(57)【要約】【課題】フレームロッドを清掃する場合に、清掃用具を準備する必要がなく、また、フレームロッドの表面に触れることなく表面に付着した不純物やすす等を除去することが可能な火炎検出装置を提供する。【解決手段】火炎のイオン電流を検出するフレームロッド１０が挿通されて取り付けられる案内管６ａに、フレームロッド１０の周面に当接するリング状の清掃部材２０を設ける。フレームロッド１０を案内管６ａに対して軸方向に変位させることにより、清掃部材２０をフレームロッド１０の周面に摺接させる。案内管６ａには、清掃部材２０とフレームロッド１０の基端部に設けられて案内管６ａの端部に嵌合するプラグ１５との間の空間１９に圧送空気を供給する空気配管１６を接続する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎のイオン電流を検出するフレームロッドが案内管に挿通されて取り付けられる火炎検出装置において、
前記案内管に、前記フレームロッドの周面に当接するリング状の清掃部材を設け、前記フレームロッドを前記案内管に対して軸方向に変位させることにより、前記清掃部材を前記フレームロッドの周面に摺接させるようにしたことを特徴とする火炎検出装置。
【請求項２】
前記フレームロッドは、その基端部に前記案内管の端部と嵌合するプラグが設けられ、前記案内管には、前記清掃部材と前記プラグとの間の空間に空気を圧送する空気配管が接続されることを特徴とする請求項１記載の火炎検出装置。
【請求項３】
前記清掃部材は、前記案内管の内部に着脱自在に、且つ、前記案内管の軸方向の動きが規制された状態で配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の火炎検出装置。
【請求項４】
前記清掃部材は、ワイヤブラシを環状の保持フレームの内側に収納保持して構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の火炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの火炉内における火炎の有無を判定するために用いられる火炎検出装置に関し、特に、正確な火炎検出を確保するためにフレームロッドを清掃する清掃機構を備えた火炎検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４において、従来より知られているボイラ用のイグナイタ装置の構成が示されている。このイグナイタ装置は、火炉２の壁面２ａに設けられたホーン３と、ホーン３内に設けられ、火炉２の内部に液体燃料及び空気を噴霧するバーナ４と、このバーナ４から噴霧された液体燃料に点火する着火電極５と、燃焼中の火炎を検出する火炎検出装置６とを備えている。
４ｂは、バーナ４の先端部に設定されたバーナ噴射部、１０は火炎検出装置６の案内管６ａに貫通保持されたフレームロッド（検出電極棒）、４１は火炎検出装置６の制御電源、４２は火炎検出装置６の火炎検出回路である。
【０００３】
フレームロッド１０は、イオン電流を検出することによって、バーナ噴射部４ｂから噴射された燃料が着火したか否かを検出するものであって、先端部がホーン３内に突出した状態で配置されている。フレームロッド１０による火炎の検出は、制御電源４１からの電流によってバーナ噴射部４ｂとフレームロッド１０との間に電圧を印加し、火炎検出回路４２によって、これらバーナ噴射部４ｂとフレームロッド１０との間の電気抵抗又は電流を計測することによって行われる。すなわち、着火前の噴出燃料は導電性を示さないが、着火後の火炎はイオン電流によって導電性を示すので、着火前後のバーナ噴射部４ｂとフレームロッド１０との間の電気抵抗又は電流の変化を計測することによって、着火の有無を検出できるようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、燃焼中は、フレームロッド１０に電圧が常時印加されているので、火炎中に浮遊している不純物やすす等４４が帯電してフレームロッド１０の表面に徐々に付着し堆積してくる。このため、フレームロッド１０の表面に付着した不純物やすす等４４により火炎検出が不可能になる不都合が生じることから、フレームロッド１０の表面に付着した不純物やすす等４４を除去する電極清掃が必要となる。
【０００５】
そこで、従来においては、ボイラ消火時にフレームロッドを引き抜き、ウエスやスポンジ研磨剤等の清掃用具を使用して、フレームロッドに付着した不純物やすす等を除去する作業を手作業で行うようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３３５０２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ボイラ点火中（運転中）において、火炎検出装置の火炎検知不良が発生した場合には、「イグナイタ点火失敗」の警報が発生し、主バーナの点消火に支障をきたす可能性がでてくるため、ボイラ点火中で高温となったフレームロッドを引き抜いて表面の清掃を行うという危険度の高い作業を行う必要がある。このため、このような作業においては、耐熱手袋やウエス、スポンジ研磨剤等の清掃用具を準備する必要があるだけでなく、作業中は高温となったフレームロッドに触れる必要があるため火傷する可能性が高いものであった。
【０００８】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、フレームロッドを清掃する場合に、清掃用具を準備する必要がなく、また、フレームロッドの表面に触れることなく表面に付着した不純物やすす等を除去することが可能な火炎検出装置を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明に係る火炎検出装置は、火炎のイオン電流を検出するフレームロッドが案内管に挿通されて取り付けられる構成において、前記案内管に、前記フレームロッドの周面に当接するリング状の清掃部材を設け、前記フレームロッドを前記案内管に対して軸方向に変位させることにより、前記清掃部材を前記フレームロッドの周面に摺接させるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
したがって、案内管には、フレームロッドの周面に当接するリング状の清掃部材が設けられ、フレームロッドを案内管に対して軸方向に変位させることで、清掃部材がフレームロッドの周面を摺接するので、フレームロッドを抜き差しする操作により、フレームロッド表面に付着した不純物やすす等を清掃部材により除去することが可能となる。このため、フレームロッドを清掃する場合に、清掃用具を準備する必要がなくなり、またフレームロッドの表面に触れることなく表面に付着した不純物やすす等を除去することが可能となる。
【００１１】
上述の構成において、前記フレームロッドは、その基端部に前記案内管の端部と嵌合するプラグを設け、前記案内管に、前記清掃部材と前記プラグとの間の空間に空気を圧送する空気配管を接続することが好ましい。  
フレームロッドを移動させてフレームロッド表面に付着した不純物やすす等を案内菅に設けられた清掃部材によって除去する場合には、清掃部材に不純物やすす等が付着することが予想されるが、この清掃部材に付着した不純物やすす等を案内管の清掃部材とプラグとの間の空間に供給される圧送空気により火炉内へ排出させることが可能となり、清掃部材に不純物やすす等が堆積する不都合が低減される。
【００１２】
ここで、清掃部材は、案内菅に設けられるも、交換できるようにすると共にフレームロッドの動きに伴って移動しないようにするために、前記案内管の内部に着脱自在に、且つ、前記案内管の軸方向の動きが規制された状態で配置されることが好ましい。
また、以上のような清掃部材としては、例えば、ワイヤブラシを環状の保持フレーム２２の内側に収納保持して構成することが考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、本発明に係る火炎検出装置は、火炎のイオン電流を検出するフレームロッドが挿通する案内管に、フレームロッドの周面に当接するリング状の清掃部材を設け、フレームロッドを案内管に対して軸方向に変位させることにより、清掃部材をフレームロッドの周面に摺接させるようにしたので、フレームロッドを抜き差しする操作により、フレームロッド表面に付着した不純物やすす等を清掃部材により除去することができるので、フレームロッドを清掃する場合に、清掃用具を準備する必要がなくなり、またフレームロッドの表面に触れることなく表面に付着した不純物やすす等を除去できるので、火傷の恐れもなくなる。
【００１４】
また、案内管に、清掃部材と案内管の端部に嵌合するプラグとの間の空間に圧送空気を供給する空気配管を接続する構成とすることで、清掃部材の表面に付着した不純物やすす等を庄送空気により除去して火炉内へ排出することが可能となり、清掃部材に不純物やすす等が堆積する不都合が低減され、清掃部材の寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る火炎検出装置が用いられるイグナイタ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、火炎検出装置のフレームロッドを案内菅に抜き差しする状態を示す図であり、（ａ）は案内菅からフレームロッドを引き抜くように移動させた状態を示す図であり、（b）は案内菅にフレームロッドを終端まで差し込んだ状態を示す図である。
【図３】図３は、火炎検出装置の案内菅に設けられた清掃部材を着脱可能としつつ案内菅の軸方向の移動を規制するようにした構造を示す図であり、（ａ）はその第１の構成例を示す図であり、（b）はその第２の構成例を示す図である。
【図４】図４は、従来のイグナイタ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る火炎検出装置の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１において、火力発電プラントのボイラなどに用いられるイグナイタ装置１が示されている。このイグナイタ装置１は、火炉２の壁面２ａに設けられているもので、断面が徐々に広がるホーン３と、ホーン３内に設けられ、火炉２の内部に液体燃料及び空気を噴霧するバーナ４と、このバーナ４から噴霧された液体燃料に点火する着火電極５と、燃焼中の火炎を検出する火炎検出装置６とを備えている。
【００１８】
ホーン３は両端３ａ，３ｂが開口されており、径が大きくなる開口端３ｂは、火炉２に開口した状態で、火炉２の壁面２ａに取り付けられている。
【００１９】
バーナ４は、液体燃料流路及び空気流路を備えるバーナ配管部４ａと、バーナ配管部４ａの先端に設けられたバーナ噴射部４ｂとを有し、バーナ配管部４ａはホーン３の一端３ａ側開口部内に挿入され、先端のバーナ噴射部４ｂはホーン３内に位置している。バーナ配管部４ａの基端側には液体燃料供給管７、アトマイズ空気供給管８及びパージ空気供給管９が接続されている。
【００２０】
従って、液体燃料供給管７から供給されて液体燃料流路を流れてきた液体燃料と、アトマイズ空気供給管８から供給されて空気流路を流れてきた空気とはバーナ配管部４ａ内で混合され、この液体燃料と空気の混合流がバーナ噴射部４ｂからホーン３内へ噴霧されるようになっている。
【００２１】
火炎検出装置６は、案内管６ａと、この案内管６ａに挿通されて保持され、先端部が案内管６ａから突出するフレームロッド（検出電極棒）１０とを有して構成されている。案内管６ａの先端部はホーン３の一端３ａ側開口部を介してホーン内に挿入され、したがって、フレームロッド１０はホーン３内に位置している。バーナ４のバーナ配管部４ａ、着火電極５の案内管５ａ及び火炎検出装置６の案内管６ａは束ねられ、これらの先端側はホーン３に固定された案内板１１に固着され、基端側は取付板１２に固着されている。
【００２２】
このように構成されたイグナイタ装置１は、以下のように動作する。運転時には、まず、アトマイズ空気として冷空気をアトマイズ空気供給管８から供給し、燃料として液体燃料（軽油）を液体燃料供給管７を介して供給する。アトマイズ空気及び液体燃料は、バーナ配管部４ａを経てバーナ噴射部４ｂの先端から混合された状態でホーン３内に噴霧される。そして、着火電極５を起動してバーナ４から噴霧された液体燃料に着火を行う。これにより、バーナ４の火炎により、図示しない主バーナが点火される。
このバーナ４の着火の有無や燃焼中の火炎の状態は、火炎検出装置６のフレームロッド（検出電極棒）１０の電流値によって監視されるようになっている。
【００２３】
上述のように構成されているイグナイタ装置１において、火炎検出装置６の案内管６ａの内部には、フレームロッド１０の周面に当接するリング状の清掃部材２０が設けられている。この例において、清掃部材２０は、中央に挿通孔が形成された円環状のワイヤブラシ２１を環状の保持フレーム２２の内側に収納保持して構成されているもので、保持フレーム２２は、金属素材で構成され、案内管６ａのフレームロッド１０が挿入する挿入始端寄りの所定位置に溶接等により案内管６ａの内壁に固定されている。保持フレーム２２の中央には、フレームロッド１０との間に隙間２３が形成されるような通孔２２ａが形成され、したがって、清掃部材２０は、フレームロッド１０に対してワイヤブラシ２１のみが当接されるようになっている。
【００２４】
このため、フレームロッド１０を案内管６ａの軸方向に変位させることにより、清掃部材２０のワイヤブラシ２１がフレームロッド１０の周面を摺接するようになっている。尚、ワイヤブラシ２１や保持フレーム２２は、耐熱性、耐摩耗性の素材で構成され、長期間の使用に耐えうるような素材で構成されている。
【００２５】
フレームロッド１０は、その基端部に案内管６ａの端部（フレームロッド１０が挿入する始端部）に嵌合可能なプラグ１５が設けられ、案内管６ａのフレームロッド１０が挿入する始端部は、このプラグ１５により閉塞されている。そして、案内管６ａの清掃部材２０が設けられた部分と前記プラグ１５との間には、アトマイズ空気供給管８から分岐された空気配管１６を接続する接続ポート１７が２箇所に設けられている。この空気配管１６は、開閉弁１８により開閉されるようになっており、開閉弁１８を開けることで、アトマイズ空気が、案内管６ａの清掃部材２０とプラグ１５との間の空間１９に接続ポート１７を介して圧送されるようになっている。
【００２６】
以上の構成において、フレームロッド１０を清掃する場合には、開閉弁１８を開としてアトマイズ空気を清掃部材２０が設けられた部分とプラグ１５が嵌合する端部との間の空間１９に供給し、案内管６ａの端部からフレームロッド１０のプラグ１５をゆっくり引き抜く方向に動かす（図２（ａ）参照）。これにより、清掃部材２０がフレームロッド１０の軸方向に相対的に移動し、ワイヤブラシ２１がフレームロッド１０の表面を摺接し、フレームロッド１０の表面に付着した不純物やすす等がワイヤブラシ２１により除去される。
また、フレームロッド１０をプラグ１５が案内管６ａに嵌合されるまで押し込むことで、空間１９に空気配管１６を介して圧送された空気は、清掃部材２０とフレームロッド１０との間の隙間２３を介してのみ空間１９外へ放出されるので、清掃部材２０（ワイヤブラシ２１）で除去された不純物やすす等は、この圧送された空気によりボイラ側へ排出され、ワイヤブラシ２１に付着して堆積する事態が極力回避される（図２（ｂ）参照）。
【００２７】
したがって、フレームロッド１０を抜き差しする操作により、フレームロッド１０の表面に付着した不純物やすす等を清掃部材２０により除去することが可能となるので、フレームロッド１０を清掃する場合に、清掃用具を準備する必要がなくなり、またフレームロッド１０の表面に触れることなく表面に付着した不純物やすす等を除去することが可能となるので。火傷の恐れもなくなる。
また、清掃部材２０により除去された不純物やすす等を空気配管１６を介して供給された圧送空気により火炉内へ排出させることが可能となるので、清掃部材２０に不純物やすす等が堆積して目詰まりをおこす不都合がなくなる。
【００２８】
尚、上述の例では、清掃部材２０が案内管６ａの内部に溶接等により強固に固定される構成を示したが、清掃部材２０（ワイヤブラシ２１）も消耗品となり得るので、交換できるようにしてもよい。
【００２９】
図３に、そのような例が示され、（ａ）で示される構成は、案内管６ａの接続ポート１７よりもボイラ側の内壁に内側へ突出する突起３０を設け、案内管６ａのフレームロッド１０が挿入される挿入始端部から清掃部材２０を挿入可能とし、清掃部材２０を突起３０に当接するまで挿入した後、案内管６ａの外側からネジ部材３１を螺合して案内管６ａの内側へネジ部材の先端を突出させ、突起３０と螺子部材３１とで清掃部材２０を挟み込むようにして、フレームロッド１０の軸方向への清掃部材２０の動きを規制するようにしている。
【００３０】
また、（ｂ）に示されるように、案内管６ａを複数の部材（この例では２つの部材６ａ−１，６ａ−２を螺合して構成し、螺合部分の前後に案内管６ａの内側へ突出する突起３２，３３を設け、案内管６ａを螺合部分で分離させて清掃部材２０を着脱可能に挿着するようにしてもよい。このような構成においては、螺合部分の前後に形成される突起３２，３３間に清掃部材２０が収容されるので、清掃部材２０は、突起間の距離だけ軸方向の移動が許容されるものの、この突起３２，３３により軸方向の移動が規制された状態で案内管６ａに収容される。
【００３１】
尚、上述の例では、アトマイズ空気を供給する接続ポート１７は案内管６ａの２箇所設けられているが、１箇所としてもよい。
また、開閉弁１８の開閉動作をフレームロッドの変位（案内管６ａに対するプラグ１５の着脱の操作）に連動させ、例えば、プラグ１５が案内管６ａから外された場合に開閉弁１８を開とし、プラグ１５が案内管６ａに嵌合されて所定時間が経過した後に開閉弁１８を閉とするようにしてもよい。このような構成により、開閉弁１８の開閉を失念することがなくなり、除去された不純物やすす等の排出を的確に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
６  火炎検出装置
６ａ  案内管
１０  フレームロッド
１５  プラグ
１６  空気配管
２０  清掃部材
２１  ワイヤブラシ
２２  保持フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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