JP7612452B2 - 火炎検出器監視装置、火炎検出器監視プログラム、及び、火炎検出器監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、火炎検出器を監視する火炎検出器監視装置、火炎検出器監視プログラム、及び、火炎検出器監視方法に関する。

燃焼装置のバーナ等により発生する火炎の活発度を検出して出力する火炎検出器が知られている（特許文献１の火炎検出器９）。このような火炎検出器は、繰り返し使用されることで、経年劣化して最終的に故障してしまうことがある。

特開２０１９－６０５７０号公報

火炎検出器が故障すると燃焼装置等の運転が不可能になってしまうため、ユーザは、火炎検出器が故障する前に、当該故障の予兆を把握したい。

本発明は、ユーザに火炎検出器の故障の予兆を把握させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る火炎検出器監視装置は、火炎検出器により検出され出力された火炎の活発度の振幅を特定するように構成された振幅特定部と、前記振幅特定部により特定された前記振幅に基づいて、前記火炎検出器の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示するための処理を実行するように構成された処理実行部と、を備える。

前記処理実行部は、火炎を発生させる複数回分の燃焼それぞれについて前記振幅特定部により特定された前記振幅の集合を統計的に解析し、当該集合の統計データを第１統計データとして得るように構成された解析部と、前記第１統計データと、火炎を発生させる複数回の燃焼それぞれで前記火炎検出器により検出された火炎の活発度の振幅の集合の統計データとして用意された基準となる第２統計データとを比較し、比較結果を前記予兆情報として出力するように構成された比較部と、を備える、ようにしてもよい。

前記解析部は、前記火炎検出器に前記故障の予兆が発生する前かつ前記複数回数分の燃焼よりも前に行われた前記複数回分と同回数分の燃焼それぞれについて前記振幅特定部により特定された前記振幅の集合を統計的に解析し、当該集合の統計データを前記第２統計データとして得るように構成されている、ようにしてもよい。

前記第１統計データは、振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布を示す第１分布データを含み、前記第２統計データは、振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布を示す第２分布データを含む、ようにしてもよい。

前記比較部は、第１軸を振幅の階級とし、第２軸を振幅の個数として、前記第１分布データと前記第２分布データとを互いに関連付けてグラフ化することで、前記第１統計データと前記第２統計データとを比較し、互いに関連付けられてグラフ化された前記第１分布データ及び前記第２分布データの各グラフを前記比較結果として出力する、ように構成されている、ようにしてもよい。

前記第１統計データと前記第２統計データとは、前記振幅の分布を表す統計量を含み、前記比較部は、前記第１統計データの統計量が表す前記振幅の分布が、前記第２統計データの統計量が表す前記振幅の分布よりも振幅の大きい傾向にある場合に、前記火炎検出器の故障の予兆が有る旨の前記予兆情報を出力する、ように構成されている、ようにしてもよい。

前記統計量は、前記振幅の平均値、前記振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布における最頻値、及び、前記分布における中央値の少なくとも１つを含む、ようにしてもよい。

前記処理実行部は、前記振幅が所定基準よりも大きい場合に、前記火炎検出器の故障の予兆が有る旨の前記予兆情報を出力するように構成されている、ようにしてもよい。

前記火炎検出器は、前記火炎から放射される電磁波により放電を生じ、当該放電を検出することにより前記火炎の活発度を検出するように構成されている、ようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係る火炎検出器監視プログラムは、コンピュータを、火炎検出器により検出され出力された火炎の活発度の振幅を特定する振幅特定部、及び、前記振幅特定部により特定された前記振幅に基づいて、前記火炎検出器の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示するための処理を実行する処理実行部、として機能させる。

本発明の第３の観点に係る火炎検出器監視方法は、火炎検出器により検出され出力された火炎の活発度の振幅を特定する特定ステップと、前記振幅特定ステップで特定された前記振幅に基づいて、前記火炎検出器の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示する提示ステップと、を有する。

本発明によれば、ユーザに火炎検出器の故障の予兆を把握させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る火炎検出器監視装置を有する燃焼システムの構成図である。 図２は、燃焼システムで実行される燃焼シーケンスのタイミングチャートである。 図３は、火炎検出器監視装置のハードウェア構成図である。 図４は、火炎検出器監視装置の構成図である。 図５は、偽放電有りと無しの場合のフレーム電圧を示すグラフである。 図６は、振幅特定部により実行される振幅特定処理のフローチャートである。 図７は、処理実行部の解析部により実行される基準統計データ生成処理のフローチャートである。 図８は、基準分布データのデータ内容例を示す図である。 図９は、図８の基準分布データのグラフ（度数折れ線）である。 図１０は、直近分布データと基準分布データとを同じ座標平面にグラフ（度数折れ線）化したグラフである。 図１１は、変形例に係る予兆報知処理のフローチャートである。 図１２は、変形例に係る火炎検出器監視装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態及びその変形例について、図面を参照して説明する。

（実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る火炎検出器監視装置２０は、燃焼システム１０に使用される。火炎検出器監視装置２０は、燃焼システム１０の後述の燃焼機器４０が備えるバーナの火炎、より具体的にメインバーナ４２及びパイロットバーナ４３の火炎の活発度を検出する火炎検出器４５の状態を監視して、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を監視する。

燃焼システム１０は、火炎検出器監視装置２０の他、燃焼を行う燃焼装置３０と、燃焼装置３０を制御する燃焼制御装置７０と、を備えている。以下、燃焼装置３０及び燃焼制御装置７０を先に説明してから火炎検出器監視装置２０について説明する。

燃焼装置３０は、燃焼機器４０と、燃料供給系統５０と、空気供給系統６０と、制御モータＭと、高開度位置センサＨＳと、低開度位置センサＬＳと、を備えている。

燃焼機器４０は、燃焼室Ｒ内で燃料ガスを燃焼させる。燃焼機器４０は、燃焼室Ｒを形成する燃焼炉４１と、燃料ガスを燃焼させて燃焼室Ｒ内を加熱するメインバーナ４２と、燃料ガスを燃焼させてメインバーナ４２を点火するパイロットバーナ４３と、パイロットバーナ４３を点火する点火装置（イグナイター）４４と、を備えている。点火装置４４により点火されたパイロットバーナ４３は、メインバーナ４２の着火に使用される。このため、点火装置４４は、メインバーナ４２を着火するときに使用される装置ともいえる。点火装置４４は、放電電極等のスパーク発生部４４Ａを備える。

燃焼機器４０は、さらに、メインバーナ４２及びパイロットバーナ４３の火炎の活発度を検出して出力する火炎検出器４５と、燃焼室Ｒ内の温度を検出する温度センサ４６と、を備えている。火炎の活発度は、火炎がどの程度活発に発生しているかを示す度合いであり、ここでは、火炎の強度である。

火炎検出器４５は、２枚の電極と、この２枚の電極を所定のガスとともに収容したパッケージとを含む放電管を備える。２枚の電極間に電圧が印加された状態で、メインバーナ４２又はパイロットバーナ４３の火炎から放射される電磁波（ここでは紫外線とする）がパッケージ内に入射されると２枚の電極間で放電が起こる。この放電により火炎検出器４５から電気信号が出力される。このようにして、火炎検出器４５は、メインバーナ４２及び又はパイロットバーナ４３の火炎から放射される紫外線つまり火炎の活発度を電気信号に変換して出力する。この変換及び出力により、火炎の活発度が電気信号の形で検出され出力されたことになる。出力される電気信号（検出信号ともいう）は、ここでは、火炎の活発度に応じて電圧値が変化する電圧信号とするが、当該電気信号は、火炎の活発度に応じて電流値が変化する電流信号であってもよい。前記の電圧信号をフレーム電圧ＶＦともいい、前記の電流信号をフレーム電流ＩＦともいう。フレーム電圧ＶＦの電圧値及びフレーム電流ＩＦの電流値は、火炎の活発度を示す。以下の説明でのフレーム電圧ＶＦ及びその電圧値は、フレーム電流ＩＦ及びその電流値に変更することができる。なお、この実施の形態での火炎検出器４５は、火炎から当該火炎の活発度に応じて放射される電磁波により放電を生じ、当該放電を検出することにより前記火炎の活発度を検出するように構成されたものであればよい。

図１に戻り、燃料供給系統５０は、外部からの燃料ガスを燃焼機器４０に供給する。燃料供給系統５０は、燃焼機器４０に供給される燃料ガスが流れる燃料流路５１を備えている。燃料流路５１は、外部から燃料ガスが供給される主流路５１Ａと、主流路５１Ａが分岐した第１流路５１Ｂおよび第２流路５１Ｃと、を含む。第１流路５１Ｂはメインバーナ４２に接続され、第２流路５１Ｃはパイロットバーナ４３に接続されている。

燃料供給系統５０は、さらに、主流路５１Ａに設けられたガス圧スイッチ５２と、第１流路５１Ｂに設けられた安全遮断弁であるメインバルブ５４Ａ及び５４Ｂと、第２流路５１Ｃに設けられた安全遮断弁であるパイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄと、を備える。ガス圧スイッチ５２は、外部から供給される燃料ガスの圧力が所定の圧力以上であるときにＯＮとなる。メインバルブ５４Ａ及び５４Ｂは、第１流路５１Ｂを開閉する。パイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄは、第２流路５１Ｃを開閉する。燃料供給系統５０は、主流路５１Ａに設けられた燃料流量調整用のダンパ５５も備える。

空気供給系統６０は、燃焼機器４０に空気を供給する。空気供給系統６０は、燃焼機器４０に供給される空気が流れる空気流路６１と、空気流路６１に空気を供給するブロワ６２と、を備えている。空気流路６１は、ブロワ６２に接続された主流路６１Ａと、主流路６１Ａが分岐した第１流路６１Ｂ及び第２流路６１Ｃと、を備える。第１流路６１Ｂは、メインバーナ４２に接続されている。第２流路６１Ｃは、パイロットバーナ４３に接続されている。

空気供給系統６０は、さらに、主流路６１Ａに設けられ、ブロワ６２からの空気の風圧が所定の風圧以上であるときにＯＮとなる風圧スイッチ６３も備える。空気供給系統６０は、さらに、主流路６１Ａに設けられた空気流量調整用のダンパ６５を備える。

燃料又は空気流量調整用のダンパ５５及び６５は、制御モータＭにより、リンケージして駆動され、燃料流路５１及び空気流路６１の開度を制御する。リンケージによる駆動により、ダンパ５５及び６５の各開度は、メインバーナ４２に供給される燃料と空気との比である空燃比が所望の比率（燃焼に理想的な比率）を維持するように制御される。ダンパ５５及び６５の各開度によって、メインバーナ４２に供給される燃料及び空気の量が調整され、これにより、各バーナの火炎の活発度が調整され、つまり燃焼室Ｒを加熱する加熱温度が制御される。

高開度位置センサＨＳは、ダンパ５５及び６５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。低開度位置センサＬＳは、ダンパ５５及び６５の開度位置が所定の低開度位置へ達したことを検出する。各センサＨＳ及びＬＳは、ダンパ５５及び６５の開度位置が高開度位置又は低開度位置に達したときにＯＮとなる。

燃焼制御装置７０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、パーソナルコンピュータ等の各種のコンピュータからなる。燃焼制御装置７０は、バーナコントローラとも呼ばれる。燃焼制御装置７０は、ガス圧スイッチ５２、風圧スイッチ６３、高開度位置センサＨＳ、及び、低開度位置センサＬＳなどの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を監視する。燃焼制御装置７０には、火炎検出器４５及び温度センサ４６などからの各種信号が入力される。燃焼制御装置７０は、監視結果及び各種信号に基づいて、点火装置４４、メインバルブ５４Ａ及び５４Ｂ、パイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄ、ブロワ６２、及び、ダンパ５５及び６５などを制御する。

燃焼制御装置７０は、予め定められた燃焼シーケンスに沿って燃焼装置３０の運転を制御する。この燃焼シーケンスは、「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」、「メイン着火」、「メインオンリー」（メイン安定ともいう）、「定常燃焼」といったサブシーケンスを含む。

図２に、燃焼装置３０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７０は、外部から起動入力（チャートＡのｔ１点）があると、ブロワ６２を制御して空気流路６１への空気の送風を開始し（チャートＢのｔ１点）、制御モータＭに対して開方向への駆動指令を送る（チャートＤのｔ１点）。開方向への駆動指令によりダンパ５５及び６５が開かれる。

そして、ブロワ６２からの空気の供給による風圧が所定の風圧に達すると、風圧スイッチ６３がＯＮとなる（チャートＣのｔ２点）。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７０は、風圧スイッチ６３がＯＮとなり、かつ、高開度位置センサＨＳがダンパ５５及び６５の開度位置が高開度位置に達したことを検出してＯＮとなると（チャートＥのｔ３点）、この時点を起点としてプレパージ時間の計時を開始する。

燃焼制御装置７０は、プレパージ時間の経過後、制御モータＭへ閉方向への駆動指令を送る（チャートＤのｔ４点）。これにより、ダンパ５５及び６５が閉じる方向に動作する。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７０は、低開度位置センサＬＳがダンパ５５及び６５の開度位置が低開度位置に達したことを検出してＯＮになると（チャートＦのｔ５点）、所定の待ち時間の経過後、パイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄを開とし（チャートＧのｔ６点）、点火装置４４を作動させる（チャートＨのｔ６点）。所定の待ち時間は、例えば、低開度位置の検出後、燃料ガスの供給が開始されて、ガス圧スイッチ５２がＯＮとなるまでの時間などである。ｔ４点からｔ６点までの期間Ｐ３が「点火待ち」の時間帯である。

パイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄが開となることで、パイロットバーナ４３に燃料供給系統５０から燃料ガスが供給され、パイロットバーナ４３は燃料ガスを噴出する。この状態で、点火装置４４が作動すると、点火装置４４のスパーク発生部４４Ａから点火スパークが発生し、この点火スパークがパイロットバーナ４３から噴出する燃料を点火する。これにより、パイロットバーナ４３が点火される。この実施の形態では、空気供給系統６０から燃料ガスの燃焼に必要な空気もパイロットバーナ４３に供給され、パイロットバーナ４３から噴射される。燃料供給系統５０及び空気供給系統６０は、上記のようにダンパ５５及び６５が低開度位置であるときに、パイロットバーナ４３に供給される燃料及び空気の空燃比が前記所望の比率（燃焼に理想的な範囲の比率）となるように構成されている。パイロットバーナ４３は、周囲の空気により点火するように構成されてもよい。

パイロットバーナ４３の点火は、火炎検出器４５により検出される。火炎検出器４５は、パイロットバーナ４３の火炎の活発度を示す検出信号を燃焼制御装置７０に出力する。燃焼制御装置７０は、検出信号が示す火炎の活発度が所定の第１閾値を超えたと判別したときに、パイロットバーナ４３の点火を検出する。ここでは、チャートＩに示すように、ｔ７点でパイロットバーナ４３が点火され、この点火が検出されたものとする。

燃焼制御装置７０は、パイロットバーナ４３の点火を検出した場合、点火装置４４の作動つまり点火スパークの発生を終了させる（チャートＨのｔ８点）。点火装置４４を差動させているｔ６点からｔ８点までの期間Ｐ４が「パイロット点火」の時間帯である。燃焼制御装置７０は、パイロットバーナ４３の点火を所定期間検出できなかった場合には、タイムオーバーとして当該燃焼シーケンスを中止する。

燃焼制御装置７０は、パイロットバーナ４３の点火を検出して点火装置４４の作動を終了させたあと、ｔ９点までの所定期間の間待機する。この所定期間つまりｔ８点からｔ９点までの期間Ｐ５がパイロットバーナ４３を単独で燃焼させる「パイロットオンリー」の時間帯である。「パイロットオンリー」において、燃焼制御装置７０は、火炎検出器４５からの検出信号に基づいてパイロットバーナ４３の火炎の活発度を監視する。燃焼制御装置７０は、上記所定期間中に、火炎の活発度が所定の強さ以下となったときに、パイロットバーナ４３が失火したとして燃焼シーケンスを中止する。

上記所定期間の経過後、燃焼制御装置７０は、メインバルブ５４Ａ及び５４Ｂを開とする（チャートＪのｔ９点）。メインバルブ５４Ａ及び５４Ｂが開となることで、メインバーナ４２への燃料の供給が開始される。メインバーナ４２には、空気供給系統６０から空気も供給される。空気及び燃料が供給された状態のメインバーナ４２は、燃料及び空気を噴出し、パイロットバーナ４３の火炎を種火として着火する。火炎検出器４５は、メインバーナ４２及びパイロットバーナ４３の各火炎の活発度の和を示す検出信号を燃焼制御装置７０に出力する。燃焼制御装置７０は、検出信号が示す火炎の活発度の和が所定の第２閾値を超えたと判別したときに、メインバーナ４２が着火したと判別する。ここでは、チャートＫに示すように、ｔ１０点でメインバーナ４２が着火され、この着火が検出されたものとする。

燃焼制御装置７０は、メインバーナ４２の着火を検出すると、パイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄを閉じて、パイロットバーナ５４の燃焼を終了させる（チャートＧ及びＩのｔ１１点参照）。ｔ９点からｔ１１点までの期間Ｐ６がメインバーナ４２を着火する「メイン着火」の時間帯である。

燃焼制御装置７０は、メインバーナ４２の着火を検出してパイロットバルブ５４Ｃ及び５４Ｄを閉じたあと、ｔ１２点までの所定期間の間待機する。この所定期間つまりｔ１１点からｔ１２点までの期間Ｐ７がメインバーナ４２を単独で燃焼させる「メインオンリー」の時間帯である。「メインオンリー」において、燃焼制御装置７０は、火炎検出器４５からの検出信号に基づいてメインバーナ４２の火炎の活発度を監視する。燃焼制御装置７０は、前記の所定期間中に、火炎の活発度が所定の強さ以下となったときに、メインバーナ４２が失火したとして燃焼シーケンスを中止する。

燃焼制御装置７０は、上記の所定期間の待機後、温度センサ４６から供給される検出信号が示す燃焼室Ｒ内の温度をフィードバック値として、当該温度が目標値となるように、制御モータＭをフィードバック制御することを開始する（チャートＤのｔ１２点）。ｔ１２点以降は、メインバーナ４２を定常燃焼させる「定常燃焼」の期間である。定常燃焼でのフィードバック制御の具体的方法は任意であるが、例えば、比例制御（Ｐ制御）、比例・積分制御（ＰＩ制御）、又は、比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）が採用される。燃焼制御装置７０は、定常燃焼中、ガス圧スイッチ５２又は風圧スイッチ６３がＯＦＦとなったときには、異常が発生したとして、定常燃焼を中止する。

燃焼制御装置７０は、燃焼シーケンスにおける、火炎検出器４５からのフレーム電圧ＶＦの電圧値の時系列データを記憶する。燃焼制御装置７０は、例えば、火炎検出器４５からのフレーム電圧ＶＦを所定のサンプリングレートでアナログデジタル変換し、フレーム電圧ＶＦの電圧値の時系列データを生成して記憶する。燃焼制御装置７０は、記憶した時系列データのうち、メインバーナ４２の火炎の活発度が安定する「定常燃焼」の期間における時系列データを火炎検出器監視装置２０に出力する。

次に火炎検出器監視装置２０について説明する。火炎検出器監視装置２０は、火炎の活発度（フレーム電圧ＶＦ）を監視することで火炎検出器４５を監視する処理を行うパーソナルコンピュータ等の各種のコンピュータを含んで構成されている。火炎検出器監視装置２０は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ２１と、プロセッサ２１のメインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、プロセッサにより実行するプログラムを記憶する不揮発性の記憶装置２３と、を備える。記憶装置２３には、後述の着火遅れ時間データ群、基準統計データ、直近統計データ、及び、火炎強度データ群も記憶する。火炎検出器監視装置２０は、さらに、後述の各種画面を表示するディスプレイ２４と、ユーザにより操作される操作装置２５と、プロセッサ２１が燃焼制御装置７０と通信を行うための通信モジュール２６と、を備える。

この実施の形態では、プロセッサ２１は、記憶装置２３に記憶されたプログラムを実行することにより、図４に示す、振幅特定部２１Ａ及び処理実行部２１Ｂとして動作する。

振幅特定部２１Ａは、燃焼制御装置７０と通信モジュール２６を介して通信し、燃焼シーケンスが実行されるたびに燃焼制御装置７０から出力されるフレーム電圧ＶＦの電圧値の時系列データを取得する。振幅特定部２１Ａは、取得した時系列データそれぞれについて、フレーム電圧ＶＦの振幅Ｓ、つまり、火炎検出器４５が出力した火炎の活発度の振幅Ｓより詳細には活発度の時間変化の振幅Ｓを特定し、特定した振幅Ｓを記憶装置２３に格納する。

ここで、フレーム電圧ＶＦの振幅Ｓについて説明する。図５に示すように、フレーム電圧ＶＦの電圧値は、時間の経過に伴って変化する。フレーム電圧ＶＦ（火炎の活発度）の振幅Ｓは、フレーム電圧ＶＦ（火炎の活発度）の電圧値の時系列データのうち、最大の電圧値と最小の電圧値の差とする。ところで、フレーム電圧ＶＦを出力する火炎検出器４５では、火炎検出器４５の経年劣化により、いわゆる偽放電が生じることがある。偽放電は、紫外線が入射していないにもかかわらず電極間に放電が生じたり、入射した紫外線よりも過大な量の放電が生じたりする現象である。図５に示すように、偽放電が発生したフレーム電圧ＶＦの振幅Ｓは、偽放電が発生していないフレーム電圧ＶＦの振幅Ｓよりも大きくなる。なお、偽放電は、ランダムに発生するが、火炎検出器４５の経年劣化が進むにつれて、偽放電の発生確率は上昇する。そして、火炎検出器４５は、最終的に、つねに放電が生じるランナウェイ状態となって故障する。なお、偽放電の発生確率の上昇により、フレーム電圧ＶＦの振幅Ｓも大きくなる。後述のように、この実施の形態では、この偽放電による故障の予兆をユーザに把握させるため、燃焼装置３０の特に火炎検出器４５の初期の振幅Ｓの統計データ（後述の基準統計データ）と、その後の直近の振幅Ｓの統計データ（直近統計データ）とが比較される。

図４に示す振幅特定部２１Ａは、例えば、燃焼制御装置７０から出力されるフレーム電圧ＶＦの電圧値の時系列データを取得するたびに図６に示す振幅特定処理を実行する。

振幅特定部２１Ａは、図６の振幅特定処理において、まず、今回取得した時系列データに基づいてフレーム電圧ＶＦの振幅Ｓを特定する（ステップＳ１１）。振幅特定部２１Ａは、時系列データにおける最大電圧値と最小電圧値との差を振幅Ｓとして算出する。その後、振幅特定部２１Ａは、振幅Ｓを、記憶装置２３に設けられている振幅Ｓを記憶する記憶領域の中のＮ番目（初期値は０）の記憶領域に格納する（ステップＳ１２）。その後、振幅特定部２１Ａは、Ｎが４９であるか判別し（ステップＳ１３）、Ｎが４９でない場合（Ｎｏ）、Ｎに１を加算する（ステップＳ１４）。振幅特定部２１Ａは、Ｎが４９である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、Ｎを０に初期化する（ステップＳ１５）。このような一連の処理により、５０個（Ｎ＝０～４９）の振幅Ｓが記憶装置２３に格納されると、その後に得られる振幅Ｓは、Ｎ＝０から上書きされていく。これにより、記憶装置２３には、順次特定される振幅Ｓのうち、最新５０個の振幅Ｓが常に格納される。この５０個の振幅Ｓのデータ群が図３及び図４に振幅データ群である。なお、記憶装置２３に格納される振幅Ｓの数は任意である。

図４に戻り、処理実行部２１Ｂは、振幅特定部２１Ａにより特定され、記憶装置２３に格納された振幅データ群を構成する振幅Ｓに基づいて、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示するための処理を実行する。このような処理を実行するため、処理実行部２１Ｂは、解析部２１Ｃ及び比較部２１Ｄを備える。

解析部２１Ｃは、初期の燃焼装置３０において、記憶装置２３に記憶されている振幅データ群を構成している振幅Ｓの集合を統計的に解析し、この解析で得られる当該集合の統計データを基準統計データとして得る。基準統計データは、後述の直近統計データとの比較において基準となる。基準統計データは、異常の無いつまり故障の予兆のないときの火炎検出器４５から出力されるフレーム電圧ＶＦの振幅の集合の統計データである。異常の無いとは、偽放電が生じない状態、又は、火炎検出器４５の仕様として許容されている程度の偽放電が生じ得る状態を含む。解析部２１Ｃは、例えば、燃焼装置３０の製造後、最初の稼働開始から図７に示す基準統計データ生成処理を開始することで、基準統計データを得る。得られた基準統計データは、記憶装置２３に格納される。

図７に示す基準統計データ生成処理において、解析部２１Ｃは、まず、記憶装置２３のＮ＝０～４９の各記憶領域を監視し、これら全てに振幅Ｓが格納されるまで待機する（ステップＳ２１）。Ｎ＝０～４９の各記憶領域に振幅Ｓが格納されたとき（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、解析部２１Ｃは、これら記憶領域それぞれから振幅Ｓを読み出す（ステップＳ２２）。

その後、解析部２１Ｃは、読み出した５０個の振幅Ｓの集合を統計的に解析し（ステップＳ２３）、この解析により得られる振幅Ｓの集合の統計データを基準統計データとして記憶装置２３に格納する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の統計的な解析では、図８にその結果を示すように、同じ階級に属する振幅Ｓの個数を度数としてカウントする。基準統計データは、図８に示すような、振幅Ｓの階級それぞれに属する振幅Ｓの個数の分布を示す分布データを含む。当該分布データを、以下では基準分布データともいう。前記の階級は、振幅Ｓの値そのものであってもよい。例えば、振幅Ｓが、１ｍＶ単位で特定され、小数点以下は四捨五入される場合、振幅Ｓがとることができる、１ｍＶ，２ｍＶ，３ｍＶ・・・の各数値を、振幅Ｓの階級として扱ってもよい。この場合、正確には、０．５以上１．５未満の範囲が階級といえ、前記の１，２，３・・・は階級値ともいえる。

図８に示す基準分布データを、横軸を振幅の階級、縦軸を振幅Ｓの個数（度数）としてグラフ化すると、図９に示すようなグラフ（度数折れ線）となる。なお、図９のグラフの黒丸は階級の階級値を付されている。図９のように、基準分布データのグラフは、横軸方向の幅の狭いつまり標準偏差の小さいガウシアン分布を有する。

図７に示す基準統計データ生成処理は、燃焼装置３０の製造後の動作テスト前から開始されてもよいし、動作テストの終了後の燃焼装置３０の本稼働に入ってから開始されてもよい。前記の製造には、火炎検出器４５を補修、修理、改造、交換することで、当該燃焼装置３０が新しくなることも含む。また、基準統計データ生成処理は、ユーザが基準統計データを登録したいと考えた任意のタイミングで開始されてもよい。この場合、ユーザは、操作装置２５を介してその旨を指示する。

図４に戻り、解析部２１Ｃは、基準統計データが得られた後の任意のタイミングで、そのときに記憶装置２３に記憶されている振幅データ群を構成する振幅Ｓの集合を取得する。この集合は、直近に実行された５０回分（最新から遡った５０回分）の燃焼シーケンスのフレーム電圧ＶＦの振幅Ｓの集合である。解析部２１Ｃは、取得した振幅Ｓの集合を統計的に解析し、この解析で得られる当該集合の統計データを直近統計データとして得て記憶装置２３に格納する。直近統計データは、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を表す予兆情報の表示に使用される。そこで、ユーザは、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を把握したいときに、その旨の指示を操作装置２５に入力する。この入力を受けて解析部２１Ｃは、前記統計的な解析を行い、直近統計データを得る。

解析部２１Ｃは、例えば、図７に示す基準統計データ生成処理のステップＳ２２～Ｓ２４と同様の処理を行うことで、基準統計データと同じ手法の解析により、直近統計データを得て記憶装置２３に格納する。直近統計データは、基準統計データと同様、振幅Ｓの階級それぞれに属する振幅Ｓの個数の分布を示す分布データ（図８も参照）を含む。当該分布データを以下では直近分布データともいう。

図４に戻り、比較部２１Ｄは、記憶装置２３に直近統計データが記録されたことを契機として、直近統計データ及び基準統計データを記憶装置２３から読み出し、これらを比較し、比較結果を出力する処理を行う。比較部２１Ｄは、ここでは、図１０に示すように、横軸を振幅の階級（階級値）とし、縦軸を度数として、直近統計データの直近分布データと、基準統計データの基準分布データと、を互いに関連付けてグラフ化することで直近統計データと基準統計データとを比較する。ここでは、共通の座標平面に、直近分布データと基準分布データとが重畳してグラフ化されていることで、両者が互いに関連付けてグラフ化されている。比較部２１Ｄは、グラフ化した直近分布データ及び基準分布データのグラフ（ここでは、図１０の度数折れ線）を、直近統計データと基準統計データとの比較結果としてディスプレイ２４に出力し、当該グラフをディスプレイ２４に表示する。

図１０には、火炎検出器４５で偽放電が生じているときの直近分布データの度数折れ線が示されている。基準分布データの度数折れ線は、図９と同様である。上述のように、偽放電の発生頻度が高くなってくると、振幅Ｓが大きくなる傾向がある。その結果、図１０に示すように、直近分布データの度数折れ線が、基準分布データの度数折れ線よりも、振幅が大きい方向にシフトする。従って、ユーザは、直近分布データの度数折れ線と基準分布データの度数折れ線との位置を比較するなどして、偽放電の発生の有無等を確認でき、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を把握できる。ユーザに提示される、図１０の直近統計データと基準統計データは、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を表す予兆情報ともいえる。

以上の通り、本実施の形態では、振幅特定部２１Ａにより特定された振幅Ｓに基づいて、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を表す予兆情報（ここでは、図１０のグラフ）をユーザに提示するため、当該予兆情報をディスプレイ２４に出力する処理を行う。これにより、ユーザは、予兆情報を見て、火炎検出器４５の故障の予兆（特に予兆の有無）を把握することができる。

さらに、本実施形態では、振幅Ｓの集合の統計的解析を用いて予兆情報を生成及び提示する。上記のように、偽放電は、ランダムに発生する。ここでは、統計的解析により、予兆情報は、振幅Ｓの変化の傾向を表すことができ、ランダムに発生する偽放電の頻度を予兆情報に反映させることができる。これにより、ユーザはより適切に火炎検出器４５の故障の予兆を把握することができる。

なお、比較部２１Ｄは、直近統計データ（第１統計データ）と、火炎を発生させる複数回の燃焼それぞれで火炎検出器４５により検出された火炎の活発度の振幅Ｓの集合の統計データとして用意された基準となる基準統計データ（第２統計データ）と、を比較すればよい。このため、この基準統計データは、燃焼装置３０ないし火炎検出器４５と同型の装置を用いた実験の結果などから求められ予め用意された統計データが採用されてもよい。この実施の形態では、前記の基準統計データが、実際に火炎検出器４５が出力したフレーム電圧ＶＦの振幅Ｓに基づいて生成される。これにより、複数生産させる燃焼装置３０の個々の癖、特に、火炎検出器４５の癖を反映した基準統計データが得られるので、ユーザはより適切に火炎検出器４５の故障の予兆を把握することができる。

本実施の形態のように、同じ座標平面に直近分布データと基準分布データとをグラフ化することで、ユーザは各グラフを比較して、火炎検出器４５の故障の予兆を把握することができる。

（変形例）
上記実施の形態の構成は、任意に変更可能である。以下変形例を例示する。各変形例は、少なくとも一部同士組み合わせることもできる。

（変形例１）
燃焼装置３０の構成は、任意である。例えば、燃焼装置３０は、パイロットバーナ４３がないメインバーナ４２のみを有するタイプであってもよい。また、燃焼装置３０は、パイロットバーナ４３を常時点火させた状態としてもよい。この場合、メインバーナ４２用の火炎検出器と、パイロットバーナ４３用の火炎検出器と、を用意するとよい。着火遅れ時間Ｔｄは、例えば、パイロットバーナ４３又はメインバーナ４２への点火又は着火を指示する信号を出力する着火指示から、メインバーナ４２の着火を検出する着火検出までの期間であればよい。火炎検出器４５は、バーナの火炎の活発度を検出できればよく、バーナは、パイロットバーナ４３又はメインバーナ４２の少なくとも一方でもよい。

（変形例２）
比較部２１Ｄは、縦軸を振幅の階級とし、横軸を振幅の個数として、直近統計データの直近分布データと、基準統計データの基準分布データと、を互いに関連付けてグラフ化してもよい。関連付けてグラフ化する手法は、上記のように、縦軸及び横軸を共通にした座標平面で各グラフを重畳する方法に限定されない。例えば、座標軸のスケールを共通とした異なる座標平面それぞれに各グラフがあらわされてもよい。このように、関連付けてグラフ化する手法は、例えば、ユーザが各分布データを比較可能な手法でグラフ化する手法であればよい。両データを関連付けたグラフ化により、ユーザは火炎検出器４５の故障の予兆を用意に把握することができる。上記統計的な解析の対象の振幅Ｓの集合のうち、突発的に異常な数値の振幅Ｓについては、解析対象から除外してもよい。比較部２１Ｄは、予兆情報として、直近分布データと基準分布データの各値を併記した画像を出力してもよい。このような数値でも、ユーザは火炎検出器４５の故障の予兆を把握することができる。

（変形例３）
解析部２１Ｃは、上記の統計的な解析において、上記の解析に代えて又は加えて、解析対象の集合に含まれる振幅Ｓの分布（階級ごとの分布を含む）を表す統計量を算出してもよい。この場合、直近統計データと基準統計データとは、振幅Ｓの分布を表す統計量を含む。

比較部２１Ｄは、図１１に示すように、直近統計データの統計量と、基準統計データの統計量とを比較し（ステップＳ３１）、直近統計データの統計量が表す振幅Ｓの第１分布が、基準統計データの統計量が表す振幅Ｓの第２分布よりも振幅Ｓの大きい傾向にある場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、換言すると、第１分布の方が、振幅Ｓが大きい方に位置している場合に、火炎検出器４５の故障の予兆が有る旨の予兆情報をディスプレイ２４に出力する（ステップＳ３３）。

例えば、統計量が、振幅Ｓの平均値を含む場合、比較部２１Ｄは、直近統計データが含む平均値が、基準統計データが含む平均値よりも高い場合に、第１分布が第２分布よりも大きい傾向にあるとして、故障の予兆がある旨の予兆情報を出力する。なお、上記平均値を、振幅Ｓの階級それぞれに属する振幅Ｓの個数の分布における最頻値又は中央値に変更してもよい。また、これら３つの値から、第１分布が第２分布よりも大きい傾向にあるかを判別してもよい。

予兆情報は、「火炎検出器４５が故障する予兆があります」等の故障の予兆がある旨を直接報知する情報であってもよい。

なお、比較部２１Ｄは、第１分布と第２分布との差の度合い、つまり、上記平均値の差等に応じて、段階的に内容の異なる予兆情報を出力してもよい。具体的には、比較部２１Ｄは、前記差の度合いが第１の度合いでは、「火炎検出器４５が故障する予兆があります」等の第１メッセージを予兆情報として出力する。比較部２１Ｄは、前記差の度合いが第一第１の度合いよりも大きい第２の度合いでは、「火炎検出器４５が故障するかもしれません」等の、第１メッセージよりも、火炎検出器４５が故障する可能性が高い旨を報知するメッセージを予兆情報として出力してもよい。

本変形例によれば、ユーザは火炎検出器４５の故障の予兆を容易に把握することができる。

（変形例４）
処理実行部２１Ｂは、振幅特定部２１Ａにより特定された振幅Ｓに基づいて、火炎検出器４５の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示するための処理を実行すればよく、この処理は、上記処理に限定されない。処理実行部２１Ｂは、前記の処理として、例えば、振幅Ｓが所定基準よりも大きい場合に、火炎検出器４５の故障の予兆が有る旨の予兆情報を出力するように構成されてもよい。例えば、図１２に示すように、処理実行部２１Ｂは、振幅データ群から直近の振幅Ｓを取得し、取得した振幅Ｓと、記憶装置２３に記憶されている基準振幅（実験等により求められる）と、を比較する。処理実行部２１Ｂは、振幅Ｓの方が大きい場合に、「故障の予兆があります」等のメッセージをディスプレイ２４に出力してもよい。以上のような処理によっても、ユーザは火炎検出器４５の故障の予兆を容易に把握することができる。

（変形例５）
火炎検出器監視装置２０のハードウェア構成は任意である。振幅特定部２１Ａ及び処理実行部２１Ｂ（解析部２１Ｃ、及び、比較部２１Ｄ）は、それぞれ、一以上のコンピュータ又は制御回路（ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、又は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）から構成されてもよい。前記各部２１Ａ～２１Ｂのうちの少なくとも一部は、燃焼制御装置７０が備えてもよい。火炎検出器監視装置２０は、サーバコンピュータ、クラウドコンピュータ等であってもよい。予兆情報の出力先は、ユーザ端末などのディスプレイであってもよい。予兆情報の出力先は、プリンタ、記憶媒体、ネットワーク、他のコンピュータ等であってもよい。上記で説明した予兆情報をユーザに提示するための処理は、最終的にユーザに予兆情報を提示するために、ユーザ端末、プリンタ、記憶媒体、ネットワーク、他のコンピュータ等に予兆情報を出力する処理を含む。火炎検出器監視装置２０などの各装置は、装置の構成要素が一つの筐体にまとめられた装置の他、装置の構成要素が複数の筐体に分散して収容されたシステムを含む。

（変形例６）
火炎の活発度は、火炎検出器４５の放電管の電極間で起こる放電の単位時間当たりの放電回数により示されてもよい。このような場合、燃焼装置７０に、当該放電回数をカウントするカウント及びカウント期間を計測する計測部を設けるとよい。火炎の活発度が大きい場合、例えば、紫外線強度が大きい場合、単位時間中の放電回数は多くなる。つまり、放電回数の増加は、上記でのフレーム電圧の電圧値の増加に対応する。偽放電が発生すると、その分放電回数が多くなるため、偽放電の発生頻度が高くなったりすると、単位時間当たりの放電回数の時間変化の振幅つまり火炎の活発度の振幅も大きくなる。

（変形例６）
本発明は、燃焼システムないし燃焼装置に使用される火炎検出器以外の火炎検出器にも適用可能である。本発明の対象の火炎検出器は、火炎の活発度を検出するセンサなどであればよい。このような火炎検出器から出力される火炎活発度の振幅は、火炎検出器の経年劣化により乱れ、振幅の乱れは、最終的に火炎検出器の故障に繋がると考えられる。

（火炎検出器監視方法）
上記実施形態等では、火炎検出器監視装置２０が上記各種処理を実行することで、振幅Ｓの特定、振幅Ｓに基づく予兆情報のユーザへの提示、振幅Ｓの集合の統計的な解析、直近統計データと基準統計データとの比較などを行う火炎検出器監視方法が行われている。しかし、当該方法の少なくとも一部は、火炎検出器監視装置２０以外の物又は人により行われてもよい。振幅Ｓに基づく予兆情報のユーザへの提示は、予兆情報をネットワークを介してユーザの端末に送信することなどを含む。

（本発明の範囲）
以上、実施形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記実施形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。

１０…燃焼システム、２０…火炎検出器監視装置、２１…プロセッサ、２１Ａ…振幅特定部、２１Ｂ…処理実行部、２１Ｃ…解析部、２１Ｄ…比較部、２３…記憶装置、２５…操作装置、４０…燃焼機器、４２…メインバーナ、４３…パイロットバーナ、４４…点火装置、４４Ａ…スパーク発生部、４５…火炎検出器、５０…燃料供給系統、６０…空気供給系統、７０…燃焼制御装置。

Claims (10)

1. 火炎検出器により検出され出力された火炎の活発度の振幅を特定するように構成された振幅特定部と、
   前記振幅特定部により特定された前記振幅に基づいて、前記火炎検出器の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示するための処理を実行するように構成された処理実行部と、を備え、
   前記処理実行部は、
   火炎を発生させる複数回分の燃焼それぞれについて前記振幅特定部により特定された前記振幅の集合を統計的に解析し、当該集合の統計データを第１統計データとして得るように構成された解析部と、
   前記第１統計データと、火炎を発生させる複数回の燃焼それぞれで前記火炎検出器により検出された火炎の活発度の振幅の集合の統計データとして用意された基準となる第２統計データとを比較し、比較結果を前記予兆情報として出力するように構成された比較部と、を備える、
   火炎検出器監視装置。
2. 前記解析部は、前記火炎検出器に前記故障の予兆が発生する前かつ前記複数回分の燃焼よりも前に行われた前記複数回分と同回数分の燃焼それぞれについて前記振幅特定部により特定された前記振幅の集合を統計的に解析し、当該集合の統計データを前記第２統計データとして得るように構成されている、
   請求項１に記載の火炎検出器監視装置。
3. 前記第１統計データは、振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布を示す第１分布データを含み、
   前記第２統計データは、振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布を示す第２分布データを含む、
   請求項１又は２に記載の火炎検出器監視装置。
4. 前記比較部は、
   第１軸を振幅の階級とし、第２軸を振幅の個数として、前記第１分布データと前記第２分布データとを互いに関連付けてグラフ化することで、前記第１統計データと前記第２統計データとを比較し、
   互いに関連付けられてグラフ化された前記第１分布データ及び前記第２分布データの各グラフを前記比較結果として出力する、ように構成されている、
   請求項３に記載の火炎検出器監視装置。
5. 前記第１統計データと前記第２統計データとは、前記振幅の分布を表す統計量を含み、
   前記比較部は、前記第１統計データの統計量が表す前記振幅の分布が、前記第２統計データの統計量が表す前記振幅の分布よりも振幅の大きい傾向にある場合に、前記火炎検出器の故障の予兆が有る旨の前記予兆情報を出力する、ように構成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の火炎検出器監視装置。
6. 前記統計量は、前記振幅の平均値、前記振幅の階級それぞれに属する振幅の個数の分布における最頻値、及び、前記分布における中央値の少なくとも１つを含む、
   請求項５に記載の火炎検出器監視装置。
7. 前記処理実行部は、前記振幅が所定基準よりも大きい場合に、前記火炎検出器の故障の予兆が有る旨の前記予兆情報を出力するように構成されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の火炎検出器監視装置。
8. 前記火炎検出器は、前記火炎から放射される電磁波により放電を生じ、当該放電を検出することにより前記火炎の活発度を検出するように構成されている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の火炎検出器監視装置。
9. コンピュータを請求項１に記載の火炎検出器監視装置として機能させる火炎検出器監視プログラム。
10. 火炎検出器により検出され出力された火炎の活発度の振幅を特定する特定ステップと、
    前記特定ステップで特定された前記振幅に基づいて、前記火炎検出器の故障の予兆の有無を表す予兆情報をユーザに提示する提示ステップと、を有し、
    前記提示ステップは、
    火炎を発生させる複数回分の燃焼それぞれについて前記特定ステップで特定された前記振幅の集合を統計的に解析し、当該集合の統計データを第１統計データとして得る第１ステップと、
    前記第１統計データと、火炎を発生させる複数回の燃焼それぞれで前記火炎検出器により検出された火炎の活発度の振幅の集合の統計データとして用意された基準となる第２統計データとを比較し、比較結果を前記予兆情報として前記ユーザに提示する第２ステップと、を含む、
    火炎検出器監視方法。

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