JPH10253050A - 火炎検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンプの数量を減少させることにより設備コ
ストを削減する。 【解決手段】 火炎の状態を検出する火炎検出装置１に
おいて、各パイロットバーナにそれぞれ設置されて火炎
の有無を検知する複数の火炎検出センサ２，３と、該検
出センサ２，３からの検出信号を増幅する１つのアンプ
４と、検出センサ２，３とアンプ４との間に介在されア
ンプ４の消炎応答時間よりも長い切換時間ごとに検出セ
ンサ２，３とアンプとの接続を順に切り換える切換器５
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイロットバーナ
の火炎の発生状態を検出する火炎検出装置に関する。更
に詳述すると、本発明は複数のバーナ特に交互に燃焼す
る一対のバーナ間におけるパイロットバーナの火炎検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用のバーナには、安全確保のため、
燃焼不良や失火などを常時監視する火炎検出装置が必ず
バーナ毎に取り付けられている。この火炎検出装置とし
ては、例えば火炎の導電性を利用するフレームロッドや
火炎の発光を利用した紫外線光電管などが知られてい
る。

【０００３】フレームロッドを利用した火炎検出装置１
０１は、図６に示すように、火炎１０２の形成位置に設
置されたフレームロッド１０３とバーナ１０４の先端に
取り付けられたグランドロッド１０５とを有し、このフ
レームロッド１０３とグランドロッド１０５との間での
通電量を計測することにより火炎の発生の有無を検出す
る。ここで、フレームロッド１０３とグランドロッド１
０５との間の通電量は微弱なものである。そこで、図示
していないが信号の増幅のためのアンプが使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た火炎検出装置１０１では、各フレームロッド１０３ご
とにアンプを設置しなければならないので、バーナ１０
４及びフレームロッド１０３と同数だけのアンプを必要
としてしまい、その分だけ設備コストが嵩んでしまう問
題がある。

【０００５】また、紫外線光電管等の光電変換素子のを
利用した火炎検出装置においても、アンプを接続しなけ
ればならず、バーナと同数のアンプを必要としてしまう
ことは同様である。

【０００６】そこで、本発明は、アンプの数量を減少さ
せることにより設備コストを削減可能な火炎検出装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数のバーナの火炎の発生状態
を検出する火炎検出装置において、各バーナ毎に設置さ
れて火炎を検知する複数の検出センサと、検出センサか
らの検出信号を増幅する１つのアンプと、アンプの消炎
応答時間よりも長い切換時間で検出センサとアンプとの
接続を順に切り換えてアンプに選択的に接続する切換器
とを備えるようにしている。

【０００８】この場合、各パイロットバーナに設置され
た検出センサのうち１つが選択されて切換器に接続さ
れ、この検出センサからの検出信号がアンプで増幅され
て火炎検出信号として出力される。このとき、火炎検出
器のアンプには、１．５〜４秒程度の消炎応答時間（火
炎が無いということを検知してから信号出力が無くなる
までの時間）が存在するので、アンプに接続される検出
センサが切り替えられることによってアンプへの火炎検
出信号の入力が瞬間的に途絶えても、アンプからの信号
出力は無くならない。そして、アンプの消炎応答時間の
経過前に他の検出センサに接続されることにより、アン
プの出力信号はオン状態で連続的に維持される。したが
って、アンプに接続される検出センサの切り替えによっ
て火炎が無いと誤認されることはない。他方、切換器に
よる検出センサの切換時間、すなわち１つの検出センサ
がアンプに連続して接続される時間を消炎応答時間より
も長くしているので、アンプに接続された検出センサが
監視しているバーナが失火しているときには、少なくと
も失火した次の切換時間内に消炎応答時間が経過してし
まい、監視中のパイロットバーナが消炎状態であること
を検出できる。そこで、複数のバーナの火炎の監視を１
つのアンプで行うことができる。

【０００９】特に、請求項２記載の発明のように、交互
燃焼式蓄熱型バーナの場合、対となるバーナの燃焼が交
互に切り替わることにより初めて機能を発揮するので、
燃焼すべきバーナが片方でも燃焼できなくなると蓄熱式
バーナは正常な動作を行うことができない。このため、
各バーナのパイロットバーナのどちらの方が消炎したか
を検出する必要はなく、少なくとも一方のパイロットバ
ーナが消炎したかを検出すれば足りる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１に本
発明の火炎検出装置の実施の一形態を示す。この本実施
形態の火炎検出装置は、蓄熱体を備えこの蓄熱体を介し
て燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排気とを短い周期、例
えば６０秒以内好ましくは２０秒程度若しくはそれより
短時間の周期で切り替えて交互に燃焼させる一対のバー
ナから成るハイサイクル蓄熱式バーナシステムに適用さ
れるものである。この火炎検出装置１は、第１及び第２
のバーナの各パイロットバーナの近傍にそれぞれ設置さ
れて火炎の有無を検知する第１及び第２の検出センサ
２，３と、各検出センサ２，３からの検出信号を増幅し
て出力信号を発生する１つのアンプ４と、各検出センサ
２，３とアンプ４との間に介在されて各検出センサ２，
３を１つずつ順に切り換えてアンプ４に接続する切換器
５及び出力手段６とを備えている。

【００１１】各検出センサ２，３は、フレームロッド２
ａ，３ａと各フレームロッド２ａ，３ａに対となる図示
しないグランドロッドとの組み合わせから成る。そし
て、フレームロッド２ａ，３ａが各パイロットバーナの
火炎形成位置に設置されると共に、グランドロッドがパ
イロットバーナの先端部に設置される。

【００１２】各検出センサ２，３は、パイロットバーナ
での火炎の発生の有無を火炎の導電性により微弱な電流
の変化に変換する。なお、検出センサ２，３としては、
本実施形態のように火炎の導電性を利用したセンサに限
られず、例えば光電現象を利用したセンサである紫外線
光電管等を用いても構わない。

【００１３】アンプ４は、切換器５により選択された検
出センサ２，３からの検出信号を入力し増幅して出力信
号を発生する。ここで、パイロットバーナが消炎して検
出センサの検出信号がオフ状態になってからアンプ４の
出力信号がオフ状態になるまでには、タイムラグ、即ち
消炎応答時間を必要とする。つまり、アンプ４の監視す
るパイロットバーナが消炎することにより該パイロット
バーナに取り付けられた検出センサからの検出信号がす
ぐに０になるが、アンプ４からの出力信号はすぐには０
にならず、０になるまでに一定のタイムラグが生ずる。

【００１４】切換器５は、第１及び第２の検出センサ
２，３を所定の切換時間ごとに交互に切り換えてアンプ
４に接続する。ここで、切換器５と各検出センサ２，３
との切換タイミングは、アンプ４の消炎応答時間よりも
長い切換時間、好ましくは消炎応答時間よりも僅かに長
い切換時間（間隔）を以て切換えられる。したがって、
切換が行われた瞬間はアンプ４と検出センサ２，３との
接続が切断されて、アンプ４への入力信号が瞬間的に途
切れるが、アンプ４の消炎応答時間を経過する前に次の
検出センサ２あるいは３からの信号が入力されるのでア
ンプ４の出力信号はオン状態で連続的に維持される。ま
た、監視しようとするパイロットバーナが消炎状態であ
る場合には、切換時間が経過する前に消炎応答時間が経
過するので消炎検出できる。切換時間をアンプ４の消炎
応答時間よりも僅かに長い時間に設定する場合、第１及
び第２の検出センサ２，３によるパイロットバーナの消
炎を最も迅速に検出することができる。

【００１５】切換時間と消炎応答時間との長さは、例え
ば図２，３に示す実施例では切換時間が３秒、消炎応答
時間が２秒とされ、図４，５に示す実施例では切換時間
が３秒、消炎応答時間が１．５秒とされている。但し、
これらの長さに限らないのは勿論である。

【００１６】また、アンプ４には、例えばスイッチング
回路等から成る出力手段６が接続されている。この出力
手段６は、アンプ４の出力信号が０になった場合にスイ
ッチング回路をオン状態にするか、あるいは場合によっ
てはアンプ４の出力信号が０になった場合にスイッチン
グ回路をオフ状態にするように設定する。そして、アン
プ４の出力信号が０になった場合に、スイッチング回路
に接続された他の電気回路等が作動して、例えば警報ブ
ザーが鳴ったり警報ランプが点灯したり、また場合によ
っては各パイロットバーナが備えられた全ての蓄熱式バ
ーナへの燃料供給系が遮断される。本実施形態では、ア
ンプ４に出力手段６を接続しているが、これに限られず
アンプ４に直接警報ランプ等を接続しても構わない。

【００１７】上述した各実施形態の火炎検出装置によれ
ば、２つのパイロットバーナに対して１つのアンプ４を
接続しているので、アンプ４の数量を半減させて、設備
コストを低減することができる。

【００１８】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態ではアンプの消炎応答時間よ
りも１〜２秒長い時間に切換時間を設定した例につい説
明しているが、これに特に限られず消炎応答時間よりも
長ければ実施可能であることは勿論である。

【００１９】さらに、本実施形態では蓄熱体を備えこの
蓄熱体を介して燃焼用空気の供給と燃焼ガスの排気とを
交互に行う一対のバーナを短時間に交互に燃焼させるハ
イサイクル蓄熱式交互燃焼バーナシステムでのパイロッ
トバーナに火炎検出装置を取り付けた場合について主に
説明しているが、これに特に限られず、例えば蓄熱体を
備えない通常バーナを交互に燃焼させるバーナシステム
におけるパイロットバーナに取り付けたり、２対以上の
蓄熱式若しくは非蓄熱式の交互燃焼バーナシステム、あ
るいは多数のバーナを無作為に選択して燃焼させるバー
ナシステムに適用しても構わない。例えば２対の蓄熱式
バーナの全てのパイロットバーナをまとめて１つの火炎
検出装置を取り付けた場合は、４台以上のパイロットバ
ーナを１つのアンプで監視することができるので、アン
プの数量をパイロットバーナの数量の１／４以下に抑え
ることができ、設備コストをより低減することができ
る。また、監視対象は、パイロットバーナに限定され
ず、連続的に燃焼する２台以上のメインバーナそのもの
であっても良い。

【００２０】

【実施例】

＜実施例１＞上述した火炎検出装置１において消炎応答
時間が２秒であるアンプ４を使用し、切換時間を３秒に
した実施例を図２及び図３に説明する。この場合、両方
のパイロットバーナが燃焼しているときには、切換器５
で切換が行われてもアンプ４への入力信号は常にオン状
態となるので、アンプ４の出力信号は連続してオン状態
となる。したがって、２つのパイロットバーナがいずれ
も燃焼状態であることを１つのアンプ４で検出すること
ができる。

【００２１】他方、例えば図２のタイムチャートに示す
ように、第１検出センサ２にアンプの接続が切り換えら
れた直後、例えば１秒以内に第１のパイロットバーナが
何らかの理由で消炎した場合、消炎と同時に第１検出セ
ンサ２からアンプ４へ入力される信号がなくなるが、ア
ンプ４から出力される信号は直ちにはなくならず、消炎
応答時間が経過するまでは信号が出力される。そして、
切換時間が経過する前に消炎応答時間Ｔ１（２秒）が経
過するため、アンプ４の出力信号がオフになる。この結
果、出力手段６のスイッチング回路がオンされて、消炎
が検知され、例えば警報ブザーが鳴ったり警報ランプが
点灯する。また、この検知信号を利用して燃料遮断が行
われる。

【００２２】また、図３に示すように、消炎応答時間が
経過するよりも前に切換が行われるタイミングで監視中
のパイロットバーナが消炎した場合は、次のようにして
消炎が検出される。例えば、アンプ４に接続される火炎
センサが第１センサに切換えられて２秒経過したときに
消炎した場合、第２検出センサに切換えられるまでの時
間Ｔ２がアンプ４の消炎応答時間よりも短い１秒である
ため、アンプからの信号出力がなくなる前にアンプ４が
他方の燃焼中のパイロットバーナを監視する第２検出セ
ンサに接続される。したがって、アンプ４からの出力信
号はオン状態に維持される。そして、第２検出センサへ
の切換時間（３秒）が経過した後、消炎した第１パイロ
ットバーナの第１検出センサが再び選択される。このと
きは、切換時間中に消炎応答時間Ｔ１が経過して、アン
プ４の出力信号がオフ状態になる。

【００２３】したがって、第１のパイロットバーナが消
炎したことが検出される。このとき、いずれの検出セン
サに切換えられているかが不明であったとしても、２つ
のパイロットバーナのいずれか一方が消炎したことが１
つのアンプ４で検出することができるので、交互燃焼式
バーナシステムの火炎検出装置としては十分に機能して
いると言える。しかも、本実施例によれば、パイロット
バーナが消炎してからアンプ４の出力信号がオフになる
までの時間は、最長でも、切換えられる時間までの残り
時間の２秒弱と他のバーナ側へ切換られる間の３秒と再
び消炎したバーナ側へ切換られてから消炎応答時間が経
過するまでの２秒との合計の７秒弱である。このため、
消炎の検出が問題となるなどの遅れを生ずることはな
い。

【００２４】＜実施例２＞次に、消炎応答時間が１．５
秒であるアンプ４を使用する場合を、図４及び図５に示
す。この場合も、両方のパイロットバーナが燃焼してい
るときには、切換器５で切換が行われてもアンプ４への
入力信号は常にオン状態となるので、アンプ４の出力信
号は連続してオン状態となる。したがって、２つのパイ
ロットバーナがいずれも燃焼状態であることを１つのア
ンプ４で検出することができる。

【００２５】しかし、例えば図４のタイムチャートに示
すように、第２検出センサに切換えられるまでにアンプ
の消炎時間Ｔ１’ 以上の時間が残されているときに第
１のパイロットバーナが何らかの理由で消炎した場合
は、第２検出センサ３に切換えられる前に消炎応答時間
Ｔ１’ が経過し、アンプ４の出力信号がオフ状態とな
る。即ち、最短時間で消炎が検出される。

【００２６】また、図５のタイムチャートに示すよう
に、第２検出センサに切換えられる直前に監視中の第１
パイロットバーナが消炎した場合は、第１検出センサか
らの信号の入力がなくなっても、切り換えられるまでの
時間Ｔ２が消炎応答時間Ｔ１’より短く消炎応答時間Ｔ
１’ が経過する前に第２検出センサから信号が入力さ
れるため、アンプ４の出力信号がオン状態に維持され
る。しかし、再び第１検出センサ側へ切換えられたと
き、アンプ４への第１検出センサからの信号の入力が途
絶えるので消炎応答時間Ｔ１’ が経過し、アンプ４の
出力信号がオフ状態になる。即ち、消炎が検出される。

【００２７】したがって、この実施形態によっても、１
つのアンプ４で２つのパイロットバーナのいずれか一方
が消炎したことを検出することができる。しかも、この
実施例によれば、パイロットバーナが消炎してからアン
プ４の出力信号がオフになるまでの時間は、最長でも、
切り換えられるまでの残り時間すなわち消炎応答時間よ
りも僅かに短い時間の１．５秒弱と他のバーナ側へ切換
えられる間の３秒と再び消炎したバーナ側へ切換られて
から消炎応答時間が経過するまでの１．５秒との合計の
６秒弱となる。このため、消炎の検出が遅れを生ずるこ
とはない。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の請求項１の火炎検出装置では、複数のバーナの火炎の
発生状態を検出する火炎検出装置において、各バーナ毎
に設置されて火炎を検知する複数の検出センサと、検出
センサからの検出信号を増幅する１つのアンプと、アン
プの消炎応答時間よりも長い切換時間で検出センサとア
ンプとの接続を順に切り換えてアンプに選択的に接続す
る切換器とを備えるようにしているので、アンプの消炎
応答時間を利用して検知センサの切換を可能とし、複数
の火炎の監視を１つのアンプで行うことができる。

【００２９】したがって、アンプの設置台数を、該アン
プが監視するパイロットバーナの台数の半分以下とする
ことができ、設備コストを低減することができる。

【００３０】特に、請求項２の発明によると、１対のバ
ーナを交互に燃焼させることによって燃焼システムの機
能が発揮されるため、１つのアンプで一対のバーナの火
炎を監視することに不都合は全くなく有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の火炎検出装置の一実施形態を示す概略
のブロック図である。

【図２】切換時間３秒・消炎応答時間２秒であって、切
換時間の残り時間が２．５秒で消炎した場合の検出の様
子を示すタイミングチャートである。

【図３】切換時間３秒・消炎応答時間２秒であって、切
換時間の残り時間が１秒で消炎した場合の検出の様子を
示すタイミングチャートである。

【図４】切換時間３秒・消炎応答時間１．５秒であっ
て、切換時間の残り時間が２秒で消炎した場合の検出の
様子を示すタイミングチャートである。

【図５】切換時間３秒・消炎応答時間１．５秒であっ
て、切換時間の残り時間が１秒で消炎した場合の検出の
様子を示すタイミングチャートである。

【図６】従来の火炎検出装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 火炎検出装置 ２ 第１検出センサ ３ 第２検出センサ ４ アンプ ５ 切換器 Ｔ１，Ｔ１’ 消炎応答時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバーナの火炎の発生状態を検出す
   る火炎検出装置において、前記各バーナ毎に設置されて
   火炎を検知する複数の検出センサと、前記検出センサか
   らの検出信号を増幅する１つのアンプと、前記アンプの
   消炎応答時間よりも長い切換時間で前記検出センサと前
   記アンプとの接続を順に切り換えて前記アンプに選択的
   に接続する切換器とを備えたことを特徴とする火炎検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記１組のバーナは蓄熱体を介して燃焼
   用空気の供給と燃焼ガスの排気とを短い周期で交互に実
   施して交互に燃焼させるバーナであり、そのパイロット
   バーナの火炎の状態を検出することを特徴とする請求項
   １記載の火炎検出装置。