JP5421660B2 - 燃焼炉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼炉の仕様に応じた燃焼制御系を、その燃焼安全性（安全運転）を保証しながら簡易に構築することのできる燃焼炉制御装置に関する。

燃焼炉の運転制御（燃焼制御）は、基本的には燃焼炉に設けられたバーナの火炎や炉内温度、更には燃焼炉からの排気ガス成分を監視しながら、燃焼制御装置（バーナコントローラ）を用いて前記バーナへの燃料供給量および空気供給量をそれぞれ制御することによって行われる（例えば特許文献１,２を参照）。また燃焼炉を運転するに際して、予め炉内を換気（パージ制御）した後に前記バーナを点火（点火制御）することで、バーナによる燃焼の安全性を、ひいては燃焼炉の運転の安全性を確保（保証）することが行われる（運転制御）。

特開平１１−１１８１５０号公報 特開平１０−３３２１４３号公報

ところで中型・大型の燃焼炉においては炉内に複数のバーナを設けたり、更には炉内を複数の燃焼ゾーンに分け、これらの燃焼ゾーン毎に１つまたは複数のバーナが設けられる。このような場合であっても燃焼炉の燃焼安全性を確保する上で、各バーナの燃焼（火炎）を制御する複数の燃焼制御器（バーナコントローラ）に対して種々のインターロックやパージ完了等の信号を確実に与えることが重要である。その為には、燃焼炉の仕様に応じて構築される運転制御系において、バーナに対応付けて設けられる燃焼制御器（バーナコントローラ）に対して上述したインターロックやパージ完了等の信号を確実に伝達し得るような対策を施すことが必要となる。

ちなみに一般的な運転制御は、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を用いたシーケンス制御により容易に実現し得る。しかし燃焼炉の運転制御の場合には、その燃焼安全性を保証する上で、例えば汎用のＰＬＣに燃焼安全のインターロックに係る専用のソフトウェアを設定した場合にだけ、その使用が許容される。換言すれば上述した専用のソフトウェアを設定したＰＬＣ以外のインターロック機器を介することなく燃焼安全のインターロックを構成して複数の燃焼制御器（バーナコントローラ）を制御することは禁止されている。

従って燃焼炉の運転を制御する場合、特にインターロックやパージ完了等の安全燃焼に係わる信号については、その安全性が保証された安全機器だけを介して伝達することが必要である。これ故、一般的には燃焼炉の仕様に合わせて構築される運転制御系の構成が複雑化し、しかも高価なものとなることが否めないと言う問題があった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、燃焼炉の仕様に応じた運転制御系を簡易に構築することができ、しかもその燃焼安全性（安全運転）を確実に保証することのできる燃焼炉制御装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明は、燃焼安全性に係わるインターロック判定やパージ時間監視等の基本機能をそれぞれモジュール化し、これらのモジュールを組み合わせることで種々の仕様の燃焼炉に対する運転制御系を構築し得るようにしたものであって、特に各モジュールの運転に必要とするインターロックを各モジュールにそれぞれ直接的に与えると共に、またモジュール間においては、例えばパージ完了を示す信号を直接的に伝達することで、汎用のＰＬＣを介することなく燃焼安全性に係わる信号を取り扱うようにしたことを特徴としている。

そこで本発明に係る燃焼炉制御装置は、燃焼炉全体の安全運転に係わる第１のインターロックを確認して前記燃焼炉の安全運転に必要な共通制御信号を出力して前記燃焼炉の全体的な運転を制御する共通制御モジュールと、
バーナが設けられた燃焼ゾーンに対応付けて設けられて該当する燃焼ゾーンにおける燃焼環境に係わる第２のインターロックと前記共通制御モジュールから出力される共通制御信号とを確認して当該燃焼ゾーンでの前記バーナの運転を制御する燃焼ゾーン制御モジュールとを階層的に設けたことを特徴としている。

また本発明に係る別の燃焼炉制御装置は、燃焼炉の安全運転に係わる第１のインターロックを確認して前記燃焼炉の運転に必要な共通制御信号を出力して前記燃焼炉の全体的な運転を制御する共通制御モジュールと、
バーナが設けられた燃焼ゾーンに対応付けて設けられて該当する燃焼ゾーンにおける燃焼環境に係わる第２のインターロックと前記共通制御モジュールから出力される共通制御信号とを確認して当該燃焼ゾーンの安全運転環境を制御すると共に、当該燃焼ゾーンに設けられたバーナの運転に必要な燃焼ゾーン制御信号を出力する燃焼ゾーン制御モジュールと、
前記バーナに対応付けて設けられて該当するバーナにおける固有の安全運転係わる第３のインターロックと前記燃焼ゾーン制御モジュールから出力される燃焼ゾーン制御信号とを確認して当該バーナの運転を制御するバーナ制御モジュールとを階層的に設けたことを特徴としている。

ちなみに前記燃焼炉は、例えば１つまたは複数のバーナがそれぞれ設けられた複数の燃焼ゾーンを備えたものであって、前記共通制御モジュールは、前記燃焼炉が備えるバーナの運転を許可または禁止する信号を前記共通制御信号として出力するように構成される。更に前記燃焼ゾーン制御モジュールは、上記各燃焼ゾーンにそれぞれ対応付けて設けられて、例えば前記バーナの運転が許可されているとき、該当する燃焼ゾーンを換気して当該燃焼ゾーンにおけるバーナの安全運転環境を整えると共に、当該燃焼ゾーンの安全運転環境が整えられた後に前記燃焼ゾーン制御信号を出力するように構成される。また前記バーナ制御モジュールは、前記各バーナにそれぞれ対応付けて設けられる。

また前記バーナは、該バーナに対応付けて設けられた燃焼制御器により燃焼制御されるものであって、前記燃焼ゾーン制御モジュールからの燃焼ゾーン制御信号を受けて運転が許可されたときにだけ前記燃焼制御器により燃焼制御されて、或いは前記燃焼ゾーン制御モジュールからの燃焼ゾーン制御信号と第３のインターロックとを確認した前記バーナ制御モジュールにより運転が許可されたときにだけ前記燃焼制御器により燃焼制御されて運転される。

上記構成の燃焼炉制御装置によれば、安全燃焼に係る複数のインターロックを、前記燃焼炉全体の安全運転に係わる第１のインターロックと、前記燃焼ゾーンの燃焼環境に係わる第２のインターロックとに分類し、更には前記バーナに固有な安全運転に係わる第３のインターロックとに分類し、一方、上記各インターロックを監視して燃焼炉の運転を制御する制御モジュールを、前記燃焼炉の全体的な運転を制御する共通制御モジュールと、燃焼ゾーンの安全運転環境を制御する燃焼ゾーン制御モジュールと、バーナの運転を制御するバーナ制御モジュールとに分けて、これらの各モジュールを燃焼炉の仕様に合わせて階層的に構築している。

そして各制御モジュール毎に、その階層に応じた第１〜第３のインターロックをそれぞれ確認して動作し、次の階層の制御モジュールに対して制御信号を伝達するだけなので、その燃焼制御系を簡易に構築することができる。しかもモジュール間でインターロックを伝達することがなく、例えばパージ完了等の確認信号を直接的に伝達するだけなので、その燃焼安全性（安全運転）を確実に保証することができる。従って燃焼炉の仕様に応じた燃焼制御系を、燃焼安全性を確保しながら簡易に、しかも安価に構築することができる。

本発明の一実施形態に係る燃焼炉制御装置における燃焼制御系の概略構成図。 モジュール間の信号伝達形態を示す図。 正常時の動作形態を示すタイミング図。 リレーのコモン接点と常開接点とが溶着した異常時の動作形態を示すタイミング図。 リレーのコモン接点と常開接点および常閉接点とが溶着した異常時の動作形態を示すタイミング図。

以下、図面を参照して本発明に係る燃焼炉制御装置について説明する。
図１は燃焼炉の運転を制御する燃焼炉制御装置における運転制御系の概略構成を示している。燃焼炉は、基本的には１つまたは複数のバーナが設けられた燃焼ゾーンを形成した炉を有するものである。尚、燃焼炉の仕様に応じて炉内を複数の燃焼ゾーンに区画し、各燃焼ゾーン毎に１つまたは複数のバーナを設ける場合もある。また各燃焼ゾーンには、炉内を換気（パージ）する換気装置が設けられる。

ちなみに図１に示す燃焼炉１０は、その炉内を３つの燃焼ゾーンＡ,Ｂ,Ｃに区画し、各燃焼ゾーンＡ,Ｂ,Ｃ毎に複数のバーナ（燃焼器）１１と換気装置１２とを設けた例を示している。尚、ここでは特に図示しないが燃焼炉１０には前記各バーナ１１のそれぞれに対応付けて該バーナ１１の火炎を検出する火炎検出器が設けられると共に、各燃焼ゾーンＡ,Ｂ,Ｃ毎にその炉内温度を検出する温度検出器や炉内ガス圧力を検出する圧力検出器等が設けられる。

さてこのような燃焼炉の運転を制御する燃焼炉制御装置は、基本的には燃焼炉１０の安全運転に係わる各種のインターロックを監視しながら、前記各バーナ１１の燃焼を制御するように構成される。尚、バーナ１１の燃焼制御自体は、前述した特許文献１,２に開示されるように、各バーナ１１に対応付けて設けられた燃焼制御器（バーナコントローラ；ＢＣＵ）１３により、各バーナ１１の火炎や炉内温度、更には炉からの排気ガス成分を監視しながら該バーナ１１への燃料供給量および空気供給量をそれぞれ制御することによって行われる。

即ち、本発明に係る燃焼炉制御装置は、各バーナ１１に対する燃焼制御をそれインターロックを監視しながら制御するものであって、特にバーナ１４の燃焼安全性に係わるインターロック判定やパージ時間監視等の基本機能をモジュール化し、これらのモジュールを燃焼炉１０の仕様に合わせて階層的に組み合わせることで、種々の仕様の燃焼炉１０に応じた運転制御系を構築し得るようにしたものである。特に各モジュールの運転に必要とするインターロックについては、そのモジュールに対して直接的に与えるようにすると共に、またモジュール間においては、例えばパージ完了を示すような制御信号（確認信号）を直接的に、且つ安全性を保証して確実に伝達することで、非安全機器を介することなく燃焼安全性に係わる信号を取り扱うようしたものである。

そこで本発明に係る装置においては、前記燃焼炉１０の安全運転に係わるインターロックを、燃焼炉全体の安全運転に係わる第１のインターロックと、前述した各燃焼ゾーンＡ,Ｂ,Ｃ毎の燃焼環境に係わる第２のインターロックと、更に前記各バーナ１１毎の運転に係わる第３のインターロックとに分類して取り扱うものとしている。即ち、各種のインターロックを、燃焼炉の全体の運転に係わる第１のインターロック、個々の燃焼ゾーンの運転に係わる第２のインターロック、そして個々のバーナの運転に係わる第３のインターロックとして階層的に分類している。

具体的には前記第１のインターロックは、燃焼炉１の基本的な運転条件が整っているか否かを示すもので、例えば感振器の出力、火災検知器の出力、使用電力の監視結果を示す電力オーバーの出力等からなる。また第２のインターロックは、前述した各燃焼ゾーンＡ,Ｂ,Ｃ毎に、その燃焼ゾーンにおけるバーナ１１の燃焼環境が整っているか否かを示すもので、例えば炉内温度から求められる炉内高温リミット・インターロックや炉内ガス圧インターロック等からなる。更に第３のインターロックは、個々のバーナ１１毎に、そのバーナ１１の燃焼（点火）条件が整っているか否かを示すもので、例えば燃料圧力上昇インターロックや燃料空気圧力下限インターロック等からなる。

一方、各バーナ１１の運転を制御する運転制御系については、前記第１のインターロックを判定して燃焼炉全体の運転を制御する共通制御モジュール１４と、各燃焼ゾーン毎にその燃焼ゾーンにおける第２のインターロックを判定して当該燃焼ゾーンの燃焼環境（運転条件）を制御する燃焼ゾーン制御モジュール１５と、各バーナ毎にそのバーナに対する第３のインターロックを判定して当該バーナの燃焼（運転）を制御するバーナ制御モジュール１６とを階層的に接続して構成するものとなっている。

ちなみに共通制御モジュール１４は当該燃焼系の根幹をなすもので、前述した第１のインターロックを判定するインターロック判定部１４ａと、このインターロック判定部１４ａの出力（燃焼炉の運転許可）を受けて燃焼炉１０の炉内の初期パージ処理を指示すると共に、その初期パージ処理をタイマ管理してパージ完了の確認信号（共通制御信号）を出力するパージ管理部１４ｂとにより構成される。この共通制御モジュール１４においては、当然のことながら前記第１のインターロックの一部が消失した場合、燃焼炉の運転条件が成立しないとして前記確認信号（共通制御信号）の出力を停止する。

具体的には前記インターロック判定部１４ａは、起動信号が入力されたとき、炉全体のインターロック信号の全てが正常であることを確認して全体パージ開始許可信号を出力し、インターロック信号に異常が生じた場合には上記全体パージ開始許可信号の出力を停止する。そして前記パージ管理部１４ｂにおいては、前記全体パージ開始許可信号を受けて前記各ゾーンＡ,Ｂ,Ｃの全て（炉全体）に対するパージ処理を開始させると共に、予め設定されているパージ処理時間をタイマ管理して、所定のパージ処理時間経過後に前記各ゾーンＡ,Ｂ,Ｃに対してゾーン起動信号を出力する。尚、パージ管理部１４ｂは、前記全体パージ開始許可信号の入力が停止した場合には、各ゾーンＡ,Ｂ,Ｃに対するゾーン起動信号の出力を停止し、これによって燃焼炉全体のパージ処理、ひいては燃焼炉の運転が停止される。

また前記燃焼ゾーン制御モジュール１５は、前述した燃焼ゾーンに対応付けて設けられるもので、前記共通制御モジュール１４から確認信号（共通制御信号）、具体的には前記ゾーン起動信号が与えられているときにだけ動作するように構成される。特にこの燃焼ゾーン制御モジュール１５は、前記ゾーン起動信号が与えられているときに前述した第２のインターロックを判定するインターロック判定部１５ａと、このインターロック判定部１５ａの出力（燃焼炉の運転許可）を受けて該当燃焼ゾーン内のパージ処理を指示すると共に、そのパージ処理をタイマ管理してパージ完了の確認信号（燃焼ゾーン制御信号）を出力するパージ管理部１５ｂとにより構成される。この燃焼ゾーン制御モジュール１５においては、当然のことながら前記共通制御モジュール１４から確認信号（共通制御信号）が消失した場合のみならず、前記第２のインターロックの一部が消失した場合、燃焼炉の運転条件が成立しないとして前記確認信号（燃焼ゾーン制御信号）の出力を停止する。

具体的には前記インターロック判定部１５ａは、ゾーン起動信号が入力されたとき、当該ゾーンに係わる第２のインターロック信号の全てが正常であることを確認して、当該燃焼ゾーンのパージ開始許可信号を出力し、第２のインターロック信号に異常が生じた場合には上記パージ開始許可信号の出力を停止する。そして前記パージ管理部１５ｂにおいては、前記ゾーンパージ開始許可信号を受けて前該当する燃焼ゾーンに対するパージ処理を開始させると共に、予め設定されているパージ処理時間をタイマ管理して、所定のパージ処理時間経過後に当該燃焼ゾーンにおけるバーナに対して燃焼起動信号を出力する。尚、パージ管理部１５ｂは、前記ゾーンパージ開始許可信号の入力が停止した場合には、燃焼起動信号の出力を停止し、これによってバーナの運転が停止される。

また前記バーナ制御モジュール１６は、各バーナ１１に対応付けて設けられるもので、前記燃焼ゾーン制御モジュール１４から確認信号（制御信号）である燃焼起動信号が与えられているときにだけ動作するように構成される。特にこのバーナ制御モジュール１６は、前述した第３のインターロックを判定するインターロック判定部１６ａと、このインターロック判定部１６ａの出力（燃焼炉の運転許可）を受けて該当するバーナの燃焼を制御する前述した燃焼制御器（バーナコントローラ；ＢＣＵ）１３を備えて構成される。当然のことながらこのバーナ制御モジュール１６においても、前記燃焼ゾーン制御モジュール１５から確認信号（燃焼ゾーン制御信号）が消失した場合のみならず、前記第３のインターロックの一部が消失した場合、燃焼炉の運転条件が成立しないとしてバーナ１１の運転（燃焼）を停止させる。

具体的には前記インターロック判定部１６ａは、燃焼起動信号が入力されたとき、当該バーナに係わる第３のインターロック信号の全てが正常であることを確認して、当該バーナの着火信号を出力し、インターロック信号に異常が生じた場合には上記着火信号の出力を停止する。そして前記バーナコントローラ１３においては、前記着火信号を受けて前該当するバーナを着火してその燃焼状態を監視しながら、その燃焼を制御する。尚、着火信号が途絶えたときにはバーナの燃焼を停止させる。

尚、図１においては燃焼ゾーンＡに対してのみ、制御モジュール１４,１５,１６を階層的に接続してその運転制御系を構成しているが、燃焼ゾーンＢ,Ｃについても同様に階層関した運転制御系を構成しても良いことは勿論のことである。また簡易型の燃焼炉であって、第３のインターロックがない場合には、燃焼ゾーンＢに示すように共通制御モジュール１４と燃焼ゾーン制御モジュール１５だけを階層的に接続し、燃焼ゾーン制御モジュール１５からの確認信号（燃焼ゾーン制御信号）を用いて、各バーナ１１に対応付けて設けられた燃焼制御器（バーナコントローラ；ＢＣＵ）１３を直接的に運転制御するように構成することも可能である。この場合には、前記燃焼ゾーン制御モジュール１５のパージ管理部１５ｂから、前述した燃焼起動信号に代えてバーナに対する着火信号を出力するようにすれば良い。また図１の燃焼ゾーンＣに示されるようにゾーンパージなしの場合には、各バーナコントローラ１３においては、前記ゾーン起動信号を受けて前該当するバーナを着火してその燃焼状態を監視しながら、その燃焼を制御するように構成すれば良い。

かくして上述した如く複数の制御モジュール１４,１５,１６を階層的に接続して運転制御系を構築する燃焼炉制御装置によれば、各制御モジュール１４,１５,１６においてはその運転制御に必要なインターロックだけを直接的に入力して判定するだけで良く、インターロックを別の制御モジュールに伝達することがない。しかも階層的に接続された制御モジュール１４,１５,１６間においては、動作完了を示す確認信号（共通制御信号／燃焼ゾーン制御信号）を直接的に伝達するだけで良いので、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を用いて燃焼炉の運転をソフトウェア的にシーケンス制御する必要がない。換言すれば安全機器を用いて構築される制御モジュール１４,１５,１６間で制御信号を直接的に伝達しながら、また各階層レベル毎にインターロックを判定して燃焼炉の運転を制御することができるので、汎用のプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）を用いることなく簡易にして効果的に燃焼炉の運転安全性を保証することができる。

また本装置によればＰＬＣを用いることがないので、ＰＬＣ自体の異常を配慮する必要がない。またいずれかのインターロックに異常が生じた場合には、そのインターロックを判定する制御モジュールにおいて当該異常速やかに、しかも確実に検出することができるので、異常の種別に応じた対策を速やかに講じることも可能となる等の効果も奏せられる。またＰＬＣを用いるための専用のソフトウェアを開発する必要がないので、燃焼炉制御装置を簡易に構築できるという利点を有する。

ここで前述した制御モジュール間での確認信号の伝達について簡単に説明する。図２は制御モジュール間での確認信号の伝達を実現する送信側モジュールおよび受信側モジュールの構成例を示している。
送信側モジュール、例えば共通制御モジュール１４においては所定周期のパルス信号を生成する制御器（ＣＰＵ）１ａ,１ｂを２台並列に備えることで、前述した確認信号（共通制御信号）インターロック信号の存在を示す情報（パルス信号）を多重（二重）に生成し、該確認信号（パルス信号）の信頼性を高めるものとなっている。ちなみに前記制御器（ＣＰＵ）１ａ,１ｂは、主として互いに同期して動作して時分割にパルス信号を生成する信号発生部としての機能を担う。具体的には前記各制御器（ＣＰＵ）１ａ,１ｂは、デューティ５０％の矩形波からなる周期２０ｍ秒のパルス信号を、例えば１００ｍ秒ずつ交互に生成するように構成されている。そしてこれらの各制御器（ＣＰＵ）１ａ,１ｂからそれぞれ出力されるパルス信号は、トランジスタ２ａ,２ｂからなる論理和回路（パルス信号合成部）を介して１つにまとめられて、時系列に所定周期で連続するパルス信号（パルス信号列）として、出力トランジスタ３を介して受信側モジュールである燃焼ゾーン制御モジュール１５に送出されるようになっている。

尚、この共通制御モジュール１５の出力段には、前記出力トランジスタ３から出力されるパルス信号の外部出力を制御するリレー（スイッチ）４が直列に介挿されており、このリレー４がオンの場合（駆動時）にだけ、その常開接点（ＮＯ；ノーマルオープン）を介して前記パルス信号（確認信号）が外部出力されるようになっている。具体的にはこのリレー４は、その電磁コイルＬの非導通時（オフ時）にコモン端子Ｃを常閉接点（ＮＣ；ノーマルクローズ）側に接続し、前記電磁コイルＬの導通駆動時（オン時）には前記コモン端子Ｃを常開接点ＮＯ側に接続切り替えるタイプのものである。そしてこの実施形態においては、前記リレー４のコモン接点Ｃは前記出力トランジスタ３の出力端（エミッタ接地されたｐｎｐトランジスタ３のコレクタ）に接続され、また前記常開接点ＮＣは外部出力端子５に接続されている。従ってリレー４を導通駆動することにより、前記制御器１ａ,１ｂから出力されて前記論理和回路（トランジスタ２ａ,２ｂ）を介して１つにまとめられた時系列なパルス信号は、前記出力トランジスタ３からリレー４の常開接点ＮＯを介して受信モジュールＢへと伝達されるようになっている。

ちなみに前記リレー４の電磁コイルＬは、直列接続して設けられて前記制御器１ａ,１ｂからのリレー駆動信号を受けて導通駆動される２つのトランジスタ６,７からなるリレー駆動回路により通電制御される。従って前記リレー４は、前記制御器１ａ,１ｂが同時にリレー駆動信号を出力しているときにだけ前記リレー駆動回路（トランジスタ６,７）を介して駆動される。また前記制御器１ａ,１ｂの少なくとも一方が前記リレー駆動信号の出力を停止した場合には、前記リレー４の駆動が停止される。

またこの共通制御モジュール１４は、前記リレー４の常開接点ＮＯを介して外部出力されるパルス信号を監視する監視回路としてのトランジスタ８と、前記リレー４の非駆動時に該リレー４の常閉接点ＮＣに現れる筈の前記パルス信号を監視する監視回路としてのトランジスタ９とを備えている。そしてこれらの各トランジスタ８,９（監視回路）を介してそれぞれ検出されるパルス信号は、出力監視結果ｉｎ１,ｉｎ２として前記各制御器１ａ,１ｂにそれぞれ与えられて、該共通制御モジュール１４が有する機能の自己診断に供せられるようになっている。

尚、前記燃焼ゾーン制御モジュール１５は、上述した如く送信モジュールＡから送られてくるパルス信号（確認信号）を、発光素子２１と、この発光素子２１に光結合された受光素子２２とからなるフォトカップラを介して検出するように構成されている。またそしてこのフォトカプラの出力は、並列に設けられた２つの制御器２３,２４にそれぞれ与えられて上記パルス信号（確認信号）の受信が二重に確認されるようになっている。ちなみに各制御器２３,２４は、例えば前述したパルス信号が一定期間（例えば５００ｍ秒）以上に亘って継続したとき、これを前述した確認信号であるとしてそれぞれ認識するように構成される。換言すれば前述したパルス信号の継続時間が一定期間（例えば５００ｍ秒）に満たない場合、前記制御器１３は確認信号が消失した、或いは送信モジュールＡにおける何等かの異常により確認信号が送られてこないとして判断するものとなっている。

このように構成された制御信号の伝達系によれば、前記共通制御モジュール１４におけるリレー４等の各要素の全てが正常に機能している場合、並列に設けられた２つの制御器（ＣＰＵ）１,２はインターロック信号の入力に伴って、例えば図３に示すように所定の期間ずつ交互にパルス信号を出力する。但し、前記制御器１,２は該共通制御モジュール１４が正常に機能していることが確認されるまでの間、前記リレー４を駆動することはない。従って上述した如く各制御器１,２からそれぞれ出力されたパルス信号は、論理和回路（トランジスタ２ａ,２ｂ）を介して１つの時系列なパルス信号にまとめられた後、出力トランジスタ３からリレー４に供給されるだけである。

しかして前記リレー４が正常であるならば、該リレー４の非駆動時には前述したパルス信号は該リレー４の常閉接点ＮＣ側から出力され、常開接点ＮＯ側からは出力されることはない。この結果、図２に示すように前記制御器１,２の第１の監視入力ポートｉｎ１には前記リレー４の常閉接点ＮＣ側から検出されたパルス信号が入力され、第２の監視入力ポートｉｎ２にはパルス信号が入力されることがない。前記各制御器１,２はこのような監視結果から前記リレー４が正常であると判断し、この時点で前記リレー４に対する駆動信号を発する。

するとこれらのリレー駆動信号を受けてリレー駆動回路のトランジスタ６,７が導通して前記リレー４が駆動され、その出力接点が切り替えられる。この結果、図３に示すように前述した如く１つにまとめられた時系列なパルス信号は、今度は該リレー４の常開接点ＮＯ側から外部接続端子５を介して受信モジュールＢ側に送出される。同時にリレー４の常閉接点ＮＣ側にはパルス信号が出力されなくなる。換言すれば前記各制御器１,２における第１の監視入力ポートｉｎ１にはパルス信号が入力されなくなり、これに代わって第２の監視入力ポートｉｎ２にパルス信号が入力されることになる。制御器１,２では、このような監視結果に基づいて前記リレー４が正常に機能していることを判断する。

そしてこのときに前記外部接続端子５を介して燃焼ゾーン制御モジュール１５に送出されるパルス信号は、前記各制御器１,２が交互に生成したパルス信号を合成して、１つにまとめた連続したパルス信号列となるので、前述した制御信号（共通制御信号）としての意味を持つことになる。従って共通制御モジュール１４からは、不本意に共通制御信号が出力されることがない。

尚、制御器１,２の一方が正常にパルス信号を生成しない場合や、パルス信号合成部としてのトランジスタ２ａ,２ｂに異常がある場合には、前述した如く１つにまとめられた時系列なパルス信号が生成されることはない。従ってこの場合には、例えば制御器１,２の一方の側に異常が発生していると判定し、その後のパルス信号の発生を停止させる。また制御器１,２を起動したにも拘わらずパルス信号自体が検出されない場合にも、同様にして何等かの異常が発生していると判断する。

ところでリレー４の接点故障は、専ら、該リレー４の駆動時における接点間の放電に起因する接点間の溶着として発生する。従ってリレー４の故障を検出するには、リレー４の駆動状態からその駆動を停止させ、そのときの前述した第１および第２の監視入力ポートｉｎ１,ｉｎ２における監視状態を調べれば良い。具体的には、リレー４のコモン接点Ｃと常開接点ＮＯとが溶着した場合には、リレー４の駆動を停止したとしてもその可動接片が常閉接点ＮＣ側に戻ることがない。従ってこの場合には、図４に示すようにリレー４の駆動を停止したにも拘わらず該リレー４の常開接点ＮＯ側（第１の監視入力ポートｉｎ２）にパルス信号が出力され続け、一方、リレー４の常閉接点ＮＣ側（第１の監視入力ポートｉｎ１）にはパルス信号が現れることがない。

従って前述した各制御器１,２においては、このような監視結果を以て前記リレー４に異常が発生しているとして判断し、例えば前記パルス信号の発生自体を停止させる。この結果、燃焼ゾーン制御モジュール１５へのパルス信号の伝達が強制的に中止される。特にパルス信号の送出を中止するべく前記リレー４の駆動を停止させた場合であっても、リレー４に異常がある場合には制御器１,２においてパルス信号の発生自体を停止することにより、その後の燃焼ゾーン制御モジュール１５へのパルス信号の送出を禁止する。

尚、リレー４の故障の一形態として、コモン接点Ｃと常開接点ＮＯとの融着に加えて常閉接点ＮＣまでも同時に融着する場合がある。このような事態が生じた場合には、リレー４を駆動しているか、或いはその駆動を停止しているかに拘わらず、図５に示すように該リレー４の常開接点ＮＯ側（監視入力ポートｉｎ２）にパルス信号が出力され続け、更に該リレー４の常閉接点ＮＣ側（監視入力ポートｉｎ１）にもパルス信号が現れることになる。従ってこのような監視結果が得られたときにも前記各制御器１,２においては、前記リレー４に異常が発生しているとして判断してパルス信号の発生自体を停止させ、燃焼ゾーン制御モジュール１５へのパルス信号の伝達を強制的に中止するようにすれば良い。

即ち、前述した如く制御信号の出力部を構成した共通制御モジュール１４によれば、２つの制御器１,２から交互にパルス信号を発生された状態でリレー４の駆動を制御してバーナ運転を許可または禁止すれば、正常時にはバーナ運転許可中にはリレー４の常開接点ＮＯ側（監視入力ポートｉｎ２）においてだけパルス信号が検出され、逆にバーナ運転禁止中には常閉接点ＮＣ側（監視入力ポートｉｎ１）においてだけパルス信号が検出されるので、これ以外の状態が発生した場合には、共通制御モジュール１４において何等かの異常が発生したとして検出することができる。そしてこの異常検出時には前記制御器１,２によるパルス信号の発生自体を禁止することで、燃焼ゾーン制御モジュール１５に対して誤って制御信号を伝達することがなくなる。

尚、前述した２つの制御器１,２の一方に異常が発生した場合には、異常が生じた側の制御器からはパルス信号が出力されなくなる。従って論理和回路（トランジスタ２ａ,２ｂ）を介してパルス信号の時系列化を図っても、その出力は一方の制御器から出力されたパルス信号だけとなる。従って所定周期のパルス信号の間欠的な途切れから、他方の制御器の異常を検出することが可能となる。よってこの場合は、正常に機能している側の制御器におけるパルス信号の生成を禁止すれば、該共通制御モジュール１４から誤ってパルス信号が出力されることを確実に阻止することが可能となる。

また前述した構成によれば、トランジスタ２ａ,２ｂ,３が故障した場合には、１つにまとめられて連続する時系列なパルス信号が得られなくなる。またトランジスタ６,７が故障した場合には、リレー４をオン・オフすることができなくなる。従って前述した監視入力ポートｉｎ１,ｉｎ２にて検出される信号を監視することにより、上述した異常についても検出することができる。従って共通制御モジュール１４が正常に機能している場合にだけ、所定時間以上に亘って連続するパルス信号として共通制御信号を燃焼ゾーン制御モジュール１５に対して確実に伝達することが可能となる。尚、燃焼ゾーン制御モジュール１５からバーナ制御モジュール１６に対する確認信号（ゾーン制御信号）の伝達についても同様に実行すれば良い。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばインターロックについては燃焼炉の仕様に応じて設定すれば良く、また適宜インターロックを追加することも可能である。また上述した実施形態および図１においてはバーナ１１毎に燃焼制御装置（ＢＣＵ）１３を個別に設ける構成を示したが、これに限らず単一の燃焼制御装置１３によって２以上のバーナ１１を対応付けるよう構成しても良い。この場合、単一の燃焼制御装置１３に対応付けるバーナ１１は全て同一のゾーン１０に設けられたもの、即ち、当該バーナ１１の動作条件が同じものに限定して対応付けるようにすればより好適である。このような場合においても、前述した如く分類した階層レベル毎にそのインターロックを判定すれば十分である。またモジュール間の信号伝達についても、その動作信頼性を確保する上での種々の対策を講じても良いことは言うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０ 燃焼炉
１１ バーナ
１２ 換気装置
１３ 燃焼制御装置（ＢＣＵ）
１４ 共通制御モジュール
１５ 燃焼ゾーン制御モジュール
１６ バーナ制御モジュール
Ａ，Ｂ,Ｃ 燃焼ゾーン

Claims (5)

1. 燃焼炉の安全運転に係わる第１のインターロックを確認して前記燃焼炉の運転に必要な共通制御信号を出力して前記燃焼炉の全体的な運転を制御する共通制御モジュールと、
   バーナか設けられた燃焼ゾーンに対応付けて設けられ、該当する燃焼ゾーンにおける燃焼環境に係わる第２のインターロックと前記共通制御モジュールから出力される共通制御信号とを確認して当該燃焼ゾーンの安全運転環境を制御すると共に、当該燃焼ゾーンに設けられたバーナの運転に必要な燃焼ゾーン制御信号を出力する燃焼ゾーン制御モジュールと、
   前記バーナに対応付けて設けられて該当するバーナにおける固有の安全運転に係わる第３のインターロックと前記燃焼ゾーン制御モジュールから出力される燃焼ゾーン制御信号とを確認して当該バーナの運転を制御するバーナ制御モジュールと
   を階層的に設けたことを特徴とする燃焼炉制御装置。
2. 前記燃焼炉は、１つまたは複数のバーナがそれぞれ設けられた複数の燃焼ゾーンを備えたものであって、
   前記燃焼ゾーン制御モジュールは、前記各燃焼ゾーンにそれぞれ対応付けて設けられ、
   前記バーナ制御モジュールは、前記各バーナにそれぞれ対応付けて設けられるものである請求項１に記載の燃焼炉制御装置。
3. 前記共通制御モジュールは、前記燃焼炉が備えるバーナの運転を許可または禁止する信号を前記共通制御信号として出力するものである請求項１に記載の燃焼炉制御装置。
4. 前記燃焼ゾーン制御モジュールは、前記バーナの運転が許可されているとき、該当する燃焼ゾーンを換気して当該燃焼ゾーンにおけるバーナの安全運転環境を整えると共に、当該燃焼ゾーンの安全運転環境が整えられた後に前記燃焼ゾーン制御信号を出力するものである請求項１に記載の燃焼炉制御装置。
5. 前記バーナは、該バーナに対応付けて設けられた燃焼制御器により燃焼制御されるものであって、
   前記燃焼ゾーン制御モジュールからの燃焼ゾーン制御信号と第３のインターロックとを確認した前記バーナ制御モジュールにより運転が許可されたときにだけ、前記燃焼制御器により燃焼制御されて運転されるものである請求項１に記載の燃焼炉制御装置。

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