KR20180111230A - 버너 시스템 - Google Patents

버너 시스템

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KR20180111230A
KR20180111230A KR1020170041876A KR20170041876A KR20180111230A KR 20180111230 A KR20180111230 A KR 20180111230A KR 1020170041876 A KR1020170041876 A KR 1020170041876A KR 20170041876 A KR20170041876 A KR 20170041876A KR 20180111230 A KR20180111230 A KR 20180111230A
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temperature
combustion chamber
fuel
exhaust gas
combustion
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KR1020170041876A
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이재문
박창권
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 버너 시스템에 관한 것으로, 버너 시스템은 내부에 형성된 연소실과 상기 연소실로 배기가스를 공급하는 배기가스 유입구 그리고 상기 연소실로 연소에 필요한 산소를 포함한 공기가 유입되는 연소 공기 공급구를 포함하는 버너장치와, 상기 연소실로 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연소 공기 공급구로 상기 연소실에 공급된 연료를 연소시키기 위한 공기를 공급하는 연소 공기 공급부재, 그리고 상기 연소 공기 공급구로 공급되는 공기를 승온 가능한 제1 가열부재를 포함한다.

Description

버너 시스템{BURNER SYSTEM}
본 발명의 실시예는 버너 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스를 승온시 연료를 효과적으로 저감시킬 수 있는 버너 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 버너 시스템은 공급된 연료를 연소시켜 화염을 생성한다. 또한, 이러한 생성된 화염으로부터 열에너지를 획득한다. 그리고 버너 시스템은 생성된 열에너지를 다른 매질 또는 물체등과 교환하여 이들을 승온시킨다.
구체적으로, 선택적 촉매 환원 장치에 설치되는 버너 시스템은 배기가스를 승온시켜 환원제의 열분해 또는 촉매의 재생에 활용한다.
이러한 경우 버너 시스템 내부로 일정량 연료가 계속 공급된다. 이때, 이의 완전 연소시 요구되는 산소량이 부족한 경우, 버너 시스템 내부로 공급된 연료 중 일부는 연소실에 잔류하여 버너 시스템을 동작시키기 위한 연료 효율이 저감되는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위해, 다량의 산소를 연소실에 공급하는 경우 연소실 내부의 온도를 저하시켜 공급된 산소를 포함한 공기의 온도까지 함께 승온시키기 위해 종래 보다 더 많은 연료가 소모되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 배기가스를 승온시 연료를 효과적으로 저감시킬 수 있는 버너 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 버너 시스템은 내부에 형성된 연소실과 상기 연소실로 배기가스를 공급하는 배기가스 유입구 그리고 상기 연소실로 연소에 필요한 산소를 포함한 공기가 유입되는 연소 공기 공급구를 포함하는 버너장치와, 상기 연소실로 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연소 공기 공급구로 상기 연소실에 공급된 연료를 연소시키기 위한 공기를 공급하는 연소 공기 공급부재, 그리고 상기 연소 공기 공급구로 공급되는 공기를 승온 가능한 제1 가열부재를 포함한다.
또한, 상술한 버너 시스템은 상기 배기가스 유입구로 유입되는 배기가스에 신기를 공급하는 신기 공급부재와, 상기 배기가스 유입구로 유입되는 신기를 승온 가능한 제2 가열부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 버너 시스템은 상기 버너장치의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출부재와, 상기 산소 농도 검출부재가 검출한 산소 농도와 기설정된 산소 농도를 비교하여 상기 신기 공급부재를 선택적으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 신기 공급부재를 동작시 상기 연소 공기 공급부재도 함께 동작시킬 수 있다.
또한, 상술한 버너 시스템은 상기 버너장치의 온도를 검출하는 온도 검출부재를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도 검출부재가 검출한 온도와 기설정된 목표 온도를 비교하여 상기 제1 가열부재 또는 상기 제2 가열부재 중 어느 하나 이상을 선택적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 제2 가열부재를 동작시 상기 제1 가열부재도 함께 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 온도 검출부재가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 상기 연소실로 공급되는 연료량이 증가 되도록 상기 연료 공급부를 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는 상기 온도 검출부재가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 상기 연소실로 공급되는 연료량이 감소 되도록 상기 연료 공급부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 연소실로 공급되는 연료량이 감소 되도록 상기 연료 공급부를 제어하는 경우, 상기 제1 가열부재 또는 상기 제2 가열부재 중 적어도 하나 이상의 작동을 중지시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 버너 시스템은 배기가스를 승온시 필요한 열에너지를 생산하기 위한 연료의 공급량을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템을 나타낸다.
도 2는 시간에 따른 도 1의 제어를 나타낸다.
도 3의 도 1의 제어과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)을 설명한다.
버너 시스템(100)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 버너장치(200)와 연료 공급부(500)와 신기 공급부재(410)와 연소 공기 공급부재(310)와 제1 가열부재(320)를 포함한다.
버너장치(200)는 연소실(201)과 배기가스 유입구(211) 그리고 연소 공기 공급구(212)를 포함한다. 또한, 버너장치(200)는 배기가스를 승온시킨다.
연소실(201)은 버너장치(200)의 내부에 형성된다. 구체적으로, 연소실(201)은 연소가 이뤄질 수 있도록 버너장치(200) 내부의 일영역이 중공형으로 형성될 수 있다.
배기가스 유입구(211)는 버너장치(200)에 형성되어 배기가스가 연소실(201)로 이동되도록 안내한다. 구체적으로, 배기가스 유입구(211)는 버너장치(200)의 외주면에 형성될 수 있다. 즉, 배기가스 유입구(211)로 버너장치(200)로 유입된 배기가스는 연소실(201)로 안내되어 승온될 수 있다.
연소 공기 공급구(212)는 연소실(201)로 연소에 필요한 산소를 포함한 공기가 유입되도록 안내한다. 또한, 연소 공기 공급구(212)는 연소실(201)과 연통된다. 구체적으로, 연소 공기 공급구(212)로부터 공급된 공기는 연소실(201)로 안내되어 연소실(201) 내부에서 연소시 필요한 산소를 공급한다. 또한, 연소 공기 공급구(212)는 버너장치(200)의 일측에 형성될 수 있다.
그리고 버너장치(200)는 토출구(213)를 더 포함할 수 있다. 토출구(213)는 버너장치(200)의 타측에 형성될 수 있다. 즉, 배기가스 유입구(211)는 토출구(213)와 연소 공기 공급구(212) 사이에 배치되며, 연소 공기 공급구(212) 보다 토출구(213)와 상대적으로 인접하게 배치될 수 있다. 다시 말해, 버너장치(200)의 배기가스 유입구(211)로 유입된 배기가스는 연소실(201)로 안내되고, 연소 공기 공급구(212)로부터 연소실(201)로 공급된 산소를 포함한 공기는 연소시 활용되고, 연소실(201)을 통과하며 승온된 배기가스는 토출구(213)를 통해 버너장치(200)의 외부로 토출될 수 있다.
또한, 버너장치(200)는 외부 바디(210)와 내부 바디(220)를 포함할 수 있다. 내부 바디(220)는 외부 바디(210)에 형성된 토출구(213)에 일단부가 지지될 수 있다. 그리고, 내부 바디(220)의 내주면은 연소실(201)을 형성하고, 내부 바디(220) 타단부는 외부 바디(210)의 연소 공기 공급구(213)와 이격 설치될 수 있다. 또한, 내부 바디(220)의 외주면은 외부 바디(210)의 내주면과 이격되도록 외부 바디(210) 내측에 내부 바디(220)가 배치될 수 있다.
즉, 배기가스 유입구(211)로 유입된 배기가스는 연소 공기 공급구(213) 방향을 향해 내부 바디(220)와 외부 바디(210) 사이를 통과한 후, 연소실(201)로 유입되어 토출구(213)를 향해(배기가스가 배기가스 유입구(211)로부터 연소실(201)을 향해 이동되는 반대방향을 따라) 이동되며 승온될 수 있다. 따라서, 배기가스 유입구(211)로 유입된 배기가스는 연소 공기 공급구(213) 방향을 향해 내부 바디(220)와 외부 바디(210) 사이를 통과하며 연소실(201)의 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있다.
연료 공급부(500)는 연소실(201)로 연료를 공급한다. 구체적으로, 연료 공급부(500)는 도시도지 않은 연료 저장탱크로부터 연료를 공급받아 연소실(201) 내부에서 화염을 생성하여 열에너지를 발생시킬 수 있도록 연소실(201)로 연료를 분사한다. 즉, 연료 공급부(500)는 버너장치(200)의 일측에 지지될 수 있다.
연소 공기 공급부재(310)는 연소실(201)로 연료 공급부(500)로부터 분사된 연료를 연소시키기 위해 필요한 산소를 포함한 공기를 공급한다. 또한, 연소 공기 공급부재(310)가 연소실(201)로 공급하는 산소를 포함한 공기는 연소 공기 공급구(212)를 통과한 후 연소실(201)에 전달된다.
제1 가열부재(320)는 연소 공기 공급구(212)로 공급되는 공기를 승온 가능하다. 구체적으로, 제1 가열부재(320)는 연소를 위해 필요한 산소를 포함한 공기를 승온시킬 수 있다. 따라서, 제1 가열부재(320)에 의해 승온된 공기는 연소 공기 공급부재(310)에 의해 연소실(201)로 이동될 수 있다. 즉, 제 1 가열부재(320)에 의해 연소 공기 공급구(212)로 공급되는 승온된 공기에 의해 연료 공급부(500)는 적은 연료를 연소실(201)로 공급하여도 효과적으로 배기가스를 승온시킬 수 있다. 일예로, 제1 가열부재(320)는 연소 공기 공급구(212)와 연소 공기 공급부재(310) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)은 연소 공기 공급부재(310)와 제1 가열부재(320)를 포함하고 있어, 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200) 내부로 유입된 배기가스를 승온시키기 위해 필요한 연료의 소모량을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)은 신기 공급부재(410)와, 제2 가열부재(420)를 더 포함할 수 있다.
신기 공급부재(410)는 배기가스 유입구(211)로 신기(Fresh Air)를 공급한다. 구체적으로, 신기 공급부재(410)는 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200)로 공급되는 배기가스에 산소를 포함한 신기를 공급한다. 따라서, 신기 공급부재(410)가 공급하는 신기에 의해 배기가스 유입구(211)로 유입되는 배기가스에 포함된 산소 농도는 증가될 수 있다.
일예로, 신기 공급부재(410)는 블로워일 수 있다.
제2 가열부재(420)는 배기가스 유입구(211)로 유입되는 신기를 승온 가능하다. 구체적으로, 제2 가열부재(420)는 배기가스에 공급되는 신기를 승온시킬 수 있다. 따라서, 제2 가열부재(420)에 의해 승온된 신기는 배기가스에 공급되어 배기가스 유입구(211)를 통과해 버너장치(200) 내부로 전달되는 경우, 배기가스 유입구(211)를 통해 신기와 배기가스만 버너장치(200)에 공급되는 경우에 비해 상대적으로 높은 열에너지를 갖고 있다. 즉, 제2 가열부재(420)에 의해 배기가스 유입구(211)로 공급되는 승온된 신기에 의해 연료 공급부(500)는 적은 연료를 연소실(201)로 공급하여도 효과적으로 배기가스를 승온시킬 수 있다. 일예로, 제2 가열부재(420)는 신기 공급부재(410)와 배기가스 유입구(211) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)은 산소 농도 검출부재(800)와 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
산소 농도 검출부재(800)는 버너장치(200)의 산소 농도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 산소 농도 검출부재(800)는 배기가스 유입구(211)에 설치되어 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200) 내부로 유입되는 배기가스에 포함된 산소 농도를 검출하는 유입 농도 검출부재(820)일 수 있다.
또는, 산소 농도 검출부재(800)는 버너장치(200)의 토출구(213)에 설치되어 토출구(213)를 통해 버너장치(200) 외부로 토출되는 승온된 배기가스에 포함된 산소 농도를 검출하는 토출 농도 검출부재(810)일 수 있다.
제어부(600)는 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 정보를 전달 받을 수 있다. 또한, 제어부(600)는 신기 공급부재(410)와 연소 공기 공급부재(310)를 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(600)는 산소 농도 검출부재(800)거 검출한 산소 농도와 기설정된 산소 농도(기준 농도)를 비교하여 신기 공급부재(410)를 선택적으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)에는 연료 공급부(500)에의해 연소실(201)에 분사되는 연료량에 따라 이를 연소시키기 위해 필요한 산소 농도가 기설정되어 있다. 따라서, 제어부(600)는 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 산소 농도에 따라 연소 공기 공급부재(310)뿐만 아니라 신기 공급부재(410)이 함께 동작되어야 하는지를 판단할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 연료 공급부(500)에 의해 연소실(201)에 분사되는 연료량에 따라 이를 연소시키기 위해 필요한 산소 농도가 기설정 미만인 경우, 연소 공기 공급부재(310)와 신기 공급부재(410)를 함께 동작시킬 수 있다. 이때, 제어부(600)는 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200) 내부로 유입되는 배기가스에 포함된 산소 농도가 증가되도록 신기 공급부재(410)를 동작시킬 수 있다.
또는, 연료 공급부(500)에의해 연소실(201)에 분사되는 연료량에 따라 이를 연소시키기 위해 필요한 산소 농도가 기설정을 초과하는 경우, 연소 공기 공급부재(310)만을 동작시킬 수 있다.
따라서, 제어부(600)는 연료 공급부(500)에서 분사되는 연료량을 효과적으로 연소시키기 위해 필요한 산소를 효과적으로 공급할 수 있어, 연소실(201)에 공급된 연료가 연소되지 않고 잔류하는 것을 방지하여 버너장치(200)의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(600)는 신기 공급부재(410)를 동작시 연소 공기 공급부재(310)도 함께 동작시킬 수 있다.
제어부(600)는 연료 공급부(500)에 의해 연소실(201)에 분사되는 연료량에 따라 이를 연소시키기 위해 필요한 산소 농도가 기설정 미만인 경우, 연소 공기 공급부재(310)와 신기 공급부재(410)를 함께 동작시킬 수 있다. 따라서, 제어부(600)는 연소실(201)로 공급되는 연료를 연소시키기 위해 연소 공기 공급부재(310)를 동작시키고, 연소실(201)에서 생성된 화염을 안정화 시키고 이의 연소시 필요한 산소량을 신기 공급부재(410)의 동작으로 보조 받을 수 있다.
즉, 제어부(600)는 신기 공급부재(410)를 동작시켜 배기가스 유입구(211)로 유입되는 배기가스에 포함된 산소 농도를 증가시켜 공급할 수 있다. 이때, 제어부(600)는 연소실(201)로 안내되는 배기가스의 낮은 산소 농도에 따라 연소실(201)의 화염형성을 방해하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)은 온도 검출부재(700)를 더 포함할 수 있다.
온도 검출부재(700)는 버너장치(200)의 온도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 온도 검출부재(700)는 버너장치(200)의 토출구(213)에 설치되어 승온된 배기가스의 온도를 검출하는 토출 온도 검출부재(710)일 수 있다. 즉, 토출 온도 검출부재(710)는 버너장치(200)로부터 토출구(213)를 통해 토출되는 승온된 배기가스의 온도를 검출할 수 있다.
제어부(600)는 온도 검출부재(700)가 검출한 온도와 기설정된 목표 온도를 비교하여 제1 가열부재(320) 또는 제2 가열부재(420) 중 어느 하나이상을 선택적으로 제어할 수 있다. 또한, 제어부(600)에는 목표 온도가 기설정되어 있을 수 있다.
일예로, 선택적 촉매 환원 시스템에 버너 시스템(100)이 설치시, 버너 시스템(100)의 사용으로 목적에 따라 요구되는 배기가스의 승온 온도인 목표 온도가 제어부(600)에 기설정되어 있을 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)는 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(600)는, 신기 공급부재(410)와 연소 공기 공급부재(310)가 동작되는 경우, 온도 검출부재(700)거 검출한 온도와 기설정된 목표 온도를 비교하여 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420) 또는 제1 가열부재(320) 만을 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)의 제어부(600)는 제2 가열부재(420)를 동작시 제1 가열부재(320)도 함께 동작시킬 수 있다.
제어부(600)는, 신기 공급부재(410)와 연소 공기 공급부재(310)가 동작되고 온도 검출부재(700)거 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)를 모두 동작시킬 수 있다. 이때, 제1 가열부재(320)는 연소실(201)로 공급되는 연소에 필요한 산소를 포함한 공기를 승온시키고, 제2 가열부재(420)는 배기가스 유입구(211)로 유입되는 배기가스에 공급되는 신기를 승온시킬 수 있다. 즉, 제어부(600)는 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)를 동작시켜 공기 및 신기를 승온시켜 공급할 수 있어, 배기가스를 승온시키 위해 필요한 열에너지를 연료 공급부(500) 뿐만 아니라 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)로부터 보조 받을 수 있다.
구체적으로, 제1 온도 검출부재(730)는 제1 가열부재(320)에 의해 승온된 공기의 온도를 검출할 수 있다. 또한, 제2 온도 검출부재(720)는 제2 가열부재(420)에 의해 승온된 신기의 온도를 검출할 수 있다. 따라서, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)의 검출 정보로부터 제1 가열부재(320)의 동작 온도를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 제2 온도 검출부재(720)의 검출 정보로부터 제2 가열부재(420)의 동작 온도를 제어할 수 있다.
제어부(600)는, 연소 공기 공급부재(310)만 동작되고 온도 검출부재(700)거 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 제1 가열부재(320)를 동작시킬 수 있다. 이때, 제1 가열부재(320)는 연소실(201)로 공급되는 연소에 필요한 산소를 포함한 공기를 승온시킬 수 있다. 즉, 제어부(600)는 제1 가열부재(320)를 동작시켜 공기를 승온시켜 공급할 수 있어, 배기가스를 승온시키 위해 필요한 열에너지를 연료 공급부(500) 뿐만 아니라 제1 가열부재(320)로부터 보조 받을 수 있다.
구체적으로, 제1 온도 검출부재(730)는 제1 가열부재(320)에 의해 승온된 공기의 온도를 검출할 수 있다. 따라서, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)의 검출 정보로부터 제1 가열부재(320)의 동작 온도를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)의 제어부(600)는 연료 공급부(500)를 제어할 수 있다.
제어부(600)는 온도 검출부재(700)가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료량이 증가 되도록 연료 공급부(500)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 연료 공급부(500)는 버너장치(200)의 동작시 기설정된 기준 연료량을 연소실(201)로 분사할 수 있다. 또한, 제어부(600)는, 온도 검출부재(700)에 의해 검출된 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료량이 증가 되도록 연료 공급부(500)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(600)는 버너장치(200)로부터 토출되는 배기가스의 승온이 효과적으로 목표 온도에 도달할 수 있도록 연소실(201)에 증가된 연료량이 공급되도록 할 수 있다.
또는, 제어부(600)는 온도 검출부재(700)가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료량이 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 연료 공급부(500)는 버너장치(200)의 동작시 기설정된 기준 연료량을 연소실(201)로 분사할 수 있다. 또한, 제어부(600)는, 온도 검출부재(700)에 의해 검출된 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료량이 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(600)는, 버너장치(200)로부터 토출되는 배기가스의 승온되어 목표 온도에 도달한 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료의 공급량을 감소되도록 연료 공급부(500)를 제어하여 연료의 소모량을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)의 제어부(600)는 연료 공급부(500)의 연료량이 감소되도록 제어시, 제1 가열부재(320) 또는 제2 가열부재(420) 중 적어도 하나 이상의 작동을 중지시킬 수 있다.
제어부(600)는 연소실(201)로 공급하는 연료량이 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어시, 제1 가열부재(320)만 동작 중인 경우 이의 동작이 중지되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어부(600)는 연소실(201)로 공급하는 연료량이 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어시, 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)가 동작 중인 경우 이들의 동작이 모두 중지되도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)는, 온도 검출부재(700)가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 연소실(201)로 공급하는 연료량이 감소되도록 연료 공급부(500)를 제어하고 제1 가열부재(320) 또는 제2 가열부재(420) 중 적어도 하나 이상의 작동이 중지되도록 하여 버너장치(200)가 과잉 열에너지의 생성하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)의 제어과정을 서술한다.
연소실(201)로 연소에 필요한 산소가 포함된 공기를 공급한다(S110). 구체적으로, 제어부(600)는 연소 공기 공급부재(310)를 동작시켜 연소실(201)에 연소시 필요한 산소가 포함된 공기를 공급할 수 있다.
연소실(201)로 연료를 공급한다(S120). 구체적으로, 제어부(600)는 연료 공급부(500)를 제어하여, 기설정된 기준 연료량의 연료가 연소실(201)로 분사되도록 할 수 있다. 따라서, 연소실(201)에서는 분사된 연료가 연소 공기 공급부재(310)에 의해 공급된 산소에 의해 화염이 형성될 수 있다. 이때, 버너장치(200)는 열에너지를 생성하여 배기가스 유입구(211)로 유입된 배기가스를 승온시킬 수 있다.
산소 농도를 검출한다(S130). 산소 농도 검출부재(800)는 버너장치(200)의 산소 농도를 검출한다. 구체적으로, 제어부(600)는 유입 농도 검출부재(820)가 검출한 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200)로 유입되는 배기가스에 포함된 산소 농도를 전달 받을 수 있다. 또는, 제어부(600)는 토출 농도 검출부재(810)가 검출한 토출구(213)를 통과하여 버너장치(200)로부터 토출되는 승온된 배기가스에 포함된 산소 농도를 전달 받을 수 있다.
연소시 요구되는 산소가 부족한지 판단한다(S200). 구체적으로, 제어부(600)는 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 산소 농도와 기설정된 산소 농도를 비교한다. 또한, 제어부(600)는 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 산소 농도로부터 현재 연소실(201)로 분사되는 연료량을 연소시키기 위해 필요한 산소의 량이 현재 연소 공기 공급부재(310)의 동작만으로 충족할 수 있는지를 판단한다.
또한, 연소시 요구되는 산소가 부족하다고 판단한 경우, 신기 공급이 동작된다(S300). 구체적으로, 제어부(600)는, 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 산소 농도가 기설정된 산소 농도 미만인 경우, 신기 공급부재(410)를 동작 시킨다. 이때, 제어부(600)는 현재 연소실(201)로 분사되는 연료량을 연소시키기 위해 필요한 산소의 량이 연소 공기 공급부재(310)로부터 공급되는 산소로는 부족하다고 판단한다. 따라서, 제어부(600)는 신기 공급부재(410)를 동작시켜 배기가스 유입구(211)를 통해 버너장치(200)로 공급되는 배기가스에 신기를 공급하여, 이들이 혼합되어 연소실(201)로 안내되도록 할 수 있다.
또한, 버너장치(200)의 온도를 검출한다(S310). 구체적으로, 온도 검출부재(700)는 버너장치(200)의 온도를 검출한다. 일예로, 제어부(600)는 버너장치(200)의 토출구(213)를 통과하여 버너장치(200)로부터 토출되는 승온된 배기가스의 온도를 검출하는 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 정보를 전달 받을 수 있다.
검출된 버너장치(200)의 온도와 기설정된 목표 온도를 비교한다(S400). 구체적으로, 제어부(600)는 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도와 기설정된 목표 온도를 비교한다.
또한, 검출된 온도가 목표 온도 미만인 경우, 연료 분사량을 증가 시킨다(S410). 구체적으로, 제어부(600)는, 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료 분사량이 기설정된 기준 연료량 보다 증가 되도록 연료 공급부(500)를 제어한다.
또한, 제1 가열부재(320)를 동작 시킨다(S420). 구체적으로, 제어부(600)는 연소실(201)로 공급되는 산소를 포함한 공기가 승온되어 연소실(201)로 공급되도록 제1 가열부재(320)를 동작시킨다. 또한, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)가 검출하는 연소실(201)로 공급되는 공기의 온도를 기초로 제1 가열부재(320)의 가열 작동 상태를 제어할 수 있다. 일예로, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)가 검출하는 공기의 온도를 기초로 제1 가열부재(320)의 발열량, 통전량 등을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)를 제어하여 연소실(201)로 공급되는 공기의 승온 온도를 제어할 수 있다.
또한, 제2 가열부재(420)를 동작 시킨다(S430). 구체적으로, 제어부(600)는 배기가스 유입구(211)로 공급되는 신기가 승온되도록 제2 가열부재(420)를 동작시킨다. 또한, 제어부(600)는 제2 온도 검출부재(720)가 검출하는 배기가스 유입구(211)로 공급되는 신기의 온도를 기초로 제2 가열부재(420)의 가열 작동 상태를 제어할 수 있다. 일예로, 제어부(600)는 제2 온도 검출부재(720)가 검출하는 신기의 온도를 기초로 제2 가열부재(420)의 발열량, 통전량 등을 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 제2 온도 검출부재(720)를 제어하여 배기가스 유입구(211)로 공급되는 신기의 승온 온도를 제어할 수 있다.
이후, 다시 검출된 온도가 목표 온도를 만족할 때까지, 연료 분사량을 증가시키며 버너장치(200)의 온도를 검출한다(S310).
또는, 검출된 온도가 목표 온도 이상인 경우, 연료 분사량을 감소 시킨다(S440). 구체적으로, 제어부(600)는, 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료 분사량이 현재 분사되는 연료 분사량 보다 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어한다.
또한, 제2 가열부재(420)의 작동을 중지시킨다(S450). 구체적으로, 제어부(600)는 배기가스 유입구(211)로 공급되는 신기가 더 이상 승온되지 않도록 제2 가열부재(420)의 작동을 중지시킨다. 일예로, 제어부(600)는 제2 가열부재(420)의 발열량, 통전량 등을 제어하여 제2 가열부재(420)의 작동을 중지시킬 수 있다.
또한, 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킨다(S460). 구체적으로, 제어부(600)는 연소 공기 공급구(212)를 통해 연소실(201)로 공급되는 공기가 승온되지 더 이상 승온되지 않도록 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킨다. 일예로, 제어부(600)는 제1 가열부재(320)의 발열량, 통전량 등을 제어하여 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킬 수 있다.
이후, 다시 검출된 산소 농도를 만족할 때까지, 연료 분사량을 감소시키며 버너장치(200)의 산소 농도를 검출한다(S130).
또는, 연소시 요구되는 산소가 충분하다고 판단한 경우, 신기 공급이 작동이 중지된다(S500). 구체적으로, 제어부(600)는, 산소 농도 검출부재(800)가 검출한 산소 농도가 기설정된 산소 농도 이상인 경우, 신기 공급부재(410)의 작동을 중지시킨다. 이때, 제어부(600)는 현재 연소실(201)로 분사되는 연료량을 연소시키기 위해 필요한 산소의 량이 연소 공기 공급부재(310)로부터 공급되는 산소로는 충분하다고 판단한다. 따라서, 제어부(600)는 신기 공급부재(410)의 작동을 중지시키고, 연소 공기 공급부재(310)만을 동작시켜 산소를 포함한 공기가 연소실(201)로 안내되도록 할 수 있다. 그리고, 배기가스 유입구(211)를 통해 유입된 배기가스가 연소실(201)을 통과하며 승온되도록 할 수 있다.
또한, 버너장치(200)의 온도를 검출한다(S510). 구체적으로, 온도 검출부재(700)는 버너장치(200)의 온도를 검출한다. 일예로, 제어부(600)는 버너장치(200)의 토출구(213)를 통과하여 버너장치(200)로부터 토출되는 승온된 배기가스의 온도를 검출하는 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 정보를 전달 받을 수 있다.
또한, 검출된 버너장치(200)의 온도와 기설정된 목표 온도를 비교한다(S600). 구체적으로, 제어부(600)는 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도와 기설정된 목표 온도를 비교한다.
또한, 검출된 온도가 목표 온도 미만인 경우, 연료 분사량을 증가 시킨다(S610). 구체적으로, 제어부(600)는, 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료 분사량이 기설정된 기준 연료량 보다 증가 되도록 연료 공급부(500)를 제어한다.
또한, 제1 가열부재(320)를 동작 시킨다(S620). 구체적으로, 제어부(600)는 연소실(201)로 공급되는 산소를 포함한 공기가 승온되어 연소실(201)로 공급되도록 제1 가열부재(320)를 동작시킨다. 또한, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)가 검출하는 연소실(201)로 공급되는 공기의 온도를 기초로 제1 가열부재(320)의 가열 작동 상태를 제어할 수 있다. 일예로, 제어부(600)는 제1 온도 검출부재(730)가 검출하는 공기의 온도를 기초로 제1 가열부재(320)의 발열량, 통전량 등을 제어할 수 있다.
이후, 다시 검출된 온도가 목표 온도를 만족할 때까지, 연료 분사량을 증가시키며 버너장치(200)의 온도를 검출한다(S510).
또는, 검출된 온도가 목표 온도 이상인 경우, 연료 분사량을 감소 시킨다(S630). 구체적으로, 제어부(600)는, 토출 온도 검출부재(710)가 검출한 승온된 배기가스의 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 연소실(201)로 공급되는 연료 분사량이 현재 분사되는 연료 분사량 보다 감소 되도록 연료 공급부(500)를 제어한다.
또한, 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킨다(S640). 구체적으로, 제어부(600)는 연소 공기 공급구(212)를 통해 연소실(201)로 공급되는 공기가 승온되지 더 이상 승온되지 않도록 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킨다. 일예로, 제어부(600)는 제1 가열부재(320)의 발열량, 통전량 등을 제어하여 제1 가열부재(320)의 작동을 중지시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 버너 시스템(100)은 연소실(201)에서 불연소되는 연료의 소모량을 저감시킬 수 있다. 또한, 버너 시스템(100)은 제1 가열부재(320)와 제2 가열부재(420)를 선택적으로 동작시켜 버너 시스템(100) 내부로 유입되는 신기 또는 공기에 열에너지를 전달할 수 있어 연료 공급부(500)에서 분사되는 연료량을 저감시켜도 배기가스를 효과적으로 승온시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 버너 시스템 200: 버너장치
211: 배기가스 유입구 212: 연소 공기 공급구
310: 연소 공기 공급부재 320: 제1 가열부재
410: 신기 공급부재 420: 제2 가열부재
500: 연료 공급부 600: 제어부
700: 온도 검출부재 800: 산소 농도 검출부재

Claims (9)

  1. 내부에 형성된 연소실과, 상기 연소실로 배기가스를 공급하는 배기가스 유입구, 그리고 상기 연소실로 연소에 필요한 산소를 포함한 공기가 유입되는 연소 공기 공급구를 포함하는 버너장치;
    상기 연소실로 연료를 공급하는 연료 공급부;
    상기 연소 공기 공급구로 상기 연소실에 공급된 연료를 연소시키기 위한 공기를 공급하는 연소 공기 공급부재; 및
    상기 연소 공기 공급구로 공급되는 공기를 승온 가능한 제1 가열부재
    를 포함하는 버너 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 배기가스 유입구로 신기를 공급하는 신기 공급부재; 및
    상기 배기가스 유입구로 유입되는 신기를 승온 가능한 제2 가열부재를 더 포함하는 버너 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 버너장치의 산소 농도를 검출하는 산소 농도 검출부재; 및
    상기 산소 농도 검출부재가 검출한 산소 농도와 기설정된 산소 농도를 비교하여 상기 신기 공급부재를 선택적으로 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 버너 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 제어부는,
    상기 신기 공급부재를 동작시 상기 연소 공기 공급부재도 함께 동작시키는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 버너장치의 온도를 검출하는 온도 검출부재를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 온도 검출부재가 검출한 온도와 기설정된 목표 온도를 비교하여 상기 제1 가열부재 또는 상기 제2 가열부재 중 어느 하나 이상을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 가열부재를 동작시 상기 제1 가열부재도 함께 동작시키는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
  7. 제5항에서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 검출부재가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 미만인 경우, 상기 연소실로 공급되는 연료량이 증가 되도록 상기 연료 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
  8. 제5항에서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 검출부재가 검출한 온도가 기설정된 목표 온도 이상인 경우, 상기 연소실로 공급되는 연료량이 감소 되도록 상기 연료 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 제어부는,
    상기 연소실로 공급되는 연료량이 감소 되도록 상기 연료 공급부를 제어하는 경우, 상기 제1 가열부재 또는 상기 제2 가열부재 중 적어도 하나 이상의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.
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