KR100887418B1 - 버너 조정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너 조정 장치에 관한 것으로서, 버너 조정 장치(15)는 이온화 전극(16)에 의해 공기-가스 비율을 조정한다. 동적인 출력 변화가 있을 경우 둘 이상의 저장 특성들을 갖는 본 발명에 따라 예비 제어가 구현된다.

Description

버너 조정 장치{Regulating device for a burner}

도 1은 본 발명에 따른 조정 장치의 이온화 평가 장치의 회로 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 조정 장치의 회로 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 조정 장치의 세팅 신호를 보인다.

본 발명은 화염 영역에 놓여지는 이온화 전극과 세팅 신호에 따라 연료 흐름 및 공기 흐름에 영향을 미치는 세팅 멤버를 포함하는 버너의 조정 장치에 관한 것이다.

버너에 있어서 화염 감시 목적을 위한 이온화 전극들은 이미 오래전부터 사용되어 왔다. 일반적으로 흔히 '람다'라고 일컫는 연료량 대비 공기량의 비율은 제어 시스템(즉, 피드 백 등이 없는)이나 센서를 가진 조정 시스템(즉, 피드백 등을 가지는)의 어느 한 쪽에 의해 어떠한 출력 수요와 관련해서든 서로 매치되고 있다. 보통, 각 출력 수요에서 람다는 가령 1.3과 같이, 1 이라는 화학식량의 값을 약간 상회해야 한다.

제어식 버너들과는 달리, 공기 비율-조정 버너들은 연소를 바꾸는 외부 영향 들에 반응한다. 따라서 공기 비율-조정 버너들은 보다 낮은 오염물질 방출과 보다 낮은 환경 오염도를 가지면서 동시에 보다 높은 실효성의 정도 및 보다 높은 효율도를 갖는다. 그러한 성과를 위해 요구되는 센서들은 보통 가스 센서들이지만, 특히 산소 센서나 온도 센서들은 그 성과에 대한 목적에 있어서 비싸고 신뢰성이 없으며 유지보수를 필요로하고 짧은 동작 수명을 가진다.

그러한 이유들 때문에, 수년 동안 버너 제조자들과 조정 장치 제조자들은 화염 감시 뿐 아니라 버너 조정 목적을 위한 센서로서, 이미 존재하고 있는 이온화 전극을 이용하는데 노력을 기울여 왔다. DE-A1-39 37 290은 가스-공기 비율을 조정하는 시험 구조에 대해 기술하고 있으며, 거기에서 이온화 전극에는 직류 전압이 공급되고 있다. 그러한 원리는 대량 생산에는 그다지 적합하지 않는 것이다. 동일한 이온화 전극을 갖는 화염을 감시하는 일은 화염의 정류자 특성만이 사용되어야 하는 그러한 목적을 위해서는 가능하지 않다.

가스 버너를 위한 조정 장치들을 서술한 IT-95U000566과 EP-A1-909 922가 몇 년 전에 발표되었다. 간략화된 실례에서, 그 명세서들은 가스나 공기량 흐름에 있어서 동적으로 급격한 변화가 생기는 경우, 저장된 특성에 기반해 세팅 멤버가 어떻게 제어되는지를 설명하고 있다. 반대로, 가스나 공기량 흐름에 있어 느린 변화가 발생된 경우, 측정 패러미터인 이온화 신호를 가지고 조정함에 따라 정교한 세팅이 일어나고 있다.

연료 흐름이나 공기 흐름의 빠른 변화는 일반적으로 출력 수요에 대한 급작스런 변경에 기인해 일어난다. 또, 공기 비율의 변화와 그에 따른 연료나 공기량 흐름의 변화는, 연료 성분에 있어서의 변화, 공기 압력의 변화, 가스 압력의 변화, 온도 변화, 버너의 기계적 구성소자의 오동작 및 마모 등에 기인해 일어날 수 있다.

IT-95U000566 및 EP-A1-909 922에 개시된 조정 장치에서 저장된 특성은 각 송풍기(blower)의 기압과, 가스 밸브에 대한 세팅 멤버의 대략적 희망 상태에 상응하는 세팅 신호의 각 희망 전력 레벨을 설정한다. 공기량 흐름이 가스량 흐름에 맞춰 조정되는데 따른 다른 선택적 조정 장치 역시 기술되어 있으며, 여기서 저장 특성은 가스 밸브의 세팅 패러미터에 따른 희망 송풍기 속도를 설정하고 있다.

버너 고유의 특성은 세팅 멤버 상태를 바꾸면서 각각 서로 다른 하중(loading)하에서 동작되는 버너에 의해 얻어지는데, 이 경우 방출 값과 효율성의 정도는 추가 센서들에 의해 측정되며 필요한 세팅 패러미터들은 그런 방식으로 결정된다.

공기 비율-조정 버너는 특성을 이용해 제어되는 장치들에 비해 장점을 가지고 있다. 일정한 출력을 가질 때, 온도, 연료 압력, 기압 및 연료 성분의 변화와 기계적 구성 요소들의 마모 및 오동작 등은 설정된 동작점을 표류하게 만든다.

그러한 이유 때문에, IT-95U000566 및 EP-A1-909 922에 개시된 조정 장치들은 출력이 급변하게 될 때, 저장된 특성을 토대로 의문의 여지없이 제어를 구현하지만, 새로운 값에 대해 특성을 따라 일정한 간격으로 세팅 신호의 마지막 상태를 바꾸는 한 그에 따른 불완전성을 보상해야 한다.

거의 동시에 EP-A2-806 601의 특허권자 역시 세팅 신호를 위한 특성을 저장 하는 조정 장치들을 개발했다. 그 특성 역시 기본적으로, 이온화 전류가 상황(facts) 뒤에 여전히 이어지는 동안, 출력의 급격한 변화시에 세팅 멤버에 대한 예비 제어가 제공되도록 하는 것이다.

그 조정 장치들은, 이온화 전극의 흐름을 따라 연결되어 이온화 신호를 발생하는 이온화 평가 장치, 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 저장되고 적어도 때때로 제1제어 신호를 발생하는 제어부 및, 적어도 때로는 상기 이온화 신호에 의존하고 적어도 가끔은 제1제어 신호에 의존하여 상술한 세팅 신호를 발생하는 조정기를 포함한다.

선행 기술 상태로부터 알 수 있는 상술한 조정 장치들 중 일부는 시장에 나와 있지만 심각한 단점을 가지고 있다. 좀더 상세히 말하면, 그 장치들은 추가 센서들을 사용하고 있음에도 불구하고 출력의 동적인 변화에 대한 그다지 안정된 공기-가스 비율을 유지하지 못하고 있다는 것이고, 이에 따라 시장 수용성이 낮다.

본 발명의 목적은, 버너에 있어서 출력의 동적인 변화시에도 안정된 공기-가스 비율을 유지하는 조정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 첫번째 양상에 따르면, 버너의 화염 영역에 놓여지는 이온화 전극 및, 세팅 신호에 따라 연료 흐름이나 공기 흐름에 영향을 미치는 세팅 멤버를 구비하고, 상기 이온화 전극의 흐름 방향으로 연결되어 이온화 신호를 발생하는 이온화 평가 장치를상기 세팅 멤버는 이온화 전극의 흐름 방향으로 연결되어 이온화 신호 를 발생하는 이온화 평가 장치, 상기 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 저장되고 적어도 때로는 제1제어 신호를 발생하는 제어부 및, 적어도 때로는 상기 이온화 신호에 의존하고 적어도 때로는 상기 제1제어 신호에 의존하여 세팅 신호를 발생하는 조정기가 설비되며, 이때 상기 제어부에는 상기 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터 역시 저장되고, 상기 제어부는 적어도 때로는 제2제어 신호를 발생하며, 상기 조정기는 적어도 때때로 상기 제2제어 신호에 따라 세팅 신호를 발생하는 버너의 조정 장치가 제공된다.

이온화 전극을 이용해 버너를 조정한다는 측면에서, 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 제어부에 저장되어 제어부가 적어도 때로는 제2제어 신호를 발생하며 조정기는 적어도 때때로 그 제2제어신호에 따라 세팅 신호를 산출한다는 본 발명의 특징에 실질적인 개선이 있게 됨을 알 수 있다.

놀랍게도, 자체적으로 쉽사리 효과를 가져올 수 있는 이들 수단은 조정의 질적인 측면에서 장기간 느끼는 결핍이었던 비약적 도약을 제공한다. 본 발명에 따른 조정 장치의 구조는 전자 소자들과 마이크로프로세서의 계산 용량과 같은 약간의 자원을 필요로한다. 어떤 버너 유형에 대한 조정 장치의 단 한번의 초기 세팅 을 위해, 이전의 것 대신 둘 이상의 버너 고유의 특성들이 설정되어야 한다.

실시예는 제2제어 신호가 세팅 신호의 제어를 보다 정밀하게 하는데 대해 평균 이상의 기여를 한다는 것을 보인다.

또 조정 장치는 적합한 조건이 검출된 상태에서 자체적으로 새로운 특성 데이터의 검출을 위한 세팅 방법을 구현하도록 설계될 수 있다.

가령 이온화 전극의 마모나 오동작과 같이 조정 시스템에서의 어떤 느린 변화들에 대해 보상하기 위해 경우에 따라, 혹은 정기적으로 재 눈금 조정(re-calibration)이 행해져야 한다. 미리 설정된 특성들에 의해 커버되지 않는 가스들에 대해서 조차, 제어 특성들이 자동적으로 결정되도록 하는 다른 가능한 옵션이 제공될 수 있다.

특성 데이터 가령 3차까지의 다항식 전개에 있어서의 상수의 형태일 수 있다. 다항식 전개에 의해 근사하게 표현되는 함수는 입력 패러미터와 세팅 신호 사이의 관계를 설정한다.

제어 전략(curves)에 이용되는 입력 패러미터는 주로 출력 수요이며, 세팅 패러미터의 형태이거나, 출력에 상응하는 측정 패러미터, 즉 송풍기의 회전 속도 등의 형태가 된다. 예를 들어, 버너 온도, 유동 및 귀환 온도 등과 같은 모든 종류의 온도 신호들과 같이, 제어 특성에 대한 입력 값으로서 다른 값들이나 패러미터들이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 가스나 공기량 흐름을 결정하기 위한 압력 차이 측정값, 가스나 공기량 흐름 측정 장치 또는 직접적으로 가스 밸브나 오일 펌프 작동을 위한 동작 신호를 더 예로 들 수 있다.

바람직하게도, 세팅 멤버의 제1 및 제2동작 모드는 동일한 값을 나타내는 입력 패러미터들에 의존한다. 측정된 출력 수요나 다른 물리적 가치는, 송풍기의 회전 속도에 대한 세팅 값과 같은 단하나의 입력 패러미터나, 송풍기 속도에 대한 설정 패러미터 및 측정 패러미터 같은 상이한 성격의 입력 패러미터들을 이용해 제어부로 주어질 수 있다.

그러나 그것이 반드시 그래야만 하는 것은 아니다. 특히 조정 장치가, 공급되는 연료의 현 압력이나 현 에너지 용량 따위를 직간접적으로 결정할 수 있는 동작 중에 유용한 추가 측정 값들을 가진다면, 제2입력 패러미터도 다른 값을 나타낼 수도 있다.

버너들은 흔히 보일러 온도에 대한 온도 센서를 갖추고 있다. 공급된 연료의 에너지량의 변화는 보일러 온도의 변화를 초래한다. 그러한 버너의 경우, 가령 송풍기 속도에 대한 세팅 패러미터는 제1입력 패러미터이고, 시간에 대한 보일러 온도의 변화는 제2입력 패러미터가 된다. 특성 데이터는 저장되어 있다가, 연료의 에너지량이 고정되어 있고 다른 영향들 역시 고정되어 있는, 서로 다른 출력들에 대해 세팅 멤버의 제1동작 희망 모드를 결정한다. 또한, 특성 데이터는 저장되어 있다가 서로 다른 에너지량을 가지면서 이번에는 고정된 출력에 대한 제2동작 모드를 결정한다.

그러한 시나리오 안에서, 조정 장치는, 송풍기 속도를 위한 세팅 패러미터의 시간에 대한 변화에 상응하지 못하는 보일러 온도 변화에 기초하여, 공급되고 있는 연료의 현 에너지량의 변화를 결정하며, 이온화 신호와 관련된 제2동작 모드를 위한 특성 데이터를 이용해 교정된 출력 종속 제어 전략(curve)을 제공한다. 출력에 있어서 동적 변화가 있는 경우, 세팅 신호는 가령 일정 간격마다 상기 방식으로 교정되는 제어 전략을 따를 것이다.

보조 송풍기가 없는 대기 버너나 프리-믹스(pre-mix) 가스 버너 등과 같은, 다양한 종류의 버너들이 여기서 고려될 수 있다. 보조 송풍기가 없는 대기 버너의 경우, 공기량 흐름은 에어 플랩(air flap) 등을 이용하여 제어될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 조정기는 적어도 얼마간 제어 신호들을 처리함으로써 세팅 신호를 발생하고, 적어도 때때로 이온화 신호에 따라 처리 모드를 결정한다.

이 실시예는 수 많은 변형들을 포함한다. 예를 들어 제어부는 준-안정 상태에서는 어떤 제어 신호도 발생하지 않는다. 따라서 조정 장치는 순수하게 이온화 신호만을 이용해 조정을 수행한다. 그러나 빠른 상태 변화가 발생하자 마자, 조정 장치는 제어 신호들을 처리하는데 있어서 빠르게 반응하고 정확하게 제어할 수 있도록 전환된다. 제어 신호들이 처리되는 방식은 이온화 신호 등에 의해 미리 설정되며 전 제어 기간을 통해 동일하게 유지된다. 제어는 상태가 안정되고 이온화 신호가 현 상태를 따라갈 때에만 조정을 다시 하여 바뀌게된다. 그러나 다른 실시예에 있어서, 제어 신호들은 영구적으로 제공되며 제어 신호와 이온화 신호 모두 세팅 신호에 지속적으로 간여한다. 상술한 것의 복합적인 변형들 역시 가능하다.

특히 조정기가 적어도 때때로 제어신호들을 가중 및 가산시키고 적어도 때로는 이온화 신호에 따라 그 가중치를 결정함이 바람직하다는 것이 증명되고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 조정기는 제어 신호 처리 이전의 느린 요동과 비교하여 이온화 신호의 빠른 요동을 감쇠시킨다. 특히 조정기는 이온화 신호나 그를 처리한 결과로 나온 신호를 위한 로우 패스 필터나, 이온화 신호나 그를 처리한 결과로 나온 신호를 위한 적분기를 구비한다.

이 방법들은 초기에 약간의 딜레이를 갖는 제어 신호를 처리하는 모드 및/또 는 이온화 신호에 대한 평탄화 모드를 조정하여, 갑작스런 상태 변화 후 이온화 신호 변화가 너무 느린 경우 그것이 세팅 신호를 방해하지 않도록 한다. 그것은 상황이 다시 안정되어, 이온화 신호가 정교한 튜닝이 되도록 제어 신호를 처리하는 모드를 천천히 따를 때 뿐이다.

본 발명의 추가 실시예에서의 제어부 역시 이온화 신호의 동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터를 또한 저장하고, 적어도 때때로 이온화 신호에 대한 목표값 신호를 발생하며, 조정기는 적어도 때때로 그 목표값 신호에 따라 세팅 신호를 발생시킨다.

상기 방법들에 의해, 조정 장치나 그에 따른 조정기 프로그램은 간단한 구성으로 이뤄질 수 있고 높은 신뢰도를 만족시킬 수 있다. 선택 사항으로서, 조정 장치는 스스로 경우에 따라, 혹은 정기적으로 상기 특성 데이터들을 조정한다.

본 발명의 상세한 실시예에서 조정기는 적어도 때때로 이온화 신호에서 목표값 신호나 그 처리 결과로부터 나온 신호를 감산하는 비교부를 구비함이 바람직하다. 이 실시예에서 조정기는 이온화 신호가 목표 값 신호로 조정되도록 세팅 신호를 발생할 수 있다. 비교기로부터의 차는 상술한 적분부에 의해 0으로 조정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 저장되는 특성 데이터에 관한 것이다. 세팅 멤버의 제1동작 모드는 제1연료를 갖는 버너 동작 중에 결정되고 세팅 멤버의 제2동작 모드는 에너지 량에 있어서 상이한 제2연료를 갖는 버너 동작 도중에 결정되고, 이때 한 연료의 비에너지 (specific energy) 량이 다른 연료의 것보다 적어도 5% 이상임이 바람직하다.

그러한 한계값으로부터 특성들은 서로 상이하므로 단 하나의 저장 특성을 갖는 어떤 조정 장치와 비교하여 조정장치에 실질적인 추가 정보를 제공한다는 것을 알 수 있다. 이것은 실질적으로 본 발명이 수반하는 여러 장점들의 정도를 증가시킨다.

이 실시예에서 세팅 멤버의 두 가지 동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터는 측정 결과로부터 나온다. 선택적인 것으로서, 세팅 멤버의 제1동작 모드를 위한 특성 데이터만이 측정된 결과들을 기반으로 결정될 수 있다. 그러면 제2동작 모드를 위한 특성 데이터는 상기 측정 결과들로부터 계산되어진다. 이것은 이 분야의 당업자들이 서로 다른 상황하에서 세팅 멤버의 동작에 대한 적절한 지식을 가진 경우에만 가능하다.

상술한 실시예의 변형에 있어서 제2동작 모드를 위한 특성 데이터는 버너 고유의 계측에 의해서가 아니라, 실제로 공급되는 연료 혼합물에 대한 당업자들의 지식을 기반으로 설정된다.

따라서 어떤 종류의 버너에 대한 조정 장치의 세팅은, 가령 서로 다른 조건에서의 가스 혼합물과 같이 서로 다른 연료들을 가지고 동작하는 도중에 설정되는, 둘 이상의 버너 고유의 특성에 의해 구현됨이 바람직하다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 조정 장치를 세팅하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에 따르면 먼저 버너는 본 발명에 따른 조정 장치와 연소의 품질을 설정하기 위한 추가 센서들을 구비한다. 그러면 버너는 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력 값들에서 어떤 에너지량을 갖는 제1연료로 동작되며, 이 경우 바람직한 세팅 멤버 상태는 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정된다. 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터는 원하는 세팅 멤버 상태들로부터 설정된다. 그 이후 버너는 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력 값들에서 상이한 에너지량을 갖는 제2연료로 동작되며, 이 경우 바람직한 세팅 멤버 상태는 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정되며, 그러면 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터는 원하는 세팅 멤버 상태들로부터 설정되게 된다. 상기 단계들은 제삼의 연료나 심지어는 그 이상의 연료들에 대해 선택적으로 반복된다. 결국, 설정된 특성 데이터는 한 개 이상의 조정 장치들에 기억된다. 상술한 바와 같이, 한 연료의 비에너지 량이 적어도 다른 연료들의 비에너지 량보다 5% 이상 높을 때 여러 이점들이 수반된다.

선택적인 것으로서, 버너는 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 가진 상이한 출력 값들에 대해 제1압력하의 한 연료 흐름을 가진 채 동작되며, 이 경우 바람직한 세팅 멤버 상태는 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정된다. 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터는 원하는 세팅 멤버 상태들로부터 설정된다. 이후 버너는 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정되는 원하는 세팅 멤버 상태와 함께, 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력값들에서 서로 다른 제2압력하의 연료 흐름을 가진 채 동작된다. 그러면, 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터는 원하는 세팅 멤버 상태들로부터 설정되어진다. 마지막으로, 설정된 특성 데이터는 조정 장치에 저장된다. 본 발명의 효과는 특히 연료 흐름 압력들의 차이가 9%를 초과할 때, 즉 한 연료 흐름 압력이 적어 도 다른 것 보다 9% 이상일 때 공언될 수 있다.

아하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 이온화 평가 장치(14)의 동작 원리를 보인 블록도이다. 가상 회로에서, 화염(1)은 다이오드(1a)와 저항(1b)을 써서 도시된다. 가령 230V의 교류(ac) 전압이 L과 N에 의해 제공된다. 화염이 존재할 때, 화염 다이오드(1a) 때문에 음 방향의 반파에서 보다 양 방향의 반파로 더 많은 전류가 차단 커패시터(3)를 통해 흐른다. 결국 양의 직류(dc) 전압 U_B가, 접촉 쇼크 방지 목적으로 제공되는 저항(2)과 L사이의 차단 커패시터(3)에서 형성된다.

그러면 직류는 충격 흡수 저항(4)을 통해 N에서 차단 커패시터(3)로 흐른다. 이 직류의 크기는 그 상황에서 U_B에 달려 있으며, 따라서 직접적으로 화염 저항(1b)에 달려 있다. 화염 저항(1b)은 또한 직류와 관련해 상이한 정도이지만, 충격 완화 저항(4)을 통한 교류 전류에도 영향을 미친다. 따라서 상술한 바와 같이 직류와 교류가 저항(4)을 통해 흐르게 된다.

하이 패스 필터(5)와 로우 패스 필터(6)는 레지스터(4)의 아래쪽으로 연결된다. 직류 성분은 차단되면서 교류가 하이 패스 필터(6)에 의해 여과되어 나온다. 교류는 실질적으로 차단되는 동안, 화염 저항(1b)에 의존하는 직류 성분은 로우 패스 필터에 의해 여과되어 나온다. 증폭기(7)에서, 하이 패스 필터(5)로부터 흐르는 교류가 증폭되고 기준 전압 U_Ref가 더해진다. 증폭기(8)에서는 로우 패스 필터로부터 흘러 나오는, 미약한 교류 성분을 가진 직류가 증폭되고 기준 전압 U_Ref가 더해 진다.

기준 전압 U_Ref은 예를 들어 U_Ref=0과 같이 어떤 값으로도 선택될 수 있지만, 증폭기들과 비교기들이 하나의 공급만을 필요로하도록 선택되는 것이 바람직하다.

비교기(9)에서, 증폭기(7)로부터 제공된 ac 전압과 증폭기(8)로부터 제공되는 dc 전압이 서로 비교되어 펄스 폭 변조(PWM) 신호가 출력된다. 주 전압의 폭이 변화하면 ac 전압과 dc 전압은 동일한 관련성을 가지고 변화하므로 펄스 폭 변조(PWM) 신호는 바뀌지 않는다. PWM 신호의 신호 변화는

=0와

=50% 펄스 듀비 팩터 사이의 넓은 범주 안에서 증폭기들(7 및 8)에 의해 설정될 수 있다.

dc 전압 성분 U₌는 비교기(10)에서 기준 전압 U_Ref과 비교된다. 화염이 존재하면, dc 전압 성분은 기준 전압 보다 크고(U₌

U_Ref) 비교기(10)의 비교기 출력은 0으로 바뀐다. 화염이 없으면 dc 전압 성분은 기준 전압과 거의 동일하게 된다(U₌

U_Ref). dc 전압 성분에 부가되며 로우 패스 필터(6)가 여과하지 못한 약간의 ac 전압 성분 때문에, dc 전압 성분은 간단히 기준 전압 아래에 있게 되고 비교기(10)의 비교기 출력에서 펄스들이 나타난다. 이들 펄스들은 재트리거 가능한(retriggerable) 모노플롭(monoflop)(11)으로 건너간다.

모노플롭은 비교기(10)로부터 출력되는 펄스열이 모노플롭의 펄스 지속 시간보다 더 빠르게 나타나도록 트리거된다. 그 결과, 화염이 없을 때 모노플롭의 출력에는 1이 지속적으로 나타난다. 화염이 존재하면, 모노플롭은 트리거되지 않고 출력에 0이 항구적으로 나타난다. 따라서 재트리거 가능한 모노플롭(11)은 동적인 온/오프 신호를 정적인 온/오프 신호로 전환하는 "빠트린 펄스 검출기"를 형성하게 된다.

PWM 신호와 화염 신호 둘 모두 개별적으로 추가 처리되거나 논리합-멤버(12)에 의해 결합될 수 있다. 화염이 존재할 때, PWM 신호는 논리합-멤버(12)의 출력에 나타나며, 그 신호의 펄스 듀티 팩터는 화염 저항(1b)에 관한 측정값이 된다. 이온화 신호(13)는 도 2에 도시된 조정기로 주어진다. 화염이 없으면, 논리합-멤버(12)의 출력은 영구적으로 1이다. 이온화 신호(13)는 메인 측과 보호할 저전압 측 사이의 보호 절연을 제공하기 위한 광 커플러(미도시)를 이용하여 전송될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 조정 장치(15)의 블록 회로도를 보인다. 이온화 전극(16)은 화염(1) 안으로 돌출된다. 가스 밸브(17)는 모터 등을 사용하여 세팅 신호(18)에 따라 직간접적으로 제어된다. 옵션으로서 기계적 압력 조정기가 일직선으로 추가 연결될 수 있다.

공기 송풍기(19)는 여기서 입력 패러미터로서 사용되는 회전 속도로 동작되도록 제어된다. 회전 속도는 출력 수요(22)에 상응한다. 회전 속도 신호(20)는 필터(21)를 거쳐 마이크로프로세서에서 실행을 위한 프로그램 영역의 형태로 설계된 제어부(23)로 건네진다. 제어부에는 제1 및 제2제어 신호(24 및 25)의 특성을 설정하는 특성 데이터가 저장된다. 조정기(26)는 두 개의 제어 신호를 가중 및 가산하여 세팅 신호(18)를 결정한다. 그러한 제어 신호들의 처리는 이온화 신호(13)에 따라 달라진다.

이온화 신호(13)는 먼저 간섭 펄스들과 깜박임을 억제하도록 로우 패스 필터(27)를 이용해 조정기(26)에서 평탄한 신호로 된다. 제어부(23)에 의해 발생되고 보정부(29)를 지난 목표값 신호(30)는 비교부(28)에서 감산된다. 내부 조정 값 x는 비례 조정기(31)와 병렬 적분부(32)에 의해 이온화 신호를 처리한 결과 신호로부터 결정되며, 그 내부 조정값에 두 제어 신호들(24 및 25)을 가중함으로써 세팅 신호(18)의 정교한 조정이 제공될 수 있게 된다.

이와 다른 선택적인 것으로서, 조정 값 x는 PID 조정기나 상태 조정기에 의해 이온화 신호를 처리한 결과 신호로부터 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 조정 장치(15)의 세팅 신호(18)가 회전 속도 신호(20)에 따라 어떻게 변화하는지를 보인 것이다. 제어 신호들(24 및 25)의 특성은 각각 매우 낮고 높은 열량치를 갖는 연료 가스 각각에 대한 것이다.

연료 가스가 중간 연소값을 가지며 또 그 연소값들이 다른 환경들 때문에 상기 특성들로부터 벗어난 준안정 상태에서, 조정 장치(15)는 제어 신호들(24 및 25)을 가중시킴으로써 공기-가스 비율에 대해 사실상 최적인 값(33)으로 세팅 신호를 조정한다. 이러한 정교한 조정은 도 3의 세팅 신호값의 수직적 이동에 상응하는 것이다.

출력 수요(22)에 있어서의 계단형 증가와 그에 상응하는 회전 속도 신호(20)의 변화가 있게 되면, 두 제어 신호들을 가중시키는 것은 초기에 거의 아무 영향도 미치지 않은 채 그대로 유지되게 한다. 그러나 제어 신호들(24 및 25) 자체는, 각각 회전 속도의 변화와 함께 특성들을 따라 상응하는 보다 높은 값들로 빠르게 상 승하며, 이와 마찬가지로 세팅 신호(18) 역시 그 값(34)으로 빠르게 상승한다. 그러한 세팅 신호의 제어값(34)은 이미 매우 정확한 것이며, 그것은 곧 공기-가스 비율 측면에서 최적인 값에 근접해 있다는 것을 말한다. 이온화 신호(13)가 새로운 상태로 다시 조정되게 되자 마자, 보통 수초 후에, 그 신호는 다시 제어 신호들(24 및 25)의 가중치를 정교하게 조정한다. 이 경우 세팅 신호(18)는 도 3에서 값(35)로 수직하게 이동한다.

본 발명의 버너 조정 장치를 이용하여 출력의 동적인 변화를 빠르게 추종함으로써 안정된 공기-가스 비율을 유지할 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 버너를 위한 조정 장치에 있어서,

   버너의 화염 영역에 정렬되는 이온화 전극; 및

   세팅 신호에 따라 연료 흐름이나 공기 흐름에 영향을 미치는 세팅 멤버:

   상기 이온화 전극의 흐름 방향으로 연결되어 이온화 신호를 발생하는 이온화 평가 장치;

   상기 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 기억되어 제1제어 신호를 발생하는 제어부; 및

   상기 이온화 신호에 의존하고, 상기 제1제어 신호에 의존하여 세팅 신호를 발생하는 조정기를 구비함을 특징으로 하고,

   이때, 상기 제어부에는 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터 또한 저장되고,

   상기 제어부는 제2제어 신호를 발생하고,

   상기 조정기는 제2제어 신호에 따라 세팅 신호를 발생함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조정기는 상기 제어 신호들을 처리함으로써 세팅 신호를 발생하고, 상기 이온화 신호에 따라 그 처리 모드를 결정함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조정기는 상기 제어 신호들을 가중시키고 가산시키며, 상기 이온화 신호에 따라 그 가중치를 결정함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제어 신호들을 처리하기 앞서, 상기 조정기는 느린 요동과 비교해 상기 이온화 신호의 급속한 요동을 감쇠시킴을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 조정기는 이온화 신호 또는 그 신호가 처리된 결과로부터 나온 신호에 대한 로우 패스 필터를 구비함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 조정기는 이온화 신호 또는 그 신호가 처리된 결과로부터 나온 신호에 대한 적분부를 구비함을 특징으로 하는 버너 조정 장치
7. 제1항에 있어서,

   이온화 신호의 한 동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터 또한 상기 제어부에 저장되고,

   상기 제어부는 상기 이온화 신호에 대한 목표값 신호를 발생하고,

   상기 조정기는 상기 목표값 신호에 의존해 세팅 신호를 발생함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 조정기는 이온화 신호나 그 처리 결과 신호로부터 상기 목표값 신호나 그 처리 결과 신호를 감산하는 비교기를 구비함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 조정기는 이온화 신호가 상기 목표값 신호로 조정되도록 세팅 신호를 발생함을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
10. 제1항에 있어서,

    세팅 멤버의 제1동작 모드는 제1연료를 가진 버너 동작 도중에 결정되고,

    세팅 멤버의 제2동작 모드는 에너지량에 관해 상이한 제2연료를 가진 버너 동작 도중에 결정됨을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제1연료 및 제2연료 중 한 연료의 비에너지 량은 다른 한 연료의 에너지량보다 5% 이상임을 특징으로 하는 버너 조정 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 버너 조정 장치를 세팅하는 방법에 있어서,

    버너는 연소 품질을 설정하기 위한 추가 센서들과 조정 장치를 구비하며,

    상기 버너가 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력 값들에서 한 소정 에너지량을 갖는 제1연료로 동작 되고, 이때 제1세팅 멤버 상태가 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정되고,

    상기 세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 제1세팅 멤버 상태들로부터 설정되고,

    상기 버너가 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력 값들에서 다른 에너지량을 갖는 제2연료로 동작 되고, 이때 제2세팅 멤버 상태가 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정되고,

    상기 세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 제2세팅 멤버 상태들로부터 설정되고,

    설정된 상기 특성 데이터가 상기 조정 장치에 저장됨을 특징으로 하는 버너 조정 장치를 세팅하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제1연료 및 제2연료 중 한 연료의 비에너지 량은 다른 한 연료의 에너지량보다 5% 이상임을 특징으로 하는 버너 조정 장치를 세팅하는 방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 버너는 각각 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력 값들에서 제1압력 하의 연료 흐름으로 동작되고, 이때 제1세팅 멤버 상태는 각 출력 값에 대한 센서 출력들로부터 설정되고,

    세팅 멤버의 제1동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 상기 제1세팅 멤버 상태들로부터 설정되고,

    상기 버너는 각각의 상이한 세팅 멤버 상태들을 갖는 상이한 출력값들에서 다른 제2압력하의 연료 흐름으로 동작되고, 이때 제2세팅 멤버 상태는 각 출력 값에 대한 센서 결과들로부터 설정되고,

    세팅 멤버의 제2동작 모드를 결정하기 위한 특성 데이터가 상기 제2세팅 멤버 상태들로부터 설정되고,

    상기 설정된 특성 데이터는 상기 조정 장치에 저장됨을 특징으로 하는 버너 조정 장치를 세팅하는 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제1압력하의 연료 흐름 및 제2압력하의 연료 흐름의 차이는 9% 이상임을 특징으로 하는 버너 조정 장치를 세팅하는 방법.

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