JP2020165831A - 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、放電確率の基準値を、火炎１００を発生させる機器の燃焼条件毎に記憶する記憶部９と、放電確率が算出されたときの燃焼条件に対応する基準値を記憶部９から取得し、基準値と放電確率算出部８によって算出された放電確率を比較することにより火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する故障判定部１２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１２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１２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ＵＶ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１３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１３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、放電の変化が分かり難い。さらに、図１３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、例えば図１４のＣの箇所のように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、火炎検出システム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、前記放電確率の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶するように構成された記憶部と、前記放電確率算出部によって放電確率が算出されたときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記放電確率算出部によって算出された放電確率とを比較することにより、火炎検出システム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、前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶するように構成された記憶部と、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が検出されたときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前電カウント部によってカウントされた放電の回数とを比較することにより、火炎検出システム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、前記火炎センサが採光可能な状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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、前記火炎センサが採光可能な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と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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とをさらに備え、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１構成例において、前記故障判定部は、現在の燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得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、前記放電確率の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部を参照し、前記第３のステップで放電確率を算出したときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記第３のステップで算出した放電確率とを比較することにより、火炎検出システム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を検出する第２のステップと、前記放電の回数の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部を参照し、前記第２のステップで放電の回数を検出したときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記第２のステップで検出した放電の回数とを比較することにより、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第５のステップをさらに含み、前記第４のステップは、前記火炎センサが採光可能な状態のときに前記第３のステップで算出した放電確率と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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第４のステップをさらに含み、前記第３のステップは、前記火炎センサが採光可能な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と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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、放電確率の基準値を、火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部と、故障判定部とを設け、故障判定部が放電確率算出部によって放電確率が算出されたときの燃焼条件に対応する基準値を記憶部から取得して、この基準値と放電確率算出部によって算出された放電確率とを比較することにより、火炎センサの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、火炎検出システム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、放電の回数の基準値を、火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部と、故障判定部とを設け、故障判定部が放電判定部によって放電の回数が検出されたときの燃焼条件に対応する基準値を記憶部から取得して、この基準値と放電判定部によって検出された放電の回数とを比較することにより、火炎センサの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、火炎検出システム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、記憶部と故障判定部とを設け、火炎センサが採光可能な状態のときに放電確率算出部によって算出された放電確率と記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎センサの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、火炎検出システム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、記憶部と故障判定部とを設け、火炎センサが採光可能な状態のときに放電判定部によって検出された放電の回数と記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎センサの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、火炎検出システム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の実施例における正常時のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧と放電確率とを示す図である。 図４は、本発明の第１の実施例における異常時のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧と放電確率とを示す図である。 図５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６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７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８は、本発明の第２の実施例における正常時のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧と放電確率とを示す図である。 図９は、本発明の第２の実施例における異常時のＵＶセンサの放電電流とフレーム電圧と放電確率とを示す図である。 図１０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１１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１２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１３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１４は、ＵＶセンサの放電電流に変化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は、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を実現することができる。

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、同一の燃焼条件下（例えば、同一燃焼量、同一シーケンス）において、算出した放電確率と正常時の放電確率とを比較することにより、例えばＵＶセンサの汚れなどの異常の発生を検出可能となる。フレーム電圧の場合、変化が分かり難く、ＵＶセンサの汚れなどが発生していたとしても失火するなどの明確な異常発報があるまで、ＵＶセンサの異常を検出できない可能性が高い。本発明では、放電確率を監視することにより、異常発報の前に火炎検出システムの異常を検出することができ、火炎検出システムのメンテナンスを行うことができる。

［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７と、放電確率の基準値を、火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部９と、紫外線強度確定部６によって確定した放電確率が算出されたときの燃焼条件に対応する基準値を記憶部９から取得して、この基準値と放電確率算出部８によって算出された放電確率とを比較することにより、火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する故障判定部１２と、故障判定部１２の判定結果を出力する判定結果出力部１３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２０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。

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。火炎検出動作の開始時に、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３ステップＳ１０５）。

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２ステップＳ１０６）、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Ｓ１０７）。

次に、記憶部９には、ＵＶセンサ１が正常なときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したときの放電確率Ｐｒｅｆ（基準値）が、火炎１００を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶されている。

故障判定部１２は、故障診断を実行すべき燃焼条件のときに（図２ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、その燃焼条件に対応する放電確率Ｐｒｅｆの値を記憶部９から取得する（図２ステップＳ１０９）。そして、故障判定部１２は、取得した放電確率Ｐｒｅｆと放電確率算出部８によって算出された放電確率Ｐとを比較することにより、火炎検出システム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Ｓ１１０）。

故障判定部１２は、放電確率Ｐｒｅｆと放電確率Ｐとの差の絶対値｜Ｐｒｅｆ−Ｐ｜が所定の閾値Ｐｔｈを超える場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、火炎検出システムに異常が発生していると判定する（図２ステップＳ１１１）。また、故障判定部１２は、放電確率Ｐｒｅｆと放電確率Ｐとの差の絶対値｜Ｐｒｅｆ−Ｐ｜が閾値Ｐｔｈ以下の場合（ステップＳ１１０においてＮＯ）、火炎検出システムは正常と判定する（図２ステップＳ１１２）。

判定結果出力部１３は、故障判定部１２の判定結果を外部に出力する（図２ステップＳ１１４）。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、燃焼条件が同一の放電確率Ｐｒｅｆと放電確率Ｐとを比較することにより、電源電圧の変動の影響をほぼ受けることなく、火炎検出システム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３は正常時のＵＶセンサ１の放電電流とフレーム電圧と放電確率Ｐとを示す図、図４は異常時のＵＶセンサ１の放電電流とフレーム電圧と放電確率Ｐとを示す図である。図４の例では、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が正常時の放電確率Ｐと異なる値になることが分かる。

なお、図２の例では、放電確率Ｐに基づいて火炎検出システム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に基づいて火炎検出システム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。放電回数ｎに基づいて火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する場合、放電確率算出部８は不要である。この場合の火炎検出システムの動作を図５に示す。図５のステップＳ１００〜Ｓ１０４，Ｓ１０６〜Ｓ１０８の処理は、図２で説明したとおりである。

ここでは、記憶部９には、ＵＶセンサ１が正常なときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したときの放電回数ｎｒｅｆ（基準値）が、火炎１００を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶されている。

故障判定部１２は、現在の燃焼条件が故障診断すべき条件のときに（図５ステップＳ１０８においてＹＥＳ）、この燃焼条件に対応する放電回数ｎｒｅｆの値を記憶部９から取得する（図５ステップＳ１０９ａ）。そして、故障判定部１２は、取得した放電回数ｎｒｅｆと放電カウント部５によってカウントされた放電回数ｎとを比較することにより、火炎検出システム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Ｓ１１０ａ）。

故障判定部１２は、放電回数ｎｒｅｆと放電回数ｎとの差の絶対値｜ｎｒｅｆ−ｎ｜が所定の閾値ｎｔｈを超える場合（ステップＳ１１０ａにおいてＹＥＳ）、火炎検出システムに異常が発生していると判定する（図５ステップＳ１１１）。また、故障判定部１２は、放電回数ｎｒｅｆと放電回数ｎとの差の絶対値｜ｎｒｅｆ−ｎ｜が閾値ｎｔｈ以下の場合（ステップＳ１１０ａにおいてＮＯ）、火炎検出システムは正常と判定する（図５ステップＳ１１２）。図５のステップＳ１１３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、シャッター機構無しの火炎検出システムの例で説明しているが、本発明はシャッター機構付きの火炎検出システムに適用することも可能である。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、紫外線強度確定部６と、確定結果出力部７と、放電確率算出部８ａと、放電電流検出部１０と、レベル判定部１１と、火炎信号入力部２０と、記憶部９と、ＵＶセンサ１が採光可能な状態のときに放電確率算出部８ａによって算出された放電確率と記憶部９から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する故障判定部１２ａと、判定結果出力部１３と、火炎１００とＵＶセンサ１との間に設けられたシャッター１５と、シャッター１５を駆動するシャッター駆動部１６と、シャッター駆動部１６を通じてシャッター１５を制御するシャッター制御部１７とを備えている。シャッター１５とシャッター駆動部１６とは、遮光手段を構成している。

図７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。シャッター制御部１７は、シャッター１５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１７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１５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１５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１７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、シャッター１５は、開閉動作を繰り返す。

なお、シャッター１５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１7は、その出力によりシャッター開閉信号を出力する。

図７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１６は、シャッター制御部１７からシャッター開信号が出力されたとき、シャッター１５を開く（図７ステップＳ２０２）。シャッター１５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。

図７のステップＳ２０３〜Ｓ２０９の処理は、図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０８と同様である。なお、図７では、動作を明示するためにステップＳ２０３〜Ｓ２０４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。

本実施例では、記憶部９には、ＵＶセンサ１が正常で採光可能な状態のときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したときの放電確率Ｐｒｅｆ（基準値）が、火炎１００を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶されている。

故障判定部１２ａは、シャッター制御部１７からシャッター開信号が出力され、シャッター１５が開いていて、かつ故障診断を実行すべき燃焼条件のときに（図７ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、この燃焼条件に対応する放電確率Ｐｒｅｆの値を記憶部９から取得する（図７ステップＳ２１０）。

そして、故障判定部１２ａは、取得した放電確率Ｐｒｅｆと放電確率算出部８によって算出された放電確率Ｐとを比較することにより、火炎検出システム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Ｓ２１１）。図７のステップＳ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図２のステップＳ１１１〜Ｓ１１３と同様である。

次に、シャッター制御部１７は、ＵＶセンサ１の放電が発生したと判定したときに（図７ステップＳ２１５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１６は、シャッター制御部１７からシャッター閉信号が出力されたとき、シャッター１５を閉じる（図７ステップＳ２１６）。これにより、火炎１００からの紫外線がシャッター１５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。

放電確率算出部８ａは、シャッター制御部１７からシャッター閉信号が出力されたとき、次にシャッター１５が開いて放電確率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７ステップＳ２１７）。

次に、シャッター制御部１７は、ＵＶセンサ１の放電が停止したと判定したときに（図７ステップＳ２１８においてＹＥＳ）、シャッター開信号を出力する。シャッター駆動部１６は、シャッター制御部１７からシャッター開信号が出力されたとき、シャッター１５を開く（図７ステップＳ２０２）。

こうして、本実施例では、シャッター機構付きの火炎検出システムにおいて第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
図８は正常時のＵＶセンサ１の放電電流とフレーム電圧と放電確率Ｐとを示す図、図９は異常時のＵＶセンサ１の放電電流とフレーム電圧と放電確率Ｐとを示す図である。図１３と同様に、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。また、図８、図９のＰ’はシャッター開中のみの放電確率Ｐを示している。図９に示した例では、Ｂ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が正常時の放電確率Ｐと異なる値になることが分かる。

本実施例においても、放電回数ｎに基づいて火炎検出システム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。放電回数ｎに基づいて火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する場合、放電確率算出部８ａは不要である。この場合の火炎検出システムの動作を図１０に示す。図１０のステップＳ２００〜Ｓ２０５，Ｓ２０７，Ｓ２０８の処理は、図７で説明したとおりである。

ここでは、記憶部９には、ＵＶセンサ１が正常で採光可能な状態のときに、駆動電圧の印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈに達したときの放電回数ｎｒｅｆ（基準値）が、火炎１００を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶されている。

故障判定部１２ａは、シャッター制御部１７からシャッター開信号が出力され、シャッター１５が開いていて、かつ故障診断を実行すべき燃焼条件のときに（図１０ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、その燃焼条件に対応する放電回数ｎｒｅｆの値を記憶部９から取得する（図１０ステップＳ２１０ａ）。

そして、故障判定部１２ａは、取得した放電回数ｎｒｅｆと放電判定部６によってカウントされた放電回数ｎとを比較することにより、火炎検出システムに異常が発生しているかどうかを判定する（図１０ステップＳ２１１ａ）。図１０のステップＳ２１２〜Ｓ２１４の処理は、図５のステップＳ１１１〜Ｓ１１３と同様である。また、図１０のステップＳ２１５，Ｓ２１６，Ｓ２１８の処理は、図７で説明したとおりである。

第１、第２の実施例では、記憶部９は、放電確率Ｐまたは放電回数ｎの基準値として、火炎検出システムが正常なときの放電確率Ｐｒｅｆまたは放電回数ｎｒｅｆを記憶しているが、これに限るものではなく、火炎検出システムの稼働初期の放電確率Ｐまたは放電回数ｎを基準値として記憶してもよいし、前回算出した放電確率Ｐまたは放電回数ｎを記憶してもよい。

この場合、放電確率算出部８，８ａは、火炎検出システムの稼働初期または前回算出の放電確率Ｐの値を、この稼働初期または前回の算出時の燃焼条件情報と共に記憶部９に記憶させる。あるいは、放電カウント部５は、稼働初期または前回算出の放電回数ｎの値を、この稼働初期または前回の算出時に入力された燃焼条件情報と共に記憶部９に記憶させる。

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検出部４と放電カウント部５と紫外線強度確定部６と確定結果出力部７と放電確率算出部８ａ，８ａと記憶部９と放電電流検出部１０とレベル判定回路１１と故障判定部１２，１２ａと判定結果出力部１３とシャッター制御部１７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１１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７（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、７…確定結果出力部、８，８ａ…放電確率算出部、９…記憶部、１０…放電電流検出部、１１…レベル判定回路、１２，１２ａ…故障判定部、１３…判定結果出力部、１５…シャッター、１６…シャッター駆動部、１７…シャッター制御部、２０…火炎信号入力部。

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、
   前記放電確率の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶するように構成された記憶部と、
   前記放電確率算出部によって放電確率が算出されたときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記放電確率算出部によって算出された放電確率とを比較することにより、火炎検出システム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、
   前記放電カウント部によってカウントされた放電の回数の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶するように構成された記憶部と、
   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が検出されたときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値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を比較することにより、火炎検出システム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、前記火炎センサが採光可能な状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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、前記火炎センサが採光可能な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と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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または４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とをさらに備え、
   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。
6. 請求項１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、
   前記故障判定部は、現在の燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得する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、
   前記放電確率の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部を参照し、前記第３のステップで放電確率を算出したときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記第３のステップで算出した放電確率とを比較することにより、火炎検出システム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を検出する第２のステップと、
   前記放電の回数の基準値を、前記火炎を発生させる機器の燃焼条件毎に予め記憶する記憶部を参照し、前記第２のステップで放電の回数を検出したときの燃焼条件に対応する前記基準値を前記記憶部から取得して、この基準値と前記第２のステップで検出した放電の回数とを比較することにより、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第５のステップをさらに含み、
   前記第４のステップは、前記火炎センサが採光可能な状態のときに前記第３のステップで算出した放電確率と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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第４のステップをさらに含み、
    前記第３のステップは、前記火炎センサが採光可能な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と前記記憶部から取得した基準値とを比較することにより、火炎検出システム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。