(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室内に配設した少なくとも一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体と、加熱室内の廃ガスが排出される排出路に配設されて加熱室内圧が所定の目標値となるようにダンパ開度の調整制御が行われる開閉ダンパとを有し、燃焼側とされている一方のバーナへの燃料供給を停止して非燃焼側バーナとすると共に、非燃焼側とされている他方のバーナへの燃料供給を開始して燃焼側バーナとしてそれらバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置において、
一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるように開閉ダンパの小開度調整を行うと共に、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるように開閉ダンパの大開度調整を行うダンパ開度制御手段を備えたことを特徴とする加熱装置の加熱室内圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は加熱室内に少なくとも一対のバーナを配設し、これらバーナを交互に燃焼させると共に、非燃焼側バーナから排出される廃ガスを蓄熱体で熱交換することにより蓄熱し、燃焼時に蓄熱体で燃焼空気を加熱するようにした蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置の加熱室内圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置としては、例えば特開平１−２１９４１１号公報に記載されているものが知られている。
この従来例では、加熱室に一対のバーナを配設し、このバーナに燃焼空気及び加熱室からの廃ガスを選択的に通過させる燃焼管を接続し、この燃焼管の途上に蓄熱器を配設することにより、一方のバーナを燃焼させているときには、この燃焼バーナに対して燃焼空気を蓄熱器を介して供給することにより蓄熱器の蓄熱で加熱し、他方の非燃焼バーナ側では、加熱室内の廃ガスを蓄熱器を介して一定の流量で外部に排出させるようにしている。
【０００３】
この従来装置によれば、燃焼バーナの切換が１０秒ないし数分毎に行われながら、廃ガスの熱量が非燃焼バーナ側の蓄熱器に効率良く蓄熱されようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の燃焼制御装置を連続式加熱炉に適用する場合、一対のバーナの切換え動作を行う切換え開始点においては、燃焼側バーナに燃料を供給している燃料遮断弁の閉動作を行うと炉内に発生する廃ガスが減少するので、炉内圧力が急激に低下する。また、一対のバーナの切換え動作の切換え終了点においても、非燃焼側とされている一方のバーナに対して燃料遮断弁の開動作が行われると炉内に発生する廃ガス量が増大するので、炉内圧力が急激に上昇する。このように、炉内圧力が変化すると、炉内圧力の低下によって炉の外部から空気が侵入して炉内の酸素濃度が増加してしまい、スラブの加熱に悪影響を及ぼすおそれがあるとともに、炉内圧力の上昇によって炉内のガスが外部に漏出してしまい、炉内温度を一定に保持することが難しい。
【０００５】
そこで、従来の燃焼制御装置では、炉内圧力の変動を抑制するため、目標とする炉室内圧力と、所定時間毎に計測されされている炉室内の圧力（実績炉室内圧力）との差を求め、その差の値に基づいて、炉室内と外部との間に介装されている開閉ダンパに対して開度調整を行う、所謂、フィードバック方式による炉内圧力制御装置を備えている。
【０００６】
しかしながら、従来装置の炉内圧力制御装置では、開閉ダンパの開度調整から所定の炉内圧に到達するまで、所定の時間遅れが存在してしまうので、一対のバーナの切換え動作の切換え開始点及び切換え終了点においては、以前として急激な圧力変動が発生してしまい、炉内の酸素濃度の増加と炉内温度の変化を抑制することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、バーナの切換え動作の切換え開始点及び切換え終了点において炉内の圧力変動を抑制することができる加熱装置の加熱室内圧力制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の加熱室内圧力制御装置は、加熱室内に配設した少なくとも一対のバーナと、各バーナに接続された燃料供給管及び空気供給兼廃ガス排出管と、前記空気供給兼廃ガス排出管の途上に介装された蓄熱体と、加熱室内の廃ガスが排出される排出路に配設されて加熱室内圧が所定の目標値となるようにダンパ開度の調整制御が行われる開閉ダンパとを有し、燃焼側とされている一方のバーナへの燃料供給を停止して非燃焼側バーナとすると共に、非燃焼側とされている他方のバーナへの燃料供給を開始して燃焼側バーナとしてそれらバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置において、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるように開閉ダンパの小開度調整を行うと共に、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前に、加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるように開閉ダンパの大開度調整を行うダンパ開度制御手段を備えたことを特徴とする装置である。
【０００９】
【作用】
本発明の加熱室内圧力制御装置によれば、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前には、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにし、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするダンパ開度制御手段を備えている。
【００１０】
このため、少なくとも一対のバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置は、各バーナの切換え動作の開始時点において、燃焼側とされている一方のバーナに対する燃料供給を停止する直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が減少せしめられるので、加熱室内の圧力は低下しない。また、前記切換え動作の終了時点において、非燃焼側とされている他方のバーナに対する燃料供給が開始される直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が増大するので、加熱室内の圧力は上昇しない。
【００１１】
その結果、本発明においては、加熱室内の圧力変化が発生しやすいバーナの切換え燃焼時において、圧力変化が発生する前に廃ガス排出流量調整手段によって加熱室内からの廃ガス排出流量を調整する制御が行われているので、加熱室内の圧力変動は生じなく、加熱室外部からの空気の侵入による加熱室内の酸素濃度の増加や、廃ガスの外部への漏出による加熱室内温度の変化が防止される。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明を連続式加熱炉に適用した場合の第１実施例を示す概略構成図である。
図中、１は連続して搬送されるスラブを加熱する連続式加熱炉であって、スラブを左側から搬入し、予熱帯２、第１加熱帯３、第２加熱帯４及び均熱帯５を順次通過して加熱され、加熱を終了したスラブが右側から搬出されて次工程に搬送される。
【００１３】
第１加熱帯３及び第２加熱帯４には、夫々４台の蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄが取付けられ、これら蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄから排出される廃ガスが廃ガス吸引ファン（ＩＤＦ）８によって吸引され、煙道を介して煙突９から大気に放出される。
ここで、煙突９内部の所定位置には開閉ダンパ４０が配設されている。この開閉ダンパ４０は、後述するＤＤＣ３２から制御信号ＣＳD が出力されることによって遠隔操作による開度調整が行われ、第１加熱帯３及び第２加熱帯４から大気に放出される廃ガス量が調整されるようになっている。
【００１４】
蓄熱式バーナ装置６Ａ〜６Ｄ及び７Ａ〜７Ｄの夫々は、図２に示すように、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の左右側壁に互いに対向して配設された一対のガスバーナ１０ａ，１０ｂを有する。これらガスバーナ１０ａ，１０ｂの夫々は、図３に示すように、左右側壁に配設されるバーナ本体１１の中心部に内部にセンターエア管１２を配設し燃料ガス供給口１３ａから供給される燃焼ガスを噴射するガスノズル１３が配設され、且つこのガスノズル１３の回りに燃料空気給排口１４ａに接続された燃焼空気室１４が形成され、この燃焼空気室１４にガスノズル１３から噴射される燃料ガスに対して６０°の空気噴射角で燃焼空気を噴射する空気１次ノズル１５が連通されていると共に、これらの外側にガスノズル１３と平行に燃焼空気を噴射すると共に、第１加熱帯３又は第２加熱帯４の加熱廃ガスを吸引する空気２次ノズル１６が配設され、ガスノズル１３から噴射される燃料ガスと空気１次ノズル１５から噴射される燃焼空気との合流点近傍にパイロットバーナ１７ａ，１７ｂが配設された構成を有する。
【００１５】
そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃料ガス供給口１３ａが燃料遮断弁１８ａ，１８ｂを介し、さらにメイン遮断弁１９、燃料流量調節弁２０を介して燃料ガスとしてのＭガスを供給するＭガス供給源２１に接続されている。また、パイロットバーナ１７ａ，１７ｂも燃料遮断弁２２ａ，２２ｂを介してＭガス供給源２１に接続されている。
【００１６】
また、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼空気給排口１４ａが蓄熱体２３ａ，２３ｂの一端に接続され、この蓄熱体２３ａ，２３ｂの他端が空気遮断弁２４ａ，２４ｂを介し、さらに空気流量調節弁２５を介して燃焼空気を圧送する空気ブロアー２６に接続されていると共に、廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを介し、さらに廃ガス流量調節弁２８を介して廃ガス吸引ファン８に接続されている。
【００１７】
ここで、蓄熱体２３ａ，２３ｂの夫々は、気体流通炉に沿って蓄熱媒体として例えば直径１９ｍｍのアルミナボールが９８０ｋｇ充填されており、このアルミナボールに第１加熱帯３又は第２加熱帯４から排出される高温（例えば１３００℃程度）の廃ガスと熱交換されて蓄熱され、この蓄熱が低温の燃焼空気と熱交換されて放熱される。
【００１８】
そして、ガスバーナ１０ａ，１０ｂの燃焼空気給排口１４ａと蓄熱体２３ａ，２３ｂとの間の流路に燃焼空気温度を検出する燃焼空気温度検出手段としての例えばＰＲ熱電温度計で構成される燃焼空気温度センサ３０ａ，３０ｂが配設されている。
そして、燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、メイン遮断弁１９、燃料流量流量調節弁２０、空気遮断弁２４ａ，２４ｂ、空気流量調節弁２５、廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂ及び廃ガス流量調節弁２８が連続式加熱炉１全体を統括するプロセスコンピュータ３１に接続されたダイレクトディジタルコントローラ（以下、ＤＤＣと称す）３２によって制御される。
【００１９】
ＤＤＣ３２は、少なくとも燃焼空気温度センサ３０ａ，３０ｂの温度検出値、第１加熱帯３及び第２加熱帯４間の炉温を検出する炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検出値、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の炉内圧力（実績炉内圧力）を検出する炉内圧センサ３５の圧力検出値を読込む。そして、炉温センサ３３ａ，３３ｂの温度検出値に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び廃ガス流量を設定して、これらに基づいて燃料流量調節弁２０，空気流量調節弁２５及び廃ガス流量調節弁２８の流量目標値を設定する。また、燃焼空気温度センサ３０ａ，３０ｂの温度検出値に基づいて燃焼バーナの切換えタイミングを決定し、炉内圧センサ３５の実績炉内圧力に基づいて開閉ダンパ４０の開度調整を行うと共に、燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、空気遮断弁２４ａ，２４ｂ及び廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを開閉制御し、燃焼状態の一方のガスバーナ例えば１０ａを燃焼停止させ、非燃焼状態の他方のガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。
【００２０】
ここで、ＤＤＣ３２の記憶装置（図示せず）には、後述する燃焼切換え処理の実行に必要な固定データが予め記憶されている。この固定データは、過去の連続式加熱炉の実績データにより得られた目標とする最適な炉内圧力である目標炉内圧力ＰM と、燃焼側のガスバーナ例えば１０ａの燃焼を停止させたときに参照される前記目標炉内圧力ＰM より所定値だけ高めの目標圧とされる炉内低下補償圧ＰU （ＰU ＞ＰM ）と、非燃焼側のガスバーナ例えば１０ｂの燃焼を開始させたときに参照される前記目標炉内圧力ＰM より所定値だけ低い目標圧とされる炉内上昇補償圧ＰL （ＰL ＜ＰM ）の三種類の圧力データである。
【００２１】
そして、ＤＤＣ３２は、前記目標炉内圧力ＰM 、炉内低下補償圧ＰU 若しくは炉内上昇補償圧ＰL に対する炉内圧センサ３５により検知された炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰを算出し、この圧力差ΔＰが略零となるダンパ開度指令値を設定し、このダンパ開度指令値に応じた所要の制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に出力するようになっている。これにより、前記目標炉内圧力ＰM より所定値だけ高めの目標圧とされた炉内低下補償圧ＰU と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰを算出し、それに応じた制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に出力すると、開閉ダンパ４０はダンパ開度が絞られていく（小さく設定されていく）遠隔操作が行われ、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の炉内圧力が上昇するようになっている。一方、前記目標炉内圧力ＰM より所定値だけ低い目標圧とされた炉内上昇補償圧ＰL と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰを算出し、それに応じた制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に出力すると、開閉ダンパ４０はダンパ開度が拡げられていく（大きく設定されていく）遠隔操作が行われ、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の炉内圧力は上昇していく。
【００２２】
次に、上記第１実施例の動作をＤＤＣ３２の燃焼切換処理手順の一例を示す図４のフローチャートを伴って説明する。
ＤＤＣ３２は、連続式加熱炉１の操業を開始する際に、所定の初期化処理を行って炉内温度を予め設定された目標温度ＴT （例えば１３００℃）まで昇温する昇温処理を実行する。
【００２３】
この昇温処理は、簡単に説明すると、先ずパイロットバーナ１７ａ，１７ｂに点火した状態で、一対のガスバーナ１０ａ，１０ｂの双方の燃料遮断弁１８ａ，１８ｂ、メイン遮断部１９を開状態とすると共に、空気遮断弁２４ａ，２４ｂを開状態、廃ガス遮断弁２７ａ，２７ｂを閉状態に夫々制御することにより、両ガスバーナ１０ａ，１０ｂを燃焼状態に制御する。そして、炉温センサ３３ａ，３３ｂで検出される温度検出値ＴD1，ＴD2が共に設定温度ＴS （例えば燃料ガスの着火点以上の９００℃）に達したときに、予め設定された何れか一方例えばガスバーナ１０ｂを燃焼停止させて非燃焼状態に切換えるために、先ず燃料遮断弁１８ｂに対する指令信号ＣＳFbをオフ状態として、燃料遮断弁１８ｂを閉操作し、次いで、燃料遮断弁１８ｂが完全に閉状態となるまでに要する所定時間（例えば１秒以内）経過した後に空気遮断弁２４ｂに対する制御信号ＣＳAaをオフ状態として、空気遮断弁２４ｂを閉操作し、これと同時に廃ガス遮断弁２７ｂに対する制御信号ＣＳGbをオン状態として廃ガス遮断弁２７ｂを開操作する。その後、予め設定された所定時間ｔS （例えば６０秒以内）が経過する毎に、燃焼バーナを交互に切換え、炉温センサ３３ａ，３３ｂで検出される温度検出値ＴD1，ＴD2が目標温度ＴT に達すると、昇温処理を終了して、図４に示す定常切換制御処理を実行する。
【００２４】
この状態となると、各ガスバーナ１０ａ，１０ｂの蓄熱体２３ａ，２３ｂでの蓄熱が１０００℃以上１２００℃以下の範囲内となり、燃焼空気の予熱に好適な状態となる。
定常切換制御処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、炉内圧センサ３５で検出した第１加熱帯３及び第２加熱帯４の炉内圧力ＰN を読込み、ステップＳ２に移行して、現在燃焼中のガスバーナ１０ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）を検出する。次いで、ステップＳ３に移行して、燃焼中のガスバーナ側の燃焼空気温度センサ３０ｉで検出した燃焼空気温度ＴAiを読込み、次いでステップＳ４に移行して、燃焼空気温度ＴAiが予め設定した下限設定温度ＴL （例えば１０００℃）に達したか否かを判定する。この判定は、蓄熱体２３ｉで予熱された燃焼空気の温度が低下して、炉内温度を低下させる要因となるか否かを判定するものであり、ＴAi＞ＴL であるときには、蓄熱体２３ｉで予熱された燃焼空気によって炉内温度が低下することがないものと判断して、そのままタイマ割込処理を終了して炉内温度を監視制御する所定のメインプログラムに復帰し、ＴAi≦ＴL であるときには、炉内温度を低下させる要因となるものと判断してステップＳ５に移行する。
【００２５】
このステップＳ５では、炉内低下補償圧ＰU と炉内圧センサ３５により検出された炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ1 を算出する。次いで、ステップＳ６に移行して、ステップＳ５で算出された圧力差ΔＰ1 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号ＣＳD を、開閉ダンパ４０に出力し、開閉ダンパ４０を所定開度まで絞る操作を行う。
【００２６】
次いで、ステップＳ７に移行し、現在燃焼状態のガスバーナ１０ｉを燃焼停止させて非燃焼状態に切換えるために、先ずガスバーナ１０ｉの燃料遮断弁１８ｉに対する制御信号ＣＳFiをオフ状態として、燃料遮断弁１８ｉを閉操作し、ステップＳ８に移行する。
ステップＳ８では、目標炉内圧力ＰM と、炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ2 を算出する。次いで、ステップＳ９に移行して、ステップＳ８で算出された圧力さΔＰ2 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号ＣＳD を、開閉ダンパ４０に出力し、開閉ダンパ４０を所定開度まで戻す操作を行う。
【００２７】
次いで、ステップＳ１０では、空気遮断弁２４ｉに対する制御信号ＣＳAiをオフ状態として空気遮断弁２４ｉを閉操作し、且つ廃ガス遮断弁２７ｊに対する制御信号ＣＳGjをオフ状態として廃ガス遮断弁２７ｊを閉操作することにより、ガスバーナ１０ｉを非燃焼状態に切換える。次いで、ステップＳ１１に移行して、他の非燃焼状態のガスバーナ１０ｊ（ｊ＝ｂ、ａ）を燃焼状態に切換えるために、その廃ガス遮断弁２７ｉに対する制御信号ＣＳGiをオン状態として廃ガス遮断弁２７ｉを開操作し、且つ空気遮断弁２４ｊに対する制御信号ＣＳAjをオン状態として空気遮断弁２４ｊを開操作し、ステップＳ１２に移行する。
【００２８】
ステップＳ１２では、空気遮断弁２４ｉと廃ガス遮断弁２７ｊの閉操作及び廃ガス遮断弁２７ｉ及び空気遮断弁２４ｊの開操作が完了する所定時間経過後に、炉内上昇補償圧ＰL と炉内圧センサ３５により検出された炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ3 を算出する。次いで、ステップＳ１３に移行して、ステップＳ１２で算出された圧力差ΔＰ3 に対応するダンパ開度指令値の所定の制御信号ＣＳD を、開閉ダンパ４０に出力し、開閉ダンパ４０を所定開度まで拡げる操作を行う。
【００２９】
次いで、ステップＳ１４に移行し、ガスバーナ１０ｊの燃料遮断弁１８ｊに対する制御信号ＣＳFjをオン状態として、燃料遮断弁１８ｊを開操作することにより、ガスバーナ１０ｊに燃料ガスを供給して、これをパイロットバーナ１７ｊで点火することにより、ガスバーナ１０ｊを燃焼状態に切換え、同時にステップＳ１５に移行する。
【００３０】
ステップＳ１５では、ステップＳ８で算出された目標炉内圧力ＰM と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ2 に対応するダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に出力し、開閉ダンパ４０を所定開度まで戻す操作を行う。その後、タイマ割込処理を終了してメインプログラムに復帰する。
なお、上述した定常切換制御処理のなかで、本発明の特許請求の範囲に記載されている一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前に、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにするステップは、ステップＳ５及びステップＳ６である。また、本発明の特許請求の範囲に記載されている他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするステップは、ステップＳ１２及びステップＳ１３である。
【００３１】
したがって、連続式加熱炉が操業開始して、昇温制御処理によって炉内温度が目標温度に達すると、図４の定常切換制御処理が実行されることになる。このとき、一方のガスバーナ１０ａが燃焼状態にあり、他方のバスバーナ１０ｂが非燃焼状態にあるものとすると、この状態では、燃焼状態のガスバーナ１０ａに対しては、外気から空気ブロア２６によって圧送される冷風状態（例えば２０℃）の燃焼空気が空気流量調節弁２５、空気遮断弁２４ａを介して蓄熱体２３ａに供給され、この蓄熱体２３ａで蓄熱されたアルミナボールと熱交換されて１０００℃以上に予熱されてガスバーナ１０ａの燃焼空気給排口１４ａに供給され、ガスノズル１３から噴射される燃料ガスと混合されて燃焼されて、炉内を加熱する。
【００３２】
これと同時に、他方の非燃焼状態のガスバーナ１０ｂでは、空気一次ノズル１５及び空気２次ノズル１６が燃焼空気室１４、燃焼空気給排口１４ａ、蓄熱体２３ｂ、廃ガス遮断弁２７ｂ、廃ガス流量調節弁２８を介して廃ガス吸引ファン８に連通され、この廃ガス吸引ファン８によって炉内の廃ガスが吸引されて蓄熱体２３ｂを通って排出されることにより、蓄熱体２３ｂ内のアルミナボールと熱交換することにより、蓄熱体２３ｂの蓄熱温度が徐々に上昇される。
【００３３】
このとき、ガスバーナ１０ａが燃焼状態に、ガスバーナ１０ｂが非燃焼状態に夫々切換えられた直後であるものとすると、燃焼状態のガスバーナ１０ａ側の蓄熱体２ａで予熱された燃焼空気の温度は、図５で実線図示の特性曲線Ｌa で示すように、蓄熱体２３ａの飽和温度例えば１２００℃であり、一方、非燃焼状態のガスバーナ１０ｂの蓄熱体２３ｂの温度は、一点鎖線図示の特性曲線Ｌb で示すように、前回の燃焼時に放熱された設定下限温度ＴL である１０００℃となっており、ガスバーナ１０ｂ側の廃ガス遮断弁２７ｂの出側の温度は、図５の特性曲線Ｌc で示すように、例えば１９０℃程度になっている。
【００３４】
このため、図４の処理が実行されると、ステップＳ１では、第１加熱帯３及び第２加熱帯４の炉内圧力ＰN を読込み、ステップＳ２で燃焼状態であるガスバーナ１０ａが検出され、次いで、このガスバーナ１０ａ側の燃焼空気温度センサ３０ａの燃焼空気温度ＴDaを読込み、次いでステップＳ４で読込まれた燃焼空気温度ＴDaが下限設定温度ＴL 以下であるか否かを判定するが、この状態ではガスバーナ１０ａで燃焼を開始した直後であるため、蓄熱体２３ａの蓄熱温度が１２００℃程度であり、燃焼空気温度も略等しいので、ＴDa＞ＴL となり、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００３５】
したがって、ガスバーナ１０ａでの燃焼状態が継続されると共に、ガスバーナ１０ｂでの廃ガス回収状態が継続されるが、ガスバーナ１０ａに供給される燃焼空気の温度は、図５の特性曲線Ｌa で示すように、時間の経過と共に徐々に低下する一方、ガスバーナ１０ｂ側の蓄熱体２３ｂの温度が図５の特性曲線Ｌb で示すように徐々に上昇し、これに伴って廃ガス遮断弁２７ｂの出側温度も図５の特性曲線Ｌc に示すように、徐々に上昇する。
【００３６】
その時、図６に示すように、時点ｔ1 でガスバーナ１０ａに供給される燃焼空気温度ＴDaが下限設定温度ＴL に達すると、図４の処理が実行されたときに、ステップＳ４からステップＳ５に移行することになり、目標炉内圧力ＰM1より高い炉内低下補償圧ＰU と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ1 が算出され、ステップＳ６で圧力差ΔＰ1 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD が開閉ダンパ４０に出力されるので、開閉ダンパ４０は所定開度まで絞られていく。
【００３７】
そして、所定時間（例えば１秒以内）経過した時点ｔ2 では、ステップＳ７によりガスバーナ１０ａの燃料遮断弁１８ａに対する制御信号ＣＳFaをオフ状態として、燃料遮断弁１８ａを閉操作する。このため、図６に示すように、燃料遮断弁１８ａが徐々に閉じられ、ガスバーナ１０ａへの燃料ガスの供給が完全に遮断される。
【００３８】
そして、燃料遮断弁１８ａの閉操作が完了する時点ｔ3 では、ステップＳ８により目標炉内圧力ＰM1と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ2 が算出され、ステップＳ９で圧力差ΔＰ2 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD が開閉ダンパ４０に出力されるので、開閉ダンパ４０は所定開度まで拡げられて略元の状態に戻される。それと同時に、空気遮断弁２４ａに対する制御信号ＣＳAaをオフ状態として空気遮断弁２４ａを閉操作し、且つ他の非燃焼状態のガスバーナ１０ｂの廃ガス遮断弁２７ｂに対する制御信号ＣＳGbをオフ状態として廃ガス遮断弁２７ｂを閉操作することにより、図６に示すように、空気遮断弁２４ａが徐々に閉じられ、これと同時に廃ガス遮断弁２７ａが徐々に閉じられ、ガスバーナ１０ａが非燃焼状態の廃ガス回収状態に切換えられる。さらに、ステップＳ１１に移行して、廃ガス遮断弁２７ａに対する制御信号ＣＳGaをオン状態として廃ガス遮断弁２７ａを開操作し、且つ空気遮断弁２４ｂに対する制御信号ＣＳAbをオン状態として空気遮断弁２４ｂを開操作することにより、図６に示すように、廃ガス遮断弁２７ａが徐々に開かれると共に、空気遮断弁２４ｂが徐々に開かれ、廃ガス回収状態からガスバーナ１０ｂに高温の蓄熱体２３ｂで予熱された燃焼空気を供給する燃焼準備状態に移行する。
【００３９】
そして、空気遮断弁２４ｂ及び廃ガス遮断弁２７ａが全開状態となった時点ｔ4 でステップＳ１２に移行し、目標炉内圧力ＰM1より低い炉内上昇補償圧ＰL と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ3 が算出され、ステップＳ１３で圧力差ΔＰ3 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD が開閉ダンパ４０に出力されるので、開閉ダンパ４０は所定開度まで拡げられていく。
【００４０】
そして、所定時間経過後の時点ｔ5 でステップＳ１４に移行して、ガスバーナ１０ｂの燃料遮断弁１８ｂに対する制御信号ＣＳFbをオン状態として、図６に示すように、燃料遮断弁１８ｂを開操作することにより、ガスバーナ１０ｂに燃料ガスが供給開始され、これがパイロットバーナ１７ｂで点火されることにより、ガスバーナ１０ｂを燃焼状態に切換える。
【００４１】
そして、燃焼遮断弁１８ｂの開操作が完了した時点ｔ6 でステップＳ１５に移行し、目標炉内圧力ＰM1と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ2 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD が開閉ダンパ４０に出力されるので、開閉ダンパ４０は所定開度まで拡げられて略元の状態に戻される。
このように、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態に切換わると、時間の経過と共に図５の特性曲線Ｌb で示すように、燃焼空気温度ＴDbが徐々に低下し、逆にガスバーナ１０ａで回収された廃ガスによって蓄熱体２３ａの温度が徐々に上昇され、これに応じて廃ガス遮断弁２７ａの出側の廃ガス温度が特性曲線Ｌd で示すように、徐々に上昇する。
【００４２】
そして、このガスバーナ１０ｂの燃焼状態が、燃焼空気温度ＴDbが下限設定温度ＴL 以下となるまで継続され、燃焼空気温度ＴDbが加減設定温度ＴL 以下となると、ガスバーナ１０ｂが燃焼状態から非燃焼状態に、逆にガスバーナ１０ａが非燃焼状態から燃焼状態に切換えられる。その後、燃焼状態のガスバーナ１０ｉに供給される燃焼空気温度ＴDiが下限設定温度ＴL 以下となる毎に燃焼バーナの切換えが行われる。
【００４３】
次に、本実施例の作用効果について説明する。
本実施例の装置は、一方のバーナ１０ａに対する燃料供給を停止させる直前の時点ｔ1 において、ＤＤＣ３２が目標炉内圧力ＰM1より高い炉内低下補償圧ＰU と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ1 を算出し（ステップＳ５）、この圧力差ΔＰ1 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に対して出力することにより（ステップＳ６）、開閉ダンパ４０は所定開度まで絞られる調整が行われ、第１加熱帯３または第２加熱帯４からの廃ガス排出流量が減少する。これにより、一方のバーナ１０ａに対する燃料供給を停止する時点ｔ2 では第１加熱帯３または第２加熱帯４内の廃ガス量は減少せず、したがって、第１加熱帯３または第２加熱帯４内は圧力が低下しない。
【００４４】
また、他方のバーナ１０ｂに対する燃料供給を開始させる直前の時点ｔ4 において、ＤＤＣ３２が目標炉内圧力ＰM1より低い炉内上昇補償圧ＰL と炉内圧力ＰN との圧力差ΔＰ3 を算出し（ステップＳ１２）、この圧力差ΔＰ3 に応じたダンパ開度指令値の制御信号ＣＳD を開閉ダンパ４０に対して出力することにより（ステップＳ１３）、開閉ダンパ４０は所定開度まで拡げられる調整が行われ、、第１過熱帯３または第２加熱帯４からの廃ガス排出流量を増大する。これにより、他方のバーナ１０ｂに対する燃料供給を開始する時点ｔ5 では第１加熱帯３または第２加熱帯４内の廃ガス量は増大せず、したがって、第１加熱帯３または第２加熱帯４内は圧力が上昇しない。
【００４５】
このように、本実施例では、第１加熱帯３または第２加熱帯４内の圧力変化が発生しやすい燃焼側バーナ例えば１０ａの燃料供給停止の直前と、非燃焼側バーナ例えば１０ｂの燃料供給開始の直前において、開閉ダンパ４０のダンパ開度調整によって廃ガス排出流量の増減を調整する制御を行っているので、第１加熱帯３または第２加熱帯４内の圧力変動は生じなく、外部からの空気の侵入による第１加熱帯３または第２加熱帯４内の酸素濃度の増加や、廃ガスが外部へ漏出してしまうことによる加熱室内温度変化を防止することができる。
【００４６】
なお、上記実施例においては、燃焼空気温度センサ３０ａ、３０ｂで検出された燃焼空気温度によってバーナ１０ａ、１０ｂの燃焼切換え操作を行うものとしたが、これに限るものではなく、他のセンサによりバーナの燃料切換え操作を行っても、さらには、所定時間毎の切換え操作を行っても、本実施例の作用効果を得ることができる。
【００４７】
また、ガスバーナ１０ａ、１０ｂに供給する燃料としてＭガスを使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の燃料ガスや重油等の液体燃料を適用することができるものである。
また、上記各実施例においては、ガスバーナ１０ａ、１０ｂの燃焼切換制御をＤＤＣ３２で行うようにした場合について説明したが、これに限らず他のプログラマブルコントローラやシーケンス制御回路等によってシーケンス制御するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上記各実施例においては、ガスバーナ１０ａ、１０ｂに対する燃焼空気の供給及び廃ガスの排出を個別の空気遮断弁２４ａ、２４ｂ及び廃ガス遮断弁２７ａ、２７ｂで行う場合について説明したが、これに限らずエアシリンダ等によって流路を切り換える方向切換弁や、特開平１−２１９４１１号公報に開示されているように流体力学的にコアンダ効果を利用して切換機構を構成するようにしてもよい。
【００４９】
さらにまた、上記各実施例においては、温度検出手段としてＰＲ熱電温度計を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の熱電温度計を適用することができる。
また、上記各実施例においては、本発明を連続式加熱炉に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の加熱炉や熱処理炉等にも適用し得るものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱装置の加熱室内圧力制御装置は、一方の燃焼側バーナに対する燃料供給が停止する直前には、開閉ダンパの小開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より高めの圧力となるようにし、他方の非燃焼側バーナに対する燃料供給が開始する直前には、開閉ダンパの大開度調整を行って加熱室内が所定の目標圧力値より低い圧力となるようにするダンパ開度制御手段を備えているから、少なくとも一対のバーナを交互に切換え燃焼させ、非燃焼側バーナから前記加熱室内の廃ガスを前記蓄熱体に導入して熱交換を行う蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置では、各バーナの切換え動作の開始時点において、燃焼側とされている一方のバーナに対する燃料供給を停止する直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が減少せしめられるので、加熱室内の圧力は低下しない。また、前記切換え動作の終了時点において、非燃焼側とされている他方のバーナに対する燃料供給が開始される直前には、ダンパ開度制御手段のダンパ開度調整によって加熱室内からの廃ガス排出流量が増大するので、加熱室内の圧力は上昇しない。
【００５１】
したがって、本発明においては、加熱室内の圧力変化が発生しやすいバーナの切換え燃焼時において、圧力変化が発生する前に廃ガス排出流量調整手段によって加熱室内からの廃ガス排出流量を調整する制御が行われているので、加熱室内の圧力変動は生じなく、加熱室外部からの空気の侵入による加熱室内の酸素濃度の増加や、廃ガスの外部への漏出による加熱室内温度の変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を連続式加熱炉に適用した場合の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】蓄熱式バーナ装置を備えた加熱装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】ガスバーナの一例を示す断面図である。
【図４】ダイレクトディジタルコントローラでの定常切換処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】燃焼バーナの切換えによる蓄熱体の前後の温度変化及び廃ガス温度変化を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の動作の説明に供する各弁の切換タイミングを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  連続式加熱炉
２  予熱帯
３  第１加熱帯
４  第２加熱帯
５  均熱帯
６Ａ〜６Ｄ、７Ａ〜７Ｄ  蓄熱バーナ装置
８  廃ガス吸引ファン（廃ガス排出流量調整手段）
１０ａ、１０ｂ  ガスバーナ
１８ａ、１８ｂ  燃料遮断弁
２０  燃料流量調節弁
２５  空気流量調節弁
２３ａ、２３ｂ  蓄熱体
２４ａ、２４ｂ  空気遮断弁
２７ａ、２７ｂ  廃ガス遮断弁
２８  廃ガス流量調節弁（（廃ガス排出流量調整手段）
３２  ダイレクトディジタルコントローラ（ＤＤＣ）
３５  炉内圧センサ
４０  開閉ダンパ
ｔ1   燃焼側バーナに対する燃料供給を停止する直前の時点
ｔ4   非燃焼側バーナに対する燃料供給を開始する直前の時点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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