KR20230104382A - Burner, water heating apparatus including same and control method of same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 연소실로 제공하도록 마련되는 연료제공부; 회전함에 따라 상기 연소반응을 위한 공기를 상기 연소실로 송기하도록 마련되는 블로어와, 외부로부터 상기 블로어로 공기가 전달되도록 상기 블로어에 연결되는 급기배관을 구비하는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 공기제공부로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 상기 급기배관에 연결되는 압력획득부; 및 상기 공기제공부 및 상기 압력획득부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 압력획득부가 획득한 압력값이 소정의 기준압력값보다 작을 경우, 상기 블로어가 회전하는 속도가 증가하도록 상기 블로어를 제어한다.A burner according to the present invention includes a fuel supply unit provided to provide fuel for a combustion reaction to a combustion chamber; an air supply unit having a blower provided to supply air for the combustion reaction to the combustion chamber as it rotates, and an air supply pipe connected to the blower so that air is transferred from the outside to the blower; an ignition unit provided to cause a spark to ignite the provided fuel and air; a pressure acquisition unit connected to the air supply pipe to obtain a pressure of air supplied to the air supply unit; and a processor electrically connected to the air supply unit and the pressure acquisition unit, wherein the processor: increases the rotational speed of the blower when the pressure value obtained by the pressure acquisition unit is smaller than a predetermined reference pressure value The blower is controlled so as to
Description
본 발명은 버너, 이를 포함하는 물 가열기와, 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a burner, a water heater including the same, and a control method thereof.
물 가열기는 유체를 가열하는 장치이다. 이러한 유체는 물일 수 있다. 물 가열기는 가열한 물을 수요처로 배출하거나, 난방을 위한 유로에 전달하여 원하는 영역을 난방할 수 있다. 난방이 가능한 물 가열기는 보일러일 수 있다.A water heater is a device that heats a fluid. This fluid may be water. The water heater may discharge heated water to a consumer or transfer it to a flow path for heating to heat a desired area. The water heater capable of heating may be a boiler.
물 가열기의 물을 데우기 위해, 물 가열기는 버너를 이용해 연소반응을 일으켜 화염과 연소가스를 발생시키고, 화염으로부터 전달되는 열과 연소가스가 전달하는 열을 이용해 물을 가열할 수 있는 구조를 일반적으로 가진다.In order to heat the water of the water heater, the water heater uses a burner to cause a combustion reaction to generate flame and combustion gas, and generally has a structure that can heat water using the heat transferred from the flame and the heat transferred by the combustion gas .
버너는 공기와 연료에 전기 스파크를 발생시켜 연소반응을 일으킨다. 따라서 버너에는 공기와 연료의 공급이 요구되며, 물 가열기는 연소반응에 의해 발생한 연소가스를 연도를 통해 배출해줘야 한다.The burner creates an electrical spark in the air and fuel to cause a combustion reaction. Therefore, the burner needs to supply air and fuel, and the water heater needs to discharge the combustion gas generated by the combustion reaction through the flue.
물 가열기에 연결된 연도가 상하방향으로 길게 형성되어, 연도에서 음압이 형성될 경우, 연소가스의 배출 속도가 빨라질 수 있고, 화염이 정상적으로 버너에서 형성되지 않는 리프팅(lifting) 현상이 발생할 수 있다. 중형 보일러 등에 사용되는 버너의 경우 단순히 공기가 제공되거나 제공되지 않고, 연료가 제공되거나 제공되지 않는 정도의 제어만이 가능하므로, 이러한 리프팅 현상 발생 시 대처가 어렵다.When the flue connected to the water heater is formed long in the vertical direction and negative pressure is formed in the flue, the discharge speed of the combustion gas may be increased, and a lifting phenomenon in which the flame is not normally formed from the burner may occur. In the case of a burner used in a medium-sized boiler, it is difficult to deal with such a lifting phenomenon because it is possible to simply control the extent to which air is provided or not and fuel is supplied or not provided.
또한 긴 연도를 가질 경우 연도 길이만큼의 저항이 발생해 폭발적인 착화가 발생할 수 있고, 폭발적인 착화에 의해 연도가 찢어지거나 제 위치로부터 이탈되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the flue is long, resistance equal to the length of the flue may occur and explosive ignition may occur, and the flue may be torn or detached from its original position due to explosive ignition.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 설치 환경의 부하에 대응 가능하여 안정적인 연소가 일어날 수 있는 버너, 이를 포함하는 물 가열기 및 버너 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve these problems, and provides a burner capable of responding to the load of the installation environment and causing stable combustion, a water heater including the burner, and a burner control method.
본 발명의 실시예에 따른 버너는, 연소반응을 위한 연료를 연소실로 제공하도록 마련되는 연료제공부; 회전함에 따라 상기 연소반응을 위한 공기를 상기 연소실로 송기하도록 마련되는 블로어와, 외부로부터 상기 블로어로 공기가 전달되도록 상기 블로어에 연결되는 급기배관을 구비하는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 공기제공부로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 상기 급기배관에 연결되는 압력획득부; 및 상기 공기제공부 및 상기 압력획득부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 압력획득부가 획득한 압력값이 소정의 기준압력값보다 작을 경우, 상기 블로어가 회전하는 속도가 증가하도록 상기 블로어를 제어한다.A burner according to an embodiment of the present invention includes a fuel supply unit provided to supply fuel for a combustion reaction to a combustion chamber; an air supply unit having a blower provided to supply air for the combustion reaction to the combustion chamber as it rotates, and an air supply pipe connected to the blower so that air is transferred from the outside to the blower; an ignition unit provided to cause a spark to ignite the provided fuel and air; a pressure acquisition unit connected to the air supply pipe to obtain a pressure of air supplied to the air supply unit; and a processor electrically connected to the air supply unit and the pressure acquisition unit, wherein the processor: increases the rotational speed of the blower when the pressure value obtained by the pressure acquisition unit is smaller than a predetermined reference pressure value The blower is controlled so as to
본 발명의 실시예에 따른 물 가열기는, 연소반응이 일어나도록 마련되는 연소실; 버너; 및 상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스를 전달받아 물과 열교환하도록 마련되는 열교환기를 포함하고, 상기 버너는, 연료를 상기 연소실로 제공하도록 마련되는 연료제공부; 회전함에 따라 공기를 상기 연소실로 송기하도록 마련되는 블로어와, 외부로부터 상기 블로어로 공기가 전달되도록 상기 블로어에 연결되는 급기배관을 구비하는 공기제공부; 제공된 연료와 공기가 발화하여 상기 연소반응이 일어나게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부; 상기 공기제공부로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 상기 급기배관에 연결되는 압력획득부; 및 상기 공기제공부 및 상기 압력획득부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는: 상기 압력획득부가 획득한 압력값 및 소정의 기준압력값을 기초로 상기 블로어가 회전하는 속도를 제어한다.A water heater according to an embodiment of the present invention includes a combustion chamber provided to allow a combustion reaction to occur; burner; and a heat exchanger provided to receive the combustion gas generated by the combustion reaction and exchange heat with water, wherein the burner includes a fuel supply unit provided to supply fuel to the combustion chamber; an air supply unit having a blower provided to supply air to the combustion chamber as it rotates, and an air supply pipe connected to the blower so that air is transferred from the outside to the blower; an ignition unit provided to ignite the supplied fuel and air to generate a spark so that the combustion reaction occurs; a pressure acquisition unit connected to the air supply pipe to obtain a pressure of air supplied to the air supply unit; and a processor electrically connected to the air supply unit and the pressure acquisition unit, wherein the processor controls a rotational speed of the blower based on a pressure value acquired by the pressure acquisition unit and a predetermined reference pressure value. .
본 발명의 실시예에 따른 버너 제어방법은, 블로어를 포함하는 버너로 제공되는 공기의 압력을 획득하는 단계; 획득된 압력값을 소정의 기준압력값과 비교하는 단계; 및 상기 획득된 압력값이 상기 기준압력값보다 작을 경우, 상기 버너로 제공되는 공기의 압력에 영향을 주는 상기 블로어가 회전하는 속도를 증가시키는 단계를 포함한다.A burner control method according to an embodiment of the present invention includes obtaining a pressure of air supplied to a burner including a blower; comparing the obtained pressure value with a predetermined reference pressure value; and increasing a rotational speed of the blower that affects the pressure of air supplied to the burner when the obtained pressure value is smaller than the reference pressure value.
이에 따라, 버너의 설치 환경의 부하에 따라서 적절한 블로어 제어가 이루어져, 안정적인 착화 및 리프팅 현상의 저감이 이루어져 안정적인 연소가 일어날 수 있다.Accordingly, appropriate blower control is performed according to the load of the burner installation environment, and stable ignition and lifting phenomenon are reduced, so that stable combustion can occur.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너와 버너에 인접한 부분을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기의 버너의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블로어의 회전부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너의 연료밸브를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 연료밸브의 일부분을 제거하여 내부 구조가 드러나도록 하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 연료밸브의 피드백포트, 연료챔버 및 밸브포트를 도시한 도면이다.1 is a perspective view showing a burner and a portion adjacent to the burner of a water heater according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a burner of a water heater according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a rotating part of a blower according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of a water heater system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a fuel valve of a burner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the internal structure of the fuel valve of FIG. 5 by removing a portion thereof.
FIG. 7 is a view showing a feedback port, a fuel chamber, and a valve port of the fuel valve of FIG. 5;
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe components of an embodiment of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너(10)와 버너(10)에 인접한 부분을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)의 버너(10)의 사시도이다.1 is a perspective view showing a
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)는 연소실(20)과 버너(10)를 포함한다. 본 발명의 명세서 및 도면에서 상하방향, 좌우방향 및 전후방향은 서로에 대해 직교하는 방향으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적인 방향이며, 물 가열기(1)가 배치된 자세에 따라서 달라질 수 있다.Referring to the drawings, a
물 가열기(1)는 연소실(20), 버너(10) 및 열교환기(미도시)를 포함할 수 있다. 연소실(20)의 일측면에 버너(10)가 결합되고, 버너(10)의 일부가 연소실(20) 내부에 삽입될 수 있다. 버너(10)는 수평한 방향을 따라 연소실(20)에 결합될 수 있다. 버너(10)는 도시된 것과 같이 연소실(20)의 후면에서 전방을 향해 연소실(20)에 결합될 수 있으나 그 결합되는 측면 및 방향이 이에 제한되지는 않는다.The
연소실(20) 내부에 삽입된 버너(10)의 일부분에서 화염이 형성되어 연소반응이 진행됨에 따라 연소가스가 발생하고, 연소가스는 연소실(20)로부터 열교환기로 전달되어 열교환기에서 유동하는 물과 열교환해 물을 가열할 수 있다. 열교환기에서 가열된 물은 난방을 위해 제공되거나 온수로 제공될 수 있다.A flame is formed in a part of the
버너(10)는 건 타입 버너(10)일 수 있다. 건 타입 버너(10)는 공기를 제공하는 구성, 연료를 제공하는 구성, 점화를 위한 구성 등을 통합해 유닛화된 버너(10)이다.The
버너(10)는 연료제공부(12, 15, 17, 18), 공기제공부(13, 14), 점화부(19), 압력획득부(16) 및 프로세서를 포함할 수 있다.The
점화부(19)Ignition part (19)
점화부(19)는 제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련된다. 점화부(19)의 연소실(20)에 삽입되는 말단이 스파크를 일으킬 수 있는데, 이러한 점화부(19)의 말단인 점화 내측단이 연소실(20)의 내부 공간인 연소공간에 배치되도록 후술할 믹서(113)의 개구를 관통할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 점화부(19)를 점화 플러그인 것으로 설명하나, 점화 플러그가 아닌 다른 방식으로 점화를 실시하는 장치가 점화부(19)로 사용될 수도 있다.The
점화부(19)는 전기 스파크를 일으켜 연료와 공기의 혼합물이 점화되도록 할 수 있다. 공기와 연료제공부(12, 15, 17, 18)에 의해서 분사된 연료가 믹서(113)를 거치며 혼합되어 혼합물을 형성한 상황에서 전기 스파크가 발생함에 따라, 화염이 형성될 수 있다.The
점화부(19)의 기준방향측 말단인 점화 내측단은 연소실(20)의 내측에서 연료제공부(12, 15, 17, 18)의 연료노즐(12)과 인접하게 배치될 수 있다. The ignition inner end, which is the end of the
하우징(11)housing(11)
본 발명의 일 실시예에 따른 버너(10)는 하우징(11)을 포함할 수 있다. 하우징(11)은 버너(10)의 뼈대가 되는 부분으로, 블로어튜브(112), 믹서(113) 및 프레임(111)을 포함할 수 있다.The
프레임(111)은 블로어튜브(112)와 공기제공부(13, 14)를 연결하는 부분으로, 후술할 구성요소들이 결합되어 지지될 수 있다. 프레임(111)의 내부는 비어있어, 공기제공부(13, 14)에 의해서 공급받은 공기가 블로어튜브(112)로 전달되도록 할 수 있다.The
블로어튜브(112)는 연소실(20)의 내부로 삽입되는 연료노즐(12)과 점화부(19)의 일부분을 둘러싸고 공기제공부(13, 14)와 연결되는 부분이다. 블로어튜브(112)는 공기제공부(13, 14)에 의해 압송된 공기가 유동하는 내부 공간과, 연소공간을 향해 기준방향을 따라 개방된 개구인 배출개구를 가질 수 있다. 공기제공부(13, 14)에 의해 압송되는 공기는 배출개구를 통해 연소공간으로 배출될 수 있고, 연료와 혼합되어, 일어나는 스파크와 만나 화염을 형성할 수 있다. 배출개구에 믹서(113)가 위치하여, 배출개구는 믹서(113)에 의해 적어도 일부가 덮일 수 있다.The
블로어튜브(112)는 기준방향을 따라 개방된 원기둥형태의 외관을 가질 수 있다. 블로어튜브(112)는 연소실(20)에 결합될 수 있다.The
믹서(113)는 원활한 화염형성을 위해 배치되는 구성요소이다. 믹서(113)는 연료제공부(12, 15, 17, 18)에 의해 분사된 연료가 공기제공부(13, 14)에 의해 제공된 공기와 함께 섞여 연소공간에 도달하도록 할 수 있다.The
연료와 공기가 잘 섞이도록, 믹서(113)는 복수의 혼합부를 가질 수 있다. 혼합부는 복수의 연료노즐(12)의 위치에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 복수의 혼합부는 중심의 원을 둘러싸고 원주방향을 따라 배치될 수 있다. 혼합부는 전후방향을 따라 개구되는 혼합통로를 구비할 수 있다. 따라서 각 혼합통로를 통해 연료노즐(12)이 분사한 연료와 공기가 혼합되면서 연소공간으로 배출될 수 있다. 복수의 혼합부가 결합되어 환형의 구조를 형성할 수 있다.To mix fuel and air well, the
공기제공부(13, 14)Air supply unit (13, 14)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블로어(13)의 회전부(132)를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a
공기제공부(13, 14)는 외부로부터 공급된 공기를 연소실(20)로 압송하기 위한 구성요소이다. 따라서 공기제공부(13, 14)는 블로어(13)와, 이러한 블로어(13)에 공기를 전달하기 위한 급기배관(14)을 포함할 수 있다.The
블로어(13)는 회전함에 따라 연소반응을 위한 공기를 연소실(20)로 송기하는 장치이다. 블로어(13)는 회전하여 공기를 블로어튜브(112)로 압송하는 날개부(131)와, 날개부(131)를 회전시키도록 회전 구동력을 생성하여 날개부(131)에 전달하는 회전부(132)를 포함할 수 있다. 날개부(131)는 케이싱 된 임펠러일 수 있다. 회전부(132)는 BLDC(Brushless DC) 모터일 수 있다. 따라서 프로세서의 제어에 따라 회전부(132)의 정밀한 속도제어가 이루어질 수 있다. 날개부(131)는 좌우방향을 축방향으로 회전 가능하게 배치될 수 있고, 회전부(132)는 도시된 것과 같이 날개부(131)의 우측에 결합될 수 있다.The
공기제공부(13, 14)는 복수의 서로 다른 풍속으로 공기가 블로어튜브(112)에 압송되도록 제어될 수 있다. 프로세서는 회전부(132)에 상이한 크기의 전류를 제공함으로써 회전부(132)가 다양한 속도로 작동되도록 제어할 수 있다. 저단에서 프로세서는 회전부(132)에 소정의 저단 전류를, 고단에서 프로세서는 회전부(132)에 저단 전류보다 큰 고단 전류를 제공할 수 있다. 프로세서는, 착화시점에는 저단으로, 착화 이후에는 고단으로 작동하도록 공기제공부(13, 14)를 제어할 수 있다.The
저단은 소정의 풍속인 저단 풍속으로 공기를 제공하도록, 블로어(13) 모터가 저단 속도로 회전하는 상태를 의미한다. 저단 속도는 버너(10)의 저단 공기비 또는 발생시키는 열량에 따라 정해질 수 있다. 고단은 저단 풍속보다 큰 고단 풍속으로 공기를 제공하도록, 회전부(132)가 저단 속도보다 큰 고단 속도로 회전하는 상태를 의미한다.The low stage means a state in which the motor of the
급기배관(14)은 외부로부터 블로어(13)로 공기를 전달하도록 블로어(13)에 연결되는 배관이다. 급기배관(14)은 도시된 것과 같이 날개부(131)를 중심으로 회전부(132)와 반대되는 날개부(131)의 좌측에 연결되어 회전부(132)로 공기를 전달할 수 있다. 급기배관(14)은 회전부(132)와 연결되고 블로어(13)의 우측으로부터 하방으로 연장된 연결배관(141)과, 연결배관(141)의 하단으로부터 우측으로 연장된 외측배관(142)을 포함할 수 있다. 연결배관(141)과 외측배관(142)은 서로 체결될 수 있다.The
압력획득부(16)Pressure Acquisition Unit (16)
압력획득부(16)는 공기제공부(13, 14)로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 급기배관(14)에 연결되는 구성요소이다. 압력획득부(16)는 APS(Atmospheric Pressure Sensor)일 수 있으나 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 압력획득부(16)는 외측배관(142)에 연결되어, 외측배관(142)을 통과하여 외부로부터 블로어(13)로 전달되는 공기의 압력을 획득할 수 있다. 압력획득부(16)는 획득한 압력을 프로세서로 전달할 수 있다.The
프로세서processor
프로세서는 제어명령을 수행하는 논리 연산이 가능한 소자를 포함하는 구성요소로, CPU(Central Processing Unit) 등을 포함할 수 있다. 프로세서는 각종 구성요소들에 연결되어, 제어명령에 따른 신호를 각 구성요소들에 전달해 제어를 수행할 수 있고, 각종 센서 또는 획득부들에 연결되어 획득된 정보를 신호의 형태로 전달받을 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서, 프로세서는 물 가열기(1)가 포함하는 각종 구성요소들에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 각각의 구성요소들과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 도선으로 연결되거나, 무선으로 통신 가능한 통신 모듈을 더 가져 상호 통신할 수 있다. The processor is a component including an element capable of performing logic operations for performing control commands, and may include a CPU (Central Processing Unit) and the like. The processor may be connected to various components to perform control by transmitting a signal according to a control command to each component, and may be connected to various sensors or acquisition units to receive acquired information in the form of a signal. Accordingly, in one embodiment of the present invention, the processor may be electrically connected to various components included in the
버너(10)는 저장매체를 더 포함하여, 프로세서가 수행하는 제어명령들이 저장매체에 저장되어 활용될 수 있다. 저장매체는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 서버, 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 장치일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 저장매체에는 이 밖에도 프로세서가 작업을 수행하기 위해 필요로 하는 데이터 등이 더 저장될 수 있다.The
프로세서는 공기제공부(13, 14) 및 압력획득부(16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 전기적으로 연결된다는 것은, 통전 가능하도록 물리적으로 연결되는 것뿐 아니라 제어신호를 서로 주고받을 수 있도록 통신이 가능하게 연결되는 것을 포함한다.The processor may be electrically connected to the
프로세서는 압력획득부(16)가 획득한 압력값 및 소정의 기준압력값을 기초로 블로어(13)가 회전하는 속도를 제어할 수 있다. 프로세서는 압력획득부(16)가 획득한 압력값이 기준압력값보다 작을 경우, 블로어(13)가 회전하는 속도가 증가하도록 블로어(13)를 제어할 수 있다. 긴 연도에서 음압이 발생할 경우 블로어(13)로 제공되는 공기의 압력이 줄어들게 되는데, 이에 따라 리프팅 현상이 발생할 수 있다. 따라서 이런 경우 블로어(13)가 더 강하게 회전하도록 프로세서가 제어하여 더 많은 유량의 공기가 공급됨에 따라 리프팅 현상이 일어나지 않고 정상적인 연소가 일어날 수 있는 압력 조건, 즉 기준압력과 유사한 압력 조건이 형성될 수 있다. 반대로 지나치게 높은 압력값이 압력획득부(16)에 의해 획득된 경우, 프로세서는 블로어(13)가 회전하는 속도가 감소하도록 블로어(13)를 제어할 수 있다.The processor may control the speed at which the
기준압력값은 기 설정된 값일 수 있다. 프로세서는 공기제공부(13, 14)의 가동이 멈추었다가 다시 시작될 때 압력획득부(16)에 의해 획득되는 압력값을 기준압력값으로 할 수도 있다.The reference pressure value may be a preset value. The processor may use the pressure value obtained by the
연료제공부(12, 15, 17, 18)Fuel supply unit (12, 15, 17, 18)
연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연료를 연소반응을 위해 제공하는 구성요소로, 연료를 연소실(20)의 내부인 연소공간에 제공할 수 있다. 연료제공부(12, 15, 17, 18)가 제공하는 연료는 기체타입의 연료가스일 수 있다. The
연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연료노즐(12)을 포함할 수 있다. 연료노즐(12)은 연료를 분사하는 구성요소이다. 연료노즐(12)은 복수로 구성될 수 있다. 연료노즐(12)이 복수로 구성되어, 분할된 화염을 형성해 질소 산화물 배출량을 저감할 수 있다. 복수의 연료노즐(12)은 기준방향을 따라 봤을 때, 중심에 위치한 연료노즐(12)을 중심에 두고 이를 둘러싸며 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 연료노즐(12)은 점화부(19)를 중심으로 해서 서로 등각을 이루며 배치될 수 있다. 따라서 기준방향을 따라 봤을 때 복수의 연료노즐(12)이 배치된 위치를 이은 도형은 정다각형이 될 수 있다.The
연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연료밸브(15)를 포함할 수 있다. 연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연료탱크에 저장된 연료를 연료밸브(15)로 전달하기 위한 밸브전달배관(17)을 포함할 수 있다. 연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연료밸브(15)로부터 배출된 연료를 연료노즐(12)로 전달하기 위한 노즐전달배관(18)을 포함할 수 있다. 도시된 것과 같이 밸브전달배관(17)은 연료탱크에 연결된 제1 밸브전달배관(171)과, 제1 밸브전달배관(171)으로부터 갈라져 복수의 연료밸브(15)에 연료를 전달하기 위한 복수의 제2 밸브전달배관(172)을 포함할 수 있다. 노즐전달배관(18)은 복수의 연료밸브(15)들로부터 배출된 연료를 한 곳으로 모으는 제1 노즐전달배관(181)과, 제1 노즐전달배관(181)으로부터 연료노즐(12)을 향해 연장되는 제2 노즐전달배관(182)을 포함할 수 있다.The
연료밸브(15)는 연소실(20)로 제공하는 연료의 유량을 조절할 수 있다. 연료밸브(15)는 연소실(20)의 압력에 따라 연소실(20)로 제공하는 연료의 유량을 조절할 수 있다. The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기 시스템(100)의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of a
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기 시스템(100)은 복수의 물 가열기(1a, 1b)를 포함할 수 있다. 복수의 물 가열기(1a, 1b)는 상술한 물 가열기(1)와 동일할 수 있고, 각각 제1 물 가열기(1a)와 제2 물 가열기(1b)일 수 있다. 제1 물 가열기(1a)와 제2 물 가열기(1b)는 공통된 공통연도(101)에 각각 제1 연도(102)와 제2 연도(103)를 통해 연결될 수 있다. 제1 물 가열기(1a)가 작동하고 제2 물 가열기(1b)가 작동하지 않을 때, 제1 물 가열기(1a)가 배출하는 연소가스에 의해서 제2 물 가열기(1b)의 연소실(20)의 내부 압력이 증가할 수 있다. 이러한 경우 제2 물 가열기(1b)에 제공되는 연료의 유량이 공기의 양에 비해 상대적으로 줄어들어 정상 공기 대 연료비가 유지되지 않아 원활한 연소가 일어나지 않을 수 있다.Referring to the drawings, a
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버너(10)의 연료밸브(15)를 도시한 도면이다. 도 6은 도 5의 연료밸브(15)의 일부분을 제거하여 내부 구조가 드러나도록 하여 도시한 도면이다. 도 7은 도 5의 연료밸브(15)의 피드백포트(156), 연료챔버(153) 및 밸브포트(155)를 도시한 도면이다.5 is a view showing the
본 발명의 일 실시예에 따른 연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연소실(20)의 압력에 따라 연료밸브(15)의 개도를 조절하여, 상술한 문제를 극복할 수 있다. 연료제공부(12, 15, 17, 18)는 연소실(20)의 압력에 따라 연료밸브(15)의 개도가 조절되도록 연소실(20)의 내부에 연통되고 연료밸브(15)에 연결되는 압력전달배관을 포함할 수 있다. 연소실(20) 내부의 압력이 압력전달배관에 의해서 연료밸브(15)로 전달되어, 피드백 제어가 가능하도록 한다. 압력전달배관의 일단은 피드백포트(156)에 연결되고, 타단은 블로어튜브(112)의 내측에 위치하여 연소실(20)의 내부 압력을 연료밸브(15)로 전달할 수 있다. The
연료밸브(15)는, 피드백포트(156), 연료챔버(153) 및 밸브포트(155)를 포함할 수 있다. 연료밸브(15)는 전달챔버(151)와 개폐챔버(152)를 포함할 수 있다. The
밸브전달배관(17)에 의해서 연료밸브(15)로 전달된 연료는 전달챔버(151)로 유입될 수 있다. 전달챔버(151)는 개폐챔버(152)와 연결되어 개폐챔버(152)로 연료를 전달할 수 있다. 개폐챔버(152)에는 개폐밸브체가 배치될 수 있다. 연료챔버(153)로 이어지는 개구를 프로세서의 제어에 의해서 개폐밸브체가 개폐할 수 있다. 따라서 연료가 공급되거나 공급되지 않도록 하는 제어가 개폐챔버(152)에서 이루어질 수 있다.Fuel delivered to the
연료챔버(153)는 개폐챔버(152)로부터 연료를 전달받아, 노즐전달배관(18)으로 이어지는 연료개구를 통해 배출할 수 있다. 즉 연료개구는 노즐전달배관(18)을 통해 연료노즐(12) 및 연소실(20)로 이어질 수 있다. 밸브포트(155)가 연료개구를 개폐할 수 있다. 밸브포트(155)는 압력전달배관과 연결되어 연소실(20)의 압력분위기를 전달받는 피드백포트(156)와 연료챔버(153)의 차압에 의해 구동될 수 있다. 연료밸브(15)는 압력전달배관 및 연료챔버(153)에 연결되는 피드백포트(156)를 포함할 수 있다.The
피드백 제어가 없을 경우 연소실(20)의 압력이 높을 때, 연소실(20)의 압력이 낮을 때 보다 적은 연료가 연소실(20)로 제공되어, 정상 공기 대 연료비를 유지하기 어렵다. 이를 보상하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서와 같은 연료밸브(15)가 제공됨에 따라, 연소실(20)의 압력이 높을수록 밸브포트(155)가 연료개구를 높은 개도로 개방할 수 있고, 연소실(20)의 압력이 낮을수록 밸브포트(155)가 연료개구를 낮은 개도로 개방할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 물 가열기(1)에서는 연소실(20)의 압력이 높으면 연소실(20)의 압력이 낮을 때 보다 연료밸브(15)에 의해 더 많은 연료가 연소실(20)로 제공되어, 정상 공기 대 연료비를 유지할 수 있다.Without feedback control, when the pressure in the
연료밸브(15)는 도시된 것과 같이 복수로 구성되고, 서로 병렬로 연결될 수 있다. 연료밸브(15)가 병렬로 연결된다는 말은, 각 연료밸브(15)가 서로 직접 직렬로 연결되지 않고, 동일한 밸브전달배관(17)으로부터 연료를 공급받아 동일한 노즐전달배관(18)으로 연료를 배출한다는 것을 의미한다. 병렬로 연료밸브(15)들이 연결되어, 각각의 연료밸브(15)를 제어함에 따라 고정된 연료량을 제공하는 것이 아니라 연료량의 세밀한 비례제어가 가능하고, 비례제어가 가능해 낮은 열량으로도 착화 및 연소상태를 유지할 수 있다. 병렬의 밸브연결 구조를 통해 낮은 열량으로 착화가 가능해, 적은 착화 압력을 발생시켜 연소실(20)에 연통된 다른 부품 또는 공통연도로 연결된 다른 물 가열기에 주는 충격을 줄일 수 있고, 착화소음이 줄어들 수 있다. 또한 적은 유량을 담당하는 복수의 저렴한 밸브를 사용할 수 있어, 큰 유량을 담당하는 하나의 비싼 밸브를 사용하는 경우보다 경제적인 연료공급구조를 형성할 수도 있다.The
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above, even though all components constituting the embodiment of the present invention have been described as being combined or operated as one, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may be selectively combined with one or more to operate. In addition, terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, and thus exclude other components. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 물 가열기
1a : 제1 물 가열기
1b : 제2 물 가열기
10 : 버너
11 : 하우징
12 : 연료노즐
13 : 블로어
14 : 급기배관
15 : 연료밸브
16 : 압력획득부
17 : 밸브전달배관
18 : 노즐전달배관
19 : 점화부
20 : 연소실
21 : 연소실 몸체
100 : 물 가열기 시스템
101 : 공통연도
102 : 제1 연도
103 : 제2 연도
111 : 프레임
112 : 블로어튜브
113 : 믹서
131 : 날개부
132 : 회전부
141 : 연결배관
142 : 외측배관
151 : 전달챔버
152 : 개폐챔버
153 : 연료챔버
155 : 밸브포트
156 : 피드백포트
171 : 제1 밸브전달배관
172 : 제2 밸브전달배관
181 : 제1 노즐전달배관
182 : 제2 노즐전달배관1: water heater
1a: first water heater
1b: second water heater
10 : burner
11: housing
12: fuel nozzle
13 : Blower
14: air supply piping
15: fuel valve
16: pressure acquisition unit
17: valve transmission pipe
18: nozzle delivery pipe
19: ignition part
20: combustion chamber
21: combustion chamber body
100: water heater system
101: common year
102: first year
103: second year
111: frame
112: blower tube
113: mixer
131: wing part
132: rotating part
141: connecting pipe
142: external piping
151: delivery chamber
152: opening and closing chamber
153: fuel chamber
155: valve port
156: feedback port
171: first valve transmission pipe
172: second valve transmission pipe
181: first nozzle delivery pipe
182: second nozzle delivery pipe
Claims (10)
회전함에 따라 상기 연소반응을 위한 공기를 상기 연소실로 송기하도록 마련되는 블로어와, 외부로부터 상기 블로어로 공기가 전달되도록 상기 블로어에 연결되는 급기배관을 구비하는 공기제공부;
제공된 연료와 공기가 발화하게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부;
상기 공기제공부로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 상기 급기배관에 연결되는 압력획득부; 및
상기 공기제공부 및 상기 압력획득부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 압력획득부가 획득한 압력값이 소정의 기준압력값보다 작을 경우, 상기 블로어가 회전하는 속도가 증가하도록 상기 블로어를 제어하는, 버너.a fuel supply unit provided to supply fuel for a combustion reaction to a combustion chamber;
an air supply unit having a blower provided to supply air for the combustion reaction to the combustion chamber as it rotates, and an air supply pipe connected to the blower so that air is transferred from the outside to the blower;
an ignition unit provided to cause a spark to ignite the provided fuel and air;
a pressure acquisition unit connected to the air supply pipe to obtain a pressure of air supplied to the air supply unit; and
A processor electrically connected to the air supply unit and the pressure acquisition unit,
The processor:
When the pressure value obtained by the pressure acquisition unit is smaller than a predetermined reference pressure value, the burner controls the blower to increase the rotational speed of the blower.
상기 블로어는, 회전하여 공기를 압송하는 날개부와, 상기 날개부를 회전시키도록 마련되는 회전부를 포함하고,
상기 회전부는 BLDC 모터인, 버너.According to claim 1,
The blower includes a wing portion that rotates and pressurizes air, and a rotating portion provided to rotate the wing portion,
The rotating part is a BLDC motor, a burner.
상기 프로세서는:
상기 공기제공부의 가동이 멈추었다가 다시 시작될 때 상기 압력획득부에 의해 획득되는 압력값을 상기 기준압력값으로 하는, 버너.According to claim 1,
The processor:
The burner, wherein a pressure value obtained by the pressure acquisition unit when the operation of the air supply unit is stopped and restarted is set as the reference pressure value.
상기 연료제공부는,
상기 연소실의 압력에 따라 상기 연소실로 제공하는 연료의 유량이 결정되도록 마련되는 연료밸브를 포함하는, 버너.According to claim 1,
The fuel supply unit,
And a fuel valve provided to determine the flow rate of the fuel supplied to the combustion chamber according to the pressure of the combustion chamber.
상기 연료제공부는, 상기 연소실의 압력에 따라 상기 연료밸브의 개도가 조절되도록 상기 연소실의 내부와 연통되고 상기 연료밸브와 연결되는 압력전달배관을 더 포함하는, 버너.According to claim 4,
The fuel supply unit further includes a pressure transfer pipe communicating with the inside of the combustion chamber and connected to the fuel valve so that the opening of the fuel valve is adjusted according to the pressure in the combustion chamber.
상기 연료밸브는,
상기 압력전달배관과 연결되는 피드백포트;
상기 연소실로 이어지는 연료개구를 포함하는 연료챔버; 및
상기 연료개구를 개폐하되, 상기 피드백포트와 상기 연료챔버의 차압에 의해 구동되는 밸브포트를 포함하는, 버너.According to claim 5,
The fuel valve is
a feedback port connected to the pressure transfer pipe;
a fuel chamber including a fuel opening leading to the combustion chamber; and
A burner comprising a valve port that opens and closes the fuel opening and is driven by a differential pressure between the feedback port and the fuel chamber.
상기 연료밸브는 복수로 구성되고,
상기 복수의 연료밸브는 서로 병렬로 연결되는, 버너.According to claim 4,
The fuel valve is composed of a plurality,
The plurality of fuel valves are connected in parallel with each other, the burner.
버너; 및
상기 연소반응에 의해 생성된 연소가스를 전달받아 물과 열교환하도록 마련되는 열교환기를 포함하고,
상기 버너는,
연료를 상기 연소실로 제공하도록 마련되는 연료제공부;
회전함에 따라 공기를 상기 연소실로 송기하도록 마련되는 블로어와, 외부로부터 상기 블로어로 공기가 전달되도록 상기 블로어에 연결되는 급기배관을 구비하는 공기제공부;
제공된 연료와 공기가 발화하여 상기 연소반응이 일어나게 스파크를 일으키도록 마련되는 점화부;
상기 공기제공부로 제공되는 공기의 압력을 획득하도록 상기 급기배관에 연결되는 압력획득부; 및
상기 공기제공부 및 상기 압력획득부에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는:
상기 압력획득부가 획득한 압력값 및 소정의 기준압력값을 기초로 상기 블로어가 회전하는 속도를 제어하는, 물 가열기.a combustion chamber provided to allow a combustion reaction to occur;
burner; and
A heat exchanger provided to receive the combustion gas generated by the combustion reaction and exchange heat with water,
the burner,
a fuel supply unit provided to supply fuel to the combustion chamber;
an air supply unit having a blower provided to supply air to the combustion chamber as it rotates, and an air supply pipe connected to the blower so that air is transferred from the outside to the blower;
an ignition unit provided to ignite the supplied fuel and air to generate a spark so that the combustion reaction occurs;
a pressure acquisition unit connected to the air supply pipe to obtain a pressure of air supplied to the air supply unit; and
A processor electrically connected to the air supply unit and the pressure acquisition unit,
The processor:
The water heater for controlling the speed at which the blower rotates based on the pressure value obtained by the pressure acquisition unit and a predetermined reference pressure value.
상기 버너는, 건 타입 버너인, 물 가열기.According to claim 8,
The burner is a gun type burner, a water heater.
획득된 압력값을 소정의 기준압력값과 비교하는 단계; 및
상기 획득된 압력값이 상기 기준압력값보다 작을 경우, 상기 버너로 제공되는 공기의 압력에 영향을 주는 상기 블로어가 회전하는 속도를 증가시키는 단계를 포함하는, 버너 제어방법.obtaining a pressure of air provided to a burner including a blower;
comparing the obtained pressure value with a predetermined reference pressure value; and
and increasing a rotational speed of the blower that affects the pressure of air supplied to the burner when the obtained pressure value is smaller than the reference pressure value.
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