KR101842343B1 - 연소 제어 장치 및 연소 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연소의 안전성과 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 연소 제어 장치(1A, 1B)는, N(N은 2 이상의 정수)개의 버너(21A~24A, 21B~24B)의 운전을 제어하고, N개의 버너의 연소 상태가 미리 정해진 조건을 만족했을 때에, N개의 버너의 모든 운전을 정지시키는 연소 제어 장치이며, 상기 미리 정해진 조건은, 상기 버너 중 어느 것도 점화되지 않은 상태에서 원하는 버너를 점화하는 처음 기동시에 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제1 차단 조건(1031)과, 처음 기동에 의해서 원하는 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제2 차단 조건(1032)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연소 제어 장치 및 연소 시스템{COMBUSTION CONTROL APPARATUS AND COMBUSTION SYSTEM}
본 발명은, 연소 제어 장치 및 연소 시스템에 관한 것으로, 특히, 연소 제어의 안전성과 안정성을 높일 수 있는 연소 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 철강로나 가열로, 탈취로 등의 공업로로 대표되는 연소로(연소 시스템)에서는, 연소 제어 장치에 의해서, 연소로 내에 설치된 버너의 연소 상태나, 로 내부 온도, 연소용 공기의 압력, 버너에 공급되는 연료의 압력 등을 감시하면서 연소 제어를 행함으로써, 연소의 안전성을 확보하고 있다. 예컨대, 연소 제어 장치가 화염 검출기를 이용하여 버너에 의한 화염의 유무를 판정하여, 화염이 검출되지 않은 경우에는 연소로에의 연료 공급을 정지하는 안전 제어를 행하고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조.).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성11-37460호 공보
그런데, 복수의 버너를 갖추는 연소 시스템(멀티 버너 시스템)에서는, 공통의 연소실(존) 안에 복수의 버너가 설치된다. 여기서, 연소실이란, 온도나 압력 등이 동일한 조건(파라메터)에서 연소가 제어되는 공간을 말하며, 이하 「존」이라고도 부른다.
멀티 버너 시스템에서는, 버너가 정상적으로 착화되지 않은 경우에, 그 연소실 내의 모든 버너의 운전이 정지하도록 제어되고 있다. 종래, 상기 연소실 내의 모든 버너의 운전을 정지시켜 연소실 내의 연소를 차단하는 조건(이하, 「존·록아웃 조건」이라고 부른다.)은, 요구되는 멀티 버너 시스템의 안전성이나 안정성에 기초하여 결정되고 있었다.
예컨대, 안전성을 우선시킨 멀티 버너 시스템의 경우에는, 연소실 내에 설치된 복수의 버너 중 하나라도 정상적으로 착화되지 않은 것을 존·록아웃 조건으로서 설정하고 있다. 한편, 안정성을 우선시킨 멀티 버너 시스템의 경우에는, 연소로 내의 온도 저하에 의해 가열 처리 중인 대상물이 전손(全損)되는 것을 막기 위해서, 연소실 내에 설치된 전체 버너 중 복수의 버너가 정상적으로 착화되지 않은 것을 존·록아웃 조건으로서 설정하여, 연소실 내의 전체 차단을 가능한 한 피하도록 제어되고 있다. 한편, 공업용 연소로에 관한 안전 규격(예컨대, 공업용 연소로의 안전 통칙 JISB 8415 등)에서는, 멀티 버너 시스템에 있어서, 공통의 연소실 내에 구비된 복수의 버너 중 하나라도 연소되고 있으면, 그 밖의 버너를 점화할 때에 그 연소실 내의 프리퍼지를 실시하지 않아도 된다는(전체 버너의 운전을 차단하지 않아도 된다는) 것이 정해져 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 멀티 버너 시스템에서는, 존마다 존·록아웃 조건이 설정되어 있고, 그 존·록아웃 조건이 고정되어 있었다. 그 때문에, 이하에 기재하는 것과 같은 문제가 있었다.
예컨대, 상기한 바와 같이 안전성을 우선시킨 존·록아웃 조건을 설정한 멀티 버너 시스템에서는, 복수의 버너가 정상적으로 착화되어 연소실 내의 연소 상태가 문제없는 상황이라도, 하나의 버너가 어떠한 이유로 단화(斷火)된 경우에는 전체 버너의 운전이 정지되기 때문에, 연소의 계속성, 즉 연소 제어의 안정성의 면에서 불안한 점이 있다.
한편, 상기한 바와 같이 안정성을 우선시킨 존·록아웃 조건을 설정한 멀티 버너 시스템에서는, 전체 버너가 정지한 상태에서 점화 동작을 행할 때에, 하나의 버너가 고장이 나서 착화되지 않은 경우라도 다른 버너가 착화된 경우에는 운전이 계속되기 때문에, 안전성의 면에서 불안한 점이 있다.
이상과 같은 이유에서, 연소의 안전성과 연소의 안정성(계속성)이 높은 연소 시스템이 요구되고 있었다.
본 발명의 목적은, 연소 제어에 있어서 연소의 안전성과 안정성 양쪽을 향상시키는 데에 있다.
본 발명에 따른 연소 제어 장치(1A, 1B)는, N(N은 2 이상의 정수)개의 버너(21A~24A, 21B~24B)의 운전을 제어하는 연소 제어 장치로서, 상기 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 원하는 버너를 점화하는 처음 기동시에 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제1 차단 조건(1031)과, 처음 기동에 의해서 원하는 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제2 차단 조건(1032)에 기초하여 N개의 버너의 연소 상태를 판정하는 판정부(104)와, 판정부의 판정 결과에 기초하여 N개의 버너의 운전 정지를 지시하는 지시부(105)를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 연소 제어 장치에 있어서, 제1 차단 조건은, N개의 버너 중 하나라도 착화되지 않은 경우에, N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건이라도 좋다.
상기 연소 제어 장치에 있어서, 제2 차단 조건은, N개의 버너 중 M(M은 N 이하의 정수)개의 버너의 화염이 발생하지 않은 경우에, N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건이라도 좋다.
상기 연소 제어 장치에 있어서, 프리퍼지를 행하고 나서 버너를 점화하기 위한 처음 기동 모드와, 통상 동작 상태에 있어서 N개의 버너의 운전을 제어하기 위한 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을 동작 모드로서 설정하는 동작 모드 설정부(101)와, 동작 모드 설정부에 의해서 처음 기동 모드가 설정된 경우에, 제1 차단 조건을 선택하고, 동작 모드 설정부에 의해서 통상 동작 모드가 설정된 경우에, 제2 차단 조건을 선택하는 차단 조건 선택부(102)를 더 가지며, 상기 판정부는, N개의 버너의 연소 상태가 차단 조건 선택부에 의해서 선택된 조건을 만족하고 있는지 여부를 판정하고, 상기 지시부는, 판정부에 의해서 N개의 버너의 연소 상태가 상기 선택된 조건을 만족하고 있다고 판정된 경우에, N개의 버너의 운전 정지를 지시하고, N개의 버너의 연소 상태가 상기 선택된 조건을 만족하고 있지 않다고 판정된 경우에, N개의 버너의 운전 계속을 허가하도록 하여도 좋다.
상기 연소 제어 장치에 있어서, 동작 모드 설정부는, 처음 기동 모드에 있어서 원하는 버너가 정상적으로 착화된 경우에, 동작 모드를 처음 기동 모드로부터 통상 동작 모드로 전환하도록 하여도 좋다.
본 발명에 따른 연소 시스템은, 상기 연소 제어 장치와, N개의 버너가 설치된 연소실(20A, 20B)을 갖는 연소로(2)와, 상기 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 연소 상태를 검출하는 화염 검출기(25A~28A, 25B~28B)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 연소 시스템에 있어서, 연소로는, 연소실을 복수개 가지며, 연소 제어 장치는, 연소실마다 대응하여 복수개 설치되고, 각각의 연소 제어 장치는, 대응하는 연소실 내에 설치된 N개의 버너의 운전을 제어하도록 하여도 좋다.
한편, 상기 설명에서는, 일례로서, 발명의 구성 요소에 대응하는 도면상의 구성 요소를, 괄호를 붙인 참조 부호에 의해서 나타내고 있다.
이상 설명한 것에 의해, 본 발명에 따르면, 연소 제어에 있어서 연소의 안전성과 안정성 양쪽을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 연소 제어 장치를 구비한 연소 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 있어서의 안전 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 4는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 다른 타이밍 차트이다.
도 5는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 6은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 다른 타이밍 차트이다.
도 7은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 통상 동작 모드에 있어서의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 8은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 존·록아웃 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.
〈연소 시스템의 구성〉
도 1은 본 실시형태에 따른 연소 제어 장치를 구비한 연소 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
동 도면에 도시되는 연소 시스템(500)은, 연소로(2)의 연소를 연소실마다 제어하는 시스템이다. 연소 시스템(500)으로서는, 탈취로 및 가열로 등의 소형의 공업용 연소로나, 플랜트 등에 있어서의 철강로 등의 대형의 공업용 연소로를 예시할 수 있다.
구체적으로, 연소 시스템(500)은, 복수의 연소실(20A, 20B)을 갖춘 연소로(2)와, 연소실마다 설치되어, 대응하는 연소실의 연소를 제어하는 연소 제어 장치(1A, 1B)와, 각 연소 제어 장치(1A, 1B)를 제어하는 제어 장치(4)와, 각 연소실에 설치된 버너에 연료(가스)를 공급하기 위한 연료 유로(3) 등을 갖추고 있다.
여기서, 연소실(존)이란, 전술한 바와 같이, 온도나 압력 등이 동일한 조건(파라메터)에서 연소가 제어되는 공간을 말하며, 연소실끼리 상호 물리적으로 분리되어 있는 구조를 갖는 것뿐만 아니라, 연소실끼리 상호 물리적으로 분리되어 있지 않은 구조를 갖는 것도 포함된다. 예컨대, 연소로(2) 내의 연소실(20A, 20B)은, 가열 처리의 대상물(워크)이 벨트 컨베이어 등에 의해서 복수의 연소실 사이를 이동할 수 있도록, 인접하는 연소실끼리 벽의 일부가 개방된 구조를 갖더라도 좋다. 즉, 연소실(20A)과 연소실(20B)은, 온도나 압력 등을 별개로 제어할 수 있는 공간이면 되며, 물리적으로 분리되어 있는지 여부는 묻지 않는다.
본 실시형태에서는, 일례로서, 연소로(2)가 연소실(20A)과 연소실(20B) 사이의 벽의 일부가 개방된 구조를 갖는 것으로 하고, 벨트 컨베이어 등에 의해서 워크가 연소실(20A), 연소실(20B)의 순으로 이동함으로써, 하나의 워크에 대하여 복수의 다른 가열 처리를 행할 수 있게 되어 있는 것으로 한다.
한편, 상기 워크로서는, 철이나 알루미늄 등의 소재나, 침탄(浸炭) 대상으로서의 강철, 건조 처리 대상물로서의 차체, 소성 대상의 세라믹 등의 가공 대상물을 예시할 수 있다.
각 연소실(20A, 20B)에는, N(N은 2 이상의 정수)개의 버너와, N개의 화염 검출기와, 그 밖의 연소 제어에 필요한 장치(예컨대, 점화 장치(이그나이터), 온도 센서 등)가 설치되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연소실(20A) 내에는, 4개의 버너(21A~24A)와, 4개의 화염 검출기(25A~28A)가 설치되고, 연소실(20B) 내에는, 4개의 버너(21B~24B)와, 4개의 화염 검출기(25B~28B)가 설치되어 있다. 한편, 도 1에서, 점화 장치, 온도 센서 등의 그 밖의 연소 제어에 필요한 장치에 관해서는 도시를 생략하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 각 연소실(20A, 20B)에 4개(N=4)의 버너가 설치되는 경우를 일례로 들어 설명하지만, 각 연소실(20A, 20B)에 설치되는 버너의 개수에 특별히 제한은 없다. 예컨대, 연소실(20A, 20B)에 각 5개의 버너를 설치하여도 좋고, 연소실(20A)에 3개의 버너를, 연소실(20B)에 2개의 버너를 각각 설치하여도 좋다.
버너(21A~24A)는 연소실(20A) 내부를 가열하는 기기이고, 버너(21B~24B)는 연소실(20B) 내부를 가열하는 기기이다. 버너(21A~24A, 21B~24B)는 버너마다 점화가 제어된다. 예컨대, 버너(21A~24A, 21B~24B)마다 대응하여 설치된 점화 장치에 의해서 점화됨으로써, 대응하는 버너(21A~24A, 21B~24B)가 착화된다.
화염 검출기(25A~28A, 25B~28B)는, 버너(21A~24A, 21B~24B)마다 대응하여 설치되어, 대응하는 버너에 의한 화염의 유무를 검출하는 기기이다. 예컨대, 화염 검출기(25A)는 버너(21A)의 화염의 유무를 검출하고, 화염 검출기(25B)는 버너(21B)의 화염 유무를 검출한다. 화염 검출기(25A~28A)에 의한 화염의 유무의 검출 결과(화염 검출 신호)는 후술하는 연소 제어 장치(1A)에 입력되고, 화염 검출기(25B~28B)에 의한 화염 유무의 검출 결과는 후술하는 연소 제어 장치(1B)에 입력된다.
연료 유로(3)는 연소로(2)에 연료를 공급하기 위한 유로이다. 연료 유로(3)는, 외부로부터 연료가 공급되는 메인 유로에서 복수의 유로로 분기되고, 분기된 유로가 각 버너(21A~24A, 21B~24B)에 접속되어 있다. 이에 따라, 외부로부터 연료 유로(3)에 공급된 연료가 각 버너(21A~24A), 버너(21B~24B)에 송출되게 된다. 또한, 연료 유로(3)의 메인 유로에서 분기된 각 유로에는, 대응하는 버너(21A~24A, 21B~24B)마다 안전 차단 밸브(31A~34A, 31B~34B)가 설치되어 있다. 예컨대, 연소실(20A) 내에 설치된 버너(21A~24A)는, 예컨대 연소 제어 장치(1A)에 의해서 밸브의 개폐가 제어되고, 연소실(20B) 내에 설치된 버너(21B~24B)는, 예컨대 연소 제어 장치(1B)에 의해서 밸브의 개폐가 제어된다.
한편, 도시하지는 않지만, 연소 시스템(500)에는, 연료 유로(3)와는 별도로, 연소로(2)에 공기(에어)를 공급하기 위한 공기 유로가 형성되어 있어, 블로워로부터 토출된 에어가 공기 유로를 통해 각 버너(21A~24A, 21B~24B)에 공급되게 되어 있다.
제어 장치(4)는, 연소로(2)를 통괄적으로 제어하기 위한, 연소 시스템(500)에 있어서의 상위 측의 기기이다. 제어 장치(4)는, 오퍼레이터 등(사용자)으로부터의 입력 조작에 따라서, 연소실(20A, 20B)에 있어서의 각 버너에 대한 점화의 지시(이하 「연소 요구」라고 부른다.)나, 연소실(20A, 20B)마다 또는 연소로(2) 전체의 운전의 정지 요구를, 연소 제어 장치(1A, 1B)에 대하여 부여한다.
제어 장치(4)는, 사용자의 조작에 따라서 연소 제어 장치(1A, 1B)에 대하여 지시를 내는 기기면 된다. 예컨대, 사용자의 조작을 입력하는 기능부(조작 버튼이나 레버, 키보드 등), 모니터 및 연소 제어 장치(1A, 1B)에 대한 지시 등을 출력하는 기능부 등이 일체로 형성된 제어반(制御盤)을 예시할 수 있다. 또한, 예컨대, 연소 제어 장치(1A, 1B), 모니터 및 중앙 관리 장치 등이 네트워크를 통해 접속된 네트워크 제어 시스템을 구축하고 있는 경우에는, 상기 중앙 관리 장치와 같이, 연소 제어 장치(1A, 1B)에 대하여 지시를 내는 기능부가 제어 장치(4)로 될 수 있다.
연소 제어 장치(1A, 1B)(총칭하는 경우에는 「연소 제어 장치(1)」라고 부른다.)는, 제어 장치(4)로부터의 연소 요구나 연소실(20A, 20B)(연소로(2) 전체)의 운전 정지 요구 등에 따라서, 대응하는 연소실(20A, 20B) 내의 각 버너의 연소를 제어하기 위한 장치이다. 예컨대, 연소 제어 장치(1A)는 연소실(20A)에 있어서의 각 버너에 의한 연소를 제어하고, 연소 제어 장치(1B)는 연소실(20B)에 있어서의 각 버너에 의한 연소를 제어한다.
또한, 연소 제어 장치(1)는, 대응하는 연소실에 설치된 각 버너의 연소 상태나 각 리미트·인터록(도시하지 않음)의 상태 등을 감시함으로써, 연소실 내의 폭발 등을 막기 위한 각종 제어를 행한다. 예컨대, 연소 제어 장치(1)는, 상기 제어의 하나로서, 대응하는 연소실 내에 설치된 각 버너의 착화 상태가 미리 정해진 조건을 만족했을 때에, 그 연소실 내에 설치된 N개의 버너의 운전을 정지시키는 제어(이하, 「존·록아웃 제어」라고도 부른다.)를 행한다. 한편, 존·록아웃 제어의 상세한 것에 관해서는 후술한다.
〈연소 제어 장치의 구성〉
연소 제어 장치(1)의 구체적인 구성에 관해서 설명한다.
한편, 연소 제어 장치(1A)와 연소 제어 장치(1B)는 동일한 구성을 갖기 때문에, 본 명세서에서는, 대표적으로 연소 제어 장치(1A)에 관해서 상세히 설명하고, 연소 제어 장치(1B)의 상세한 설명에 관해서는 생략한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 연소 제어 장치(1A)는, 버너 컨트롤러(11_1~11_4)와 안전 제어 장치(10)로 구성되어 있다.
버너 컨트롤러(11_1~11_4)(총칭하는 경우에는 「버너 컨트롤러(11)」라고 표기한다.)는, 버너마다 대응하여 설치되어, 대응하는 버너의 운전을 제어함으로써, 연소실 내의 연소를 제어하는 장치이다. 구체적으로, 버너 컨트롤러(11)는, 후술하는 안전 제어 장치(10)로부터의 지시 및 대응하는 화염 검출기(25A~28A)로부터의 화염 검출 신호에 기초하여, 대응하는 안전 차단 밸브(31A~34A)의 개폐와 점화 장치(도시하지 않음)의 기동을 제어함으로써, 설정된 점화 시퀀스에 따라서 대응하는 버너(21A~24A)의 점화를 행한다. 예컨대, 버너 컨트롤러(11_1)는, 안전 제어 장치(10)로부터의 지시 및 화염 검출기(25A)로부터의 화염 검출 신호에 기초하여, 안전 차단 밸브(31A)의 개폐와 대응하는 점화 장치(도시하지 않음)의 기동을 제어함으로써, 버너(21A)의 점화를 제어한다.
또한, 버너 컨트롤러(11)는, 안전 제어 장치(10)로부터의 지시에 기초하여, 대응하는 버너를 점화하고, 대응하는 화염 검출기의 화염 검출 신호에 기초하여, 버너에 의한 안정된 화염이 발생하고 있는지 여부를 나타내는 화염 판정 정보를 생성하여, 안전 제어 장치(10)에 출력한다.
또한, 버너 컨트롤러(11)는, 대응하는 버너가 착화되지 않거나 단화 등의 이상이 발생한 경우에는, 대응하는 버너를 록아웃한다. 이 경우, 예컨대, 버너 컨트롤러(11)가, 대응하는 버너가 록아웃했음을 나타내는 이상 검출 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력함으로써, 안전 제어 장치(10)는 버너가 록아웃했음을 검출하여, 제어 장치(4)에 대하여 그 취지를 통지한다.
안전 제어 장치(10)는, 연소 시스템(500)의 안전 운전, 즉 연소로(2)의 폭발 등을 방지하기 위해서, 각 버너의 연소 상태나 각 리미트·인터록(도시하지 않음)의 상태 등을 감시함으로써, 대응하는 연소실 내의 각 버너의 운전의 허가 및 불허가를 각 버너 컨트롤러에게 지시하는 안전 제어를 행하는 장치이다. 구체적으로, 안전 제어 장치(10)는, 제어 장치(4)로부터의 버너의 연소 요구 및 차단 요구나, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)로부터 입력되는 화염 판정 정보 및 이상 검출 정보 등에 기초하여, 각 버너 운전의 허가·불허가를 나타내는 신호를 생성하여 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 부여함으로써, 버너 컨트롤러(11)를 통해 각 버너(21A~24A)의 운전(각 버너에의 연료의 공급 및 정지 등)을 제어한다.
안전 제어 장치(10)로서는, 공업용 연소로에 관한 안전 규격(예컨대, 공업용 연소로의 안전 통칙 JIS B 8415등)에 기초하여 제조된 리미트·인터록을 감시하기 위한 리미트·인터록 모듈이나, 상기 안전 통칙에 대응한 전용의 소프트웨어를 설정한 프로그래머블 로직 컨트롤러(소위 안전 PLC) 등을 예시할 수 있다.
안전 제어 장치(10)는, 상기 안전 제어의 하나로서, 전술한 존·록아웃 제어를 행한다.
여기서, 안전 제어 장치(10)는, 존·록아웃 제어에 이용하는 존·록아웃 조건으로서, 어느 버너도 착화하지 않은 상태에서 원하는 버너를 점화하는 기동(이하, 「처음 기동」이라고 부른다.)일 때의 존·록아웃 조건(제1 차단 조건)과, 처음 기동에 의해서 원하는 버너가 정상적으로 착화된 후의 동작 상태(이하, 「통상 동작 상태」라고 부른다.)일 때의 존·록아웃 조건(제2 차단 조건)을 갖고 있고, 처음 기동시와 통상 동작 상태에 있어서, 상이한 존·록아웃 조건에 따른 존·록아웃의 실행이 가능하게 되어 있다. 이하, 안전 제어 장치(10)에 의한 존·록아웃 제어에 관해서 상세히 설명한다.
〈안전 제어 장치의 구성〉
도 2는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 있어서의 안전 제어 장치(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 한편, 동 도면에는, 안전 제어 장치(10)에 있어서 존·록아웃 제어를 행하기 위한 기능부만이 도시되어 있고, 그 밖의 기능부(예컨대, 리미트나 인터록의 감시 등을 행하는 기능부 등)에 관해서는 도시를 생략하고 있다.
한편, 도시하지는 않지만, 안전 제어 장치(10) 및 버너 컨트롤러(11)는, 외부 기기(안전 차단 밸브(31A~34A)나 화염 검출기(25A~28A) 등)와의 사이에서 신호의 송수신을 행하기 위한 외부 단자나, 입력 회로 및 출력 회로 등의 외부 인터페이스를 갖추고 있는 것으로 한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 안전 제어 장치(10)는, 존·록아웃 제어를 위한 기능부로서, 동작 모드 설정부(101), 차단 조건 선택부(102), 기억부(103), 판정부(104) 및 지시부(105)를 갖고 있다. 예컨대, 이들 기능부는, CPU 등의 프로세서와, 각종 메모리와, 그 밖의 주변 회로로 구성된 마이크로컨트롤러(MCU)에 의해서 실현된다. 즉, MCU에 있어서의 상기 프로세서가 상기 메모리에 기억된 프로그램에 따라서 각종 데이터 처리를 실행함으로써, 동작 모드 설정부(101), 차단 조건 선택부(102), 기억부(103), 판정부(104) 및 지시부(105)가 실현된다.
동작 모드 설정부(101)는, 대응하는 연소실에 있어서의 각 버너의 동작 모드를 설정하는 기능부이다. 구체적으로, 동작 모드 설정부(101)는, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)로부터 공급되는 화염 판정 정보 및 이상 검출 정보나 제어 장치(4)로부터의 연소 요구 등에 기초하여, 처음 기동 모드와 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을 동작 모드로서 설정한다.
여기서, 처음 기동 모드란, 프리퍼지(존·프리퍼지)를 행하고 나서 원하는 버너를 점화하기 위한 동작 모드이다. 또한, 통상 동작 모드란, 통상 동작 상태에 있어서, N개의 버너의 운전을 제어하기 위한 동작 모드이다.
또한, 원하는 버너란, 처음 기동시에 점화하여야 할 버너이며, 예컨대, 후술하는 순차 기동의 경우에는, 맨 처음에 점화하여야 할 1번째의 버너이고, 후술하는 동시 기동의 경우에는, 동시에 점화하여야 할 모든 버너이다.
예컨대, 동작 모드 설정부(101)는, 어느 버너도 착화되지 않은 경우에는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로 설정한다. 예컨대, 연소 시스템(500)이 기동한 직후의 초기 동작시나, 제어 장치(4)로부터 모든 버너에 대한 연소 요구가 없는 경우, 및 존·록아웃이 실행된 경우(또는 존·록아웃이 해제(리셋)된 경우)에는, 동작 모드 설정부(101)는 동작 모드를 "처음 기동 모드"로 설정한다.
한편, 처음 기동 모드에 있어서 원하는 버너가 정상적으로 착화된 경우(후술하는 동시 기동에서는 동시 점화 대상의 모든 버너가 착화된 경우, 후술하는 순차 기동에서는 맨 처음에 연소 요구가 나온 버너가 착화된 경우)에는, 동작 모드 설정부(101)는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다. 구체적으로는, 동작 모드 설정부(101)는, 처음 기동 모드에 있어서 점화가 지시된 버너에 대응하는 버너 컨트롤러(11)로부터의 화염 판정 정보가 "안정된 화염이 발생하고 있음"을 나타내는 경우에는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다.
차단 조건 선택부(102)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 선택된 동작 모드에 대응하는 존·록아웃 조건을 선택한다. 구체적으로는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 처음 기동 모드가 선택된 경우에는, 제1 차단 조건으로서의 처음 기동시 차단 조건을 선택한다. 한편, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 통상 동작 모드가 선택된 경우에는, 제2 차단 조건으로서의 통상 동작시 차단 조건을 선택한다.
상기 존·록아웃 조건, 즉, 처음 기동시 차단 조건(1031) 및 통상 동작시 차단 조건(1032)의 정보는 기억부(103)에 기억되어 있다. 차단 조건 선택부(102)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 선택된 동작 모드에 대응하는 존·록아웃 조건의 정보를 기억부(103)로부터 판독함으로써 존·록아웃 조건을 결정한다.
여기서, 처음 기동시 차단 조건(1031)이란, 처음 기동시에, N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 존·록아웃 조건이다. 구체적으로는, 처음 기동시 차단 조건(1031)은, N개의 버너 중 하나라도 착화되지 않은 경우에, N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건이다. 예컨대, 처음 기동시 차단 조건(1031)은, 처음 기동시에, 연소실(20A) 내의 4개(N=4)의 버너(21A~24A) 중 어느 하나의 버너가 착화되지 않은 경우에, 연소실(20A) 내의 4개의 버너(21A~24A)의 운전을 정지하는 조건이다.
또한, 통상 동작시 차단 조건(1032)이란, 통상 동작 상태에 있어서, N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 존·록아웃 조건이다. 구체적으로는, 통상 동작 상태에 있어서, N개의 버너 중 M(M은 N 이하의 정수)개의 버너의 화염이 발생하지 않은 경우에, N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건이다.
여기서, 통상 동작시 차단 조건(1032)에 있어서의 "M"의 값은, 연소 시스템(500)의 종류나 연소 시스템(500)을 사용하는 사용자의 요구 등에 따라서 M≤N의 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 예컨대, 통상 동작시 차단 조건(1032)을, 연소실(20A) 내의 4개(N=4)의 버너(21A~24A) 중 2개(M=2) 이상의 버너가 단화된 경우에, 연소실(20A) 내의 모든 버너(21A~24A)의 운전을 정지하는 조건으로 하여, 처음 기동시 차단 조건(1031)과 다르게 할 수 있다.
또한, 처음 기동시 차단 조건(1031) 및 통상 동작시 차단 조건(1032)에 있어서의 판정 대상의 버너는, 연소실을 가열하기 위한 메인 버너라도 좋고, 메인 버너를 점화하기 위한 파일럿 버너라도 좋다. 예컨대, 파일럿 버너를 갖지 않고, 메인 버너를 직접 점화하는 다이렉트 점화 방식인 경우에는, 상기 판정 대상의 버너는 메인 버너이다. 한편, 파일럿 버너에 점화하고 나서 메인 버너를 점화하는 일반적인 시한(時限) 파일럿인 경우에는, 상기 판정 대상의 버너는 예컨대 파일럿 버너라도 좋다.
처음 기동시 차단 조건(1031) 및 통상 동작시 차단 조건(1032)의 정보는, 예컨대, 연소 제어 장치(1)의 제조시 또는 출하시 등에 있어서 플래시 메모리 등의 불휘발성의 메모리 등에 기록되고, 연소 제어 장치(1)의 기동시 등에 있어서, 상기 불휘발성 메모리로부터 MPU 내의 RAM 등에 전개됨으로써 기억부(103)에 기억된다.
판정부(104)는, N개의 버너에 의한 연소 상태가, 차단 조건 선택부(102)에 의해서 선택된 존·록아웃 조건을 만족하고 있는지 여부를 판정하는 기능부이다. 구체적으로는, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)로부터 출력된 화염 판정 정보에 기초하여, 각 버너(21A~24A)에 의한 연소 상태가 차단 조건 선택부(102)에 의해서 선택된 존·록아웃 조건(처음 기동시 차단 조건 또는 통상 동작시 차단 조건)을 만족하고 있는지 여부를 판정한다.
지시부(105)는, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여, 대응하는 버너(21A~24A)의 운전의 허가·불허가를 지시하는 기능부이다. 구체적으로는, 판정부(104)에 의해서, N개의 버너에 의한 연소 상태가 존·록아웃 조건을 만족하고 있다(이상 상태)고 판정된 경우에, N개의 버너의 운전 정지(존·록아웃)를 지시하고, N개의 버너의 연소 상태가 존·록아웃 조건을 만족하고 있지 않다(정상 상태)고 판정된 경우에, N개의 버너의 운전의 계속을 허가한다.
이어서, 존·록아웃 제어시의 연소 시스템(500)의 동작에 관해서 도 3~도 7의 타이밍 차트를 이용하여 설명한다.
일반적으로, 연소 시스템(500)과 같은 멀티 버너 시스템에서는, 처음 기동시의 점화 수법으로서, 연소실 내의 각 버너를 순서대로 점화하는 "순차 기동"과, 연소실 내의 각 버너를 동시에 점화하는 "동시 기동"의 2 종류의 수법이 알려져 있다. 여기서는, 일례로서, 상기 각각의 점화 수법에 있어서의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
또한, 이하의 설명에서는, 통상 동작시 차단 조건(1032)으로서, 연소실(20A) 내의 4개(N=4)의 버너(21A~24A) 중, 어느 3개(M=3)의 버너가 단화된 경우에, 연소실(20A) 내의 4개의 버너(21A~24A)의 운전을 정지하는 조건이 설정되어 있는 것으로 한다.
우선, 순차 기동시에 버너가 정상적으로 착화되지 않은 경우의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
도 3은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 3에는, 최상단에서부터 버너(21A, 22A, 23A, 24A)의 순으로, 각 버너(21A~24A)의 연소 요구의 유무, 점화 동작의 유무, 안전 차단 밸브(31A~34A)의 개폐 상태 및 대응하는 버너(21A~24A)의 화염 유무의 각 타이밍이 도시되어 있다. 또한, 각 버너(21A~24A)의 타이밍의 하단에는, 동작 모드와, 연소실(20A)에 있어서의 존·록아웃의 유무가 도시되어 있다. 또한, 도 3에서, 연소 요구가 출력되고 있는 기간, 점화 동작이 이루어지고 있는 점화 기간(이그니션 트라이얼 기간), 안전 차단 밸브(31A~34A)가 개방되어 있는 기간 및 화염이 발생하고 있는 기간을, 음영을 넣어 나타내고 있다. 한편, 이들 도 3에 관한 각종 정보는 후술하는 도 4~도 7에서도 마찬가지다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 시각 t0에서 연소 시스템(500)이 기동하면, 동작 모드 설정부(101)가 "처음 기동 모드"를 선택하고, 그에 따라서, 차단 조건 선택부(102)가 처음 기동시 차단 조건(1031)을 선택한다. 그 후, 제어 장치(4)가, 순차 기동의 점화 시퀀스에 따라서, 연소실(20A)에 대한 점화 지시를 연소 제어 장치(1A)에 대하여 출력한다. 구체적으로는, 예컨대 시각 t1에서, 제어 장치(4)가 버너(21A)의 연소 요구를 출력한다. 상기 연소 요구를 수취한 연소 제어 장치(1A)의 안전 제어 장치(10)는, 우선, 연소실(20A) 내의 프리퍼지를 시작한다. 미리 정해진 프리퍼지 기간 경과 후, 연소 제어 장치(1A)에 있어서의 안전 제어 장치(10)가, 버너 컨트롤러(11_1)에 대하여 버너(21A)의 점화를 지시함으로써, 버너(21A)의 점화 동작이 시작된다. 이 때, 버너 컨트롤러(11_1)가 안전 차단 밸브(31A)를 개방함으로써, 버너(21A)에 연료가 공급된다. 여기서는 버너(21A)가 착화되지 않았다고 하자.
버너(21A)의 점화 기간 경과 후, 버너 컨트롤러(11_1)는 록아웃하여, 화염이 발생하지 않고 있음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 연소실(20A) 내의 버너의 연소 상태가 초기시 차단 조건(1031)을 만족했다(이상)고 판정하고, 지시부(105)에 의해서 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너의 운전을 정지시키는 지시(존·록아웃의 지시)를 부여한다. 이에 따라, 예컨대, 시각 t4에 있어서, 각 버너(21A~24A)가 정지하고, 연소실(20A)은 존·록아웃으로 된다.
이어서, 순차 기동시에 버너가 정상적으로 착화된 경우의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
도 4는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 다른 타이밍 차트이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 시각 t0에 있어서의 연소 시스템(500)의 기동 후, 프리퍼지가 완료되는 시각 t2까지는 도 3의 경우와 같은 순서로 처리가 행해진다.
시각 t2에서, 프리퍼지가 완료되면, 연소 제어 장치(1A)에 있어서의 안전 제어 장치(10)가, 버너 컨트롤러(11_1)에 대하여 버너(21A)의 점화를 지시함으로써, 버너(21A)의 점화 동작이 시작된다. 이 때, 버너 컨트롤러(11_1)가 안전 차단 밸브(31A)를 개방함으로써 버너(21A)에 연료가 공급된다. 여기서는, 버너(21A)가 착화되고, 화염이 안정되었다고 하자.
이어서, 예컨대 시각 t3에서, 제어 장치(4)가 버너(22A)의 연소 요구를 출력 하면, 안전 제어 장치(10)가, 버너 컨트롤러(11_2)에 대하여 버너(22A)의 점화를 지시함으로써, 버너(22A)의 점화 동작이 시작된다.
버너(21A)의 점화 기간 경과 후, 버너 컨트롤러(11_1)는, 화염이 발생했음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 연소실(20A) 내의 버너의 연소 상태가 처음 기동시 차단 조건(1031)을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정하여, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너의 운전을 허가한다.
또한, 안전 제어 장치(10)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서, 처음 기동시에 하나의 버너가 정상적으로 착화되었다(처음 기동시 차단 조건(1031)을 만족하지 않았다)고 판정하여, 예컨대 시각 t4에서, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다. 이에 따라, 안전 제어 장치(10)는, 차단 조건 선택부(102)에 의해서, 존·록아웃 조건을 처음 기동시 차단 조건(1031)에서 통상 동작시 차단 조건(1032)으로 전환한다.
이 경우에, 예컨대 버너(22A)가 정상적으로 착화하지 않았다고 하면, 버너(22A)의 점화 기간 경과 후, 버너 컨트롤러(11_2)는, 화염이 발생하지 않았음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 연소실(20A) 내의 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정하고, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너 운전의 계속을 허가한다. 즉, 이 경우에는 버너(21A)의 연소가 계속된다.
그 후, 안전 제어 장치(10)가, 제어 장치(4)에 대하여 버너(22A)가 착화하지 않았음을 통지한다. 그 통지를 받은 제어 장치(4)는, 예컨대, 사용자로부터 버너(22A)에 대한 재점화 지시가 입력되면, 예컨대 시각 t5에 있어서 버너(22A)의 연소 요구를 연소 제어 장치(1A)에 대하여 출력한다. 연소 요구를 수취한 연소 제어 장치(1A)에 있어서의 안전 제어 장치(10)는, 버너 컨트롤러(11_2)에 대하여 버너(22A)의 점화를 지시함으로써, 다시 버너(22A)의 점화 동작이 시작된다.
이어서, 동시 기동시에 버너가 정상적으로 착화되지 않은 경우의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
도 5는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 예컨대, 시각 t0에서 연소 시스템(500)이 기동하면, 도 3, 4의 경우와 마찬가지로, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 "처음 기동 모드"가 선택되고, 차단 조건 선택부(102)에 의해서 처음 기동시 차단 조건(1031)이 선택된다. 그 후, 제어 장치(4)가, 동시 기동의 점화 시퀀스에 따라서, 연소실(20A)에 대한 점화 지시를 연소 제어 장치(1A)에 대하여 출력한다. 구체적으로는, 예컨대 시각 t1에서, 제어 장치(4)가 버너(21A~24A)의 연소 요구를 출력한다. 이 연소 요구를 수취한 연소 제어 장치(1A)의 안전 제어 장치(10)는, 우선, 연소실(20A) 내의 프리퍼지를 시작한다.
미리 정해진 프리퍼지 기간 경과 후, 연소 제어 장치(1A)에 있어서의 안전 제어 장치(10)가, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너(21A~24A)의 점화를 지시함으로써, 각 버너(21A~24A)의 점화 동작이 시작된다. 이 때, 버너 컨트롤러(11_1~11_4)가 대응하는 안전 차단 밸브(31A~34A)를 개방함으로써, 버너(21A~24A)에 연료가 공급된다.
여기서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 연소실 내의 4개의 버너 중 3개의 버너(22A~24A)는 착화되었지만, 나머지 하나의 버너(21A)가 착화되지 않았다고 하자.
이 경우, 착화된 3개의 버너(22A~24A)에 대응하는 버너 컨트롤러(11_2~11_4)는, 점화 기간 경과 후, 화염이 발생했음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 한편, 착화되지 않은 버너(21A)에 대응하는 버너 컨트롤러(11_1)는, 점화 기간 경과 후, 화염이 발생하지 않았다고 판정하여 록아웃하고, 화염이 발생하지 않았음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다.
각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)로부터의 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 연소실(20A) 내의 버너의 연소 상태가 초기시 차단 조건(1031)을 만족했다(이상)고 판정하여, 지시부(105)에 의해서 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너의 운전을 정지시키는 지시(존·록아웃 지시)를 부여한다. 이에 따라, 예컨대 시각 t4에 있어서, 각 버너(21A~24A)가 정지하고, 연소실(20A)은 존·록아웃으로 된다.
이어서, 동시 기동시에 버너가 정상적으로 착화된 경우의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
도 6은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 다른 타이밍 차트이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 시각 t0에 있어서의 연소 시스템(500)의 기동 후, 프리퍼지가 완료되고, 각 버너(21A~24A)의 점화 동작이 시작되는 시각 t2까지는 도 5의 경우와 같은 순서로 처리가 행해진다.
여기서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 연소실(20A) 내의 모든 버너(21A~24A)가 착화되었다고 하자. 이 경우, 착화된 각 버너(21A~24A)에 대응하는 버너 컨트롤러(11_1~11_4)는, 점화 기간 경과 후, 화염이 발생했음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다.
각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)로부터의 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 연소실(20A) 내의 각 버너의 연소 상태가 초기시 차단 조건(1031)을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정하고, 각 버너 컨트롤러(11_1~11_4)에 대하여 버너의 운전을 허가한다.
또한, 안전 제어 장치(10)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서, 처음 기동시에 원하는 버너가 정상적으로 착화되었다(처음 기동시 차단 조건을 만족하지 않았다)고 판정하고, 예컨대 시각 t4에서, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다. 이에 따라, 안전 제어 장치(10)는, 차단 조건 선택부(102)에 의해서, 존·록아웃 조건을 처음 기동시 차단 조건(1031)에서 통상 동작시 차단 조건(1032)으로 전환한다. 그 후에는 각 버너(21A~24A)에 의한 연소가 계속된다.
이어서, 통상 동작 모드에서 버너가 단화된 경우의 존·록아웃 제어에 관해서 설명한다.
도 7은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 통상 동작 모드에 있어서의 존·록아웃 제어를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 예컨대 시각 t0에서, 연소실(20A)에 있어서, 통상 동작 모드(통상 동작시 차단 조건)에서 정상적인 연소가 행해지고 있다고 하자. 이 경우에, 예컨대 어떠한 이유로, 예컨대, 시각 t1에서 버너(21A)가 단화되고, 시각 t2에서 버너(22A)가 단화되고, 시각 t3에서 버너(23A)가 단화되었다고 하자.
우선, 시각 t1에 있어서 버너(21A)가 단화된 경우, 버너 컨트롤러(11_1)가 대응하는 안전 차단 밸브(31A)를 닫고, 버너(21A)를 록아웃하고, 버너(21A)가 록아웃했음을 나타내는 이상 판정 정보와, 버너(21A)에 의한 화염이 발생하지 않았음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있는지 여부를 판정한다. 시각 t1의 시점에서는, 4개의 버너 중 버너(21A)만이 단화되고, 나머지의 3개의 버너(22A~24A)는 정상적으로 연소되고 있기 때문에, 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정하고, 나머지 3개의 버너(22A~24A)의 운전을 허가한다.
이어서, 시각 t2에 있어서 버너(22A)가 단화된 경우, 버너 컨트롤러(11_2)가 대응하는 안전 차단 밸브(32A)를 닫고, 버너(22A)를 록아웃하고, 버너(22A)가 록아웃했음을 나타내는 이상 판정 정보와, 버너(22A)에 의한 화염이 발생하지 않았음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있는지 여부를 판정한다. 시각 t2의 시점에서는, 4개의 버너 중 버너(21A, 22A)가 단화되고, 나머지 2개의 버너(23A, 24A)는 정상적으로 연소되고 있기 때문에, 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정하고, 나머지 2개의 버너(23A, 24A)의 운전을 허가한다.
그 후, 시각 t3에서, 버너(23A)가 추가로 단화된 경우, 버너 컨트롤러(11_3)가 대응하는 안전 차단 밸브(33A)를 닫고, 버너(23A)를 록아웃하고, 버너(23A)가 록아웃했음을 나타내는 이상 판정 정보와, 버너(23A)에 의한 화염이 발생하지 않았음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서, 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족하고 있는지 여부를 판정한다. 시각 t3의 시점에서는, 4개의 버너 중 3개의 버너(21A~23A)가 단화되어 있기 때문에, 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서 각 버너의 연소 상태가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족했다(이상)고 판정하여, 예컨대 시각 t4에서, 연소실(20A)에 있어서의 정상적으로 동작하고 있는 버너(24A)를 포함한 모든 버너의 운전을 정지시킨다(존·록아웃).
한편, 동작 모드의 "통상 동작 모드"로부터 "처음 기동 모드"로의 전환은, 다음 처음 기동시에 "처음 기동 모드"면 되며, 그 전환 타이밍은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 판정부(104)(또는 동작 모드 설정부(101))가, 통상 동작 모드시에 4개 중 3개의 버너가 단화되었다(통상 동작시 차단 조건(1032)을 만족했다)고 판정한 시점에서 "처음 기동 모드"로 전환하여도 좋고, 제어 장치(4)를 통해 존·록아웃이 해제(리셋)된 시점에서, "처음 기동 모드"로 전환하여도 좋다.
마지막으로, 연소 제어 장치(1)에 의한 존·록아웃 제어 처리의 흐름에 관해서 설명한다.
도 8은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 존·록아웃 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 존·록아웃 제어에서는, 우선, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 동작 모드가 결정된다(S1). 이어서, 차단 조건 선택부(102)가, 단계 S1에서 선택된 동작 모드를 판정하고, 판정 결과에 따라서 존·록아웃 조건을 선택한다(S2). 구체적으로는, 단계 S1에서 선택된 동작 모드가 처음 기동 모드였던 경우에는, 차단 조건 선택부(102)가 처음 기동시 차단 조건(1031)을 선택한다(S3). 한편, 단계 S1에서 선택된 동작 모드가 처음 기동 모드가 아니었던 경우, 즉 통상 동작 모드였던 경우에는, 차단 조건 선택부(102)가 통상 동작시 차단 조건(1032)을 선택한다(S3).
그 후, 제어 장치(4)로부터 버너의 연소 요구가 출력되면, 연소 제어 장치(1)가 그 연소 요구에 기초하여, 대응하는 버너의 연소를 제어한다(S5). 구체적으로는, 전술한 바와 같이, 안전 제어 장치(10)가 수취한 연소 요구의 버너에 대한 점화 지시를, 대응하는 버너 컨트롤러(11)에 대하여 출력하고, 버너 컨트롤러(11)가 대응하는 버너에 의한 화염의 유무(안정된 화염의 유무)를 화염 판정 정보로서 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다.
안전 제어 장치(10)는, 버너 컨트롤러(11)로부터 수취한 화염 판정 정보에 기초하여, 각 버너의 연소 상태를 판정한다(S6). 구체적으로는, 전술한 바와 같이, 각 버너의 연소 상태가 단계 S3(또는 단계 S4)에서 선택한 존·록아웃 조건을 만족하고 있는지 여부를 판정한다(S7). 안전 제어 장치(10)는, 판정부(104)에 의해서 각 버너의 연소 상태가 단계 S3(또는 단계 S4)에서 선택한 존·록아웃 조건을 만족하고 있다(이상)고 판정한 경우에는, 연소 제어 장치(1)에 의한 제어 대상의 연소실에 있어서의 N개의 버너의 운전을 정지하도록, 각 버너 컨트롤러(11)에 대하여 통지한다(S8). 이에 따라, 연소 제어 장치(1)에 의한 제어 대상의 연소실은 존·록아웃된다(S9).
한편, 단계 S7에서, 안전 제어 장치(10)가, 판정부(104)에 의해서 각 버너의 연소 상태가 단계 S3(또는 단계 S4)에서 선택한 존·록아웃 조건을 만족하고 있지 않다(정상)고 판정한 경우에는, 제어 대상의 연소실에 있어서의 각 버너의 운전을 허가한다(S10).
〈연소 제어 장치에 의한 효과〉
이상, 본 발명에 따른 연소 제어 장치에 의하면, 처음 기동시의 존·록아웃 조건(처음 기동시 차단 조건(1031))과, 통상 동작시의 존·록아웃 조건(통상 동작시 차단 조건(1032))을 갖고 있기 때문에, 처음 기동시와 통상 동작시에 있어서 다른 존·록아웃 조건에 따른 존·록아웃의 실행이 가능하게 된다. 이에 따르면, 종래와 같이 하나의 존·록아웃 조건밖에 갖고 있지 않은 연소 제어 장치와 비교하여, 연소 시스템에 있어서의 연소의 안전성과 연소의 안정성(계속성) 양쪽을 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로는, 전술한 바와 같이, 처음 기동시 차단 조건(1031)으로서, "N개의 버너 중 어느 하나의 버너가 착화되지 않은 경우에 N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건"을 설정하고, 통상 동작시 차단 조건(1032)으로서, "N개의 버너 중 M개의 버너가 단화(불착화)된 경우에 N개의 버너의 운전을 정지하는 조건"을 설정함으로써, 처음 기동시에는 안전성을 우선시키고, 또한 통상 동작시에는 연소실 내의 전체 버너가 정지함에 따른 연소실 내부의 온도 저하를 가능한 한 피하도록 연소의 계속성(안정성)을 우선시키는 연소 제어를 실현할 수 있게 된다.
이상, 본 발명자들에 의해서 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경할 수 있음은 물론이다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 연소실(20A)의 연소를 제어하기 위한 연소 제어 장치(1A)에 의한 존·록아웃 제어에 관해서 설명했지만, 연소실(20B)의 연소를 제어하기 위한 연소 제어 장치(1B)도 같은 식의 존·록아웃 제어를 행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 하나의 연소실의 존·록아웃 조건을 처음 기동시와 통상 동작시로 나누는 경우에 관해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 복수의 연소실로 이루어지는 하나의 연소로의 록아웃 조건을 처음 기동시와 통상 동작시로 나누는 경우에도, 마찬가지로 본 실시형태에 따른 연소 제어를 적용할 수 있다.
예컨대, 하나 또는 복수의 버너를 갖는 연소실을 P(P는 2 이상의 정수)개 갖는 연소로를 갖춘 연소 시스템에 있어서, 그 연소로 전체의 록아웃을 행하는 연소로 록아웃 조건으로서, 어느 연소실의 버너도 착화되지 않은 상태에서 원하는 연소실의 버너를 점화하는 처음 기동시의 록아웃 조건과, 처음 기동시에 원하는 연소실의 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작시의 록아웃 조건을 각각 별개로 설정한다. 구체적으로는, 처음 기동시의 연소로 록아웃 조건으로서, 하나의 연소실이 록아웃한 경우에 P개 모든 연소실을 록아웃하는 조건을 설정하고, 통상 동작시의 연소로 록아웃 조건으로서, P개의 연소실 중 S(S<P)개의 연소실이 록아웃한 경우에 P개 모든 연소실을 록아웃하는 조건을 설정한다. 이 경우, 예컨대, P개의 연소실마다 설치된 연소 제어 장치(상기 연소 제어 장치(1A, 1B)에 상당)를 제어하는 상위 측의 장치(예컨대 제어 장치(4)에 상당)가, 동작 모드에 따른 연소로 록아웃 조건의 선택과, 선택한 연소로 록아웃 조건에 따른 연소로 록아웃을 판정하고, 그 판정 결과에 따라서 각 연소 제어 장치를 제어한다.
이에 따르면, 상기 실시형태의 경우와 마찬가지로, 연소 시스템에 있어서의 연소의 안전성과 연소의 안정성 양쪽을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 실시형태에서, 연소 시스템(500)에 있어서의 연소로(2)가 2개의 연소실(20A, 20B)을 갖는 경우를 일례로서 설명했지만, 연소로(2)의 연소실의 개수는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 연소로(2)가 하나의 연소실만을 갖고 있어도 좋고, 3개 이상의 연소실을 갖고 있어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 처음 기동시 차단 조건(1031) 및 통상 동작시 차단 조건(1032)의 정보가, 연소 제어 장치(1)의 제조시 또는 출하시 등에 있어서 플래시 메모리 등의 불휘발성의 메모리 등에 기록되는 것으로 하여 설명했지만, 예컨대, 연소 시스템의 구축시나 연소 시스템의 메인터넌스시 등의 연소 제어 장치(1)의 제조 후에도 처음 기동시 차단 조건(1031) 및 통상 동작시 차단 조건(1032)의 정보가 다시 기록되게 하여도 좋다.
1, 1A, 1B: 연소 제어 장치, 2: 연소로, 20A, 20B: 연소실, 3: 연료 유로, 4: 제어 장치, 21A~24A, 21B~24B: 버너, 25A~28A, 25B~28B: 화염 검출기, 31A~34A, 31B~34B: 안전 차단 밸브, 10: 안전 제어 장치, 11,11_1~11_4: 버너 컨트롤러, 101: 동작 모드 설정부, 102: 차단 조건 선택부, 103: 기억부, 1031: 처음 기동시 차단 조건, 1032: 통상 동작시 차단 조건, 104: 판정부, 105: 지시부, 500: 연소 시스템.

Claims (7)

  1. N(N은 2 이상의 정수)개의 버너의 운전을 제어하는 연소 제어 장치로서,
    상기 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 원하는 버너를 점화하는 처음 기동시에 상기 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제1 차단 조건과, 상기 처음 기동에 의해서 상기 원하는 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 상기 N개의 버너의 운전을 정지시키기 위한 제2 차단 조건에 기초하여 상기 N개의 버너의 연소 상태를 판정하는 판정부와,
    상기 판정부의 판정 결과에 기초하여, 상기 N개의 버너의 운전의 정지를 지시하는 지시부를 갖고,
    프리퍼지를 행하고 나서 상기 버너를 점화하기 위한 처음 기동 모드와, 상기 통상 동작 상태에 있어서 상기 N개의 버너의 운전을 제어하기 위한 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을, 동작 모드로서 설정하는 동작 모드 설정부와,
    상기 동작 모드 설정부에 의해서 상기 처음 기동 모드가 설정된 경우에, 상기 제1 차단 조건을 선택하고, 상기 동작 모드 설정부에 의해서 상기 통상 동작 모드가 설정된 경우에, 상기 제2 차단 조건을 선택하는 차단 조건 선택부를 더 가지며,
    상기 판정부는, 상기 N개의 버너의 연소 상태가, 상기 차단 조건 선택부에 의해서 선택된 조건을 만족하고 있는지 여부를 판정하고,
    상기 지시부는, 상기 판정부에 의해서, 상기 N개의 버너의 연소 상태가 상기 선택된 조건을 만족하고 있다고 판정된 경우에, 상기 N개의 버너 전부의 운전 정지를 지시하고, 상기 N개의 버너의 연소 상태가 상기 선택된 조건을 만족하고 있지 않다고 판정된 경우에, 상기 N개의 버너의 운전 계속을 허가하는 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 차단 조건은, 상기 N개의 버너 중 하나라도 착화되지 않은 경우에, 상기 N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건인 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 차단 조건은, 상기 N개의 버너 중 M(M은 N 이하의 정수)개의 버너의 화염이 발생하지 않은 경우에, 상기 N개의 버너의 운전을 정지시키는 조건인 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 동작 모드 설정부는, 상기 처음 기동 모드에 있어서 상기 원하는 상기 버너가 정상적으로 착화된 경우에, 상기 동작 모드를 상기 처음 기동 모드로부터 상기 통상 동작 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 연소 제어 장치와,
    상기 N개의 버너가 설치된 연소실을 갖는 연소로와,
    상기 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 연소 상태를 검출하는 화염 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연소로는, 상기 연소실을 복수개 가지며,
    상기 연소 제어 장치는, 상기 연소실마다 대응하여 복수개 설치되고,
    각각의 상기 연소 제어 장치는, 대응하는 상기 연소실 내에 설치된 상기 N개의 버너의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
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