KR100448521B1 - 보일러의 온수제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 온수제어 장치에 관한 것으로서, 보일러의 메인 콘트롤러에서 현재의 직수 유량과 온도 및 공급되는 온수온도를 지속적으로 감지하여 필요한 열량을 계산하여 보일러를 운전함으로써 연료를 절감할 수 있고 신속하게 온수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 주열교환기를 통해 나오는 물의 온도가 일정온도 이상일 경우 보일러의 연소를 정지시켜 안전하게 보일러를 온수운전시켜 소비자로 하여금 원하는 온수온도로 온수사용량에 관계없이 신속하고 안전하게 온수를 사용할 수 있는 이점이 있다.

Description

보일러의 온수제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING HOT WATER OF BOILER}

본 발명은 보일러의 온수제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보일러의 메인 콘트롤러에서 현재의 직수 유량과 온도 및 공급되는 온수온도를 지속적으로 감지하여 필요한 열량을 계산하여 보일러를 운전함으로써 신속하게 온수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 주열교환기를 통해 나오는 물의 온도가 일정온도 이상일 경우 보일러의 연소를 정지시켜 안전하게 온수를 공급할 수 있도록 한 보일러의 온수제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 일정한 공간 내의 온도를 일정하게 유지하여 일의 능률을 올리도록 하는 것을 공기조화라 하며, 이때 사용되는 인위적인 수단을 공기조화장치라 한다.

이 공기조화장치는 실내 공기의 온도를 낮추는 냉방장치와 그 온도를 높이는 난방장치가 있다. 이 냉방장치는 압축된 냉매가 팽창되면서 발생하는 흡열작용을 이용하여 흡입된 공기를 냉각시키고, 이 냉각된 공기를 실내로 토출시킴으로써 실내를 냉방하게 된다.

또한, 난방장치는 에너지원에 따라 유류를 사용하는 기름보일러와, 기체를 사용하는 가스보일러로 구분된다. 이 기름보일러와 가스보일러는 모두 유류와 가스를 발화물질로 사용하여 이 발화물질이 산화됨에 따라 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열된 물을 순환시킴으로써 실내의 온도를 높임과 동시에 온수를제공한다.

도 1은 일반적인 가스보일러의 구성을 나타낸 구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 보일러(B)를 작동하게 되면, 점화플러그(3)에서 불꽃을 튀겨서 가스공급관(1)으로 공급되는 가스를 착화시켜 점화를 시켜 가스버너(2)를 작동시키고, 송풍기(18)을 가동하여 공기를 상부로 공급하여 연소를 촉진시킨다.

그리고, 상기 물저장탱크(16)에 저장된 물을 순환펌프(15)를 작동하여 케이스(4)내에 설치된 주열교환기(5)로 공급하여 가스버너(2)의 열로 물공급관(6)으로 이동하는 물을 데우도록 하고, 연소가스는 배기구(7)를 통하여 외부로 배출하도록한다. 그리고, 데워진 물은 물이송관(8)을 통하여 난방용을 사용하고자 하는 경우에는 삼방밸브(9)가 작동하여 난방온수공급관(10)으로 온수를 공급하여 방에 난방을 수행하도록 하며, 난방을 수행한 후에는 난방환수관(17)으로 유입되어 물저장탱크(16)에 저장되어진다.

한편, 온수를 수행하는 경우에는 삼방밸브(9)를 작동하여 난방온수공급관(10)을 차단하고, 급탕열교환기(12)로 온수를 공급하여 물저장탱크 (16)로부터 물을 공급받아서 물이송관(8)으로 공급된 온수와 희석시켜 온수공급관 (14)으로 공급하여 세면 및 목욕용으로 사용하도록 한다. 그리고, 온수 사용이 많을 경우에는 스위칭부(11)의 개폐에 의하여 직수유입관(13)를 통하여 급탕열교환기 (12)로 직수냉수가 공급된다.

이때, 일련의 연소과정 및 보일러(B)의 작동은 사용자가 조작하는 룸콘(30)의 입력신호를 받는 메인 콘트롤러(20)에 의해서 제어된다.

이와 같이 보일러가 난방상태 이거나 정지상태에서도 소비자가 온수를 사용하면 보일러의 삼방밸브(9)가 자동적으로 난방라인에서 온수라인으로 전환되어 보일러가 온수조건으로 제어되어 소비자가 원하는 온수를 공급하고, 온수 사용을 정지하면 삼방밸브(9)가 다시 난방라인으로 절환되어 온수공급은 정지되고 보일러는 소비자가 원하는 난방조건에 따라 제어되거나 정지된다.

이렇게 작동하는 보일러에서 온수 온도를 일정하게 유지하여 온수를 공급하기 위해서는 룸콘(30) 등 온도조절기(미도시)에서 온수온도를 설정할 경우 메인 콘트롤러(20)에서 온수공급관(14)에 설치된 출구온도센서(미도시)의 값을 입력받아 온수 온도를 제어하기 위해 설정온도와 현재온도를 비교하여 원하는 온수를 공급하기 위해 보일러의 버너를 온/오프 시키거나 송풍기(18) 및 가스밸브(19)를 비례제어하게 된다.

그런데 보일러의 온수출구 온도센서에 의해 온수 온도를 제어할 경우 온수량에 관계없이 설정온도 및 온수출구 온도에 의해서만 제어되므로 소비자가 온수를 사용하면서 온수량을 조절할 경우 메인 콘트롤러(20)에서 온수량이 바뀐 것을 직접적으로 알 수 없고 온수출구 온도가 갑자기 올라가거나 내려가는 등의 변화에 따라 간접적으로 알고 열량을 제어하게 되어 제어속도가 느려 보일러가 필요이상으로 온/오프되어 연료를 낭비하거나, 찬물과 뜨거운 물이 번갈아 나와 화상을 입는 경우도 있으며, 소비자가 수도꼭지로 온수량을 조절한 후 원하는 온도의 온수가 나올 때까지 기다렸다가 사용해야하는 불편함이 있다.

그리고, 보일러에서 온수를 공급하기 위해 급탕열교환기(12)에 열을 가하는 것이 아니라 주열교환기(5)를 통해 나온 물이 급탕열교환기(12)를 가열시키는 것이기 때문에 온수를 소량 사용할 경우 주열교환기(5)의 온도가 너무 높아 과열되거나 온도제어가 느려 갑자기 뜨거운 물이 나와 소비자가 화상을 입을 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 보일러의 메인 콘트롤러에서 현재의 직수 유량과 온도 및 공급되는 온수온도를 지속적으로 감지하여 필요한 열량을 계산하여 보일러를 운전함으로써 신속하게 온수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 주열교환기를 통해 나오는 물의 온도가 일정온도 이상일 경우 보일러의 연소를 정지시켜 안전하게 온수를 공급할 수 있도록 한 보일러의 온수제어장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 가스보일러의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 보일러의 온수제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 3은 본 발명에 의한 보일러의 온수제어장치를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예로써 보일러의 온수제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

18 : 송풍기 19 : 가스밸브

20 : 메인 콘트롤러 30 : 룸콘

40 : 유량센서 50 : 직수온도센서

60 : 출구온도센서 70 : 풍압센서

80 : 난방수온도센서

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 온수를 공급하는 보일러에 있어서, 직수유입관의 유량을 측정하는 유량센서와, 직수유입관의 직수온도를 측정하는 직수온도센서와, 온수공급관의 온도를 측정하는 출구온도센서와, 설정온도를 입력하고 보일러의 작동을 조작하고 보일러의 상태를 표시하는 룸콘과, 유량센서와 직수온도센서와 출구온도센서와 룸콘에서 출력되는 값을 입력받아 설정된 온수온도에 따라 필요열량을 계산하여 보일러의 작동을 제어하고 작동상태를 룸콘으로 출력하는 메인 콘트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

소비자가 온수를 사용하면, 보일러의 메인 콘트롤러에서 유량센서에 의해 온수량을 입력받고, 직수온도센서와 출구온도센서의 값을 입력받아 현재의 온수온도와 룸콘을 통해 소비자가 입력한 설정온도를 비교하여 필요열량을 계산하고 이 계산된 열량에 따라 보일러의 작동을 제어하여 설정온도의 온수를 지속적으로 공급할 수 있도록 제어한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 의한 보일러의 온수제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 온수의 사용량을 감지하기 위해 직수유입관(13)에 설치된 유량센서(40)와, 직수유입관(13)의 직수온도를 측정하는 직수온도센서(50)와, 온수공급관(14)의 온도를 측정하는 출구온도센서(60)와, 보일러의 공기비례제어를 위해 송풍기(18)로 유입되는 공기의 압력을 측정하는 풍압센서(70)와, 설정온도를 입력하고 보일러의 작동을 조작하고 보일러의 상태를 표시하는 룸콘(30)과, 유량센서(40)와 직수온도센서(50)와 출구온도센서(60)와 풍압센서(70)와 룸콘(30)에서 출력되는 값을 입력받아 설정된 온수온도에 따라 필요열량을 계산하여 보일러의 작동을 제어하고 작동상태를 룸콘(30)으로 출력하는 메인 콘트롤러(20)로 이루어진다.

위와 같이 이루어진 본 실시예의 작동을 도 3에 도시된 본 발명에 의한 보일러의 온수제어장치를 설명하기 위한 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이와 같이 지속적으로 보일러를 제어하는 메인 콘트롤러(20)에서 유량센서(40)와, 직수온도센서(50)와, 출구온도센서(60)와, 풍압센서(40) 등의 값들을 항상 입력받을 뿐만 아니라 룸콘(30)과 통신하여 룸콘(30)에서 입력되는 온수온도값이나 보일러의 작동을 제어하기 위한 신호들을 입력받는다.

따라서, 이렇게 각종 센서로부터 측정된 값을 입력받음에 따라 소비자가 온수를 사용하게 되면 보일러의 메인 콘트롤러(20)에서 유량센서(40)로부터 온수량을 입력받는다.

그리고, 유입되는 직수의 온도를 직수온도센서(50)에 의해 입력받고 배출되는 온수의 온도를 출구온도센서(60)에서 입력받는다(S10). 룸콘(30)과 통신하여 입력받은 온수의 설정온도를 입력받게 된다(S20).

이와 같이 입력된 유량, 직수온도, 출수온도, 설정온도에 따라 필요열량을 계산한다(S30).

이렇게 계산된 필요열량에 따라 메인 콘트롤러(20)에서 사용하는 온수의 유량에 따라 저장된 유량 이상이 될 경우 가스밸브(19) 및 송풍기(18)의 RPM, 점화플러그(3) 등을 풍압센서(70)의 값과 비교하여 공기비례제어로 보일러를 작동시켜 온수를 공급할 수 있도록 작동된다(S40).

따라서, 단순히 온수공급관(14)의 온수온도에 의해서만 보일러의 작동을 제어하지 않고 직접적으로 입력되는 냉수온도와 배출되는 온수온도 및 사용유량에 따라 보일러의 작동을 제어하여 온수를 공급하기 때문에 직수온도가 바뀌거나 유량이 변경되더라도 즉시 변경된 값이 적용되기 때문에 항상 일정한 온도의 온수를 공급할 수 있게 된다.

이와 같이 작동되는 보일러의 상태는 룸콘(30)으로 출력되어 룸콘(30)에서 확인할 수 있도록 한다(S50).

도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예로써 보일러의 온수제어장치를 나타낸 블록구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 보일러의 주열교환기(5)의 출수온도를 측정하는 난방수온도센서(80)와, 온수의 사용량을 감지하기 위해 직수유입관(13)에 설치된 유량센서(40)와, 직수유입관(13)의 직수온도를 측정하는 직수온도센서(50)와, 온수공급관(14)의 온도를 측정하는 출구온도센서(60)와, 보일러의 공기비례제어를 위해 송풍기(18)로 유입되는 공기의 압력을 측정하는 풍압센서(70)와, 설정온도를 입력하고 보일러의 작동을 조작하고 보일러의 상태를 표시하는 룸콘(30)과, 난방수온도센서(80)와 유량센서(40)와 직수온도센서(50)와 출구온도센서(60)와 풍압센서(70)와 룸콘(30)에서 출력되는 값을 입력받아 설정된 온수온도에 따라 필요열량을 계산하여 보일러의 작동을 제어하고 과열을 방지하며 작동상태를 룸콘(30)으로 출력하는 메인 콘트롤러(20)로 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이 온수의 열교환이 이루어지는 급탕열교환기(12)는직접 가열방식이 아니고 주열교환기(5)에서 가열된 난방수에 의해 열교환이 이루어지는 간접 가열방식이기 때문에 온수의 사용량이 적을 경우 온수의 출력은 중지되더라도 주열교환기(5)에서 열교환기 이루어져 주열교환기(5)의 온도가 필요이상 높이 상승되는 것을 방지하기 위해 난방수온도센서(80)에 의해 주열교환기(5)의 온도가 필요이상 높이 올라갈 경우 보일러의 연소를 중지시켰다가 임의의 온도 미만이 되면 다시 재운전 시켜 온수를 제어함으로써 보다 더 신속하고 안전하게 보일러을 운전시켜 소비자로 하여금 원하는 온수온도로 온수사용량에 관계없이 신속하고 안전하게 온수를 사용할 수 있도록 작동된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 보일러의 메인 콘트롤러에서 현재의 직수 유량과 온도 및 공급되는 온수온도를 지속적으로 감지하여 필요한 열량을 계산하여 보일러를 운전함으로써 신속하게 소비자에게 원하는 온수를 공급할 수 있는 이점이 있다.

또한, 소비자가 온수 사용 중 온수량을 조절하거나, 직수온도가 바뀔 경우에도 즉시 이를 감지하여 필요한 열량만큼의 보일러의 작동을 제어함으로써 연료를 절감할 수 있고 신속하고 안전하게 온수를 공급할 수 있는 이점이 있다.

또한, 간접 가열방식으로 온수량이 적을 경우 주열교환기를 통해 나오는 물의 온도가 일정온도 이상일 경우 보일러의 연소를 정지시킴으로써 안전하게 보일러을 운전시켜 소비자로 하여금 원하는 온수온도로 온수사용량에 관계없이 신속하고 안전하게 온수를 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 온수를 공급하는 보일러에 있어서,

   상기 온수의 사용량을 감지하기 위해 직수유입관에 설치된 유량센서와,

   상기 직수유입관의 직수온도를 측정하는 직수온도센서와,

   온수공급관의 온도를 측정하는 출구온도센서와,

   설정온도를 입력하고 보일러의 작동을 조작하고 보일러의 상태를 표시하는 룸콘과,

   상기 유량센서와 상기 직수온도센서와 상기 출구온도센서와 상기 룸콘에서 출력되는 값을 입력받아 설정된 온수온도에 따라 필요열량을 계산하여 상기 보일러의 작동을 제어하고 작동상태를 상기 룸콘으로 출력하는 메인 콘트롤러

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 온수제어장치.
2. 온수를 공급하는 보일러에 있어서,

   주열교환기의 출수온도를 측정하는 난방수온도센서와,

   상기 온수의 사용량을 감지하기 위해 직수유입관에 설치된 유량센서와,

   상기 직수유입관의 직수온도를 측정하는 직수온도센서와,

   온수공급관의 온도를 측정하는 출구온도센서와,

   설정온도를 입력하고 보일러의 작동을 조작하고 보일러의 상태를 표시하는 룸콘과,

   상기 난방수온도센서와 상기 유량센서와 상기 직수온도센서와 상기 출구온도센서와 상기 룸콘에서 출력되는 값을 입력받아 설정된 온수온도에 따라 필요열량을 계산하여 상기 보일러의 작동을 제어하고 과열을 방지하며 작동상태를 상기 룸콘으로 출력하는 메인 콘트롤러

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 온수제어장치.