KR20190071388A - 화염감지장치 및 이를 포함하는 연소기기, 그 연소기기에서 점화감지방법 - Google Patents

화염감지장치 및 이를 포함하는 연소기기, 그 연소기기에서 점화감지방법 Download PDF

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Abstract

화염감지장치, 그 화염감지장치를 포함하는 연소기기 및 그 연소기기의 화염감지방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 화염감지장치는 연소기기의 버너에서 발생하는 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 센서 및 센서에 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 센서에 요구전압보다 상대적으로 큰 전압을 공급하여 화염전류값을 증폭시키는 전원공급회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 온도, 가스 종류, 공기/가스비율 등이 화염에 미치는 영향을 고려하여 화염전류값을 적응적으로 증폭시킬 수 있으므로 보다 정확하게 버너의 점화를 감지할 수 있다.

Description

화염감지장치 및 이를 포함하는 연소기기, 그 연소기기에서 점화감지방법{FLAME DETECTING DEVICE, COMBUSTER HAVING THE SAME AND THE METHOD OF FLAME DETECTING}
본 발명은 화염감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러, 온수기 등과 같은 연소기기에서 버너의 화염을 감지하는 장치 및 이를 포함하는 연소기기에 관한 것이다.
보일러, 온수기 등과 같은 연소기기는 사용자의 요구에 따라서, 가스, 석탄, 기름 등과 같은 연료를 연소시켜 점화를 발생시키고, 연료의 공급을 차단해서 소화시킨다. 연소기기의 운용에서 연료의 공급 및 차단에 따라 발생되는 점화 및 소화 상태를 감지하는 것은 매우 중요하다.
이와 관련하여, 하기의 특허문헌1에는 다음과 같은 구성을 포함하는 연소기기의 교류 전원을 이용한 화염감지회로가 개시되어 있다.
(1) 화염이 발생함에 따라 교류전원에 의한 펄스전압을 발생시키는 화염감지 펄스 발생부
(2) 펄스전압 발생을 위한 스위칭을 수행하는 스위칭부
(3) 스위칭에 의해 공급되는 펄스전압과 기준전압을 비교하여 아날로그데이터를 출력하는 비교부
그러나, 이러한 종래기술에 따른 화염감지회로(장치) 등은 주위 온도, 가스 종류, 공기/가스비율에 따라 화염의 상태가 달라지는 것을 반영하지 못한다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0361148 (2002.11.01등록)
본 발명은, 온도, 가스 종류, 공기/가스 비율 등이 화염에 미치는 영향을 고려하여, 화염전류값을 적응적으로 증폭시켜 보다 정확하게 버너의 점화를 감지할 수 있는 화염감지장치, 그 화염감지장치를 포함하는 연소기기, 그 연소기기의 화염감지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연소기기의 버너에서 발생하는 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 센서; 상기 센서에 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 상기 센서에 상기 요구전압보다 상대적으로 큰 전압을 공급하여 상기 화염전류값을 증폭시키는 전원공급회로를 포함하는 화염감지장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 미리 지정된 조건은 1) 지정된 고도 이상에 설치되는 경우 및 2) 상기 연소기기의 연료가 LPG인 경우 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연소기기의 버너온도를 감지하여 버너온도 감지부를 더 포함하되, 상기 미리 지정된 조건은 상기 전원공급회로는 상기 버너온도 감지한 버너온도가 지정된 냉간온도보다 작은 경우를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상술한 어느 하나의 화염 장치와, 상기 화염감지장치에서 출력하는 화염전류값이 지정된 점화전류값 이상인 경우, 버너에서 화염이 점화된것으로 판단하는 마이컴을 포함하는 연소기기가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 연소기기 내부 버너의 점화여부를 판단하는 방법에 있어서, 상기 버너 근처에 구비된 센서에서 상기 버너의 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 단계; 상기 센서에 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 상기 센서에 상기 요구전압보다 상대적으로 큰 전압을 공급하여 상기 화염전류값을 증폭시키는 단계; 및 상기 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값 이상인 경우 상기 버너에서 화염이 점화된 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 연소기기에서 점화감지 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 미리 지정된 조건은 1) 지정된 고도 이상에 설치되는 경우 및 2) 상기 연소기기의 연료가 LPG인 경우 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연소기기는 상기 연소기기의 버너온도를 감지하는 수단을 더 구비하고, 상기 미리 지정된 조건은 감지된 버너온도가 미리 지정된 냉간온도보다 작은 경우를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 화염감지장치, 그 화염감지장치를 포함하는 연소기기, 그 연소기기의 화염감지방법은 온도, 가스 종류, 공기/가스비율 등이 화염에 미치는 영향을 고려하여 화염전류값을 적응적으로 증폭시킬 수 있으므로 보다 정확하게 버너의 점화를 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연소기기의 내부구성의 일례.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염감지장치의 내부구성의 일례.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연소기기에서 점화를 감지하는 방법을 예시한 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연소기기의 내부구성의 일례이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염감지장치의 내부구성의 일례이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 연소기기(100)는 보일러, 온수기 등과 같은 장치로서, 화염감지장치(110), 버너온도 감지부(120) 및 마이컴(130)을 포함할 수 있으며, 도 2를 참고하면 화염감지장치(110)는 센서(112) 및 전원공급회로(114)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 화염감지장치(110)는 본 발명의 출원시 공지된 연소기기 내부 구성의 하나로 구현되거나, 물리적으로 독립된 장비로 구현되어 연소기기에 연결될 수 있으며, 이는 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.
또한, 본 발명의 출원시 공지된 연소기기의 내부 구성은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 바, 본 발명의 기술적 사상과 관련된 부분 외에는 별도의 상세한 설명은 생략한다. 보다 상세하게는, 예를 들어 공급되는 가스량을 조절하는 가스밸브, 가스를 연소시키는 버너, 버너의 점화로 발생된 열을 저온의 난방수에 공급하는 열교환기, 연소 폐가스를 배출시키는 팬, 팬을 구동시키는 모터 등은 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 없어 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하나, 본 발명의 실시예에 따른 연소기기는 필요에 따라 공지된 구성을 선택적으로 포함할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.
도 1 및 도 2을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서(112)는 연소기기(100)의 버너(미도시)에서 발생하는 화염을 감지하여 화염전류값을 출력할 수 있다. 센서(112)는 화염의 빛을 받아 전기에너지로 변환시키는 포토 트랜지스터(Photo Transistor)등을 이용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 본 발명의 출원기 공지된 다양한 화염(불꽃) 감지 센서가 적용될 수 있다.
일반적으로, 화염은 연료인 가스 종류나 공기/가스비율, 주위 온도 등에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 연소기기가 고지대에 설치된 경우(일반적인 환경보다는 연소기기에 공급되는 공기가 상대적으로 희박한 경우), 버너에서 점화가 되었음에도 불구하고 점화가 미약하거나 기타 다른 요인에 의하여, 화염감지수단이 출력하는 화염전류값이 적을 수 있다. 이 경우, 화염감지수단이 출력한 화염전류값이 지정된 점화전류값보다 작아, 버너에서 점화가 되었음에도 불구하고 연소기기의 마이컴은 점화가 되지 않은 것으로 오판할 수 있다. 이러한 경우, 연소기기의 마이컴은 이러한 오판에 기인하여 연소기기 점화를 돕기위해 연료를 과잉공급하는 등의 오작동을 하거나, 또는 버너에 장애가 발생한 것으로 판단하여 비상정지(shut down)할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전원공급회로(114)는 상술한 센서에 센서가 작동되기 위해 요구되는 전압(이하, '요구전압'이라 칭함)을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 센서에 요구전압보다 상대적으로 큰 전압을 공급하여, 센서가 출력하는 화염전류값을 증폭시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 미리 지정된 조건은, 1) 연소기기가 고지대에 설치된 경우, 2) 연소기기의 연료가 LPG인 경우, 3) 버너온도가 지정된 냉간온도보다 작은 경우 중 하나 이상일 수 있다.
1) 연소기기가 고지대에 설치된 경우, 상술한 바와 같이 일반 지역보다 공기가 희박하여 공기/연료 비율이 상이하므로, 버너에서 정상적으로 점화가 이뤄졌음에도 불구하고 센서가 출력하는 화염전류값이 작을 수 있다. 이 경우, 해당하는 화염전류값이 미리 지정된 임계값을 초과하도록 증폭하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전원공급회로는 센서가 요구하는 요구전압보다 상대적으로 큰 전압을 공급할 수 있다.
예를 들어, 종래에는 리니어 트랜스를 적용하여 고정입력(AC 220V)/고정 출력(AC 100V)이 적용되었으나, 본 발명에 따른 실시예에서는 가변 입력(DC5V~12V)/가변출력(AC 100V ~ AC 200V)이 적용될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 불과하며, 적용되는 센서의 요구전압 및 기본 출력전류값 등에 따라 전원공급회로의 입력/출력은 다양하게 구성될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.
연소기기(100)가 고지대에 설치되는 경우 전원공급회로에 미리 구비된 딥스위치 등을 이용하여 설치작업자가 전원공급회로에 설정할 수 있으며, 전원공급회로는 딥스위치 등으로 미리 지정된 조건에 해당한 경우임을 인지할 수 있다. 이러한 설정방법은 본 발명의 출원시 공지된 다양한 수단이 적용될 수 있으므로, 전원공급회로에서 미리 지정된 조건에 해당한지 여부를 인지하는 구체적인 방법에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
또한, 2) 화염은 연료의 종류에도 영향을 받을 수 있다. 특히 연료가 LPG인 경우 센서(112)에서 출력되는 화염전류값이 다른 연료가 연소되는 경우에 비하여 상대적으로 작을 수 있다. 이러한 경우에도, 상술한 1)조건에 마찬가지로 전원공급회로(114)가 화염전류값을 증폭시킬 수 있다.
또한 3)의 경우(연소기기 주위의 온도가 낮은 경우), 특히 연료가 점화되기 시작한 초기에 버너의 온도가 낮은 냉간 상태가 될 수 있고, 냉간 상태이면 버너에서 연료가 점화되었음에도 불구하고 센서(112)에서 출력되는 화염전류값이 냉간 상태가 아닌 경우에 비하여 상대적으로 작을 수 있다. 따라서, 감지된 버너 온도가 미리 지정된 냉간온도보다 작은 경우, 상술한 1) 조건과 마찬가지로 전원공급회로(114)가 화염전류값을 증폭시킬 수 있다. 버너의 온도는 버너 온도를 감지할 수 있는 온도 센서(미도시)를 통해 감지될 수 있고, 당해 온도 센서(미도시)는 연소기기(100)에 구비되어 전원공급회로(114)와 연결될 수 있을 것이다.
마이컴(130)은 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값 이상인 경우, 버너에서 연료가 정상적으로 점화된 것으로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화염은 온도, 가스 종류, 공기/가스비율 등에 따라 영향을 받으나, 종래기술에 따르면 연료 점화가 정상적으로 이뤄졌음에도 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값보다 작아서 마이컴(130)에서 비정상 점화로 오판하는 경우가 발생되었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 온도, 가스 종류, 공기/가스비율 등이연료 점화에 미치는 영향을 고려하여, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우에는 화염전류값을 적응적으로 증폭시켜 보다 정확하게 버너의 점화를 감지할 수 있다는 장점이 있다.
지금까지 도 1 및 도 2를 참고하여 도 2의 연소기기(100)에 미리 구비된 화염감지장치(110)의 동작에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은, 도 2의 화염감지장치(110)가 교체될 수 있도록 모듈화되어, 기존 연소기기에 신규 설치되거나, 기존 연소기기의 화염감지장치를 대체하는 경우도 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연소기기에서 연료의 점화를 감지하는 방법을 예시한 순서도이다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 연소기기의 점화감지 방법을 설명함에 있어서, 연소기기(100)는 공급되는 연료를 연소시키는 버너(미도시), 버너의 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 센서(112), 센서(112)에 전원을 공급하는 전원공급회로(114), 화염전류값에 기초하여 점화를 판단하는 마이컴(130) 등을 포함할 수 있으며, 이에 대한 설명은 앞서 도 1내지 도 2를 참고하여 상술하였으므로, 이하 연소기기(100)를 주체로 통칭하여 설명한다.
도 3을 참고하면, 단계 S300에서 연소기기(100)는 버너 근처에 구비된 센서(112)에서 버너의 화염을 감지하여 화염전류값을 출력할 수 있다. 여기서, 화염을 감지하는 수단, 즉 센서(112)에 대해서는 도 2의 센서(112)에서 상세히 설명하였으므로, 중복된 설명은 생략한다.
이어서, 연소기기(100)는 센서(112)에 센서(112)가 작동하기 위한 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 미리 지정된 조건은 단계 S302 내지 S306에 도시된 바와 같이, 1) 지정된 고도 이상에 설치되는 경우(단계 S302), 2) 연소기기(100)의 연료가 LPG인 경우(단계 S304) 또는 3) 감지된 버너온도가 미리 지정된 냉간온도보다 작은 경우(단계 S306)이다.
만일, 상술한 미리 지정된 조건에 해당하지 아니한 경우, 단계 S310에서 전원공급회로(114)는 센서(112)에 요구전압을 공급할 수 있다. 또한, 단계 S312에서 센서(112)는 요구전압에 따른 화염전류값을 출력할 수 있다.
만일, 상술한 미리 지정된 조건에 해당하는 경우, 단계 S320에서 전원공급회로(114)는 센서에 요구전압보다 큰 전압을 공급하여 센서(112)가 출력하는 화염전류값을 증폭시킬 수 있다.
이어서, 단계 S330에서 연소기기(100)는 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값 이상인 경우, 단계 S332에서 버너에서 점화가 된 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값 미만인 경우, 단계 S334에서 버너에서 점화가 되지 아니한 것으로 판단할 수 있다.
앞서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연소기기에서 점화감지방법은 미리 지정된 조건(즉, 단계 S302 내지 단계 S306)에 해당하는 경우, 센서가 출력하는 점화전류값이 미약할 수 있는바, 이 경우에 점화전류값을 증폭시켜 보다 정확하게 점화를 판단할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
110 : 화염감지 장치 102 : 센서
104 : 전원공급회로 120 : 버너온도 감지부
130 : 마이컴

Claims (7)

  1. 연소기기의 버너에서 발생하는 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 센서; 및
    상기 센서에 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 상기 센서에 상기 요구전압보다 큰 전압을 공급하여 상기 화염전류값을 증폭시키는 전원공급회로;
    를 포함하는 화염감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 지정된 조건은,
    지정된 고도 이상에 설치되는 경우 및 상기 연소기기의 연료가 LPG인 경우 중 하나 이상인, 화염감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소기기의 버너온도를 감지하여 버너온도 감지부;
    를 더 포함하되,
    상기 미리 지정된 조건은,
    상기 전원공급회로는 상기 버너온도 감지한 버너온도가 지정된 냉간온도보다 작은 경우인, 화염감지장치.
  4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 화염감지장치; 및
    상기 화염감지장치에서 출력하는 화염전류값이 지정된 점화전류값 이상인 경우, 버너에서 화염이 점화된것으로 판단하는 마이컴;
    을 포함하는 연소기기
  5. 연소기기 내부 버너의 점화여부를 판단하는 방법에 있어서,
    상기 버너 근처에 구비된 센서에서 상기 버너의 화염을 감지하여 화염전류값을 출력하는 단계;
    상기 센서에 요구전압을 공급하되, 미리 지정된 조건에 해당하는 경우 상기 센서에 상기 요구전압보다 큰 전압을 공급하여 상기 화염전류값을 증폭시키는 단계; 및
    상기 화염전류값이 미리 지정된 점화전류값 이상인 경우 상기 버너에서 화염이 점화된 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 연소기기에서 점화감지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미리 지정된 조건은,
    지정된 고도 이상에 설치되는 경우 및 상기 연소기기의 연료가 LPG인 경우 중 하나 이상인, 연소기기에서 점화감지방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연소기기는 상기 연소기기의 버너온도를 감지하는 수단을 더 구비하고,
    상기 미리 지정된 조건은,
    감지된 버너온도가 미리 지정된 냉간온도보다 작은 경우인, 연소기기에서 점화감지방법.
KR1020170172410A 2017-12-14 2017-12-14 화염감지장치 및 이를 포함하는 연소기기, 그 연소기기에서 점화감지방법 KR102335361B1 (ko)

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