JP3318244B2 - Combustion control device - Google Patents

Combustion control device

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JP3318244B2
JP3318244B2 JP28726697A JP28726697A JP3318244B2 JP 3318244 B2 JP3318244 B2 JP 3318244B2 JP 28726697 A JP28726697 A JP 28726697A JP 28726697 A JP28726697 A JP 28726697A JP 3318244 B2 JP3318244 B2 JP 3318244B2
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oxygen
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素センサが故障しても、大量の一酸
化炭素を発生しながら燃焼を継続してしまう事態を回避
できる燃焼制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control apparatus capable of avoiding a situation in which combustion continues while generating a large amount of carbon monoxide even if an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in exhaust gas fails. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、排気ガスの熱を燃焼用空気の予熱
に利用することで高いエネルギー効率を得られるいわゆ
るリジェネバーナシステムが提供されている(例えば、
日経メカニカル,1997.3.31,No.50
3)。すなわち、このリジェネバーナシステムは、高温
に予熱した空気を燃料ガスと混合して燃焼させ、燃焼後
には炉内の排気ガスを排気する過程でその熱を蓄熱体に
いったん吸収させ、次に給気する際に、高温になったそ
の蓄熱体に燃焼用空気を通して予熱し、予め燃焼しやす
い状態にするものである。このように、リジェネバーナ
システムを利用した燃焼制御装置は、通常の炉の場合に
排気ガスと共に捨てていた炉内の熱を燃焼に有効利用す
ることにより、高いエネルギー効率を得るものである。
なお、このリジェネバーナシステムにおいて、給気路と
排気路を1本のバーナで形成したものは「シングル型リ
ジェネバーナシステム」と呼ばれ、給気路と排気路を2
本のバーナで切り換えて形成したものは「ツイン型リジ
ェネバーナシステム」と呼ばれている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been provided a so-called regenerative burner system capable of obtaining high energy efficiency by utilizing heat of exhaust gas for preheating combustion air (for example,
Nikkei Mechanical, 1997.3.31, No. 50
3). In other words, this regenerative burner system mixes air preheated to a high temperature with fuel gas and burns it.After combustion, the heat is temporarily absorbed by a heat storage unit in the process of exhausting exhaust gas in the furnace, and then the air supply At this time, the combustion air is preheated by passing the combustion air through the heat storage body, which has become high in temperature, so that the heat storage body is easily burnt in advance. As described above, the combustion control device using the regenerative burner system obtains high energy efficiency by effectively utilizing the heat in the furnace, which was discarded together with the exhaust gas in the case of a normal furnace, for combustion.
In this regenerative burner system, the one in which the air supply path and the exhaust path are formed by one burner is called a “single type regenerative burner system”, and the air supply path and the exhaust path are formed by two burners.
The one formed by switching between book burners is called a "twin-type regenerative burner system".

【0003】上述したようにリジェネバーナシステムを
利用した燃焼制御装置は、高いエネルギー効率が得られ
る反面、以下のような欠点もある。ここで、図6は燃焼
可能領域の特性を示すグラフ図、図7は酸素センサの出
力特性を示すグラフ図である。図7において、実線は酸
素センサの正常時の出力特性を示し、破線は異常時〜
の出力特性を示している。また、Aは異常時におけ
る一定のセンサ出力である。図6に示すように、常温の
空気を燃焼用空気として使用した場合には、空気比(実
際の空気量と理論空気量との比)が0.8〜2.0程度の
範囲外では、燃焼を継続することはできない。しかし、
高温の空気を燃焼用空気として使用した場合には、燃焼
可能領域が広くなり、特に理論空気量よりもはるかに少
ない空気量でも燃焼を継続することができる。これは、
一酸化炭素を大量に発生しながら燃え続けてしまうおそ
れがあることを意味している。そこで、排気路中に排気
ガスの酸素濃度を測定する酸素センサを設けてモニタ
し、当該酸素濃度が最適となるように燃焼用空気の供給
量を制御することによって、一酸化炭素の発生を防止す
る手段も提供されている。また、酸素センサの異常を検
出する方法としては、例えば、酸素センサに、既知であ
る大気中の酸素濃度(約21%)を定期的に検出させる
ことで動作異常を診断することも行われている。
As described above, the combustion control apparatus using the regenerative burner system has high energy efficiency, but has the following disadvantages. Here, FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the combustible region, and FIG. 7 is a graph showing the output characteristics of the oxygen sensor. In FIG. 7, the solid line shows the output characteristics of the oxygen sensor in a normal state, and the broken line shows the output characteristics in an abnormal state.
Shows the output characteristics. A is a constant sensor output at the time of abnormality. As shown in FIG. 6, when air at normal temperature is used as combustion air, if the air ratio (the ratio between the actual air amount and the theoretical air amount) is outside the range of about 0.8 to 2.0, Combustion cannot be continued. But,
When high-temperature air is used as combustion air, the combustible region is widened, and in particular, combustion can be continued with an air amount much smaller than the theoretical air amount. this is,
This means that carbon monoxide may be generated in large quantities and continue to burn. Therefore, an oxygen sensor that measures the oxygen concentration of the exhaust gas is provided in the exhaust passage and monitored, and the supply of combustion air is controlled so that the oxygen concentration is optimal, thereby preventing the generation of carbon monoxide. Means are provided for doing so. In addition, as a method of detecting an abnormality of the oxygen sensor, for example, it is also performed to diagnose an operation abnormality by causing the oxygen sensor to periodically detect a known oxygen concentration in the atmosphere (about 21%). I have.

【0004】なお、リジェネバーナシステムではない
が、酸素センサを用いた空燃比制御技術が、例えば、特
開平7−12333号公報に開示されている。
An air-fuel ratio control technique using an oxygen sensor, which is not a regenerative burner system, is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-12333.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の燃焼制御装置は
以上のように構成されているので、酸素センサの出力全
体がドリフトするような故障であるならば(図7の異常
時)、当該センサで大気中の既知の酸素濃度を測定し
その出力をチェックすることで異常を検出できるが、大
気中の酸素濃度を測定しても該濃度付近(約21%)に
出力の異常が見られず、他の濃度範囲で出力が異常とな
るような故障の場合(図7の異常時,)は、センサ
の異常を検出できないなどの課題があった。したがっ
て、最適な燃焼が行われている時の排気ガス中の酸素濃
度は4〜5%であるから、酸素センサに図7の異常時
,のような故障が生じると、実際の酸素濃度よりも
高い値が出力され、燃焼制御が空気量を減らす方向に働
いて大量の一酸化炭素を発生させてしまうおそれがある
などの課題があった。
Since the conventional combustion control apparatus is configured as described above, if the failure is such that the entire output of the oxygen sensor drifts (abnormal state in FIG. 7), the sensor concerned Abnormalities can be detected by measuring the known oxygen concentration in the atmosphere and checking the output, but no abnormalities in the output are observed near this concentration (about 21%) even when the oxygen concentration in the atmosphere is measured. In the case of a failure in which the output becomes abnormal in another concentration range (at the time of abnormality in FIG. 7), there is a problem that the abnormality of the sensor cannot be detected. Therefore, the oxygen concentration in the exhaust gas during optimal combustion is 4 to 5%. Therefore, if a failure occurs in the oxygen sensor as shown in FIG. There is a problem that a high value is output and the combustion control works in a direction to reduce the amount of air to generate a large amount of carbon monoxide.

【0006】また、酸素センサの故障が判明した場合に
燃焼を即座に停止させるようなシステムを採用すると、
再稼働させるまでに多大な損害が発生する金属溶解炉等
に利用できず、かかる場合にも有効に対応できる燃焼制
御装置の提供が望まれていたという課題もあった。
[0006] Further, if a system for immediately stopping combustion when an oxygen sensor failure is found is adopted,
There is also a problem that it cannot be used in a metal melting furnace or the like in which a great deal of damage occurs before restarting, and it has been desired to provide a combustion control device that can effectively cope with such a case.

【0007】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、酸素センサが故障したら燃焼を強
制終了させることで、大量の一酸化炭素を発生しながら
燃焼を継続してしまう事態を回避し、安全かつ最適な燃
焼が実現できる燃焼制御装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem. When the oxygen sensor fails, the combustion is forcibly terminated, so that the combustion is continued while generating a large amount of carbon monoxide. It is an object of the present invention to obtain a combustion control device capable of realizing safe and optimal combustion while avoiding the above problem.

【0008】また、この発明は、酸素センサが故障して
も、大量の一酸化炭素を発生しながら燃焼する事態を回
避しつつ、燃焼を継続することができる燃焼制御装置を
得ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a combustion control device capable of continuing combustion while avoiding a situation in which a large amount of carbon monoxide is generated and burned even if an oxygen sensor fails. I do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る燃焼制御
装置は、燃焼器に送られる燃料量と酸素検出器の検出信
号とに基づいて良好な空燃比となるように空気量調節手
段を制御すると共に、最小空気量検出手段の検出信号に
基づいて前記酸素検出器の異常を判定し当該異常時には
前記燃焼器に送られる燃料を遮断して燃焼を終了させる
判定制御手段とを備えたものである。
A combustion control apparatus according to the present invention controls an air amount adjusting means based on a fuel amount sent to a combustor and a detection signal of an oxygen detector so as to obtain a good air-fuel ratio. And determination control means for determining abnormality of the oxygen detector based on a detection signal of the minimum air amount detection means, and shutting off fuel sent to the combustor to terminate combustion when the abnormality is detected. is there.

【0010】この発明に係る燃焼制御装置は、燃焼器に
送られる燃料量と酸素検出器の検出信号とに基づいて良
好な空燃比となるように空気量調節手段を制御すると共
に、最小空気量検出手段の検出信号に基づいて前記酸素
検出器の異常を判定し当該異常時には前記燃焼器に送ら
れる前記空気の量が予め定められた量となるように前記
空気量調節手段を制御する判定制御手段とを備えたもの
である。
A combustion control device according to the present invention controls an air amount adjusting means based on a fuel amount sent to a combustor and a detection signal of an oxygen detector so as to obtain a good air-fuel ratio, and also controls a minimum air amount. Judgment control for judging abnormality of the oxygen detector based on a detection signal of the detection means and controlling the air amount adjustment means so that the amount of the air sent to the combustor becomes a predetermined amount at the time of the abnormality. Means.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による燃
焼制御装置を示すシステム概略図、図2は空気量調節手
段を示す断面図、図3はカムとマイクロスイッチの構成
を示す斜視図、図4はコントローラの制御例を示すフロ
ーチャートである。図1において、1は燃焼炉(燃焼
器)、2は遮断弁3を備え燃焼炉1に燃料を噴射する燃
料ノズル、4は燃焼炉1に燃焼用空気をブロアー5によ
って供給する給気路、6は燃焼炉1からの排気ガスを外
部へ排出する排気路、7は給気路4に設けられ燃焼用空
気を高温に予熱する蓄熱体(空気予熱手段)、8は排気
路6に設けられ排気ガスの熱を奪う蓄熱体である。この
蓄熱体7,8は、周知・慣用技術を用いることができ
る。9は蓄熱体7と蓄熱体8の役割をそれぞれ一定周期
で切り換えて使用するための切換装置である。すなわ
ち、給気路4は、予め排気路として使用され、蓄熱体7
が排気ガスから熱を奪って蓄熱された段階で切換装置9
によって給気路に切り換えられ、その蓄熱体7の熱を燃
焼用空気の予熱に利用できるようにしたものである。し
たがって、蓄熱体7と蓄熱体8は、この切換装置9によ
って排気ガスからの吸熱と燃焼用空気への放熱とを交互
に行えるようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a system schematic diagram showing a combustion control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an air amount adjusting means, FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a cam and a micro switch, and FIG. 5 is a flowchart showing a control example of the above. In FIG. 1, 1 is a combustion furnace (combustor), 2 is a fuel nozzle having a shut-off valve 3 for injecting fuel into the combustion furnace 1, 4 is an air supply path for supplying combustion air to the combustion furnace 1 by a blower 5, Reference numeral 6 denotes an exhaust passage for discharging exhaust gas from the combustion furnace 1 to the outside, reference numeral 7 denotes a regenerator (air preheating means) provided in the air supply passage 4 for preheating combustion air to a high temperature, and reference numeral 8 denotes an exhaust passage. It is a heat storage that takes away the heat of exhaust gas. Well-known and common techniques can be used for the heat storage bodies 7 and 8. Reference numeral 9 denotes a switching device for switching and using the roles of the heat storage elements 7 and 8 at predetermined intervals. That is, the air supply passage 4 is used in advance as an exhaust passage,
Switch device 9 at the stage where heat is taken from exhaust gas and stored.
Thus, the air is switched to the air supply path, and the heat of the heat storage body 7 can be used for preheating the combustion air. Therefore, the heat storage body 7 and the heat storage body 8 can alternately absorb heat from exhaust gas and release heat to combustion air by the switching device 9.

【0012】10は排気路6に設けられ排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素センサ(酸素検出器)、11は給
気路4中に設けられたバタフライ弁(空気量調節手段)
12の開度を制御することにより燃焼用空気の量を調節
する空気量調節手段である。13は酸素センサ10から
の出力信号である酸素センサ出力信号(検出信号)、1
4は遮断弁3の開度を制御する燃料量制御信号、15は
空気量調節手段11を制御しバタフライ弁12の開度を
制御するバタフライ弁開閉指示信号である。16はバタ
フライ弁12が閉じる方向に動作した場合において、当
該バタフライ弁12の開度が予め設定しておいた限界値
(例えば、全閉時)となったときに、空気量調節手段1
1から出力される閉側リミット信号(検出信号)であ
る。
Reference numeral 10 denotes an oxygen sensor (oxygen detector) provided in the exhaust passage 6 for detecting oxygen concentration in exhaust gas, and 11 denotes a butterfly valve (air amount adjusting means) provided in the air supply passage 4.
This is an air amount adjusting means for adjusting the amount of combustion air by controlling the opening of 12. Reference numeral 13 denotes an oxygen sensor output signal (detection signal) which is an output signal from the oxygen sensor 10;
Reference numeral 4 denotes a fuel amount control signal for controlling the opening of the shut-off valve 3, and reference numeral 15 denotes a butterfly valve opening / closing instruction signal for controlling the air amount adjusting means 11 and controlling the opening of the butterfly valve 12. Reference numeral 16 denotes an air amount adjusting means 1 when the butterfly valve 12 operates in the closing direction and the opening degree of the butterfly valve 12 reaches a preset limit value (for example, when the butterfly valve 12 is fully closed).
1 is a close-side limit signal (detection signal) output from the control unit 1.

【0013】17はこの閉側リミット信号16や酸素セ
ンサ出力信号13に応じて、燃料量制御信号14を出力
して遮断弁3を動作させたり、バタフライ弁開閉指示信
号15を出力して後述するモータ及び輪列22を動作さ
せ、バタフライ弁12の開度を調節することによって、
燃焼を最適に制御するコントローラ(判定制御手段)で
ある。また、コントローラ17には、最適な燃焼が行わ
れたときの排気ガスの酸素濃度が予め設定されている。
さらに、このコントローラ17は、酸素センサ出力信号
13により酸素センサ10が故障と判断した場合に燃焼
を最適に制御するほか、所定の警報信号をも出力できる
ように構成されている。
A reference numeral 17 outputs a fuel amount control signal 14 to operate the shut-off valve 3 and outputs a butterfly valve opening / closing instruction signal 15 in response to the closing-side limit signal 16 and the oxygen sensor output signal 13, which will be described later. By operating the motor and the train wheel 22 and adjusting the opening of the butterfly valve 12,
It is a controller (judgment control means) that controls combustion optimally. In the controller 17, the oxygen concentration of the exhaust gas when the optimal combustion is performed is set in advance.
Further, the controller 17 is configured to optimally control the combustion when the oxygen sensor 10 determines that the oxygen sensor 10 has failed based on the oxygen sensor output signal 13 and to output a predetermined alarm signal.

【0014】なお、図示例は省略するが、燃焼装置に通
常必要とされるその他の構成部材として、例えば、排気
ガスの温度を検出する排気温度センサや点火用高電圧発
生器等が備えられている。
Although illustrations are omitted, other components normally required for the combustion apparatus include, for example, an exhaust temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas, a high voltage generator for ignition, and the like. I have.

【0015】次に空気量調節手段11についてさらに詳
しく説明する。図2および図3において、18は給気路
4中に配管接続ネジ18aによって設けられ、給気路4
の一部を形成する本体であり、バタフライ弁12を有し
た弁軸(空気量調節手段)19が回転自在に設けられて
いる。20はジョイント21によって弁軸19と接続さ
れ、モータ及び輪列(空気量調節手段)22によって回
転するアクチュエータ軸(空気量調節手段)、20aは
アクチュエータ軸頭部である。23は例えばバタフライ
弁12の全閉時にマイクロスイッチ(最小空気量検出手
段)25を動作させることにより、前述した閉側リミッ
ト信号16を出力させるカム(最小空気量検出手段)で
ある。このカム23は、調節穴23aに挿通した調節ネ
ジ24によってアクチュエータ軸頭部20aに位置決め
自在に固定され、安全かつ最適な燃焼を実現するために
ユーザーが任意に設定できるようになっている。なお、
このカム23は、例えば、板金折曲加工により形成する
ことができる。25aはマイクロスイッチ25をオン・
オフするレバー、25bはレバー25aに回転自在に支
持され、カム23と接するローラである。これらアクチ
ュエータ軸20、カム23、マイクロスイッチ25等
は、ケース26内に設けられている。
Next, the air amount adjusting means 11 will be described in more detail. 2 and 3, reference numeral 18 is provided in the air supply passage 4 by a pipe connection screw 18a.
And a valve shaft (air amount adjusting means) 19 having the butterfly valve 12 is rotatably provided. Reference numeral 20 denotes an actuator shaft (air amount adjusting means) which is connected to the valve shaft 19 by a joint 21 and is rotated by a motor and a train (air amount adjusting means) 22. Reference numeral 20a denotes an actuator shaft head. Reference numeral 23 denotes a cam (minimum air amount detecting means) for outputting the above-mentioned closing limit signal 16 by operating a micro switch (minimum air amount detecting means) 25 when the butterfly valve 12 is fully closed, for example. The cam 23 is fixed to the actuator shaft head 20a so as to be freely positioned by an adjusting screw 24 inserted into the adjusting hole 23a, and can be arbitrarily set by a user to realize safe and optimal combustion. In addition,
The cam 23 can be formed, for example, by sheet metal bending. 25a turns on the micro switch 25
The turning-off lever 25b is a roller rotatably supported by the lever 25a and in contact with the cam 23. The actuator shaft 20, the cam 23, the microswitch 25, and the like are provided in a case 26.

【0016】次に動作について説明する。図1におい
て、蓄熱体7は、前述した切換装置9により、排気ガス
から十分に吸熱している状態とする。ブロアー5で発生
させた燃焼用空気を蓄熱体7によって予熱し、高温予熱
空気として燃焼炉1内に放出する。この高温予熱空気と
燃料ノズル2から放出される燃料ガスとが、燃焼炉1内
で混合して燃焼することとなる。そして、燃焼炉1内の
排気ガスは、排気路6の蓄熱体8により吸熱されてか
ら、外部に排出される。その際に排気ガスは酸素センサ
10によって酸素濃度を測定され、酸素センサ出力信号
13がコントローラ17に入力されるので、酸素濃度が
求められる。コントローラ17には最適な燃焼が行われ
たときの排気ガスの酸素濃度が予め設定されているの
で、コントローラ17はこの設定値と酸素センサ10か
らの実測値とを比較し、実測値が設定値と一致するよう
に空気量調節手段11に所定のバタフライ弁開閉指示信
号15を出力して燃焼用空気の量を制御する。そして仮
に、酸素センサ10に、図7に示す異常時のような故
障が生じるとする。このとき酸素センサ10は、酸素濃
度がある濃度以下となると、一定値Aを実測値として出
力し続けるので、実際の酸素濃度よりも高い濃度を出力
してしまうこととなる。したがって、コントローラ17
は、供給している燃焼用空気量が過剰であると判断し、
この実測値Aを設定値に近づけるべく、バタフライ弁1
2が閉方向に動作するように、バタフライ弁開閉指示信
号15を出力する。バタフライ弁12が閉方向に動作し
全閉状態になると、カム23がマイクロスイッチ25を
オンにし、閉側リミット信号16がコントローラ17に
出力される。
Next, the operation will be described. In FIG. 1, it is assumed that the heat storage body 7 has sufficiently absorbed heat from the exhaust gas by the switching device 9 described above. The combustion air generated by the blower 5 is preheated by the regenerator 7 and discharged into the combustion furnace 1 as high-temperature preheated air. The high-temperature preheated air and the fuel gas discharged from the fuel nozzle 2 are mixed and burned in the combustion furnace 1. Then, the exhaust gas in the combustion furnace 1 is absorbed by the heat storage body 8 in the exhaust path 6 and then discharged to the outside. At that time, the oxygen concentration of the exhaust gas is measured by the oxygen sensor 10, and the oxygen sensor output signal 13 is input to the controller 17, so that the oxygen concentration is obtained. Since the controller 17 presets the oxygen concentration of the exhaust gas at the time of performing the optimal combustion, the controller 17 compares this set value with the actually measured value from the oxygen sensor 10 and determines the actual measured value as the set value. A predetermined butterfly valve opening / closing instruction signal 15 is output to the air amount adjusting means 11 so that the amount of combustion air is controlled so as to coincide with the above. Then, it is assumed that a failure occurs in the oxygen sensor 10 as shown in FIG. At this time, when the oxygen concentration falls below a certain concentration, the oxygen sensor 10 continues to output the constant value A as the actually measured value, so that the oxygen sensor 10 outputs a concentration higher than the actual oxygen concentration. Therefore, the controller 17
Determines that the amount of combustion air being supplied is excessive,
In order to bring the measured value A closer to the set value, the butterfly valve 1
2 outputs a butterfly valve opening / closing instruction signal 15 so that 2 operates in the closing direction. When the butterfly valve 12 operates in the closing direction and is fully closed, the cam 23 turns on the microswitch 25 and the closing limit signal 16 is output to the controller 17.

【0017】以後、コントローラ17は図4に示す制御
をする。すなわち、ステップST30においてバタフラ
イ弁12が全閉であるならば次のステップST33に進
み、このステップST33においてバタフライ弁12が
所定時間全閉のままならば、ステップST34において
酸素センサ10を故障と判断し、ステップST35にお
いて警報信号を出力すると共に、ステップST36にお
いて燃料の遮断弁3を閉じて燃焼を強制終了させる。こ
れにより、燃焼用空気の供給不足による不完全燃焼を防
止できる。一方、ステップST30においてバタフライ
弁12が全閉でない場合やステップST33において所
定時間全閉のままでない場合には、ステップST31に
おいて酸素センサ10を正常と判断し、ステップST3
2において正常時における燃焼制御がなされる。なお、
燃焼を継続する限り、ステップST30に戻って燃焼制
御が継続される。したがって、酸素センサ10が故障し
ても、大量の一酸化炭素を発生しながら燃焼を継続して
しまう事態を回避し、安全かつ最適な燃焼が実現する。
Thereafter, the controller 17 performs the control shown in FIG. That is, if the butterfly valve 12 is fully closed in step ST30, the process proceeds to the next step ST33. If the butterfly valve 12 is fully closed for a predetermined time in this step ST33, it is determined that the oxygen sensor 10 has failed in step ST34. In step ST35, an alarm signal is output, and in step ST36, the fuel shutoff valve 3 is closed to forcibly terminate combustion. Thereby, incomplete combustion due to insufficient supply of combustion air can be prevented. On the other hand, if the butterfly valve 12 is not fully closed in step ST30 or if it is not fully closed for a predetermined time in step ST33, it is determined in step ST31 that the oxygen sensor 10 is normal, and step ST3 is performed.
At 2, normal combustion control is performed. In addition,
As long as the combustion is continued, the process returns to step ST30 to continue the combustion control. Therefore, even if the oxygen sensor 10 fails, it is possible to avoid a situation in which combustion is continued while generating a large amount of carbon monoxide, and safe and optimal combustion is realized.

【0018】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、酸素センサ10が故障したら燃焼を強制終了させる
ことで、大量の一酸化炭素を発生しながら燃焼を継続し
てしまう事態を回避でき、安全かつ最適な燃焼が実現で
きる効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, when the oxygen sensor 10 fails, the combustion is forcibly terminated, so that the situation of continuing the combustion while generating a large amount of carbon monoxide can be avoided. The effect that safe and optimal combustion can be realized is obtained.

【0019】なお、上記実施の形態1においては、燃焼
用空気の予熱手段として、蓄熱体7,8を用いるものと
して説明したが、これに限られず、例えば、他の燃焼手
段により直接加熱して予熱することもできる。また、燃
焼用空気の供給量を調節する手段として、給気路4中に
バタフライ弁12を設けるものとして説明したが、これ
に限られず、例えば、ブロアー5に回転数可変制御方式
のものを用い、発生送風量自体を調節することもでき
る。さらに、燃焼用空気の供給量を検出する手段とし
て、カム23とマイクロスイッチ25等を用いるものと
して説明したが、これに限られず、例えば、弁開度に比
例して抵抗値が変化するポテンショメータを用いること
により連続的にバタフライ弁12の開度を検出すること
もできる。また、ブロアー5に回転数可変制御方式のも
のを用いる場合には、最小回転数を電圧や周波数で検出
することもできる。さらに、給気路4中に流量計を設け
て空気量を直接測定することもできる。また、燃焼制御
装置をいわゆるシングル型リジェネバーナに用いるもの
として説明したが、これに限られず、いわゆるツイン型
リジェネバーナに用いることもできる。
In the first embodiment, the description has been made assuming that the regenerators 7 and 8 are used as the preheating means for the combustion air. However, the present invention is not limited to this. For example, the preheating means may be directly heated by another combustion means. It can be preheated. Also, as means for adjusting the supply amount of combustion air, it has been described that the butterfly valve 12 is provided in the air supply passage 4, but the present invention is not limited to this. For example, a rotational speed variable control system is used for the blower 5. In addition, the generated air volume itself can be adjusted. Further, the means for detecting the supply amount of the combustion air has been described as using the cam 23 and the micro switch 25. However, the present invention is not limited to this. For example, a potentiometer whose resistance value changes in proportion to the valve opening may be used. By using this, the opening of the butterfly valve 12 can be continuously detected. In addition, when using a variable rotation speed control system as the blower 5, the minimum rotation speed can be detected by voltage or frequency. Further, a flow meter can be provided in the air supply passage 4 to directly measure the air amount. Also, the combustion control device has been described as being used for a so-called single type regenerative burner, but the present invention is not limited to this, and may be used for a so-called twin type regenerative burner.

【0020】実施の形態2.上記実施の形態1は、コン
トローラ17が酸素センサ10を故障と判断した場合に
遮断弁3を閉じて燃焼を強制終了させるものであった
が、本実施の形態2は、燃焼を強制終了させないで、酸
素センサ10によるフィードバック制御のみを中止し、
バタフライ弁12の開度を一定に保って燃焼を継続させ
るように制御するものである。
Embodiment 2 In the first embodiment, when the controller 17 determines that the oxygen sensor 10 has failed, the shutoff valve 3 is closed to forcibly terminate the combustion. However, in the second embodiment, the combustion is not forcibly terminated. , Only the feedback control by the oxygen sensor 10 is stopped,
The control is performed so that the opening of the butterfly valve 12 is kept constant and the combustion is continued.

【0021】図5はこの発明の実施の形態2による燃焼
制御装置のコントローラの制御例を示すフローチャート
である。構成は上記実施の形態1の場合とほぼ同様であ
るので、同一の構成部材には同一の符号を用いて、異な
る部分のみについて説明する。酸素センサ10によるフ
ィードバック制御をしない場合において最適な燃焼とな
るようなバタフライ弁12の開度を予め求めておき、当
該開度になったらバタフライ弁12の開動作を停止でき
るように、図示しない第2のカムや第2のマイクロスイ
ッチをアクチュエータ軸頭部20aに設けておく。すな
わち、上記実施の形態1において示したカム23とマイ
クロスイッチ25は、バタフライ弁12の全閉時を検出
するために設けたものであるが、これら図示しない第2
のカムや第2のマイクロスイッチは、バタフライ弁12
が予め定めた開度に達した時を検出するために設けるも
のである。また、図示しない第2のマイクロスイッチの
検出信号は、コントローラ17に入力されるように構成
されている。
FIG. 5 is a flowchart showing a control example of the controller of the combustion control device according to the second embodiment of the present invention. Since the configuration is almost the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described. An opening degree of the butterfly valve 12 is determined in advance so that optimal combustion is obtained when the feedback control by the oxygen sensor 10 is not performed, and when the opening degree is reached, the opening operation of the butterfly valve 12 is stopped. The second cam and the second microswitch are provided on the actuator shaft head 20a. That is, the cam 23 and the micro switch 25 shown in the first embodiment are provided to detect the fully closed state of the butterfly valve 12, but these are not shown in the second drawing.
Of the cam and the second micro switch are the butterfly valve 12
Is provided to detect when a predetermined opening degree is reached. The detection signal of the second microswitch (not shown) is configured to be input to the controller 17.

【0022】次に動作について図1ないし図3及び図5
に基づいて説明する。ステップST30からステップS
T35までの動作は、上記実施の形態1の場合と同様で
あるので、説明を省略する。コントローラ17は、酸素
センサ10を故障と判断した場合には、ステップST3
7において酸素センサ10によるフィードバック制御を
中止する。そして、ステップST38においてバタフラ
イ弁12を開方向に動作させ、酸素センサ10によるフ
ィードバック制御をしない場合において最適な燃焼とな
るように予め求めておいた開度に固定する。その際、バ
タフライ弁12が予め定めた開度に達したか否かは、図
示しない第2のマイクロスイッチからの検出信号に基づ
いてコントローラ17が判断する。バタフライ弁12の
開度固定後は、コントローラ17は、そのまま燃焼を継
続する。これにより、正常な酸素センサ10を用いてフ
ィードバック制御をした場合のような最適な燃焼はでき
なくなるが、故障した酸素センサ10の使用に起因する
不完全燃焼を防止しつつ、とりあえず燃焼を継続するこ
とができる。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG.
It will be described based on. Step ST30 to step S
The operation up to T35 is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. If the controller 17 determines that the oxygen sensor 10 has failed, the controller 17 proceeds to step ST3.
At 7, the feedback control by the oxygen sensor 10 is stopped. Then, in step ST38, the butterfly valve 12 is operated in the opening direction, and the opening is fixed to a previously determined opening degree so that optimal combustion is obtained when the feedback control by the oxygen sensor 10 is not performed. At this time, the controller 17 determines whether or not the butterfly valve 12 has reached a predetermined opening based on a detection signal from a second microswitch (not shown). After the opening of the butterfly valve 12 is fixed, the controller 17 continues the combustion as it is. This makes it impossible to perform optimal combustion as in the case where feedback control is performed using the normal oxygen sensor 10, but continues combustion for the time being while preventing incomplete combustion due to the use of the failed oxygen sensor 10. be able to.

【0023】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、酸素センサ10が故障しても、大量の一酸化炭素を
発生しながら燃焼する事態を回避しつつ、とりあえず燃
焼を継続することができる効果が得られる。例えば、金
属溶解炉等では、燃焼を停止してしまうと溶融金属が固
まってしまい、当該溶解炉を再度稼働するまでに損害が
大きくなるため、燃焼を継続していくことが重要とされ
ている。したがって、本燃焼制御装置をこのようなシス
テムに使用する場合に特に有効である。
As described above, according to the second embodiment, even if the oxygen sensor 10 fails, the combustion can be continued for the time being while avoiding the situation of burning while generating a large amount of carbon monoxide. The effect that can be obtained is obtained. For example, in a metal melting furnace or the like, if the combustion is stopped, the molten metal solidifies, and the damage increases before the melting furnace is operated again, so it is important to continue the combustion. . Therefore, the present combustion control device is particularly effective when used in such a system.

【0024】なお、上記実施の形態2においては、バタ
フライ弁12の開度、すなわち、燃焼用空気の供給量を
検出する手段として、図示しない第2のカムと第2のマ
イクロスイッチを用いるものとして説明したが、これに
限られず、例えば、弁開度に比例して抵抗値が変化する
ポテンショメータを用いることにより連続的にバタフラ
イ弁12の開度を検出することもできる。
In the second embodiment, the second cam (not shown) and the second microswitch (not shown) are used as means for detecting the opening of the butterfly valve 12, that is, the supply amount of combustion air. However, the present invention is not limited to this. For example, the opening of the butterfly valve 12 can be continuously detected by using a potentiometer whose resistance value changes in proportion to the valve opening.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、燃焼
器に送られる燃料量と酸素検出器の検出信号とに基づい
て良好な空燃比となるように空気量調節手段を制御する
と共に、最小空気量検出手段の検出信号に基づいて前記
酸素検出器の異常を判定し当該異常時には前記燃焼器に
送られる燃料を遮断して燃焼を終了させる判定制御手段
とを備えて構成したので、酸素検出器が故障したら燃焼
を強制終了させることで、大量の一酸化炭素を発生しな
がら燃焼を継続してしまう事態を回避でき、安全かつ最
適な燃焼が実現できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the air amount adjusting means is controlled based on the amount of fuel sent to the combustor and the detection signal of the oxygen detector so as to obtain a good air-fuel ratio. A determination control unit that determines an abnormality of the oxygen detector based on a detection signal of the minimum air amount detection unit, and shuts off fuel sent to the combustor to terminate combustion when the abnormality is detected. By forcibly terminating the combustion when the oxygen detector fails, it is possible to avoid a situation in which the combustion is continued while generating a large amount of carbon monoxide, and there is an effect that safe and optimal combustion can be realized.

【0026】この発明によれば、燃焼器に送られる燃料
量と酸素検出器の検出信号とに基づいて良好な空燃比と
なるように空気量調節手段を制御すると共に、最小空気
量検出手段の検出信号に基づいて前記酸素検出器の異常
を判定し当該異常時には前記燃焼器に送られる前記空気
の量が予め定められた量となるように前記空気量調節手
段を制御する判定制御手段とを備えて構成したので、酸
素検出器が故障しても、大量の一酸化炭素を発生しなが
ら燃焼する事態を回避しつつ、とりあえず燃焼を継続す
ることができる効果がある。例えば、金属溶解炉等で
は、燃焼を停止してしまうと溶融金属が固まってしま
い、当該溶解炉を再度稼働するまでに損害が大きくなる
ため、燃焼を継続していくことが重要とされており、し
たがって、このようなシステムに使用する場合に特に効
果がある。
According to the present invention, the air amount adjusting means is controlled based on the fuel amount sent to the combustor and the detection signal of the oxygen detector so as to obtain a good air-fuel ratio, and the minimum air amount detecting means is controlled. A determination control unit that determines an abnormality of the oxygen detector based on the detection signal and controls the air amount adjustment unit so that the amount of the air sent to the combustor becomes a predetermined amount at the time of the abnormality. With this configuration, even if the oxygen detector fails, there is an effect that the combustion can be continued for the time being while avoiding a situation in which a large amount of carbon monoxide is generated and burned. For example, in a metal melting furnace or the like, if the combustion is stopped, the molten metal solidifies and the damage is increased before the melting furnace is operated again, so it is important to continue the combustion. Therefore, it is particularly effective when used in such a system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態1による燃焼制御装置を
示すシステム概略図である。
FIG. 1 is a system schematic diagram showing a combustion control device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】空気量調節手段を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an air amount adjusting means.

【図3】カムとマイクロスイッチの構成を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a cam and a micro switch.

【図4】コントローラの制御例を示すフローチャートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a control example of a controller.

【図5】この発明の実施の形態2による燃焼制御装置の
コントローラの制御例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a control example of a controller of a combustion control device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】燃焼可能領域の特性を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing characteristics of a combustible region.

【図7】酸素センサの出力特性を示すグラフ図である。FIG. 7 is a graph showing output characteristics of the oxygen sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼炉(燃焼器) 7 蓄熱体(空気予熱手段) 10 酸素センサ(酸素検出器) 11 空気量調節手段 12 バタフライ弁(空気量調節手段) 13 酸素センサ出力信号(検出信号) 16 閉側リミット信号(検出信号) 17 コントローラ(判定制御手段) 19 弁軸(空気量調節手段) 20 アクチュエータ軸(空気量調節手段) 22 モータ及び輪列(空気量調節手段) 23 カム(最小空気量検出手段) 25 マイクロスイッチ(最小空気量検出手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion furnace (combustor) 7 Heat storage body (air preheating means) 10 Oxygen sensor (oxygen detector) 11 Air amount adjusting means 12 Butterfly valve (air amount adjusting means) 13 Oxygen sensor output signal (detection signal) 16 Close limit Signal (detection signal) 17 Controller (judgment control means) 19 Valve shaft (air amount adjustment means) 20 Actuator shaft (air amount adjustment means) 22 Motor and wheel train (air amount adjustment means) 23 Cam (minimum air amount detection means) 25 Micro switch (minimum air amount detection means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/24 108 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F23N 5/24 108

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼器に送る空気の量を調節する空気量
調節手段と、前記燃焼器に送られる前記空気を予熱する
空気予熱手段と、前記燃焼器に送られる前記空気の量が
最小限度になったことを検出する最小空気量検出手段
と、前記燃焼器からの排気に含まれる酸素の濃度を検出
する酸素検出器とを備えた燃焼制御装置において、前記
燃焼器に送られる燃料量と前記酸素検出器の検出信号と
に基づいて良好な空燃比となるように前記空気量調節手
段を制御すると共に、前記最小空気量検出手段の検出信
号に基づいて前記酸素検出器の異常を判定し当該異常時
には前記燃焼器に送られる燃料を遮断して燃焼を終了さ
せる判定制御手段を備えたことを特徴とする燃焼制御装
置。
1. An air amount adjusting means for adjusting an amount of air sent to a combustor, an air preheating means for preheating the air sent to the combustor, and a minimum amount of air sent to the combustor. In a combustion control device including a minimum air amount detecting means for detecting that the amount of oxygen has reached and an oxygen detector for detecting the concentration of oxygen contained in exhaust gas from the combustor, the amount of fuel sent to the combustor The air amount adjusting means is controlled so as to obtain a good air-fuel ratio based on the detection signal of the oxygen detector, and abnormality of the oxygen detector is determined based on the detection signal of the minimum air amount detecting means. A combustion control device comprising: a determination control unit that shuts off fuel sent to the combustor and terminates combustion when the abnormality occurs.
【請求項2】 燃焼器に送る空気の量を調節する空気量
調節手段と、前記燃焼器に送られる前記空気を予熱する
空気予熱手段と、前記燃焼器に送られる前記空気の量が
最小限度になったことを検出する最小空気量検出手段
と、前記燃焼器からの排気に含まれる酸素の濃度を検出
する酸素検出器とを備えた燃焼制御装置において、前記
燃焼器に送られる燃料量と前記酸素検出器の検出信号と
に基づいて良好な空燃比となるように前記空気量調節手
段を制御すると共に、前記最小空気量検出手段の検出信
号に基づいて前記酸素検出器の異常を判定し当該異常時
には前記燃焼器に送られる前記空気の量が予め定められ
た量となるように前記空気量調節手段を制御する判定制
御手段を備えたことを特徴とする燃焼制御装置。
2. An air amount adjusting means for adjusting an amount of air sent to the combustor, an air preheating means for preheating the air sent to the combustor, and a minimum amount of air sent to the combustor. In a combustion control device including a minimum air amount detecting means for detecting that the amount of oxygen has reached and an oxygen detector for detecting the concentration of oxygen contained in exhaust gas from the combustor, the amount of fuel sent to the combustor The air amount adjusting means is controlled so as to obtain a good air-fuel ratio based on the detection signal of the oxygen detector, and abnormality of the oxygen detector is determined based on the detection signal of the minimum air amount detecting means. A combustion control device comprising: a determination control unit that controls the air amount adjustment unit so that the amount of the air sent to the combustor at the time of the abnormality is a predetermined amount.
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