JP7028602B2 - Ｕｖセンサの状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、火炎の発生に伴って生じる紫外線を受けて火炎の強さを検出するＵＶセンサ（紫外線センサ）の状態判定装置に関する。

従来より、燃焼システムとして、点火装置とバーナとを備えた燃焼装置と、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、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」、「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、バーナの火炎の強さはＵＶセンサによって検出され、ＵＶセンサからの火炎検出信号（バーナの火炎の強さを示す信号）を例えばフレーム電圧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を判断するようにしている。

例えば、バーナへの燃料の供給開始（燃焼開始）から火炎有りと判定されるまでの時間（フレーム電圧ＶＦが所定の電圧値に達するまでの時間）を監視し、所定時間を過ぎても火炎有りと判定されない場合、不着火と判断する。不着火と判断した場合、燃焼制御装置は、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、ＵＶセンサに汚れが生じていたような場合、火炎検出が正常に行われず、火炎が発生しているにも拘わらず火炎有りと判定されず、燃焼装置がロックアウト状態とされてしまう現象が発生することがあった。一旦、燃焼装置がロックアウト状態とされると、再稼働に時間を要することもあり、経済的な損失が多大となる場合もある。

なお、ＵＶセンサに汚れが生じていることを早い段階で検出できれば、燃焼装置がロックアウト状態とされてしまう前に対処することができるが、そのためにはスキルを持った技術者がＵＶセンサの状態を定期的に確認する必要がある。この場合、ＵＶセンサに汚れが生じているか否かは定かではない。このため、実際には汚れがなく、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行う必要があり、コスト増を招くことになる。

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、ＵＶセンサの汚れなどの状態の異常を早期に検出することが可能なＵＶセンサの状態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、バーナ（６，７）への点火を行う点火装置（８）と、バーナの火炎の強さをその火炎の発生に伴って生じる紫外線を受けて検出するＵＶセンサ（９）とを備えた燃焼システム（１００）におけるＵＶセンサの状態を判定するＵＶセンサの状態判定装置（２１）であって、ＵＶセンサが検出する火炎の強さが予め定められた第１の基準レベル（ＶＦｍｉｎ）に達した場合に火炎有りと判定するように構成された火炎有無判定部（２１－１）と、バーナへの燃焼開始から火炎有無判定部によって火炎有りと判定されるまでの時間を着火遅れ時間（Ｔｄ）として計時するように構成されたタイマ（２１－２）と、タイマによって計時された着火遅れ時間が予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の範囲内からずれていた場合、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定するように構成された第１の着火遅れ判定部（２１－３）とを備えることを特徴とする。

本発明において、火炎有無判定部は、ＵＶセンサが検出する火炎の強さが第１の基準レベルに達した場合に火炎有りと判定する。タイマは、バーナへの燃焼開始から火炎有りと判定されるまでの時間を着火遅れ時間として計時する。第１の着火遅れ判定部は、タイマによって計時された着火遅れ時間が正常な範囲内ではあるが通常の範囲内からずれていた場合、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

例えば、正常な範囲の上限側の境界値を第１の判定基準時間として定め、通常の範囲の上限側の境界値を第２の判定基準時間として定めるものとした場合、タイマによって計時された着火遅れ時間が第１の判定基準時間と第２の判定基準時間との間にあった場合に、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

本発明において、例えばＵＶセンサに汚れが生じ、その汚れの度合いが大きくなると、着火遅れ時間が長くなって行く。この場合、着火遅れ時間が通常の範囲内からずれた段階で、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定される。これにより、ＵＶセンサの汚れを早期に検出することが可能となる。

本発明において、ＵＶセンサ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。また、本発明において、バーナへの燃焼開始は、着火遅れ時間の計時開始の起点となるタイミングであり、バーナへの燃料の供給開始のタイミングであってもよくバーナへの点火開始のタイミングなどであってもよい。

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、タイマによって計時された着火遅れ時間が正常な範囲内ではあるが通常の範囲内からずれていた場合、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定されるものとなり、ＵＶセンサの汚れなどの状態の異常を早期に検出することが可能となる。

図１は、バーナへの燃料の供給開始（燃料弁開）から火炎有りと判定されるまでの時間（着火遅れ時間Ｔｄ）を説明するためのタイムチャートである。 図２は、着火遅れ時間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３は、フレーム電圧ＶＦに対しての正常、通常、異常、不調の範囲を示す図である。 図４は、本発明に係るＵＶセンサの状態判定装置の一実施の形態を含む燃焼システムの要部を示す図である。 図５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６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７は、実施の形態１のＵＶセンサの状態判定装置の要部の機能ブロック図である。 図８は、実施の形態１のＵＶセンサ状態判定装置の各部の機能を説明するためのフローチャートである。 図９は、実施の形態１のＵＶセンサ状態判定装置の変形例を示す機能ブロック図である。 図１０は、実施の形態１および実施の形態１の変形例における状態判定のロジックを従来技術と比較して示す図である。 図１１は、実施の形態２のＵＶセンサの状態判定装置の要部の機能ブロック図である。

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１，２）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、バーナへの燃料の供給開始（燃料弁開）（図１（ａ）に示すｔ１点）から火炎有りと判定されるまでの時間（図１（ｂ）に示すｔ２点までの時間）、すなわちＵＶセンサからの火炎検出信号（フレーム電圧ＶＦ）がＶＦ≧ＶＦｍｉｎとなるまでの時間をタイマによって計測し（図１（ｃ））、このタイマによって計測された時間を着火遅れ時間Ｔｄとする。

この着火遅れ時間Ｔｄ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、着火遅れ時間Ｔｄを計測し、この計測した着火遅れ時間Ｔｄ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、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

例えば、繰り返して計測した着火遅れ時間Ｔｄの平均値を基準着火遅れ時間ＴｄＢとし（図２参照）、この基準着火遅れ時間ＴｄＢを基準として通常の範囲を定める。そして、計測した着火遅れ時間Ｔｄが正常の範囲内（Ｔｄ≦Ｔｄｍａｘ）ではあるが、通常の範囲（Ｔｄ＜ＴｄＨ）から逸脱していた時、すなわちＴｄＨ≦Ｔｄ≦Ｔｄｍａｘであった場合、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

なお、Ｔｄｍａｘは異常を判定するための境界値であり、通常の範囲の上限側の境界値ＴｄＨよりも長く設定される。また、基準着火遅れ時間ＴｄＢは、計測した着火遅れ時間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、ＵＶセンサからの火炎検出信号をフレーム電圧ＶＦとして取得するものとしているが、フレーム電流ＩＦとして取得するようにし、フレーム電圧ＶＦと同様にして、ＵＶセンサが不調な状態にあるか否かの判定を行うようにしてもよい。

また、着火遅れ時間Ｔｄの通常の範囲からの１回だけの逸脱で不調な状態にあると判定するようにしてもよいし、一定回数以上の逸脱で不調な状態にあると判定するようにしてもよい。また、燃焼装置の運用中、通常の範囲から逸脱した回数が一定割合以上生じた場合に、不調な状態にあると判定するなどしてもよい。また、この不調な状態にあるか否かの判断は、リアルタイムで行ってもよいし、運転履歴から確認してもよい。

〔実施の形態２の概要〕
実施の形態２では、着火遅れ時間Ｔｄだけではなく、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦからも、ＵＶセンサの状態が不調か否かの判定を行うようにする。すなわち、着火遅れ時間Ｔｄと定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの両方について、通常範囲からの逸脱があった場合、ＵＶセンサに不調が生じている可能性がさらに高いと判断する。

このための方策として、実施の形態２では、燃焼装置を運転する毎に、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの計測を繰り返し、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、燃焼装置の運転中、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦを監視し、この定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦ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、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

例えば、繰り返して計測した定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの平均値を基準フレーム電圧ＶＦＢとし（図３参照）、この基準フレーム電圧ＶＦＢを中心とする所定の範囲を通常の範囲とする。そして、計測した定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦが正常の範囲内（ＶＦｍｉｎ≦ＶＦ≦ＶＦｍａｘ）ではあるが、通常の範囲（ＶＦＬ＜ＶＦ＜ＶＦＨ）から逸脱していた時、ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する。

なお、ＶＦｍｉｎ，ＶＦｍａｘは異常を判定するための境界値であり、ＶＦｍｉｎは通常の範囲の下限側の境界値ＶＦＬよりも小さな値として設定され、ＶＦｍａｘは通常の範囲の上限側の境界値ＶＦＨよりも大きな値として設定される。また、基準フレーム電圧ＶＦＢは、計測した定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦ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、ＵＶセンサからの火炎検出信号をフレーム電圧ＶＦとして取得するものとしているが、フレーム電流ＩＦとして取得するようにし、フレーム電圧ＶＦと同様にして、ＵＶセンサが不調な状態にあるか否かの判定を行うようにしてもよい。

また、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの通常の範囲からの短時間の逸脱で不調な状態にあると判定するようにしてもよいし、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの一定時間の平均値をとり、この平均値が通常の範囲から外れた場合に不調な状態にあると判定するようにしてもよい。また、通常の範囲から外れる時間が定常燃焼中の一定以上の割合であった場合に不調な状態にあると判定するなどしてもよい。また、この不調な状態にあるか否かの判断は、リアルタイムで行ってもよいし、運転履歴から確認してもよい。

また、この例では、正常の範囲の上限側の境界値としてＶＦｍａｘを定め、通常の範囲の上限側の境界値としてＶＦＨを定めるようにしているが、ＶＦｍａｘ，ＶＦＨをなくし、すなわちＶＦｍｉｎ以上の範囲を全て正常の範囲とし、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦがＶＦＬを超えている場合を通常の状態にあると判定し、ＶＦｍｉｎとＶＦＬとの間にある場合を不調な状態にあると判定するようにしてもよい。

〔実施の形態〕
図４に、本発明に係るＵＶセンサの状態判定装置の一実施の形態を含む燃焼システムの要部を示す。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ＵＶセンサ（紫外線センサ）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、ＵＶセンサ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２０の運転が制御される。

なお、燃焼装置２０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、ＵＶセンサ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ＵＶセンサ９が検出する火炎をバーナの火炎と呼ぶ。図４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、ＵＶセンサ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２０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５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４）において、燃焼装置２０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２０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」、「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６に、燃焼装置２０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６（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６（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６（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６（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６（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６（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６（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６（ｇ）に示すｔ６点）、点火装置（イグニッション）８を作動させ（図６（ｈ）に示すｔ６点）、パイロットバーナ７への点火を行う（図６（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６（ｊ）に示すｔ８点）、メインバーナ６への着火を行う（図６（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６（ｈ）に示すｔ６点からｔ７点までの期間Ｐ４が「パイロット点火」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６（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」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、ＵＶセンサ９の状態を判定するＵＶセンサ状態判定装置２１を設けている。すなわち、燃焼制御装置２の機能の１つとして、ＵＶセンサの状態を判定する機能を設けている。なお、このＵＶセンサの状態判定装置２１は、燃焼制御装置２内ではなく、燃焼制御装置２の外に設けるようにしてもよい。

〔実施の形態１〕
図７に、実施の形態１のＵＶセンサの状態判定装置（ＵＶセンサ状態判定装置）の要部の機能ブロック図を示す。このＵＶセンサ状態判定装置２１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る。

このＵＶセンサ状態判定装置２１は、本実施の形態特有の機能部として、火炎有無判定部２１－１と、タイマ２１－２と、第１の着火遅れ判定部２１－３と、第２の着火遅れ判定部２１－４と、フレーム電圧判定基準レベル記憶部２１－５と、判定基準時間記憶部２１－６と、判定結果出力部２１－７とを備えている。

このＵＶセンサ状態判定装置２１において、フレーム電圧判定基準レベル記憶部２１－５には、火炎の有無を判定するための閾値として基準レベルＶＦｍｉｎが記憶されている。判定基準時間記憶部２１－６には、着火遅れ時間Ｔｄに対する判定基準時間として、正常の範囲の上限側の境界値とされる第１の判定基準時間Ｔｄｍａｘと、通常の範囲の上限側の境界値とされる第２の判定基準時間ＴｄＨとが記憶されている。なお、第２の判定基準時間ＴｄＨは、先に図２を用いて説明したようにして導出されたものである。

以下、図８に示すフローチャートを参照しながら、このＵＶセンサ状態判定装置２１の各部の機能について、その動作を交えながら説明する。

このＵＶセンサ状態判定装置２１において、タイマ２１－２は、バーナへの燃料の供給開始（燃料弁開）を起点として（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、計時動作を開始する（ステップＳ１０２）。なお、この例では、パイロットバルブ１３，１４が開とされるタイミング（図６（ｇ）に示すｔ６点）をバーナへの燃料の供給開始タイミングとする。

火炎有無判定部２１－１は、ＵＶセンサ９からの火炎検出信号（フレーム電圧ＶＦ）を監視し（ステップＳ１０３）、フレーム電圧ＶＦがフレーム電圧判定基準レベル記憶部２１－５に記憶されている基準レベルＶｍｉｎに達した場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、火炎有りと判定し、タイマ２１－２の計時動作を停止させる（ステップＳ１０５）。タイマ２１－２は、この時の計時時間Ｔを着火遅れ時間Ｔｄとして、第１の着火遅れ判定部２１－３へ送る（ステップＳ１０６）。

第１の着火遅れ判定部２１－３は、タイマ２１－２からの着火遅れ時間Ｔｄと判定基準時間記憶部２１－６に記憶されている第２の判定基準時間ＴｄＨとを比較し（ステップＳ１０７）、Ｔｄ＜ＴｄＨであった場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ＵＶセンサ９は通常の状態にあると判定する（ステップＳ１０９）。

Ｔｄ＜ＴｄＨでなかった場合、すなわちＴｄ≧ＴｄＨであった場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、第１の着火遅れ判定部２１－３は、ＵＶセンサ９は不調な状態にあると判定する（ステップＳ１０８）。

タイマ２１－２は、フレーム電圧ＶＦがＶＦ＜ＶＦｍｉｎである間（ステップＳ１０４のＮＯ）、計時動作を続ける。第２の着火遅れ判定部２１－４は、タイマ２１－２の計時時間Ｔを監視し（ステップＳ１１０）、タイマ２１－２の計時時間Ｔが判定基準時間記憶部２１－６に記憶されている第１の判定基準時間Ｔｄｍａｘを超えた場合（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、ＵＶセンサ９は異常な状態にあると判定する（ステップＳ１１２）。そして、タイマ２１－２の計時動作を停止させる（ステップＳ１１３）。

本実施の形態において、タイマ２１－２から第１の着火遅れ判定部２１－３に送られ着火遅れ時間ＴｄはＴｄｍａｘを超えることはない。したがって、第１の着火遅れ判定部２１－３で不調と判定される場合の着火遅れ時間Ｔｄは、ＴｄＨ≦Ｔｄ≦Ｔｄｍａｘであると言える。

第１の着火遅れ判定部２１－３および第２の着火遅れ判定部２１－４で得られた判定結果は判定結果出力部２１－７へ送られる。判定結果出力部２１－７は、第１の着火遅れ判定部２１－３および第２の着火遅れ判定部２１－４からの判定結果を監視装置３０へ送り、監視装置３０の画面（監視画面）３０－１に表示させる。

なお、監視装置３０は、燃焼制御装置２内にあってもよいし、燃焼制御装置２の外に設けられていてもよい。また、インターネットを介して、遠隔地に監視装置３０が設けられていてもよい。

〔実施の形態１の変形例〕
実施の形態１のＵＶセンサ状態判定装置２１において、ＶＦｍｉｎを第１の基準レベル（フレーム電圧ＶＦの正常な範囲の下限側の境界値）とし、第２の基準レベルＶＦｍａｘをフレーム電圧ＶＦの正常な範囲の上限側の境界値として定め、フレーム電圧ＶＦがＶＦｍａｘを超えた場合にＵＶセンサ９が異常な状態にあると判定するようにしてもよい。

図９に、フレーム電圧ＶＦがＶＦｍａｘを超えた場合にＵＶセンサ９が異常な状態にあると判定するようにした場合のＵＶセンサ状態判定装置２１の構成例（実施の形態１の変形例）を示す。以下、図７に示したＵＶセンサ状態判定装置２１を２１Ａとし、図９に示したＵＶセンサ状態判定装置２１を２１Ｂとし、両者を区別して説明する。

図９に示したＵＶセンサ状態判定装置２１Ｂでは、フレーム電圧判定基準レベル記憶部２１－５に、第１の基準レベルＶＦｍｉｎと第２の基準レベルＶＦｍａｘとを記憶させるようにしている。そして、火炎レベル判定部２１－８を設け、フレーム電圧ＶＦが第２の基準レベルＶＦｍａｘを超えた場合に、ＵＶセンサ９が異常な状態にあると判定し、その判定結果を判定結果出力部２１－７に送るようにしている。

〔状態判定のロジックの比較〕
図１０に、ＵＶセンサ状態判定装置２１Ａおよび２１Ｂにおける状態判定のロジックを従来技術と比較して示す。図１０（ａ）は、従来技術の状態判定のロジック、図１０（ｂ）はＵＶセンサ状態判定装置２１Ａにおける状態判定のロジック、図１０（ｃ）はＵＶセンサ状態判定装置２１Ｂにおける状態判定のロジックを示す。

従来技術では（図１０（ａ））、フレーム電圧ＶＦに対する正常範囲の下限側の境界値である基準レベルＶＦｍｉｎと、着火遅れ時間Ｔｄに対する正常範囲の上限側の境界値である判定基準時間Ｔｄｍａｘが決められていて、計時時間Ｔが判定基準時間Ｔｄｍａｘを超える前（Ｔ≦Ｔｄｍａｘ）にフレーム電圧ＶＦがＶＦｍｉｎに達した場合（ＶＦ≧ＶＦｍｉｎ）に「正常」と判定し、計時時間Ｔが判定基準時間Ｔｄｍａｘを超えた場合（Ｔ＞Ｔｄｍａｘ）に「異常」と判定していた。なお、フレーム電圧ＶＦがＶＦ＜ＶＦｍｉｎである場合、計時時間Ｔが判定基準時間Ｔｄｍａｘを超えるまでの間は「正常」／「異常」の判定は行われない。

これに対し、ＵＶセンサ状態判定装置２１Ａでは、図１０（ｂ）に示されるように、判定基準時間Ｔｄｍａｘ（着火遅れ時間Ｔｄに対する正常範囲の上限側の境界値）を第１の判定基準時間とし、この第１の判定基準時間Ｔｄｍａｘの手前に、第２の判定基準時間ＴｄＨ（着火遅れ時間Ｔｄに対する通常範囲の上限側の境界値）を設けて、計時時間ＴがＴｄＨとＴｄｍａｘとの間にある場合（ＴｄＨ≦Ｔ≦Ｔｄｍａｘ）にフレーム電圧ＶＦがＶＦｍｉｎに達した場合（ＶＦ≧ＶＦｍｉｎ）には「不調」と判定し、計時時間Ｔが第２の判定基準時間ＴｄＨに達する前（Ｔ＜ＴｄＨ）にフレーム電圧ＶＦがＶＦｍｉｎに達した場合（ＶＦ≧ＶＦｍｉｎ）に「通常」と判定する。

すなわち、ＵＶセンサ状態判定装置２１Ａでは、従来技術の判定ロジック（図１０（ａ））において、「正常」と判定されていた領域を計時時間Ｔを示す横軸の方向に「通常」と「不調」の判定領域に分けるものとしている。

ＵＶセンサ状態判定装置２１Ｂでは、図１０（ｃ）に示されるように、基準レベルＶＦｍｉｎ（フレーム電圧ＶＦに対する正常範囲の下限側の境界値）を第１の基準レベルとし、この第１の基準レベルＶＦｍｉｎよりも高い位置に、第２の基準レベルＶＦｍａｘ（フレーム電圧ＶＦに対する正常範囲の上限側の境界値）を設けて、フレーム電圧ＶＦがＶＦｍａｘを超えた場合（ＶＦ＞ＶＦｍａｘ）に「異常」と判定する。

すなわち、ＵＶセンサ状態判定装置２１Ｂでは、ＵＶセンサ状態判定装置２１Ａの判定ロジック（図１０（ｂ））において、フレーム電圧ＶＦを示す縦軸の方向に、「通常」と判定されていた領域を「通常」と「異常」の判定領域に分け、「不調」と判定されていた領域を「不調」と「異常」の判定領域に分けるものとしている。

〔実施の形態２〕
図１１に、実施の形態２のＵＶセンサ状態判定装置の要部の機能ブロック図を示す。このＵＶセンサ状態判定装置２１（２１Ｃ）では、実施の形態１のＵＶセンサ状態判定装置２１Ａ（図７）を基本とし、このＵＶセンサ状態判定装置２１Ａの構成にさらに燃焼中火炎レベル判定部２１－９を設けている。

また、このＵＶセンサ状態判定装置２１Ｃでは、フレーム電圧判定基準レベル記憶部２１－５に、第１の基準レベルＶＦｍｉｎ（フレーム電圧ＶＦに対する正常な範囲の下限側の境界値）と、第２の基準レベルＶＦｍａｘ（フレーム電圧ＶＦに対する正常な範囲の上限側の境界値）と、第３の基準レベルＶＦＬ（フレーム電圧ＶＦに対する通常の範囲の下限側の境界値）と、第４の基準レベルＶＦＨ（フレーム電圧ＶＦに対する通常の範囲の上限側の境界値）とを記憶させている。なお、第３の基準レベルＶＦＬおよび第４の基準レベルＶＦＨは、先に図３を用いて説明したようにして導出されたものである。

このＵＶセンサ状態判定装置２１Ｃにおいて、燃焼中火炎レベル判定部２１－９は、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦを監視し、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦが第１の基準レベルＶＦｍｉｎと第３の基準レベルＶＦＬとの間にある場合（ＶＦｍｉｎ≦ＶＦ≦ＶＦＬ）あるいは第２の基準レベルＶＦｍａｘと第４の基準レベルＶＦＨとの間にある場合（ＶＦＨ≦ＶＦ≦ＶＦｍａｘ）をＵＶセンサ９が不調な状態にあると判定し、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦが第１の基準レベルＶＦｍｉｎを下回った場合（ＶＦ＜ＶＦｍｉｎ）あるいは第２の基準レベルＶＦｍａｘを超えた場合（ＶＦ＞ＶＦｍａｘ）をＵＶセンサ９が異常な状態にあると判定し、定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦが第３の基準レベルＶＬと第４の基準レベルＶＨとの間にある場合（ＶＬ＜ＶＦ＜ＶＨ）をＵＶセンサ９が通常の状態にあると判定する。

このようにして、本実施の形態（実施の形態１，２）では、ＵＶセンサ９の状態が異常となる前の段階で、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、ＵＶセンサ９の汚れなどの状態の異常を事前に検出し、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２０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、すなわちＵＶセンサ９の汚れを効率よく事前に検出して除去することにより、管理者への負担を軽減させることができるようになる。また、ロックアウト状態とされることによる経済的な損失を防ぐことができるようになる。

また、実施の形態２では、着火遅れ時間Ｔｄと定常燃焼中のフレーム電圧ＶＦの両方について、ＵＶセンサ９の「通常」／「異常」／「不調」の判定結果が得られるものとなる。ここで、着火遅れ時間Ｔｄだけではなく、フレーム電圧ＶＦについても「不調」という判定結果が得られた場合、ＵＶセンサ９に不調が生じている可能性がさらに高いと判断することができる。これにより、不調判定の信頼性が高められる。

また、「実施の形態の概要」でも述べたが、実施の形態１，２において、ＵＶセンサ９からの火炎検出信号をフレーム電流ＩＦとして取得するようにし、フレーム電圧ＶＦと同様にして、ＵＶセンサ９の「正常」／「異常」／「不調」の判定を行うようにしてもよい。

また、実施の形態１，２では、パイロットバルブ１３，１４が開とされるタイミングをバーナへの燃料の供給開始タイミングとして着火遅れ時間Ｔｄを計測するようにしたが、メインバルブ１１，１２が開とされるタイミングをバーナへの燃料の供給開始のタイミングとして着火遅れ時間Ｔｄを計測するようにしてもよい。また、バーナへの燃料の供給開始ではなく、点火装置８への点火開始をバーナへの燃焼開始のタイミングとして、燃焼開始からの着火遅れ時間Ｔｄを計測するようにしてもよい。

〔その他〕
着火検出が正常に行われず燃焼装置がロックアウトされる現象が発生した場合に、着火遅れ時間とフレーム電圧の変化を確認すれば、ＵＶセンサの汚れが影響しているかどうかの原因究明にも利用できる。

また、着火遅れ時間とフレーム電圧の経時変化を観察して燃焼状態の問題点を把握することもできる。例えば、着火遅れ時間の増加と燃焼時のフレーム電圧の低下が徐々に進んでいる場合には、ＵＶセンサの汚れが徐々に進行しているものと判断することができる。

その場合、燃焼時の煤が多いためにＵＶセンサに汚れが付着していっていると類推できる。煤の増加の原因として、空気比が不適切であることが考えられる。このことから、ＵＶセンサの汚れを検知するとともに、空気比の適正化により汚れの再発生を防止することができる。

〔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…燃焼制御装置、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）、１１，１２…安全遮断弁（メインバルブ）、１３，１４…安全遮断弁（パイロットバルブ）、２１(２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ)…ＵＶセンサ状態判定装置、２１－１…火炎有無判定部、２１－２…タイマ、２１－３…第１の着火遅れ判定部、２１－４…第２の着火遅れ判定部、２１－５…フレーム電圧判定基準レベル記憶部、２１－６…判定基準時間記憶部、２１－７…判定結果出力部、２１－８…火炎レベル判定部、２１－９…燃焼中火炎レベル判定部、１００…燃焼システム。

Claims (6)

1. バーナへの点火を行う点火装置と、前記バーナの火炎の強さをその火炎の発生に伴って生じる紫外線を受けて検出するＵＶセンサとを備えた燃焼システムにおける前記ＵＶセンサの状態を判定するＵＶセンサの状態判定装置であって、
   前記ＵＶセンサが検出する火炎の強さが予め定められた第１の基準レベルに達した場合に火炎有りと判定するように構成された火炎有無判定部と、
   前記バーナへの燃焼開始から前記火炎有無判定部によって火炎有りと判定されるまでの時間を着火遅れ時間として計時するように構成されたタイマと、
   前記タイマによって計時された着火遅れ時間が予め定められている正常な範囲内ではあるが通常の範囲内からずれていた場合、前記ＵＶセンサが不調な状態にあると判定するように構成された第１の着火遅れ判定部と、
   前記ＵＶセンサが検出する前記バーナの定常燃焼中の火炎の強さを監視する燃焼中火炎レベル判定部と、を備え、
   前記燃焼中火炎レベル判定部は、
   前記第１の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の下限側の境界値とし、
   前記第１の基準レベルよりも高い第２の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の上限側の境界値とし、
   前記第１の基準レベルよりも高く前記第２の基準レベルよりも低い第３の基準レベルを前記火炎の強さの通常の範囲の下限側の境界値とし、
   前記第２の基準レベルよりも低く前記第３の基準レベルよりも高い第４の基準レベルを通常の範囲の上限側の境界値としたときに、
   前記定常燃焼中の火炎の強さが前記第１の基準レベルと前記第３の基準レベルとの間にある場合あるいは前記第２の基準レベルと前記第４の基準レベルとの間にある場合を前記ＵＶセンサが不調な状態にあると判定し、
   前記定常燃焼中の火炎の強さが前記第１の基準レベルを下回った場合あるいは前記第２の基準レベルを超えた場合を前記ＵＶセンサが異常な状態にあると判定し、
   前記定常燃焼中の火炎の強さが前記第３の基準レベルと前記第４の基準レベルとの間にある場合を前記ＵＶセンサが通常の状態にあると判定する
   ことを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。
2. 請求項１に記載されたＵＶセンサの状態判定装置において、
   前記正常な範囲の上限側の境界値として定められた第１の判定基準時間と、前記通常の範囲の上限側の境界値として定められた第２の判定基準時間とを記憶する判定基準時間記憶部とを備え、
   前記第１の着火遅れ判定部は、前記タイマによって計時された着火遅れ時間が前記第１の判定基準時間と前記第２の判定基準時間との間にあった場合に前記ＵＶセンサが不調な状態にあると判定する
   ことを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。
3. 請求項２に記載されたＵＶセンサの状態判定装置において、
   前記第１の着火遅れ判定部は、
   前記タイマによって計時された着火遅れ時間が前記第１の判定基準時間と前記第２の判定基準時間との間にあった場合に前記ＵＶセンサが不調な状態にあると判定し、
   前記タイマによって計時された着火遅れ時間が前記第２の判定基準時間を下回っていた場合に前記ＵＶセンサが通常の状態にあると判定する
   ことを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。
4. 請求項２又は３に記載されたＵＶセンサの状態判定装置において、
   前記タイマの計時時間を監視し、この計時時間が前記第１の判定基準時間を超えた場合、前記ＵＶセンサが異常な状態にあると判定するように構成された第２の着火遅れ判定部
   を備えることを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載されたＵＶセンサの状態判定装置において、
   前記第１の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の下限側の境界値として、前記第１の基準レベルよりも高い第２の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の上限側の境界値として記憶する判定基準レベル記憶部と、
   前記ＵＶセンサが検出する火炎の強さが前記第２の基準レベルを超えた場合に前記ＵＶセンサが異常な状態にあると判定するように構成された火炎レベル判定部と
   を備えることを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。
6. 請求項１～４の何れか１項に記載されたＵＶセンサの状態判定装置において、
   前記第１の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の下限側の境界値として、前記第２の基準レベルを前記火炎の強さの正常な範囲の上限側の境界値として、前記第３の基準レベルを前記火炎の強さの通常の範囲の下限側の境界値として、前記第４の基準レベルを通常の範囲の上限側の境界値として記憶する判定基準レベル記憶部
   を備えることを特徴とするＵＶセンサの状態判定装置。

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