KR101965438B1 - 댐핑모듈을 포함하는 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 댐핑모듈을 포함하는 보일러는, 연료를 열에너지로 변환시키는 연소부, 상기 연소부를 통한 상기 연료의 연소 후 발생하는 배기가스를 배출시키는 배출경로를 포함하는 배출부, 상기 배출경로 상에 구비되며, 상기 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 측정하는 농도감지센서, 상기 농도감지센서에 의해 측정된 유해물질의 농도측정값을 안정화시키는 댐핑모듈 및 상기 농도감지센서 및 상기 댐핑모듈을 제어하고, 상기 댐핑모듈에 의해 안정화된 유해물질의 농도측정값을 전송받아 처리하는 처리부를 포함한다.

Description

댐핑모듈을 포함하는 보일러{Boiler Having Damping Module}

본 발명은 연료를 연소시켜 열에너지로 변환시키는 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 댐핑모듈을 통해 배기가스에 포함된 유해물질의 농도 측정값을 안정화시킬 수 있는 보일러에 관한 것이다.

보일러는 화기, 연소가스, 기타 고온가스 또는 전기에 의해 물 또는 열매(熱媒)를 가열해서 대기압을 넘는 증기(steam) 또는 온수를 발생시키고, 이것을 다른 대로 공급하는 장치이다.

그리고 이와 같은 보일러는 일반적으로 보일러 본체 외에 연소장치, 연소실, 과열기, 절탄기, 공기 예열기, 통풍장치, 급소장치, 자동제어장치, 기타 안전밸브 등의 부속장치들로 구성되어 있다.

특히 최근에는 안전에 대한 경각심이 높아지고, 환경규제 등이 강화됨에 따라, 연료의 연소 후 발생하는 배기가스에 포함된 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 유해물질을 저감시키기 위한 노력이 함께 이루어지고 있다. 그리고 이를 위해 필수적으로 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 측정하여 모니터링할 필요가 있다.

다만, 종래의 경우 유해물질의 농도 측정 과정에서 다양한 원인에 의한 노이즈 등이 발생하여 측정치 오류 발생 가능성이 높으며, 이에 따른 데이터 편차가 발생하는 문제가 있었다.

이에 따라 정확한 모니터링이 이루어질 수 없는 것은 물론이며, 이후 배기가스에 포함된 유해물질 저감 작업의 효율이 크게 떨어지는 원인이 된다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국등록실용신안 제20-0426875호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 배기가스에 포함된 유해물질의 농도 측정값을 안정화시켜 정확한 모니터링이 이루어질 수 있도록 하고, 유해물질 저감 작업을 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 보일러를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 댐핑모듈을 포함하는 보일러는, 연료를 열에너지로 변환시키는 연소부, 상기 연소부를 통한 상기 연료의 연소 후 발생하는 배기가스를 배출시키는 배출경로를 포함하는 배출부, 상기 배출경로 상에 구비되며, 상기 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 측정하는 농도감지센서, 상기 농도감지센서에 의해 측정된 유해물질의 농도측정값을 안정화시키는 댐핑모듈 및 상기 농도감지센서 및 상기 댐핑모듈을 제어하고, 상기 댐핑모듈에 의해 안정화된 유해물질의 농도측정값을 전송받아 처리하는 처리부를 포함한다.

그리고 상기 댐핑모듈은 한 쌍의 커패시터가 병렬로 연결된 평활회로를 포함하고, 상기 한 쌍의 커패시터 사이에는 보조커패시터와 저항이 직렬로 연결된 댐핑회로가 구비될 수 있다.

또한 상기 배출경로의 습도를 측정하는 습기감지센서 및 상기 배출경로를 건조시키는 건조기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 처리부는, 상기 습기감지센서에 의해 측정된 습도측정값을 전송받아 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 습도측정값이 상기 기준값보다 높은 경우, 상기 건조기를 구동시킬 수 있다.

또한 상기 처리부는, 상기 습기감지센서에 의해 측정된 습도측정값을 전송받아 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 습도측정값이 상기 기준값보다 낮은 경우, 상기 농도감지센서를 구동시킬 수 있다.

그리고 상기 농도감지센서는 복수 개가 구비되며, 상기 댐핑모듈은, 상기 복수 개의 농도감지센서를 통해 측정된 유해물질의 농도측정값의 평균을 산출한 후 안정화시킬 수 있다.

또한 상기 복수 개의 농도감지센서는 서로 다른 측정 사이클 타임을 가질 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 댐핑모듈을 포함하는 보일러는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 댐핑모듈을 통해 농도감지센서로부터 측정된 배기가스의 유해물질 농도 측정값 중 불필요한 노이즈를 제거하고, 유의미한 값만을 잔류시켜 안정화시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 이에 따라 처리부에 인가되는 부하가 크게 감소할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 정확하게 모니터링할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 정확한 농도측정값을 통해 유해물질의 저감 작업을 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러에 있어서, 각 구성요소 간의 연결 관계를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러에 있어서, 유해물질의 농도측정값 측정 과정을 나타낸 도면;
도 5 및 도 6은 일반적인 평활회로와, 이를 통해 나타나는 선전류 그래프를 나타낸 도면;
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 댐핑모듈에 적용되는 평활회로와, 이를 통해 나타나는 선전류 그래프를 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 보일러의 구조를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 보일러에 있어서, 각 구성요소 간의 연결 관계를 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 보일러에 있어서, 유해물질의 농도측정값 측정 과정을 나타낸 도면; 및
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 보일러의 구조를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러(1)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러(1)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러(1)는 보일러 본체(10)와, 연소부(14)와, 배출부(30)와, 농도감지센서(40)와, 댐핑모듈(50)과, 처리부(60)를 포함한다.

상기 보일러 본체(10)의 내부에는 보일러(1)의 핵심적인 기능, 즉 연료를 열에너지로 변환시키는 기능을 수행하기 위한 구성요소들이 구비되는 수용공간이 형성된다.

본 실시예의 경우, 상기 수용공간에는 안료가 수용되는 연료탱크(12)와 연소부(14)가 구비된다.

상기 연소부(14)는 상기 연료탱크(12)에 수용된 연료를 전달받아 연소시키며, 이를 통해 열에너지를 발생시킨다. 널리 공지된 바와 같이, 발생된 열에너지는 물 등의 열매(熱媒)를 가열시키게 되고, 이와 같은 열매는 난방, 발전 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.

상기 배출부(30)는 상기 연소부(14)를 통한 상기 연료의 연소 후 발생하는 배기가스를 배출시키는 배출경로를 포함하며, 본 실시예의 경우 상기 배출부(30)는 덕트 형태로 형성되어 상기 보일러 본체(10)의 일측에 연결되어 상측으로 배기가스를 배출시킬 수 있는 형태를 가진다.

또한 본 실시예에서 상기 배출부(30)와 상기 보일러 본체(10) 사이에는 연결부(20)가 구비된다.

상기 연결부(20)는 상기 배출부(30)와 상기 보일러 본체(10)를 서로 연결시킨다.

상기 농도감지센서(40)는 상기 배출부(30)의 상기 배출경로 상에 구비되며, 상기 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 측정한다. 본 실시예에서 상기 농도감지센서(40)는 상기 배출부(30)의 내측에 구비되어 배기가스에 포함된 질산화물(NOx)의 농도를 측정하며, 측정된 농도측정값은 댐핑모듈(50)로 전송된다.

상기 댐핑모듈(50)은 상기 농도감지센서(40)에 의해 측정된 질산화물 등 유해물질의 농도측정값을 안정화시키는 역할을 수행한다.

일반적으로 상기 농도감지센서(40)에 의한 유해물질의 농도 측정 과정에서는 다양한 원인에 의한 노이즈 등이 발생하여 측정치 오류 발생 가능성이 높으며, 이에 따른 데이터 편차가 발생하게 된다. 이는 정확한 모니터링이 이루어질 수 없도록 하는 것은 물론이며, 이후 배기가스에 포함된 유해물질 저감 작업의 효율이 크게 떨어지는 원인이 된다.

따라서 본 발명은 댐핑모듈(50)을 통해 농도감지센서(40)로부터 측정된 배기가스의 유해물질 농도 측정값 중 불필요한 노이즈를 제거하고, 유의미한 값만을 잔류시켜 안정화시켜 정밀한 측정값을 얻을 수 있다. 상기 댐핑모듈(50)의 구체적인 측정값 안정화 방식에 대해서는 후술하도록 한다.

그리고 본 실시예에서 상기 댐핑모듈(50)은 상기 보일러 본체(10)의 내측에 구비되는 것으로 하였으나, 이와 달리 상기 댐핑모듈(50)은 보일러(1)의 어느 위치에도 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 처리부(60)는 상기 농도감지센서(40) 및 상기 댐핑모듈(50)의 구동을 제어하고, 상기 댐핑모듈(50)에 의해 안정화된 유해물질의 농도측정값을 전송받아 처리한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러에 있어서, 각 구성요소 간의 연결 관계를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 처리부(60)는 입력부(62), 메모리(64), 마이크로 프로세서(66), 출력부(68)를 포함하며, 상기 입력부(62)는 상기 농도감지센서(40)에 의해 측정되어 상기 댐핑모듈(50)에 의해 안정화된 유해물질의 농도측정값을 입력받아 상기 마이크로 프로세서(66)에 전달한다.

그리고 상기 마이크로 프로세서(66)는 상기 유해물질의 농도측정값을 후가공하여, 상기 출력부(68)를 통해 별도의 디스플레이부(70)에 디스플레이하거나, 메모리(64)에 저장하여 데이터베이스화할 수 있다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 이들 각 구성요소를 통한 유해물질의 농도측정값 측정 과정은, 먼저 상기 농도감지센서(40)에 의해 유해물질의 농도측정값, 대표적으로 NOx값을 측정하게 되고, 상기 댐핑모듈(50)을 통해 측정된 농도측정값을 안정화하게 된다.

이후 안정화된 유해물질의 농도측정값은 처리부(60)의 입력부(62)를 통해 마이크로 프로세서(66)에 전송되고, 상기 마이크로 프로세서(66)는 전송받은 유해물질의 농도측정값을 메모리에 저장하는 동시에 출력부(68)를 통해 디스플레이부(70)로 표시하게 된다.

한편 도 5 및 도 6은 일반적인 평활회로(LC필터)와, 이를 통해 나타나는 선전류 그래프를 나타낸 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보일러의 댐핑모듈(60)에 적용되는 평활회로와, 이를 통해 나타나는 선전류 그래프를 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 댐핑모듈(50)은 한 쌍의 커패시터(C1, C2)가 병렬로 연결된 평활회로를 포함한다.

이때 도 7에 도시된 본 실시예의 댐핑모듈(50)은, 도 5에 도시된 종래의 평활회로와 달리 상기 한 쌍의 커패시터(C1, C2) 사이에 보조커패시터(C3)와 보조저항(R1)이 직렬로 연결된 댐핑회로가 구비될 수 있으며, 이에 따라 고주파 등 다양한 노이즈를 필터링하여 유해물질의 농도측정값을 안정화시킬 수 있다.

종래 일반적인 평활회로의 경우 도 6과 같이 필터 입력 커패시턴스에 따라 EMI 초크의 링잉을 유발하게 되나, 본 실시예의 댐핑모듈(50)은 상기와 같은 댐핑회로를 통해 도 8과 같이 전류 파형이 안정될 수 있다.

결과적으로 본 발명은 댐핑모듈(50)을 통해 농도감지센서(40)로부터 측정된 배기가스의 유해물질 농도 측정값 중 불필요한 노이즈를 제거하고, 유의미한 값만을 잔류시켜 안정화시킬 수 있으며, 이에 따라 처리부(60)에 인가되는 부하를 크게 감소시키는 것은 물론, 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 정확하게 모니터링할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 보일러(1)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 10은 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 보일러(1)에 있어서, 각 구성요소 간의 연결 관계를 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 전체적인 구성요소는 모두 동일하게 형성되므로, 중복되는 각 구성요소들에 대한 설명은 생략하도록 한다.

다만, 본 실시예의 경우 제1실시예에 나타난 구성요소들 외에 습기감지센서(80) 및 건조기(90)를 더 포함한다는 점이 다르다.

상기 습기감지센서(80)는 상기 배출부(30)에 구비되어 배기가스 배출경로의 습도를 측정하는 역할을 수행하며, 상기 건조기(90)는 상기 배출부(30)에 구비되어 상기 배출경로를 건조시키게 된다. 그리고 상기 습기감지센서(80)와 상기 건조기(90)는 서로 연동되어 동작할 수 있다.

또한 이들은 처리부(60)에 의해 제어될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 상기 처리부(60)는 상기 습기감지센서(80)에 의해 측정된 습도측정값을 전송받아 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 상기 건조기(90) 또는 상기 농도감지센서(40)를 구동시킬 수 있다.

구체적으로 상기 처리부(60)는 상기 습기감지센서(80)에 의한 습도측정값이 상기 기준값보다 높은 경우, 상기 건조기(90)를 구동시켜 습도를 낮추도록 하며, 상기 습도측정값이 상기 기준값보다 낮은 경우, 상기 농도감지센서(40)를 구동시키게 된다.

즉 상기 배출부(30)의 습도가 기 설정된 기준값보다 높을 경우에는 상기 농도감지센서(40)에 의한 농도측정값에 불필요한 노이즈가 다량 발생할 수 있기 때문에, 상기 농도감지센서(40)에 의한 농도 측정 과정 이전에 건조기(90)를 구동시켜 상기 배출경로의 습도를 기준값보다 낮게 유지한 후 상기 농도감지센서(40)를 통해 배기가스의 유해물질 농도를 측정할 수 있다.

또한 본 실시예와는 달리, 상기 습기감지센서(80), 상기 건조기(90) 및 상기 농도감지센서(40)는 동시에 구동될 수 있다. 이와 같은 경우에는 실시간으로 상기 배출부(30)의 배출경로의 습도를 모니터링하여 기 설정된 값을 초과하지 않도록 상기 건조기(90)를 선택적으로 구동시켜 유지하고, 동시에 상기 농도감지센서(40)를 통한 측정을 수행할 수 있을 것이다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 보일러(1)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 12에 도시된 본 발명의 제3실시예의 역시, 전술한 제1실시예와 전체적인 구성요소는 모두 동일하게 형성되므로, 중복되는 각 구성요소들에 대한 설명은 생략하도록 한다.

다만, 본 실시예의 경우 상기 배출부(30) 내에 농도감지센서(40a, 40b, 40c, 40d)가 복수 개 구비된다는 점이 다르다.

그리고 상기 댐핑모듈(50)은, 상기 복수 개의 농도감지센서(40a, 40b, 40c, 40d)를 통해 측정된 유해물질의 농도측정값의 평균을 산출한 후 안정화시키게 된다.

특히 본 실시예에서 상기 복수 개의 농도감지센서(40a, 40b, 40c, 40d)는 상기 배출부(30)의 서로 다른 위치마다 구비되며, 이에 따라 배출경로의 유해물질 농도 분포 정보를 함께 획득할 수 있다.

또한 상기 복수 개의 농도감지센서(40a, 40b, 40c, 40d)는 서로 다른 측정 사이클 타임을 가질 수 있다. 이와 같은 경우, 각 농도감지센서(40a, 40b, 40c, 40d)로부터 서로 다른 빈도의 농도측정값을 획득할 수 있으며, 이를 통해 보다 정밀한 결과를 도출할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

1: 보일러 10: 보일러 본체
12: 연료탱크 14: 연소부
20: 연결부 40: 농도감지센서
30: 배출부 50: 댐핑모듈
60: 처리부 70: 디스플레이부
80: 습기감지센서 90: 건조기

Claims (7)

1. 연료를 열에너지로 변환시키는 연소부;
   상기 연소부를 통한 상기 연료의 연소 후 발생하는 배기가스를 배출시키는 배출경로를 포함하는 배출부;
   상기 배출경로 상에 구비되며, 상기 배기가스에 포함된 유해물질의 농도를 측정하는 농도감지센서;
   상기 농도감지센서에 의해 측정된 유해물질의 농도측정값을 안정화시키는 댐핑모듈; 및
   상기 농도감지센서 및 상기 댐핑모듈을 제어하고, 상기 댐핑모듈에 의해 안정화된 유해물질의 농도측정값을 전송받아 처리하는 처리부;
   를 포함하되,
   상기 댐핑모듈은 한 쌍의 커패시터가 병렬로 연결된 평활회로를 포함하고,
   상기 한 쌍의 커패시터 사이에는 보조커패시터와 저항이 직렬로 연결된 댐핑회로가 구비되는 보일러.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 배출경로의 습도를 측정하는 습기감지센서; 및
   상기 배출경로를 건조시키는 건조기;
   를 더 포함하는 보일러
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 습기감지센서에 의해 측정된 습도측정값을 전송받아 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 습도측정값이 상기 기준값보다 높은 경우, 상기 건조기를 구동시키는 보일러.
5. 제3항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 습기감지센서에 의해 측정된 습도측정값을 전송받아 기 설정된 기준값과 비교하고, 상기 습도측정값이 상기 기준값보다 낮은 경우, 상기 농도감지센서를 구동시키는 보일러.
6. 제1항에 있어서,
   상기 농도감지센서는 복수 개가 구비되며,
   상기 댐핑모듈은,
   상기 복수 개의 농도감지센서를 통해 측정된 유해물질의 농도측정값의 평균을 산출한 후 안정화시키는 보일러.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수 개의 농도감지센서는 서로 다른 측정 사이클 타임을 가지는 보일러.
   
   
   
   

Images