本発明は、ビルなどの建物のエネルギー管理において、特にボイラー、冷温水発生機などの燃焼機器の稼働状態の適正化を図るための燃焼機器の管理システムに関するものである。

従来、燃焼させるバーナーに対する給排気を燃焼ファンで行う場合に、バーナーによる燃焼の排気側に、排気ガス中のＮＯ _Ｘを検出するＮＯ _Ｘセンサを設け、メモリに記憶されている基準濃度と検出濃度とを比較し、検出濃度が基準濃度を上回ったときに燃焼ファンで風量を増加させるように制御する空気量制御部を備えた燃焼機器がある（特許文献１参照）。
また、バーナーの燃焼時間や燃焼回数の積算値が使用限界値に到達したら、点検のために告知したり着火を禁止する制御手段を備えた燃焼機器がある（特許文献１参照）。

特開２００１−３２４１３９号公報

特開平１１−２４８１５４号公報

上記従来の燃焼機器のうち前者にあっては、通常、年数回定期的に行うメンテナンス時に、燃焼機器の設置現場で排気ガス中酸素濃度を測定し、これに基づいて機械的に調整している。 しかし、燃焼機器の燃焼状態が適正な空気比で行われていないと、エネルギー消費に見合う熱量の発生効果が得られず、無駄なエネルギーを消費してしまうが、ビルオーナーなどの燃焼機器についての専門的知識を有しない者にとって、燃焼機器のメンテナンスやこれによる省エネルギーの実効性を評価しにくい。

また、後者にあっては、バーナーの発停が予め設定された運転制御により自動的に行われるが、故障等の異常がなくてもバーナーの発停が頻繁に行われると、点火前のプレパージや、燃焼停止後のポストパージにより缶体が冷却され、再点火するために要する燃料を余分に消費することとなる。 燃焼機器についての専門的知識を有しない者にとって、燃焼機器のバーナーの発停の調整を行うメンテナンスやこれによる省エネルギーの実効性を評価しにくい。
従って、本発明は、建物内に設置した燃焼機器を、その大小を問わずに、専門的知識を有することなく、燃焼時の空気比や燃焼回数を管理でき、最適な稼働状態による省エネルギーの実現を確認できる燃焼機器の管理システム及びコンピュータプログラムを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、排気ガス温度計５ａや排ガス中酸素濃度計５ｂのような測定手段により燃焼機器Ｍの排気ガス温度や排気ガス中酸素濃度を測定する。 コンピュータ本体２ａのような演算手段によって排気ガス温度及び排気ガス中酸素濃度から燃焼機器Ｍの空気比を算出する。 空気比の基準値との差から改善幅を算出し、さらに改善幅及び燃料単価から空気比の改善に基づく燃料削減コストを換算すると共に空気比の変化をグラフ化する。 これらグラフ及び燃料削減コストをモニター２ｃのような表示手段で表示する。

また、計測手段によりバーナーの着火を誘発する信号を検出し、これをカウントして燃焼機器Ｍの燃焼回数を計測し、コンピュータ本体２ａのような演算手段により燃焼回数が当該燃焼機器Ｍの適正な燃焼回数を逸脱しているか否かを判定し、逸脱している場合に燃焼機器の調整を促す指示を出すと共に、燃焼回数の変化をグラフ化し、グラフ及び判定結果をモニター２ｃのような表示手段で表示する。

本発明においては、燃焼機器の大小を問わず、かつ専門的知識を有することなく、燃焼機器の空気比やバーナーの発停頻度の改善によるメンテナンスやこれによる省エネルギーの実効性を容易に評価することがてきるという効果を有する。

本発明の実施の一形態を説明する。 図１は本発明に係る燃焼機器の管理システムの概略的構成図、図２は管理システムの空気比に関するフローチャート、図３は空気比に関するモニターの画面構成図、図４は同じくモニターの他の画面構成図、図５は同じくモニターのさらに他の画面構成図、図６は管理システムの燃焼回数に関するフローチャート、図７は燃焼回数に関するモニターの画面構成図、図８は同じくモニターの他の画面構成図である。

図１において、管理システム１は、ビルＢ内の照明、空調、給湯等のためにエネルギーを消費する複数の設備機器のエネルギーの需給を総合的に管理する。 この管理システム１は、エネルギー管理の一環として、設備機器のうち温水ボイラー、冷温水発生機等の燃焼機器Ｍについて、燃焼時の空気比及び燃焼回数に関するデータを取得し、省エネルギーの観点から燃焼機器Ｍを最適な稼働状態に調整するために使用する。 燃焼機器Ｍは燃焼のために取り入れる空気量の過不足や自動制御による過度の発停によって余分なエネルギーを消費するので、管理システム１が適正な空気（酸素）取り入れ量及び発停回数を管理する。 管理システム１は、他の設備機器と共に燃焼機器Ｍを総合的に管理する管理装置２がネットワーク３及びプログラマブルロジックコントローラ（以下ＰＬＣという）４を通じて各センサ類に夫々接続されることにより構成される。

各燃焼機器Ｍには、排気ガスの温度を測定する排気ガス温度計５ａ、排ガス中の残留酸素濃度を測定する排ガス中酸素濃度計５ｂ、バーナーの着火時のファンの起動電流でＯＮ動作するリレー５ｃ（以下計器類５ａ，５ｂ，５ｃという）が機器Ｍそれ自体に組み込まれ、あるいは必要に応じて所要部位に別途付設される。 排気ガス温度計５ａ及び排ガス中酸素濃度計５ｂは測定手段を構成し、リレー５ｃ及び後記するコンピュータ本体２ａは計測手段を構成する。 計器類５ａ，５ｂ，５ｃは、管理装置２にネットワーク３を通じて計測データを送る。

管理装置２は、コンピュータ本体２ａとキーボード２ｂとモニター２ｃとを備えたコンピュータシステムによって構成される。 コンピュータ本体２ａは計測手段に含まれると共に演算手段を構成し、燃焼機器Ｍを含む設備機器、ネットワーク３、ＰＬＣ４、計器類５ａ，５ｂ，５ｃ、キーボード２ｂ及びモニター２ｃ並びに管理データを管理制御するためのコンピュータプログラムが組み込まれている。 コンピュータ本体２ａには、管理データを格納するデータベースが構築された記憶手段を内蔵する。 モニター２ｃは各種管理データ及び情報を表示する表示手段を構成する。

コンピュータ本体２ａは、計器類５ａ，５ｂ，５ｃにより取得した計測データを元に他の管理データを算出したり、管理データをグラフ化する。 このうち、燃焼機器Ｍの空気比は、排気ガス温度と排気ガス中酸素濃度から算出する。 空気比が所定の基準値を逸脱しているか判定し、逸脱している場合にその基準値との差から改善幅を算出する。 排気ガス温度と改善幅との既知の関係から燃料節約率を算出する。 年間ガス使用量実績に燃料節約率を乗じて年間ガス削減量を算出する。 年間ガス削減量に燃料単価を乗じて削減コストを算出する。 年間ガス削減量に炭酸ガス排出係数を乗じて炭酸ガス削減量を算出する（図５参照）。 グラフは、例えばメンテナンス時期に合わせた定期的な計測月ごとの空気比の変化を示すものとする（図４参照）。

また、コンピュータ本体２ａは、リレー５ｃによる接点信号をカウントし、月単位の積算値を記録し、所定の閾値を逸脱しているか否かを判定すると共に、燃焼回数の積算値の月ごとの変化をグラフ化する。 燃焼回数は機器の使用頻度が気候等により変化するので、その基準値は機器ごとに月単位で定めた適正値とする。 グラフは、例えば月ごとの燃焼回数の変化を棒グラフで示すと共に、単年度の積算値の変化を折れ線グラフで示すものとする（図７参照）。

モニター２ｃは、コンピュータ本体２ａのコンピュータプログラムを起動させて必要な操作により、図３、図４、図５、図７、図８に示すような画面を表示する。 即ち、図３に示す画面では、燃焼機器Ｍの一つであるボイラーについて、定期的な計測日ごとに排ガス温度、酸素濃度、空気比、基準値、改善幅、過剰燃料及び判定を夫々まとめた表６を表示する。 図４に示す画面では、ボイラーの空気比の計測日ごとの変化をまとめた折れ線グラフ８を表示する。 このグラフ８中には空気比の適正範囲９が色分けして区分されており、これと折れ線８ａを比較評価することができる。 図５に示す画面では、燃焼機器Ｍについて、空気比、空気比改善目標値、改善幅、排ガス温度、燃料節約率、年間ガス使用量と共に、年間ガス削減量、削減コスト、炭酸ガス削減量をリストにまとめた表１０を表示する。 図７に示す画面では、燃焼機器Ｍごとに月別及び年度合計の燃焼回数をまとめた表１１を表示する。 図８に示す画面では、単年度のボイラーの燃焼回数の変化をまとめたグラフ１２を表示する。 このグラフ１２中には月ごとの燃焼回数の変化を棒グラフ１２ａに、積算値の変化を折れ線グラフ１２ｂに示す。 なお、各画面にはポインティングデバイスなどのポインタで押しボタン操作が可能な各種ボタンアイコン７も表示される。 表６，１１を表示する画面内で所定のボタンアイコン７を操作することによって、グラフ８，１２の画面に切り替え表示できる。

この燃焼機器の管理システム１においては、図２に示すように、ビルＢ内の各燃焼機器Ｍの排気ガス温度及び排気ガス中酸素濃度を排気ガス温度計５ａ及び排ガス中酸素濃度計５ｂにより測定し（ステップＳ１）、このデータをネットワーク３を通じて管理装置２に入力し、コンピュータ本体２ａのデータベースに格納する。 コンピュータ本体２ａは、必要な操作に基づいて空気比を算出し（ステップＳ２）、グラフ８にまとめ（ステップＳ３）、必要に応じてモニター２ｃに表示する。 コンピュータ本体２ａは、空気比が例えば予め設定した１．２〜１．３であれば良、１．３より大きければ否の判定を行い（ステップＳ４）、この測定データ等と共に表４としてモニター２ｃに判定結果を「合格」「要調整」の別として表示する。 否の判定の場合（ステップＳ５）、基準値１．２０との差を改善幅とする燃焼機器Ｍの調整範囲を設定する（ステップＳ６）。 そして、過去の燃料消費データ及び燃料単価のデータを参照して（ステップＳ７）、予測削減コストを算出する（ステップＳ８）。 このように、表６によって空気比の予定改善幅、過剰燃料比率及び判定を確認でき、グラフ８によって空気比の変化を適正範囲９と比較評価することができ、表１０により、空気比の改善目標値や改善幅、燃料節約率と共に、年間ガス削減量、削減コスト、炭酸ガス削減量を夫々確認できる。 従って、燃焼機器の空気比の改善によるメンテナンスやこれによる省エネルギーの実効性を具体的に評価できる。

また、燃焼機器の管理システム１においては、図６に示すように、リレー５ｃによって各燃焼機器Ｍのバーナーへの着火信号を検出し（ステップＳ９）、これをネットワーク３を通じて管理装置２のコンピュータ本体２ａでカウントすることにより燃焼回数を積算する（ステップＳ１０）。 月ごとの燃焼回数をデータベースに格納して記憶手段に記憶し、必要な操作に基づいてこの燃焼回数を表１１及びグラフ１２にまとめる（ステップＳ１１）。 月ごとの燃焼回数を閾値を参照して（ステップＳ１２）、比較することにより良否判定を行う（ステップＳ１３）。 この判定により燃焼回数が閾値を逸脱する場合には、燃焼機器Ｍの燃焼回数を減らすようにコンピュータ本体２ａが必要な調整を促す判定をし、モニター２ｃに必要な表示をする。 従って、燃焼機器の発停回数を適正に管理することができ、プレパージやポストパージにより冷却された燃焼機器の缶体の再加熱のための燃料消費を省くことができる。
なお、エネルギー管理システム１の管理装置２は、ビルＢ内の各設備機器Ｍを監視する中央監視装置のコンピュータで兼用するものであってもいいし、独立したコンピュータを別途設置したり、これを中央監視装置と通信手段で連携させてもよい。

本発明は、ビルなどの建物に設置されたボイラー、冷温水発生機などの燃焼機器一般を適正に稼働させるのに有効である。

本発明に係る燃焼機器の管理システムの概略的構成図である。

燃焼機器の空気比に関する管理システムのフローチャートである。

空気比に関する表示装置の画面構成図である。

空気比に関する表示装置の他の画面構成図である。

空気比に関する表示装置のさらに他の画面構成図である。

燃焼回数に関する燃焼機器の管理システムのフローチャートである。

燃焼回数に関する表示装置の画面構成図である。

燃焼回数に関する表示装置の他の画面構成図である。

符号の説明

１ 管理システム ２ 管理装置 ２ａ コンピュータ本体（演算手段）
２ｂ キーボード ２ｃ モニター（表示手段）
３ ネットワーク ５ａ 排気ガス温度計（測定手段）
５ｂ 排ガス中酸素濃度計（測定手段）
５ｃ リレー（計測手段）
Ｍ 燃焼機器