KR930004682B1 - 비례제어 밸브의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비례제어 밸브의 제어장치

제1도는 본 발명의 실시예를 표시한 가스급탕기에 있어서의 비례밸브 구동회로도.

제2도는 본 실시예의 가스급탕기의 개략구성도.

제3도는 본 실시예의 제어장치 구성의 블럭도.

제4도는 본 실시예의 제어장치에서의 스위칭 신호와 거버너 비례밸브에의 통전 전류를 표시한 전류 파형도.

제5도는 본 실시예의 의한 거버너 비례밸브의 제어특성도.

제6도는 종래장치의 거버너 비례밸브의 제어특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

23 : 거버너 비례밸브 30 : 제어장치

31 : 마이크로 컴퓨터 50 : 비례밸브 구동회로

51 : 트랜지스터 52 : CR회로(복조회로)

본 발명은 유체의 통과량을 통전전류에 따라 조절하는 비례제어밸브의 제어장치에 관한 것이다.

연소량을 조절하지 않으면 안되는 버너의 연료공급량과 같이 제어상태에 따라서 유체의 통과량을 조절하기 위하여, 제어장치에 연산처리를 간단히 하기 위하여 비례제어밸브를 많이 사용하고 있다. 이 경우 연산 기능을 갖는 제어회로에 의하여 제어량을 연산하고 제어신호로서나 제어전압이 출력됨과 동시에 비례제어 밸브에는 구동회로에 의하여 제어 전압에 따른 직류전류가 통전되고 있다.

그러나, 비례제어밸브에서는 통전전류에 의하여 유체의 통과량을 조절하기 위한 힘은, 통과하는 유체가 다이어프램에 가해지는 압력에 저항하여 발생하는 것이어서, 종래의 비례제어밸브의 제어장치에서는 같은 전류치를 통전해도 유량을 증가시키는 경우와 감소하는 경우에서는 조절되어 유체의 통과량이 상이하며, 예컨대 제6도의 실선 D에 표시한 바와같이 히스테리시스를 발생하여 정확한 유량을 얻을 수 없다.

이 때문에, 예를들면 출탕온도를 설정할 수 있는 가스급탕기와 같이 정밀한 연료조절이 필요한 기기에 있어서는, 설정온도에 맞춘 출탕온도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

또 종래의 것에서는, 비례제어밸브를 제어상태에 맞춘 열림 정도로 유지하기 위하여 목적 열림 정도에 따른 전류치가 상시통전되고 있어서 구동회로에 있어서의 비례제어밸브의 통전소자(예를들면 파워 트랜지스터의 부담이 크다. 또 비례제어밸브의 구동회로에의 제어신호로서는, 제어량에 맞춘 제어전압을 출력하지 않으면 안되기 때문에 연산처리를 할 제어회로의 회로구성상의 부담이 많아진다는 문제가 있다.

본 발명은, 비례제어밸브의 제어장치에 있어서, 히스테리시스를 적게 하여 비례제어밸브의 열림정도 특성을 향상시켜, 비례제어밸브의 통전소자의 통전부담을 적게함과 동시에, 도 회로구성을 간단하게 함을 목적으로 한다.

본 발명은 통전전류에 비례하여 유체의 유량을 조절하는 비례제어밸브와, 이 비례제어밸브의 목표 열림정도에 따른 제어신호를 송출하는 제어회로와, 이 제어회로의 상기 제어신호에 의거하여 상기 비례제어밸브를 구동하는 구동회로된 비례제어밸브의 제어장치에 있어서, 상기 제어회로는 상기 제어신호를 상기 목표 열림정도에 따라서 펄스신호를 발생하는 펄스발생회로와, 이 펄스발생회로의 상기 펄스신호에 따라서 상기 비례제어밸브를 통전하는 스위칭회로와, 상기 제어회로의 펄스폭 변조된 상기 제어신호를 복조하는 복조회로등을 구비함과 동시에, 이 복조회로의 출력을 상기 스위칭회로에 의하여 펄스진폭 변조한 전류를 상기 비례제어밸브에 통전하는 것을 기술적 수단으로 한다.

본 발명에서는 제어회로로부터의 제어신호의 펄스폭이 변조되어 있어서 구동회로의 복조회로에 의하여 복조된다. 복조된 제어신호는 펄스 발생회로로부터의 보정한 펄스 신호에 의하여 펄스 진폭 변조되어서 비례제어밸브에 통전된다.

비례제어밸브는 펄스진폭변조된 전류에 의하여 통전됨으로, 통전이 펄스의 통전때만 이루어진다. 이 경우, 펄스 발생회로로 발생되는 펄스신호의 펄스폭이 짧으면, 전류가 계속하여 변화되기 때문에, 비례제어밸브의 밸브는 통전전류의 변화에 추종하지 않음으로, 미소진동하여 통전류의 실효치에 따른 열림정도를 나타낸다.

본 발명에서는 비레제어밸브는 미소 진동하여 통전전류의 실효치에 따른 열림정도를 나타내기 때문에 같은 전류치가 통전된 경우에는 열림 정도는 점차 커지는 경우와 작아지는 경우등으로, 각각 열림정도에 대체로 차이가 없다. 따라서 히스테리시스를 적게할 수가 있다.

또 비례제어밸브의 통전소자에는 펄스신호에 따라서 스위칭된 전류가 간헐적으로 통전됨으로, 통전에 수반하여 발열한 열의 방열이 효과적으로 이루어지기 때문에 발열온도가 낮아진다. 따라서 통전소자의 부담이 적어진다.

또 제어회로로부터의 펄스폭 변조된 제어신호를 복조하기 위한 복조회로에는, 저역 펄스대신 CR회로를 이용할 수 있어서, 제어회로 둘레의 회로구성이 간단하게 됨과 동시에 직선상을 양호하게 할 수 있다.

한편 제어회로로부터는 펄스폭 변조한 제어신호를 출력하면 되기 때문에, 예를들면 마이크로 컴퓨터를 이용한 경우에는, 다른 제어요소와 통합하여 한개의 제어회로를 형성할 수가 있다. 따라서 회로 구성이 간단하게 될 수 있다.

다음에 본 발명을 제2도에 개략적으로 표시한 온수난방용의 가스급탕기(1)의 실시예에 대하여 설명한다.

연소기 케이스(10)내에는, 복수의 버너를 배치한 버너군(11)이 형성되어 있으며, 연소기 케이스(10)의 하측에는, 버너군(11)에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기(12)가 형성되어 있다. 연소기 케이스(10)내의 버너군(11)의 상측에는 수관식 열교환기(13)가 형성되며, 내부를 통과하는 몰은 버너군(11)을 점화하는 스파커(14)와 버너군(11)의 착화를 검지하는 후레임로드(15)가 구비되며, 또 연소가 케이스(10)의 상측에는 연소배기가스를 외부에 배출하기 위한 배기구(2)가 형성되어 있다.

버너군(11)의 하측에는 연료가스를 공급하기 위한 노즐관(16)이 구비되고, 노즐관(16)에는 버너군(11)의 각 버너에 각각 대응하여 연료가스를 분출하는 복수의 연료 분출구(16a)가 형성되어 있다. 노즐관(16)에 연료가스를 유동하는 연료관(20)에는, 통전시에 연료가스를 통과시키는 2개의 전자밸브(21)(22) 통전전류에 따라서 공급압력을 제어함으로써 연료가스의 공급량을 조절하는 거버너 비례밸브(23)가 상류측에서 순차로 각각 형성되어 있다.

열교환기(13)에는 가열된 온수를 순환시키기 위한 수관(17)(17a)이 접속되어 있다.

열교환기(13)내를 통과하는 온수에 대하여 상류측에 닿는 수관(17)에는, 온수를 강제 순환시키기 위한 펌프(18)가 구비되며 또 그 상류에는 온수를 팽창시키는 팽창탱크(18a)가 형성되어 있다.

열교환기(13)의 하류측에 접속된 수관(17a)에는 실내에 형성된 난반용 열교환기(13)가 접속되고, 난 난방용 열교환기(19)는, 상기 팽창탱크(18a)와 접속되어 있다.

물은 펌프(18)에 의하여 열교환기(13)내에 밀어넣어져서 가열되고, 열교환기(13)에서 유출하는 온수를 난방용 열교환기(19)에 의하여 실내를 데우고, 각 열교환기(13)(19) 수관(17)(17a)내를 순환한다.

한편, 열교환기(13)의 하류측에 닿는 수관(17a)에는 가열된 온수의 온도를 검지하기 위한 서미스터(25)가 구비되어 있다. 또 팽창 탱크(18a)에는 도시하지 않은 물 보급관이 접속되어 있어서 필요에 따라서 물이 보급된다.

이상의 구성으로된 온수난방용 가스급탕기(1)는 제어장치(30)에 의하여 제어된다.

제어장치(30)는 제3도에서와 같이 마이크로 컴퓨터(31), 입력회로(32), 출력회로(33)로 되며, 콘트롤러(40)에서의 조작신호에 따라서 각 입력신호에 의거하여 운전상태를 제어한다.

마이크로 컴퓨터(31)(이하 마이콤(31)이라한다)는 콘트롤러(40)에 의하여 운전개시가 지시되면, 펌프(18)를 구동하여, 물을 순환시킴과 동시에, 스파커(14)에 의하여 버너군(11)을 점화하여 연소를 개시하는 점화제어를 한다. 또 정지신호에 의하여 연소를 정지함과 동시에, 소화등에 의하여 후레임로드(15)에 의하여 불꽃을 검지할 수 없을 경우에는, 전자밸브(21)(22)를 닫아서 연료누출을 방지한다. 또 연소개시후에는, 입력회로(32)를 통하여 입력되는 서미스터(25)의 검지신호와 콘트롤러(40)에 의하여 설정되는 난방온도등에 의거하여 연소량을 결정하고 이에 의거하여 출력회로(33)에 의하여 송풍기(12) 및 거버너 비례밸브(23)를 제어하여 열교환기(13)내를 순환하는 온수를 소정온도로 가열하는 펌프(18)를 구동하여 실내를 난방한다.

여기서는 결정된 연소량에 따라서 송풍기(12)를 구동하고, 그 작동상태를 표시한 송풍기(12)의 회전수에 맞추어 거버너 비례밸브(23)를 제어한다.

또 송풍기(12) 및 거버너 비례밸브(23)를 제어하기 위한 출력회로(33)에의 제어신호로서는, 각각 펄스폭변조(PWM)된 펄스신호가 이용되고 있다. 또 마이콤(3)에서는 거버너 비례밸브(23)에의 통전을 하기 위한 스위칭 신호로서, 제4도의 A에 표시한 바와같이 펄스의 반복주기 T, 펄스폭 W 및 펄스의 높이 H가 제어상태에 관계없이 일정파형의 펄스신호를 사용하고 있다.

이어서 출력회로(33)에 있어서, 거버너 비례밸브(23)를 구동하는 비례밸브구동회로(50)를 제1도에 따라 설명한다.

비례밸브구동회로(50)는 마이콤(31)에서의 스위칭신호가 송출된 경우에, 펄스폭이 변조되어 송출된 제어신호에 맞춘 전류치를 통전한다.

여기서는 마이콤(31)의 스위칭신호에 따른 전류를 개폐하는 스위칭용 트랜지스터(51), 펄스폭을 변조하여 송출된 제어신호를 복조하는 CR회로(52), 복조된 신호를 2단증폭하는 오페앰프(53), (54) 오페앰프(54)의 전류에 맞춘 전류치를 거버너 비례밸브(23)에 통전하기 위한 트랜지스터(55)로 구성된다.

다음에 이상 구성으로 된 본 실시예의 가스급탕기의 작동을 설명한다.

사용자가 콘트롤러(40)를 조작하며 난방운전의 개시를 지시하면, 펌프(18)가 작동하여 물은 수관(17a), 열교환기(13), 수관(17), 난방용 열교환기(19), 팽창탱크(18a)로 되어 순환로내의 순환을 개시한다.

또 각 전자밸브(21)(22)가 열려서 연료가스가 버너군(11)에 공급되고 스파커(14)가 작동하여 버너군(11)이 점화되고, 연소가 개시된다. 착화가 후레임로드(15)에 의하여 검지되면, 콘트롤러(40)에 의하여 설정된 난방온도, 서미스터(25)에 의하여 연소량이 결정되므로서 송풍기(12) 및 거버너비례밸브(23)가 제어된다.

이때, 송풍기(12) 및 거버너 비례밸브(23)를 제어하기 위하여 마이콤(31)에서 출력회로(33)에 송출되는 제어신호는 각기 목표치에 따라서 펄스폭 변조된 펄스신호이고, 또 비례밸브(23)에의 통전을 지시하기 위한 스위칭 신호는, 일정한 펄스신호이다.

이 결과 비례제어밸브회로(50)에 의하여 통전되는 거버너 비례밸브(23)에는 제4도에서와 같이 스위칭 신호에 의하여 펄스폭 변조되고 펄스의 반복주기 T 및 펄스폭 W는 일정하고, 펄스의 높이 H만이 제어량에 따라서 변화하는 펄스전류가 통전된다.

이 때문에 거버너 비례밸브(23)의 밸브체는, 펄스전류의 변화에 다르지 않고 미소진동하여 유량을 증가시키는 경우와, 유량을 감소시키는 경우등에 관계없이 펄스 전류의 실효치에 맞춘 열림정도를 나타낸다.

따라서 거버너 비례밸브(23)에 의하여 조절되는 연료가스의 2차 압력을 제5도의 실선 C에서와 같이 히스테리시스가 종래의 것과 비교하여 매우 적어진다.

또 거버너 비례밸브(23)는, 펄스 진폭변조된 펄스전류에 의하여 통전됨으로, 통전이 펄스의 입력시만 이루어진다. 따라서 거버너 비례밸브(23)을 통전하기 위한 각 트랜지스터에는, 펄스신호에 따라서 스위칭된 전류가 간헐적으로 통전된다. 이 때문에 통전에 따라서 발열한 열의 방열이 효과적으로 이루어져 발열온도가 낮아진다. 따라서 통전소자의 부담이 적어지고 트랜지스터의 방열판을 소형으로 할 수가 있다.

또 마이콤에 의하여 펄스폭 변조(PWM)된 제어신호를 복조하기 때문에 직선성을 양호하게 한다. 또 이때, 복조하기 위한 복조회로로서 저감필터대신 회로구성의 간단한 CR회로를 사용할 수가 있기 때문에 거버너밸브를 구동하는 출력회로의 회로구성이 간단하게 된다. 또 마이콤에 의하여 다른 송풍기등의 제어와 함께 통합하여 한개의 제어회로를 형성할 수가 있어, 제어장치 전체의 회로구성이 간단하게 할 수가 있다.

Claims (1)

1. 통전전류에 비례하여 유체의 유량을 조절하는 비례제어밸브와, 이 비례제어밸브의 목표열림정도에 맞춘 제어신호를 송출하는 제어회로와, 이 제어회로의 상기 제어신호에 의거하여 상기 비례제어밸브를 구동하는 구동회로로된 비례제어밸브의 제어장치에 있어서, 상기 제어회로는 상기 제어신호를 상기 목표열림정도에 따라서 펄스폭을 변조하고, 상기 구동회로는, 일정한 펄스신호를 발생하는 펄스 발생회로와, 이 펄스발생회로의 상기 펄스신호에 따라서 상기 비례제어밸브를 통전하는 스위칭회로와, 상기 제어회로의 펄스폭을 변조한 상기 제어신호를 복조하는 복조회로를 구비함과 동시에 이 복조회로의 출력을 상기 스위칭회로에 의하여 펄스진폭을 변조한 전류를 상기 비례제어밸브에 통전하는 것을 특징으로 하는 비례제어밸브의 제어장치.

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