KR200248800Y1 - 증기보일러의 디지털 안전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 증기보일러의 히터에 의해 가열되는 압력탱크 내에서 발생하는 증기의 과압 및 과열에 따르는 증기보일러의 안전사고를 안전하게 방지하기 위해 여러 단계 중복적으로 안전점검하도록 디지털 방식으로 제어하고 표시해주는 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 관한 것이다.

본 고안은 소정 양의 물이 담겨져 있는 압력탱크를 가열하기 위한 소정개수의 히터와, 상기 압력탱크의 급수관을 통해 물을 공급해 주기 위한 펌프와, 상기 히터의 출력용량을 제어하기 위한 히터용량제어부, 히터출력릴레이부 및 마그네트스위치를 구비한 증기보일러에 있어서, 마이크로프로세서로 이루어져 증기보일러의 안전점검을 총괄 제어하기 위한 제어부; 상기 히터용량제어부와 히터출력릴레이부 사이에 배치되어 바이메탈온도센서로부터 소정의 상한 설정값이 감지되면 상기 히터의 출력을 오프시키기 위한 과열방지부; 상기 압력탱크 내의 증기압에 대한 기준값을 선택하여 설정하기 위한 증기압설정부; 압력계로부터 상기 압력탱크 내의 증기압 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털신호로 보내주기 위한 과압점검부; 온도감지센서로부터 상기 압력탱크 내의 온도 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털 신호로 보내주기 위한 온도제어부; 상기 과압점검부 및 온도제어부로부터의 증기압 및 온도에 대한 데이터를 상기 제어부의 제어하에 수치상으로 표시하고 각종 상태 및 경보음을 발생하기 위한 표시 및 경보발생부로 구성된다.

상기 제어부는 상기 과압점검부로부터의 증기압 데이터와 상기 증기압설정부에 의한 기준값과 비교하여 그 차이값에 따라 상기 히터용량제어부를 제어하여 상기 히터의 가동 개수를 판단하므로 상기 압력탱크 내의 증기압을 일정하게 유지시킬 뿐 아니라, 상기 과압점검부 및 온도제어부로부터의 증기압 및 온도값이 소정의 상한 설정값에 도달한 경우 히터의 출력을 오프시킴과 동시에 상기 표시 및 경보발생부를 통하여 소정의 표시 및 경보음을 발생시킨다.

또한 상기 압력계는 증기압의 변화에 따라 이동하는 슬라이딩바를 가지며, 상기 과압점검부에는 트랜스코어가 있어서, 상기 트랜스코어 내에서 상기 슬라이딩바가 이동할 때 생기는 자속변화에 따른 전기적신호 변화에 의해서 압력변화를 감지한다.

Description

증기보일러의 디지털 안전제어장치{The digital safe control device of a steam boiler}

본 고안은 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 증기보일러의 히터에 의해 가열되는 압력탱크 내에서 발생하는 증기의 과압 및 과열에 따르는 증기보일러의 안전사고를 안전하게 방지하기 위해 여러 단계 중복적으로 안전점검하도록 디지털 방식으로 제어하고 표시해주는 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 증기보일러는 히터의 가동에 의해 물이 담긴 압력탱크를 가열시 그 압력탱크 내에 일정 압력의 증기가 발생하고 그 증기를 이용하는 것인데, 히터 가열 과정에서 압력탱크 내의 증기의 압력이 설정되어 있는 최고 상한값 이상으로 과압되는 현상이 발생하고 이에 비례하여 과열되는 현상이 종종 발생될 수 있다.

이러한 과열로 인해 화재가 발생할 수 있고, 특히 과압현상은 대단히 위험하여 이에 대한 안전제어장치가 필수적으로 구비되어 있어야 한다.

그러나 종래 증기보일러에 있어서 안전제어장치는 과열현상이 발생하여 설정된 온도 이상으로 됐을 때 바이메탈 온도센서에 의해 히터의 가동을 오프(off)시키지만 이것이 고장났을 경우 계속 과열되어 증기보일러의 구성품이 타고 크게는 화재가 발생할 수 있는 위험이 항상 존재하고 있고, 그 고장 유무를 육안으로 확인할 수 없다는 문제점이 있다.

또한 과압현상의 대비책으로서 체크밸브로 이루어지는 압력밸브를 사용하고는 있지만 언제든 파손될 가능성이 항상 내재되어 있고 이것 또한 고장 유뮤를 확인할 수 없으므로 고압에 따른 증기보일러의 파괴는 물론이고 그 위험성에 따르는 불안감을 떨쳐버릴 수 없는 등의 안전사고에 대한 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 증기보일러의 히터에 의해 가열되는 압력탱크 내에서 발생하는 증기의 압력 및 온도 변화를 전기적신호로 판독하여 디지털화하여 수치적으로 표시해 주므로서 가시적으로 확인할 수 있고, 압력탱크 내의 증기압을 원천적으로 일정하게 유지시키도록 제어할 뿐 아니라 과압 또는 과열의 이상 현상이 발생시에 히터를 오프(off)시키도록 제어함과 동시에 소정의 오류 표시 및 경보음을 발생시키는데 여러 단계 중복적으로 과압 및 과열에 대한 안전점검을 하므로서 어느 한 단계가 고장나더라도 나머지 단계에서 안전이 보호될 수 있는 증기보일러의 디지털 안전제어장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 증기보일러의 디지털 안전제어장치는, 소정 양의 물이 담겨져 있는 압력탱크를 가열하기 위한 소정개수의 히터와, 상기 압력탱크의 급수관을 통해 물을 공급해 주기 위한 펌프와, 상기 히터의 출력용량을 제어하기 위한 히터용량제어부, 히터출력릴레이부 및 마그네트스위치를 구비한 증기보일러에 있어서, 마이크로프로세서로 이루어져 증기보일러의 안전점검을 총괄 제어하기 위한 제어부; 상기 히터용량제어부와 히터출력릴레이부 사이에 배치되어 바이메탈온도센서로부터 소정의 상한 설정값이 감지되면 상기 히터의 출력을 오프시키기 위한 과열방지부; 상기 압력탱크 내의 증기압에 대한 기준값을 선택하여 설정하기 위한 증기압설정부; 압력계로부터 상기 압력탱크 내의 증기압 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털신호로 보내주기 위한 과압점검부; 온도감지센서로부터 상기 압력탱크 내의 온도 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털 신호로 보내주기 위한 온도제어부; 상기 과압점검부 및 온도제어부로부터의 증기압 및 온도에 대한 데이터를 상기 제어부의 제어하에 수치상으로 표시하고 각종 상태 및 경보음을 발생하기 위한 표시 및 경보발생부로 구성된다.

상기 제어부는 상기 과압점검부로부터의 증기압 데이터와 상기 증기압설정부에 의한 기준값과 비교하여 그 차이값에 따라 상기 히터용량제어부를 제어하여 상기 히터의 가동 개수를 판단하므로 상기 압력탱크 내의 증기압을 일정하게 유지시킬 뿐 아니라, 상기 과압점검부 및 온도제어부로부터의 증기압 및 온도값이 소정의 상한 설정값에 도달한 경우 히터의 출력을 오프시킴과 동시에 상기 표시 및 경보발생부를 통하여 소정의 표시 및 경보음을 발생시킨다.

또한 상기 압력계는 증기압의 변화에 따라 이동하는 슬라이딩바를 가지며, 상기 과압점검부에는 트랜스코어가 있어서, 상기 트랜스코어 내에서 상기 슬라이딩바가 이동할 때 생기는 자속변화에 따른 전기적신호 변화에 의해서 압력변화를 감지한다.

도 1은 본 고안에 따른 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 대한 일 실시예를 나타내는 전체 블록도,

도 2는 본 고안의 표시 및 경보발생부의 일예를 나타낸 도면,

도 3은 본 고안의 증기압설정부에 대한 일예를 나타낸 도표이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 제어부 11: 증기압설정부

12: 과압점검부 13: 온도제어부

14: 수위감지부 15: 표시 및 경보발생부

18: 과열방지부

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 증기보일러의 디지털 안전제어장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 증기보일러의 디지털 안전제어장치에 대한 일 실시예를 나타내는 전체 블록도이다.

증기보일러에서 증기 이용을 위해 히터(H)에 의해 가열되는 압력탱크(도시 안됨)에는 물이 차 있다.

수위센서(WS)는 상기 압력탱크 상에 설치되어 그 내부에 담겨지는 물의 일정 수위 이하로 줄어들면 수위감지부(14)에 고수위 및 저수위를 감지하고 수위감지부(14)를 통해 그 전기적신호가 제어부(10)에 전달된다.

제어부(10)는 저수위를 판단하면 펌프제어릴레이부(16)에 펌프구동명령신호를 보내어 펌프(P)를 구동시킴으로써 도시하지 아니한 급수관을 통해 물을 공급해 주어 압력탱크 내의 부족한 물을 보충시킴과 동시에 표시 및 경보발생부(15)에 소정의 표시를 하도록 한다.

도 2는 본 고안의 표시 및 경보발생부(15)의 일예를 나타낸 도면이다.

전원표시등(21)은 발광다이오드(LED)로 이루어져 전원 인가시 온(on)되므로써 점등된다.

온도표시부(22)는 FND 등으로 이루어져 증기보일러 즉 압력탱크 내의 온도를수치상으로 표시한다.

증기압표시부(23)는 FND 등으로 이루어져 압력탱크의 증기압을 수치상으로 표시한다.

수위표시등(24)은 발광다이오드(LED)로 이루어져 압력탱크 내의 수위가 부족할 때 점등(on)되고 적정치의 물이 보충되면 소등(off)된다.

펌핑표시등(25)은 발광다이오드(LED)로 이루어져 펌프(P)가 구동될 때 점등(on)되며 구동이 정지 되었을 땐 소등(off)된다.

한편 히터(H)는 필요로 하는 출력용량에 따라 다수개를 사용하며, 본 실시예에서는 3개를 사용한다.

도면부호 26, 27, 및 28은 히터표시등으로서 발광다이오드(LED)로 이루어지고 히터(H)의 개수 만큼 대응하여 존재하며 히터(H) 가동시 점등되므로서 가동되는 히터(H)의 개수를 파악할 수 있게 된다.

도면부호 29는 부저 등의 경보음을 출력시키기 위한 경보스피커를 나타낸다.

히터(H)의 출력용량 제어는 히터용량제어부(17), 히터출력릴레이부(19) 및 마그네트스위치(MT)에 의해 이루어진다.

히터용량제어부(17)는 히터(H) 개수 만큼의 토글스위치로 이루어지고, 토글스위치를 온(on) 상태로 하면 히터(H)의 출력이 제어되는 것으로, 본 실시예에서 3개의 히터(H) 출력제어시 하나의 토글스위치를 온(on)했을 때 5kw출력이라면 2개를 온(on)했을 때는 10kw, 3개를 온(on) 했을 때는 15kw 출력이 되는 것이다.

히터출력릴레이부(19) 및 마그네트스위치(MT) 역시 히터(H) 개수 만큼 존재하며, 히터용량제어부(17)와 히터(H) 사이에서 양자의 전기적용량 차이를 극복하여 접속하게 해준다.

과열방지부(18)는 상기 히터용량제어부(17)와 히터출력릴레이부(19) 사이에 배치되어 바이메탈온도센서(BS)로부터 소정의 상한 설정값, 예를 들면 대략 160℃ 정도 이상이 감지되면 히터(H)의 출력을 오프(off)시키도록 한다.

압력탱크 내에서 허용되는 증기압은 증기압설정부(11)에 의해 사용자의 필요에 따라 설정될 수 있다.

증기압설정부(11)는 예를 들어 3개의 딥스위치(DIP S/W)로 이루어지고, 딥스위치의 온(on), 오프(off) 조합으로서 설정압력을 변경시킬 수 있어서, 상기 압력탱크 내의 증기압에 대한 기준값을 선택하여 설정할 수 있다.

도 3은 본 고안의 증기압설정부(11)에 대한 일예를 나타낸 도표이다.

다시 도 1을 참조하면 제어부(10)는 마이크로프로세서로 이루어져 증기보일러의 안전점검을 총괄 제어하는 것으로서, 압력탱크 내의 증기압 및 온도의 과압 및 과열에 대한 소정의 상한 설정값, 예를 들면 대략 5.5㎏/㎠ 및 160℃가 저장된다.

과압점검부(12)는 압력계(PS)로부터 압력탱크 내의 증기압 상태를 점검하여 제어부(10)에 디지털신호로 보내준다.

압력계(PS)에는 증기압의 변화에 따라 이동하는 슬라이딩바가 있고, 과압점검부(12)에는 트랜스포머로 이루어진 트랜스코어가 있다.

압력변화에 따라 상기 슬라이딩바가 상기 트랜스코어 내에서 이동할 때 생기는 자속변화에 따른 전기적신호의 변화에 의해서, 과압점검부(12)는 디지털신호를 제어부(10)에 보내주는 것이다.

제어부(10)는 과압점검부(12)로부터의 증기압 데이터값을 증기압설정부(11)에 의해 설정된 증기압의 기준값과 비교하여 그 차이값에 따라 히터(H)의 가동 개수를 판단하여 히터용량제어부(17)로 히터(H) 가동의 명령신호를 보낸다. 예를 들어, 그 비교된 증기압 차이가 0.2㎏/㎠일때는 히터(H) 1개를, 0.4㎏/㎠일때는 히터(H) 2개를, 0.6㎏/㎠일때는 히터(H) 3개를 가동시키는 것이다.

이렇게 하므로써 상기 압력탱크 내의 증기압을 원천적으로 일정하게 유지시킬 수 있다.

온도감지센서(TS)는 더미스터(THERMISTOR) 등을 이용한다.

온도제어부(13)는 온도감지센서(TS)로부터 온도변화에 따른 저항값 변화를 디지털신호로 판독하여 제어부(10)에 보낸다.

제어부(10)는 상기 과압점검부(12) 및 온도제어부(13)로부터의 증기압 및 온도에 대한 데이터를 표시 및 경보발생부(15)의 증기압표시부(23) 및 온도표시부(22)에 수치상으로 표시하도록 제어한다.

또한 제어부(10)는 상기 과압점검부(12) 및 온도제어부(13)로부터의 증기압 및 온도에 대한 데이터 값이 전술한 증기압 및 온도에 대한 소정의 상한 설정값에 도달한 경우 히터(H)의 출력을 오프(off)시키도록 제어함과 동시에, 표시 및 경보발생부(15)의 온도표시부(22)에는 'ERR OT'로 증기압표시부(23)에는 'ERR OP'로 표시하도록 제어하고 경보스피커(29)를 통해 경보음을 발생시키도록 제어한다.

따라서 압력탱크 내에서 발생하는 증기의 과압 및 과열에 대한 안전점검은 과압점검부(12)에 의해 1단계로 과압에 따른 안전점검이 되고, 온도제어부(13)에 의해 2단계로 과열에 따른 안전점검이 된다.

물론 전술한 과열방지부(18)에 의해서도 안전점검이 되므로 3단계로 과열에 따른 안전점검이 이루어지는 것이다.

이와 같이 본 고안은 여러 단계에서 중복적으로 안점점검이 되므로 어느 한 단계가 고장나더라도 나머지 단계에 의해 안전점검이 되므로 확실한 안전을 보장할 수 있다.

상기와 같은 본 고안에 의하면, 증기보일러의 히터에 의해 가열되는 압력탱크 내에서 발생하는 증기의 압력 및 온도 변화를 전기적신호로 판독하여 디지털화하여 수치적으로 표시해 주므로서 사용자가 가시적으로 언제든지 확인할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 고안은 제어부의 제어하에 상기 과압점검부로부터의 증기압 데이터와 상기 증기압설정부에 의한 기준값과 비교하여 그 차이값에 따라 상기 히터용량제어부를 제어하여 상기 히터의 가동 개수를 판단하므로 상기 압력탱크 내의 증기압을 원천적으로 일정하게 유지시킬 수 있다.

또한 본 고안은 과압 또는 과열의 이상 현상이 발생시에 히터를 오프(off)시키도록 제어함과 동시에 소정의 오류 표시 및 경보음을 발생시키는데, 과압점검부(12), 온도제어부(13) 및 과열방지부(18)에 의해 여러 단계 중복적으로 과압 및 과열에 대한 안전점검을 하므로서 어느 한 단계가 고장나더라도 나머지 단계에서 안전이 보호되어 사용자는 항상 안심할 수 있다.

본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 소정 양의 물이 담겨져 있는 압력탱크를 가열하기 위한 소정개수의 히터와, 상기 압력탱크의 급수관을 통해 물을 공급해 주기 위한 펌프와, 상기 히터의 출력용량을 제어하기 위한 히터용량제어부, 히터출력릴레이부 및 마그네트스위치를 구비한 증기보일러에 있어서,

   마이크로프로세서로 이루어져 증기보일러의 안전점검을 총괄 제어하기 위한 제어부;

   상기 히터용량제어부와 히터출력릴레이부 사이에 배치되어 바이메탈온도센서로부터 소정의 상한 설정값이 감지되면 상기 히터의 출력을 오프시키기 위한 과열방지부;

   상기 압력탱크 내의 증기압에 대한 기준값을 선택하여 설정하기 위한 증기압설정부;

   압력계로부터 상기 압력탱크 내의 증기압 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털신호로 보내주기 위한 과압점검부;

   온도감지센서로부터 상기 압력탱크 내의 온도 상태를 점검하여 상기 제어부에 디지털 신호로 보내주기 위한 온도제어부;

   상기 과압점검부 및 온도제어부로부터의 증기압 및 온도에 대한 데이터를 상기 제어부의 제어하에 수치상으로 표시하고 각종 상태 및 경보음을 발생하기 위한 표시 및 경보발생부를 포함한 것을 특징으로 하는 증기보일러의 디지털 안전제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기, 압력계는 증기압의 변화에 따라 이동하는 슬라이딩바를 가지며, 과압점검부에는 트랜스포머로 이루어진 트랜스코어를 구성한 것을 특징으로 하는 증기보일러의 디지털 안전제어장치.