JPS60127427A

JPS60127427A - 火炎検出装置

Info

Publication number: JPS60127427A
Application number: JP23712183A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Miyamae; 宮前　茂広; Ichizo Tagami; 田上　市造
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1985-07-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】にした火炎検出装置に関するものである。

重油焚、石炭焚大容量ボイラ等のバーナにおいては、焚
土用、点火用燃料に軽質清１１又（まガスを使用してい
るため、紫外線火炎検７１３器（ＵＶ）と赤外線火炎検
出器（Ｉ　ＲＤ）を１つのノ（−すに設置させている例
が多い。これはＩｒｌＹ買ｉ１＋、ガス燃焼火炎では紫
外線火炎検出器が良好なのζこ対し、重油、石炭火炎で
は赤外線火炎検２１３器のガが良好なことに起因してい
る。

しかし上記従来方式においては、次のような種々の問題
点を有していた。

〔イ〕バーナ火炎の検出は、各バーナｔこじ力）に品（
置する１１１１定器（光電変換器）により紫外線、或い
は赤外線を別々に検知して電気１８号に変換した＜Ｌ　
；；１１１１＋１室に伝送するようにして０るため、シ
ステム管理がむずかしく、経イ斉的でない。

〔ロ〕構成部品（アンプ類、光電変換器等）の点数が多
く、装置が高価となる。

（ｚｓ）光電素子等をバーナ近傍の高椙部【二Ｃφ百す
ることによる問題を有すると共に、それをａ置するため
の架台、電源配線、冷却配管、ｆＢ号伝送配線等が大損
りになる問題がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなしたもので、火炎か
らの光を光プローブにて集光すると共に光ファイバを用
いて所要位置に導き、且つ光ファイバの出口端からの光
をダイクロイックミラーを介して紫外線、赤外線スペク
トルに分光した後、別々に光電変換し、更に紫外線、赤
外線スペクトルの特定周波数域を別々に取出して増幅し
、そのスペクトル強度比を演算することにより火炎の検
出を行い、よってバーナ近傍の高７品部への素子等の設
置を省略して装置の安全性、信頼性の向上を図ると共に
、検出装置全体の簡略、コンパクト化を可能にして経済
性を向」ニさせることを目的とする。

以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の概略を示すもので、バーナ１に取付け
た光プローブ２により火’Ａ３の光を集光し、その光を
光ファイバ４を介してダイクロイックミラー５に４１赤
外線スペクトル６と紫外線スペクトル７に９頗する。各
々のスペクトル６．７は、各々の光電素子８，９で電気
信号１０．１１に変換され、人々周波数検出ユニット１
２．１３を経て例えばフィルターアンプ１４．１５によ
りある特定（紫外線、赤外線スペクトルがチラチラまた
たくフリッカ成分を有した部分）の周波数バンド域のス
ペクトル強度のみが増幅され、演算ユニット１６にイン
プットされる。演算ユニット１６では紫外線スペクトル
と赤外線スペクトルとの強度比（紫外線スペクトル／赤
外線スペクトル）を演算し、それが表示管１７に表示さ
れるようになっている。

赤外線スペクトル、紫外線スペクトルの燃焼時、非燃焼
時の周波数特性は、第２図（Ａ）　（Ｂ）のように示さ
れる。即ち、隣接バーナ、対向バーナの影響（干渉火炎
）についてみると、第２図（Ａ）　（Ｂ）中点線で示さ
れるように、赤外線スペクトルの場合は火炎先端の低周
波成分が相対的に高くなるのに対し、紫外線スペクトル
の場合は粗硬による減衰度が大きいため、スペクトル強
度の低下度が赤外線スペクトルに比べて相対的に大きく
なる。

従って、赤外線スペクトルと紫外線スペクトルのこの両
者の特性の差異をスペクトル強度比で評価することによ
り火炎を検出することができる。尚、赤外線スペクトル
、紫外線スペクトルの強度は、各々燃料の種類によって
異なってくるが、消火時又は干渉火炎による周波数の特
性変化は類似となるため、いかなる燃料に対しても有効
である。

次に、本発明について更に具体的に説明する。

第３図は、火炉のような多数のバーナに適用する場合を
示している。通常、火炉等におけるバーナ火炎の検出は
、１本のバーナにつき２飼所を測定することが多く、こ
のため１プラントにおいて１００関所程度の測定が必要
となっている。このため従来はバーナの夫々に測定器を
設置するようにしており、従って光電素子及び増幅冴等
が夫々の測足点に立川して２００セット程度必要となる
。

これに対し、本発明は光ファイバを用いてバーナの光を
計測室内に導き、紫外用撮像装置と赤外用撮像装置を用
いて２セツトで済ませた方式の測定器を構成している。

バーナ火炎のスペクトルは、夫々のバーナ個有の差異は
あるが、概ね運転条件によって似たような特性をもって
いる。即ち、夫々のバーナの運転条件は、火炉の負荷率
や燃料の種別のような全バーナに共通する条件で定まり
、全バーナが同じような状１Ｓて燃焼されるように調整
される。このため、バーナ火炎のスペクトルは運転条件
によって異なるが、総てのバーナが同様な状態を呈する
。従って総てのバーナのスペクトル状態を１つの画面に
表示すると、異常なバーナだけが他から飛び霞すれた状
態を示すので、品別が容易になる。

また火炎のスペクトルを赤外域と紫外域に分けると、光
の強さは１対１０″程度の割合で赤外の光の方が紫外に
比べて強い。このため、夫々の波長に対する光電変換回
路は共通にすることはできず、別々に設けなければなら
ない。これに対して同じ波長の光であれば、どのバーナ
についても同程度の信号レベルが得られるので、光電変
換回路を共通にすることができる。

第３図はかかる諸事項を考慮してなした紫外線、赤外線
同時検出用火炎検出装置の具体例を示すもので、各バー
ナの火炎の光を導く光ファイバ４の出１」端を、測定室
内に設けたコリメートレンズ１８のｍｌｌ方案定位置並
べる。更に該コリメートレンズ１８の後方には、光ファ
イバ４から出てコリメートレンズ１８により平行光線１
９にされた光を赤外線６と紫外線７に分光するダイクロ
イックミラー５が設けられており、上記赤外線６及び紫
外線７を、夫々コンデンサレンズ２０．２１を介して位
置検出器アレー２２　、２３の特定素子上に結像し、且
つ該夫々の位置検出器アレー２２．２３を婦引して電気
信号に変換するようにした電子スキャナ２４　、２５を
設けて福引式の検出ユニットからなる赤外用撮像装置２
６及び紫外用撮像装置２７を構成する。更に上記電子ス
キャナ２４　、２５からの信号を、夫々−アンプ１４．
１５を介して計算器１６に導き、データ処理後画像表示
管１７に表示するようＪ＋６成する。

Ｉ）υ記コリメートレンズ１８及びコンデンサレンズ２
０．２１は、光ファイバ４の夫々の出０像を位置検出器
アレー２２　、２３の所定の素子の土に結像するための
レンズであり、光ファイバ４から出た光は、コリメート
レンズ１８で平行光線１９となり、ダイクロイックミラ
ー５で分光され、紫外線７はコンデンサレンズ２１側の
光路をたどり位置検出器アレー２３の！１８定素子上に
結像し、該素子をイガ電状態にする。赤外線６は直進し
、コンデンサレンズ２０によって位置検出器アレー２２
の特定素子を荷電状態にする。電子スキャナ２５は位置
検出器アレー２３をＪｎ引して、各素子の荷電状態を電
流に変え、アンプ１５を介して＝１算器１６に各素子列
に記憶させる。回りに、電子スキャナ２４は位置検出器
アレー２２を掃引して、各素子の荷電状態を計算器１６
に記憶させる。計算器１６は各測定点別に紫外線、赤外
線の測定値を整理し、夫々の強度、強度比を算出し、全
測定点を１つの画面として画像表示管１７に表示する。

従って、上記実施例によ九ば、火炎検出装置全体の４１
６成を簡単なものとすることができると共に、検出のた
めの素子等をバーナ近傍の高偏部に設けることなく測定
室に一括して設けることができるので、装置の安全性、
信頼性の向上を図ることができる。

尚、本発明は上記実施例にのみ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内において種々変更を
加え得る。

上述したように、本発明の火災検出装置によれば、吹の
ような優れた効果を奏し得る。

（１）光プローブ及び光ファイバにより火炎の光を取出
して検出するようにしているので、光電素子等をバーナ
近傍の高１ｇ部に配置することを避け、よって装置の安
全性及び信頼性を向」ニさせることができる。

（ｉｉ）紫外線、赤外線スペクトルの双方の特性を比較
することによって火炎の検出を行うようにしたので、’
Ａ置を非常に簡略、コンパクト化し、安価に提供するこ
とができる。

０光フアイバの先出１」端を小さな面に並べることで多
数のバーナのすべての状況を小さな画面に納めることが
でき、よって撮像装置によって多数の火炎測定点を一括
して測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機略を示す全体説明図、第２図（Ａ）
（Ｂ）は赤外線スペクトルと紫外線スペク）・ルにおけ
るスペクトル強度と振動数の関係が火炉の夫々の状態時
においてどのように変化するかを対比して示したグラフ
、第３図は本発明の検出装置のり体的構成例を示す説明
図である。１はバーナ、２は光プローブ、３は火炎、４は光ファイ
バ、５はダイクロイックミラー、６は赤外線スペクトル
、７は紫外線スペクトル、１４．１５はアンプ、１６は
演算ユニット（計算器）、１７は画像表示管、１８はコ
リメートレンズ、２０゜２１はコンデンサレンズ、２２
　、２３は位置検出器アレー、２４　、２５は電子スキ
ャナ、２６は赤外用撮像装置、２７は紫外用撮像装置を
示す。特　許　出　願　人石川島Ｊｉｌｉ磨重工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

■）火炎の光を集光する光プローブと、該光プローブに
て集光した光を所要位置まで導く光ファイバと、該光フ
ァイバの光出口端からの光を紫外線スペクトルと赤外線
スペクトルとに分光するダイクロイックミラーと、＋ｌ
ｉＪ記紫外線、赤外線スペクトルを別々に光電変換する
撮像装置と、該両撮像装置からの紫外線、赤外線スペク
トルの特定周波数域を別々に取出して増幅するフィルタ
ーアンプと、１）ム両フィルターアンプからの紫外線、
赤外線スペクトルのスペクトル強度比を演算する装置と
を１Ａｉｉえたことを特徴とする火炎検出装置。