KR200185696Y1 - 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기비례제어밸브를 이용하여 송풍기의 인가 회전수 또는 외부 환경변화 등에 따라 가스량 및 공기량이 연동되도록 부하변화에 대하여 향상 일정한 공기비를 유지하여 최적의 연소성 및 연소효율을 얻을 수 있는 콘덴싱보일러에 관한 것으로, 송풍기(1), 버너(2) 및 연소실(3)이 설치되는 공기비례제어 보일러시스템에 있어서, 상기 송풍기(1)의 출구와 버너(2)의 입구 사이에 오리피스(14)가 설치되고, 이 오리피스(14)의 전후부위에 각각의 튜브(15, 16)를 통해 공기비례제어밸브(13)가 설치되고, 상기 공기비례제어밸브(13)는 다이어후램(12)의 변위에 따라 가스가 통과하는 단면에 접한 밸브시트의 개폐가 변환된 것을 특징으로 하는 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러.

Description

공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러

본 고안은 공기비례제어밸브를 이용한 일정연소 안전시스템의 콘덴싱보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기비례제어밸브를 이용하여 송풍기의 인가 회전수 또는 외부 환경변화 등에 따라 가스량 및 공기량이 연동되도록 부하변화에 대하여 향상 일정한 공기비를 유지하여 최적의 연소성 및 연소효율을 얻을 수 있는 콘덴싱보일러에 관한 것이다.

보통, 콘덴싱보일러(Condensing Boiler)는 가스보일러의 배기가스 출구에 히트 파이프식 에어 예비가열기(Air Preheater)와 콘덴싱 이코노마이저(Economizer)를 설치하여 배기가스중에 포함되어 있는 수증기의 응축잠열과 현열을 회수하여 최종배기가스 온도를 노점 온도이하로 낮추고 효율을 극대화시킨 보일러이다. 즉, 응축잠열을 이용하는 콘덴싱 열교환방식의 가스보일러와 응축잠열을 이용하지 않는 비콘덴싱 열교환방식의 가스보일러등으로 구분되어 진다.

그런데, 온/오프 보일러 및 전류비례 제어보일러의 경우에는 연소용 공기를 공급하는 송풍기와 가스량을 제어하는 가스콘트롤 밸브를 독립적으로 제어함으로 인하여, 외부환경의 변화 또는 가스 및 연소용 공기와 연관되어 있는 콘트롤러, 송풍기 및 가스콘트롤밸브등이 문제가 발생될 때에 설정되어 있는 공기비가 흐트러짐에 따라 연소성 및 연소효율이 변하게 되므로 최적의 연소상태를 유지하지 못한다는 문제점이 발생되고 있다.

즉, 상기와 같은 문제점으로 인하여 공기비가 설정치보다 높아질 경우에는 착화불량 및 과잉공기에 의한 Co 발생등이 문제가 되고, 또한 공기비가 설정치보다 낮아질 경우에는 불꽃이 길어져서 그을음등이 발생하고 그을음에 의한 열교환기 등의 핀막힘등으로 연교환기의 효율저하와 미연가스에 의한 Co의 다량 배출로 안정성에 타격을 주게 된다는 문제점이 발생한다.

본 고안은 온/오프 보일러나 전류비례 제어보일러의 문제점들을 해소하기 위해 가스입력량을 송풍기의 인가전압 또는 송풍기의 회전수변화에 따라 연동될 수 있는 공기비례제어밸브를 이용한 일정연소 안전시스템의 콘덴싱보일러로서 상기 송풍기의 회전수조절을 난방출구의 온도조건에 따라 변동하도록 한 것으로, 부하변화율에 대하여 미리 설정된 일정공기비 상태로 운전되므로 최적의 연소성 및 연소효율을 유지하고 동일한 연소상태를 유지하여 Co 중독 등의 안전성을 보증할 수 있을 뿐만 아니라 버너 및 열교환기 등의 내구수명을 보증하며 외부 설치조건 또는 환경이 변하더라도 항상 일정한 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 본 고안의 실시예에 관한 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 도시해 놓은 내부단면도.

제2도는 본 고안의 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 송풍기 2 : 버너

3 : 연소실 4 : 난방출구온도센서

5 : 응축수수집구 6 : 배기구

7 : 배기덕트 8 : 응축수

9 : 열교환핀 10 : 버너염공

11 : 혼합실 12 : 다이어후램

13 : 공기비례제어밸브 14 : 오리피스

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러는, 송풍기(1), 버너(2) 및 연소실(3)이 설치되는 공기비례제어 보일러시스템에 있어서, 상기 송풍기(1)의 출구와 버너(2)의 입구 사이에 오리피스(14)가 설치되고, 이 오리피스(14)의 전후부위에 각각의 튜브(15, 16)를 통해 공기비례제어밸브(13)가 설치되고, 상기 공기비례제어밸브(13)는 다이어후램(12)의 변위에 따라 가스가 통과하는 단면에 접한 밸브시트의 개폐가 변화된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 실시예에 관한 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 도시해 놓은 내부단면도로서, 본 고안의 일정연소 안전시스템의 콘덴싱보일러는 가스연소용 보일러에서 공기비례제어밸브(13)를 이용하여 송풍기(1)의 인가 회전수 또는 외부 환경변화 등에 따라 가스량 및 공기량이 연동되도록 부하변화에 대하여 향상 공기비를 유지하여 최적의 연소성 및 연소효율을 얻을 수 있다.

상기 송풍기(1)는 연소용 공기공급 및 후술할 공기비례제어밸브(13)의 가스량 제어신호를 발생시키고, 이 송풍기(1)의 출구와 버너(2)의 입구 사이에 오리피스(14)가 설치되어 버너(2)의 혼합실(11)과 송풍기(1)간의 차압이 발생되고 있다.

그러면, 버너(2)에서 연소용 공기 및 가스량의 최적혼합, 그리고 버너염공(10)에서의 혼합된 연료가 연소되어 진다.

상기 오리피스(14)의 전후부위에 각각의 튜브(15, 16)를 통해 공기비례제어밸브(13)가 설치되고, 상기 공기비례제어밸브(13)로는 가스가 공급된다.

상기 공기비례제어밸브(13)는 다이어후램(12)의 변위에 따라 가스가 통과하는 단면에 접한 밸브시트의 개폐가 변환되므로 상기 송풍기(1)에서 들어온 신호에 연동하는 값에 비례하는 가스량 제어를 하게 된다.

상기 송풍기(1)와 버너(2)를 통해 설치되는 연소실(3)은 윗쪽의 버너염공(10)에서 발생되는 불꽃을 연소시키고, 저온수의 난방환수와 고온수의 난방공급측 열교환파이프의 열교환핀(9)은 연소된 연소열을 흡수한다.

상기 고온수의 난방공급측 열교환파이프에 난방출구 온도센서(4)가 설치된다. 배기덕트(7)는 연소 배기가스의 응집 및 배기구(6)로의 배출과 더불어 응축수(8)의 응집 및 배출되고, 응축수수집구(5)는 배기가스의 누설방지와 응축수(8)를 수집하여 배출하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 제2도에 도시된 작동흐름도에 의거하여 설명한다.

본 고안의 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러는 가스입력량을 송풍기(1)의 인가전압 또는 송풍기(1)의 회전수변화에 따라 연동될 수 있는 공기비례제어밸브(13)를 이용한 일정연소 안전시스템의 콘덴싱보일러로서 상기 송풍기(1)의 회전수조절을 난방출구의 온도조건에 따라 변하게 된다.

즉, 상기 송풍기(1)의 회전수 변화값에 따라 P1 값이 변화하게 되는 바, 이 P1 값은 오리피스(14)와 튜브(16)를 통해 공기비례제어밸브(13)의 다이어후램(12) 전단에 전달하게 되고, 이렇게 전달된 값의 변화에 따라 공기비례제어밸브(13) 내부의 통과 단면적이 조정되어 가스량인 XP2 값이 연동되어 움직이게 되므로 P1=XP2 값이 된다. 여기서 P1은 Pair 값이고 P2는 Pgas 값이다.

X는 Pair 값과 Pgas 값을 1 : 1로 할 경우 1이 되며, 1=X로 할 경우에 임의 설계값을 나타난다.

그러므로, 상기 공기비례제어밸브(13)를 통해 송풍기(1)의 후단에서 항상 일정한 공기량에 따른 가스량이 공급되게 하므로 부하변화에 대하여 동일한 공기비를 유지하게 되어 최적의 연소성 및 연소효율을 유지하게 된다. 따라서, 본 고안의 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러는 외부 환경변화 또는 부하변화에 대하여 연소용 공기 및 가스량이 연동되고 있으므로 항상 일정 연소상태를 유지할 수 있다.

이를 테면, 도시되지 않는 콘트롤러에서 얻고자 하는 온도를 설정하게 되면, 고온수의 난방공급측에 있는 난방출구 온도센서(4)의 검출온도와 비교하여 검출온도가 설정온도보다 낮을 경우에 보일러가 가동을 하게 된다. 이렇게 가동됨에 따라 송풍기(1)가 작동하게 되고, 이 송풍기(1)에서 작동회전수 또는 인가전압에 따라 송풍기(1) 후단의 오리피스(14)에 의하여 P1 값이 발생하게 된다.

그러면, 이 P1 값은 튜브(16)를 통하여 공기비례제어밸브(13)에 전달되고 있는 바, 이 공기비례제어밸브(13)는 내부의 다이어후램(12)의 변위에 따라 가스가 통과하는 단면에 접한 밸브시트의 개폐가 변환되므로 P1=XP2 값이 된다. 따라서, 상기 공기비례제어밸브(13) 내부의 통과 단면적이 조정되어 가스량인 XP2 값이 연동되어 움직이게 되므로 P1=XP2 값이 되고, 이때 일정한 공기량에 따른 가스량이 튜브(15)를 통해 송풍기(1) 후단의 버너 챔버전단으로 공급하게 된다.

그러므로, 상기 송풍기(1)에 의해 공급된 연소용 공기와 이 송풍기신호에 의해 공급된 가스는 버너(2)의 혼합실(11) 내에서 최적의 연소조건인 설정된 공기비 혼합조건으로 혼합되어 버너염공(10)의 표면에서 연소하게 된다. 이는 상기 송풍기(1)의 회전수변화에 따라 가스입력량이 결정되고 있으므로, 항상 일정한 연소상태를 유지할 수 있어 콘덴싱보일러에서 최적 효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 동일한 연소상태를 유지하므로 Co 중독 등의 안전성을 보증할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 온/오프 보일러나 전류비례 제어보일러의 문제점들을 해소하기 위해 가스입력량을 송풍기의 인가전압 또는 송풍기의 회전수변화에 따라 연동될 수 있는 공기비례제어밸브를 이용한 일정연소 안전시스템의 콘덴싱보일러로서 상기 송풍기의 회전수조절을 난방출구의 온도조건에 따라 변하게 된 것으로, 부하 변화율에 대하여 미리 설정된 일정공기비 상태로 운전되므로 최적의 연소성 및 연소효율을 유지하고 동일한 연소상태를 유지하여 Co 중독 등의 안전성을 보증할 수 있을 뿐만 아니라 버너 및 열교환기 등의 내구수명을 보증하며 외부 설치조건 또는 환경이 변하더라도 항상 일정한 연소상태를 유지할 수 있는 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 그 내부에 송풍기(1), 버너(2) 및 연소실(3)을 구비하고, 상기 송풍기(1)의 출구와 버너(2)의 입구 사이에 오리피스(14)가 설치되고, 이 오리피스(14)의 전후 부위에 각각의 튜브(15, 16)를 통해 공기비례제어밸브(13)가 설치되는 보일러에 있어서, 송풍기(1)의 부하에 따른 오리피스압력(P1)이 다이어프램(12)에서의 가스압력(P2)과 일정한 비례 관계로 유지되도록 다이어프램(12)을 연동시키는 것을 특징으로 하는 공기비례제어밸브를 이용한 콘덴싱보일러.