JP6996724B1 - 情報提供方法、情報提供システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ高精度に推定された炉内の空気比に関する情報を予め定めた端末に提供する。【解決手段】情報提供方法は、燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、ＯＨ自発光とＮＨ自発光の光量比を算出する第１の処理と、光量比と空気比との関係を与える検量線と第１の処理で算出された光量比との照合により、炉内における現在の空気比を推定する第２の処理と、推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する第３の処理と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、情報提供方法、情報提供システム及びプログラムに関する。

工業炉には、燃料の燃焼のために空気が供給される。炉内に供給される空気比は、均圧弁等により決定される。ここでの「空気比」とは、供給する燃料の燃焼に必要な理論空気量に対する実際に供給する空気量の比率のことである。
特許文献１には、炉内状況に基づいて、炉内が予め設定された状況となるように加熱装置への燃焼用空気の供給量を制御する装置が記載されている。

特開２０１４－２９２４４号公報

空気比は、予め定めた値となるように空気弁等で調整されるが、空気弁の経年劣化等を原因として実際の空気比が目標値と一致しない可能性がある。
そこで、空気比を測定する目的で酸素濃度計やガスクロマトグラフィーを炉内に配置する手法が提案されているが、これらのデバイスは高価な上に耐久性がない。また、これらのデバイスによる測定は、侵入空気を考慮することができない。

本発明は、安価かつ高精度に推定された炉内の空気比に関する情報を予め定めた端末に提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する第１の処理と、前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記第１の処理で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する第２の処理と、推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する第３の処理と、を有し、前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、情報提供方法である。
請求項２に記載の発明は、前記空気比に関する情報は、指定の期間内に検出された空気比の履歴である、請求項１に記載の情報提供方法である。
請求項３に記載の発明は、前記空気比に関する情報は、指定の期間内に検出された空気比の履歴を解析して得られる炉の状態である、請求項１に記載の情報提供方法である。
請求項４に記載の発明は、燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する算出部と、前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記算出部で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する推定部と、推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する提供部と、を有し、前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、情報提供システムである。
請求項５に記載の発明は、前記提供部は、指定の期間内に検出された空気比の履歴を、前記空気比に関する情報として提供する、請求項４に記載の情報提供システムである。
請求項６に記載の発明は、指定の期間内に検出された空気比の履歴を解析する解析部を更に有し、前記提供部は、前記履歴を解析して得られる炉の状態を、前記空気比に関する情報として提供する、請求項４に記載の情報提供システムである。
請求項７に記載の発明は、コンピュータに、燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する機能と、前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記算出する機能で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する機能と、推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する機能と、を実現させるためのプログラムであり、前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、ことを特徴とするプログラムである。

請求項１記載の発明によれば、安価かつ高精度に推定された炉内の空気比に関する情報を予め定めた端末に提供できる。
請求項２記載の発明によれば、指定の期間における炉内の空気比の推移の確認を可能にできる。
請求項３記載の発明によれば、指定の期間における炉の状態の確認を可能にできる。
請求項４記載の発明によれば、安価かつ高精度に推定された炉内の空気比に関する情報を予め定めた端末に提供できる。
請求項５記載の発明によれば、指定の期間における炉内の空気比の推移の確認を可能にできる。
請求項６記載の発明によれば、指定の期間における炉の状態の確認を可能にできる。
請求項７記載の発明によれば、安価かつ高精度に推定された炉内の空気比に関する情報を予め定めた端末に提供できる。

実施の形態１で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 実施の形態１で使用する光学センサとユーザ端末の構成例を説明する図である。（Ａ）は光学センサの構成例であり、（Ｂ）はユーザ端末の構成例である。 検量線データを説明する図である。 実施の形態１で使用するユーザ端末の処理動作例を説明するフローチャートである。 ユーザ端末の表示画面の例を説明する図である。 実施の形態２で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 クラウドサーバの構成例を説明する図である。 実施の形態２で使用するユーザ端末の処理動作例を説明するフローチャートである。 実施の形態２で使用するクラウドサーバの処理動作例を説明するフローチャートである。 クラウドサーバが提供する空気比の履歴とレポートの提供例を説明する図である。（Ａ）は空気比の履歴の提供例であり、（Ｂ）はレポートの提供例である。 実施の形態３で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 実施の形態３で使用するクラウドサーバの処理動作例を説明するフローチャートである。 実施の形態４で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 実施の形態４で想定する燃焼炉システムで実行される処理動作例を説明するシーケンス図である。 実施の形態５で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 実施の形態５で想定する燃焼炉システムで実行される処理動作例を説明するフローチャートである。 実施の形態６で想定する燃焼炉システムの構成例を示す図である。 実施の形態６で想定する燃焼炉システムで使用されるクラウドサーバの処理動作例を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
＜実施の形態１＞
＜システム構成＞
図１は、実施の形態１で想定する燃焼炉システム１の構成例を示す図である。
図１に示す燃焼炉システム１は、空気を含む混合ガスを燃焼する工業炉が設置される建屋内や敷地内に設けられる。図中に示す破線は、工業炉が設置されている建屋又は敷地の外縁を表している。燃焼炉システム１は、情報提供システムの一例である。

本実施の形態における混合ガスは、燃料ガスに空気を予混合したガスである。例えばアンモニア含有ガスを、混合ガスとして使用する。アンモニア含有ガスには、例えばアンモニアガスやアンモニアを、都市ガスやＬＰＧガス等の炭化水素系燃料に混合したガスがある。
都市ガスは、例えばメタンを主成分とする天然ガスであり、ＬＰＧガスは、例えばプロパンやブタンを主成分とする液化石油ガスである。

図１に示す燃焼炉システム１は、炉室１０と、火炎１１に含まれる２種類のラジカル自発光の発光強度を測定する光学センサ２０と、炉室１０の状態を監視するユーザＡが使用するユーザ端末３０Ａとで構成される。図１の例では、ユーザ端末３０Ａがスマートフォンの場合を表している。
図１に示すユーザ端末３０Ａの画面には、炉室１０内の現在の空気比が表示される。本実施の形態の場合、空気比は、ユーザ端末３０Ａにおいて算出される。

図１の場合、ユーザ端末３０Ａは１台であるが、複数台でもよい。複数台のユーザ端末３０Ａは、建屋内又は敷地内にいる複数人のユーザが携帯する。
図１の場合、ユーザ端末３０Ａとしてスマートフォンを例示するが、タブレット型のコンピュータ、スマートウォッチ、スマートグラスでもよい。なお、ユーザ型のコンピュータは、ノート型のコンピュータやデスクトップ型のコンピュータでもよい。

炉室１０内には、混合ガスを燃焼するバーナー１２が設けられている。このバーナー１２には、配管１３を通じて混合ガスが供給される。燃焼により発生するガスや未燃焼の混合ガス等（以下「排気ガス」ともいう）は、排気用の配管１４から大気中に排出される。排気用の配管１４は、燃焼により発生した煙が大気中に排出される道の意味で「煙道」とも呼ばれる。

配管１３は、アンモニア含有ガスが供給される主管と空気が供給される枝管で構成され、枝管にはバルブ１３Ａが取り付けられている。本実施の形態の場合、バルブ１３Ａの開度の調整は、ユーザＡの操作により実現される。すなわち、ユーザＡが、ユーザ端末３０Ａに表示される空気比を参照し、目標値に一致するようにバルブ１３Ａの開度を調整する。換言すると、本実施の形態における空気比の調整は、オフライン操作による。

なお、本実施の形態では、空気が供給される配管側にのみバルブ１３Ａを設けているが、燃料ガスが供給される配管側にのみバルブ１３Ａを設けてもよいし、空気が供給される配管と燃料ガスが供給される配管の双方にバルブ１３Ａを設けてもよい。

本実施の形態における光学センサ２０は、火炎１１に含まれる２種類のラジカル自発光の発光強度をリアルタイムで測定し、それらの測定値を、送信機２５を通じてユーザ端末３０Ａに送信する。本実施の形態の場合、送信機２５は、光学センサ２０と通信ケーブルを通じて接続されている。
送信機２５とユーザ端末３０Ａとの通信には、例えば無線ＬＡＮ（＝Local Area Network）やブルートゥース（登録商標）が用いられる。

もっとも、送信機２５とユーザ端末３０Ａとの通信に、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムを使用してもよい。その場合、送信機２５には、ＳＩＭ（＝Subscriber Identity Module）カードやｅＳＩＭの内蔵が必要である。
この他、送信機２５は、ＬＡＮケーブルやＵＳＢケーブルを通じてユーザ端末３０Ａに２種類のラジカル自発光の発光強度を送信してもよい。

本実施の形態の場合、２種類のラジカル自発光の発光強度は、ＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度である。
ＯＨ自発光とＮＨ自発光は、紫外線帯域の波長を有する光である。ＯＨ自発光は３０６．５ｎｍを中心波長とするラジカル自発光であり、ＮＨ自発光は３３６ｎｍを中心波長とするラジカル自発光である。
ＯＨ自発光とＮＨ自発光は、紫外線帯域の波長を有する光であるので、可視光の影響を除外した発光強度の測定が可能である。換言すると、炉壁から輻射される可視光の測定結果への影響を除外できる。

因みに、炉壁から輻射される可視光は、おおよそ４００ｎｍ～６００ｎｍの波長を有している。炉壁から輻射される可視光の発光強度は、４００ｎｍ付近から徐々に増加し、５００ｎｍ付近ではＯＨ自発光の何十倍もの強度になる。
しかし、本実施の形態では、紫外線帯域の波長を有するラジカル自発光に着目することにより、可視光の影響を除外する。

ＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度は、炉室１０内に実在する空気と燃料ガスの比率を反映する。すなわち、発光強度の測定値は、配管１３を通じて炉室１０に供給される空気だけでなく、炉室１０の開口や隙間等から侵入する空気の影響も反映する。
従って、ＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度には、炉室１０内に実在する全ての空気の情報が含まれている。

図１の場合、光学センサ２０は、炉室１０の底部に設けられているが、設置の場所及び設置の個数は任意である。例えば光学センサ２０は、炉室１０の側面や天井に配置してもよい。また、光学センサ２０は、炉室１０内に複数設けてもよい。複数の光学センサ２０は、炉室１０に対して複数であれば、１つの壁面には１つでもよいし、１つの壁面に複数でもよい。ここでの壁面は、底部、天井、側面の全てを含む。

＜装置構成＞
図２は、実施の形態１で使用する光学センサ２０とユーザ端末３０Ａの構成例を説明する図である。（Ａ）は光学センサ２０の構成例であり、（Ｂ）はユーザ端末３０Ａの構成例である。
図２（Ａ）に示す光学センサ２０は、ＯＨ自発光の測定に用いる第１のセンサ２１と、ＮＨ自発光の測定に用いる第２のセンサ２２とで構成されている。

第１のセンサ２１は、耐熱性を有する光学素子２１Ａと、ＯＨ自発光に対応する波長の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタ２１Ｂと、バンドパスフィルタ２１Ｂを透過した光の強度に応じた電気信号を出力する半導体センサ２１Ｃとで構成される。

本実施の形態の場合、バンドパスフィルタ２１Ｂは、３０６．５ｎｍを中心波長とし、中心波長に対して±１０ｎｍの帯域幅を有している。すなわち、バンドパスフィルタ２１Ｂは、２９６．５ｎｍ～３１６．５ｎｍの波長域の紫外光を透過する。
本実施の形態の場合、半導体センサ２１Ｃには、例えば浜松フォトニクスのＳ１２６９８シリーズを使用する。半導体センサ２１Ｃから送信機２５には、ＯＨ自発光の発光強度を表す電気信号が出力される。

一方、第２のセンサ２２は、耐熱性を有する光学素子２２Ａと、ＮＨ自発光に対応する波長の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタ２２Ｂと、バンドパスフィルタ２２Ｂを透過した光の強度に応じた電気信号を出力する半導体センサ２２Ｃで構成される。
本実施の形態の場合、バンドパスフィルタ２２Ｂは、３３６ｎｍを中心波長とし、中心波長に対して±１０ｎｍの帯域幅を有している。すなわち、バンドパスフィルタ２２Ｂは、３２６ｎｍ～３４６ｎｍの波長域の紫外光を透過する。
半導体センサ２２Ｃにも、例えば浜松フォトニクスのＳ１２６９８シリーズを使用する。半導体センサ２２Ｃから送信機２５には、ＮＨ自発光の発光強度を表す電気信号が出力される。

本実施の形態の場合、第１のセンサ２１と第２のセンサ２２が一体化された光学センサ２０を用いるが、第１のセンサ２１と第２のセンサ２２は、それぞれ別筐体のセンサ部品でもよい。
図１では、作図上の都合により、光学センサ２０の全体が炉室１０内に取り付けられているが、耐熱性を有する光学素子２１Ａと光学素子２２Ａの部分だけが炉室１０内に露出すればよい。

図２（Ｂ）に示すユーザ端末３０Ａは、装置全体の動作を制御するプロセッサ３１と、主記憶装置として用いられるＳＤＲＡＭ（＝Synchronous Dynamic Random Access Memory）３２と、不揮発性の半導体メモリであるフラッシュメモリ３３と、タッチパネル３４と、カメラ３５と、送信機２５等との通信に使用される通信モジュール３６とで構成される。
本実施の形態の場合、プロセッサ３１は、ＣＰＵ（＝Central Processing Unit）やＧＰＵ（＝Graphics Processing Unit）で構成され、プログラムの実行を通じて各種の機能を実現する。

ここでの機能の一つに、ＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度の比（以下「光量比」ともいう）の算出や光量比に対応する空気比の推定する機能がある。
本実施の形態における強度比は、ＮＨ自発光の最大強度に対するＯＨ自発光の最大強度の比（＝ＯＨ自発光の最大強度／ＮＨ自発光の最大強度）として算出される。

フラッシュメモリ３３には、ＢＩＯＳ（＝Basic Input Output System）やファームウェアの他、光量比の算出や空気比の推定に用いるアプリケーションプログラムや空気比の推定に使用する検量線データ等が記憶される。
図３は、検量線データを説明する図である。図３の縦軸は発光強度比であり、横軸は空気比αである。
本実施の形態の場合、縦軸の光量比は、ＮＨ自発光の最大強度値に対するＯＨ自発光の最大強度値の比で与えられる。

図中のＭａｘ（ＯＨ＊）はＯＨ自発光の最大強度値を表し、Ｍａｘ（ＮＨ＊）はＮＨ自発光の最大強度値を表している。図中の黒丸は、既知の空気比αが与えられる場合に実測された発光強度値の中央値を表している。図中の検量線は、最小二乗法等を用いて描いている。
検量線データは、図３に示す検量線の関係を与えるデータである。検量線は、光量比と空気比との線形の関係を与える。対応関係が線形であるので、光量比に対応する空気比の特定は容易である。本実施の形態では、検量線データとして図３に示す関係を記録したデータテーブルを想定するが、光量比を変数として空気比αを算出する１次関数として与えてもよい。

図２の説明に戻る。
タッチパネル３４は、ディスプレイと、その表面に配置された静電容量式のタッチセンサとで構成される。
ディスプレイには、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬ（＝Electro-Luminescence）ディスプレイが使用される。
タッチセンサは、透過性の高いデバイスであり、ディスプレイに表示される画面の視認を妨げることなく、ユーザのタップ操作等を検知することができる。

カメラ３５には、例えばＣＭＯＳ（＝Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを使用する。
通信モジュール３６には、例えばＵＳＢ（＝Universal Serial Bus）、無線ＬＡＮ、ブルートゥース、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムに準拠するデバイスを使用する。
本実施の形態におけるプロセッサ３１と、ＳＤＲＡＭ３２と、フラッシュメモリ３３は、いわゆるコンピュータを構成する。

＜処理動作＞
図４は、実施の形態１で使用するユーザ端末３０Ａの処理動作例を説明するフローチャートである。図中の記号Ｓは、ステップを意味する。
なお、ユーザ端末３０Ａは、送信機２５と通信可能に接続されている。

ユーザ端末３０Ａは、炉室１０内に設けた光学センサ２０で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得する（ステップ１）。
次に、ユーザ端末３０Ａは、測定された２つの発光強度の比（光量比）を算出する（ステップ２）。すなわち、ユーザ端末３０Ａは、ＯＨ自発光とＮＨ自発光の光量比を算出する。このステップは、第１の処理に対応する。また、この処理は算出部の機能に対応する。

光量比を算出したユーザ端末３０Ａは、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。このステップは第２の処理に対応する。また、この処理は、推定部の機能に対応する。
その後、ユーザ端末３０Ａは、タッチパネル３４の画面に、推定された空気比を表示する（ステップ４）。
このステップは、第３の処理に対応する。また、この処理は、提供部の機能に対応する。

図５は、ユーザ端末３０Ａの表示画面３４１の例を説明する図である。
表示画面３４１には、設定値３４２とその数値３４３、空気比の現在の値３４４とその数値３４５、調整の内容を示唆する情報３４６が表示されている。
炉室１０（図１参照）内の空気比がリアルタイムで表示されることで、ユーザＡは、炉室１０内の環境が目標とする環境にあるか否かを容易に理解できる。
また、ユーザは、設定値３４２に対応する数値３４３と現在の値３４４に対応する数値３４５との比較により、バルブ１３Ａ（図１参照）の開度の調整の必要性や調整の内容を容易に理解できる。

図５の場合、表示画面３４１には、情報３４６として「空気の供給バルブの開度を上げてください」が表示され、調整の内容が具体的に示唆されている。空気比の調整を支援する情報３４６が表示されることで、ユーザＡのスキルが低い場合にも、空気比の調整を誤り難く実行できる。

図５の例では、情報３４６の例として、空気の増減が示唆されているが、燃料ガスの供給バルブの調整が可能な場合には、「燃料ガスの供給バルブの開度を上げてください」等の表示を行ってもよい。
また、情報３４６として、空気や燃料ガスの流量等を数値として示唆してもよい。この場合には、流量計の数値の確認により、空気比の正確な調整が可能になる。

＜実施の形態２＞
＜システム構成＞
図６は、実施の形態２で想定する燃焼炉システム１Ａの構成例を示す図である。図６には、図１との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態は、ユーザ端末３０Ａで算出された空気比が、クラウドネットワーク４０経由で他の端末に通知される点で、実施の形態１と相違する。
なお、燃焼炉システム１Ａは、情報提供システムの一例である。

本実施の形態の場合、ユーザ端末３０Ａで算出された空気比は、クラウドネットワーク４０経由で、ユーザＢが使用するユーザ端末３０Ｂと、クラウドサーバ５０と、管理者が使用する管理者端末６０に通知される。
本実施の形態の場合、ユーザＢが、自身が携帯するユーザ端末３０Ｂに表示された空気比の現在の値を見ながらバルブ１３Ａの開度を調整する。ここでのユーザＢは、炉室１０と同じ建屋又は敷地内にいる作業者である。

なお、図６には管理者端末６０を１台のみ表しているが、複数台の管理者端末６０が存在してもよい。ここでの管理者は、炉室１０を運用する事業者の管理者でもよいし、炉室１０の燃焼の状態の監視や保守を支援する事業者の管理者でもよい。
図６の場合、ユーザ端末３０Ｂへの空気比の通知は、クラウドネットワーク４０経由で実現されているが、ブルートゥースや無線ＬＡＮを通じて、ユーザ端末３０Ａから直接通知してもよい。
クラウドネットワーク４０には、炉室１０が設けられている建屋や敷地の外部に構築されたネットワーク、例えばインターネット、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムを想定する。

図６の場合、クラウドネットワーク４０には、クラウドサーバ５０と管理者端末６０が接続されている。
本実施の形態におけるクラウドサーバ５０は、管理の対象である炉室１０の現在の空気比や空気比の履歴を解析した結果を閲覧サービスや保守サービスとして提供する事業者により運用される。

本実施の形態の場合、クラウドサーバ５０は、例えば炉室１０毎に算出された空気比を蓄積するストレージサーバとしての役割と、蓄積された空気比の履歴を解析してレポートを生成する解析サーバとしての役割と、空気比の履歴やレポートの閲覧サービスを提供するウェブサーバとして役割を有している。

図７は、クラウドサーバ５０の構成例を説明する図である。図７には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
図７に示すクラウドサーバ５０は、装置全体の動作を制御するプロセッサ５１と、主記憶装置として用いられるＳＤＲＡＭ５２と、ＢＩＯＳ等が記録されるＲＯＭ（Read Only Memory）５３と、副記憶装置として用いられるハードディスク装置５４と、クラウドネットワーク４０との通信に用いられる通信モジュール５５とで構成される。

なお、クラウドサーバ５０には、ディスプレイの他、キーボードやマウス等のデバイスが接続されてもよい。
また、クラウドサーバ５０は、クラウドネットワーク４０に対してＬＡＮ経由で接続されてもよい。
クラウドサーバ５０は、役割や機能が異なるサーバの集合体でもよい。

プロセッサ５１は、ＣＰＵで構成され、プログラムの実行を通じて各種の機能を実現する。
本実施の形態の場合、機能の一部には、管理の対象である炉室１０別に空気比の履歴を蓄積する機能、サービスの利用者からの閲覧要求に対してサービスの対象である炉室１０に関する空気比の履歴を提供する機能、空気比の履歴を解析した結果等をレポートとして提供する機能等がある。

本実施の形態の場合、ハードディスク装置５４には、管理の対象である炉室１０毎に空気比の履歴が記録される。また、ハードディスク装置５４には、オペレーションシステムや前述した機能を実現するアプリケーションプログラムも記録される。
もっとも、ハードディスク装置５４の代わりに、大容量の半導体メモリを使用してもよい。
通信モジュール５５には、例えば無線ＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムに準拠するデバイスを使用する。
本実施の形態におけるプロセッサ５１と、ＳＤＲＡＭ５２と、ＲＯＭ５３は、いわゆるコンピュータを構成する。

図６の説明に戻る。
クラウドサーバ５０は、空気比の情報をユーザＡが携帯するユーザ端末３０Ａから受信し、必要に応じて空気比の履歴やレポートをクラウドネットワーク４０に出力する。
ここでのレポートは、空気比の履歴等から解析が可能な炉室１０の状態に関する。レポートの内容には、例えば燃焼の質に関する評価がある。
レポートの内容は、サービスの提供者毎に異なってもよい。例えば炉室１０の開口や隙間等から侵入する空気への対策の必要性や対策案、バルブ１３Ａの劣化の疑い等がレポートに記載されてもよい。

管理者端末６０は、炉室１０を運用する事業者や炉室１０の燃焼の状態の監視や保守を支援する事業者等の管理者が使用するコンピュータである。図６の場合、管理者端末６０はデスクトップ型のコンピュータである。このため、管理者端末６０のハードウェア構成は、図７に示すクラウドサーバ５０のハードウェア構成に、ディスプレイ、キーボード、マウス等を追加した構成を採用する。

もっとも、管理者端末６０も、スマートフォン、タブレット型のコンピュータ、ノート型のコンピュータでもよい。また、管理者端末６０として、スマートウォッチやスマートグラス等のウェアラブル型のコンピュータを使用してもよい。
本実施の形態の場合、管理者端末６０は、リアルタイムで変化する空気比の監視、空気比の履歴やレポートの閲覧に使用される。

＜処理動作＞
図８は、実施の形態２で使用するユーザ端末３０Ａ（図６参照）の処理動作例を説明するフローチャートである。図８には、図４との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態におけるユーザ端末３０Ａは、炉室１０（図６参照）内に設けた光学センサ２０（図６参照）で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得すると（ステップ１）、測定された２つの発光強度の比（光量比）を算出し（ステップ２）、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。

空気比が推定されると、ユーザ端末３０Ａは、推定された空気比を関連先に送信する（ステップ１１）。
ここでの関連先は、予めユーザ端末３０Ａに登録されている。図６の場合、関連先は、ユーザＢが携帯するユーザ端末３０Ｂと、クラウドサーバ５０と、管理者端末６０である。

もっとも、関連先は、クラウドサーバ５０（図６参照）だけとし、クラウドサーバ５０が予め定めた端末宛てに空気比を配信する仕組みを採用してもよい。
なお、実施の形態１と同様、推定された空気比を自端末のタッチパネル３４（図２参照）に表示してもよい。

図９は、実施の形態２で使用するクラウドサーバ５０の処理動作例を説明するフローチャートである。
クラウドサーバ５０は、受信した空気比を炉室１０に紐づけて蓄積する（ステップ２１）。
次に、クラウドサーバ５０は、指定期間内の空気比の履歴を読み出し、炉室１０の状態を解析する（ステップ２２）。このステップは、解析部の処理や機能に対応する。

ここでの指定期間は、所定の期間の一例であり、初期値として定められた期間でもよいし、閲覧サービス等の利用者や提供者が指定した期間でもよい。初期値は、例えば数ヶ月で与えられる。
なお、期間の単位は、分単位、時間単位、日単位、月単位、年単位でもよい。また、特定の時間帯だけを指定して複数日の期間を指定してもよい。
その後、クラウドサーバ５０は、指定された炉室１０に関連する空気比の履歴や解析の結果をレポートとして提供する（ステップ２３）。

図１０は、クラウドサーバ５０が提供する空気比の履歴とレポートの提供例を説明する図である。（Ａ）は空気比の履歴の提供例であり、（Ｂ）はレポートの提供例である。
本実施の形態の場合、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す画面は、管理者端末６０のディスプレイに表示される。
図１０（Ａ）に示す画面は、３ヶ月分の空気比の履歴である。横軸は日であり、２０２１／０１／０１から２０２１／０３／３１の期間に対応する。

縦軸は、推定された空気比である。履歴を表す画面には、空気比の目標値が破線で描かれている。また、履歴を表す画面６１１には、空気比の値を結んだ折れ線グラフが実線で表示されている。図１０（Ａ）に示す折れ線グラフは、一日を単位とする空気比の平均値を結んだグラフである。なお、一日毎の測定値の最大値を結んだ折れ線グラフや最小値を結んだ折れ線グラフを表示してもよい。

図１０（Ｂ）に示す画面６２１は、３ヶ月間の炉の状態を解析したレポートである。図１０（Ｂ）の場合、評価の結果は「良好」であり、備考として「１月は空気比の変動が認められましたが、調整後は、ほぼ目標値で推移しました。」と表示されている。
勿論、図１０（Ｂ）の例は一例である。
前述したように、炉室１０（図６参照）の開口や隙間等から侵入する空気への対策の必要性や対策案、バルブ１３Ａの劣化の疑いを備考欄に記載してもよい。

＜実施の形態３＞
＜システム構成＞
図１１は、実施の形態３で想定する燃焼炉システム１Ｂの構成例を示す図である。図１１には、図６との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、空気比の算出がクラウド上で実行される点で、実施の形態１や実施の形態２と相違する。
なお、燃焼炉システム１Ｂは、情報提供システムの一例である。

図１１に示す燃焼炉システム１Ｂで使用する送信機２５Ａは、光学センサ２０で測定されたＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度をクラウドサーバ５０Ａに送信する。ここでの送信には、例えばインターネットや移動通信システムを使用する。
図１１の場合、送信機２５Ａがクラウドサーバ５０Ａと直接通信しているが、前述した実施の形態１や実施の形態２と同様、ユーザＡが使用するユーザ端末３０Ａを経由してもよい。この場合、ユーザ端末３０Ａは、送信機２５Ａから受信した発光強度の中継局として動作する。

本実施の形態の場合、ＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度を受信したクラウドサーバ５０Ａが、２つの発光強度の比を算出し、算出された空気比を他の端末に送信する。具体的には、クラウドサーバ５０Ａは、炉室１０側の作業者であるユーザＡが使用するユーザ端末３０Ａと、管理者が使用する管理者端末６０に空気比を通知する。

＜処理動作＞
図１２は、実施の形態３で使用するクラウドサーバ５０Ａ（図１１参照）の処理動作例を説明するフローチャートである。図１２には、図８及び図９との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態におけるクラウドサーバ５０Ａの処理動作は、実施の形態２のユーザ端末３０Ａの処理動作とクラウドサーバ５０（図８参照）の処理動作を組み合わせた動作になる。

すなわち、クラウドサーバ５０Ａは、炉室１０（図１１参照）内に設けた光学センサ２０（図１１参照）で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得すると（ステップ１）、測定された２つの発光強度の比を算出し（ステップ２）、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。

その後、クラウドサーバ５０Ａは、推定された空気比を関連先に送信する（ステップ１１）とともに、推定された空気比を炉室１０に紐づけて蓄積する（ステップ３１）。
次に、クラウドサーバ５０は、指定期間内の空気比の履歴を読み出し、炉室１０の状態を解析し（ステップ２２）、指定された炉室１０に関連する空気比の履歴や解析の結果をレポートとして提供する（ステップ２３）。

＜実施の形態４＞
＜システム構成＞
図１３は、実施の形態４で想定する燃焼炉システム１Ｃの構成例を示す図である。図１３には、図１との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、空気比の算出もバルブ１３Ａの開度の調整も全自動で実行される。
本実施の形態で想定する燃焼炉システム１Ｃでは、空気比の算出をエッジ端末７０が実行し、バルブ１３Ａの開度の調整は開度調整端末８０が実行する。
なお、燃焼炉システム１Ｃは、情報提供システムの一例である。

本実施の形態におけるエッジ端末７０は、炉室１０の周辺で使用されるネットワーク端末又はＩｏＴ端末である。
本実施の形態におけるエッジ端末７０は、空気比を推定する機能に特化されている。具体的には、エッジ端末７０には、光学センサ２０からＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度を受信する機能、受信した発光強度の光量比を算出する機能、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する機能、推定された空気比を開度調整端末８０に送信する機能だけが設けられる。

エッジ端末７０は、例えば特定のデータ処理に特化した小型コンピュータとして構成してもよいし、全てのデータ処理をハードウェアで実行するＡＳＩＣ（＝Application Specific Integrated Circuit）として構成してもよい。
エッジ端末７０には、開度調整端末８０との通信に必要な通信モジュールも内蔵される。通信には、例えばブルートゥース、無線ＬＡＮ、イーサネット、専用の通信ケーブル、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムに準拠するデバイスを使用する。

開度調整端末８０は、受信された空気比が目標値に一致するようにバルブ１３Ａの開度を調整する調整信号を出力する。なお、本実施の形態におけるバルブ１３Ａには、調整信号を空気圧力に変換してバルブ１３Ａの開度を調整するユニットが取り付けられている。この種のユニットは、例えば電空ポジショナと呼ばれる。

空気比が目標値より大きい場合、開度調整端末８０は、空気の供給量を減少させる調整信号を出力する。空気比が目標値より小さい場合、開度調整端末８０は、空気の供給量を増加させる調整信号を出力する。
開度調整端末８０は、開度の調整に特化した小型のコンピュータやＡＳＩＣとして構成される。

＜処理動作＞
図１４は、実施の形態４で想定する燃焼炉システム１Ｃで実行される処理動作例を説明するシーケンス図である。図１４には、図４との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、エッジ端末７０が、炉室１０（図１１参照）内に設けた光学センサ２０（図１３参照）で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得すると（ステップ１）、測定された２つの発光強度の比（光量比）を算出し（ステップ２）、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。

空気比が推定されると、エッジ端末７０は、推定された空気比を開度調整端末８０に送信する（ステップ４１）。
開度調整端末８０は、エッジ端末７０から空気比を受信すると、受信した空気比を目標値と比較し（ステップ４２）、比較結果に応じた調整信号を生成してバルブ１３Ａに送信する（ステップ４３）。
本実施の形態の場合、エッジ端末７０と開度調整端末８０の連携により、炉室１０内の空気比が目標値にフィードバック制御される。

＜実施の形態５＞
＜システム構成＞
図１５は、実施の形態５で想定する燃焼炉システム１Ｄの構成例を示す図である。図１５には、図６及び図１３との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、エッジ端末７０で算出された空気比が、クラウドネットワーク４０経由で他の端末に通知される点で、実施の形態４と相違する。
なお、燃焼炉システム１Ｄは、情報提供システムの一例である。

本実施の形態の場合、エッジ端末７０で算出された空気比は、クラウドネットワーク４０経由で、クラウドサーバ５０と、管理者が使用する管理者端末６０と、開度調整端末８０に通知される。
本実施の形態の場合も、バルブ１３Ａの開度の調整は、開度調整端末８０が実行する。

図１５の場合、開度調整端末８０への空気比の通知は、クラウドネットワーク４０経由で実現されているが、ブルートゥースや無線ＬＡＮを通じて、エッジ端末７０から直接通知してもよい。
クラウドネットワーク４０には、例えばインターネット、４Ｇや５Ｇ等の移動通信システムを想定する。
本実施の形態におけるクラウドサーバ５０と管理者端末６０は、実施の形態２のクラウドサーバ５０と管理者端末６０と同じである。

＜処理動作＞
図１６は、実施の形態５で想定する燃焼炉システム１Ｄで実行される処理動作例を説明するフローチャートである。図１６には、図４と図９と図１２と図１４との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、エッジ端末７０は、炉室１０内に設けた光学センサ２０で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得すると（ステップ１）、測定された２つの発光強度の比（光量比）を算出し（ステップ２）、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。

その後、エッジ端末７０は、ステップ３で推定された空気比を関連先に送信する（ステップ１１）。本実施の形態の場合、関連先は、クラウドサーバ５０と、管理者端末６０と、開度調整端末８０である。
なお、関連先は、クラウドサーバ５０（図１５参照）だけとして、クラウドサーバ５０が予め定めた端末宛てに空気比を送信してもよい。

空気比を受信したクラウドサーバ５０は、エッジ端末７０から受信した空気比を炉室１０に紐づけて蓄積する（ステップ２１）。また、クラウドサーバ５０は、指定期間内の空気比の履歴を読み出し、炉室１０の状態を解析する（ステップ２２）。その後、クラウドサーバ５０は、指定された炉室１０に関連する空気比の履歴や解析の結果をレポートとして提供する（ステップ２３）。

また、空気比を受信した管理者端末６０は、エッジ端末７０から受信した空気比を表示する（ステップ５１）。また、管理者端末６０は、クラウドサーバ５０から受信したレポートを表示する（ステップ５２）。レポートの受信は、管理者端末６０からの指示により実行される場合もあれば、定期的にクラウドサーバ５０から提供される場合もある。
空気比を受信した開度調整端末８０は、実施の形態４と同じく、受信した空気比を目標値と比較し（ステップ４２）、比較結果に応じた調整信号を生成してバルブ１３Ａに送信する（ステップ４３）。

＜実施の形態６＞
＜システム構成＞
図１７は、実施の形態６で想定する燃焼炉システム１Ｅの構成例を示す図である。図１７には、図１１と図１５の対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態の場合、空気比の算出がクラウド上で実行される点で、実施の形態４や実施の形態５と相違する。

このため、本実施の形態では、エッジ端末７０（図１５参照）に代えて送信機２５Ａを使用する。送信機２５Ａは、実施の形態３で説明した送信機２５Ａと同じである。なお、空気比を算出する機能を取り除いたエッジ端末７０を用いてもよい。
なお、燃焼炉システム１Ｅは、情報提供システムの一例である。

図１７に示す燃焼炉システム１Ｅで使用する送信機２５Ａは、光学センサ２０で測定されたＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度をクラウドサーバ５０Ａに送信する。ここでの送信には、例えばインターネットや移動通信システムを使用する。
図１７の場合、送信機２５Ａがクラウドサーバ５０Ａと直接通信しているが、前述した実施の形態１や実施の形態２と同様、ユーザＡが使用するユーザ端末３０Ａ（図１参照）を経由してもよい。この場合、ユーザ端末３０Ａは、送信機２５Ａから受信した発光強度の中継局として動作する。

本実施の形態の場合、ＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度を受信したクラウドサーバ５０Ａが、２つの発光強度の比を算出し、算出された空気比を他の端末に送信する。具体的には、クラウドサーバ５０Ａは、管理者が使用する管理者端末６０と開度調整端末８０に空気比を通知する。

＜処理動作＞
図１８は、実施の形態６で想定する燃焼炉システム１Ｅで使用されるクラウドサーバ５０Ａ（図１７参照）の処理動作例を説明するフローチャートである。図１８には、図１２と図１６との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態におけるクラウドサーバ５０Ａの処理動作は、実施の形態５のエッジ端末７０の処理動作とクラウドサーバ５０の処理動作とを組み合わせた動作になる。

すなわち、クラウドサーバ５０Ａは、炉室１０（図１７参照）内に設けた光学センサ２０（図１７参照）で測定されたＯＨ自発光の発光強度とＮＨ自発光の発光強度をリアルタイムで取得すると（ステップ１）、測定された２つの発光強度の比（光量比）を算出し（ステップ２）、算出された光量比を検量線と照合して空気比を推定する（ステップ３）。
その後、クラウドサーバ５０Ａは、推定された空気比を関連先に送信する（ステップ１１）とともに、推定した空気比を炉室１０に紐づけて蓄積する（ステップ３１）。

この後、クラウドサーバ５０は、指定期間内の空気比の履歴を読み出し、炉室１０の状態を解析し（ステップ２２）、指定された炉室１０に関連する空気比の履歴や解析の結果をレポートとして提供する（ステップ２３）。
なお、空気比を受信した管理者端末６０は、エッジ端末７０から受信した空気比を表示する（ステップ５１）。

また、管理者端末６０は、クラウドサーバ５０から受信したレポートを表示する（ステップ５２）。
空気比を受信した開度調整端末８０は、実施の形態５と同じく、受信した空気比を目標値と比較し（ステップ４２）、比較結果に応じた調整信号を生成してバルブ１３Ａに送信する（ステップ４３）。

＜他の実施の形態＞
（１）以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、前述の実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（２）例えば前述の実施の形態１～６においては、工業炉を想定したが、炉内における空気比の管理が要求される燃焼炉であれば、工業炉に限らない。

（３）前述の実施の形態では、紫外線帯域のラジカル自発光のうちＯＨ自発光とＮＨ自発光の発光強度比を算出したが、他のラジカル自発光を含めた発光強度比を算出してもよい。他のラジカル自発光には、例えばＮＨ２自発光やＨ自発光がある。
なお、空気比の推定に使用する発光強度比は、ＯＨ自発光と、ＮＨ自発光と、ＮＨ２自発光と、Ｈ自発光のうちの任意の２つの組み合わせで与えられてもよい。

例えばＯＨ自発光とＮＨ２自発光の発光強度比でもよいし、ＯＨ自発光とＨ自発光の発光強度比でもよいし、ＮＨ自発光とＮＨ２自発光の発光強度比でもよいし、ＮＨ自発光とＨ自発光の発光強度比でもよいし、ＮＨ２自発光とＨ自発光の発光強度比でもよい。
いずれの組み合わせを使用する場合にも、炉室１０内の空気比は、各組み合わせについて用意した検量線を用いて推定すればよい。

（４）前述の実施の形態では、燃料ガスとしてアンモニア含有ガスを想定するが、燃料ガスは、例えば水素含有ガスでもよいし、炭化水素系ガスでもよいし、アンモニア含有ガスと炭化水素系ガスの混合ガスでもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…燃焼炉システム、１０…炉室、２０…光学センサ、２５、２５Ａ…送信機、３０Ａ、３０Ｂ…ユーザ端末、４０…クラウドネットワーク、５０、５０Ａ…クラウドサーバ、６０…管理者端末、７０…エッジ端末、８０…開度調整端末

Claims (7)

1. 燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する第１の処理と、
   前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記第１の処理で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する第２の処理と、
   推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する第３の処理と、
   を有し、
   前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、情報提供方法。
2. 前記空気比に関する情報は、指定の期間内に検出された空気比の履歴である、
   請求項１に記載の情報提供方法。
3. 前記空気比に関する情報は、指定の期間内に検出された空気比の履歴を解析して得られる炉の状態である、
   請求項１に記載の情報提供方法。
4. 燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する算出部と、
   前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記算出部で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する推定部と、
   推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する提供部と、
   を有し、
   前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、情報提供システム。
5. 前記提供部は、指定の期間内に検出された空気比の履歴を、前記空気比に関する情報として提供する、
   請求項４に記載の情報提供システム。
6. 指定の期間内に検出された空気比の履歴を解析する解析部を更に有し、
   前記提供部は、前記履歴を解析して得られる炉の状態を、前記空気比に関する情報として提供する、
   請求項４に記載の情報提供システム。
7. コンピュータに、
   燃料ガスと空気が供給される炉内で燃焼する火炎から検出される、ＯＨ自発光の光量とＮＨ自発光の光量とに基づいて、当該ＯＨ自発光と当該ＮＨ自発光の光量比を算出する機能と、
   前記光量比と空気比との関係を与える検量線と前記算出する機能で算出された光量比との照合により、前記炉内における現在の空気比を推定する機能と、
   推定された空気比に関する情報を、予め定めた端末に提供する機能と、
   を実現させるためのプログラムであり、
   前記検量線は、前記ＯＨ自発光と前記ＮＨ自発光の光量比と空気比との線形の関係を与える、
   ことを特徴とするプログラム。

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