(57)【要約】  本発明は燃焼室内に導入されるガスと空気の圧力による空燃比感知センサーの動作を感知し、前記検知されたデータに基づいて制御部を使用して認識して燃焼室内に供給されるガスと空気の量を調節する、空燃比感知センサーを利用した燃焼装置を開示する。  燃焼装置は、ボイラーの燃焼室と、前記燃焼室に連通する、空気供給ラインに設置される送風機およびガス供給ラインに設置される電子式比例制御ガスバルブと、前記燃焼室、送風機、および電子式比例制御ガスバルブに連通し、前記燃焼室，送風機、および電子式比例制御ガスバルブから供給される空気の圧力によって上昇および下降する動作部、ならびに前記動作部の移動距離を感知する距離感知センサーを含む空燃比感知センサーと、前記距離感知センサーのデータに基づいてガスおよび空気の量を調節する制御部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラーの燃焼室と、
前記燃焼室に連通する、空気供給ラインに設置される送風機およびガス供給ラインに設置される電子式比例制御ガスバルブと、
前記燃焼室、送風機、および電子式比例制御ガスバルブに連通し、前記燃焼室，送風機、および電子式比例制御ガスバルブから供給される空気の圧力によって上昇および下降する動作部、ならびに前記動作部の移動距離を感知する距離感知センサーを含む空燃比感知センサーと、
前記距離感知センサーのデータに基づいてガスおよび空気の量を調節する制御部と、を備える燃焼装置。
【請求項２】
前記空燃比感知センサーは、ガスが流入するようにガスポートがその一方側に形成された第1ハウジングと、前記第1ハウジングの上部に結合され、燃焼室の圧力が導入されるように圧力ポートがその一方側に形成された第2ハウジングと、前記第2ハウジングの上部に結合され、送風機内部の圧力が導入されるように圧力ポートがその一方側に形成された第3ハウジングと、前記第1から第3ハウジングの間に設置され、ガス圧ならびに送風機および燃焼室から加わる圧力によって所定の距離だけ上昇および降下する動作部と、前記動作部の移動距離を感知する距離感知センサーと、を備える、請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記動作部は、前記第1および第2ハウジング間に設置された第1ダイアフラムと、前記第2および第3ハウジング間に設置された第2ダイアフラムと、前記第1および第2ダイアフラム間に挿間された接続部材と、を備える、請求項1または2記載の燃焼装置。
【請求項４】
所定の弾性力を有する第１スプリングが前記第1ハウジングおよび前記第1ダイアフラム間に設置され、所定の弾性力を有する第２スプリングが前記第3ハウジングおよび前記第2ダイアフラム間に設置されている、請求項3記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記第2ハウジングの内周面に傾斜部が形成されている、請求項1または2記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記距離感知センサーが、前記第1ハウジングまたは前記第3ハウジングに選択的に設置されている、請求項1または2記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空燃比感知センサーを利用した燃焼装置に関し、より詳細には燃焼室内に供給されるガスと空気の圧力によって空燃比感知センサーの動作を感知し、このように感知されたデータを制御部で認識して燃焼室内に供給されるガスと空気の量を調節する空燃比感知センサーを利用した燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図6に図示されたガスバルブは予混合式(Premix式)バーナーに用いられるもので、このような空気式ガスバルブの作動方法を簡略に説明すると、第1ソレノイドバルブ１および第2ソレノイドバルブ2が開かれた状態で、入口5側ガスの圧力が上昇時には空気調節弁４が上昇し、これによって空気調節弁4の下部圧力が下降することによりガス調節弁3が下降して、所定のガス圧力で燃焼室にガスが供給される。
【０００３】
また、入口5側ガスの圧力が下降時には空気調節弁4が下降し、これによって空気調節弁4の下部圧力が上昇するとガス調節弁3が上昇してガスと空気の量が所定の混合比率で燃焼室内に供給される。
【０００４】
また、空気の圧力上昇時には空気調節弁4が下降し、これによってガス調節弁3の下部圧力が上昇するとガス調節弁3が上昇して入口側のガス圧力が上昇することによりガスと空気の圧力が所定の混合比率で燃焼室内に供給される。
【０００５】
それに対して、空気圧力の下降時には空気調節弁4が上昇し、これによってガス調節弁3の下部圧力が下降してガス調節弁3が下降して出口側のガス圧が下降することによりガスと空気の量が所定の混合比率で燃焼室内に供給される。
【０００６】
このような従来の空気圧ガスバルブはファンにより供給される空気の圧力で作動される。
【０００７】
従って、ファンにより供給される空気の圧力はガスバルブに供給されるガスの圧力と同一でなければならない。よって、ファンの空気圧力を相当に高くする必要がある。
【０００８】
また、高出力での空燃比と低出力での空燃比は同一となる。従って、高出力では空燃比を減らして燃焼効率を高め、低出力では空燃比を増して排気ガスの凝縮による熱交換器の腐食を防止することが必要な場合でさえ、空燃比を出力によって調節するのが困難である。
【０００９】
また、従来の空気圧ガスバルブの構造が複雑であるため製造原価が高い問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は空燃比を出力によって最適化して不完全燃焼による一酸化炭素の発生を防止すると共に、過剰空気の流入を抑制してボイラーの燃焼効率を向上させることができる空燃比感知センサーを利用した燃焼装置を提供することにその目的がある。
【００１１】
また、電子式比例制御ガスバルブと送風圧力が比較的低いファンを使用する既存のボイラーに適用することができるため、製品の互換性が優れた感知センサーを利用した燃焼装置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】
【００１２】
前記目的を達成するための本発明は、ボイラーの燃焼室と、前記燃焼室に連通する、空気供給ラインに設置される送風機およびガス供給ラインに設置される電子式比例制御ガスバルブと、前記燃焼室、送風機、および電子式比例制御ガスバルブに連通し、前記燃焼室，送風機、および電子式比例制御ガスバルブから供給される空気の圧力によって上昇および下降する動作部、ならびに前記動作部の移動距離を感知する距離感知センサーを含む空燃比感知センサーと、前記距離感知センサーのデータに基づいてガスおよび空気の量を調節する制御部と、を備える。
【００１３】
前記空燃比感知センサーは、ガスが流入するようにガスポートがその一方側に形成された第1ハウジングと、前記第1ハウジングの上部に結合され、燃焼室の圧力が導入されるように圧力ポートがその一方側に形成された第2ハウジングと、前記第2ハウジングの上部に結合され、送風機内部の圧力が導入されるように圧力ポートがその一方側に形成された第3ハウジングと、前記第1から第3ハウジングの間に設置され、ガス圧ならびに送風機および燃焼室から加わる圧力によって所定の距離だけ上昇および降下する動作部と、前記動作部の移動距離を感知する距離感知センサーと、を備える。
【００１４】
また、所定の弾性力を有する第１スプリングが、前記第1ハウジングおよび前記第1ダイアフラム間に設置され、所定の弾性力を有する第２スプリングが、前記第3ハウジングおよび前記第2ダイアフラム間に設置されている。
【００１５】
前記距離感知センサーが、前記第1ハウジングまたは前記第3ハウジングに選択的に設置されている。
【００１６】
前記第2ハウジングの内周面に傾斜部が形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明はガスと空気の比率を最適化して不完全燃焼による一酸化炭素の発生を防止することができる。
【００１８】
また、電気式比例制御ガスバルブと送風圧力が比較的低いファンを使用する既存のボイラーに適用することができるので、製品の互換性が優れているという効果がある。
【００１９】
併せて、燃焼室内の高出力下では空燃比を低めて燃焼効率を高め、低出力下では空燃比を高め、排気ガスの露点温度を高めてボイラーの寿命を延長する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による望ましい実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図1は、本発明の１つの実施の形態による空燃比感知センサーを利用した燃焼装置を示した概略図、図2，3は本発明の１つの実施の形態による空燃比感知センサーの動作状態を示した断面図であり、図4，5は、本発明の別の実施の形態による空燃比センサーの一部を示した断面図である。
【００２２】
図1乃至図3に図示された通り、本発明の燃焼装置は、ボイラーの燃焼室50と、前記燃焼室50に連通する、空気供給ラインに設置される送風機60およびガス供給ラインに設置される電子式比例制御ガスバルブ70と、前記燃焼室50、送風機60および電子式比例制御ガスバルブ70に連結され、前記燃焼室50，送風機60および電子式比例制御ガスバルブ70から供給される空気圧力によって上昇・降下する動作部20と、前記動作部20の移動距離を感知する距離感知センサー30を含む空燃比感知センサー10と、前記距離感知センサー30で検出されたデータに基づいてガスおよび空気の量を調節する制御部40と、を備える。
【００２３】
前記空燃比感知センサー10は、第1，2，3ハウジング11，13，15と、前記第1，2，3ハウジング11，13，15内部に備えられ、加えられるガスおよび空気圧力によって 上昇および下降する動作部20とを含む。
【００２４】
前記第1ハウジング11は、上部が開放され内部に所定の空間を有し、第１ハウジングの一方側にガスを流入することができるガスポート12が形成されている。
【００２５】
前記第2ハウジング13は、第1ハウジング11の上部に結合され、上下部が開放され内部に所定の空間を有し、第２ハウジング１３の一方側に燃焼室50内の圧力を導入することができる圧力ポート14が形成されている。また、前記第2ハウジング13の内周面には傾斜部19が形成されている。
【００２６】
前記第3ハウジング15は、第2ハウジング１３の上部に結合され、下部が開放され内部に所定の空間を有し、一方側に送風機60内部の圧力を導入することができる圧力ポート16が形成されると共に、上部に挿入孔18が形成されている。
【００２７】
一方、前記第1、第2ハウジング11，13の間、または第２、第３ハウジング１３、１５の間には気密を維持するために気密部材を介在し得る。
【００２８】
前記動作部20には、第1ハウジング11と第2ハウジング13の間に第1ダイアフラム21が固定され、前記第1ダイアフラム21と第1ハウジング11の間に第１スプリング24が垂直方向へ設置されている。また、前記第2ハウジング13と第3ハウジング15の間に第2ダイアフラム22が固定され、前記第1，2ダイアフラム21，22の間に接続部材23が設けられ、前記第2ダイアフラム22と第3ハウジング15の内側上部との間に第２スプリング24が垂直方向へ設置されている。そして、前記第2ダイアフラム22の断面積を第1ダイアフラム21の断面積より大きくして低い送風機の圧力でも空燃比測定を可能にしている。
【００２９】
前記距離感知センサー30は、第3ハウジング15の挿入孔18に挿入され、前記動作部20の動作距離を感知して制御部40にデータを伝達する。
【００３０】
前記距離感知センサー30は、第1ハウジング11または第3ハウジング15に選択的に設置され得る。
【００３１】
前記空燃比感知センサー10は、円筒構造を有し、ゴム材質のダイアフラムを含む。
【００３２】
前記制御部40は、空燃比感知センサー10の距離感知センサー30からデータを受けて、出力レベルおよびデータに基づく空燃比に従って送風機60および電子式比例制御ガスバルブ70を調節する。(一般的な方法を採択する)
【００３３】
以下では前記の構成を有する本発明の作用および効果を説明する。
【００３４】
図2に図示された通り、前記第1ハウジング11にガスポート12から多量のガスが流入すると、前記第1ハウジング11内部のガス圧力P1が上昇し、前記第1ダイアフラム21が上昇しながら前記接続部材23を上昇させて、前記接続部材23の移動距離だけ前記第2ダイアフラム22も上昇する。
【００３５】
この際、前記第2ダイアフラム22は、これに設置された第２スプリング24により弾性的に付勢される。
【００３６】
前記距離感知センサー30が、最初設定された距離で前記第2ダイアフラム22の移動距離を感知してそのデータを制御部40に伝送すると、制御部40は、電子式比例制御ガスバルブ70を制御して燃焼室50内に供給されるガス圧を調節することにより、ガスと空気の所定量が所定の比率で燃焼室５０に供給されるようにする。
【００３７】
図3に図示された通り、送風機60の回転数が俄かに増加して空気の圧力が高くなると、前記送風機60から供給される空気の量が増加し、圧力ポート16から第３ハウジングに多量の空気が流入され、前記第3ハウジング15内部の空気圧力P3が上昇するに従って前記第2ダイアフラム22が傾斜面19に沿って下降しながら、順次に前記接続部材23と第1ダイアフラム21を下降させる。
【００３８】
この際、前記第1ダイアフラム21は、下側に設置されたスプリング24により弾性的に付勢される。
【００３９】
このような状態で前記距離感知センサー30が、前記第2ダイアフラム22の移動距離を感知してそのデータを制御部40に伝送すると、制御部40は、送風機60の回転数を制御して燃焼室50内に供給される空気圧力を調節することによりガスと空気の所定量が所定の比率で燃焼室５０に供給されるようにする。
【００４０】
このように、空燃比を比較的高くする場合には、ガス圧力に比べて送風機60による空気の圧力を相対的に高くする。即ち、前記送風機60による空気の圧力を相対的に高めると、動作部20が下降して第2ダイアフラム22の断面積が減少し、動作部20の上下部に加わる力を均衡をさせる。
【００４１】
一方、空燃比を比較的小さくする場合には、ガス圧力に比べて送風機60による空気圧力を相対的に低くするよう調節する。即ち、前記動作部20が上昇して前記第2ダイアフラム22の断面積が増大するようになって動作部20の上下部に加わる力を均衡をさせる。
【００４２】
図4は燃焼室50内の低出力の場合を例示したもので、空燃比を高くして排気ガスの露点温度を高めて排気ガス中の水蒸気の凝縮を防止することができる。
【００４３】
即ち,前記送風機60の圧力をガス圧力より相対的に高くなるレベルに調節して排気ガスの露点温度を高める。
【００４４】
図5は燃焼室50内の高出力の場合を例示したもので、空燃比を低くして燃焼効率を高めて燃焼装置を運転することができる。
【００４５】
即ち,前記送風機60による空気の圧力をガスの圧力より相対的に低いレベルに調節して効率を高める。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
前記の通り、本発明はボイラーの燃焼効率を向上させることができ、電子式比例制御ガスバルブと送風圧力が相対的に低いファンを使用する既存のボイラーに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の１つの実施の形態による空燃比感知センサーを利用した燃焼装置を示した概略図。
【図２】本発明による空燃比感知センサーの動作状態を示した断面図。
【図３】本発明による空燃比感知センサーの動作状態を示した断面図。
【図４】本発明による別の実施の形態の空燃比センサーの一部を示した断面図。
【図５】本発明による別の実施の形態の空燃比センサーの一部を示した断面図。
【図６】従来の比例制御バルブを示した概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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