KR910002738B1 - 연소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소장치

제1도는 본 발명에 관한 제어회로의 블럭도.

제2도는 가스급탕기의 개략도.

제3도는 회전속도 검출회로의 전기회로도.

제4도는 송풍기의 회전속도와 회전속도 검출회로와의 관계를 나타낸 그래프.

제5도는 회전속도 검출회로의 출력에 대하여 설정된 비례제어밸브의 통전량을 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스탕비기 31 : 버너

33 : 송풍기 45 : 비례제어밸브

52 : 열전대 53 : 수온센서

54 : 온도조절용볼륨 61 : 송풍기제어회로

62 : 회전속도검출회로 63 : 비례밸브제어회로

본 발명은 버너에 연료를 공급하는 비례제어밸브를 구비함과 아울러, 버너에 연소용 공기를 공급하는 송풍기를 구비한 연소장치에 관한 것이다.

가스 또는 석유등의 연료를 비례제어밸브의 개방도에 따라 버너에 공급함과 아울러, 송풍기에 의하여 연소용 공기를 버너에 공급하는 연소식 탕비기, 연소식 난방장치 등의 연소장치가 사용되고 있다.

종래 이 종류의 장치는, 사용자에 의하여 설정되는 연소량 가변수단(예를 들어 온도설정수단)에 따라 비례제어밸브의 개방도가 설정되어 버너에 연료가 공급됨과 아울러 송풍기에 의하여 버너에 공기가 공급되어, 버너에 의하여 연료의 연소가 행하여 진다. 이때 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량은, 버너의 화염상태를 검출하는 연소검지센서(예를 들어 열전대)의 출력에 따라 제어된다.

그러나 종래의 연소장치는, 상기와 같이 비례제어밸브를 제어하는 회로와, 송풍기를 제어하는 회로가 각각 독립된 별개의 회로로 되어 있기 때문에, 예를 들어 연소량 가변수단을 변화시킬 경우, 비례제어밸브의 개방도는 연소량 가변수단의 변화에 신속하게 대응하여 변화되나 송풍기에 의한 연소량 공기의 공급량은, 먼저 비례제어밸브의 개방도의 변화에 의한 화염의 변화를 연소검지센서가 검출하고, 그 연소검지센서의 출력변화에 따라 송풍기의 송풍량을 변화시키기 때문에, 연료량 가변수단의 변화에 대한 송풍기의 응답성이 대단이 나쁜 문제점을 가지고 있었다.

그러므로 연소량 가변수단에 의하여 송풍기의 송풍량을 제어하고, 그 연소용 공기의 공급량에 의하여 비례제어밸브의 개방도를 제어하므로서, 연소량 가변수단의 변화에 대하여 비례제어밸브의 개방도와 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량을 신속하게 대응시킬 수 있는 연소장치를 고안하였다.

그러나 이 연소장치는 비례제어밸브의 개방도를 연소용 공기의 공급량에 따라 제어하기 때문에, 연소량 가변수단에서 설정된 값과 송풍기에 의한 공기의 공급량이 달라질 가능성이 있고 그 경우 비례제어밸브는 연소량 가변수단이 설정한 값과 다른 개방도가 된다. 이 때문에 연소장치는 연소량 가변수단을 최대치 또는 최소치로 설정하였을 경우 최대 연소량과 최소 연소량이 사전에 설정될 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 연소 공기의 공급량에 따라 비례제어밸브의 개방도를 제어하는 장치에 있어서, 최대연소치와 최소연소치를 설정할 수 있는 연소장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 버너와 그 버너에 공급되는 연료의 제어를 행하는 비례제어밸브와, 상기 버너에 연소용 공기의 공급을 행하는 송풍기와, 상기 버너에 연소상태를 검지하는 연소검지센서와 상기 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량 및 연소검지센서의 출력에 따라 상기 비례제어밸브의 개방도의 제어를 행하는 비례밸브제어회로와, 연소량 가변수단과, 이 연소량 가변수단의 설정에 따라 상기 송풍기를 제어함과 아울러, 상기 비례제어밸브의 개방도를 검출하고, 이 비례제어밸브의 개방도가 설정 범위내가 되도록 상기 비례밸브제어회로를 제어하는 송풍기 제어회로를 구비한 것을 기술적 수단으로 한다.

상기 구성에 의해 이루어진 본 발명은, 연소량 가변수단의 출력에 따라 송풍기 제어회로를 제어하므로서, 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량을 연소량 가변수단의 변화에 따라 신속히 제어할 수가 있다. 또 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량에 따라 비례밸브제어회로를 제어하므로서, 비례제어밸브의 개방도를 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량의 변화에 따라 신속히 제어할 수가 있다. 이로서 연소량 가변수단의 변화에 따라 비례제어밸브의 개방도와 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량을 신속히 대응시킬 수가 있다.

또 연소검지센서가 검지한 버너의 연소상태에 따라 비례제어밸브의 개방도를 보정제어하므로서, 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량에 관한 신호가 오동작되어도 비례제어밸브의 개방도가 적절히 개방도로 보정되어 화염은 적정한 공연비로 연소된다.

또한 비례제어밸브의 개방도가 사전에 설정된 범위내가 되도록 송풍기 제어회로가 비례밸브제어회로를 제어하므로서, 최대연소량과 최소연소량을 설정할 수가 있다.

또 이 경우에 있어서도 비례제어밸브의 개방도를 송풍기 제어회로 및 비례밸브제어회로를 거쳐 제어하기 때문에 화염은 적정한 공연비로 연소된다.

다음에 본 발명을 가스탕비기에 적용하였을 경우의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 제2도는 가스탕비기의 개략도를 나타낸다. 이 가스탕비기(1)는 열교환부(2)를 구비한 연소부(3)와 가스공급로(4)와 전자제어회로(5)로 이루어진다.

연소부(3)는 세라믹제의 표면연소식버너(31)를 구비한 연소실(32)과 이 연소실(32)의 하부에 설치되고 버너(31)에 연소용 공기의 공급을 행하는 송풍기(33)를 구비한 연소용 공기 공급부(34)와, 연소실(32)의 위쪽에 설치되어 버너(31)에서 연소된 연소가스의 배기를 행하는 배기구(35)를 구비한다. 그리고 상기 열교환부(2)는 열교환효율을 높이는 팬(21)과 급수관(22)으로 이루어지고 버너(31)와 배기구(35) 사이에 배치되어 급수관(22)의 상류로부터 이송되어 오는 물을 연소실(32)내의 연소가스와 열교환하여 탕수로 유출한다.

가스공급로(4)는 버너(31)의 상류에서 가스의 토출을 행하는 가스분출노즐(41)과 가스분출노즐(41)에 가스를 공급하는 가스공급배관(42)의 상류측에 설치되고 통전 및 비통전에 의해 개폐되는 개폐밸브(43)와, 이 개폐밸브(43)의 하류측에 설치되고 가스의 유량 조절을 행하는 조속밸브(44)와 이 조속밸브(44)의 하류측에 설치되고 통전량에 따라 개구비가 가변하는 비례제어밸브(45)로 이루어진다.

전자제어회로(5)는, 점화시에 버너(31)의 상면에서 스파크를 발생하는 스파크전극(51)과, 버너(31)의 윗쪽에서 화염의 산소공급 상태를 검지하는 연소검지센서인 열전대(52)와, 열교환부(2)의 급수관(22)의 유출부에 설치되어 수온을 검출하는 수온센서(53)와, 사용자에 의하여 조작되고 열교환부(2)의 급수관(22)을 유출하는 수온을 설정하는 연소량 가변수단인 온도조절용 볼륨(54)와, 송풍기(33)와, 개폐밸브(43)와, 비례제어밸브(45)등의 구동 및 제어를 행한다.

다음에 송풍기(33)에 의한 연소용 공기의 공급량의 제어와 비례제어밸브(45)의 개구비의 제어를 제1도에 나타낸 블럭도에 의거하여 설명한다.

수온센서(53)로부터의 출력신호와, 온도조절용볼륨(54)에 의하여 얻어지는 기준치를 비교증폭하고, 송풍기(33)의 전력 공급량의 제어를 행하므로서 가스탕비기(1)로부터 얻어지는 탕수의 온도조절을 행하는 송풍기제어회로(온도조절회로)(61)와, 송풍기(33)의 회전속도를 검출하므로서 송풍기(33)에 의한 연소용 공기의 공급량을 검출하는 회전속도 검출회로(62)와, 이 회전속도 검출회로(62)의 출력과 열전대(52)의 출력에 따라 비례제어밸브(45)의 개구비를 제어하는 비례밸브제어회로(63)를 구비한다. 그리고 이 송풍기제어회로(61)는 비례밸브제어회로(63)로부터 비례제어밸브(45)에 공급되는 통전량을 검지하고, 이 통전량이 사전에 설정된 버너(31)의 최대연소량에 상당하는 통전량 보다도 클 경우 비례밸브제어회로(63)가 비례제어밸브(45)의 개방도를 작게하고, 비례제어밸브(45)가 어느 정도의 개방도 보다 커지지 않도록 송풍기(33)의 통전량을 피이드백 제어한다. 또 비례제어밸브(45)의 통전량이 버너(31)의 최소연소량에 해당하는 통전량 보다도 작을 경우, 비례밸브제어회로(63)가 비례제어밸브(45)의 개방도를 크게하여 비례제어밸브(45)가 어느 소정의 개방도 보다 작아지지 않도록 송풍기(33)의 통전량을 피이드백제어하도록 설치되어 있다.

이에 따라 송풍기(33)의 회전속도와 송풍기(33)에 의한 연소용 공기의 공급량과의 오차에 의한 열전대(52)에서의 비례제어밸브의 피이드백 제어에 의하여, 비례제어밸브(45)의 개방도가 사전에 설정된 범위 밖으로 설정되는 출력이 발생하여도 상기 피이드백 제어에 의하여, 비례제어밸브의 개방도를 사전에 설정된 범위내로 설정할 수가 있다.

또 이에 따라 연소부(3)의 최대연소량 및 최소연소량을 결정할 수가 있음과 아울러, 비례제어밸브(45)의 개방도를 통전에 의하여 비례개폐하는 범위내에 설정할 수가 있다.

또한 온도센서(53)와 온도조절용볼륨(54)와의 출력차가 크더라도 비례제어밸브(45)에 공급되는 통전량이 소정치 이상으로 되는 것을 방지할 수도 있다.

여기에 회전속도 검출회로(62)의 실시예를 제3도를 참조하여 설명한다.

본 실시예의 송풍기(33)는, 구동축(33a)에 설치된 영구자석(33b)의 회전위치를 홀소자(33c)에 의하여 검출하는 무부러시 모터이다. 이 회전속도 검출회로(62)는 영구자석(33b), 홀소자(33c), 코일(CO1∼CO4)로 이루어진 신호발생부(62A)와 애널로그 스위치부(62B)와, 디코우더(62C)와, 전압변환부(62D)로 이루어지고, 전압변환부(62D)의 출력전압(V)은 제4도에 나타낸 바와 같이, 송풍기(33)의 회전속도(N)에 따라 소정전압까지 비례적으로 변화한다.

또, 비례밸브제어회로(63)는 제5도에 나타낸 바와 같이, 회전속도검출회로(62)가 출력하는 출력전압(V)에 따라 비례제어밸브(45)의 통전량(A)을 먼저 결정하고 이어서 열전대(52)가 검출하는 화염의 산소 공급상태(공연비)에 따라 비례제어밸브(45)의 통전량을 보정하여 버너(31)에 공급되는 연소용 공기의 공급량과 버너(31)에 공급되는 가스량과의 비를 적정한 값으로 유지하도록 설치되어 있다.

이때 사용자가 온도조절용 볼륨(54)을 조작하여 가스탕비기(1)로부터 공급되는 탕수의 온도의 변화를 희망할 경우는 온도조절용볼륨(54)의 변화에 따라 온도조절용볼륨(54)이 출력하는 기준전압이 수온센서(53)의 출력에 대하여 재빨리 변화하기 때문에, 송풍기 제어회로(61)의 출력이 온도조절용볼륨(54)의 조작에 따라 즉시 변화하여 송풍기(33)의 회전속도를 변화시킨다. 송풍기(33)의 회전속도가 변화하면 회전속도검출회로(62)의 출력이 변화하는 동시에 비례밸브제어회로(63)가 비례제어밸브(45)의 개구비를 제5도에 따라 변화시킨다. 즉, 조작자가 온도조절용볼륨(54)을 조작하면, 송풍기(33)의 회전속도와 비례제어밸브(45)의 개방도가 즉각적으로 변화하여 조작자가 원하는 온도의 탕수가 가스탕비기(1)로부터 신속하게 공급된다.

또 이때 송풍기(33)의 회전속도와 비례제어밸브(45)의 개방도가 거의 동시에 변화하기 때문에, 송풍기(33)에 의한 연소용 공기의 공급량과 비례제어밸브(45)에 의한 가스의 공급량의 비가 적절한 값으로 유지되어 화염은 적정한 공연비로 연소된다.

또한 예를 들어 연소용 공기의 흡입구나 배출구등 유로의 유통저항이 증대하는등 버너(31)로의 공기의 공급량과 송풍기(33)의 회전속도가 일치하지 않아 화염이 적정한 공연비로 연소하지 않을 경우나 공급되는 가스의 성분변화에 따라 화염이 적정한 공연비로 연소하지 않을 경우에 있어서는 열전대(52)의 출력에 따라 비례밸브제어회로(63)가 비례제어밸브(45)의 개방도를 보정제어하기 때문에 화염은 항상 적정한 공연비로 연소된다.

또한, 상기 실시예에서는 비례제어밸브의 개방도를 비례밸브제어회로로부터 비례제어밸브에 공급되는 통전량에 의하여 검출한 예를 나타냈으나 그외에 비례제어밸브의 밸브체의 이동량을 검출하여 비례제어밸브의 개방도를 검출하여도 된다.

상기 실시예에서는 화염이 적정한 공연비로 연소하지 않을 경우 연소검지센서의 출력에 따라 비례제어밸브의 개방도를 보정하는 예를 나타냈으나, 그밖에 연소검지센서의 출력에 의해 화염이 적정한 공연비가 되도록 송풍기 제어회로 및 비례밸브제어회로의 양쪽을 보정제어하여, 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량과 비례제어밸브의 개방도를 피이드백 제어하도록 설치하여도 된다.

상기 실시예에서는 송풍기의 회전속도를 검출하는 수단으로서 홀(hole)소자를 사용하여 검출한 예를 나타냈으나 회전엔코더, 리졸버, 주파수 제네레이터등에 의하여 검출하여도 된다.

상기 실시예에서는 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량을 검출하는 수단으로서 송풍기의 회전속도를 검출하는 예를 나타냈으나, 이밖에 송풍기의 하류에서 송풍기의 풍압을 압력센서등으로 검출하거나 송풍기에 공급되는 통전량에 따라 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량을 검출하여도 된다.

또 상기 실시예에서는 본 발명을 탕비기에 적용한 예를 나타냈으나 난방장치등 다른 연소장치에 적용하여도 된다.

또한 상기 실시예에서는 연료에 가스를 사용한 예를 나타냈으나 등유 등을 연료로하는 다른 연소장치에 적용하여도 된다.

Claims (4)

1. 버너와, 이 버너에 공급되는 연료의 제어를 행하는 비례제어밸브와, 상기 버너에 연소용 공기의 공급을 행하는 송풍기와, 상기 버너의 연소상태를 검지하는 연소검지센서와, 상기 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량 및 연소검지센서의 출력에 따라 상기 비례제어밸브의 개방도의 제어를 행하는 비례밸브제어회로와, 연소량 가변수단과, 이 연소량 가변수단의 설정에 따라서 상기 송풍기를 제어함과 아울러, 상기 비례제어밸브의 개방도를 검출하여 비례제어밸브의 개방도가 설정범위내가 되도록 상기 비례밸브제어회로를 제어하는 송풍기 제어회로를 구비한 연소장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비례제어밸브의 개방도는 상기 비례밸브제어회로의 출력으로부터 검출하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소검지센서는, 화염의 온도를 검출하여 화염의 공기공급상태를 검출하는 열전대인 것을 특징으로 하는 연소장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 송풍기에 의한 연소용 공기의 공급량의 검출은 그 송풍기의 회전속도에서 검출하는 것을 특징으로 하는 연소장치.

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