JP6927830B2 - 燃焼システム及び不調判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置内の燃焼を制御する燃焼制御装置を用いた燃焼システム及び不調判定装置に関する。

従来より、この種の燃焼システムとして、燃焼室への空気の供給系統と燃料の供給系統とを備えた燃焼装置と、燃焼装置の運転を制御する燃焼制御装置とを備えた燃焼システムが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この燃焼システムにおいて、空気の供給系統は、空気を送風するブロワと、このブロワから送風される空気を燃焼室へ導く空気流路と、空気流路中に配置され、この空気流路を通過する空気の流量を調整するダンパ（空気流量調整用ダンパ）とを備えている。

燃料の供給系統には、空気流量調整用ダンパとリンケージしてその開度位置が調整され、燃料流路を通して燃焼室へ供給する燃料の流量を調整するダンパ（燃料流量調整用ダンパ）が設けられている。なお、空気流量調整用ダンパと燃料流量調整用ダンパとがリンケージしていない場合もある。

また、空気流路には、ブロワから送風される空気の圧力が所定値に達したことを検出する風圧スイッチが配置されており、この風圧スイッチがＯＮとなり、かつダンパ（空気流量調整用ダンパ／燃料流量調整用ダンパ）の開度位置が所定の高開度位置に達した時点を起点として、プレパージ時間を計時するようにしている。プレパージ時間が完了すると、ダンパ（空気流量調整用ダンパ／燃料流量調整用ダンパ）の開度位置は所定の低開度位置とされる。

また、この燃焼システムにおいて、燃焼装置の起動から定常燃焼に至るまでの動作順序は、燃焼シーケンスとして定められている。例えば、燃焼装置の起動から定常燃焼に至るまでの動作順序として「スタートチェック」、「プレパージ」、「点火待ち」、「パイロット点火（点火シーケンス）」、「パイロットオンリー」、「メイン点火」、「メイン安定」、「定常燃焼」というように、各燃焼シーケンスが定められている。

また、この燃焼システムにおいて、燃焼制御装置は、火炎検出器などの状態を監視し、燃焼装置の異常（不着火や断火など）を検出した時に、安全遮断弁を閉とし、バーナへの燃料の供給を遮断する。すなわち、燃焼装置をロックアウト状態とする。

特開２０１１−２０８９２１号公報

しかしながら、従来の燃焼システムでは、燃焼装置に不調（正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれた状態）が発生しても、外部からそれを認識する手段はなかった。すなわち、ブロワ風量の低下、配管からのわずかな空気漏れなど異常とは言える程度ではないが燃焼効率が悪いなど望ましくない現象が発生していても、外部からそれを認識することができなかった。

このため、燃焼装置の不調は、不調が進んで断火や不着火などの異常として現れ、異常により燃焼装置の運転が止まって初めてわかるものであり、燃焼システム全体の安定した稼働を妨げていた。また、外部から不調があるかどうかわからないため、実際には不調がなく、メンテナンスの必要性のないものについても定期的にメンテナンスをする必要があったため、コスト増を招いていた。

なお、上記の特許文献１では、燃焼装置に発生した異常を検出し、異常を検出したら燃焼を停止するようにしている。このように、従来は専ら燃焼の継続が許容できない異常に至ったことを検知するものであり、異常は検知できるが、燃焼を復旧させるのに時間がかかっていた。そのため、燃焼装置の不調を早期に検出できる手法の開発が求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃焼装置の不調を早期に検出することが可能な燃焼システム及び不調判定装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、燃焼室（５）への空気の供給系統（１０１）と燃料の供給系統（１０２）とを備えた燃焼装置（２２）と、燃焼装置の運転を予め定められた燃焼シーケンスに従って制御する燃焼制御装置（２）とを備えた燃焼システム（１００）において、燃焼制御装置による燃焼装置の運転の制御中の所定の監視項目の情報を燃焼制御情報として収集するように構成された燃焼制御情報収集部（２−１）と、燃焼シーケンスにおける所定のシーケンス中の燃焼制御情報に基づいて燃焼装置が正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれた不調な状態にあるか否かを判定するように構成された不調判定部（２−２）とを備えることを特徴とする。

本発明において、例えば、燃焼制御情報収集部によって、所定のシーケンス中の燃焼制御情報として、点火シーケンス中の、バーナへの点火開始から火炎検出器が検出する火炎の強さから火炎有りと判定されるまでの点火遅れ時間、点火装置の消費電流、火炎検出器が検出する火炎の強さ、燃焼室への空気の流量、燃焼室への燃料ガスの流量のうち少なくとも１つが収集されるものとする。この場合、不調判定部は、燃焼制御情報収集部によって収集された点火シーケンス中の点火遅れ時間、点火装置の消費電流、火炎検出器が検出する火炎の強さ、燃焼室への空気の流量、燃焼室への燃料ガスの流量のうち何れかが、予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれていた場合、燃焼装置が不調な状態にあると判定する。本発明において、火炎検出器が検出する火炎の強さは、火炎の強さに応じたフレーム電圧であってもよいし、フレーム電流であってもよい。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。

以上説明したように、本発明によれば、燃焼シーケンスにおける所定のシーケンス中の燃焼制御情報に基づいて燃焼装置が正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれた不調な状態にあるか否かを判定するようにしたので、燃焼装置の不調を早期に検出することが可能となる。

図１は、点火遅れ時間Ｔｄに対しての正常、通常、異常、不調の範囲を示す図である。 図２は、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθに対しての正常、通常、異常、不調の範囲を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る燃焼システムの要部を示す図である。 図４は、メインバーナのみとした燃焼システムの構成を例示する図である。 図５は、燃焼装置の起動から定常燃焼に至るまでの燃焼シーケンスのタイムチャートである。 図６は、実施の形態１における燃焼制御装置の要部の機能ブロック図である。 図７は、点火シーケンス中の不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図８は、正常時における点火シーケンス中のタイムチャートである。 図９は、燃料流量が低下した場合の図８に対応する図である。 図１０は、空気流量が過多である場合の図８に対応する図である。 図１１は、点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１２は、点火シーケンス中の点火装置の消費電流Ｉｃに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１３は、点火シーケンス中のフレーム電圧ＶＦに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１４は、点火シーケンス中の空気流量ＦＡに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１５は、点火シーケンス中の燃料流量ＦＦに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態２における燃焼制御装置の要部の機能ブロック図である。 図１７は、定常燃焼シーケンス中の不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１８は、定常燃焼シーケンス中のフレーム電圧ＶＦに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図１９は、定常燃焼シーケンス中の空気流量ＦＡに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図２０は、定常燃焼シーケンス中の燃料流量ＦＦに対しての不調判定部での処理を示すフローチャートである。 図２１は、インターネットを介して接続された遠隔地の監視装置（遠隔監視装置）に燃焼制御装置における不調判定部での判定結果を送るようにした例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、実施の形態の説明に入る前に、本実施の形態（実施の形態１、実施の形態２）の概要について説明する。

〔実施の形態１の概要〕
実施の形態１では、点火シーケンス中の、バーナへの点火開始から火炎検出器が検出する火炎の強さから火炎有りと判定されるまでの点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置の消費電流Ｉｃ、火炎検出器が検出する火炎の強さに応じたフレーム電圧ＶＦ、燃焼室への空気の流量（空気流量）ＦＡ、燃焼室への燃料ガスの流量（燃料流量）ＦＦを計測する。

この点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの計測を燃焼装置を起動させる毎に繰り返し、不調がない時に取り得るデータ範囲を通常の範囲として導出する。

そして、燃焼装置の運用中、点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦを計測し、この計測した点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかが正常な範囲内であるが通常の範囲から逸脱していた時、燃焼装置に不調があると判定する。

例えば、繰り返して計測した点火遅れ時間Ｔｄの平均値を基準点火遅れ時間ＴｄＢとし（図１参照）、この基準点火遅れ時間ＴｄＢを中心とする所定の範囲を通常の範囲とする。そして、計測した点火遅れ時間Ｔｄが正常の範囲内（ＴｄＥ_L＜Ｔｄ、Ｔｄ＜ＴｄＥ_H）ではあるが、通常の範囲（ＴｄＬ≦Ｔｄ≦ＴｄＨ）から逸脱していた時、燃焼装置に不調があると判定する。

なお、ＴｄＥ_L，ＴｄＥ_Hは異常を判定するための閾値であり、ＴｄＥ_Lは通常の範囲の下限側の値ＴｄＬよりも短く設定され、ＴｄＥ_Hは通常の範囲の上限側の値ＴｄＨよりも長く設定される。また、基準点火遅れ時間ＴｄＢは、計測した点火遅れ時間Ｔｄの平均値ではなく、運用開始時の初期値として定めるなどしてもよい。

また、この例では、火炎検出器が検出する火炎の強さに応じたフレーム電圧ＶＦを計測するようにしたが、フレーム電流ＩＦを計測するようにし、フレーム電圧ＶＦと同様にして不調の判定を行うようにしてもよい。

〔実施の形態２の概要〕
実施の形態２では、燃焼装置の運転を行う毎に、定常燃焼シーケンス中のフレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦ、制御モータの開度（燃焼室への空気および燃料の供給量を調整するダンパの開度）θの計測を繰り返し、制御モータの開度θ毎のフレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの不調がない時に取り得るデータ範囲を通常の範囲として導出する。

そして、燃焼装置の運転中、定常燃焼シーケンス中のフレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦを制御モータの開度θに対応づけて計測し、この制御モータの開度θに対応づけて計測した定常燃焼シーケンス中のフレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかが正常な範囲内であるが通常の範囲から逸脱していた時、燃焼装置に不調があると判定する。

例えば、繰り返して計測した制御モータの開度θにおけるフレーム電圧ＶＦθの平均値を基準フレーム電圧ＶＦθＢとし（図２参照）、この基準フレーム電圧ＶＦθＢを中心とする所定の範囲を通常の範囲とする。そして、計測したフレーム電圧ＶＦθが正常の範囲内（ＶＦθＥ_L＜ＶＦθ、ＶＦθ＜ＶＦθＥ_H）ではあるが、通常の範囲（ＶＦθＬ≦ＶＦθ≦ＶＦθＨ）から逸脱していた時、燃焼装置に不調があると判定する。

なお、ＶＦθＥ_L，ＶＦθＥ_Hは異常を判定するための閾値であり、ＶＦθＥ_Lは通常の範囲の下限側の値ＶＦθＬよりも小さく設定され、ＶＦθＥ_Hは通常の範囲の上限側の値ＶＦθＨよりも大きく設定される。また、基準フレーム電圧ＶＦθＢは、計測したフレーム電圧ＶＦθの平均値ではなく、運用開始時の初期値として定めるなどしてもよい。

また、この例では、火炎検出器が検出する火炎の強さに応じた開度θ時のフレーム電圧ＶＦθを計測するようにしたが、開度θ時のフレーム電流ＩＦθを計測するようにし、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθと同様にして不調の判定を行うようにしてもよい。

〔実施の形態〕
図３に、本発明に係る燃焼システムの一実施の形態の構成を示す。この燃焼システム１００は、燃焼機器１と、燃焼制御装置２と、燃料流路３と、空気流路４とを備えている。

燃焼機器１は、燃焼室５と、この燃焼室５内を加熱するメインバーナ６と、このメインバーナ６を点火するパイロットバーナ７と、このパイロットバーナ７を点火する点火装置（ＩＧ）８と、バーナ（パイロットバーナ７およびメインバーナ６）の火炎の強さを検出する火炎検出器９と、燃焼室５内の温度を検出する温度センサ１０とを備えている。

燃料流路３は、燃焼機器１に燃料を供給するための流路であり、外部から燃料が供給される主流路３ａと、主流路３ａから分岐した第１の流路３ｂおよび第２の流路３ｃとから構成されている。第１の流路３ｂはメインバーナ６に接続され、第２の流路３ｃはパイロットバーナ７に接続されている。また、主流路３ａにはガス圧スイッチ１５と流量計（ガス流量計）２０が設けられ、第１の流路３ｂには安全遮断弁１１，１２およびダンパ（燃料流量調整用ダンパ）１９が設けられ、第２の流路３ｃには安全遮断弁１３，１４が設けられている。

空気流路４は、一端がブロワ１６に接続され、他端が第１の流路３ｂに接続されている。ブロワ１６から吐出された空気（エアー）は、第１の流路３ｂを介して燃料（ガス）とともにメインバーナ６に供給される。また、空気流路４には、風圧スイッチ（エアーフロースイッチ）１７と流量計（空気流量計）２１とダンパ（空気流量調整用ダンパ）１８が設けられている。

この空気流路４において、空気流量調整用ダンパ１８は、制御モータＭによって燃料流量調整用ダンパ１９とリンケージして駆動される。制御モータＭには、ダンパ１８，１９の開度位置が所定の高開度位置へ達したことを検出する高開度位置センサＨＳと、所定の低開度位置へ達したことを検出する低開度位置センサＬＳとが設けられている。

燃焼制御装置２は、ガス圧スイッチ１５からのガス圧信号、風圧スイッチ１７からの空気圧信号、火炎検出器９からの火炎検出信号（バーナの火炎の強さを示す信号）、温度センサ１０からの温度検出信号などを入力とし、安全遮断弁１１〜１４や点火装置８、ブロワ１６、ダンパ１８，１９などに対して制御信号を出力する。これにより、図中その構成要素を１点鎖線で囲んで示す燃焼装置２２の運転が制御される。

なお、燃焼装置２２の種類によっては、メインバーナ６の点火が終わればパイロットバーナ７の火炎を消すタイプ、メインバーナ６の点火後もパイロットバーナ７の火炎を継続するタイプなどがあり、火炎検出器９は、前者のタイプでは、最初にパイロットバーナ７の火炎の強さを検出し、その後、メインバーナ６の火炎の強さを検出する。後者のタイプでは、パイロットバーナ７とメインバーナ６の火炎の強さを合わせて検出する。

本明細書では、パイロットバーナ７もメインバーナ６もバーナと呼び、そして火炎検出器９が検出する火炎をバーナの火炎と呼ぶ。図３は、メインバーナ６の点火後もパイロットバーナ７の火炎を継続するタイプとされており、火炎検出器９はパイロットバーナ７およびメインバーナ６の火炎をバーナの火炎として検出する。

また、この燃焼装置２２では、空気流路４とブロワ１６と空気流量調整用ダンパ１８とで燃焼室５への空気の供給系統１０１が構成され、燃料流路３（３ａ，３ｂ，３ｃ）と安全遮断弁１１〜１４と燃料流量調整用ダンパ１９とで燃焼室５への燃料の供給系統１０２が構成されている。

なお、パイロットバーナを設けずにメインバーナのみとするタイプも存在し、そのタイプでは、図４に示すように、主流路３ａの入口側と出口側とをバイパスするようにして流路（副流路）３ｃが設けられ、主流路３ａと副流路３ｃとの出口側の合流点とバーナ６との間に燃料流量調整用ダンパ１９が設置される。この場合、バーナ６がメインバーナとパイロットバーナとを兼ね、パイロットバーナ７が不要となる。

この燃焼システム１００（図３）において、燃焼装置２２の起動から定常燃焼に至るまでの動作順序は、燃焼シーケンスとして定められている。例えば、燃焼装置２２の起動から定常燃焼に至るまでの動作順序として「スタートチェック」、「プレパージ」、「点火待ち」、「パイロット点火（点火シーケンス）」、「パイロットオンリー」、「メイン点火」、「メイン安定」、「定常燃焼」というように、各燃焼シーケンスが定められている。

図５に、燃焼装置２２の起動から定常燃焼に至るまでの燃焼シーケンスのタイムチャートを示す。燃焼制御装置２は、起動入力があると（図５（ａ）に示すｔ１点）、制御モータＭへ開方向への駆動指令を送り（図５（ｄ）に示すｔ１点）、ブロワ１６からの空気流路４への空気の送風を開始する（図５（ｂ）に示すｔ１点）。これにより、ダンパ１８，１９が開かれ、空気流路４内の圧力が高まる。

そして、空気流路４内の圧力が高まり（燃焼室５への空気の圧力が高まり）、空気流路４内の圧力が所定値に達すると、風圧スイッチ１７がＯＮとなる（図５（ｃ）に示すｔ２点）。このｔ１点からｔ２点までの期間Ｐ１が「スタートチェック」の時間帯である。

燃焼制御装置２は、風圧スイッチ１７がＯＮとなり、かつ高開度位置センサＨＳがダンパ１８，１９の開度位置が高開度位置に達したことを検出すると（図５（ｅ）に示すｔ３点）、この時点を起点としてプレパージ時間Ｓ１の計時を開始する。

燃焼制御装置２は、プレパージ時間Ｓ１の経過後、制御モータＭへ閉方向への駆動指令を送る（図５（ｄ）に示すｔ４点）。これにより、ダンパ１８，１９の開度が閉じられて行く。このｔ３点からｔ４点までの期間Ｐ２が「プレパージ」の時間帯である。

燃焼制御装置２は、低開度位置センサＬＳがダンパ１８，１９の開度位置が低開度位置に達したことを検出すると（図５（ｆ）に示すｔ５点）、所定の待ち時間Ｓ２の経過後、安全遮断弁（パイロットバルブ）１３，１４を開とし（図５（ｇ）に示すｔ６点）、点火装置（イグニッション）８を作動させ（図５（ｈ）に示すｔ６点）、パイロットバーナ７への点火を行う（図５（ｉ）に示すｔ６点）。このｔ４点からｔ６点までの期間Ｐ３が「点火待ち」の時間帯である。

燃焼制御装置２は、パイロットバーナ７への点火を行うと、パイロット点火時間とパイロットオンリー時間とを合わせた時間Ｓ３の経過を待って、安全遮断弁（メインバルブ）１１，１２を開とし（図５（ｊ）に示すｔ８点）、メインバーナ６への着火を行う（図５（ｋ）に示すｔ８点）。この場合、点火装置８を作動させている期間、すなわち図５（ｈ）に示すｔ６点からｔ７点までの期間Ｐ４が「パイロット点火（点火シーケンス）」の時間帯であり、ｔ７点からｔ８点までの期間Ｐ５が「パイロットオンリー」の時間帯である。

燃焼制御装置２は、メインバーナ６への着火を行うと、メイン着火時間とメイン安定時間とを合わせた時間Ｓ４の経過を待って、ダンパ１８，１９の開度の比例制御を開始し（図５（ｄ）に示すｔ１０点）、定常燃焼へと移行する。このｔ８点からｔ１０点までの期間のうち、ｔ８点からｔ９点までの期間Ｐ６が「メイン点火」の時間帯であり、ｔ９点からｔ１０点までの期間Ｐ７が「メイン安定」の時間帯であり、ｔ１０点以降の期間Ｐ８が「定常燃焼（定常燃焼シーケンス）」の時間帯である。

本実施の形態では、このような燃焼シーケンスに従う動作を行わせる燃焼制御装置２に、「燃焼制御情報を収集する機能」と、「燃焼シーケンスの時間帯を判断する機能」と、「燃焼装置の不調を判定する機能」と、「判定結果を出力する機能」とを設けている。

〔実施の形態１〕
図６に、実施の形態１における燃焼制御装置２の要部の機能ブロック図を示す。この燃焼制御装置２は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能部として、燃焼制御情報収集部２−１と、不調判定部２−２と、出力部２−３とを備えている。

なお、図６には、燃焼制御装置２に設けられている本実施の形態特有の機能部だけを抜粋して示している。また、図６において、燃焼装置２２の構成は、図３に示されているので省略している。

この燃焼制御装置２において、燃焼制御情報収集部２−１は、燃焼制御情報を所定の周期（例えば、０.１ｓ単位）で収集する。この実施の形態では、燃焼装置２２の運転状態を示す起動入力信号（図５（ａ））、ブロワ１６の作動状態を示すブロワ信号（図５（ｂ））、メインバーナ６への空気の供給状態を示す信号（図５（ｃ））、ダンパ１８，１９の高開度位置への到達を示す高開度位置検出信号（図５（ｅ））、ダンパ１８，１９の低開度位置への到達を示す低開度位置検出信号（図５（ｆ））、パイロットバーナ７への燃料の供給状態を示す信号（図５（ｇ））、点火装置（イグニッション）８の作動状態を示す信号（図５（ｈ））、メインバーナ６への燃料の供給状態を示す信号（図５（ｊ））、火炎検出器９が検出するバーナ（パイロットバーナ７およびメインバーナ６）の火炎の強さを示す火炎検出信号、ガス流量計２０が計測する燃料ガスの流量（燃料流量ＦＦ）、空気流量計２１が計測する空気の流量（空気流量ＦＡ）、制御モータＭの開度θなどを燃焼制御情報として、例えば、０.１ｓ単位で収集する。

なお、燃焼制御装置２は、火炎検出器９からの火炎検出信号をフレーム電圧ＶＦとして取得し、このフレーム電圧ＶＦの値から火炎の有無や着火異常などを判断する。また、燃焼制御装置２は、パイロットバーナ７への点火開始から火炎検出器９が検出する火炎の強さから火炎有りと判定されるまでの点火遅れ時間Ｔｄを計測する。また、点火装置８の消費電流Ｉｃを計測する。燃焼制御情報収集部２−１が収集する燃焼制御情報には、燃焼制御装置２が判断する火炎の有無を示す情報、不着火を示す情報、断火を示す情報、フレーム電圧ＶＦ、点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃなども含まれる。

不調判定部２−２は、燃焼装置２２が点火シーケンス中であるか否かを判断する点火シーケンス判断部２−２１を備えている。点火シーケンス判断部２−２１は、燃焼制御情報収集部２−１が収集する燃焼制御情報に基づいて、燃焼装置２２が点火シーケンス中（図５に示す期間Ｐ４）であるか否かを判断する。

不調判定部２−２は、点火シーケンス中であると判断すると（図７に示すステップＳ１０１のＹＥＳ）、点火シーケンス中の燃焼制御情報として、点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦ（計測値）を燃焼制御情報収集部２−１から取得する（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）。

そして、不調判定部２−２は、この点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかが、予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれていた場合、燃焼装置２２が不調な状態にあると判定する（ステップＳ１０７）。

出力部２−３は、不調判定部２−２での判定結果を監視装置２３に出力する。監視装置２３は、ディスプレイに監視画面を表示する表示部２３−１を備え、この表示部２３−１が表示する監視画面上に燃焼制御装置２からの不調判定部２−２における判定結果を表示する。

〔不調判定部〕
不調判定部２−２は、点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかが、予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれていた場合、燃焼装置２２が不調な状態にあると判定する。以下、この不調判定部２−２での処理について、より詳細に説明する。

図８に、正常時における点火シーケンス中のタイムチャートを示す。図８（ａ）は「電源」、図８（ｂ）は「起動入力」、図８（ｃ）は「風圧スイッチ」、図８（ｄ）は「火炎信号（火炎の有無を示す信号）」、図８（ｅ）は「フレーム電圧ＶＦ」、図８（ｆ）は「燃料流量ＦＦ」、図８（ｇ）は「空気流量ＦＡ」、図８（ｈ）は「イグニッション（点火トランス）」、図８（ｉ）は「ブロワ」のタイムチャートを示す。

イグニッションがＯＮとされた後（図８（ｈ）に示すｔ１点）、フレーム電圧ＶＦが所定値ＶＦｔｈを超えると（図８（ｅ）に示すｔ２点）、火炎有りと判定される。このイグニッションがＯＮとされてから火炎有りと判定されるまでの時間が点火遅れ時間Ｔｄとして計測される。

図９に、燃料流量ＦＦが低下した場合の図８に対応する図を示す。図１０に、空気流量ＦＡが過多である場合の図８に対応する図を示す。図９に示した例では、正常時の燃料流量ＦＦの波形を点線（図９（ｆ））で示すように、点火シーケンス中の燃料流量ＦＦが低下している。図１０に示した例では、正常時の空気流量ＦＡの波形を点線（図１０（ｇ））で示すように、点火シーケンス中の空気流量ＦＡが増加している。

〔点火遅れ時間Ｔｄ〕
不調判定部２−２には、点火遅れ時間Ｔｄに対して、先に図１を用いて説明したようにして導出した通常の範囲を規定する上限側の時間ＴｄＨと下限側の時間ＴｄＬと、正常か異常かを判定するための時間ＴｄＥ_L，ＴｄＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、点火遅れ時間ＴｄがＴｄＬ≦Ｔｄ≦ＴｄＨであれば（図１１に示すステップＳ２０１のＹＥＳ）、点火遅れ時間Ｔｄは正常であると判定する（ステップＳ２０３）。

点火遅れ時間ＴｄがＴｄＬ≦Ｔｄ≦ＴｄＨでなかった場合（ステップＳ２０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、点火遅れ時間Ｔｄが正常の範囲内（ＴｄＥ_L＜Ｔｄ、Ｔｄ＜ＴｄＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ２０２）。

不調判定部２−２は、点火遅れ時間Ｔｄが正常の範囲内になければ（ステップＳ２０２のＮＯ）、点火遅れ時間Ｔｄは異常であると判定し（ステップＳ２０４）、点火遅れ時間Ｔｄが正常の範囲内にあれば（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、点火遅れ時間Ｔｄは不調であると判定する（ステップＳ２０５）。

〔消費電流Ｉｃ〕
不調判定部２−２には、点火装置８の消費電流Ｉｃに対して、点火遅れ時間Ｔｄと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側の消費電流ＩｃＨと下限側の消費電流ＩｃＬと、正常か異常かを判定するための消費電流ＩｃＥ_L，ＩｃＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、点火装置８の消費電流ＩｃがＩｃＬ≦Ｉｃ≦ＩｃＨであれば（図１２に示すステップＳ３０１のＹＥＳ）、点火装置８の消費電流Ｉｃは正常であると判定する（ステップＳ３０３）。

点火装置８の消費電流ＩｃがＩｃＬ≦Ｉｃ≦ＩｃＨでなかった場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、点火装置８の消費電流Ｉｃが正常の範囲内（ＩｃＥ_L＜Ｉｃ、Ｉｃ＜ＩｃＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ３０２）。

不調判定部２−２は、点火装置８の消費電流Ｉｃが正常の範囲内になければ（ステップＳ３０２のＮＯ）、点火装置８の消費電流Ｉｃは異常であると判定し（ステップＳ３０４）、点火装置８の消費電流Ｉｃが正常の範囲内にあれば（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、点火装置８の消費電流Ｉｃは不調であると判定する（ステップＳ３０５）。

〔フレーム電圧ＶＦ〕
不調判定部２−２には、フレーム電圧ＶＦに対して、点火遅れ時間Ｔｄと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側のフレーム電圧ＶＦＨと下限側のフレーム電圧ＶＦＬと、正常か異常かを判定するためのフレーム電圧ＶＦＥ_L，ＶＦＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、フレーム電圧ＶＦがＶＦＬ≦ＶＦ≦ＶＦＨであれば（図１３に示すステップＳ４０１のＹＥＳ）、フレーム電圧ＶＦは正常であると判定する（ステップＳ４０３）。

フレーム電圧ＶＦがＶＦＬ≦ＶＦ≦ＶＦＨでなかった場合（ステップＳ４０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、フレーム電圧ＶＦが正常の範囲内（ＶＦＥ_L＜ＶＦ、ＶＦ＜ＶＦＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ４０２）。

不調判定部２−２は、フレーム電圧ＶＦが正常の範囲内になければ（ステップＳ４０２のＮＯ）、フレーム電圧ＶＦは異常であると判定し（ステップＳ４０４）、フレーム電圧ＶＦが正常の範囲内にあれば（ステップＳ４０２のＹＥＳ）、フレーム電圧ＶＦは不調であると判定する（ステップＳ４０５）。

〔空気流量ＦＡ〕
不調判定部２−２には、空気流量ＦＡに対して、点火遅れ時間Ｔｄと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側の空気流量ＦＡＨと下限側の空気流量ＦＡＬと、正常か異常かを判定するための空気流量ＦＡＥ_L，ＦＡＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、空気流量ＦＡがＦＡＬ≦ＦＡ≦ＦＡＨであれば（図１４に示すステップＳ５０１のＹＥＳ）、空気流量ＦＡは正常であると判定する（ステップＳ５０３）。

空気流量ＦＡがＦＡＬ≦ＦＡ≦ＦＡＨでなかった場合（ステップＳ５０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、空気流量ＦＡが正常の範囲内（ＦＡＥ_L＜ＦＡ、ＦＡ＜ＦＡＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ５０２）。

不調判定部２−２は、空気流量ＦＡが正常の範囲内になければ（ステップＳ５０２のＮＯ）、空気流量ＦＡは異常であると判定し（ステップＳ５０４）、空気流量ＦＡが正常の範囲内にあれば（ステップＳ５０２のＹＥＳ）、空気流量ＦＡは不調であると判定する（ステップＳ５０５）。

図１０に示した例において、点火シーケンス中の空気流量ＦＡが過多となり、ステップＳ５０１を経たステップＳ５０２において、「ＦＡＥ_L＜ＦＡ、ＦＡ＜ＦＡＥ_H」であることが確認されれば、空気流量ＦＡは不調であると判定される。

〔燃料流量ＦＦ〕
不調判定部２−２には、燃料流量ＦＦに対して、点火遅れ時間Ｔｄと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側の燃料流量ＦＦＨと下限側の燃料流量ＦＦＬと、正常か異常かを判定するための燃料流量ＦＦＥ_L，ＦＦＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、燃料流量ＦＦがＦＦＬ≦ＦＦ≦ＦＦＨであれば（図１５に示すステップＳ６０１のＹＥＳ）、燃料流量ＦＦは正常であると判定する（ステップＳ６０３）。

燃料流量ＦＦがＦＦＬ≦ＦＦ≦ＦＦＨでなかった場合（ステップＳ６０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、燃料流量ＦＦが正常の範囲内（ＦＦＥ_L＜ＦＦ、ＦＦ＜ＦＦＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ６０２）。

不調判定部２−２は、燃料流量ＦＦが正常の範囲内になければ（ステップＳ６０２のＮＯ）、燃料流量ＦＦは異常であると判定し（ステップＳ６０４）、燃料流量ＦＦが正常の範囲内にあれば（ステップＳ６０２のＹＥＳ）、燃料流量ＦＦは不調であると判定する（ステップＳ６０５）。

図９に示した例において、点火シーケンス中の燃料流量ＦＦが低下し、ステップＳ６０１を経たステップＳ６０２において、「ＦＦＥ_L＜ＦＦ、ＦＦ＜ＦＦＥ_H」であることが確認されれば、燃料流量ＦＦは不調であると判定される。

不調判定部２−２は、点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかについて不調と判定すると、燃焼装置２２が不調な状態にあると判定して、その判定結果を出力部２−３を通して監視装置２３へ送り、監視装置２３の監視画面上に表示させる。

この場合、監視装置２３の監視画面上では、点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れが不調であるのかが分かるような形で、すなわち不調と判定した項目が分かるような形で、燃焼装置２２が不調な状態にあることを知らせるようにする。

なお、不調判定部２−２において、点火シーケンス中の点火遅れ時間Ｔｄ、点火装置８の消費電流Ｉｃ、フレーム電圧ＶＦ、空気流量ＦＡ、燃料流量ＦＦの何れかについて異常と判定した場合も、不調と判定した場合と同様にして、燃焼装置２２が異常な状態にあることを知らせるようにする。

〔実施の形態２〕
図１６に、実施の形態２における燃焼制御装置２の要部の機能ブロック図を示す。以下、実施の形態１における燃焼制御装置２（図６）と区別するために、実施の形態１の燃焼制御装置２を２Ａとし、実施の形態２の燃焼制御装置２を２Ｂとする。

この燃焼制御装置２Ｂにおいて、不調判定部２−２は、燃焼装置２２が定常燃焼シーケンス中であるか否かを判断する定常燃焼シーケンス判断部２−２２を備えている。定常燃焼シーケンス判断部２−２２は、燃焼制御情報収集部２−１が収集する燃焼制御情報に基づいて、燃焼装置２２が定常燃焼シーケンス中（図５に示す期間Ｐ７）であるか否かを判断する。

不調判定部２−２は、定常燃焼シーケンス中であると判断すると（図１７に示すステップＳ７０１のＹＥＳ）、定常燃焼シーケンス中の燃焼制御情報として、制御モータＭの現在の開度θ、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ、開度θ時の空気流量ＦＡθ、開度θ時の燃料流量ＦＦθ（計測値）を燃焼制御情報収集部２−１から取得する（ステップＳ７０２〜Ｓ７０５）。

そして、不調判定部２−２は、この定常燃焼シーケンス中の開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ、空気流量ＦＡθ、燃料流量ＦＦθの何れかが、予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれていた場合、燃焼装置２２が不調な状態にあると判定する（ステップＳ７０６）。以下、この不調判定部２−２での処理について、より詳細に説明する。

〔開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ〕
不調判定部２−２には、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθに対して、先に図２を用いて説明したようにして導出した通常の範囲を規定する上限側のフレーム電圧ＶＦθＨと下限側のフレーム電圧ＶＦθＬと、正常か異常かを判定するためのフレーム電圧ＶＦθＥ_L，ＶＦθＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθがＶＦθＬ≦ＶＦθ≦ＶＦθＨであれば（図１８に示すステップＳ８０１のＹＥＳ）、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθは正常であると判定する（ステップＳ８０３）。

開度θ時のフレーム電圧ＶＦθがＶＦθＬ≦ＶＦθ≦ＶＦθＨでなかった場合（ステップＳ８０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθが正常の範囲内（ＶＦθＥ_L＜ＶＦθ、ＶＦθ＜ＶＦθＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ８０２）。

不調判定部２−２は、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθが正常の範囲内になければ（ステップＳ８０２のＮＯ）、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθは異常であると判定し（ステップＳ８０４）、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθが正常の範囲内にあれば（ステップＳ８０２のＹＥＳ）、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθは不調であると判定する（ステップＳ８０５）。

〔開度θ時の空気流量ＦＡθ〕
不調判定部２−２には、開度θ時の空気流量ＦＡθに対して、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側の空気流量ＦＡθＨと下限側の空気流量ＦＡθＬと、正常か異常かを判定するための空気流量ＦＡθＥ_L，ＦＡθＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、開度θ時の空気流量ＦＡθがＦＡθＬ≦ＦＡθ≦ＦＡθＨであれば（図１９に示すステップＳ９０１のＹＥＳ）、開度θ時の空気流量ＦＡθは正常であると判定する（ステップＳ９０３）。

開度θ時の空気流量ＦＡθがＦＡθＬ≦ＦＡθ≦ＦＡθＨでなかった場合（ステップＳ９０１のＮＯ）、不調判定部２−２は、開度θ時の空気流量ＦＡθが正常の範囲内（ＦＡθＥ_L＜ＦＡθ、ＦＡθ＜ＦＡθＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ９０２）。

不調判定部２−２は、開度θ時の空気流量ＦＡθが正常の範囲内になければ（ステップＳ９０２のＮＯ）、開度θ時の空気流量ＦＡθは異常であると判定し（ステップＳ９０４）、開度θ時の空気流量ＦＡθが正常の範囲内にあれば（ステップＳ９０２のＹＥＳ）、開度θ時の空気流量ＦＡθは不調であると判定する（ステップＳ９０５）。

〔開度θ時の燃料流量ＦＦθ〕
不調判定部２−２には、開度θ時の燃料流量ＦＦθに対して、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθと同様にして導出した通常の範囲を規定する上限側の開度θ時の燃料流量ＦＦθＨと下限側の開度θ時の燃料流量ＦＦθＬと、正常か異常かを判定するための開度θ時の燃料流量ＦＦθＥ_L，ＦＦθＥ_Hとが設定されている。

不調判定部２−２は、開度θ時の燃料流量ＦＦθがＦＦθＬ≦ＦＦθ≦ＦＦθＨであれば（図１５に示すステップＳ１００１のＹＥＳ）、開度θ時の燃料流量ＦＦθは正常であると判定する（ステップＳ１００３）。

開度θ時の燃料流量ＦＦθがＦＦθＬ≦ＦＦθ≦ＦＦθＨでなかった場合（ステップＳ１００１のＮＯ）、不調判定部２−２は、開度θ時の燃料流量ＦＦθが正常の範囲内（ＦＦθＥ_L＜ＦＦθ、ＦＦθ＜ＦＦθＥ_H）にあるか否かを確認する（ステップＳ１００２）。

不調判定部２−２は、開度θ時の燃料流量ＦＦθが正常の範囲内になければ（ステップＳ１００２のＮＯ）、開度θ時の燃料流量ＦＦθは異常であると判定し（ステップＳ１００４）、開度θ時の燃料流量ＦＦθが正常の範囲内にあれば（ステップＳ１００２のＹＥＳ）、開度θ時の燃料流量ＦＦθは不調であると判定する（ステップＳ１００５）。

不調判定部２−２は、定常燃焼中の開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ、空気流量ＦＡθ、燃料流量ＦＦθの何れかについて不調と判定すると、燃焼装置２２が不調な状態にあると判定して、その判定結果を出力部２−３を通して監視装置２３へ送り、監視装置２３の監視画面上に表示させる。

この場合、監視装置２３の監視画面上では、開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ、空気流量ＦＡθ、燃料流量ＦＦθの何れが不調であるのかが分かるような形で、すなわち不調と判定した項目が分かるような形で、燃焼装置２２が不調な状態にあることを知らせるようにする。

なお、不調判定部２−２において、定常燃焼中の開度θ時のフレーム電圧ＶＦθ、空気流量ＦＡθ、燃料流量ＦＦθの何れかについて異常と判定した場合も、不調と判定した場合と同様にして、燃焼装置２２が異常な状態にあることを知らせるようにする

このようにして、本実施の形態（実施の形態１，２）では、燃焼装置２２について、異常に至る前の段階で、正常ではあるが不調な状態にあることを早期に知ることができるようになる。すなわち、燃焼装置２２の異常の予兆を事前に検出し、異常な状態となる前の早い段階で、メンテナンスの必要性を管理者に知らせることができるようになる。これにより、メンテナンスを頻繁に行わなくてもよくなり、コスト増が避けられるものとなる。

また、燃焼装置２２をロックアウト状態とすると復旧させるのに時間と手間を要するが、ロックアウト状態となる前にこれを阻止することができるので、管理者への負担が軽減されるものとなる。また、不調と判定した項目を合わせて知らせることにより、不調の原因を絞り込むことが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、燃焼制御装置２とは別に監視装置２３を設け、この監視装置２３の画面（監視画面）上に不調判定部２−２で求められた判定結果を表示するようにしたが、燃焼制御装置２内に監視画面を表示する表示部を設け、この表示部が表示する監視画面に不調判定部２−２で求められた判定結果を表示するようにしてもよい。

また、図２１に示すように、燃焼制御装置２内に送信部２−４を設け、この送信部２−４からインターネット３０を介して、遠隔地の監視装置（遠隔監視装置）２３に不調判定部２−２で求められた判定結果を送り、監視装置２３の監視画面上に表示させるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、不調判定部２−２を燃焼制御装置２内に設けるようにしたが、必ずしも燃焼制御装置２内に設けなくてもよく、燃焼制御装置２とは別に診断装置を設け、この診断装置内に同様の機能を設けるなどしてもよい。

〔データ保持（点火のプレイバック）〕
上述した実施の形態において、燃焼制御装置２は、点火シーケンス中や定常燃焼シーケンス中のように燃焼装置２２の不調を判定することとは別に、データを取得・保存する機能を有している。データは通信や外部メモリに取り出し可能で、目視やパーソナルコンピュータ（パソコン）等によるデータ解析の対象とすることができる。

〔外部データ計測〕
上述した実施の形態において、燃焼制御装置２に対して、外部にデータ計測用機器を設けてもよい。すなわち、燃焼制御装置２により「燃料弁」「点火装置」の出力情報、「フレーム電圧」「火炎検出信号」の時系列データ、各種流量計より「燃料流量」「空気流量」、温度調節器より「炉内温度」等を受信して、保存・測定するデータ計測用機器を外部に設けてもよい。この場合、データ計測用機器において、各データの時間軸同期をとるために、燃焼制御装置２より同期信号を出力することで、流量計・温度調節器等他の測定器データとの時間同期をとる。同期信号は通信コマンド・デジタルＩ／Ｏ出力等形式は問わない。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…燃焼機器、２（２Ａ、２Ｂ）…燃焼制御装置、２−１…燃焼制御情報収集部、２−２…不調判定部、２−２１…点火シーケンス判断部、２−２２…定常燃焼シーケンス判断部、２−３…出力部、３…燃料流路、４…空気流路、５…燃焼室、６…メインバーナ、７…パイロットバーナ、８…点火装置（イグニッション）、９…火炎検出器、１１〜１４…安全遮断弁、１５…ガス圧スイッチ、１６…ブロワ、１７…風圧スイッチ（エアーフロースイッチ）、１８…空気流量調整用ダンパ、１９…燃料流量調整用ダンパ、２０…ガス流量計、２１…空気流量計、２２…燃焼装置、１００…燃焼システム、１０１…空気の供給系統、１０２…燃料の供給系統、ＨＳ…高開度位置センサ、ＬＳ…低開度位置センサ、Ｍ…制御モータ。

Claims (3)

1. 燃焼室への空気の供給系統と燃料の供給系統とを備えた燃焼装置と、前記燃焼装置の運転を予め定められた燃焼シーケンスに従って制御する燃焼制御装置とを備えた燃焼システムにおいて、
   前記燃焼室への空気および燃料の供給量を調整するように構成されたダンパと、
   前記燃焼装置のバーナの火炎の強さを検出するように構成された火炎検出器と、
   前記燃焼制御装置による前記燃焼装置の運転の制御中の所定の監視項目の情報を燃焼制御情報として収集するように構成された燃焼制御情報収集部と、
   前記燃焼シーケンスにおける所定のシーケンス中の前記燃焼制御情報に基づいて前記燃焼装置が正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれた不調な状態にあるか否かを判定するように構成された不調判定部と、を備え、
   前記燃焼制御情報収集部は、前記所定のシーケンス中の前記燃焼制御情報として、定常燃焼シーケンス中の前記火炎検出器が検出する火炎の強さを前記ダンパの開度に対応づけて収集し、
   前記不調判定部は、前記燃焼制御情報収集部により前記ダンパの開度に対応づけて収集された前記火炎の強さが、前記ダンパの開度毎に定められている正常な範囲内であるが通常の状態からずれていた場合、前記燃焼装置が不調な状態にあると判定する、
   ことを特徴とする燃焼システム。
2. 請求項１に記載された燃焼システムにおいて、
   前記燃焼装置のバーナへの点火を行うように構成された点火装置を備え、
   前記燃焼制御情報収集部は、前記所定のシーケンス中の前記燃焼制御情報として、さらに、点火シーケンス中の、前記バーナへの点火開始から前記火炎検出器が検出する火炎の強さから火炎有りと判定されるまでの点火遅れ時間、前記点火装置の消費電流のうち少なくとも１つを収集し、
   前記不調判定部は、前記燃焼制御情報収集部によって収集された前記点火シーケンス中の前記点火遅れ時間、前記点火装置の消費電流のうち何れかが、予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の状態からずれていた場合、前記燃焼装置が不調な状態にあると判定する
   ことを特徴とする燃焼システム。
3. 請求項１又は２に記載の燃焼システムの前記不調判定部を有する不調判定装置。

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