JPH0419447B2 - - Google Patents

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JPH0419447B2
JPH0419447B2 JP58160585A JP16058583A JPH0419447B2 JP H0419447 B2 JPH0419447 B2 JP H0419447B2 JP 58160585 A JP58160585 A JP 58160585A JP 16058583 A JP16058583 A JP 16058583A JP H0419447 B2 JPH0419447 B2 JP H0419447B2
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frame
signal
digital filter
oscillator
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Mario Jiakiino Jozefu
Ei Kiizu Fuoosu Marion
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Elsag International BV
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野および背景 本発明は、フレームオン装置に関し、特定する
と、フレームオン条件を決定し、フレームを発生
するのに使用されるバーナーの効率および安全性
を最適化するための新規で有用な装置に関する。
バーナーのフレームがオンであるかオフである
かを遠隔的に感知する装置は周知である。Sims
に賦与された米国特許第3586468号に開示される
この種の装置は、フレームの近傍に設けられる電
磁アンテナの使用を開示している。フレームは、
自然的に電磁波を発生することが知られており、
Simsの特許にしたがえば、この電磁波がアンテ
ナによりピツクアツプされる。Simsの特許では、
バーナーに超音波信号を供給して、フレームに固
有の周波数で人工的に振動を生じさせる。
Clallの米国特許第3233650号に依れば、異なる
バーナーに別個の特許をもたせるため、各バーナ
に異なる圧縮−希薄粗密波周波数を利用すること
ができる。特性は、検出して、どのバーナーがフ
レームを生じており、どのフレームがフレームを
生じていないかを指示することができる。
本発明を理解する上で関連する他の特許は、
Katorskyの米国特許第2979125号およびトンプソ
ンの米国特許第2460314号である。
発明の概要 本発明は、バーナーに供給される噴霧化用流体
または燃料流を変調して、フレームにより発生さ
れる電磁放射に特定の周波数を人工的に賦与し、
この放射をアンテナまたは電極により検出し、特
定の周波数に敏感なデイジタルフイルタにより濾
波し、あるいはその他の方法で処理して、フレー
ムが存在するかどうかを感知しかつ燃料流または
噴霧化用流体流を変化させて信号を最大にするこ
とによりフレームの状態を最適化するフレームオ
ン検出装置に関する。
イオン化された原子または分子を含む流体媒体
は、流体であれガスであれ、超音波エネルギ電磁
エネルギに変換する媒体として働き得る。この現
象は、本質的にイオンを含む５％塩溶液を利用す
ることにより証明された。溶液が超音波により変
調されると、電磁放射線が同じ周波数で存在する
ことが感知された。塩したがつてそれに伴なうイ
オンが存在しないと、そのように変調された蒸留
水は電磁放射を生じない。この現象が本発明に利
用される。
本発明に依ると、各フレームは、バーナーに供
給される噴霧化用空気流または蒸気流または燃料
流を超音波により変調することにより特定の固有
周波数に「同調」される。この超音波変調は、同
じ周波数を有する電磁波に変換され、これがフレ
ームの近傍に沿けた電極またはアンテナを使つて
検出される。各バーナーに別個の固有の周波数を
適用し、多重化技術の使用により検出器を複数の
バーナーで共有することによつて、単一の検出器
を複数のバーナーに作用させることができる。
最大の電磁放射は、最大の効率で発生されつゝ
あるフレームで得られるという洞察により、噴霧
化用流体または燃料流量のいずれかを選択的に変
えることによつて電磁信号を最大化することがで
きる。本発明の一実施態様においては、１または
複数のバーナーの始動および遮断動作に際して
は、フレームオン指示（パイロツト光の存在を感
知する）および始動要求または命令が、始動シー
ケンスの設定を可能にするため同時に受信されね
ばならない。遮断に際しては、始動要求が存在し
ないか、フレームオン指示が存在しないかのいず
れかである。
本発明の一実施態様においては、電磁波検出器
ならびに例えば圧電検出器の形式の圧縮−希薄粗
密波検出器が２つの別個の信号を発生するのに使
用され、両信号が強度について比較される。これ
により、特定のバーナを、他のバーナと独立に調
節できる。
したがつて、本発明の目的は、バーナー用フレ
ーム監視装置であつて、固有の周波数ｆにて信号
を発生するための発振器と、バーナーおよび該発
振器に接続されたフレームを固有の周波数で変調
するためのフレーム変調器と、バーナーと関連し
て設けられフレームからの電磁放射を関知するた
めの電磁信号検出器と、該検出器に接続され、フ
レームの温度の上昇とともに増大する電磁信号の
うちの固有の周波数の電磁信号を除くすべての電
磁信号を取り除くためのバンドパスフイルタとを
備えるバーナー用フレーム監視装置において、前
記バンドパスフイルタがデイジタルフイルタより
成り、前記発振器が、固有の周波数の信号を前記
フレーム変調器に供給するための出力と、デイジ
タルフイルタのクロツク周波数である2n×ｆ、こ
こにｎは整数であり、ｆは固有周波数に等しい、
に等しい信号をデイジタルフイルタに供給するた
めの出力とのデユアル出力を有し、前記発振器
が、60〜100000Hz間の固有の周波数を発生し、そ
して電磁放射レベルを決定しかつ該レベルに対応
する制御関数を供給するためのレベル検出器が、
前記デイジタルフイルタに接続されていることを
特徴とするフレーム監視装置を提供することであ
る。
本発明の特定の目的は、各々専属の発振器を備
える複数のバーナーが設けられ、全バーナーに対
してフレームの存在を感知するため単一の検出器
が利用され、該検出器が全バーナーおよびそれら
の発振器の間で共有されるこの種のフレーム監視
装置を提供することである。
本発明の他の特定の目的は、燃料または空気が
レベル検出手段により制御され、フイルタがデイ
ジタルフイルタより成り、レベル検出手段が、デ
イジタルフイルタのアナログ出力と接続された１
対のサンプル・ホールド回路と、該サンプル・ホ
ールド回路に接続されたコンパレータと、しかし
て各サンプル・ホールド回路は、サンプル制御装
置により時間的に分離された電磁信号の別個の部
分をサンプルするように制御されるものとする、
コンパレータの出力とサンプル制御装置の出力に
接続された排他的ORゲートと、該排他的ORの
出力に接続された積分回路とを含み、燃料および
空気流量が、電磁信号したがつてフレームの温度
を最適化するように制御されたこの種の監視装置
を提供することである。
本発明のさらに他の特定の目的は、フレームの
近傍に、固有の周波数にてフレーム内の圧力波に
したがつて変化する信号を発生する圧力波検出器
が設けられ、電磁波の強度を圧力波の強度と比較
するための回路が設けられ、これらの２強度の比
がバーナーに対する較正値に比例するようになさ
れたこの種の監視装置を提供することである。
以下図面を参照して本発明を好ましい具体例に
ついて説明する。
具体例の説明 図面を参照すると、第１図に示される具体例
は、フレーム（炎）１２を生ずるバーナー１０に
対するフレーム監視装置を構成している。バーナ
ー１０は、管１６を介して燃料が供給される燃料
調整器１４により供給される油またはガスにより
燃焼される形式のものである。空気のような噴霧
化用流体が、管１８および噴霧化用流体調整器２
０を介して供給される。燃料および空気は、管２
２，２４を介してバーナー１０に供給される。本
発明の１具体例では、燃料管２２に励起用トラン
スジユーサ２６が設けられており、バーナに対す
る燃料の供給を変調する。変調は、60〜100000Hz
の固有の周波数を発生するデユアル出力発振器３
０により固有の周波数が供給される電力増幅器２
８を介して行なわれる。本発明の他の具体例で
は、空気すなわち噴霧化用流体管２４にトランス
ジユーサ３６が設けられ、燃料でなくこの流体を
変調する。同じ結果が達成され、フレーム１２
が、発振器３０により発生される周波数と殆んど
同じ周波数で電磁放射を生ずる。追つて以下によ
り詳細に説明されるように、パイロツト光３２を
設けることができる。パイロツト光３２は、バー
ナー１０を始動（点火）するのに使用され、電磁
信号検出器により検出可能なフレームを発生す
る。（パイロツト光（フレーム）自体は変調され
ない。） 本発明にしたがえば、フレーム１２およびパイ
ロツト光３２の近傍に電極またはアンテナ３４が
設けられる。このアンテナまたは電極に供給され
る信号は、プリアンプ３８により増幅され、デイ
ジタルフイルタ４０に供給される。デイジタルフ
イルタ４０は、発振器３０に接続されており、線
４２を介してアナログ信号を生ずる。
本発明に使用できるデイジタルフイルタは周知
であり、例えば、D.J.LeonおよびS.C.Bass著
「Designers'Guide to Digital Filter」、1974年１
月20日発行、30〜75頁に記載されている。
一般にデイジタルバンドパスフイルタは、フイ
ルタの中心周波数の倍数である周波数のクロツク
信号を必要とする。中心周波数は、本明細書にお
いて言及されている固有周波数すなわち特性周波
数である。クロツク周波数は、普通フイルタの中
心周波数の24ないし28倍である。
デイジタルフイルタ４０の出力は、レベルコン
パレータ４４に供給される。レベルコンパレータ
４４は、電磁信号強度をフレームスレツシヨルド
調節回路４６により供給されるスレツシヨルド値
と比較する。レベルコンパレータ４４からの出力
信号は、線４８を介して供給され、噴霧化用流体
調整器２０または燃料調整器１４を所望の程度に
制御するのに利用できる。例えば、デイジタルフ
イルタ４０から受信される信号の振幅を最適化す
るのに使用できる。この振幅は、最大電磁放射、
したがつて最大フレーム温度に対応する。このよ
うにして、燃料の殆んど化学量論的燃焼を達成し
て、バーナーの効率を最大にすることができる。
次に第２図を参照するが、この図において対応
する部材は、対応する参照番号で示されている。
微粉化石炭バーナー１０の場合、微粉化石炭を運
ぶ一次空気は、管５０を介して供給され、二次空
気は管５２を介して供給される。トランスジユー
サ５４は、管５６を介して第１図に図示される電
力増幅器に接続されており、バーナー１０に供給
される一次空気および微粉化石炭の流れを変調す
るように機能する。したがつて、フレーム１２は
変調され、電磁信号を生ずる。
第３図には、バーナーの始動および遮断を容易
にするための装置が示してある。この装置では、
フレームオン指示信号が、線４８を介してAND
ゲート６０に供給される。ANDゲート６０はま
た、線６２を介してバーナー始動要求または命令
を受信する。両ANDゲート入力に正信号が受信
されると、ANDゲート出力６４に正出力が生じ、
バーナー１０を始動する始動シーケンス回路６６
に供給される。バーナー１０は、始動の目的のた
めの最終的アクチユエータを周知の態様で備えて
いる。
遮断の目的のため、２入力を備えるORゲート
６８が設けられており、該入力は、線４８および
６２から、インバータ７０により反転された反転
信号を受信する。フレームの不存在またはバーナ
ー始動要求信号の不存在の場合、遮断シーケンス
回路７２により遮断シーケンスが開始される。
第４図は、数個のバーナー１０′，１０″および
１０の数個のフレームの存在を検出するために
単一の検出器を使用する装置が示さている。別個
のバーナーのフレームは、別個の発振器３０′，
３０″および３０により第１図、第２図または
第６図（追つて後述する）にしたがつて変調され
る。１つの発振器が各バーナーに専用となつてい
る。各発振器は、セレクタ７４に供給された出力
を有しており、そして該セレクタ７４は、各バー
ナーに対するスレツシヨルド値を別個に調節する
ための複数の入力７８を有するマルチプレクサ７
６とともに、セレクタコントロールにより制御さ
れる。同様にセレクタコントロールにより制御さ
れるセレクタ８０は、正しいバーナーに正しい制
御動作を適用するためのラツチ８２に接続され
る。各バーナーの電磁信号強度は、マルチプレク
サ７６で制御されるコンパレータ４４で、該マル
チプレクサを介して送られる個々のバーナーに対
するスレツシヨルド値と比較される。ラツチ８２
は、信号線４８に接続されており、バーナー制御
装置に個々のバーナーに対するフレーム指示を供
給する。
デイジタルフイルタ４０はまた、サンプル・ホ
ールド回路８４に接続されるが、該回路は、デイ
ジタルフイルタ４０から到来する種々のバーナー
に対するアナログ信号を処理する。
第５図を参照すると、デイジタルフイルタ４０
の出力は、サンプル制御装置８６により制御され
るサンプル・ホールド回路８４′および８４″に供
給される。各サンプル・ホールド回路の出力に共
通のコンパレータ８８が設けられており、該コン
パレータは排他的ORゲート９０に信号を供給す
る。排他的ORゲート９０はまた、サンプル制御
装置８６から信号を受信し、そして積分回路９２
に接続されている。積分回路９２は、線９４を介
して、空気または燃料流量、したがつてフレーム
強度を調節するためのバーナー燃料または空気制
御装置（図示せず）に接続される。サンプル制御
装置８６はまた、コンパレータ８８から信号を受
信している。
第５図の装置は、電磁信号したがつてフレーム
温度を最適化する。サンプル・ホールド回路８
４′および８４″は交互にサンプルされ、デイジタ
ルフイルタ４０から受信されるアナログ信号の逐
次の時間サンプルを捕促する。コンパレータ８８
および排他的OR９０の組合せは、サンプル制御
装置８６から受信される信号により制御されて交
互の極性をもつ有効なコンパレータを生ずる。さ
らに詳述すると、前述のように、２つのサンプ
ル・ホールド回路８４′，８４″は、サンプル制御
装置８６により制御され、異なる時点において交
互にサンプルされ、そしてその出力がコンパレー
タ８８で比較される。比較の結果は、排他的OR
ゲート９０とサンプル制御装置８６それ自体に供
給される。サンプル制御装置はまた、排他的OR
ゲート９０の第２の入力に接続されている。この
ように、サンプル制御装置８６と排他的ORゲー
トは、極性が交番するコンパレータを構成するよ
うに接続されている。この極性が交番するコンパ
レータは、交互の時間サンプルが両コンパレータ
入力に交互に接続されるから必要とされる。サン
プリングプロセスが経過して行き、もしも逐次の
サンプルが、フレーム強度が時間とともに減少す
ることを示すと、排他的OR回路の出力の極性が
変化する。これは、積分回路９２に対する信号の
方向を変化させ、逐次のサンプル中感知されたフ
レーム強度の減少を補償するようにフレーム強度
を増大させる信号を線９４を介して供給せしめ
る。
第６図には、フレームを調整するための機械的
噴霧化装置９６を設けることができることが示さ
れている。しかして、この機械的噴霧化装置は、
例えば第１図に図示される装置の電力増幅器に接
続される。
第７図に示されるように、電磁信号検出装置３
４，３８，４０に加えて、圧力ピツクアツプまた
は検出器９８が設けられる。これは、例えば圧力
素子とし得る。この圧力波検出器からの信号はプ
リアンプ１００に供給され、そして該プリアンプ
は、2n×ｆに等しい周波数で調整される第２のデ
イジタルフイルタ１０２に信号を供給する。こゝ
で、ｆは発振器により供給される固有の周波数に
等しく、ｎは整数である。デイジタルフイルタ４
０は、同じ周波数依存値により制御される。
電磁放射に比例する信号が、線４２を介して分
割回路１０４に供給され、圧力波強度に比例する
信号が、線１０６を介して分割器１０４に供給さ
れる。それゆえ、１０８における分割器１０４の
出力は、比Ｘ／Ｙに比例する。こゝに、Ｘは電磁
放射の強度であり、Ｙは圧力波の強度である。こ
れらの両特性は、そのバーナーのみの関数であ
り、他の標準値や任意の他のバーナーとの比較で
はない。それゆえ、この比はバーナに対する絶対
較正を提供するのに使用できる。このようにし
て、個々のバーナーやバーナー群を単に最大にす
るのでなく、特定のバーナーを他のバーナーと独
立に調節できる。
以上、本発明を説明するため特定の具体例につ
いて図示、説明したが、本発明はその技術思想か
ら逸脱することなく他の方法で具体化できること
を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のフレーム監視装置を示すブロ
ツク図、第２図はフレームを固有の周波数で変調
するための他の装置を示すブロツク図、第３図は
バーナーに対する始動および遮断シーケンスを制
御するための装置を例示するブロツク図、第４図
は単一の検出器を使用して数個のバーナーフレー
ムを監視するための装置を示すブロツク図、第５
図はフレーム温度および効率を最適化するための
装置を示すブロツク図、第６図は第２図に類似の
ブロツク図で、バーナーフレームを変調するため
の他の装置を示すもの、第７図は電磁放射をフレ
ームからの圧力信号と比較するための装置を示す
ブロツク図である。 １０：バーナー、１２：フレーム（炎）、１
４：燃料調整器、１６，１８，２２，２４：管、
２６，３６：励起用トランスジユーサ、２８：電
力増幅器、３０：デユアル出力発振器、３２：パ
イロツト光、３４：電極またはアンテナ、３８：
プリアンプ、４０：デイジタルフイルタ、４４：
レベルコンパレータ、４６：フレームスレツシヨ
ルド調節回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 固有の周波数ｆにて信号を発生するための発
    振器３０と、バーナー１０および該発振器に接続
    されフレームを固有の周波数で変調するためのフ
    レーム変調器２６または３６と、バーナーと関連
    して設けられフレームからの電磁放射を感知する
    ための電磁信号検出器３４と、該検出器に接続さ
    れ、フレームの温度の上昇とともに増大する電磁
    信号のうちの固有の周波数の電磁信号を除くすべ
    ての電磁信号を取り除くためのバンドパスフイル
    タ４０とを備えるバーナー用フレーム監視装置に
    おいて、前記バンドパスフイルタ４０がデイジタ
    ルフイルタより成り、前記発振器３０が、固有の
    周波数の信号を前記フレーム変調器２６または３
    ６に供給するための出力と、2n×ｆ、ここにｎは
    整数であり、ｆは固有周波数に等しい、に等しい
    信号をデイジタルフイルタに供給するための出力
    とのデユアル出力を有し、前記発振器３０が、60
    〜100000Hz間の固有の周波数を発生し、そして電
    磁放射レベルを決定しかつ該レベルに対応する制
    御関数を供給するためのレベル検出器４４，４６
    が、前記デイジタルフイルタに接続されているこ
    とを特徴とするフレーム監視装置。 ２ 前記レベル検出器が、電磁信号に対するスレ
    ツシヨルド値を設定するためのフレームスレツシ
    ヨルド調節回路と、スレツシヨルド値を前記デイ
    ジタルフイルタから出力される電磁信号の値と比
    較するためのレベルコンパレータより成る特許請
    求の範囲第１項記載のフレーム監視装置。 ３ バーナーに接続され、バーナーに噴霧化用流
    体を供給するための噴霧化用流体調節器と、バー
    ナーに接続され、バーナーに燃料を供給する燃料
    調整器と、前記噴霧化用流体調整器および燃料調
    整器の一方とバーナー間に接続されて、前記固有
    周波数に従つて流量を調節するためのトランスジ
    ユーサを含み、該トランスジユーサが前記発振器
    に接続されている特許請求の範囲第２項記載のフ
    レーム監視装置。 ４ 前記フレーム変調器が、バーナーおよび前記
    発振器に接続され、バーナーにおける噴霧を前記
    固有周波数で変調する機械的噴霧化装置より成る
    特許請求の範囲第２項記載のフレーム監視装置。 ５ バーナーの始動および遮断動作を行うため、
    バーナーにそれぞれ接続された始動シーケンス回
    路および遮断シーケンス回路を備え、バーナーが
    前記電磁信号検出器により検出可能な電磁信号を
    発生するバーナーフレーム点火用パイロツトフレ
    ームを備えており、そして、前記コンパレータお
    よびバーナー始動要求線に接続されかつ前記始動
    シーケンス回路に接続されていて、前記レベルコ
    ンパレータがパイロツトフレームの存在を指示し
    かつ前記バーナー始動要求線が要求信号の存在を
    指示するとき、バーナーの動作を開始させるため
    の出力信号を発生するANDゲートと、前記レベ
    ルコンパレータおよび前記バーナー始動要求線に
    接続され、これらの要素から供給される信号を反
    転するインバータと、該各インバータに接続され
    た入力と前記遮断シーケンス回路に接続された出
    力を有しており、フレームまたは要求信号の不存
    在の際前記バーナーの動作を遮断するORゲート
    を備えている特許請求の範囲第２項記載のフレー
    ム監視装置。 ６ 少なくとも１つの追加のバーナーのフレーム
    を監視するため、該追加のバーナーに接続される
    追加の発振器と、前記発振器および該追加の発振
    器に接続されたマルチプレクサを備え、該マルチ
    プレクサが前記デイジタルフイルタに接続されて
    いて、前記両発振器の周波数を前記デイジタルフ
    イルタに選択的に供給し、前記電磁信号検出器が
    前記追加のバーナーと関連づけられており、単一
    の電磁信号検出器が、前記バーナーおよび追加の
    バーナーから出るフレームの存在を検出するのに
    利用されるようになされた特許請求の範囲第２項
    記載のフレーム監視装置。 ７ 前記デイジタルフイルタがアナログ出力信号
    を発生し、そして前記デイジタルフイルタに接続
    されて該アナログ信号を受信する少なくとも２つ
    のサンプル・ホールド回路と、各サンプル・ホー
    ルド回路の出力に接続されるコンパレータと、前
    記コンパレータの出力に接続される排他的ORゲ
    ートと、前記排他的ORゲートの入力および前記
    サンプル・ホールド回路に接続されるサンプル制
    御回路と、前記排他的ORゲートの出力に接続さ
    れた積分回路を備えており、前記バーナーが、該
    バーナーに供給される燃料および空気の一方を制
    御するための制御手段を備えており、前記積分回
    路が制御手段に接続されていて、フレームの電磁
    信号が最大となるまで燃料および空気の一方の流
    量を増大させる特許請求の範囲第２項記載のフレ
    ーム監視装置。 ８ フレームと関連して設けられフレームの圧力
    波を検出するための圧力波検出器と、該圧力波検
    出器に接続された第２のデイジタルフイルタと、
    前記デイジタルフイルタおよび追加のデイジタル
    フイルタに接続されて、電磁信号および圧力波信
    号に対する強度比を得るための回路とを備える特
    許請求の範囲第２項記載のフレーム監視装置。
JP58160585A 1982-09-03 1983-09-02 フレ−ム監視エネルギおよび燃料節約装置 Granted JPS59131827A (ja)

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