KR920009084B1 - 연소 제어 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소 제어 장치

제1도는 본 실시예의 작동설명을 위한 블록도

제2도는 본 실시예의 가스연소식 급탕기를 도시하는 개략구성도.

제3도는 본 실시예의 제어장치를 도시하는 블록도.

제4도는 본 실시예의 거버너(governor) 비례밸브의 통전 전류와 노즐 압력과 관계를 도시하는 특정도.

제5도는 본 실시예의 거버너 비례밸브의 통전 전류와 연료 가스공급량의 관계를 도시하는 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11a : 제1버너 11b : 제2버너

16a : 제1 노즐 16b : 제2노즐

23 : 거버너 비례밸브 24 : 전환용 전자밸브(전자밸브)

30 : 제어장치(연소량 설정수단, 제어수단)

본 발명은 급탕기나 난방기 등에 사용되고, 그 연료가스의 공급량을 거버너(governor) 비례밸브에 의하여 조절하는 연소제어장치에 관한 것으로, 특히 2개의 버너를 사용하고 사용하는 버너의 수를 전환하여 연소를 실시하는 것에 관한다.

종래, 급탕기등에 있어서는 설정되는 연소량에 따라 큰 발열량을 확보하는 동시에 작은 발열량에도 대응할 수 있도록 2개의 버너를 구비한 연소장치가 사용하고, 발열량이 작은 경우에는 1개의 버너를 발열량이 큰 경우에는 2개의 버너를 사용하는 등 필요한 연소량에 따라 사용하는 버너수를 전환하고 있었다. 그리고, 거버너 비례밸브로 연료가스를 버너로 분출시키는 노즐에 가해지는 연료가스의 압력을 조절함으로써 버너에 대한 연료공급량을 조절하고 있다. 또, 요즘에는 마이크로컴퓨터의 보급에 따라 연소장치의 제어가 가능해지고, 필요연소량에 따라 사용하는 버너수를 자동적으로 전환하고 있다.

그러나, 거버너 비례밸브에서는 동일한 전류를 통전해도 통과하는 연료가스량에 따라 제어되는 압력이 달라진다. 따라서, 2개의 버너를 전환해서 사용하면, 전환에 따라 노즐수가 달라져서 통과하는 연료가스량이 변화하기 때문에 동일한 전류를 통전하면 단순히 버너수를 전환하는 것만으로는 연료가스의 공급량을 특정하기가 어렵고, 압력변화에 따르는 공급량의 변화분을 고려하여 제어해야 한다. 그로인해 제어가 복잡화되고 변화에 신속히 응답하는 연소제어장치를 얻기 어려운 문제점이 있다.

그러나, 프로판가스와 같이 발열량이 큰 연료가스를 2개의 버너로사용할 경우에 한정해서 고려해 보면 이들의 연료가스로는 대량의 연소시에 있어서도 연료공급량이 비교적 적고 노즐에 가해지는 연료압력이 전체적으로 높으므로 사용하는 버너의수의 전환에 따라 거버너 비례밸브에 대한 전류치를 변경하는 것이 반드시 필요한 것이 아님을 본 발명자는 발견했다.

본 발명은 발열량이 큰 연료가스를 사용하여, 거버너 비례빌브에 의하여 2개의 버너에의 연료공급량을 조절하는 연소제어장치에 있어서, 사용하는 버너의 수를 변경해도 쉽게 연료가스의 공급량을 특정할 수 있고, 변화에 신속히 응답하는 연소제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 제1버너 및 제2버너로 발열량이 큰 연료 가스를 각각 분출해서 공급하는 제1노즐 및 제2노즐과, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 공급하는 연료 가스의 공급압력을 그 통전 전류에 따라 조절하는 거버너 비례밸브와, 그 거버너 비례밸브와 상기 제1노즐과의 사이에 설치되어 통전시에는 상기 제1버너에 연료 가스를 공급하고 비통전시에는 상기 제1버너로의 연료 가스 공급을 정지시키는 전자밸브와, 상기 제1버너 및 상기 제2버너의 연소량을 설정하기 위한 연소량 설정수단과, 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라 상기 전자밸브의 통전상태를 제어하는 동시에 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라 각 노즐압력을 동일하게 하기 위해서 상기 거버너 비례밸브의 통전전류를 제어하고 상기 전자밸브의 통전시와 비통전시에 상기 거버너 비례의 통전전류를 동일한 범위로 변화시키는 제어수단으로 구성되는 기술적 수단을 채용한다.

본 발명에 있어서는 공급되는 연료 가스는 거버너 비례밸브에 의하여 압력이 조절되고, 제1노즐과 제2노즐에서 각각 제1버너와 제2버너에 분출된다. 연소량 설정수단으로 설정되는 연소량이 적어서 1개의 버너로만 연소될 경우에는 전자밸브는 통전이 안되고 폐쇄상태가 되며, 그 설정상태에 따라 거버너 비례밸브가 통전되고, 그 통전량에 따르는 연료가 공급된다. 또, 설정되는 연소량이 많아서 2개의 버너에 의한 연소가 필요할 경우에는 전자밸브가 통전되어 개방상태로 되고, 그 설정상태에 따라 거버너 비례밸브가 통전된다. 거버너 비례밸브는 전자밸브가 폐쇄상태 일때와 개방상태 일때와 동일한 범위로 통전 전류가 변화된다.

본 발명에서는 전자밸브가 개방상태 일때와 폐쇄상태일때의 거버너 비례밸브로의 통전 전류의 변화 범위가 동일하다. 그러나, 발열량이 큰 연료 가스를 사용하기 때문에 거버너 비례밸브를 통과하는 양이 적고 각 노즐에 가해지는 압력이 높기 때문에 버너를 1개만 사용하는 경우의 최소 전류치를 버너 2개를 사용한 경우에 통전해도 각 노즐에의 연료 가스 압력이 지나치게 저하되는 일은 없다. 또, 버너를 1개 사용한 경우의 최대 전류치를 버너 2개를 사용한 경우에 통전하면 충분한 양의 연료 가스를 공급할 수 있다. 이와같이 버너 1개를 사용할 때와 버너 2개를 사용할 때에도 거버너 비례밸브로의 통전 전류는 동일한 범위에서 변화시킬 수 있으므로 거버너 비례밸브의 통전 전류를 제어하는 제어 수단의 구성을 간단화할 수 있고, 추수성이 양호한 연소제어장치를 제공할 수 있다.

[실시예]

다음에 본 발명의 연소제어장치를 도면에 도시하는 실시예에 따라 설명한다.

제2도에 도시하는 가스연소식 급탕기(1)는 발열량의 큰 프로판가스를 연료로 하는 것으로 급탕기 케이스(도시생략)내에는 연소기 케이스(10)가 설치되고, 다수 그 내부에는 가스 공급관(20)에 의하여 공급되는 연료 가스를 연소시키는 2연식 버너(11)가 설치된다. 또, 연소가 케이스(10)에는 3상 Y결선의 무 브러시 DC모터를 사용한 연소용 팬(12)이 설치되고, 2연식 버너(11)는 이 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기에의하여 연소하는 강제송풍식 연소기를 구성한다. 연소후의 연소 배기 가스는 배기구(2)로부터 외부로 배출된다.

연소기 케이스(10)내의 상방에는 물 공급관(도시생략)과 접속된 열교환기(13)가 설치되고, 내부를 통과하는 물은 2연식 버너(11)의 연소에 따라 발생하는 열로 가열된다. 또 연소기 케이스(10)내의 2연식 버너(11)의 근방에는 점화장치로서의 점화기(14)와 화염검지수단으로서의 프레임 로드(frame rod)(15)가 장치되어 있다.

가스 공급관(20)에는 상류측으로부터 통전시에 연료가스를 통과시키는 원(元)전자밸브(21), 주(主)전자밸브(22), 연료 가스의 공급량을 공급 압력을 제어하므로써 조절하는 거버너 비례밸브(23)가 설치되고, 그 하류단에는 2연식 버너(11)에 연료를 분출하는 2연식 노즐(16)이 구비되고 있다.

또, 본 실시예에서는 급탕기의 사용상태에 따라 사용하는 버너수를 전환하기위하여 2연식 노즐(16)의 한쪽인 제1노즐(16a)에 연료 가스를 공급하는 가스 공급관(20)중에는 본 발명의 전자밸브인 전환용 전자밸브(24)가 설치되어 있다.

이 제1의 노즐(16a),은 제1도의 도시와 같이 2연식 버너(11)의 한쪽인 제1버너(11a)에 연료를 분출하는 것으로, 2연식 버너(11)의 다른쪽인 제2버너(11b)에는 연료를 분출하기 위한 제2노즐(16b)이 설치되어 있다. 그리고 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태로 할때에는 제2버너(11b)만의 연소가 실시되고, 개방상태 일때는 제1버너(11a), 제2버너(11b)가 다같이 연소가 실행한다. 이때, 거버너 비례밸브(23)는 각각의 상태에 있어서 통전 전류에 따라 하류의 각 노즐에의 공급압력을 조절한다.

또, 열교환기(13)의 하류측에는 가열된 물의 온도를 검출하는 출탕온도 서미스터(25)가 설치되어 있다.

제어장치(30)는 본 발명의 연소량 설정수단과 제어수단이고, 제3도의 도시와 같이 마이크로컴퓨터(40)를 중심으로 하여 다음의 각 회로로 구성된다.

점화회로(31)는 점화기 (14)의 방전 갭에 불꽃방전을 발생시키기 위한 고전압 발생회로를 릴레이를 개재하여 통전하기 위한 회로이다.

팬회로(32)는 연소용 팬(12)의 무 브러시 DC 모터를 설정된 연소량에 따라 구동하는 동시에 연소용 팬(12)의 회전수를 검출하는 것이다.

비례밸브 회로(33)는 2연식 버너(11)에 공급되는 연료 가스의 양이 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기와 적정한 공연비(公然比)가 되도록 거버너 비례밸브(23)를 통전하기 위한 회로이고, 팬회로(32)에서 검출된 회전수에 따라 통전된다.

또, 본 실시예에서는 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태로 하여 2연식 버너(11)의 한쪽인 제1버너(11a)의 사용을 정지하여 제2버너(11b)만을 사용하는 경우와 전환용 전자밸브(24)를 개방상태로 하여 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)를 다같이 사용하는 경우에 동일한 범위로 거버너 비례밸브(23)의 통전 전류를 변화시키고 있다. 이것은 본 실시예에서는 발열량이 큰 프로판가스를 연료 가스로서 사용하고 있고, 각 노즐에 가해지는 연료압력이 높고, 또 통과하는 가스량이 적기 때문이다. 즉, 제4도의 도시와 같이 2연식 버너(11)를 다같이 사용할때의 거버너 비례밸브(23)에의 통전 전류와 노즐 압력의 관계를 실선 A로, 제2버너(11b)만을 사용할때의 거버너 비례밸브(23)에의 통전 전류와 노즐 압력의 관계를 파산 B로 각각 표시하면 최소 연소량을 얻기위하여 제2버너(11b)만의 사용시의 최소 전류치 Imin을 2연식 버너(11)를 다같이 사용할때에 통전시키면 이 노즐 압력은 실선 A로 표시하는 것과 같이 노즐 압력 P₁이 되고, 이 노즐 압력 P₁은 파선 B에 있어서의 노즐 압력 P₂와 비교해서 큰 차는 없다.

또, 반대로 2연식 버너(11)의 사용시의 최대 전류치 Imax를 2 버너(11b)만을 사용할때에 통전하면 노즐 압력 P₃가 되고, 실선 B에 있어서의 노즐 압력 P₄와 비교하여 지나치게 높아지는일은 없다.

그리고, 거버너 비례밸브(23)에의 통전량을 Imin에서 Imax까지 변화했을 경우의 연료가스 공급량은 제5도의 도시와 같이 제2버너(11b)만을 사용했을 경우에는 실선 C로, 2연식 버너(11)를 다같이 사용했을 경우에는 파선 D로 각각 표시된다. 특히, 2연식 버너(11)를 다같이 사용했을 경우의 각 버너에 의한 공급량은 쇄선 E의 표시와 같이 제2버너(11b)만을 사용한 경우의 실선 C와 큰 차가 없다. 그리고 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태로 했을 경우에는 연료 공급량은 실선 C로 표시하는 것과 같이 Q₁에서 Q₂까지 변화하고, 전환용 전자밸브(24)를 개방상태로 했을 경우에는 파선 D에 표시하는 것과 같이 Q₃에서 Q₄까지 변화한다.

이와같이, 본 실시예와 같이 프로판가스 등의 발열량이 큰 연료 가스를 사용하는 연소기기에 있어서는 노즐압력이 다소 높아져도 각 버너로부터의 연료의 공급량에는 큰 변화가 발생하지 않는다.

그결과, 필요한 연료공급량을 얻을 수 있도록 전환용 전자밸브(24)를 전환하고 거버너 비례밸브(23)에의 통전 전류는 연소용 팬(12)의 회전수에 따라 임의적으로 변화시키는 것만으로 필요한 연소량을 얻을 수 있다.

수량검출회로(34)는 열교환기(13)의 상류의 물공급관(도시생략)내에 설치된 수량 센서의 날개바퀴 회전수를 검출하므로써 유입되는 수량을 검출하는 것이다. 물 밸브회로(35)는 수량센서의 상류의 물공급관에 설치된 수량제어밸브(도시생략)의 기어드 모터(geared motor)를 구동하기 위한 회로이고, 수량제어밸브에는 밸브가 열리는 정도를 검출하는 포텐서 미터가 설치되고 있어 수량제어밸브는 포텐서 미터에 의한 검출신호에 따라 제어상태에 따른 적정한 개도로 제어된다.

수온 검출회로(36)는 상기의 출탕온도 서어미스트(25)로부터의 신호와 열교환기(13)의 상류에 설치된 입수온도 서미스터(도시생략)로부터의 신호로부터 열교환기(13)에서 가열된 물의 온도와 열교환기(13)에 유입하는 물의 온도를 각각 검출하기 위한 회로이다.

제어회로(37)는 이 가스연소식 급탕기(1)의 운전상태를 조작하기 위한 조작부로서, 운전스위치, 온도설정 스위치를 구비하고 있다. 이 제어회로(37)는 원격조작이 가능하도록 2선 배선으로 접속되고 있고, 이 2선 배선으로부터 공급되는 전력에 의하여 작동한다. 그리고 운전신호 및 온도설정신호를 디지탈로 발생하여 그것을 소정의 반송파로 변조하여 송출하고 있다.

인터페이스 회로(38)는 이상의 각 회로, 원전자밸브(21), 주전자밸브(22), 전환용 전자밸브(24) 및 프레임 로드(15)와 후기하는 CPU(40)와의 사이에서 신호를 전송하기 위한 회로이고, 특히 원전자밸브(21) 및 주전자밸브(22)에의 통전회로에는 2연식 버너(11)의 화염이 검지되지 않을때의 연료를 정지시키기 위한 안전회로 (39)가 설치되고 있다.

마이크로컴퓨터(40)(이하, CPU(40)로 호칭)는 이상의 각 회로의 작동상태를 총괄적으로 제어하는것으로 기억장치로서는 ROM(41)과 RAM(42)을 구비하고, 제어회로(37)로부터의 운전신호에 의하여 ROM(41)에 미리 설정된 작동순서로 가스 연소식 급탕기(1)의 운전을 하는 동시에 제어회로(37)의 설정상태, 수량 검출회로(34) 및 수온검출회로(36)로부터의 각 신호에 따라 2연식 버너(11)의 연소량을 설정하기 위하여 필요한 연소량을 계산하여 설정하고, 팬회로(32), 비례밸브 회로(33) 및 전환용 전자밸브(24)를 제어하고 있다.

다음에 이상의 구조로 구성되는 본 실시예의 가스 연소식 급탕기(1)의 동작을 제1도에 따라 설명한다.

사용자가 운전스위치를 온 하면 그 신호에 따라 제어장치(30)가 작동하여 소정의 시퀀스로 운전이 개시된다.

제어장치(30)는 설정된 연소량에 따라서 연소용 팬(12) 및 거버너 비례밸브(23)를 제어한다. 거버너 비례밸브(23)에 의하여 공급압력이 조절된 연료 가스는 제1노즐(16a) 및 제2노즐 (16b)로부터 각각 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)에 분출된다. 이때, 각 노즐에서 분출되는 연료 가스량은 거버너 비례밸브(23)의 통전 전류에 따른 양이고, 전환용 전자밸브(24)의 개방상태 및 폐쇄상태에는 크게 영향을 주지 않는다. 또 거버너 비례밸브(23)의 통전 전류는 전환용 전자밸브(24)가 개방상태 일때와 폐쇄상태 일때에 동일한 범위로 변화하므로 전환용 전자밸브(24)를 개방상태로 하면 연료공급량은 단순히 2배로 할 수 있게 된다.

따라서, 설정 연료량에 따라 연료공급량을 간단히 제어할 수 있다.

각 버너에 공급된 연료 가스는 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기와 혼합되어 연소하고, 설정된 연소량으로 할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 2개의 버너를 사용하여 사용상태에 따라 그 한쪽이 닫히는 연소기기에 있어서, 발열량이 큰 연료 가스를 사용할 경우에는 전환용 전자밸브의 전환을 하는 것만으로 사용하는 버너수에 따라 연료공급량을 간단히 설정할 수가 있어 거버너 비례밸브에의 통전회로나 CPU의 제어내용이 간단해진다.

Claims (1)

1. 제1버너 및 제2버너에 발열량이 큰 연료 가스를 각각 분출해서 공급하는 제1노즐 및 제2노즐과, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 공급되는 연료 가스의 공급압력을 그 통전 전류에 따라 조절하는 거버너 비례밸브와, 상기 거버너 비례밸브와 상기 제1노즐과의 사이에 설치되어 통전시에는 상기 제1버너에 연료 가스를 공급하고 비통전시에는 상기 제1버너로의 연료 가스 공급을 정지시키는 전자밸브와, 상기 제1버너 및 상기 제2버너의 연소량을 설정하기 위한 연소량 설정수단과, 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라 상기 전자밸브의 통전상태를 제어하는 동시에 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라 각 노즐압을 동일하게 하기 위해서 상기 거버너 비례밸브의 통전 전류를 제어하고 상기 전자밸브의 통전시와 비통전시에 상기 거버너 비례밸브의 통전 전류를 동일한 범위에서 변화시키는 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연소제어장치.

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