JP7725914B2 - Combustion equipment - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼装置に関する。 The present invention relates to a combustion device.
燃焼装置には、バーナの火炎が発生しているかを検出する火炎検出手段が備えられている。この火炎検出手段によって、バーナの火炎の有無を検出し、検出結果に応じてバーナの燃焼を制御している。火炎検出手段として、紫外線検出器によって火炎を検出するものがある。また、紫外線検出器は、劣化すると、火炎が無い状態であっても自己放電を起こして火炎有りと誤検出してしまう。このような誤検出を特定するために、例えば、バーナと紫外線検出器との間に開閉動作が可能なシャッタを設けて、紫外線検出器により火炎有りと判定されている場合であっても、シャッタを閉めて遮光して当該火炎有りとの判定が維持されているときに、当該紫外線検出器が劣化により誤検出していることを特定可能とするものがあった(例えば、特許文献1参照)。 Combustion devices are equipped with flame detection means that detect whether a burner flame is occurring. This flame detection means detects the presence or absence of a burner flame and controls the burner combustion according to the detection result. Some flame detection means use an ultraviolet detector to detect the flame. However, if the ultraviolet detector deteriorates, it may self-discharge and erroneously detect the presence of a flame even when there is no flame. To identify such erroneous detections, for example, a shutter that can be opened and closed is provided between the burner and the ultraviolet detector. Even if the ultraviolet detector determines that a flame is present, closing the shutter to block light and maintaining the flame presence determination makes it possible to identify that the ultraviolet detector has deteriorated and therefore detected the erroneous detection (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来の燃焼装置におけるシャッタは、物理的に動作するものである。このため、シャッタの動作頻度が高くなると、その分、シャッタ機構の寿命を縮めてしまうという問題点があった。 However, the shutters in conventional combustion devices operate physically. As a result, there was a problem in that if the shutter operated more frequently, the lifespan of the shutter mechanism would be shortened accordingly.
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、火炎検出手段の劣化により火炎の誤検出を長期的かつ安定的に特定できる燃焼装置を提供することである。 The present invention was conceived in light of these circumstances, and its purpose is to provide a combustion device that can stably identify erroneous flame detection due to deterioration of the flame detection means over the long term.
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従う燃料装置は、火炎を発生させるバーナと、前記バーナに着火するための着火装置と、前記バーナにおける火炎の有無を検出する火炎検出手段と、前記火炎による燃焼後のガスに含まれる検出対象ガスの濃度を検出する濃度検出手段と、前記バーナに着火するための着火処理が行われた着火タイミングにおいて、前記火炎検出手段により火炎有りが検出されているときであっても、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判定した場合は、所定の失火時制御を行う制御手段とを備え、前記火炎検出手段は、光の入射の有無に基づいて火炎の有無を検出し、前記火炎検出手段への火炎の光の入射を遮断する遮断状態と、前記火炎検出手段への炎の光の入射を遮断しない非遮断状態とに切り替え可能な遮光手段と、前記着火タイミングにおいて、前記火炎検出手段により火炎有りが検出されているときであって、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判断した場合は、前記遮光手段を前記遮断状態とすることにより前記火炎検出手段により火炎有りが未だ検出されているか否かを判定する判定手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段により火炎有りが未だ検出されていると判定されたときに、前記失火時制御を行う。 In order to achieve the above object, a fuel system according to one aspect of the present invention comprises a burner that generates a flame, an ignition device that ignites the burner, flame detection means that detects the presence or absence of a flame in the burner, concentration detection means that detects the concentration of a detection target gas contained in gas after combustion by the flame, and control means that performs predetermined misfire control when it is determined that no flame is occurring based on a result of comparing the concentration detected by the concentration detection means with a predetermined threshold value even when the presence of a flame is detected by the flame detection means at an ignition timing when ignition processing for igniting the burner is performed , and The system further comprises a shading means which detects the presence or absence of a flame and is switchable between a blocking state in which the flame light is blocked from entering the flame detection means and a non-blocking state in which the flame light is not blocked from entering the flame detection means, and a determination means which, when the presence of a flame is detected by the flame detection means at the ignition timing and it is determined that no flame has occurred based on the result of comparing the concentration detected by the concentration detection means with a predetermined threshold, switches the shading means to the blocking state to determine whether the presence of a flame has still been detected by the flame detection means, and the control means performs the misfire control when it is determined by the determination means that the presence of a flame is still detected.
上記の構成によれば、濃度検出手段が物理的に動作するものではないため、検出対象ガスの濃度を頻繁に検出するようにしたとしても当該濃度検出手段の寿命に及ぼす影響は少ない。これにより、火炎検出手段により火炎有りが検出されているときに当該検出が誤検出であるか否かを長期的かつ安定的に特定できる。 With the above configuration, the concentration detection means does not physically operate, so even if the concentration of the gas to be detected is frequently detected, the impact on the lifespan of the concentration detection means is minimal. This makes it possible to stably determine, over the long term, whether or not a flame is detected erroneously when the flame detection means detects the presence of a flame.
また、濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判断した場合に、遮光手段を遮断状態に切り替えて火炎検出手段による検出が誤検出であるか否かを特定できる。このため、遮光手段の切り替え頻度を抑えることができ、火炎検出手段により火炎有りが検出されているときに当該検出が誤検出であるか否かを長期的かつ安定的に特定できる。 Furthermore, when it is determined that no flame is present based on the comparison result between the concentration detected by the concentration detection means and a predetermined threshold, the light blocking means is switched to the blocking state, and it is possible to determine whether the detection by the flame detection means is an erroneous detection. This reduces the frequency of switching the light blocking means, and when the flame detection means detects the presence of a flame, it is possible to stably determine over the long term whether the detection is an erroneous detection.
好ましくは、前記失火時制御は、燃焼させるための処理を停止する制御であり、前記制御手段は、前記判定手段により火炎無しが検出されていると判定されたときには、前記燃焼させるための処理を継続しつつ、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判定した旨を報知するための報知制御を行う。 Preferably, the misfire control is a control that stops the combustion process, and when the determination means determines that no flame is detected, the control means continues the combustion process while performing notification control to notify the user that no flame has been detected based on the comparison result between the concentration detected by the concentration detection means and a predetermined threshold value.
上記の構成によれば、判定手段により火炎無しが検出されていると判定されて火炎検出手段による検出が誤検出ではないことが特定されたときには、報知制御を行うに留めて、燃焼を継続させることにより燃焼効率を維持できる。 With the above configuration, when the determination means determines that no flame has been detected and it is determined that the detection by the flame detection means is not an erroneous detection, only notification control is performed and combustion is allowed to continue, thereby maintaining combustion efficiency.
好ましくは、前記判定手段は、前記着火タイミング以降においても、前記濃度検出手段により検出された濃度と特定値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判定した場合は、前記遮光手段を前記遮断状態とすることにより前記火炎検出手段により火炎有りが未だ検出されているか否かを判定する。 Preferably, if the determination means determines that no flame has occurred based on the comparison result between the concentration detected by the concentration detection means and a specific value even after the ignition timing, the determination means sets the light blocking means to the blocking state to determine whether the flame detection means has still detected the presence of a flame.
上記の構成によれば、着火タイミング以降においても、濃度検出手段を用いて、火炎検出手段による検出が誤検出であるか否かを特定できる。 With the above configuration, even after the ignition timing, the concentration detection means can be used to determine whether the detection by the flame detection means is an erroneous detection.
本開示に係る燃焼装置は、ボイラなどで用いられる燃焼装置である。以下、該燃焼装置について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が本発明に含まれることが意図される。 The combustion device according to the present disclosure is a combustion device used in boilers, etc. The combustion device will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and all modifications within the meaning and scope of the claims are intended to be included in the present invention.
<概略構成について>
以下に、図1を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る燃焼装置を備えるボイラ1について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置を備えるボイラ1の構成を模式的に示す図である。
<Overview of the configuration>
A boiler 1 equipped with a combustion device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a boiler 1 equipped with a combustion device according to an embodiment of the present invention.
ボイラ1は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体2と、空気供給路30を介してボイラ本体2内に空気を送り込む送風機3と、ボイラ本体2からの排ガスなどを導出する煙道4と、ボイラ本体2に燃料を供給する燃料供給ライン5と、ボイラ1の動作を制御する制御部6と、火炎の有無を検出する火炎検出器7a(火炎検出手段の一例)と、遮光装置7b(遮光手段の一例)と、パイロットバーナ(バーナの一例)8と、着火装置9と、メインバーナ20と、ガス検出装置10(濃度検出手段の一例)とを備えている。燃焼装置は、制御部6と、火炎検出器7aと、遮光装置7bと、パイロットバーナ8と、着火装置9と、メインバーナ20と、ガス検出装置10とを含む。なお、燃料は、ガスである例について説明するが、ガスなどの気体に限らず、油などの液体であってもよい。 The boiler 1 includes a boiler body 2 that burns fuel to generate steam, a blower 3 that sends air into the boiler body 2 via an air supply path 30, a flue 4 that extracts exhaust gases from the boiler body 2, a fuel supply line 5 that supplies fuel to the boiler body 2, a control unit 6 that controls the operation of the boiler 1, a flame detector 7a (an example of a flame detection means) that detects the presence or absence of a flame, a shading device 7b (an example of a shading means), a pilot burner 8 (an example of a burner), an ignition device 9, a main burner 20, and a gas detection device 10 (an example of a concentration detection means). The combustion device includes the control unit 6, the flame detector 7a, the shading device 7b, the pilot burner 8, the ignition device 9, the main burner 20, and the gas detection device 10. While the fuel is described as a gas in this example, it is not limited to gases such as gas, and may also be a liquid such as oil.
メインバーナ20は、ボイラ本体2と空気供給路30との間の接続部に設けられており、空気供給路30を介して送風機3から燃焼用空気が供給される。パイロットバーナ8は、その先端がメインバーナ20に近接しており、当該メインバーナ20に点火可能となるように設けられている。 The main burner 20 is located at the connection between the boiler body 2 and the air supply passage 30, and combustion air is supplied from the blower 3 via the air supply passage 30. The pilot burner 8 is located so that its tip is close to the main burner 20 and can ignite the main burner 20.
燃料供給ライン5は、空気供給路30に接続する燃料供給ライン5aと、分岐してパイロットバーナ8に接続する燃料供給ライン5bとを含む。燃料供給ライン5aから空気供給路30に供給される燃料は、送風機3から送風される空気と混合されて、ボイラ本体2内のメインバーナ20に供給される。燃料供給ライン5bからパイロットバーナ8に供給される燃料は、空気供給路30の上流側において分岐されたパイロット用空気供給路30aから供給される空気と当該パイロットバーナ8内において混合される。燃料供給ライン5aには、流路を開閉するための開閉弁(電磁弁)11,12と、燃料供給量調整弁13とが設けられている。燃料供給量調整弁13は、ボイラ本体2に供給する燃料の流量を調整可能である圧力調整弁として機能するとともに遮断機能をも備える。燃料供給量調整弁13は、開閉弁11,12よりも下流側に設けられており、制御部6によって開度が調整されるモータバルブである。なお、燃料供給量調整弁13は、燃料の流量を調整するものであればモータバルブに限らず、例えば、空気式制御弁であってもよい。また、燃料供給ライン5bには、流路を開閉するための開閉弁(電磁弁)14、15が設けられている。 The fuel supply line 5 includes a fuel supply line 5a that connects to the air supply line 30 and a fuel supply line 5b that branches off and connects to the pilot burner 8. The fuel supplied from the fuel supply line 5a to the air supply line 30 is mixed with air blown from the blower 3 and supplied to the main burner 20 in the boiler body 2. The fuel supplied from the fuel supply line 5b to the pilot burner 8 is mixed in the pilot burner 8 with air supplied from the pilot air supply line 30a, which branches off upstream from the air supply line 30. The fuel supply line 5a is provided with on-off valves (solenoid valves) 11 and 12 for opening and closing the flow path, and a fuel supply rate adjustment valve 13. The fuel supply rate adjustment valve 13 functions as a pressure adjustment valve that can adjust the flow rate of fuel supplied to the boiler body 2, and also has a shut-off function. The fuel supply rate adjustment valve 13 is provided downstream of the on-off valves 11 and 12 and is a motor valve whose opening is adjusted by the control unit 6. The fuel supply amount adjustment valve 13 is not limited to a motor valve as long as it adjusts the flow rate of fuel; it may also be, for example, an air-operated control valve. Furthermore, the fuel supply line 5b is provided with on-off valves (solenoid valves) 14 and 15 for opening and closing the flow path.
着火装置9は、パイロットバーナ8に着火するためのスパークを発生させる点火装置(イグナイタ)であり、空気供給路30に設けられている。パイロットバーナ8は、着火装置9から発生するスパークによって着火して火炎を発生し、この火炎によってメインバーナ20の着火が行われて、ボイラ本体2内で燃料を燃焼させる。 The ignition device 9 is an ignition device (igniter) that generates a spark to ignite the pilot burner 8, and is provided in the air supply passage 30. The pilot burner 8 is ignited by the spark generated by the ignition device 9, generating a flame. This flame ignites the main burner 20, causing fuel to burn within the boiler body 2.
火炎検出器7aは、少なくともパイロットバーナ8の火炎の有無を検出可能となる位置に設けられている。火炎検出器7は、紫外線光電管、硫化カドミウムセル、硫化鉛セルなどの光検出手段であって、火炎を光(可視光および非可視光を含む)として検出する。火炎検出器7としては、紫外線に基づいて火炎の有無を検出する、紫外線光電管等の紫外線検出器を用いることが好ましいが、これに限らず、可視光や赤外線を検出する検出器を用いるものであってもよい。なお、検出器のうち紫外線検出器は、直接火炎の中に入れずに使用でき、煤などの付着による汚れの問題が生じにくく、耐久性に優れることに加え、可視光や赤外線を検出する検出器と比べて、炉壁の赤熱に反応しにくく、かつ、青火の検出精度が高いため、好ましく用いられる。 The flame detector 7a is positioned so that it can detect at least the presence or absence of a flame from the pilot burner 8. The flame detector 7 is an optical detection device such as an ultraviolet photocell, cadmium sulfide cell, or lead sulfide cell, and detects the flame as light (including visible and invisible light). While an ultraviolet detector such as an ultraviolet photocell that detects the presence or absence of a flame based on ultraviolet light is preferred as the flame detector 7, it is not limited to this and may also be a detector that detects visible light or infrared light. Among detectors, ultraviolet detectors are preferred because they can be used without being placed directly in the flame, are less susceptible to contamination due to the adhesion of soot, and are highly durable. In addition, they are less sensitive to the red heat of the furnace walls than detectors that detect visible light or infrared light, and have high accuracy in detecting blue flames.
遮光装置7bは、パイロットバーナ8の火炎が発生する位置と火炎検出器7aとの間に設けられている。図1では、火炎検出器7aが遮光装置7bから所定の距離を置いた位置に配置されている例を示しているが、火炎検出器7aと遮光装置7bとを近接させて遮光装置7bの直前に(例えば隣接して)火炎検出器7aが配置されているものであってもよい(一体型、別体型のいずれでもよい)。遮光装置7bは、制御部6からの制御信号に基いて、火炎検出器7aへのパイロットバーナ8の炎の光の入射を遮断する遮断位置(遮断状態)と、火炎検出器7aへの炎の光の入射を遮断しない非遮断位置(非遮断状態)との間で位置変更可能に配置されるシャッタにより構成される。 The shading device 7b is located between the position where the flame of the pilot burner 8 is generated and the flame detector 7a. While Figure 1 shows an example in which the flame detector 7a is located a predetermined distance from the shading device 7b, the flame detector 7a and the shading device 7b may be located close to each other, with the flame detector 7a located immediately before (for example, adjacent to) the shading device 7b (either integrated or separate). The shading device 7b is composed of a shutter that can be repositioned based on a control signal from the control unit 6 between a blocking position (blocking state) that blocks the light of the flame of the pilot burner 8 from reaching the flame detector 7a, and a non-blocking position (non-blocking state) that does not block the light of the flame from reaching the flame detector 7a.
ガス検出装置10は、煙道4の所定位置に設けられている。ガス検出装置10は、ガスセンサを備えており、煙道4から取り出した排ガスを検出対象ガスとしてガスセンサで検出するようになっている。また、ガス検出装置10は、煙道4から取り出した排ガスを再び煙道4に還流するように形成されている。ガスセンサは、取り出したガス(排ガス)に含まれる一酸化炭素の濃度を検出するものを例示する。 The gas detection device 10 is installed at a predetermined position in the flue 4. The gas detection device 10 is equipped with a gas sensor, and is configured to detect the exhaust gas extracted from the flue 4 as the detection target gas using the gas sensor. The gas detection device 10 is also configured to return the exhaust gas extracted from the flue 4 back to the flue 4. An example of the gas sensor is one that detects the concentration of carbon monoxide contained in the extracted gas (exhaust gas).
制御部6は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現される。制御部6は、燃焼の段階に応じて、ボイラ本体2への燃焼用空気の供給流量に基づき、燃料供給ライン5aから空気供給路30(ひいてはメインバーナ20)に供給する燃料の供給流量を調整する。すなわち、燃焼用空気の流量が増加すれば、燃料供給量調整弁13の開度を大きくして燃料の流量を増加させる。一方、燃焼用空気の流量が減少すれば、燃料供給量調整弁13の開度を小さくして燃料の流量を減少させる。また、制御部6は、開閉弁14、15の開閉を制御することにより、燃料供給ライン5bからパイロットバーナ8に燃料を供給するか否かを制御する。なお、制御部6は、メインバーナ20において燃焼している場合(負荷がある場合)においてもパイロットバーナ8に燃料を供給して燃焼させるように制御するが、これに限らず、メインバーナ20において燃焼している場合にはパイロットバーナ8に燃料を供給せず、メインバーナ20において燃焼が不要(負荷がない)場合にパイロットバーナ8に燃料を供給して燃焼させるように制御するものであってもよい。制御部6は、さらに火炎判定機能を備えている。 The control unit 6 is realized by a computer that includes an internal memory, timer, and processing unit. The control unit 6 adjusts the fuel supply flow rate from the fuel supply line 5a to the air supply passage 30 (and thus the main burner 20) based on the combustion air supply flow rate to the boiler main body 2, depending on the stage of combustion. That is, if the combustion air flow rate increases, the opening of the fuel supply amount adjustment valve 13 is increased to increase the fuel flow rate. On the other hand, if the combustion air flow rate decreases, the opening of the fuel supply amount adjustment valve 13 is decreased to decrease the fuel flow rate. The control unit 6 also controls whether or not fuel is supplied to the pilot burner 8 from the fuel supply line 5b by controlling the opening and closing of the on-off valves 14 and 15. The control unit 6 controls the supply of fuel to the pilot burner 8 for combustion even when the main burner 20 is burning (when there is a load), but this is not limiting; it may also control the supply of fuel not to the pilot burner 8 when the main burner 20 is burning, and to supply fuel to the pilot burner 8 for combustion when combustion is not required in the main burner 20 (when there is no load). The control unit 6 also has a flame determination function.
制御部6による火炎判定機能とは、少なくともパイロットバーナ8において火炎が発生しているか否かを判定する機能である。制御部6は、第1段階として、火炎検出器7aの検出結果に基づき、パイロットバーナ8における火炎の有無を判定する。 The flame determination function of the control unit 6 is a function that determines whether or not a flame is occurring in at least the pilot burner 8. In the first stage, the control unit 6 determines whether or not a flame is occurring in the pilot burner 8 based on the detection results of the flame detector 7a.
また、制御部6は、第1段階の判定によりパイロットバーナ8の火炎有りを検出しているときに、第2段階として、ガス検出装置10により検出された濃度が、火炎有りの場合に取り得る特定の濃度であるか否かにより、パイロットバーナ8における火炎の有無を判定する。排ガス中における一酸化炭素の濃度については、例えば、着火時において実際にパイロットバーナ8が着火したときには瞬間的に所定の閾値を超えることや、燃焼駆動中において失火したときには異常値(特定値)となることなどが確認されている。この現象に着眼して、第1段階の判定とは別に、第2段階として、ガス検出装置10を用いて、排ガス中における検出対象ガス(例えば一酸化炭素)の濃度と、所定の閾値や異常値などとを比較することにより、パイロットバーナ8における火炎の有無を判定する。 Furthermore, when the control unit 6 detects the presence of a flame in the pilot burner 8 through the first-stage determination, it performs a second stage to determine the presence or absence of a flame in the pilot burner 8 based on whether the concentration detected by the gas detection device 10 is a specific concentration that can be assumed when a flame is present. It has been confirmed that the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas momentarily exceeds a predetermined threshold value when the pilot burner 8 actually ignites, and that it reaches an abnormal value (specific value) when a flame goes out during combustion operation. Taking note of this phenomenon, in a second stage, separate from the first-stage determination, the gas detection device 10 is used to compare the concentration of the gas to be detected (e.g., carbon monoxide) in the exhaust gas with a predetermined threshold value or an abnormal value to determine the presence or absence of a flame in the pilot burner 8.
さらに、制御部6は、第2段階の判定によりパイロットバーナ8の火炎有りが検出されていないとき、つまり第1段階の判定結果と第2段階の判定結果とに齟齬が生じているときに、第3段階として、遮光装置7bを遮光状態となるようにシャッタを動作させて、火炎検出器7aの検出結果が未だにパイロットバーナ8の火炎有りを検出しているか、つまり火炎検出器7aの誤検出か否かを判定する。これにより、火炎検出器7aによる誤検出か否か等を特定する。 Furthermore, when the second stage judgment does not detect the presence of a flame on the pilot burner 8, that is, when there is a discrepancy between the first stage judgment result and the second stage judgment result, the control unit 6 operates the shutter to block the light from the shading device 7b in the third stage, and judges whether the detection result of the flame detector 7a still detects the presence of a flame on the pilot burner 8, that is, whether the flame detector 7a has made an erroneous detection. This determines whether the flame detector 7a has made an erroneous detection, etc.
制御部6は、火炎判定機能の判定結果に基づいて、メインバーナ20への燃料供給を行うか否かを判断する。すなわち、火炎判定機能によって火炎の有無を監視し、例えば着火時においてパイロットバーナ8の火炎が発生している旨が判定されたときに、メインバーナ20への燃料供給を開始して燃焼装置による燃焼を開始させる。これにより、火炎検出器7aの誤検出により、パイロットバーナ8の火炎が発生していないにもかかわらず燃料供給を開始してしまうことを防止できる。 The control unit 6 determines whether or not to supply fuel to the main burner 20 based on the results of the flame determination function. That is, the flame determination function monitors the presence or absence of a flame, and when it determines that a flame is occurring in the pilot burner 8, for example, at ignition, it starts fuel supply to the main burner 20 and starts combustion by the combustion device. This prevents fuel supply from being started even when no flame is occurring in the pilot burner 8 due to a false detection by the flame detector 7a.
<火炎判定処理について>
図2を参照して、制御部6により行われる火炎判定処理について説明する。図2は、火炎判定処理の一例を説明するためのフローチャートである。火炎判定処理は、制御部6により、所定時間(例えば、1秒)毎に繰り返し実行される。ステップS10では、火炎検出器7aによる火炎の検出対象となるバーナ(例えば、パイロットバーナ8)に着火するための着火処理が行われた着火タイミングであるか否かを判定する。着火タイミングであると判定されたときには、第1段階の判定として、ステップS11において火炎検出器7aによる検出結果に基づき、火炎有りと判定されているか否かを判定する。ステップS11において火炎有りと判定されていないときには、後述するステップS20~S24の処理を行っていることから着火していない可能性が高いため、ステップS16において失火時制御(例えば、燃焼を開始させない、あるいは燃焼停止など)を行う。
<Flame detection process>
The flame determination process performed by the control unit 6 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the flame determination process. The flame determination process is repeatedly executed by the control unit 6 at predetermined time intervals (e.g., one second). In step S10, it is determined whether or not it is the ignition timing at which ignition processing has been performed to ignite a burner (e.g., pilot burner 8) that is the target of flame detection by the flame detector 7a. If it is determined that it is the ignition timing, then in step S11, it is determined whether or not a flame is present, based on the detection result by the flame detector 7a. If it is not determined that a flame is present in step S11, it is highly likely that ignition has not occurred because the processes of steps S20 to S24 described below have been performed. Therefore, in step S16, misfire control (e.g., not starting combustion or stopping combustion) is performed.
一方、ステップS11において火炎有りと判定されているときには、第2段階の判定として、ステップS12においてガス検出装置10の検出結果に基づき排ガスの一酸化炭素の濃度が着火したときに取り得る所定の閾値を超えたか否かを判定する。ステップS12において所定の閾値を超えたと判定されたときには、第1段階の判定結果と第2段階の判定結果とが整合するため、そのまま火炎判定処理を終了する。これに対して、ステップS12において所定の閾値を超えたと判定されなかったときには、第1段階の判定結果と第2段階の判定結果とに齟齬が生じているため、第3段階の判定に移行する。まず、ステップS13において遮光装置7bを遮断状態に制御する。次に、ステップS14において火炎検出器7aによる検出結果に基づき、未だに火炎有りと判定されているか否かを判定する。 On the other hand, if it is determined in step S11 that a flame is present, the second stage of determination is performed in step S12, where it is determined based on the detection results of the gas detection device 10 whether the carbon monoxide concentration in the exhaust gas exceeds a predetermined threshold that can be reached when ignition occurs. If it is determined in step S12 that the predetermined threshold has been exceeded, the first stage determination result and the second stage determination result are consistent, and the flame determination process is terminated. In contrast, if it is not determined in step S12 that the predetermined threshold has been exceeded, there is a discrepancy between the first stage determination result and the second stage determination result, and the process proceeds to the third stage of determination. First, in step S13, the light blocking device 7b is controlled to a blocked state. Next, in step S14, it is determined whether it is still determined that a flame is present based on the detection results of the flame detector 7a.
ステップS14において火炎有りと判定されていないときには、遮断状態において火炎検出器7aにより火炎無しが検出されており正常である一方で、ガス検出装置10に異常濃度異常アラームが生じている可能性があるため、ステップS15において濃度異常アラームを行う。なお、濃度異常アラームを行う場合であっても、外的要因により濃度の一時的な異常である可能性も高いため、燃焼させるための処理を継続・維持する。これに対して、ステップS14において未だに火炎有りと判定されているときには、遮断状態においても火炎検出器7aにより火炎有りが検出されており異常であるため、失火時制御を行う。なお、この場合には、後述するステップS24と同様に、火炎検出器7aに異常が生じている旨の火炎検出器異常アラームを行うようにしてもよい。 If it is not determined in step S14 that there is a flame, the flame detector 7a has detected no flame in the shut-off state, which is normal. However, there is a possibility that an abnormal concentration alarm has been issued in the gas detection device 10, so a concentration abnormality alarm is issued in step S15. Even if a concentration abnormality alarm is issued, there is a high possibility that the concentration is temporarily abnormal due to an external factor, so the combustion process is continued and maintained. In contrast, if it is still determined that there is a flame in step S14, the flame detector 7a has detected the presence of a flame even in the shut-off state, which is abnormal, so misfire control is performed. In this case, a flame detector abnormality alarm may be issued to indicate that an abnormality has occurred in the flame detector 7a, as in step S24 described below.
ステップS10に戻り、着火タイミングであると判定されなかったときには、ステップS20においてすでに燃焼している燃焼駆動(例えば、制御部6が開閉弁14、15を開状態に制御している状態)中であるか否かを判定する。ステップS20において燃焼駆動中であると判定されたときには、ステップS21において火炎検出器7aによる検出結果に基づき、火炎有りと判定されているか否かを判定する。ステップS21において火炎有りと判定されていないときには、失火している可能性が高いため、ステップS16において失火時制御を行う。 Returning to step S10, if it is not determined that it is time to ignite, step S20 determines whether combustion driving is already in progress (for example, a state in which the control unit 6 is controlling the on-off valves 14 and 15 to an open state). If it is determined in step S20 that combustion driving is in progress, step S21 determines whether a flame is present based on the detection results from the flame detector 7a. If a flame is not present in step S21, it is highly likely that a misfire has occurred, and therefore misfire control is performed in step S16.
一方、ステップS21において火炎有りと判定されているときには、ステップS22においてガス検出装置10の検出結果に基づき排ガスの一酸化炭素の濃度が失火したときに取り得る異常値となっているか否かを判定する。ステップS22において異常値となっていると判定されなかったときには、ステップS21における判定結果とステップS22における判定結果とが整合するため、そのまま火炎判定処理を終了する。これに対して、ステップS22において異常値となっていると判定されたときには、ステップS21における判定結果とステップS22における判定結果とに齟齬が生じているため、遮光装置7bを用いた判定を行うために、ステップS13に移行する。 On the other hand, if step S21 determines that a flame is present, step S22 determines whether the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is at an abnormal value, which is possible when a fire has occurred, based on the detection result from gas detection device 10. If step S22 does not determine that the concentration is at an abnormal value, the determination results from steps S21 and S22 are consistent, and the flame determination process ends. On the other hand, if step S22 determines that the concentration is at an abnormal value, a discrepancy occurs between the determination results from steps S21 and S22, and the process proceeds to step S13 to perform a determination using light blocking device 7b.
ステップS20において燃焼駆動中であると判定されなかったとき、つまり着火タイミングでも燃焼駆動中でもない燃焼停止時であって通常であれば火炎有りとはならない状況下においては、ステップS23において火炎検出器7aによる検出結果に基づき、火炎有りと判定されているか否かを判定する。ステップS23において火炎有りと判定されていないときには、火炎検出器7aが正常であるため、そのまま火炎判定処理を終了する。一方、ステップS23において火炎有りと判定されているときには、火炎検出器7aに異常が生じていることが明らかであるため、ガス検出装置10の検出結果にかかわらず、ステップS24において火炎検出器7aに異常が生じている旨の火炎検出器異常アラームを行う。 When it is not determined in step S20 that combustion is in progress, that is, when combustion is stopped and not during ignition or combustion, and under circumstances where a flame would not normally be detected, step S23 determines whether a flame is present based on the detection results from flame detector 7a. If a flame is not detected in step S23, the flame detector 7a is normal, and the flame detection process ends. On the other hand, if a flame is detected in step S23, it is clear that an abnormality has occurred in the flame detector 7a, and therefore a flame detector abnormality alarm is issued in step S24 to indicate that an abnormality has occurred in the flame detector 7a, regardless of the detection results of the gas detection device 10.
本実施の形態に係る燃焼装置を備えるボイラ1においては、着火タイミングにおいて、図2のステップS11にて火炎検出器7aによる検出結果に基づき火炎有りと判定され、ステップS12にてガス検出装置10の検出結果に基づき濃度が所定の閾値を超えておらず火炎無しと判定されたことにより、ステップS13にて遮光装置7bを遮断状態に制御しステップS14にて火炎検出器7aによる検出結果に基づき未だに火炎有りと判定されたときに、火炎検出器7aの異常とみなしてステップS16において失火時制御が行われる。ガス検出装置10は物理的に動作するものではないため、検出対象ガスである排ガス中の一酸化炭素の濃度を頻繁に検出するようにしたとしても当該ガス検出装置10の寿命に及ぼす影響は少ない。一方、遮光装置7bを遮断状態に制御する頻度を抑えることができる。その結果、火炎検出器7aにより火炎有りが検出されているときに当該検出が誤検出であるか否かを長期的かつ安定的に特定できる。 In a boiler 1 equipped with a combustion device according to this embodiment, at the timing of ignition, a determination is made in step S11 of FIG. 2 that a flame is present based on the detection results from the flame detector 7a. Then, in step S12, a determination is made in step S13 that a flame is not present based on the detection results from the gas detection device 10, indicating that the concentration does not exceed a predetermined threshold. Consequently, in step S13, the light blocking device 7b is controlled to a shutoff state. If a determination is made in step S14 that a flame is still present based on the detection results from the flame detector 7a, an abnormality in the flame detector 7a is assumed, and misfire control is performed in step S16. Because the gas detection device 10 does not physically operate, frequent detection of the carbon monoxide concentration in the exhaust gas, which is the target gas, has little impact on the life of the gas detection device 10. Meanwhile, the frequency with which the light blocking device 7b is controlled to a shutoff state can be reduced. As a result, when a flame is detected by the flame detector 7a, it is possible to stably determine, over the long term, whether the detection is a false positive.
また、ステップS14にて火炎検出器7aによる検出結果に基づき火炎有りと判定されなかったときには、燃焼させるための処理を継続しつつ、ステップS15にて濃度異常アラームが行われる。このように、火炎検出器7aが正常である場合には、濃度異常アラームを行うに留めて、燃焼を継続させることにより燃焼効率を維持できる。 Furthermore, if it is not determined in step S14 that a flame is present based on the detection results from the flame detector 7a, the combustion process continues while an abnormal concentration alarm is issued in step S15. In this way, if the flame detector 7a is normal, the abnormal concentration alarm is issued and combustion is allowed to continue, thereby maintaining combustion efficiency.
また、着火タイミング以降の燃焼稼働中においても、ステップS22にてガス検出装置10の検出結果に基づき排ガスの一酸化炭素の濃度が失火したときに取り得る異常値となっているときには、ステップS13に移行される。これにより、着火タイミング以降においても、ガス検出装置10を用いて、火炎検出器7aによる検出が誤検出であるか否かを特定できる。 Furthermore, even during combustion operation after the ignition timing, if the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is found to be an abnormal value, which could be the value that occurs when a misfire occurs, based on the detection results of the gas detection device 10 in step S22, the process proceeds to step S13. As a result, even after the ignition timing, the gas detection device 10 can be used to determine whether the detection by the flame detector 7a is an erroneous detection.
本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible. Below, we will explain modifications of the above-described embodiment that can be applied to the present invention.
上記実施の形態では、火炎検出器7aにより、パイロットバーナ8の火炎の有無を検出する例について説明したが、検出対象とするバーナは、これに限らず、メインバーナ20を検出対象とするものであってもよく、また、パイロットバーナ8およびメインバーナ20のいずれをも検出対象とするものであってもよい。つまり、火炎判定処理により火炎の有無を判定する対象は、パイロットバーナ8に限らず、メインバーナ20であってもよく、パイロットバーナ8およびメインバーナ20双方であってもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the flame detector 7a detects the presence or absence of a flame in the pilot burner 8, but the burner to be detected is not limited to this, and the main burner 20 may be the target of detection, or both the pilot burner 8 and the main burner 20 may be the target of detection. In other words, the target for which the presence or absence of a flame is determined by the flame determination process is not limited to the pilot burner 8, but may also be the main burner 20, or both the pilot burner 8 and the main burner 20.
上記実施の形態では、ガス検出装置10の検出対象ガスが排ガス中の一酸化炭素である例について説明したが、検出対象ガスはこれに限らず、二酸化炭素、酸素、窒素酸化物などのいずれかであってもよい。また、ガス検出装置10は、燃焼後のガスの濃度を検出できるものであれば、例えばボイラ本体2に設け、当該ボイラ本体2内の検出対象ガスを検出可能とするものであってもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the target gas for detection by the gas detection device 10 was carbon monoxide in exhaust gas, but the target gas for detection is not limited to this and may be carbon dioxide, oxygen, nitrogen oxides, etc. Furthermore, as long as the gas detection device 10 can detect the concentration of gas after combustion, it may be installed in, for example, the boiler main body 2 and be able to detect the target gas within the boiler main body 2.
上記実施の形態では、火炎判定処理において遮光装置7bを用いる例について説明したが、遮光装置7bを用いないものであってもよい。具体的には、図2のステップS12においてガス検出装置10の検出結果に基づき排ガスの一酸化炭素の濃度が所定の閾値を超えたと判定されなかったときには、ステップS16に移行して失火時制御を行うようにしてもよい。また、図2のステップS22においてガス検出装置10の検出結果に基づき排ガスの一酸化炭素の濃度が異常値となっていると判定されたときには、ステップS16に移行して失火時制御を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the light blocking device 7b was used in the flame determination process, but the light blocking device 7b may not be used. Specifically, if it is determined in step S12 of FIG. 2 that the carbon monoxide concentration in the exhaust gas does not exceed the predetermined threshold based on the detection result of the gas detection device 10, the process may proceed to step S16 and perform misfire control. Also, if it is determined in step S22 of FIG. 2 that the carbon monoxide concentration in the exhaust gas is an abnormal value based on the detection result of the gas detection device 10, the process may proceed to step S16 and perform misfire control.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.
1 ボイラ
2 ボイラ本体
3 送風機
4 煙道
5 燃料供給ライン
5a 燃料供給ライン
5b 燃料供給ライン
6 制御部
7a 火炎検出器
7b 遮光装置
8 パイロットバーナ
9 着火装置
10 ガス検出装置
11 開閉弁
12 開閉弁
13 燃料供給量調整弁
14 開閉弁
15 開閉弁
20 メインバーナ
30 空気供給路
30a パイロット用空気供給路
REFERENCE SIGNS LIST 1 Boiler 2 Boiler body 3 Blower 4 Flue 5 Fuel supply line 5a Fuel supply line 5b Fuel supply line 6 Control unit 7a Flame detector 7b Light blocking device 8 Pilot burner 9 Ignition device 10 Gas detection device 11 On-off valve 12 On-off valve 13 Fuel supply amount adjustment valve 14 On-off valve 15 On-off valve 20 Main burner 30 Air supply path 30a Pilot air supply path
Claims (3)
前記バーナに着火するための着火装置と、
前記バーナにおける火炎の有無を検出する火炎検出手段と、
前記火炎による燃焼後のガスに含まれる検出対象ガスの濃度を検出する濃度検出手段と、
前記バーナに着火するための着火処理が行われた着火タイミングにおいて、前記火炎検出手段により火炎有りが検出されているときであっても、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判定した場合は、所定の失火時制御を行う制御手段とを備え、
前記火炎検出手段は、光の入射の有無に基づいて火炎の有無を検出し、
前記火炎検出手段への火炎の光の入射を遮断する遮断状態と、前記火炎検出手段への炎の光の入射を遮断しない非遮断状態とに切り替え可能な遮光手段と、
前記着火タイミングにおいて、前記火炎検出手段により火炎有りが検出されているときであって、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判断した場合は、前記遮光手段を前記遮断状態とすることにより前記火炎検出手段により火炎有りが未だ検出されているか否かを判定する判定手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記判定手段により火炎有りが未だ検出されていると判定されたときに、前記失火時制御を行う、燃焼装置。 a burner that generates a flame;
an ignition device for igniting the burner;
a flame detection means for detecting the presence or absence of a flame in the burner;
a concentration detection means for detecting the concentration of a detection target gas contained in the gas after combustion by the flame;
a control means for performing a predetermined misfire control when it is determined that no flame is generated based on a comparison result between the concentration detected by the concentration detection means and a predetermined threshold value, even if the flame detection means detects the presence of a flame at the ignition timing when ignition processing for igniting the burner is performed ,
the flame detection means detects the presence or absence of a flame based on the presence or absence of incident light,
a light-blocking means that can be switched between a blocking state in which the light of the flame is blocked from entering the flame detection means and a non-blocking state in which the light of the flame is not blocked from entering the flame detection means;
and a determining means for determining whether or not a flame has been detected by the flame detecting means at the ignition timing by bringing the light blocking means into the blocking state when it is determined that no flame has been detected based on a comparison result between the concentration detected by the concentration detecting means and a predetermined threshold value,
The control means performs the misfire control when the determination means determines that the presence of a flame is still detected.
前記制御手段は、前記判定手段により火炎無しが検出されていると判定されたときには、前記燃焼させるための処理を継続しつつ、前記濃度検出手段により検出された濃度と所定の閾値との比較結果に基づき火炎が発生していないと判定した旨を報知するための報知制御を行う、請求項1に記載の燃焼装置。 The misfire control is a control for stopping a process for combustion,
2. The combustion device according to claim 1, wherein, when the determination means determines that no flame has been detected, the control means continues the combustion process while performing notification control to notify the user that it has been determined that no flame has been generated based on a comparison result between the concentration detected by the concentration detection means and a predetermined threshold value.
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