KR0153702B1 - 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비례제어방식의 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 난방출력과 온수출력이 동일한 가스보일러에서 난방을 하는 경우에 발생되는 최대 출력에 의한 소음을 감소시키고, 신속하게 난방수의 온도를 상승시키기 위한 보일러의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은: 마이컴, 가스밸브, 불꽃점화기, 온도감지센서, 타이머, 및 불꽃감지기를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 고압방전이 수행된 후에 최대가스압의 70∼80%로 가스를 공급하여 버너에서 연소시키는 제1단계; 온도감지센서로부터 난방수의 온도를 측정하고 설정온도로부터 소정온도 이하의 온도에 도달하면 최소가스압으로 가스밸브를 조정하는 제2단계; 최소가스압으로부터 단계적으로 가스압을 증가시켜 난방수를 가열하는 제3단계; 및 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러 제어방법

제1도는 종래 사용되는 비례제어방식에서의 가스공급압력과 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제2도는 종래 사용되는 설정온도와 시간과의 관계를 나타나는 그라프.

제3도는 종래 사용되는 가스보일러의 부분 블럭도.

제4도는 본 발명에 따른 가스공급압력과 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제5도는 제4도에 따른 설정온도와 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제6도는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이컴 2 : 가스밸브

3 : 불꽃점화기 4 : 온도감지센서

5 : 타이머 6 : 불꽃 감지기

본 발명은 비례제어방식의 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 난방출력과 온수출력이 동일한 가스보일러에서 난방을 하는 경우에 발생되는 최대 출력에 의한 소음을 감소시키고, 신속하게 난방수의 온도를 상승시키기 위한 보일러의 제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 연료로 사용되는 가스가 사용이 간편하며, 무공해 청정연료이므로 환경보호를 위하여 점차 사용이 증가하고 있는 형편이다.

이러한 가스보일러는 특히 난방을 위한 건물의 평수에 적합한 용량의 것보다는 더욱 큰 대용량의 가스보일러가 설치되고 있는 경향이 있다. 이것은 주로 온수사용량의 증가에 기인하는 것이다. 즉, 실내의 난방을 위해서는 충분한 용량을 가진 보일러라도 온수를 많이 사용하는 경우에는 온수공급량이 모자라는 경우가 있으므로, 처음부터 실내난방에 적합한 것보다 온수용량이 더욱 큰 대용량의 보일러를 설치한다. 통상적으로 가정에 설치되는 보일러의 용량은 20,000Kcal/H 이상의 난방 및 온수공급능력을 가진 보일러가 주류를 이루고있다.

그러나, 이러한 보일러는 많은 발열량을 공급하기 위하여 버너의 크기가 증가되며 이에 따라서 보일러의 운전중에 발생되는 소음이 더욱 커지는 문제점이 있었다. 즉, 보일러의 초기 운전에서는 신속하게 설정온도에 도달하기 위하여 버너에 최대가스압을 공급하여 최대의 발열량을 발생시킨다. 따라서 소음이 최대로 발생된다. 특히, 야간운전시에는 이렇게 발생되는 소음이 커서 안면(安眠)을 방해한다는 소비자의 불만사항이 크게 대두되었다.

또한 난방수를 가열하는 경우에도 처음부터 최대화력으로 보일러를 작동시키므로 설정온도를 중심으로 온도의 변화(oscillation)가 크기 때문에 난방수가 설정온도에 도달하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 난방시에 버너에서 발생되는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 버너에 공급되는 가스압을 초기에 최대압에 근접하게 공급하고, 그후에는 미세하게 조정함으로써 보일러에서 발생되는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 난방수의 온도가 설정온도에 신속하게 도달할 수 있는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소음감소를 위한 보일러의 제어방법은, 프리-퍼지행정이 수행되고, 고압방전을 수행하는 비례제어 가스보일러에 있어서, 고압방전이 수행된 후에 최대가스압의 70∼80%로 가스를 공급하여 버너에서 연소시키는 제1단계; 온도감지센서로부터 난방수의 온도를 측정하고 설정온도로부터 소정온도 이하의 온도에 도달하면 최소가스압으로 가스밸브를 조정하는 제2단계; 최소가스압으로부터 단계적으로 가스압을 증가시켜 난방수를 가열하는 제3단계; 및 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 제1도∼제6도를 참고하여 본 발명의 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도∼제3도를 참고하여 종래 가스보일러에서 버너에 가스를 공급하고 착화하는 과정을 설명한다. 가스보일러의 배기연도나 버너에 잔류하는 연소된 유해가스를 보일러의 외부로 완전히 배출시키기 위하여 배기팬을 회전시키는 프리-퍼지행정이 완료된 후에 마이컴(1)으로부터 출력되는 제어신호에 따라서 불꽃점화기(3)에서 고압방전이 이루어지고, 가스밸브(2)를 열어서 최소압력으로 가스가 버너에 공급된다. 이때 가스에 착화되는 압력은 실제로 최소압보다 약간 큰 압력에서 착화된다.

가스에 착화된 것은 불꽃감지기(6)를 사용하여 확인하며, 종래의 가스보일러에서는 불꽃이 착화된 것을 인식하면 마이컴(1)은 가스밸브를 제어하여 최대 가스압으로 가스가 공급되도록 가스밸브(2)를 열어준다. 이것은 난방수의 온도가 설정온도에 도달할 때까지 지속된다. 설정온도에 도달하면 가스압은 감소하며, 비례제어가 수행된다.

이때 가스의 연소에 의하여 발생되는 버너에서의 소음은 보일러의 용량이 클수록 증가되며 특히 야간에는 안면을 방해할 정도로 큰 문제점이 발생되었다. 또한 보일러가 작동되고 착화되면 무조건 최대가스압으로 버너에서 연소되므로, 제2도에서와 같이 설정온도에 도달하는데 많은 시간이 소요되었던 것이다.

본 발명의 방법은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 보일러가 작동되면 최대 가스압으로 초기에 가스를 공급하지 않고서, 처음에는 최대압의 70∼80%의 가스압으로 가스를 공급하고, 난방수의 온도가 소정온도에 도달하면, 다시 최소가스압으로 설정하고, 이 상태에서 단계적으로 가스압을 증가시켜 난방수를 가열하게 된다.

본 발명의 방법은:마이컴, 가스밸브, 불꽃점화기, 온도감지센서, 타이머, 및 불꽃감지기를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 고압방전이 수행된 후에 최대가스압의 70∼80%로 가스를 공급하여 버너에서 연소시키는 제1단계; 온도감지센서로부터 난방수의 온도를 측정하고 설정온도로부터 소정온도 이하의 온도에 도달하면 최소가스압으로 가스밸브를 조정하는 제2단계; 최소 가스압으로부터 단계적으로 가스압을 증가시켜 난방수를 가열하는 제3단계; 및 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에 의하여 공급되는 가스압과 설정온도 사이의 변화를 제4도∼제5도를 참고하여 설명한다. 본 발명의 방법은 프리-퍼지행정, 고압방전, 및 보일러의 버너에 착화가 이루어진 것을 확인한 후에 수행된다. 고압방전이 시작되면, 가스밸브가 열리면서 가스가 공급된다. 이때 가스는 최대 가스압의 70∼80%(a)로 설정되어 공급된다. 가스가 공급되므로 난방수의 온도는 지속적으로 상승하게 된다.

본 발명의 방법에서는, 난방수의 온도를 측정하고 설정온도보다 낮은 임의의 소정온도에 도달하면 보일러의 가스압을 최소가스압으로 변경한다. 이것은 최대가스압을 공급할때 발생되는 소음을 방지하고, 또한 난방수의 온도가 설정온도보다 낮은 소정온도상태에서 가스압을 조정하여 발열량을 조정하므로써 온도편차를 최소화하기 위한 것이다.

상기 소정온도는 설정온도보다 낮으며, 소음발생과 발열량의 효율을 고려하여, 설정온도의 약 70∼80% 정도 또는 약 15℃정도 낮은 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 따라서 공급되는 가스압은 c점의 최소압으로 변경되고, 그 후에는 단계적으로 차등을 두고서 공급된다.

제5도는 제4도와 같이 공급되는 가스압의 변화에 따라서 변화하는 난방수의 온도를 나타낸 그라프이다. 도시된 바와 같이, 가스압 공급초기에는 난방수의 온도가 지속적으로 상승하며, 최소압으로 공급되면 온도가 하강하다가 다시 단계적으로 공급되면 난방수의 온도도 역시 완만한 경사를 가지며 상승하게 된다. 난방수의 온도가 설정온도에 도달하면 그후에는 비례제어방식에 의하여 제어된다.

상기와 같은 본 발명의 방법을 제3도의 블럭도와 제6도의 플로우차트를 이용하여 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

고압방전이 수행되고, 불꽃감지기(6)로부터 입력되는 데이타에 의하여 착화가 된 것을 확인하면 마이컴(1)에서는 제어신호를 출력하여 가스밸브(2)를 통하여 출력되는 가스압을 증가시킨다. 이때 공급되는 가스압은 최대 가스압의 약 70∼80%로 조정된다. 따라서 버너에서의 소음은 최대압인 경우보다 매우 작게 된다. 이러한 상태에서 마이컴(1)은 온도감지센서(4)로부터 입력되는 온도데이타를 참고하여 난방수의 온도를 측정한다. 난방수의 온도가 소정온도에 도달하면 마이컴(1)은 가스압을 최소압으로 변경하도록 가스밸브(2)를 제어한다. 이렇게 최소압 상태에서는 난방수의 온도는 하강한다.

이러한 상태에서 마이컴(1)은 가스밸브(2)를 제어하여 최소압보다 약간 상승된 가스압으로 일정시간동안 버너에서 가열한다. 동시에 난방수의 온도가 설정온도에 도달하였는가를 판단한다. 만일 난방수의 온도가 설정온도에 도달하면, 그후에는 종래의 비례제어방식으로 난방수의 온도를 제어한다.

난방수의 온도가 설정온도에 도달하지 않으면 마이컴(1)에서는 다시 가스밸브(2)를 제어하여 전단게보다 약간 증가된 가스압으로 가스를 버너에 공급하여 연소시킨다. 이러한 과정은 난방수의 온도가 설정온도에 도달할때까지 지속된다. 난방수가 설정온도에 도달하면 그후에는 종래의 비례제어방식에 의하여 난방수를 제어한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 버너에 공급되는 가스압을 초기에 최대압에 근접하게 공급하고, 그 후에는 미세하게 조정함으로써 보일러에서 발생되는 소음을 감소시키고 쾌속난방을 수행할 수 있는 이점이 있는 것이다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 마이컴(1), 가스밸브(2), 불꽃점화기(3), 온도감지센서(4), 타이머(5), 및 불꽃감지기(6)를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 고압방전이 수행되고, 착화가 확인된 후에, 마이컴(1)에서 가스밸브(2)를 제어하도록 신호를 출력하여 최대가스압의 70∼80%로 가스를 공급하여 버너에서 연소시키는 제1단계; 온도감지센서(4)로부터 난방수의 온도를 측정하고 설정온도로부터 소정온도 이하의 온도에 도달하면 최소가스압으로 가스밸브(2)를 조정하는 제2단계; 가스밸브(2)를 조정하여 최소가스압으로부터 가스압을 증가시켜 난방수를 가열하는 제3단계; 및 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 소정온도가 설정온도의 약 70∼80% 정도 또는 설정온도보다 약 15℃정도 낮은 온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서의 가스압이 최소가스압으로부터 단계적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 소음감소 및 쾌속난방을 위한 보일러의 제어방법.