KR930004527B1 - 연소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소장치

제 1 도는 가스 급탕기의 개략 구성도.

제 2 도는 제어회로의 개략 블럭도.

제 3 도는 작동설명을 위한 타임챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12a : 연소실 13 : 송풍기

40 : 제어회로

본 발명은 연소실에 공기를 공급하는 송풍기를 구비한 연소장치에 관한 것으로, 특히 송풍기의 통전 제어에 관한 것이다.

연소장치의 연소실에 연소용의 공기를 보내는 송풍기는 통전전압치에 의하여 회전속도 즉 송풍량이 제어되고 있다.

그리고 종래에는 목표 연소량에 따른 통전 전압치가 설정되어 있어, 목표 연소량에 따른 전압이 송풍기에 인가되고 있었다.

그러나, 송풍기는 회전계의 질양이 크기 때문에, 송풍 능력을 변화시키는 경우, 전압치를 변화시켜도 송풍기의 회전 속도는 신속하게 목표의 회전속도로 변화되지 않는 문제점을 가지고 있었다.

또, 송풍기의 회전속도를 검출하여 피이드백 제어를 하는 경우, 송풍기의 회전속도를 펄스신호에 의하여 검출하는 수단을 사용하면 송풍기의 저속회전시에 펄스신호의 간격이 길어진다. 즉, 저속시는 검출시간에 지연이 생겨 정확한 피이드백 제어를 행할 수가 없다는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기 점을 감안하여 이루어진 것으로, 송풍기의 송풍능력을 변화시키는 경우에, 신속하고 또 안정하게 목표의 회전속도로 변화시킬 수 있는 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 또한 소풍기의 회전속도를 펄스신호에 의하여 검출하는 것에 있어서도 정확한 피이드백 제어를 행할 수 있는 연소장치를 제공하는데에 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 연료의 연소를 행하는 연소실과, 그 연소실에 연소용의 공기를 공급하는 송풍기와, 이 송풍기의 통전량을 제어하는 제어회로를 구비하고, 상기 송풍기가 결정한 연소량에 따라 풍량을 버너에 공급하는 연소장치에 있어서, 상기 제어회로는 목표의 회전속도에 따른 오픈 루우프 전압과, 목표의 회전속도와 현재의 회전속도와의 편차에 비례한 비례전압과, 상기 편차를 적분한 적분전압을 가산한 전압을 상기 송풍기에 인가하여, 송풍기의 회전수에 따라 비례밸브를 제어하는 기술적 수단을 채용한다.

또, 송풍기의 회전 속도를 펄스신호로 사용하여 검출할 때에는 적분 전압의 적분 변화량을 송풍기의 회전 속도에 비례시키면 된다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명은 송풍기를 목표의 회전속도로 회전시키는 오픈 루우프 전압과 편차를 신속하게 제거하는 비례전압과, 편차를 미조정에 의하여 제거하는 적분전압을 가산한 전압을 제어회로가 송풍기에 인가한다. 이에 의하여, 송풍기는 송풍능력을 변화시키는 경우, 현재의 회전속도로 부터 목표의 회전속도에 신속하게 또 피이드백 제어에 의한 변동(흔들림)도 작게 억제하여 변화시킬 수가 있다.

또, 송풍기의 회전속도를 펄스신호로 사용하여 검출하는 것에서는 송풍기의 저속회전시에 펄스의 간격이 길어져 검출시간에 지연이 발생한다. 이때, 인가되는 적분전압의 적분 변화량을 송풍기의 회전속도에 비례시킨다. 즉, 저속시에 적분전압의 적분 변화량을 작게함으로써 과잉의 적분전압치가 인가되는 것을 방지히여, 적절한 적분 전압치를 인가할 수가 있기 때문에, 정확한 피이드백 제어를 행할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 연소제어장치를 가스 급탕기에 적용한 일실시예에 의거하여 도면을 사용하여 설명한다.

제 1 도에 바이패스믹싱식의 가스 급탕기의 개략도를 나탄내다.

이 가스 급탕기는 연소기(10)와 가스 공급관(20)과, 물 배관(30)과, 제어회로(40)로 구성되어 있다.

연소기(10)는 세라믹제의 표면 연소식 버너(11)를 내부에 배설하고, 연료의 연소를 행하는 연소실(12a)을 형성하는 연소케이스(12)와, 이 연소케이스(12)내에 연소용의 공기를 공급하는 송풍기(13)로 이루어지고, 송풍기(13)에 의하여 연소케이스(12)내에 도입된 연소용의 공기는 연소후 연소가스로서 도시되지 않은 배출구에서 배출된다.

가스공급배관(20)은 송풍기(13)의 원심식 팬(14)의 내주에 개구하는 노즐(21)에 연료인 가스를 공급하는 것으로, 상류측으로 부터 기초전자밸브(22), 주전자밸브(23), 비례밸브(24)가 순차로 접속되어 있다. 비례밸브(24)의 하측의 가스공급배관(20)은 둘로 분기되고, 한쪽에는 절환용 전자밸브(25), 다른쪽에는 오리피스(26)가 설치되어 있다. 또한, 기초전자밸브(22), 주전자밸브(23) 및 절환용 전자밸브(25)는 통전제어에 의하여 가스공급배관(20)을 개폐하는 것이고, 비례밸브(24)는 통전량에 따라 개구비가 변화되고, 노즐(21)에 공급되는 가스량을 조절하게 된다.

물배관(30)은 한쪽이 물 공급원에 접속되고, 다른쪽이 급탕구에 접속되어 버너(11)의 표면에의 가스의 연소에 의하여 발생하는 열에 의하여 내부를 흐르는 물을 가열하는 열교환기(31) 및 이 열교환기(31)를 바이패스하는 바이패스 수로(32)를 구비한다.

열 교환기(31) 및 한쪽이 바이패스 수로(32)의 상류의 물배관(30)에는 수압을 조정하는 거버너 기능과 수량을 조절하는 수량 조절기능이 조합된 전동수량 제어장치(33)가 설치되어 있다. 또, 바이패스 수로(32)에는 바이패스 수로(32)를 통과하는 수량을 조절하는 드로틀밸브(34)가 형성되어 있다.

전동수량 제어장치(33)와 드로틀 밸브(34)는 수량을 조절하는 수단으로서, 수로 개폐 가능한 밸브체가 기어드 모터에 의하여 구동된다.

제어회로(40)는 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 마이크로 컴퓨터(41), 릴레이회로(42) 및 구동회로(43)로 구성되고, 사용자에 의하여 조작되는 제어기(44) 및 각종 센서의 출력에 따라 버너(11)에 착화를 행하는 스파커(45), 기초전자밸브(22), 주전자밸브(23), 비례밸브(24), 절환용 전자밸브(25), 전동수량 제어장치(33), 드로틀 밸브(34)를 통전 제어하게 된다.

제어회로(40)의 각종센서는 버너(11)의 화염의 검출 및 공연비를 검출하기 위한 플레임로드(46) 및 열전대(47), 전동수량 제어장치(33) 및 드로틀밸브(34)의 밸브체에 연동하고, 개방도를 검출하는 전위자계(48,49), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)에 유입하는 수온을 검출하는 입수온센서(50), 열교환기(31)를 통과한 탕온을 검출하는 탕온센서(51), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)를 통과하고 혼합된 탕온을 검출하는 출탕온 센서(52), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)에 유입하는 수온을 검출하는 수량검출센서(53), 송풍기(13)의 회전속도를 검출하는 회전속도검출센서(54)를 구비하고 있다. 또한 회전속도 검출센서(54)는 송풍기(13)의 모터(도시생략)의 회전축에 연동하여 모터의 회전에ㄸ른 펄스신호를 발생한다.

다음에, 컴퓨터(41)에 의한 연소제어 및 수량제어에 대하여 간단히 설명한다.

연소제어는 사용자가 급탕구에 접속된 수도꼭지를 조작하여 물배관(30)에 수류가 발생하면, 수량검출센서(53)내의 회전체가 회전하고, 연소가 개시된다. 그리고 연소량은 제어기(44)에 의하여 설절된 출탕온이 얻어지도록, 각종 센서에 의하여 얻어진 입수량, 입수온, 열교환기(31)와 바이패스수로(32)와의 혼합탕온(출탕온)등으로 부터 결정되고, 송풍기(13)가 결정된 연소량에 따른 풍량을 버너(11)에 공급되도록 통전 제어된다. 그리고 송풍기(13)의 회전속도 및 버너(11)의 화염의 온도에 따른 가스량이 얻어지도록 비례밸브(24) 및 절환용 전자밸브(25)가 통전 제어된다.

또, 드로틀밸브(34)는 입수온 열교환기(31)를 통과한 탕온, 출탕온으로 부터 적절한 개방도로 고정되도록 통전 제어된다. 또, 전동 수량 제어장치(33)는 출탕온을 얻는데 필요한 최대 유량을 초과하지 않도록 통전 제어된다.

다음에, 송풍기(13)의 통전 제어에 대하여 설명한다.

송풍기(13)는 상기한 바와 같이, 연소량에 따른 풍량을 버너(11)에 공급하는 회전속도가 결정되고, 그 회전속도가 얻어지도록 통전전압이 결정된다. 이 통전전압은 연소량에 따른 즉 컴퓨터(41)가 산출한 목표의 회전속도(F)에 따른 오픈 루우프 전압(ff)과, 목표의 회전속도(F)와 회전속도 검출센서(54)에 의하여 검출된 송풍기(13)의 현재의 회전속도(Ф)와의 편차(F-Ф.)에 비례한 비례전압(P)과 편차(F-)를 적분한 적분 전압(i)을 가산한 전압(V)이 된다.

즉 F=ff+P+i

ff=aF+b

P=C(F-Ф)

in-1=in+d(F-Ф)

여기서, a, b, c, d는 각 정수를 나타낸다. 또 in-1, in는 본 실시예에서는 송풍기(13)의 회전속도를 펄스신호의 간격에 의하여 검출하고 있기 때문에 in-1은 1펄스전에 산출된 적분 전압치, in은 금회의 펄스신호로 산출된 적분 전압치를 나타낸다.

다음에 제 3 도의 타임챠트를 사용하여, 상기한 송풍기(13)의 통전제어를 설명한다.

예를 들면, 사용자가 제어기(44)를 조작하여 설정수온을 변화시키거나, 입수 온도나 입수량이 변화했을 경우 등, 목표의 연소량이 시간(t)에서 변화했을 경우, 송풍기(13)의 회전속도는 연소량이 변화하기전의 회전속도(E)로 부터 목표의 연소량에 따른 목표의 회전속도(F)로 변화하지 않으면 안된다.

이때, 송풍기(13)에는 컴퓨터(41)의 작동에 의하여, 상기 오픈 루우프 전압(ff)과 비례전압(P)과 적분전압(i)을 가산한 전압이 인가된다.

이 결과, 송풍기(13)의 회전속도는 도면중 실선(α)으로 나타낸 바와 같고, 조애의 오픈 루우프 전압(ff)만의 인가시(도면중 파선β)에 비교하여, 회전속도(E)로 부터 목표의 회전속도(F)로 신속하고, 또, 피이드백 제어의 영향에 의한 동요도 작게 억제하여 변화할 수가 있다.

상기 실시예에 나타낸 바와 같이, 송풍기(13)의 회전 속도를 펄스신호의 간격에 의하여 검출하면 송풍기(13)의 저속회전시의 회전속도 검출센서(54)로 부터 발생되는 펄스신호 간격이 길어진다. 이에 의하여 저속시에는 검출시간에 지연이 발생한다.

여기서, 송풍기(13)에 인가되는 적분전압(i)의 적분 변화량을 송풍기(13)의 회전속도(회전속도는 F 또는 현재의 회전속도Ф)에 비례시킨다.

즉, 송풍기(13)에 인가되는 적분전압(i)의 적분 변화량을,

i_n-1=i_n+d(F-Ф)F 또는 i_n-1={i_n+d(F-Ф)Ф}로 한다.

또, 계산을 개시, 또는 캔슬하기 위하여 ｜in｜

g, ｜F-Ф｜

h일때 in=0로 한다.

또한, g, h는 정수이다.

이에 의하여, 송풍기(13)의 저속시에 적합한 적분전압(i)의 적분 변화량을 인가할 수 있기 때문에, 송풍기(13)의 저속시에 정확한 피이드백 제어를 행할 수가 있다.

본 실시예는 송풍기의 회전속도를 펄스신호에 의하여 검출했으나, 예를 들면 송풍기에 의하여 전력을 발생시키고, 그 전압에 의하여 회전속도를 검출하거나, 또는 송풍기의 풍압을 유량센서를 사용하여 검출하고, 그 유량 센서의 값을 송풍기의 회전속도로서 대용해도 좋다.

또, 본 발명은 가스급탕기의 연소장치에 적용한 예를 나타내었으나, 가스나 등유 등을 사용한 난방장치 또는 보일러 등 기타의 연소장치에 적용해도 좋다.

Claims (2)

1. 연료의 연소를 행하는 연소실과, 상기 연소실에 연소용의 공기를 공급하는 송풍기와, 상기 송풍기의 통전량을 제어하는 제어회로를 구비하고, 상기 송풍기가 결정한 연소량에 따라 풍량을 버너에 공급하는 연소장치에 있어서, 상기 제어회로는 목표의 회전속도에 따른 오픈 루우프 전압과 ; 목표의 회전속도와 현재의 회전속도와의 편차에 비례한 비례전압과 ; 상기 편차를 적분한 적분 전압을 가산한 전압을 상기 송풍기에 인가하여, 송풍기의 회전수에 따라 비례밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
2. 제 1 항에 있어서, 송풍기의 회전속도를 펄스신호를 사용하여 검출함과 동시에, 적분전압의 적분 변화량을 송풍기의 회전속도에 비례시키는 것을 특징으로 하는 연소장치.

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