JP2020165825A - 火炎検出システムおよび故障診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧の変動の影響を受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定する。【解決手段】火炎検出システムは、火炎１００から生じる紫外線を検出する火炎センサとなるＵＶセンサ１と、ＵＶセンサ１に駆動電圧を周期的に印加する印加電圧生成部３と、ＵＶセンサ１の放電を検出する放電検出部４と、放電検出部４によって検出された放電に基づいてＵＶセンサ１の放電回数をカウントする放電カウント部５と、駆動電圧の印加回数と、放電カウント部５でカウントされた放電の回数に基づいて放電確率を算出する放電確率算出部８と、ＵＶセンサ１が遮光された状態のときの放電確率に基づいてＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する故障判定部１３とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、火炎の有無を検出する火炎検出システムに関するものである。

燃焼炉等において火炎の有無を検出する火炎センサとして、ＵＶ（ultraviolet）センサが知られている。従来の放電原理を利用したＵＶセンサは、火炎からの紫外線が電極に当たると、放電が行われ、放電電流が流れる。この放電電流を積分して電圧出力に変換して、その電圧をフレーム電圧として表示していた（例えば特許文献１参照）。ＵＶセンサの放電の周期は電源電圧の周波数に依存しており、周波数が５０Ｈｚの場合、１秒間に最大５０回放電が行われる。１回の放電は数ｍｓの期間で行われ、放電電流はパルス状の波形になるため、放電電流を電圧に変換するためには、フィルタを用いて積分している。このため、フレーム電圧の立ち上がりの時定数、立ち下がりの時定数が大きくなる。

図９は、ＵＶセンサの放電電流と、放電電流を積分したフレーム電圧の波形を示す図である。なお、図９では、火炎とＵＶセンサとの間に配置されるシャッターの開閉動作についても記載している。
フレーム電圧の立ち上がり、立ち下がりには、４〜５秒ほど時間がかかっており、炎がなくなってから出力をオフするまでの時間（フレームレスポンス）より遅くなっているので、正常の運転の火炎の紫外線レベルは判断できても、火炎からの紫外線の急峻な変化を捉えることはできず、ＵＶセンサの故障や予知の判断は困難であった。

また、商用の電源電圧から火炎センサに印加する電圧を生成するため、電源電圧のレベルの大小で放電電流も増減する。このため、１秒に５０回放電していたとしても、常に同じフレーム電圧にならない可能性があった。図１０の例では、電源電圧が１００％の場合と１１０％に上昇した場合のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧の波形を示す図である。図１０において、Ｉ１は電源電圧が１００％の場合の放電電流、Ｉ２は電源電圧が１１０％に上昇した場合の放電電流、Ｖ１は電源電圧が１００％の場合のフレーム電圧、Ｖ２は電源電圧が１１０％に上昇した場合のフレーム電圧である。

上記のとおり、フレーム電圧は放電電流を積分回路で積分することにより得られる。このため、フレーム電圧を監視する従来の方法では、例えば図１１のＢの箇所のように異常な放電があったとしても、その異常をフレーム電圧から読み取ることは困難であった。さらに、図１０で説明したようにフレーム電圧は電源電圧の変動の影響も受ける。したがって、放電電流に変化があったとしても、その放電電流の変化を受けたフレーム電圧の変化が、ＵＶセンサの故障によるものか、ＵＶセンサのレンズなどの汚れによるものか、電源電圧の変動によるものかの見極めが難しいという問題点があった。また、シャッター機構付きの火炎検出システムの場合、シャッターの開閉によってフレーム電圧の変動が大きくなるため、フレーム電圧の変動の原因の見極めが更に困難になるという問題点があった。

特開２００５−８３６０５号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電源電圧の変動の影響をほぼ受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することができる火炎検出システムおよび故障診断方法を提供することを目的とする。

本発明の火炎検出システムは、火炎から生じる紫外線を検出するように構成された火炎センサと、この火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記火炎センサの放電を検出するように構成された放電検出部と、前記放電検出部で検出された放電の回数をカウントするように構成された放電カウント部と、前記駆動電圧の印加回数と、前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するように構成された故障判定部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムは、火炎から生じる紫外線を検出するように構成された火炎センサと、この火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記火炎センサの放電を検出するように構成された放電検出部と、前記放電検出部で検出された放電の回数をカウントするように構成された放電カウント部と、前記火炎センサが遮光された状態のときに前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するように構成された故障判定部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの１構成例は、前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段と、この遮光手段を開閉動作させて、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッター制御部とをさらに備え、前記故障判定部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの１構成例は、前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段と、この遮光手段を開閉動作させて、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッター制御部とをさらに備え、前記故障判定部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときに前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの１構成例において、前記放電確率算出部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが採光可能な状態になったときに次に遮光手段が閉じて前記放電確率を新たに算出するときまで、直前に算出した放電確率の値を保持することを特徴とするものである。
また、本発明の火炎検出システムの１構成例において、前記火炎センサの放電電流を検出するように構成された放電電流検出部と、前記放電電流のレベルに基づいて前記火炎センサの放電の有無を判定するように構成されたレベル判定回路をさらに備え、前記シャッター制御部は、前記火炎センサの放電が発生したと前記レベル判定回路が判定したときに前記遮光手段を閉じ、前記火炎センサの放電が停止したと前記レベル判定回路が判定したときに前記遮光手段を開くことを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの故障診断方法は、火炎から生じる紫外線を検出する火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加する第１のステップと、前記火炎センサの放電電流に基づいて前記火炎センサの放電を検出する第２のステップと、前記駆動電圧の印加回数と、前記第２のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出する第３のステップと、前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定する第４のステップとを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの故障診断方法は、火炎から生じる紫外線を検出する火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加する第１のステップと、前記火炎センサの放電電流に基づいて前記火炎センサの放電を検出する第２のステップと、前記火炎センサが遮光された状態のときに前記第２のステップで検出した放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定する第３のステップとを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの故障診断方法の１構成例は、前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段を制御して、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるステップをさらに含み、前記第４のステップは、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とするものである。

また、本発明の火炎検出システムの故障診断方法の１構成例は、前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段を制御して、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるステップをさらに含み、前記第３のステップは、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときに前記第２のステップで検出した放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、故障判定部を設け、火炎センサが遮光された状態のときの放電確率に基づいて火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することにより、火炎センサの経年変化などの要因で生じる微妙な変動を捉えることができ、電源電圧の変動の影響をほぼ受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することができる。

また、本発明では、故障判定部を設け、火炎センサが遮光された状態のときの放電の回数に基づいて火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することにより、火炎センサの経年変化などの要因で生じる微妙な変動を捉えることができ、電源電圧の変動の影響をほぼ受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することができる。

また、本発明では、故障判定部を設け、遮光手段によって火炎センサが遮光された状態のときの放電確率に基づいて火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することにより、火炎センサの経年変化などの要因で生じる微妙な変動を捉えることができ、電源電圧の変動の影響および遮光手段の開閉の影響をほぼ受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することができる。

また、本発明では、遮光手段によって火炎センサが遮光された状態のときの放電の回数に基づいて火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することにより、火炎センサの経年変化などの要因で生じる微妙な変動を捉えることができ、電源電圧の変動の影響および遮光手段の開閉の影響をほぼ受けることなく、火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る火炎検出システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る火炎検出システムの動作を説明するフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施例に係る火炎検出システムの別の動作を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の第２の実施例に係る火炎検出システムの構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の第２の実施例に係る火炎検出システムの動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第２の実施例に係る火炎検出システムの動作を説明する図である。 図７は、本発明の第２の実施例に係る火炎検出システムの別の動作を説明するフローチャートである。 図８は、本発明の第１、第２の実施例に係る火炎検出システムを実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。 図９は、ＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧の波形を示す図である。 図１０は、電源電圧が１００％の場合と１１０％に上昇した場合のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧の波形を示す図である。 図１１は、ＵＶセンサの放電に異常があった場合のフレーム電圧の波形を示す図である。

［発明の原理］
本発明では、ＵＶセンサの放電確率に着目する。具体的には、単位時間あたりの放電回数をカウントして放電確率を求める。例えば、１秒間に放電する機会は、ＵＶセンサの駆動原理から、電源電圧の周波数が５０Ｈｚの場合は５０回、電源電圧の周波数が６０Ｈｚの場合は６０回となっている。ここで、１秒間の放電機会が５０回で、ＵＶセンサが毎回放電したとすると、１秒あたりの放電確率は５０／５０＝１００％である。また、ＵＶセンサが２５回放電したとすると、１秒あたりの放電確率は２５／５０＝５０％である。すなわち、１秒間の放電機会をＮ、１秒間の放電回数をｎとすると、１秒あたりの放電確率Ｐは次式となる。
Ｐ＝ｎ／Ｎ×１００ ・・・（１）

この放電確率Ｐを、フレーム電圧に代わってＵＶセンサの出力を監視するパラメータとする。放電確率Ｐの場合、電源電圧の変動の影響を受けないので、純粋な放電の状態が反映され、放電の微妙な変化でも検出することができ、応答性良く炎の状態確認が実現できる。

また、本発明では、シャッター開中とシャッター閉中の放電回数（放電確率）を別々にカウントすることが可能であるため、ＵＶセンサの故障や予兆を検出することが可能となる。シャッター閉中の放電回数は、理論上０であるが、ＵＶセンサの寿命に近づくと自己放電する確率が高くなる。
シャッター閉中のＵＶセンサの放電確率（放電回数）を監視することにより故障や予兆を検出することが可能となる。

上記の説明では、シャッター機構付きの火炎検出システムの場合について説明しているが、本発明はシャッター機構付きの火炎検出システムに限るものではない。すなわち、火炎検出システムの出荷検査時または火炎検出システムが設置されている現場で、ＵＶセンサが遮光されている状態で放電確率（放電回数）を求めるようにすればよい。

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る火炎検出システムの構成を示すブロック図である。火炎検出システムは、火炎１００から生じる光（紫外線）を検出する火炎センサとなるＵＶセンサ１（ＵＶ光電管）と、電源電圧を供給する電源回路２と、ＵＶセンサ１の１対の電極に駆動電圧を周期的に印加する印加電圧生成部３と、ＵＶセンサ１の放電を検出するための放電検出部４と、放電検出部４で検出された放電の回数をカウントする放電カウント部５と、駆動電圧の印加回数と、放電検出部４によって検出された放電の回数をカウントする放電カウント部５と、駆動電圧印加回数と放電の回数とに基づいて放電確率を算出する放電確率算出部８と、放電確率算出部８で求められた放電確率に基づいて紫外線強度を確定する紫外線強度確定部６と、紫外線強度確定部６によって確定された紫外線強度を出力する確定結果出力部９と、ＵＶセンサ１が遮光された状態のときの放電確率に基づいてＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する故障判定部１３と、故障判定部１３の判定結果を出力する判定結果出力部１４と、ＵＶセンサ１の放電電流を検出する放電電流検出部１０と、放電電流検出部１０で検出された放電電流のレベルを判定するレベル判定回路１１と、レベル判定回路１１で判定された値を火炎信号として入力する火炎信号入力部１２とを備えている。

図２は本実施例の火炎検出システムの動作を説明するフローチャートである。ＵＶセンサ１は、両端部が塞がれた円筒状の外囲器と、この外囲器を貫通する２本の電極ピンと、外囲器内部において電極ピンにより互いに平行に支持された２枚の電極とを備えた光電管から構成されている。このようなＵＶセンサ１では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、火炎１００に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、電極間に放電電流が流れる。

ただし、本実施例では、火炎検出システムの出荷検査時または火炎検出システムが設置されている現場における故障診断時において、ＵＶセンサ１が遮光された状態になっているものとする。このとき、火炎検出システムには、ＵＶセンサ１が遮光された状態であることを示す信号が例えばユーザの操作によって入力される。

電源回路２は、外部から入力される商用の電源電圧を印加電圧生成部３に供給する。動作の開始時に、放電カウント部５は放電回数ｎを０に初期化し（図２ステップＳ１００）、放電確率算出部８は駆動電圧の印加回数Ｎを０に初期化する（図２ステップＳ１０１）。

印加電圧生成部３は、電源回路２から供給される交流電圧を所定の値まで昇圧し、ＵＶセンサ１の１対の端子１１０，１１１間に印加する。
放電検出部４は、ＵＶセンサ１に流れる放電電流を検出する。例えば、放電検出部４内に発光ダイオードとフォトトランジスタを設けておき、ＵＶセンサ１に流れる放電電流によって発光駆動される発光ダイオードの光をフォトトランジスタを介して検出する（図２ステップＳ１０２）。
放電カウント部５は、放電検出部４で放電電流が検出された場合、放電回数ｎを１増やす（図２ステップＳ１０３）。

こうして、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３の処理が繰り返し実行される。放電確率算出部８は、駆動電圧の印可回数Ｎ（放電機会）が所定数Ｎｔｈ（本実施例では例えば５０回）に達した場合（図２ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、式（１）により放電確率Ｐを算出する（図２ステップＳ１０５）。

次に、故障判定部１３は、ＵＶセンサ１が遮光された状態であることを示す信号が外部から入力されているときに、放電確率算出部８によって算出された放電確率Ｐを所定の閾値Ｐｔｈと比較することにより、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する（図２ステップＳ１０６）。本実施例では、ＵＶセンサ１に紫外線が入射しない状態になっているので、放電確率Ｐは理論上０である。ただし、上記のとおり、ＵＶセンサ１の寿命に近づくと自己放電する確率が高くなる。

そこで、故障判定部１３は、放電確率Ｐが所定の閾値Ｐｔｈを上回る場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、ＵＶセンサ１に異常が発生していると判定する（図２ステップＳ１０７）。故障判定部１３は、放電確率Ｐが閾値Ｐｔｈ以下の場合（ステップＳ１０６においてＮＯ）、ＵＶセンサ１は正常と判定する（図２ステップＳ１０８）。

判定結果出力部１４は、故障判定部１３の判定結果を外部に出力する（図２ステップＳ１０９）。判定結果の出力方法としては、例えば判定結果を知らせる内容を表示したり、判定結果を知らせる情報を外部に送信したり、外部から読み出したりする等の方法がある。

こうして、本実施例では、ＵＶセンサ１が遮光された状態のときの放電確率Ｐを算出することにより、ＵＶセンサ１の微妙な変動を捉えることができる。また、本実施例では、電源電圧の変動の影響をほぼ受けることなく、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定することができる。

なお、図２の例では、放電確率Ｐに基づいてＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定しているが、放電回数ｎに基づいてＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定するようにしてもよい。この場合の動作を図３に示す。図３のステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理は、図２で説明したとおりである。

故障判定部１３は、ＵＶセンサ１が遮光された状態であることを示す信号が外部から入力されているときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したとき（図３ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、放電カウント部５によってカウントされた放電回数ｎを所定の閾値ｎｔｈと比較することにより、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する（図３ステップＳ１０６ａ）。

具体的には、故障判定部１３は、放電回数ｎが閾値ｎｔｈを上回る場合（ステップＳ１０６ａにおいてＹＥＳ）、ＵＶセンサ１に異常が発生していると判定する（図３ステップＳ１０７）。故障判定部１３は、放電回数ｎが閾値ｎｔｈ以下の場合（ステップＳ１０６ａにおいてＮＯ）、ＵＶセンサ１は正常と判定する（図３ステップＳ１０８）。図３のステップＳ１０９の処理は、図２で説明したとおりである。

［第２の実施例］
第１の実施例では、ＵＶセンサ１が遮光されている状態で放電確率（放電回数）を求めているが、シャッター機構付きの火炎検出システムであれば、燃焼中にＵＶセンサ１の故障診断を行うことが可能である。図４は本発明の第２の実施例に係る火炎検出システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。

本実施例の火炎検出システムは、ＵＶセンサ１と、電源回路２と、印加電圧生成部３と、放電検出部４と、放電カウント部５と、放電確率算出部８ａと、紫外線強度確定部６と、確定結果出力部９と、故障判定部１３ａと、判定結果出力部１４と、火炎１００とＵＶセンサ１との間に設けられたシャッター１７と、シャッター１７を駆動するシャッター駆動部１５と、シャッター駆動部１５を通じてシャッター１７を制御するシャッター制御部１６とを備えている。シャッター１７とシャッター駆動部１５とは、遮光手段を構成している。

図５は本実施例の火炎検出システムの動作を説明するフローチャート、図６は本実施例の火炎検出システムの動作を説明する図である。
シャッター制御部１６は、シャッター１７を開閉動作させるためのシャッター開信号およびシャッター閉信号を出力する。シャッター制御部１６は、レベル判定回路１１によって判定された出力に基づいてＵＶセンサ１の放電が発生したと判定したときにシャッター１７を閉じ、ＵＶセンサ１の放電が停止したと判定したときにシャッター１７を開く。

具体的には、レベル判定回路１１は、ＵＶセンサ１の放電電流を示す電圧が所定の放電閾値Ｉｔｈ１を超えたことによりＵＶセンサ１の放電が発生したと判定し、その判定結果に基づきシャッター制御部１６は、シャッター閉信号を出力する。また、レベル判定回路１１は、ＵＶセンサ１の放電電流を示す電圧が所定の放電停止閾値Ｉｔｈ２（Ｉｔｈ１＞Ｉｔｈ２）を下回ったことによりＵＶセンサ１の放電が停止したと判定し、シャッター制御部１６は、シャッター開信号を出力する。こうして、図６に示すように、シャッター１７は、開閉動作を繰り返す。

なお、シャッター１７の頻繁な開閉を回避するため、放電閾値Ｉｔｈ１および放電停止閾値Ｉｔｈ２と比較される電圧は、放電電流検出部１０の出力電圧そのものではなく、この電圧に例えば積分処理を施して、立ち上がりおよび立ち下がりを鈍らせた波形となっている。つまり、レベル判定回路１１は、所定の時定数を有する電圧波形に変換した上で、放電閾値Ｉｔｈ１および放電停止閾値Ｉｔｈ２と比較し、シャッター制御部１６は、その出力によりシャッター開閉信号を出力する。

図５のステップＳ２００，Ｓ２０１の処理は、図２のステップＳ１００，Ｓ１０１と同じである。
シャッター駆動部１５は、シャッター制御部１６からシャッター開信号が出力されたとき、シャッター１７を開く（図５ステップＳ２０２）。シャッター１７が開いたことにより、ＵＶセンサ１は採光可能な状態となる。

次に、シャッター制御部１６は、レベル判定回路１１がＵＶセンサ１の放電が発生したと判定したときに（図５ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、シャッター閉信号を出力する。シャッター駆動部１５は、シャッター制御部１６からシャッター閉信号が出力されたとき、シャッター１７を閉じる（図５ステップＳ２０４）。これにより、火炎１００からの紫外線がシャッター１７によって遮断され、ＵＶセンサ１への紫外線の入射が遮断される。

図５のステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理は、図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０５と同様である。なお、図５では、動作を明示するためにステップＳ２０５〜Ｓ２０６の処理を記載しているが、印加電圧生成部３は、火炎検出システムの動作中に常時印可電圧生成し、放電検出部４は、ＵＶセンサ１の放電電流の検出を火炎検出システムの動作中に常時行い、放電カウント部５は、ＵＶセンサ１の放電の検出を火炎検出システムの動作中に常時行っている。

放電確率Ｐの算出後、放電カウント部５は放電回数ｎを０に初期化し（図５ステップＳ２０９）、放電確率算出部８ａは駆動電圧の印加回数Ｎを０に初期化する（図５ステップＳ２１０）。

故障判定部１３ａは、シャッター制御部１６からシャッター閉信号が出力され、シャッター１７が閉じているときに、放電確率算出部８ａによって算出された放電確率Ｐを所定の閾値Ｐｔｈと比較することにより、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する（図５ステップＳ２１１）。図５のステップＳ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図２のステップＳ１０７〜Ｓ１０９と同じである。

次に、シャッター制御部１６は、レベル判定回路１１がＵＶセンサ１の放電が停止したと判定したときに（図５ステップＳ２１５においてＹＥＳ）、シャッター開信号を出力する。放電が停止していないときには、ステップＳ２０５に戻る。

シャッター駆動部１５は、シャッター制御部１６からシャッター開信号が出力されたとき、シャッター１７を開く（図５ステップＳ２１６）。これにより、火炎１００からの紫外線は、ＵＶセンサ１に入射する。

放電確率算出部８ａは、シャッター制御部１６からシャッター開信号が出力されたとき、次にシャッター１７が閉じて放電確率Ｐを新たに算出するときまで、直前に算出した放電確率Ｐの値を保持する（図５ステップＳ２１７）。

こうして、本実施例では、燃焼中にＵＶセンサ１の故障診断を行うことが可能である。また、本実施例では、シャッター１７の開閉の影響を受けることなく、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定することができる。図６の例では、シャッター１７が閉じているときに、Ａに示すような異常な放電が発生したことにより、放電確率Ｐが上昇している。

本実施例においても、放電回数ｎに基づいてＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定してもよい。この場合の動作を図７に示す。図７のステップＳ２００〜Ｓ２０７，Ｓ２０９，Ｓ２１０の処理は、図５で説明したとおりである。

故障判定部１３ａは、シャッター制御部１６からシャッター閉信号が出力され、シャッター１７が閉じているときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したとき（図７ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、放電カウント部５によってカウントされた放電回数ｎを所定の閾値ｎｔｈと比較することにより、ＵＶセンサ１に異常が発生しているかどうかを判定する（図７ステップＳ２１１ａ）。

具体的には、故障判定部１３ａは、放電回数ｎが閾値ｎｔｈを上回る場合（ステップＳ２１１ａにおいてＹＥＳ）、ＵＶセンサ１に異常が発生していると判定する（図７ステップＳ２１２）。故障判定部１３ａは、放電回数ｎが閾値ｎｔｈ以下の場合（ステップＳ２１１ａにおいてＮＯ）、ＵＶセンサ１は正常と判定する（図７ステップＳ２１３）。図７のステップＳ２１４〜Ｓ２１６の処理は、図５で説明したとおりである。

なお、ＵＶセンサの放電確率を劣化指標として、長期的には放電確率が低下していくものとして、ＵＶセンサの現在までの劣化の進行程度を推測する技術として、特開２０１８−２０５１６２号公報に開示された技術が存在するが、この技術は短期間（毎回の判定周期）での異常診断には適応できない。

第１、第２の実施例で説明した放電カウント判定部５と放電確率算出部８，８ａと紫外線強度確定部６と確定結果出力部９と故障判定部１３，１３ａと判定結果出力部１４とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、インタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。

このコンピュータの構成例を図８に示す。コンピュータは、ＣＰＵ２００と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）２０１とを備えている。Ｉ／Ｆ２０１には、放電検出部４（放電検出回路）と確定結果出力部９（通信回路や表示回路など）などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の故障診断方法を実現させるためのプログラムは、ＣＰＵ２００内臓のメモリに格納される。ＣＰＵ２００は、メモリに格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、火炎検出システムに適用することができる。

１…ＵＶセンサ、２…電源回路、３…印加電圧生成部、４…放電検出部、５…放電カウント部、６…紫外線強度確定部、８，８ａ…放電確率算出部、９…確定結果出力部、１０…放電電流検出部、１１…レベル判定回路、１２…火炎信号入力部、１３，１３ａ…故障判定部、１４…判定結果出力部、１５…シャッター駆動部、１６…シャッター制御部、１７…シャッター、１００…火炎。

Claims (10)

1. 火炎から生じる紫外線を検出するように構成された火炎センサと、
   この火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
   前記火炎センサの放電を検出するように構成された放電検出部と、
   前記放電検出部で検出された放電の回数をカウントするように構成された放電カウント部と、
   前記駆動電圧の印加回数と、前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
   前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するように構成された故障判定部とを備える火炎検出システム。
2. 火炎から生じる紫外線を検出するように構成された火炎センサと、
   この火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
   前記火炎センサの放電を検出するように構成された放電検出部と、
   前記放電検出部で検出された放電の回数をカウントするように構成された放電カウント部と、
   前記火炎センサが遮光された状態のときに前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するように構成された故障判定部とを備える火炎検出システム。
3. 請求項１記載の火炎検出システムにおいて、
   前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段と、
   この遮光手段を開閉動作させて、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッター制御部とをさらに備え、
   前記故障判定部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することを特徴とする火炎検出システム。
4. 請求項２記載の火炎検出システムにおいて、
   前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段と、
   この遮光手段を開閉動作させて、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるように構成されたシャッター制御部とをさらに備え、
   前記故障判定部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときに前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定することを特徴とする火炎検出システム。
5. 請求項３記載の火炎検出システムにおいて、
   前記放電確率算出部は、前記遮光手段によって前記火炎センサが採光可能な状態になったときに次に遮光手段が閉じて前記放電確率を新たに算出するときまで、直前に算出した放電確率の値を保持することを特徴とする火炎検出システム。
6. 請求項３乃至５のいずれか１項に記載の火炎検出システムにおいて、
   前記火炎センサの放電電流を検出するように構成された放電電流検出部と、
   前記放電電流のレベルに基づいて前記火炎センサの放電の有無を判定するように構成されたレベル判定回路をさらに備え、
   前記シャッター制御部は、前記火炎センサの放電が発生したと前記レベル判定回路が判定したときに前記遮光手段を閉じ、前記火炎センサの放電が停止したと前記レベル判定回路が判定したときに前記遮光手段を開くことを特徴とする火炎検出システム。
7. 火炎から生じる紫外線を検出する火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加する第１のステップと、
   前記火炎センサの放電電流に基づいて前記火炎センサの放電を検出する第２のステップと、
   前記駆動電圧の印加回数と、前記第２のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出する第３のステップと、
   前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定する第４のステップとを含む火炎検出システムの故障診断方法。
8. 火炎から生じる紫外線を検出する火炎センサの電極に駆動電圧を周期的に印加する第１のステップと、
   前記火炎センサの放電電流に基づいて前記火炎センサの放電を検出する第２のステップと、
   前記火炎センサが遮光された状態のときに前記第２のステップで検出した放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定する第３のステップとを含む火炎検出システムの故障診断方法。
9. 請求項７記載の火炎検出システムの故障診断方法において、
   前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段を制御して、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるステップをさらに含み、
   前記第４のステップは、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときの前記放電確率に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とする火炎検出システムの故障診断方法。
10. 請求項８記載の火炎検出システムの故障診断方法において、
    前記火炎と前記火炎センサとの間に設けられた遮光手段を制御して、前記火炎センサが遮光された状態と前記火炎センサが採光可能な状態とを切り替えるステップをさらに含み、
    前記第３のステップは、前記遮光手段によって前記火炎センサが遮光された状態のときに前記第２のステップで検出した放電の回数に基づいて前記火炎センサに異常が発生しているかどうかを判定するステップを含むことを特徴とする火炎検出システムの故障診断方法。