KR950010467B1 - 연소기기의 공연비 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소기기의 공연비 제어장치 및 방법

제1도는 종래기술에서 연소기기의 작동을 보인 플로우챠트.

제2도는 본 발명을 적용시킨 석유연소기기의 구성을 보인 개략 단면도.

제3도는 본 발명에 따라 연소종류를 검출하도록 하는 연료감지센서를 도시한 것으로, 제3(a)도는 연료의 점도를 이용하여 연료종류를 검출하도록 하는 연료 감지센서를 보인 도면이고, 제3(b)도는 연료의 비중을 이용하여 플로트의 높이에 따라 연료종류를 검출하도록 하는 연료감지센서의 개략도면이고,

제4도는 본 발명을 적용시킨 석유연소기기의 제어회로 블럭도.

제5도는 본 발명에 따라 연소기기를 제어하는 방법을 보인 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

17 : 연료감지센서 21 : 모세관

22 : 압력센서 24 : 지지축

25 : 플로트 35 : 상태감지부

본 발명의 액체연료를 사용하여 실내를 난방하는 연소기기에 관한 것으로, 사용되는 연료의 종류를 감지하고, 각 연료에 대하여 최적의 연료/공기비(이후 공연비라 통칭함)이 연소동작을 제어하는 연소기기의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연소기기에서 주로 사용되고 있는 연료는 등유이다. 그러나, 최근에 석유연료의 가격이 상승함에 따라 등유보다 값이 싼 경유를 사용려는 소비자가 늘고 있다. 이와같은 경유는 값이 싼 반면 연소성과 열량이 떨어지는 단점이 있으므로 완전연소를 위해서는 버너의 예열온도나 공연비등과 같은 연소조건을 변화시켜야 하였다. 그러나, 종래의 석유연소기기는 사용중인 연료의 종류에 관계없이 연소조건이 한가지로 고정되어 있었다.

즉, 대체적으로 등유에 대한 연소방법만을 설정하여 사용하고 있고, 그보다 질이 낮은 등유와 경유의 혼합연료나 경유에 대한 연소방법은 따로 설정하지 않고 등유와 동일하게 취급하여 연소시키고 있는 설정이다.

이와 같이 연소조건이 고정되어 있는 종래의 석유연소기기의 제업방법을 일예로 들어 설명하면 단계(1)에서 연소기기에 동작명령을 입력하고, 단계(2)에서 표시부에 동작상태를 표시하며, 단계(3)에서 운전스위치가 온되었는지를 판별하여 온되었을 경우에 단계(4)에서 예열히터를 발열시켜 버너를 가열한다.

단계(5)에서 예열히터의 온도가 일정온도이상, 즉 버너의 설정된 예열온도 이상으로 가열되었지를 판별하여 일정온도 이상으로 될때까지 예열히터를 계속 발열시키고, 일정온도 이상이 되면, 단계(6)에서 전자펌프와 버너모터를 구동시켜 연료와 연소용 공기가 분사되게 하며, 단계(7)에서 연료를 점화시킨 후 미리 설정된 공연비에 따라 연료와 연소용 공기가 분사되게 하면서 연소시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 제어방법은 예열온도나 공연비등이 등유만을 이상적으로 연소시킬 수 있도록 고정되어 있으므로, 그보다 질이 낮은 연료를 사용할 경우에는 연료가 불완전 연소되고, 그을음에 의해 실내의 공기가 오염됨은 물론, 연소기기의 수명이 단축되고, 사용자에게 불쾌감을 주는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 사용연료의 종류에 관계없이 연료가 완전연소될 수 있도록 연료의 종류를 판단하여 최적상태의 공연비로 제어하는 연소기기의 공연비 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

이를 위하여 본 발명은 액체연료를 사용하여 실내를 난방하는 기화식 연소기에 있어서, 연료탱크내에 설치되어 사용되는 연료의 소정의 물리량을 검출하여 검출신호를 출력하는 수단 및 상기 검출수단으로 부터의 신호를 사전에 프로그램된 데이터와 비교하고 그 배교결과에 따라 연소조건을 설정하여 연소기기의 부하를 제어하는 수단으로 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 검출수단은 연료가 그 종류와 질에 따라 상이한 점도를 갖는다는데 착안하여 점도검출수단으로 구현될 수 있다. 이 경우에 검출수단은 연료의 유체내에 삽입되는 하부가 넓고 상부가 좁은 모세관 및 상기 모세관내에 유입되는 연료의 점도에 따른 압력을 검출하여 전기신호로 변환하는 센서로 구현될 수 있다. 상기 검출수단의 또 다른 실시예로는 전원에 저항을 경유하여 접속되며, 상부로 부터 권수를 증가시켜 감은 코일부 및 상기 코일부 외주에 설치되는 영구자석으로 되며 소정비중 값을 갖는 플로트로 구성되어 상기 플로트가 연료유체내에 위치되는데에 따라 변환되는 코일의 내부 임피던스에 근거한 전압변환을 갖도록 하므로 연료의 종류를 검출하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 운전스위치가 온되면 연료센서로부터 연료의 종류에 대응되는 검출데이터를 수신하는 단계 ; 상기 검출데이터에 근거하여 연료의 종류를 판단하는 단계 ; 상기 판단단계에서의 판단결과에 따라 공연비에 관련한 연소조건을 선택하는 단계 및 연소조건에 따라 연소기기의 부하를 제어하는 단계로 구성된다.

이와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명을 적용시킨 석유연소기구의 구성을 보인 개략단면도이다. 여기서, 부호 11은 분사된 석유를 연소시키는 버너로서, 버너(11)의 주벽에는 버너중위를 둘러싸고 예열히터(12)가 내설되어 있어 예열히터(12)가 발열되면서 버너(11)를 점화시킬 수 있을 정도의 온도까지 가열하게 된다.

버너(11)의 하부에는 그 주벽을 관통하여 노즐(13)이 설치되고, 부호 14는 버너모터로서 버너모터(14)가 구동됨에 따라 팬이 회전하여 석유의 연소용 공기가 송풍관(14')을 통하여 버너(11)로 공급된다.

상기 노즐(13)은 연료공급관(13')을 통해 전자펌프(15)에 연결되어 연료탱크(16)내의 연료가 전자펌프(15)의 구동에 따라 연료공급관(13'), 노즐(13)을 통과하여 버너(11)로 분사된다.

본 발명은 상기와 같이 구성된 일반적인 석유연소기기에서 연료탱크(16)에 연료센서(17)를 설치하여 연료의 종류를 감지하도록 하였다.

즉, 연료는 그 종류에 따라서 각기 고유의 점도를 갖거나 유량의 소정높이에서의 점도차와 비중차를 갖게된다. 따라서, 본 발명은 이를 이용하기 위하여 제3도는 상기 연료센서(17)에 의한 연료감지방법을 상세하게 나타내는 두 실시예를 개시하고 있다. 물론 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

첫째방법은 연료의 점도에 따라 표면장력을 이용하는 것으로, 제3(a)도에 도시된 바와 같이, 연료센서(17)는 연료탱크(16)내에 설치된 모세관(21)과 그 일측에 연결된 압력센서(22)로 구성되며, 압력센서(22)는 연산증폭기(OP1)와 저항(R1-R3)으로 구성된 전치증폭회로(23)를 통해 마이콤(31)에 연결되어 있다.

이러한 연료센서(17)의 기능을 보면, 등유에 비하여 경유의 점도가 높으므로 연료의 종류에 따라 모세관(21)내의 연료의 높이가 달라지게 되고, 모세관(21)내에서 연료의 변위에 따라 연료가 차지 않은 부분의 공기압력도 달라지게 된다.

압력센서(22)는 이 공기압력을 측정하여 전기적인 신호로 출력하게 되는데, 이 신호는 마이콤(31)에서 인식할 수 없는 정도로 미소하므로 전치증폭회로(23)에 의해 증폭된 후 마이콤(31)에 인가된다.

둘째 방법은 연료의 비중을 이용하는 것으로 제3(b)도에 도시된 바와 같이 연료센서(17)는 연료탱크(16)내에 설치된 지지축(24)과 상기 지지축(24)을 중심으로 상·하 이동하는 플로트(Float : 25)로 구성되며, 이때 플로트(25)는 마그네트(Magnet)로 이루어지고, 지지축(24)에는 코일이 내설되어 지지축(24)의 높이에 따라 그 코일의 권선수가 다르게 설정되어 있으며, 상기 코일은 저항(R4)을 통해 직류전원(Vcc)에 연결됨과 아울러 마이콤(31)에 연결되어 있다.

그 기능을 보면, 등유에 비하여 경유의 비중이 크므로 플로트(25)는 등유보다 경유를 사용할 경우에 더 높이 뜨게 된다. 이와 같이 연료의 종류에 따라 플로트(25)의 위치가 달라진 상태에서, 전자펌프의 펌핑동작에 따라 연료가 상하로 유동되므로 플로트(25)도 상기 위치한 부분을 중심으로 미세한 상하진동을 하게 되고 코일에서는 해당권선수의 내부임피던스와 관련하여 미세한 교류전압이 유기된다. 여기서 내부 임피던스라 함은 전원(Vcc) 전류가 코일에 설치된 가상의 소정값을 갖는 분류저항에 의하여 바이패스되는 것을 의미한다.

따라서, 권선수가 상이한 위치에서 코일에 흐르는 전압값이 상이하게 되고, 이 값을 중심으로 미세한 교류전압이 유기되므로, 마이콤(31)에 입력되는 전압도 달라지게 된다. 이때도 제3(a)도에서와 같이 전단증폭기가 설치된다. 나아가, 코일에 평활용콘덴서를 병렬로 접속시키는 것이 양호하다.

제4도는 본 발명을 적용시킨 석유연소기기의 제어회로 블럭도로서, 이에 도시된 바와 같이, 연소기기 전체의 동작을 제어하는 마이콤(31)과, 전류전원을 정류하여 정전압을 동작전원으로 회로의 각부에 공급하는 전원공급부(32)와, 마이콤(31)에 연소기기의 각종 운전명령 키신호를 입력시키는 키신호입력부(33)와, 마이콤(31)에 제어에 따라 입력된 키신호, 실내온도, 연소기긱의 운전상태등을 표시하는 표시부(34)와, 실내온도 및 버너온도와 연료의 종류등을 감지하여 마이콤(31)에 입력시키는 상태감지부(35)와, 마이콤(31)의 제어에 따라 히터, 전자펌프, 버너모터등의 구동을 제어하는 구동제어부(36)로 구성되어 있다. 여기서 마이콤(31)은 연료상태감지부(35)로 부터의 전압신호에 관련하여 유량의 소정높이에 해당하는 점도차 또는 비중차의 데이터가 미리 입력되고 기억되어 있다.

한편, 제5도는 본 발명의 연소비 제어방법을 보인 신호흐름도이다. 초기에 파워스위치가 온되면, 마이콤(31)은 단계(41)에서 초기화동작을 수행하고, 단계(42)에서 키입력기능을 수행하여 사용자가 키신호입력부(33)를 통해 입력시킨 각종 동작명령을 인식하며, 단계(43)에서 표시기능을 표시기능을 수행하여 표시부(34)에 동작상태등을 표시하고, 단계(44)에서 운전스위치가 온되었는지를 판별된다.

운전스위치가 온되었으면, 단계(45)에서 상태감지부(35)의 연료센서(17)에 의해 입력되는 연료종류에 대응하는 검출데이터를 읽어들이고, 상기 검출데이터로 연료의 종류를 판단하고, 단계(46)에서는 이렇게 판단된 연료에 최적인 연소조건을 설정하게 된다.

여기서, 마이콤(31)의 내부의 메모리에는 연료의 종류를 몇단계로 구분하고, 각 단계에 해당하는 연료를 완전연소시킬 수 있도록 예열 온도, 연료와 연소용 공기와의 비율등을 미리 설정해둔 상태이므로 이들중에서 하나의 단계를 선택하여 연소조건을 설정하게 된다.

연소조건이 설정되면, 단계(47)에서 히터(12)를 발열시켜 버너(11)를 예열하고, 단계(48)에서 버너(11)의 온도를 체크하여 설정된 예열온도 이상이 되면, 단계(49)에서 버터모터(140)와 전자펌프(15)를 구동시켜 연료와 공기가 분사되게 한 후, 단계(50)에서 연료를 점화시킨다.

그리고 단계(51)에서 실내온도와 설정온도의 온도차로 발열량을 결정하고, 단계(52)에서 연료의 최적연소를 위해 설정된 연소비와 상기 발열량을 기준으로 하여 연료량과 공기량을 계산하며, 단계(53)에서 그 계산결과에 따라 버너모터(14) 및 전자펌프(15)의 구동을 제어한다.

이상에서와 같이 본 발명은 사용연료의 종류를 검출하여 완전연소가 되도록 적절한 연소비로 제어하므로써 값이 싼 연료를 사용하더라도 불완전연소로 인한 냄새가 그을음을 최대로 억제할 수 있으며, 아울러 열효율을 높이는 제품의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 액체연료를 사용하여 실내를 난방하는 기화식 연소기기에 있어서, 연료탱크내에 설치되고 사용되는 연료의 소정의 물리량을 검출하여 검출신호를 출력하는 수단 및 상기 검출수단으로 부터의 신호를 사전에 프로그램된 데이타와 비교하고 그 비교결과에 따라 연소조건을 설정하여 연소기기의 부하를 제어하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연소기기의 공연비 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 검출수단은 연료의 점도에 따라 표면장력을 이용한 모세관 및 상기 모세관내에 유입되는 연료의 점도에 따라 압력을 검출하여 전기신호로 변환하는 센서를 구성하는 것을 특징으로 하는 연소기기의 공연비 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 검출수단은 지지축내에 높이에 따라 권선수가 다른 코일을 설치하고, 상기 지지축을 중심으로 연료의 비중에 따라 소정위치로 상·하 이동하는 자성을 가진 플로트로 구성시켜서 된 것을 특징으로 하는 연소기기의 공연비 제어장치.
4. 석유연소기기의 제어방법에 있어서, 운전스위치가 온되면 연료센서로부터 연료의 종류에 대응하는 검출데이터를 수신하는 단계 ; 상기 검출데이터에 근거하여 연료의 종류에 판단하는 단계 ; 상기 판단단계에서의 판단결과에 따라 각기 다르게 설정된 공연비에 관련한 연소조건을 선택하는 단계 및 선택된 연소조건에 따라 전자펌프, 버너모터의 구동을 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연소기기의 공연비 제어장치.