KR930006168B1 - 연소기의 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소기의 제어장치

제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 제어장치의 기능구성을 나타내는 기능블록도.

제2도는 본 실시예의 가스급탕기의 개략도.

제3도는 본 실시예의 연소용 공기온도 제어부를 나타내는 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연소기 11 : 송풍기

37 : 조정기 비례밸브 40 : 제어장치

본 발명은 목적 연소량에 따라 회전량이 제어되는 송풍기에 의하여, 연소용 공기를 버너로 공급하는 동시에, 송풍기의 작동상태(회전수)를 검출하여, 송풍기에 맞추어 조정기 비례밸브가 제어되는 송풍기 선행 제어식 연소기의 제어장치에 관한 것이다.

예를 들면, 가스급탕기에서는 커다란 급탕능력을 얻을 수 있는 동시에, 충분한 연소용 공기를 공급하기 위하여 송풍기로 연소용 공기를 공급하고, 또한 안정된 연소상태를 얻기 위하여, 조정기 비례밸브를 송풍기의 작동상태에 맞추어 제어하는 것이었다.

또한, 최근에는 가스급탕기의 소형화를 도모하게 되어 연소기에 한했던 내부 용적을 분활하여 연소실, 혼합실, 배기로등이 형성되어 있다.

이처럼 급탕기등을 소형화하면 급기(연소용 공기)계통과 배기계통의 영향을 받기쉽기 때문에 송풍기나 조정기 비례밸브를 제어하는 제어장치로써는 소형이고, 고성능의 것으로써 마이크로컴퓨터가 사용되고 있고, 그 제어특성은 설계된 연소기의 연소실, 혼합실, 배기로등의 용적이나 형상에 따라 결정되는 통기성능에 따라 작성된 프로그램에 의하여 주어진다.

그러나, 상기와 같이 연소기가 소형이면 한정된 공간을 연소실로 하여야 하기 때문에, 목표연소량에 대하여 적정한 연소상태를 얻을 수 있기 때문에 연소공급량과 연소용공기(급기)의 공급량의 허용범위가 좁아지게 된다.

이로 인하여, 예를 들면 고성능인 마이크로컴퓨터에 의하여 송풍기가 제어되고, 목표연소량에 대하여 송풍기가 동일한 회전수로 회전하여도, 계절의 변화등에 의하여 연소용 공기온도가 다를 경우나, 급기관과 배기관을 이중구조로 하거나 인접시킨 것에 있어서, 연소용 공기의 온도가 열전도에 의하여 변화하였을 경우에는, 이에 따라 연소용 공기의 실질공급량이 달라져버리기 때문에, 연소용 공기의 공급량은 연소용 공기의 온도에 따라 다르고, 이 때, 연소의 공급량이 목표연소량에 따라 제어되기 때문에, 안정된 연소상태를 얻기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 송풍기를 구비하고, 송풍기의 작동상태(회전수)에 따라 조정기 비례밸브가 제어되는 연소기에 있어서, 계절변화등에 따라 연소용공기 온도가 영향을 받지않는, 안정된 연소상태를 얻을 수 있는 연소기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 버너에 연소용 공기를 공급하는 송풍기를 목적연소량에 따라 제어하는 동시에, 상기 버너로의 연료공급량을 조절하는 조정기 비례밸브를 상기 송풍기의 작동상태에 따라 제어하는 연소기의 제어장치에 있어서, 상기 송풍기에 의하여 상기 버너로 공급되는 연소용 공기의 온도를 검지하는 연소용 공기온도 서미스터를 구비하고, 이 연소용 공기온도 서미스터의 검지온도에 의하여 상기 송풍기의 제어특성을 보정하는 동시에, 이 보정에 의한 상기 송풍기 작동상태의 변화분을 상쇄하도록 하여 상기 조정기 비례밸브의 제어특성을 보정하는 연소용 공기온도 제어부를 송풍기 제어부와 비례밸브 제어부 사이에 설치한 것을 기술적 수단으로 한다.

본 발명에서는, 송풍기는 목적연소량에 따라 제어되는 동시에, 서미스터로 구성되는 연소용 공기온도 서미스터의 검지온도에 따라, 연소용 공기온도 제어부에서 이 제어특성이 보정된다.

한편, 조정기 비례밸브는 송풍기의 작동상태에 따라 제어되지만, 이때 송풍기의 보정에 따른 변화분이 상쇄되도록 보정되기 때문에, 송풍기의 제어특성이 보정되어 있어도, 조정기 비례밸브는 목표연소량에 따라 제어되게 된다.

따라서, 버너로는 목표연소량에 따른 연소용 공기와 연료가 공급된다.

본 발명은, 연소용 공기온도에 따라 송풍기의 작동이 보정되는 동시에, 이 보정분을 상쇄하도록 조정기 비례밸브의 제어상태가 보정되기 때문에, 버너는 연소용 공기와 연료가 각각 공급된다. 따라서, 계절변화, 배기에 의한 연소용 공기의 가열등에 따른 연소용 공기의 가열등에 따른 연소용 공기의 온도변화에 관계없이 안정된 연소상태를 얻을 수 있다.

다음은 본 발명을 실시예에 따라 설명한다.

제2도에 나타난 가스급탕기(1)는, 급탕기케이스(1a)안에 연소기(10)와 열교환기(20)를 설치한 것으로, 연소기(10)는 제어장치(40)에 의하여 제어된다.

연소기(10)는 급탕기케이스(1a)속의 아랫쪽에 배치되어, 연료공급관(30)에서 공급된 연료가스를 급탕기케이스(1a) 아랫쪽에 구비된 송풍기(11)에 의하여 공급된 연소용 공기에 의하여 연소시키는 것으로, 다수의 판금버너(12)를 도시하지않는 버너 케이스안에 일렬로 늘어놓아 일체화 한 것이다.

각 판금버너(12)의 아랫쪽에는 일렬로 늘어놓은 각 판금버너(12)를, 중간부에서 2조로 분리하여 제1버너군(10A) 및 제2버너군(10B)으로 각각 독립되게 사용하기 때문에, 2개의 연료분출관(31), (32)이 각 판금버너(12)의 흡기구와 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.

이들 2개의 연료분출관(31), (32)은 연료가스를 각조의 판금버너(12)로 각각 별도로 공급하는 것으로, 각각의 연료분출관(31), (32)의 상류에는 연료공급을 담당하는 전자밸브(33), (34)가 각각 설치되어 있다.

각 전자밸브(33), (34)는 연료공급관(30)으로부터 공급된 연료가스를 나누는 분기관(35)의 하류에 각각 설치되어 있어, 제어상태에 따라 각 연료분출관(31), (32)으로 연료가스를 공급한다.

연료공급관(30)에는, 상류측에서 원 전자밸브(36)와, 통전 전류에 따라 하류측의 공급압력을 조절하는 조정기 비례밸브(37)가 차례로 설치되어 있다.

판금버너(12)의 양단부에는 도시하지 않은 점화기의 방전 전극인 스파트전극(15)과 연소기(10)의 불꽃을 검지하기 위한 후레임로드(16)가 구비되어 있다.

열교환기(20)는, 다수의 휀(fin)을 구비한 수도관식인 것으로, 열교환기(20)로 물을 인도하는 물공급관(21)에는 물의 유입온도에 따라 통과율야을 자동적으로 제한하기 위한 자동수량 제어장치(22)와 수량스위치(23)가 구비되어, 열교환기로부터 흘러나온 더운물을 도시되어 있지않은 급탕구로 인도하기 위한 급탕관(24)에는 급탕온도를 검출하는 출탕온도 서미스터(25)가 구비되어 있다.

또한, 송풍기(11)의 스크롤케이싱(11a)의 흡출구 부근에는 버너로 공급되는 연소용 공기의 온도를 검지하기 위한 연소용 공기온도 서미스터(26)가 구비되어 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 연소기(10)는 마이크로컴퓨터를 중심으로 한 제어장지(40)에 의하여 제어된다.

제어장지(40)는 제1도에 나타난 것과 같이, 시컨스제어부(41)와 온도조절제어부(42), 송풍기제어부(43), 비레밸브제어부(44), 연소용 공기온도 제어부(45)의 각 기능부를 가지고 있다.

시컨스제어부(4)에는 수류스위치(23) 및 후레임로드(16)의 각 검지신호에 따라 점화제어 및 소화제어를 소정의 시컨스로 수행한다.

특히, 본 실시예서는 점화시의 안전성을 고려하여, 전자밸브(34)를 여는 시기를, 전자밸브(33)를 여는 시기보다 약간 지연시킴으로써, 각 버너군마다 착화시키는 것으로 착화시의 연소량을 작게하여 착화압력을 억제한다.

또한, 점화후에는 후술하는 온도조절제어부(42)의 목표열량 Q[K㎈/분]에 따라 전자밸브(33)의 개폐를 제어한다.

상기 온도조절제어부(42)는 출탕온도 서미스터(25)의 검지온도에 의하여 열교환기(20)로의 입수온도, 유량을 산출하는 동시에, 또 제어부(46)에 의한 설정온도 또는 제어부(46)를 사용하지않을 경우에는 고정된 설정온도로부터 목표열량 Q[K㎈/분]을 계산한다.

송풍기제어부(43)는 온도조절제어부(42)의 목표열량 Q에 따라 송풍기(11)의 회전수 Φ_D[Hz]를 결정하고 이 회전수 Φ_D에 따라 송풍기(11)를 제어한다.

이 회전수 Φ_D는 목표열량 Q의 관수로써 다음식 1과 같이 주어진다.

Φ_D=f₁(Q)×THfan×VRfan……………………………………①

여기에서, THfan은 연소용 공기온도제어부(45)에 의하여 주어진 연소용 공기온도 보정변수이고, 목표열량 Q에 의하여 결정된 기본회전수 f₁(Q)를, 운전시에 연소기(10)로 공급된 연소용공기(급기) 온도에 맞추어 보정한 것이다.

또한, VRfan은 송풍기 조정변수이고, 조리된 각각의 급탕기에 맞추어 도시하지않은 반고정 저항기를 조작함으로써, f₁(Q)×THfan을 보정하는 것이다.

비례밸브제어부(44)는 송풍기(11)의 작동상태로써 검출된 검출회전수 Φ_M[H₂]에 따라 조정기 비례밸브(37)로 전류값 Ip[mA]를 결정하고 이 전류값Ip에 의하여 조정기 비례밸브(37)를 제어한다.

이 전류값 Ip는 검출회전수 Φ_M, 연소용 공기온도 보정변수 THfan 및 송풍기 조정변수 VRfan의 관수로써 다음식 2와 같이 주어진다.

Ip=f₂{Φ_M/(THfan×VRfan)}×VRpov……………………………………②

이 때, 기본전류값 f₂는 연소용 공기온도 보정변수 THfan 및 송풍기 조정변수 VRfan에 의하여 보정된 송풍기(11)의 특성을 상쇄하기 때문에 연소용 공기온도 보정변수 THfaM 및 송풍기 조정변수 VRfan에 의하여 나눗셈된 검출회전수 Φ_M의 관수로 되어있고, 연소용 공기온도 보정변수 THfan은 후술하는 연소용 공기온도제어부(45)에 의하여 주어지고, 송풍기 조정변수 VRfan은 송풍기 제어부(43)에서 반고정 저항기의 조작에 의하여 주어진다.

여기에서 VRpov는 조정기 비례밸브 조정변수이고, 도시하지 않은 반고정 저항기를 조작함으로써, 검출회전수 Φ_M에 의하여 결정된 기본전류값 f₂{Φ_M/(THfan×VRfan)}을 각각 급탕기에 맞추어 보정하는 것이다.

연소용 공기온도제어부(45)는 제3도에 나타난 것 같이, 저항기 R₁을 끼고, 연소용 공기온도 서미스터(26)에 인가된 전원전압Vcc(+5V)의 분압에 의하여, 송풍기(11)의 제어특성을 보정하기 위하여 연소용 공기온도 보정변수 THfan을 결정하는 것으로, 연소용 공기온도 보정변수 THfan에서는 0.8~0.2가 주어진다.

다음은 본 실시예인 가스급탕기에 있어서 연소용 공기온도제어부(45)의 작용을 설명한다.

공장내의 검사에서 소정유량 이상의 물이 열교환기(20)안을 통과하면, 수류스위치(23)가 닫혀서 통수를 검지하여 점화제어가 행하여진다.

소정의 시컨스로 점화되면, 열교환기(20)로 공급된 물의 온도와, 제어부(46)의 설정온도에 의하여 목표열량 Q가 결정된다.

이 때, 출탕온도 서미스터(25)의 벗어남 등에 의하여 산출된 목표열량 Q의 값이 적절하지 않을 경우에는, 도시하지 않은 반고정 저항기에 따른 조정에 의하여 보정이 행하여진다.

적절한 목표열량 Q가 산출되면, 발생열량이 목표열량 Q에 따른 것인지 아닌지가 조사되어, 연료가스의 공급량이 목표열량 Q에 맞도록 비례밸브 제어부(44)에서 반고정 저항기가 조정되는 비례밸브 전류값이 보정된다.

또, 송풍기(11)가 목표열량 Q에 따라 연소용 공기를 공급하고 있는지 아닌지가 조사되어, 케이싱의 벗어남등에 의하여, 송풍기 제어부(43)에서 반고정 저항기가 조작되어 송풍기(11)의 회전수가 조정되고, 목표열량 Q에 따라 연소용 공기가 공급된다.

이 때, 송풍기(11)의 작동상태가 반고정 저항기의 조정에 의하여 변화하여도, 비례밸브제어부(44)는, 조정에 의하여 변화한 송풍기(11)의 회전수를 상쇄하도록 조정기 비례밸브(37)로의 전류값 Ip가 산출되기 때문에 비례밸브 전류값의 재조정을 행할 필요가 없다.

이상과 같이 조정된 급탕기에 있어서, 송풍기(11)에 의하여 공급된 연소용 공기의 온도는 계절에 따라 다르지만, 그 온도에 따라 송풍기(11)의 회전수가 보정되기 때문에, 연소용 공기온도에 관계없이 목표열량 Q에 따라 연소용 공기를 연소기(10)로 공급할 수 있다.

또한, 송풍기(11)의 회전수가 보정되어도, 그 회전수의 변화분을 상쇄하도록 비례밸브 전류값이 보정되기 때문에, 목표열량 Q에 의한 연소가스가 연소기(10)로 공급된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 연소용 공기온도에 따라 송풍기가 보정되기 때문에, 목표열량에 따른 연소용 공기를 공급할 수 있고, 이 때 비례밸브 전류값은 송풍기의 보정분을 상쇄하도록 제어되기 때문에, 목표열량에 따른 연료가스를 공급할 수 있다.

본 실시예에서는 연소용공기의 온도를 검출하는 서미스터를 송풍기의 스크롤케이싱의 흡출구 부근에 설치하였지만, 스크롤케이싱의 연소용 급기구측에 설치하여도 좋다.

상기 실시예는 가스공급기를 나타내지만, 난방기 욕조용 버너라도 좋다.

Claims (1)

1. 부하에 따라서 요구되는 연소를 위해 필요한 공기량을 요구하는 것과 함께 연소기(10)로 연소용 공기를 공급하는 송풍기(11)를 목적 연소량에 따라 제어하는 동시예, 상기 연소기(10)로의 연료공급량을 조절하는 조정기 비례밸브(37)를 상기 송풍기(11)의 작동상태에 따라 제어하는 연소기의 제어장치에 있어서, 상기 송풍기(11)에 의한 상기 연소기(10)로 공급된 연소용 공기의 온도를 검지하는 연소용 공기온도 서미스터(26)를 구비하고, 이 연소용 공기온도 서미스터(26)를 구비하고, 이 연소용 공기온도 서미스터(26)의 검지온도에 의하여 상기 송풍기(11)의 제어특성을 보정함과 동시에, 이 보정에 의해 상기 송풍기(11) 작동상태의 변화분을 상쇄하여 상기 조정기 비례밸브(37)의 제어특성을 보정하는 연소용 공기온도제어부(45)를 송풍기제어부(43)와 비례밸브제어부(44) 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 연소기 제어장치.

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