JPS60159517A - 火炎並びに燃焼状況の検出装置 - Google Patents

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】 本発明は、火炎の有無の検出と共に、かかる火炎の燃焼
状況をも検出し得るようにした装置に関するものである
。

従来から、燃焼安全装置の一つとして、火炎検出装置が
用いられており、この火炎検出装置によっバーナーにお
ける火炎の有無が検出されている。

そして、このような火炎検出装置の構造としては、一般
に第１図に示されるように、耐熱性で導電性のあるパイ
プ状の火炎検出電極１を用い、その後端に電気信号取出
端子２を設ける一方（該端子２からの配線は図示されて
いない）、かかる火炎検出電極１の基部をセメントなど
の固定Ｎ３を介して電気絶縁碍子４に固定せしめ、そし
てこの電気絶縁碍子４を保持体５に着脱可能に取り付け
た構造が採用されている。そして、このように保持体５
に取り付けられた火炎検出電極１は、第４図に示される
ように、バーナー１５の火炎１６中に、その先端が約１
０〜１５ｃｍ程度入るように設置されるのである。

ところで、このような火炎検出電極１の設置下において
、バーナー１５から発生せしめられる火炎１６が存在す
る場合には、かかる火炎検出電極１とバーナー１５との
間の電気抵抗は、火炎１６中のイオン化分子の存在によ
って数百にΩの値となり、また火炎１６中のイオン化分
子の流れによって、火炎検出電極１とバーナー１５との
間に−は電気の整流性が現れる。一方、バーナー１５の
先端に火炎１６が存在しない場合、換言すれば燃焼して
いない場合には、火炎検出電極１とバーナー１５との間
の電気抵抗は、イオン化分子が存在しないことによって
、数十ＭΩ以」この値となるのであり、またイオン化分
子の流れがないことによって、火炎検出電極１とバーナ
ー１５との間には電気の整流性が現れることもないので
ある。

従って、上記構造において、火炎検出電極１とバーナー
１５との間の電気抵抗を、電気抵抗針の回路を構成して
測定することにより、火炎の有無を抵抗の大小として検
出することができるのであり、また火炎検出電極１とバ
ーナー１５とに交流電圧を印加すれば、整流性が有るか
、無いかが解り、それによって火炎の有無を検出するこ
とができるのである。

しかしながら、このような従来の火炎検出電極１を備え
た装置は、単に火炎の有無のみを検出するものであり、
そのような装置では、火炎がバーナーの先端から離れて
燃焼しているような場合には、火炎の有無を全く検出す
ることができなかったのである。

因みに、火炎がバーナーの先端から離れて燃焼する現象
は、炉あるいはボイラーが、一定時間休止後、運転を再
開する時に、所謂諭告起動時にバーナーの先端の温度が
低いため、火炎がバーナーの先端から安定して発生せず
、飛び火の状態となる場合や、燃焼排ガス中の窒素酸化
物を低減させるために、意図的に飛び火に近い状態で燃
焼させる場合、所謂二段燃焼させる場合によく生ずる。

而して、これらの燃焼状態の場合には、バーナーの先端
に火炎が接していないために、燃焼が継続していても、
バーナーと火炎との間が電気的に遮断された状態となっ
て、該バーナーと火炎検出電極との間の電気抵抗が高く
、また整流性もないところから、火炎がない、換言すれ
ば燃焼していないとの誤った情報を出力することとなる
のである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、従来の火
炎検出電極では、火炎がバーナーの先端から離れて燃焼
しているような場合には、火炎の有無を検出するよ・う
なことができなかった欠点を克服するばかりでなく、個
別の火炎について、火炎の燃焼状況の検出をも可能にす
る装置を提供することにある。

ずなわら、本発明は、かかる目的を達成するために、バ
ーナーから発生せしめられる火炎の中に先端部が位置す
るように、耐熱導電性の火炎検出電極を配置せしめ、該
バーナーと該火炎検出電極との間の電気的特性の変化に
より、火炎の有無を検出するようにした装置において、
かかる火炎検出電極の先端部分及び／又はその先端以外
の部分にセラミックセンサーを設け、前記火炎の有無の
検出と共に、かかる火炎の燃焼状況に応じて該セラミッ
クセンサーから出力される信号を検出するようにしたこ
とを特徴とする火炎並びに燃焼状況の検出装置にある。

従って、かくの如き本発明の構成によれば、火炎がバー
ナーの先端から離れている場合でも、火炎検出電極の所
定箇所に設けられたセラミックセンサーにて、例えば火
炎の中の酸素分圧を測定するようにすることにより、火
炎の有無を確実に検出するようにすることができるので
あり、また火炎の中の酸素分圧、水分の分圧、−酸化炭
素分圧、温度、Ｓ０２分圧などをセラミックセンサーに
て測定するようにすれば、それらのセンサーから出力さ
れる信号によって、その燃焼の状態を知ることができ、
以て個別火炎の燃焼状況の監視及び制御が効果的に為さ
れ得るのである。また、火炎に供給される二次空気中の
酸素分圧を測定するようにすれば、適正な燃焼を行なわ
せるに必要な二次空気中の酸素分圧を監視及び制御する
ことも可能となるのであり、更には火炎の中に入らない
位置に設けた輻射温度測定用のセンサーにより、火炎の
輻射の強度の信号を得ることができ、これによって個別
火炎の燃焼状況の監視及び制御を行なうことが可能であ
る。

因みに、かかる本発明の一実施例が第２図に示されてお
り、そこにおいて、セラミックセンサーとして酸素セン
サーが取り付けられた例が明らかにされている。

すなわち、かかる第２図においζ、ＳｉＣ２耐熱金属な
どの材料からなる耐熱導電性のパイプ状の火炎検出電極
１の先端には、ジルコニアなどの高温において酸素イオ
ン伝導性のある固体電解質からなる筒状のセラミック体
６が取り付けられている。そして、このセラミック体６
の内外の両面には、例えば白金からなる多孔質の電極７
．８が設けられ、以て所定の酸素センサーが構成されて
いる。また、かかる外側電極７の更に外側には、フィル
ター構造部分９が設けられており、このフィルター構造
部分９を通じて外側電極７が火炎雰囲気に接触せしめら
れるようになっている。なお、このフィルター構造部分
９は、火炎検出電極１の先端を多孔質とすることによっ
て、一体的に構成することも可能である。また、外側電
極７、内側電極８からの配線は、第２図には図示されて
いないが、適宜行なわれている。さらにまた、かかる火
炎検出電極１の後端に取り付けた電気信号取出端子２に
設けられた貫通孔２ａを通じて、火炎検出電極１の内部
に導かれる空気などの基準酸素濃度の基準ガスが、該火
炎検出電極１の内部を流通せしめられ、そしてセラミッ
ク体６の内孔を通じて外部に、換言すれば火炎中に放出
せしめられるようになっており、これによって、かかる
セラミック体６の内側に設けられた内側電極８が、該基
準ガスに接触せしめられるようになっているのである。

一方、かかるパイプ状の火炎検出電極１の後端よりの、
火炎には直接接触せしめられない位置には、筒状の先端
部が半球形状に丸められた、酸素イオン伝導性のある固
体電解質からなるセラミック体ＩＯが取り付けられてお
り、そして該セラミック体１０の半球形状部の内外両面
には、例えば白金からなる多孔質の電極１１．１２が設
けられており、これによって所定の酸素センサーがまた
構成されている。そして、かかる外側電極１】には、火
炎検出電極１の周囲の雰囲気、一般には二次空気に接触
せしめられるようになっており、一方向側電極１２は、
かかる火炎検出電極１の内部を流通せしめられる空気な
どの基準ガスに接触せしめれるようになっている。なお
、外側電極１１、内側電極１２からの配線は、第２図に
は図示されていないが、適宜に行なわれている。

そして、このような構成の装置が、第４図に示されるよ
うに、火炎検出電極１の先端が火炎１６中に位置するよ
うに設置せしめられることによって、バーナー１５から
火炎１６が発生せしめられている時には、前述したよう
に、火炎検出電極１とバーナー１５との間の電気抵抗は
、火炎のない場合に比べ極めて低い値となるのであり、
また火炎検出電極１とバーナー１５との間には電気の整
流性が現れることとなる。

また、火炎検出電極１の先端部に設けた固体電解質から
なるセラミック体６は、火炎１６中に位置することによ
り高温に加熱せしめられ、以て酸素イオン伝導性が発現
し、酸素濃淡電池として作動するようになるところから
、火炎中の酸素分圧を測定することができるのである。

すなわち、火炎１６中の酸素分圧は小さな値であり、火
炎検出電極１の内側には、絶えず基準ガスとしての空気
が流れるようにされているところから、セラミック体（
固体電解質）６の外側に設けた外側電極７は、かかる小
さな酸素分圧の雰囲気にさらされる一方、内側電極８は
酸素分圧の大きな空気に接触せしめられることとなる。

従って、火炎の温度をＴ（”Ｋ）、空気中の酸素分圧を
ＰＯ２（Ａ）、火炎中の酸素分圧をＰＣｈ（Ｆ）、気体
定数をＲ、ファラデ一定数をＦとすると、セラミック体
６の外側電極７と内側電極８との間には、次の式（１）
で表される起電カニＥが生ずるのである。

・・・　（１） 通雷、この起電力は、６００〜１２００ｍＶ（ＤＣ）で
ある。そして、火炎が存在しなければ、この起電力は数
＋ｍＶ、（ＤＣ）以下となるのである。また、この起電
力は、火炎１６がバーナー１５の先端から離れて燃焼す
る場合にも発生する。−けだし、この起電力は、火炎中
のイオン化分子の存在の有無とは同等関係なく、セラミ
ック体６を構成する固体電解質が加熱されて、酸素イオ
ン伝導性が発現し、且つ外側電極７と内側電極８とにそ
れぞれ接触する雰囲気間に酸素濃度差（分圧差）がある
限りにおいて、生ずるものであるからである。

従って、かかる本発明の装置にて火炎の有無を検出する
動作を、従来の火炎の検出装置の動作と対比させると、
次のようになる。

すなわち、本発明に従う装置は、従来の火炎検出装置で
は、火炎１６がバーナー１５の先端より離れていて、火
炎１６を検出できない場合であっても、酸素センサー（
６，７，８）によって火炎１６を検出することができる
優れた特色を持っているのである。

さらに、火炎１６の中の酸素分圧は、火炎１６の燃焼状
況によって大きく変化するものであり、その様竿が第５
図に模式的に示されている。かかる第５図から明らかな
ように、空気比（μ）が大きい場合には、燃焼反応が速
やかに進行するため、火炎の中のＰＯ２は、一定点で観
測する場合、空気比（μ）の小さい場合の火炎の中のＰ
ｏｔに比べて大きい。また、バーナーの負荷が軽い低負
荷の場合（曲線：ａ）には、火炎の中のＰＯ２は、バー
ナーの負荷が重い高負荷の場合（曲線：ｂ）の火炎の中
のＰＯ２より大きい。従って、火炎の中の酸素分圧を酸
素センサー（６，７，８）によって測定することによっ
て、その火炎１６の燃焼状況を示す信号が得られること
となるのである。

また、第５図には、火炎の中の一定点で観測される温度
（Ｔ）は、火炎の燃焼状況によって変化することが示さ
れている。ずなわら、曲線：Ｃがバーナーの負荷が重い
場合を示しており、また曲線：ｄがバーナーの負荷が軽
い場合を示している。

そこで、酸素センサー（６，７，８）　、換言すれば固
体電解質からなるセラミック体６の内部抵抗が温度によ
って変化する特性、サーミスタ特性を利用して、火炎の
温度を測定すれば、火炎の燃焼状況を示す信号が得られ
ることとなる。なお、火炎の温度を測定するには、ビー
ド状のセラミック体に抵抗測定の電極が埋め込まれてい
る測温専用のセラミックセンサーを用いても何隻差支え
なく、第３図には、そのようなセラミック温度センサー
１４を、火炎検出電極１の所定位置に設けた例が示され
ている。

一方、火炎検出電極１の後方よりの火炎にさらされない
位置に設けられた固体電解質からなるセラミック体１０
は、火炎１６外に位置しているが、バーナーの配置され
る炉内の温度や火炎の輻射熱により、高温に加熱される
ようになるところから、酸素イオンの伝導性が発現して
、酸素濃淡電池として作動することとなり、これによっ
て火炎周辺の二次空気中の酸素分圧（濃度）を測定する
ことができるのである。

ところで、バーナーに二段燃焼をさせるような場合には
、燃焼排ガスを一定割合で空気に混ぜて、一時空気、二
次空気とすることが行なわれる。そして、そのような場
合には、二次空気中の酸素濃度は約１７〜１８％程度と
されることとなる。本発明に従えば、例示の構造の如く
、この二次空気にさらされる火炎検出電極Ｉの部分に所
定の酸素センサー（１０，１１，１２）を設けて、該セ
ンサーによって、その二次空気中の酸素濃度を測定する
ことができるところから、燃焼に必要な空気の中に含ま
れる酸素の適正濃度を監視、制御して、火炎の燃焼状況
を最適化することが可能となったのである。

尤も、本発明において、火炎検出電極１の先端部分及び
／又はその先端以外の部分に設けられるセラミックセン
サーとしては、上述した固体電解質のセラミック体６，
１０からなるセラミックセンサーの他に、その祠質が実
質的にセラミックよりなるものであり、換言すればセラ
ミックを基材とするものであって、そしてその物理的、
電気的、あるいは電気化学的などの特性に従って火炎の
燃焼状況に応じた信号を出力するものであれば、好適に
用いられることとなる。また、そのようなセラミックセ
ンサーは、酸素センサーと共に、湿度センサー、−酸化
炭素（Ｃｏ）センサー、酸化硫黄センサー及び温度セン
サーのうちの少なくとも何れか一つを含むように用いら
れることが望ましく、そのような二種類以上のセラミツ
久センサーが、前記火炎検出電極１の所定位置に設けら
れることとなる。

なお、ＣＯセンサーとしては、例えば本願出願人が先に
出願した特願昭５８−１７０４５７号の明細書に明らか
にされているセンサーが、そのまま利用され得、そのよ
うなセラミックセンサーを第２図におけるセラミックセ
ンサー（６）として取り付ければ、火炎１６中の００分
圧を有効に測定することが可能である。なお、火炎１６
中のＣＯは、燃焼反応が進行すれば、ＣＯ２になるもの
であり、この００分圧の値は燃焼状況を示す一つの指標
となるものである。

また、水素（Ｈ２）センサー、水分若しくは湿度（Ｈ２
ｏ）センサーとしては、水素イオン伝導性のある、例え
ば酸化ストロンチウム酸化セリウムからなるセラミック
センサーを、第２図におけるセラミックセンサー（６）
として取り付ければ、火炎１６中の０２分圧、■（２０
分圧を測定することができる。火炎中のＨ２は、燃焼反
応が進行すれば１１２０になるものであり、それ故Ｈ２
、Ｈ２０分圧の値は、また燃焼状況を示す一つの指標と
なるのである。

さらに、輻射温度を測定できるセラミックセンサーを、
第３図の構造におけるセラミック温度センサー１３とし
て取り付りれば、火炎１６の輻射の強弱を測定すること
が可能である。燃焼が激しく進行する場合は、輻射が強
く、従ってこのセンサー１３により輻射の強弱が検出さ
れることにより、また燃焼状況を示す一つの指標が得ら
れるのである。

そしてまた、酸化硫黄センサーたるＳ０２センザーとし
て、例えば、β−アルミナ（Ｎａ２０・１１Ａβ２０３
）からなるセラミックセンサーを、第２図の構造におけ
るセラミックセンサー（６）として取りイ」ければ、火
炎１６中のＳ０２分圧を測定することができる。燃料中
のＳは、燃焼反応が進行すればＳ０２になるものであり
、それ故Ｓ０２分圧の値は燃焼状況を示す一つの指標と
なるものである。

このように、本発明にあっては、各種のセラミックセン
サーを火炎検出電極に設けることによって、かかる火炎
検出電極による火炎の有無の検出と共に、火炎の燃焼状
況に応じて該セラミ・ツクセンサーから出力される信号
を検出し、それによって個別火炎の燃焼状況の監視及び
制御を可能としたものである。

また、かかる本発明の構造において、火炎検出電極１は
、一般に炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）質の材料にて形成され
ることとなるが、その他、耐熱金属材料からなるもので
あっても何隻差支えなく、そしてそのような材質にて形
成されたパイプ状部材が好適に用いられることとなる。

そして、このパイプ状部材の中空部内には、セラミ・ツ
クセンサーのための基準ガス若しくは基準物質が流通若
しくは充填せしめられることとなる。

なお、第２図及び第３図に示した本発明に従う構造の具
体例では、何れも、火炎検出電極１内を基準ガス（基準
物質）がその基部の後端側から先端側に導かれるように
なっており、そしてその先端部より火炎中に放出せしめ
られるようになっているが、第６図に示される他の構造
例にあっては、筒状の固体電解質からなるセラミック体
６の先端部が閉塞せしめられており、かかる火炎検出電
極１内に導入される基準ガス乃至は基準物質が、該火炎
検出電極１内に充満（充填）させられる構造となってい
る。

勿論、このように火炎検出電極１の先端部が閉じられた
形態において、その内部の中空部に、所定の基準ガス乃
至は基準物質が充填された形態においても、そのような
基準ガス乃至は基準物質が、目的とするセラミック体６
，１０の内側電極８゜１２に接触せしめられるようにな
っている。また、この第６図の構造においては、火炎検
出電極１の先端よりで火炎１６の中に挿入される位置に
、後端側のセラミックセンサー（１０）と同様な構造の
ジルコニア質等の固体電解質のセラミック体１７からな
るセラミックセンサーが設けられており、またかかる固
体電解質のセラミック体１７の外側と内側には、それぞ
れ多孔質の白金電極１８，１９が設けられている。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の幾つかの実施例について説明するが、それらの実施
例は、あくまでも文字通りの単なる一実施例に過ぎない
ものであって、本発明の範囲を制限的に解釈するための
ものでは決してない。

本発明には、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業
者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良などが加
えられ得るものである。

実施例　１ 第２図の構造において、外径１６ｍｍ、内径１０鰭、長
さ３００龍のシリコンカーバイド質のパイプからなる火
炎検出電極１の先端に、外径８鶴、内径６鶴、長さ５０
ｕ＋のジルコニア質の酸素センサー（６）が取り付けら
れている。この酸素センサー（６）の先端部分２０龍の
間の外側、内側の周面には、多孔質の白金質電極７．８
が設けられており、そしてこの電極が設けられた部分の
外側には、セラミックのフィルター９が取り付けられて
いる。また、火炎検出電極１の後端よりで火炎の中に入
らない位置に、外径８龍、内径６龍、長さ１０龍の一端
閉状のジルコニア質の酸素センサー（１０）が取り付け
られており、該酸素センサー（１０）の一端間状の部分
の外側、内側には、それぞれ多孔質の白金質電極１１．
１２が設けられている。

そして、かかる構造の装置を、第４図に示されるよ・）
に、火力発電所の点火バーナーＩ５の火炎１６の中に、
その先端が約ＩＱｃｍ入るように取りイ１ける。火炎検
出電極ＩとバーナーＩ５の間には、直流で５０Ｖの電圧
が印加されており、火炎の有無によ−って、火炎検出電
極１とバーナー１５との間の電気抵抗の変化を電流の変
化で測定できるように構成されている。そして、かかる
酸素センサー（６）によって得られる起電力をもとに、
前記（１）式に基づいて酸素分圧が測定できるようにな
っている。

かくの如く構成したごとによって、ボイラーが休止後、
その運転が再開される時に、バーナー１５より火炎１６
が離れて、飛び火燃焼の状況になる場合にも、酸素セン
サー（６）によって得られる酸素分圧の値から、火炎１
６の有無を確実に検知することができ、ボイラーの自動
運転システムを支障なく作動せしめることができた。ま
た、火炎検出電極１の後端に取り付けられた酸素センサ
ー（１０）によって、二次空気中の酸素分圧（ａ度）も
測定することができた。

実施例　２ 第３図の構造において、外径２０鰭、内径１０Ｉ１１、
長さ８００龍のシリコンカーバイド質のパイプからなる
火炎検出電極１の先端に、外径８龍、内径６１１１１、
長さ５０ｍｍの酸化セリウム質の酸素センサー（６）が
取り付けられている。そして、この酸素センサー（６）
の先端部分２０ｍｍの間の外側、内側には、それぞれ多
孔質の白金・ロジウム合金電極７，８が設けられている
。さらに、この電極が設けられた部分の外側には、多孔
質なシリコンカーバイドフィルター９が配置されている
。

また、この酸素センサー（６）の近傍に、直径３龍のジ
ルコニア・ビードに白金線が埋め込まれてなる測温用セ
ラミックセンサー１４が取り（＝Ｊけられている。さら
に、火炎検出電極１の後端よりで火炎の中に入らない位
置に、外径８１１ｍ、内径６１１１、長さ■０龍の一端
閉状の酸化セリウム質の酸素センサー（１０）が取り伺
けられている。この酸素センサー（１０）の一端間状の
部分の外側、内側には、多孔質の白金・じ１ジウム合金
電極１１，１２が設ｉｔられている。

さらに、酸素セン９・＝　（１０）の近傍に、輻射温度
測定用のセラミックセンサー１３が取り付けられている
。このセラミックセンナ＝１３は、直を吊３　ｍ１１の
ジルコニア・ヒートに白金線が埋め込まれてなる測温用
セラミックセンサーの二個にて構１戊されており、その
うりの−個は、輻射光によるア温がないように、輻射光
を遮るｉ匹蔽坂が設けられている。

そＬ７て、かかる構造の装置は、第４図に示される如き
配置において装置せしめられ、その火炎検出電極１とバ
ーナー１５との間には、交流で１０Ｖの電圧が印加され
ており、火炎１６の有無によって、火炎検出電極１とバ
ーナー１５との間の電気整流性の変化を測定できるよう
になっている。

また、酸素センサー（６，１０）によって得られる起電
力をもとに、前記（１）式に基づいて酸素分圧が測定さ
れる。

このようにすることによって、火炎１６の有無を確実に
検知し得ると同時に、火炎１６の中の酸素分圧、火炎の
温度、二次空気の中の酸素分圧、火炎の輻射の強度の信
号が、前記各センサー（６゜１０．１３．１４−）によ
って得られて、火炎１６の燃焼状況を監視し、また制御
することが可能であった。

実施例　３ 第６図の構造において、耐熱性のあるニッケルクロム鋼
の火炎検出電極１の先端に、ストロンチウム及びセリウ
ムの酸化物からなる水分センサー（６）が取り付けられ
ている。この水分センサー（６）の外側、内側には、多
孔質の白金質電極７゜８が設けられており、またかかる
外側の電極７の更に外側には、セラミックのフィルター
９が取りイ１けられている。そして、この水分センサー
（６）の内側（標準側）へは、一定の水蒸気分圧の雰囲
気となるように、燃焼排ガスの一部を吸引して、所定温
度の水中をくぐらせたガスが、ガス送入管を用いて供給
されるようになっている。

なお、火炎検出電極１の先端よりで火炎の中に入る位置
に、ジルコニア質の酸素センサー（１７）が取り付けら
れ、その外側、内側には、多孔質の白金電極１８．１９
が設けられている。また、火炎検出電極ｌの後端よりで
火炎の中に入らない位置にジルコニア質の酸素センサー
（１０）が取り付けられており、その外側、内側にも多
孔質の白金電極１１．１２が設けられている。

かかる構成の装置が、第４図の状態に配置せしめられる
一方、火炎検出電極１とバーナー１５の間には、直流で
５０Ｖの電圧が印加され、これによって火炎１６の有無
に基づいて、火炎検出電極１とバーナーエ５との間の電
気抵抗の変化が測定できるようにされている。また、水
分センサー（６）によって得られる起電力をもとに、下
記（２）式に基づいて水分の分圧が測定できるようにな
っている。

・・・　（２） ただし、ＲｌＴ、Ｆば、前述の（１）式と同様な意味を
有するものであり、またＰＨｅＯ（Ｆ）は火炎中の水分
分圧を示し、更にＰＨＱＯ（Ｓ）は標準側の水分分圧を
示すものである。

かくの如き構成によって、火炎１６の有無を確実に検知
することができると同時に、火炎１６の中の酸素分圧、
水分の分圧、二次空気中の酸素分圧の信号が得られ、以
て火炎の燃焼状況を監視し、また制御することができる
のである。

実施例　４ 第２図の構造において、火炎検出電極１の先端には、特
願昭５８−１７０４５７号に係る酸素分圧と一酸化炭素
分圧の同時測定センサー（６）が取り付けられている。

他の構成は、実施例１と同様である。これによって、火
炎の有無を確実に検知することができると同時に、火炎
の中の酸素分圧、−酸化炭素分圧、二次空気中の酸素分
圧の信号が得られ、火炎の燃焼状況を監視し、制御する
ことができる。

実施例　５ 第６図の構造において、火炎検出電極１の先端にβ−ア
ルミナ（Ｎ　ａ２０　・１１　Ａ　６２０３　）からな
るＳ０２センザー（６）が取り伺けられている。このＳ
０２センザーの内側（標準側）には、一定のナトリウム
分圧となるように、ナトリウム合金が押し込められてい
る。また、火炎検出電極ｌの先端よりで火炎の中に入る
位置に、ジルコニア質の酸素センサー（１７）が取り付
けられている。その他の構成は、実施例１と同様にされ
ている。

このようにするごとによって、火炎の有無を確実に検知
することができる。また、同時に、火炎中の酸素分圧、
ＳＯ，分圧、二次空気中の酸素分圧の信号が得られ、こ
れにより火炎の燃焼状況を監視し、制御することができ
るのである。

以上の実施例の装置において、火炎の状況（バーナー負
荷と空気比の各種の組合せ形態）に応じて得られた各セ
ンサーからの信号に基づいて、それぞれ算出された結果
を下記第１表に示す。なお、このデータは、ナフサを１
０００ｋｇ／時間の割合で燃焼することのできるバーナ
ーの火炎についてのものである。

以上詳述したように、本発明に従えば、火炎の有無が、
火炎検出電極とバーナーとの間の電気的特性の変化によ
り検出されると同時に、セラミックセンサーから出力さ
れる信号によっても検出されるものであるところから、
従来の火炎検出装置では困難であったバーナーの先端−
より火炎が離れた状態の燃焼状況にあっても、火炎の有
無を確実に検出することができることとなったのであり
、加えて、かかるセラミックセンサーから出力される火
炎の燃焼状況に応じた信号によって、個別火炎の燃焼状
況の効果的な監視並びに制御が可能となり、以て火力発
電所のボイラーの主バーナーや点火バーナーの火炎検出
や燃焼制御、また製鉄所の均熱炉や加熱炉などのバーナ
ーの火炎検出や燃焼制御などを有効に実施することが可
能となったのであり、そこに、本発明の大きな工業的意
義が存するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の火炎検出装置の火炎検出電極部分の断面
図であり、第２図、第３図、及び第６図はそれぞれ本発
明に従う装置の一例を示す火炎検出電極部分のｌｌｉ面
図であり、第４図はバーナーに１１する火炎検出電極の
配置状況の例を示す説明図であり、第５図は燃焼排ガス
中の０２ａ度、空気比と火炎中の酸素分圧、温度（１’
）との関係を示すグラフである。 １：火炎検出電極　２：電気信号取出端子３：固定層　
４：電気絶縁碍子 ５：保持体 ｆｉ、１０．１７：セラミソク体 ７．１１．ｔｓ：外側電極 ８．１．２．１９：内側電極 ９：フィルター構造部分 １３．１４：セラミソク温度センサー １５：バーナー　１６：火炎 出願人　日本碍子株式会社 第４［！１ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　バーナーから発生せしめられる火炎の中に先端
   部が位置するように、耐熱導電性の火炎検出電極を配置
   せしめ、該バーナーと該火炎検出電極との間の電気的特
   性の変化により、火炎の有無を検出する装置において、
   かかる火炎検出電極の先端部分及び／又はその先端以外
   の部分にセラミックセンサーを設け、前記火炎の有無の
   検出と共に、かかる火炎の燃焼状況に応じて該セラミッ
   クセンサーから出力される信号を検出するようにしたこ
   とを特徴とする火炎並びに燃焼状況の検出装置。 （２）前記セラミックセンサーが、セラミックを基材と
   して、その特性に従って前記燃焼状況に応じた信号を出
   力するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の検出装置。 （３）前記セラミックセンサーが、酸素センサーである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の検出装置。 （４）前記セラミックセンサーが、酸素センサーと共に
   、湿度センサー、−酸化炭素センサー、酸化硫黄センサ
   ー及び温度センサーのうちの少なくとも何れか一つを含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   何れかに記載の検出装置。 （５）前記耐熱導電性の火炎検出電極が炭化珪素質であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   何れかに記載の検出装置。 （６）前記耐熱導電性の火炎検出電極が所定長さのパイ
   プ状部材であり、該バイブ状部材内に前記セラミックセ
   ンサーのための基準ガス若しくは基準物質が流通若しく
   は充填されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第５項の何れかに記載の検出装置。 （７）　前記セラミックセンサーがセラミック体とその
   両側に設けられた電極とを含み、該セラミック体の一方
   の側の電極が前記火炎にさらされる一方、その他方の側
   の電極が前記火炎検出電極を構成するパイプ状部材内の
   基準ガス若しくは基準物質に接触せしめられることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の検出装置。 （８）前記セラミック体が、固体電解質であることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の検出装置。 （９）前記火炎検出電極を構成するパイプ状部材内をそ
   の基部例から先端側に導かれる前記基準ガスが、該パイ
   プ状部材の先端部より火炎中に放出せしめられることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項記載の検出
   装置。 ００）前記セラミックセンサーが、セラミックの熱によ
   る電気抵抗の変化によって温度を測定する測温センサー
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項の何れかに記載の検出装置。