KR100541745B1

KR100541745B1 - Burner system

Info

Publication number: KR100541745B1
Application number: KR1020030002692A
Authority: KR
Inventors: 이석재
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2006-01-10
Also published as: KR20040065619A

Abstract

본 발명에 따른 복사 버너 시스템은 유입되는 최적의 연소 조건을 만족하기 위하여 유입되는 공기량을 일정하게 유지시키고 있다. 상기 공기량의 조절은 팬속도에 따른 모터의 출력 듀티비 신호에 값에 근거하여 이루어지며, 이 과정에서 사용되는 센서는 단순한 콘덴서로 대치될 수 있다.The radiation burner system according to the present invention maintains a constant amount of incoming air in order to satisfy the optimum combustion conditions. The air amount is adjusted based on the value of the output duty ratio signal of the motor according to the fan speed, and the sensor used in this process can be replaced by a simple condenser.

따라서, 본 발명에 따른 복사 버너 시스템은 복사 버너의 가열에 의한 열부하 증가와 관계없이 최적의 연소 조건을 만족시킬 수 있으며, 저렴한 센서의 구성이 가능하여 생산 효율이 뛰어나다.Therefore, the radiation burner system according to the present invention can satisfy the optimal combustion conditions regardless of the increase in the heat load by heating the radiation burner, and it is possible to configure an inexpensive sensor, thereby providing excellent production efficiency.

Description

버너 시스템{Burner system}Burner system

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복사 버너 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도.1 is a block diagram schematically showing a radiation burner system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시에에 따른 복사 버너 시스템에 사용되는 센서를 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a sensor used in the radiation burner system according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

12...연소실 13...복사 버너12.Combustion chamber 13 ... Copy burner

21...팬 22...모터21 ... fan 22 ... motor

23...모터 제어부 32...주제어부23 Motor control unit 32 Main control unit

33...센서 41...연료관33.Sensor 41.Fuel tube

42...유량 조절 밸브 43...공기함42.Flow control valve 43.Air box

44...가스관44 ... gas pipe

본 발명은 다양한 형태의 난방 설비 및 요리 설비에 사용되는 복사 버너 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 연소팬의 회전수를 최적화하여 효 율의 증대를 기할 수 있는 복사 버너 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radiant burner system used in various types of heating and cooking equipment, and more particularly, to a radiant burner system that can increase the efficiency by optimizing the rotational speed of a combustion fan.

이상적인 상태 하에서, 버너에 공급된 연소성 가스가 연료 가스와 공기의 이론적인 혼합물일 때, 즉 공급된 양의 연료를완전하게 산화시키는데 필요한 정확한 양의 공기만이 공급될 때, 복사 버너는 최고의 열 효율로 그리고 바람직하지 않은방사물을 최소로 생성하며 연료를 연소시킨다. 그러나, 연료 대 공기의 비율이 이론적인 값 이상으로 증가하거나 혼합물중에 연료가 많아지게 되면 버너에 의해 생성된 연소가스 중에 연소되지 않은 연료 및 일산화 탄소가 존재하게 된다.Under ideal conditions, when the combustible gas supplied to the burner is a theoretical mixture of fuel gas and air, that is, when only the exact amount of air needed to fully oxidize the supplied amount of fuel is supplied, the radiant burner has the highest thermal efficiency. And burn fuel with minimal production of undesirable emissions. However, if the ratio of fuel to air increases above the theoretical value or the fuel is high in the mixture, unburned fuel and carbon monoxide are present in the combustion gases produced by the burners.

실제 작동 상태 하에서, 복사 버너가 이론적인 비율에서 정확하게 작동하도록 설계되면 설계 및 제조결함, 이론적인 비율로부터 농후 연료 상태로의 일시적인 또는 계속적인 이탈에 의해 버너의 표면상에는 버너에서 방출되는 바람직하지 않은그리고 유해한 생성물이 전체적으로 또는 국부적으로 생성된다. 따라서, 어느 정도의 과잉 공기를 포함하는 연료 및 공기혼합물로, 즉 연소성 가스가 희박 연료이거나 또는 연료 대 공기의 비율이 이론적인 비율보다 낮은 상태로 복사 버너를 작동시키는 것이 일반적인 설계 및 공학상의 관례이다. 과잉 공기가 있는 상태에서 작동됨으로써 연료가 모두 연소되고 유해한 연소 생성물이 생성되지 않게 된다. 주어진 버너 설비에 필요한 과잉 공기의 최적량은 버너의 구조 및 형상과 버너 주변 장치 및 이의 형태 그리고 연소될 연료 혼합물에 따라 다르다. 대체로, 전형적인 복사 버너는 과잉 공기가 5 내지 10 퍼센트 미만으로 감소될 때 바람직하지 않은 연소 특성을 나타내기 시작한다. 이러한 버너 설비에서는 통상적으로 15 내지 30퍼센 트의 범위로 과잉 비율을 갖도록 설계하고 있다. 최적 범위 이상의 과잉 공기 비율에서 작동하게 되면 버너의 기능 저하, 효율의 손실 또는 작동 정지를 초래하게 된다.Under actual operating conditions, if the radiation burner is designed to operate correctly at the theoretical rate, it is undesirable to be released from the burner on the surface of the burner by design and manufacturing defects, transient or continuous departure from the theoretical rate to the rich fuel state, and Hazardous products are produced in whole or locally. Thus, it is a common design and engineering practice to operate a radiant burner with a fuel and air mixture containing some excess air, i.e. when the combustible gas is a lean fuel or the fuel to air ratio is lower than the theoretical ratio. . By operating in the presence of excess air, all fuel is burned and no harmful combustion products are produced. The optimum amount of excess air required for a given burner installation depends on the structure and shape of the burner, the burner peripheral and its form and the fuel mixture to be burned. In general, typical radiant burners begin to exhibit undesirable combustion characteristics when excess air is reduced to less than 5-10 percent. Such burner installations are typically designed to have an excess ratio in the range of 15 to 30 percent. Operation at excess air ratio above the optimum range will result in burner deterioration, loss of efficiency or shutdown.

최적의 연소성 가스 혼합물을 만들기 위해서는 버너에 공급되는 연료 가스 및 공기의 유량을 직접적으로 측정하여 이들유량중에서 한가지 또는 두가지를 조정하는 것이 가능하지만 이러한 측정 및 조절 장치는 복잡하며 많은 경우의 설비에는사용할 수 없을 만큼 비용이 많이 소요된다. 몇몇 버너 설비들은 공기 유량을 감지하는 스위치를 포함하도록 설계되지만 이러한 스위치는 최적 과잉 공기값으로부터의 전체적인 이탈만을 감지할 수 있으며 과잉 공기의 비율을 조정하지는 못한다. 버너의 또 다른 설계로는 버너로부터 방출되는 연료 가스중에 산소와 같은 구성 성분의 존재 및 농도를 감지하는 센서를 사용하는 것도 있다. 그러나, 이러한 설계의 버너들도 센서의 오작동을 수반하며 바람직하지 못하고 부정확하게 작동될 수 있다.In order to create an optimal combustible gas mixture, it is possible to directly measure the flow rate of fuel gas and air supplied to the burner and adjust one or two of these flow rates, but these measuring and regulating devices are complex and can be used in many applications. It is too expensive. Some burner installations are designed to include a switch that detects the air flow rate, but these switches can only detect the overall deviation from the optimum excess air value and do not adjust the proportion of excess air. Another design of the burners is the use of sensors to detect the presence and concentration of components such as oxygen in the fuel gas emitted from the burners. However, burners of this design also involve a malfunction of the sensor and can be undesirable and operate incorrectly.

특히, 연소성 가스의 연소시 가열로 인하여 버너 내부의 열부하가 점점 높아지게 되는데, 이러한 열부하의 증가는 공기를 공급하는 관로의 압력 상승을 초래하게 된다.In particular, the heat load inside the burner is gradually increased due to heating during the combustion of the combustible gas, and this increase in heat load causes an increase in pressure in the pipe for supplying air.

상기 관로의 압력 상승은 팬에 의해서 공급되는 실 공기량의 감소를 유발시키며, 이에 따라 최적량의 과잉 공기의 공급이 이루어지지 못하게 된다.The increase in pressure in the conduit causes a decrease in the amount of actual air supplied by the fan, thus preventing the optimum amount of excess air from being supplied.

따라서, 최적량의 과잉 공기를 포함하는 연소성 가스를 복사 버너에 자동적으로 공급해주는 경제적이고 정확하며 신뢰성있는 수단이 필요하다.Therefore, there is a need for an economical, accurate and reliable means of automatically supplying a radiant burner with a combustible gas containing an optimum amount of excess air.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 복사 버너의 가열과, 이에 따른 버너 내부의 열부하의 상승에 의하여 팬에 의하여 공급되는 공기량의 감소를 방지하여 최적량의 광입 공기를 공급할 수 있는 복사 버너 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to improve the above problems, it is possible to prevent the reduction of the amount of air supplied by the fan by heating the radiant burner, and thus the heat load inside the burner can supply the optimal amount of inlet air It is an object to provide a copy burner system.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가스 연료와 연소 공기의 혼합물로 구성된 연소성 가스를 연소시키고 상기 연소성 가스를 연소시키는 동안에 복사선을 방사하는 복사 버너를 사용하며, 상기 가스 연료를 복사 버너에 공급하는 수단과 상기 연소 공기를 공급하는 수단을 갖는 복사 버너 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention uses a radiant burner that burns a combustible gas composed of a mixture of gaseous fuel and combustion air and radiates radiation while combusting the combustible gas, and supplies the gaseous fuel to the radiant burner. A radiation burner system having means and means for supplying said combustion air,

상기 연소 공기의 공급을 조절하는 수단 중 하나인 팬 및 상기 팬을 구동시키는 모터와; 복사 버너의 가열로 인한 열부하 증가에 따라 변동하는 상기 팬의 회전 속도를 감지하는 센서와; 유입되는 공기량을 일정하게 유지하기 위하여 상기 팬의 회전 속도에 근거하여 상기 팬을 구동하는 모터의 입력 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fan, which is one of means for regulating the supply of combustion air, and a motor for driving the fan; A sensor for detecting a rotational speed of the fan that varies with increasing heat load due to heating of the radiation burner; And a controller configured to control an input power of a motor driving the fan based on the rotation speed of the fan to maintain a constant amount of inflowing air.

여기서, 상기 센서는 모터에서 피드백되는 듀티비 신호를 센싱하는 것이 바람직하다.Here, the sensor preferably senses a duty ratio signal fed back from the motor.

또한, 상기 센서는 피드백되는 듀티비 신호를 충방전하여 직류 전압레벨로 상기 제어부로 출력하기 위하여 상기 모터와 제어부 사이에 병렬로 연결되는 콘덴서인 것이 바람직하다.In addition, the sensor is preferably a capacitor connected in parallel between the motor and the control unit in order to charge and discharge the duty ratio signal fed back to output the DC voltage level to the control unit.

이와 같이 본 발명에 따른 복사 버너 시스템은 유입되는 최적의 연소 조건을 만족하기 위하여 유입되는 공기량을 일정하게 유지시키고 있다. 상기 공기량의 조절은 팬속도에 따른 모터의 출력 듀티비 신호에 값에 근거하여 이루어지며, 이 과정에서 사용되는 센서는 단순한 콘덴서로 대치될 수 있다.As described above, the radiation burner system according to the present invention maintains a constant amount of air introduced to satisfy the optimum combustion conditions. The air amount is adjusted based on the value of the output duty ratio signal of the motor according to the fan speed, and the sensor used in this process can be replaced by a simple condenser.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복사 버너 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a copy burner system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 복사 버너 시스템은 가스 등의 연료가 유입되는 연료관(41)과, 상기 연료관에 연결되며 상기 연료관을 통과하는 연료의 양을 조절하는 유량 조절 밸브(42)와, 상기 가스와 혼합될 공기가 유입되어 상기 연료와 혼합되는 공기함(43)과, 연료와 공기의 혼합물로 구성된 연소성 가스가 통과하는 가스관(44)과, 상기 가스관으로부터 유입되는 연소성 가스를 연소시키는 복사 버너(13) 및 상기 복사 버너(13)가 설비된 연소실(12)과, 상기 연료와 공기의 유입 구동원이 되는 팬(21) 및 상기 팬(21)을 구동시키는 모터(22)와 상기 모터를 제어하는 제어부로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the radiation burner system according to the present embodiment includes a fuel pipe 41 into which fuel such as gas is introduced, and a flow control valve connected to the fuel pipe and controlling the amount of fuel passing through the fuel pipe. (42), an air box 43 into which air to be mixed with the gas is introduced and mixed with the fuel, a gas pipe 44 through which a combustible gas composed of a mixture of fuel and air passes, and a combustibility flowing from the gas pipe A radiant burner 13 for burning gas and a combustion chamber 12 equipped with the radiant burner 13, a fan 21 serving as an inflow driving source of the fuel and air, and a motor 22 for driving the fan 21. ) And a control unit for controlling the motor.

보다 상세하게 설명하면 상기 연료관(41)은 복사 버너 시스템에서 사용되는 연료(주로 가스)가 유입되는 관으로서 복사 버너 시스템의 용량에 맞추어 그 관경과 재질이 결정된다.In more detail, the fuel pipe 41 is a pipe into which fuel (mainly gas) used in the radiation burner system is introduced, and its diameter and material are determined according to the capacity of the radiation burner system.

상기 유량 조절 밸브(42)는 상기 연료관(41)을 관통하여 설치되어 상기 연료관(41)을 통과하는 연료량을 조절하게 되며, 자동적인 조절을 위하여 상기 제어부의 제어에 의하여 조절되도록 하는 것이 바람직하다.The flow control valve 42 is installed through the fuel pipe 41 to adjust the amount of fuel passing through the fuel pipe 41, and to be controlled by the control of the controller for automatic adjustment. Do.

상기 공기함(43)은 공기가 유입되는 공기관을 관통하여 설치되며 상기 연료관(41)과도 연결되어 있어, 상기 유량 조절 밸브(42)를 통과한 연료와 공기가 혼합되어 연소성 가스가 생성된다.The air box 43 is installed through an air pipe into which air is introduced and is also connected to the fuel pipe 41, whereby fuel and air passing through the flow control valve 42 are mixed to generate a combustible gas.

상기 가스관(44)은 상기 공기함에서 혼합 생성된 연소성 가스가 이동하는 통로가 되며 일측이 연소실(12)에 연결되어 있다.The gas pipe 44 is a passage through which the combustible gas mixed and generated in the air box moves, and one side is connected to the combustion chamber 12.

상기 복사 버너(13)는 상기 가스관(44)를 통하여 유입된 연소성 가스를 연소시키게 되며 이러한 연소는 연소실(12)에서 이루어게 된다. 가스레인지와 같은 요리용 기구의 경우 상기 연소실의 외벽이 곧 가열될 음식이 놓이게 되는 열판의 역할을 하게 되며, 난방 설비의 경우에는 연소된 열기가 상기 연소실을 빠져나가 물등을 가열하게 되는 난방 설비로 유입되게 된다.The radiation burner 13 burns the combustible gas introduced through the gas pipe 44, and the combustion is performed in the combustion chamber 12. In the case of cooking utensils such as a gas range, the outer wall of the combustion chamber serves as a hot plate on which food to be heated soon is placed. In the case of a heating facility, the heated heat exits the combustion chamber and heats water. It will flow in.

상기 팬(21)은 연소성 가스의 연소실로의 유입을 발생시키는 동력원이 되며, 또한 상기 연소실에서 연소 후 생성된 가스를 배출시키는 동력원도 된다.The fan 21 is a power source for generating the inflow of the combustible gas into the combustion chamber, and also a power source for discharging the gas generated after combustion in the combustion chamber.

이와 같은 팬(21)은 모터(22)에 의하여 구동되는데, 상기 모터는 제어부에 의하여 그 속도가 제어된다.The fan 21 is driven by the motor 22, the speed of which is controlled by the control unit.

상기 제어부는 상기 모터(22)를 제어하는 모터 제어부(23)와, 상기 모터 제어부(23) 및 시스템 전반을 제어하는 주제어부(32)로 이루어져 있으며, 모터의 제어를 위하여 상기 모터 또는 팬의 속도를 측정하는 센서(33) 또한 구비되어 있다.The control unit comprises a motor control unit 23 for controlling the motor 22, the motor control unit 23 and the main control unit 32 for controlling the overall system, the speed of the motor or fan for controlling the motor There is also a sensor 33 that measures.

본 실시예에서는 상기 센서는 복사 버너의 가열로 인한 열부하 증가에 따라 변동하는 상기 팬의 회전 속도를 감지하게 되는데, 열부하 증가에 따라 내부 압력이 높아지게 되므로 상기 공기관으로 유입되는 공기량이 줄어들게 되며, 이에 따라 공기량을 부하로 하는 팬의 속도는 증가하게 된다. 따라서, 상기 팬 또는 모터의 속도를 측정하는 센서에서 팬 속도의 증가를 감지하여 이를 주제어부에 알리게 되며, 주제어부는 유입되는 공기량이 줄어들었음을 감지하고 팬 속도를 더욱 높이기 위하여 모터의 입력 전원을 상승시키게 된다.In the present embodiment, the sensor detects the rotational speed of the fan, which fluctuates as the heat load increases due to the heating of the radiation burner. Since the internal pressure increases as the heat load increases, the amount of air flowing into the air pipe is reduced. The speed of the fan that loads air is increased. Therefore, the sensor for measuring the speed of the fan or the motor detects an increase in the fan speed and informs the main control unit, and the main control unit senses that the amount of inflowed air is reduced and increases the input power of the motor to further increase the fan speed. Let's go.

PWM(pulse width modulation) 방식으로 모터를 제어하는 경우에는 센서에서 감지되는 값은 모터에서 출력되어 피드백되는 듀티비 신호가 되며, 이를 센서에서 직류 전압레벨로 변환하여 제어부로 전달하면 제어부에서 상기와 같은 동작을 취하게 된다.In the case of controlling the motor by PWM (pulse width modulation) method, the value detected by the sensor becomes a duty ratio signal outputted from the motor and fed back, and when the sensor converts the DC voltage level to the controller and transmits it to the controller, Take action.

상기 듀티비 신호의 직류 전압레벨로의 변환을 담당하게 되는 센서(33)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 주제어부(32)와 모터(22)의 사이에 병렬로 연결되는 콘덴서(33')로 구성하는 것이 바람직하다.The sensor 33 responsible for converting the duty ratio signal to the DC voltage level is a capacitor 33 'connected in parallel between the main controller 32 and the motor 22, as shown in FIG. It is preferable to comprise.

상기 콘덴서는 입력되는 신호의 주파수가 높은 경우, 즉 듀티비가 조밀한 경우 대부분의 신호가 충전되지 못하고 통과하고, 입력되는 신호의 주파수가 낮은 경우, 즉 듀티비가 조밀하지 못한 경우 대부분의 신호가 충전되는 성질을 이용한 것 으로서 상기 콘덴서에서 충전된 전압이 낮아진 경우가 바로 복사 버너 시스템 내부로 유입되는 공기의 양이 줄어들었음을 나타내게 된다.When the frequency of the input signal is high, that is, when the duty ratio is dense, most of the signals pass through without being charged, and when the frequency of the input signal is low, that is, when the duty ratio is not dense, most of the signals are charged. As a result of using the property, the case where the voltage charged in the capacitor is lowered immediately indicates that the amount of air introduced into the radiation burner system is reduced.

이와 같이 상기 센서를 통하여 팬 또는 모터의 회전수 증가가 감지되었으면, 모터를 더욱 빨리 회전시켜 유입되는 공기량을 증가시켜 최적량의 과잉 공기가 공급되도록 한다.In this way, if the rotational speed of the fan or the motor is detected through the sensor, the motor is rotated more quickly to increase the amount of air flowing therein so that the optimum amount of excess air is supplied.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 복사 버너 시스템은 유입되는 최적의 연소 조건을 만족하기 위하여 유입되는 공기량을 일정하게 유지시키고 있다. 상기 공기량의 조절은 팬속도에 따른 모터의 출력 듀티비 신호에 값에 근거하여 이루어지며, 이 과정에서 사용되는 센서는 단순한 콘덴서로 대치될 수 있다.As described above, the radiation burner system according to the present invention maintains a constant amount of air introduced to satisfy the optimum combustion conditions. The air amount is adjusted based on the value of the output duty ratio signal of the motor according to the fan speed, and the sensor used in this process can be replaced by a simple condenser.

Claims

가스 연료와 연소 공기의 혼합물로 구성된 연소성 가스를 연소시키고 상기 연소성 가스를 연소시키는 동안에 복사선을 방사하는 복사 버너를 사용하며, 상기 가스 연료를 복사 버너에 공급하는 수단과 상기 연소 공기를 공급하는 수단을 갖는 버너 시스템에 있어서,Means for combusting a combustible gas composed of a mixture of gaseous fuel and combustion air and radiating radiation while combusting the combustible gas, and means for supplying the gaseous fuel to the radiation burner and means for supplying the combustion air. In the burner system having,

상기 연소 공기의 공급을 조절하는 수단 중 하나인 팬 및 상기 팬을 구동시키는 모터와;A fan, which is one of means for regulating the supply of combustion air, and a motor for driving the fan;

복사 버너의 가열로 인한 열부하 증가에 따라 변동하는 상기 팬의 회전 속도를 감지하는 센서와;A sensor for detecting a rotational speed of the fan that varies with increasing heat load due to heating of the radiation burner;

유입되는 공기량을 일정하게 유지하기 위하여 상기 팬의 회전 속도에 근거하여 상기 팬을 구동하는 모터의 입력 전원을 제어하는 제어부를 포함하고; A control unit for controlling input power of a motor for driving the fan based on the rotational speed of the fan to maintain a constant amount of inflowing air;

상기 센서는 모터에서 피드백되는 듀티비 신호를 충방전하여 직류 전압레벨로 상기 제어부로 출력하기 위하여 상기 모터와 제어부 사이에 병렬로 연결되는 콘덴서인 것을 특징으로 하는 버너 시스템.The sensor is a burner system, characterized in that the capacitor connected in parallel between the motor and the control unit for charging and discharging the duty ratio signal fed back from the motor to output the DC voltage level to the control unit.

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연료와 공기의 혼합물로 구성된 연소성 가스를 연소시키는 버너 시스템에 있어서,A burner system for combusting a combustible gas composed of a mixture of fuel and air,

상기 공기의 공급량을 조절하는 팬;A fan for controlling the supply amount of air;

상기 팬을 구동시키는 모터; 및A motor for driving the fan; And

상기 모터의 입력 전원을 제어하는 제어부를 포함하고; A control unit for controlling input power of the motor;

상기 모터에서 피드백되는 듀티비 신호를 충방전하여 직류 전압레벨로 상기 제어부로 출력하기 위하여 상기 모터와 제어부 사이에 연결되는 콘덴서가 포함되는 것을 특징으로 하는 버너 시스템.A capacitor connected between the motor and the control unit for charging and discharging the duty ratio signal fed back from the motor to output the DC voltage level to the control unit Burner system, characterized in that it is included.