(57)【要約】開示は、ボイラーの燃焼状態を検知する方法に関し、より詳細には空気圧センサー(APS：Air  Pressure  Sensor)と火炎検知ユニットを利用した、ガスボイラーの異常燃焼状態を正確に検知するボイラーおよび方法を提供し、ボイラーの燃焼効率を改善する。  方法は、(S1)  バーナーに空気をファンにより供給する工程と、(S2)  前記工程（S1）により適正空気量が空気圧センサーの使用により供給されているかを検出する工程と、(S3)  点火部により火炎が作られているか、火炎検知ユニットにより火炎の状態を連続的に検知する工程と、(S4)  前記火炎の大きさを、対応する電圧値に変換し、前記電圧値をマイコンに入力して、前記電圧値と前記既設定された目標電圧値とを比較する工程と、(S5)  前記電圧値と前記既設定された目標電圧値との偏差が基準値を超えるという事実に基づいて、前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断する場合は燃焼を停止する工程と、(S6)  前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断すると、異常燃焼状態を示すエラーメッセージを表示する工程と、を備える。
2008528924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空間に密閉されたバーナーと、
前記バーナーの一方側に装着されて燃焼に必要な空気を供給するファンと、
前記ファンの所定部位に位置決めされ前記供給空気量を検知する空気圧センサーと、
前記バーナーの底面部に設けられて火炎を作る点火部と、
前記バーナーに設けられて前記火炎を検知する火炎検知ユニットと、
前記空気圧センサーおよび前記火炎検知ユニットからの電気信号を受けて各種の制御信号を出力するマイコンと、を備える空気圧センサーおよび火炎検知ユニットにより異常燃焼状態を検知するボイラー。
【請求項２】
前記火炎検知ユニットが、
前記バーナーの一方側に設けられて前記火炎と直接接触することにより火炎の大きさを検知するフレームロッドを含む、請求項1記載のボイラー。
【請求項３】
前記フレームロッドは、伝導性の良い金属を含む、請求項2記載のボイラー。
【請求項４】
前記火炎検知ユニットが、
前記バーナーの残りの側に設けられて前記火炎を検知する赤外線センサーを含む、請求項1記載のボイラー。
【請求項５】
前記赤外線センサーが、
前記火炎の大きさによってその出力電圧値を異にするフォトトランジスターを含む、請求項4記載のボイラー。
【請求項６】
(S1)  バーナーに空気をファンにより供給する工程と、
(S2)  前記工程（S1）により適正空気量が空気圧センサーの使用により供給されているかを検出する工程と、
(S3)  点火部により火炎が作られているか、火炎検知ユニットにより火炎の状態を連続的に検知する工程と、
(S4)  前記火炎の大きさを、対応する電圧値に変換し、前記電圧値をマイコンに入力して、前記電圧値と前記既設定された目標電圧値とを比較する工程と、
(S5)  前記電圧値と前記既設定された目標電圧値との偏差が基準値を超えるという事実に基づいて、前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断する場合は燃焼を停止する工程と、
(S6)  前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断すると、異常燃焼状態を示すエラーメッセージを表示する工程と、を備える空気圧センサーと火炎検知ユニットにより異常燃焼状態を検知するボイラーの制御方法。
【請求項７】
前記工程S3は、
(S3a)  前記火炎検知ユニットが火炎と直接接触するフレームロッド方式を選択する工程と、
(S3ｂ)  前記火炎検知ユニットが前記火炎の熱量に基づいて前記火炎を検知する赤外線センサー方式を選択する工程と、
(S3c)  前記フレームロッド方式および前記赤外線方式のうち何れか一つの方式を選択して採用するか、または両方の方式を使用し、選択した方式を設定する工程と、を含む、請求項6記載の方法。
【請求項８】
前記火炎の熱量(kcal)、電流(mA)、電圧(V)、過剰空気又は不足空気による燃焼停止に対応する所定値をテーブル化して準備し、前記テーブルをマイコンに設定する工程と、をさらに含む、請求項7記載の方法。
【請求項９】
前記工程S5は、
(S5a)  前記火炎検知ユニットにより検出された信号が使用者の設定した熱量に対応した目標電圧値の許容誤差範囲に対応するか否かを判別する工程と、
(S5b)  前記検出された信号が、許容誤差範囲に対応すると、前記燃焼検知ユニットが正常運転していると判別する工程と、
(S5c)  前記検出された信号が前記工程S5bにおける許容誤差範囲から外れていると、所定時間連続して、前記検出された信号が前記許容誤差範囲に対応するかを判別し、前記所定時間が過ぎても前記検出された信号が前記目標値から外れていると判断されると、燃焼を停止する工程と、を含む、請求項6記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラーの燃焼状態を検知する方法に関し、より詳細には空気圧センサー(APS：Air  Pressure  Sensor)と火炎検知ユニットを利用したガスボイラーの異常燃焼状態をより正確に検知し、これによりボイラーの効率を向上させるためのシステムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、部屋やホールを暖房する目的で使用されるボイラーは、供給を受ける燃料によって油ボイラーおよびガスボイラー、そして電気ボイラーに分類され、ユーザーの必要や設置用途に合うように部屋やホールの大きさに対応して多様に開発されて使用されている。このようなボイラーのうち特にガスボイラーでは、周囲空気の温度変化によって空気量を調節して常に所定量の空気が供給されるようにすることにより正常な燃焼状態を維持するのが非常に重要である。
【０００３】
このように、ガスボイラーに必要な空気の適正量を測定するために多く使用されるのが空気圧センサー(APS：Air  Pressure  Sensor)である。この空気圧センサーは、特に空気圧を検知するマイコン（マイクロコンピュータ）を含む主制御部に電気信号を印加して燃焼に必要な空気量を制御するもので重要な役割をする。
【０００４】
しかし、従来の場合、前記空気圧センサーの故障（破損やエラー）に関する判断が適切でなく、故障が生じた場合に迅速に対処しえる方法がなかった。
【０００５】
従来の場合をより詳細に考察して見れば、先ず、空気圧センサーの故障を検知するためには、ガスボイラーの燃焼中に、ファンの所定部位に備えられたホールセンサーによりファンの回転数（ＲＰＭ）を判断し、その回転数に対応する空気圧センサーの検出電圧を事前に設定した値と比較して、検出電圧が事前設定値の範囲を脱した場合には、空気圧センサーに故障が生じたと判断してボイラーの燃焼を停止しエラー表示を出した。
【０００６】
しかし、ファンの回転数は、ガスボイラーの設置条件(煙道の長さ等)によって異なり、燃焼時に（風等の外部条件）によりファンの回転数が変わるため、空気圧センサーの故障と判断する回転数の範囲が広くなり、これに因り正確な空気圧センサーの故障を判断するのが難しかった。
【０００７】
結局、空気圧センサーの故障で燃焼に必要な適正な空気量を供給し得なかったことにより燃焼が不安定になって一酸化炭素(CO)が過剰に排出されるか、または火炎の状態が悪くなる結果を招来した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに因り、ガスボイラーの温度制御が難しくなって必要以上のガスが消費される問題点があった。従来のこのような問題点はガスボイラー全体の効率を低下させる。
【０００９】
本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、空気圧センサー(APS：Air  Pressure  Sensor)と火炎検知ユニットを利用して異常燃焼状態をより正確に検知しえるボイラーおよびその制御方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するための本発明は、所定の空間に密閉されたバーナーと、前記バーナーの一方側に装着されて燃焼に必要な空気を供給するファンと、前記ファンの所定部位に位置決めされ前記供給空気量を検知する空気圧センサーと、前記バーナーの底面部に設けられて火炎を作る点火部と、前記バーナーに設けられて前記火炎を検知する火炎検知ユニットと、前記空気圧センサーおよび前記火炎検知ユニットからの電気信号を受けて各種の制御信号を出力するマイコンと、を備える空気圧センサーおよび火炎検知ユニットにより異常燃焼状態を検知するボイラーである。
【００１１】
前記火炎検知ユニットが、前記バーナーの一方側に設けられて前記火炎と直接接触することにより火炎の大きさを検知するフレームロッドを含む。
【００１２】
前記フレームロッドは、伝導性の良い金属を含む。
【００１３】
前記火炎検知ユニットが、前記バーナーの残りの側に設けられて前記火炎を検知する赤外線センサーを含む。
【００１４】
前記赤外線センサーが、前記火炎の大きさによってその出力電圧値を異にするフォトトランジスターを含む。
【００１５】
本発明の一局面は、(S1)  バーナーに空気をファンにより供給する工程と、(S2)  前記工程（S1）により適正空気量が空気圧センサーの使用により供給されているかを検出する工程と、(S3)  点火部により火炎が作られているか、火炎検知ユニットにより火炎の状態を連続的に検知する工程と、(S4)  前記火炎の大きさを、対応する電圧値に変換し、前記電圧値をマイコンに入力して、前記電圧値と前記既設定された目標電圧値とを比較する工程と、(S5)  前記電圧値と前記既設定された目標電圧値との偏差が基準値を超えるという事実に基づいて、前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断する場合は燃焼を停止する工程と、(S6)  前記マイコンが前記空気圧センサーの誤動作を判断すると、異常燃焼状態を示すエラーメッセージを表示する工程と、を備える空気圧センサーと火炎検知ユニットにより異常燃焼状態を検知するボイラーの制御方法である。
【００１６】
前記工程S3は、(S3a)  前記火炎検知ユニットが火炎と直接接触するフレームロッド方式を選択する工程と、(S3ｂ)  前記火炎検知ユニットが前記火炎の熱量に基づいて前記火炎を検知する赤外線センサー方式を選択する工程と、(S3c)  前記フレームロッド方式および前記赤外線方式のうち何れか一つの方式を選択して採用するか、または両方の方式を使用し、選択した方式を設定する工程と、を含む。
【００１７】
前記方法は、前記火炎の熱量(kcal)、電流(mA)、電圧(V)、過剰空気又は不足空気による燃焼停止に対応する所定値をテーブル化して準備し、前記テーブルをマイコンに設定する工程と、をさらに含む。
【００１８】
前記工程S5は、(S5a)  前記火炎検知ユニットにより検出された信号が使用者の設定した熱量に対応した目標電圧値の許容誤差範囲に対応するか否かを判別する工程と、(S5b)  前記検出された信号が、許容誤差範囲に対応すると、前記燃焼検知ユニットが正常運転していると判別する工程と、(S5c)  前記検出された信号が前記工程S5bにおける許容誤差範囲から外れていると、所定時間連続して、前記検出された信号が前記許容誤差範囲に対応するかを判別し、前記所定時間が過ぎても前記検出された信号が前記目標値から外れていると判断されると、燃焼を停止する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ホールセンサーを使用しないことにより製造コストを減らすことができる長所がある。
【００２０】
また、ボイラーの燃焼状態を直接把握して空気圧センサーの故障を検知するので、より正確に空気圧センサーの故障を検知し、一層安定してボイラーの運転をすることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図1は、ガスボイラー10の内部断面図であって、以下では空気量の制御により、ガスボイラー10の安定的な燃焼状態を制御するために必要な装置、即ち、本発明の主要要素を中心として説明する。
【００２２】
本発明のガスボイラー10は、所定の空間に密閉されたバーナー20と、前記バーナー20の一方側に装着されて燃焼に必要な空気を供給するファン30と、前記ファン30の所定部位に提供されて前記空気供給量を検出する空気圧センサー(APS)40とを備える。前記バーナー20の底面部には、ガス供給管50に連結されて燃焼時に火炎22を作る点火部26が備わる。一方、前記バーナー20には火炎検知ユニット80が設けられる。より詳細に説明すると、前記バーナー20の一方側には、前記点火部26から所定の間隔で上方に前記火炎22と直接接触して火炎２２を検知する第1検知ユニットであるフレームロッド60が配置され、バーナー20の他方側には第2検知ユニットである赤外線センサー70が配置されるが、前記赤外線センサー70は、前記フレームロッド60と実質的に平行な位置に配置されて前記火炎を正確に検知するようにする。
【００２３】
前記フレームロッド60は伝導率の良い通常の金属棒を用い、前記赤外線センサー70は火炎22の熱量に対応する出力値が異なるフォトトランジスターを用いるのが望ましい。一方、本発明が適用されるガスボイラー10の全ての制御は制御装置90により成される。
【００２４】
図1と図2を参照すると、本発明のボイラー10は、バーナー20の一方側に備えられて火炎22を検知する第1検知ユニットである金属棒形状のフレームロッド60と、前記バーナー20の他方側に備えられて火炎をより正確に検知する第2検知ユニットである赤外線センサー70と、バーナー20に供給される空気量を検出する空気圧センサー40と、前記空気圧センサー40、フレームロッド60、および赤外線センサー70の電気的信号を受けて使用者が設定したデータ値と比較して各種の制御信号を出力するマイコン100と、前記マイコン100の出力部からの制御信号を受けて回転するファン30と、不安定な燃焼時にエラー信号を表示するための表示部120が構成される。また、ボイラー10は、前記マイコン100による各種の演算値を格納するメモリ110を含む。
【００２５】
以下前記火炎検知ユニットであるフレームロッドと赤外線センサーの動作をより具体的に説明する。
【００２６】
前記フレームロッド60は金属棒形状であり、火炎に沿って電流を火炎が流すことができる特性を利用したもので、これは、フレーロッド60に加えられ火炎に案内された電流に基づいて火炎22を直接検知する。結局、火炎の大きさ(金属棒に接触する火炎の大きさ)により電流量が異なることによって、前記マイコン100へ火炎の大きさに応じた異なる電流が入力されて不安定な燃焼状態を検知することができる。
【００２７】
即ち、空気圧センサー40の故障で空気が過剰供給されると、火炎22の大きさが小さくなり、火炎に導かれ金属棒を流れる電流が小さくなるに従って前記マイコン100に入力される電圧が小さくなる。逆に、空気が不足になれば火炎22が長くなり、これにより火炎に導かれて金属棒を流れる電流が大きくなって前記マイコン100への入力電圧が大きくなる。このようにすることによって、前記空気圧センサー40の故障をより正確に判断しえるようになるのである。
【００２８】
赤外線センサー、即ち、フォトトランジスターの動作は次の通りである。
【００２９】
前記フォトトランジスターを利用して空気圧センサー40の故障を検知するため、燃焼を停止しなければならない火炎状態を生じさせる過剰空気および空気不足に基づく基準電圧値をテーブル化して前記マイコン100に格納する。この状態で、基準電圧値を超える電圧(異常電圧値)が入力されたときには  燃焼を停止させると同時に前記空気圧センサー40の異常動作であると仮定してエラーを表示する。
【００３０】
以下、図1乃至図3を参照して本発明による火炎検知手順についてより詳細に説明する。
【００３１】
先ず、ボイラー10が正常に運転されているか否かをマイコン100で確認する。マイコン100は、ボイラーの色々な動作事項中でも、特に、ボイラー10の空気圧センサー40が正常に動作しているか否かを確かめて、正常動作でないと判断すると燃焼を停止する（工程300）と同時にエラー表示をする（工程310）。他方、空気圧センサー40が正常動作であると判断されると、マイコン100は、燃焼状態が正常か否かを確かめて（工程210）、燃焼状態が正常であればボイラー10は正常運転と判断し（工程200）、もし、燃焼状態が正常でないと判断されると、所定の時間燃焼状態が異常であるかどうかを確認した後、燃焼を停止する（工程300）と同時にエラー表示をする。
【００３２】
より詳細に説明すると、ボイラー10が燃焼するために所定の工程で燃焼がなされた後、マイコンに格納された熱量に対応する空気圧センサーの基準値に基づいて空気圧センサー40が正常動作か否かを判断する。もし、空気圧センサー40が正常動作でなく所定の時間空気圧センサー60がその状態を継続すれば、燃焼を停止すると同時にエラー表示をする。空気圧センサー40が正常動作であれば、フレームロッドや赤外線センサーが検知したその燃焼状態を、熱量に応じてマイコンに格納された基準値と比較する。基準値は、燃焼の停止を生じさせる過剰空気や不足空気に基づいて準備されている。その基準値から脱するとボイラーの運転は異常であると判断する。従って,マイコンに予め設定された基準値に基づいてボイラーが正常か否かを判断する。燃焼状態の値が基準値に対応すると判断されると、ボイラーは正常に運転していると判断する。燃焼状態の値が基準値に対応しない場合は、所定時間(例えば5秒)この状態が維持されるか確認する。上述の状態が所定時間維持されると燃焼を停止する（工程300）。他方、所定時間内に値の変化によって燃焼状態の値が基準範囲内に該当すればボイラーは正常運転していると判断する。
【００３３】
結局、基準値は前記マイコン100に設定されたデータ値に対応する。また、所定時間が過ぎても基準値の許容範囲を脱すると、空気圧センサー40の誤動作であると決定して燃焼を停止する（工程300）。
【００３４】
一方、使用者は、前記フレームロッド60と赤外線センサー70のうち何れか一つを選択して採用することができる。さらに、二つの方式両方を使用して空気圧センサー40の異常をより正確に検知することによって、ボイラーの効率をより高くすることができる。
このように、火炎検知ユニット80として動作する、フレームロッド60または赤外線センサー70により、空気圧センサー40の誤動作が正確に検知される。これにより、ホールセンサーを利用した、ファンの回転数検出で空気圧センサーの誤動作を判別する従来技術よりも正確なデータを検出することができる。
【００３５】
併せて、本発明によればホールセンサーを用いなくても良いので製造コストが低くなり、本発明を実現するために別途の装置を追加する必要がなく、火炎検知ユニットとして動作する、フレームロッド60または赤外線センサー70を利用することにより製造コストを下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
前記の通り、本発明はガスボイラーで空気圧センサーと火炎検知ユニットを利用して異常燃焼状態をより正確に検知しえるようになることによってボイラーの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明が適用されるガスボイラーの内部断面図。
【図２】本発明による異常燃焼状態を検知するシステムブロック図。
【図３】本発明による異常燃焼状態を検知する制御方法を説明するための制御手順を示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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