KR20180064573A - 온수 장치 및 온수 장치 내의 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법 - Google Patents

온수 장치 및 온수 장치 내의 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버너(20) 및 화염 전류를 측정하기 위한 화염 전류 측정 장치(100)를 포함하는 온수 장치에 관한 것으로서, 측정 장치는 2 개의 전극 및 전압원(14)을 포함하고, 전압원 내에서 각각의 극점(18, 19)은 전극 중 하나에 연결된다. 본 온수 장치는 버너에 대해 전기적으로 절연된 열교환기(40)를 더 포함한다. 여기서 버너 및 열교환기는 화염 전류 측정 장치의 전극을 형성한다. 전극으로서 기능하는 열교환기는 접지(41)될 수 있다. 측정된 화염 전류는 연소의 과잉 공기 인자를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 본 온수 장치는 공기/연료 비를 제어하기 위한 공기/연료 제어기를 더 포함할 수 있고, 여기서 공기/연료 제어기는 공기/연료 비를 제어하기 위해 결정된 과잉 공기 인자를 사용한다. 본 발명은 또한 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

온수 장치 및 온수 장치 내의 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법{WATER HEATING DEVICE AND METHOD FOR MEASURING A FLAME CURRENT IN A FLAME IN A WATER HEATING DEVICE}
본 발명은 버너 및 화염 전류를 측정하기 위한 화염 전류 측정 장치를 포함하는 온수 장치에 관한 것으로서, 측정 장치는 2 개의 전극 및 전압원을 포함하고, 전압원의 각각의 극점은 전극 중 하나에 연결된다.
본 발명은 또한 온수 장치 내의 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
이와 같은 온수 장치 및 방법은, 예를 들면, WO 2010/094673 A1으로부터 공지되어 있다.
온수 장치에 물이 가열된다. 이것은 통상적으로 연소열을 이용하여 실행된다. 예는 오일 또는 가스를 연료로 하는 보일러이다. 연료의 연소 중에, 통상적으로 주위 공기로부터 추출되는 산소가 필요하다. 가스상 연료의 경우, 연료와 산소 또는 연료와 공기는 통상적으로 사전 혼합된 후 그 혼합물이 연소된다. 혼합물 내의 산소량이 지나치게 적으면 불완전 연소가 발생한다. 그러면 일산화탄소(CO) 및 기타 물질이 방출된다. 일산화탄소는 유독하므로 일산화탄소의 방출은 항상 방지되어야 한다. 그러므로 가정용 연소 장치는 완전 연소가 가능하도록 항상 과잉의 산소를 사용할 수 있도록 설정된다. 과잉의 산소가 더 많아지면 많아질 수록 연료와 공기 또는 산소의 혼합을 위해 더 많은 에너지를 필요로 하므로 연소 효율은 더 작아지는데, 이것은 더 많은 에너지를 생산하는 연소 없이, 주로 과잉 공기가 불필요하게 가열되고, 이 열의 일부는 연소가스 배출을 통해 과잉 공기와 함께 외부로 사라지기 때문이다. 그러므로 연소 장치는 과잉의 산소가 이용될 수 있도록 하되 이 과잉이 지나치게 크지 않도록 설정된다. 과잉의 측정은 λ 값이라 부르는 과잉 공기 인자(λ)로 나타낸다. 이 인자는 (이론적으로) 완전 연소를 달성하기 위해 요구되는 최소량에 대해 존재하는 과잉 공기를 나타내는 인자를 나타낸다. 실제로 온수 장치는 과잉 공기 인자(λ)가 대략적으로 1.2 내지 1.3 사이에 있도록 설정된다.
종래의 온수 장치에서, 과잉 공기 인자(λ)는 가스 블록(gas block)을 조절함으로써 기계적으로 제어된다. 더 현대적인 온수 장치에서, 과잉 공기 인자(λ)는 전자적으로 제어된다. 기계적 제어가 제조자에 의해 및/또는 엔지니어에 의한 설치 중에 (및 선택적으로 그 후의 유지보수 중에) 설정되는 피드포워드 제어인 경우, 전자 제어는 더욱 피드백 제어의 가능성을 제공한다.
그러나, 피드백 제어를 위해 과잉 공기 인자(λ)의 직접 또는 간접 결정을 가능하게 하는 측정이 실시되어야 한다. 이러한 측정은 특히 화염 전류 측정에 활용된다. 이러한 측정은 화염 검출의 일부로서 많은 온수 장치에서 이미 실행되고 있다.
연소 장치는 유체의 연소를 이용하고, 따라서, 예를 들면, 화염이 취소(blown out)된 결과 연소가 (더 이상) 실행되지 않는 중에 유체 공급부 내의 밸브가 개방되어 있으면 폭발 위험의 우려가 있다. 그 경우, 연소 장치가 위치되는 공간은 가연성 또는 폭발성 유체로 충전되고, 그 순간 단 한번의 스파크의 형성도 참혹한 결과를 초래한다. 이러한 위험을 미연에 방지하거나 적어도 감소시키기 위해, 화염 검출이 사용된다. 화염 검출은, 화염이 더 이상 검출되지 않는 경우, 연료 밸브의 개방 신호가 억제되고, 그 결과 연료 밸브는 폐쇄되고, 연료는 더 공급되지 않는 것을 보장한다.
매우 일반적인 화염 검출 방법은 이온화에 기초하는 안전장치에 의한 것이다. 이 방법은 화염 전류 측정을 이용한다. 화염의 열은, 예를 들면, 공기 중의 가스 분자를 이온화한다는 사실이 이용된다.
도 1은 이와 같은 화염 전류 측정(10)의 하나의 실시예를 도시한다. 가연성 가스와 공기의 혼합물은 버너(20)로부터 유출된다. 화염(13) 내에서 가스는 공기로부터의 산소와 함께 연소된다. 전극(12)은 화염(30) 내에 또는 화염(30)에 근접하여 배치된다. 교류 전압원(14)은 커패시터(16) 또는 선택적으로 저항기를 통해 전극(12)에 연결된다. 교류 전압원(14)의 다른 극점은 (도전성) 열교환기(40)에 연결된다. 이것은 화염(30) 상에 교류 전기장을 생성한다. 화염의 이온화 작용에 기인되어 전극(12)과 열교환기(40) 사이에 대전된 입자가 존재한다. 그 결과 소량의 전류가 전극(12)과 열교환기(40) 사이에 흐른다. 그러나, 교류 전기장으로부터 유래되는 전도율은 양 방향에서 동일하지 않다.
도 2는 도 1의 화염 전류 측정에서의 화염의 전기 등가 회로도를 도시한다. 저항기(32)는 양쪽 전류 방향에 대해 동일한 화염을 통한 누출 전류 성분을 나타내고, 저항기(36)는 전도율이 더 큰 방향으로의 추가의 누출 전류 성분을 나타낸다. 저항기(32)를 통한 누출 전류 성분은 저항기(36)를 통한 누출 전류 성분보다 훨씬 작다. 다이오드(34)는 이러한 성분이 일방향으로만 발생하도록 보장한다. 이 다이오드 효과에 의해 클램프(18, 19) 사이(따라서, 전극(12)과 열교환기(40) 사이)의 교류 전압은 직류 전압 성분을 획득하는 것이 보장된다. 커패시터(16)는 교류 전압 성분 및 직류 전압 성분을 분리시킨다. 직류 전압 성분은 커패시터(16) 상에서 측정될 수 있다. 화염(30)이 전극(12)과 열교환기(40) 사이에 존재하는 한, 직류 전압 성분은 클램프(18, 19) 사이에 존재하고, 커패시터(16) 상에서 측정될 수 있다. 직류 전압 성분이 검출되는 한, 이온화에 기초하는 안전장치는 버너(20)의 가스 공급을 개방 상태로 방치한다. 그러나, 직류 전압 성분이 중단된 경우, 가스 공급은 폐쇄된다.
그러나, 화염에 의한 이온화의 정도는 또한 화염(30) 내의 연소의 완전성에 대한 정보를 제공한다. 과잉 공기 인자(λ)가 변화되는 경우, λ = 1에서 측정된 화염 전류의 최대값이 기록된다. 그러므로 화염 전류 측정은 과잉 공기 인자(λ)를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 데이터를 사용하면, 과잉 공기 제어기는 과잉 공기 인자(λ)를 조절할 수 있다.
그러나, 측정된 화염 전류는 과잉 공기 인자에만 의존하지 않는다. 화염의 크기, 화염과 전극(12) 및 화염과 열교환기(40)의 거리, 전극(12)과 열교환기(40)의 상태(예를 들면, 그을음 형성의 정도, 부식의 정도 등), 및 기타 인자도 측정된 화염 전류에 영향을 준다.
위에서 언급된 문헌 WO2010/094673 A1은 버너의 표면으로부터 상이한 거리에 위치하는 2 개 이상의 측정 핀(pin)에 의한 화염 검출 및 가스/공기 제어를 위한 시스템을 구비하는 버너를 설명한다. 여기서 측정 핀은 병렬로 연결되어 제 1 전극을 형성하는 한편 버너는 제 2 전극 또는 질량체를 형성한다. 화염이 연소하고 있는 경우, 측정 핀들 중 하나 상에서, 또는 측정 핀 및 대지(버너)의 양자 모두에서 전류가 생성되고, 이 전류는 전기 성분으로 측정되고, 필요 시 증폭된다. 이러한 성분으로부터의 출력 신호는 버너에의 공기 공급 및 가스 공급을 제어하는 제어 회로로 전송된다.
일본 문헌 JP56-74519는 불완전 연소의 경우에 발생하는 과격한 화염을 검출하기 위한 시스템을 구비하는 버너를 설명한다. 이 시스템은 2 개의 전극에 기초하고, 그 중 하나는 버너로부터 어느 정도의 거리에 위치되는 열흡수 핀(fin)에 의해 형성되고, 다른 전극(질량)은 버너에 의해 형성된다. 불완전 연소의 경우, 화염은 핀과 접촉하고, 그 결과 직류가 생성된다. 이러한 직류는 제어 회로에 공급되어 결국 솔레노이드 밸브를 폐쇄시키고, 그 결과 버너에의 가스 공급은 중단되고 화염은 소멸된다. 여기서는 가스/공기 제어에 대한 언급이 없고, 단지 버너의 전원 오프만이 언급되어 있다.
마지막으로, 미국 특허 공개 US 2010/159408에는 교류 전압이 공급되는 2 개의 전극을 구비하는 화재 검출 시스템이 또한 설명되어 있다.
본 발명의 목적은 전술한 영향에 덜 의존하는 화염 전류 측정을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 이 목적은 버너에 대해 전기적으로 절연된 열교환기를 구비하는 전술한 유형의 온수 장치에서 달성되고, 버너 및 열교환기는 화염 전류 측정 장치의 전극을 형성한다.
열교환기 외에 화염 전류 측정 장치의 전극으로서 특수 측정 핀이 제공되는 종래 기술과 대조적으로 본 발명에서는 특수 측정 핀이 생략된다. 이것은 "측정 핀"으로서 작용하는 버너이다. 화염과 특수 측정 핀 사이의 거리의 변화에 대한 종래 기술의 화염 전류 측정의 민감도에 비교했을 때, 본 화염 전류 측정은 버너 및 열교환기의 크기로 인해 화염과 전극 사이의 거리의 변화에 대해 민감도가 낮다. 특히, 비교적 대형 버너를 구비하는 온수 장치의 경우, 화염 전류 측정은 버너와 열교환기 양자 모두의 큰 표면적으로 인해 화염에 대한 "전극"의 설치에 덜 의존한다. 출원인의 온수 장치 내의 버너는 약 10 cm 내지 40 cm 범위에서 변화되는 폭을 갖는다. 버너와 열교환기의 큰 표면적은 또한 열교환기 상의, 예를 들면, 그을음과 같은 침착물에 대해 종래 기술의 특수 측정 핀의 민감도보다 낮은 민감도를 유발한다. 버너는 또한 화염에 대해 항상 상류측에 위치되므로 버너는 그을음 침착의 문제를 훨씬 적게 갖는다. 더욱이 버너는 또한 유동하는 가스 혼합물에 의해 냉각되지만, 종래 기술의 측정 핀은 통상적으로 화염 자체 내에 위치된다.
화염 전류는 또한 전극의 온도에 의존하므로, 본 발명에 따른 화염 전류 측정은 절대 온도에 덜 의존하고, 또한, 예를 들면, 버너의 전원 온 오프의 결과로서의 온도 변동에 덜 의존한다. 버너와 화염 사이의 거리는 주로 공기/연료 혼합물의 유출 속도에 의해 주로 결정되고, 더 이상 버너에 대한 측정 핀의 위치에 의해 결정되지 않기 때문에, 버너와 화염 사이의 거리는 더 이상 온수 장치의 가설 중의 변화에 의존하지 않는다.
추가의 이점은, 전극의 더 큰 표면적으로 인해 더 큰 화염 전류가 흐르기 시작한다는 것이다. 종래 기술에 따른 측정 핀(pin)(WO 2010/094673 또는 US 2010/159408) 또는 핀(fin)(JP 56-74915)으로 발생되는 화염 전류가 수 마이크로암페어인 경우, 본 발명의 화염 전류는 수백 내지 수천 마이크로암페어, 예를 들면, 약 1,000 μA이다. 이것에 의해 화염 전류 측정은 간섭에 대해 덜 민감해지고, 화염 전류를 사용 가능한 값까지 증폭시키는 전치증폭기에 대해 덜 엄격한 요건이 설정될 수 있다. 또한 막대한 해상도의 증가도 있다. 적절한 연소(λ = 1에 근접)와 비적절하게 조절된 연소(λ < 1 이거나 λ가 1보다 매우 큼)의 경우 측정된 누출 전류에는 큰 차이가 존재하므로, 과잉 공기 인자의 변화는 쉽게 검출될 수 있다.
열교환기와 버너의 각각은 상이한 전위를 획득하므로, 이들은 상호 전기적으로 절연되도록 장착되어야 한다. 화염 전류 측정의 전극에 대한 전형적인 전위차는 수십 볼트(예를 들면, 30 V)로부터 수백 볼트(예를 들면, 230 V 또는 300 V)까지 변화된다.
연소 장치의 대부분의 비통전 금속 부품을 공유 전위, 예를 들면, 질량체에 연결하는 것이 통상적이다. 본 발명에 따른 온수 장치의 하나의 실시형태에서, 버너 또는 열교환기는 접지된다.
열교환기가 접지된 경우 구조적으로 간단한 실시형태가 얻어진다. 버너는 비교적 간단한 방식으로 주변 구조물로부터 전기적으로 절연될 수 있으나, 이것은 열교환기에 대해서는 실제로 불가능하다.
온수 장치의 바람직한 실시형태에서, 측정된 화염 전류는 연소의 과잉 공기 인자를 결정하기 위해 사용된다. 추가의 실시형태에서, 다음에 이러한 과잉 공기 인자 결정은 부정확하게 설정된 연소, 즉 1보다 작거나 1을 훨씬 초과하는 과잉 공기 인자(λ)에 대한 보호로서 사용된다. 또 다른 실시형태에서, 과잉 공기 인자 결정은 과잉 공기 인자 제어를 위해 사용되므로, 과잉 공기 인자는 항상 λ = 1의 직상 범위 내에 유지된다.
추가의 실시형태에서, 온수 장치는 공기/연료 비를 제어하기 위한 공기/연료 제어기를 더 포함하고, 여기서 공기/연료 제어기는 공기/연료 비를 제어하기 위해 결정된 과잉 공기 인자를 사용한다. 공기/연료 제어기는 혼합된 공기와 연료의 양의 비를 제어한다. 추가의 실시형태에서, 공기/연료 제어기는 전자적으로 제어되는 가스 블록을 작동시킨다.
본 발명에 따른 온수 장치의 추가의 바람직한 실시형태는 버너와 열교환기 사이에 화염이 존재하지 않는 경우 버너에의 연료 공급을 폐쇄하기 위한 이온화에 기초하는 안전장치를 포함하고, 이온화에 기초하는 안전장치는 화염 전류 측정 장치를 포함하고, 화염이 존재하는지의 여부를 측정된 화염 전류에 기초하여 결정한다. 본 발명에 따른 화염 전류 측정 장치의 화염의 연소 범위에 대한 더 큰 민감도 및 전극 상의 그을음 침착 및 전극의 부식과 같은 인자에 대한 더 작은 민감도(및 따라서 화염 전류 측정 장치의 더 큰 선택성)로 인해, 더욱 신뢰할 수 있는 이온화에 기초하는 안전장치가 얻어진다.
온수 장치의 추가의 실시형태에서, 전압원은 2 개의 전극에 교류 전위차를 인가하고 양쪽 방향으로 화염 전류를 측정한다. 화염 전류 측정을 위한 교류 전위차를 사용하는 것은 그 자체가 필수적인 것은 아니다. 그러나, 이온화에 기초하는 안전장치는 화염의 다이오드 효과를 입증하는 것에 기초한다. 이 경우, 양쪽 방향으로 화염 전류 사이의 차이를 검출할 수 있도록, 전류가 양쪽 방향으로 측정되어야 하고, 따라서 전위차가 반전되는 것이 필수적이다.
온수 장치는 게이저(geyser), 중앙 가열식 보일러, 또는 콤비-보일러(combi-boiler)를 포함할 수 있다.
추가의 실시형태에서, 버너는 파일럿 화염 버너이고, 본 장치는 주 버너를 포함하고, 여기서 주 버너는 파일럿 화염 버너의 화염에 의해 점화된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 버너 및 이 버너로부터 전기적으로 절연된 열교환기를 포함하는 온수 장치에서 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법이 제공되고, 본 방법은 버너와 열교환기 사이에 전위차를 인가하는 단계; 및 인가된 전위차로 인해 흐르기 시작하는 전류를 측정하는 단계를 포함한다.
변형례에서, 본 방법은 버너와 열교환기 사이에 전위차를 인가하기 전에 버너 또는 열교환기를 대지 전위에 연결하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게 열교환기는 대지 전위에 연결되고, 버너는 주변 구조물, 특히 열교환기로부터 전기적으로 절연된다.
본 방법은 측정된 화염 전류에 기초하여 과잉 공기 인자를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 방법의 또 다른 변형례에서, 버너는 공기/연료 비로 공기와 연료의 혼합물을 제공받고, 상기 방법은 결정된 과잉 공기 인자에 기초하여 공기/연료 비를 제어하는 단계를 더 포함한다.
인가된 전위차가 교류 전위차인 경우, 본 방법은 양쪽 방향으로 화염 전류를 측정하는 단계, 양쪽 방향으로 측정된 화염 전류가 실질적으로 동일하다는 것을 확정함으로써 버너와 열교환기 사이에 화염의 존재 여부를 결정하는 단계, 및 버너와 열교환기 사이에 화염이 존재하지 않는 경우 버너에 대한 연료 공급을 폐쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도면을 참조하여 추가의 실시형태 및 이점이 설명된다.
도 1은 종래 기술의 화염 전류 측정 장치를 개략적으로 도시하고;
도 2는 도 1의 화염 전류 측정 장치 내의 화염의 전기 등가 회로도를 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 화염 전류 측정 장치를 개략적으로 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 화염 전류 측정 장치를 구비하는 온수 장치의 분해된 부품의 사시도를 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 버너(20) 및 열교환기(40)를 포함한다. 공기/가스 혼합물이 버너로부터 유출되고, 이 혼합물이 점화되면 화염(30)이 연소한다. 연소로 인해 고온 가스는 열교환기(40)를 따라 유동하여 그 열을 열교환기(48)에 전달한다. 열교환기(40)는 물이 통과하는, 예를 들면, 튜브(33)의 형태의 가이드를 포함한다. 공급부(42)를 통해 냉수가 공급된다. 열교환기(40)는 튜브(44) 내의 물에 열을 전달하고, 그 결과 물은 가열된다. 온수는 배출부(46)를 통해 열교환기(40)로부터 배출된다.
버너(20)와 열교환기(40)는 상호 전기적으로 절연되고, 화염 전류 측정 장치(100)의 전극을 형성한다. 도시된 실시예에서, 열교환기(40)는 온수 장치의 다른 비통전 금속 성분과 똑 같이 라인(41)을 통해 대지 전위에 연결된다. 다른 한편으로 버너(20)는 주변 구조물로부터, 특히 열교환기(40)로부터 전기적으로 절연된다. 버너(20)와 열교환기(40)의 양자 모두는 전기 전도성 재료, 예를 들면, 알루미늄, 구리 또는 강을 포함한다. 열교환기(40)는 열 전도성 재료, 예를 들면, 알루미늄, 구리 또는 강을 포함한다. 버너와 열교환기의 각각은 교류 전압원(14) 및 커패시터(16)의 직렬 연결부의 극점에 연결된다. 교류 전압원(14)은 버너(20)와 열교환기(40) 사이에 교류 전기장이 생성되는 것을 보장한다. 커패시터(16)는 화염(30)에 의해 유발되는 직류 전압 성분으로부터 교류 전압 성분을 분리시킨다.
화염(30) 내의 연소 열로 인해, 화염(30) 내 및 화염(30) 주위의 가스의 일부는 이온화된다. 버너(20)와 열교환기(40) 사이의 전기장의 영향 하에서, 대전된 입자는 변위되고, 2 개의 전극인 버너(20)와 열교환기(40) 사이에서 작은 누출 전류가 흐른다. 누출 전류의 크기는 다른 인자 중에서도 연소의 완전성에 의해, 그 결과 과잉 공기 인자(λ)에 의해 결정된다. 과잉 공기 인자(λ)는 측정된 화염 전류에 기초하여 결정된다.
교류 전압원(14)이 교류 전압을 발생하므로, 전기장은 교류이고, 누출 전류도 마찬가지로 교류이다. 누출 전류는 양쪽 방향으로 동일하지 않다. 그 결과 교류 전압원(14)과 커패시터(16)의 직렬 연결부 상에 직류 오프셋을 가지는 클램프(18, 19) 상의 교류 전압이 존재한다. (화염 자체는 어느 정도까지 약한 전압원으로서의 기능도 한다.) 이러한 직류 성분은 커패시터(16) 상에서 측정될 수 있다. 직류 성분이 이들 클램프 상에서 검출되는 즉시, 이것은 버너(20)와 열교환기(40) 사이에서 화염이 연소하고 있음을 의미한다. 클램프(18, 19)에서의 신호는 이온화에 기초하는 안전장치를 위해 종래의 회로(여기에 도시되지 않음)에 전송되고, 여기서는 비교기는 직류 성분이 한계 전압을 초과하여 상승하는지의 여부를 감시한다. 이 경우에는, 화염(30)이 여전히 연소 중에 있고, 가스 공급부 내의 밸브는 개방 상태에 유지될 수 있다. 비교기가 한계값 미만으로 직류 성분이 강하했음을 결정하는 즉시 밸브는 더 이상 작동되지 않고, 폐쇄되고, 가스 공급부는 차단된다.
또한, 클램프(18, 19)에서의 신호는 버너(20)의 가스/공기 비를 제어하기 위해 사용된다. 전술한 바와 같이, 화염 전류는 연소의 완전성의 표시, 따라서 과잉 공기 인자(λ)를 나타낸다. 따라서, 과잉 공기 인자(λ)는 클램프(18, 19)에서 검출된 신호에 기초하여 결정될 수 있고, 그 후 클램프(18, 19)에 연결된 공기/연료 제어기(여기서 도시되지 않음)는 이렇게 결정된 인자(λ)를 과잉 공기 인자의 원하는 값과 비교한다. 이러한 비교에 기초하여, 원하는 공기/연료 비를 설정하기 위해 연료 공급 및/또는 공기 공급이 제어된다. 실제로, 공기/연료 제어기는 가스 블록을 작동시킴으로써 연료 공급에 개입한다.
도 4는 본 발명에 따른 온수 장치의 실제적 실시형태를 도시한다. 여기서 버너(20)와 열교환기(40) 사이의 거리는 매우 과장되어 있고, 실제로 버너(20)는 열교환기(40)의 핀(45)를 비교적 덜 외방으로 돌출시킴으로써 형성되는 리세스 공간(43) 내에 열교환기에 근접하여 위치된다. 도면에 명확하게 도시된 바와 같이, 버너(20)는 비교적 큰 표면적을 갖고, 열교환기(40)의 실질적으로 전폭에 걸쳐 연장된다. 그 결과 큰 화염 전류가 생성되므로 강력한 신호가 클램프(18, 19)에 제공된다. 이것에 의해 신뢰할 수 있는 화염 검출 및 가스/공기 비의 안정한 제어가 제공된다. 이와 같은 방식에서 검출은 또한 측정 핀의 경우에 비해 "전극"의 완전히 정확한 설치에 대해 덜 민감하다. 또한, 주변 영향, 예를 들면, 그을음 침착에 대한 민감도는 전극으로서 기능하는 버너(20)의 큰 표면적으로 인해 크게 감소된다.
전술한 그리고 도면에 도시된 실시형태는 본 발명의 실예로서 예시적 실시형태에 불과하다. 본 발명의 범위 내에서 도시되고 설명된 예시적 실시형태에 대한 많은 개조 및 예시적 실시형태의 조합이 가능하다. 그러므로 예시적 실시형태는 제한적인 것으로서 해석되어서는 안 된다. 특허의 보호는 다음의 청구항에 의해서만 한정된다.

Claims (15)

  1. 온수 장치로서,
    버너;
    화염 전류를 측정하기 위한 화염 전류 측정 장치로서, 상기 화염 전류 측정 장치는 2 개의 전극 및 전압원을 포함하고, 상기 전압원의 극점의 각각은 상기 전극 중 하나에 연결되는, 화염 전류 측정 장치; 및
    상기 버너에 대해 전기적으로 절연된 열교환기를 포함하고, 상기 버너와 상기 열교환기는 상기 화염 전류 측정 장치의 전극을 형성하는, 온수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버너 또는 상기 열교환기는 접지된, 온수 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열교환기는 접지된, 온수 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 화염 전류는 상기 연소의 과잉 공기 인자를 결정하기 위해 사용되는, 온수 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공기/연료 비를 제어하기 위한 공기/연료 제어기를 포함하고, 상기 공기/연료 제어기는 상기 공기/연료 비를 제어하기 위해 상기 결정된 과잉 공기 인자를 사용하는, 온수 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너와 열교환기 사이에 화염이 존재하지 않는 경우 상기 버너에의 상기 연료 공급을 폐쇄하기 위한 이온화에 기초하는 안전장치를 포함하고, 상기 이온화에 기초하는 안전장치는 상기 화염 전류 측정 장치를 포함하고, 화염이 존재하는지의 여부를 상기 측정된 화염 전류에 기초하여 결정하는, 온수 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압원은 상기 2 개의 전극에 교류 전위차를 인가하고, 양쪽 방향으로 상기 화염 전류를 측정하는, 온수 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온수 장치는 게이저(geyser), 중앙 가열식 보일러, 또는 콤비-보일러를 포함하는, 온수 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너는 파일럿 화염 버너이고; 상기 장치는 주 버너를 포함하고, 상기 주 버너는 상기 파일럿 화염 버너의 화염에 의해 점화되는, 온수 장치.
  10. 버너 및 상기 버너로부터 전기적으로 절연된 열교환기를 포함하는 온수 장치에서 화염 내의 화염 전류를 측정하기 위한 방법으로서,
    상기 버너와 상기 열교환기 사이에 전위차를 인가하는 단계; 및
    상기 인가된 전위차의 결과로서 흐르기 시작하는 전류를 측정하는 단계를 포함하는 화염 전류 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 버너 또는 상기 열교환기와 상기 대지(earth) 전위 사이에 전위차를 인가하기 전에 상기 버너 또는 상기 열교환기와 상기 대지 전위를 연결하는 단계를 특징으로 하는, 화염 전류 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 대지 전위에 연결되는, 화염 전류 측정 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정된 화염 전류에 기초하여 과잉 공기 인자를 결정하는 단계를 특징으로 하는, 화염 전류 측정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 버너에는 공기/연료 비로 공기와 연료의 혼합물이 제공되고, 상기 방법은 결정된 과잉 공기 인자에 기초하여 상기 공기/연료 비를 제어하는 단계를 더 포함하는, 화염 전류 측정 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인가된 전위차는 교류 전위차이고, 상기 방법은,
    양쪽 방향으로 상기 화염 전류를 측정하는 단계;
    양쪽 방향에서 측정된 화염 전류가 실질적으로 동일하지 않다는 것을 확정함으로서 상기 버너와 상기 열교환기 사이에 화염이 존재하는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 버너와 열교환기 사이에 화염이 존재하지 않는 경우 상기 버너에 대한 상기 연료 공급을 폐쇄하는 단계를 더 포함하는, 화염 전류 측정 방법.
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