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7394617空気比推定システム、空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】空気比推定システム、空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システム
(51)【国際特許分類】
F23N 5/08 20060101AFI20231201BHJP
F23R 3/00 20060101ALI20231201BHJP
F02C 9/00 20060101ALI20231201BHJP
【ＦＩ】
F23N5/08 J
F23R3/00 E
F02C9/00 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019233282
(22)【出願日】2019-12-24
(65)【公開番号】P2021103008
(43)【公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000213297
【氏名又は名称】中部電力株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100124420
【弁理士】
【氏名又は名称】園田 清隆
(72)【発明者】
【氏名】赤坂 千春
(72)【発明者】
【氏名】小森 健太郎
【審査官】礒部 賢
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２３３９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１０１６１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０４－１２２９３９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０１－２０３８１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｎ １／００ － ５／２６
Ｆ０２Ｃ ９／００
Ｆ２３Ｒ ３／００
Ｇ０１Ｎ ２１／７２
Ｇ０１Ｊ １／０２
Ｇ０１Ｊ １／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化水素系ガス燃料による火炎が起きる燃焼設備における空気比を推定する空気比推定システムであって、前記火炎を複数回撮影して可視光に係る複数の火炎画像を取得する可視光カメラと、
複数の前記火炎画像を受信するコンピュータと、
を備えており、
前記コンピュータは、複数の前記火炎画像から前記火炎のＣＯ－Ｏラジカル放射の可視域内における所定波長域での輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＯ－Ｏラジカル累積輝度と、複数の前記火炎画像から前記火炎のＣＨラジカル放射の可視域内における輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＨラジカル累積輝度とに基づいて、前記ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度と前記ＣＨラジカル累積輝度との比であるＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出すると共に、前記ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する前記空気比を抽出する
ことを特徴とする空気比推定システム。
【請求項2】
前記コンピュータは、前記ＣＨ／ＣＯ－Ｏと前記空気比との対応関係を示すデータベースを参照可能であることを特徴とする請求項１に記載の空気比推定システム。
【請求項3】
前記可視光カメラ及び前記コンピュータは、可搬性を呈していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気比推定システム。
【請求項4】
前記燃焼設備は、前記火炎を視認可能な観察窓を有しており、前記可視光カメラは、前記観察窓に設置される
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の空気比推定システム。
【請求項5】
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の空気比推定システムと、燃焼用空気の流量を開度により調整する空気流量調整弁と、
燃焼用ガスの流量を開度により調整するガス流量調整弁と、
前記空気流量調整弁及び前記ガス流量調整弁の少なくとも一方と接続されたコンピュータと、
を備えており、
前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が目標空気比設定値に近づくように、前記空気流量調整弁の開度及び前記ガス流量調整弁の開度の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする空気比制御システム。
【請求項6】
請求項１ないし請求項４の何れかに記載の空気比推定システムと、コンピュータと、
を備えており、
前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が下限空気比設定値又は失火空気比設定値を下回った場合に、未燃又は失火の旨を出力する
ことを特徴とする未燃検知システム又は失火検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、炭化水素系ガス燃料に係る燃焼設備における空気比（当量比）を推定可能な空気比推定システム、及びこの空気比推定システムを用いた空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービン燃焼器の各燃焼室における当量比を算出して制御する方式として、特開平７－３３２６０９号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。
ここでの燃空比の算出は、主成分がメタンであるＬＮＧ（液化天然ガス）の燃焼過程で発生する各種のラジカル（不安定化学種）のうちの３種（ＯＨラジカル，ＣＨラジカル，Ｃ２ラジカル）のそれぞれにおける、発光の相対輝度と当量比（燃空比の逆数）との関係に基づき、火炎像から得られた当該相対輝度から当量比を求めることで行われる。ＯＨラジカルは、３０６～３２０ｎｍ（ナノメートル）の波長域において高い発光強度を有しており、ＣＨラジカルは、波長４３２ｎｍ付近において発光強度のピークを有しており、Ｃ２ラジカルは、波長５１７ｎｍ付近において発光強度のピークを有している。
ここでの燃空比の算出は、主成分がメタンであるＬＮＧ（液化天然ガス）の燃焼過程で発生する各種のラジカル（不安定化学種）のうちの３種（ＯＨラジカル，ＣＨラジカル，Ｃ２ラジカル）のそれぞれにおける、発光の相対輝度と当量比（燃空比の逆数）との関係に基づき、火炎像から得られた当該相対輝度から当量比を求めることで行われる。ＯＨラジカルは、３０６～３２０ｎｍ（ナノメートル）の波長域において高い発光強度を有しており、ＣＨラジカルは、波長４３２ｎｍ付近において発光強度のピークを有しており、Ｃ２ラジカルは、波長５１７ｎｍ付近において発光強度のピークを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平７－３３２６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の燃空比の算出では、ＯＨラジカル，ＣＨラジカル，Ｃ２ラジカルのそれぞれにおける火炎像から得た相対輝度に基づいて当量比が得られるため、火炎像の撮影時に外光が進入する等のノイズにより当量比の精度が損なわれる。
又、特にＯＨラジカルの相対輝度は、紫外域を撮像可能なカメラが必要となり、当量比の算出が大掛かりなものとなる。
そこで、本発明の主な目的は、ノイズに影響され難く、より高精度な空気比推定システムを提供することである。
又、本発明の別の主な目的は、シンプルな構成を有しており、より簡単に且つ低コストで空気比を推定可能である空気比推定システムを提供することである。
更に、本発明の更に別の主な目的は、上述の空気比推定システムが用いられた空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システムを提供することである。
又、特にＯＨラジカルの相対輝度は、紫外域を撮像可能なカメラが必要となり、当量比の算出が大掛かりなものとなる。
そこで、本発明の主な目的は、ノイズに影響され難く、より高精度な空気比推定システムを提供することである。
又、本発明の別の主な目的は、シンプルな構成を有しており、より簡単に且つ低コストで空気比を推定可能である空気比推定システムを提供することである。
更に、本発明の更に別の主な目的は、上述の空気比推定システムが用いられた空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項１に記載の発明は、炭化水素系ガス燃料による火炎が起きる燃焼設備における空気比を推定する空気比推定システムであって、前記火炎を複数回撮影して可視光に係る複数の火炎画像を取得する可視光カメラと、複数の前記火炎画像を受信するコンピュータと、を備えており、前記コンピュータは、複数の前記火炎画像から前記火炎のＣＯ－Ｏラジカル放射の可視域内における所定波長域での輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＯ－Ｏラジカル累積輝度と、複数の前記火炎画像から前記火炎のＣＨラジカル放射の可視域内における輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＨラジカル累積輝度とに基づいて、前記ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度と前記ＣＨラジカル累積輝度との比であるＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出すると共に、前記ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する前記空気比を抽出することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記コンピュータは、前記ＣＨ／ＣＯ－Ｏと前記空気比との対応関係を示すデータベースを参照可能であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記可視光カメラ及び前記コンピュータは、可搬性を呈していることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、上記発明において、前記燃焼設備は、前記火炎を視認可能な観察窓を有しており、前記可視光カメラは、前記観察窓に設置されることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、空気比制御システムであって、上記空気比推定システムと、燃焼用空気の流量を開度により調整する空気流量調整弁と、燃焼用ガスの流量を開度により調整するガス流量調整弁と、前記空気流量調整弁及び前記ガス流量調整弁の少なくとも一方と接続されたコンピュータと、を備えており、前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が目標空気比設定値に近づくように、前記空気流量調整弁の開度及び前記ガス流量調整弁の開度の少なくとも一方を制御することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、未燃検知システム又は失火検知システムであって、上記空気比推定システムと、コンピュータと、を備えており、前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が下限空気比設定値又は失火空気比設定値を下回った場合に、未燃又は失火の旨を出力することを特徴とするものである。
尚、請求項５，６に記載の発明におけるコンピュータは、請求項１～４に記載の空気比推定システムにおけるコンピュータと同一であっても良いし、異なっていても良いし、一部同一であっても良い。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記コンピュータは、前記ＣＨ／ＣＯ－Ｏと前記空気比との対応関係を示すデータベースを参照可能であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記可視光カメラ及び前記コンピュータは、可搬性を呈していることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、上記発明において、前記燃焼設備は、前記火炎を視認可能な観察窓を有しており、前記可視光カメラは、前記観察窓に設置されることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、空気比制御システムであって、上記空気比推定システムと、燃焼用空気の流量を開度により調整する空気流量調整弁と、燃焼用ガスの流量を開度により調整するガス流量調整弁と、前記空気流量調整弁及び前記ガス流量調整弁の少なくとも一方と接続されたコンピュータと、を備えており、前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が目標空気比設定値に近づくように、前記空気流量調整弁の開度及び前記ガス流量調整弁の開度の少なくとも一方を制御することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、未燃検知システム又は失火検知システムであって、上記空気比推定システムと、コンピュータと、を備えており、前記コンピュータは、前記空気比推定システムにより推定された空気比が下限空気比設定値又は失火空気比設定値を下回った場合に、未燃又は失火の旨を出力することを特徴とするものである。
尚、請求項５，６に記載の発明におけるコンピュータは、請求項１～４に記載の空気比推定システムにおけるコンピュータと同一であっても良いし、異なっていても良いし、一部同一であっても良い。
【発明の効果】
【0006】
本発明の主な効果は、ノイズに影響され難く、より高精度な空気比推定システムが提供されることである。
又、本発明の別の主な効果は、シンプルな構成を有しており、より簡単に且つ低コストで空気比を推定可能である空気比推定システムが提供されることである。
更に、本発明の更に別の主な効果は、上述の空気比推定システムが用いられた空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システムが提供されることである。
又、本発明の別の主な効果は、シンプルな構成を有しており、より簡単に且つ低コストで空気比を推定可能である空気比推定システムが提供されることである。
更に、本発明の更に別の主な効果は、上述の空気比推定システムが用いられた空気比制御システム、並びに未燃検知システム又は失火検知システムが提供されることである。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明に係る空気比推定システムが適用された燃焼炉の模式的な断面図である。
【図2】当量比φ（空気比の逆数）が１．０，１．２，１．４の３つの場合における、火炎発光の可視域での波長における相対強度の分布を示すグラフである。
【図4】ＣＨ／ＣＯ－Ｏ（ＩＮＴＥＮＣＩＴＹ（累積輝度比））と空気比との対応関係を示すグラフであって、燃焼用ガスＧの流量が、０．４，０．５，０．６（定格流量を１としたときの流量）である場合の対応関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明に係る実施の形態の例が、その変更例と共に、適宜図面に基づいて説明される。
尚、当該形態は、下記の例及び変更例に限定されない。
尚、当該形態は、下記の例及び変更例に限定されない。
【0009】
図１は、本発明に係る空気比推定システム１が適用された燃焼炉Ｐ（燃焼設備）の模式的な断面図である。
【0010】
燃焼炉Ｐは、本体Ｃと、バーナＢと、を有する。
本体Ｃは、断熱材製の箱体である。本体Ｃの内部は、燃焼室Ｒとなっている。
バーナＢは、本体Ｃにおける１つの壁Ｗに設置されている。壁Ｗには、孔Ｈが設けられている。バーナＢは、孔Ｈを覆うように設けられている。バーナＢは、燃焼用空気Ａと燃焼用ガスＧとを混合し、孔Ｈから燃焼室Ｒに吹き付ける。
燃焼用空気ＡのバーナＢへの流量は、空気流量調整弁ＦＡにより調整される。
燃焼用ガスＧは、メタンを主成分とした都市ガスである。燃焼用ガスＧのバーナＢへの流量は、ガス流量調整弁ＦＧにより調整される。尚、燃焼用ガスＧの主成分は、メタンに代えて、あるいはメタンと共に、プロパン、ブタン、あるいはこれらの組合せ等（炭化水素を主成分とする炭化水素系ガス燃料）であっても良い。燃焼用ガスＧの成分は、メタンのみ、プロパンのみ、ブタンのみ、あるいはこれらの組合せのみ等（炭化水素のみからなる炭化水素系ガス燃料）とされても良い。
本体Ｃは、断熱材製の箱体である。本体Ｃの内部は、燃焼室Ｒとなっている。
バーナＢは、本体Ｃにおける１つの壁Ｗに設置されている。壁Ｗには、孔Ｈが設けられている。バーナＢは、孔Ｈを覆うように設けられている。バーナＢは、燃焼用空気Ａと燃焼用ガスＧとを混合し、孔Ｈから燃焼室Ｒに吹き付ける。
燃焼用空気ＡのバーナＢへの流量は、空気流量調整弁ＦＡにより調整される。
燃焼用ガスＧは、メタンを主成分とした都市ガスである。燃焼用ガスＧのバーナＢへの流量は、ガス流量調整弁ＦＧにより調整される。尚、燃焼用ガスＧの主成分は、メタンに代えて、あるいはメタンと共に、プロパン、ブタン、あるいはこれらの組合せ等（炭化水素を主成分とする炭化水素系ガス燃料）であっても良い。燃焼用ガスＧの成分は、メタンのみ、プロパンのみ、ブタンのみ、あるいはこれらの組合せのみ等（炭化水素のみからなる炭化水素系ガス燃料）とされても良い。
【0011】
空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＦＧには、それぞれの流量を制御する流量制御手段ＦＣが接続されている。
尚、空気流量調整弁ＦＡ、ガス流量調整弁ＦＧ及び流量制御手段ＦＣの少なくとも何れかが省略されても良い。又、流量制御手段ＦＣに代えて、あるいは流量制御手段ＦＣと共に、空気流量調整弁ＦＡを制御する空気流量制御手段及びガス流量調整弁ＦＧを制御するガス流量制御手段が設けられても良い。
尚、空気流量調整弁ＦＡ、ガス流量調整弁ＦＧ及び流量制御手段ＦＣの少なくとも何れかが省略されても良い。又、流量制御手段ＦＣに代えて、あるいは流量制御手段ＦＣと共に、空気流量調整弁ＦＡを制御する空気流量制御手段及びガス流量調整弁ＦＧを制御するガス流量制御手段が設けられても良い。
【0012】
燃焼用空気Ａと燃焼用ガスＧとの混合気は、燃焼室Ｒで燃焼され、燃焼室Ｒ内に火炎Ｌを起こす。火炎Ｌは、保炎面Ｌ０以内の火炎根元部Ｌ１と、保炎面Ｌ０外の火炎先端部Ｌ２とを含んでいる。尚、燃焼用空気Ａと燃焼用ガスＧとは、燃焼室Ｒ内で混合されても良い。
バーナＢが設置される壁Ｗには、観察窓Ｏが設けられている。観察窓Ｏは、透光性を有している。ユーザは、観察窓Ｏを通じて、燃焼室Ｒ内の火炎Ｌを視認可能である。尚、観察窓Ｏは、複数設けられても良い。又、観察窓Ｏは、バーナＢの反対側等、バーナＢが設置される壁Ｗ以外に配置されても良い。
バーナＢが設置される壁Ｗには、観察窓Ｏが設けられている。観察窓Ｏは、透光性を有している。ユーザは、観察窓Ｏを通じて、燃焼室Ｒ内の火炎Ｌを視認可能である。尚、観察窓Ｏは、複数設けられても良い。又、観察窓Ｏは、バーナＢの反対側等、バーナＢが設置される壁Ｗ以外に配置されても良い。
【0013】
空気比推定システム１は、ＰＣ２（パーソナルコンピュータ）と、カメラ４と、を有する。
【0014】
ＰＣ２は、ＰＣ側記憶手段１０と、ＰＣ側入力手段１１と、ＰＣ側出力手段１２と、ＰＣ側通信手段１３と、ＰＣ側制御手段１４とを有する。ＰＣ側記憶手段１０は、各種の情報を記憶する。ＰＣ側入力手段１１は、各種の情報を入力可能である。ＰＣ側出力手段１２は、各種の情報について、表示及び印刷の少なくとも一方を行うことが可能である。ＰＣ側通信手段１３は、ＰＣ２の外部の機器と通信可能である。ＰＣ側制御手段１４は、ＰＣ２における各種の手段を制御する。
ＰＣ２は、可搬性を呈するノート型である。尚、ＰＣ２は、タブレット型等の他の形式のものであっても良いし、パーソナルコンピュータ以外のコンピュータであっても良い。又、ＰＣ２は、可搬性を呈しない据え置き型のコンピュータであっても良い。
ＰＣ２は、可搬性を呈するノート型である。尚、ＰＣ２は、タブレット型等の他の形式のものであっても良いし、パーソナルコンピュータ以外のコンピュータであっても良い。又、ＰＣ２は、可搬性を呈しない据え置き型のコンピュータであっても良い。
【0015】
カメラ４は、レンズ２０と、撮像素子２２と、カメラ側記憶手段２４と、カメラ側通信手段２６と、カメラ側制御手段２８とを有する。レンズ２０は、外部からの光を撮像素子２２に結像する。撮像素子２２は、レンズ２０により導かれた可視光について画像化する。撮像素子２２は、複数の画素を有しており、適宜カメラ側制御手段２８による画像処理を経て、各画素毎に、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各輝度値を得、画像を得る。カメラ側記憶手段２４は、撮像素子２２で取得された画像を始めとする各種の情報を記憶する。カメラ側通信手段２６は、カメラ４の外部の機器と通信可能である。カメラ側制御手段２８は、カメラ４における各種の手段を制御する。
カメラ４は、可搬性を呈する。カメラ４は、観察窓Ｏに設置される。カメラ４のレンズ２０及び撮像素子２２は、火炎根元部Ｌ１に向けられ、主に火炎根元部Ｌ１を撮影する（図１の点線Ｄ１，Ｄ２参照）。カメラ４は、可視光に感度を有し、可視光に係る画像を撮影する（可視光カメラ）。可視光は、波長が可視域内である光である。可視域は、ここでは３８０ｎｍ以上７８０ｎｍである。尚、可視域（カメラ４が感度を有する波長域）は、下限が４００ｎｍとされたり、上限が８００ｎｍとされたりする等、様々に変更可能である。
カメラ４は、１秒間当たり所定の枚数で連続して、火炎Ｌの画像、即ち火炎画像２９を複数撮影可能である。即ち、カメラ４は、火炎Ｌの動画を撮影可能である。
カメラ４（カメラ側通信手段２６）は、ＰＣ２（ＰＣ側通信手段１３）と通信可能に接続されている。ＰＣ２（ＰＣ側記憶手段１０）は、カメラ４から受信した火炎Ｌの各画像、即ち各火炎画像２９を記憶可能である。
又、ＰＣ２（ＰＣ側記憶手段１０）は、ＰＣ側通信手段１３及びカメラ側通信手段２６を介して、カメラ４を制御可能である。尚、カメラ側制御手段２８が省略され、カメラ４が完全にＰＣ２により制御されても良い。
カメラ４は、可搬性を呈する。カメラ４は、観察窓Ｏに設置される。カメラ４のレンズ２０及び撮像素子２２は、火炎根元部Ｌ１に向けられ、主に火炎根元部Ｌ１を撮影する（図１の点線Ｄ１，Ｄ２参照）。カメラ４は、可視光に感度を有し、可視光に係る画像を撮影する（可視光カメラ）。可視光は、波長が可視域内である光である。可視域は、ここでは３８０ｎｍ以上７８０ｎｍである。尚、可視域（カメラ４が感度を有する波長域）は、下限が４００ｎｍとされたり、上限が８００ｎｍとされたりする等、様々に変更可能である。
カメラ４は、１秒間当たり所定の枚数で連続して、火炎Ｌの画像、即ち火炎画像２９を複数撮影可能である。即ち、カメラ４は、火炎Ｌの動画を撮影可能である。
カメラ４（カメラ側通信手段２６）は、ＰＣ２（ＰＣ側通信手段１３）と通信可能に接続されている。ＰＣ２（ＰＣ側記憶手段１０）は、カメラ４から受信した火炎Ｌの各画像、即ち各火炎画像２９を記憶可能である。
又、ＰＣ２（ＰＣ側記憶手段１０）は、ＰＣ側通信手段１３及びカメラ側通信手段２６を介して、カメラ４を制御可能である。尚、カメラ側制御手段２８が省略され、カメラ４が完全にＰＣ２により制御されても良い。
【0016】
ＰＣ２は、カメラ４から得た各種の情報に基づいて、燃焼用ガスＧによる火炎ＬがバーナＢにおいて起きる燃焼炉Ｐにおける空気比を推定する。
ＰＣ２は、流量制御手段ＦＣと接続されている。
ＰＣ２は、推定した空気比に応じて、次に示されるような燃焼炉Ｐ（バーナＢ）に係る各種の制御を行える。
即ち、ＰＣ２は、推定された空気比に基づいて、流量制御手段ＦＣを介し、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＦＧの少なくとも一方を制御して、燃焼用空気Ａの流量及び燃焼用ガスＧの流量の少なくとも一方を自動的に調整する。例えば、ＰＣ２は、推定された空気比が、目標とするために予め設定された空気比の値である目標空気比設定値と（一定程度以上）異なる場合、目標空気比設定値に近づくように、燃焼用空気Ａの流量及び燃焼用ガスＧの流量の少なくとも一方を調整する。尚、燃焼用空気Ａの流量の調整は、空気流量調整弁ＦＡに接続されたモータにおける回転量の調整により行われても良い。燃焼用ガスＧの流量の調整についても、同様である。
又、ＰＣ２は、推定された空気比が、通常の燃焼が維持される場合の下限とするために予め設定された空気比の値である下限空気比設定値未満となった場合に、ＰＣ側出力手段１２において、下限空気比設定値未満となった旨の警報を出力する。空気比が所定程度より小さくなると、燃焼炉Ｐにおける燃焼状態が不完全（未燃）となり、一酸化炭素発生の可能性等の危険が生じるため、ＰＣ２は、未燃の警報によって、ユーザに未燃を知らせる。尚、流量制御手段ＦＣに出力手段が設けられる場合、流量制御手段ＦＣの出力手段において警報を発しても良い。
同様に、ＰＣ２は、推定された空気比が、燃焼が維持されない場合に取り得る値として予め設定された空気比の値である失火空気比設定値未満となった場合に、失火空気比設定値未満となった旨の警報を出力する。ＰＣ２は、失火の警報によって、ユーザに失火を知らせる。
ＰＣ２は、流量制御手段ＦＣと接続されている。
ＰＣ２は、推定した空気比に応じて、次に示されるような燃焼炉Ｐ（バーナＢ）に係る各種の制御を行える。
即ち、ＰＣ２は、推定された空気比に基づいて、流量制御手段ＦＣを介し、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＦＧの少なくとも一方を制御して、燃焼用空気Ａの流量及び燃焼用ガスＧの流量の少なくとも一方を自動的に調整する。例えば、ＰＣ２は、推定された空気比が、目標とするために予め設定された空気比の値である目標空気比設定値と（一定程度以上）異なる場合、目標空気比設定値に近づくように、燃焼用空気Ａの流量及び燃焼用ガスＧの流量の少なくとも一方を調整する。尚、燃焼用空気Ａの流量の調整は、空気流量調整弁ＦＡに接続されたモータにおける回転量の調整により行われても良い。燃焼用ガスＧの流量の調整についても、同様である。
又、ＰＣ２は、推定された空気比が、通常の燃焼が維持される場合の下限とするために予め設定された空気比の値である下限空気比設定値未満となった場合に、ＰＣ側出力手段１２において、下限空気比設定値未満となった旨の警報を出力する。空気比が所定程度より小さくなると、燃焼炉Ｐにおける燃焼状態が不完全（未燃）となり、一酸化炭素発生の可能性等の危険が生じるため、ＰＣ２は、未燃の警報によって、ユーザに未燃を知らせる。尚、流量制御手段ＦＣに出力手段が設けられる場合、流量制御手段ＦＣの出力手段において警報を発しても良い。
同様に、ＰＣ２は、推定された空気比が、燃焼が維持されない場合に取り得る値として予め設定された空気比の値である失火空気比設定値未満となった場合に、失火空気比設定値未満となった旨の警報を出力する。ＰＣ２は、失火の警報によって、ユーザに失火を知らせる。
【0017】
以下、空気比推定システム１による、燃焼炉Ｐにおける空気比の推定が、更に詳細に説明される。
図２は、当量比φ（空気比の逆数）が１．０，１．２，１．４の３つの場合における、火炎発光の可視域での波長における相対強度の分布を示すグラフである。
一般に、炭化水素の分解過程では、次のような反応が短時間内で起こり、活性で短寿命な中間化学種（不安定化学種）としてのラジカルが各種発生している。尚、“＊”は、励起状態であることを示す。又、“ｈν”は、振動数νの光のエネルギー（ｈはプランク定数）を示す。
Ｃ２＋ＯＨ→ＣＯ＋ＣＨ＊ ・・・式１
ＣＨ＋Ｏ２→ＣＯ＋ＯＨ ・・・式２
ＣＯ＋Ｏ２→ＣＯ２＋ｈν ・・・式３
図２は、当量比φ（空気比の逆数）が１．０，１．２，１．４の３つの場合における、火炎発光の可視域での波長における相対強度の分布を示すグラフである。
一般に、炭化水素の分解過程では、次のような反応が短時間内で起こり、活性で短寿命な中間化学種（不安定化学種）としてのラジカルが各種発生している。尚、“＊”は、励起状態であることを示す。又、“ｈν”は、振動数νの光のエネルギー（ｈはプランク定数）を示す。
Ｃ２＋ＯＨ→ＣＯ＋ＣＨ＊ ・・・式１
ＣＨ＋Ｏ２→ＣＯ＋ＯＨ ・・・式２
ＣＯ＋Ｏ２→ＣＯ２＋ｈν ・・・式３
【0018】
炭化水素の分解過程の初期において、式１の左辺に登場するＣ２ラジカルが生成される。Ｃ２ラジカルは、電子励起から発光する。Ｃ２ラジカルの発光（Ｃ２放射）は、相対強度に係る極大値（バンドヘッド）を３つ有している（スワンバンド）。当該バンドヘッドに係る波長は、順に４７３．７ｎｍ，５１６ｎｍ，５６３．６ｎｍである。５１６ｎｍの極大値の大きさ（発光強度）は、他の２つの極大値の大きさより大きく、又当量比が大きくなるほど大きくなる。よって、当量比が大きくなる（混合気が濃くなる）ほど、火炎Ｌ（特に火炎根元部Ｌ１）は緑色に近づく。
又、式１の右辺及び式２に登場するＣＨラジカルが生成される。このうちＣＨ＊から、光が放射される（ＣＨ放射）。ＣＨ放射は、可視域では波長４３１．５ｎｍにバンドヘッドを持つ。ＣＨ放射は、火炎Ｌ（特に火炎根元部Ｌ１）の青さに寄与している。尚、ＣＨ放射は、紫外域の波長３８７．２ｎｍにおいてもバンドヘッドを有する。
更に、最終段階の酸化反応としての式３の反応に伴い、ＣＯ－Ｏ放射と呼ばれる発光がなされる。式３の反応は、単に酸素分子でＣＯが酸化されるというだけでなく、活性な酸素原子が介在していることから、“ＣＯ－Ｏ放射”と呼ばれている。このＣＯ－Ｏ放射は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下にわたって比較的に高い相対強度を有している（連続スペクトル）。
これらの光の放射の態様は、炭化水素の分解が促進されている火炎根元部Ｌ１において顕著に認められ、炭化水素が完全に分解されずススを含んでいる火炎先端部Ｌ２では、異なったものとなる。
尚、式１，２に登場するＯＨラジカルは、３０６ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外域において高い発光強度を有している。よって、可視域に感度を有するカメラ４では、当該波長域の光は、撮影不能である。
又、式１の右辺及び式２に登場するＣＨラジカルが生成される。このうちＣＨ＊から、光が放射される（ＣＨ放射）。ＣＨ放射は、可視域では波長４３１．５ｎｍにバンドヘッドを持つ。ＣＨ放射は、火炎Ｌ（特に火炎根元部Ｌ１）の青さに寄与している。尚、ＣＨ放射は、紫外域の波長３８７．２ｎｍにおいてもバンドヘッドを有する。
更に、最終段階の酸化反応としての式３の反応に伴い、ＣＯ－Ｏ放射と呼ばれる発光がなされる。式３の反応は、単に酸素分子でＣＯが酸化されるというだけでなく、活性な酸素原子が介在していることから、“ＣＯ－Ｏ放射”と呼ばれている。このＣＯ－Ｏ放射は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下にわたって比較的に高い相対強度を有している（連続スペクトル）。
これらの光の放射の態様は、炭化水素の分解が促進されている火炎根元部Ｌ１において顕著に認められ、炭化水素が完全に分解されずススを含んでいる火炎先端部Ｌ２では、異なったものとなる。
尚、式１，２に登場するＯＨラジカルは、３０６ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の紫外域において高い発光強度を有している。よって、可視域に感度を有するカメラ４では、当該波長域の光は、撮影不能である。
【0019】
このように、Ｃ２放射のバンドヘッドの強度は、当量比の増加に応じて大きくなり、即ち空気比の増加に応じて小さくなることから、Ｃ２放射のバンドヘッドの強度を測定して空気比を推定することが従来なされている。しかし、実際には、Ｃ２放射のバンドヘッドの強度の測定は、他の放射及び外光等に影響されて正確に行い難く、正確な空気比の推定につながり難い。
そこで、本出願人は、より正確な空気比の推定を実現するため、青色域で発光するＣＯ－Ｏ放射（図２）に着目した。
但し、ＣＯ－Ｏ放射は、連続スペクトルであり、又その波長域内にＣＨ放射のバンドヘッドが存在するため、ＣＯ－Ｏ放射の強度のみを測定して空気比を推定するより、ＣＯ－Ｏ放射の強度にＣＨ放射の強度を加味した要素で空気比を推定する方が、より正確になる。
そこで、本出願人は、ＣＯ－Ｏ放射の強度とＣＨ放射の強度との比（ＣＨ／ＣＯ－Ｏ）に基づいて、空気比を推定することを見出した。
そこで、本出願人は、より正確な空気比の推定を実現するため、青色域で発光するＣＯ－Ｏ放射（図２）に着目した。
但し、ＣＯ－Ｏ放射は、連続スペクトルであり、又その波長域内にＣＨ放射のバンドヘッドが存在するため、ＣＯ－Ｏ放射の強度のみを測定して空気比を推定するより、ＣＯ－Ｏ放射の強度にＣＨ放射の強度を加味した要素で空気比を推定する方が、より正確になる。
そこで、本出願人は、ＣＯ－Ｏ放射の強度とＣＨ放射の強度との比（ＣＨ／ＣＯ－Ｏ）に基づいて、空気比を推定することを見出した。
【0020】
図３は、空気比推定システム１の動作例（空気比推定方法の例）に係るフローチャートである。
まず、各ラジカルの放射光の波長に相当するＲＧＢの輝度の各値（ＲＧＢ値）が、複数のサンプルの解析、撮像のシミュレーション、及びカメラ４（特に撮像素子２２）の特性分析の少なくとも何れかに基づき、ＰＣ２において予め計算により把握される（ステップＳ１）。
ここでは、ＣＨ放射として波長４３１．５ｎｍの光に相当するＲＧＢ値が把握され、ＣＯ－Ｏ放射として３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域の光に相当するＲＧＢ値が把握される。尚、ＣＨ放射のＲＧＢ値が把握される場合、ＰＣ２は、３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域におけるＣＯ－Ｏ放射に相当する輝度を、当該波長域に係る総合的な輝度から減じても良い。
ＣＯ－Ｏ放射の波長域が３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下に設定されることは、次の３つの理由から好ましい。第１に、当該設定に係る波長域が、ＣＨ放射のバンドヘッドから離れており、ＣＨ放射の影響が低減される。第２に、当該設定に係る波長域が、Ｃ２放射のバンドヘッドから離れており、Ｃ２放射の影響が低減される。第３に、青色（可視域短波長側）の外光は、緑色（可視域中間域）の外光に比べて少なく、外光の影響が低減される。尚、ＣＯ－Ｏ放射に対応するものとして設定される波長域は、上述の３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域に限られず、例えばＣＨ放射の４３１．５ｎｍのバンドヘッドとＣ２放射の４７３．７ｎｍのバンドヘッドとの間における４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下とされても良いし、上限及び下限の少なくとも一方を変えて３８５ｎｍ以上４１０ｎｍ以下等とされても良いし、３８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下及び４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下といったように複数設定されても良い。
このステップＳ１は、事前のデータ解析によって既に行われている場合、燃焼炉Ｐの空気比の推定を行うに際し、省略されても良い。
まず、各ラジカルの放射光の波長に相当するＲＧＢの輝度の各値（ＲＧＢ値）が、複数のサンプルの解析、撮像のシミュレーション、及びカメラ４（特に撮像素子２２）の特性分析の少なくとも何れかに基づき、ＰＣ２において予め計算により把握される（ステップＳ１）。
ここでは、ＣＨ放射として波長４３１．５ｎｍの光に相当するＲＧＢ値が把握され、ＣＯ－Ｏ放射として３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域の光に相当するＲＧＢ値が把握される。尚、ＣＨ放射のＲＧＢ値が把握される場合、ＰＣ２は、３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域におけるＣＯ－Ｏ放射に相当する輝度を、当該波長域に係る総合的な輝度から減じても良い。
ＣＯ－Ｏ放射の波長域が３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下に設定されることは、次の３つの理由から好ましい。第１に、当該設定に係る波長域が、ＣＨ放射のバンドヘッドから離れており、ＣＨ放射の影響が低減される。第２に、当該設定に係る波長域が、Ｃ２放射のバンドヘッドから離れており、Ｃ２放射の影響が低減される。第３に、青色（可視域短波長側）の外光は、緑色（可視域中間域）の外光に比べて少なく、外光の影響が低減される。尚、ＣＯ－Ｏ放射に対応するものとして設定される波長域は、上述の３８０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の波長域に限られず、例えばＣＨ放射の４３１．５ｎｍのバンドヘッドとＣ２放射の４７３．７ｎｍのバンドヘッドとの間における４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下とされても良いし、上限及び下限の少なくとも一方を変えて３８５ｎｍ以上４１０ｎｍ以下等とされても良いし、３８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下及び４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下といったように複数設定されても良い。
このステップＳ１は、事前のデータ解析によって既に行われている場合、燃焼炉Ｐの空気比の推定を行うに際し、省略されても良い。
【0021】
次いで、ＰＣ２は、カメラ４に対して初期解析用の火炎画像２９（１枚の静止画像）の撮影を指令し、カメラ４から火炎画像２９を取得して読み込む（ステップＳ２）。初期解析用の火炎画像２９は、ＰＣ側記憶手段１０に記憶される。
続いて、ＰＣ２は、読み込んだ初期解析用の火炎画像２９から、空気比の推定に係る画像の解析を行う範囲（解析範囲）を設定する（ステップＳ３）。ＰＣ２は、初期解析用の火炎画像２９のうち、火炎根元部Ｌ１の中央部をカバーする領域を、画像解析、及びオペレータによるＰＣ側入力手段１１を介した範囲指定の少なくとも一方により決定して、解析範囲を設定する。
又、ＰＣ２は、初期解析用の火炎画像２９におけるステップＳ３で設定された解析範囲内の部分に対し、ステップＳ１で算出した各ラジカル放射のＲＧＢ値が存在するか否かをスキャンして、各ラジカル放射の抽出及び輝度値の解析を行う（ステップＳ４）。
尚、ステップＳ３，Ｓ４の少なくとも一方は、省略されても良い。
続いて、ＰＣ２は、読み込んだ初期解析用の火炎画像２９から、空気比の推定に係る画像の解析を行う範囲（解析範囲）を設定する（ステップＳ３）。ＰＣ２は、初期解析用の火炎画像２９のうち、火炎根元部Ｌ１の中央部をカバーする領域を、画像解析、及びオペレータによるＰＣ側入力手段１１を介した範囲指定の少なくとも一方により決定して、解析範囲を設定する。
又、ＰＣ２は、初期解析用の火炎画像２９におけるステップＳ３で設定された解析範囲内の部分に対し、ステップＳ１で算出した各ラジカル放射のＲＧＢ値が存在するか否かをスキャンして、各ラジカル放射の抽出及び輝度値の解析を行う（ステップＳ４）。
尚、ステップＳ３，Ｓ４の少なくとも一方は、省略されても良い。
【0022】
そして、ＰＣ２は、カメラ４に対し、所定時間内における火炎画像２９の連続取得を指令する（ステップＳ５）。カメラ４は、所定時間内における火炎画像２９の連続取得を行い、火炎画像２９の群を逐次あるいはまとめてＰＣ２に対し送信する。カメラ４は、１秒間当たり所定枚数を取得する撮影速度で、５秒間火炎画像２９の群を取得する。尚、当該所定枚数は火炎Ｌの状態等に応じて調整されても良い。又、総撮影時間は、５秒未満とされても良いし、５秒を超えるものとされても良い。
更に、ＰＣ２は、各火炎画像２９の解析範囲内における各ラジカル放射の各累積輝度の計算を行う（ステップＳ６）。ここでは、ＰＣ２は、まず０～１，１～２，２～３，３～４，４～５秒の各１秒間内に属する火炎画像２９の組毎に、ＣＨラジカル放射，ＣＯ－Ｏラジカル放射の輝度の合計（ＣＨラジカル放射秒間累積輝度，ＣＯ－Ｏラジカル放射秒間累積輝度）を積算する。次に、ＰＣ２は、５つのＣＨラジカル放射秒間累積輝度を平均して単位時間のＣＨラジカル放射の累積輝度（ＣＨ）を算出し、５つのＣＯ－Ｏラジカル放射秒間累積輝度を平均して単位時間のＣＯ－Ｏラジカル放射の累積輝度（ＣＯ－Ｏ）を算出する。
尚、ステップＳ１～Ｓ４の少なくとも何れかは、初期解析用の火炎画像２９ではなく、連続取得された火炎画像２９の少なくとも何れかに基づいて行われても良い。
更に、ＰＣ２は、各火炎画像２９の解析範囲内における各ラジカル放射の各累積輝度の計算を行う（ステップＳ６）。ここでは、ＰＣ２は、まず０～１，１～２，２～３，３～４，４～５秒の各１秒間内に属する火炎画像２９の組毎に、ＣＨラジカル放射，ＣＯ－Ｏラジカル放射の輝度の合計（ＣＨラジカル放射秒間累積輝度，ＣＯ－Ｏラジカル放射秒間累積輝度）を積算する。次に、ＰＣ２は、５つのＣＨラジカル放射秒間累積輝度を平均して単位時間のＣＨラジカル放射の累積輝度（ＣＨ）を算出し、５つのＣＯ－Ｏラジカル放射秒間累積輝度を平均して単位時間のＣＯ－Ｏラジカル放射の累積輝度（ＣＯ－Ｏ）を算出する。
尚、ステップＳ１～Ｓ４の少なくとも何れかは、初期解析用の火炎画像２９ではなく、連続取得された火炎画像２９の少なくとも何れかに基づいて行われても良い。
【0023】
そして、ＰＣ２は、ＣＨ（累積輝度）をＣＯ－Ｏ（累積輝度）で割って、ＣＨ／ＣＯ－Ｏを計算する（ステップＳ７）。
次いで、ＰＣ２は、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を抽出し、推定した空気比をＰＣ側出力手段１２により出力する（ステップＳ８）。ＣＨ／ＣＯ－Ｏと空気比との対応関係を示すデータベース３０は、ＰＣ側記憶手段１０に記憶されている。ＰＣ２は、データベース３０を参照して、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を得る。
尚、ＰＣ２は、１枚あるいは複数枚の火炎画像２９毎に部分的なＣＨ／ＣＯ－Ｏを計算し、その部分的なＣＨ／ＣＯ－Ｏを累積してＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出しても良い。
次いで、ＰＣ２は、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を抽出し、推定した空気比をＰＣ側出力手段１２により出力する（ステップＳ８）。ＣＨ／ＣＯ－Ｏと空気比との対応関係を示すデータベース３０は、ＰＣ側記憶手段１０に記憶されている。ＰＣ２は、データベース３０を参照して、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を得る。
尚、ＰＣ２は、１枚あるいは複数枚の火炎画像２９毎に部分的なＣＨ／ＣＯ－Ｏを計算し、その部分的なＣＨ／ＣＯ－Ｏを累積してＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出しても良い。
【0024】
図４は、ＣＨ／ＣＯ－Ｏ（ＩＮＴＥＮＣＩＴＹ（累積輝度比））と空気比との対応関係を示すグラフであって、燃焼用ガスＧの流量（定格流量を１としたときの流量）が、０．４，０．５，０．６である場合の対応関係を示すグラフである。この対応関係は、燃焼用ガスＧの流量毎に、実験炉等での空気比を定めたＣＨ／ＣＯ－Ｏの精密な測定により、予め取得されている。
推定対象の燃焼炉Ｐにおいて空気比推定システム１により空気比を推定する場合、推定手法として、燃焼用ガスＧの流量を測定する燃焼用ガス流量計が設置され、燃焼用ガス流量計により燃焼用ガスＧの流量が把握されながらＣＨ／ＣＯ－Ｏが算出されるものが挙げられる。この場合、例えば図４の“○”（丸印）のように燃焼用ガスＧの流量比が０．４であるときにＣＨ／ＣＯ－Ｏが０．９であれば、空気比が１．５と推定される。
推定対象の燃焼炉Ｐにおいて空気比推定システム１により空気比を推定する場合、推定手法として、燃焼用ガスＧの流量を測定する燃焼用ガス流量計が設置され、燃焼用ガス流量計により燃焼用ガスＧの流量が把握されながらＣＨ／ＣＯ－Ｏが算出されるものが挙げられる。この場合、例えば図４の“○”（丸印）のように燃焼用ガスＧの流量比が０．４であるときにＣＨ／ＣＯ－Ｏが０．９であれば、空気比が１．５と推定される。
【0025】
又、ＰＣ２は、例えば目標空気比設定値が１．２とされていて、推定された空気比が１．０であった場合に、空気比が１．２に近づくように、空気流量調整弁ＦＡの開度を増して燃焼用空気Ａの流量を増加させ、又は燃焼用空気Ａの流量の増加に代えて、あるいは燃焼用空気Ａの流量の増加と共に、ガス流量調整弁ＦＧの開度を減じて燃焼用ガスＧの流量を減少させる（空気比制御システム、空気比調整システム）。
更に、ＰＣ２は、例えば下限空気比設定値が１．０５とされていて、推定された空気比が１．０５を下回った場合に、未燃の旨をＰＣ側出力手段１２において出力する（未燃検知システム、未燃警報システム）。尚、ＰＣ２は、推定された空気比が下限空気比設定値を下回った場合に、目標空気比設定値に近づく制御と同様の制御を行っても良く、かような制御において、流量の変化度合を、目標空気比設定値に近づく制御より大きく（あるいは小さく）しても良い。
又、ＰＣ２は、例えば失火空気比設定値が０．８とされていて、推定された空気比が０．８を下回った場合に、失火の旨をＰＣ側出力手段１２において出力する（失火検知システム、失火警報システム）。尚、ＰＣ２は、推定された空気比が失火空気比設定値を下回った場合に、バーナＢにおける燃焼（燃焼用ガスＧの供給）を停止しても良い。
更に、ＰＣ２は、例えば下限空気比設定値が１．０５とされていて、推定された空気比が１．０５を下回った場合に、未燃の旨をＰＣ側出力手段１２において出力する（未燃検知システム、未燃警報システム）。尚、ＰＣ２は、推定された空気比が下限空気比設定値を下回った場合に、目標空気比設定値に近づく制御と同様の制御を行っても良く、かような制御において、流量の変化度合を、目標空気比設定値に近づく制御より大きく（あるいは小さく）しても良い。
又、ＰＣ２は、例えば失火空気比設定値が０．８とされていて、推定された空気比が０．８を下回った場合に、失火の旨をＰＣ側出力手段１２において出力する（失火検知システム、失火警報システム）。尚、ＰＣ２は、推定された空気比が失火空気比設定値を下回った場合に、バーナＢにおける燃焼（燃焼用ガスＧの供給）を停止しても良い。
【0026】
かような空気比推定システム１は、次のような作用効果を奏する。
即ち、空気比推定システム１は、燃焼用ガスＧ（都市ガス）による火炎Ｌが起きる燃焼炉Ｐにおける空気比を推定するものであり、火炎Ｌを複数回撮影して複数の火炎画像２９を取得するカメラ４と、複数の火炎画像２９を受信するＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、複数の火炎画像２９から火炎ＬのＣＯ－Ｏラジカル放射の可視域内における輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－Ｏと、複数の火炎画像２９から火炎ＬのＣＨラジカル放射の輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＨラジカル累積輝度ＣＨとに基づいて、ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－ＯとＣＨラジカル累積輝度ＣＨとの比であるＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出すると共に、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を抽出する。
よって、空気比推定システム１は、ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－ＯとＣＨラジカル累積輝度ＣＨとの比に基づいて空気比を推定するため、ＣＨラジカル放射の輝度に基づいて空気比を推定する場合に比べてノイズに影響され難く、より高精度になる。又、空気比推定システム１は、可視光に感度を有するカメラ４で空気比を推定可能であり、ＯＨラジカル放射を測定する場合のように紫外線に感度を有するカメラを用いる必要がなく、シンプルな構成を有することとなり、又より簡単に且つ低コストで空気比が推定可能である。
即ち、空気比推定システム１は、燃焼用ガスＧ（都市ガス）による火炎Ｌが起きる燃焼炉Ｐにおける空気比を推定するものであり、火炎Ｌを複数回撮影して複数の火炎画像２９を取得するカメラ４と、複数の火炎画像２９を受信するＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、複数の火炎画像２９から火炎ＬのＣＯ－Ｏラジカル放射の可視域内における輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－Ｏと、複数の火炎画像２９から火炎ＬのＣＨラジカル放射の輝度をそれぞれ抽出して累積することで得られるＣＨラジカル累積輝度ＣＨとに基づいて、ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－ＯとＣＨラジカル累積輝度ＣＨとの比であるＣＨ／ＣＯ－Ｏを算出すると共に、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比を抽出する。
よって、空気比推定システム１は、ＣＯ－Ｏラジカル累積輝度ＣＯ－ＯとＣＨラジカル累積輝度ＣＨとの比に基づいて空気比を推定するため、ＣＨラジカル放射の輝度に基づいて空気比を推定する場合に比べてノイズに影響され難く、より高精度になる。又、空気比推定システム１は、可視光に感度を有するカメラ４で空気比を推定可能であり、ＯＨラジカル放射を測定する場合のように紫外線に感度を有するカメラを用いる必要がなく、シンプルな構成を有することとなり、又より簡単に且つ低コストで空気比が推定可能である。
【0027】
更に、ＰＣ２は、ＣＨ／ＣＯ－Ｏと空気比との対応関係を示すデータベース３０を参照可能である。よって、空気比推定システム１では、事前にデータベース３０を調製しておくことで、ＣＨ／ＣＯ－Ｏに対応する空気比が即座に得られる。
又更に、カメラ４及びＰＣ２は、可搬性を呈している。よって、空気比推定システム１は、可搬性を呈し、様々な場所にある燃焼炉Ｐ等において空気比の推定を実行可能である。
加えて、燃焼炉Ｐは、火炎Ｌを視認可能な観察窓Ｏを有しており、カメラ４は、観察窓Ｏに設置される。よって、空気比推定システム１は、燃焼炉Ｐの観察窓Ｏを利用して簡単に空気比を推定することができる。
又更に、カメラ４及びＰＣ２は、可搬性を呈している。よって、空気比推定システム１は、可搬性を呈し、様々な場所にある燃焼炉Ｐ等において空気比の推定を実行可能である。
加えて、燃焼炉Ｐは、火炎Ｌを視認可能な観察窓Ｏを有しており、カメラ４は、観察窓Ｏに設置される。よって、空気比推定システム１は、燃焼炉Ｐの観察窓Ｏを利用して簡単に空気比を推定することができる。
【0028】
又、上述の空気比制御システムは、次のような作用効果を奏する。
即ち、空気比制御システムは、空気比推定システム１と、燃焼用空気Ａの流量を開度により調整する空気流量調整弁ＦＡと、燃焼用ガスＧの流量を開度により調整するガス流量調整弁ＦＧと、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＧＡの少なくとも一方と接続されたＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、空気比推定システム１により推定された空気比が目標空気比設定値に近づくように、空気流量調整弁ＦＡの開度及びガス流量調整弁ＦＧの開度の少なくとも一方を制御する。
よって、空気比制御システムが、ノイズに影響され難く、より高精度な制御が可能である状態で、より簡単に且つ低コストで構築される。
即ち、空気比制御システムは、空気比推定システム１と、燃焼用空気Ａの流量を開度により調整する空気流量調整弁ＦＡと、燃焼用ガスＧの流量を開度により調整するガス流量調整弁ＦＧと、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＧＡの少なくとも一方と接続されたＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、空気比推定システム１により推定された空気比が目標空気比設定値に近づくように、空気流量調整弁ＦＡの開度及びガス流量調整弁ＦＧの開度の少なくとも一方を制御する。
よって、空気比制御システムが、ノイズに影響され難く、より高精度な制御が可能である状態で、より簡単に且つ低コストで構築される。
【0029】
更に、上述の未燃検知システム又は失火検知システムは、次のような作用効果を奏する。
即ち、未燃検知システム又は失火検知システムは、空気比推定システム１と、ＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、空気比制御システム１により推定された空気比が下限空気比設定値又は失火空気比設定値を下回った場合に、未燃又は失火の旨を出力する。
よって、未燃検知システム又は失火検知システムが、ノイズに影響され難く、より高精度な検知が可能である状態で、より簡単に且つ低コストで構築される。
即ち、未燃検知システム又は失火検知システムは、空気比推定システム１と、ＰＣ２と、を備えており、ＰＣ２は、空気比制御システム１により推定された空気比が下限空気比設定値又は失火空気比設定値を下回った場合に、未燃又は失火の旨を出力する。
よって、未燃検知システム又は失火検知システムが、ノイズに影響され難く、より高精度な検知が可能である状態で、より簡単に且つ低コストで構築される。
【0030】
尚、本発明は、更に次の変更例を適宜有する。
燃焼設備は、ガスタービン、工業炉、乾燥炉、ボイラ等であっても良い。
又、空気比の調整は、ＰＣ２によらず、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＧＡの少なくとも一方の手動操作により行われても良い。
燃焼設備は、ガスタービン、工業炉、乾燥炉、ボイラ等であっても良い。
又、空気比の調整は、ＰＣ２によらず、空気流量調整弁ＦＡ及びガス流量調整弁ＧＡの少なくとも一方の手動操作により行われても良い。
【符号の説明】
【0031】
１・・空気比推定システム、２・・ＰＣ（コンピュータ）、４・・カメラ、２９・・火炎画像、３０・・データベース、Ａ・・燃焼用空気、ＦＡ・・空気流量調整弁、ＦＧ・・ガス流量調整弁、Ｇ・・燃焼用ガス（炭化水素系ガス燃料）、Ｌ・・火炎、Ｏ・・観察窓、Ｐ・・燃焼炉（燃焼設備）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】