(57)【要約】【課題】コスト増並びに設置スペースの増大という面での負担を少ないもので済ませながらも、パイロットバーナ及びメインバーナ夫々の火炎の形成状態を的確に判別することが可能となる火炎検知装置を提供する。【解決手段】火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する火炎検知器１３が、メインバーナ１及びパイロットバーナ２の夫々に対して各別に検知作用するように一対備えられ、火炎検知器１３の出力信号に基づいて火炎の形成状態を判別する判別手段１４と、メインバーナ１の燃焼タイミングにおいてはメインバーナ用の火炎検知器１３の出力信号が判別手段１４に入力される状態に切り換え、且つ、パイロットバーナ１の燃焼タイミングにおいてはパイロットバーナ用の火炎検知器１３の出力信号が判別手段に入力される状態に切り換えるように、信号切換手段の切り換え状態を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインバーナ及びそのメインバーナに対する点火作用を行うパイロットバーナ夫々の火炎を検知するために、火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号を出力する火炎検知器と、前記火炎検知器の出力信号における出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別する判別手段とが備えられている火炎検知装置であって、
前記火炎検知器が、前記メインバーナ及び前記パイロットバーナの夫々に対して各別に検知作用するように一対備えられ、
前記メインバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態と、前記パイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態とに切り換え自在な信号切換手段が備えられ、
前記メインバーナの燃焼タイミングにおいては前記メインバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態に切り換え、且つ、前記パイロットバーナの燃焼タイミングにおいては前記パイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態に切り換えるように、前記信号切換手段の切り換え状態を制御する切換制御手段が備えられている火炎検知装置。
【請求項２】
前記パイロットバーナが、前記メインバーナに対する前記点火作用が終了した後においても燃焼を継続するものである請求項１記載の火炎検知装置。
【請求項３】
前記各火炎検知器が紫外線光電管にて構成されている請求項１又は２記載の火炎検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メインバーナ及びそのメインバーナに対する点火作用を行うパイロットバーナ夫々の火炎を検知するために、火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号を出力する火炎検知器と、前記火炎検知器の出力信号における出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別する判別手段とが備えられている火炎検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成の火炎検知装置は、前記火炎検知器の出力信号における出力の大きさに基づいて、前記判別手段が火炎検知器の出力信号検知対象となる火炎の形成状態を判別するようにしたものであり、例えば、メインバーナやパイロットバーナに燃料を供給する燃焼中において、前記判別手段により火炎が形成されていない状態が判別されると、パイロットバーナやメインバーナが失火しているおそれがあるとして、燃料供給を自動停止させる等の処置を実行するために用いられるものである。
【０００３】
そして、この火炎検知装置の従来例として、前記火炎検知器としての紫外線光電管の１つを、その検知方向にてパイロットバーナの火炎とメインバーナの火炎とが重複して存在するような位置を検知対象とするように設置する状態で設け、その火炎検知器の出力信号に基づいてパイロットバーナの火炎及びメインバーナの火炎の形成状態を判別するように構成したものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ちなみに、上記特許文献１には、前記火炎検知器の出力信号に基づいて火炎の形成状態を判別する判別手段について記載されていないが、このような火炎検知装置では、紫外線光電管等からなる火炎検知器から出力される出力信号を増幅してその出力信号における出力の大きさに基づいて火炎の形成状態を判別するための判別手段が備えられるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１７０８２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、パイロットバーナだけが燃焼してメインバーナに点火作用しているときには、前記火炎検知器によりパイロットバーナの火炎の形成状態を検知することができ、パイロットバーナが消火してメインバーナだけが燃焼しているときには、メインバーナの火炎の形成状態を検知することが可能である。
【０００７】
ところで、パイロットバーナによるメインバーナに対する点火作用が終了した後においても、メインバーナの火炎に対する保炎作用を持たせる為にパイロットバーナの燃焼を継続させる燃焼形態とする場合がある。
このような燃焼形態においては、メインバーナは失火してもパイロットバーナによる保炎作用、つまり点火作用によって燃焼を再開することになるが、何らかの故障によってメインバーナが、パイロットバーナの保炎作用があるにもかかわらず、失火し続けることがある。そして、このようにメインバーナが失火し続ける場合において、パイロットバーナが燃焼を継続することになると、上記従来構成の火炎検知装置であれば、火炎の形成が良好に行われているものと判別されて、メインバーナが失火していることを判別できず、燃料供給だけが行われて危険な状態となる。
【０００８】
そこで、このような不利を解消するための構成として、メインバーナの火炎を検知するための専用の火炎検知器並びに判別手段を備えるとともに、それとは別に、パイロットバーナの火炎を検知するための専用の火炎検知器並びに判別手段を備える構成として、メインバーナとパイロットバーナの夫々について各別に火炎の形成状態を検知する構成とすることが考えられるが、このように構成すると、火炎検知装置全体としての構成が複雑化してコスト高を招いたり、設置スペースを要することがある。
【０００９】
説明を加えると、前記判別手段は、上述したような火炎検知器により火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号が入力されて、その出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別するための種々の判別用の複雑な回路構成を備えるものであり、コストが高いものである。従って、このような判別手段が２つ設けられる構成とした場合には、火炎検知装置全体としての構成が複雑化してコスト高を招いたり、設置スペースが増加するという不利な面があった。
【００１０】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、コスト高並びに設置スペースの増加を抑制しながら、パイロットバーナ及びメインバーナ夫々の火炎の形成状態を的確に判別することが可能となる火炎検知装置を提供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の火炎検知装置は、メインバーナ及びそのメインバーナに対する点火作用を行うパイロットバーナ夫々の火炎を検知するために、火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号を出力する火炎検知器と、前記火炎検知器の出力信号における出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別する判別手段とが備えられている火炎検知装置であって、
前記火炎検知器が、前記メインバーナ及び前記パイロットバーナの夫々に対して各別に検知作用するように一対備えられ、
前記メインバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態と、前記パイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態とに切り換え自在な信号切換手段が備えられ、
前記メインバーナの燃焼タイミングにおいては前記メインバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態に切り換え、且つ、前記パイロットバーナの燃焼タイミングにおいては前記パイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が前記判別手段に入力される状態に切り換えるように、前記信号切換手段の切り換え状態を制御する切換制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
すなわち、火炎検知器がメインバーナ及びパイロットバーナの夫々に対して各別に検知作用するように一対備えられているから、メインバーナの火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号と、パイロットバーナの火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号とが、夫々異なる火炎検知器により出力することができる。又、信号切換手段によって、メインバーナ用の火炎検知器の出力信号が判別手段に入力される状態と、パイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が判別手段に入力される状態とに切り換えられるのである。
【００１３】
つまり、火炎検知器が一対設けられるが、火炎検知器の出力信号における出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別する判別手段は１つのものを兼用することができるから、１つの判別手段によって対応することができる。
【００１４】
そして、切換制御手段によって、メインバーナの燃焼タイミングにおいてはメインバーナ用の火炎検知器の出力信号が判別手段に入力される状態に切り換えられ、パイロットバーナの燃焼タイミングにおいてはパイロットバーナ用の火炎検知器の出力信号が判別手段に入力される状態に切り換えられるので、メインバーナの火炎の形成状態及びパイロットバーナの火炎の形成状態の夫々を適切なタイミングで的確に検知することができる。
【００１５】
ところで、前記判別手段は、上述したようにコストが高いものであるとともに、設置スペースを必要とするものであるが、１つの判別手段を兼用することから、そのような判別手段を一対設ける場合のようにコスト高を招いたり、設置スペースが増大するといったおそれはない。
【００１６】
又、前記信号切換手段としては、一対の火炎検知器と１つの判別手段とを選択的に接続させるために接続用の経路を切り換える構成であり、例えば電磁リレーなどの簡単な構成のもので対応でき、切換制御手段としては、その信号切換手段を切り換えるための簡単な論理回路などを用いて構成することが可能であり、大幅なコスト増や設置スペースの増大を招くおそれは少ない。
【００１７】
従って、コスト高並びに設置スペースの増加を抑制しながら、パイロットバーナ及びメインバーナ夫々の火炎の形成状態を的確に判別することが可能となる火炎検知装置を提供できるに至った。
【００１８】
請求項２に記載の火炎検知装置は、請求項１において、前記パイロットバーナが、前記メインバーナに対する前記点火作用が終了した後においても燃焼を継続するものであることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、パイロットバーナはメインバーナへの点火作用が終了した後においても燃焼を継続するので、メインバーナが燃焼するときにパイロットバーナの火炎によりメインバーナの火炎に対する保炎作用を発揮させて、メインバーナの良好な燃焼状態を維持させることができる。そして、このような燃焼形態であっても、パイロットバーナの火炎の形成状態とメインバーナの火炎の形成状態とを夫々各別に的確に検知することができ、安全性を確保することができる。
【００２０】
請求項３記載の火炎検知装置は、請求項１又は２において、前記各火炎検知器が紫外線光電管にて構成されていることを特徴とする。
【００２１】
前記紫外線光電管は、火炎の形成状態に応じた出力として、火炎から出る紫外線を受けてその紫外線の強さに応じて増減変化する電流を出力信号として出力するものであり、火炎から離間させた非接触状態で火炎の形成状態を検知することが可能である。従って、火炎による熱の影響を受けにくい箇所に火炎検知器を設置させた状態で火炎の形成状態を的確に検知することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る火炎検知装置について図面に基づいて説明する。
図１に、加熱炉を加熱するために備えられるメインバーナ１及びそのメインバーナ１に対する点火作用を行うパイロットバーナ２夫々の火炎を検知するための火炎検知装置を示している。
【００２３】
加熱炉の炉壁３に形成された火炎形成用開口４を通して炉内に連通する状態でバーナ燃焼用の燃焼室５が区画形成され、この燃焼室５内に、加熱炉の内部に向けて火炎を形成するメインバーナ１と、このメインバーナ１に対する点火作用を行うパイロットバーナ２とが備えられ、燃焼室５のメインバーナ１の下方側には燃焼用空気を取り入れるための空気取り入れ口６が形成されている。
【００２４】
又、前記メインバーナ１に対する燃料ガスを供給するための燃料供給路７には、メインバーナ１への燃料供給を断続するメイン用電磁弁８が備えられている。又、パイロットバーナ２に対する燃料供給路９には、パイロットバーナ２への燃料供給を断続するパイロット用電磁弁１０が備えられ、この燃料供給路９から供給されるパイロット用燃料ガス（パイロットガス）と、空気供給路１８を通して供給される空気（パイロットエア）とをミキサー１９によって混合した混合ガスを混合ガス供給管２０を通してパイロットバーナ２に供給する構成となっている。又、パイロットバーナ２の火炎形成部の近くには点火装置１１が備えられている。
【００２５】
前記加熱炉から離れた箇所に各種の電気制御を司る制御盤ＳＢが備えられており、図１に示すように、この制御盤ＳＢには、前記メインバーナ１及びパイロットバーナ２の燃焼状態を制御するための燃焼制御部１２が備えられている。この燃焼制御部１２は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成され、図示しない開始指令スイッチにて加熱開始が指令されると、次のような燃焼制御処理を実行する構成となっている。
【００２６】
前記燃焼制御部１２は、加熱開始が指令されると、パイロット用電磁弁１０を開弁させてパイロットバーナ２に燃料ガスの供給を開始するとともに、点火装置１１を作動させて、パイロットバーナ２の燃焼を開始させる。そして、後述するような火炎検知装置によりパイロットバーナ２への着火が確認されると、次に、メイン用電磁弁８を開弁させてメインバーナ１に燃料ガスの供給を開始する。そのとき、パイロットバーナ２がメインバーナ１に対する点火作用を行い、メインバーナ１の燃焼を開始させる。そして、メインバーナ１の燃焼が開始した後においてもパイロットバーナ２の燃焼を継続するように燃料供給を継続することになる。このとき、パイロットバーナ２の火炎はメインバーナ１の火炎に対する保炎作用を発揮してメインバーナ１が良好な燃焼状態を維持できることになる。メインバーナ１が燃焼を開始した後において、火炎検知装置により、メインバーナ１又はパイロットバーナ２の失火が確認されると、メイン用電磁弁８又はパイロット電磁弁のうち失火が確認されたものに対する電磁弁を閉弁させて燃料供給を停止させるように構成されている。尚、前記メインバーナ１及びパイロットバーナ２の燃焼作動のタイムチャートは図３に示すようになる。
【００２７】
次に、前記火炎検知装置について説明する。
火炎検知装置は、メインバーナ１及びそのメインバーナ１に対する点火作用を行うパイロットバーナ２夫々の火炎を検知するために、火炎の形成状態に応じて出力が増減変化する形態の出力信号を出力する火炎検知器としての紫外線光電管１３と、紫外線光電管１３の出力信号における出力の大きさに基づいて検知対象となる火炎の形成状態を判別する判別手段としての判別部１４とを備えて構成されている。そして、紫外線光電管１３が、メインバーナ１及びパイロットバーナ２の夫々に対して各別に検知作用するように一対備えられ、メインバーナ１用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態と、パイロットバーナ２用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態とに切り換え自在な信号切換手段としての電磁リレー１５が備えられている。又、前記電磁リレー１５の切り換え状態を制御する切換制御手段としてのリレー制御部１６も備えられている。
【００２８】
つまり、前記メインバーナ１に対する紫外線光電管１３が、加熱炉の炉壁３に形成された挿通孔１７を通して、加熱炉内においてメインバーナ１にて形成される火炎が存在すると予測される箇所を検知対象とするように、炉壁３の外方側に備えられている。
【００２９】
又、パイロットバーナ２に対する紫外線光電管１３は、図２に示すように、パイロットバーナ２の火炎形成部２Ａに向けて燃料ガスが通流する円筒形の燃焼ガス通流管２１のガス流動方向上手側に位置させて、火炎形成部２Ａを検知対象とする状態で配備されている。説明を加えると、パイロットバーナ２は、燃焼ガス通流管２１の途中箇所からその燃焼ガス通流管２１と交差する方向にガス流入路２２が接続されており、燃焼ガス通流管２１のガス流動方向上手側に位置する紫外線光電管１３が火炎形成部２Ａにて形成される火炎ｋを適正に検知することができる構成としている。
メインバーナ用並びにパイロットバーナ用夫々の各紫外線光電管１３は、火炎から発生する紫外線の強さに応じて電流が増減変化する形態で出力信号を出力するように構成されている。
【００３０】
前記判別部１４は、前記燃焼制御部１２と同様に制御盤ＳＢに備えられており、この判別部１４は、前記紫外線光電管１３から出力される電流の大きさが、正常な火炎の形成状態であるときの電流の大きさであるか否か、すなわち、正常な燃焼状態に対応する紫外線の強さであるか否かを判別するような回路構成を備えるものである。つまり、アナログ情報である電流の大きさを、例えば所定の閾値にて判別して火炎が正常に形成されているか、又は、火炎が正常に形成されていないかといった判別処理を電気的に行う構成となっている。
【００３１】
そして、この判別部１４による判別結果に基づいて、上述したように燃焼制御部１２が、メインバーナ１への点火処理や失火等が発生したときに燃焼停止させるといった処理を実行するように構成されている。
【００３２】
前記リレー制御部１６も判別部１４と同様に制御盤ＳＢに備えられており、このリレー制御部１６は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成され、メインバーナ１の燃焼タイミングにおいてはメインバーナ１用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態に切り換え、且つ、パイロットバーナ２の燃焼タイミングにおいてはパイロットバーナ用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態に切り換えるように、電磁リレー１５を切り換え制御する構成となっている。
【００３３】
すなわち、このリレー制御部１６は、図３に示すように、前記開始指令スイッチにて加熱開始が指令されて燃焼制御部１２がパイロットバーナ２の燃焼を開始させて、パイロットバーナ２が燃焼作動しており、メインバーナ１が燃焼を開始するまでの間、つまり、図３中の▲１▼で示す期間であるパイロットバーナ２の燃焼タイミングにおいては、電磁リレー１５をパイロットバーナ２用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態に切り換えてその状態を維持する（図４参照）。
【００３４】
そして、前記判別部１４が、パイロットバーナ用の紫外線光電管１３の出力信号に基づいてパイロットバーナ２の火炎ｋが正常燃焼に対応する火炎の形成状態になっていると判別して、その判別結果を燃焼制御部１２に出力すると、燃焼制御部１２がメインバーナ１への燃料供給を開始させることになる。
【００３５】
メインバーナ１への燃料供給が開始されると、その制御情報がリレー制御部１６に入力され、リレー制御部１６は、メインバーナ１への燃料供給が開始された後、つまり、図３中の▲２▼で示す期間であるパイロットバーナ２の燃焼タイミングにおいては、電磁リレー１５をメインバーナ用の紫外線光電管１３の出力信号が判別部１４に入力される状態に切り換えてその状態を維持する（図５参照）。
このようにして、パイロットバーナ２及びメインバーナ１の夫々の火炎ｋの形成状態を夫々のバーナの燃焼タイミングにおいて的確に検知することができる。尚、上述したようにメインバーナ１が燃焼を開始した後においても、パイロットバーナ２が燃焼を継続する構成とした場合には、メインバーナ１が燃焼を開始した後においては、パイロットバーナ２の火炎ｋの形成状態を個別に検知することはできないが、メインバーナ１が正常に燃焼している間は、パイロットバーナ２が失火するおそれはない。
【００３６】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３７】
（１）上記実施形態では、切換制御手段としてのリレー制御部が、前記メインバーナが燃焼を開始した後においては、前記パイロットバーナ用の紫外線光電管の出力信号が前記判別部に入力される状態に切り換えてその状態を維持するように、電磁リレーの切り換え状態を制御する構成としたが、このような構成に限らず、次のように構成するものでもよい。
【００３８】
例えば、前記メインバーナが燃焼を開始した後において、メインバーナ用の紫外線光電管の出力信号が判別部に入力される状態と、パイロットバーナ用の紫外線光電管の出力信号が判別部に入力される状態とに設定周期毎に交互に繰り返すように、電磁リレーを切り換え制御する構成としてもよい。
【００３９】
（２）上記実施形態では、前記パイロットバーナが、前記メインバーナに対する前記点火作用が終了した後においても燃焼を継続するものである場合を例示したが、このような構成に限らず、前記パイロットバーナが、前記メインバーナに対する前記点火作用が終了した後に燃焼を停止させる構成としてもよい。
【００４０】
（３）上記実施形態では、前記火炎検知器が紫外線光電管にて構成されているものを例示したが、このような構成に限らず、前記火炎検知器が火炎に含まれる可視光線を検出する光電変換素子等の他の構成を火炎検知器を用いるようにしてもよい。
【００４１】
（４）上記実施形態では、前記信号切換手段として電磁リレーを用いるものを例示したが、このような構成に限らず、半導体式のリレーを用いたり、一対の火炎検知器からの信号線を各別に入切する一対の断続式スイッチを設けてそれらを選択的に断続する構成とする等、各種の構成のものを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】火炎検知装置の概略構成を示すブロック図
【図２】検知状態を示すタイミングチャート
【図３】パイロットバーナの断面図
【図４】パイロットバーナの燃焼状態を示す図
【図５】メインバーナの燃焼状態を示す図
【符号の説明】
１              メインバーナ
２              パイロットバーナ
１３            火炎検知器
１４            判別手段
１５            信号切換手段
１６            切換制御手段
【図１】
2004301370.tif 000003
【図２】
2004301370.tif 000004
【図３】
2004301370.tif 000005
【図４】
2004301370.tif 000006
【図５】
2004301370.tif 000007