전(全) 1차 공기식 연소장치에 있어서의 연소안전장치
제1도는 종래 기술의 계통선도. 제2도는 공기과잉률과 프레임 전류치와의 관계를 도시하는 선도. 제3도는 종래 기술의 프레임 전류치의 변화 특성도. 제4도는 종래 기술의 비교기예의 입력 전위의 변화 특성도. 제5도는 본 발명장치의 한 예의 계통선도. 제6도는 공기압 제어식 조절기의 특성도. 제7도는 본 발명의 프레임 전류치의 변화 특성도. 제8도 및 제9도는 증폭기의 증폭률을 서로 다르게 설정했을 때의 각각의 경우에 있어서의 비교기에의 입력전위의 변화 특성도. 제10도는 입력 전위의 변화 특성의 부분적인 확대도이다. * 도면의 주요부분의 부호의 설명 1 : 메인 버어너 2 : 파일럿 버어너 1a, 2a : 연소면 3 : 송풍기 5, 5 : 프레임로드 6 : 전류-전압변환기 7 : 증폭기 8 : 비교기 14 : 공기압 제어식 조절기
본 발명은 전(全) 1차 공기식 연소장치에서의 산소 결핍대책용의 연소장치에 관한 것이다. 본원 출원인은 먼저 이러한 종류의 장치로서 일본국 특원소 56-177833호에 의해 예를 들면 제1도의 도시와 같이 메인버어너(1)와 파일럿 버어너(2)를 연소용 송풍기(3)로 부터의 공기를 1차 공기로서 연소하는 전 1차 공기식의 가스 버어너로 구성하고, 이 메인 버어너(1)와 이 파일럿 버어너(2)의 공기과잉률(공급 공기량/연소 필요 공기량)을, 예를 들면 제어판(4)으로 각 버어너(1)(2)에의 공급 공기량을 조정하여 서로 다른 값으로 설정하는 동시에 이 메인 버어너(1)와 이 파일럿 버어너(2)의 각 연소면(1a)(2a)에 각각 별도의 프레임로드(flame rod)(5)(5')접속하여 이 메인 버어너(1)의 프레임 전류치와 이 파일럿 버어너(2)의 프레임 전류치를 검출하고, 이들 프레임 전류치를 각각 전류-전압 변화기(6)(6')와 증폭기(7)(7')를 개재하여 비교기(8)에 입력하고, 이 비교기(8)의 출력으로, 예를 들면 가스공급로(9)에 설치한 전자 안전밸브(10)를 개폐하여 연소를 제어하도록 한 것을 제안했다. 또, 도면 중(11)은 메인 버어너(1)에의 가스공급을 통과시키거나 단절시키거나 단절시키는 온도조절 및 그 밖의 제어밸브를 도시한다. 이와 같은 종래의 장치는 전 1차 공기식 버어너의 프레임 전류치를 검출하면 프레임 전류치는 버어너의 인풋(in-put)에 따라 그 절대치는 달라지나 공기 과잉률에 대한 변화 특성은 제2도의 도시와 같이 공기 과잉률 1.0∼1.1의 범위에서 최고가 되는 산형(山形)의 특성을 나타내는 것에 착안하여 메인 버어너(1)와 파일럿 버어너(2)와의 공기 과잉률을, 예를 들면 각각 1.5 및 1.1로 설정하고, 공기 중의 산소 농도가 저하되어 실질적인 과잉률이 저하하는데 따라 제3도의 도시와 같이 메인 버어너(1)의 프레임 전류치의 증가와 파일럿 버어너(2)의 프레임 전류치의 감소를 발생케 하고 각각의 증폭기(7)(7')의 증폭률을 적절히 설정하여, 예를 들면 공기속의 산소 농도가 18% 이하로 떨어지면서부터 제4도의 도시와 같이 비교기(8)에의 파일럿 버어너(2) 측의 입력 전위� �� 메인 버어너(1)측의 입력전위보다 떨어지도록 하고 이리하여 공기 중의 산소 농도가 18% 이하로 될 때 비교기(8)로부터의 로우레벨의 출력이 발생되어 전자 안전밸브(10)가 폐색되도록 구성된다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술을 이용하여 특히 송풍기를 강약 2단으로 절환 운전 가능하게 하는 동시에 이 송풍기로부터의 송풍압을 받는 공기압 제어식 조절기에 의하여 메인버어너와 파일럿 버어너로 공급할 가스량을 증감시켜서 이 송풍기의 절환에 연동하여 이 각 버어너의 연소를 강하고 약한 적어도 2단의 절환이 가능하게 한 전 1차 공기식 연소장치에서 산소 결핍시에 확실한 연소정지를 시킬 수 있는 연소안전장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 제5도는 본 발명에 의한 장치의 한 예를 도시하고, 도면 중 종래의 실시예의 것과 동일한 부재에는 제1도와 동일한 부호를 붙였다. 송풍기(3)는 온도조절회로(12)에 의하여 제어되는 릴레이(R)의 릴레이스위치(r)에 의하여 강약 2단으로 절환운전되는 것으로 피가열체의 온도가 낮을 때는 온도조절로(12)부터의 하이레벨의 출력으로 릴레이(R)가 통전되고, 항상 개방되어 있는(b) 접점측으로 릴레이 스위치(r)가 절환되어 송풍기(3)가 강운전을 하며, 피가열체의 온도가 상승되면 온도조절회로(12)에서 로우레벨의 출력이 발생되어 릴레이(R)에의 통전이 정지되고, 릴레이 스위치(r)가 항상 개방되어 있는 (a) 접점측으로 절환되어 송풍기(3)의 약운전이 되도록 구성되어 있다. 또, 인터발회로(13)에 의하여 강운전시에 있어서도 간헐적으로 온도조절회로(12)의 출력레벨을 로우레벨으로 하강시키고, 간헐적인 약운전이 실시되도록 하고 있다. 참고번호(14)은 가스공급(9)로에 전자 안전밸브(10)의 상류측에서 설치한 공기압제어식 가스공급조절기를 나타내며, 송풍기(3)로부터의 송풍압을 이 조절기(14)에 작용시켜서 강운전시는 송풍압의 상승으로 이 조절기(14)의 밸브(14a)가 열리는 쪽으로 작동되고, 메인 버어너(1)와 파일럿 버어너(2)에의 가스 공급량이 증가해서 각 버어너(1)(2)에서의 강연소가 실행되나, 송풍기(3)의 약운전시는 송풍압의 감소로 밸브(14a)의 개방 정도가 감소되고, 각 버어너(1)(2)에의 가스 공급량이 감소되어서 약연소로 절환되도록 구성된다. 여기에서 상기 조절기(14)의 송풍압에 대한 특성은 제6도의 도시와 같이 송풍압이 0mmH 2 O라도 그 출구측의 2차압은 0mmH 2 O 보다 크다. 이것은 송풍압이 없더라도 조절기(14)의 밸브(14a)에서는 누설량이 미세하지만 약간 발생하기 때문이다. 그로 인해 송풍기(3)를 약운전으로 절환하여 송풍압을 강운전시의 예를 들면 18 mmH 2 O에서 그 1/2인 9mmH 2 O로 강하시켜도 조절기(14)의 2차압은 예를 들어 20mmH 2 O에서 11mmH 2 O로 떨어질뿐 강연소시의 1/2에까지 저하하지 않으며, 그 결과 약연소시의 공기 과잉률은 강연소시의 1/2에까지 저하하지 않으며, 그 결과 약연소시의 공기 과잉률은 강연소시의 그것에 비교해서 작아진다. 예를 들면 메인 버어너(1)의 강연소시의 공기 과잉률을 공기 중의 산소 농도가 20.9%일 때, 1.5가 되도록 설정하면 약연소시에 있어서는 1.4가 되고, 또 파일럿 버어너(2)의 공기 과잉률도 강연소시에 1.1로 하면 약연소시에 있어서는 1.0이 되고, 공기 중의 산소 농도의 변화에 대한 각 버어너(1)(2)의 프레임 전류치는 제7도의 도시와 같이 강연소시와 약연소시에서 상이한 구배에서의 증감 변화를 나타낸다. 제8도 및 제9도는 공기 중의 산소 농도의 변화에 대한 비교기(8)에의 입력전위의 변화를 도시하는 것으로, 제8도는 공기 중의 산소 농도가 18% 밑으로 떨어질때 강연소시의 파일럿 버어너(2)측의 입력전위가 강연소시의 메인 버어너(1) 측의 입력전위보다 떨어지도록 파일럿 버어너(2) 측의 증폭기(7)의 증폭률을 메인 버어너(1)측의 증폭율에 비하여 대략 2배로 설정했을 경우이고, 제9도는 공기 중의 산소 농도가 18% 이하로 떨어질 때 약 연소시의 파일럿 버어너(2) 측의 입력전위가 약연소시의 메인 버어너(1)측의 입력전위보다 떨어지도록 파일럿 버어너(2) 측의 증폭기(7)의 증폭률을 메인 버어너(1) 측의 증폭율에 비해서 약 2.5배로 설정했을 경우를 나타내며, 제8도 및 제9도의 어느 경우에도 약연소시에 있어서의 양 버어너(1)(2)의 입력전위의 교차점에서의 � �차각 α가 강연소시에 있어서의 양 버어너(1)(2)의 입력전위의 교차점에서의 교차각 β보다 크고, 또 제9도의 경우가 제8도의 경우보다 α 및 β가 크게 나타난다. 입력전위는 실제로는 제10도의 도시와 같이 어느 정도의 진폭을 갖는 변화를 나타내므로 교차각이 큰쪽이 연소정지를 발생시키는 공기 중의 산소 농도에서의 불균형이 적고, 따라서 공기 중의 산소 농도가 18% 이하로 될 때 연소를 정지하려면, 약연소시에 대응시킨 제9도의 특성이 얻어지도록 증폭기(7)(7')의 증폭률을 설정하는 것이 좋다. 그러나, 이대로는 강연소시에 있어서, 공기 중의 산소 농도가 16.5%로 저하될 때까지는 파일럿 버어너(2) 측의 입력전위가 메인 버어너(1) 측의 입력전위보다 높기 때문에 강연소와 상태가 계속됐을 경우의 안전성이 확보되지 않고 따라서 강연소시에 있어서도 상기와 같이 간헐적으로 송풍기(3)를 약운전으로 하여 각 버어너(1)(2)의 연소를 약연소로 절환함으로써 공기 중의 산소 농도가 18% 이하가 될 때 이 간헐적인 약연소시에 연소가 정지되도록 했다. 이와 같이 본 발명에 의할 때는 약연소의 특성에 대응해서 증폭기의 중폭률을 설정하는 것으로 공기 중의 산소 농도가 소정 농도 이하로 떨어질 때 균형있게 연소를 정지할 수 있고, 또 강연소시에도 간헐적으로 약연소가 실시되어 강연소시에 있어서의 산소 결핍 위험도 완전히 방지되는 효과가 있다. |
