KR20060102290A - 댐퍼위치 조정장치 및 이것을 구비한 연소장치 - Google Patents

Abstract

댐퍼의 위치의 조정이 가능함과 동시에, 만일의 댐퍼의 회전 이상을 검출 가능한 댐퍼위치 조정장치를 실현한다.

보일러(1) 등의 연소장치에 적용되어, 그 버너(2)로의 급기량을 조정하는 댐퍼(8)에 설치되는 댐퍼위치 조정장치이다. 댐퍼(8)를 그 회전축(9) 둘레로 회전시키는 스테핑 모터(23)와, 댐퍼(8)의 회전축(9)과 일체로 회전 가능하게 설치되는 피검출판(33)과, 이 피검출판(33)에 형성한 슬릿(35)을 검출하는 검출기(34)를 구비하고, 또한 제어기(49)를 구비한다. 이 제어기(49)는, 댐퍼(8)가 지정된 회전 정지 위치에서 정지하도록 스테핑 모터(23)를 제어함과 동시에, 스테핑 모터(23)로의 구동 펄스로 이루어진 제어 신호와, 검출기(34)에 의한 슬릿(35)의 검출 펄스로 이루어진 검출 신호에 기초하여, 댐퍼(8)의 회전 이상을 검지한다.

Description

댐퍼위치 조정장치 및 이것을 구비한 연소장치{DAMPER POSITION ADJUSTING DEVICE AND COMBUSTION APPARATUS EQUIPPED WITH THE SAME}

도 1은 본 발명의 댐퍼위치 조정장치의 하나의 실시예가 적용된 보일러를 나타내는 개략 종단면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ단면도이다.

도 3은 본 발명의 댐퍼위치 조정장치의 하나의 실시예를 나타내고, 그 본체부의 사시도이다.

도 4는 도 3의 댐퍼위치 조정장치의 사용 상태를 나타내는 시스템 구성도이며, 일부를 단면으로 하여 나타냄과 동시에 제어 상태도 나타내고 있다.

도 5는 도 3의 댐퍼위치 조정장치의 회전이상 검출수단 및 댐퍼위치 표시수단을 나타내는 단면도이다.

도 6은 피검출판의 변형예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연소장치(보일러) 2 : 버너

6 : 급기로 7 : 배기가스로(굴뚝)

8 : 댐퍼 9 : 회전축

17 : 댐퍼위치 조정장치 21 : 구동축

23 : 모터(스테핑 모터) 49 : 제어기

50 : 제 1 센서(외기온도 센서)

51 : 제 2 센서(매진(煤塵)센서, NO_x 센서, O₂센서, CO 센서 등)

본 발명은, 연소장치의 버너로의 급기(給氣)량을 조정하기 위한 댐퍼위치 조정장치와, 이 댐퍼위치 조정장치를 구비한 연소장치에 관한 것이다. 특히, 가스 또는 기름을 연소시키는 형식의 보일러에 있어서, 그 버너로 공급하는 연소용 공기의 유량을 조정하기 위해서, 그 급기로에 설치되는 댐퍼의 개방도를 조정하는 댐퍼위치 조정장치와, 이 댐퍼위치 조정장치를 구비한 보일러에 관한 것이다.

보일러의 버너로 공기를 공급하는 급기로에는, 급기량을 조정하는 댐퍼가 설치되어 있다. 종래에, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 고연소 풍량(風量) 위치와 저연소 풍량 위치의 2위치중, 어느 하나를 택일적으로 취하는 댐퍼가 알려져 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 평성8-303759호

상기 특허문헌 1에 기재된 발명과 같이, 댐퍼의 정지 위치를 양자택일로서 제어하는 것만으로는, 외기(外氣) 온도 등의 변화에 기초하여, 댐퍼의 위치를 조정 할 수 없는데다가, 연소 상태나 연비의 개선에도 한계가 있었다. 가령, 스테핑 모터를 이용하여 댐퍼의 위치를 조정한다고 해도, 과부하에 의한 회전 이상이 일어날 우려가 있다. 즉, 스테핑 모터로 회전 구동 펄스를 출력했음에도 불구하고, 실제로는 스테핑 모터가 회전하지 않고, 나아가서는 댐퍼의 회전이 이루어지지 않아, 검은 연기의 발생 등의 연소 불량으로 이어지므로, 이러한 회전 이상에의 대응이 필요하다.

또한, 상기 특허문헌 1에 기재된 발명과 같이, 댐퍼의 정지 위치를 양자택일로서 제어하는 것만으로는, 배기가스 온도에 기초하여, 댐퍼의 위치를 조정할 수 없음은 물론, 배기가스중의 매진량, 질소산화물량, 산소량 또는 일산화탄소량 등의 변화에 기초하여, 댐퍼 위치를 조정할 수 없으므로, 연소 상태나 연비의 개선에도 한계가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 댐퍼의 위치의 조정이 가능함과 동시에, 만일의 댐퍼의 회전 이상을 검출하는 것이 가능한 댐퍼위치 조정장치와, 이 댐퍼위치 조정장치를 구비한 연소장치를 실현하는 것에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배기가스 온도가 변화하여도, 혹은 배기가스중의 매진량, 질소산화물량, 산소량 또는 일산화탄소량 등이 변화하여도, 최적의 연소 상태를 유지하도록, 댐퍼의 위치를 조정하는 것이 가능한 댐퍼위치 조정장치와, 이 댐퍼위치 조정장치를 구비한 연소장치를 실현하는 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 청구항 1에 기재 된 발명은, 연소장치의 버너로의 급기량을 조정하는 댐퍼에 설치되는 댐퍼위치 조정장치로서, 상기 댐퍼를 그 회전축 둘레로 회전시키는 모터와, 상기 회전축과 일체로 회전이 가능하도록 설치되는 피검출판과, 이 피검출판에 형성한 슬릿을 검출하는 검출기와, 상기 댐퍼가 지정한 회전 정지 위치에서 정지하도록 상기 모터를 제어함과 동시에, 상기 모터로의 제어 신호와 상기 검출기로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 댐퍼의 회전 이상을 검지하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 지정된 회전 정지 위치에서 정지하도록 모터를 제어함으로써, 댐퍼의 회전 정지 위치를 임의로 조정할 수 있다. 게다가, 모터로의 제어 신호와 검출기로부터의 검출 신호에 기초하여, 댐퍼의 회전 이상을 검지할 수 있다. 즉, 댐퍼의 실제의 동작을 검출기로부터의 검출 신호로 파악하여, 모터로 출력한 제어 신호와 비교함으로써, 댐퍼의 회전 이상을 검지할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 모터는, 스테핑 모터로 되어 있으며, 상기 제어기는, 상기 스테핑 모터로의 구동 펄스로 이루어진 상기 제어 신호와, 상기 검출기에 의한 상기 슬릿의 검출 펄스로 이루어진 상기 검출 신호에 기초하여, 상기 댐퍼의 회전 이상을 검지하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 스테핑 모터를 사용함으로써, 댐퍼의 회전 정지 위치의 조정을 용이하게 실시할 수 있다. 또한, 스테핑 모터로의 구동 펄 스로 이루어진 제어 신호와, 검출기로부터의 검출 펄스로 이루어진 검출 신호에 기초하여, 댐퍼의 회전 이상을 용이하게 검지할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 피검출판은, 둘레방향에 등간격으로 복수의 슬릿을 형성한 슬릿 형성 영역을 가진 원형 또는 부채형의 판재로 되어 있으며, 상기 제어기는, 상기 슬릿 형성 영역 바깥에 상기 검출기가 배치될 때까지, 상기 모터를 한방향으로 회전시킨 후, 다른 방향으로 역회전시켜 상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 위치를 원점으로 하고, 상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 상기 원점에서, 상기 댐퍼가 상기 버너로의 급기로를 전체 폐쇄하는 한편, 상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 일끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 위치에서, 상기 댐퍼가 상기 버너로의 급기로를 전체 개방하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 댐퍼의 전체 폐쇄위치로부터 전체 개방위치까지의 범위에 다수의 슬릿을 설치한 피검출판을 이용하여, 전체 폐쇄위치의 원점 확인을 하여 사용함으로써, 간단하고 쉬운 구성 및 제어로, 댐퍼의 회전 이상의 검출이 가능하다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 버너로 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기온도센서, 상기 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도센서, 그 배기가스중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소의 양을 검출하는 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서 중, 하나 또는 복수의 센서 를 구비하고, 이 센서의 출력에 기초하여, 상기 제어기는 상기 댐퍼의 회전정지위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 각종 센서를 이용함으로써, 외기 온도나 배기가스 온도를 고려한 제어가 가능하고, 또 배기가스 중의 매진량, 질소산화물량, 산소량, 또는 일산화탄소량을 고려한 제어가 가능하다. 이에 따라, 연소 불량을 유지관리없이 효과적으로 방지할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 연소장치의 버너로의 급기량을 조정하는 댐퍼에 설치되는 댐퍼위치 조정장치로서, 상기 댐퍼를 그 회전축 둘레로 회전시키는 모터와, 상기 연소장치의 배기가스 온도 또는 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소 등의 양을 검출하는 센서와, 이 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지 위치를 조정하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 배기가스 온도를 고려한 제어가 가능하고, 또한 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 또는 일산화탄소 등의 양을 고려한 제어가 가능하고, 이들 변화에 대해서도 자동으로 댐퍼 위치를 조정하여, 연소 불량을 방지할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 버너로 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기온도 센서, 상기 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도센서, 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소의 양을 검출하는 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서 중, 복수의 센서를 구비하여, 상기 제어기는, 이 복수의 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 청구항 5에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 급기되는 공기 온도나 배기되는 배기가스 온도, 혹은 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 또는 일산화탄소의 양 중, 복수의 요소를 고려한 제어가 가능하고, 이들 변화에 대해서도 자동으로 댐퍼 위치를 조정하여, 연소 불량을 방지할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 상기 제어기는, 상기 복수의 센서에 대하여 미리 설정된 우선도(優先度)에 기초하여, 이 우선도가 높은 센서로부터의 검출 신호를 우선하고, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 복수의 센서에 우선도를 매겨 제어함으로써, 간단하고 쉬운 제어로 연소 불량을 방지할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 이미 설치된 또는 기존의 연소장치에 적용되고, 이미 설치된 또는 기존의 댐퍼의 회전축에, 상기 모터에 의해 구동되는 구동축을 연결하여 부착하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 7 중의 어느 한 항에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 이미 설치된 또는 기존의 연소장치에 후에 부착하는 것이 가능하다. 따라서, 이미 설치된 또는 기존의 연소장치라 하더라 도, 댐퍼의 회전 정지 위치의 조정이 가능하고, 또 댐퍼의 회전 이상의 검지가 가능하게 된다.

청구항 9에 기재된 발명은, 복수종의 상기 연소장치에 적용 가능하게, 상기 피검출판에 상기 슬릿 형성 영역이 복수 형성되어 있으며, 적용하는 연소장치에 대응한 슬릿 형성 영역이 사용되는 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 댐퍼위치 조정장치이다.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 복수종의 연소장치에 대해서도 공통 부품으로서 댐퍼위치 조정장치를 제공할 수 있다.

또한, 청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 9 중의 어느 한 항에 기재된 댐퍼위치 조정장치를 구비한 것을 특징으로 하는 연소장치이다.

청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 내지 9 중의 어느 한 항에 기재된 작용 효과를 발휘하는 보일러 등의 연소장치를 제공할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

다음에, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

본 발명의 댐퍼위치 조정장치는, 소형 관류(貫流) 보일러 등의 수관(水管) 보일러, 급탕기, 흡수식 냉동기의 재열기 등의 각종 연소장치(열기기)에 적용된다. 이 연소장치는, 버너 외에, 이 버너의 연소에 의해서 가열되는 흡열체군을 가진다. 또한, 연소장치에는, 버너로 연소용 공기를 공급하는 급기로에, 그 공급 공기 유량을 조정할 수 있도록 댐퍼가 설치되어 있다. 이 댐퍼는, 급기로에 설치된 밸브이며, 회전축 둘레로 회전할 수 있는 판재로 이루어진다. 따라서, 댐퍼의 회전 정지 위치를 조정함으로써, 버너측으로 공급되는 공기유량을 조정할 수 있다.

댐퍼위치 조정장치는, 댐퍼의 회전축을 조정 가능하도록 가동하는 장치이다. 댐퍼위치 조정장치는, 댐퍼의 회전축에 연결되는 구동축을 구비하며, 회전 정지 위치를 임의로 조정할 수 있는 모터로 상기 구동축을 회전시킨다. 이에 따라, 상기 회전축 나아가서는 댐퍼는, 그 회전 정지 위치가 조정된다. 상기 모터로서 전형적으로는 스테핑 모터(펄스모터)가 사용된다.

스테핑 모터의 회전 이상을 검지하기 위해서, 댐퍼위치 조정장치는, 댐퍼의 회전축과 일체로 회전아 가능하도록 설치되는 피검출판과, 이 피검출판에 형성한 슬릿을 검출하는 검출기를 구비한다.

피검출판은, 상기 구동축과 일체로 회전하도록 설치되는 판재로서, 전형적으로는 원판이다. 이 원판의 바깥둘레부의 적어도 일부에는, 다수의 슬릿이 둘레방향에 등간격으로 형성되어, 슬릿 형성 영역으로 되어 있다. 각 슬릿은, 원판의 반경 방향을 따라서 배치되어 있으며, 동일한 형상 및 크기이다. 이들 슬릿은, 금속 등으로 형성된 불투명한 원판에, 가늘고 긴 사각형의 홈이나 구멍을 관통 형성하여 구성된다. 혹은, 플라스틱 등으로 형성된 투명한 원판에, 둘레방향을 따라서 밝고 어두운 줄무늬모양이 되도록 인쇄 등을 실시함으로써, 투명하게 남긴 부분을 슬릿으로 할 수 있다. 이러한 피검출판은, 슬릿 형성 영역을 가지고 있으면 되기 때문에, 원형이 아니라, 부채형 등이라도 괜찮다.

한편, 검출기는, 댐퍼위치 조정장치의 외부 케이스 등에 고정하여 설치되고, 발광소자와 수광소자를 구비한다. 전형적으로는, 포토 인터럽터를 이용할 수 있 다. 그리고, 그 발광소자와 수광소자의 사이에, 피검출판을 개재시킨 상태로 부착한다. 즉, 피검출판은, 그 바깥둘레부가 검출기의 발광소자와 수광소자의 사이에 배치된 상태로, 상기 구동축 나아가서는 댐퍼와 함께 회전하도록 설치된다.

댐퍼가 급기로(給氣路)의 전체 폐쇄위치와 전체 개방위치의 사이를 회전할 때, 피검출판도 댐퍼의 회전축과 일체로 회전하지만, 그 때에 피검출판이 검출기를 통과하는 영역이 슬릿 형성 영역이 된다. 본 실시형태에서는, 슬릿 형성 영역의 둘레방향 일끝단부의 슬릿을 검출기가 검출하는 위치가, 댐퍼의 전체 개방위치와 대응하며, 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 검출기가 검출하는 위치가, 댐퍼의 전체 폐쇄위치와 대응하도록, 댐퍼위치 조정장치는 댐퍼의 회전축에 부착된다.

댐퍼위치 조정장치는, 제어수단으로서의 제어기에 의해 제어된다. 이 제어기는, 각 슬릿의 검출 신호를 검출기로부터 취득한다. 따라서, 검출기가 피검출판의 슬릿 형성 영역내에 있으면, 모터 나아가서는 댐퍼의 회전에 수반하여, 소정간격으로 슬릿이 검출된다. 반대로, 검출기가 피검출판의 슬릿 형성 영역 바깥에 있으면, 모터 나아가서는 댐퍼를 회전시켜도, 슬릿의 검출이 이루어지지 않는다. 이것을 이용하여, 제어기는 댐퍼 위치의 원점 확인이 가능하다. 구체적으로는, 슬릿 형성 영역 바깥에 검출기가 배치될 때까지, 모터를 한방향으로 회전시킨 후, 다른 방향으로 역회전시켜 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 검출기가 검출하는 위치를 원점으로 한다.

또한, 제어기는, 구동축이 지정된 회전 정지 위치에서 정지하도록 모터를 제 어한다. 본 실시형태와 같이 스테핑 모터를 사용하는 경우에는, 스테핑 모터에 구동 펄스로 이루어진 제어 신호를 보냄으로써, 모터 나아가서는 댐퍼를 원하는 각도만큼 정회전 또는 역회전시킬 수 있다.

제어기는, 상기 모터를 원하는 양만큼 구동하기 위하여, 모터로 제어 신호를 출력하거나, 이 제어 신호에 기초하여 댐퍼가 실제로 상기 원하는 양만큼 개폐했는지를 확인한다. 즉, 제어기는, 검출기로부터의 검출 신호를 모터로의 제어 신호와 비교하여, 댐퍼의 회전 이상을 감시한다. 본 실시형태와 같이 스테핑 모터를 사용하는 경우에는, 스테핑 모터로의 구동 펄스로 이루어진 제어 신호와, 검출기에 의한 슬릿의 검출 펄스로 이루어진 검출 신호를 비교하여, 회전 이상의 유무를 감시한다.

예를 들어, 스테핑 모터로 구동 펄스를 보냈는데도, 검출기로부터 검출 펄스가 검출되지 않는 경우에, 회전 이상으로 검지하여, 보일러의 연소를 정지시킨다. 또한 반대로, 스테핑 모터로 구동 펄스를 보내지 않았는데도, 검출기로부터 펄스가 검출되었을 경우에도, 회전 이상으로 검지하도록 구성할 수 있다.

댐퍼위치 조정장치는, 버너로 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기온도 센서나, 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서, 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소의 양을 검출하는 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서 중의, 하나 또는 복수의 센서를 더 구비하고 있어도 좋다. 그 경우, 그들 센서를 이용함으로써, 외기 온도, 배기가스온도, 배기가스 중의 매진량, 질소산화물량, 산소량 또는 일산화탄소량을 고려한 제 어가 가능하다.

예를 들어, 외기온도 센서를 구비하였을 경우, 그 출력에 기초하여 회전 정지 위치를 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 버너에 공급되는 공기의 공기비를 조정하여, 외기 온도에 좌우되지 않고, 공기비가 일정한 운전을 계속할 수 있다. 여기서, 공기비란, 실제 연소공기량/이론 연소공기량을 말한다. 즉, '연소시에 실제로 필요한 공기량' / '연소시에 이론상 필요한 공기량'을 '공기비'라고 한다. 공기는, 외기 온도의 변화에 수반하여 체적이 변화하지만, 외기온도 센서를 마련함으로써, 이 체적 변화에 용이하게 대응할 수 있다.

본 실시형태의 댐퍼위치 조정장치는, 보일러 등의 연소장치에 있어서, 그 버너로의 급기로에 설치되는 댐퍼의 회전축에 부착된다. 이 댐퍼는, 상기 모터를 제어함으로써, 연소정지시에는 급기로를 전체 폐쇄할 수도 있고, 관체(罐體){로(爐)}로부터 급기로 측으로의 공기나 가스의 역류를 방지할 수 있다. 따라서, 덕트나 거기에 접속된 각종 기기에의 열영향을 최소로 할 수 있음과 동시에, 드래프트(draft)에 의한 배열(排熱) 손실을 방지할 수도 있다. 특히, 파일럿 버너에 의한 점화형식에 유효하고, 파일럿 연소시의 송풍량 등의 조정이 가능하다.

또한, 제어기에 의한 댐퍼의 개폐 제어는, 각종 센서의 출력에 기초하여 조정이 가능하다. 센서의 종류는 특별히 상관없지만, 버너로 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기온도 센서, 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서, 그 배기가스중의 매진의 양(농도)을 검출하는 매진 센서, 배기가스 중의 질소산화물의 양(농도)을 검출하는 질소산화물 센서, 배기가스중의 산소의 양(농 도)을 검출하는 산소 센서, 배기가스중의 일산화탄소의 양(농도)을 검출하는 일산화탄소 센서 등의 중의, 하나 또는 복수의 센서가 사용된다. 각 센서의 부착 위치는, 적절하게 설정되지만, 외기온도 센서는 급기로 등에 설치할 수 있고, 배기가스 온도 센서, 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서는, 배기가스로(굴뚝)에 설치된다.

연소장치가 보일러인 경우, 제어기는, 그 운전 공정에 따라, 댐퍼를 저연소 풍량위치 또는 고연소 풍량위치로 전환하도록 모터를 제어하거나, 상기 각종 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 각 위치를 조정한다. 이에 따라, 외기 온도, 배기가스 온도, 배기가스 중의 매진량, 질소산화물량, 산소량 또는 일산화탄소량을 고려한 제어가 가능하다.

예를 들어, 외기온도 센서를 구비하였을 경우, 상기와 같이, 공기는, 외기 온도의 변화에 수반하여 체적이 변화하지만, 외기온도 센서를 설치함으로써, 이 체적 변화에 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 매진 센서를 이용하는 경우에는, 매진량이 적어지는 방향으로 댐퍼를 조정한다. 그리고, 질소산화물 센서나 일산화탄소 센서의 경우는, 질소산화물 또는 일산화탄소가 적어지는 방향으로 댐퍼를 조정한다. 또한, 산소 센서의 경우는, 최적의 연소 상태의 산소 농도로 유지하도록 댐퍼를 조정하거나, 혹은 상기 외기온도 센서와 마찬가지로, 공기비가 일정하게 되도록 댐퍼를 조정한다. 또한, 배기가스 온도 센서의 경우는, 배기가스 온도에 기초하여, 최적의 연소 상태가 되도록, 댐퍼를 조정한다.

이들 센서는, 어느쪽이든 하나만 사용하여 제어해도 좋고, 복수의 센서를 조합하여 사용하면서, 댐퍼의 조정을 실시해도 좋다. 복수의 센서를 이용하는 경우, 미리 설정된 우선도에 기초하여, 그 우선도가 높은 센서로부터의 검출 신호를 우선적으로 제어할 수 있다.

댐퍼위치 조정장치는, 이미 설치된 또는 기존의 연소장치에 대해서, 그 이미 설치된 또는 기존의 댐퍼의 회전축에 후에 부착 가능한 구성으로 할 수 있다. 보일러 등의 연소장치는, 댐퍼를 개방하는 방향이 시계 방향인 우회전인 것과, 반시계방향인 좌회전인 것이 있으며, 또한 댐퍼의 회전축의 키 홈도 댐퍼의 판면(板面)에 대하여, 기종에 따라 다른 경우도 있다. 이들 다른 형식의 연소장치에 대해서도, 공통적으로 적용이 가능하도록, 상기 피검출판에는 복수의 슬릿 형성 영역을 마련해도 좋다. 그 경우, 적용하는 연소장치에 따라, 어느 하나의 슬릿 형성 영역이 택일적으로 사용된다.

[실시예]

이하에, 본 발명의 구체적인 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 댐퍼위치 조정장치는, 보일러뿐만 아니라, 흡수식 냉동기의 재열기 등에도 적용이 가능하지만, 여기서는 수관 보일러의 일종인 관류식의 증기 보일러에 적용한 예에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 댐퍼위치 조정장치의 하나의 실시예가 적용된 보일러를 나타내는 개략 종단면도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ단면도이다.

본 실시예의 보일러(1)는, 버너(2)와 다수의 전열관(3, 3, …)이 배치된 관 체(4)를 구비한다. 버너(2)는, 관체(4)의 일끝단부에 설치되고, 본 실시예에서는 평면형상의 연소면(燃燒面)(예비 혼합기(混合氣) 분출면)을 가진 완전예비 혼합식인 것이 채택되고 있다. 관체(4)에는, 버너(2)측의 일끝단부에, 송풍기(5)로부터의 연소용 공기를 버너(2)에 보내는 급기로(6)가 접속되고, 버너(2)와 반대쪽의 다른 끝단부에, 관체(4)로부터의 배기가스를 배출하는 배기가스로(굴뚝)(7)가 설치된다. 급기로(6)에는, 송풍기(5)의 하류측에, 버너(2)측으로 내보내는 공기량을 조정하는 댐퍼(8)가 설치되어 있다. 이 댐퍼(8)는, 급기로(6)의 유로 방향과 직교하도록 배치된 회전축(9) 둘레로 회전이 가능한 판재이다. 급기로(6)를 구성하는 덕트(부호 생략)의 안쪽에, 댐퍼(8)가 회전 가능하도록 유지됨으로써, 그 회전 각도를 조정하여, 버너(2)측으로 내보내는 공기량을 조정할 수 있다.

급기로(6)에는 또한, 댐퍼(8)의 하류측에, 연료 가스를 급기로(6) 내로 분출하는 가스 연료 공급관(10)이 설치되어 있다. 이 가스 연료 공급관(10)을 통하여 급기로(6) 내에 연료 가스를 분출함으로써, 버너(2)측으로 보내는 공기에 연료 가스를 혼합할 수 있다. 이 가스 연료 공급관(10)에는, 연료 유량 조정 밸브(11)가 설치되어 있어, 분출시키는 연료 가스의 유량을 조정할 수 있다.

관체(4) 내에 설치되는 각 전열관(3)은, 상부 헤더(12)와 하부 헤더(13)의 사이에 배치된다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 관체(4)의 양 측벽을 따라서 배치된 바깥쪽 전열관(14, 14,…)은, 판형상부(15)로 서로 연결되어 있으며, 수관벽(水管壁)(16, 16)을 형성하고 있다. 이 한 쌍의 수관벽(16, 16)과 상부 헤더(12) 및 하부 헤더(13)의 사이에서, 버너(2)의 연소에 의해서 발생하는 연소 가스 는, 배기가스로(7)를 향하여 직선모양으로 흐르도록 도입된다.

급기로(6)의 댐퍼(8)에는, 본 발명의 댐퍼위치 조정장치가 설치된다. 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치는, 급기로(6)를 구성하는 덕트(부호 생략)의 바깥면에 설치되고, 댐퍼(8)의 회전축(9)을 조작함으로써, 댐퍼(8)에 의한 급기로(6)의 개방도를 바꾸어 연소용 공기의 유량을 조정한다.

도 3 내지 도 5는, 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)을 나타내는 도면으로서, 도 3은 본체부(18)의 사시도이고, 도 4는 사용 상태를 나타내는 시스템 구성도로서, 일부를 단면으로 하여 나타내고 있으며, 도 5는 회전이상 검출수단(19) 및 댐퍼위치 표시수단(20)을 나타내는 단면도이다.

본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)는, 댐퍼(8)의 회전축(9)에 부착 및 이탈이 자유롭도록 연결되는 구동축(21)을 구비하고, 이 구동축(21)은, 감속기(22)를 통하여 모터(23)로 회전이 가능하다. 이 모터(23)로서는, 회전 정지 위치를 임의로 조정할 수 있는 모터가 사용된다. 본 실시예에서는, 스테핑 모터(펄스모터)(23)가 사용된다.

구동축(21)은, 댐퍼(8)의 회전축(9)과 커플링(24)을 개재하여 연결됨으로써, 동일축선상에서 일체로 회전이 가능하다. 본 실시예의 커플링(24)은, 단차가 형성된 원기둥 형상으로 되어 있으며, 그 중앙부에는 축방향으로 관통하여 단차가 붙은 작은 지름의 구멍(25)과 단차가 붙은 큰지름의 구멍(26)이 각각 형성되어 있다. 그 작은 지름의 구멍(25)에는 구동축(21)이 삽입되고, 이 구동축(21)은 부착 나사(27)로 커플링(24)과 일체화된다. 한편, 큰지름의 구멍(26)에는 댐퍼(8)의 회전축 (9)이 삽입 가능하게 되어 있으며, 이 회전축(9)은 키(28)로 커플링(24)과 일체로 회전이 가능하게 된다. 그를 위해서, 회전축(9) 및 커플링(24)의 큰 지름의 구멍(26)에는, 각각 키 홈(29, 30)이 형성되어 있다.

이러한 커플링(24)은, 일끝단부에 구동축(21)이 삽입된 상태로, 다른 끝단부가 축받이(31)를 개재하여 댐퍼위치 조정장치(17)의 외부 케이스(32)에 회전 가능하게 유지된다. 이 외부 케이스(32)에는, 일끝단부에 감속기(22) 및 스테핑 모터(23)가 유지되고, 다른 끝단부에 커플링(24)의 큰지름의 구멍(26)을 노출시킨 상태에서, 커플링(24)이나 회전이상 검출수단(19)을 내부에 밀폐하는 구조이다.

회전이상 검출수단(19)은, 피검출판(33)과 검출기(34)를 구비한다. 피검출판(33)은, 커플링(24)의 축방향 중앙부의 단차가 형성된 부분에, 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 나와 고정된다. 본 실시예의 피검출판(33)은, 얇은 원판으로 이루어지며, 스텐레스 등의 금속제이다. 이 피검출판(33)은, 커플링(24)이나 구동축(21)과 동심(同心)으로 설치된다. 피검출판(33)의 바깥둘레부의 일부에는, 둘레방향에 등간격으로 다수의 슬릿(35, 35)을 형성한 슬릿 형성 영역(36)이 형성된다. 본 실시예에서는, 4분의 1(90도)의 원호분만큼, 슬릿 형성 영역(36)이 형성된다. 슬릿 형성 영역(36)에 형성되는 각 슬릿(35)은, 동일한 형상 및 크기이다. 본 실시예에서는, 피검출판(33)의 반경 방향을 따른 가늘고 긴 사각형상의 홈이, 둘레방향을 따라서 등간격으로 구멍뚫려 형성되어 있다.

이 슬릿(35)을 검출하기 위한 검출기(34)는, 외부 케이스(32)에 고정된다. 본 실시예의 검출기(34)는, 투과형 포토 인터럽터로 이루어지고, 발광소자(37)와 수광소자(38)의 사이에 피검출판(33)의 바깥둘레부가 개재된 상태로 부착된다. 검출기(34)의 발광소자(37)와 수광소자(38)의 사이에 피검출판(33)을 개재시킴으로써, 검출기(34)와 대응한 위치{발광소자(37)로부터 수광소자(38)로의 광로(光路)와 대응한 위치}에 피검출판(33)의 슬릿(35)이 배치되는지 아닌지에 따라서, 수광소자(38)에 있어서의 발광소자(37)로부터의 수광(受光)의 유무가 전환될 수 있다. 이에 따라, 검출기(34)는, 피검출판(33)에 형성한 슬릿(35)의 검출이 가능하게 되어 있다.

댐퍼위치 조정장치(17)는, 도 5에 있어서, 슬릿 형성 영역(36)의 시계 방향의 끝단부 슬릿(39)이, 검출기(34)와 대응한 위치에 배치된 상태에서, 댐퍼(8)가 급기로(6)를 전체 폐쇄 상태로 하도록 위치결정되어, 댐퍼(8)의 회전축(9)에 부착된다. 댐퍼(8)의 판면에 대한 회전축(9)의 키 홈(29)의 위치는 미리 정해져 있으므로, 커플링(24)에 형성되는 키 홈(30)의 둘레방향 위치와 커플링(24)에 부착되는 피검출판(33)의 둘레방향 위치를 조정해 둠으로써, 상기 위치 결정은 용이하게 이루어진다.

그리고, 본 실시예에서는, 슬릿 형성 영역(36)은, 피검출판(33)의 90도 분량 만큼 형성하고 있으므로, 슬릿 형성 영역(36)의 시계 방향의 끝단부 슬릿(39)이, 검출기(34)와 대응한 위치에 배치된 상태에서는, 상술한 바와 같이, 댐퍼(8)가 급기로(6)를 전체 폐쇄하는 한편, 슬릿 형성 영역(36)의 반시계방향의 끝단부 슬릿(40)이, 검출기(34)와 대응한 위치에 배치된 상태에서는, 댐퍼(8)가 급기로(6)를 전체 개방하게 된다.

이러한 구성의 댐퍼위치 조정장치(17){본체부(18)}은, 급기로(6)를 구성하는 덕트(부호 생략)의 바깥면에 설치된다. 그때, 그 덕트를 관통하여 외부로 돌출한 댐퍼(8)의 회전축(9)에, 커플링(24)을 개재하여 구동축(21)이 연결된다. 이러한 구성이기 때문에, 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)는, 이미 설치된 또는 기존의 보일러(1)에도 용이하게 후속으로 부착할 수 있다.

그런데, 보일러(1)를 점검, 보수하는 사람은, 댐퍼(8)의 위치를 용이하게 인식할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)에는, 댐퍼(8)의 회전 방향의 위치를 표시하는 댐퍼위치 표시수단(20)이 설치되어 있다. 본 실시예의 댐퍼위치 표시수단(20)은, 커플링(24)으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연이어 나오도록 설치되는 막대 모양의 표시 지침(41)과, 외부 케이스(32)에 형성된 둘레방향홈(42)에 설치되는 표시판(43)을 구비한다.

도시한 예의 표시 지침(41)은, 그 기초부(44)가, 커플링(24)의 바깥둘레면에 부착된다. 그리고, 이 기초부(44)의 일끝단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 나와서, 둥근 막대 모양의 지침 본체(45)가 형성되어 있다. 이 지침 본체(45)의 선단부에는, 선단쪽을 향함에 따라 서로 근접하는 경사면(46, 46)이 형성되어 있다. 이 경사면(46, 46)끼리가 부딪침으로써 형성되는 선(線)형상의 선단부(47)는, 표시 지침(41)의 커플링(24)에의 부착 상태에 있어서, 커플링(24)의 축방향을 따라서 배치된다. 이 선형상의 선단부(47)에는, 형광 도료 등을 도포하는 것이 바람직하다.

이러한 표시 지침(41)은, 그 기초부(44)의 중앙부에 형성한 관통 구멍(부호 생략)을 통하여, 커플링(24)의 바깥둘레면에 고정 나사(48)가 결합됨으로써 부착된 다. 이렇게 해서 커플링(24)에 고정된 표시 지침(41)의 선단부는, 외부 케이스(32)에 형성한 둘레방향홈(42)에 돌입(突入)하여 배치된다. 이 둘레방향홈(42)은, 90도보다 약간 큰 각도분 만큼 형성되어 있다. 따라서, 댐퍼(8)의 회전 이상이 발생해도, 표시 지침(41)이 둘레방향홈(42)의 끝단부에 맞닿음으로써, 그 이상의 회전이 저지된다.

외부 케이스(32)의 바깥둘레면에는, 둘레방향홈(42)을 덮도록, 가요성을 가진 투명의 표시판(43)이 설치된다. 이 표시판(43)은 투명하기 때문에, 외부 케이스(32)의 외부로부터 표시 지침(41)을 눈으로 인식할 수 있다. 따라서, 지침 본체(45)의 이동 상태로, 회전축(9), 즉 댐퍼(8)의 위치를 알 수 있다. 본 실시예의 표시판(43)에는, '0'으로부터 '9'까지의 수치가 등간격으로 붙어 있다. 댐퍼(8)가 전체 폐쇄되었을 때에는 표시 지침(41){지침 본체(45)의 선단부(47)}가 '0'을 나타내고, 댐퍼(8)가 전체 개방되었을 때에는 표시 지침(41)이 '9'를 나타내도록 구성되어 있다.

본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)는, 또한 제어기(제어 수단)(49)를 구비한다. 이 제어기(49)는, 스테핑 모터(23)와 검출기(34)에 접속되어 있다. 이에 따라, 댐퍼(8)의 회전 이상을 감시하면서, 스테핑 모터(23)의 회전을 제어할 수 있다. 스테핑 모터(23)를 제어하기 위해서, 제어기(49)는, 스테핑 모터(23)로의 구동 펄스를 포함한 제어 신호의 작성 회로를 가지며, 그 작성한 제어 신호를 스테핑 모터(23)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 스테핑 모터(23)는, 정회전 또는 역회전과 그 회전각이 임의로 제어된다. 또한, 구동 펄스의 간격을 바꿈으로써, 회전 속 도가 제어된다.

실제로 댐퍼(8)를 개폐 제어함에 있어서, 제어기(49)는, 먼저 댐퍼(8)의 전체 폐쇄위치를 원점으로 하기 위하여 원점 검출 동작을 실시한다. 본 실시예에서는, 먼저 도 5에 있어서, 반시계방향으로 피검출판(33)을 회전시킨다. 만약 피검출판(33)의 슬릿 형성 영역(36) 내에 검출기(34)가 배치되어 있다고 하면, 피검출판(33)의 회전에 수반하여 검출기(34)는 정기적으로 슬릿(35)을 검출하므로, 그 검출 펄스가 검출 신호로서 제어기(49)에 입력된다. 그리고, 검출기(34)가 슬릿 형성 영역(36) 바깥에 배치될 때까지 피검출판(33)이 회전되면, 펄스가 검출되지 않게 된다. 소정 시간 펄스가 검출되지 않으면, 제어기(49)는 검출기(34)가 슬릿 형성 영역(36) 바깥에 있다고 인식하여, 회전 방향을 역방향으로 전환한다. 즉, 본 실시예에서는, 피검출판(33)을 시계 방향으로 역회전시켜, 최초로 펄스{시계 방향의 끝단부 슬릿(39)}가 검출된 위치를 원점으로 한다. 이 시계 방향으로의 회전에 의한 원점 확인은, 회전 방향 전환 전의 반시계방향의 회전보다도 매우 느린 속도로 이루어진다.

이와 같이 해서 검출된 원점은, 댐퍼(8)의 전체 폐쇄위치와 대응하고 있으므로, 이 상태를 기준으로 하여 제어기(49)는 스테핑 모터(23)로 구동 신호를 출력하여, 댐퍼(8)를 개폐 제어할 수 있다. 제어기(49)는, 댐퍼(8)의 개폐를 위해서 스테핑 모터(23)를 구동하면, 그에 따라 검출기(34)로부터 슬릿(35)의 검출 신호가 펄스로서 취득된다. 따라서, 제어기(49)는, 검출기(34)로부터의 검출 신호를 스테핑 모터(23)로의 제어 신호와 비교하여, 댐퍼(8)의 회전 이상을 감시할 수 있다. 구체적으로는, 스테핑 모터(23)로의 구동 펄스로 이루어진 제어 신호와, 검출기(34)에 의한 슬릿(35)의 검출 펄스로 이루어진 검출 신호를 비교하여, 회전 이상의 유무를 감시한다.

예를 들어, 스테핑 모터(23)로 구동 펄스를 보냈는데도, 검출기(34)로부터 검출 펄스가 검출되지 않는 경우에, 회전 이상으로 검지한다. 이때, 검출기(34)로부터의 검출 펄스는, 스테핑 모터(23)로의 구동 펄스의 주파수와 다른 것이 통상적이기 때문에, 이 상이점을 고려하여 제어한다. 예를 들어, 구동 신호의 소정 펄스분의 시간이 경과해도, 여전히 검출 신호의 펄스가 하나도 검출되지 않는 경우에, 비로소 회전 이상이라고 판단하도록 제어한다. 회전 이상으로 검지했을 경우, 제어기(49)는, 보일러(1)의 제어반(도시 생략)에 정지 신호 SP를 보내어, 연소를 정지시키는 등의 처치를 실시한다. 또한 반대로, 스테핑 모터(23)로 구동 펄스를 보내지 않았는데도, 검출기(34)로부터 펄스가 검출되었을 경우에도, 회전 이상을 검지할 수 있다.

그런데, 버너(2)로 공급되는 공기 온도(외기 온도), 보일러(1)의 배기가스 온도, 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물(NOx), 산소(O₂) 또는 일산화탄소(CO)의 양(농도) 등에 기초하여, 댐퍼(8)의 회전 정지 위치를 조정하기 위해서, 댐퍼위치 조정장치(17)에는 각종 센서(50, 51)를 구비한 것이 좋다. 이러한 센서로서 온도 센서, 매진 센서, NO_x 센서, O₂센서, CO 센서 등을 들 수 있다. 이러한 센서는, 하나만 설치해도 좋고, 복수종 설치해도 좋다. 각 센서(50, 51)는, 제어기(49)에 접 속되어 있으며, 검출 신호가 제어기(49)로 입력된다.

본 실시예에서는, 댐퍼위치 조정장치(17)의 외부 케이스(32)에, 제 1 센서(50)를 설치하는 한편, 보일러(1)의 관체(4) 출구에 있어서의 배기가스로(7)에, 제 2 센서(51)를 설치하고 있다. 제 1 센서(50)는, 서미스터로 이루어지는 외기온도 센서이며, 제 2 센서(51)는, 배기가스 온도를 계측하는 배기가스 온도 센서 외에, 그 배기가스중의 매진, 질소산화물, 산소 또는 일산화탄소의 양을 계측하는 매진 센서, NO_x센서, O₂센서 또는 CO센서 등의 중에서 어느 하나 이상의 센서를 채택해서 부착된다.

다만, 반드시 제 1 센서(50)와 제 2 센서(51)의 양쪽 모두를 설치할 필요는 없고, 어느쪽이든 한쪽의 센서만을 사용하여 제어하는 것도 가능하다. 또한, 외기온도 센서로 이루어지는 제 1 센서(50)는, 외기 온도, 즉 버너(2)로 공급되는 공기 온도를 계측한다. 이 제 1 센서(50)는, 외기 온도를 검출할 수 있으면 좋고, 그 부착 위치는 특별히 묻지 않으며, 댐퍼위치 조정장치(17)의 외부 케이스(32)로부터 떨어져 설치할 수도 있다.

본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)가 설치된 증기 보일러(1)의 개략 동작은, 이하와 같다.

외기흡입로(52)(도 1 참조)로부터 공급되는 연소용 공기(외기)는, 가스 연료 공급관(10)으로부터 공급되는 연료 가스와 급기로(6) 내에서 예비혼합되어, 이 예비혼합기는 버너(2)로부터 관체(4) 내를 향하여 분출된다. 그때, 예비혼합기는, 버너(2)로 착화수단(도시 생략)에 의해 착화되어 연소한다. 이 연소에 수반하여 발생하는 연소 가스는, 관체(4) 내의 각 전열관군(3, 3,…)과 열교환하여 배기가스가 되고, 이 배기가스는 배기가스로(7)로부터 대기 중으로 배출된다. 각 전열관(3)내의 물은, 연소 가스와의 열교환에 의해 가열되어 증기화된다. 이 증기는, 상부헤더(12)에 접속되는 증기 추출수단(도시 생략)으로부터 증기 사용설비(도시 생략)로 공급된다.

본 실시예의 보일러(1)는, 고연소와 저연소를 전환하여 운전한다. 그 때문에, 댐퍼(8)는, 고연소 풍량위치와 저연소 풍량위치 중의 어느 하나를 선택하여 위치 결정이 가능하다. 이 댐퍼(8)의 위치 조정은, 댐퍼위치 조정장치(17)의 제어기(49)가 행한다. 즉, 제어기(49)에는, 보일러(1)로부터 고연소인지 저연소인지의 선택신호(SL)가 입력되고, 그에 기초하여 모터(23)를 제어하여, 댐퍼(8)를 원하는 회전 정지위치로 배치한다. 모터(23)가 스테핑 모터인 경우에는, 상술한 원점 검출 동작을 이룬 후, 그 원점으로부터 원하는 회전 정지위치까지 구동축(21)이 회전하도록, 각 연소에 대응한 소정수의 펄스를 출력한다. 예를 들면, 고연소 풍량위치까지는 500펄스를 출력하고, 저연소 풍량위치까지는 200 펄스를 출력하여, 댐퍼(8)를 회전시킨다. 이 출력 펄스수는, 일례이며, 사용 모터에 따라 다른 것은 물론이다. 댐퍼(8)의 회전시에는 상술한 바와 같이, 검출기(34)에서 회전 이상이 감시된다.

이와 같이 해서, 보일러(1)는 댐퍼(8)를 저연소 풍량 위치나 고연소 풍량 위치의 어느 한쪽에 배치하여 운전을 실시하지만, 댐퍼(8)의 회전 정지위치는 상기 각종 센서(50, 51)에 기초하여 조정된다. 예를 들어, 외기온도 센서(제 1 센서) (50)를 이용했을 경우에는, 그것에 의해 검출한 외기 온도의 변화에 따라, 댐퍼(8)의 위치를 조정할 수 있다. 이에 따라, 외기 온도가 변화했을 경우에도, 적절한 연소 상태 및 연비로, 보일러(1)를 운전할 수 있다.

구체적으로는, 제어기(49)는, 외기온도 센서(50)로부터의 출력에 기초하여, 고연소 및 저연소의 각 회전 정지위치를 보정한다. 즉, 외기 온도의 높낮이를 고려하여, 상기 펄스수를 증감하는 등으로, 댐퍼(8)의 회전 정지위치를 조정한다. 이러한 제어기(49)에 의한 제어를 이용하여, 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)에 의해, 예를 들어 공기비를 일정하게 제어하여 보일러(1)를 운전할 수도 있다. 구체적으로는, 제어기(49)는, 외기 온도가 변화해도 버너(2)의 공기비가 거의 일정한 값이 되도록, 모터(23)의 회전을 제어하는 프로그램을 기억하고 있다.

또한, 외기온도 센서(50)에 대신하여 또는 그에 첨가하여, 상술한 매진 센서, NO_x 센서, O₂ 센서 또는 CO 센서 등으로부터 선택한 제 2 센서(51)를 이용하여, 댐퍼(8)의 회전 정지위치를 조정 가능하게 할 수 있다. 이들 제 2 센서(51)는, 모두 종래 공지의 센서를 이용할 수 있지만, 매진 센서에 대해서는, 발광소자와 수광 소자와의 사이에 배기가스를 개재시켜, 수광 소자에 있어서의 수광 강도로부터 스모크(smoke)의 농도를 파악하는 스모크 측정 장치를 이용할 수 있다. 이 스모크 측정 장치로서, 일본 특허공개 2005-265609호에 개시한 장치를 이용할 수도 있다.

매진 센서를 이용하는 경우는, 매진량이 적어지는 방향으로 댐퍼(8)를 조정 한다. NO_x 센서나 CO센서의 경우는, NO_x 또는 CO가 적어지는 방향으로 댐퍼(8)를 조정한다. O₂센서의 경우는, 최적 연소 상태의 산소 농도로 유지하도록 댐퍼(8)를 조정하거나, 또는 상기 외기온도 센서와 마찬가지로, 공기비가 일정해지도록 댐퍼(8)를 조정한다. 또한, 배기가스 온도 센서는, 배기가스 온도에 기초하여, 최적의 연소 상태가 되도록, 댐퍼(8)를 조정한다.

외기온도 센서, 배기가스 온도 센서, 매진 센서, NO_x 센서, O₂ 센서, CO센서 등의 중에서 복수의 센서를 이용하는 경우에는, 미리 설정된 우선도에 기초하여, 그 우선도가 높은 센서로부터의 검출 신호를 우선하여 제어하도록 프로그램을 짜서 제어할 수 있다. 이 우선 순위는, 보일러(1)의 운전 공정 전체를 통하여 동일하여도 좋고, 운전 단계에 따라 변경해도 좋다.

그런데, 제어기(49)는, 보일러(1)의 연소 정지시에는, 댐퍼(8)를 구동하여, 급기로(6)를 전체 패쇄된 상태로 한다. 이에 따라, 노(爐)내로부터 급기로(6)로의 열풍의 역류를 방지하여, 열영향을 최소로 할 수 있다. 또한, 이것은, 배열 손실의 억제로도 연결된다.

이상의 설명은, 본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)가 보일러(1)의 출하(出荷) 전에 이미 장비되어 있는 경우의 설명이지만, 동일 댐퍼위치 조정장치(17)를, 이미 설치된 보일러(1)에 간단하게 장비할 수 있도록 이하와 같이 고안되어 있다. 즉, 이미 설치된 보일러(1)가, 고연소 풍량과 저연소 풍량의 어느 한쪽을 선택하여 위치 결정 가능하도록 구성되어 있다고 한다. 이렇게 이미 설치된 보일러(1)의 구 성은, 도 4에 있어서, 댐퍼위치 조정장치(17)의 본체부(18)가 없고, 대신에 모터 유닛(도시 생략)이 장착되어 있다. 그리고, 댐퍼위치 조정장치(17)를 이미 설치된 보일러(1)에 장착하려면, 상기 모터 유닛 등을 제거하고, 대신에 댐퍼위치 조정장치(17)을 장착하면 된다. 그때, 상기 모터 유닛 및 댐퍼위치 조정장치(17)와는, 급기로(6)를 구성하는 덕트(부호 생략)의 바깥면에 부착하는 고정 나사(도시 생략)의 위치를 동일하게 구성하고 있다. 이러한 구성으로 하고 있으므로, 상기 모터 유닛 등을 제거하여, 댐퍼위치 조정장치(17)를 간단하게 부착할 수 있다.

본 실시예의 댐퍼위치 조정장치(17)에 의하면, 스테핑 모터(23)를 이용하여, 댐퍼(8)를 임의의 위치로 고정밀도로 정지할 수 있다. 또한, 각종 센서(50, 51)와 조합하여 제어하면, 보일러(1)는 양호한 연소 상태를 계속할 수 있다. 특히, 외기온도 센서(50) 등을 사용하여, 일정한 공기비 또는 산소량으로 연소시킴으로써, 연소 효율이 향상하여, 연료비를 절약할 수 있다. 또한, 피검출판(33)과 검출기(34)에 의해, 회전 이상을 검출할 수 있 때문에, 기기 오동작에 의한 연소 불량을 방지할 수 있다.

본 발명의 댐퍼위치 조정장치(17) 및 이것을 구비한 연소장치는, 상기 실시 예의 구성에 한정되지 않고 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 피검출판(33)은 원판으로 했지만, 슬릿 형성 영역(36)의 부분을 적어도 구비하고 있으면 되기 때문에, 부채형 등으로 하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 바와 같이, 댐퍼위치 조정장치(17)는, 이미 설치된 보일러(1)에 있어서, 기 설치된 댐퍼(8)에서의 기 설치된 회전축(9)에 후속하여 부가할 수 있는 구성으로 할 수 있다. 그 경우에는, 이미 설치된 보일러(1)를 각종 센서(50, 51)에 기초하여 댐퍼(8)의 위치를 자동조정할 수 있으므로, 유지관리(maintenance)가 없는 보일러로 할 수 있다. 반대로, 보일러(1)에 처음부터 댐퍼위치 조정장치(17)를 부착하는 경우에는, 그 구동축(21)은 댐퍼(8)의 회전축(9)과 공통화할 수 있다.

또한, 댐퍼위치 조정장치(17)는, 이미 설치된 보일러(1)에서도, 이미 설치된 댐퍼(8)에 있어서의 기 설치된 회전축(9)에 후속하여 부가할 수 있지만, 보일러(1)에는, 댐퍼(8)를 개방하는 방향이 시계 방향인 우회전인 것과, 반시계방향인 좌회전인 것이 있으며, 또한 댐퍼(8)의 회전축(9)의 키 홈(29)도 댐퍼(8)의 판면에 대하여, 기종에 따라 다른 경우가 있다. 이들 다른 형식의 보일러(1)에 대해서도 호환성이 있는 부품으로 하기 위해서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 피검출판(33)에는 복수의 슬릿 형성 영역(36, 53)을 형성함과 동시에, 커플링(24)에 대한 표시 지침(41)의 부착 위치도 변경 가능하도록 하는 것이 좋다. 이 경우, 적용하는 보일러(1)에 따라, 몇가지의 슬릿 형성 영역(36, 53)이 택일적으로 사용된다.

도 6은, 복수종의 보일러(1)에 대한 공통 부품으로서의 피검출판(33)을 나타내는 도면이다. 이 도면에서는, 슬릿 형성 영역(36, 53)은, 좌우 대칭의 2개소에, 각각 90도 분만큼씩 형성되어 있다. 왼쪽의 슬릿 형성 영역(36)은, 상기 실시예와 마찬가지로, 댐퍼(8)를 개방하는 방향이 시계 방향(우회전)인 보일러(1)에 부착하는 경우에 사용된다.

한편, 오른쪽의 슬릿 형성 영역(53)은, 댐퍼(8)를 개방하는 방향이 반시계방 향(좌회전)인 보일러(1)에 부착하는 경우에 사용된다. 이 경우, 댐퍼(8)의 원점 확인은, 피검출판(33)을 일단 시계 방향으로 회전시키고, 검출기(34)를 슬릿 형성 영역(53) 바깥에 배치한 후, 반시계방향으로 역회전시켜, 최초로 슬릿{반시계 방향의 끝단부 슬릿(54)}이 검출된 위치를 원점으로 한다. 그리고, 그 위치에서 댐퍼(8)가 급기로(6)를 전체 폐쇄하도록, 커플링(24)에 대한 키 홈(30)의 둘레방향 위치가 결정되고 있다. 커플링(24)에 형성하는 키 홈(30)은, 좌우 어느 슬릿 형성 영역(36, 53)을 사용하는 경우에도 공통이 되도록, 한 개소에만 형성하는 것이 좋다. 한편, 본 실시예에서는, 표시 지침(41)에 대해서는, 각 슬릿 형성 영역(36, 53)에 따른 부착 개소가 있다. 즉, 어느 슬릿 형성 영역(36, 53)을 사용할 것인지에 의해, 그에 따라 표시 지침(41)의 커플링(24)으로의 고정 위치를 바꾸어 사용한다.

그런데, 도 6에 있어서, 좌우의 슬릿 형성 영역(36, 53)사이가 40도 분만큼 거리를 두고 있는 것은, 회전축(9)의 키 홈(29)이, 댐퍼(8)의 판면과 수직 방향에 대하여 20도 분만큼 어긋나 있는 보일러(1)에 적용되는 것을 고려한 것이다.

또한, 상기 실시예에서는, 피검출판(33)에는 동일 형상의 슬릿(35)을 둘레방향에 등간격으로 형성했지만, 둘레방향에 소정 각도씩 모양이 다른 슬릿(도시 생략)을 형성하여, 검출기(34)에 의한 절대각(絶對角)의 인식이 가능한 피검출판(도시 생략)을 사용해도 좋다. 이 경우, 원점 검출 동작이 용이해진다.

본 발명의 댐퍼위치 조정장치 및 이것을 구비한 연소장치에 의하면, 댐퍼의 위치의 조정이 가능하고, 또한 만일의 댐퍼의 회전 이상의 검출이 가능하다. 만일, 상기 회전 이상이 검지되면, 연소장치의 연소를 정지하는 등에 의해, 연소 불량 상태에서의 운전을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 댐퍼위치 조정장치 및 이것을 구비한 연소장치에 의하면, 배기가스 온도나, 배기가스중의 매진, 질소산화물, 산소 또는 일산화탄소 등의 양이 변화하여도, 댐퍼의 위치를 조정함으로써, 최적의 연소 상태를 유지할 수 있다.

Claims (10)

1. 연소장치의 버너로의 급기량을 조정하는 댐퍼에 설치되는 댐퍼위치 조정장치로서,

   상기 댐퍼를 그 회전축 둘레로 회전시키는 모터와,

   상기 회전축과 일체로 회전 가능하도록 설치되는 피검출판과,

   이 피검출판에 형성된 슬릿을 검출하는 검출기와,

   상기 댐퍼가 지정된 회전 정지위치에서 정지하도록 상기 모터를 제어함과 동시에, 상기 모터로의 제어 신호와 상기 검출기로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 댐퍼의 회전 이상을 검지하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는, 스테핑 모터로 되어 있으며,

   상기 제어기는, 상기 스테핑 모터로의 구동 펄스로 이루어진 상기 제어 신호와, 상기 검출기에 의한 상기 슬릿의 검출 펄스로 이루어진 상기 검출 신호에 기초하여, 상기 댐퍼의 회전 이상을 검지하는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 피검출판은, 둘레방향에 등간격으로 다수의 슬릿을 형성한 슬릿 형성 영역을 가진 원형 또는 부채형의 판재로 되어 있으며,

   상기 제어기는, 상기 슬릿 형성 영역 바깥에 상기 검출기가 배치될 때까지, 상기 모터를 한방향으로 회전시킨 후, 다른 방향으로 역회전시켜 상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 위치를 원점으로 하고,

   상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 다른 끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 상기 원점에서, 상기 댐퍼가 상기 버너로의 급기로를 전체 폐쇄하는 한편, 상기 슬릿 형성 영역의 둘레방향 일끝단부의 슬릿을 상기 검출기가 검출하는 위치에서, 상기 댐퍼가 상기 버너로의 급기로를 전체 개방하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 버너에 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기(外氣)온도 센서, 상기 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서, 그 배기가스 중의 매진(煤塵), 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소의 양을 검출하는 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서 중의, 하나 또는 복수의 센서를 구비하고,

   이 센서의 출력에 기초하여, 상기 제어기는 상기 댐퍼의 회전 정지위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
5. 연소장치의 버너로의 급기량을 조정하는 댐퍼에 설치되는 댐퍼위치 조정장치로서,

   상기 댐퍼를 그 회전축 둘레로 회전시키는 모터와,

   상기 연소장치의 배기가스의 온도, 또는 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소 등의 양을 검출하는 센서와,

   이 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지위치를 조정하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 버너로 공급되는 공기의 온도를 검출하는 외기온도 센서, 상기 연소장치의 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도 센서, 그 배기가스 중의 매진, 질소산화물, 산소 혹은 일산화탄소의 양을 검출하는 매진 센서, 질소산화물 센서, 산소 센서 및 일산화탄소 센서 중, 복수의 센서를 구비하고,

   상기 제어기는, 이 복수의 센서로부터의 검출 신호에 기초하여, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 복수의 센서에 대하여 미리 설정된 우선도(優先度)에 기초하여, 이 우선도가 높은 센서로부터의 검출 신호를 우선하여, 상기 모터를 제어하여 상기 댐퍼의 회전 정지 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 이미 설치된 또는 기존의 연소장치에 적용되고,

   이미 설치된 또는 기존의 댐퍼의 회전축에, 상기 모터에 의해 구동되는 구동축을 연결하여 부착하는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
9. 제 8 항에 있어서, 복수종의 상기 연소장치에 적용이 가능하도록, 상기 피검출판에 상기 슬릿 형성 영역이 복수 형성되어 있으며,

   적용하는 연소장치에 대응한 슬릿 형성 영역이 사용되는 것을 특징으로 하는 댐퍼위치 조정장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 기재된 댐퍼위치 조정장치를 구비한 것을 특징으로 하는 연소장치.

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