KR100240934B1 - 가스히터 - Google Patents

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KR100240934B1
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Abstract

세라믹히터를 가스버너에 공급되는 가스의 착화에 사용함과 동시에, 세라믹히터가 연소시에 화염속에 배치되도록 하고, 세라믹히터의 저항치 변화를 저항치검출수단으로 검출하므로서 화염의 소화를 검출한다.
세라믹히터가 가진 저항치는 불균일하므로, 기준온도에서의 저항치에 의거하여 이것을 보정하고 화염의 소화를 검출한다.
또한, 착화시에는 세라믹히터의 통전후 소정된 시간이 경과하여 세라믹히터가 착화온도로 가열된 뒤에 가스를 공급하고, 소화시에는 가스의 공급을 정지함과 동시에, 세라믹히터로의 통전을 개시한다.

Description

가스히터
제1도는 본 발명을 농축산용 가스히터에 적용한 일실시예의 블럭도.
제2도는 제1도의 가스히터의 기계적 구성을 나타낸 측면도.
제3도는 제1도의 가스히터에 사용되는 세라믹히터를 나타낸 정면도.
제4도는 제3도의 세라믹히터의 제조과정을 나타낸 사시도.
제5도는 제3도의 세라믹히터의 제조과정을 나타낸 사시도.
제6도는 제3도의 세라믹히터의 구성을 나타낸 도면.
제7도는 제2도의 가스버너의 에어캡 착탈을 나타낸 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14 : 가스버너 20 : 노즐파이프
40 : 세라믹히터 42 : 세라믹기재
44 : 저항체 50 : 전원선
52 : 소화(消火)검출회로 54 : 저항치 검출회로
56 : 부가가변저항회로 60 : 제어회로
62 : 타이머회로 64 : 전자(電磁)밸브
66 : 전원
본 발명은 가스히터에 관한 것으로서, 특히 세라믹히터로 착화시키는 가스히터에 관한 것이다.
가스히터는 난방효율이 높고 연소비용이 싸므로 각종 난방에 사용되고 있다. 가령, 돈사등 농축산용의 난방에서는 오래도록 돈사등을 따뜻하게 유지시킬 필요가 있으므로, 가스히터가 유효하게 활용되고 있다.
이러한 가스히터에서는 공급되는 가스에 착화시키기 위한 히터가 보통 설치되며 이것으로 점화가 행해진다. 그러나, 점화된 뒤 어떤 원인에 의해 불꽃이 꺼져버린 경우에는 안전상 이것을 신속히 검출하여 가스공급을 정지시킬 필요가 있다. 종래, 이러한 불꽃의 소화를 검출하는 수단으로서 프레임센서가 사용되고 있었다. 프레임센서는 화염속에 배치되며, 불꽃이 꺼진 경우에 저항치가 변화되므로서 불꽃의 소화를 검출한다.
종래의 가스히터에서는 상기와 같이 점화수단과 불꽃의 소화를 검출하는 수단이 각각 설치되어 있었으므로, 화염속에 배치되는 부재가 많아진다는 문제가 있었다.
또한, 저항치의 변화에 따라 불꽃이 꺼지는 것을 검출하는 경우에도 센서의 저항치가 일정치 않으므로, 불꽃이 꺼지는 것을 검출하기 위해 설정하는 온도를 일정하게 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 착화 및 소화를 검출하기 위해 필요한 부재를 줄이는 동시에, 소화검출시에는 문제가 되는 저항치의 불균일을 해소한 가스히터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 세라믹재료의 지지체상에 저항체를 형성하고, 저항체에 통전하므로서 온도를 상승시켜 공급되는 가스에 착화시키는 세라믹히터와, 가스의 연소에 의한 화염속에 배치된 세라믹히터의 저항치를 검출하는 저항치 검출수단과, 저항치 검출수단에서 출력되는 세라믹히터의 저항치에 의거하여 불꽃의 소화를 검출하는 소화검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 제어수단을 가지며, 제어수단은 세라믹히터의 기준온도에서의 저항치에 의거하여 소화검출수단으로 화염의 소화를 검출시키는 것이다.
이어서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스히터의 실시예를 설명하기로 한다.
제2도에는 본 발명을 농축산용 가스히터에 적용시킨 한 실시예의 구성의 일부가 나타나 있다.
본 히터는 돔형상의 반사판(12)의 안쪽에 가스버너(14)가 배치되어 있다. 반사판(12)은 파라볼라곡선의 반사곡면으로 되어 있다. 반사판(12)은 설치되는 돈사의 천정등에 매어다는 후크(18)에 의해 매달려지고, 가스버너(14)는 반사판(12)의 중앙부에서 매어다는 부재(18)로 매달려져 있다. 가스버너(14)는 그 윗쪽에 대략 원통형의 버너헤드(14a)를 가지며 버너헤드(14a)의 주위에는 다수의 화염구멍(14b)이 뚫려져 있다. 화염구멍(14b)의 근방에는 세라믹히터(40)가 배치되어 있다.
세라믹히터(40)는 제3도에 나타낸 것과 같은 것으로서, 제4도에 나타낸 것처럼 질화규소(Si3N4) 세라믹으로 성형된 세라믹기재(42)에 저항체(44)를 프린트하고, 제5도에 나타낸 것처럼 다른 세라믹기재(46)와 함께 소성한 뒤 금속화시키며, 제6도에 나타낸 것처럼 저항체(44)에 금속부재(48)를 끼워서 전원선(50)을 접속한 것이다.
세라믹히터(40)는 주지하는 바와 같이 통전되므로서 고온이 되고, 내열성 및 내충격성이 뛰어나므로 점화기재로서 사용되고 있다. 본 히터에서도 세라믹히터(40)는 통전에 의해 점화기재로서 사용되지만, 재차 본 히터에서는 불꽃의 소화를 검출하는 센서로서도 사용된다.
후술하는 것처럼, 세라믹히터(40)가 통전되어 소정의 시간이 경과되면, 세라믹히터(40)는 고온으로 가열되고, 그 후 가스가 가스버너(14)에 공급되어 가스가 점화된다.
세라믹히터(40)는 온도의 변화에 따라 그 저항치가 변화되므로, 불꽃의 소화를 검출하는 센서로서도 사용된다. 세라믹히터(40)는, 연소시에는 화염구멍(14b)에서 발생하는 화염속에 배치되고 고온으로 유지되는데, 불꽃이 꺼지면 온도가 저하되어 저항치가 작아지므로 소화를 검출하는 센서로서 사용된다.
제1도에는 본 히터에 의한 착화 및 불꽃의 소화를 검출하기 위한 회로의 블럭도가 나타나 있다.
이 도면에 나타낸 것처럼 세라믹히터(40)에는 저항치 검출회로(54)가 접속되고, 저항치 검출회로(54)에는 소화검출회로(52)가 접속되어 있다. 저항치 검출회로 (54)는 세라믹히터(40)의 저항치를 검출한다.
저항치검출회로(54)에 의해 검출되는 세라믹히터(40)의 저항치는 상기와 같이 온도에 따라 변화된다. 저항치 검출회로(54)에는 또한 부가가변저항회로(56)가 접속되어 있다. 부가가변저항회로(56)는 세라믹히터(40)가 기준온도에서 기준저항치와 다른 값의 저항치를 가진 것이 많으므로, 그 저항치의 불균일을 보정하기 위해 보정용 저항치를 다양한 값으로 변화시킬 수 있는 저항회로이다.
부가가변저항회로(56)에서 출력되는 저항치가 세라믹히터(40)의 저항치와 더불어 저항치 검출회로(54)에서 검출되고, 이것에 의거하여 소화검출회로(52)에서 불꽃의 소화가 검출된다.
세라믹히터(40)는, 기준온도 즉, 25℃에서의 저항치가 90Ω인 것이 표준으로 되어 있다. 그러나, 세라믹히터(40)는 일반적으로 그 기준저항치로서 10% 정도의 오차가 허용되고 있으므로, 가령 25℃에서의 저항치로서 81~99Ω인 것이 시판되고 있다.
본 실시예의 히터에서는 연소 개시후 세라믹히터(40)의 온도가 110℃까지 저하된 경우에, 소화검출회로(52)에서 불꽃이 소화되었다고 판단한다.
세라믹히터(40)가 상기의 기준저항치를 가진 경우에는 110℃에서 그 저항치가 105.5Ω이 되므로, 저항치가 105.5Ω까지 저하된 경우에 불꽃이 꺼졌다고 판단된다.
그러나, 세라믹히터(40)의 저항치가 상기의 기준저항치와 다른 경우에는 110℃에서의 저항치도 다르다. 가령, 세라믹히터(40)의 25℃에서의 저항치가 81Ω인 경우에는 110℃에서의 저항치가 94.9Ω이 되고, 25℃에서의 저항치가 99Ω인 경우에는 110℃에서의 저항치가 116Ω이 된다.
이러한 저항치의 불균일을 보정하기 위해 부가가변저항회로(56)에서 각종 저항치가 설정된다.
부가가변저항회로(56)에는 도시되지 않은 입력수단에서 세라믹히터(40)의 25℃에서의 저항치가 입력되고, 이 값에 따라 부가가변저항회로(56)에서 보정해야 할 저항치가 설정된다. 가령, 가스히터에 사용되는 세라믹히터(40)의 25℃에서의 저항치가 81Ω인 경우에는 이 값이 도시되지 않은 입력수단에서 부가가변저항회로(56)에 입력되고, 부가가변저항회로(56)는 이에 따라 90-81=9Ω인 저항치 차이를 설정하고, 이 25℃에서의 9Ω인 저항치의 차이가 저항치검출회로(54)로 보내지고, 저항치검출회로 (54)에서 세라믹히터(40)의 25℃에서의 저항치에 가산되어 검출된다.
소화검출회로(52)는, 저항치검출회로(54)에서 보내지는 보정된 세라믹히터 (40)의 저항치에 의해 불꽃이 꺼진 것을 검출한다. 즉, 본 실시예에서는 세라믹히터 (40)의 보정된 저항치가 105.5Ω까지 하강된 것을 검출하므로서 세라믹히터(40)의 온도가 110℃까지 저하된 것을 검출하고, 이에 따라 불꽃이 꺼졌다고 판정한다.
또한, 상기와 같이 저항치검출회로(54) 및 소화검출회로(52)를 각각 설치하는 대신에 세라믹히터(40) 및 부가가변저항회로(56)에서 입력되는 신호에 의거하여 직접 소화를 검출하는 회로를 설치해도 좋다.
소화검출회로(52)에는 제어회로(60)가 접속되어 있다. 제어회로(60)에는 타이머회로(62), 전자밸브(64), 전원(66) 및 스위치(68)가 접속되어 있다.
제어회로(60)는, 스위치(68)에서의 입력 또는 소화검출회로(52)에서 보내지는 소화를 판정하는 출력에 따라 각 부를 제어하는 제어회로로서, 마이크로프로세서에 의해 유리하게 구성된다.
타이머회로(62)는, 소정된 시간을 계측하는 타이머에 의해 구성되는데, 본 히터에서는 특히 세라믹히터(40)로의 전원(66)에서의 통전 및 전자밸브(64)의 개폐제어를 위한 시간경과를 판정한다.
전자밸브(64)는, 후술하는 것처럼 제2도에 나타낸 노즐파이프(20)에 설치되어 가스버너(14)로의 가스공급을 제어한다.
전원(66)은, 전원선(50)을 통하여 세라믹히터(40)에 접속되며 세라믹히터 (40)에 전력을 공급한다.
스위치(68)는 조작자가 가스히터에 각종 지시를 입력하는 스위치로서, 가령 점화지시가 입력된다.
제2도로 되돌아가서, 가스버너(14)의 내부 아래쪽에는 노즐(14c)이 윗쪽을 향해 배치되고, 노즐(14c)에는 노즐파이프(20)가 접속되어 있다.
가스버너(14)의 하면에는 소정된 갯수의 공기구멍(22a)이 뚫려진 에어캡 (22)(제7도)이 끼워 넣어져 있다.
노즐파이프(20)를 통하여 공급되는 프로판가스가 노즐(14c)에서 가스버너 (14)내로 분출되면, 가스버너(14)내로 분출된 가스는 그 분출력에 의해 버너(14) 아래쪽의 공기구멍(22a)에서 흡인된 공기와 버너(14)내에서 혼합되고, 버너헤드(14a)의 주위에 설치된 화염구멍(14b)에서 분출되며 세라믹히터(40)에 의해 점화되어 연소된다.
가스버너(14)의 상부쪽에는 버너헤드(14a)를 에워싸도록 가운데가 비어 있는 공형상의 복사열판(24)이 이중으로 설치되어 있다. 복사열판(24)은, 가스불꽃에서의 열에너지를 흡수하여 새끼돼지의 흡수도가 높은 원적외선을 방사한다.
노즐파이프(20)는 반사판(12)의 바깥쪽에 윗쪽으로 구부러져 있으며, 그 단부에는 전자밸브(64) 및 가스공급량조정용 밸브(26)를 끼워서 파이프(32)로 접속되어 있다.
전자밸브(64)는 제어회로(60)에서의 신호에 따라 개폐되어 노즐파이프(20)로 가스를 공급하거나 정지시킨다.
밸브(26)는 파이프부(26a)와 파이프부(26a)내에 설치된 밸브(26)를 개폐시키기 위한 다이얼(26b)로 이루어지며, 파이프부(26a)는 노즐파이프(20)의 단부에 착탈이 가능하게 장착되어 있다.
밸브(26)의 조작자가 다이얼(26b)을 돌리므로서, 노즐파이프(20)에 공급되는 가스량이 변화되며, 연소량이 가령 200~1800kcal/hour 범위에서 소정된 값으로 설정된다. 이에 따라 강, 중, 약 등의 열량설정이 가능하다.
본 히터에 따르면, 조작자가 스위치(68)에서 점화지시를 입력하면 이 지시가 제어회로(60)에 보내지고 제어회로(60)에서 전원(66)에 제어신호가 출력된다.
전원(66)에서 전원선(50)을 통하여 세라믹히터(40)가 통전되고 가열된다. 세라믹히터(40)의 통전이 개시되면 제어회로(60)에서 타이머회로(62)에 제어신호가 출력되고, 타이머회로(62)는 소정의 시간을 계측한다.
소정된 시간, 가령 10초가 경과되면 세라믹히터(40)는 가열되어 가스의 착화온도, 가령 1000℃에 도달한다. 그래서, 타이머회로(62)가 10초동안의 경과를 계측하면 제어회로(60)는 타이머회로(62)에서의 출력에 따라 전자밸브(64)를 개방하고, 가스버너(14)에 공급시킨다. 이에 따라 화염구멍(14b)에서 분출된 가스에 점화되고 연소가 개시된다.
전자밸브(64)가 개방되어 연소가 개시된 뒤 제어회로(60)에서 타이머회로 (62)에 제어신호가 출력되고 타이머회로(62)는 소정의 시간을 계측한다.
타이머회로(62)가 소정된 시간, 가령 10초동안의 경과를 계측하면 제어회로 (60)에서 전원(66)으로 제어신호가 출력되고 세라믹히터(40)로의 통전이 정지된다. 이처럼, 착화후 소정의 시간이 경과되면 세라믹히터(40)로의 통전을 정지시키므로서 세라믹히터(40)의 약화를 방지한다.
점화된 뒤, 통상의 연소가 실행되고 있을 때에는 세라믹히터(40)에 화염이 닿게 되므로, 세라믹히터(40)는 화염에 의해 높은 온도로 가열된 상태를 유지하고 있다. 그러나, 어떤 원인, 가령 바람등이 불어서 불꽃이 꺼지면 세라믹히터(40)에는 화염이 닿지 않게 되므로 세라믹히터(40)의 온도는 점차 하강하게 된다.
전술한 것처럼, 저항치검출회로(54)는 부가가변저항회로(56)에서 보내지는 저항치에 따라 보정된 세라믹히터(40)의 저항치를 검출하고 소화검출회로(52)에 출력한다.
소화검출회로(52)는 보정된 세라믹히터(40)의 저항치가 105.5℃까지 저하된 것을 검출함으로써 세라믹히터(40)의 온도가 110℃까지 저하된 것, 즉 불꽃의 소화를 검출한다.
소화검출회로(52)에 의해 소화가 검출되면, 제어회로(60)는 소화검출회로 (52)에서의 신호에 따라 전자밸브(64) 및 전원(66)에 제어신호를 출력한다. 이에 따라 전자밸브(64)가 폐쇄되고 가스의 공급이 즉시 스톱되는 동시에, 재차 전원(66)에서 세라믹히터(40)에 통전되고, 세라믹히터(40)가 가열된다.
상기한 것처럼 세라믹히터(40)로의 통전 개시후, 가령 10초가 경과되면, 세라믹히터(40)는 착화온도, 가령 1000℃에 도달하므로, 전자밸브(64)가 개방되어 가스가 재차 가스버너(14)에 공급된다.
이상과 같이 본 실시예의 가스히터에 따르면 세라믹히터(40)를 점화수단으로서 사용함과 동시에, 불꽃의 소화검출수단으로서도 사용하고 있다. 따라서, 종래와 같이 점화수단과 소화를 검출하는 수단을 설치한것과는 달리 화염속에 배치되는 부재를 적게 할 수 있으므로, 간이한 구성의 가스히터로 할 수 있다.
또한, 세라믹히터(40)의 저항치의 기준치에 대한 불균일을 고려하여 저항치를 부가하고, 그 저항치를 측정하므로서 불꽃의 소화를 검출하므로 사용되는 세라믹히터 (40)의 저항치에 관계없이 일정한 온도를 검출하여 불꽃의 소화를 정확히 검출할 수 있다.
또한, 점화시에는 세라믹히터(40)의 통전 후, 소정된 시간의 경과후에 전자밸브(64)를 개방하고, 소화검출시에는 즉시 전자밸브(64)를 폐쇄함과 동시에 세라믹히터(40)에 통전을 개시하므로 점화 및 소화시의 재점화를 안전하고 적절히 실행할 수 있다.
또한, 상기의 실시예에서는 세라믹히터(40)의 저항치의 기준치에 대한 불균일을 고려하여 저항치에 부가되는 부가가변저항회로(56)를 설치하고, 부가가변저항회로(56)의 저항치를 변화시키므로서 세라믹히터(40)의 저항치 불균일을 보정하고 있는데, 사용되는 세라믹히터(40)의 기준온도에서의 저항치에 따른 보정용 저항치를 가진 저항을 세라믹히터(40)와 함께 가스히터에 장착하고 사용되는 세라믹히터(40)를 교환할 때 보정용 저항치를 가진 저항을 세라믹히터(40)와 함께 교환하도록 해도 좋다.
또한, 사용되는 세라믹히터(40)의 기준온도에서의 저항치를 사전에 입력하여 소화를 검출하기 위한 저항의 역치(threshold)를 설정하고, 저항치 검출회로(54)에서 세라믹히터(40)의 저항치를 그대로 검출하여 소화검출회로(52)에서 상기 역치와 비교하므로서 불꽃의 소화를 검출하도록 해도 좋다.
본 발명에 따르면 세라믹히터를 가스에 착화시키는 착화수단으로서 사용함과 동시에, 화염속에 배치된 세라믹히터의 저항치를 검출하므로서 화염의 소화를 검출하므로, 간이한 구성의 가스히터를 제공할 수 있다. 또한, 세라믹히터의 기준온도에서의 저항치를 고려하여 화염의 소화를 검출하므로, 세라믹히터의 저항치 불균일에 관계없이 불꽃의 소화를 정확히 검출할 수 있다.

Claims (4)

  1. 세라믹재료의 지지체상에 저항체를 형성하고, 그 저항체에 통전함으로서 온도를 상승시켜 공급되는 가스에 착화시키는 세라믹히터와, 상기 가스의 연소에 의한 화염속에 배치된 세라믹히터의 저항치를 검출하는 저항치검출수단과, 그 저항치 검출수단에서 출력되는 상기 세라믹히터의 저항치에 의거하여 화염의 소화를 검출하는 소화검출수단과, 상기 각 수단을 제어하는 제어수단을 구비하고 있는 가스히터에 있어서, 상기 세라믹히터에 통전시키기 위한 전원수단과, 상기 가스의 공급을 제어하는 가스공급제어수단과, 타이머수단을 가지며, 상기 제어수단은 상기 저항치검출수단에 의해 검출되는 상기 세라믹히터의 저항치에 의거하여 상기 소화검출수단이 상기 화염의 소화를 검출하게 하고 착화시에 상기 전원수단에 의해 상기 세라믹히터가 통전되게 한 뒤 상기 타이머수단에 따라 소정된 시간의 경과를 검출하면 상기 가스공급제어수단에 의해 가스가 공급되게 하고, 상기 타이머수단에 따라 재차 소정된 시간의 경과를 검출하면 상기 전원수단에 의한 상기 세라믹히터의 통전이 정지되게 하는 것을 특징으로 하는 가스히터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 소화검출수단에 의해 상기 화염의 소화가 검출되었을 때에는 상기 가스공급제어수단에 의해 가스의 공급을 정지시킴과 동시에, 상기 착화시의 동작을 하는 것을 특징으로 하는 가스히터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 그 가스히터는 상기 세라믹히터에 접속되어 상기 세라믹히터의 기준온도에서의 저항치에 의거하여 산출된 값의 저항을 가지며, 상기 소화검출수단은 상기 세라믹히터 및 상기 저항 쌍방의 저항치에 의거하여 상기 화염의 소화를 검출하는 것을 특징으로 하는 가스히터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 세라믹히터에 접속된 저항은 상기 세라믹히터와 함께 교환이 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가스히터.
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