(57)【要約】【課題】既存の燃焼設備を変更することなく外乱光に対して安全に燃焼設備を制御する。【解決手段】火炎検出調整部１２が、燃焼設備３０での着火試行前に火炎センサ２０から得られた、外乱光を示すセンサ出力Ｓに基づいて、予め設定されている基準しきい値Ｈｓを調整し、得られた調整しきい値Ｈを出力し、燃焼火炎検出部１１が、燃焼設備３０での燃焼中に火炎センサ２０から得られたセンサ出力Ｓと調整しきい値Ｈとに基づいて、燃焼設備３０内での燃焼火炎の有無を検出する。【選択図】  図１
2018155443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎センサのセンサ出力から検出した燃焼設備内での燃焼火炎の有無に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御装置であって、
前記燃焼設備での着火試行前に前記火炎センサから得られた、外乱光を示すセンサ出力に基づいて、予め設定されている基準しきい値を調整し、得られた調整しきい値を出力する火炎検出調整部と、
前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する燃焼火炎検出部と、
前記燃焼火炎検出部で得られた燃焼火炎検出結果に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御部と
を備えることを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼制御装置において、
前記火炎検出調整部は、前記着火試行前に前記火炎センサから得られた複数のセンサ出力を統計処理することにより外乱光の大きさを示す調整値を算出し、前記基準しきい値に前記調整値を加算することにより前記基準しきい値を調整し、得られた前記調整しきい値を出力することを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼制御装置において、
前記基準しきい値は、第１の基準しきい値と前記第１の基準しきい値より低い第２の基準しきい値とからなり、
前記火炎検出調整部は、前記第１の基準しきい値を調整して得られた第１の調整しきい値と、前記第２の基準しきい値を調整して得られた、前記第１の調整しきい値より低い第２の調整しきい値とを出力し、
前記燃焼火炎検出部は、前記燃焼設備での燃焼中に得られた前記火炎センサのセンサ出力が、前記第１の調整しきい値以上となった場合に前記燃焼設備内での燃焼火炎ありを検出し、前記センサ出力が前記第２の調整しきい値以下となった場合に燃焼火炎なしを検出する
ことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項４】
火炎センサのセンサ出力から検出した燃焼設備内での燃焼火炎の有無に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御方法であって、
火炎検出調整部が、前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する火炎検出調整ステップと、
燃焼火炎検出部が、前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する燃焼火炎検出ステップと、
燃焼制御部が、前記燃焼火炎検出ステップで得られた燃焼火炎検出結果に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御ステップと
を備えることを特徴とする燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎センサのセンサ出力に応じて検出した火炎の有無に応じて燃焼を制御する燃焼制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業炉、ボイラ、冷暖機器、厨房器、熱交換器などで用いられる燃焼設備では、バーナーでの火炎の光量を検出して電気信号で出力する火炎センサを設け、この火炎センサのセンサ出力と予め設定されているしきい値とに基づいて、燃焼制御装置で火炎の有無を検出し、その検出結果に応じて燃焼を制御するものとなっている。
従来、このような燃焼制御装置では、火炎の揺らぎによる火炎センサの出力変動の影響を抑えるため、着火検出時のセンサ出力である着火検出レベルより低い消炎検出レベルで火炎の消化を検出する、いわゆるヒステリシス特性に基づいて、火炎有無を検出するものとなっている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−１５３２８号公報
【特許文献２】登録第３９４３４７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来技術では、火炎センサのセンサ出力としきい値とを比較することにより火炎有無を検出しているため、外光や迷光などの外乱光の影響で、消炎検出レベル以上で着火検出レベル以下の光量の疑似火炎が存在しているような環境下では、着火後に火炎が失火しても火炎センサのセンサ出力が消炎検出レベルまで低下しなくなるケースも考えられる。したがって、このようなケースでは、失火による消炎を検出できないため、失火後も燃料が放出され続けられることになり、非常に危険な状態となる可能性がある。
【０００５】
このような外乱の影響を抑制するため、バーナー構造を工夫して火炎センサに外乱光が入らないようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２など参照）。しかし、どのような対応を行うかは設備メーカーに委ねられており、すべての燃焼装置でこのような対策が確実にとれているとは言い難かった。また、このようなバーナー構造を適用するには既存バーナーの交換など、既存の燃焼設備に対する変更が必要となるため、対策コストが大幅に増大することになる。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、既存の燃焼設備を変更することなく、外乱光に対して安全に燃焼設備を制御することができる燃焼制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明にかかる燃焼制御装置は、火炎センサのセンサ出力から検出した燃焼設備内での燃焼火炎の有無に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御装置であって、前記燃焼設備での着火試行前に前記火炎センサから得られた、外乱光を示すセンサ出力に基づいて、予め設定されている基準しきい値を調整し、得られた調整しきい値を出力する火炎検出調整部と、前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する燃焼火炎検出部と、前記燃焼火炎検出部で得られた燃焼火炎検出結果に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御部とを備えている。
【０００８】
また、本発明にかかる上記燃焼制御装置の一構成例は、前記火炎検出調整部が、前記着火試行前に前記火炎センサから得られた複数のセンサ出力を統計処理することにより外乱光の大きさを示す調整値を算出し、前記基準しきい値に前記調整値を加算することにより前記基準しきい値を調整し、得られた前記調整しきい値を出力するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明にかかる上記燃焼制御装置の一構成例は、前記基準しきい値が、第１の基準しきい値と前記第１の基準しきい値より低い第２の基準しきい値とからなり、前記火炎検出調整部は、前記第１の基準しきい値を調整して得られた第１の調整しきい値と、前記第２の基準しきい値を調整して得られた、前記第１の調整しきい値より低い第２の調整しきい値とを出力し、前記燃焼火炎検出部は、前記燃焼設備での燃焼中に得られた前記火炎センサのセンサ出力が、前記第１の調整しきい値以上となった場合に前記燃焼設備内での燃焼火炎ありを検出し、前記センサ出力が前記第２の調整しきい値以下となった場合に燃焼火炎なしを検出するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明にかかる燃焼制御方法は、火炎センサのセンサ出力から検出した燃焼設備内での燃焼火炎の有無に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御方法であって、火炎検出調整部が、前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する火炎検出調整ステップと、燃焼火炎検出部が、前記燃焼設備での燃焼中に前記火炎センサから得られたセンサ出力と前記調整しきい値とに基づいて、前記燃焼設備内での燃焼火炎の有無を検出する燃焼火炎検出ステップと、燃焼制御部が、前記燃焼火炎検出ステップで得られた燃焼火炎検出結果に基づいて、前記燃焼設備での燃焼を制御する燃焼制御ステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外乱光の大きさを示す調整値だけ基準しきい値が高めに調整された調整しきい値が、燃焼設備内での燃焼火炎の有無の検出に用いられることになる。このため、外乱光が潜在的に存在しているような場合でも、燃焼火炎有無の検出に対する外乱光の影響を抑制できる。したがって、外乱光に対して安全に燃焼設備を制御することが可能となる。また、燃焼制御装置側で燃焼火炎検出用のしきい値を調整するようにしたので、火炎センサへ外乱光が入らないようにバーナー構造を変える必要はない。これにより、既存バーナーの交換など、既存の燃焼設備に対する変更が不要となるため、対策コストの大幅な増大を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃焼制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】調整値の算出を示す説明図である。
【図３】しきい値の調整を示す説明図である。
【図４】しきい値調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［燃焼制御装置］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる燃焼制御装置１０について説明する。図１は、燃焼制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
この燃焼制御装置１０は、火炎センサ２０からのセンサ出力Ｓに基づいて、燃焼設備３０の燃焼制御を行う装置である。
燃焼設備３０は、工業炉、ボイラ、冷暖機器、厨房器、熱交換器などで用いられる一般的な燃焼設備であり、バーナーで燃料を燃焼させることにより熱エネルギーを発生させる機能を有している。
火炎センサ２０は、燃焼設備３０のバーナーでの火炎の光量を検出して電気変換し、センサ出力Ｓとして燃焼制御装置１０へ出力するセンサである。
【００１５】
燃焼制御装置１０には、主な機能部として、燃焼火炎検出部１１、火炎検出調整部１２、および燃焼制御部１３が設けられている。これら機能部は、ＩＣを用いた制御回路で構成してもよく、ＣＰＵとプログラムとを協働させて実現してもよい。
【００１６】
燃焼火炎検出部１１は、燃焼設備３０での着火試行前に火炎センサ２０のセンサ出力Ｓを取得し火炎検出調整部１２へ出力する機能と、燃焼設備３０での燃焼中に火炎センサ２０から得られたセンサ出力Ｓと火炎検出調整部１２から出力された調整しきい値Ｈとに基づいて、燃焼設備３０での燃焼火炎の有無を検出する機能とを有している。
【００１７】
火炎検出調整部１２は、燃焼設備３０での着火試行前に燃焼火炎検出部１１から出力された、外乱光を示す火炎センサ２０のセンサ出力Ｓに基づいて、予め設定されている基準しきい値Ｈｓを調整し、得られた調整しきい値Ｈを燃焼火炎検出部１１へ出力する機能を有している。
具体的には、火炎検出調整部１２は、着火試行前に火炎センサ２０から得られた複数のセンサ出力Ｓを統計処理することにより外乱光の大きさを示す調整値Ｐを算出する機能と、基準しきい値Ｈｓに調整値Ｐを加算することにより基準しきい値Ｈｓを調整し、得られた調整しきい値Ｈを出力する。
【００１８】
図２は、調整値の算出を示す説明図である。ここでは、燃焼設備３０での着火試行前の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までを検出期間ＴＰとして予め設定し、この検出期間ＴＰに火炎センサ２０から得られた複数のセンサ出力Ｓを統計処理することにより、外光や迷光などの外乱光の大きさを示す調整値Ｐを算出する。調整値Ｐの具体例としては、これら複数のセンサ出力Ｓの平均値、最大値、最小値、中央値など、これら複数のセンサ出力Ｓの代表値を算出する一般的な統計処理で求めればよい。
【００１９】
図３は、しきい値の調整を示す説明図である。基準しきい値Ｈｓは、ヒステリシス特性を有しており、第１の基準しきい値Ｈｓ１（着火検出レベル）とこのＨｓより低い第２の基準しきい値Ｈｓ２（消炎検出レベル）とから構成されている。火炎検出調整部１２は、これらＨｓ１，Ｈｓ２に調整値Ｐを加算することにより、第１の調整しきい値Ｈ１（着火検出レベル）とＨ１より低い第２の調整しきい値Ｈ２（消炎検出レベル）とをそれぞれ計算する。
【００２０】
これにより、外乱光の大きさを示す調整値Ｐだけ基準しきい値Ｈｓが高めにシフト調整されたものが調整しきい値Ｈとして燃焼火炎検出部１１に出力されることになる。なお、外乱光が存在しない場合、調整値Ｐはゼロを示すことになり、基準しきい値Ｈｓと等しい調整しきい値Ｈが燃焼火炎検出部１１に出力される。
【００２１】
したがって、燃焼火炎検出部１１は、燃焼設備３０での燃焼中に得られた火炎センサ２０のセンサ出力Ｓが、第１の調整しきい値Ｈ１（着火検出レベル）以上となった場合に燃焼設備３０内での燃焼火炎ありＢｏｎを検出し、センサ出力Ｓが第２の調整しきい値Ｈ２（消炎検出レベル）以下となった場合に燃焼火炎なしＢｏｆｆを検出し、これらを燃焼火炎検出結果Ｂとして燃焼制御部１３に出力することになる。
【００２２】
燃焼制御部１３は、燃焼設備３０での燃焼中には燃焼火炎検出部１１からの燃焼火炎検出結果Ｂに基づいて燃焼設備３０での燃焼を制御する機能を有している。ここでの燃焼制御では、従来と同様であり、例えば、燃焼火炎検出結果Ｂが燃焼火炎ありＢｏｎを示す場合には、バーナーに対する燃料供給を指示する制御信号Ｃを燃焼設備３０に出力し、燃焼火炎検出結果Ｂが燃焼火炎なしＢｏｆｆを示す場合には、バーナーに対する燃料供給を停止を指示する制御信号Ｃを燃焼設備３０に出力する。
【００２３】
なお、燃焼火炎検出部１１や火炎検出調整部１２については、燃焼制御装置１０ではなく火炎センサ２０に搭載してもよい。また、調整値Ｐについては、統計処理で求めるのではなく機械学習で学習した値を用いてもよい。
【００２４】
［本実施の形態の動作］
次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる燃焼制御装置１０の動作について説明する。図４は、しきい値調整処理を示すフローチャートである。
燃焼制御部１３は、燃焼設備３０での着火試行を開始する前に、図４のしきい値調整処理を実行する。
【００２５】
まず、火炎検出調整部１２は、燃焼設備３０での着火試行前に燃焼火炎検出部１１から出力された、外乱光を示す火炎センサ２０のセンサ出力Ｓを取得する（ステップ１００）。この際、センサ出力Ｓは、燃焼火炎検出部１１経由ではなく火炎センサ２０から直接取得してもよい。
次に、火炎検出調整部１２は、予め設定されている検出期間ＴＰに含まれる複数のセンサ出力Ｓを統計処理することにより、外光や迷光などの外乱光の大きさを示す調整値Ｐを算出する（ステップ１０１）。
【００２６】
続いて、火炎検出調整部１２は、予め設定されている基準しきい値Ｈｓ１，Ｈｓ２に調整値Ｐをそれぞれ加算することにより、調整しきい値Ｈ１，Ｈ２を計算し（ステップ１０２）、得られた調整しきい値Ｈ１，Ｈ２を燃焼火炎検出部１１に出力して（ステップ１０３）、一連のしきい値調整処理を終了する。
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、火炎検出調整部１２が、燃焼設備３０での着火試行前に火炎センサ２０から得られた、外乱光を示すセンサ出力Ｓに基づいて、予め設定されている基準しきい値Ｈｓを調整し、得られた調整しきい値Ｈを出力し、燃焼火炎検出部１１が、燃焼設備３０での燃焼中に火炎センサ２０から得られたセンサ出力Ｓと調整しきい値Ｈとに基づいて、燃焼設備３０内での燃焼火炎の有無を検出するようにしたものである。
【００２７】
これにより、外乱光の大きさを示す調整値Ｐだけ基準しきい値Ｈｓが高めに調整された調整しきい値Ｈが、燃焼設備３０内での燃焼火炎の有無の検出に用いられることになる。このため、外乱光が潜在的に存在しているような場合でも、燃焼火炎有無の検出に対する外乱光の影響を抑制できる。したがって、外乱光に対して安全に燃焼設備３０を制御することが可能となる。また、燃焼制御装置１０側で燃焼火炎検出用のしきい値を調整するようにしたので、火炎センサ２０へ外乱光が入らないようにバーナー構造を変える必要はない。これにより、既存バーナーの交換など、既存の燃焼設備３０に対する変更が不要となるため、対策コストの大幅な増大を抑制することが可能となる。
【００２８】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施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、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…燃焼制御装置、１１…燃焼火炎検出部、１２…火炎検出調整部、１３…燃焼制御部、２０…火炎センサ、３０…燃焼設備、Ｓ…センサ出力、Ｈ…調整しきい値、Ｈ１…第１の調整しきい値、Ｈ２…第２の調整しきい値、Ｈｓ…基準しきい値、Ｈｓ１…第１の基準しきい値、Ｈｓ２…第２の基準しきい値、Ｂ…燃焼火炎検出結果、Ｐ…代表値、Ｃ…制御信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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