KR920007259Y1

KR920007259Y1 - 석유보일러의 정유량 제어장치

Info

Publication number: KR920007259Y1
Application number: KR2019900000626U
Authority: KR
Inventors: 김관진
Original assignee: 김관진
Priority date: 1990-01-20
Filing date: 1990-01-20
Publication date: 1992-10-09
Also published as: KR910014446U

Abstract

내용 없음.

Description

석유보일러의 정유량 제어장치

제1도는 본 고안을 설명키 위한 전기적 회로도.

제2도는 석유보일러에 설치한 상태의 설명도.

제3도는 각 부분별 특성을 설명키 위한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소기 2 : 중간통

3 : 내통 4 : 오버후로어

5 : 심지 6 :오일파이프

P : 전자오일펌프 7, 8 : 세라믹

T₁: 트랜스 9 : 외통

Sen1, Sen2 : 불꽃감지센서 D₁-D₁₂: 다이오드

C₁-C₉, BP : 콘덴서 R₁-R₂₅: 저항

Ry₁: 릴레이 ZD₁-ZD₄: 제너다이오드

OP₁-OP₄: 비교증폭기 G₁, G₃: AND 게이트

G₂, G₄-G₉: NAND 게이트 PC-1, PC-1' : 포트커플러

IG : 이그닛션코일 AC₁, AC₂: 교류입력단자

B/D : 브리지다이오드 VR₁: 가변저항

Tr₁: NPN형 트랜지스터 Tr₂, Tr₃: PNP형 트랜지스터

SCR₁, SCR₂: 실리콘제어 정류소자

본 고안은 석유보일러의 정류량 제어장치에 관한 것으로, 특히 석유보일러에 있어서 불꽃열 감지센서에 의해 정유량을 휘드백제어하는 장치에 관한 것이다.

현재 시중에 유통되고 있는 석유심지형 보일러에 있어서는 기계식 캬브레터에 의해 유량을 조절하도록 되어있어서 보일러가 수평을 유지하지 못하는 경우 미연소나 과연소현상이 발생하는 폐단이 있다.

본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여, 항상 연소센서를 불꽃상태(Sensor)로 불꽃(焰)전류를 감지함으로서 휘드백(Feed Back)제어하여 설정된 불꽃이 유지되도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 전자오일펌프의 제어를 불꽃의 상태에 따라 할 수 있도록 정격전압의 +30%-20%까지의 넓은 범위의 변화량으로 검출하여 휘드백 제어함으로서 설정된 불꽃이 계속유지되어 연소시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 전자 오일펌프의 특성 편차나 성능저하(약 5%)에도 관계없이 제어할 수 있고 오일 배관상에 공기가 차 있어도 휘드백 제어하여 펌프제어 주기가 빨라지므로서 공기를 배출하도록되어 있고 안전성을 높이기 위하여 실리콘제어 정류소자가 쇼트로 파괴되더라도 오일이 넘치는 것을 방지할 수 있고, 또 220볼트 차단회로가 구성되어 기기를 보호하도록 된 것으로 이하 본 고안을 첨부된 도면에 따라 상술한다.

제1도는 본 고안을 설명키 위한 전기적 회로도로 교류입력단자(AC₁)는 브리지다이오드(B/D)를 통해 트랜스(T₁)의 일차측 코일을 통해 교류입력단자(AC₂)에 연결되고 트랜스(T₁)의 2차측 일단은 접지되고 중간텝의 다이오드(D₁₂)는 베이스를 제너다이오드(2D₂)를 통해 접지된 NPN 트랜지스터(Tr₁)의 클렉터에 또 상기한 트랜지스터(Tr₁)의 베이스 콜렉터 사이에 저항(R₂₆)이 연결되고 에미터는 콘덴서(C₁₀, C₁₁)으로 평활화시키는 정전압출력 회로가 구성되어 이하 설명하는 각 회로의 전원을 공급하도록 되어 있다.

또, 상기한 트랜스(T₁)의 2차 코일의 타단은 연소기(1)의 상단에 설치한 불꽃감지센서(Sen2)와 심지상에 설치된 불꽃감지센서(Sen1)에 연결되고, 상기한 연소기(1)는 다이오드(D₁)와 저항(R₁)이 저항(R₂)과 병렬연결하여 콘덴서(C₁)와 제너다이오드(ZD₁)로 접지되고, 또 제너다이오드(ZD₁)의 양단은 저항(R₃)과 가변저항(VR₁)으로 병렬연결되어 열감지회로가 구성되고, 가변저항(VR₁)의 가동자가 버퍼회로를 구성하고 있는 비교증폭기(OP₁)의 반전입력단자인 +입력에 그리고 비반전단자인 -입력단에는 비교증폭기(OP₁)의 출력단에 연결됨과 동시에 비교증폭기(OP₂)의 -입력단에 연결되고 다이오드(D₇)를 통해 비교증폭기(OP₃)의 +입력단에 연결되고, 또 비교증폭기(OP₂)의 +입력단에는 저항(R₄)과 저항(R₅)으로 되는 분지전압이 인가됨과 동시 비교증폭기(OP₂)의 출력은 저항(R₆)으로 휘드백되고, 그 출력의 일부는 타측 입력단과 전원(B⁺)사이에 서머스타트(SW)가 연결된 AND 게이트(G₁)의 일측과 다이오드(D₂)를 통해 콘덴서(C₂)를 충전되도록됨과 동시 다이오드(Dx)가 상기한 비교증폭기(OP₃)의 +입력단에 연결되고, -입력단은 콘덴서(C₃)로 접지되고 저항(R₈)으로 전원(B⁺)으로 연결되어 있고, 또 상기한 비교증폭기(OP₃)의 출력은 저항(R₉)과 콘넨서(C₄)로 콜렉터 접지된 PNP형 트랜지스터(Tr₂)의 베이스에 연결되고 콜렉터는 다시 NAND 게이트(G₂)에 입력되고, 상술한 NAND게이트(G₂)의 출력은 다이오드(D₃)로 비교증폭기(OP₃)의 -입력단에 그리고 콘덴서(C₅)와 저항(R₁₀) 및 다이오드(D₄)로 되는 미분회로를 통해 비교증폭기(OP₄)의 +입력단에 그리고 -입력단은 비교증폭기(OP₃)의 +입력단과 연결되어 있다.

그리고 그 출력은 AND게이트(G₃)의 일측에 그리고 타측은 AND게이트(G₁)의 타측입력과 연결되고 출력은 다이오드(D₆)를 통해 그리고 상기 AND게이트(G₁)의 출력은 다이오드(D₅)와 저항(R₁₁)으로 포토커플러의 발광다이오드(PC-1)에 연결되어 있다.

또한 상기한 AND게이트(G₁)의 출력은 NAND게이트(G₄와 G₅) 및 콘덴서(BP)와 저항(R₂₈)으로 된 발진회로가 구성되고, 그 출력이 PNP형 트랜지스터(Tr₂)의 베이스에 그리고 콜렉터는 릴레이(Ry₁)를 통해 접지되고 릴레이 접점(b)은 전자오일펌프(P)와 저항(R₁₇)을 통해 브리지다이오드(B/D)의 -전원 출력에 연결되고, 상기한 실리콘제어 정류소자(SCR₂)의 게이트와 캐소드 사이에는 저항(R₁₂, R₁₄, R₁₅)으로 포토케플러를 이루는 포토트랜지스터(PC-1')의 에미터가 연결되어 상기한 포토케플러의 발광다이오드(PC-1)가 점등되는데 따라 실리콘제어 정류소자(SCR₂)의 게이트를 트리거하여 ON-OFF하도록 되어 있다.

한편, 교류입력단자(AC₂)와 브리지다이오드(B/D)의 -출력단 사이에는 다이오드(D₈)로 반파정류된 전원이 저항(R₁₈, R₁₉)로 분지된 전원이 NAND게이트(G₈)와 저항(R₂₀) 및 콘덴서(C₈)와 다이오드(D₁₀)로 되는 적분회로를 거쳐 NAND게이트(G₇)에 입력되고 그 출력은 NAND게이트(G₈)와 저항(R₂₄)을 실리콘제어 정류소자(SCR₁)의 게이트를 트리거하도록 하여 브리지다이오드(B/D)를 제어하도록 된 것이다.

한편, 릴레이(Ry₁)의 고정단자(a)와 교류전원단자(AC₁')사이에는 공지의 이그닛션코일(IG)이 연결되고 그 불꽃 방전은 후술하는 점화장치에 연결되며 콘덴서(C₇, C₈) 및 저항(R₂₃, R₂₅)와 제너다이오드(ZD₃)로 안전회로를 구성하여서 된 것이다.

제2도는 석유보일러에 설치한 상태도로 연소기(1)는 공지와 같이 외통(9)으로 둘러쌓인 중간통(2)과 내통(3)은 주면에 다수의 공기구멍이 천공되고 상기한 중간통(2)과 내통(3)사이의 아랫부분에 심지(5)가 위치하여 전자 오일펌프(P)로 부터 공급되는 석유의 공급에 의해 심지(5)에 오일이 공급되도록 된 것에 있어서, 본 고안에서는 석유가 공급되어 올라오는 라인에 더 이상의 석유가 담겨져 넘치지 않도록 오버후로어(4)가 설치되어 넘치는 석유는 연료통등으로 되돌려 주도록되고 심지(5)의 꼭대기에는 제1도에서 설명된 이그닛션코일(IG)로부터 고압의 전압을 받아 방전극으로 불꽃 방전하도록 되고, 또, 내통(3)과 중간통(2)사이의 이그닛션코일(IG)의 방전극위에 제1도의 회로도에 있어서의 불꽃감지센서(Sen1)가 고정되고, 외통(9)바로 위에는 불꽃감지센서(Sen2)가 위치토록되고, 또 상기한 센서(Sen1-2)는 제2도(a)에 도시된 바와 같이 세라믹(7,8)으로 절연체가 형성되어 연소기에 고정할 수 있도록 된 것이다.

상기와 같은 구성으로되는 것이므로 교류 110볼트를 교류 입력단자 AC₁, AC₂사이에 투입하면 트랜스(T₁)의 2차측에 연결된 다이오드(D₁₂)와 콘덴서(C₉, C₁₀) 및 제너다이오드(ZD₂)와 NPN 트랜지스터(Tr₁)로 되는 정전압회로에 의해 이하 설명하는 각 회로에 전원(B⁺)을 공급하도톡 된다.

따라서, 실내 또는 특정장소에 설치한 룸서머스타트(SW)를 ON시키면 AND게이트(G)₁의 입력이 H가 되면서 NAND게이트(G₄, G₅)로 구성된 발진회로가 동작하여 릴레이(Ry₁)를 단속적으로 점멸시켜주게 된다. 이와같은 동작은 릴레이(Ry₁)의 가동접점이 고정접점(a)으로 접점되어 이그닛션코일(IG)에 고압을 유지시켜 연소기(1)에 설치된 불꽃을 방전했다고 다시 고정접점(b)으로 돌아와 전자 오일펌프(P)를 가동시키고 다시 고정접점(a)으로 번갈아 접속되고, 또 AND게이트(G₁)의 출력이 H가 되면 다이오드(D₅)와 저항(R₁₁)을 통해 포토커플러의 발광다이오드(PC-1)가 연속동작하여 포토커플러의 포토트랜지스터(PC-1')가 도통되어 실리콘제어 정류소자(SCR₂)의 게이트를 트리거하여 연속ON이 반복 동작기간은 석유와 같은 오일이 심지(5)에 공급된 센서(Sen1)이 불꽃을 검지할 때까지 계속동작한다.

이와 같이 동작하는 이유는 기름이 공급되어 심지(5)를 적시는 시간 때문이다.

이와 같이하여 심지(5)에 불이 붙으면 센서(Sen1)가 불꽃을 감지하면, 불꽂전류가 흘러 다이오드(D₁), 저항(R₁), 콘덴서(C₁)에 의해 반파정류회로에 의해 불꽃전압이 가변저항(VR₁)에 나타나게 된다.

즉, 불꽃전류는 일종의 다이오드와 같이 일방향으로만 흐르는 성질을 가지고 있으므로 불꽂의 세기에 비례하여 전류가 증감한다(이하 ''1''은 +10볼트 이상을 의미하며, ''0''은 0.6볼트이하를 의미한다).

이와 같이 가변저항(VR₁)에 불꽃전압이 나타나면 버퍼회로인 비교증폭기(OP₁)에 의해 비교증폭기(OP₂)의- 입력단에 전압을 공급하므로 비교증폭기(OP₂)는 볼테이지 콤파레이터로 동작하여 저항(R₄)과 저항(R₅)의 분지점압에 의해 불꽃전류가 흐르지 않았을 때는 비교증폭기(OP₂)의 출력은 항시 ''1''로 되어 있으나, 비교증폭기(OP₂)의 입력단의 기준전압보다 -입력단의 전압이 높이지면 비교증폭기(OP₂)의 출력은 ''0''이 된다.

이때는 점화되었음을 의미하는 것이므로 AND게이트(G₁)의 입력이 "0"이 되어 AND게이트(G₁)의 출력도 ''0''이 되어 NAND게이트(G₄, G₅)로 되는 발진회로도 발진을 하지 못해 릴레이(Ry₁)는 ON된 상태가 되어 가동접점이 릴레이(Ry₁)의 고정접점(b)에 당접되어 전자 오일펌프(P)는 교류입력단자(AC₂')가 접속되어 계속하여 오일을 연소기(1)에 공급하게 되는 것이다.

또한, 초기에는 항상 비교증폭기(OP₂)의 출력이 ''1''이 되어 있으므로 다이오드(D₂)에 콘덴서(C₂)가 약 11.4볼트 까지 충전된다.

즉, 비교증폭기(OP₃)와 PNP형 트랜지스터(Tr₂), 콘넨서(C₄), NAND게이트(G₂)와 콘덴서(C₅)와 저항(R₁₀)으로 되는 미분회로에 의해 전압 제어펄스 발진회로의 파형이 AND게이트(G₃)에 펄스상의 전압이 단속 유지된다.

이때, AND게이트(G₃)의 다른 입력이 ''1''이므로 AND게이트(G₃)의 출력은 펄스단속전압이 나타나 상기와같이 포토커플러의 발광다이오드(PC-1)의 동작으로 실리콘제어 정류소자(SCR₂)를 단속하게 되어 오일펌프(P)를 단속하여 오일을 공급하게 되는 바, 이때 비교증폭기(OP₃)와 NAND게이트(G₂)존압제어펄스 발진기는 비교증폭기(OP₃)의 입력전압이 내려갈수록 펄스주기(주파수)가 빨려져서 주파수는 빨라진다.

따라서, 불꽃 감지전류에는 콘덴서(C₂)의 충전전압이 최대이므로 주기는 가장 느려서 천천히 오일을 공급하게 되고, 시간이 흐름에 따라 콘덴서(C₂)와 저항(R₇)에 의한 시정수에 따라 점점 펄스의 주기가 빨라지게 된다.

이와 같이 빨라지면서 연속기(1)의 불꽃이 센서(Sen2)에 까지 이르게 되면 콘덴서(C₂)는 거의 방전이 끝날 무렵이며, 센서(Sen2)의 불꽃전류검출에 의해 가변저항(VR₁)의 전압이 상승하여 비교증폭기(OP₁)의 버퍼출력전압이 다이오드(D₇)를 통해 콘덴서(C₂)에 급속충전되어 다이오드(Dx)로 비교증폭기(OP₃)의 +입력단에 전압이 가해져 본격적인 제어를 하게된다.

즉, 초기의 불꽃이 작을 때는 콘덴서(C₂)의 전압이 낮아서 펄스 주기가 빨라 기름을 많이 공급하게되고, 가변저항(VR₁)으로 설정된 불꽂크기까지 도달하면 콘덴서(C₂)의 전압이 올라가므로 반대로 펄스 주기가 늦어져서 적절한 유량제어가 가능하여 항시 같은 불꽂의 크기가 유지되는 것이다.

만약, 교류입력전압이 낮아지는 경우는 센서(Sen2)에 가해지는 AC2차 전압도 내려감으로 결국 콘덴서(C₂)전압도 내려감으로 전자오일펌프의 토출량이 적어진 만큼 콘덴서(C₂)의 전압이 내려가 펄스 주기가 빨라져 자동으로 휘드백하여 보상하므로 연소기(1)에는 항시 같은 불꽃으로 연소시켜 주게 되는 것이다.

또, 전원 전압이 높아지면, 오일펌프의 토출량도 많아지므로 센서(Sen2)의 전압도 높아짐에 따라 콘덴서(C₂)의 전압도 상승하여 펄스주기는 느리게 됨으로서 보상된다.

즉, 비교증폭기(OP₃)의 +입력단 전압이 5볼트일때 저항(R₈)과 콘덴서(C₃)에 의한 충전전압이 5볼트가 되면 PNP형 트랜지스터의 베이스가 ''1''이던것이 ''0''이 되므로 트랜지스터(Tr₁)가 ON되어 +11.4볼트가 저항(R₈)양단에 걸리고 콘덴서(C₄)는 충전되며 NAND게이트(G₂)의 출력은 ''1''에서 ''0''이 되고, 이 순간 다이오드(D₃)를 통해 콘덴서(C₃)에 충전된 5볼트의 전압이 급속방전하므로 콘덴서(C₄)와 저항(R₉)의 시정수에 의한 시간펄스가 제3도(a)와 같은 파형으로 NAND게이트(C₂)에 나타나고 콘덴서(C₅)와 저항(R₁₀) 및 다이오드(D₄)로되는 미분회로에 의해 비교증폭기(OP₄)의 +입력단에 제3도(b)와 같은 톱니파 파형이 입력되며, -입력단 전압에 따라 출력펄스 폭이 가감되어 나타나 일종의 PWM제어가 펄스주기 즉, 시간(T)과 주파수(f)와 합산되어 비교증폭기(OP₄)에는 제3도(c) (d) (e)와 같은 파형 즉, 펄스주기에 따라 각기 나타나며, 이와 같이 나타난 펄스가 AND게이트(G₃)의 입력에 인가되고, AND게이트(G₃)의 입력이 ''1''이므로 다이오드(D₆)와 저항(R₁₁)을 통해 포토커플러의 발광다오드(PC-1)에 공급되어 실리콘 제어 정류소자(SCR₂)를 제3도(c)(d)(e)와 같은 펄스폭 만큼 ON, OFF시켜 오일펌프를 작동하는 것이다.

또, 만약 교류입력단자(AC₁, AC₂)사이에 110볼트가 아닌 220볼트가 인가되는 경우 실리콘제어 정류소자(SCR₂)가 파괴되나 다이오드(D₉)로 반파정류되는 전압이 저항(R₁₈과 R₁₉)으로 분지되어 NAND게이트(G₆)입력되므로 출력은 '0'가 되면서 콘덴서(C₆)는 저항(R₂₀)과의 시정수에 의해 방전되어 NAND게이트(G₇)의 출력은 ''1''이 되므로 논리에 따라 NAND게이트(G₈)의 출력은 ''0''이 되어 실리콘제어 정류소자(SCR₁)의 게이트신호를 정지시켜 브리지다이오드(B/D)는 OFF되어 다른 전자회로를 보호하게 되며 만약 실리콘제어 정류소자(SCR₂)가 파괴도면 계속 오일펌프(P)가 오일을 공급하여 화재등의 위험이 있는 경우 그대로 흐르는 전류는 다이오드(D₁₁)를 통해 반파정류되어 저항(R₂₅)과 콘덴서(C₇)로 되는 적분회로에 의해 NAND게이트(G₉)의 출력은 ''1''이 되어 저항(R₂₃)과 일방향성의 다이오도(D₉)에 의해 NAND게이트(G₈)에 입력되므로 그 출력은 ''0''이 되어 앞서 설명한 바와 같이 실리콘제어 정류소자(SCR₁)을 제어하게 되는 실용적인 고안인 것이다.

Claims

연소기(1)의 불꽂감지센서(Sen1, Sen2)의 열감지전압을 가변저항(VR₁)을 통해 비교증폭기(OP₁)에 연결하며, 그 출력은 비교증폭기(OP₂)와 (OP₃)에 연결되고, 상기 비교증폭기(OP₂)는 다이오드(D₂)로 콘덴서(C₂)와 AND게이트(G₁)에 인가하여 NAND게이트(G₄, G₅)와 저항(R₂₈)과 콘덴서(B. P)로 되는 발진회로를 통해 릴레이(Ry₁를 제어하도록 되고, 비교증폭기(OP₃)와 NAND게이트(G₂) 및 콘덴서(C₅)와 저항(R₁₀)으로 되는 미분회로로는 비교증폭기(OP₄)와 NAND게이트(G₂)를 통해 포토커플러(PC-1, PC-1')를 제어하도록 되고 NAND게이트(G₆-₈) 및 다이오드(D₁₀)와 콘덴서(G₆)로 되는 과전압방지회로의 출력이 실리콘제어 소자(SCR₁)의 게이트에 연결되며, 저항(R₂₅)과 콘덴서(C₇) 및 NAND게이트(G₉)로 되는 안정화회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 석유보일러의 정유량 제어장치.
청구범위 제1항에 있어서, 연소기(1)에는 중간통(2)과 내통(3)사이의 아래 심지(5)상에 이그닛션코일(IG)의 방전극과 불꽃감지센서(Sen1)와 오버후로어(5)가 설치되고 상기한 연소기(1)의 외통(9)바로위에 불꽂감지센서(Sen2)가 설치되는 석유보일러의 정유량 제어장치.