成は各視野ごとに設けられ、３視野のものでは紙
面と直角方向に３つ平並して設けられることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示した従来技
術では、火炎検出機能と燃焼診断機能を同一の多視野型
光ファイバプローブ、中継光ファイバケーブルを使用し
て実現を図っているが、既にボイラ等の燃焼炉に設置さ
れている図８および図９のような既設の火炎検出器との
互換性については考慮されていない。また、新設の場合
でも、従来の火炎検出器をほぼそのまま使用できれば検
査、製作、敷設等にかかるコストの増加を抑えられ新機
能を付加し、かつ低コストのシステムを提供することが
できる。しかしながら、既設の火炎検出器と互換性を持
たせる上で次のような問題がある。

【０００７】マルチバーナ炉である近年の大容量火力発
電用ボイラでは多数本あるバーナの個々の火炎の保炎が
最重要であり、メンテナンス性、信頼性の上で火炎検出
器にはバーナ毎に火炎の状態を検出、判定するセンサユ
ニット、それに基づき燃焼状態を調整するコントロール
ユニットが分散配置される。また、火炎検出器用盤の大
型化はコストの大幅な増加になるとともに盤を設置する
機器室等のサイズ制限から不適当であり、極力盤のダウ
ンサイジング化を図り、かつ１つの盤で多数のバーナに
対応し、盤のサイズと設置台数を抑える必要がある。こ
のためバーナ毎に設置するセンサユニットも小型化が必
要である。

【０００８】既設の火炎検出器に分光分析による燃焼診
断機能を容易に追設する手段としては、既設の火炎検出
器のセンサユニットを既設のものと入力、出力、ユニッ
トの外観ともに互換性を持たせたまま、図１１に示した
火炎検出機能と燃焼診断機能を併用したセンサを実装し
たものと交換するのがよいと考えられる。互換ボードへ
の実装を図り、既設盤へ組込むためには光センサの小
型、堅牢化が必要になる。図１１に示した光センサを小
型化すること自体は、光検出器を各出射光毎に個別に取
付けるのではなく、アレイ化することにより達成でき
る。他のガラスブロックやレンズ、干渉フィルタ等はマ
イクロオプティックスの代表的な部品であることから、
１mm〜数mm程度のサイズで高精度のものの入手は容易で
ある。しかしながら、小型化することにより光軸合わせ
が難しくなり、特に従来の火炎検出器用の中継光ファイ
バは図１０に示した光検出器と接続することを前提に設
計されているため、高い製作精度を持つ必要性がなかっ
た。光ファイバと光検出器受光面との位置合わせは両者
のサイズの違いが大きいことから容易であり、また両者
の中心軸が一致する必要性が少ない。これに対して小型
化した図１１に示す光ファイバとレンズを含む分光光学
系との位置合わせは、中心軸がずれることにより光線の
伝搬角度、拡がりが変化し、多大な損失を生じる原因に
なる。これはサイズが小さくなるに従い影響は大であ
る。

【０００９】また、図１１に示した光センサの小型化に
必要な光検出器（１１７〜１２２）のアレイ化もその組
立て方法から分光光学系との光軸合わせを困難にする要
因となる。図１０に示した従来の火炎検出器の光電変換
ボード用光検出器も受光面３個からなるリニアアレイで
あり、この図を用いて説明する。３個の受光面１００は
基盤１０４上に形成される。これは単品の受光面を切り
出して複数個配置するか、またはマスクを作成して基盤
上に半導体膜を成膜して行われる。この受光面同士の相
対的な位置精度は高いが、問題はケース１０１との位置
関係である。受光面のみでは環境による劣化が激しく金
属、セラミック、樹脂などのケースが必要である。受光
面はこのケース内に固定され、出力取出し用のピン等と
配線されるが、一般にケースとその中の受光面との位置
関係に精度保証はなく、またケース自体の寸法公差も±
０．３〜０．５mmと大である。また、安価に光検出器の
アレイ化を図るためにはケースの製作精度をより引き下
げる必要もある。

【００１０】このような場合、光電変換後の出力電気信
号が最大になるように監視しながら光軸調整を行うか、
または可視光を入力し、そのスポットを確認しながらの
調整が一般的に行われるが、多数本のバーナ毎に設置さ
れるセンサ毎にこのような調整を行うことはコスト、信
頼性の点から問題がある。本発明の目的は、上記従来技
術の問題点を解決し、火炎検出と燃焼状態診断を行う装
置を高い精度にて小型化するとともに、従来の火炎検出
器との互換性を向上させた火炎検出および燃焼診断装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）光プローブによって受光した火炎発光を伝送する
中継光ファイバと、中継光ファイバによって伝送された
火炎発光を受入れて所定の複数の狭波長帯域の単色光と
火炎発光からこれら所定の複数の狭波長帯域の単色光を
除いた他の波長域の光に分光し、これら分光された光の
強度に応じた電気信号に変換する光電変換部と、所定の
複数の狭波長帯域の単色光の強度分析から燃焼診断を行
う手段と、その他の波長域の光強度に応じた電気信号の
フリッカ（ちらつき）成分分析から火炎の点火、消火判
定を行う手段とを備えた火炎検出および燃焼診断装置に
おいて、前記光電変換部が、中継光ファイバからの出射
光を受光する中継光ファイバよりもコア径が大きい受光
用光ファイバと受光用光ファイバの出射光線の拡がりを
防ぐ集光レンズと集光レンズにより集光された光線を平
行光線に変換するロッドレンズとからなる中継光ファイ
バ光軸ずれの影響を抑制する手段と、前記ロッドレンズ
からの光を受けてこれを前記所定の波長帯および波長域
に分光し、これら分光された光の強度に応じた電気信号
に変換する手段とを有することを特徴とする火炎検出お
よび燃焼診断装置。

【００１２】（２）光プローブによって受光した火炎発
光を伝送する中継光ファイバと、中継光ファイバによっ
て伝送された火炎発光を受入れて所定の複数の狭波長帯
域の単色光と火炎発光からこれら単色光を除いた他の波
長帯域の光に分光し、これら分光された光の強度に応じ
た電気信号に変換する光電変換部と、所定の複数の狭波
長帯域の単色光の強度分析から燃焼診断を行う手段と、
その他の波長域の光強度に応じた電気信号のフリッカ成
分分析から火炎の点火、消火判定を行う手段とを備えた
火炎検出および燃焼診断装置において、前記光電変換部
が、中継光ファイバの出射光を受光し、かつ中継光ファ
イバ光軸ずれの影響を抑制して平行光線として入射させ
る手段と、前記入射光を対向する２面に多重反射により
伝播するように構成されたガラスブロックと、該ガラス
ブロックの多重反射伝播位置に配置され特定波長の光を
透過する複数枚の光干渉バンドパスフィルタとからなる
分光手段と、前記複数枚の光干渉バンドパスフィルタの
透過光と多重反射光とをそれぞれ受入れる複数本のロッ
ドレンズと、このロッドレンズを前記分光手段に保持す
る部材と、ロッドレンズの出射光をそれぞれ受入れる複
数の受光面を持ち出射光を電気信号に変換する光検出素
子とを備えていることを特徴とする火炎検出および燃焼
診断装置。

【００１３】（３）光プローブによって受光した火炎発
光を伝送する中継光ファイバと、中継光ファイバによっ
て伝送される火炎の発光を所定の複数点の波長の単色光
と火炎発光からこれら所定の複数点の波長の単色光を除
いたその他の波長域の光に分光し、所定の複数点の波長
の単色光とその他の波長域の光のそれぞれを光強度に応
じた電気信号に変換する光電変換部からなり、所定の複
数点の波長の単色光強度分析から燃焼診断を行い、その
他の波長域の光強度に応じた電気信号のフリッカ（ちら
つき）成分分析から火炎の点火、消火判定を行う火炎検
出および燃焼診断装置において、前記光電変換部は、中
継光ファイバからの出射光を受光する、中継光ファイバ
よりコア径が大きい受光用光ファイバと、受光用光ファ
イバの出射光線の拡がりを防ぐ集光レンズと集光レンズ
により集光された光線を並行光線に変換するロッドレン
ズからなる中継光ファイバ光軸ずれの影響を抑制する手
段と、中継光ファイバの出射光が前記中継光ファイバ光
軸ずれの影響を抑制する手段を経て入射するガラスブロ
ックと、ガラスブロックの少なくとも２面に入射光が多
重反射により伝搬するように配置された複数枚の光干渉
バンドパスフィルタからなる分光手段と、前記複数枚の
光干渉バンドパスフィルタの透過光と多重反射光を受け
る複数本のロッドレンズと、このロッドレンズを前記分
光手段に保持する部材とロッドレンズの出射光を受ける
複数の受光面を持ち出射光を電気信号に変換する光検出
素子アレイと、ロッドレンズおよび光検出素子アレイの
受光面配置に合わせた貫通孔を持ち、ロッドレンズを光
軸合わせ用ピンとして利用し、かつ光検出素子アレイの
受光面を光軸合わせ用のマーキングとして利用する位置
合わせ用部材からなることを特徴とする火炎検出および
燃焼診断装置。

【００１４】

【作用】分光光学系に対して光軸合わせ精度上問題のあ
る従来の火炎検出器用中継光ファイバ１に対して光軸ず
れの影響を抑制するためには、よりコア径が大きく、ま
た屈折率分布パラメータが中継光ファイバ以上である光
ファイバで受光するのが簡便な手段である。しかしなが
ら、コア径が大きく屈折率分布パラメータの大きい光フ
ァイバの出射光スポット、および出射光線の拡がりは中
継光ファイバよりも拡大するため、ロッドレンズ単品で
並行光線に変換することは困難であり、ガラスブロック
内を伝搬する光線のビーム径、拡がり角が大きくなり、
損失がかえって増加することになる。ロッドレンズによ
り拡がりを持った入射光線の並行光線への変換は、入射
光が点光源である場合に最高の効果を持つ。ゆえに本発
明では集光レンズにより光ファイバの出射光をロッドレ
ンズの入射端の光軸上に焦点を結ぶように構成すること
によって効果的に並行光線への変換が可能である。これ
によって中継光ファイバと中継光ファイバの出射光を受
ける受光用光ファイバとの間で光軸ずれが起こっても、
ガラスブロックなどの分光光学系内を伝搬する光線への
影響を抑制することができる。また、これは製作精度か
ら生じる軸ずれのみでなく、振動によって生じる光ファ
イバの接続状態の変化（軸ずれ、間隙等）の影響も抑制
できる。

【００１５】光検出素子アレイとの接続に関しては、前
述のように受光面同士の相対的な位置精度は比較的高い
ことから、ケースとの位置関係、精度は考えず、図３〜
４に示すように受光面そのものを光軸合わせ用のマーク
として利用し、また分光系からの出射光を光検出素子ア
レイの受光面へ導き、集光するロッドレンズ１１を設
け、このロッドレンズ自体を位置合わせ用のピンとして
利用することにより簡単な構成で確実に光検出素子アレ
イと分光光学系との結合が可能である。

【００１６】ゆえに本発明によれば図１１の光センサの
小型化を図り、従来の火炎検出器と互換性を持った光電
変換ボードへの実装と中継光ファイバとの低損失な接続
を可能にし、既設、新設を問わず従来の火炎検出器のシ
ステムを使用して新たに分光分析式燃焼診断機能を付加
した高機能な火炎検出器を提供することができる。本発
明は下記の手段によって前記課題を解決し、図１１の光
センサの小型化を図り、従来の火炎検出器と互換性を持
った光電変換ボードへの実装と中継光ファイバとの低損
失な接続を可能にすることにより、既設、新設を問わず
従来の火炎検出器のシステムを使用して新たに分光分析
式燃焼診断機能を付加した高機能な火炎検出器を提供す
るものである。

【００１７】 中継光ファイバからの出射光を受光す
る、中継光ファイバよりコア径が大きい受光用光ファイ
バと、ビーム径の拡がりを防ぐ集光レンズと集光レンズ
により集光された光線を並行光線に変換するロッドレン
ズからなるコリメータ。 格子状に配置した複数の受光面を持つ光検出素子ア
レイと、この光検出素子アレイに分光系からの出射光を
集光する受光面数分の本数のロッドレンズと、このロッ
ドレンズを光軸合わせ用ピンとして利用し、かつ格子状
に配置した複数の受光面を光軸合わせ用のマーキングと
して利用する位置合わせ用部材からなる光検出素子アレ
イ光軸合わせ手段。

【００１８】 光軸合わせを容易にし、かつ低損失化
を図ることにより性能向上と工程の簡素化による低コス
ト化を図る。また、簡素な構成からデバイスの小型化、
堅牢化を図りボード実装を容易にする。

【実施例】本発明になる従来の火炎検出器との互換性を
実現するための光センサの構成を１視野分について図１
に示す。図１の光センサはコア径２００μｍ中継光ファ
イバ１の出射光を受けるコア径４００μｍの光ファイバ
２とコリメータ３、ガラスブロック５、光干渉バンドパ
スフィルタ６〜１０、光干渉バンドパスフィルタ６〜１
０の透過光を受け光検出素子アレイ１３、１４に導くロ
ッドレンズ１１、ロッドレンズ１１を保持するホルダー
１２、ロッドレンズ１１と光検出素子アレイ１３とを結
合させる位置合わせ用部材１５から主に構成される。複
数視野に対しては図１の構成が紙面を貫く方向に視野数
分配置される。本実施例では３視野である。

【００１９】コリメータ３の拡大図を図２に示す。コリ
メータ３はコア径４００μｍの受光用光ファイバ２の光
軸合わせおよび保持を行うためのフェルール２３、コア
径４００μｍ光ファイバの出射光を集光する直径１mmの
球レンズ２０、球レンズ２０の保持とコア径４００μｍ
光ファイバとの光軸合わせを行うためのレンズガイド２
１、および直径２mmのロッドレンズ２２から構成され
る。コリメータ３ではコア径４００μｍ光ファイバ２の
出射光をまず球レンズ２０により受け、ロッドレンズ２
２の入射面光軸上に集光させる。ロッドレンズ２２は球
レンズ２０の出射光を並行光線に変換して図１のガラス
ブロック５、干渉バンドパスフィルタ６〜１０からなる
分光系に入射せしめる。

【００２０】分光系に入射した光線４はガラスブロック
５内を多重反射を行って伝搬し、多重反射の過程で光干
渉バンドパスフィルタ６〜１０の透過波長成分のみが干
渉バンドパスフィルタ６〜１０を透過し、直径２mmのロ
ッドレンズ１１を経て光検出素子アレイ１３に入射し電
気信号に変換される。分光の機能上は図１１に示した光
センサと同じである。

【００２１】図３に光検出素子アレイ１３の詳細構成を
示す。また、実施例の寸法も並記した。本実施例では小
型化を図るために光検出素子アレイのケース３０をセラ
ミックで構成している。セラミックケース３０内に位置
する基盤３２上に格子状に９個の受光面３１ａ〜３１ｉ
を配置している。受光面３１ａ〜３１ｉのサイズはロッ
ドレンズ１１とほぼ同等のサイズである。受光面３１
ａ、３１ｄ、３１ｇは図１において干渉バンドパスフィ
ルタ６の透過光を、受光面３１ｂ、３１ｅ、３１ｈは干
渉バンドパスフィルタ８の透過光を、受光面３１ｃ、３
１ｆ、３１ｉは干渉バンドパスフィルタ１０の透過光を
ロッドレンズ１１を介して受光するものである。受光面
３１ａ〜３１ｃ、３１ｄ〜３１ｆ、３１ｈ〜３１ｉは多
視野形光ファイバプローブ８３の観測視野８２ａ、８２
ｂ、８２ｃに相当する。

【００２２】図４に位置合わせ用部材１５の光検出素子
アレイ１３の取付けを示す。位置合わせ用部材１５は光
検出素子アレイ１３のケース３０に対する位置関係をも
とに取付けを行うのではなく、受光素子と同間隔で配置
したスルーホール４１と受光面３１との位置関係をもと
に取付けるものであり、光検出素子アレイ１３の格子状
に配置した受光面３１が位置決め用のマーキングであ
る。これによりケース３０の寸法公差、およびケースと
受光面との位置関係によらず、確実にまた容易に受光面
との位置合わせが可能である。また、ケース３０の寸法
公差は精度を出す必要がなく製作、検査の工程を簡略化
できることからコストを下げることができる。

【００２３】図５にガラスブロック５、干渉バンドパス
フィルタ６〜１０からなる分光系と光検出素子アレイ１
３、１４との結合法を示す。光検出素子アレイ１３、１
４に取付けた位置合わせ用部材１５のスルーホール４１
とレンズホルダ１２とをロッドレンズ１１をピンとして
位置合わせ、接続を行うことにより確実かつ容易に結合
することができる。

【００２４】以上述べた構成によって、火炎検出機能と
燃焼診断機能の併用化を図り、かつ従来の火炎検出器の
光電変換ボードと互換性を持たせる上で必要な光センサ
の小型化の点で問題であった中継光ファイバの光軸ずれ
の抑制、光検出素子アレイ受光面との確実かつ容易な光
軸合わせが可能となる。図６および図７に本発明にな
る、従来の火炎検出器に燃焼診断機能を付加した火炎検
出器の盤構成を示す。

【００２５】図６および図７において火炎検出器盤６０
のＳＢＣ（判定処理ボード）、ＣＣＢ（通信制御ボー
ド）、リレーボードラックおよび盤そのものは従来のも
のをそのまま使用し、光電変換（Ｏ／Ｅ）ボードを図１
の光センサを搭載した分光分析機能付き互換形光電変換
ボード６１に交換し、新たに１枚燃焼診断用の分光デー
タを収集するボード６２と、このデータ収集ボード６２
とネットワーク６３により接続される燃焼診断用の解析
用コンピュータ、表示装置等を収納した盤７０を一面追
加するのみで、新設、既設を問わず従来の火炎検出器に
燃焼診断機能を付加することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、装置をきわめてコンパ
クトに、かつ光軸ずれの影響を抑制して精度の高いもの
とすることができ、かつ新設のみならず既設の火炎検出
器においても光ファイバプローブ、中継光ファイバケー
ブル、盤をそのまま使用してセンサ部のみを燃焼診断用
の分光分析機能搭載の互換形ボードに交換することによ
り、個別バーナ燃焼診断機能を容易に追設できる合理的
なシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる火炎検出・燃焼診断併用型分光分
析機能付き光センサの構成を示す図。

【図２】本発明になる光センサのコリメータ部の詳細
図。

【図３】本発明になる光センサ用光検出素子アレイの構
成を示す図。

【図４】光検出素子アレイ用位置合わせ用部材の構成を
示す図。

【図５】光検出素子アレイと分光光学系との結合を示す
図。

【図６】、

【図７】本発明になる従来の火炎検出器に燃焼診断機能
を付加したシステムの構成を示す図。

【図８】従来の火炎検出器の構成を示す図。

【図９】従来の火炎検出器の盤構成を示す図。

【図１０】従来の火炎検出器の光電変換ボード用光検出
器を示す図。

【図１１】従来の火炎検出機能と燃焼診断機能の併用化
を図った光センサの構成を示す図。

【符号の説明】

１…中継光ファイバ（２００μｍ）、２…４００μｍ光
ファイバ（受光用光ファイバ）、３…コリメーター、４
…伝搬光線、５…ガラスブロック、６〜１０…光干渉バ
ンドパスフィルタ、１１…ロッドレンズ（直径２ｍ
ｍ）、１２…ホルダー、１３、１４…光検出素子アレ
イ、１５…位置合せ用部材、１７…火炎発光。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光プローブによって受光した火炎発光を
   伝送する中継光ファイバと、中継光ファイバによって伝
   送された火炎発光を受入れて所定の複数の狭波長帯域の
   単色光と火炎発光からこれら所定の複数の狭波長帯域の
   単色光を除いた他の波長域の光に分光し、これら分光さ
   れた光の強度に応じた電気信号に変換する光電変換部
   と、所定の複数の狭波長帯域の単色光の強度分析から燃
   焼診断を行う手段と、その他の波長域の光強度に応じた
   電気信号のフリッカ（ちらつき）成分分析から火炎の点
   火、消火判定を行う手段とを備えた火炎検出および燃焼
   診断装置において、前記光電変換部が、中継光ファイバ
   からの出射光を受光する中継光ファイバよりもコア径が
   大きい受光用光ファイバと受光用光ファイバの出射光線
   の拡がりを防ぐ集光レンズと集光レンズにより集光され
   た光線を平行光線に変換するロッドレンズとからなる中
   継光ファイバ光軸ずれの影響を抑制する手段と、前記ロ
   ッドレンズからの光を受けてこれを前記所定の波長帯お
   よび波長域に分光し、これら分光された光の強度に応じ
   た電気信号に変換する手段とを有することを特徴とする
   火炎検出および燃焼診断装置。
2. 【請求項２】 光プローブによって受光した火炎発光を
   伝送する中継光ファイバと、中継光ファイバによって伝
   送された火炎発光を受入れて所定の複数の狭波長帯域の
   単色光と火炎発光からこれら単色光を除いた他の波長帯
   域の光に分光し、これら分光された光の強度に応じた電
   気信号に変換する光電変換部と、所定の複数の狭波長帯
   域の単色光の強度分析から燃焼診断を行う手段と、その
   他の波長域の光強度に応じた電気信号のフリッカ成分分
   析から火炎の点火、消火判定を行う手段とを備えた火炎
   検出および燃焼診断装置において、前記光電変換部が、
   中継光ファイバの出射光を受光し、かつ中継光ファイバ
   光軸ずれの影響を抑制して平行光線として入射させる手
   段と、前記入射光を対向する２面に多重反射により伝播
   するように構成されたガラスブロックと、該ガラスブロ
   ックの多重反射伝播位置に配置され特定波長の光を透過
   する複数枚の光干渉バンドパスフィルタとからなる分光
   手段と、前記複数枚の光干渉バンドパスフィルタの透過
   光と多重反射光とをそれぞれ受入れる複数本のロッドレ
   ンズと、このロッドレンズを前記分光手段に保持する部
   材と、ロッドレンズの出射光をそれぞれ受入れる複数の
   受光面を持ち出射光を電気信号に変換する光検出素子と
   を備えていることを特徴とする火炎検出および燃焼診断
   装置。
3. 【請求項３】 光プローブによって受光した火炎発光を
   伝送する中継光ファイバと、中継光ファイバによって伝
   送される火炎の発光を所定の複数点の波長の単色光と火
   炎発光からこれら所定の複数点の波長の単色光を除いた
   その他の波長域の光に分光し、所定の複数点の波長の単
   色光とその他の波長域の光のそれぞれを光強度に応じた
   電気信号に変換する光電変換部からなり、所定の複数点
   の波長の単色光強度分析から燃焼診断を行い、その他の
   波長域の光強度に応じた電気信号のフリッカ（ちらつ
   き）成分分析から火炎の点火、消火判定を行う火炎検出
   および燃焼診断装置において、前記光電変換部は、中継
   光ファイバからの出射光を受光する、中継光ファイバよ
   りコア径が大きい受光用光ファイバと、受光用光ファイ
   バの出射光線の拡がりを防ぐ集光レンズと集光レンズに
   より集光された光線を並行光線に変換するロッドレンズ
   からなる中継光ファイバ光軸ずれの影響を抑制する手段
   と、中継光ファイバの出射光が前記中継光ファイバ光軸
   ずれの影響を抑制する手段を経て入射するガラスブロッ
   クと、ガラスブロックの少なくとも２面に入射光が多重
   反射により伝搬するように配置された複数枚の光干渉バ
   ンドパスフィルタからなる分光手段と、前記複数枚の光
   干渉バンドパスフィルタの透過光と多重反射光を受ける
   複数本のロッドレンズと、このロッドレンズを前記分光
   手段に保持する部材とロッドレンズの出射光を受ける複
   数の受光面を持ち出射光を電気信号に変換する光検出素
   子アレイと、ロッドレンズおよび光検出素子アレイの受
   光面配置に合わせた貫通孔を持ち、ロッドレンズを光軸
   合わせ用ピンとして利用し、かつ光検出素子アレイの受
   光面を光軸合わせ用のマーキングとして利用する位置合
   わせ用部材からなることを特徴とする火炎検出および燃
   焼診断装置。