KR20060082280A - 공연비감지센서를 이용한 연소장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연소실내로 공급되는 가스와 공기 압력에 따른 공연비감지센서의 동작을 감지하고 이렇게 감지된 테이터를 제어부에서 인식하여 연소실내로 공급되는 가스와 공기 량을 조절하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보일러의 연소실과; 이 연소실에 연통되는 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브와; 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브 등에 연결되며 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브에서 유입되는 가스 및 공기의 압력변위에 따라 승하강하는 동작부와, 상기 동작부의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서를 포함한 공연비감지센서와; 상기 거리감지센서의 테이터를 인식하여 가스 및 공기 량을 조절하는 제어부로 구성된다.
연소실,보일러, 공연비감지센서,송풍기

Description

공연비감지센서를 이용한 연소장치{Air fuel ratio sensor of Incinerator}
도 1은 본 발명에 따른 공연비감지센서를 이용한 연소장치를 보인 개략도,
도 2,3는 본 발명에 따른 공연비감지센서의 동작상태를 보인 단면도,
도 4,5는 본 발명에 따른 다른실시예를 보인 단면도,
도 6는 종래의 비례제어밸브를 보인 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 공연비감지센서 11: 제1하우징 12: 가스압연결구
13: 제2하우징 14:연소실압연결구 15: 제3하우징
16: 송풍기압연결구 17:기밀부재 18: 삽입공
20: 동작부 21: 제1다이어프램 22: 제2다이어프램
23: 상,하연결구 24: 스프링 30: 거리감지센서
40: 제어부 50: 연소실 60: 송풍기
70: 전기식 비례제어 가스밸브
본 발명은 공연비감지센서를 이용한 연소장치에 관한 것으로, 더 상세히는 연소실내로 공급되는 가스와 공기 압력에 따른 공연비감지센서의 동작을 감지하고 이렇게 감지된 테이터를 제어부에서 인식하여 연소실내로 공급되는 가스와 공기 량을 조절하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치에 관한 것이다.
도 6에 도시된 가스밸브는 예혼합식(Premix식) 버너에 사용되는 것으로 이러한 공압식 가스밸브의 작동방법을 간략히 설명하면, 제1솔레노이드 밸브(1) 및 제2솔레노이드 밸브(2)가 열려진 상태에서, 가스의 입구측 압력이 상승시에는 공기량조절변(4)이 상승하게 되고, 이에 따라 공기량조절변(4)의 하부압력이 하강됨에 따라 가스량조절변(3)이 하강되어, 일정한 가스압력으로 연소실로 가스가 공급된다.
그리고, 입구측 가스압 하강시에는 공기량조절변(4)이 하강하고 이에 공기량조절변(4)의 하부 압력이 상승됨에 따라 가스량조절변(3)이 상승되어 가스가 원활하게 공급되어 가스와 공기 량이 일정한 비율로 연소실내로 공급된다.
또한, 공기압력 상승시에는 공기량조절변(4)이 하강하고 이에 가스량조절변(4)의 하부 압력이 상승됨에 따라 가스량조절변(3)이 상승되어 가스 입구측이 상승되어 가스와 공기 압력이 일정한 비율로 연소실내로 공급된다.
또, 공기압력 하강시에는 공기량조절변(4)이 상승되고 이에 가스량조절변(3)의 하부 압력이 떨어져 가스량조절변(3)이 하강되어 출구측 가스압이 하강하여 가스와 공기 량이 일정한 비율로 연소실내로 공급된다.
이러한 종래의 공압식 가스밸브는 팬에 의하여 공급되는 공기압력으로 작동된다.
따라서, 팬에 의하여 공급되는 공기압력을 공압식가스밸브에 공급되는 가스압력과 동일 수준이 되어야 한다. 그래서 팬의 공기압력이 상당히 높아야 하는 단점이 있었다.
또한, 고출력에서의 공연비와 저출력에서의 공연비가 동일하게 된다. 따라서 고출력에서는 공연비를 작게하여 연소효율을 높이고, 저출력에서는 공연비를 크게하여 배기가스의 응축에 의한 열교환기의 부식을 방지하도록 공연비를 출력에 따라 조절할 수 없는 단점이 있었다.
또, 종래의 공압식 가스밸의 구조가 복잡하여 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 가스와 공기 비율을 출력에 따라 최적화하여 불완전 연소에 의한 일산화탄소 발생을 원천적으로 방지함과 동시에 과잉공기의 유입을 억제하여 보일러의 연소효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 전기식비례제어 가스밸브와 송풍압력이 상대적으로 낮은 팬을 사용하는 기존의 보일러에 적용할 수 있어 제품의 호환성이 뛰어난 효과가 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보일러의 연소실과; 이 연소실에 연통되는 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브와; 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브 등에 연결되며 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브에서 유입되는 가스 및 공기의 압력변위에 따라 승하강하는 동작부와, 상기 동작부의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서를 포함한 공연비감지센서와; 상기 감지센서의 테이터를 인식하여 가스 및 공기 량을 조절하는 제어부로 구성된다.
그리고, 상기 공연비감지센서는 일측에 가스가 유입되는 가스압연결구가 형성된 제1하우징과, 상기 제1하우징의 상부에 장착되며, 연소실의 압력을 유입하는 연소실압연결구가 형성된 제2하우징과, 상기 제2하우징의 상부에 장착되며, 송풍기 내부의 압력을 유입하는 송풍기압연결구가 형성되고 상부에 삽입공이 형성된 제3하우징과, 상기 제1,2,3 하우징 사이에 설치되며, 유입되는 가스 및 송풍기과 연소실 각각의 압력변위에 따라 일정한 거리로 승하강하는 동작부와, 상기 동작부의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서로 구성된다.
또한, 상기 제1하우징과 제1다이어프램 사이 및 상기 제3하우징과 제2다이어프램 사이에 일정한 복원력을 갖는 스프링이 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 거리감지센서는 제1하우징과 제3하우징 중에 선택적으로 설치되는 특징으로 한다.
그리고 상기 제2하우징에는 내주면에 일정하게 경사진 경사부(19)가 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 공연비감지센서를 이용한 연소장치를 보인 개략도, 도 2,3는 본 발명에 따른 공연비감지센서의 동작상태를 보인 단면도이고, 도 4,5는 본 발명에 따른 다른실시예를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 보일러의 연소실(50)과, 이 연소실(50)에 연통되는 송풍기(60) 및 전기식 비례제어 가스밸브(70)와, 상기 연소실(50), 송풍기(60) 및 전기식 비례제어 가스밸브(70) 등에 연결되며 상기 연소실(50), 송풍기(60) 및 전기식 비례제어 가스밸브(70)에서 유입되는 압력변위에 따라 승하강하는 동작부(20)와, 상기 동작부(20)의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서(30)를 포함한 공연비감지센서(10)와, 상기 거리감지센서(30)의 테이터를 인식하여 가스 및 공기 량을 조절하는 제어부(40)로 구성된다.
상기 공연비감지센서(10)는 제1,2,3하우징(11,13,15)과, 상기 제1,2,3하우징 (11,13,15)내부에 구비되며 가스 및 공기 압력변위에 따라 승하강하는 동작부(20)로 이루어진다.
상기 제1하우징(11)은 상부가 개방되고 내부에 소정의 공간을 가지며 일측에 가스를 유입하는 가스압연결구(12)가 형성된다.
상기 제2하우징(13)은 제1하우징(11)의 상부에 결합되며, 상하부가 개방되고 내부에 소정의 공간을 가지며 일측에 연소실(50)내의 압력을 유입하는 연소실압연결구(14)가 형성된다.
상기 제3하우징(15)은 제2하주징의 상부에 결합되며, 하부가 개방되고 내부에 소정의 공간을 가지며 일측에 송풍기(60) 내부의 압력을 유입하는 송풍기압연결구(16)가 형성되고 상부에 삽입공(18)이 형성된다.
한편, 상게 제1,2,3하우징(11,13,15) 사이에는 기밀을 유지하도록 기밀부재(17)가 개재될 수 있는 것이다.
상기 동작부(20)는 제1하우징(11)과 제2하우징(13) 사이에 제1다이어프램(21)이 고정되고 상기 제1다이어프램(21)의 저면과 제1하우징(11)의 저면에 스프링(24)이 탄지된다.
그리고, 상기 제2하우징(13)과 제3하우징(15) 사이에 제2다이어프램(22)이 고정되고, 상기 제1,2다이어프램(21,22) 사이에 상,하연결구(23)가 구비되며, 상기 제2다이어프램(22)의 상부와 제3하우징(15)의 내측 상부 사이에 스프링(24)이 탄지된다.
그리고, 상기 제2다이어프램(22)의 단면적을 제1다이어프램(21)의 단면적보다 크게하여 낮은 송풍기 압력에서도 공연비측정을 가능케 한다.
상기 거리감지센서(30)는 제3하우징(15)의 삽입공(18)에 결합되어 제3하우징(15)의 내부에 배치되어 상기 동작부(20)의 승하강되는 거리를 감지하여 제어부(40)로 테이터를 전달하는 것이다.
상기 거리감지센서(30)는 제1하우징(11)과 제3하우징(15) 중에 선택적으로 설치됨은 물론이다.
한편, 상기 공연비감지센서(10)에는 원통형상을 가지며 고무 재질로된 통상 의 다이어프램(diafram) 방식을 이용한 것이다.
상기 제어부(40)는 공연비감지센서(10)의 거리감지센서(30) 테이터를 인식하여 원하는 출력 및 공연비에 맞게 송풍기(60) 및 전기식 비례제어 가스밸브(70)를 조절한다.(일반적인 방법을 채택한다)
상기와 같이 본 발명의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1하우징(11)의 가스압연결구(12)를 통해 많은 량의 가스가 유입되는 경우의 예를 살펴 보면, 상기 제1하우징(11) 내부의 가스압력(P1)이 상승함에 따라 상기 제1다이어프램(21)이 상승되면서 상기 상,하연결구(23)를 상승시키고 이와 동시에 상기 상,하연결구(23)의 상승된 거리만큼 상기 제2다이어프램(22)이 상승된다.
이 과정에서 상기 제2다이어프램(22)의 스프링(24)에 의해 일정한 복원력을 갖는 상태가 된다.
이어서 상기 거리감지센서(30)는 처음 설정된 거리에서 상기 제2다이어프램(22)의 상승된 거리를 감지하여 제어부(40)로 보내고, 이어 제어부(40)에서 연소실(50)내로 공급되는 가스압을 조절하여, 가스와 공기 량이 일정비율로 공급되도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송풍기(60)의 회전수가 갑자기 증가할 경우의 예를 들어보면, 상기 송풍기(60)으로 부터 공급되는 공기의 량이 급증하면 상기 송풍기압연결구(16)로 많은 량의 공기가 유입되어, 상기 제3하우징(15) 내부의 공기압력(P3)이 상승함에 따라 상기 제2다이어프램(22)이 하강되면서 순착적으로 상기 상 ,하연결구(23)와 제1다이어프램(21)이 하강된다.
이 과정에서 상기 제1다이어프램(21)의 스프링(24)에 의해 일정한 복원력을 갖는 상태가 된다.
이런 상태에서 상기 거리감지센서(30)는 설정된 거리에서 상기 제2다이어프램(22)으 하강된 거리를 감지하여 제어부(40)로 보내고, 이어서 제어부(40)에서 연소실(50)내로 공급되는 공기압을 조절하여, 가스와 공기 량이 일정비율로 공급되도록 한다.
이와 같이, 공연비를 상대적으로 높게할 경우에는, 가스압력에 비하여 송풍기의 압력을 상대적으로 높여야하며, 상기 송풍기의 압력을 상대적으로 높이면 동작부(20)가 하강을 하며, 동시에 제2다이어프램(22)의 단면적이 감소하게 되어 동작부(20) 상하부의 힘이 균형을 이루게 된다.
이어 공연비를 상대적으로 작게 할 경우에는 가스압력에 비하여 송풍기의 압력을 상대적으로 낮게하면 상기 동작부(20)가 상승함과 동시에 상기 제2다이어프램(22)의 단면적이 증가하게 되어 동작부(20) 상하부의 힘이 균형을 이루게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연소실(50)내 저출력의 경우를 예시한 것으로, 공연비를 높게하여 배기가스의 노점온도를 높여 배기가스중에 있는 수증기의 응축을 방지하는 경우를 예시한다.
즉 상기 송풍기(60)의 압력을 가스압력보다 상대적으로 높게하여, 배기가스의 노점온도를 높인다.
도 5에 도시된 바와 같이, 연소실(50)내 고출력의 경우를 예시한 것으로, 공 연비를 낮게하여 연소효율을 높여 운전하는 경우를 예시한다.
즉 상기 송풍기(60)의 압력을 가스압력보다 상대적으로 낮게 설정하여 효율을 높인다.
따라서, 가스와 공기의 비율을 최적화하여 불완선 연소에 의한 일산화탄소 발생을 원천적으로 방지한다.
그리고, 전기식 비례제어 가스밸브와 송풍압력이 상대적으로 낮은 송풍기를 사용하는 기존의 보일러에 적용할 수 있어 제품의 호환성이 뛰어난 효과가 있다.
또한, 연소실내 고출력에서는 공연비를 낮게하여 연소효율을 높게하고, 저출력에서는 공연비를 크게하여 배기가스의 노점온도를 높게하여 보일러의 수명을 연장하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 보일러의 연소실과; 이 연소실에 연통되는 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브와; 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브 등에 연통되며 상기 연소실, 송풍기 및 전기식 비례제어 가스밸브에서 유입되는 가스 및 공기의 압력변위에 따라 승하강하는 동작부와, 상기 동작부의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서를 포함한 공연비감지센서와; 상기 거리감지센서의 테이터를 인식하여 가스 및 공기 량을 조절하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공연비감지센서는 일측에 가스가 유입되는 가스압연결구가 형성된 제1하우징과, 상기 제1하우징의 상부에 장착되며, 연소실의 압력을 유입하는 연소실압연결구가 형성된 제2하우징과, 상기 제2하우징의 상부에 장착되며, 송풍기 내부의 압력을 유입하는 송풍기압연결구가 형성되고 상부에 삽입공이 형성된 제3하우징과, 상기 제1,2,3 하우징 사이에 설치되며, 유입되는 가스압 및 송풍기과 연소실 각각의 압력변위에 따라 일정한 거리로 승하강하는 동작부와, 상기 동작부의 움직이는 거리를 감지하는 거리감지센서로 구성된 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동작부는 제1,2하우징 사이에 제1다이어프램이 설치되고, 상기 제2,3사이에 제2다이어프램이 설치되고 상기 제1,2다이어프램 사이에 서로 당접된 상,하연결구가 구비된 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1하우징과 제1다이어프램 사이 및 상기 제3하우징과 제2다이어프램 사이에 일정한 복원력을 갖는 스프링이 더 구비된 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2하우징에는 내주면에 일정하게 경사진 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 거리감지센서는 제1하우징과 제3하우징 중에 선택적으로 설치가능한 것을 특징으로 하는 공연비감지센서를 이용한 연소장치.
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