JPH0224702A - 危険負荷用バウンシング対処システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は危険負荷の制御に関し、特に危険負荷を処理す
るシステムに用いられるバウンシング対処システムに関
する。

〔発明の背景］ 処理システムのなかには危険性のある負荷を制御するよ
うなものが多くある。システムの処理過程ではある負荷
は付勢され、一方他の負荷は消勢される。装置内の一時
的な電力変化によって危険性のある負荷の状態が不意に
変化することは非常に好ましくない。このような変化は
システム全体の安全性ばかりでなく、経済的打撃を受け
る可能性という観点からも望ましいものではない。した
がって、関連する制御装置はいかなる電源の一時的変化
にもできるだけ早く適切に応答し、人及び機械に害をお
よぼし製品に損害を与える事故を防止し経済的損害を避
けるようにするのが好ましい。

近年、システムの主要制御装置、即ち「頭脳」としてマ
イクロコンピュータを用いた制御装置を備えるのが一般
的になってきている。マイクロコンピュータがますます
強力になるにつれて、経済的に見合うコストでより多く
の監視、処理機能が得られるようになった。したがって
、マイクロコンピュータは非常に複雑な制御や安全性機
能を１旦っている。マイクロコンピュータにより多くの
仕事が要求されるにつれて信号処理に要する時間は増加
の一途をたどる。処理時間の増加によって全体の制御装
置が電源の一時的な変化に対して、少なくとも危険負荷
が関係する限り、安全に応答することができな（なる場
合もあり得る。

危険負荷とマイクロコンピュータを含む装置の例として
燃料バーナー制御装置、即ちフレーム・セーフガード制
御装置があげられる。この形式の装置における危険負荷
としては、燃料をバーナーに供給する燃料バルブがある
。この燃料バルブがマイクロコンピュータで制御される
装置で制御され、この制御装置が制御信号を処理するの
に遅れを生じるとすると、バルブの制御に数百ミリ秒の
遅れが発生する。この遅れによって燃料バルブが不適切
に付勢されることは十分に考えられる。より具体的には
、一時的リミットスイッチの動作や不確実な半田付けな
どの電源線のトラブルのために作動中のパルプへの電力
供給が一時的に停止すると、燃料バルブは閉じ始める。

ここで燃料バルブが再び付勢されると燃料が燃料バーナ
ーに流れ込み始めるが、炎は既に消えている。したがっ
て、通常より多い量の燃料が燃えずに蓄積されてしまう
ことになる。この状態で炎または高温の耐火物質との接
触によって点火すると、この過剰な燃料が燃えて「パフ
バック」と呼ばれる爆発が起こる。

この爆発の激しさは小さいこともあり得るが、機械及び
近くの人に危害を加える可能性もある。制御装置が適切
に設計されていれば、燃料バルブが適切な動作サイクル
にあることを装置が察知するであろうが、燃料バルブの
一時的な異常サイクルに起因する障害は制御装置が察知
した時点では既に起きてしまっている。

したがって、多数の異なった動作のいずれかによって危
険負荷が一時的に作動されてしまい、制御装置の応答が
遅すぎて安全に制御できな（なってしまうような危険な
状態が存在することは明白である。上述の例では、燃料
バルブが一旦消勢したら安全制御機能はこの燃料バルブ
を消勢した状態に保持すべきであろう。こうすることに
よって、高温の燃料室にこれ以上燃料が入ってしまうこ
とを防止することができる。これはシステムの閉鎖を意
味するが、少なくとも安全な閉鎖ということができる。

〔本発明の概要〕

本発明は２つの補助装置を有する制御装置を用いる。具
体的に開示される実施例はマイクロコンピュータで制御
される装置であるが、同様な装置はディスクリート部品
の組合せや従来の電気機械部品を用いても構成すること
ができる。

本発明による制御装置は通常の制御を行い重大な遅延時
間を生ずる可能性のある第１の補助装置と、第１の補助
装置と共に作動するバウンシング対処用高速制御装置で
ある第２の補助装置とを用いる。双方の補助装置は危険
負荷の電力供給線に適切に接続される。

上記装置において、例えば供給線で電力が中断したり、
一時的にリミット制御が働いたり、接続が不安定であっ
たりして一時的な電力の損失が起こると、第１の補助装
置ではこのような誤動作を処理するのに遅れを生じるの
で、これは直ちに第２の補助装置に伝えられ、第１の補
助装置の処理を引継ぐ。即ち、第２の補助装置が第１の
補助装置の動作を禁止するのである。第２の補助装置は
ほぼ瞬間的に反応し、危険負荷に通じる電力線を遮断し
、危険負荷が再び付勢される可能性を排除する。通常の
システム制御を行う第１補助装置は、システムが遮断さ
れたことを認識し、遮断された状態に保持し、必要であ
れば適切な処置の後通常運転再開を要求する。

上述の例では、本発明は燃料バーナー制御装置、即ちフ
レーム・セーフガード装置に用いられている。この場合
の危険負荷は例えば燃料バルブであり、燃料バルブに供
給される電力が監視され、マイクロコンビ二一夕を基に
した制御装置にフィードバック信号が供給される。この
制御装置は、通常の論理制御を行う第１の補助装置と、
電力遮断が起こると直ちに応答する第２の補助装置とを
備えている。第２の補助装置は駆動リレーを介して反応
し接点を開いて燃料バルブへの電力を遮断し、安全にシ
ステムを停止させる。マイクロコンピュータは、燃料バ
ーナーの操作者に故障が起きたことを知らせるようにプ
ログラムされている。また、進んだ装置では故障の場所
や故障の状況まで知らせることができるものもある。

本発明によれば、少なくとも１つの危険負荷に接続され
前記危険負荷の状態を制御し監視するバウンシング対処
システムが提供される０本発明によるシステムは、負荷
制御手段を介して前記危険負荷に供給される作動電力を
制御する制御装置と負荷制御監視手段とを含み、前記制
御装置は前記危険負荷を監視し制御する少なくとも第１
及び第２の補助装置を含み、前記第１の補助装置は前記
危険負荷の通常制御のために設けられ、前記危険負荷に
供給される作動電力の一時的な中断が起こり前記危険負
荷の状態が一時的に変化する時に問題を起こし得るよう
な長さの通常信号処理時間を有し、前記第２の補助装置
は前記危険負荷の高速制御のために設けられ、前記危険
負荷の一時的変化が起きた時に前記危険負荷を素早く制
御することができるような長さの短い信号処理時間を有
し、前記負荷制御監視手段は、前記第１の補助装置にフ
ィードバック信号を供給して前記第２の補助装置に前記
危険負荷の監視をできるように前記危険負荷と前記第１
の補助装置とを接続する接続手段と、前記危険負荷の作
動電力の一時的な中断の際に前記負荷制御手段の動作に
よって前記第２の補助装置が前記危険負荷を素早く安全
に制御できるように前記第２の補助装置に接続される接
続手段を有する。

（実施例〕 第１図は燃料バーナー制御装置の一部分を示すシステム
の部分的ブロック図である。バウンシング対処装置１０
は一対の燃料バルブ１２．１３に供給される電源１１か
らの電力を制御する。電源１１は同様にバウンシング対
処装置１０にも電力を供給する。

燃料バルブ１２．１３は本例における危険負荷とする。

燃料バーナーの運゛転中に燃料バルブが一時的に閉じる
と、炎の強さが減少するかあるいは消えてしまう。一時
的に閉じた後頁びこの燃料バルブが開くと安全上重大な
問題となる。バーナーへの燃料の流入が遮断されると通
常炎は消えてしまうか強さが弱まってしまうことは明白
である。

燃料バルブが再び開くと通常より多い量の不燃燃料が送
られ、この燃料は蓄積される。もし炎が完全に消えてい
ないか、十分に加熱された耐火性物質が存在すると、不
適切に燃料バーナーに供給された燃料が「パフバック」
と呼ばれる小さな爆発の形で燃焼し始める。これは通常
はたいしたことではないが装置に損害を与える可能性が
あり、重大な場合は操作者や関連する機械にも害を及ぼ
す爆発になる可能性もある。したがって、−旦危険負荷
の状態が変化した場合、この変化した状態を維持し通常
状態、即ち以前の状態には戻らないようにすることが望
ましい。

本発明のバウンシング対処装置１０は複数の端子１５を
有する。第１図にはその内３つだけが図示されている。

燃料バルブ１２．１３はこの内２つの端子に接続され、
第３の端子にはリターン線即ち負荷付勢線１６が接続さ
れている。線１６はリミットスイッチ１７．１８を介し
て電源１１に通じる導電線２０に接続されている。

バウンシング対処装置１０内には一連のリレー接点２１
．２２．２３がある。リレー接点２１は燃料バルブ１２
．１３の全体の制御機能のため、２２は燃料バルブ１２
の直接制御、２３は燃料バルブ１３の直接制御に用いら
れる。接点２２．２３は導線２４．２５を介して燃料バ
ルブ１２．１３用の端子１５に接続される。

接点２１が閉じると、燃料バルブ１２または１３のいず
れかが接点２２または２３の閉成により動作可能となる
ことは容易に理解できよう。接点２２はリレー２７から
の信号２６で制御され、−方接点２３はリレー３１から
の信号３０で制御される。リレー２７は導線３２によっ
てリレー駆動回路手段３４に接続されている。接点２２
．２３、リレー２７．３１はリレー駆動回路手段３４と
共にシステムの負荷制御手段を構成する。

更にバウンシング対処装置１０にはマイクロコンピュー
タで処理される制御装置４０が含まれている。この制御
装置４０は従来のマイクロコンピュータを含み、このマ
イクロコンピュータは内部に２つの補助装置を備えてい
る。第１の補助装置４１はリレー駆動回路手段３４を駆
動する通常の制御処理のための補助装置である。第２の
補助装置４２は本装置のバウンシング対処制御処理手段
である。第１の補助装置４１は通常の情報処理の全てを
行い、燃料バルブ手段１２または１３を作動させるか否
か、させる場合はリレー２７．３１の操作によってどち
らを付勢するのかを決定する。第１の補助装置は沢山の
タスクを処理しなければならないので、処理速度が数百
ミリ秒程かかることもある。この時間は燃料バルブ１２
．１３のいずれかの誤動作が起こる時間を考慮すると比
較的長い時間であると言える。燃料バルブ−１２または
１３の適切な操作が２００ミリ秒程遅れることによって
危険な状況を生み出すことも有りうる。

この問題を克服するために、燃料バルブへ供給される電
力の一時的中断の場合にのみ制御を行う目的の第２の補
助装置が設けられている。この一時的な遮断を本装置で
は「バウンシング」と呼んでいる。このことばは−船釣
には、リレー、ソレノイドパルプのような電気機械的装
置で一方の接触状態から他方の接触状態に移行する時に
起きる接点の不安定な閉成状態の期間を意味する。

第２の補助装置４２は制御装置４０内で動（適当なタイ
マ４３に接続されている。このタイマは、負荷、即ち燃
料バルブ１２．１３への電力が中断した時に補助装置４
２の応答時間を制御するのに用いられる。制御装置４０
は更に電力中断ブリッジ手段４４も含む。電力中断ブリ
ッジ手段４４はバックアップ電池型装置のような複雑な
もの、あるいは大きなフィルタコンデンサを有する直、
波型電源のように簡素なものでもよい。電力中断ブリッ
ジ手段４４の目的は制御装置４０に十分な電力を供給し
、一時的な電圧中断を防ぎシステムを安全に停止させる
ことである。また、安全停止モードにあるシステムにマ
イクロコンピュータ内の適当な不揮発性メモリにデータ
を記憶できるだけの時間的余裕を与える役割も果たす。

これらの機能は本発明にとって付随的なものであるが、
本発明の動作を理解するためには必要であろう。

補助装置４１．４２は各々他方の補助装置に配置された
コンピュータフラグを有する。第１の補助装置４１は、
第２の補助装置４２に第１の補助装置の動作状態を知ら
せるフラグＦ１を有する。

第２の補助装置４２は、第１の補助装置４．１内に第２
の補助装置の動作を知らせるフラグＦ２を有する。第１
の補助装置４１は出力回路手段４５によってリレー駆動
回路手段３４を操作することができる。これに対して、
第２の補助装置４２は、必要な時に出力回路手段４６に
よって第１の補助装置４１を迂回し直接リレー駆動回路
手段３４を制御する。

本発明の装置１０は一対の光接続手段５０．５１を加え
ることによって完成する。光接続手段５０は導線５２に
よって導線２４に接続され、燃料バルブ１２に供給され
る電力を監視する。一方、光接続手段５１は導線５３に
よって導線２５に接続され燃料バルブ１３に供給される
電力を監視する。光接続手段５０．５１は夫々出力導線
５４．５５を有し、これによって信号を信号調整手段５
６を介して制御装置４０に供給する。信号調整手段５６
は光接続手段５０．５１の出力を適切に一対の導線５７
．５日に伝送するために用いられる。

この動作はハードウェアでもソフトウェアでも行うこと
ができる。本例の装置では、一時的なグリッチは抑制す
るが実際の信号変化は通過させるというソフトウェアを
用いている。補助装置４１．４２は導線５７．５８によ
って接続され、導線２４．２５の電力を監視することに
より、燃料バルブ１２．１３の付勢状態を評価する。

本発明の主題をよりよく理解し論じるために、構成要素
のあるものを特定の手段としてグループ化する。リレー
２７．３１及びその接点、導線及びリレー駆動回路手段
３４は負荷制御手段３５と見做すことができる。リレー
接点２２．２３の出力、光接続手段５０．５１、信号調
整手段５６及びこれらに関連する相互接続回路は負荷制
御監視手段５９である。信号を補助装置４１．４２に供
給する信号調整手段の出力は一般的にフィードバック信
号手段６０である。

〔第１図の回路の動作〕 本システムはバーナー制御装置の一部分と見做され、こ
の場合リミットスイッチ１７．１８は通常開じた状態に
なっている。制御装置４０が運転中のバーナーと共に動
作すると、第１の補助装置４１はリレー駆動回路手段３
４と負荷制御手段３５を制御しリレー２７．３１のいず
れかまたは両方を付勢する。リレー２７が付勢されて接
点２２が閉じ、それによって燃料バルブ１２が付勢状態
になったとする。負荷制御監視手段５９はフィードバッ
ク信号手段６０を介して制御装置４０にフィードバック
信号を供給し、補助装置４１．４２は導線２４を通電し
導線２５を通電しない入力信号を受ける。

通常状態では、補助装置４１がリレー２７．３１の何れ
か１つ（この場合、リレー２７とする）を付勢するとフ
ラグＦ１はオンになる。この場合、リレー２７とする。

フラグＦ１は、制御装置４０の通常処理の一部としてリ
レー２７が消勢されるまでオン状態を維持する。このよ
うな構成では、燃料バルブ１２．１３のいずれか１つが
オンの時のみ第２の補助装置４２は動作可能となる。

バウンシング対処制御手段、即ち第２の補助装置４２は
フラグＦ１によって動作可能となり、光接続手段５１．
５２を介してフィードバック手段６０を監視し、リレー
が命令された位置に実際にあることを確認する。もし通
電されているはずの導線が通電されていないことが指示
されると、バウンシング対処制御手段、即ち第２の補助
装置４２はタイマ４３を始動させてオフ時間、即ち中断
時間を測定する。第２の補助装置４２を作動させるか否
かを決定する基準として用いられる時間値はこの場合約
２ラインサイクル（３２ミリ秒）に選択されている。こ
の値はソレノイドで動作される燃料バルブの応答時間の
４０ミリ秒よりやや少ない。いずれにしても、この値は
燃料バルブの一時的閉成ではな（、問題の原因となる程
十分に長い時間であるため防止すべきものであるが、通
常の制御装置、即ち第１の補助装置４１を用いて処理す
るには短すぎる時間である。

第２の補助装置４２が燃料バルブ１２または１３に接続
された導線２４または２５の異常な中断を検出し、この
異常中断が所定時間継続したら、第２の補助装置４２は
先制して直ちに安全状態にある全ての危険負荷をオフに
するようにリレー駆動回路手段３４に命令し、更にフラ
グＦ２をセットして第１の補助装置に異常が起きたこと
を知らせる。フラグＦ２をセットしたことにより、制御
装置４０に含まれているマイクロコンピュータのルーチ
ン処理の範囲内で安全な停止及び他の回復処置が開始さ
れる。このようにして危険な状態を回避することができ
る。

バウンシング対処制御手段、即ち第２の補助装置４２は
安全な状態にある危険負荷からの信号を継続的に監視し
、危険負荷が消勢された時間を独立して計測し、消勢時
間が所定値を越える場合先制して危険負荷の駆動をオフ
にすることによって、危険状態を防止することができる
。

第２図では、駆動回路手段３４”が一対のトライアック
６０．６１に通じる導線３２．３３に電力を供給するた
めに用いられた構成の負荷制御手段３５が示されている
。トライアック６０．６１はリレー接点２２．２３の直
接の代替物として設けられており、その動作はほぼ明白
であろう、第２図の回路はリレー２７．３１を駆動する
代わりに、トライアックという形のソリッドステートス
イッチ手段６０．６１を用いて負荷に供給される電力の
制御を行う。したがって、制御装置の動作に変わりはな
い。

第３図は、燃料バーナー手段６２が第１図のバウンシン
グ対処装置１０と制御装置４０と機能的に同等の燃料バ
ーナー制御装置６３に接続されているブロック図を示す
。燃料バルブ１２．１３は＼ 導線２４．２５によって制御され、リミットスイッチ、
燃料バーナー制御手段に通常用いられる制御機能及び機
器、これらに関連する燃料制御装置を相互接続するデー
タバス６６．６７が備えられている。

第１図に具体的に示されたシステムは燃料バルブ手段１
２．１３に供給される電力に様々な異なった形で起こる
中断に応答することができる。

このようなシステムにおいて、リミットスイッチ、例え
ばリミットスイッチ１７．１８が一時的に開いたり閉じ
たりすることは決して稀なことではない。また、商用電
力で一時的にライン電圧の中断が起こることもあり得る
。更に、接触不良や溶接不良のために制御信号が一時的
に中断することも認められている。本発明のバウンシン
グ対処装置１０は、通常の制御手段、即ち第１の補助装
置４１と比較して非常に早い応答速度を有するバウンシ
ング対処制御手段として作動する第２の補助装置を備え
ることにより、前述のどの原因で起きる異常にも応答す
ることができる。本例の構成は危険負荷を有する如何な
る形式のシステムにも応用することができ、本実施例で
具体的に示した火炎保護装置または燃料バーナー制御に
限定されるものではない。また、本例のバウンシング対
処システムは多くの異なった形式で実施できることは当
業者には明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を含む燃料バーナー制御装置の
部分的ブロック図、第２図は本発明の第２の実施例の部
分的回路図、第３図は燃料バーナー制御装置の一般的ブ
ロック図である。 ４１．４２．、、補助装置 ５１．５２．、、光接続手段 ５９、、、負荷制御監視手段 ６０、、、フィードバック信号手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つの危険負荷に接続され前記危険負荷
   の状態を制御し監視するバウンシング対処システムにお
   いて、 負荷制御手段を介して前記危険負荷に供給される作動電
   力を制御する制御装置と負荷制御監視手段とを含み、 前記制御装置は前記危険負荷を監視し制御する少なくと
   も第１及び第２の補助装置を含み、前記第１の補助装置
   は前記危険負荷の通常制御のために設けられ、前記危険
   負荷に供給される作動電力の一時的な中断が起こり前記
   危険負荷の状態が一時的に変化する時に問題を起こし得
   るような長さの通常信号処理時間を有し、前記第２の補
   助装置は前記危険負荷の高速制御のために設けられ、前
   記危険負荷の一時的変化が起きた時に前記危険負荷を素
   早く制御することができるような長さの短い信号処理時
   間を有し、 前記負荷制御監視手段は、前記第１の補助装置にフィー
   ドバック信号を供給して前記第２の補助装置に前記危険
   負荷の監視をできるように前記危険負荷と前記第１の補
   助装置とを接続する接続手段と、前記危険負荷の作動電
   力の一時的な中断の際に前記負荷制御手段の動作によっ
   て前記第２の補助装置が前記危険負荷を素早く安全に制
   御できるように前記第２の補助装置に接続される接続手
   段を有する、危険負荷用バウンシング対処システム。 ２、前記制御装置は、一時的な電力中断が起こった時に
   前記制御装置に電力を供給できる電力中断ブリッジ手段
   を含む、特許請求の範囲第１項に記載の危険負荷用バウ
   ンシング対処システム。 ３、前記第１の補助装置は前記第２の補助装置によって
   制御される第２のデータフラグ手段を含み、前記第２の
   補助装置は前記第１の補助装置によって制御される第１
   のデータフラグ手段を含む、特許請求の範囲第１項に記
   載の危険負荷用バウンシング対処システム。