KR100340748B1 - 비례밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

가스밥솥 등에서 화력을 조절하기 위해 비례(比例))밸브를 이용한다. 연산에 의해 구해진 비례밸브의 개도(開度)와 비례밸브의 실제 개도가 다르면, 고장이 발생한 것으로 하여 가스의 공급을 정지시킨다. 최대정격전류치가 큰 비례밸브는 고가이고 대형이기 때문에 최대정격전류치가 작은 비례밸브를 이용하고 싶어도, 비례밸브에 공급하는 전류치의 최대치와 최대정격전류치와의 차이가 작으면 그 사이에 임계값(thresold)을 설정하기 어렵고, 동시에 오작동이 발생하기 쉽다.

비례밸브의 개도가 미리 설정된 제 1 설정개도 이상으로 되어 비례밸브에 공급하는 전류치가 설정치를 초과하면, 연산에 의해 구해진 비례밸브의 개도와 비례밸브의 실제 개도를 비교하는 고장검지를 행하지 않도록 하였다.

Description

비례밸브 제어장치{A control device of proportional valves}

본 발명은, 예를 들면 가스 버너에 가스를 공급하는 가스공급관 등에 개설된 비례밸브의 개도(開度)를 제어하는 비례밸브 제어장치에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 장치로서, 예를 들면 일본국 특허공개공보 특개평5-296452호 공보에 의해, 비례밸브의 개도를 연산하고, 이 연산결과에 의거하여 비례밸브의 작동전류치를 제어하는 개도제어부와, 상기 비례밸브로 흐르는 실제 작동전류치를 검출하고, 검출한 작동전류치에 대응하는 개도와 상기 연산한 개도와의 차가 설정치 이상일 경우에 비례밸브에의 작동전류의 공급을 정지하고, 비례밸브를 닫도록 하는 비례밸브 제어장치가 알려져 있다. 비례밸브에는 최대정격전류치가 설정되어 있고, 비례밸브 제어장치에 의해 제어되는 작동전류치는 이 최대정격전류치를 초과하지 않도록 설정되어 있다. 따라서, 연산된 개도가 최대로 되고 작동전류치가 최대치로 되는 경우에는, 이 작동전류의 최대치와 최대정격전류치와의 사이에 임계값을 설정하여, 검출되는 작동전류치가 이 임계값을 초과하면 비례밸브에의 작동전류의 공급이 정지되어 비례밸브가 닫힌다.

상기 종래의 비례밸브 제어장치에서는, 이상이 발생하지 않아도 비례밸브가 강제적으로 닫히는 오작동이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 작동전류의 최대치와 임계값과의 차이가 어느 정도 이상으로 되지 않으면 안된다. 따라서, 최대정격전류치가 작동전류의 최대치보다 상당히 큰 값의 비례밸브를 사용하여야 한다. 그러나, 최대정격전류치가 큰 비례밸브는 크기가 대형화되어, 그것을 사용하는 기구를 소형화할 수 없다는 문제가 생긴다. 또한, 최대정격전류치가 커짐에 따라 비례밸브가 고가로 된다. 그 때문에, 가능한 한 최대정격전류치가 작은 비례밸브를 이용하고 싶어도, 최대정격전류치를 작게 하면 작동전류의 최대치와 임계값이 근접하여 상술한 바와 같이 오작동의 우려가 발생한다.

그래서, 본 발명은 상술한 문제점에 착안하여, 최대정격전류치가 작은 비례밸브를 이용하더라도 오작동이 생기지 않는 비례밸브 제어장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2는, 연산된 개도와 비례밸브에 공급해야 할 전류치와의 관계를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 비례밸브

2 : 솔레노이드 코일

4 : 분압저항

5 : 제어장치

11 : 가스공급관

31 : 트랜지스터

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 비례밸브의 개도를 연산하고, 이 연산결과에 의거하여 비례밸브의 작동전류치를 제어하는 개도제어부와, 비례밸브로 흐르는 실제 작동전류치를 검출하여 검출한 작동전류치에 대응하는 개도와 상기 연산한 개도와의 차이가 설정범위를 벗어나는 경우에 비례밸브에의 작동전류의 공급을 정지하는 폐쇄수단을 갖는 비례밸브 제어장치에 있어서, 상기 연산된 개도가 최대 개도 값에 인접한 값을 갖는 제1 설정개도 이상인 경우에, 상기 폐쇄수단의 작동을 정지하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 비례밸브의 연산결과가 제1 설정개도를 계속하여 초과하는 시간은 짧다. 그 때문에, 연산된 개도가 제1 설정개도 이상인 경우에 폐쇄수단이 작동을 정지하더라도 바로 연산된 개도가 제1 설정개도 이하로 되어, 폐쇄수단에 대한 정지가 해제된다. 그러면, 고장이 생긴 경우에는 곧바로 폐쇄수단이 작동하여 관로가 폐쇄된다.

그런데, 검출된 작동전류에 대응하는 개도가 연산된 개도보다 작은 경우에도 폐쇄수단을 작동시켜 관로를 폐쇄하지만, 연산된 개도가 제2 설정개도 이하로 되면, 작동전류치 자체가 작아지기 때문에 작동전류치와 전류치(0)와의 사이에 임계값을 설정하기 어렵게 된다. 한편, 연산된 개도가 제2 설정개도 이하로 되는 상태는 오랫동안 계속되지 않는다. 그래서, 연산된 개도가 제2 설정개도 이하인 경우에, 상기 폐쇄수단의 작동을 정지시키고, 이 연산된 개도가 제2 설정개도 이상이 된 시점에서 고장나 있으면 폐쇄수단이 작동하여 관로(管路)를 폐쇄시키도록 하여도 된다.

발명의 실시형태

도1을 참조하면, 1은 가스밥솥의 가스공급관(11)에 개설된 비례밸브이다. 이 가스공급관(11)에는 전자식 개폐밸브로 된 안전밸브(12,13)가, 비례밸브(1)에 대하여 상류측에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는 두 개의 안전밸브(12,13)를 설치했지만, 어느 쪽이든 1개만을 설치해도 된다. 비례밸브(1)의 개도는 상기 비례밸브(1)에 내장되어 있는 솔레노이드 코일(2)에 흐르는 전류치에 비례한다. 이 솔레노이드 코일(2)은 정전류회로(3)를 구성하는 트랜지스터(31)와 전류검출용 분압저항(4)과 동시에 직렬로 접속되어 전원인 VCC에 접속되어 있다. 한편, 5는 이 밥솥의 제어장치이고 마이콤으로 구성되어 있다. 밥솥의 운전스위치(51)가 ON되면 솥내부의 온도를 검지하는 온도센서(52)로부터의 검지온도 등의 각종 파라메터에 의거하여 제어장치(5)는 비례밸브(1)의 개도를 결정한다. 그리고, 결정된 이 개도에 대응하는 전류가 비례밸브(1)의 솔레노이드 코일(2)에 흐르도록 듀티제어된 펄스신호를 PWM단자에서 송출한다. 이 PWM단자로부터 출력된 펄스신호는 평활회로(6)에 의해, 듀티비에 따른 전압의 직류신호로 변환된다. 정전류회로(3)는 평활회로(6)에서 얻어지는 직류신호의 전압에 따른 전류가 솔레노이드 코일(2)에 흐르도록, 트랜지스터(31)의 개도를 조절한다. 또한, 실제로 솔레노이드 코일(2)에 흐르는 전류치는 분압저항(4)에서 전압치로 변환되고, 제어장치(5)의 A/D단자에 입력된다. 제어장치(5)내에서는 연산한 개도에 대응하는 전류치와, 실제로 검지되는 A/D단자에 입력된 전압치로부터 얻어지는 전류치를 비교하여, 양자의 차이가 설정치 이상이면 어느 쪽이든 고장이 난 것으로 판단하여 안전밸브(12,13)를 닫아 가스공급관(11)을 통하여 가스 버너로 공급되는 가스를 차단하도록 하였다. 또한, 그 때 부저 등의 경보수단을 작동시켜도 된다.

이것을 도2를 이용하여 다시 상세히 설명하면, 제어장치(5)내에는 도2에 나타낸 테이블선도가 미리 기억되어 있고, 이 테이블선도를 이용하여 솔레노이드 코일(2)에 흐르는 전류치를 연산한다. 예를 들면, 취사개시부터의 경과시간이나 온도센서(52)의 검지온도 등으로부터 그 시점에서의 비례밸브(1)의 개도가 R이라고 연산되면, 테이블선(T)에 의거하여 비례밸브(1)의 솔레노이드 코일(2)에 흘러야 하는 전류치(IR)를 연산한다. 그리고, 상술한 바와 같이, 솔레노이드 코일(2)에 흐르는 전류치가 IR이 되도록 듀티 제어한 펄스신호를 PWM 단자에서 송출한다. 한편, 분압저항(4)의 전위로부터 실제로 솔레노이드 코일(2)에 흐르고 있는 전류치를 구하여, 실제 전류치를 상기 연산에 의해 구한 전류치(IR)와 비교한다. 테이블선(T)에는 오차상한(UL)과 오차하한(LL)이 설정되어 있고, 개도가 F인 경우에는 실제로 솔레노이드 코일(2)에 흐르고 있는 전류치는, IR를 중심으로 하여 임계값인 상한치(IRU)와 마찬가지로 임계값인 하한치(IRL)와의 사이에 들어 있으면 좋다. 반대로, 검지된 실제 전류치가 상한치(IRU)와 하한치(IRL)와의 사이에 들어있지 않으면 상술한 바와 같이, 에러가 발생한 것으로 판단하여 안전밸브(12,13)를 닫는다.

그런데, 본 발명에서는 연산된 비례밸브(1)의 개도가 제1 설정개도인 80%이상인 경우와 제2 설정개도인 20%이하인 경우에서는 연산된 전류치와 검지된 실제 전류치를 비교하지 않게 하였다. 즉, 개도가 100%인 경우에 연산되는 전류치(I100)는 17㎃이고 솔레노이드 코일(2)의 최대정격전류치(Imax)는 200㎃이기 때문에, I100과 Imax가 근접하여, 양자간에 임계값인 상한치를 설정할 수 없다. 그래서, 연산된 전류치가 약 140㎃이 되는 개도 80%이상이 되면 연산된 전류치와 검지된 실제 전류치를 비교하지 않게 하였다. 또한, 연산된 개도가 80%이상이 되는 것은 취사중 수십초 정도이고, 연산된 개도가 80%이상이 되더라도 바로 연산된 개도가 80%이하로 된다. 그러면, 다시 연산된 전류치와 검지된 실제 전류치를 비교하여, 실제의 전류치가 오차상한(UL)과 오차하한(LL)의 사이에 들어 있지 않는 경우에는 안전밸브(12,13)가 닫히기 때문에 문제는 없다. 또한, 개도가 20% 이하로 되면 오차하한(LL)이 0㎃이하로 된다. 전류치가 0㎃이하로 되는 것은 없기 때문에 하방 임계값인 오차하한(LL)을 설정할 수 없게 된다. 그래서, 전류치가 약 50㎃에 해당하는 개도 20%이하에서는 연산된 전류치와 검지된 실제 전류치를 비교하지 않는 것으로 하였다. 또한, 취사중에 연산된 개도가 20%이하로 되는 것은 수십초정도밖에 되지 않으므로 연산된 개도가 20%이상으로 복귀한 때에 연산된 전류치와 검지된 실제 전류치를 비교하여, 실제 전류치가 오차상한(UL)과 오하하한(LL) 사이에 들어 있지 않는 경우에는 안전밸브(12,13)가 닫히므로 문제는 없다. 또한, OS는 각 비례밸브 마다 설정되는 오프세트값이다.

그런데, 상기 실시 형태에서는, 연산된 개도가 80%이상이나 20%이하로 되면,연산된 전류치와 검지된 실제전류치를 비교하지 않도록 하였지만, 반드시 양자를 비교하지 않는 것이 아니라, 설령 비교하더라도 안전밸브(12,13)를 닫지 않도록 하면 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는 가스밥솥에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 가스급탕장치 등 비례밸브를 이용하고 있는 기구라면 어느 것에도 본 발명을 적용할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 최대정격전류치가 작은 비례밸브를 이용하더라도, 고장이 나지 않아도 가스 공급이 강제적으로 정지되는 오작동을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 관로에 개설된 비례밸브의 개도를 연산하고, 이 연산결과에 의거하여 비례밸브의 동작전류치를 제어하는 개도제어부와, 비례밸브에 흐르는 실제의 작동전류치를 검출하고 검출된 작동전류치에 대응하는 개도와 상기 연산된 개도의 차이가 설정범위를 벗어날 경우에 상기 개도 제어부에 의해 상기 관로를 폐쇄하는 폐쇄수단을 가지는 비례밸브 제어장치에 있어서, 상기 연산된 개도가 최대 개도에 인접한 값을 갖는 제 1 설정개도 이상인 경우에, 상기 폐쇄수단의 작동이 정지하는 것을 특징으로 하는, 비례밸브 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 연산된 개도가 최소 개도에 인접한 값을 갖는 제2 설정개도 이하인 경우에, 상기 폐쇄수단의 작동이 정지하는 것을 특징으로 하는, 비례밸브 제어장치.