KR0153692B1 - 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역풍 발생시 보일러의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가동중에 있는 보일러의 연도를 통해 대기가 역으로 유입되는 역풍이 발생하면 이에 대응하는 작동을 수행하도록 배기팬의 회전수와 염전압을 체크하여 보일러를 제어하는 역풍에 대한 보일러의 제어방법에 관한 것이다.

상기의 본 발명인 역풍에 대한 보일러의 제어방법은 현재의 배기팬(3) 회전수와 배기팬의 설정치 회전수를 비교하여 역풍 발생 여부를 판단하는 배기팬 회전수 검출단계(10); 현재 연소에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 역풍 발생 여부를 판단하는 염전압 검출단계(20); 현재의 연소 발열량과 설정치 발열량과를 비교하는 발열량 비교단계(30); 상기 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 이상이면 수행하는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서의 배기팬 회전수 증가치에 비례하여 발열량을 줄이는 발열량 줄임단계(40); 정상연소를 할 것인지 또는 상기 발열량 줄임단계(40)를 재수행할 것인지를 결정하는 단계로 상기 발열량 줄임단계(40)의 결과, 감소된 발열량에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하는 염전압 비교단계(50); 상기 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 미만이면 수행되는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 배기팬(3)의 회전수 증가치에 비례하는 회전수로 배기팬의 회전수를 증가시키는 배기팬 회전수 증가단계(60); 그리고 상기 배기팬 회전수 증가단계(60)로 인해 변화된 배기팬(3)의 회전수에 따라 변화된 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 정상연소를 할 것인지 또는 상기 배기팬 회전수 증가단계(60)를 재수행할 것인지를 결정하는 염전압 비교단계(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법을 제공한다.

Description

역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법

제1도는 종래 강제배기식 보일러에서의 역풍감지와 이에 따른 작용을 설명하기 위한 것으로 배기후드 부분의 개략적인 구성도.

제2도는 종래 강제배기식 보일러의 역풍에 따른 제어를 설명하기 위한 흐름도.

제3도는 본 발명을 수행하는데 따른 강제배기식 보일러의 변화된 구성을 나타내기 위한 배기후드 부분의 개략적인 구성도.

제4도는 역풍 발생시 본 발명에 따른 강제배기식 보일러의 제어 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 배기후드 3 : 배기팬

4 : 풍압스위치 5 : 연도

6 : 열교환기

본 발명은 역풍 발생시 보일러의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가동중에 있는 보일러의 연도를 통해 대기가 역으로 유입되는 역풍이 발생하면 이에 대응하는 작동을 수행하도록 배기팬의 회전수와 염전압을 체크하여 보일러를 제어하는 역풍에 대한 보일러의 제어방법에 관한 것이다.

강제배기식 보일러에서는 연소에 의해 발생하는 배기가스를 대기중으로 배출하기 위하여 연도와 함께 배기팬을 두게 된다. 배기팬의 직용으로 대기중으로 방출되는 배기가스는 대개의 흐름에 영향을 받게 되는데 특히, 대기의 흐름이 연도의 방향과 일치하고 그 압력이 연도 내의 압력보다 높으면 연도내로 대기가 유입되는 역풍이 발생한다. 역풍이 발생하면 배기팬이 작동을 하더라도 배기가스가 원활하게 배출되지 못하게 된다. 또한, 역풍이 발생하면 배기가스가 제대로 배출되지 못하면서 연소실에서 정체현상을 일으키게 되므로 연료의 연소에 참여하는 공기의 상태를 악화시켜 불완전연소를 야기시키게 된다. 뿐만 아니라, 심한 경우에는 배기가스가 대기 중으로 배출되는 것이 아니라 보일러가 설치되어 있는 실내로 역배출되어 질식사를 야기시킬 수 있는 위험성을 안고 있다.

상기와 같은 문제가 발생하는 원인을 제1도와 제2도의 도면을 통해 살펴본다.

제1도는 종래의 강제배기식 보일러에서 배기가스를 보아 대기중으로 유도하는 배기후드부분의 구성도이고, 제2도는 역풍 발생시 종래 강제배기식 보일러의 작용을 설명하기 위한 흐름도이다.

배기후드(2)와 연도(5)가 연결되는 지점에는 배기가스를 강제로 배출시키기 위한 배기팬(3)이 위치되어 있다. 연도(5) 상에는 배출되는 배기가스의 압력을 검출하기 위한 풍압스위치(4)가 연결되어 있다.

이러한 구성으로 이루어진 종래의 역풍감지장치의 작용을 제2도의 흐름도와 함께 설명하면 다음과 같다.

정상연소가 진행되는 동안에는 풍압스위치(4)에서 배기가스의 압력은 정상적인 압력으로 온(ON) 상태를 유지한다. 이에 따라서 전원이 연결되고 제어용 마이컴(도시 않음)은 배기가스가 정상적으로 배출되는 것으로 판단하여 버너를 정상적으로 작동시키는 정상연소를 수행하게 된다.

정상연소가 진행되는 중에 배출되는 배기가스의 압력이상인 대기가 연도(5)와 일치하는 풍향을 갖게 되면 연도(5)를 타고 보일러 내로 역류하는 역풍이 형성된다. 이에 의해 풍압스위치(4)에서의 압력은 비정상적인 압력이 되어 이를 오프(OFF) 상태로 전환시킨다. 그 결과 제어용 마이컴은 역풍이 발생된 것으로 인식하고 버너의 연소를 중지하면서 배기팬(3)의 배출작용은 유지하는 제어를 수행하게 된다. 이러한 제어를 수행하다가 역풍이 제거되면, 풍압스위치(4)는 압력 변화에 의해 온 상태로 전환되고 제어용 마이컴은 다시 버너의 연소작용을 정상적으로 진행시키게 된다.

미설명 부호 6은 이의 저부에 위치하는 버너에서의 연소열로 난방수와 온수를 승온시키는 열교환기이다.

상기와 같이 작용하는 종래의 역풍감지장치는 풍압스위치(4) 하나만으로 역풍을 감지하도록 되어 있어 풍압스위치(4)에 이상이 발생하면 역풍감지능력을 상실하여 안전사고의 원인이 될 수 있다.

또한, 역풍이 발생하는 동안에는 연소작용이 정지되므로 난방과 온수의 사용이 불가능하므로 특히 동절기에는 큰 불편을 감래해야 하는 불합리함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 역풍감지장치의 폐단을 제거하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 역풍이 발생해도 연소작용을 진행시키도록 한 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 배기팬의 회전수와 염전압(炎電壓)을 이용하여 역풍을 이중으로 점검할 수 있도록 하므로써 안전성을 향상시킨 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 현재의 배기팬 회전수와 배기팬의 설정치 회전수를 비교하여 역풍 발생 여부를 판단하는 배기팬 회전수 검출단계; 현재 연소에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 역풍 발생 여부를 판단하는 염전압 검출단계; 현재의 연소 발열량과 설정치 발열량과를 비교하는 발열량 비교단계; 상기 발열량 비교단계에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 이상이면 수행하는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계에서의 배기팬 회전수 증가치에 비례하여 발열량을 줄이는 발열량 줄임단계; 정상연소를 할 것인지 또는 상기 발열량 줄임단계를 재수행할 것인지를 결정하는 단계로 상기 발열량 줄임단계의 결과, 감소된 발열량에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하는 염전압 비교단계; 상기 발열량 비교단계에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 미만이면 수행되는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계에서 배기팬의 회전수 증가치에 비례하는 회전수로 배기팬의 회전수를 증가시키는 배기팬 회전수 증가단계; 그리고 상기 배기팬 회전수 증가단계로 인해 변화된 배기팬의 회전수에 따라 변화된 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 정상연소를 할 것인지 또는 상기 배기팬 회전수 증가단계를 재수행할 것인지를 결정하는 염전압 비교단계로 구성된 것을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법을 제공한다.

이하 첨부된 제3도 내지 제4도의 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

제3도는 본 발명의 제어방법을 수행함에 있어서 강제배기식 보일러의 변화된 구성을 보인 구성도이고, 제4도는 본 발명의 제어방법이 진행되는 과정을 설명하는 흐름도이다.

제3도에서, 본 발명을 수행하는데는 종래에 사용하던 풍압스위치가 불필요하게 된다. 배기후드(2)와 연도(5)가 연결되는 지점에는 배기팬(3)이 장착되어 있고, 종래의 보일러에 장착되어 있는 풍압스위치는 제거된 상태이다. 본 발명을 수행하는데는 배기팬(3)과 버너(도시하지 않음)에서 연소되는 연료의 발열량을 전압으로 측정하는 염전압 측정기인 프레임 로드(Flame Rod)를 이용하게 된다.

배기팬(3)과 프레임 로드는 종래의 강제배기식 보일러에서도 사용하고 있는 것이다.

제4도를 통해 본 발명의 진행과정을 설명한다.

정상연소에서의 배기팬(3)의 회전수는 버너에서의 발열량에 비례하여 제어용 마이컴의 지시로 설정된 회전수에 의거하여 회전하게 된다.

정상연소가 진행되는 제어용 마이컴은 설정된 배기팬(3)의 회전수에 임의적인(역풍에 의한) 변화가 있는가를 알아보기 위하여 배기팬(3)의 회전수를 확인하게 되며, 변화가 없는 경우에는 정상연소를 계속적으로 수행하게 된다. 만약, 연도(5)를 따라서 배출되는 배기가스의 압력보다 놓거나 동일한 압력을 갖는 대기가 연도(5)를 따라서 유입되는 역풍이 발생하면, 배기팬(3)에 의해서 배출되는 배기가스의 압력과 역풍의 압력이 상쇄되는 관계로 배기팬(3)에 걸리는 저항이 감소하게 된다. 따라서 제어용 마이컴에 의하여 인가되는 전압과 동일한 전압에서도 배기팬(3)의 배기가스를 배출하지 못하는 상태에서 공회전을 하므로 그 회전수는 증가하게 된다. 이렇게 배기팬(3)의 회전수 변화를 측정하므로써 역풍이 발생한 것으로 인식하는 단계가 배기팬 회전수 검출단계(10)이다.

역풍의 발생 여부를 판별하는 두 번째 단계는 염전압 검출단계(20)이다. 염전압 검출단계(20)에서는 버너에서 연소로 발생하는 발열량을 프레임 로드를 통해 검출하여 염전압이 제어용 마이컴의 설정치 염전압과 차이가 있는지의 여부를 비교하는 단계로, 설정치 염전압 이상이 되는 증가치가 발생하면 제어용 마이컴은 역풍이 발생한 것으로 인식하게 된다. 역풍의 발생으로 염전압이 증가하는 이유는 배출되어야 할 배기가스가 배출되지 못하고 버너 이후의 열교환기(6)와 배기후드(2) 내에 정체되어 연소에 참여하는 공기 상태를 악화시켜 불완전연소가 진행되기 때문이다. 프레임 로드는 발열량이 작을수록 검출되는 염전압이 상승하게 되어 있다.

본 발명에서는 역풍의 발생여부를 확인하는 방법으로 배기팬(3)의 회전수가 설정치 이상으로 증가하였는가를 판단다는 배기팬 회전수 검출단계(10)와 염전압이 설정치 염전압 이상으로 증가하였는가를 판단하는 염전압 검출단계(20)가 제시되고 있다.

본 발명을 수행함에 있어서는 상기의 배기팬 회전수 검출단계(10)와 염전압 검출단계(20)가 동시에 증가하면 역풍이 발생한 것으로 제어용 마이컴이 인식하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 배기팬 회전수 검출단계(10) 또는 염전압 검출단계(20) 중 어느 한 단계에서 증가치가 발생하면 역풍이 발생한 것으로 제어용 마이컴이 인식하도록 할 수 있다.

제4도에서는 두 단계 모두에 증가치가 발생하면 역풍이 발생한 것으로 인식되는 흐름도를 제시하고 있다.

상기의 어느 한 단계 또는 두 단계 모두에 의해 역풍이 발생한 것을 제어용 마이컴이 인식하게 되면 발열량 비교단계(30)가 진행된다.

발열량 비교단계(30)에서는 역풍의 상황에서 발생하는 발열량과 설정치 발열량과를 비교하는 단계이다. 발열량 비교단계(30)에서는 역풍이 발생하지 않은 상황에서 현재의 보일러 가동조건에 따라 발생할 수 있는 최대 발열량의 50%를 설정치 발열량으로 하게 된다. 또한 보일러의 제원에 따라서는 보일러의 최대 발열량의 50%를 설정치 발열량으로 하여 제어용 마이컴에 입력하게 된다.

따라서, 발열량 비교단계(30)에서는 현재의 가동조건에 따른 최대 발열량의 50% 또는 보일러의 최대 발열량의 50%에 해당하는 발열량 중 택일을 하여 제어용 마이컴에 입력시킨 것-이하에서는 현재의 가동조건에 따른 최대 발열량의 50%를 비교의 대상으로 하여 설명한다-과 역풍에 의해 발생하는 불완전연소시의 발열량을 프레임 로드로 검출하여 이들의 수치를 상호비교하게 된다.

상기의 발열량 비교단계(30)의 결과, 현재의 발열량이 가동조건에 따른 최대 발열량의 50% 이상이면 진행되는 단계가 발열량 줄임단계(40)이다. 이 단계에서는 상기의 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 역풍에 의하여 증가된 배기팬(3)의 회전수를 입력 신호로 하여 제어용 마이컴에서 이에 상응하도록 연소에 참여하게 되는 연료의 양을 감소시키기 위하여 연료조절밸브의 개방면적을 감소시켜 공급되는 연료의 양을 줄임으로써 발열량을 감소시키는 단계이다.

염전압 비교단계(50)는 상기 발열량 줄임단계(40) 이후에 진행되는 단계로, 연료조절밸브의 개방면적을 줄인 후 발생하는 발열량에 따른 염전압을 검출하여 설정치 염전압과 비교하는 단계이다. 여기서 설정치 염전압은 상기의 염전압 검출단계(20)에서의 설정치 염전압으로 이는 연소조건에 따라서 정해지는 수치로 제어용 마이컴에 입력되어 있다. 발열량 감소단계(40) 이후의 염전압이 설정치 염전압 이하이면 역풍이 제거된 것으로 제어용 마이컴이 인식하여 정상연소로 전환된다. 반면에 염전압이 설정치 이상으로 나타나면 발열량 줄임단계(40)을 재수행하게 된다.

배기팬 회전수 증가단계(60)는 상기의 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량이 최대 발열량의 50% 미만이면 수행하게 되는 단계로, 여기에서는 배기팬(3)의 회전수를 증가시켜 역풍에 대응하게 된다. 즉, 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 증가된 회전수에 비례하는 회전수를 부여하기 위하여 제어용 마이컴에서는 배기팬(3)에 인가되는 전압을 증가시켜 배기팬(3)의 회전수를 증가시킨다.

상기 배기팬 회전수 증가단계(60) 후에는 염전압 비교단계(70)가 진행된다. 염전압 비교단계(70)에서는 발열량 줄임단계(40) 이후에 진행되는 상기의 염전압 비교단계(50)와 같이 배기팬(3)의 회전수를 증가시킨 후의 연소에서 발생하는 염전압과 상기 염전압 비교단계(20)에서의 설정치 염전압을 비교하게 된다. 검출되는 염전압이 설정치 염전압 이하이면 역풍이 제거된 것으로 제어용 마이컴은 인식하게 되며, 그 결과 정상연소로 전환하게 된다. 반면에 검출된 염전압이 설정치 염전압을 초과하면 상기의 배기팬 회전수 증가단계(60)를 재수행하게 된다.

상술한 바와 같아, 본 발명인 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법에 의하면 종래의 역풍방지장치에서 사용하던 풍압스위치를 두지 않고도 역풍에 대응하여 보일러를 제어할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 풍압스위치를 제거할 수 있으므로 보일러의 구성을 간단하게 할 수 있으면서 그 만큼에 해당하는 보일러의 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.

또한, 역풍이 발생하더라도 보일러가 정지하는 일이 없어 동절기에 추위를 견뎌야하는 불편함을 제거할 수 있게 된다.

또, 역풍의 발생 여부를 배기팬 회전수와 염전압으로 검사하게 되므로 보다 안정적인 검사가 진행될 수 있게 된다.

상기의 본 발명은 그 진행 단계의 순서를 변경하여 역풍에 대해 보일러를 제어할 수도 있으므로 본 발명의 사상이라 할 수 있는 '배기팬 회전수와 염전압을 이용하여 이에 상응하는 제어'를 하게 된다면 본 발명의 권리에 속한다 할 것이다.

따라서 본 발명의 권리는 배기팬과 염전압을 이용하여 강제배기식 보일러를 제어하는 것을 주요 골자로 하는 범위로 확대 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 현재의 배기팬(3) 회전수와 배기팬의 설정치 회전수를 비교하여 역풍 발생여부를 판단하는 배기팬 회전수 검출단계(10); 현재 연소에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 역풍 발생 여부를 판단하는 염전압 검출단계(20); 현재의 연소 발열량과 설정치 발열량과를 비교하는 발열량 비교단계(30); 상기 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 이상이면 수행하는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서의 배기팬 회전수 증가치에 비례하여 발열량을 줄이는 발열량 줄임단계(40); 정상연소를 할 것인지 또는 상기 발열량 줄임단계(40)를 재수행할 것인지를 결정하는 단계로 상기 발열량 줄임단계(40)의 결과, 감소된 발열량에 따른 염전압과 설정치 염전압을 비교하는 염전압 비교단계(50); 상기 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량이 설정치 발열량 미만이면 수행되는 단계로 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 배기팬(3)의 회전수 증가치에 반비례하는 회전수로 배기팬의 회전수를 증가시키는 배기팬 회전수 증가단계(60); 그리고 상기 배기팬 회전수 증가단계(60)로 인해 변화된 배기팬(3)의 회전수에 따라 변화된 염전압과 설정치 염전압을 비교하여 정상연소를 할 것인지 또는 상기 배기팬 회전수 증가단계(60)를 재수행할 것인지를 결정하는 염전압 비교단계(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 배기팬(3)의 회전수가 설정치 배기팬 회전수를 초과하고 상기 염전압 검출단계(20)에서 현재의 염전압이 설정치 염전압을 초과하면 역풍이 발생한 것으로 제어용 마이컴이 인식함을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서 배기팬(3)의 회전수가 설정치 배기팬 회전수를 초과하던지 또는 상기 염전압 검출단계(20)에서 현재의 염전압이 설정치 염전압을 초과하던지 어느 하나가 초과되는 증가치를 나타내면 역풍이 발생한 것으로 마이컴이 인식함을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 발열량 비교단계(30)에서 현재의 발열량과 비교되는 발열량은 입력된 가동조건에 의해 발생하여야 할 최대 발열량의 50% 또는 보일러의 최대 발열량의 50% 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 발열량 감소단계(40)에서 연료조절밸브의 개방면적을 줄이는 근거가 되는 입력신호는 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서의 배기팬 회전수 증가치로 하고, 이에 상응하도록 비례제어를 함을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 배기팬의 회전수 증가단계(60)에서 배기팬(3)의 회전수는 상기 배기팬 회전수 검출단계(10)에서의 배기팬 회전수 증가치에 비례하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.
7. 제1항에 있어서, 상기의 염전압 비교단계(50),(70)에서 설정치 염전압은 상기 염전압 검출단계(20)의 설정치 염전압과 동일한 수치임을 특징으로 하는 역풍에 대한 강제배기식 보일러의 제어방법.