KR930003264B1 - 강제송풍식 연소장치의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

강제송풍식 연소장치의 제어장치

제 1 도는 발명의 실시예의 작동 설명을 위한 블럭도.

제 2 도는 본 실시예의 가스 연소식 급탕기를 표시하는 개략 구성도.

제 3 도는 본 발명에 따른 실시예의 제어장치를 표시하는 블럭도.

제 4 도는 연소량 및 연소용 팬의 회전수와 비례밸브의 전류치와의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11a : 제 1 버너 11b : 제 2 버너

12 : 연소용 팬(송풍기) 23 : 거버너 비례밸브(비례밸브)

24 : 전환용 전자밸브(전자밸브) 30 : 제어장치

40 : 마이크로컴퓨터(연소량 설정수단)

본 발명은 급탕기나 난방기등에 사용하는 것으로, 2개의 버너를 사용해서, 연소용 공기의 공급을 송풍기에 의하여 행하게 하는 강제송풍식 연소장치에 관한 것으로, 특히 필요한 연소량에 따라서 사용하는 버너의 수를 전환하여 연소를 실시 할 수 있도록 연소장치를 제어하는 연소장치의 제어장치에 관한 것이다.

급탕기등에서는 큰 발열량을 확보하기 위하여 2개의 버너를 구비한 연소장치가 사용되고 필요한 발열량에 따라서 사용하는 버너의 수를 전환하고, 큰발열량인 경우에는 2개의 버너를 사용하는 것과 동시에 적은 발열량인 경우에는 1개의 버너를 사용하고 있다.

그러나, 연소용 공기를 연소용팬, 즉 송풍기에 의하여 공급하는 연소장치에 있어서는 연료와의 혼합비를 적정하게 하지 않으면 정상적인 연소가 행하여지지 않으므로, 2개의 버너를 구비한 연소장치에서는 사용하는 버너의 수를 전환할 경우에 연료를 공급하는 비례밸브와 연소용 공기를 공급하는 송풍기와의 상호간에 적절한 제어가 필요하게된다. 또, 필요한 발열량을 작게하기 위하여 연소량을 적게하면 연소 온도가 낮아지고, 연소 가스중의 수증기에 의하여 드레인이 발생하기 쉽게된다. 그러므로, 최저 연소량을 드레인이 발생하지 않는 연소량으로 제한하거나 급탕기등에서는 급수량을 제한하지 않으면 안된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 2개 버너에 의한 연소와 1개 버너에 의한 연소와의 전환을 용이하게 행할 수 있는 것과 동시에 낮은 온도로 연소될때도 드레인이 발생되지 않도록하는 강제송풍식 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 연소용 공기를 공급하는 송풍기를 구비하고, 연료 공급로중에 설비된 비례밸브에 의하여 조절되는 연료를 전자밸브를 통하여 긍급되는 제 1 버너와 상기 연료를 직접 공급되는 제 2 버너로 구성되고, 연소량 설정수단에 의하여 설정되는 연소량에 의하여 상기 전자밸브를 개폐하는 강제송풍식 연소장치의 제어 장치에 관한 것으로 상기 제어장치는 상기 비례밸브의 통전전류를 상기 전자 밸브의 개폐상태와은 관계없이 상기 송풍기의 회전수에 의하여 소정의 관계에서 결정하는 깃을 기술적 수단으로 한다.

본 발명에서는 제 1 버 너 및 제 2 버너에는 송풍기에 의하여 연소용 공기가 공급되고 비례밸브의 통전 전류는 송풍기의 회전수에 의하여 소정의 관계에서 결정된다. 또, 전자밸브는 연소량 설정수단으로 설정되는 연소량이 많을 때에는 개방상태가 되고 제 1 버너 및 제 2 버너에 연로가 공급되고 설정되는 연소량이 적을때에는 폐쇄상태가 되고, 제 2 버너만으로 연료가 공급된다. 비례밸브의 통전 전류는 전자밸브의 개폐에는 관계없이 송풍기의 회전수에 의하여 결정되므로 비례밸브에서는 송풍기에 의하여 공급되는 연소용 공기와 소정의 관계에서 연료를 제 1 버너 및 제 2 버너로 공급할 수 있다.

본 발명에서는 비례밸브의 통전 전류는 전자밸브의 개폐와는 관계없이 송풍기의 회전수와 소정의 관계에서 결정되므로, 제 1 버너 및 제 2 버너로는 연료가 항상 연소용 공기와 소정의 관계로 공급되도록 한다. 따라서, 2개 버너에 의한 연소와 1개 버너에 의한 연소와의 전환을 용이하게 행할 수 있다. 또, 제 2 버너의 전자밸브가 폐쇄상태일때에도 개방상태일때와 동일하게 연소용 공기가 공급되므로 제 1 버너만으로 연소되었을 경우의 연소가스는 제 2 버너에 공급되는 연소용 공기와 혼합되고 연소가스중의 수증기 양이 저하함으로 드레인이 발생하기 어렵게 된다.

이하, 본 발명의 강제송풍식 연소장치를 첨부된 도면에 표시하는 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

제 2 도에는 도시하는 가스 연소식 급탕기(1)는 예를들면, 프로판 가스등의 가스를 연료로 하는 것으로 도시하지 않은 급탕기 케이스 내에는 연소기케이스(10)가 설치되고, 또 그 내부에는 연료공급로 로서의 가스 공급관(20)과 가스공급관(20)에 의하여 공급되는 연료가스를 연소시키는 2개의 버너(11)가 설치되고, 2개의 버너(11)는 제 1 도에 도시하는 바와같이 제 1 버너(11a) 및 제 2 버너(11b)로 이루어진다. 또, 연소기케이스(10)에는 본 발명의 송풍기로서, 3상 Y결선된 브러시 레스 DC모터를 사용한 연소용팬(12)이 구비되고, 2개의 버너(11)로 연소용 공기를 공급한다.

연소기케이스(10)내의 상부에는 도시하지 않은 물공급관과 연결된 열교환기(13)가 설치되고, 내부를 통과하는 물은 2개의 버너(11)에 의하여 가열된다. 또, 연소기 케이스(10)내의 2개의 버너(11)근방에는 점화기인 스퍼커(14)와 불길 검지수단으로서의 프레임 로드(15)가 설치되어 있다.

가스 공급관(20)에는 상류측에서 통전시에 연료가스를 통과시키는 원전자밸브 및 주전자밸브(22), 연료가스의 공급량을 공급압력을 제어함으로써 조절하는 거버너 비례밸브(23)가 설치되고, 그 하류단에는 2개의 버너(11)로 연료를 분출하기 위하여, 제 1 버너(11a) 및 제 2 버너(11b)에 각각 대응하게 설치된 제 1 노즐(16a) 및 제 2 노즐(16b)로 구성되는 2개의 노즐(16)이 구비되어 있다.

또, 본 실시예에서는 급탕기의 사용상태에 따라서 연료가스의 공급량을 단계적으로 변화시키키 위하여 2개의 노즐(16)중 한쪽인 제 1 노즐(16a)로 향하는 가스공급관(20)으로 전환용 전자밸브(24)가 설치되어 있다.

또한, 거버너 비례밸브(23)는 전환용 전자밸브(24)가 폐쇄상태일때에는 개방상태일때와 동일하게 통전 전류에 따라서 그 하류의 각 노즐로의 공급압력을 조절한다.

연소후의 연소 배기가스는 배기구(2)에서 외부로 배출되지만, 제 2 버너(11b)만의 연소시에는 연소 배기가스는 제 1 버너(11a)로 공급된 연소용 공기와 혼합되어 배기된다. 이때, 제 1 버너(11a)에 공급된 연소용 공기는 연료가스의 연소에는 사용되지 않기 때문에 연소에 수반되는 수중기를 함유하고 있지 않다. 따라서, 제 2 버너(11b)의 연소에 따라서 발생하는 연소 배기가스중의 수증기 양은 제 1 버너(11a)로 공급된 연소용 공기와 혼합되어 저하하기 때문에 응축하기 어렵게 된다. 특히, 연소량이 적을때의 연소에 있어서는 그 발열량이 적으므로 일반적으로는 드레인이 발생하기 쉬우나, 본 실시예에서는 제 1 버너(11a)에 공급된 공기와 혼합되어 버리기 때문에 이러한 드레인이 발생하기 어렵게 된다.

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

제어장치(30)는 본 발명의 케어장치이고 제 3 도에 표시하는 것과 같이 마이크로컴퓨터(40)(이하, CPU40이라고 한다)를 중심으로 하여 다음의 각 회로에서 구성된다.

점화회로(31)는 스퍼커(14)의 방전 갭 릴레이를 통하여 통전하기 위한 회로이다.

팬회로(32)는 연소용 팬(12)의 브러시 레스 DC모터의 회전수를 검출하기 위한 회전수 검출회로가 구비되어 있다.

비례밸브 회로(33)는 2개의 버너(11)로 공급되는 연료가스의 량을 조절하기 위하여 거버너 비례밸브(23)를 통전하기 위한 회로이고, 거버너 비례밸브(23)로의 통전 전류는 전환용 전자밸브(24)의 제어상태에는 관계없이 팬회로(32)의 회전수 검출회로에 의하여 검출된 브러시 레스 DC모터의 회전수만에 의하여 소망의 연료공기 혼합비가 되도록 결정된다.

수량 검출회로(34)는 열교환기(13)의 상류의 도시하지 않은 물 공급관내에 설치된 수량검출기의 날개 바퀴의 회전수를 검출함으로써 유입되는 수량을 검출하는 것이다.

물 밸브회로(35)는 수량센서의 물공급관에 설치된 도시하지 않은 수량 제어밸브의 기어드 모터를 구동하기 위한 회로이고, 수량제어밸브에는 그 개도를 검출하기 위한 전위차계를 구비하고 있고, 수량 제어 밸브는 전위차계에 의한 검출신호에 의하여 제어상태에 따른 개도로 제어된다.

수온 검출회로(36)는 상술한 출탕온 서미스터(25)에서의 신호에서 열교환기(13)에서 가열된 물의 온도와 열교환기(13)로 유입하는 물의 온도를 각각 검출하기 위한 회로이다.

제어회로(37)는 이 가스 연소식 급탕기(1)의 운전상태를 조작하기 위한 조작부이고, 운전스위치, 온도설정스위치를 구비하고 있다. 이 제어회로(37)는 원격조작이 가능하도록 도시하지 않은 정전식의 2선배선으로 접속되어 있고, 이 2 선 배선에서 공급되는 전력에 의하여 작동한다. 그리고, 운전신호 및 온도설정신호를 디지탈로 발생하고, 그것을 소정의 반송파로 변조하여 송출하고 있다.

인터페이스 회로(38)는 이상의 각 회로 원전자밸브(21), 주전자밸브(22), 전환용전자밸브(24) 및 프레임로드(15)와 후술하는 CPU(40)의 사이에서 신호를 전송하기 위한 회로이고, 특히 원전자밸브(21) 및 주전자 밸브(22)로의 통전회로에는 2개의 버너(11)의 불길을 검지할 수 없게되었을때에 연료를 정지하기 위한 안전회로(39)가 구비되고 있다.

CPU(40)는 이상의 각 회로의 작동상태를 종합적으로 제어하는 것이고, 기억장치로서 ROM(41)과 RAM(42)을 구비하고, 제어회로(37)에서의 운전신호를 반송파로 해석하고, 설정온도 등의 설정상태에 따라서, 미리 ROM(41)에 기억된 작동 순서로 가스 연소식 급탕기(1)의 운전을 행한다.

또, CPU(40)는 본 발명의 연소량 설정수단이며, 제어회로(37)에 의한 설정온도의 설정상태, 수량검출회로(34) 및 수온검출회로(36)에서의 신호에 따라서 필요 연소량을 계산하고, 2개의 버너(11)의 연소량을 설정한다. 또, 설정된 연소량에 의하여 연소용 팬(12) 및 전환용 전자밸브(24)의 통전상태를 제어하고, 연소용 팬(12)의 회전수에 의하여 거버너 비례밸브(23)가 제어되므로, 설정된 연소량에 따라서 연료가스를 공급 할 수 있다.

본 실시예에서는 연소용 팬(12)에 의하여 제 1 버너(11a) 및 제 2 버너(11b)에 각각 연소용 공기가 공급되기 때문에 연소용 팬(12)을 전환용 전자밸브(24)가 폐쇄상태에서도 개방상태에서도 동일하게 제 1 버너(11a)로 연소용 공기를 공급할 수 있고, 거버너 비례밸브(23)는 소망하는 연료공기 혼합비가 되도록 연소용 팬(12)의 회전만에 의하여 조절되어서 연료가스를 공급한다. 따라서, 설정된 연소량에 따라서 전환용 전자밸브(24)를 전환함으로써 연소량의 조절을 간단하게 행할 수 있다.

본 실시예에서는 2개의 버너(11)에 있어서 얻어지는 연소량은 제 4 도에 표시한 것같이, 제 2 버너(11b)만을 사용하는 경우에는 파선 A에 표시하는 것같이 연소량 Q1에서 연소량 Q3까지, 제 1 버너(11a) 및 제 2 버너(11b)를 같이 사용할 경우에는 실선 B에 표시하는 것처럼 연소량 Q2에서 연소량 Q4까지 각각 변화한다.

다음에 이상의 구성으로 이루워지는 본 실시예의 가스연소식 급탕기(1)의 동작을 제 1 도에 의하여 설명한다.

사용자가 운전스위치를 넣으면, 그 신호에 의하여 제어장치(30)가 작동하고, 소정의 시퀀스로 운전이 개시된다.

제어장치(30)는 설정된 연소량에 따라서 연소용 팬(12) 및 전환용 전자밸브(24)를 제어한다. 또, 거버너 비례밸브(23)는 연소용 팬(12)의 회전수에 따라서 결정되는 전류치로 통전된다. 그러면, 각 버너(11a), (11b)로는 연소용 공기가 연소용 팬(12)에 공급되고, 제 1 노즐(16a) 및 제 2 노즐(16b)에서는 거버너 비례밸브(23)의 통전전류에 따른 연료가스가 공급된다. 이때, 거버너 비례밸브(23)에 의하여 조절되는 공급량은 연소용 팬(12)의 회전수에 따라서 제어된 양이고, 전환용 전자밸브(24)의 개방상태 및 폐쇄상태에는 관계없다.

지금, 예를들면 제 4 도에 표시하는 것 같이 전환용 전자밸브(24)가 개방상태이고, 연료용 팬(12)의 회전수가 Nm이고, 연소량이 Qm이라고 한다면, 거버너 비례밸브(23)로의 통전 전류는 Ia이다. 이때, 설정연소량이 급격히 작게 변경되고, 그 변경된 연소량이 Qn이라고 한다면, 전환용 전자밸브(24)를 개방상태인체로 유지할 경우에는, 연소용 팬(12)을 회전수 Nn로 하지 않으면 안되고, 그에따라 거버너 비례밸브(23)로의 통전전류가 전류치 Ib로 변경되게 된다.

그러나, 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태로 하면, 연소용 팬(12)의 회전수는 Nm인 그대로이기 때문에 거버너 비례밸브(23)의 통전전류가 같은 전류치 Ia이다. 따라서, 간단하게 연소량 Qn이 얻어지므로, 연소용팬(12)의 회전수를 변경하여 거버너 비례밸브(23)로의 통전전류를 변경할 필요가 없다.

이때, 변경되는 연소량은 단순히 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태 혹은 개방상태로 함으로써, 간단하게 얻어지는 일은 적지만, 전환용 전자밸브(24)를 폐쇄상태 혹은 개방상태로 함으로써, 변경되는 연소량에 가까히 갈 수 있다면, 연소용 팬(12)의 회전수의 변화를 적게할 수 있으므로, 그것에 수반되는 거버너 비례밸브(23)의 전류치 변화도 적어지게되므로 그로인해 응답성이 향상되고, 그 변경된 연소량에 신속히 접근할 수 있다. 이 연소량의 변경에 의한 전환용 전자밸브(24)의 전환 및 연소용 팬(12)의 회전수의 변경은 그때의 연소량이나 변경된 연소량에 따라서 전환용 전자밸브(24)의 전환을 행하던지 거버너 비례밸브(23)의 전류치를 변경하든지를 미리 결정해두면, 각각의 연소장치의 특성에 따라서 가장 적합한 연소량의 변경을 할 수 있다.

각 버너에 공급된 연료가스는 전환용 전자밸브(24)가 개방상태, 폐쇄상태 어느 경우에도 연소용 팬(12)에 의하여 공급되는 연소용 공기와 적정하게 혼합되어서 연소하고 설정된 연소량으로 할 수 있다.

이결과, 본 실시예에서는 2연식 버너(11)의 연소량은 연소용 팬(12)의 회전수의 변화에 따라서 변화하고 필요에 따라서 전환용 전자밸브(24)를 전환함으로써 연소량을 신속히 변화시킬 수 있다.

또, 전환용 전자밸브(24)가 폐상태이고, 연소량이 적을때에는 연소기 케이스(10)내의 온도가 낮으므로 연소에 수반되는 수증기가 응축하기 쉬우나, 본 실시예에서는 제 2 버너(11b)만의 연소에 의해 연소 배기가스는 제 1 버너(11a)에 공급되는 연소용 공기와 혼합되어서 수증기양이 저하되므로 연소기 케이스(10)내에 드레인이 발생하는 일이 적다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 2개의 버너를 사용하고, 사용상태에 따라서 그 한쪽을 닫는 연소장치에 있어서, 전환용 전자밸브를 전환하는 것만으로 설정된 연소량을 신속하게 얻을 수 있고, 연소량이 적을 경우에도 드레인을 발생하는 일이 적다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않을뿐 아니라 본 발명의 취지와 범주를 벗어나지 않고도 다양하게 개조될 수 있다.

Claims (1)

1. 연소용공기를 공급하는 송풍기(12)를 구비하고, 연료공급로인 가스공급관(20)중에 설치된 비례밸브에 의하여 조절되는 상기 연료를 전자밸브(24)를 통하여 공급하는 제 1 버너(11a)와 상기 연료를 직접 공급하는 제 2 버너(11b)로 이루어지고, 연소량 설정수단인 CPU(40)에 의하여 설정되는 연소량에 의하여 상기 전자밸브(24)를 개폐하는 강제 송풍식 연소장치의 제어장치에 있어서, 상기 제어장치는 상기 비례밸브(23)의 통전전류를 상기 전자밸브의 개폐상태와는 관계없이 상기 송풍기의 회전수에 의하여 소정의 관계에서 결정하는 것을 특징으로 하는 강제송풍식 연소장치의 제어장치.

Images