KR0180920B1

KR0180920B1 - 연소기의 제어장치

Info

Publication number: KR0180920B1
Application number: KR1019910003376A
Authority: KR
Inventors: 유끼히로 오구찌
Original assignee: 가쯔마다 유끼하루; 가부시기가이샤 도오또미
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1999-03-20
Also published as: EP0473250A1; JP2629420B2; EP0473250B1; DE69110214D1; KR920004778A; US5203687A; JPH04106311A; TR24888A; DE69110214T2

Abstract

본 발명은, 산소가스센서를 사용해서 실내의 공기 속의 산소농도를 검출하고, 산소농도가 설정치보다 저하하면 경보기 및 연소량저하장치의 적어도 한쪽에 이들을 작동시키기 위한 이상검출신호를 출력하는 연소기의 제어장치에 관한 것이다. 제1의 비교수단과 기준치기억수단을 사용해서, 검출한 최고의 산소농도를 산소농도기준치로서 기준치기억수단에 기억시킨다. 산소농도기준치와 기준치기억수단과의 편차와 이상판정용기준치를 제2의 비교수단으로 비교해서, 편차가 기준치보다 크게된 경우에, 제2의 비교수단으로부터 이상검출신호를 출력한다. 본 발명에 의하면, 주위온도의 변화의 영향을 받지 않고, 저산소농도상태를 검지할 수가 있다.

Description

연소기의 제어장치

제1도는 심지 상하식의 석유연소기의 제어에 사용하는 본 발명의 제어장치의 실시예의 개략을 표시한 블록도.

제2도는 제1도의 실시에의 더 구체적인 블록도.

제3도는 실시예의 제어장치에 의해 제어하는 심지 상하식의 석유연소기의 구조를 표시한 단면도.

제4(a)도는 산소가스센서의 주위온도가 사용가능온도이상인 경우의 연소기의 연소시간과 온도센서로 측정한 산소가스센서의 주위온도와의 관계의 일예를 요시하고,

제4(b)도는 연소기의 연소시간과 산소가스센서의 출력전압과의 관계의 일예를 표시하고,

제5(a)도는 주위온도가 사용한계 온도보다 낮은 경우에 있어서의, 연소기의 연소시간과 온도센서로 측정한 산소가스센서의 주위온도와의 관계의 일예를 표시하고,

제5(b)도는 연소기의 연소시간과 갈바니전지 타이프의 산소가스센서의 출력전압과의 관계의 일예를 표시하고,

제6도는 제2도에 표시한 실시예의 동작순서도.

제7도는 제2도에 부가할 수 있는 부가수단을 표시한 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 심지상하식 석유연소기 3 : 심지상하장치

5 : 점화장치 37 : 자동소화장치

7 : 주제어수단 9 : 반사판

11 : 케이스 13,14 : 옆벽

15 : 덕트 17 : 산소가스센서

19 : 온도센서 21 : 실온검지기

23 : 산소농도검출수단 25 : 제1비교수단

27 : 기준치기억수단 29 : 프리피어즈 타이머

31 : 제2비교수단 33 : 이상판정용기준치발생수단

35 : 경보기 37 : 자동소화장치

39 : 포스트퍼어즈타이머 41 : 리세트수단

43 : 제3비교수단 45 : 제어모오드변경수단

47 : 비교치연산수단 49 : 제2프리퍼어즈·타이머

51 : 제4비교수단 53 : 산소가스센서 이상검출수단

53a : 제5비교수단 53b : 사용한계치기억수단

본 발명은, 연소기를 설치하는 실내의 공기 속의 산소농도를 직접 검출해서 저산소상태에 의한 연소이상을 방지하기 위한 연소기의 제어장치에 관한 것이고, 특히 갈바니전지(galvanic cell) 타이프의 가스센서와 같이 공기속의 산소와 반응해서 산소농도에 따른 출력을 발생하는 산소가스센서를 사용해서 실내의 공기 속의 산소농도를 검출하고, 산소농도가 설정치보다 저하하면 경보기 및 연소량저하장치의 적어도 한쪽에 이들을 작동시키기 위한 이상검출신호를 출력하는 연소기의 제어장치에 관한 것이다.

석유스토우브, 석유풍로나 가스스토우브 등의 연소기구의 열원으로서 사용되는 연소기를, 밀폐도가 높은 실내에서 난방을 목적으로 사용하면, 연소에 의해 실내의 산소가 결핍하고, 연소기가 불완전연소를 일으키는 문제가 발생한다. 그래서 종래부터, 실내의 산소결핍을 검출하기 위하여, 여러 가지 기술이 개발되어 있다. 예를 들면, 미국특허 제4,710,125호에 표시된 기술에서는, 연소기의 특성을 이용해서 불꽃전류의 변동에서 간접적으로 산소의 결핍상태를 검출해서, 이상검출신호를 출력한다. 또 지르코늄계의 산소농담전지를 사용해서, 산소가 함유되어 있는 실내의 공기와 산소가 소비되어 무산소상태에 가까운 연소가스와의 사이의 산소분압의 사이를 검출해서, 이상 검출신호를 출력하는 기술도 제안되어 있다. 이들 2개의 기술은, 어느 것이나 연소를 이용해서 간접적으로 산소농도를 검출하는 것이다. 이들 기술에서는 비교적 큰 전압과 큰 전류를 필요로하기 때문에, 일반적으로 상용전원을 전원으로 사용한다. 그 때문에 이들 기술은, 심지 상하식석유연소기와 같이 자연통기연소를 행하고 또한 건전지를 전원으로 하는 연소기에서는 이용할 수가 없다. 그래서 발명자는, 갈바니전지와 같이, 건전지에 의한 구동이 가능하고, 또한 연소와 관계없이 공기 속의 산소를 직접 검출하는 산소가스센서를 사용해서, 실내의 산소농도를 직접 검출하고, 이상검출신호를 출력하는 것을 고안하였다.

갈바니전지타이프의 가스센서와 같이 공기 속의 산소를 직접 검출하는 대부분의 산소가스센서는, 기체 속의 산소를 0~100%의 범위에서 측정하는 것이다. 이에 대해서 연소기를 설치하는 실내의 공기는, 일반적으로 최적한 상태의 산소농도가 21%이고, 공기가 오염된 이상상태(저산소농도상태)의 산소농도가 18%이하이다. 그러나 이와같은 좁은 범위의 산소농도를, 산소가스센서로 측정하는 경우, 측정오차가 매우 많아지는 문제가 그 때문에 산소가스센서의 출력치를 그대로 산소농도로 하면, 실제는 18%의 산소농도에서도 ±2~3%의 오차가 생긴다. 플러스쪽의 오차가 발생하면, 실제로는 저산소농도상태인데도 불구하고, 측정치는 정상의 산소농도를 표시해 버리는 문제가 있다.

갈바니전지타이프의 가스센서와 같은 습식가스센서(주로, 전해액을 사용하는 전기 화학적인 방법으로 가스농도를 측정하는 가스센서)에 있어서의 측정오차의 발생원인은, 산소가스센서가 주우의 온도의 영향을 받아서, 그 출력이 변동하는데 있다. 이런 종류의 산소가스센서에서는, 작용전극과 기체 속의 산소와의 반응이 강약을, 전압, 전류 또는 내부임피이던스의 변화로서 출력하나, 이 반응이 주위온도의 영향을 받아서 변동하기 때문에 상술한 출력이 변동하는 것이다. 그 외에, 직접적으로 산소농도를 측정할 수 있는 가스센서, 예를 들면 반도체방식의 가스센서도, 일반적으로 주위온도의 영향을 받기 쉽고, 연소기의 제어에는 사용하기 어려운 문제가 있다.

또, 갈바니전지타이프의 가스센서를 포함한 기존의 많은 가스센서에서는, 주위온도가 빙점하까지 낮아지면, 통상의 사용범위에 있어서의 특성과는, 전혀 다른 특성을 표시하게 되는 것이 있다. 그 때문에 주위온도가 낮은 경우에 있어서의 대책이 강하게 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, 산소가스센서를 사용해서 연소기를 제어하는 경우에, 주위온도의 영향을 받지 않고, 될 수 있는 한 정확히 저산소농도상태를 검출할 수 있는 연소기의 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 될 수 있는 한 불완전연소가스의 영향을 받는 일없이, 저산소농도상태를 검출할 수 있는 연소기의 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 산소가스의 출력이 산소농도와 비례하게 된 다음 검출동작을 행하여 오동작을 방지하는 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연소정지 후에 재차 연소를 개시한 경우에도, 정확히 이상검출신호를 발생시킬 수 있는 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실온이 일시적으로 변화한 경우에도, 오동작하는 일이 없는 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 산소가스센서가 열화되고 있는 경우나, 주위온도가 너무 낮을 경우에, 오동작하는 일이 없는 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 산소가스센서의 주위온도가 사용한계치이하에 있어서도, 저산소농도상태를 확실히 검출할 수 있는 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명은, 대기 속의 산소와 반응해서, 산소농도에 따른 출력을 발생하는 산소가스센서를 사용, 연소기를 설치한 실내의 공기 속의 산소농도를 검출하고, 산소농도가 설정치보다 저하하면 경보기 및 연소량저하장치의 적어도 한쪽에 이들을 작동시키기 위한 이상검출신호를 출력하는 연소기의 제어장치를 대상으로 한다.

본 발명의 제1의 발명에서는, 산소농도검출수단과, 제1의 비교수단과, 기준치기억수단과, 제2의 비교수단으로 연소기의 제어장치를 구성한다. 산소농도검출수단은, 산소가스센서로부터 출력되는 저기신호를 수신해서 이 전기신호로부터 산소농도를 검출해서 산소농도검출치(디지틀신호등의 전기신호에 의해 표시된 값)을 출력한다. 제1의 비교수단은, 산소농도검출치와 기준치기억수단으로부터 부여되는 산소농도기준치(디지틀신호등의 전기 신호에 의해 표시된 값)을 비교한다. 기준치기억수단은, 제1의 비교수단에 최초로 산소농도기준치로서 입력되는 초기치를 기억하고 있고, 또한 산소농도 검출치가 산소농도기준치보다 큰 것을 제1의 비교수단이 검출하면 산소농도검출치를 새로운 산소농도기준치로서 기억한다. 제1의 비교수단과 기준치기억수단이란, 산소농도기준치를 갱신하는 동작을 행한다. 그 결과, 제어장치가 동작을 개시해서 가장 높은 산소농도의 값(산소농도기준치)이, 저농도산소상태를 판단하는 경우의 기준치가 된다. 달리 보면, 최량의 산소농도가 21%라고 가정하면, 제어장치가 동작을 개시해서 가장 높은 산소 농도의 값(산소농도기준치)을 21%의 산소농도로 간주하고 있다. 제2의 비교수단은, 산소농도검출치가 산소농도기준치보다 낮은 것을 제1의 비교수단이 검출했을 때, 산소농도검출치와 산소농도기준치와의 편차를 이상판정용기준치(디지틀신호등의 전기신호에 의해 표시된 값)와 비교해서, 편차가 이상판정용기준치보다 큰 것을 검출하면 이상검출신호를 출력한다. 제1의 비교수단과 제2의 비교수단이란, 가장 높은 산소농도의 값으로부터 산소농도가 소정량 내려간 것을 검출해서, 저산소농도상태가 발생한 것을 결정하는 동작을 행한다. 달리 보면, 이상판정용기준치는 산소농도의 변동의 혀용 범위를 정하고 있다. 즉 최량의 산소농도인 21%로 가정하고, 저산소농도상태의 산소농도를 18%로 가정하면, 이상판정용기준치는 이때의 농도차이 3%를 정하고 있는 것이 된다.

주위온도가 변해서 산소농도검출치가 변경되어도, 본 발명에서는 최고의 산소농도를 기준으로해서 이상검출신호를 발생했을 때의 산소농도를 결정하기 때문에, 주위온도의 변화의 영향을 받지 않고, 저산소농도상태를 검지할 수 있다.

본 발명의 제2의 발명에서는, 연소기를 수납하는 케이스내부에 실내의 공기를 유입시키는 덕트를 설치한다. 그리고 덕트 내에 산소가스센서를 배치한다. 상술한 바와 같이 산소가스센서 주위온도의 변화의 영향을 받아서 출력이 변동하는 특성을 가지고 있고, 또 어느 정도 주위온도가 높은 쪽이 오차가 적다고 하는 특성을 가지고 있다. 그 때문에 산소가스센서의 설치위치로서는, 될 수 있는 한 온도변화가 적은 장소가 바람직하다. 케이스의 바깥쪽은 케이스의 안쪽과 비해서 온도변화가 크다. 그리고, 연소기로부터의 발열로 케이스의 내부온도가 높아진다. 그래서본 발명에서는, 산소가스센서를 케이스의 내부에 배치한다. 그러나 난방기의 사용개시직후는, 불완전연소가스의 배출이 있고, 불완전연소가스는 공기보다 무겁기 때문에 케이스 내에 가득하기가 쉽다. 불완전연소가스는 산소가스센서의 측정오차를 넓히는 원인이 된다. 그래서 본 발명에서는, 케이스의 내부에 실내의 공기를 유입시키는 덕트 내에 산소가스센서를 배치하므로서, 산소가스센서를 어느 정도 온도가 높아지는 위치에 배치해서, 또한 불완전연소가스를 함유하지 않는 실내의 공기를 측정하도록 하고 있다. 그 결과, 본 발명에 의하면, 주위온도가 낮을 때부터 산소가스센서를 동작시켜도, 재현성이 좋은 데이터를 얻을 수 있다.

본 발명의 제3의 발명에서는, 연소기의 연소개시시점으로부터 시간의 카운트를 개시해서 미리 설정한 시간을 카운트하면 제1의 비교수단을 가동시키는 프리퍼어즈·타이머를 더 설치하고 있다. 갈바니전지타이프의 산소가스센서 등에서는, 사용 가능한 온도범위일지라도, 통전을 개시한 다음 소정시간 경과할 대까지는 산소농도와 출력이 비례하지 않는다. 그 때문에 통전초기의 산소농도검출치를 사용하면 오동작이 발생하는 문제가 있다. 본 발명에서는 프리퍼어즈·타이머를 사용해서, 산소가스센서의 출력이 산소농도와 비례하게 된 다음 검출동작을 행하고져 하였으므로, 제어장치의 오동작을 방지할 수 있다.

본 발명의 제4의 발명에서는, 기준치기억수단에 기억시키는 초기치로서, 그 값이상에서 산소가스센서의 출력이 산소농도에 비례해서 변화하기 시작하는 임계치(臨界値)를 사용한다. 따라서 산소온도검출치가 임계치이하의 경우에는, 산소가스센서를 사용하면 오동작이 발생할 염려가 있거나 또는 이상상태의 발생이라고 생각되어, 이상검출신호를 출력한다. 또한 이 초기치를 적당한 값으로 설정하므로서, 산소가스센서의 열화를 검출해서, 이상검출신호를 발생시킬 수도 있다.

본 발명 제5의 발명에서는, 연소기의 연소정지 시점으로부터 시간의 카운트를 개시해서 미리 설정한 시간을 카운트하면 신호를 출력하고, 또한 카운트종료전에 연소기의 연소동작이 재개되면 리세트되는 포스트퍼어즈·타이머와, 포스트퍼어즈·타이머의 출력으로 기동되어 기준치기억수단을 리세트하는 리세트수단을 더 구비하고 있다. 이상검출신호의 발생에 의해 연소기의 연소를 정지시킨 후, 실내의 공기가 외기와 대체되어 실내의 산소농도가 정상의 산소농도로 되돌아오기 전에, 재차 연소를 개시하면, 최악의 경우에는 저산소농도상태에 있어서의 산소농도를 최량의 산소농도로서, 검출동작이 행하여진다. 그 때문에 실제로는 저산소농도상태인데도 불구하고, 이상검출신호가 발생하지 않는다는 문제가 생긴다. 포스트퍼어즈·타이머를 사용해서, 기준치기억수단을 리세트하는 시기를 지연시키면, 연소기를 정지시켰을 때의 산소농도기준치에 의거해서 검출동작을 행하기 때문에, 상술한 바와 같은 문제가 발생하는 일은 없다.

본 발명 제6의 발명에서는, 연소기가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온검출기와, 실온검출기에서 검출한 실온에 따라서 변화하는 이상판정용 기준치를 발생하는 이상판정용 기준치발생수단을 더 설치해서, 이상판정용 기준치의 온도보정을 행한다. 산소가스센서는, 주위온도가 낮아질수록, 주위온도의존성이 높아진다. 주위온도가 낮은 경우에 있어서의 저산소농도 상태에서의 전압의 저하폭은, 주위온도가 좁은 경우에 있어서의 저산소농도 상태에서의 저하폭보다 크다. 또 환기를 위해서 창을 열면, 연소기의 설치조건에 따라서는, 산소가스센서의 주위온도가 내려가고, 산소가스센서의 출력이 저하하는 일이 있다. 그 때문에 실내의 산소농도는 정상인데도 불구하고, 산소농도검출치와 산소농도기준치와의 편차가 커지고, 이상검출 신호가 발생할 염려가 있다. 실온검출기로 검출한 실온에 따라서 이상판정용 기준치를 온도 보정하면, 실온이 일시적으로 변화했을 때, 제어장치가 오동작하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제7의 발명에서는, 산소농도검출수단의 출력이 산소가스센서의 사용한 계치 이하일 때, 이상검출신호를 출력하는 산소가스센서이상 검출수단을 더 구비하고 있다. 측정을 개시한 다음 최고의 산소농도를 정상의 산소농도로 간주하는 방법을 사용하면, 산소가스센서가 열화하고 있는 경우나, 주위온도가 너무 낮은 경우 등과 같이, 정상의 검출을 할 수 없는 경우에도, 제어장치는 동작한다. 그 때문에 정상적인 검출동작을 행할 수 없는 사태가 발생할 염려가 있다. 그래서 산소가스센서 이상검출수단을 사용하면, 이와같은 사태의 발생을 방지할 수 있다.

주위온도가 사용한계온도이하가 되면, 산소가스센서의 특성은, 통상의 사용범위에 있어서의 특성과는 전혀 다른 특성을 표시하게 되기 때문에, 측정을 개시한 다음 검출되는 최고의 산소농도를 산소농도기준치로하는 본 발명 제1발명에서 특정한 제어모오드(이하 통상제어모오드라고 함)를 채용할 수 없다. 예를 들면 갈바니전지타이프의 산소가스센서에서는, 주위온도가 수 ℃이하의 경우에는, 그 출력은 매우 작아지고, 온도의 상승과 함께 그 출력은 급속히 회복해서 증대한다. 그러나 회복과정에 있어서는, 실내의 산소농도가 저산소농도상태를 향해서 감소해도, 산소가스센서의 출력은 증대를 계속한다. 그 때문에 통상 제어모오드를 사용하면, 저산소농도상태를 검출할 수 없는 사태가 발생한다. 그래서 본 발명 제8의 발명은, 주위온도가 사용한계온도이하가 된 경우에도, 저산소농도상태를 검출할 수 있는 별도의 저온제어모오드를 부가하는 것이다. 그래서 본 발명에서는, 연소기가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온검출기와, 제3의 비교수단과, 제어모오드변경수단과, 비교치연산수단과, 제4의 비교수단을 사용한다. 제3의 비교수단 및 제어모오드변경수단이란, 통상제어모오드와 저온제어모오드를 절환하는 동작을 행한다. 제3의 비교수단은, 연소기의 연소개시시점에 있어서, 온도센서로 검출한 검출온도와 기준온도를 비교해서 검출온도가 기준온도이하이면, 저온검출신호를 제어모오드 절환수단으로 출력한다. 제어모오드 절환수단은, 저온검출신호가 입력되면, 제1의 비교수단 및 제2의 비교수단을 사용하는 제어를 무효로해서, 저온제어모오드를 선택한다. 비교치연산수단은, 제3의 비교수단이 저온검출신호를 출력하면, 산소농도검출수단에서 출력되는 산소농도검출치의 초기치와 온도센서로 검출한 검출온도를 입력으로서 산소농도비교치를 연산에 의해 구한다. 그리고 제4의 비교수단은, 산소농도비교치와 산소농도검출수단으로부터의 산소농도검출치를 비교하고, 산소농도검출치와 산소농도비교치와의 편차가 저온용이상판정기준치보다 클 때에 이상검출신호를 출력한다.

비교치연산수단은, 정상의 연소상태가 계속되었다고 가정한 경우에, 산소농도검출치가 초기치로부터 어떻게 변화하는가를, 산소가스센서의 주위의 온도(검출온도)의 변화에 의거해서 연산에 의해 구한다. 검출온도의 변화에 대한 산소농도검출치의 변화관계는, 미리 실험에 의해 구해둔다. 연산에 의해 구한, 산소농도변화는, 예를 들면 2차곡선으로서 표시된다. 회복가정에 있어서의, 산소가스센서의 출력이 산소농도의 변화에 추종하지 않는다고 하여도, 그 출력은 산소농도의 변화의 영향을 받는다. 따라서 산소농도검출치와 산소농도비교치를 비교하므로서, 저산소농도상태를 검출할 수 있다. 더욱 더 실온검출기를 설치해서 실온을 측정하고, 비교치 연산수단에 의한 연산으로 실온을 고려해도 좋다.

이하 도면을 참조해서, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는, 심지 상하식의 석유연소기의 제어에 사용하는 본 발명의 제어장치의 실시예의 개략을 표시한 블록도이고, 제2도는 제1도의 실시예의 더 구체적인 블록도이고, 제3도는 본 실시예의 제어장치에 의해 제어하는 심지상하식의 석유연소기의 구조를 표시한 단면도이다. 또한 이 실시예에서는, 마이크로컴퓨터를 사용해서 주된 제어를 행한다.

이들 도면에 있어서, (1)은 심지상하식의 석유연소기이다. 제3도에 상세히 표시한 바와 같이, 이 석유연소기(1)는, 심지상하장치(3)에 의해 심지가 올려진 후에, 점화장치(5)에 의해 점화된다. 도시하지 않았으나, 심지상하장치(3)는 제어장치의 전원스위치와 연동하고 있다. 심지상하장치(3)가 심지를 심지올리는 위치를 향해서 이동시켜 가는 도중에, 도시하지 않은 전원스위치가 닫혀서, 건전지로 이루어진 전원(도시않음)으로부터 제어장치에 전압이 인가된다. 그리고 또 심지를 상승시키면 점화장치(5)가 작동해서 점화연소가 개시된다. 전원이 투입되면 공지의 기술에 의해, 축전지의 전압Vb와 기준전압Vr와의 비교에 의해 베터리첵이 행하여진다. 전원이상이 검출되면, 후술하는 자동소화장치(37)가 작동해서 점화를 할 수 없게 되고, 전원전압이 정상이면, 점화가 가능해지고, 심지로의 착화가 행하여진다. 이 베터리첵은, 주제어수단(7)에 내장한 베터리첵 회로에 의해 행하여진다. 또한 이 주제어수단(7)에는 후술하는 복수수단 중, 주로 비교동작 및 판정동작을 행하는 수단이 포함되어 있다.

연소기(1)는, 그 상부가 반사판(9)에 의해서 포위된 케이스(11)의 개구부 내에 위치하고, 그 하부는 케이스(11)의 수납실내에 배치되어 있다. 케이스(11)의 한쪽의 옆벽(13)의 내벽면에는 덕트(15)가 고정되어 잇다. 이 덕트의 상하방향의 단부면은 개구되어 있다. 덕트(15)의 아래쪽개구부는 케이스(11)의 바닥부의 개구부와 연통되어 있고, 케이스(11) 외부의 공기가 덕트(15)를 통해서 케이스내부에 유입된다. 덕트(15) 내에는, 산소가스센서(17)와 온도센서(19)가 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 이 산소가스센서로서, 갈바니전지타이프의 산소가스센서(17)를 사용하고 있다. 온도센서(19)는, 산소가스센서(17)의 주위온도를 측정한다. 케이스(11)의 다른쪽 옆벽(14)에는, 실온검지기(21)가 고정되어 있다.

갈바니전지타이프의 산소가스센서(17)는, 공기 속의 산소와 반응해서 산소농도에 비례한 기전력(起電力)을 발생한다. 산소가스센서(17)의 출력은 산소농도에 비례한 에널로그신호이고, 이 출력을 마이크로컴퓨우터에 의해 연산처리하기 위해서는, 이 에널로그신호를 디지틀신호로 변환할 필요가 있다. 산소농도검출수단(23)은, 에널로그신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭한 에널로그신호를 디지틀신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함해서 구성된다. 산소농도검출수단(23)은, 산소농도에 비례하는 값을 디지틀 신호로 표시한 산소농도검출치S1을 출력한다. 산소농도검출치S1은, 검출동작중에 있어서의 최고의 산소농도를 검출하기 위하여, 제1의 비교수단(25)에 입력된다. 제1의 비교수단(25)은, 기준치기억수단(27)에 기억된 산소농도기준치R1과 산소농도검출치S1을 비교해서, S1R1일 때 검출치S1을 갱신된 산소농도기준치R1으로서 기준치기억수단(27)에 기억시킨다. 이 검출동작은 소정의 주기(예를 들면 10초 간격)로 반복행하여진다. 기준치기억수단(27)에는, 최초의 비교동작을 행할 수 있게 하기 위하여 초기치가 먼저 기억되어 있다. 연소기(1)의 점화개시로부터 카운트개시하는 프리퍼어즈·타이머(prepurge timer)(29)가 설정시간의 카운트를 완료한 후에, 제1의 비교수단(25)의 동작이 개시된다. 또한 본 실시예에서는, 기준치기억수단(27)에 기억시키는 초기치로서, 그 값 이상에서 산소가스센서의 출력이 산소농도에 비례해서 변화하기 시작하는 임계치를 사용하고 있다.

본 실시예에 있어서, 프리퍼어즈·타이머(29)를 사용하는 이유는, 갈바니전지타이프의 산소가스센서가 사용가능한 온도범위일지라도, 통전을 개시한 다음 소정시간경과할 때까지는, 산소농도와 출력이 비례하지 않는 특성을 가지고 있기 때문이다. 제4(a)도는, 산소가스센서(17)의 주위온도가 사용가능온도이상(5℃)인 경우의, 연소기(1)의 연소시간과 온도센서(19)로 측정한 산소가스센서(17)의 주위온도(센서온도)와의 관계의 일예를 표시하고 있고, 제4(b)도는 연소기(1)의 연소시간과 산소가스센서(17)의 출력전압과의 관계의 일예를 표시하고 있다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 산소가스센서(17)의 출력전압은, 연소기(1)의 연소를 개시하고부터 시각t1에 이르기까지는, 산소농도와 관계없이 저하하고, 시각t1이후에서는 산소농도의 변화에 비례해서 출력전압이 상승하고 있다. 그래서 프리퍼어즈·타이머(29)는, 시각t1이상의 설정시간TM1을 가지고 있고, 산소가스센서(17)의 출력이 정상의 상태가 된 후부터, 제1의 비교수단(25)의 동작을 개시시키도록 되어 있다. 또한 실시예의 심지상하식석유연소기에서는, 이 설정시간TM1을 20분으로 하고 있다.

실내의 산소농도가 정상이면, 산소가스센서의 출력은 파선으로 표시한 바와 같이 증가한다. 산소가스센서의 출력이 증가하고 있는 경우, 제1의 비교수단(25)의 작용으로, 기준치기억수단(27)에 기억되는 산소농도기준치R1은 갱신되어 간다. 만약 실내가 밀폐되어 있어서, 시각t2로부터 산소농도가 저하하기 시작하면, 시각t2일 때의 산소농도기준치 R1이 최고의 산소농도가 된다. 이후 제1의 비교수단(25)은, 산소농도검출치S1을 제2의 비교수단(31)에 출력한다. 제2의 비교수단(31)은 산소농도검출치S1과 산소농도기준치R1과의 편차D(R1-S1)와 이상판정용기준치발생수단(33)이 출력하는 이상판정용 기준치R2를 비교하고, 시각±3에 있어서 편차D가 이상판정용기준치R2보다 크게 되었을 때에, 이상 검출신호S2를 경보기(35) 및 자동소화장치(37)의 적어도 한쪽에 출력한다. 자동소화장치(37)는 연소량저하장치의 하위개념에 속하는 것이고, 본 출원에 있어서 연소량저하장치는 소화동작을 포함해서 연소량을 저하시키는 동작을 행하는 장치를 의미한다. 특히 심지상하식석유연소기와 같이 발열량이 작고, 이상연소를 발생시킬 때까지 시간적 여유가 있는 연소기에서는, 소화를 하지 않고, 연소량의 저하에 따라 저산소농도상태에 대응할 수도 있다.

또한 본 실시예에서는, 제2의 비교수단(31)에서 산소농도검출치S1과 산소농도기준치Rh1와의 편차D를 구하고 있으나, 편차D를 제1의 비교수단(25)에서 산출해도 좋은 것은 물론이다.

이상 판전용기준치발생수단(33)은, 실온검출기(21)에서 측정한 실온에 의거해서 보정한 이상판정용기준치R2를 발생한다. 실온이 낮아질수록, 이상판정용기준치R2는 작아진다. 그러나 예를 들면, 창을 열고 냉풍이 일시적으로 실온검출기(21)에 불어닥쳐, 실온검출기(21)가 급격한 온도저하를 검출한 경우 등은, 반대로 일시적으로 이상판정용기준치R2를 크게 하는 보정을 행한다.

수동으로 심지상하장치(3)를 구동하거나, 자동소화장치(37)가 작동해서 심지가 소화위치까지 내려가면, 도시하지 않은 전원스위치가 열려서 전원과 제어장치가 절단분리된다. 본 실시예에서는, 전원스위치가 열린 후에도, 소정시간은 기준치기억수단(27)에 기억시킨 산소농도기준치R1을 유지하기 위하여, 포스트퍼어즈·타이머(post purge timer)(39)와 리세트수단(41)을 구비하고 있다. 포스트퍼어즈·타이머(30)의 설정시간의 카운트가 종료하기까지 동안은, 산소농도기준치R1이 유지되기 때문에, 실내의 산소농도가 정상치로 회복하기 전에, 재차 연소기(1)를 연소시키고져 해도, 저산소농도상태가 되면 즉시 이상검출신호가 출력된다.

이상이, 산소가스센서(17)의 주위온도가 사용가능범위에 있는 경우에 사용되는 통상 제어모오드의 설명이고, 산소가스센서(17)의 주위온도가 사용한계온도보다 낮은 경우에 있어서의 저온제어모오드를 실시하기 위한 구성에 대해서 이하 설명한다. 제5(a) 및 (b)도는, 각각 주위온도가 사용한계온도보다 낮은 경우(센서온도 -5℃이하일 경우)에 있어서의, 연소기(1)의 연소시간과 온도센서(19)에서 측정한 산소가스센서(17)의 주위온도(센서온도)와의 관계의 일예와, 연소기(1)의 연소시간과 갈바니전지타이프의 산소가스센서(17)의 출력전압과의 관계의 일예를 표시하고 있다. 제5(b)도에 있어서 실선으로 표시한 곡선은, 산소가스센서(17)의 출력전압이다. 이 제5(b)도의 곡선을 제4(b)도의 곡선과 비교하면 명백한 바와 같이, 주위온도가 사용한계온도이하가 되면, 출력전압은 매우 작아지고, 온도의 상승과 함께 출력전압은 급속히 회복해서 증대한다. 그러나 회복 과정에 있어서는, 실내의 산소농도가 저산소농도상태를 향해서 감소해도, 산소가스센서의 출력은 증대를 계속한다. 단 회복과정에 있어서, 출력전압이 산소농도의 저하영향을 전혀 받지 않는 일은 없고, 산소농도의 저하에 따라서 출력전압의 증가율이 작아진다. 그래서 저온 제어모오드에서는, 산소농도가 저산소농도상태로 되지 않는다고 가정한 경우에 있어서의 산소가스센서의 출력전압을 비교치로서 연산에 의해 구하고, 비교연산치와 산소농도검출치를 비교해서, 양자의 편차의 크기에 따라 저산소농도상태를 검출한다. 또한 제5(b)도에 있어서, 파선으로 표시한 곡선이 연산에 의해 구한 산소농도비교치의 일예이다.

저온제어모오드를 실현하기 위해, 먼저 저온제어모오드를 선택할 것인지 여부를 판정하기 위한 제3의 비교수단(43)을 설치하고 있다. 제3의 비교수단(43)에는, 먼저 사용하는 산소가스센서의 사용한계온도To가 한쪽의 비교치로서 입력되어 있다. 제3의 비교수단(43)은, 온도센서(19)의 초기치T1과 사용한계온도To를 비교하고, 초기치 T1사용한계온도To의 관계가 되면, 제3의 비교수단(43)은 제어모오드변경수단(45), 비교치연산수단(47) 및 제2의 프리퍼어즈·타이머(49)에 저온검출신호를 부여한다. 제어모오드변경수단(45)은 저온검출신호의 입력에 의해 제1의 비교수단(25) 및 제2의 비교수단(31)을 사용해서 행하는 통상 제어모오드에 의한 제어를 무효로 한다. 구체적으로는 제1의 비교수단(25) 또는 제2의 비교수단(31)의 어느 한쪽을 부동작 상태로 한다.

비교치연산수단(47)은, 전원스위치가 닫힌 다음 설정시간TM2의 카운트를 개시하는 제2의 프리퍼어즈·타이머가, 설정시간TM2의 카운트를 종료하면 연산동작을 개시한다. 또한 이 설정시간TM2는, 통상 제어모오드에서 사용하는 제1의 프리퍼어즈·타이머의 설정시간TM1보다 대폭으로 짧다(예를 들면 20초 정도). 또한 산소가스센서의 특성에 따라서는, 제2의 프리퍼어즈·타이머를 설치할 필요는 없다.

비교치연산수단(47)은, 제3의 비교수단(43)이 저온검출신호를 출력하면, 산소농도검출수단(23)으로부터 출력되는 산소농도검출치S1의 초기치와, 실온검출기(21)에서 검출한 실온Tr와, 온도센서(19)에서 검출한 검출온도Ts를 입력해서 산소농도비교치S11'을 연산에 의해 구한다. 그리고 제4의 비교수단(51)은, 산소농도비교치S1과 산소농도검출수단(23)으로부터의 산소농도검출치S1을 비교하고, 산소농도검출치S1과 산소농도비교치S1'와의 편차d=(S1'-S1)이 저온용이상판정기준치R3보다 크게 되면 이상검출신호S2를 출력한다.

본 실시예에서는, 저온용이상판정기준치R3은 제4의 비교수단(51)에 미리 설정해 놓고 있다. 통상 제어모오드와 마찬가지로 온도보정을 하는 경우에는, 이상판정용기준치발생수단(33)과 마찬가지의 저온용이상 판정기준치발생수단을 설치하면 좋다.

비교치연산수단(47)은, 정상의 연소상태가 계속되었다고 가정한 경우에 산소농도검출치S1이 초기치로부터 어떻게 변화하는가를, 실온 A 및 산소가스센서의 주위의 온도P의 변화에 의거해서 연산에 의해 구한다. 실온A 및 검출온도D의 변화에 대한 산소농도검출치의 변화관계는, 미리 실험에 의해 구해둔다. 연산에 의해 구한 산소농도비교치S1'은, 예를 들면 S1'=AXα + BXβ(α,β는 계수)의 연산식으로 구할 수 있다. 또한 이 연산식은, 일예로서 다른 연산식을 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 실시예에서는, 보다 정밀도를 높이기 위해 실온검출기(21)에서 측정한 실온을 연산에서 사용하고 있으나, 본 실시예와 같이 실내의 공기가 유입하는 덕트(15)내에, 온도센서(19)를 배치하는 경우에는, 온도센서(19)가 실온의 영향을 받음으로, 실온검출기(21)의 출력을 사용하지 않고, 온도센서(19)의 출력만을 사용해서 산소농도비교치S1'을 구해도 좋다.

제6도는, 제2도의 실시예를 마이크로컴퓨우터를 이용해서 실시하는 경우의 순서도를 표시하고 있다. 또한 제6도에는, 포스트퍼어즈·타이머의 동작에 대해서의 순서도는 기재되어 있지 않다.

또한 상기 실시예에, 제7도에 표시한 바와 같이, 산소농도검출수단(23)으로부터 출력되는 산소농도검출치S1이 산소가스센서(17)의 사용한계치 이하일 때에, 이상검출신호S2를 출력하는 산소가스센서 이상검출수단(53)을 더 부가해도 좋다. 산소가스센서이상검출수단(53)은, 제5의 비교수단(53a)과 사용한계치기억수단(53b)을 구비해서 구성되고, 산소농도검출수단(23)으로부터 출력되는 산소농도검출치S1과 사용한계치를 비교해서, 산소농도검출치S1이 사용한계치 이하이면 이상검출신호S2를 출력한다.

본 발명의 제1발명에 의하면, 주위온도가 변해서 산소농도검출치가 변해도, 최고의 산소농도를 기준으로 해서 이상검출신호를 발생하는 산소농도를 결정하기 위하여 주위온도의 변화의 영향을 크게 받지 않고, 저산소농도 상태를 검지할 수 있다.

본 발명의 제2발명에 의하면, 주위온도가 낮을 때부터 산소가스센서를 동작시켜도, 재현성이 좋은 데이터를 얻을 수 있다.

본 발명의 제3발명에 의하면, 프리퍼어즈·타이머를 사용해서, 산소가스센서의 출력이 산소농도와 비례하게 된 다음부터 검출동작을 행하도록 하였으므로, 제어장치의 오동작을 방지할 수 있다.

본 발명의 제4발명에 의하면, 산소가스센서의 열화를 검출해서, 이상검출신호를 발생시킬 수도 있다.

본 발명의 제5도의 발명에 의하면, 연소정지후에 재차 연소를 시킨 경우에도, 정확하게 이상검출신호를 발생시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 제6의 발명에 의하면, 실온이 일시적으로 변화한 경우에도, 제어장치가 오동작하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제7의 발명에 의하면, 산소가스센서가 열화하고 있는 경우나, 주위온도가 너무 낮은 경우 등과 같이, 정상의 검출을 할 수 없는 경우에 있어서, 오동작의 발생을 방지할 수 있다.

Claims

대기 속의 산소와 반응해서 산소농도에 따른 출력을 발생하는 산소가스센서(17)를 사용해서, 연소기(1)를 설치한 실내의 공기 속의 산소농도를 검출하고, 상기 산소농도가 실정치보다 저하하면 경보기(25) 및 연소량 저하장치(37)의 적어도 한쪽에 이들을 작동시키기 위한 이상검출신호S2를 출력하는 연소기의 제어장치에 있어서, 상기 산소가스센서(17)로부터 출력되는 전기신호를 수신하고, 이 전기신호로부터 산소농도를 검출해서 산소농도검출치S1을 출력하는 산소농도검출수단(23)과, 상기 산소농도검출치S1과 산소농도기준치R1을 비교하는 제1의비교수단(25)과, 상기 제1의 비교수단(25)에 최초로 산소농도기준치로서 입력되는 초기치를 기억하고 있고, 또한 상기 산소농도검출치S1이 상기 산소농도기준치보다 큰것을 상기 제1의 비교수단(25)이 검출하면 상기 산소농도검출치S1을 새로운 산소농도기준치로서 기억해서, 상기 제1의 비교수단(25)에 상기 산소농도기준치R1을 제공하는 기준치기억수단(27)과, 상기 산소농도검출치S1이 상기 산소농도기준치R1보다 낮은 것을 상기 제1의 비교수단(25)이 검출했을 때에, 상기 산소농도검출치와 상기 산소농도기준치와의 편차D를 이상판정용기준치R2와 비교해서 상기 편차가 이상판정용 기준치보다 큰 것을 검출하면, 상기 이상검출신호S2를 출력하는 제2의 비교수단(31)을 구비하는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 연소기를 수납하는 케이스 내부에는 상기 실내의 공기를 유입시키는 덕트가 설치되고, 상기 덕트 내에 상기 산소가스센서가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 연소기(1)의 연소개시시점으로부터 시간의 카운트를 개시해서 미리 설정한 시간을 카운트하면 상기 제1의 비교수단을 기동시키는 프리퍼어즈·타이머(29)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제1항에 있어서, 그 값 이상으로부터 상기 산소가스센서(17)의 출력이 산소농도에 비례하는 임계치를, 상기 기준치기억수단(27)에 기억되는 상기 초기치로 한 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제4항에 있어서, 상기 연소기(1)의 연소정지시점으로부터 시간의 카운트를 개시해서 미리 설정한 시간을 카운트하면 신호를 출력하고, 또한 카운트종료전에 상기 연소기의 연소동작이 재개되면 리세트되는 포스트퍼어즈·타이머(39)와, 상기 포스트퍼어즈·타이머(39)의 출력으로 기동되어 상기 기준치기억수단(27)을 리세트하는 리세트수단(41)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 연소기의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 연소기(1)가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온검출기(21)와, 상기 실온검출기(21)에서 검출한 실온에 따라서 변화하는 상기 이상판정용 기준치R2를 발생하는 이상판정용기준치발생수단(33)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 산소농도검출수단(23)의 출력이 상기 산소가스센서(17)의 사용한계치 이하일 때에, 상기 이상검출신호S2를 출력하는 산소가스센서이상검출수단(53)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
청구범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소가스센서(17)에 인접해서 설치된 온도센서(19)와, 상기 연소기(1)의 연소개시시점에 있어서, 상기 온도센서(19)에서 검출한 검출온도와 기준온도를 비교해서 상기 검출온도가 상기 기준온도이하이면 저온검출신호를 출력하는 제3의 비교수단(43)과, 상기 저온검출신호가 입력되면 상기 제1의 비교수단(25) 및 제2의 비교수단(31)을 사용하는 제어를 무효로하는 제어모오드변경수단(45)과, 상기 제3의 비교수단(43)이 저온검출신호를 출력하면, 상기 산소농도검출수단(23)으로부터 출력되는 상기 산소농도검출치의 초기치와 상기 온도센서(19)에서 검출한 검출온도를 입력으로서 산소농도비교치S1'을 연산에 의해 구하는 비교치연산수단(47)과, 상기 산소농도비교치S1'과 상기 산소농도검출수단(23)으로 부터의 상기 산소농도검출치S1을 비교하고, 상기 산소농도검출치S1과 상기 산소농도비교치S1'과의 편차d가 저온용이상판정기준치보다 클 때에는 상기 이상검출신호를 출력하는 제4의 비교수단(51)을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제8항에 있어서, 상기 연소기(1)가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온검출기(21)를 더 구비하고, 상기 비교치연산수단(47)은 상기 실온검출기(21)에서 검출한 실온을 고려해서 연산을 행하는 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
청구범위 제1항~제9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 연소기(1)는, 심지상하식의 석유연소기인 것을 특징으로 하는 연소기의 제어장치.
제8항에 있어서, 상기 산소가스센서(17)는 갈바니전지타이프의 산소가스센서인 것을 하는 연소기의 제어장치.