KR940005117B1 - 연소장치의 연소제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연소장치의 연소제어방법

제1도는 본 발명의 실시예를 나타낸 가스온풍 난방기의 제어장치에 의한 제어동작을 나타낸 플로우챠트.

제2도는 본 실시예의 가스온풍 난방기의 개략 구성을 나타낸 구성도.

제3도 및 제4도는 본 실시예의 가스온풍 난방기에 있어서의 더모커플의 출력전압의 변화를 나타낸 타임챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스온풍 난방기(연소장치) 16 : 버너

34 : 더모커플 V_E: 정상연소 기준치(제1의 전압)

TC_O: 초기 출력치(초기출력전압) V_O: 소화 기준치(제2의 전압)

F_O: 착화 검지기준치(제3의 전압)

본 발명은 더모커플의 기전력에 기초하여 버너의 연소상태를 판별하는 연소장치에 관한 것이다.

예를 들면, 버너를 구비한 난방기에서는 산소결핍 연소를 방지하기 위하여, 더모커플의 기전력에 의하여 버너의 연소온도를 감시함으로써, 버너의 연소상태가 정상인지 여부를 판별하고 있는 것이 있다.

이 경우, 예를 들면 더모커플의 출력전압이, 소정의 전압(14mV) 이상인 경우를 정상인 연소상태로서 판별하여 연소를 계속하고, 소정의 전압(14mV)보다 낮아졌을 경우를 산소결핍상태 또는 실화상태로서 판별하여 연료공급을 정지하고 연소를 정지함으로써, 가스등의 연료누설등을 방지하고 있다.

한편, 버너의 연소개시 초기에 있어서도, 상기 더모커플을 이용한 버너의 착화검지가 행해지고 있다.

이 경우, 상기의 버너의 정상연소를 판별하기 위한 소정의 전압(14mV)은 버너의 연소상태가 정상이더라도, 착화후 20초 이상 경과하지 않으면 얻을 수 없으므로, 착화되면 그 뜻을 신속하게 사용자에게 표시하는 것등으로 알리고 점화용 스파크를 정지시킬 필요가 있기 때문에, 그대로 착화검지를 판별하기 위한 기준전압으로 할 수 없다.

이 때문에, 버너의 점화초기의 일정시간 이내(예를 들면 20초간)에 있어서는, 착화검지를 위하여 상기의 소정의 전압(14mV)보다 낮게 설정된 전압(예를 들면 4mV)이 착화검지 전압으로 설정되어 있어, 점화동작후에 더모커플의 출력전압이 착화검지 전압에 달한 경우를 착화검지 상태로서 판별하고, 일정시간(20초간)이 경과한 후에는, 상기한 소정의 전압에 의하여 연소상태가 전상인지 여부를 판별한다.

이러한 판별을 행하는데에 있어서는 오피앰프에 의한 더모커플의 출력전압의 더모커플의 기전력에 의거한 정확한 전압일 것이 필요하기 때문에, 버너의 점화동작이 개시되기 전에는 더모커플의 출력전압이 버너의 소화상태에 따른 적절한 전압(예를 들면 4mV) 이하인지의 여부를 판별하여, 더모커플의 출력전압이 초기 상태에 있어서 정상인 것을 검지한 경우에 한하여 점화제어를 개시하도록 하고 있다.

한편, 난방기의 운전정지 조작을 행한 후 멀지 않은 시간에는, 다시 운전개시 조작을 행하게 되면 버너의 온도가 충분히 낮아져 있지 않으므로, 초기상태에 있어서의 더모커플의 출력전압이 버너의 소화상태에 따른 적절한 전압(예를 들면, 4mV) 이하까지 저하되어 있지 않기 때문에, 더모커플의 출력전압이 초기상태에서 정상인 것으로 검지될 때까지는 시간이 걸리게 된다.

이 때문에, 종래에서는 기동성의 향상을 도모하기 위하여 일단 운전이 행해진 직후의 재운전에 있어서는, 더모커플 등에는 이상이 없는 것으로 보고, 운전장치 후의 소정시간 이내, 예를 들면 2분 이내에 재운전의 조작이 있었을 경우에는 출력전압이 4mV 이하까지 저하하고 있는지 여부의 판별을 생략하고, 폭발점화를 방지하기 위한 포스트퍼지(20초간)를 종료한 후에 즉시 점화제어를 개시하고 있다.

이와 같이 종래에 있어서, 난방기의 재운전에 있어서는 더모커플의 출력전압이 정상인지 여부의 판별을 행하지 않으나, 재운전을 행하는 때에도 더모커플 등에 이상이 없는 것을 검지하고 나서 점화동작을 개시려고 하면, 더모커플의 온도가 충분히 내려가서 기전력이 저하하기까지 기다릴 필요가 있고, 이 때문에 재운전에 있어서 점화동작이 좀처럼 개시되지 않아 기동성이 나쁘게 되므로, 사용자를 초조하게 만들 수 있다.

본 발명은 운전개시의 경우에 연소상태의 이상을 검지하기 위해 더모커플등이 정상인지 여부를 판별함과 동시에, 재운전의 경우에는 신속히 점화동작을 행할 수가 있는 연소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 이루기 위해서, 더모커플의 출력전압을 이용하여 버너의 연소상태를 제어하는 연소장치의 연소제어방법에 있어서, 상기 연소장치를 스위치 온하는 단계와, 상기 연소장치 운전개시시에 일정시간의 포스트퍼지를 거치게 하여 상기 버너의 폭발착화를 방지하는 단계와 : 상기 더모커플의 출력전압이 정상연소 기준치 미만의 전압으로 설정되어 있는 소화기준치보다 작거나 같은 경우에 그 값을 초기출력치로 기억하는 단계와, 상기 초기출력치보다 소정치만큼 높게 설정되는 착화기준치를 결정하는 단계와 : 상기 더모커플의 출력전압이 상기 착화기준치에 이른 것으로 검지되면 상기 버너를 착화시키는 단계와, 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연소기준치보다 같거나 높은 상태에서 연소가 계속 행해지는 단계와 : 운전정지의 지시시에 또는 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연소기준치보다 낮아진 경우에 연소가 종료되는 단계를 포함하는 것을 기술적 수단으로 한다.

또한 상기 더모커플의 출력전압이 상기 소화기준치보다 큰 경우에 소정의 시간동안 계속 판별되면 이상으로 검지하는 단계를 포함하고 있다.

또한 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연소기준치보다 낮아진 경우에 소정의 시간동안 계속 판별한 후에도 착화기준치가 얻어지지 않으면 연소를 종료시키는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명에서는 더모커플의 출력전압이 정상연소를 검지하기 위한 제1의 전압이하로 설정된 제2의 전압보다 낮은 것이 판별되면, 그 전압치가 초기출력 전압으로 기억되고, 또 점화제어가 개시된다.

점화제어에 따라 버너가 착화된 경우에, 더모커플이 가열되어 출력전압이 상승하여 기억되어 있는 초기 출력전압보다 소정 전압만큼 높게 설정되어 있는 제3의 전압보다 높아지면, 착화가 검지된다.

본 발명에서는, 더모커플의 출력전압에 의한 착화검지를 위한 제3의 전압은 고정된 일정한 전압이 아니라, 더모커플이 정상이라고 판별된 경우의 제2의 전압에 대하여 소정 전압만큼 높게 설정되어 있으므로, 일단 더모커플이 정상임이 판별되면, 운전개시 시의 더모커플의 출력전압이 상승하여 착화검지된다.

따라서, 재운전을 행하는 경우에는 버너 및 더모커플의 온도가 상승되어 있고, 더모커플의 출력전압이 높아져 있는 경우에는, 더모커플에 이상이 없음을 판별할 수 있을 정도의 시간만 대기하면 되므로, 재운전에 있어서의 점화동작이 지연되지 않는다.

이 결과 신속하게 재운전을 개시할 수 있어, 기동성의 향상을 도모할 수가 있다.

다음에 본 발명을 실시예에 의거하여 설명한다.

제2도에서 개략적인 구성을 나타낸 실시예의 가스온풍 난방기(1)에, 실내공기 순환로(10)를 형성하는 케이싱(10a)의 필터(11)가 구비된 흡입구(12)로 부터는, 대류팬(13)의 작동에 의하여 실내공기가 흡입되고, 그 일부는 공기유도관(14)에 의하여 연료혼합실(15)에 도입된다.

또, 연료혼합실(15)의 상류에는 연료공급관(22)에 의하여 공급된 연료가스가 분찰하는 노즐(21)이 배치되어 있어, 연료가스는 연료혼합실(15)에서 혼합기가 되어 버너(16)에서 연소를 행한다.

연소가스는 케이싱(10a)내의 공기 혼합실에서 혼합되어 온풍분출구(18)로부터 분출된다.

한편, 연료공급관(22)은 연료공급로(20)로서 설치된 것으로, 연료공급관(22)에는 전자밸브(23,24)와 연료가스압을 일정하게 하는 거버너(25), 다시 연료공급량을 조정하는 비례밸브(26)가 설치되어 있다.

또한, 비례밸브(26)은 가스량 조절나사(27)가 구비된 바이패스(28)에 의하여 상류측과 하류측이 연통되어 있다.

이상의 구성으로 이루어진 가스온풍 난방기(1)는, 도시하지 않은 본체내에 설치된 제어장치(30)에 의하여 운전개시 및 정지와, 가열량의 제어가 행해진다.

제어장치(30)에는 가스온풍 난방기(1)의 운전개시 및 정지를 지시하기 위한 운전스위치(31), 원하는 실내온도를 설정하기 위한 온도설정기, 기타 자동운전 개시등을 행하기 위한 도시하지 않은 타이머 기구등이 조작부로서 구비되어 있다.

또, 흡입구(12)에 근접한 케이싱(10a)의 외측에는, 실내온도를 검지하는 더미스터(33)가, 케이싱(10a)내의 버너(16) 근방에는 연소온도를 검지하는 더모커플(34) 및 점화전극(35)이 구비되어 있다.

제어장치(30)는 각종의 입출력 회로를 구비한 마이크로 컴퓨터(이하 마이컴이라 함)와, 마이컴에 의하여 가스온풍 난방기(1)의 각부를 구동하기 위한 구동회로로 이루어지고, 운전스위치(31)를 조작하면, 운전개시와 정지를 가역적으로 조작하고, 운전중에는 대류팬(13) 및 비례밸브(26)에 의하여 버너(16)의 연소량 및 실내공기의 대류가 조절된다.

이 연소중에는, 산소결핍 연소를 방지하기 위하여, 도시하지 않은 증폭회로에 의하여 증폭된 더머커플(34)의 출력전압(TC)에 의거하여, 연소 이상인지의 여부를 판별한다.

여기서는, 산소 결핍상태는 아니고 정상의 연료가 행해지고 있는 경우에, 버너(16)의 연소온도에 따라 출력전압(TC)으로서 20∼30mV보다 낮고, 산소 결핍상태가 되는 값보다 높은 14mV가 정상연소기준치(제1의 전압)(V₁)으로서 설정되어 있으므로, 14mV 이상이 검지되는 경우를 정상연소로 판단되고, 14mV에 달하지 않는 경우를 산호 결핍상태 혹은 실화상태 등의 연소 이상이라고 판별한다.

또, 이 판별을 행하기 위해서는, 더모커플(34)의 출력전압(TC)의 버너(16)의 연소상태를 정확하게 전달하고 있을 필요가 있으며, 점화동작을 개시하기 전에는, 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 버너(16)의 소화 상태에 따른 전압이 아니면 안된다.

이 때문에, 운전개시 초기에 있어서 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 버너(16)의 소화상태에 따른 소화기준치(제2의 전압)(V_O) 이하인지 여부의 판별을 행한다.

이 소화기준치(V_O)는, 정상연소가 행해지고 있을 때에는 얻어지지 않는 상기의 정상연소기준치(V_O) 미만의 전압으로, 본 실시예에서는, 예를 들면 12mV가 설정되어 있다. 따라서, 점화동작을 개시하기 전에 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 12mV인 경우에는, 도시하지 않은 증폭회로를 포함하는 더모커플(34)에 관하여 이상없이 정상이라고 간주하여, 이때의 출력전압(TC)을 초기 출력치(TC_O)로서 도시하지 않은 기억장치(메모리)에 기억시키고, 이 경우에 안하여 점화동작을 개시한다.

한편, 점화초기에 있어서는 정상연소가 행해지고 있어도, 더모커플(34)의 응답지연 등에 의하여 상기 14mV가 얻어질 때까지는 20초 정도의 시간이 필요하게 된다. 이 때문에, 착화검지를 위한 착화검지기준치(F_O)(제3의 전압)로서는, 상기의 초기출력치(TC_O)에 4mV를 가산한 전압을 설정하고(F_O=TC_O+4mV), 점화동작 후에 착화검지기준치(F_O) 이상의 전압치가 검지되었을 때를 착화검지로 판별한다.

이 결과, 버너(16)의 착화검지는 점화동작 전의 더모커플(34)의 출력전압(TC)에 대한 점화동작 개시후의 더모커플(34)의 출력전압(TC)의 변화에 의거하여 행해지게 된다. 버너(16)가 초기점화되는 경우(재점화가 아닌 경우)에는 버너(16)가 소화상태에 있으므로, 더모커플(34)의 출력전압(TC)은 통상적으로는 4mV 이하가 되는 일이 많아, 착화검지기준치(F_O)는 8mV 정도가 되고, 재점화의 경우에는 16mV 정도가 착화검지 기준치(F_O)가 된다.

따라서, 특히 소화동작을 행한 직후등의 재점화인 경우에는, 소화동작 다음에 점화동작을 즉시 행하여도 더모커플(34)의 출력전압(TC)변화를 검지할 수가 있기 때문에, 신속하게 운전개시 동작을 행할 수가 있다.

이하에, 제어장치(30)에 의한 가스온풍 난방기(1)의 운전개시 및 운전정지에 관한 작동을 제1도에 의거하여 설명한다.

운전수위치(31)가 오프로부터 온으로 조작되었을 때(스탭1에서 YES), 20초간의 포스트퍼지중인지 여부가 판단되고, 운전정지 조작을 행한직후 등의 재운전 조작을 위하여 포스트퍼지인 경우에는(스탭2에 있어서 YES), 포스트퍼지 시간을 제시하는 20초 타이머의 계시가 종료할 때까지(스탭3에 있어서, NO), 포스트퍼지를 계속한다.

재운전이 아니기 때문에, 포스트퍼지중이 아닌 경우(스탭2에서 No), 혹은 포스트퍼지가 종료했을 경우에는(스탭3에서 YES), 더모커플(34)의 전압(TC)이 읽어 넣어진다(스탭4). 읽어 넣어진 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 12mV 이하인 경우에는(스탭5에서 YES), 버너(16)의 소화상태에 다른 정확한 전압이라고 간주할 수 있기 때문에, 더모커플(34)은 초기상태에 있어서도 정상이라고 판별되고, 그때의 출력전압(TC)이 초기출력치(TC_O)로서 메모리에 기억되고(스탭6), 이어서 대류팬(13)이 구동되어 3초간의 프리퍼지가 행해진다(스탭7).

그후, 3초 타이머와 30초 타이머의 계시가 개시됨과 동시에(스탭8), 소정의 시퀀스로 점화제어가 개시되어(스탭9), 점화전극(35)에서 불꽃방전이 행해짐과 동시에 전자밸브(23,24)가 열려 버너(16)에 혼합기가 공급된다.

한편, 스탭4에서 읽어 넣어진 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 12mV 이하가 아닌 경우에는(스탭5에서 NO), 20초 타이머가 계시를 개시하고(스탭10), 이 계시가 종료할 때까지(스탭11에서 NO), 스탭4 및 5를 반복하여, 그 사이에 출력전압(TC)이 12mV 이하로 내려가면 스탭6으로 이행한다.

20초 타이머의 게시가 종료할 때까지의 사이에 출력전압(TC)이 12mV 이하가 되지 않는 경우에는 (스탭11에서 YES), 증폭회로를 포함하는 더모커플(34)에 있어서 이상이 인정되는 초기 이상 검지로서 간주되어(스탭12), 도시하지 않은 표시장치에서 이상표시를 행하고, 운전개시 제어를 정지한다.

점화동작이 행해졌음에도 불구하고, 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 착화기준치(F_O)가 되지 않는 경우에는(스탭13에서 NO), 착화기준치(F_O) 이상이 되는지 여부를 30초 타이머에 의한 계시가 끝날때까지 계속하여 판별하고(스탭14에서 NO), 30초 타이머가 종료했을 때에 착화기준치(F_O)가 얻어지지 않는 경우에는(스탭14에서 YES), 불꽃방전을 정지하고(스탭15), 다시 전자밸브(23,24)를 폐쇄하고(스탭16), 이상정지 상태를 표시하여(스탭16), 그후, 일정시간 대류팬(13)을 구동하고, 점화동작을 정지한다.

점화동작에 의하여 버너(16)에 공급된 혼합기가 착화하여 더모커플(34)이 가열하면, 출력전압(TC)이 점차 상승한다.

더모커플(34)이 출력전압(TC)이 초기출력치(TC_O)보다 4mV만큼 높은 착화검지기준치(F_O) 이상이 되어 착화가 검지되면(스탭13에서 YES), 그대로 3초간 불꽃방전이 계속되고(스탭17), 버너(16)에 있어서의 화염의 안정화를 기다려 불꽃방전이 정지한다(스탭18).

그다음, 온도설정기(32)에 의한 설정온도와는 관계없이 60초간만 강제 강운전되어 최대가열량으로 연소가 행해진다(스탭19).

그후는 연소가 계속되고(스탭20), 연소중에는 더모커플(34)의 출력전압(TC)에 의거하여 산소결핍 연소의 감지나 실화검지등의 연소이상 검지가 행해져, 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 정상연소기준치(V_O)(14mV)보다 낮아졌을 경우에는(스탭21에서 있어서 NO), 연소이상 검지로서 스탭(16)으로 이행하여 각 전자밸브(23,24)를 폐쇄하고 이상정지 상태를 표시한다. 그후 일정시간 대류팬(13)을 구동하고 정지한다.

연소중에 연소이상 검지가 없는 경우에는(스탭21에서 YES), 운전수위치(31)의 조작에 의한 운전정지의 지시가 없는 동안에(스탭22에서 NO), 스탭(20) 이후를 반복한다.

운전스위치(31)에 의하여 운전정지의 지시가 가해졌을 경우에는 (스탭22에서 YES), 소정의 시퀀스로 소화동작이 행해져 전자밸브(23,24)가 폐쇄하고(스탭23), 그 다음에는 포스트퍼지가 개시되고(스탭24), 포스트퍼지 타이머에 의하여 포스트퍼지 시간(20초간)이 계시되고(스탭25), 스탭1 이하를 되풀이 한다.

이후, 운전스위치(31)에 의한 운전개시의 지시가 없는 경우에는, 포스트퍼지 타이머에 의한 계시가 종료함과 동시에 포스트퍼지가 종료하여, 운전개시 스위치(31)에 의한 운전개시의 지시가 있을 때까지 대기한다.

이상의 제어를 행하는 본 실시예의 가스온풍 난방기(1)에서는, 운전을 개시할 때에는 제3도에 나타낸 바와 같이, 운전개시 시의 더모커플(34)의 출력전압(TC)에 관계없이, 초기출력치(TC_O)가 얻어진 시간(t_O)에 있어서의 더모커플(34)의 출력전압(TC)이 초기출력치(TC_O)로서 기억되고, 이 값보다 4mV만큼 높게 착화검지기준치(F_O)가 설정되어 있기 때문에, 3초간의 프리퍼지 후 시간(t₁)에 점화동작이 개시되어 출력전압(TC)이 상승하면, 시간(t₂)에는 용이하게 착화검지를 행할 수가 있다.

따라서, 상기와 같은 초기점화의 경우뿐만 아니라, 제4도에 나타낸 바와 같이, 운전이 행해지고 있던 후의 재운전에 있어서의 재점화의 경우이더라도, 실선(A)으로 나타낸 바와 같이, 시간(t_O)에 초기출력치(TC_O)가 얻어지면 운전개시 동작이 개시되어, 그 더모커플(34)의 출력전압(TC)을 기준으로 한 착화검지기준치(F_O)가 설정된다. 이로써, 파선(B)으로 나타낸 종래의 경우에서와 같이, 더모커플(34)의 출력전압이 내려갈 때까지 점화동작을 대기할 필요가 없으므로, 뛰어난 기동성이 얻어진다.

본 실시예에서는 더모커플(34)에 관하여 이상이 없다고 판별된 직우의 더모커플(34)의 출력전압(TC)을 초기출력치(TC_O)로서 기억하고 있으나, 프리퍼지가 행해진 후의 출력전압(TC)을 초기출력치(TC_O)로서 기억하면 더욱 신속한 착화검지를 행할 수가 있다.

또, 기억되는 초기출력치(TC_O)로서는, 더모커플(34)에 관하여 이상이 없다고 판단되고 난후 점화동작을 개시할 때까지의 사이의 출력전압(TC)이면 좋고, 또는 이 사이의 평균치이더라고 좋다.

본 실시예에서는 연소가스를 실내공기와 혼합하여 실내로 분출하는 온풍난방기를 나타냈으나, 옥외로부터 연소용 공기를 흡입하고 연소가스를 옥외로 배기하며, 열교환기로 열교환된 온풍을 실내로 분출하는 강제급 배기식(FF식)의 온풍난방기이더라도 좋다. 또, 연료는 석유이더라도 좋다.

Claims (3)

1. 더모커플의 출력전압을 이용하여 버너의 연소상태를 제어하는 연소장치의 연소제어방법에 있어서, 상기 연소장치를 스위치 온하는 단계와 : 상기 연소장치 운전 개시시에 일정시간의 포스트퍼지를 거치게 하여 상기 버너의 폭발착화를 방지하는 단계와 : 상기 더모커플의 출력전압이 정상연소 기준치 미만의 전압으로 설정되어 있는 소화기준치보다 적거나 경우에 그 값을 초기출력치로 기억하는 단계와 : 상기 초기출력치보다 소정치만큼 높게 설정되는 착화기준치를 결정하는 단계와 : 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연소기준치보다 같거나 높은 상태에서 연소가 계속 행해지는 단계와 : 운전정지의 지시시에 또는 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연소 기준치보다 낮아진 경우에 연소가 종료되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 더모커플의 출력전압이 상기 소화기준치보다 큰 경우에 소정의 시간동안 계속 판별되면 이상으로 검지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 더모커플의 출력전압이 상기 정상연고기준치보다 낮아진 경우에 소정의 시간동안 계속 판별할 후에도 착화기준차기 얻어지지 않으면 연소를 종료시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소제어방법.

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