KR920009085B1 - 연소 제어장치 - Google Patents

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KR920009085B1
KR920009085B1 KR1019880015192A KR880015192A KR920009085B1 KR 920009085 B1 KR920009085 B1 KR 920009085B1 KR 1019880015192 A KR1019880015192 A KR 1019880015192A KR 880015192 A KR880015192 A KR 880015192A KR 920009085 B1 KR920009085 B1 KR 920009085B1
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요시야스 이토오
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린나이 가부시기가이샤
나이토오 스스무
린나이 코리아 주식회사
강성모
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Abstract

내용 없음.

Description

연소 제어장치
제1도는 본 실시예의 작동설명을 위한 블록도
제2도는 본 실시예의 가스연소식 급탕기를 도시하는 개략구성도.
제3도는 본 실시예의 제어장치를 도시하는 블록도.
제4도는 본 실시예의 거버너 비례밸브의 통전 전류와 노즐 압력과의 관계를 도시하는 특정도.
제5도는 본 실시예의 거버너 비례밸브의 통전 전류와 연료가스 공급량의 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 비례밸브에 의하여 조절하는 연소제어장치에 관한 것으로, 특히 2개의 버너를 구비하고 그 사용수를 전환하여 연소를 행하는 연소제어장치에 관한 것이다.
급탕기등의 연소기기에서는 설정되는 연소량에 따라 대발열량을 확보함과 동시에 소발열량에도 대응할 수 있도록 2개의 버너를 구비한 연소장치가 사용하고, 소발열량의 경우에는 1개의 버너를 대발열량인이 경우에는 2개의 버너를 모두 사용하는 등, 필요 연소량에 따라서 사용하는 버너수를 전환하고 있었다. 그리고, 거버너에 연료가스를 분출하는 노즐에 가해지는 연료가스의 압력을 거버너(governor) 비례밸브로 조정하여 연료공급량을 조절하고 있다.
그러나, 거버너 비례밸브에서는 동일한 전류를 통전하여도 통과하는 연료가스량에 따라서 2차 압력이 변환하고, 특히 발열량이 작은 연료가스의 경우에는 거버너 비례밸브를 통과하는 연료가스량이 많으므로, 예를 들면 2개의 버너를 사용했을 경우의 최소전류를 1개의 버너를 사용했을 경우의 최소 전류치로서 거버너 비례밸브에 통전하면, 노즐에 가해지는 연료가스의 압력이 상승하므로 버너의 사용수를 감소시킴에도 불구하여 연료가스의 공급량을 충분히 감소시킬 수 없다. 또, 역으로 2개의 버너를 사용했을 경우의 최대전류치를 1개의 버너를 사용했을 경우의 최대 전류치로서 거버너 비례밸브에 통전하면 동일하게 연료가스의 압력의 상승에 의하여 연료공급량이 증가하므로 사용하는 버너의 수를 감소시킴에도 불구하고 연료가스의 공급량을 2개의 버너를 사용했을 경우에 비하여 충분히 감소시킬 수 없다.
따라서, 이와 같은 발열량이 작은 연료가스로는 사용하는 버너수를 전환하여도 충분히 연료공급량을 조절 할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 발열량이 작은 연료가스를 2개의 버너를 사용하여 연소하는 연소제어장치에 있어서, 사용하는 버너의 수를 자동적으로 전환함과 동시에 소연소량에서 대연소량까지 필요한 연소량을 확실하게 얻을 수 있는 연소제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 제1버너 및 제2버너로 발열량이 작은 연료가스를 각각 분출하여 공급하는 제1노즐 및 제2노즐과, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 공급하는 연료가스의 공급압력을 그 통전전류에 따라서 조절하는 거버너 비례밸브와, 그 거버너 비례밸브와 상기 제1노즐과의 사이에 설치되어 통전시에는 상기 제1버너로 연료를 공급하고 비통전시에는 상기 제1버너로의 연료가스의 공급을 정지시키는 전자밸브와, 상기 제1버너 및 상기 제2버너의 연소량을 설정하기 위한 연소량 설정수단과, 이 연소량 설정수단의 설정상태에 의하여 상기 전자밸브의 통전상태를 제어함과 동시에 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라서 상기 거버너 비례밸브의 통전전류를 제어하고, 상기 전자 밸브의 비통전시에 있어서의 상기 거버너 비례밸브의 통전전류의 최소전류치 및 최대전류치를 상기 전자밸브의 통전시에 있어서의 상기 거버너 비례밸브의 통전전류 최소전류치 및 최대전류치보다 각각 작게 설정하며, 상기 전자밸브의 비통전시에는 상기 전자밸브의 통전시보다 작은 전류로 상기 거버너 비례밸브를 제어하는 제어수단으로 구성되는 기술적 수단을 채용한다.
본 발명에서는 연소량 설정수단으로 설정된 연소량이 클 때에는 전자밸브는 통전되어 열린 상태가 되고 거버너 비례밸브로 압력이 조절된 발열량이 적은 연료가스는 제1노즐과 제2노즐에서 제1버너와 제2버너에 각각 분출되어 공급된다.
또, 설정되는 연소량이 작을 때는 전자밸브는 통전되지 않고 닫힌 상태가 되고, 거버너 비례밸브로 압력이 조절된 연료가스는 제2노즐에서만 분출되어 제2버너에만 공급된다. 이때의 거버너 비례밸브의 통전전류는 최소전류치 및 최대전류치가 제1버너와 제2버너를 함께 사용할 경우의 최소전류치 및 최대전류치보다 각각 작게 설정되어 있고, 제1버너와 제2버너를 함께 사용할 경우보다 작은 전류범위로 제어된다.
본 발명에서는 전자밸브가 닫힌 상태로 될 때에는 노즐의 수가 감소하여 거버너 비례밸브를 통과하는 연료가스량이 감소되므로 조절되는 연료압력이 전체적으로 높아진다. 그러나 본 발명에서는 거버너 비례밸브의 통전전류는 최소전류치 및 최대전류치가 2개의 버너를 사용할 경우보다 각각 작게 설정되어 있다. 따라서, 이 최소전류치에 의하여 연료가스의 공급량을 확실하게 적게할 수 있음과 동시에 최대전류치에서도 버너를 2개 사용할 경우의 공급량보다 충분히 적은 양으로 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 사용하는 버너의 수를 전환함으로써 필요 연소량에 따라서 소연소량에서 대연소량까지 연료가스를 조절할 수 있고, 필요한 연소량을 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 연소제어장치를 도면에 도시하는 실시예에 따라서 설명한다.
제2도에 도시하는 가스연소식 급탕기(1)는 발열량이 큰 프로판가스를 연료로하는것으로 급탕기 케이스(도시생략)내에는 연소기 케이스(10)가 설치되고, 또 그 내부에는 가스 공급관(20)에 의하여 공급되는 연료 가스를 연소시키는 2연식 버너(11)가 설치되어 있다. 또, 연소기 케이스(10)에는 3상 Y결선의 무브러시 DC 모터를 사용한 연소용 팬(12)이 구비되고, 2연식 버너(11)는 이 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기에 의하여 연소하는 강제송풍식 연소기로 되어 있고, 연소후의 연소배기가스는 배기구(2)에서 외부로 배출된다.
연소기 케이스(10)내의 상방에는 물공급관(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(15)가 설치되어 있다.
가스 공급관(20)에는 상류측부터 통전시에 연료가스를 통과시키는 원(元)전자밸브(21), 주(主)전자밸브(22), 연료가스의 공급량을 공급압력을 제어함으로써 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)로 연료가스를 공급하는 가스공급관 (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)로 연료를 분출하는 것으로, 2연식 버너(11)의 다른쪽인 제2버너(11b)로 연료를 분출하기 위해서 제2노즐(16b)이 설치되어 있다. 그리고 전환용 전자밸브(24)를 닫힌 상태로 할때에는 제2버너(11b)만의 연소가 행해지고, 열린상태인 때에는 제1버너(11a), 제2버너(11b)가 다같이 연소가 행해진다. 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 통하여 통전하기 위한 회로이다.
팬회로(32)는 연소용 팬(12)의 무브러시 DC 모터를 설정된 연소량에 따라서 구동하는 동시에 연소용 팬(12)의 회전수를 검출하는 회로이다.
비례밸브 회로(33)는 2연식 버너(11)에 공급되는 연료가스의 양이 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기와 적정한 공연비가 되도록 거버너 비례밸브(23)를 통전하기 위한 회로이고, 팬 회로(32)에서 검출된 회전수에 따라 통전된다.
또, 본 실시예에서는 전환용 전자밸브(24)를 닫힌 상태로 하여 2연식 버너(11)의 한쪽인 제1버너(11a)의 사용을 정지하고 제2버너(11b)만을 사용할 경우의 거버너 비례밸브(23)의 통전전류의 최소전류치와 최대전류치를 전환용 전자밸브(24)를 열린 상태로 하여 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)를 함께 사용할 경우의 최소전류치 및 최대전류치보다 각각 작게 설정하고 있다. 이것은 발열량이 작은 도시가스를 연료가스로 하여 사용하고 있을 경우 각 노즐 및 거버너 비례밸브(23)를 통과하는 가스량이 비교적 많기 때문이다. 즉, 제4도에 있어서 제1버너(11A)및 제2버너(11B)를 함께 사용할 때의 가버너 비례밸브(23)에의 통전전류와 노즐 압력의 관계를 실선 A로, 제2버너(11b)만을 사용할때의 거버너 비례밸브(23)에의 통전전류와 노즐 압력과 관계를 파산 B로 각각 도시하고, 제5도에 있어서 제1버너(11a) 및 제 2버너(11b)를 함께 사용할때의 연료가스의 공급량의 변화를 실선 C로, 제2버너(11b)만을 사용할 때의 연료가스의 공급량의 변화를 파선 D로, 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)를 함께 사용할 때의 한쪽 버너에서의 연료가스 공급량 변화를 파선 E로 각각 도시하면, 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)를 함께 사용할 때의 최소전류치 iA에 의하여 각 노즐의 노즐 압력 P1로 표시된다. 이때의 최소전류치 iA를 그대로 제2버너(11b)만을 사용할 때에 통전하면, 제2노즐(16b)의 노즐압력 P2로 표시된다.
이 최소전류치 iA에 의하여, 제2노즐(16b)에서 제2버너(11b)에 공급되는 연료가스의 공급량은 제5도에 도시된 바와 같이 2개의 버너를 사용할 경우에는 공급량 Q0, 제2버너(11b)만을 사용할 경우에는 공급량 Q1로 표시된다. 여기서 명백한 바와 같이 Q1은 2개의 버너를 사용할 경우에 2개의 노즐에서 공급되는 총합 공급량 Q2와 그다치 차이가 없고, 이대로 전환용 전자밸브(24)를 설치한 의미가 없다.
따라서, 본 실시예에서는 전환용 전자밸브(24)를 닫힌 상태로 한 경우에는 제4도에 도시한 바와 같이 최소전류치 iB를 제2노즐(16b)에서만 연료가스를 공급할 경우의 최소전류치로 하고 있다. 이 결과, 제2버너(11b)만을 사용한 경우에 있어서도 노즐 압력을 P1으로 할 수 있고, 이 압력에 따른 공급량으로서 Q0을 최소공급량으로 할 수있다.
또, 2개의 버너를 사용할 경우에는 최대전류치 IA를 통전하면 노즐압력은 P3으로 표시되고, 이 전류치를 1개 버너의 사용시에 통전하면 노즐압력은 P4로 표시된다. 이 노즐압력은 P4에 의하여 제2버너(11b)로 공급되는 연료가스의 양은 제5도에 표시하는 것과 같이 Q3이 되고, 2개의 버너를 사용할 경우에 공급되는 연료가스량 Q4와 비교하여 그다지 적지않다. 그러므로 본 실시예에서는 제2버너(11b)만의 사용시의 버너 비례밸브(23)의 최대전류치 IB를 2개의 버너를 사용할 경우의 최대전류치 IA보다 작게 설졍하여 연료가스의 최대공급량을 Q5로 종결질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예와 같이 발열량이 작은 도시가스를 사용하는 연소기기에서는 전환용 전자밸브(24)를 전환하여 제2버너(11b)만을 사용할 때의 거버너 비례밸브(23)의 전류치가 최소전류치(iB)에서 최대전류치(IB)까지 범위에서 변화하기 때문에 연료가스의 공급량을 Q0에서 Q5까지 변화시킬 수가 있고, 특히 연료가스의 최소공급량을 확실하게 적도록 설정할 수 있다.
수량검출회로(34)는 열교환기(13)의 상류의 물공급관(도시생략)내에 설치된 수량 센서의 날개바퀴의 회전수를 검출함으로써 흘러들어오는 수량을 검출하는 것이다.
물밸브회로(35)는 수량센서의 상류의 물공급관에 설치된 수량제어밸브(도시생략)의 기어드(geared)모터를 구동하기 위한 회로이고, 수량제어밸브에는 밸브가 열리는 정도(개도)를 검출하기 위한 포텐셔 미터가 구비되어 있고, 수량제어밸브는 포텐셔 미터에 의한 검출신호에 따라 제어상태에 따른 적정한 개도로 제어된다.
수온검출회로(36)는 상술한 출탕온도 서미스터(25)로부터의 신호와 열교환기(13)의 상류에 설치된 입수온도 서미스터(도시생략)에서의 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 프레임로드(15)와 후술하는 CPU(40)와의 사이에서 신호를 전송하기 위한 회로이고, 특히 원전자밸브(21) 및 주전자밸브(22)로 통전회로에는 2연식 버너(11)의 화염이 검지되지 못했을 때에 연료를 정지시키기 위한 안전회로(39)가 구비되고 있다.
마이크로컴퓨터(40)(이하, CPU(40)로고 함)는 이상의 각 회로 작동상태를 총괄적으로 제어하는것으로서, 기억장치로서는 ROM(41)과 RAM(42)을 구비하고, 제어회로(37)에서의 운전신호에 의하여 ROM(41)에 미리 설정된 작동순서로 가스연소식 급탕기(1)의 운전을 행함과 동시에 제어회로(37)의 설정상태, 수량검출회로(34) 및 수온검출회로(36)에서의 각 신호에 따라 2연식 버너(11)의 연소량을 설정하기 위하여 필요한 연소량을 계산하여 설정하고, 팬회로(32), 비례밸브회로(33) 및 전환용 전자밸브(24)를 제어하고 있다.
또, 본실시예에서는 거버너 비례밸브(23)의 통전전류제어를 행하고 있고, 전환용 전자밸브(24)의 통전시와 비통전시에서는 상술한 비례밸브회로(33)의 통전전류의 범위를 전환하여, 비통전시일 경우에는 전류치를 적게하고 있다.
다음에 이상의 구조로 구성되는 본 실시예의 가스연소식 급탕기(1)의 동작을 제1도에 의하여 설명한다.
사용자가 운전스위치를 동작시키면 그 신호에 의하여 제어장치(30)가 작동하고, 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 연료가스는 제1노즐(16a) 및 제2노즐(16b)에서 각각 제1버너(11a) 및 제2버너(11b)로 분출된다. 이때, 각 노즐에서 분출되는 연료가스량은 거버너 비례밸브(23)의 통전전류에 따른 양이고, 전환용 전자밸브(24)의 개방상태 및 폐쇄상태에 의하여 각각 다른 전류치의 범위에서 통전되고, 설정되는 연소량이 작고 제2버너(11b)만으로 연소가 행하여질 때에는 전환용 전자밸브(24)가 닫힌 상태로 될 때에 제2노즐(16b)로의 연료가스의 공급압력이 상승하여도 2개의 버너에서 연소할 경우의 거버너 비례밸브(23)의 통전전류의 최소전류치 및 최대전류치보다 각각 작게 설정되어 있기 때문에 또 낮은 압력으로 조절할 수 있으므로 연료 가스의 공급량을 적게할 수 있다.
각 버너에 공급된 연료가스는 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기와 혼합되어 연소하고, 설정된 연소량으로 할 수가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 2개의 버너를 사용하여 사용상태에 따라서, 그 한쪽이 닫히는 연소기기에 있어서 발열량이 작은 연료가스를 사용할 경우에도 전환용 전자밸브를 폐쇄시킴으로써 연료가스의 공급량을 감소시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 제1버너 및 제2버너로 발열량이 작은 연료가스를 각각 분출해서 공급하는 제1노즐 및 제2노즐과, 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐로 공급되는 연료가스의 공급압력을 그 통전전류에 따라서 조절하는 거버너 비례밸브와, 상기 거버너 비례밸브와 상기 제1노즐과의 사이에 설치되고, 통전시에는 상기 제1버너로 연료를 공급하고 비통전시에는 상기 제1버너로의 연료가스 공급을 정지시키는 전자밸브와, 상기 제1버너 및 상기 제2버너의 연소량을 설정하기 위한 연소량 설정수단과, 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라 상기 전자밸브의 통전상태를 제어함과 동시에 상기 연소량 설정수단의 설정상태에 따라서 상기 거버너 비례밸브의 통전전류를 제어하고, 상기 전자밸브의 비통전시에 있어서의 상기 거버너 비례밸브의 통전전류의 최소전류치 및 최대전류치를 상기 전자밸브의 통전시에 있어서의 상기 거버너 비례밸브의 통전전류를 최소전류치 및 최대전류치보다 각각 작게 설정하며, 상기 전자밸브의 비통전시에는 상기 전자밸브의 통전시보다 작은 전류로 상기 거버너 비례밸브를 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로하는 연소제어장치.
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