KR0157231B1 - 소음감소를 위한 보일러 제어방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 비례제어방식의 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 난방출력과 온수출력이 동일한 가스보일러에서 난방을 하는 경우에 발생되는 최대출력에 의한 소음을 감소시키기 위한 보일러의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 : 마이컴, 가스밸브, 불꽃점화기, 온도감지센서, 타이머, 및 불꽃감지기를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 가스를 착화압 이상으로 가스버너에 공급하여 착화시키는 제1단계; 가스버너에서 착화되었는가를 확인하는 제2단계; 공급되는 가스압을 제1설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키며, 설정온도를 측정하는 제3단계; 및 가스압을 제2설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키며, 설정온도를 측정하여, 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어하는 제4단계로 구성된다.

Description

소음감소를 위한 보일러 제어방법

제1도는 종래 사용되는 비례제어방식에서의 가스공급압력과 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제2도는 종래 보일러에서의 설정온도와 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제3도는 본 발명에 따른 일사용례에서의 가스공급압력과 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제4도는 제3도에 따른 설정온도와 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제5도는 본 발명에 따른 다른사용례의 가스공급압력과 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제6도는 제5도에 따른 설정온도와 시간과의 관계를 나타내는 그라프.

제7도는 본 발명에 사용되는 보일러의 부분 블록도.

제8도는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이컴 2 : 가스밸브

3 : 불꽃점화기 4 : 온도감지센서

5 : 타이머 6 : 불꽃감지기

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

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

이러한 가스보일러는 특히 난방을 위한 건물의 평수에 적합한 용량의 것보다 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/H이상의 난방 및 온수공급능력을 가진 보일러가 주류를 이루고 있다.

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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 난방시에 버너에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 버너에 공급되는 가스압을 단계적으로 조정함으로써 소음이 감소되는 보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소음감소를 위한 보일러의 제어방법은, 프리-퍼지행정이 수행되고, 고압방전이 개시된 후에, 보일러의 버너에 공급되는 가스압을 최소압으로부터 일정한 간격으로 단계를 두고서 증가시켜 가스버너에 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 제1도∼제8도를 참고하여 본 발명의 소음감소를 위한 보일러의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도 및 제2도를 참고하여 종래 가스보일러에서 버너에 가스를 공급하는 과정을 설명한다. 가스보일러의 배기연도나 버너에 잔류하는 연소된 유해가스를 보일러의 외부로 완전히 배출시키기 위한 프리-퍼지행정이 완료된 후에 마이컴으로부터 출력되는 제어신호에 따라서 불꽃점화기에서 고압방전이 이루어지고, 최소압력으로 가스가 버너에 공급된다. 이 때 가스에 착화되는 압력은 가스밸브의 최소압보다 약간 큰 압력에서 착환된다.

종래 보일러에서 가스에 착화된 상태는 불꽃감지기를 사용하여 확인하며, 가스보일러의 버너에서 불꽃이 착화된 것을 인식하면 마이컴은 가스밸브를 제어하여 최대 가스압으로 가스가 공급되도록 가스밸브를 열어준다. 이것은 난방수의 온도가 설정온도에 도달할 때 까지 지속된다. 설정온도에 도달하면 가스압은 감소하며, 비례제어가 수행된다.

이 때 최대가스압으로 공급되는 가스의 연소에 의하여 발생되는 버너에서의 소음은 보일러의 용량이 클수록 증가되며 특히 야간에는 안면을 방해할 정도로 크게 발생되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 방법은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 보일러가 작동되면 최대가스압으로 초기에 가스를 공급하지 않고서, 점차적으로 가스압을 증가시킴으로써 감소시킨다.

본 발명의 방법은 : 마이컴, 가스밸브, 불꽃점화기, 온도감지센서, 타이머, 및 불꽃감지기를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 가스를 착화압 이상으로 가스버너에 공급하여 착화시키는 제1단계; 가스버너에서 착화되었는가를 확인하는 제2단계; 공급되는 가스압을 제1설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키며, 설정온도를 측정하는 제3단계; 및 가스압을 제2설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키며, 설정온도를 측정하여, 난방수가 설정온도에 도달하면 비례제어하는 제4단계로 구성된다.

상기 제1설정압, 제2설정압 등의 가스압의 설정은 최소가스압과 최대가스압 사이를 몇 개의 단계로 구분하고 설정할 수 있으며, 종래의 기술에 의하여 용이하게 달성할 수 있다. 이것은 마이컴에서 가스밸브를 열어주기 위하여 출력되는 제어신호인 전류치 또는 전압치를 변경함으로써 용이하게 달성할 수 있다. 또한 상기 가스압의 단계적인 설정은 임의로 설정할 수 있으며, 최적의 가스압은 실험에 의하여 구하는 것이 가능하다.

본 발명의 방법에 의하여 공급되는 가스압과 설정온도 사이의 변화를 제3도∼제6도를 참고하여 설명한다. 본 발명의 방법은 상기와 같이 보일러의 버너에 착화가 이루어진 것을 확인한 후에 수행된다.

착화압에서 착화가 된 것을 확인하면 마이컴에서는 제어신호를 출력하여 가스밸브를 통하여 출력되는 가스압을 제1설정압(a)까지 증가시킨다. 이러한 상태에서 일정시간동안 동일한 가스압(a)으로 가열하다가 다시 가스밸브를 더 열어서 가스압을 점차 상승시켜 가스밸브의 최대압(b)으로 증가시킨다. 설정압은 최대압(b)과의 사이에 오직 하나의 중간 가스압(a)이 표시되었지만 가스압을 더욱 세분화하여 제2설정압, 제3설정압등으로 분리하는 것이 가능하다.

제3도는 본 발명의 방법이 적용되는 일사용례로서, 설정온도가 낮거나 보일러의 난방부하가 적은 경우를 나타낸 것이다. 설정온도(또는 난방부하)가 낮기 때문에 최대 가스압(b)에 도달하기 전의 임의의 설정압에서 설정온도에 도달할 수 있다. 따라서 최대압(b)을 공급할 필요가 없으므로 버너에서의 소음이 획기적으로 감소되는 효과가 있다.

제4도는 제3도와 같이 버너에 가스압을 공급하는 경우에 있어서의 온도변화를 나타낸 그라프이다. 도시된 바와 같이, 제3도의 제1설정압(a)이 제공되는 동안에 설정온도는 a'과 같이 감소하거나 또는 그 온도를 유지할 수 있다.

이 상태에서 일정시간이 경과하고 다시 더욱 높은 가스압으로 설정된 제2설정압으로 가스압이 증가하여 공급되면 난방수의 온도는 설정온도에 더욱 근접하게 된다.

상기와 같이 가스압이 증가하면서 제공되면서, 마이컴은 온도감지센서를 사용하여 난방수의 온도가 설정온도에 도달했는가를 감지하게 된다.

난방수가 설정온도에 도달했으면 공급되는 가스압을 감소시키고 비례제어방식으로 보일러의 온도를 제어하게 된다. 따라서 상기 제2설정압(b)은 최대가스압이 되거나 또는 아닐 수 있다.

제5도 및 제6도는 설정온도가 높거나 또는 난방부하가 큰 경우를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 설정온도(또는 난방부하)가 높기 때문에 최대 가스압(b)에 도달해서야 사용자가 설정한 난방수 설정온도에 도달할 수 있다.

따라서 최대압(b)을 공급하여야 하지만 가스 최대압(b)이 공급되는 시간은 제1도에 도시된 종래의 방법에 의한 것보다는 매우 적은 시간동안 최대압이 공급된다. 따라서 버너에서의 소음이 종래의 것보다 감소되는 효과가 있다.

제6도는 제5도와 같이 버너에 가스압을 공급하는 경우에 있어서의 온도변화를 나타내 그라프이다. 도시된 바와 같이, 착화가 확인되고, 제5도의 제1설정압(c)이 제공되는 동안에 설정온도는 c'과 같이 감소하거나 또는 그 온도를 유지할 수 있다. 이 상태에서 일정시간이 경과하고 다시 더욱 높은 가스압으로 설정된 제2설정압(d)으로 가스압이 증가하여 공급되면 난방수의 온도는 설정온도에 더욱 근접하게 된다. 이때의 온도변화는 d'과 같이 온도가 감소하거나 또는 동일한 온도를 유지할 수 있다.

이 상태에서 다시 일정시간이 경과하면 다시 더욱 높은 가스압으로 설정된 제3가스압(e)으로 가스압이 증가하여 공급되면 난방수의 온도는 설정온도에 더욱 근접하여, 설정온도를 초과할 수 있다. 만일 제3가스압(e)이 공급되면서 설정온도에 도달하면 가스압은 감소하고 비례제어방식이 사용되어 보일러를 제어하게 된다. 상기 제3설정압(e)은 최대가스압이 되거나 또는 아닐 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 방법을 제7도의 부분블럭도와 제8도의 플로우차트를 이용하여 작용 효과를 설명한다.

본 발명의 방법은 난방출력과 온수출력이 동일한 비례제어보일러에서 항상 수행되도록 프로그램되어 저장하거나 또는 필요시에 수행하기 위하여 별도의 기능 입력키를 사용하여 동작시키도록 구성할 수 있다.

보일러의 작동이 시작되면 먼저, 마이컴(1)에서는 배기팬을 구동시켜 프리-퍼지행정을 수행한다. 프리-퍼지행정이 수행된후에 다시 마이컴(1)에서는 불꽃점화기(3)를 사용하여 고압방전을 수행한다.

그 후에 가스밸브(2)를 제어하여 최소압으로 가스를 공급한다. 약간의 가스가 공급된 후에 마이컴(1)은 불꽃감지기(6)를 사용하여 버너에서 가스가 착화되었는가를 감지한다. 만일 착화가 되지 않았으면 다시 프리-퍼지행정을 수행하고 착화를 재시도한다.

착화가 된 것을 확인하면 마이컴(1)은 가스밸브(2)로 제어신호를 출력하여 가스압을 증가시켜 임의로 설정된 제1설정압(제3도의 a, 또는 제5도의 c)까지 증가시킨다. 이렇게 증가된 상태에서 일정시간동안 연소행정을 수행한다. 상기 일정시간은 설계시 결정할 수 있으며 실험에 의하여 최적의 시간을 구할 수 있다. 이 때 난방수의 온도는 제4도의 a'또는 제6도의 c'과 같이 변화한다.

이렇게 일정한 가스압으로 연소하면서 마이컴(1)은 온도감지센서(4)로부터 입력되는 온도를 측정하여 설정온도에 도달하였는가를 감지한다. 만일 설정온도에 도달하면 가스압을 감소시키면서 종래 보일러에 포함된 기능인 비례제어를 수행하게 된다.

시간이 경과한 후에 마이컴(1)에서는 다시 제어신호를 출력하여 가스압을 제2설정압(b)까지 증가시킨다. 이 때 설정온도가 낮거나 또는 난방부하가 적으면 설정온도에 신속하게 도달할 수 있다.

이 때에도 온도감지센서(4)로부터 입력되는 온도데이타를 사용하여 마이컴(1)에서는 설정온도에 도달했는가를 판단하게 된다.

난방수의 온도가 설정된 온도에 도달한 후에는, 제어용 마이컴은 상기의 방법의 수행을 종료하고 종래의 비례제어방식으로 보일러를 운전하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 방법에 의하면 난방시에 버너에서 발생되는 소음을 감소시켜 안락하게 취침할 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 (2)

1. 마이컴(1), 가스밸브(2), 불꽃점화기(3), 온도감지센서(4), 타이머(5), 및 불꽃감지기(6)를 포함하며, 비례제어방식을 사용하는 가스보일러에 있어서, 가스를 착화압 이상으로 가스버너에 공급하여 착화시키는 제1단계; 가스버너에 착화되었는가를 확인하는 제2단계; 공급되는 가스압을 제1설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키고, 설정온도를 측정하는 제3단계; 및 가스압을 제2설정압까지 상승시켜 일정시간동안 버너에서 연소시키고, 설정온도를 측정하며, 설정온도에 도달하면 비례제어하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 소음감소를 위한 보일러의 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스압의 설정압이 최소 가스압과 최대 가스압 사이를 임의의 단계로 구분하여 다단계로 설정되는 것을 특징으로 하는 소음감소를 위한 보일러의 제어방법.