(57)【要約】空気比例式燃焼装置とその熱量調整方法が開示される。送風機の回転数制御で出力熱量を制御する本発明の燃焼装置は設置場所や煙道が塞がっているのか否か、季節などの変化のような外部状況又はその状況変化による送風機の回転数対比空気流速の変化を補償することができる。そのために、燃焼装置はガス供給を遮断した状態で基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）で送風機を駆動してから測定した風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）と基準風圧（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）に差がある場合、回転数を可変しながらその差を補償し可変した回転数を新しい基準回転数として適用する。【選択図】図３
2015535586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気比例制御式燃焼装置において、
ガスと空気の混合空気を配送する送風機と、
前記送風機に連結されたガス配管の上に設けられて前記送風機に流入されるガスの量を制御するガスバルブと、
前記送風機に連結された空気配管の上に設けられて前記送風機に流入される空気の風圧を測定する風圧センサと、
前記燃焼装置の出力熱量別基準風圧と、前記基準風圧を出力するための基準回転数が貯蔵されたメモリと、
ユーザによって要請された熱量を出力するために前記メモリに貯蔵された基準回転数で前記送風機を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記ガスバルブを閉めて前記基準回転数で前記送風機を駆動した状態で読み込んだ前記風圧センサの測定値が前記基準風圧と異なる場合、前記測定値が前記基準風圧になるまで前記送風機の回転数を可変した後、前記可変した回転数を前記基準回転数として前記メモリに更に貯蔵する送風機調節部を含むことを特徴とする、
空気比例制御式燃焼装置。
【請求項２】
前記送風機に流入される混合空気の量を制御する多段バルブを更に含み、前記送風機調整部の動作は前記多段バルブを全て開放した状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の空気比例制御式燃焼装置。
【請求項３】
前記送風機調整部は、前記ガスバルブを閉めて前記基準回転数で前記送風機を駆動した状態で読み込んだ前記風圧センサの測定値と前記基準風圧の差が臨界範囲内にある場合、前記メモリに貯蔵された基準回転数をそのまま維持することを特徴とする請求項１に記載の空気比例制御式燃焼装置。
【請求項４】
空気比例制御式燃焼装置の熱量調整方法において、
メモリに前記燃焼装置の出力熱量別基準風圧と、前記基準風圧を出力するための基準回転数が貯蔵されるステップと、
送風機に流入されるガスの供給を遮断し前記基準回転数で前記送風機を駆動し風圧センサを利用して前記送風機に流入される空気の風圧を測定する送風機調整第１ステップと、
前記測定した測定値が前記基準風圧と異なる場合、前記測定値が前記基準風圧になるまで前記送風機の回転数を可変した後、前記可変した回転数を前記基準回転数として前記メモリに更に貯蔵する送風機調整第２ステップと、
ユーザによって要請された熱量を出力するために前記送風機調整ステップで更に貯蔵された基準回転数で前記送風機を制御するステップと、を含むことを特徴とする、
空気比例制御式燃焼装置の熱量調整方法。
【請求項５】
前記送風機調整第１ステップ及び前記送風機調整第２ステップは、前記送風機に流入される混合空気の量を制御する多段バルブを全て開放した状態で行われることを特徴とする請求項４に記載の空気比例制御式燃焼装置の熱量調整方法。
【請求項６】
前記送風機調整第１ステップでの測定値と前記基準風圧の差が臨界範囲内にある場合、前記メモリに貯蔵された基準回転数をそのまま維持して前記第２ステップを行わないことを特徴とする請求項４に記載の空気比例制御式燃焼装置の熱量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は送風機の回転数を制御することで出力熱量を制御する空気比例制御式燃焼装置において、外部の状況又はその状況の変化による送風機の回転数対比空気流速を補償する空気比例制御式（Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｇａｓ／Ａｉｒ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）燃焼装置とその熱量調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置とはガスと空気の混合空気をバーナーが燃焼して生成した熱を熱交換器を介してボイラー又は温水器などに使用される暖房水又は温水を加熱する装置であって、空気比例制御方式は燃焼装置が生成する熱量が空気の流速によって決定される方式である。
図１は、従来の燃焼装置に含まれた燃焼部の一例を示す図である。図１の燃焼部１００を参照する。送風機（Ｆａｎ）１０に空気を供給する空気配管１１は送風機１０に連結され、ガスが流動するガス配管１３は送風機１０の前端で空気配管１１に連結されることで送風機１０にはガスと空気が混合された混合空気が流入される。混合空気が流動する空気配管１１の一側には多段バルブ１５が設けられて送風機１０に流入される混合空気の量を制御する。送風機１０によって配送される混合空気はバーナー１７に供給されて燃焼され、燃焼過程で発生した熱は熱交換器１９を介して燃焼装置に供給される直水を加熱して温水や暖房水を作る。
送風機１０に供給されるガスの量はガス配管１３の上に設けられたガスバルブ２１によって制御される。空気の量は送風機１０自体の回転数を制御することで調節し、送風機１０に供給される実際の空気の量は風圧センサ（ＡＰＳ：Ａｉｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）２３によって比例的に計測される。  
【０００３】
上述したように、空気比例制御方式の燃焼装置の熱量出力は混合空気の流速によって決定され、その空気の流速は送風機１０の回転数によって制御される方式である。
問題は、空気の流速が設置場所（湿った地域と乾燥した地域）や設置高度、煙道の長さによって燃焼装置ごとに異なり得るため送風機１０の回転数対比流速が燃焼装置ごとに異なる恐れがある。また、同じ燃焼装置であっても煙道が塞がれているのか否かや季節などに応じて流速が変わる可能性があるため、同じ燃焼装置であるにも関わらず送風機１０の回転数対比流速が異なり続ける可能性がある。
よって、燃焼装置の出力熱量を正確に制御するためには、設置時だけでなく周期的に送風機１０の回転数対比流速を測定し補正する必要がある。
【０００４】
＜特許文献１＞
発明の名称：空気比例制御温水器
前記公開特許は安価のＡＣ送風機とガス比例バルブと風量センサを利用し、風量に応じてガス比例バルブを直接制御して風量の全ての範囲に対してガス量を合わせることができる温水器を開示しているが、依然として外部環境に対する補償機能はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０−２００３−００４１３６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、送風機の回転数を制御することで出力熱量を制御する空気比例制御式燃焼装置において、送風機の回転数対比空気流速に対する外部状況の影響を補償して正確な熱量を出力することができる空気比例制御式燃焼装置とその熱量調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記送風機の回転数対比空気流速の変化を周期的に測定し補償することで、固定されずに変化する外部状況に応じた流速の変化を補償して正確な熱量を出力する空気比例制御式燃焼装置とその熱量調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明による空気比例制御式燃焼装置の熱量調整方法は、メモリに前記燃焼装置の出力熱量別基準風圧と、前記基準風圧を出力するための基準回転数が貯蔵されるステップと、送風機に流入されるガスの供給を遮断し前記基準回転数で前記送風機を駆動し風圧センサを利用して前記送風機に流入される空気の風圧を測定する送風機調整第１ステップと、前記測定した測定値が前記基準風圧と異なる場合、前記測定値が前記基準風圧になるまで前記送風機の回転数を可変した後、前記可変した回転数を前記基準回転数として前記メモリに更に貯蔵する送風機調整第２ステップと、ユーザによって要請された熱量を出力するために前記送風機調整ステップで更に貯蔵された基準回転数で前記送風機を制御するステップと、を含む。
【０００８】
実施例によって、前記送風機調整第１及び第２ステップは、前記送風機に流入される混合空気の量を制御する多段バルブを全て開放した状態で行われることが好ましい。
【０００９】
なお、前記送風機調整第１ステップでの測定値と前記基準風圧の差が臨界範囲内にある場合、前記メモリに貯蔵された基準回転数をそのまま維持して前記第２ステップを行わなくてもよい。
【００１０】
本発明の他の実施例による空気比例制御式燃焼装置は、ガスと空気の混合空気を配送する送風機と、前記送風機に連結されたガス配管の上に設けられて前記送風機に流入されるガスの量を制御するガスバルブと、前記送風機に連結された空気配管の上に設けられて前記送風機に流入される空気の風圧を測定する風圧センサと、前記燃焼装置の出力熱量別基準風圧と、前記基準風圧を出力するための基準回転数が貯蔵されたメモリと、ユーザによって要請された熱量を出力するために前記メモリに貯蔵された基準回転数で前記送風機を制御する制御部と、を含む。
【００１１】
前記制御部は送風機調整部を含む。送風機調整部は、前記ガスバルブを閉めて前記基準回転数で前記送風機を駆動した状態で読み込んだ前記風圧センサの測定値が前記基準風圧と異なる場合、前記測定値が前記基準風圧になるまで前記送風機の回転数を可変した後、前記可変した回転数を前記基準回転数として前記メモリに更に貯蔵する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃焼装置は、送風機の回転数を制御することで出力熱量を制御しながら送風機の回転数対比空気流速に対する外部状況の影響を補償して正確な熱量を出力することができる。
また、本発明の燃焼装置は前記送風機の回転数対比空気流速の変化を周期的に測定し補償することで、固定されずに変化する外部状況による流速の変化を補償して正確な熱量を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の燃焼装置に含まれた燃焼部の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の燃焼装置のブロック図である。
【図３】本発明の燃焼装置の熱量調整方法の説明に提供されるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図２を参照する。本発明の燃焼装置２００は燃焼部１００とメモリ２１０及び制御部２１０を含む。図２の燃焼装置２００は本発明の説明に必須的ではないものは省略しているが、もちろんユーザインタフェースなどを更に具備してもよい。
燃焼部１００は図２に例示的に図示した構造以外にも他の構造の燃焼部も可能である。但し空気比例制御方式が適用されて送風機１０の回転数制御を介して燃焼装置２００全体の出力熱量が制御されるものであればよい。
メモリ２０１には出力熱量別基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）と、基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）を出力するための基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）情報が記録された燃焼テーブルが貯蔵される。
上述したように、燃焼装置２００の出力熱量は空気比例制御方式に応じて空気の流速、即ち風圧センサ２３で測定する風圧で制御する。ここで、基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）は該当出力熱量を出すための空気の流速に当たる風圧であり、基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）は風圧を出すと予め設定された送風機１０の回転数である。
【００１５】
他にもメモリ２０１には出力熱量別最高臨界回転数（Ｍａｘ．ＲＰＭ）が貯蔵される。最高臨界回転数（Ｍａｘ．ＲＰＭ）は後述する送風機調整過程で基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）が補正される最高値として出力熱量別に決められる。
制御部２１０は燃焼制御部２１１と送風機調整部２１３を含み、本発明の燃焼装置２００の全般的な動作だけでなく本発明の特徴的な送風機調整機能を行う。
燃焼制御部２１１はユーザによって要請された熱量を出力するために、メモリ２０１から該当熱量にマッピングされた基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）を読み込んで送風機１０を基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）で駆動する。もちろん、制御方式に応じて燃焼制御部２１１は基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）から算出的に追加計算された回転数を適用してもよいが、制御の基準は該当熱量にマッピングされた基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）である。
【００１６】
送風機調整部２１３は本発明の特徴的な送風機調整機能を行う。送風機調整部２１３の動作は図３を基準に説明する。
本発明の送風機調整機能は予め設定された基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）で送風機１０を駆動しても該当基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）が出ずに結果的に望みの熱量が出力されない問題を解決する機能である。上述したように、空気の流速が設置場所（湿った地域と乾燥した地域）、設置高度、煙道の長さ、煙道が塞がれているのか否か又は季節などに応じて燃焼装置ごとに異なり、同じ燃焼装置であっても一定に維持されずに変わるため、これを周期的に補正して基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）を修正し続ける機能である。送風機調整機能が行われる途中には燃焼制御部２１１は動作しない。
【００１７】
＜送風機調整モードＳ３０１＞
図３を参照する。送風機調整部２１３は予め設定された送風機調整モードに進入するのか否かを判断する。送風機調整モードに進入すると、以下の送風機調整ステップが行われる。送風機調整モードへの進入は燃焼装置２００が最初に設置された際にのみ行ってもよいが、実施例によっては周期的に、例えば３０日周期に実施して外部環境の変化を補償する必要もある。
【００１８】
＜送風機調整第１ステップＳ３０３，Ｓ３０５＞
送風機調整モードに当たる場合、送風機調整部２１３はまずガスバルブ２１を閉めて送風機１０に流入されるガス供給を遮断し、多段バルブ１５は全て開ける。多段バルブ１５は完全に開放するが、２段バルブであれば２段開放を実施し、３段バルブであれば３段開放を実施する。但し、本発明の燃焼部１００に必ずしも多段バルブ１５が適用されるべきでなく、実施例によっては多段バルブ１５に代わって１段バルブが適用されてもよい。それによって送風機１０には混合空気ではない空気のみ供給され、送風機調節部２１３の回転制御による送風機１０の配送能力をチェックする（Ｓ３０３）。
送風機調整部２１３はメモリ２０１に貯蔵された基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）のうち一つで送風機１０を駆動しながら、風圧センサ２３が測定した風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）を読み込む（Ｓ３０５）。
【００１９】
＜送風機調整第２ステップＳ３０７乃至Ｓ３２１＞
送風機調整部２１３はＳ３０５で測定した風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）が基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）と同じであるか類似しているのか否かを判断し（Ｓ３０７）、測定風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）と基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）の差が臨界範囲内であれば正常状態であると判断する（Ｓ３０９）。
Ｓ３０７の判断の結果、測定風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）と基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）の差が臨界範囲を逸脱していれば煙道の状況や季節などの環境が従来の基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）が設定された時とは異なっていることを意味する。よって、送風機調整部２１３は風圧センサ２３から読み込んだ測定風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）が基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）と臨界範囲内で一致するように送風機１０を駆動する回転数を可変し続ける（Ｓ３１１、Ｓ３１３）。
更に測定風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）と基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）の差が臨界範囲内で一致すると基準回転数に対する補正値（現在の回転数）が決められたと判断し、送風機調整部２１３は補正による「回転数変化率」が「熱量補正臨界補正率」より大きい値であるのか否かを判断する。ここで、「回転数変化率」とは基準回転数対比補正値（Ｓ３１３で決められた現在の回転数）の割合をいい、例えば基準回転数が１００で補正値（現在の回転数）が１２０であれば回転数変化率は１２０％になる。「熱量補正臨界補正率」は一定範囲を超える補正のみを適用するための臨界値であって、補正を適用する回転数変化率の最小値とする。例えば、「熱量補正臨界補正率」が１０３％である場合、回転数変化率が１０３％未満になれば熱量補正を適用せずに中止する（Ｓ３１５）。
Ｓ３１５の判断の結果、回転数変化率が熱量補正臨界補正率以上であれば基準回転数に対する補正が必要であるとし、メモリ２０１に貯蔵された基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）を現在の回転数に補正することで送風機の補正を完了する（Ｓ３１７）。
Ｓ３１５の判断の結果、回転数変化率が熱量補正臨界補正率未満であれば基準回転数に対する補正が不必要であると判断し、メモリ２１０に貯蔵された基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）をそのまま維持して補正を行わない。
また、Ｓ３１１及びＳ３１３が行われながら該当出力熱量の最高臨界回転数（Ｍａｘ．ＲＰＭ）が適用された状態でも測定風圧（Ａｃｔ．ＡＰＳ）と基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）が再び臨界範囲内で一致しなければ、送風機調整部２１３は基準回転数に対する補正が不可能であると判断する。よって、送風機調整部２１３は燃焼装置２００の最高臨界回転数（Ｍａｘ．ＲＰＭ）を該当熱量を制御するための回転数として適用してメモリ２０１の基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）を変更する（Ｓ３１９）。
【００２０】
上述した方法で本発明の燃焼装置の熱量補正方法が行われる。燃焼制御部２１１はユーザから要請された熱量を出力するために、図３の送風機調整方法によって更に調整された基準回転数（Ｒｅｆ．ＲＰＭ）で送風機１０を制御する。よって、季節が変わるか使用によって煙道が次第に塞がれるなどの状況変化があっても燃焼装置２００はユーザが要請した熱量をそのまま出力することができる。
【００２１】
＜実施例＞
実施例では、図３の送風機補正方法は燃焼装置２００の最高出力熱量にマッピングされた最高基準風圧（Ｍａｘ．Ｒｅｆ．ＡＰＳ）を基準にする。それによって、補正された最高基準風圧（Ｍａｘ．Ｒｅｆ．ＡＰＳ）に基づいて各出力熱量別基準風圧（Ｒｅｆ．ＡＰＳ）を比例的に再調整することができる。
【００２２】
これまで本発明の好ましい実施例について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく該当発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
【図１】
2015535586.tif 000003
【図２】
2015535586.tif 000004
【図３】
2015535586.tif 000005
【国際調査報告】
2015535586.tif 000006
2015535586.tif 000007
2015535586.tif 000008
2015535586.tif 000009