KR20160124005A

KR20160124005A - 연소 제어 장치 및 연소 시스템

Info

Publication number: KR20160124005A
Application number: KR1020160045565A
Authority: KR
Inventors: 도모야 나카타
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-10-26
Also published as: CN106402864B; US10180255B2; CN106402864A; JP6514556B2; KR101847704B1; US20160305662A1; JP2016205661A

Abstract

본 발명은 연소 공간과 가열 공간이 물리적으로 분리되어 있는 연소실을 갖는 멀티 버너 시스템에 있어서, 연소 공간의 퍼지 시간을 최적화한다.
본 발명에 따른 연소 제어 장치(1)는, 서로 다른 연소 공간(21A~21C)을 갖는 N개의 버너(22A~22C)의 운전을 제어하는 연소 제어 장치로서, 단일 퍼지의 실행 시간으로서 제1 프리퍼지 시간(T1)과 제2 프리퍼지 시간(T2)이 설정되고, 버너 중 어느 것도 점화되지 않은 상태에 있어서 버너의 점화가 지시된 경우에는, 전체 퍼지 후에, 제1 프리퍼지 시간에 기초한 단일 퍼지를 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 행하고, 통상 동작 상태에 있어서 버너의 점화가 지시된 경우에는, 제2 프리퍼지 시간에 기초한 단일 퍼지를 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 행하는 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, 화염을 발생시키는 연소 공간을 복수 갖는 연소 시스템을 제어하는 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, 연소로의 폭발을 방지하기 위해서, 연소 제어 장치가, 버너의 점화시에 있어서, 연소로 내의 잔류 연료(가스)를 연소로 밖으로 배출하는 퍼지(프리퍼지)를 행하고 나서 버너의 점화를 실행하고, 버너가 착화되었는지 여부를 화염 검출기를 이용하여 판정하여, 버너가 착화되지 않은 경우에 연소로에의 연료 공급을 정지하는 안전 제어를 행하고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조.).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성11-37460호 공보

그런데, 복수의 버너를 구비하는 연소 시스템(멀티 버너 시스템)에서는, 공통의 연소실(존) 내에 복수의 버너가 설치된다. 여기서, 연소실이란, 온도나 압력 등이 동일한 조건(파라메터)에서 연소가 제어되는 공간을 말하며, 이하 「존」이라고도 부른다.

멀티 버너 시스템의 대부분은, 각각의 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 점화를 제어하는 버너 컨트롤러와, 이들 버너 컨트롤러를 제어함으로써 연소실 전체의 연소를 제어하는 안전 제어 장치에 의해서 구성되어 있다.

이러한 멀티 버너 시스템에서는, 안전 제어 장치에 의한 연소실 단위에서의 퍼지(프리퍼지)가 행해지는 것이 일반적이다. 예컨대, 어느 버너도 착화되지 않은 상태에서 원하는 버너를 점화하는 기동(이하, 「처음 기동」이라고 부른다.)할 때에는, 우선, 안전 제어 장치가 연소실 전체의 프리퍼지를 행하고, 그 후에, 안전 제어 장치가 원하는 버너 컨트롤러에 대하여 점화 지시를 부여함으로써, 상기 버너 컨트롤러가 점화 시퀀스 제어를 실행하여, 대응하는 버너를 점화시킨다.

이에 대하여, 라디언트(radiant) 튜브 버너를 이용한 멀티 버너 시스템과 같이, 화염을 발생시키는 연소 공간과 가열 처리 대상물을 배치하기 위한 가열 공간이 물리적으로 분리되어 있는 연소실을 갖는 멀티 버너 시스템에서는, 복수의 연소 공간의 잔류 연료를 일제히 배출시키는 연소실 단위의 퍼지(이하, 「전체 퍼지」라고 부른다.)뿐만 아니라, 각 연소 공간의 잔류 연료를 개별적으로 배출시키는 연소 공간 단위의 퍼지(이하, 「단일 퍼지」라고 부른다.)가 필요한 경우가 있다.

예컨대, 연소하고 있는 복수의 버너 중 하나의 버너가 단화(斷火)된 상황에 있어서, 그 단화된 버너를 재점화하는 경우를 생각하자. 이 경우, 라디언트 튜브 버너를 이용한 멀티 버너 시스템에서는, 연소실 내의 다른 버너가 연소되고 있는 상황이라도, 각 버너의 연소 공간이 분리되어 있기 때문에, 재점화하여야 할 버너의 연소 공간의 프리퍼지를 행하고 나서 그 버너의 점화를 행할 필요가 있다. 한편, 전술한 라디언트 튜브 버너를 이용하지 않는 멀티 버너 시스템에서는, 연소실 내에서 다른 버너가 연소되고 있으므로, 연소실 전체의 프리퍼지(전체 퍼지)를 행하는 일없이, 상기 단화된 버너를 재점화할 수 있다(예컨대, JIS B 8415 등).

이와 같이, 라디언트 튜브 버너를 이용한 멀티 버너 시스템에서는, 연소 공간 단위의 프리퍼지가 필요한 경우가 있다. 그 때문에, 종래의 라디언트 튜브 버너를 이용한 멀티 버너 시스템에서는, 안전 제어 장치에 의한 전체 퍼지와는 별도로, 단일 퍼지를 행하기 위한 처리를, 각 버너 컨트롤러의 점화 시퀀스에 내장하고 있었다. 이에 따라, 라디언트 튜브 버너를 개별적으로 재점화하는 경우에도, 연소되고 있는 버너의 연소 공간을 포함한 전체 연소 공간의 퍼지를 행하는 일없이, 재점화하여야 할 버너의 연소 공간만의 프리퍼지를 행할 수 있게 된다.

그러나, 상기 라디언트 튜브 버너를 이용한 멀티 버너 시스템에서는, 처음 기동시에 있어서, 안전 제어 장치에 의한 전체 퍼지 후에 각 버너 컨트롤러에 의한 점화 시퀀스 제어가 실행되기 때문에, 전체 퍼지의 퍼지 시간과 점화 시퀀스 제어 내의 단일 퍼지의 퍼지 시간이 가산되어, 처음 기동시에는 전체적인 프리퍼지 시간이 길어져, 버너가 착화될 때까지 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 연소 공간과 가열 공간이 물리적으로 분리되어 있는 연소실을 갖는 멀티 버너 시스템에 있어서, 연소 공간의 퍼지 시간을 최적화하는 데에 있다.

본 발명에 따른 연소 제어 장치(1)는, 서로 다른 연소 공간(21A~21C)을 갖는 N(N은 2 이상의 정수)개의 버너(22A~22C)의 운전을 제어하는 연소 제어 장치로서, 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 점화와, 대응하는 버너의 연소 공간에 대한 퍼지를 제어하는 버너 컨트롤러(11A~11C)와, 버너 컨트롤러에 대하여, 연소 공간의 퍼지의 실행을 지시하고, 버너의 점화를 지시하는 지시부(102)를 가지고, 지시부는, N개의 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 M(M은 1 이상 N 이하의 정수)개의 버너를 점화시키는 경우에는, 연소 공간의 퍼지를 각각의 버너 컨트롤러에 대하여 지시하고, 상기 퍼지가 완료된 후에 M개의 버너의 점화를 대응하는 버너 컨트롤러에 대하여 지시하고, M개의 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 임의의 버너를 점화시키는 경우에는, 연소 공간에 대한 퍼지를 지시하지 않고, 상기 임의의 버너의 점화를 지시하고, 버너 컨트롤러는, 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에 있어서 지시부로부터 버너의 점화가 지시된 경우에는, 대응하는 버너의 연소 공간에 대한 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어의 공급을 행하고 나서 제1 프리퍼지 시간(T1) 경과 후에, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하고, 통상 동작 상태에 있어서 지시부로부터 버너의 점화가 지시된 경우에는, 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어의 공급을 행하고 나서 제2 프리퍼지 시간(T2) 경과 후에, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하는 것을 특징으로 한다.

상기 연소 제어 장치에 있어서, 제1 프리퍼지 시간(T1)은, 제2 프리퍼지 시간(T2)보다 짧게 하여도 좋다.

상기 연소 제어 장치에 있어서, 제1 프리퍼지 시간은 0초라도 좋다.

상기 연소 제어 장치에 있어서, N개의 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 M개의 버너를 점화하기 위한 처음 기동 모드와, M개의 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 N개의 버너의 운전을 제어하기 위한 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을, 동작 모드로서 설정하는 동작 모드 설정부(101)를 추가로 가지고, 버너 컨트롤러는, 지시부에 의한 퍼지의 실행 지시에 따라서, 대응하는 버너의 연소 공간의 퍼지를 제어하는 퍼지 제어부(114)와, 대응하는 버너의 점화를 제어하는 점화 제어부(115)와, 동작 모드 설정부에 의해서 처음 기동 모드가 설정된 경우에, 프리퍼지의 실행 시간을 제1 프리퍼지 시간으로 설정하고, 동작 모드 설정부에 의해서 통상 동작 모드가 설정된 경우에, 프리퍼지의 실행 시간을 제2 프리퍼지 시간으로 설정하는 퍼지 시간 설정부(111)와, 지시부에 의한 버너의 점화 지시에 따라서, 퍼지 시간 설정부에 의해서 설정된 프리퍼지의 실행 시간에 기초한 프리퍼지의 실행을 대응하는 퍼지 제어부에 지시하고, 버너의 점화를 대응하는 점화 제어부에 지시하는 점화 시퀀스 제어부(112)를 포함하여도 좋다.

상기 연소 제어 장치에 있어서, 동작 모드 설정부는, 처음 기동 모드에 있어서 M개의 버너가 정상적으로 착화된 경우에, 동작 모드를 처음 기동 모드로부터 통상 동작 모드로 전환하여도 좋다.

본 발명에 따른 연소 시스템은, 상기 연소 제어 장치와, N개의 연소 공간을 갖는 연소실(2)과, 연소 공간마다 설치되어, 퍼지 제어부로부터의 제어 신호(24A~24C)에 기초하여, 대응하는 연소 공간에 대한 에어의 공급을 제어하는 제1 밸브(41A~41C)와, 연소 공간마다 설치되어, 점화 제어부로부터의 제어 신호(25A~25C)에 기초하여, 대응하는 연소 공간의 버너에 대한 연료의 공급을 제어하는 제2 밸브(31A~31C)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 연소 시스템에 있어서, 버너는 라디언트 튜브 버너라도 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 공간과 가열 공간이 물리적으로 분리되어 있는 연소실을 갖는 멀티 버너 시스템에 있어서, 연소 공간의 퍼지 시간을 최적화할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 연소 제어 장치를 갖춘 연소 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 실시형태에 따른 연소 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 버너의 점화 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 4는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 버너의 점화 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.

〈연소 시스템의 구성〉

도 1은 본 실시형태에 따른 연소 제어 장치를 갖춘 연소 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

동 도면에 도시되는 연소 시스템(500)은, 버너에 의해서 화염을 발생시키는 복수의 연소 공간과 가열 처리의 대상물(이하, 「워크」라고도 부른다.)을 배치하기 위한 가열 공간이 물리적으로 분리되어 있는 연소실을 갖춘 멀티 버너 시스템이다. 연소 시스템(500)으로서는, 탈취로 및 가열로 등의 소형의 공업용 연소로나, 플랜트 등에 있어서의 철강로 등의 대형의 공업용 연소로를 예시할 수 있다.

여기서, 연소실(존)이란, 전술한 바와 같이, 온도나 압력 등이 동일한 조건(파라메터)에서 연소가 제어되는 공간을 말하며, 연소실끼리 서로 물리적으로 분리되어 있는 구조를 갖는 것뿐만 아니라, 연소실끼리 서로 물리적으로 분리되어 있지 않은 구조를 갖는 것도 포함된다.

또한, 상기 워크로서는, 철이나 알루미늄 등의 소재나, 침탄(浸炭) 대상으로서의 강철, 건조 처리 대상물로서의 차체, 소성 대상의 세라믹 등의 가공 대상물을 예시할 수 있다.

구체적으로, 연소 시스템(500)은, 연소실(2)과, 연소실(2)에 배치된 복수의 버너의 연소를 제어하는 연소 제어 장치(1)와, 각 버너에 연료(가스)를 공급하기 위한 연료 유로(3)와, 각 버너의 연소 공간에 공기(에어)를 공급하기 위한 공기 유로(4)와, 연소 제어 장치(1)를 제어하는 제어 장치(5) 등을 갖추고 있다.

연소실(2)에는, 서로 다른 연소 공간을 갖는 N(N은 2 이상의 정수)개의 버너(메인 버너)가 설치되어 있다.

본 실시형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연소실(2)이, 물리적으로 분리된 3개(N=3)의 연소 공간(21A, 21B, 21C)과, 각 연소 공간(21A~21C)과 물리적으로 분리된 가열 공간(20)을 가지고, 각각의 연소 공간(21A~21C)에 메인 버너로서의 버너(22A, 22B, 22C)가 하나 설치되는 경우를 일례로서 설명하지만, 연소실(2) 내의 연소 공간의 개수와 각 연소 공간에 설치되는 버너의 개수에 특별히 제한은 없다. 예컨대, 연소실(2)에 4개 이상의 연소 공간을 마련하여도 좋고, 각 연소 공간에 2개 이상의 버너를 설치하여도 좋다.

버너(22A~22C)(총칭하는 경우에는 「버너(22)」라고 표기한다.)는, 대응하는 연소 공간(21A~21C)(총칭하는 경우에는 「연소 공간(21)」이라고 표기한다.)에 화염을 발생시킴으로써, 가열 공간(20)에 배치된 워크를 가열하는 기기이다. 연소 공간(21)에는, 그 속에 배치된 버너(22)의 연소에 이용되는 연료(가스)가 공급된다. 또한, 가열 공간(20)에는, 예컨대, 워크의 가열 처리에 이용하는, 연소 공간(21)에 공급되는 연료와는 다른 가스 또는 에어가 공급된다.

버너(22A~22C)는 예컨대 라디언트 튜브 버너이다. 각각의 버너(22A~22C)의 주변에는, 대응하는 버너(22)의 화염의 유무를 검출하기 위한 화염 검출기와, 대응하는 버너(22)를 점화하기 위한 점화 장치(이그나이터)나 파일럿 버너 등이 설치된다. 상기 점화 장치는, 후술하는 연소 제어 장치(1)로부터의 제어 신호(25A~25C)에 기초하여 대응하는 버너의 점화를 행한다. 또한, 상기 화염 검출기에 의한 화염 유무의 검출 결과(화염 검출 신호)(23A~23C)는, 후술하는 연소 제어 장치(1)에 입력된다. 한편, 도 1에서는, 도면 사정상, 버너, 화염 검출기, 점화 장치 및 파일럿 버너 등이 일체로 된 것을 버너(22A, 22B, 22C)로서 도시하고 있다.

연료 유로(3)는, 각 연소 공간(21A~21C)(버너(22A~22C))에 연료(가스)를 공급하기 위한 유로이다. 연료 유로(3)는, 외부로부터 연료가 공급되는 메인 유로에서 복수의 유로로 분기되어 있다. 분기된 유로는 각 버너(22A~22C)에 접속되어 있다. 이에 따라, 외부로부터 연료 유로(3)에 공급된 연료가 각 버너(22A~22C)에 송출되게 된다. 또한, 연료 유로(3)의 메인 유로에는 밸브(안전 차단 밸브)(30)가 설치되고, 연료 유로(3)의 메인 유로에서 분기된 각 유로에는 밸브(안전 차단 밸브)(31A~31C)가 설치되어 있다. 안전 차단 밸브(30)는 연료 유로(3)의 원 밸브이며, 예컨대 연소 제어 장치(1) 내의 후술하는 안전 제어 장치(10)에 의해서 밸브의 개폐가 제어된다. 또한, 안전 제어 밸브(31A~31C)(총칭하는 경우는 「안전 차단 밸브(31)」라고 표기한다.)는, 연소 제어 장치(1) 내의 후술하는 버너 컨트롤러(11A~11C)로부터의 제어 신호(25A~25C)에 의해서 밸브의 개폐가 제어되어, 대응하는 버너(22A~22C)에의 연료의 공급과 연료의 차단을 제어한다.

공기 유로(4)는, 각 연소 공간(21A~21C)에 공기(에어)를 공급하기 위한 유로이다. 공기 유로(4)는, 블로워(40)로부터 토출된 에어가 공급되는 메인 유로에서 복수의 유로로 분기되어 있다. 분기된 유로는 각 버너(22A~22C)에 접속되어 있다. 이에 따라, 블로워(40)로부터 토출된 에어가 각 버너(22A~22C)에 공급되게 된다. 한편, 블로워(40)는 안전 제어 장치(10)로부터뿐만 아니라, 제어 장치(5)에 의해서 구동하여도 좋다.

또한, 공기 유로(4)의 메인 유로로부터 분기된 각 유로에는 에어 밸브(에어 전자 밸브)(41A~41C)와 풍압 스위치(42A~42C)가 마련되어 있다. 에어 밸브(41A~41C)(총칭하는 경우는 「에어 밸브(41)」라고 표기한다.)는, 연소 제어 장치(1) 내의 후술하는 버너 컨트롤러(11A~11C)로부터의 제어 신호(24A~24C)에 의해서 밸브의 개폐가 제어되어, 대응하는 버너(22A~22C)에 대응하는 에어의 공급과 차단을 제어한다.

풍압 스위치(42A~42C)(총칭하는 경우에는 「풍압 스위치(42)」라고 표기한다.)는, 대응하는 버너(22A~22C)에 공급되는 에어의 압력을 검출하기 위한 소자이다. 구체적으로, 풍압 스위치(42A~42C)는, 스위치와, 대응하는 공기 유로(3)의 분기 유로 내의 에어의 압력을 검출하는 센서와, 센서에 의해서 검출된 에어 압력이 미리 설정된 설정 압력치를 넘었는지 여부를 판정하여, 판정 결과에 따라서 상기 스위치의 온·오프를 제어하는 스위치 구동부로 구성되어 있다. 예컨대, 상기 스위치 구동부는, 에어 압력이 설정 압력치를 넘은 경우에 상기 스위치를 온으로 하고, 에어 압력이 설정 압력치를 넘지 않은 경우에 상기 스위치를 오프로 한다. 상기 스위치의 온·오프를 나타내는 정보는, 2치의 검출 신호(26A~26C)로서, 예컨대 대응하는 버너 컨트롤러(11A~11C) 및 안전 제어 장치(10)에 입력된다.

제어 장치(5)는, 연소실(2)을 통괄적으로 제어하기 위한, 연소 시스템(500)에 있어서의 상위 측의 기기이다. 제어 장치(5)는, 오퍼레이터 등(사용자)으로부터의 입력 조작에 따라서, 연소실(2) 내의 각 버너의 연소 요구나, 연소실(2) 내의 버너마다 또는 전체 버너에 대한 연소의 정지 요구를, 연소 제어 장치(1)에 대하여 부여한다.

제어 장치(5)는 사용자의 조작에 따라서 연소 제어 장치(1)에 대하여 지시를 내는 기기이면 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 제어반을 예시할 수 있다. 또한, 예컨대, 연소 제어 장치(1), 모니터 및 중앙 관리 장치 등이 네트워크를 통해 접속된 네트워크 제어 시스템을 구축하고 있는 경우에는, 상기 중앙 관리 장치와 같이, 연소 제어 장치(1)에 대하여 지시를 내는 기능부가 제어 장치(5)로 될 수 있다.

연소 제어 장치(1)는, 전술한 바와 같이, 제어 장치(5)로부터의 연소 요구나 연소의 정지 요구 등에 따라서, 연소실(2) 내의 각 버너(22A~22C)의 연소를 제어한다. 이하, 연소 제어 장치(1)의 구체적인 구성에 관해서 설명한다.

〈연소 제어 장치의 구성〉

도 1에 도시하는 바와 같이, 연소 제어 장치(1)는, 안전 제어 장치(10)와 버너 컨트롤러(11A~11C)(총칭하는 경우에는 「버너 컨트롤러(11)」라고 표기한다.)로 구성되어 있다.

안전 제어 장치(10)는, 연소 시스템(500)의 안전 운전, 즉 연소실(2)의 폭발 등을 방지하기 위해서, 각 버너의 연소 상태나 각 리미트·인터록(도시하지 않음) 상태 등을 감시함으로써, 대응하는 연소실 내의 각 버너 운전의 허가 및 불허가를 각 버너 컨트롤러에게 지시하는 안전 제어를 행하는 장치이다.

안전 제어 장치(10)로서는, 공업용 연소로에 관한 안전 규격(예컨대, 공업용 연소로의 안전 통칙 JIS B 8415 등)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.

구체적으로, 안전 제어 장치(10)는, 제어 장치(5)로부터의 버너의 연소 요구 및 연소의 정지 요구나, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)로부터 입력되는 화염 판정 정보 등에 기초하여, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여, 각 버너의 연소 제어에 관련한 각종 지시를 출력한다.

예컨대, 버너를 점화시킬 때의 동작으로서는, 안전 제어 장치(10)는, N개의 버너(22) 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 M(1≤M≤N의 정수)개의 버너(22)를 점화시키는 경우에는, 연소 공간(21A~21C)의 퍼지를 각각의 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여 지시하고, 상기 퍼지가 완료된 후에 M개의 버너(22)의 점화를 대응하는 버너 컨트롤러(11)에 대하여 지시한다. 한편, M개의 버너가 정상적으로 착화된 후의 동작 상태(이하, 「통상 동작 상태」라고 부른다.)에 있어서 버너를 점화시키는 경우에는, 버너 컨트롤러(11)에 대하여, 연소 공간(21)에 대한 퍼지를 지시하지 않고, 버너(22)의 점화를 지시한다.

버너 컨트롤러(11A~11C)는, 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 점화와, 대응하는 버너의 연소 공간에 대한 퍼지를 제어하는 장치이다.

구체적으로, 버너 컨트롤러(11)는, 안전 제어 장치(10)로부터 연소 공간(21)에 대한 퍼지의 실행이 지시된 경우에는, 대응하는 에어 밸브(41)를 제어함으로써, 지시된 연소 공간(21)의 퍼지를 행한다.

또한, 버너 컨트롤러(11)는, 안전 제어 장치(10)로부터 버너(22)의 점화가 지시된 경우에는, 미리 정해진 점화 시퀀스에 따라서 대응하는 버너를 점화하는 제어를 행한다. 본 실시형태에 따른 연소 제어 장치(버너 컨트롤러(11))에서는, 이 점화 시퀀스에 따라서 실행되는 프리퍼지의 실행 시간은, 처음 기동시와 통상 동작 상태에 있어서 다른 시간으로 설정할 수 있다.

이하, 점화 시퀀스에 기초한 제어에 관해서 상세히 설명한다.

〈점화 시퀀스에 기초한 제어〉

도 2는 실시형태에 따른 연소 제어 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다.

한편, 동 도면에는, 연소 제어 장치(1)(안전 제어 장치(10) 및 버너 컨트롤러(11))에 있어서, 버너 컨트롤러(11)에 의한 점화 시퀀스에 기초한 제어에 관련된 기능부만이 도시되어 있고, 그 밖의 기능부(예컨대, 리미트나 인터록의 감시 등을 행하는 기능부 등)에 관해서는 도시를 생략하고 있다.

또한, 도시하지는 않지만, 안전 제어 장치(10) 및 버너 컨트롤러(11)는, 외부 기기(안전 차단 밸브(31)나 에어 밸브(41) 등) 사이에서 신호의 송수신을 행하기 위한 외부 단자나, 입력 회로 및 출력 회로 등의 외부 인터페이스를 구비하고 있는 것으로 한다.

(1) 안전 제어 장치(10)

도 2에 도시하는 바와 같이, 안전 제어 장치(10)는, 상기 점화 시퀀스에 기초한 제어에 관련된 기능부로서, 동작 모드 설정부(101) 및 지시부(102)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) 및 지시부(102)가 실현된다.

동작 모드 설정부(101)는, 연소실(2)에 있어서의 버너(22)의 동작 모드를 설정하는 기능부이다. 구체적으로, 동작 모드 설정부(101)는, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)로부터 공급되는 화염 판정 정보나 제어 장치(5)로부터의 연소 요구 및 정지 요구 등에 기초하여, 처음 기동 모드와 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을 동작 모드로서 설정한다.

여기서, 처음 기동 모드란, N개의 버너(22) 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 M개의 버너를 점화하기 위한 동작 모드이다. 또한, 통상 동작 모드란, 통상 동작 상태에 있어서 N개의 버너(22)의 운전을 제어하기 위한 동작 모드이다.

또한, M개의 버너란, 처음 기동시에 점화하여야 할 버너이며, 예컨대, 후술하는 순차 기동의 경우에는, 맨 처음에 점화하여야 할 1번째의 버너이며(M=1), 후술하는 동시 기동의 경우에는, 동시에 점화하여야 할 모든 버너이다(M≥2).

예컨대, 동작 모드 설정부(101)는, 어느 버너(22)도 착화되어 있지 않은 경우에는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로 설정한다. 예컨대, 연소 시스템(500)이 기동한 직후의 초기 동작시나, 제어 장치(5)로부터의 모든 버너(22)에 대한 연소 요구가 없는 경우, 및 연소실(2) 내의 모든 버너(22)가 록아웃된 경우(또는 록아웃이 해제(리셋)된 경우)에, 동작 모드 설정부(101)는 동작 모드를 "처음 기동 모드"로 설정한다.

한편, 처음 기동 모드에 있어서 M개의 버너가 정상적으로 착화된 경우(후술하는 동시 기동에 있어서는 동시 점화 대상의 모든 버너가 착화된 경우, 후술하는 순차 기동에 있어서는 맨 처음에 연소 요구가 나온 버너가 착화된 경우)에는, 동작 모드 설정부(101)는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"에서 "통상 동작 모드"로 전환한다. 구체적으로는, 동작 모드 설정부(101)는, 처음 기동 모드에 있어서 점화가 지시된 버너(22)에 대응하는 후술하는 화염 판정부(116)로부터의 화염 판정 정보가 "안정된 화염이 발생하고 있음"을 나타내는 경우에는, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다.

지시부(102)는, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여, 대응하는 버너(22A~22C)의 운전의 허가·불허가를 지시하고, 각 연소 공간(21A~21C)의 퍼지의 실행을 지시한다.

구체적으로는, 지시부(102)는, 처음 기동 모드에 있어서 제어 장치(5)로부터 버너(22)를 점화하는 지시를 수취한 경우에는, 우선 전체 퍼지의 실행을 지시한다. 예컨대, 각각의 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여 대응하는 연소 공간(21A~21C)의 퍼지의 실행을 지시한다. 전체 퍼지를 실행하는 기간(전체 프리퍼지 시간) T0(T0>0)의 정보는, 예컨대, 안전 제어 장치(10)의 기억부(도시하지 않음)에 미리 기억되어 있고, 지시부(102)는, 기억부에 기억된 정보에 기초하여 전체 퍼지의 실행 지시를 출력한다. 전체 프리퍼지 시간 T0의 경과 후, 지시부(102)는, 제어 장치(5)로부터 점화가 지시된 버너(22)의 점화 지시를, 대응하는 버너 컨트롤러(11)에 대하여 출력한다.

한편, 통상 동작 모드에 있어서 제어 장치(5)로부터 특정 버너(22)를 점화하는 지시를 수취한 경우에, 지시부(102)는, 전체 퍼지의 실행을 지시하지 않고, 제어 장치(5)로부터 지시된 특정 버너(22)의 점화 지시를, 대응하는 버너 컨트롤러(11)에 대하여 출력한다.

(2) 버너 컨트롤러(11)

도 2에 도시하는 바와 같이, 버너 컨트롤러(11)는, 상기 점화 시퀀스에 기초한 제어에 관련된 기능부로서, 퍼지 시간 설정부(111), 점화 시퀀스 제어부(112), 기억부(113), 퍼지 제어부(114), 점화 제어부(115) 및 화염 판정부(116)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, 퍼지 시간 설정부(111), 점화 시퀀스 제어부(112), 기억부(113), 퍼지 제어부(114), 점화 제어부(115) 및 화염 판정부(116)가 실현된다.

한편, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)는 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하에서는 버너 컨트롤러(11A)에 관해서 대표하여 설명하고, 그 밖의 버너 컨트롤러(11B, 11C)에 관해서는 상세한 설명을 생략한다.

퍼지 시간 설정부(111)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 설정된 동작 모드에 기초하여, 점화 시퀀스에 따라서 실행되는 프리퍼지, 즉 단일 퍼지의 실행 시간을 설정하는 기능부이다. 구체적으로는, 퍼지 시간 설정부(111)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 처음 기동 모드가 설정된 경우에는, 단일 퍼지의 실행 시간을 제1 프리퍼지 시간 T1으로 설정하고, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 통상 동작 모드가 설정된 경우에는, 단일 퍼지의 실행 시간을 제2 프리퍼지 시간 T2으로 설정한다.

제1 프리퍼지 시간 T1의 정보(1130) 및 제2 프리퍼지 시간 T2의 정보(1131)는, 예컨대, 연소 제어 장치(1)(안전 제어 장치(10) 또는 버너 컨트롤러(11))의 제조시 또는 출하시 등에 있어서 내부의 플래시 메모리 등의 불휘발성의 메모리 등에 기록되고, 연소 제어 장치(1)의 기동시 등에 있어서, 상기 불휘발성 메모리로부터 버너 컨트롤러(11)의 MPU 내의 RAM 등에 전개됨으로써 기억부(113)에 기억된다.

퍼지 시간 설정부(111)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서 선택된 동작 모드에 대응하는 프리퍼지 시간의 정보를 기억부(113)로부터 판독함으로써 단일 퍼지의 실행 시간을 설정한다.

여기서, 제1 프리퍼지 시간 T1 및 제2 프리퍼지 시간 T2은, 연소 시스템(500)의 종류나 연소 시스템(500)을 사용하는 사용자의 요구 등에 따라서 임의로 설정할 수 있다. 본 실시형태에서는, 일례로서 T1=0[s]으로 하고, T2=T0으로 한다.

점화 시퀀스 제어부(112)는, 미리 정해진 점화 시퀀스에 따라서, 퍼지 제어부(114) 및 점화 제어부(115)에 지시를 냄으로써, 대응하는 버너의 점화 동작을 제어하는 기능부이다.

상기 미리 정해진 점화 시퀀스란, 버너를 점화할 때에, 각 리미트·인터록의 감시나, 프리퍼지의 실행, 점화 동작(이그니션 트라이얼)의 실행 등의 순서를 규정하고 있는 프로그램이다. 상기 미리 정해진 점화 시퀀스의 정보는, 예컨대 각 버너 컨트롤러(11) 내부의 기억부(도시하지 않음)에 기억되어 있다. 예컨대, 지시부(102)로부터 점화 지시가 버너 컨트롤러(11)에 입력되면, 상기 기억부에 기억되어 있는 프로그램이 실행되고, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 그 프로그램에 따라서 퍼지 제어부(114) 및 점화 제어부(115)에 대하여 지시를 냄으로써, 정해진 순서로 버너를 점화한다.

구체적으로, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 지시부(102)로부터 버너(22)의 점화 지시를 수취한 경우에는, 퍼지 시간 설정부(111)에 의해서 설정된 단일 퍼지의 실행 시간에 기초한 프리퍼지의 실행을 퍼지 제어부(114)에 지시하고, 버너(22)의 점화를 점화 제어부(115)에 대하여 지시한다.

예컨대, 처음 기동 모드시, 즉 퍼지 시간 설정부(111)에 의해서 단일 퍼지의 실행 시간이 제1 프리퍼지 시간 T1으로 설정되어 있을 때에, 지시부(102)로부터 버너(22)의 점화 지시를 수취한 경우에는, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 퍼지 제어부(114)에 지시함으로써, 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어를 공급하게 한다. 그리고, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 제1 프리퍼지 시간 T1 경과 후에, 점화 제어부(115)에 지시함으로써, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하게 한다. 이 때, T1=0 이면, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 퍼지 제어부(114)에 대하여, 0초 동안의 프리퍼지의 실행, 즉 프리퍼지를 실행시키는 일없이, 점화 제어부(115)에 지시하여 버너(22)를 점화시킨다.

또한, 통상 동작 모드시, 퍼지 시간 설정부(111)에 의해서 단일 퍼지의 실행 시간이 제2 프리퍼지 시간 T2으로 설정되어 있을 때에, 지시부(102)로부터 버너(22)의 점화 지시를 수취한 경우에는, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 퍼지 제어부(114)에 지시함으로써, 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어를 공급하게 한다. 그리고, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 제2 프리퍼지 시간 T2 경과 후에, 점화 제어부(115)에 지시함으로써, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하게 한다.

퍼지 제어부(114)는, 지시부(102) 및 점화 시퀀스 제어부(112)로부터의 퍼지의 실행 지시에 따라서, 대응하는 연소 공간(21)의 퍼지를 제어하는 기능부이다. 구체적으로는, 지시부(102) 또는 점화 시퀀스 제어부(112)로부터 연소 공간(21)에 대한 퍼지의 실행이 지시된 경우에는, 제어 신호(24)를 출력함으로써, 지시된 연소 공간(21)에 대응하는 에어 밸브(41)를 열어, 그 연소 공간의 퍼지를 시작한다. 또한, 지시부(102) 또는 점화 시퀀스 제어부(112)로부터 연소 공간(21)에 대한 퍼지의 정지가 지시된 경우에는, 제어 신호(24)를 출력함으로써, 지시된 연소 공간(21)에 대응하는 에어 밸브(41)를 닫아, 그 연소 공간의 퍼지를 정지한다.

점화 제어부(115)는, 지시부(102)로부터의 지시 및 점화 시퀀스 제어부(112)로부터의 점화 지시에 따라서, 대응하는 버너(22)의 점화와, 대응하는 버너의 연소 정지를 제어하는 기능부이다. 구체적으로, 점화 제어부(115)는, 안전 차단 밸브(31)의 개폐를 제어하는 기능부와, 점화 장치(도시하지 않음)를 제어하는 기능부를 포함하고, 각 기능부로부터 제어 신호를 출력함으로써, 제어 대상의 기기를 구동한다. 한편, 본 실시형태에서는, 점화 제어부(115)에 있어서의 상기 기능부로부터 출력되는 각각의 제어 신호를 "제어 신호(25)"로서 통합하여 표기한다.

점화 제어부(115)는, 점화 시퀀스 제어부(112)로부터 점화가 지시된 경우에는, 제어 신호(25)를 출력함으로써, 점화가 지시된 버너(22)에 대응하는 안전 차단 밸브(31)를 개방하고, 점화 장치(도시하지 않음)에 의해서 스파크를 발생시켜, 버너(22)를 점화한다. 한편, 점화 시퀀스 제어부(112) 또는 지시부(102)로부터 버너의 연소 정지가 지시된 경우에는, 제어 신호(25)를 출력함으로써, 대응하는 안전 차단 밸브(31)를 닫아, 버너의 연소를 정지시킨다.

화염 판정부(116)는, 대응하는 버너(22)의 화염 검출기(도시하지 않음)로부터 출력된 화염 검출 신호(23)에 기초하여, 버너(22)에 의한 안정된 화염이 발생하고 있는지 여부를 나타내는 화염 판정 정보를 생성한다. 상기 화염 판정 정보는, 전술한 동작 모드 설정부(101)에 의한 동작 모드의 전환의 판정에 이용되는 것 외에, 버너 컨트롤러(11)에 의한 대응하는 버너의 록아웃 실행의 판정 등에 이용된다.

이어서, 전술한 점화 시퀀스에 기초한 제어에 관련된 기능부에 의한 버너(22)의 점화 동작에 관해서, 도 3, 도 4의 타이밍 차트를 이용하여 구체적으로 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 버너(22)의 점화 동작에 관해서 설명한다.

또한, 이하의 설명에서는, 전술한 바와 같이, 전체 프리퍼지 시간 T0>0, 제1 프리퍼지 시간 T1=0, 제2 프리퍼지 시간 T2=T0이 연소 제어 장치(1)에 설정되어 있는 것으로 한다.

우선, 순차 기동시의 버너의 점화 동작에 관해서 설명한다.

도 3은 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 순차 기동시의 버너의 점화 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 3의 최상단에는, 안전 제어 장치(10)에 의한 퍼지 지시(퍼지 지령)의 유무 및 전체 프리퍼지 기간이 도시되어 있다. 또한, 그 아래의 단에는, 버너 컨트롤러(11A, 11B, 11C)의 순으로, 버너에 대한 점화 요구(연소 요구)의 유무, 점화 동작(이그니션 트라이얼)의 유무, 안전 차단 밸브(31)의 개폐 상태, 에어 밸브(41)의 개폐 상태, 풍압 스위치(42)의 검출 상태 및 버너(22)의 화염 유무가 도시되어 있다. 또한, 도 3의 최하단에는 동작 모드가 도시되어 있다.

또한, 도 3에서, 연소 요구가 출력되고 있는 기간, 점화 동작이 행해지고 있는 점화 기간(이그니션 트라이얼 기간), 안전 차단 밸브(31)가 열려 있는 기간, 에어 밸브(41)가 열려 있는 기간, 풍압 스위치(42)가 일정 이상의 압력을 검출하고 있는 기간 및 화염이 발생하고 있는 기간을, 음영을 넣어 나타내고 있다. 한편, 이들 도 3에 관한 각종 정보는, 후술하는 도 4에서도 마찬가지이다.

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, 퍼지 시간 설정부(111)가 단일 퍼지의 실행 시간으로서 제1 프리퍼지 기간 T1(=0)을 설정한다.

그 후, 제어 장치(5)가, 순차 기동의 시퀀스에 따라서, 연소실(2)의 연소 요구를 연소 제어 장치(1)에 대하여 출력한다. 구체적으로는, 제어 장치(5)가, 순차 기동 시퀀스에 있어서의 맨 처음에 점화하여야 할 버너, 예컨대 버너(22A)의 연소 요구를 연소 제어 장치(1)에 대하여 출력한다. 그 연소 요구를 수취한 연소 제어 장치(1)는, 우선 전체 퍼지를 실행한다. 구체적으로는, 예컨대 시각 t1에 있어서, 안전 제어 장치(10)의 지시부(102)가, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여 각각의 연소 공간(21A~21C)의 프리퍼지의 실행을 지시한다. 그 지시를 수취한 각 버너 컨트롤러(11A~11C)는, 퍼지 제어부(114)에 의해서 대응하는 연소 공간(21A~21C)의 프리퍼지를 시작한다.

프리퍼지의 시작 후, 예컨대 시각 t2에 있어서, 각 풍압 스위치(42A~42C)로부터 일정 이상의 압력을 검출하고 있음을 나타내는 검출 신호(26A~26C)가 출력되면, 안전 제어 장치(10)가 퍼지 시간의 카운트를 시작한다. 그리고, 예컨대 시각 t3에 있어서, 카운트 시간이 전체 퍼지 시간 T0과 일치하면, 안전 제어 장치(10)의 지시부(102)가, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여 퍼지의 정지를 지시함으로써, 전체 퍼지가 종료된다.

전체 퍼지 종료 직후의 시각 t4에 있어서, 안전 제어 장치(10)의 지시부(102)가, 버너 컨트롤러(11A)에 대하여 버너(22A)의 점화 지시를 출력한다. 점화 지시를 수취한 버너 컨트롤러(11A)는, 점화 시퀀스에 따른 점화 동작을 시작한다.

우선, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 퍼지 제어부(114)에 대하여, 에어 밸브(41A)를 개방할 것을 지시한다. 여기서, 단일 퍼지의 실행 시간은 제1 프리퍼지 시간 T1(=0)으로 설정되어 있기 때문에, 예컨대 시각 t5에 있어서 풍압 스위치(42A)로부터 일정 이상의 압력을 검출하고 있음을 나타내는 검출 신호(26A)가 출력되면, 점화 시퀀스 제어부(112)는, 퍼지 시간을 카운트하지 않고, 점화 제어부(115)에 대하여 버너의 점화를 지시한다. 지시를 받은 점화 제어부(115)는, 안전 차단 밸브(31A)를 열어 버너(22A)에 연료를 공급하고, 이그니션 트라이얼을 시작한다. 이에 따라, 버너(22A)가 착화된다.

버너(22A)의 점화 기간 경과 후, 예컨대 시각 t6에 있어서, 버너 컨트롤러(11A)의 화염 판정부(116)가, 안정된 화염이 발생하고 있음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 이 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 동작 모드 설정부(101)에 의해서, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다. 이것을 받아, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)의 퍼지 시간 설정부(111)는, 단일 퍼지의 실행 시간을 "제1 프리퍼지 시간 T1"으로부터 "제2 프리퍼지 시간 T2"으로 변경한다.

통상 동작 모드로 전환한 후의 시각 t7에 있어서, 제어 장치(5)가, 순차 기동의 시퀀스에 있어서의 이어서 점화하여야 할 버너, 예컨대 버너(22B)에 대한 점화 지시를 연소 제어 장치(1)에 대하여 출력하면, 안전 제어 장치(10)는, 버너 컨트롤러(11B)에 대하여 버너(22B)의 점화 지시를 출력한다. 점화 지시를 수취한 버너 컨트롤러(11B)는, 점화 시퀀스에 따른 점화 동작을 시작한다.

전술한 바와 같이, 단일 퍼지의 실행 시간은, 제1 퍼지 시간 T1으로부터 제2 프리퍼지 시간 T2으로 변경되었기 때문에, 버너 컨트롤러(11B)의 점화 시퀀스 제어부(112)는, 우선, 퍼지 제어부(114)에 대하여 에어 밸브(41A)를 개방할 것을 지시함으로써, 연소 공간(21B)의 프리퍼지가 시작된다. 그 후, 예컨대 시각 t8에 있어서 풍압 스위치(42B)로부터 일정 이상의 압력을 검출하고 있음을 나타내는 검출 신호(26B)가 출력되면, 점화 시퀀스 제어부(112)는 퍼지 시간의 카운트를 시작한다. 그리고, 예컨대 시각 t9에 있어서, 카운트 시간이 제2 프리퍼지 시간 T2과 일치하면, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 퍼지 제어부(114)에 대하여 퍼지의 정지를 지시함으로써, 연소 공간(21B)의 단일 퍼지가 종료된다.

연소 공간(21B)의 단일 퍼지 종료 후, 버너 컨트롤러(11B)에 있어서, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 점화 제어부(115)에 대하여 버너(22B)의 점화를 지시한다. 지시를 받은 점화 제어부(115)는, 안전 차단 밸브(31B)를 열어 버너(22B)에 연료를 공급하고, 이그니션 트라이얼을 시작한다. 이에 따라, 버너(22B)가 착화된다.

그 후, 예컨대 시각 t10에 있어서, 제어 장치(5)가 순차 기동의 시퀀스에 있어서 마지막으로 점화하여야 할 버너, 즉 버너(22C)에 대한 점화의 요구를 연소 제어 장치(1)에 대하여 출력하면, 안전 제어 장치(10)가, 버너 컨트롤러(11C)에 대하여 버너(22C)의 점화 지시를 출력한다. 점화 지시를 수취한 버너 컨트롤러(11C)는, 전술한 버너 컨트롤러(11B)와 마찬가지로, 점화 시퀀스에 따른 점화 동작을 행한다. 즉, 버너 컨트롤러(11C)는, 제2 프리퍼지 시간 T2의 단일 퍼지를 행한 후에, 버너(22C)를 점화한다. 이에 따라, 모든 버너(22A~22C)가 착화된다.

이어서, 동시 기동시의 버너의 점화 동작에 관해서 설명한다.

도 4는 실시형태에 따른 연소 제어 장치에 의한 동시 기동시의 버너의 점화 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 예컨대 시각 t0에 있어서, 연소 시스템(500)이 기동하면, 동작 모드 설정부(101)가 "처음 기동 모드"를 선택하고, 그에 따라, 퍼지 시간 설정부(111)가 단일 퍼지의 실행 시간으로서 제1 프리퍼지 기간 T1(=0)을 설정한다.

그 후, 제어 장치(5)가, 동시 기동의 시퀀스에 따라서, 연소실(2)의 연소 요구를 연소 제어 장치(1)에 대하여 출력한다. 구체적으로는, 제어 장치(5)가, 동시 기동의 시퀀스에 있어서 점화하여야 할 모든 버너, 즉 버너(22A~22C)의 연소 요구를 연소 제어 장치(10)에 대하여 출력한다. 그 연소 요구를 수취한 연소 제어 장치(1)는, 예컨대, 시각 t1에 있어서 전체 퍼지를 실행한다. 전체 퍼지에 있어서의 구체적인 처리 순서는 전술한 도 3과 마찬가지다.

시각 t3에 있어서 전체 퍼지가 종료되면, 그 직후의 시각 t4에 있어서, 안전 제어 장치(10)의 지시부(102)가, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 대하여 버너(22A~22C)의 점화 지시를 출력한다. 점화 지시를 수취한 각 버너 컨트롤러(11A~11C)는 점화 시퀀스에 따른 점화 동작을 시작한다.

구체적으로는, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 있어서, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 퍼지 제어부(114)에 대하여, 에어 밸브(41A~41C)를 개방할 것을 지시한다. 여기서, 단일 퍼지의 실행 시간은 제1 프리퍼지 시간 T1(=0)으로 설정되어 있기 때문에, 예컨대 시각 t5에 있어서 각 풍압 스위치(42A~42C)로부터 일정 이상의 압력을 검출하고 있음을 나타내는 검출 신호(26A~26C)가 출력되면, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)에 있어서, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 퍼지 시간을 카운트하는 일없이, 점화 제어부(115)에 대하여 버너의 점화를 지시한다. 지시를 받은 점화 제어부(115)는, 안전 차단 밸브(31A~31C)를 열어 버너(22A~22C)에 연료를 공급하고, 이그니션 트라이얼을 시작한다. 이에 따라, 버너(22A~22C)가 착화된다.

버너(22A~22C)가 착화된 후, 예컨대 시각 t6에 있어서, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)의 화염 판정부(116)가, 안정된 화염이 발생하고 있음을 나타내는 화염 판정 정보를 안전 제어 장치(10)에 대하여 각각 출력한다. 이들 화염 판정 정보를 수취한 안전 제어 장치(10)는, 처음 기동 모드에 있어서 동시 점화 대상의 모든 버너(22A~22C)가 정상적으로 착화되었다고 판정하여, 동작 모드 설정부(101)에 의해서, 동작 모드를 "처음 기동 모드"로부터 "통상 동작 모드"로 전환한다. 이것을 받아, 각 버너 컨트롤러(11A~11C)의 퍼지 시간 설정부(111)는, 단일 퍼지의 실행 시간을 "제1 프리퍼지 시간 T1"으로부터 "제2 프리퍼지 시간 T2"으로 변경한다.

그 후, 예컨대 시각 t7에 있어서 버너(22B)가 단화되고, 시각 t8에 있어서 다시 버너(22B)의 재점화가 제어 장치(5)로부터 요구되었다고 하자. 이 경우, 안전 제어 장치(10)의 지시부(102)가, 버너 컨트롤러(11B)에 대하여 버너(22B)의 점화를 지시한다.

이 경우에, 전술한 바와 같이, 단일 퍼지의 실행 시간은, 제1 퍼지 시간 T1에서 제2 프리퍼지 시간 T2으로 변경되었기 때문에, 버너 컨트롤러(11B)의 점화 시퀀스 제어부(112)는, 우선, 퍼지 제어부(114)에 대하여 에어 밸브(41B)를 개방할 것을 지시함으로써, 연소 공간(21B)의 프리퍼지를 시작한다. 그 후, 예컨대 시각 t9에 있어서 풍압 스위치(42B)로부터 일정 이상의 압력을 검출하고 있음을 나타내는 검출 신호(26B)가 출력되면, 점화 시퀀스 제어부(112)는 퍼지 시간의 카운트를 시작한다. 그리고, 예컨대 시각 t10에 있어서, 카운트 시간이 제2 프리퍼지 시간 T2과 일치하면, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 퍼지 제어부(114)에 대하여 퍼지의 정지를 지시함으로써, 연소 공간(21B)의 단일 퍼지가 종료된다.

연소 공간(21B)의 단일 퍼지의 종료 후, 버너 컨트롤러(11B)에 있어서, 점화 시퀀스 제어부(112)가, 점화 제어부(115)에 대하여 버너(22B)의 점화를 지시한다. 지시를 받은 점화 제어부(115)는, 안전 차단 밸브(31B)를 열어 버너(22B)에 연료를 공급하고, 이그니션 트라이얼을 시작한다. 이에 따라, 버너(22B)가 재차 착화된다.

〈연소 제어 장치에 의한 효과〉

이상, 본 발명에 따른 연소 제어 장치에 의하면, 버너를 점화할 때의 각 연소 공간의 단일 프리퍼지의 실행 시간으로서, 처음 기동시의 단일 퍼지 시간(제1 프리퍼지 시간 T1)과, 통상 동작시의 단일 퍼지 시간(제2 프리퍼지 시간 T2)으로 별개로 설정할 수 있다. 이에 따라, 처음 기동시에 버너를 점화하는 경우와 통상 동작시에 버너를 점화하는 경우에 있어서, 단일 퍼지의 실행 시간을 다르게 할 수 있기 때문에, 처음 기동시에 있어서 버너를 점화할 때의 전체적인 퍼지 시간을 최적화할 수 있게 된다.

구체적으로는, 전술한 바와 같이, 제1 프리퍼지 시간 T1을 T2보다도 짧게 함으로써, 통상 동작 상태에 있어서의 재점화시에는 각 버너의 적절한 프리퍼지 시간을 확보하면서, 처음 기동시에는, 전체 퍼지의 시간과 단일 퍼지의 시간의 합계 퍼지 시간을 단축하여, 버너가 착화되기까지의 시간을 짧게 할 수 있다.

특히, 처음 기동시의 단일 퍼지의 실행 시간을 0초로 설정함으로써, 처음 기동시의 단일 퍼지를 생략할 수 있다. 이에 따르면, 처음 기동시의 단일 퍼지를 생략했다고 해도, 처음 기동시에는 전체 퍼지가 실행되므로, 적절한 퍼지 시간을 확보할 수 있고, 또한, 버너가 착화될 때까지의 시간을 더욱 짧게 할 수 있다.

이상, 본 발명자들에 의해서 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

예컨대, 상기 실시형태에 있어서, 연소 시스템(500)이 하나의 연소실(2)을 갖는 경우를 일례로서 설명했지만, 연소실의 개수는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 연소 시스템(500)이 복수의 연소실을 갖고 있어도 좋다. 이 경우에는, 연소실마다 상기 연소 제어 장치(1)를 설치하여, 각각의 연소 제어 장치(1)에 의해서 대응하는 연소실 내에 설치된 버너(22)의 연소를 제어하면 된다. 한편, 각각의 연소실은, 예컨대 워크가 벨트 컨베이어 등에 의해서 연소실 사이를 이동할 수 있도록, 인접하는 연소실끼리의 벽의 일부가 개방된 구조를 갖더라도 좋다. 즉, 각각의 연소실은, 온도나 압력 등을 별개로 제어할 수 있는 공간이면 되며, 물리적으로 분리되어 있는지 여부는 묻지 않는다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 제1 프리퍼지 시간 T1의 정보(1130) 및 제2 프리퍼지 시간 T2의 정보(1131)가, 연소 제어 장치(1)의 제조시 또는 출하시 등에 있어서 플래시 메모리 등의 불휘발성의 메모리 등에 기록되는 것으로 하여 설명했지만, 예컨대, 연소 시스템(500)을 구축할 때나 연소 시스템(500)을 유지 보수할 때 등의 연소 제어 장치(1)의 제조 후에도, 제1 프리퍼지 시간 T1의 정보(1130) 및 제2 프리퍼지 시간 T2의 정보(1131)가 재기록되도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 풍압 스위치(42A~42C)를 예시했지만, 연소 공간에의 에어 공급을 확인할 수 있는 장치라면, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 풍압 스위치(42A~42C) 대신에, 차압 센서나 유량 센서를 이용하여도 좋다.

1 : 연소 제어 장치, 2 : 연소실, 3 : 연료 유로, 4 : 공기 유로, 5 : 제어 장치, 10 : 안전 제어 장치, 11A~11C : 버너 컨트롤러, 20 : 가열 공간, 21A~21C : 연소 공간, 22A~22C : 버너, 23A~23C : 화염 검출 신호, 24A~24C, 25A~25C : 제어 신호, 26A~26C : 검출 신호, 30, 31A~31C : 안전 차단 밸브, 40 : 블로워, 41A~41C : 에어 밸브, 42A~42C : 풍압 스위치, 101 : 동작 모드 설정부, 102 : 지시부, 111 : 퍼지 시간 설정부, 112 : 점화 시퀀스 제어부, 113 : 기억부, 1130 : 제1 프리퍼지 시간 T1의 정보, 1131 : 제2 프리퍼지 시간 T2의 정보, 114 : 퍼지 제어부, 115 : 점화 제어부, 116 : 화염 판정부.

Claims

서로 다른 연소 공간을 갖는 N(N은 2 이상의 정수)개의 버너의 운전을 제어하는 연소 제어 장치로서,
상기 버너마다 설치되어, 대응하는 버너의 점화와, 대응하는 버너의 연소 공간에 대한 퍼지를 제어하는 버너 컨트롤러와,
상기 버너 컨트롤러에 대하여, 상기 연소 공간의 퍼지의 실행을 지시하고, 상기 버너의 점화를 지시하는 지시부를 가지며,
상기 지시부는, 상기 N개의 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 M(M은 1 이상 N 이하의 정수)개의 버너를 점화시키는 경우에는, 상기 연소 공간의 퍼지를 각각의 상기 버너 컨트롤러에 대하여 지시하고, 상기 퍼지가 완료된 후에 상기 M개의 버너의 점화를 대응하는 버너 컨트롤러에 대하여 지시하고, 상기 M개의 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 임의의 버너를 점화시키는 경우에는, 상기 연소 공간에 대한 퍼지를 지시하지 않고, 상기 임의의 버너의 점화를 지시하고,
상기 버너 컨트롤러는, 상기 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에 있어서 상기 지시부로부터 버너의 점화가 지시된 경우에는, 대응하는 버너의 연소 공간에 대한 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어의 공급을 행하고 나서 제1 프리퍼지 시간 경과 후에, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하고, 상기 통상 동작 상태에 있어서 상기 지시부로부터 버너의 점화가 지시된 경우에는, 대응하는 버너의 연소 공간에 대하여 연료의 공급을 정지한 상태에서 에어의 공급을 행하고 나서 제2 프리퍼지 시간 경과 후에, 대응하는 버너의 점화 동작을 시작하는 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 프리퍼지 시간은, 상기 제2 프리퍼지 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 프리퍼지 시간은 0초인 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 N개의 버너 중 어느 것도 착화되지 않은 상태에서 상기 M개의 버너를 점화하기 위한 처음 기동 모드와, 상기 M개의 버너가 정상적으로 착화된 후의 통상 동작 상태에 있어서 상기 N개의 버너의 운전을 제어하기 위한 통상 동작 모드 중 어느 한쪽을, 동작 모드로서 설정하는 동작 모드 설정부를 더 가지며,
상기 버너 컨트롤러는,
상기 지시부에 의한 퍼지의 실행 지시에 따라서, 대응하는 버너의 연소 공간의 퍼지를 제어하는 퍼지 제어부와,
대응하는 버너의 점화를 제어하는 점화 제어부와,
상기 동작 모드 설정부에 의해서 상기 처음 기동 모드가 설정된 경우에, 상기 프리퍼지의 실행 시간을 상기 제1 프리퍼지 시간으로 설정하고, 상기 동작 모드 설정부에 의해서 상기 통상 동작 모드가 설정된 경우에, 상기 프리퍼지의 실행 시간을 상기 제2 프리퍼지 시간으로 설정하는 퍼지 시간 설정부와,
상기 지시부에 의한 버너의 점화 지시에 따라서, 상기 퍼지 시간 설정부에 의해서 설정된 상기 프리퍼지의 실행 시간에 기초한 프리퍼지의 실행을 대응하는 상기 퍼지 제어부에 지시하며, 버너의 점화를 대응하는 상기 점화 제어부에 지시하는 점화 시퀀스 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 동작 모드 설정부는, 상기 처음 기동 모드에 있어서 상기 M개의 버너가 정상적으로 착화된 경우에, 상기 동작 모드를 상기 처음 기동 모드로부터 상기 통상 동작 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 연소 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 기재된 연소 제어 장치와,
상기 N개의 연소 공간을 갖는 연소실과,
상기 연소 공간마다 설치되어, 상기 퍼지 제어부로부터의 제어 신호에 기초하여, 대응하는 연소 공간에 대한 에어의 공급을 제어하는 제1 밸브와,
상기 연소 공간마다 설치되어, 상기 점화 제어부로부터의 제어 신호에 기초하여, 대응하는 연소 공간의 버너에 대한 연료의 공급을 제어하는 제2 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 연소 시스템.
제6항에 있어서, 상기 버너는 라디언트 튜브 버너인 것을 특징으로 하는 연소 시스템.