KR0169054B1 - 응축수발생을 방지하는 가스보일러의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 표면에 생성되는 응축수의 발생을 방지하기 위한 가스보일러의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배기연도를 통하여 배출되는 연소가스와 수증기가 응결하여 형성되는 응축수의 발생을 방지하여, 열교환기의 부식을 방지하고 수명을 연장할 수 있는 가스보일러의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 제어방법은, 배기연도의 온도를 측정하는 단계; 상기 온도측정단계에서 측정된 온도가 설정온도 이상이면 정상연소하고, 설정온도 이하이면 온수모드인가 또는 난방모드인가를 확인하는 단계; 온수모드이면 타이머를 작동시켜 시간의 경과를 측정하고, 난방모드이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하는 단계; 온수모드에서 소정시간이 경과하면 다시 배기연도의 온도를 측정하여 설정온도 이하인가를 감지하는 단계; 및 온수모드에서 설정온도 이하이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

응축수발생을 방지하는 가스보일러의 제어방법

제1도는 종래 사용되는 가스보일러의 배기후드와 열교환기의 개략적인 구조를 나타내는 단면도.

제2도는 본 발명의 방법을 수행하는데 사용되는 회로의 블럭도.

제3도는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

제4도는 본 발명의 방법의 수행시간을 나타내는 타임차아트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 배기연도 4 : 배기팬

6 : 열교환기 8 : 버너

12 : 가스밸브 14 : 온도감지센서

16 : 제어용 마이컴 18 : 타이머

20 : 불꽃감지기 22 : 점화플러그

R,R1 : 저항 C1 : 콘덴서

본 발명은 열교환기 표면에 생성되는 응축수의 발생을 방지하기 위한 가스보일러의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배기연도를 통하여 배출되는 연소가스와 수증기가 응결하여 형성되는 응축수의 발생을 방지하여, 열효관기의 부식을 방지하고 수명을 연장할 수 있는 가스보일러의 제어방법에 관한 것이다.

가스보일러의 사용중에 배기연도를 통하여 외부로 배출되는 폐가스의 온도가 낮아지면 공기중에 포함된 수증기와 폐가스가 결합되어서 응축수가 발생된다. 이러한 응축수는 강한 산성을 가지고 있으므로 가스보일러의 내부에 설치된 열교환기와 같은 금속재로 만들어진 부품을 부식시키게 된다. 따라서 장시간 사용하면 부식에 의한 가스누출과 같은 사고발생의 위섬성이 점차 증가하게 된다.

특히, 사용자에 의하여 설정된 온도에 적합한 가스량을 자동적으로 공급하는 비례제어방식의 가스보일러에서는 실외의 온도가 높아짐에 따라서 연료의 절약과 실내 온도를 조절하기 위하여 실내의 배관을 순환하는 난방수의 온도를 낮추는 경향이 있는데, 이에 따라서 연료가 연소된 후에 발생되는 폐가스의 온도도 역시 낮아지게 된다.

일반적으로 배기연도를 통하여 외부로 방출되는 폐가스의 온도는 배기연도 내부에서약 130~150℃인데 비하여 비례제어방식에서는 70℃ 이하로 되는 경우가 발생된다. 또한 가스보일러의 작동이 정지되거나 또는 운전중에 잠시 정지되는 경우에도, 배출되는 연소가스의 온도가 급격히 하강하여 응축수가 발생된다.

제1도를 참고하여 종래 사용되는 가스보일러에서의 응축수의 발생을 설명한다. 배기연도(2)의 하부에는 열교환기(6)가 위치하고, 열교한기(6)의 하부에는 가스밸브(미도시됨)를 통하여 공급되는 연료가 연소되는 버너(8)가 설치되어 있다. 상기 연소실은 열교환기(6)와 버너(8)의 축부와 저부를 감싸도록 구성되어 있으므로, 버너(8)에서 발생된 고온의 연소가스는 상부로만 이동하게 되며, 고온의 연소가스가 열교환기(6)에 형성된 공간을 통과하면서 열교환기(6) 내부의 물을 가열하게 된다.

버너(8)에서 연소된 배기가스는 강제배기방식의 보일러에서는 배기팬(4)에 의하여 배기연도(2)를 통과한 후에 실외로 연장된 배기관을 통하여 배출된다. 배기연도(2)에는 대부분이 보일러의 외부에 설치되므로 배출되는 폐가스는 외부의 낮은 온도와 접촉하여 즉시 냉각된다. 실험에 의하면 배기연도(2)를 통과하는 배기가스의 온도가 70℃ 이하인 경우에 응축이 용이하게 발생되었다.

응축수는 배기연도(2)의 내부 표면을 따라서 하부측으로 흘러내린 후에 열교환기(6)의 표면으로 떨어지게 된다. 응축수는 강한 산성을 띠고 있으므로 장시간 사용하면 부식되어서 열교환기(6)의 표면에 구멍이 뚫리고 보일러가 파손되는 문제점이 있었던 것이다.

응축수에 포함된 산성성분은 주로 공기중에 포함된 N₂와 연료중의 S 성분에 기인한다. 즉 연료가 공기중의 산소와 결합하여 연소하고 남은 배기가스에는 CO, CO₂, NOx, SOx 등이 포함되어 있는데, 이것이 수증기와 결합하고 응축됨에 따라서 응축수의 특성이 강산성을 띠게 되는 것이다.

주지하는 바와 같이, 산은 금속을 용해시키는 성질이 있으므로, 주로 구리로 제조되는 열교환기는 산에 의하여 구멍이 뚫어지게 되어, 열교환기가 파손되는 문제점이 발생하였던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보일러의 배기연도에서 산성을 가진 응축수의 발생을 방지하여 열교환기의 부식을 방지하고 수명을 연장시킬 수 있는 가스보일러의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 제어방법은, 배기연도의 온도를 측정하는 단계; 상기 온도측정단계에서 측정된 온도가 설정온도 이상이면 정상연소하고, 설정온도 이하이면 온수모드인가 또는 난방모드인가를 확인하는 단계; 온수모드이면 타이머를 작동시켜 시간의 경과를 측정하고, 난방모드이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하는 단계; 온수모드에서 소정시간이 경과하면 다시 배기연도의 온도를 측정하여 설정온도 이하인가를 감지하는 단계; 및 온수모드에서 설정온도 이하이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 제1도~제4도를 참고하여 본 발명의 가스보일러의 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의하면 먼저, 배기연도(2)의 표면에 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(14)가 설치된다. 이것의 위치는 실험에 의하여 결정할 수 있으며 응축수의 발생가능성이 가장 높은 곳에 위치시킨다. 상기 온도감지센서(14)는 직접적으로 배기가스와 접촉되지는 않으므로 배기연도로부터의 별도의 보호장치는 요구되지 않기 때문에 통상적으로 사용되는 서미스터(thermistor)와 같은 것을 사용할 수 있다. 온도감지센서(14)에서는 배기연도(2)의 표면에 전달되는 온도에 비례하는 전압을 발생시켜 전선(미도시됨)을 통하여 출력한다.

상기 온도감지센서(14)로부터 출력된 전압(또는 전류)신호는, 제2도를 참고하면, 제어용 마이컴(16)에 입력된다. 상기 제어용 마이컴(16)에는 미리 온도감지의 기준이 되는 설정온도가 저장되어 있다. 상기 설정온도는 실험에 의하여 구할 수 있는 것으로서, 통상적으로 응축이 발생되는 온도, 즉 노점온도+α의 온도(약 70~80℃)로 설정한다. 상기 설정온도는 노점이 발생되지 않는 최소값이 된다. 따라서 이 온도 이하에서는 응축이 발생된다고 가정한다. 물론 상기의 설정온도는 더욱 세분화되어 설정될 수 있다.

온도감지센서(14)로부터 입력된 전기신호는 마이컴(16)에 통상적으로 내장된 A/D 변환기에 의하여 이에 상응하는 온도신호로 변환된 후에, 미리 저장된 설정온도와 비교된다. 마이컴(16)에서의 비교 결과, 온도감지센서(14)로부터 입력된 온도가 마이컴(16)에 저장된 설정온도보다 큰 경우에는 응축의 발생가능성이 적으므로 보일러가 정상적으로 작동하도록 제어신호를 출력하지 않는다. 만일 입력된 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는, 마이컴(16)은 보일러의 작동상태가 난방모드인가 또는 온수모드인가를 판단하게 된다.

만일 보일러의 작동모드가 온수모드인 경우에는, 마이컴(16)은 타이머(18)를 작동시킨다. 이것은 온수사용은 통상적으로 난방에 비하여 짧은 시간동안 수행되며, 보일러의 출력을 높이는 경우에 온수온도의 출탕온도가 변화하기 때문에 일정시간 대기하기 위한 것이다. 상기 타이머(18)는 도시된 것과 같이 외부 타이머를 연결하거나 또는 내부에 설치된 타이머를 사용할 수 있다. 상기 대기시간 동안에 온수모드가 해제되면 마이컴(16)에서는 새로운 제어명령에 따르게 된다.

만일 보일러가 온수모드가 아닌 난방모드이면 마이컴(16)에서는 가스밸브(12)에 제어신호를 출력하여 보일러의 출력을 높이게 된다.

타이머(18)의 작동에 의하여 일정시간이 경과한 것을 감지하면, 마이컴(16)은 다시 온도감지센서(14)로부터의 온도 데이타를 측정하게 된다. 즉 마이컴(16)에서는 온도감지센서(14)로부터의 온도 데이타를 측정하게 된다. 즉 마이컴(16)에서는 온도감지센서(14)로부터 입력되는 전압신호를 전술한 것과 같은 비교과정을 통하여 배기연도(2)의 표면 온도를 측정하게 된다.

만일, 측정 결과 배기연도(2)의 표면 온도가 마이컴(16)에 저장된 설정온도보다 낮은 온도로 나타나면, 마이컴(16)에서는 미리 저장된 프로그램에 따라서 보일러의 출력을 상승시키게 된다. 즉, 보일러 내부의 배기연도(2)를 통하여 배출되는 배기가스의 온도가 낮은 것으로 판단하고 응축수가 발생하는 것으로 인식하게 된다. 따라서 보일러 버너에서의 연소출력을 상승시켜 배기연도의 온도를 상승시킴으로써 응축수의 발생을 방지하는 것이다.

상기 온도의 상승 정도는 실험에 의하여 결정할 수 있으며, 이렇게 상승온도를 설정함으로서 응축수의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 온도상승에 따라서 마이컴(16)에서는 다시 온도를 재측정하게 된다. 따라서 배기연도(2)의 표면 온도가 설정온도인 약 70~80℃ 이상이 되면, 마이컴(16)에서는 이것을 감지하고 보일러의 출력을 일정하게 고정할 수 있다. 이 때 주의할 점은 사용자에 의하여 설정된 온도보다 항상 낮은 상태를 유지하여야 하는 것이다.

제4도는 본 발명에 의한 온도조정시간 및 온도의 관계를 나타내는 그라프이다. 도시된 바와 같이, 제어온도(약 70~80℃) 이하인 상태에서 약 5분 정도 지속한 후에 온도가 제어온도에 도달한다. 이렇게 온도가 설정온도에 도달한 상태에서 일정시간 동안 동일하나 출력으로 제어하다가 일시적으로 정지하고 다시 온도제어를 수행하게 된다. 만일 온도가 설정온도보다 높으면 정상연소를 수행하고, 온도가 낮으면 다시 온수모드인가 난방모드인가를 파악하여 본 발명에 의한 방법을 수행하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 가스보일러의 배기연도에서 산성을 가진 응축수의 발생을 방지하여 열교환기의 부식을 방지하고 수명을 연장시킬 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 (1)

1. 온도감지센서(14)를 사용하여 배기연도(2)의 온도를 측정하고, 그에 상응하는 전압차를 출력하는 단계; 상기 단계에서 출력된 온도에 상응하는 전압차를 마이컴(16)에서 미리 정해진 설정 온도에 상응하는 전압차와 비교하는 단계; 상기 비교단계에서 설정온도보다 배기연도(2)의 온도가 낮으면 온수 또는 난방모드인가를 감지하여, 온수모드이면 마이컴(16)에 연결된 타이머(18)를 작동시켜 시간의 경과를 측정하고, 난방모드이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하는 단계; 온수모드에서 타이머(18)를 사용하여 측정하여 소정시간이 경과하면 다시 배기연도(2)의 온도를 온도감지센서(14)를 사용하여 재측정하여 마이컴(16)에서 설정온도 이하인가를 감지하는 단계; 및 설정온도 이하이면 보일러의 출력을 상승시켜 일정온도 이상으로 일정시간 유지하고, 온도제어를 수행하며, 설정온도 이상이면 온도제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축수발생을 방지하는 가스보일러의 제어방법.