KR100500556B1

KR100500556B1 - 화력조절장치

Info

Publication number: KR100500556B1
Application number: KR10-2002-0043164A
Authority: KR
Inventors: 하야시유이치; 시미즈마사노리; 미즈타니케이이치
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2005-07-14
Also published as: CN1414295A; TW593932B; JP3659344B2; JP2003130333A; CN100447490C; KR20030035819A

Abstract

본 발명은 가스기구에 설치된 버너로의 가스공급량을 제어하여 버너의 점화,소화 및 화력조절을 행하는 화력조절장치에 관한 것으로, 스테핑모터에서 개방구동되는 유량조절밸브의 개도를 로터리엔코더등의 위치센서를 사용해서 항상 검지하면, 개도제어의 정밀도는 향상하지만 제어장치가 복잡하게 된다. 또, 버너에 공급되는 가스량을 제어하는 유량제어밸브의 개도를 제어할 때, 그 정도의 정밀도는 요구되지 않는다. 따라서, 스테핑 모터에 공급되는 펄스수로 유량조절밸브의 개도를 제어하는 것으로 하였다. 또, 점화장치를 작동시키기 위해 마이크로 스위치가 ON되면 펄스수와 실제의 개도와의 어긋남을 보정하도록 하였다.

Description

화력조절장치{Apparatus for controlling heating power}

본 발명은 가스기구에 설치된 버너로의 가스공급량을 제어하여 버너의 점화,소화 및 화력조절을 행하는 화력조절장치에 관한 것이다.

종래의 화력조절장치로서는 특허 제2129580호에 의해 화력조절을 행하는 유량조절기구에 상당하는 모터 구동식의 전동밸브를 각 버너마다 설치된 것이 알려져 있다. 여기에서는 통상의 모터를 사용하고 있고, 이 때문에 모터의 회전축을 포함한 구동계의 일부에 위치센서를 설치할 필요가 있다. 그리고, 그 위치센서에 의해서 전동밸브의 개도를 검지하면서 개도를 조절하고 있다.

상기 종래의 화력조절기구에서는 전동밸브의 개도를 검지하기 위해서 위치센서를 설치하지 않으면 않된다. 그리고, 항상 위치센서의 출력신호를 서치(search)하면서 전동밸브의 개도조절을 하지 않으면 않된다. 이에, 전동밸브의 개도제어가 극히 번잡하게 되는 문제점이 발생한다.

여기에서 본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창안된 것으로

본 발명의 목적은 유량조절기구를 모터로 구동할 때 위치센서에 의해서 항상 유량조절기구의 개도를 감시할 필요가 없는 화력조절장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명 화력조절장치는 모터에 의해 구동되고, 버너로 가스를 공급하는 가스량을 증감제어함과 동시에 폐밸브 위치에서는 가스의 공급을 정지시키는 유량조절기구를, 유량조절기구로의 가스의 공급로를 개폐하는 전자식의 안전밸브의 하류측에 설치한 화력조절장치에 있어서, 상기 모터로서 스테핑모터를 사용하고, 스테핑모터에 공급하는 펄스수에 의해 상기 유량조절기구의 개도를 제어함과 동시에 유량조절기구의 전폐위치와 전개위치와의 사이에 있어서 소정 위치에 점화장치의 작동위치를 설정하고, 유량조절기구의 실제의 개도가 소정 위치에 이르면 점화장치를 작동시킴과 동시에 상기 펄스수로 규정된 개도와 실제의 개도와의 오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 유량조절기구를 구동하는 모터로서 스테핑 모터를 사용하기 때문에 스테핑 모터에 공급하는 펄스수에 의해서 개도를 제어할 수 있고, 또 소정의 개도위치에서 그 개도를 유지시킬 수 있다. 다만, 스테핑 모터를 사용한 경우에는 공급한 펄스수로 규정되는 개도와 실제의 개도가 어긋나는 탈조라고하는 에러가 발생할 우려가 있다. 이에, 스테핑 모터를 사용하는 경우에 있어서도, 종래의 전동밸브처럼 개도를 검지하는 센서를 설치하게 되면 장치는 간소화되지 않는다.

본 발명에서는 유량조절기구의 개도를 검지하는 일이 없고, 스테핑모터에 공급하는 펄스수만으로 개도를 제어하도록 하였다. 다만, 탈조에 대해서는 가스버너에서는 필연적으로 설정되지 않으면 않되는 점화장치의 작동위치를 이용해서 보정을 행하는 것으로 했다.

또, 스테핑모터의 회전축에 연동해서 회전하는 캠판을 설치하고, 캠판이 소정의 각도로 회전하면 작동하는 마이크로 스위치를 설치하고, 마이크로 스위치의 동작에 의해 상기 유량조절기구의 실제의 개도가 점화장치의 작동위치에 도달한 것을 검지하도록 하여도 좋다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조해서, GT는 가스테이블이고, 2개의 곤로용 버너(BC)와 1개의 그릴용 버너(BG)를 구비하고 있다. 이들 각 버너(BC)(BG)에는 가스공급관(GP)에서 가스가 공급된다. 각 버너(BC)(BG)에는 화력조절용 밸브유닛(1)이 각각 직렬로 접속되어 있다.

이 밸브유닛(1)은 각 버너(BC)(BG)로의 가스의 공급로를 개폐하는 전자식 안전밸브(2)와 각 버너(BC)(BG)로 공급되는 가스의 유량을 증감해서 화력조절을 행하는 유량조절밸브(3)로 구성되어 있다.

도 2를 참조해서, 안전밸브(2)는 솔레노이드부(21)에 솔레노이드코일과 스프링을 내장하고 있다. 밸브체(20)는 이 스프링에 의해 항상 폐밸브방향으로 가압되어 있고, 솔레노이드에 통전되면 스프링의 가압력에 대항해서 밸브체(20)가 개밸브방향으로 구동되고, 가스공급로가 개방된다. 반대로 솔레노이드코일로의 통전이 정지하면 솔레노이드 코일에 의한 자력이 소멸하고, 스프링의 가압력에 의해 밸브체 (20)가 폐쇄밸브방향으로 되돌아 가고, 가스공급로가 폐쇄된다.

유량조절밸브(3)는 주로 회전판(31)과 고정판(32)과 오리피스판(33)으로 구성된다. 다시 도 3을 참조해서, 회전판(31)은 스테핑모터(34)의 구동축(34a)에 연결된 회전축(35)에 의해서 회전된다. 한편, 고정판(32)은 밸브유닛(1)의 섀시에 고정되어 있다. 고정판(31)에는 회전방향을 따라서 장공(31a)이 열려져 있고, 고정판 (32)에는 장공(31a)의 궤적을 따라서 복수의 관통공(32a)이 형성되어 있다.

장공(31a)과 관통공(32a)이 일치하지 않으면 가스는 장공(31a)을 통과할 수 없고, 따라서, 가스는 각 버너(BC)(BG)로 공급되지 않는다. 스테핑모터(34)를 구동해서 회전판(31)을 회전시키면 장공(31a)이 관통공(32a)에 차례로 일치해 간다. 장공(31a)에 일치한 관통공(32a)은 가스가 통과한다. 다만, 장공(31a)은 2개의 관통공(32a)에 일치하는 길이로 형성되어 있기 때문에 회전판(31a)을 회전시키면, 장공(32a)에 일치하는 관통공(32a)의 조합이 순차적으로 전환되어 간다.

또, 가스의 종류가 다르면 가스종류에 응해서 가스의 공급량을 변경할 필요가 있다. 이에, 가스종류에 응한 유량으로 되는 오리피스공(33a)을 형성한 오리피스판(33)을 고정판(33)의 상면에 패킹(32b)을 사이에 두고 설치되어 있다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에 회전판(31)을 회전시키면 가스가 통과하는 오리피스공 (33a)가 순차선택되고, 오리피스공(33a)에 의해서 조절된 양의 가스가 각 버너 (BC)(BG)로 공급된다. 또, 가스종류가 변경되는 경우에는 오리피스판(33)만을 변경후의 가스종류에 응해서 바꾸면 좋다.

그런데, 스테핑모터(34)는 도시하지 않은 제어장치에서 공급된 펄스신호에 의해 회전구동된다. 그리고 구동축(34a)의 회전각은 공급되는 펄스수에 비례한다.

본 발명에서는 구동축(34a)의 실제의 회전각도를 엔코더등을 이용해서 연속해서 검지하는 피드백 제어가 아닌 공급하는 펄스수만에 의해 회전각도를 제어하는 오픈루프제어를 행하고 있다. 다만, 가스공급량이 소정량에 도달하면 도시하지 않은 이그나이터 및 점화전극을 구비한 점화장치를 작동시켜서 각 버너(BC)(BG)에 점화할 필요가 있기 때문에 스테핑모터(34)의 구동축(34a)에 캠(4)을 설치하고, 이 캠(4)의 근방에 설치한 마이크로 스위치(5)가 캠(4)에 의해서 ON으로 되면 점화장치가 작동하도록 구성했다.

도 4를 참조해서, 유량조절밸브(3)가 폐쇄상태인(a)에 나타낸 상태에서 스테핑모터(34)를 구동해서 회전판(31)을 회전시키면 유량제어밸브(3)는 개밸브상태로 된다. 다만, 개밸브초기의 개도에서는 공급되는 가스량은 약한 불에 상당하는 가스량으로 극히 소량이다. 이와 같은 상태에서 점화장치를 작동시키더라도 각 버너 (BC)(BG)에 점화시킬 수 없다. 이에, 회전판(31)을 약110°회전시킨 시점에서 점화장치를 작동시키도록 했다. 회전판(31)이 110°회전하면 연동해서 캠(4)도 110°회전하고, (b)에 도시한 바와 같이 캠부(41)가 마이크로 스위치(5)를 ON시킨다.

이 110°의 위치는 중간불 위치에서 약간 약한불 위치측으로 설정되어 있다. 다만, 회전판(31)을 110°회전시킨 상태에서는 아직 각 버너(BC)(BG)에는 점화가능한 양의 가스는 공급되지 않는다. 점화장치를 선행해서 작동시킨 상태에서 다시 회전판(31)을 회전시키고, 각 버너(BC)(BG)에 공급되는 가스량을 증가시키면 공급되는 가스량이 점화가능한 가스량을 초과하고, 이미 작동하고 있는 점화장치에 의해서 점화가 행해진다.

거듭 상세하게 설명하면 도 5를 참조해서, 점화지시가 제어장치에 대해서 이루어지면, 제어장치는 우선 2개의 파라미터(N)과(M)을 0으로 리셋한다(S1).

그리고 구동축(34a)을 원점으로 되기까지 역전시킨다. 원점은 마이크로 스위치(5)가 OFF로 되는 것에 의해 검지할 수 있다. 구동축(34a)을 소정 시간 역전시키고, 만약 마이크로 스위치(5)가 OFF로 되지 않는 경우에는 파라미터(N)를 체크하고 (S3), 1보다 작은 값, 즉 0의 경우에는 다시 소정 시간 구동축(34a)을 역전시키는 원점조정을 행함(S4)과 동시에 파라미터(N)에 1을 더한다(S5).

이와 같이 2도의 원점조정을 행하더라도 마이크로 스위치(5)가 OFF로 되지 않는 경우에는 S3에서 S6으로 나아가고, 원점 에러로서 그것 이상의 작동을 정지시킨다(S6). 마이크로 스위치(5)가 OFF로 된 것이 확인되면 제어장치는 스테핑 모터(34)에 대해서 224펄스를 공급하고, 회전판(31)을 회전시킨다. 또, 224펄스는 중간불 위치인 130°의 회전각도에 상당한다.

마이크로 스위치(5)는 상술한 대로 110°의 위치에서 ON하도록 설정되어 있다. 110°는 본 실시의 형태에서는 190펄스에 상당한다. 따라서, 이상이 없으면 제어장치가 224펄스를 모두 출력하기 전에 마이크로 스위치(5)가 ON으로 된다. 따라서, 224펄스 출력하더라도 마이크로 스위치(5)가 ON으로 되지 않을 때에는 회전판 (31)에 고착등의 디스크작동 에러가 발생한 것으로 해서 그 이후의 제어를 중지한다(S8,S9).

한편, 마이크로 스위치(5)가 ON으로 되면 그 시점에서 이미 출력되어 있는 펄스수를 기억함과 동시에 펄스수가 200을 초과하면 곧 바로 점화동작을 중지하는 정도는 아니지만 회전도중에 경도의 탈조등이 발생했다라고 해서 파라미터(M)를 1로 셋한다(S10,S11,S12).

마이크로 스위치(5)가 ON으로 된다고 하는 것은 회전판(31)이 적어도 110°회전해서 유량조절밸브(3)를 통과할 수 있는 가스량이 점화가 가능한 가스량에 근접하고 있다는 것을 나타낸다. 다만, 이 시점에서는 안전밸브(2)가 개밸브하고 있지 않기 때문에 가스는 버너에 공급되는 일은 없다. 마이크로 스위치(5)가 ON으로 되면 점화장치를 작동시키고(S13), 다시 회전판(31)을 회전시킨다. 제어장치에서 출력되는 펄스수가 224펄스로 되고, 중간불 위치에 도달하면 스테핑모터(34)를 정지시킨다(S14). 중간불 위치로 되면 그 상태에서 버너에 공급된 가스량으로 점화가 가능하기 때문에 안전밸브(2)를 개방시켜서 버너로 가스를 공급하고, 점화를 행한다(S15).

안전밸브(2)가 개밸브하여 버너로의 가스의 공급이 개시되고 나서 10초 이내에 점화가 확인되면 점화장치를 정지시키지만(S16,S17), 10초 이내에 착화를 확인할 수 없으면 S18로 나아간다. 마이크로 스위치(5)가 ON으로된 시점의 펄스수가 200을 초과한 경우에는 S12에서 파라미터(M)를 1로 셋한다. 파라미터(M)가 1로 셋되어 있다고 하는 것은 경도의 탈조등의 에러가 발생하고 있는 경우이고, 파라미터 (M)가 0인 채로 있으면 점화장치를 정지하여 안전밸브(2)를 개폐시킨 후 점화에러라고 판단한다(S19)(S20)(S21). 파라미터(M)가 1로 셋되어 있으면 회전판(31)이 중간불 위치까지 충분히 회전하고 있지 않다고 판단해서 점화장치를 정지하여 안전밸브(2)를 폐쇄시킨 후, 디스크 작동 에러라고 판단한다(S22)(S23)(S24).

이와 같이 마이크로 스위치(5)가 ON으로 되는 위치를 점화가능위치에서 폐밸브측으로 설정했기 때문에 밸브유닛(1)에 이상이 발생하고 있지 않으면 점화조작이 행해지면 반드시 마이크로 스위치(5)는 ON된다. 이에 마이크로 스위치(5)가 ON되지 않는 경우에는 이상발생을 검지할 수 있다. 또, 마이크로 스위치(5)가 실제로 ON으로 된 시점에서의 펄스수로부터 그 후의 제어에 있어서의 펄스수를 보정할 수 있다. 즉, 본래 190펄스의 위치에서 마이크로 스위치(5)가 ON되어야 하지만, 실제로 ON한 시점에서의 펄스수와 190펄스와의 차이를 오차로 해서 점화완료후의 제어를 보정할 수 있다.

또, 점화후에는 소화까지 반드시 마이크로 스위치(5)가 OFF로 되기 때문에 ON위치의 펄스수와 OFF위치의 펄스수로부터 히스테리시스를 산출할 수 있다. 이 산출한 히스테리시스는 제어장치 내에 기억되어 다음 제어시에 반전시의 제어에 그 히스테리시스를 적용시킨다.

그런데, 본 실시의 형태에서는 유량조절밸브(3)의 각각에 안전밸브(2)를 설치하기 때문에 버너를 정지시키고 있는 동안에 안전밸브(2)를 폐쇄시킨 채로 스테핑 모터(34)를 회전시키고, 보정치와 히스테리시스치를 갱신할 수 있다. 또, 이와 같이 버너를 정지시키고 있는 상태에서 스테핑 모터(34)를 회전시키면 0형 링과 그 타접동부의 고착을 방지할 수 있다. 또, 장시간 스테핑 모터(34)를 회전시키고 있지 않은 상태에서 점화조작을 행하는 경우에는 회전개시로부터 잠시 동안 스테핑 모터(34)에 공급하는 펄스신호의 주파수를 저하시키고, 토크를 증대시키는 것으로 고착을 방지하여도 좋다.

버너에 점화되어 조리가 개시되면 중간 불과 강한 불과의 사이의 화력에서 장시간 조리가 행해진다. 이 경우에는 장시간의 조리중에 마이크로 스위치(5)는 ON인 채로 OFF로 되지 않기 때문에 탈조등에 의한 오차가 누적될 우려가 발생한다. 여기에서 마이크로 스위치(5)가 ON인 채로 스테핑모터(34)에 공급된 펄스수의 누계가 소정의 값을 초과하면 자동적으로 스테핑모터(34)를 폐밸브측으로 구동시키고, 마이크로 스위치(5)를 OFF시켜서 보정을 행하고, 본래의 위치로 복귀시키도록 하여도 좋다.

상기 실시의 형태에서는 스테핑모터(34)의 회전을 개시시키고 나서 마이크로 스위치(5)가 ON으로 되는 110°까지 회전하는 동안, 실제로 스테핑모터(34)가 회전하고 있는 것을 제어장치는 검지할 수 없다. 여기에서 도 6에 도시한 바와 같이 계단부(42)를 형성하여 스테핑 모터(34)가 회전을 개시하면 곧 바로 마이크로 스위치 (5)의 제 1 접점이 ON으로 되도록 해도 좋다. 이 마이크로 스위치(5)는 제 1 접점과 제 2 접점을 구비하고, 계단부(42)에 의해서 제 1 접점이 ON으로 되고(b), 다시 캠부(41)에 의해서 제 2 접점이 ON으로 되는 것이다.

그런데, 상기 실시의 형태에서는 캠(4)을 1단으로 하고, 1개의 마이크로 스위치(5)를 사용하지만, 캠(4)을 2단으로 함과 동시에 각 캠(4)에 대응시켜서 2개의 마이크로 스위치(5)를 설치하고, 일측의 마이크로 스위치는 중간불 위치에서 ON되고, 타측의 마이크로 스위치는 강한불 위치에서 ON되도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 마이크로 스위치를 2개 설치하는 것에 의해 중간불 점화와 강한불 점화를 자유자재로 선택할 수 있도록 하여도 좋다.

이상의 설명에서 밝힌 것처럼 본 발명은 유량조절기구의 구동에 스테핑모터를 사용하고, 스테핑모터에 공급하는 펄스수에 의해 유량조절기구의 개도를 조절하도록 구성했기 때문에 실제의 개도를 항상 검지하는 위치센서등을 설치할 필요가 없고, 이에 구성이 간소화된다. 또, 탈조등의 에러에 대해서 점화장치의 작동위치를 이용해서 보정하기 때문에 실제의 개도가 상정되는 개도에 대해서 크게 어긋나는 일이 없다.

도 1은 본 발명에 따른 화력조절장치가 적용된 가스기구의 전체구성을 도시한 개략도,

도 2는 도 1에서 가스유닛의 구성을 도시한 단면도,

도 3은 도 2에서 디스크부분의 구성을 도시한 도면,

도 4는 도 2에서 캠의 동작을 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 화력조절장치에서 점화시의 제어흐름을 도시한 흐름도, 및

도 6은 본 발명에 따른 화력조절장치에서 다른 실시형태에 있어서 캠의 동작을 도시한 도면이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호설명＞

1 ; 밸브유닛 2 ; 안전밸브

3 ; 유량조절밸브 31 ; 회전판

32 ; 고정판 33 ; 오리피스판

34 ; 스테핑모터 4 ; 캠

5 ; 마이크로 스위치

Claims

모터에 의해 구동되고 버너로 가스를 공급하는 가스량을 증감제어함과 동시에 폐밸브 위치에서는 가스의 공급을 정지시키는 유량조절기구를, 유량조절기구로의 가스의 공급로를 개폐하는 전자식 안전밸브의 하류측에 설치한 화력조절장치에 있어서,

상기 모터로서 스테핑 모터를 사용하고, 스테핑모터의 구동축에 연동해서 회전하는 캠을 설치하고, 캠이 소정의 각도로 회전하면 작동하는 마이크로 스위치를 설치하며, 마이크로 스위치의 작동에 의해 상기 유량조절기구의 실제의 개도가 점화장치의 작동위치에 도달한 것을 검지하도록 하여, 스테핑 모터에 공급하는 펄스수에 의해 상기 유량조절기구의 개도를 제어함과 동시에 유량조절기구의 전폐위치와 전개위치와의 사이에 있어 소정 위치에 점화장치의 작동위치를 설정하고, 유량조절기구의 실제의 개도가 소정의 위치에 이르면 점화장치를 작동시킴과 동시에 상기 펄스수로부터 규정된 개도와 실제의 개도와의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 화력조절장치.
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