(57)【要約】【課題】発光検出部の可視光不検出機能の故障を検出することが可能な火炎検出装置を提供する。【解決手段】受光した光のうち予め設定した第一波長の光を検出すると情報信号を出力する発光検出部４と、発光検出部４の前側に移動して光を発光検出部４から掩蔽するシャッタ部材２０と、シャッタ部材２０が光を掩蔽している状態で発光検出部４が出力した情報信号の入力を受けると、発光検出部４が故障していると判定する故障判定部１２を備え、シャッタ部材２０は、第一波長の光を透過せず且つ光のうち第一波長よりも長い第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光のうち予め設定した第一波長の光を検出すると情報信号を出力する発光検出部と、
前記発光検出部の前側に移動して前記光を発光検出部から掩蔽するシャッタ部材と、
前記シャッタ部材が前記光を掩蔽している状態で前記発光検出部が出力した情報信号の入力を受けると、前記発光検出部が故障していると判定する故障判定部と、を備え、
前記シャッタ部材は、前記第一波長の光を透過せず且つ前記光のうち第一波長よりも長い第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成されていることを特徴とする火炎検出装置。
【請求項２】
前記シャッタ部材を形成する材料は、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つ、または、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載した火炎検出装置。
【請求項３】
前記シャッタ部材を形成する材料は、強化処理を施したものであることを特徴とする請求項２に記載した火炎検出装置。
【請求項４】
前記シャッタ部材を形成する材料は、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載した火炎検出装置。
【請求項５】
前記シャッタ部材を形成する材料は、二酸化珪素を主成分とし且つ前記第一波長の光を透過する耐熱ガラスと、前記第一波長の光を透過せず且つ前記第二波長の光を透過するガラスと、を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載した火炎検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナが発生させた火炎の有無を検出するための火炎検出装置に関し、特に、火炎から放射された紫外線のみを検出するセンサが故障しているか否かを自己診断する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所等で用いられる加熱・燃焼用のバーナ（燃焼装置）には、一般的に、バーナが発生させた火炎の状態、特に、火炎の有無を検出するための火炎検出装置が備えられている。
このような火炎検出装置としては、例えば、特許文献１から特許文献３に記載されている装置が開示されている。
特許文献１に記載されている火炎検出装置は、バーナが発生させた火炎から放射された紫外線を、液晶を用いて形成されたシャッタ部材を通じて検出する受光素子を備えており、シャッタ部材の構成として可動部分を必要としないため、長寿命化が可能となっている。
【０００３】
特許文献２に記載されている火炎検出装置は、バーナの着火前の準備処理中及びバーナの燃焼終了後の後処理中のうち少なくとも一方において、火炎から放射された紫外線に基づいて発生する火炎発生信号を計測して、紫外線を検出するセンサの劣化を判定するものである。
特許文献３に記載されている火炎検出装置は、適宜な遮光体を移動させることにより火炎の光を遮るシャッタ部材を開閉可能な開閉機構を備え、開閉機構の作動時には、火炎から放射された紫外線を検出するセンサの作動周期を短くすることによって、紫外線を検出するセンサの信頼性を向上させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１‐１２２５３０号公報
【特許文献２】特開昭６３‐１５４９３２号公報
【特許文献３】特開２００２‐０３０３４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
火炎検出装置の構成が、上述したように、故障していない正常時では火炎から放射された紫外線を検出するセンサ（以下、「発光検出部」と記載する）を備えた構成である場合、電極板の表面性状変化や電極板蒸散物が封入ガスに混入した等の理由により、発光検出部が故障すると、故障した発光検出部は、発光検出部に駆動電圧を印加しただけで、受光が無くても内部放電して誤検出する自己放電故障以外に、高温で赤熱したバーナタイル等から発生する長波長の可視光を、紫外線として誤検出する場合がある。
【０００６】
発光検出部が上記の可視光を紫外線として誤検出する状況では、発光検出部とバーナとの間に、可視光を掩蔽する材料で形成したシャッタ部材を移動させると、火炎が無く、火炎からの発光が無い状態であっても、シャッタ部材が開いている間は、故障した発光検出部が上記の可視光を紫外線として検出する。一方、シャッタ部材が閉じている間は、故障した発光検出部が光を検出しない。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１から特許文献３に記載されている技術では、発光検出部の可視光不検出機能（ソーラーブラインド性）の故障を想定しておらず、上記の自己診断機能としては不完全である。なお、ソーラーブラインド性とは、短波長の紫外放射領域にのみ受光感度を有する特性である。
このため、上述した特許文献１から特許文献３に記載されている技術では、発光検出部の可視光不検出機能の故障を検出することが不可能であり、バーナの動作が正常であることを自己診断する自己診断機能が不十分であるため、バーナの安全性が完全ではないという問題が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、発光検出部の可視光不検出機能の故障を検出可能であり、バーナの安全性をさらに向上させることが可能な火炎検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、受光した光のうち予め設定した第一波長の光を検出すると情報信号を出力する発光検出部と、
前記発光検出部の前側に移動して前記光を発光検出部から掩蔽するシャッタ部材と、
前記シャッタ部材が前記光を掩蔽している状態で前記発光検出部が出力した情報信号の入力を受けると、前記発光検出部が故障していると判定する故障判定部と、を備え、
前記シャッタ部材は、前記第一波長の光を透過せず且つ前記光のうち第一波長よりも長い第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によると、光のうち予め設定した第一波長の光を透過せず、且つ光のうち第一波長よりも長い第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成したシャッタ部材が、光を発光検出部から掩蔽している状態で、発光検出部が出力した情報信号の入力を受けた故障判定部が、発光検出部が故障していると判定する。
このため、シャッタ部材が光を発光検出部から掩蔽している状態で発光検出部が検出した光に基づいて、発光検出部の可視光不検出機能が故障しているか否かを判定することが可能となり、火炎検出装置の構成を、バーナの動作が正常であることを自己診断する自己診断機能を有する構成とすることが可能となる。
【００１０】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に従属する発明であって、前記シャッタ部材を形成する材料は、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つ、または、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によると、上述した六種類のガラスのうち一つ、または、六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものを、シャッタ部材を形成する材料とする。
このため、第一波長の光を掩蔽することが可能であるとともに、故障していない発光検出部が検出目的とする第一波長の光よりも波長の長い第二波長の光を透過する材料として、一般的な光学ガラスを用いるため、シャッタ部材の材料の入手が容易であるとともに、シャッタ部材の製造コストの増加を抑制することが可能となる。
【００１２】
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項２に従属する発明であって、前記シャッタ部材を形成する材料は、強化処理を施したものであることを特徴とするものである。
本発明によると、強化処理を施した光学ガラスを、シャッタ部材を形成する材料として用いる。
このため、シャッタ部材に対し、繰り返しの可動に対する耐久性を増加させることが可能となるとともに、火炎検出装置に対し、自己診断機能の長寿命化が可能となる。
【００１３】
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、請求項１から３のうちいずれか１項に従属する発明であって、前記シャッタ部材を形成する材料は、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスであることを特徴とするものである。
本発明によると、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスを、シャッタ部材を形成する材料とする。
【００１４】
このため、第一波長の光を掩蔽することが可能であるとともに、故障していない発光検出部が検出目的とする第一波長の光よりも波長の長い第二波長の光を透過する材料として、酸化物系耐熱ガラスを用いることとなる。これにより、バーナにより燃焼した空気が予熱されている場合に発生する対流伝熱や、バーナを備える燃焼炉の炉温が高い場合に発生する炉内からの放射伝熱によって、シャッタ部材の材料が高温になるバーナにシャッタ部材を用いても、シャッタ部材の溶損や破損を抑制することが可能となる。
【００１５】
次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項１に従属する発明であって、前記シャッタ部材を形成する材料は、二酸化珪素を主成分とし且つ前記第一波長の光を透過する耐熱ガラスと、前記第一波長の光を透過せず且つ前記第二波長の光を透過するガラスと、を組み合わせたものであることを特徴とするものである。
本発明によると、耐熱性の高い二酸化珪素を主成分とする耐熱ガラスと、第一波長の光を透過せず且つ第二波長の光を透過するガラスを組み合わせて、シャッタ部材を形成する材料としている。
このため、シャッタ部材の耐熱性を向上させることが可能であるとともに、シャッタ部材の構成を、第一波長の光を透過しない構成とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シャッタ部材が光を発光検出部から掩蔽している状態で発光検出部が検出した光に基づいて、発光検出部の可視光不検出機能が故障しているか否かを判定することが可能となるため、火炎検出装置の構成を、バーナの動作が正常であることを自己診断する自己診断機能を完全なものとすることが可能となり、バーナの安全性をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態の火炎検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】発光検出部の分光感度特性と各種の分光放射強度との関係を示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ線矢視図である。
【図４】発光検出部の故障を検出する動作のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、図１から図３を用いて、本実施形態の火炎検出装置の構成を説明する。
図１は、本実施形態の火炎検出装置１の概略構成を示す図である。
火炎検出装置１は、図外のバーナが発生させた火炎の状態を検出する装置であり、バーナを設けた設備（加熱炉等）が備えている。
本実施形態では、一例として、バーナを、２４時間以上等の長時間に亘って燃焼を継続させる工業炉（加熱炉等）に設けられ、炉内で火炎を発生させるバーナとした場合を説明する。
【００１９】
また、図１中に示すように、火炎検出装置１は、装置筐体２と、発光検出部４と、シャッタ機構６と、コネクタ１０と、故障判定部１２と、冷却ファン１４を備えている。
装置筐体２は、例えば、直方体に形成され、内部空間を有する箱である。なお、図１中には、装置筐体２の断面図を示している。
発光検出部４は、装置筐体２の内部空間に配置されている。具体的には、発光検出部４を保持するセンサ取付け部材１６を用いて、バーナが有するサイトホール（図示せず）に取り付けられており、内部空間のうち、バーナ及びその周辺から放射された光を受光して検出可能な位置に配置されている。なお、サイトホールとは、バーナの燃焼状態を確認する覗き窓（開口）である。
【００２０】
したがって、発光検出部４は、バーナが火炎を発生させておらず、バーナ及びその周辺から放射された光の検出範囲に火炎が存在していない状態であっても、バーナ及びその周辺から放射された光を、常時受光して検出可能となっている。なお、バーナ及びその周辺から放射された光とは、例えば、バーナや、炉内の高温部（例えば、高温により赤熱したバーナタイル）からの黒体放射によって発生する光である。
【００２１】
また、発光検出部４は、バーナ及びその周辺から放射された光を受光して検出すると、光を検出した情報を示す情報信号を、発光検出部駆動回路２４を介して故障判定部１２へ出力する。
また、発光検出部４は、陰電極を形成する電極板（図示せず）を有しており、この電極板に光子が照射されると、光子の持つエネルギー準位に応じて光電子を発生させる。そして、光子の持つエネルギー準位に応じて発生させた光電子を増幅することにより、入射光を検出する構成となっている。
【００２２】
発光検出部４が有する電極板は、ニッケル系の材料を用いて形成した板材であり、その長波長側のカットオフ波長は、２５０［ｎｍ］に設定されている。電極板の長波長側のカットオフ波長を２５０［ｎｍ］に設定した理由は、カットオフ波長が２５０［ｎｍ］であれば、故障していない正常時（通常時）の発光検出部４が、バーナ及びその周辺（炉内を含む）から放射された光のうち、可視光を検出することが無いためである。
【００２３】
したがって、発光検出部４は、故障していない正常時では、図２中に示すように、可視光に対する検出感度を有しておらず、バーナ及びその周辺から放射された光のうち、バーナが発生させた火炎から放射される第一波長の光のみを検出する。すなわち、正常時の発光検出部４は、可視光不検出機能（ソーラーブラインド性）が故障していない。
このため、正常時の発光検出部４は、例えば、炉内の温度が１２００［℃］を超えるような場合に放射された光である、第二波長の光（例えば、高温により赤熱したバーナタイルから発光する可視光）を誤検出することが無い。
【００２４】
なお、図２は、発光検出部４の分光感度特性と各種の分光放射強度との関係を示す図であり、縦軸に、相対感度及び相対強度（共に任意単位）を示し、横軸に、バーナ及びその周辺から放射された光の波長（ｎｍ）を示している。また、図２中には、発光検出部４の分光感度を実線で示し、太陽光の分光放射強度を一点鎖線で示し、ガス炎の分光放射強度を点線で示し、タングステン電球が発光する光の分光放射強度を二点鎖線で示す。
【００２５】
ここで、本実施形態では、一例として、第一波長の光を、予め、波長が１８５［ｎｍ］〜２６０［ｎｍ］である、短波長の紫外線に設定した場合を説明する。また、本実施形態では、一例として、第二波長の光を、第一波長よりも波長が長い光、すなわち、波長が２６０［ｎｍ］を超える光（第一波長よりも長い波長の紫外線、可視光、赤外線等）とした場合を説明する。
【００２６】
また、発光検出部４は、電極板の表面性状変化や電極板蒸散物が封入ガスに混入した等の理由により、放電にいたる光子エネルギー準位が低下して故障した状態となると、光に対する検出感度が変化して、第二波長の光に対する検出感度を有することとなる。すなわち、故障した状態の発光検出部４は、可視光不検出機能が故障している。
これにより、故障した状態の発光検出部４は、第一波長の光よりも波長の長い第二波長の光を誤検出する状態となり、高温で赤熱したバーナタイル等から発生する可視光等を検出する状態となる。
センサ取付け部材１６は、発光検出部４を保持可能な形状に形成されており、装置筐体２の壁を貫通した状態で、装置筐体２に取り付けられている。
【００２７】
また、センサ取付け部材１６のうち、装置筐体２の外部に突出している部分には、バーナが有するサイトホールとセンサ取付け部材１６とを連結する連結部材１８が取り付けられている。また、センサ取付け部材１６のうち、発光検出部４とサイトホールとの間の部分の空隙部は、後述する石英窓２８により気密されている。
連結部材１８は、サイトホールと発光検出部４との間を連通する空隙部に配置されている石英窓２８を備えている。
【００２８】
石英窓２８は、石英ガラス製の窓であり、高い耐熱性を有するとともに、紫外線を透過する。
シャッタ機構６は、装置筐体２の内部空間において、バーナに近い側に配置されており、シャッタ部材２０と、シャッタ駆動部２２と、発光検出部駆動回路２４を備えている。
シャッタ部材２０は、平板状に形成されており、板厚方向を、バーナと発光検出部４が対向する方向（図１中では、左右方向）と平行に向けた状態で、シャッタ駆動部２２が有する回転軸２６に取り付けられている。
【００２９】
また、シャッタ部材２０は、第一波長の光を透過せずに、第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成されている。
本実施形態では、一例として、シャッタ部材２０を形成する材料を、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つのガラス、または、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたガラスに、熱処理や化学処理等の強化処理を施したものとした場合を説明する。
これに加え、本実施形態では、一例として、シャッタ部材２０を形成する材料を、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスとした場合を説明する。
【００３０】
したがって、本実施形態では、シャッタ部材２０を形成する材料として、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つのガラス、または、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたガラスに、熱処理や化学処理等の強化処理を施したガラスと、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスとを組み合わせた複層ガラスを用いた場合を説明する。
【００３１】
上記の複層ガラスは、それぞれ平面で製造された複数のガラスを重ねて加圧しつつ加熱する事で、互いに平面融着して直接接合して形成されており、接合面の強度と耐熱性に優れている。なお、使用条件により、それほどの強度と耐熱性が必要でない場合には、ホウ酸塩鉛などを含む低融点ガラス粉末を接合面に用いて、複数のガラスを、より低温で接合することも可能である。さらに、低温環境で使用される場合には、複数のガラスを、ポリサルファイド系シーリング材を接着剤として用いて、さらに低温の室温付近で接着させても良い。
【００３２】
また、ガラスは引張応力により破壊するので、あらかじめガラス製品の表面に圧縮ひずみ層を形成しておくと、破壊強度が増す。このことから、上記の強化処理としては、ガラス板を軟化点付近まで加熱しておいて圧縮空気を吹きつけ急冷する物理強化、ガラス板をひずみ点以下で、イオン半径の大きいアルカリイオンを含む溶融塩中に浸漬して、ガラス中のアルカリイオンとの間でイオン交換を行う化学強化、あるいは、それらの組み合わせによる方法が知られている。
【００３３】
シャッタ駆動部２２は、回転軸２６を回転可能なモータを用いて形成されており、図外の外部駆動回路が出力する電圧（シャッタ駆動電圧）に応じて、回転軸２６を回転させ、シャッタ部材２０の位置を、火炎検出位置または故障確認位置へ切り換える。
シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置へ切り換えると、図３（ａ）中に示すように、シャッタ部材２０と発光検出部４が、バーナと発光検出部４が対向する方向から見て重ならない状態となる。なお、図３は、図１のＩＩＩ線矢視図であり、図３（ａ）は、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置へ切り換えた状態を示している。また、図３中では、説明のために、装置筐体２、発光検出部４、シャッタ部材２０及びシャッタ駆動部２２以外の図示を省略している。
したがって、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置へ切り換えると、発光検出部４による光の検出範囲が、バーナ及びその周辺となる。
【００３４】
一方、シャッタ部材２０の位置を故障確認位置へ切り換えると、図３（ｂ）中に示すように、シャッタ部材２０と発光検出部４が、バーナと発光検出部４が対向する方向から見て重なった状態となり、シャッタ部材２０が発光検出部４の前側（図１中では、発光検出部４の左側）に移動して、バーナ及びその周辺から放射された光を、発光検出部４から掩蔽する状態となる。なお、図１中には、図３（ｂ）中の状態、すなわち、シャッタ部材２０の位置を故障確認位置へ切り換えた状態を示している。
【００３５】
上述したように、シャッタ部材２０は、第一波長の光を透過せずに、第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成されている。
したがって、シャッタ部材２０の位置を故障確認位置へ切り換えると、発光検出部４による光の検出範囲には、第一波長の光が入射せず、第二波長の光が入射することとなる。
これにより、シャッタ部材２０の位置を故障確認位置へ切り換えると、シャッタ部材２０は、バーナ及びその周辺から放射された光を、発光検出部４の検出範囲から掩蔽する。
【００３６】
そして、図外の外部駆動回路により、シャッタ駆動電圧が印加されると、シャッタ部材２０の位置が、予め設定した作動周期で火炎検出位置または故障確認位置へ切り換わるように、シャッタ駆動部２２は、回転軸２６を回転させる。また、外部駆動回路は、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置または故障確認位置へ切り換える指令を含む情報信号を、故障判定部１２に出力する。
【００３７】
本実施形態では、一例として、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換える作動周期を、一日（２４時間）に一回以上、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換える周期に設定した場合を説明する。
発光検出部駆動回路２４は、装置筐体２の内部空間において、発光検出部４及びシャッタ機構６よりも、バーナから遠い位置に配置されており、発光検出部４から入力された情報信号を増幅して、故障判定部１２に出力する。このように、発光検出部駆動回路２４を装置筐体２内に備える構成とすることにより、発光検出部４から離れた位置に故障判定部１２を配置しても、発光検出部４から入力された情報信号の減衰や、外部からのノイズにより情報信号が受ける悪影響を抑制することが可能となる。
【００３８】
コネクタ１０は、装置筐体２のうち、バーナから遠い側の壁を貫通した状態で、装置筐体２に取り付けられており、発光検出部駆動回路２４を駆動させるための電力を供給する電源（図示せず）と発光検出部駆動回路２４とを接続する電線と、発光検出部駆動回路２４と故障判定部１２を接続して、発光検出部駆動回路２４が増幅した情報信号を故障判定部１２へ出力にするための電線が接続されている。
故障判定部１２は、装置筐体２の外部に配置されており、発光検出部駆動回路２４及び外部駆動回路から入力された情報信号に基づいて、発光検出部４が故障しているか否かを判定する。
【００３９】
具体的には、外部駆動回路から入力された情報信号が、シャッタ部材２０の位置を故障確認位置へ切り換えた指令を含んでおり、発光検出部駆動回路２４から入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号である場合に、発光検出部４が故障していると判定する。
なお、発光検出部４が故障しているとの判定結果は、例えば、警報・メッセージ等の聴覚的な情報や、ランプの点滅・ディスプレイへの表示等の視覚的な情報として、工業炉の作業者・管理者等へ通報する。
冷却ファン１４は、装置筐体２の内部空間において、発光検出部４及びシャッタ機構６よりも、バーナから遠い位置に配置されており、装置筐体２の外部に配置された冷却空気供給装置（図示せず）と接続されている。
【００４０】
また、冷却ファン１４は、少なくともバーナが火炎を発生させている状態（バーナ燃焼中）で、例えば、１７［Ｌ／ｍｉｎ］の冷却用空気を、冷却空気供給装置から装置筐体２の内部空間へ導入して、装置筐体２の内部空間を冷却する。
これにより、バーナが発生させた火炎からの放射熱を受ける発光検出部４及びシャッタ機構６の温度上昇を防止して、装置筐体２の内部空間の温度上昇を防止して、例えば、電解コンデンサ等、耐熱温度が低い素子の温度上昇を防止している。
【００４１】
（動作・作用等）
以下、図１から図３を参照しつつ、図４を用いて、上記の構成を備えた火炎検出装置１が行う動作・作用等について説明する。
本実施形態の火炎検出装置１では、バーナの使用時（燃焼中等）において、外部駆動回路が、予め設定した作動周期である、一日（２４時間）に一回以上の周期で、シャッタ部材２０の位置を、火炎検出位置から故障確認位置へ切り換える。このとき、外部駆動回路は、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換えた電圧（シャッタ駆動電圧）を含む情報信号を、故障判定部１２に出力する。
【００４２】
シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換えた指令を含む情報信号の入力を受けた故障判定部１２は、発光検出部駆動回路２４から入力された情報信号を参照する。
ここで、本実施形態の火炎検出装置１では、シャッタ部材２０を、第一波長の光を透過せず且つ第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成している。
【００４３】
これにより、発光検出部４が故障しており、バーナが発生させた火炎が無い場合（消えている場合）、故障している発光検出部４は、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換え、シャッタ部材２０が、バーナ及びその周辺から放射された光を発光検出部４の検出範囲から掩蔽している状態で、バーナ及びその周辺から放射された光を検出することとなる。
【００４４】
したがって、本実施形態の火炎検出装置１では、発光検出部４が故障しており、バーナが発生させた火炎が無い場合（消えている場合）、図４（ａ）中に示すように、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置（図４中では、「シャッタ開」と記載する）へ切り換えている状態では、発光検出部駆動回路２４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号（図４中では、「検出」と記載する）となる。
【００４５】
また、発光検出部４が故障しており、バーナが発生させた火炎が無い場合（消えている場合）、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置（図４中では、「シャッタ閉」と記載する）へ切り換えている状態において、発光検出部駆動回路２４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号となる。
【００４６】
そして、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換えた指令を含む情報信号の入力を受け、さらに、発光検出部４から入力された情報信号を参照した故障判定部１２は、発光検出部駆動回路２４から入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号であれば、発光検出部４が故障していると判定（図４中では、「故障検出」と記載する）する。
【００４７】
なお、図４は、発光検出部４の故障を検出する動作のタイムチャートである。また、図４中では、本実施形態の火炎検出装置１が行う動作のタイムチャートを、図４（ａ）として示し、発光検出部４が故障していない正常時において、本実施形態の火炎検出装置１が行う、バーナが発生させた火炎の有無を検出する動作のタイムチャートを、図４（ｂ）及び図４（ｃ）として示す。さらに、図４中では、発光検出部４が故障している状態で、バーナが発生させた火炎の有無を検出する動作のタイムチャートを、図４（ｄ）及び図４（ｅ）として示す。
【００４８】
すなわち、発光検出部４が故障していない正常時では、図４（ｂ）中に示すように、バーナが発生させた火炎が有る場合（消えていない場合）、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置へ切り換えている状態では、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号となる。また、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換えている状態では、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出していない情報を示す情報信号（図４中では、「未検出」と記載する）となる。したがって、発光検出部４が故障していない正常時では、バーナが発生させた火炎が有る場合、シャッタ部材２０の位置の切り換えに連動して、発光検出部４が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出することとなる。
【００４９】
また、発光検出部４が故障していない正常時では、図４（ｃ）中に示すように、バーナが発生させた火炎が無い場合、シャッタ部材２０の位置にかかわらず、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出していない情報を示す情報信号となる。したがって、発光検出部４が故障していない正常時では、バーナが発生させた火炎が無い場合、シャッタ部材２０の位置にかかわらず、発光検出部４が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出しないこととなる。
【００５０】
一方、発光検出部４が故障している状態、具体的には、放電にいたる光子エネルギー準位が低下して故障（自己放電故障）した状態では、バーナ及びその周辺から放射された光に対する検出感度が変化して、第二波長の光に対する検出感度を有する。このため、図４（ｄ）中に示すように、シャッタ部材２０の位置にかかわらず、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号となる。
【００５１】
また、本実施形態の火炎検出装置１と異なり、シャッタ部材２０を、第一波長の光及び第二波長の光を透過しない材質の材料を用いて形成した場合、図４（ｅ）中に示すように、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置へ切り換えている状態では、バーナが発生させた火炎が無い場合に、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号となる。また、シャッタ部材２０の位置を火炎検出位置から故障確認位置へ切り換えている状態では、バーナが発生させた火炎が無い場合に、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出していない情報を示す情報信号となる。したがって、シャッタ部材２０を、第一波長の光及び第二波長の光を透過しない材質の材料を用いて形成した場合、バーナが発生させた火炎が無い場合であっても、シャッタ部材２０の位置と発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号との関係が、発光検出部４が故障していない正常時と同様の関係となるため、発光検出部４が故障しているか否かの判定が不可能である。
【００５２】
これに対し、本実施形態の火炎検出装置１では、シャッタ部材２０を、第一波長の光を透過せず且つ第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成しているため、バーナが発生させた火炎が無い場合、シャッタ部材２０の位置にかかわらず、発光検出部４から故障判定部１２へ入力された情報信号が、バーナ及びその周辺から放射された光を検出した情報を示す情報信号となる。
【００５３】
したがって、本実施形態の火炎検出装置１では、バーナが発生させた火炎が無い場合に、発光検出部４が、シャッタ駆動電圧を印加しただけで、放電にいたる故障（自己放電故障）した状態と、自己放電故障以外に第二波長を検出する状態となっている（故障している）いずれの場合であっても、発光検出部４が故障している状態、すなわち、発光検出部４の可視光不検出機能が故障している状態を検出することが可能となる。
【００５４】
（第一実施形態の効果）
以下、本実施形態の効果を列挙する。
（１）本実施形態の火炎検出装置１では、バーナ及びその周辺から放射された光のうち、予め設定した第一波長の光を透過せず、且つ光のうち第一波長よりも長い第二波長の光を透過する材質の材料を用いて形成したシャッタ部材２０が、バーナ及びその周辺から放射された光を発光検出部４から掩蔽している状態で、故障判定部１２が、発光検出部４が出力した情報信号の入力を受けると、この故障判定部１２が、発光検出部４が故障していると判定する。
【００５５】
このため、シャッタ部材２０が、バーナ及びその周辺から放射された光を発光検出部４から掩蔽している状態で、発光検出部４が検出した光に基づいて、発光検出部４の可視光不検出機能が故障しているか否かを判定することが可能となり、火炎検出装置１の構成を、バーナの動作が正常であることを自己診断する自己診断機能を有する構成とすることが可能となる。
その結果、バーナの安全性を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、バーナが発生させた火炎が無い場合に、発光検出部４が、放電にいたる光子エネルギー準位が低下して故障（自己放電故障）した状態に加え、自己放電故障以外の要因で、発光検出部４故障している場合であっても、発光検出部４の可視光不検出機能が故障している状態を検出することが可能となるため、バーナの安全性をさらに向上させることが可能となる。
【００５７】
（２）本実施形態の火炎検出装置１では、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つ、または、これら六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものを、シャッタ部材２０を形成する材料とする。
このため、第一波長の光を掩蔽することが可能であるとともに、故障していない発光検出部４が検出目的とする第一波長の光よりも波長の長い第二波長の光を透過する材料として、一般的な光学ガラスを用いることとなる。
その結果、シャッタ部材２０の材料の入手が容易であるとともに、シャッタ部材２０の製造コストの増加を抑制することが可能となる。
【００５８】
（３）本実施形態の火炎検出装置１では、熱処理等の強化処理を施した光学ガラスを、シャッタ部材２０を形成する材料として用いる。
このため、シャッタ部材２０に対し、繰り返しの可動に対する耐久性を増加させることが可能となるとともに、火炎検出装置１に対し、自己診断機能の長寿命化が可能となる。
その結果、バーナの安全性を、長期間に亘って向上させることが可能となる。
【００５９】
（変形例）
以下、本実施形態の変形例を列挙する。
（１）本実施形態の火炎検出装置１では、クラウンガラス、硼珪クラウンガラス、重クラウンガラス、軽クラウンガラス、フリントガラス及び重フリントガラスのうち一つ、または、これら六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものを、シャッタ部材２０を形成する材料としたが、シャッタ部材２０を形成する材料は、これに限定するものではない。
【００６０】
すなわち、例えば、シャッタ部材２０を形成する材料を、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスとしてもよい。
この場合、第一波長の光を掩蔽することが可能であるとともに、故障していない発光検出部４が検出目的とする第一波長の光よりも波長の長い第二波長の光を透過する材料として、酸化物系耐熱ガラスを用いることとなる。
このため、バーナにより燃焼した空気が予熱されている場合に発生する対流伝熱や、バーナを備える燃焼炉の炉温が高い場合に発生する炉内からの放射伝熱によって、シャッタ部材２０の材料が高温になるバーナにシャッタ部材２０を用いても、シャッタ部材２０の溶損や破損を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、シャッタ部材２０を形成する材料を、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスとした場合、上述した六種類のガラスのうち一つ、または、六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたもの材料としたガラスを、二酸化珪素にホウ酸またはリン酸を添加した酸化物系耐熱ガラスと組み合わせて、シャッタ部材２０の構成を、複数の層で形成された構成（複層ガラス）としてもよい。これに加え、上述した六種類のガラスのうち一つ、または、六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものを材料としたガラスには、熱処理等の強化処理を施してもよい。
この場合、酸化物系耐熱ガラスと、上述した光学ガラスの、両者の長所を併せ持つシャッタ部材２０を形成することが可能となる。
【００６２】
（２）本実施形態の火炎検出装置１では、上述した六種類のガラスのうち一つ、または、六種類のガラスのうち少なくとも二つを組み合わせたものを、シャッタ部材２０を形成する材料としたが、シャッタ部材２０を形成する材料は、これに限定するものではない。
すなわち、例えば、耐熱性の高い二酸化珪素を主成分とする耐熱ガラスと、第一波長の光を透過せず且つ第二波長の光を透過するガラスを組み合わせて、シャッタ部材２０を形成する材料として用いてもよい。
この場合、シャッタ部材２０の耐熱性を向上させることが可能であるとともに、シャッタ部材２０の構成を、第一波長の光を透過しない構成とすることが可能となる。なお、耐熱性の高い二酸化珪素を主成分とする耐熱ガラスとしては、例えば、石英ガラスを用いることが可能である。
【００６３】
（３）本実施形態では、火炎検出装置１を、２４時間以上等の長時間に亘って燃焼を継続させる工業炉（溶鉱炉等）に設けられ、炉内で火炎を発生させるバーナが備えている装置としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、火炎検出装置１を、焼き肉器等のバーナで発生する炎の検出装置としてもよく、また、ボイラー等の設備のバーナから発生する炎の検出装置としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１    火炎検出装置
２    装置筐体
４    発光検出部
６    シャッタ機構
１０  コネクタ
１２  故障判定部
１４  冷却ファン
１６  センサ取付け部材
１８  連結部材
２０  シャッタ部材
２２  シャッタ駆動部
２４  発光検出部駆動回路
２６  回転軸
２８  石英窓
【図１】
2013195401.tif 000003
【図２】
2013195401.tif 000004
【図３】
2013195401.tif 000005
【図４】
2013195401.tif 000006