KR0134852B1 - 연소기기의 불완전연소 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CO센서의 사용년수를 연장시켜 연소기기의 사용년수에 근사시킬수 있도록 한 연소기기의 불완전연소 검출장치를 제공하는 것으로, 연소기기(A)의 배기측에 CO센서(20)이 설치되고, 그 CO센서(20)의 출력에 의해 연소기기(A)의 불완전연소를 판정하는 불완전연소판정수단(24)이 설치되며, 그 불완전연소판정수단(24)의 판정에 기초하여 연소기기(A)의 연소상태를 제어하는 연소제어수단(22)이 설치된다. 또, 연소기기(A)의 운전개시후에 CO센서(20)의 통전을 개시하고 연소기기(A)의 운전이 종료할 때 까지 CO센서(20)에 대한 통전을 정지시키는 CO센서제어수단(23)이 설치되어 구성된 것이다.

Description

연소기기의 불완전연소 검출장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 불완전연소 검출장치가 설치된 급탕기의 설명적 단면도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트.

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기플로우차트.

제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 급탕기 1 : 연소하우징(연소실)

2 : 가스버너(버너) 17 : 비례전자밸브(연료공급수단)

18 : 이그나이터(착화수단) 20 : CO센서

22 : 연소제어수단 23 : CO센서제어수단

24 : 불완전연소판정수단

본 발명은 연소기기, 특히 가스급탕기에 적용가능한 CO센서를 이용한 불완전연소 검출장치에 관한 것이다. 종래, 그러한 종류의 불완전연소 검출장치에서는 가스급탕기의 연소실에 접속된 배기통로에 CO센서를 설치하여 그 CO센서의 출력에 의해 불완전연소상태를 검출하게 된다. 그 CO센서는 연소기기의 전원코드가 접속됨과 동시에 그 CO센서에도 전원이 투입되고, 그 CO센서는 그 센서를 가열하는 히터를 해당 센서내에 구비하여 CO농도를 검출하기 위해 소정온도로 가열된다. 그 때문에, CO센서는 상시 가열된 상태로 되므로 통상 사용년수는 3년 정도로, 연소기기의 사용년수 보다 그 수명이 짧게 되고, 그에 따라 연소기기는 사용이 가능한 상태임에도 불구하고 CO센서는 사용 불가능하게 된다는 불리함이 있다. 또 금속산화물반도체(SnO₂)라던지 지르코늄을 사용한 CO센서는 CO 뿐만 아니라 H₂에 대해서도 높은 감도를 나타내지만, 연료가 도시가스 등인 경우에는 그생가스(生 Gas)에 포함된 CO라던지 H₂에 반응하여 CO센서에 대전류가 흐르게 되어 CO센서의 수명을 대폭 단축시킬 염려도 있다. 본 발명은 상기한 불리함을 해소하기 위해 이루어진 것으로, CO센서의 사용년수를 연장시키도록 된 연소기기의 불완전연소 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면 연소실내에 설치된 버너와, 그 버너에 연료를 공급하는 연료공급수단, 상기 버너에 착화(着火)를 행하는 착화수단, 상기 연소실의 하류측에 설치된 배기통로를 갖춘 연소기기에 설치되면서, 상기 배기통로내에 배치된 CO센서와, 그 CO센서의 출력에 의해 상기 연소기기의 불완전연소를 판정하는 불완전연소판정수단, 그 불완전연소판정수단의 판정에 기초하여 상기 연소기기의 연소상태를 제어하는 연소제어수단을 갖춘 불완전연소 검출장치에 있어서, 상기 연소기기의 운전개시후에 CO센서의 통전(通電)을 개시하는 반면, 상기 연소기기의 운전이 종료될 때에 상기 CO센서에 대한 통전을 정지시키는 CO센서제어수단을 갖춘 것을 특징으로 한다. 또, 상기 CO센서제어수단은 상기 버너의 착화시점으로부터 소정시간 경과후에 상기 CO센서에 통전을 개시하도록 된 것을 특징으로 한다. 더욱이, 상기 소정시간은 버너의 연소량이 작을 수록 길게 설정되도록 하거나, 또는 상기 버너에 대한 착화가 완료되는 시점까지의 시간으로 설정된다. 또, 상기 CO센서제어수단은 상기 소정시간 보다 긴 제2 의 소정시간내에 CO센서에 통전되지 않는 사용동작이 소정 회수 이상 반복될 때에는 CO센서에 통전을 개시하도록 된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 상기 CO센서제어수단에 의해 CO센서에 대한 통전개시 및 종료시기를 제어하게 된다. 구체적으로는 상기 연소기기의 운전도중에만 CO센서에 통전되도록 하고, 그에 따라 CO센서에 대한 통전시간은 종래에 비해 단축된다. 또, 연소기기의 운전개시시에는 CO센서에 대한 통전개시를 가능한 한 지연시키는 것이 CO센서의 수명연장을 위해서는 바람직하게 되고, 그에 따라 연소기기의 운전개시 시점으로부터 소정시간이 경과된 다음 CO센서에 대한 통전을 행하게 된다. 이 경우, 연소기기의 연소량이 클 수록 CO센서의 검지개시가 신속하게 행해지도록 하는 반면, 연소량이 작을 때에는 늦게 검지를 개시하여도 좋으므로, CO센서의 통전에 관한 소정시간은 연소량에 따라 연장된다. 또, 상기 소정시간을 점화완료 후의 시간으로 함으로써 CO센서에 대한 통전개시시점을 지연시킴과 더불어 연료가 도시가스 등인 경우와 같이 생가스중에 함유된 다량의 H₂에 의해 CO센서에 이상전류가 흐르는 것을 방지하게 된다. 더욱이, 상기 소정시간내의 사용동작이 제2 의 소정시간내에 소정회수 이상 반복될 때에는 즉시 CO센서에 통전을 행하게 되고, 그에 따라 소정시간내의 단시간의 사용의 반복에 의해 연소실의 CO농도가 상승한 경우에도 불완전연소상태의 검출이 가능하게 된다. 이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 불완전연소 검출장치가 설치된 급탕기의 설명적 단면도이고, 제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이며, 또 제3도 내지 제6도는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 불완전연소 검출장치의 작동을 설명하기 위한 플로우차트이다. 제1도에 도시된 바와 같이 강제연소식 가스급탕기(A)에는 연소하우징(1)내에 연소를 행하는 가스버너(2)가 배치되고, 연소팬(3)에 의해 연소하우징(1)에 가스버너92)의 연소용 공기(X)를 공급하게 된다. 또, 급탕기 (A)에는 연소제어장치(4)에 의해 가스버너(2)에 대한 가스공급, 가스버너(2)의 점화, 연소팬(3)의 제어가 이루어지게 된다. 연소하우징(1)에는 하측에 연소용 공기의 도입구(도시생략)가, 상측에 연소배기가스(Z)를 외부로 배출하는 배출구(6)가 갖추어진다. 또 연소하우징(1)내의 가스버너(2)의 상측에는 열교환기(7)가 배설되고, 가스버너(2)는 화염을 형성하는 버너군(8)과, 버너군(8)의 하측에 위치하여 분출구(9)를 갖춘 노즐관(10)으로 이루어지며, 또한 그 가스버너(2)에는 가스관(11)을 통해 연료가스(Y)가 공급되고, 상기 연소팬(3)은 터보형의 날개를 갖추게 된다. 연소제어장치(4)는 수량조정기(12)와 수량센서(13), 서미스터(14), 원(元) 가스전자밸브(15), 주 전자밸브(16), 거버너식 가스비례전자밸브(17), 이그나이터(18), 프레임로드(Flame rod : 19), CO센서(20)와 제어회로(21)로 구성된다. 제어회로(21)는 연소제어수단(22)과 CO센서제어수단(23) 및 불완전연소판정수단(24)을 구비한 마이크로 컴퓨터가 채용된다. 이어, 연소제어장치(4)의 제어회로(21)의 기본적인 작동을 설명한다. 제어회로(21)는 급탕개폐장치(給湯栓)(도시 생략)의 개방상태를 수량센서(13)에 의해 검지해서 연소제어수단(22)에 의해 원가스전자밸브(15)와 주 전자밸브(16), 가스비례전자밸브(17)가 개방되도록 제어하여 가스버너(2)에 연료가스를 공급하게 되고, 연소팬(3)을 구동하여 가스버너(2)를 점화연소시키게 되며, 또한 CO센서제어수단(23)에 의해 CO센서(20)에 통전이 개시되도록 하게 된다. 또 제어회로(21)는 급탕개폐장치가 폐쇄상태로 되면 수량센서(13)에 의해 그 폐쇄상태를 검지하여 연소제어수단(22)에 의해 원가스전자밸브(15)와 주 전자밸브(16), 비례전자밸브(17)가 폐쇄되도록 제어하면서 연소팬(3)을 구동정지시켜 가스버너(2)를 소화시키게 된다. 또 제어회로(21)는 가스버너(2)의 연소중에 CO센서(20)가 소정의 기준에의해 CO농도를 검출한 때에는 불완전연소판정수단(24)에 의해 연소제어수단(22)을 동작시켜 원가스전자밸브(15), 주 전자밸브(16), 비례전자밸브(17)가 폐쇄되도록 제어하여 연소팬(3)을 구동정지시켜 가스버너(2)를 소화시키는 한편, CO센서제어수단(23)에 의해 CO센서(20)에 대한 통전을 정지시키게 된다. CO센서(20)는 급탕개폐장치가 개방된 후 제2도의 (a)-(e)중 어느 하나의 시점에서 CO센서제어수단(23)에 의해 통전이 개시된다. 또, CO센서(20)는 급탕개폐장치가 폐쇄된 후, 제2도의 (f) -(i)중 어느 하나의 시점에서 CO센서제어수단(23)에 의해 통전이 정지된다. 본 발명에서는 CO센서(20)의 통전개시를 가능한 한 지연시키기 위해 버너(2)의 점화시점 이후에 소정의 연장시간이 설계된다. 그 연장시간은 일정 시간, 예컨데 3분간 이라도 좋지만, 연소량에 따라 설정되게 된다. 예를 들면, 제3도에 도시된 바와 같이 가스량비례제어를 수행하기 까지 CO센서(20)의 통전을 수행하지 않고, 또 CO센서제어수단(23)이 연소제어수단(22)에 의한 연료가스공급량을 기초로 연소량(Input)의 검출치의 적산을 수행하여 적산치가 소정치 이상으로 되기 까지 CO센서에 통전하지 않는 연장시간이 설계된다. 연소제어수단(22)은 연소량에 따라 가스비례전자밸브(17)의 전류가 변화되므로, 그 때에 흐른 전류에 의해 연소량(Input)을 검출하게 된다. 이에 대신하여, 연소량에 대응하는 연소팬(3)의 회전수에 의해 연소량을 검출해도 좋다. 따라서, CO센서제어수단(23)은 가스비례전자밸브(17)의 전류치에 의해 연소량(Input)의 적산을 수행하게 되는데, 그 때의 적산치는 경시적(經時的)으로 증가된다. 그리고, CO센서제어수단(23)은 적산치가 소정치 이상으로 될 때 CO센서(20)에 통전을 행하여 CO센서(20)로부터의 출력에 따라 불완전연소판정수단(24)에 의한 불완전연소의 판정이 이루어지게 된다. 이 때의 CO센서제어수단(23)의 작동을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. CO센서제어수단(23)은 연소량(Input)이 불완전연소의 판정이 필요한 양 이상으로 되기 까지는 CO센서(20)에 통전이 행해지지 않게 된다. 즉, 연소량이 작을 때는 CO가 발생해도 극히 미량이기 때문에 불완전연소의 판정이 불필요하게 된다. 그러나, 연소량이 작아도 장시간 연소가 계속됨에 따라 CO가 축적되어 농도가 증가되면 불완전연소의 판정이 필요하게 된다. 또, 연소량이 큰 때에는 단시간의 연소가 실행된 경우에도 불완전연소의 판정이 필요하게 된다. 이와 같이, 불완전연소의 판정이 필요한 시기는 연소량의 대소에 따라 좌우되므로, 불완전연소의 판정이 불필요한 상태일 때에는 CO센서(20)에 통전이 행해지지 않도록 하는 반면 불완전연소의 판정이 필요한 때에는 CO센서(20)에 통전되도록 하면 결과적으로 CO센서(20)에 대한 통전시간을 단축시킬 수 있어 CO센서(20)의 수명이 연장될 수 있다. 또, 본 발명에서는 상기한 연장시간을 버너(2)의 점화시 이후의 착화완료시까지로 설정해도 좋다. 예를 들면, 제4도에 도시된 바와 같이 프레임로드(19)에 의해 가스버너(2)상의 화염검지를 행하여 화염이 검지된 경우에는 연소제어수단(22)이 프레임로드(19)의 출력에 따라 연소제어수단의 3초타이머를 기동시켜 이그나이터 (18)를 OFF시키는 한편 가스비례전자밸브(17)에 의한 가스량 비례제어를 수행하게 된다. 그리고, 3초타이머의 타임업신호가 연소제어수단(22)으로부터 CO센서제어수단(23)에 전송된 때에는 CO센서제어수단(23)이 CO센서(20)에 대한 통전을 개시시키게 된다. 이는 버너군(8)에 전체적으로 화염이 형성될때 까지는 연소하우징(1)내에 생가스가 잔류하는 상태가 고려되기 때문에 가스버너(2)에 대한 착화개시 후 3초가 경과된 시점에서 CO센서(20)를 ON시킴으로써 생가스중에 다량의 H₂가 포함되어 있는 경우에 CO센서(20)의 이상전류의 발생을 방지하게 된다. 따라서, CO센서(20)가 금속산화물반도체(SnO₂)라던지 지르코늄을 사용하여도 생가스 잔류시에 CO센서(20)를 보호할 수 있게 됨과 더불어, CO센서(20)에 대한 통전시간이 결과적으로 단축되므로 CO센서의 수명이 연장될 수 있다. 또, 본 발명에서는 CO센서(20)의 통전개시를 가능한 한 지연시키기 위해 상기 버너(2)의 점화시 이후에 그 연소량에 따라 연장시간이 설정되도록 하였지만, 그 때문에 그 연장시간내에 다수회 점화동작이 수행되면 불완전연소상태인 경우에는 CO농도가 차제에 상승하게 되므로, 그러한 경우에는 연장시간을 설정함 없이 CO센서(20)가 통전되도록 하게 된다. 예컨대, 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이 급탕개폐장치가 개방되어 수량센서(13)가 그 상태를 검출하게 되면 그 사용동작이 CO센서제어수단(23)에 설치된 카운트수단에 의해 계수되며, CO센서제어수단(23)에 설치된 1시간 타이머수단과 3분 타이머수단이 기동되고, 이어 연소팬(3)이 구동되며 이그나이터(18)에 의해 점화동작이 개시되는 한편 가스제어밸브(15,16,17)가 개방되어 버너군(8)에 착화되고, 그에 따라 화염을 검지해서 연소상태가 비례제어된다. 제6도에 도시된 바와 같이 사용동작이 소정회수 이하인 경우에는 3분 타이머수단의 타이머시간이 종료되기 까지 급탕개폐장치의 개방상태가 계속되는 경우에는 CO센서(20)에 대한 통전이 개시되어 상술한 바와 같이 하여 불완전연소상태의 검출이 수행되며, 이 때에는 상기 카운터수단의 카운트치를 리세트시키게 된다. 그러나, 3분 타이머수단의 타이머시간 종료까지 급탕개폐장치가 폐쇄되고 1시간 타이머수단의 타이머시간이 종료되지 않은 경우에는 연소를 정지시킴과 더불어 CO센서(20)에 대한 통전을 행하지 않는다. 이 1시간 타이머수단의 타이머 시간중에 소정회수 이상의 상기 단시간의 사용동작이 행해진 후에는 3분 타이머수단(3)의 3분의 타이머시간의 경과여부에 관계없이 CO센서(20)에 통전을 개시하게 되어 불완전연소상태를 검출하게 된다. 이와 같이 함으로써 3분미만의 사용동작이 반복되어 연소실의 CO농도가 상승한 경우에도 그 CO농도를 검출할 수 있게 된다. 단, 1시간 타이머수단의 타이머시간내에 상기 단시간의 사용동작이 소정회수 이상으로 반복되지 않은 때에는 이 단시간의 사용동작에서 연소실의 CO농도는 약간 상승되므로, 1시간 타이머수단의 타이머시간의 경과 후 사용동작의 카운트치를 리세트시켜 재차 사용동작의 카운트를 개시함과 더불어 1시간 타이머수단을 리세트시키게 된다. 이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 상기 CO센서제어수단에 의해 연소기기의 운전중에만 CO센서에 통전이 이루어지게 되므로 CO센서에 대한 통전시간이 종래에 비해 단축되어 CO센서의 수명을 연장시킬 수 있다. 또, 상기 CO센서제어수단에 의해 상기 버너에 대한 착화개시후의 소정시간동안 CO센서에 대한 통전을 지연시킴으로써 CO센서의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다. 이 연장시간을 연소량이 적을 수록 길게 설정함으로써 연소량에 따라 CO센서에 대한 통전개시를 지연시킬수 있다.또, 그 연장시간을 버너의 착화완료시까지 설정함으로써 버너에 대한 착화가 완료될 때 까지 연소실내에 잔류하는 생가스중의 다량의 의 H₂에 의해 CO센서에 이상전류가 흐르는 것을 회피하여 CO센서의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 연장시간에 점화동작이 반복되어 연소실내의 CO농도가 상승하는 경우에는 연장시간을 소거해서 CO센서에 통전시키게 되므로 이러한 경우에도 확실하게 불완전연소상태를 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 CO센서의 사용년수를 연장시켜 연소기기의 사용년수에 근사시킬 수 있도록 한 불완전연소 검출장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 연소실내에 설치된 버너와, 그 버너에 연료를 공급하는 연료공급수단, 상기 버너에 착화를 행하는 착화수단, 상기 연소실의 하류측에 설치된 배기통로를 갖춘 연소기기에 설치되면서, 상기 배기통로내에 배치된 CO센서와, 그 CO센서의 출력에 의해 상기 연소기기의 불완전연소를 판정하는 불완전연소판정수단, 그 불완전연소판정수단의 판정에 기초하여 상기 연소기기의 연소상태를 제어하는 연소제어수단을 갖춘 불완전연소 검출장치에 있어서,상기 연소기기의 운전개시후에 CO센서의 통전을 개시하고, 상기 연소기기의 운전이 종료될 때에 상기 CO센서에 대한 통전을 정지시키는 CO센서제어수단이 설치된 것을 특징으로 하는 연소기기의 불완전연소 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 CO센서제어수단은 상기 버너의 착화시점으로부터 소정시간 경과후에 상기 CO센서에 통전을 개시하도록 된 것을 특징으로 하는 연소기기의 불완전연소 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 소정시간은 버너의 연소량이 작을 수록 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 연소기기의 불완전연소 검출장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 소정시간은 상기 버너에 대한 착화가 완료될 때 까지의 시간인 것을 특징으로 하는 연소기기의 불완전연소 검출장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 CO센서제어수단은 상기 소정시간보다 긴 제2 소정시간내에 CO센서에 통전되지 않는 사용동작이 소정회수 이상 반복된 때에는 CO센서에 통전을 개시하도록 된 것을 특징으로 하는 연소기기의 불완전연소 검출장치.