JP3115827B2 - 流量センサ診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱要求に応答して
バーナに供給される燃焼用流体の流量を検出する流量セ
ンサが正常であるのか否かを診断する流量センサ診断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼制御装置は、熱要求を発行する温度
調節器からの指示に従って、バーナに供給する燃料の供
給量を制御するとともに、バーナに供給する空気の供給
量を制御する処理を行う。

【０００３】この燃焼用流体（燃料及び空気）の供給量
制御にあたって、燃焼制御装置は、不完全燃焼を防止す
べく、エアーリッチな状態（空気供給量が過多となる状
態）になるようにとバーナに供給する燃焼用流体の供給
量を制御する必要がある。

【０００４】従来技術では、このような空燃比制御を実
現するために、燃料の供給量を制御する燃料弁と、空気
の供給量を制御する空気弁とを直接機械的に連結させた
り、圧力を使って構造的に連結させる構成を採ってい
た。

【０００５】すなわち、従来技術では、燃料弁と空気弁
とを機械的あるいは構造的に連結する構成を採ること
で、温度調節器からの指示に従って、燃料の供給量を増
減させる必要があるときには、それを応じてエアーリッ
チな状態が実現できるようにと、空気の供給量を増減さ
せるという構成を採っていたのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術に従っていると、高精度の空燃比制御を実
行できないという問題点があった。

【０００７】すなわち、従来技術のように、燃料弁と空
気弁とを機械的あるいは構造的に連結する構成を採るこ
とで、空燃比制御を実行するという構成を採っている
と、弁開度特性が線形とならないことから、特定の弁開
度の所では好ましい空燃比制御を実行できるものの、別
の弁開度の所では所望の空燃比制御を実行できないとい
う問題点があった。

【０００８】過度にエアリッチで燃焼すると、窒素酸化
物が発生し環境保護の観点から望ましくない。そこで、
窒素酸化物の発生量を低減すべく、エアリッチであっ
て、なおかつ、なるべく空気量（酸素量）の少ない状態
で燃焼させることが必要になってきた。そのため、従来
の機械的構造的な方式では達成できない高精度の空燃比
制御が要請されている。

【０００９】この問題点を解決するためには、燃料弁と
空気弁とを独立して制御する必要があり、それを実現す
るためには、燃料弁からバーナに供給される燃料の供給
量を検出する流量センサを備える必要があるとともに、
空気弁からバーナに供給される空気の供給量を検出する
流量センサを備える必要がある。

【００１０】しかるに、この燃焼用流体の流量測定に用
いられる流量センサに対しては、燃焼制御系で使用され
ることから、劣悪な環境で使用されるのにもかかわら
ず、非常に高い信頼性が要求されることになる。

【００１１】これから、このような流量センサを燃焼制
御系に実装する場合には、その流量センサが正常である
のか否かを燃焼中に診断できるようにする構成の構築が
必要となる。特に、このような流量センサとして、高精
度測定が可能であるものの繊細な構造を持つ半導体タイ
プのものを使用するときには、その構成の構築は不可欠
なものとなる。

【００１２】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、熱要求に応答してバーナに供給される燃焼用
流体の流量を検出する流量センサが正常であるのか否か
を燃焼中に診断できるようにする流量センサ診断装置の
提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理構成
を図示する。図中、１は本発明を具備する燃焼制御装
置、２は温度調節器であって、制御対象の温度値とそれ
に対する設定温度値とから、燃焼制御装置１に対して熱
要求（熱増加要求／熱減少要求／現状維持要求）を発行
するもの、３はバーナ、４は燃料弁であって、バーナ３
に供給される燃料の流量を調整するもの、５はメイン遮
断弁であって、燃料弁４に供給される燃料を遮断するも
の、６はパイロット遮断弁であって、バーナ３のパイロ
ットバーナに供給される着火用燃料を遮断するもの、７
は流量センサであって、パイロット燃料流路とメイン燃
料流路との分岐位置よりも燃料供給側に配設されてバー
ナ３に供給される燃料の流量を検出するものである。

【００１４】この燃焼制御装置１は、弁調整手段１０
と、弁遮断手段１１と、第１の制御手段１２と、第２の
制御手段１３と、入手手段１４と、判定手段１５と、管
理手段１６と、生成手段１７とを備える。

【００１５】弁調整手段１０は、温度調節器２の発行す
る熱要求に応答して燃料弁４を制御することで、バーナ
３に供給する燃料の流量を制御する。弁遮断手段１１
は、着火時に、パイロット遮断弁６を開くことでバーナ
３のパイロットバーナに着火用燃料を供給し、燃焼時
に、メイン遮断弁５を開くことで燃料弁４を介してバー
ナ３に燃焼用燃料を供給する。

【００１６】第１の制御手段１２は、燃焼中に、パイロ
ット遮断弁６を一時的に開くように制御する。第２の制
御手段１３は、燃焼中に、燃焼制御に影響を与えない範
囲内でメイン遮断弁５を一時的に閉じるように制御す
る。

【００１７】入手手段１４は、流量センサ７の検出する
流量や、流量センサ７の検出する流量の変化量を入手す
る。判定手段１５は、基準値を使って流量センサ７の正
常異常を判定する。管理手段１６は、判定手段１５の用
いる基準値を管理する。生成手段１７は、管理手段１６
の管理する基準値を生成する。

【００１８】このように構成される燃焼制御装置１で
は、第１の制御手段１２は、弁調整手段１０による制御
処理に従って、熱要求に応答して燃料の流量が制御され
つつ燃焼が実行されているときに、パイロット遮断弁６
を一時的に開くように制御し、これを受けて、入手手段
１４は、流量センサ７の検出する流量を監視すること
で、この制御動作により増加するその流量の増加量を入
手し、これを受けて、判定手段１５は、入手手段１４の
入手した増加量を基準値と比較することで流量センサ７
の正常異常を判定する。

【００１９】あるいは、第１の制御手段１２は、弁調整
手段１０による制御処理に従って、熱要求に応答して燃
料の流量が制御されつつ燃焼が実行されているときにあ
って、その流量が指定値となるときに、パイロット遮断
弁６を一時的に開くように制御し、これを受けて、入手
手段１４は、この制御時における流量センサ７の検出す
る流量を入手し、これを受けて、判定手段１５は、入手
手段１４の入手した流量を基準値と比較することで流量
センサ７の正常異常を判定する。

【００２０】また、第２の制御手段１３は、弁調整手段
１０による制御処理に従って、熱要求に応答して燃料の
流量が制御されつつ燃焼が実行されているときに、燃焼
制御に影響を与えない範囲内でメイン遮断弁５を一時的
に閉じるように制御し、これを受けて、入手手段１４
は、流量センサ７の検出する流量を監視することで、こ
の制御動作により減少するその流量の減少量を入手し、
これを受けて、判定手段１５は、入手手段１４の入手し
た減少量を基準値と比較することで流量センサ７の正常
異常を判定する。このとき、判定手段１５は、メイン遮
断弁５の遮断直前の流量に対応付けて用意される基準値
を用いて判定処理を行うことがある。

【００２１】あるいは、第２の制御手段１３は、弁調整
手段１０による制御処理に従って、熱要求に応答して燃
料の流量が制御されつつ燃焼が実行されているときにあ
って、その流量が指定値となるときに、メイン遮断弁５
を一時的に閉じるように制御し、これを受けて、入手手
段１４は、この制御時における流量センサ７の検出する
流量を入手し、これを受けて、判定手段１５は、入手手
段１４の入手した流量を基準値と比較することで流量セ
ンサ７の正常異常を判定する。

【００２２】そして、生成手段１７は、例えば、最初の
装置立ち上げ時や着火時毎に、第１の制御手段１２や第
２の制御手段１３を制御することで、判定処理で用いる
同一の弁操作を行うときに検出される流量センサ７の検
出値から、判定手段１５の用いる基準値を生成して管理
手段１６に登録する。

【００２３】このように、本発明を具備する燃焼制御装
置１では、燃焼中に、パイロット遮断弁６を一時的に開
くことでバーナ３に供給する燃料を一時的に急激に増加
させたり、メイン遮断弁５を一時的に閉じることでバー
ナ３に供給する燃料を一時的に急激に減少させる構成を
採って、流量センサ７がその変化に追従して検出値を変
化させていくのか否かを見ることによって、流量センサ
７が正常であるのか否かを検出する構成を採るものであ
る。

【００２４】この構成を採るときにあって、弁調整手段
１０が、燃料弁４を温度調節器２から切り離し、バーナ
３に供給される燃料の流量が一定になるようにと燃料弁
４を制御する構成を採って、その制御モードのときに、
第１の制御手段１２／第２の制御手段１３／入手手段１
４／判定手段１５を動作させて流量センサ７の判定動作
に入るようにすると、流量センサ７が正常であるのか否
かを一層正確に検出できるようになる。

【００２５】このようにして、本発明によれば、バーナ
３に供給される燃焼用流体の流量を検出する流量センサ
７が正常であるのか否かを燃焼中に診断できるようにな
るのである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。図２に、本発明の適用される燃焼制
御系の一実施例を図示する。図中、図１で説明したもの
と同じものについては同一の記号で示してあり、メイン
遮断弁５とパイロット遮断弁６とはデュアルで構成され
ている。

【００２７】メイン遮断弁５やパイロット遮断弁６とし
ては、本来、開閉速度がある程度速ければどのような弁
であってもよいが、本発明を実現するためには、極めて
短時間の内に弁の開閉動作を実現できる、ソレノイドで
開閉の２位置を与える電磁弁を用いることが好ましい。

【００２８】４ａはガス用比例弁であって、バーナ３に
供給されるガスの供給量を調整するもの、４ｂは空気用
比例弁であって、バーナ３に供給される空気の供給量を
調整するものである。

【００２９】７ａはガス用流速センサであって、バーナ
３に供給されるガスの流速を検出することで、バーナ３
に供給されるガスの流量（流速×流路の断面積）を検出
するもの、７ｂは空気用流速センサであって、バーナ３
に供給される空気の流速を検出することで、バーナ３に
供給される空気の流量（流速×流路の断面積）を検出す
るものである。

【００３０】８αはメイン圧力調整弁であって、ガスメ
イン流路を流れるガスの圧力が所定のものになるように
調整するもの、８βはパイロット圧力調整弁であって、
ガスパイロット流路を流れるガスの圧力が所定のものに
なるように調整するものである。

【００３１】９-1は火炎検出センサであって、バーナ３
が燃焼しているのか否かを検出するもの、９-2はイグナ
イタであって、バーナ３の着火動作を行うものである。
この図２に示す燃焼制御系では、高精度の空燃比制御を
実現するために、ガス用比例弁４ａと空気用比例弁４ｂ
とを独立に制御する構成を採っており、それを実現する
ために、ガス用比例弁４ａにより調整されたガス流量を
流速を介して測定するガス用流速センサ７ａと、空気用
比例弁４ｂにより調整された空気流量を流速を介して測
定する空気用流速センサ７ｂとを備える構成を採ってい
る。

【００３２】このガス用流速センサ７ａ／空気用流速セ
ンサ７ｂとしては、様々なタイプのものを用いることが
可能であるが、本出願人が特願平３-106528 号公報で開
示した半導体ダイアフラム構成の流速センサを用いる
と、高精度かつ高速応答でもって流量を検出できること
になる。

【００３３】すなわち、本出願人が特願平３-106528 号
公報で開示した半導体ダイアフラム構成の流速センサ
は、図３に示すように、シリコン基板１００の背面側中
央部に異方性エッチングを使って表面側に連通しない開
口１０１を形成することで、シリコン基板１００に薄肉
状のダイアフラム１０２を形成し、このダイアフラム１
０２の表面中央に薄膜のヒータエレメント１０３を配設
するとともに、そのヒータエレメント１０３の両側に薄
膜の測温抵抗エレメント１０４,1０５を配設し、更に、
シリコン基板１００の基板部分に周囲温度を測定する周
囲温度測温抵抗エレメント１０６を配設する構成を採っ
ている。ここで、図中に示すＳはダイアフラム１０２を
貫通するスリットであって、ヒータエレメント１０３及
び測温抵抗エレメント１０４,1０５を熱的に絶縁すべく
設けられている。また、ダイアフラム１０２の材質は窒
化シリコンである。

【００３４】そして、図４に示すように、ヒータエレメ
ント１０３と周囲温度測温抵抗エレメント１０６と固定
抵抗Ｒ1,Ｒ２とで構成されるホイストンブリッジ回路を
使って、ヒータエレメント１０３が周囲温度に対して一
定の温度上昇を示すようにとヒータエレメント１０３を
加熱するとともに、図５に示すように、測温抵抗エレメ
ント１０４,1０５と固定抵抗Ｒ3,Ｒ４とで構成されるホ
イストンブリッジ回路と、そのホイストンブリッジ回路
の電圧バランスのくずれを検出する差動アンプとを使っ
て、この流速センサ上を流れる流体（ガスや空気）によ
り引き起こされるヒータエレメント１０３の熱移動を検
出することで、その流体の流速を検出する構成を採るも
のである。

【００３５】この本出願人の開示した流速センサは、熱
絶縁された非常に薄いダイアフラム１０２の上の形成さ
れていることから、極めて速い応答速度でもって流体の
流速を検出できるとともに、極めて低消費電力で動作す
るので危険なガスの流速も検出できるという特徴があ
る。

【００３６】この本出願人の開示した流速センサを用い
ることで、図２に示す燃焼制御系では、燃焼制御装置１
は、ガス用流速センサ７ａを使ってガス用比例弁４ａを
空気用比例弁４ｂとは機械的・構造的に切り離した形で
制御することが可能になり、また、空気用流速センサ７
ｂを使って空気用比例弁４ｂをガス用比例弁４ａとは機
械的・構造的に切り離した形で制御することが可能にな
ることで、高精度の空燃比制御を実現することが可能に
なる。

【００３７】これから、燃焼制御装置１は、イグナイタ
９-2の点火処理を実行する点火モジュール２０や、パイ
ロット遮断弁６やメイン遮断弁５の開閉動作を制御しつ
つ、プレパージ等の点火シーケンスの制御処理を実行す
るプログラマモジュール２１という従来の燃焼制御装置
の持つモジュールに加えて、ガス用流速センサ７ａ／空
気用流速センサ７ｂの検出値を使って空燃比制御を実行
しつつ、温度調節器２からの熱要求に応答してガス用比
例弁４ａ／空気用比例弁４ｂを制御するという空燃比制
御モジュール２２と、例えば空燃比制御モジュール２２
の中に用意されて、新たに備えるガス用流速センサ７ａ
や空気用流速センサ７ｂが正常であるのか否かを燃焼中
にチェックするセンサチェックモジュール２３とを持つ
構成を採っている。ここで、図中に示す２４は、センサ
チェックモジュール２３が処理の実行にあたって参照す
る基準テーブルである。

【００３８】この空燃比制御モジュール２２の実行する
空燃比制御について簡単に説明するならば、空燃比制御
モジュール２２は、温度調節器２から熱増加の熱要求を
受け取ると、ガス用流速センサ７ａ／空気用流速センサ
７ｂの検出値を参照しながら、排気ガスの酸素濃度が理
想空燃比となる範囲（６％〜９％程度）に収まることを
実現しつつ、ガス用比例弁４ａ／空気用比例弁４ｂの弁
開度を大きくしていくことで、バーナ３に対して供給さ
れるガスや空気の流量を増加させる処理を行うことにな
る。そして、温度調節器２から熱減少の熱要求を受け取
ると、ガス用流速センサ７ａ／空気用流速センサ７ｂの
検出値を参照しながら、排気ガスの酸素濃度が理想空燃
比となる範囲に収まることを実現しつつ、ガス用比例弁
４ａ／空気用比例弁４ｂの弁開度を小さくしていくこと
で、バーナ３に対して供給されるガスや空気の流量を減
少させる処理を行うことになる。

【００３９】なお、この空燃比制御処理を実現するため
には、排気ガスの酸素濃度等を測定する排気ガスセンサ
が必要となるが、一度、排気ガスセンサを使って、ガス
用比例弁４ａの弁開度と、空気用比例弁４ｂの弁開度
と、ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量と、空気
用流速センサ７ｂの検出する空気流量との対応関係を検
出して、それを使ってこの空燃比制御のパラメータを設
定しておけば、後は、排気ガスセンサを備えてなくても
この空燃比制御の実行が可能であるので、図２に示す燃
焼制御系では排気ガスセンサを備えてはいない。

【００４０】次に、本発明を実現すべく備えられるセン
サチェックモジュール２３の実行する処理について説明
することで、本発明について詳細に説明する。ここで、
このセンサチェックモジュール２３は、プログラムでも
ハードウェア回路でも実現可能であるが、以下では、プ
ログラムを使って実現した実施例に従って説明する。ま
た、このセンサチェックモジュール２３は、以下では、
空燃比制御モジュール２２とは独立した形で処理を行う
ことを想定しているが、この機能を空燃比制御モジュー
ル２２の中に組み込んで、空燃比制御モジュール２２
が、空燃比制御の実行中にこの処理を行う構成を採るこ
とも可能である。

【００４１】図６及び図８に、センサチェックモジュー
ル２３の実行する処理フローの一実施例を図示する。セ
ンサチェックモジュール２３は、点火モジュール２０の
着火処理に従ってバーナ３の着火が実行されることで、
メイン遮断弁５とパイロット遮断弁６の２つの遮断弁の
内のパイロット遮断弁６のみが開いているパイロットオ
ンリーの状態になると、図６の処理フローに示すよう
に、ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量を読み取
って基準テーブル２４に基準値として登録する処理を行
う。

【００４２】すなわち、プログラマモジュール２１の処
理に従って、図７に示すように、パイロット遮断弁６が
開いてバーナ３が着火し、その後メイン遮断弁５が開い
てメイン着火してから定常燃焼に入っていくことになる
が、このパイロット遮断弁６のみが開いているパイロッ
トオンリーのときにガス用流速センサ７ａの検出するガ
ス流量（図中のＡ）を読み取って、基準テーブル２４に
登録するのである。

【００４３】なお、メイン着火の後、パイロット遮断弁
６を閉じることでパイロットバーナの火炎を消火するこ
とになるが、これは、メインバーナの火炎が立ち消えた
ときに、火炎検出センサ９-1でそれを直ちに検出できる
ようにするためである。

【００４４】このようにして、パイロットオンリーのと
きのガス流量を基準値として基準テーブル２４に登録し
た後、定常燃焼に入ることで、空燃比制御モジュール２
２から例えば１時間といったような診断周期に従って呼
び出されると、センサチェックモジュール２３は、図８
の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ１
で、ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量を読み取
ることで、診断動作に入る前のガス流量を読み取り、続
いて、ステップ２で、定常燃焼に入ることで閉じていた
パイロット遮断弁６を一時的に開く。

【００４５】続いて、ステップ３で、ガス用流速センサ
７ａの検出するガス流量を読み取ることで、パイロット
遮断弁６の開動作により増加するガス流量を読み取り、
続くステップ４で、強制的に開いていたパイロット遮断
弁６を閉じる。なお、パイロット遮断弁６を開いている
時間は、空燃比制御モジュール２２による燃焼制御に対
して攪乱を与えない短い時間内で設定される。

【００４６】続いて、ステップ５で、ガス用流速センサ
７ａの検出するガス流量を読み取ることで、パイロット
遮断弁６を元に戻したときのガス流量を読み取り、続く
ステップ６で、例えば、ステップ１で読み取ったガス流
量とステップ５で読み取ったガス流量との平均値を求め
て、ステップ３で読み取ったガス流量からこの平均値を
引算することで、パイロット遮断弁６が開いたことによ
るガス流量の増加量を求める。

【００４７】続いて、ステップ７で、ステップ６で算出
したガス流量の増加量が、基準テーブル２４に登録され
ている基準値と概略一致するのか否かを判断して、一致
しないことを判断するときには、ガス用流速センサ７ａ
に故障が発生していると判断して、ステップ８に進ん
で、空燃比制御モジュール２２とオペレータに対して、
ガス用流速センサ７ａが故障している旨を通知し、一
方、一致していることを判断するときには、ステップ９
に進んで、空燃比制御モジュール２２とオペレータに対
して、ガス用流速センサ７ａが正常である旨を通知して
処理を終了する。なお、概略一致するのか否かの判断
は、基準値の上下に所定の範囲をもたせて、その範囲に
入れば概略一致すると判断することなどにより行われ
る。

【００４８】このようにして、センサチェックモジュー
ル２３は、図９に示すように、空燃比制御モジュール２
２により制御される定常燃焼中に、パイロット遮断弁６
を一時的に開くことで、バーナ３に供給されるガス流量
を一時的に増加させる構成を採って、そのガス流量の増
加量が予め設定される基準値と概略一致するのか否かを
評価していくことで、ガス用流速センサ７ａが正常であ
るのか否かを検出していくのである。

【００４９】この実施例では、図６の処理フローを実行
することで、毎回の着火時のパイロットオンリーのとき
に、その都度基準値を検出して基準テーブル２４に登録
していく構成を採ったが、最初の装置立ち上げ時にだけ
実行して、それにより求まる基準値を基準テーブル２４
に保持していくようにしてもよい。この構成を採ると、
ガス用流速センサ７ａの劣化も測定できるようになる。
なお、装置出荷時に、予め想定した基準値を基準テーブ
ル２４に登録していくことも可能である。

【００５０】また、この実施例では、空燃比制御モジュ
ール２２による燃焼制御中に診断を実行する構成を採っ
たが、センサチェックモジュール２３は、センサチェッ
クを実行するときに、空燃比制御モジュール２２に対し
て、温度調節器２からの熱要求を無視するように指示す
ることで流量が一定となる状態を作り出して、そのとき
に診断処理を実行するという構成を採ってもよい。この
構成を採ると、診断実行時のガス流量を一定に制御でき
ることから、ガス用流速センサ７ａの診断を一層正確に
行えるようになる。

【００５１】図１０及び図１２に、センサチェックモジ
ュール２３の実行する処理フローの他の実施例を図示す
る。センサチェックモジュール２３は、空燃比制御モジ
ュール２２の制御処理に従って正常燃焼が実行されてい
るときに、空燃比制御モジュール２２から、基準テーブ
ル２４に登録する基準値の学習要求があると、図１０の
処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ１で、
ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量を読み取り、
この読み取ったガス流量を基準値のリファレンス流量
（以下、ガス流量ｘで表すことがある）として基準テー
ブル２４に登録する処理を行う。

【００５２】続いて、ステップ２で、定常燃焼に入るこ
とで開いているメイン遮断弁５を閉じ、続くステップ３
で、ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量を読み取
ることで、メイン遮断弁５の閉動作により減少するガス
流量（最小値となるガス流量）を読み取って、この読み
取ったガス流量を基準値（以下、ガス流量ｙで表すこと
がある）として基準テーブル２４に登録する処理を行
う。続いて、ステップ４で、強制的に閉じていたメイン
遮断弁５を開いて処理を終了する。なお、メイン遮断弁
５を開いている時間は、燃焼が停止しない短い時間内で
設定される。

【００５３】すなわち、センサチェックモジュール２３
は、基準テーブル２４に登録する基準値の学習要求があ
ると、図１１に示すように、燃焼制御に影響を与えない
規定の時間だけメイン遮断弁５を強制的に閉じる構成を
採って、ガス用流速センサ７ａにより検出されるこの遮
断直前のガス流量ｘと、ガス用流速センサ７ａにより検
出される遮断時のガス流量の最小値ｙとの対データを基
準テーブル２４に登録するのである。なお、遮断直前の
ガス流量ｘを変えた形式の複数の対データを基準テーブ
ル２４に登録してもよい。

【００５４】このようにして、基準テーブル２４に基準
値を登録した後、定常燃焼中に、空燃比制御モジュール
２２から例えば１時間といったような診断周期に従って
呼び出されると、センサチェックモジュール２３は、図
１２の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ
１で、ガス用流速センサ７ａの検出するガス流量を読み
取り、続くステップ２で、この読み取ったガス流量が基
準テーブル２４に登録されているガス流量ｘと概略一致
するのか否かを判断して、一致しないことを判断すると
きには、ステップ１に戻っていくことで、定常燃焼中に
検出されるガス流量が基準テーブル２４に登録されてい
るガス流量ｘと概略一致するのを待つように処理する。

【００５５】そして、このステップ２で、ガス用流速セ
ンサ７ａの検出するガス流量が基準テーブル２４に登録
されているガス流量ｘと概略一致することを判断する
と、ステップ３に進んで、定常燃焼に入ることで開いて
いるメイン遮断弁５を閉じ、続くステップ４で、ガス用
流速センサ７ａの検出するガス流量を読み取ることで、
メイン遮断弁５の閉動作により減少するガス流量（最小
値となるガス流量）を読み取ってから、続くステップ５
で、強制的に閉じていたメイン遮断弁５を開く。なお、
メイン遮断弁５を閉じている時間は、図１０の処理フロ
ーで実行した時間と同一時間に設定する。

【００５６】続いて、ステップ６で、ステップ４で読み
取ったガス流量が基準テーブル２４に登録されているガ
ス流量ｙと概略一致するのか否かを判断して、一致しな
いことを判断するときには、ガス用流速センサ７ａに故
障が発生していると判断して、ステップ７に進んで、空
燃比制御モジュール２２とオペレータに対して、ガス用
流速センサ７ａが故障している旨を通知し、一方、一致
していることを判断するときには、ステップ８に進ん
で、空燃比制御モジュール２２とオペレータに対して、
ガス用流速センサ７ａが正常である旨を通知して処理を
終了する。

【００５７】このようにして、センサチェックモジュー
ル２３は、図１３に示すように、空燃比制御モジュール
２２により制御される定常燃焼中に、診断要求が発行さ
れた後、基準テーブル２４で指定されるガス流量ｘにな
ると、メイン遮断弁５を一時的に閉じることで、バーナ
３に供給されるガス流量を一時的に減少させる構成を採
って、そのときのガス流量が基準テーブル２４で指定さ
れる基準値となるガス流量ｙと概略一致するのか否かを
評価していくことで、ガス用流速センサ７ａが正常であ
るのか否かを検出していくのである。

【００５８】この実施例では、図１０の処理フローを実
行することで、基準値の学習要求があると、基準値を検
出して基準テーブル２４に登録していく構成を採った
が、この登録処理を最初の装置立ち上げ時にだけ実行し
て、それにより求まる基準値を基準テーブル２４に保持
していくようにしてもよい。この構成を採ると、ガス用
流速センサ７ａの劣化も測定できるようになる。なお、
装置出荷時に、予め想定した基準値を基準テーブル２４
に登録していくことも可能である。

【００５９】また、この実施例では、空燃比制御モジュ
ール２２による燃焼制御中に診断を実行する構成を採っ
たが、センサチェックモジュール２３は、センサチェッ
クを実行するときに、空燃比制御モジュール２２に対し
て、温度調節器２からの熱要求を無視するように指示す
ることで流量が一定となる状態を作り出して、そのとき
に診断処理を実行するという構成を採ってもよい。この
構成を採ると、診断実行時のガス流量を一定にできるこ
とから、ガス用流速センサ７ａの診断を一層正確に行え
るようになる。なお、基準テーブル２４に登録する基準
値についても、同様の制御モードで学習すると、正確な
値を登録できるようになる。

【００６０】パイロット遮断弁６を一時的に開くことで
ガス用流速センサ７ａの診断を実行する図６及び図８に
示す処理フローでは、パイロット遮断弁６を開くときに
増加するガス流量が決められていることから、パイロッ
ト遮断弁６を開くことにより増加するガス流量の増加量
を基準値と比較することでガス用流速センサ７ａの診断
を実行する構成を採った。

【００６１】これに対して、メイン遮断弁５を一時的に
閉じることでガス用流速センサ７ａの診断を実行する図
１０及び図１２に示す処理フローでは、基準テーブル２
４に登録される基準値と同一条件のときに診断を実行す
る構成を採ることで、メイン遮断弁５を閉じることによ
り減少するガス流量そのものを基準値と比較することで
ガス用流速センサ７ａの診断を実行する構成を採った。

【００６２】本発明は、この構成を絶対とするものでは
なくて、前者を後者の構成で実現することも可能であ
り、逆に、後者を前者の構成で実現することも可能であ
る。すなわち、パイロット遮断弁６を一時的に開くこと
でガス用流速センサ７ａの診断を実行する場合に、診断
実行のトリガとなるリファレンス流量と、そのリファレ
ンス流量とパイロットオンリーのときのガス流量との加
算値（基準値となる）とからなる対データを基準テーブ
ル２４に登録しておいて、ガス用流速センサ７ａの検出
するガス流量がそのリファレンス流量に概略一致すると
きに、パイロット遮断弁６を一時的に開く構成を採っ
て、そのときにガス用流速センサ７ａの検出するガス流
量が基準テーブル２４に登録される上記の加算値と概略
一致するのか否かを判定することにより、ガス用流速セ
ンサ７ａの診断を実行してもよい。

【００６３】また、メイン遮断弁５を一時的に閉じるこ
とでガス用流速センサ７ａの診断を実行する場合に、メ
イン遮断弁５を閉じたときのガス流量の減少量を基準テ
ーブル２４に基準値として登録しておき、ガス用流速セ
ンサ７ａの検出するガス流量をトリガとすることなく、
メイン遮断弁５を一時的に閉じる構成を採って、そのと
きにガス用流速センサ７ａの検出するガス流量の減少量
が基準テーブル２４に登録される基準値と概略一致する
のか否かを判定することにより、ガス用流速センサ７ａ
の診断を実行してもよい。

【００６４】更に、この構成を採る場合に、メイン遮断
弁５を閉じたときのガス流量の減少量が遮断直前のガス
流量により変わるという特性があることを考慮して、図
１４に示すように、この減少量を遮断直前のガス流量に
対応付けて基準テーブル２４に管理する構成を採って、
その複数用意されるものの中から、遮断直前のガス流量
に最も近いものを検索して、それを使ってガス用流速セ
ンサ７ａの診断を実行するようにすると一層正確に診断
を実行できるようになる。

【００６５】図示実施例に従って本発明を説明したが、
本発明はこれに限られるものではない。例えば、実施例
では、メイン遮断弁５を一時的に閉じる構成を採ること
で、ガス用流速センサ７ａの診断を実行する構成を採っ
たが、本発明はこれに限られるものではく、空気流路に
も遮断弁を用意して、それを一時的に閉じる構成を採る
ことで、空気用流速センサ７ｂも診断できるのである。

【００６６】また、流量センサとして本出願人の開示し
た半導体構成の流速センサを用いる構成を開示したが、
本発明はこれに限られるものではなく、どのような流量
センサを用いるときにもそのまま適用できる。また、実
施例では、燃料としてガスを用いる構成を開示したが、
本発明はこれに限られるものではなく、灯油等の液体燃
料を用いるときにもそのまま適用できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バーナに供給される燃焼用流体の流量を検出する流量セ
ンサが正常であるのか否かを燃焼中に診断できるように
なるのである。

【００６８】これから、燃料弁と空気弁とを独立して制
御することが可能になって、理想の空燃比制御を実現で
きるようになる。しかも、この診断を従来の燃焼制御系
が持っている装置を使うことで実行できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の適用される燃焼制御系の一実施例であ
る。

【図３】本出願人が開示した流速センサの説明図であ
る。

【図４】本出願人が開示した流速センサの説明図であ
る。

【図５】本出願人が開示した流速センサの説明図であ
る。

【図６】センサチェックモジュールの実行する処理フロ
ーの一実施例である。

【図７】基準値の説明図である。

【図８】センサチェックモジュールの実行する処理フロ
ーの一実施例である。

【図９】実施例の動作説明図である。

【図１０】センサチェックモジュールの実行する処理フ
ローの他の実施例である。

【図１１】基準値の説明図である。

【図１２】センサチェックモジュールの実行する処理フ
ローの他の実施例である。

【図１３】実施例の動作説明図である。

【図１４】基準値の説明図である。

【符号の説明】

１ 燃焼制御装置 ２ 温度調節器 ３ バーナ ４ 燃料弁 ５ メイン遮断弁 ６ パイロット遮断弁 ７ 流量センサ １０ 弁調整手段 １１ 弁遮断手段 １２ 第１の制御手段 １３ 第２の制御手段 １４ 入手手段 １５ 判定手段 １６ 管理手段 １７ 生成手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/24 113 F23N 5/18

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着火時に、パイロット遮断弁を開くこと
   でバーナに着火用燃料を供給し、燃焼時に、メイン遮断
   弁を開くことでバーナに燃焼用燃料を供給する燃焼制御
   系で用いられ、パイロット燃料流路とメイン燃料流路と
   の分岐位置より燃料供給側に配設されて燃料の流量を検
   出する流量センサを診断対象として、該流量センサが正
   常であるのか否かを診断する流量センサ診断装置であっ
   て、 熱要求に応答して燃料の流量が制御されているときに、
   上記パイロット遮断弁を一時的に開くように制御する制
   御手段と、 上記流量センサの検出する流量を監視することで、上記
   制御手段の制御動作により増加する該流量の増加量を入
   手する入手手段と、 上記入手手段の入手する増加量を基準値と比較すること
   で上記流量センサの正常異常を判定する判定手段とを備
   えることを、 特徴とする流量センサ診断装置。
2. 【請求項２】 着火時に、パイロット遮断弁を開くこと
   でバーナに着火用燃料を供給し、燃焼時に、メイン遮断
   弁を開くことでバーナに燃焼用燃料を供給する燃焼制御
   系で用いられ、パイロット燃料流路とメイン燃料流路と
   の分岐位置より燃料供給側に配設されて燃料の流量を検
   出する流量センサを診断対象として、該流量センサが正
   常であるのか否かを診断する流量センサ診断装置であっ
   て、 熱要求に応答して燃料の流量が制御されているときにあ
   って、該流量が指定値となるときに、上記パイロット遮
   断弁を一時的に開くように制御する制御手段と、 上記流量センサの検出する流量を監視することで、上記
   制御手段の制御動作により増加する該流量を入手する入
   手手段と、 上記入手手段の入手する流量を基準値と比較することで
   上記流量センサの正常異常を判定する判定手段とを備え
   ることを、 特徴とする流量センサ診断装置。
3. 【請求項３】 燃焼時に、遮断弁を開くことでバーナに
   燃焼用流体を供給する燃焼制御系で用いられて、燃焼用
   流体の流量を検出する流量センサを診断対象として、該
   流量センサが正常であるのか否かを診断する流量センサ
   診断装置であって、 熱要求に応答して燃焼用流体の流量が制御されていると
   きに、燃焼制御に影響を与えない範囲内で上記遮断弁を
   一時的に閉じるように制御する制御手段と、 上記流量センサの検出する流量を監視することで、上記
   制御手段の制御動作により減少する該流量の減少量を入
   手する入手手段と、 上記入手手段の入手する減少量を基準値と比較すること
   で上記流量センサの正常異常を判定する判定手段とを備
   えることを、 特徴とする流量センサ診断装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の流量センサ診断装置にお
   いて、 判定手段は、遮断弁動作直前の流量に対応付けて用意さ
   れる基準値を用いて判定処理を行うことを、 特徴とする流量センサ診断装置。
5. 【請求項５】 燃焼時に、遮断弁を開くことでバーナに
   燃焼用流体を供給する燃焼制御系で用いられて、燃焼用
   流体の流量を検出する流量センサを診断対象として、該
   流量センサが正常であるのか否かを診断する流量センサ
   診断装置であって、 熱要求に応答して燃焼用流体の流量が制御されていると
   きにあって、該流量が指定値となるときに、燃焼制御に
   影響を与えない範囲内で上記遮断弁を一時的に閉じるよ
   うに制御する制御手段と、 上記流量センサの検出する流量を監視することで、上記
   制御手段の制御動作により減少する該流量を入手する入
   手手段と、 上記入手手段の入手する流量を基準値と比較することで
   上記流量センサの正常異常を判定する判定手段とを備え
   ることを、 特徴とする流量センサ診断装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５記載の流量センサ診断
   装置において、 流量センサの判定処理に先立って、該判定処理で用いる
   同一の弁操作を行うときに検出される流量センサの検出
   値から、判定手段の用いる基準値を生成する生成手段を
   備えることを、 特徴とする流量センサ診断装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６記載の流量センサ診断
   装置において、 熱要求から切り離して流量センサの検出する流量が一定
   になるようにと制御する構成を採って、その制御モード
   のときに流量センサの正常異常の判定動作に入ること
   を、 特徴とする流量センサ診断装置。