KR0169234B1 - 강제배기식 가스보일러의 점화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강제배기식 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 버너에서 발생되는 불꽃이 표면에서 날리는 현상인 리프팅에 의한 점화 불량을 개선하기 위한 강제배기식 가스보일러의 점화방법에 관한 것이다.

본 발명의 강제배기식 가스보일러의 점화방법은, 배기팬에 의하여 연소된 폐가스를 강제적으로 배출시키는 강제배기식 가스보일러에 있어서, 배기팬 회전수의 변동을 감지하기 위하여 순풍의 유입을 감지하는 단계; 기준 가스량으로 버너에서 점화하는 단계; 상기 단계에서 버너에서의 점화가 실패하면 가스량을 증가시켜 재점화하는 단계; 상기 재점화단계에서 버너에서의 점화가 실패하면 가스량을 2차 증가시키고 점화시간을 1차 감소시켜 버너에서 재점화하는 단계; 소정의 시간동에 점화가 되지 않으면 순풍 표시를 하고 일정시간후에 재점화하는 단계; 및 상기 재점화단계에서 점화가 되지 않으면 순풍 표시후 에러 발생을 표시하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

강제배기식 가스보일러의 점화방법

제1도는 종래 사용되는 가스보일러 배기연도의 개략적인 구조를 나타내는 단면도.

제2도는 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 블럭회로도.

제3도는 본 발명에 따른 강제배기식 가스보일러의 점화방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브 3 : 제어부

5 : 버너 7 : 점화플러그

9 : 불꽃감지부 11 : 열교환기

13 : 배기연도 15 : 배기팬

17 : 배기팬 구동부 19 : 회전수 감지부

21 : 타이머 31 : 마이컴

본 발명은 강제배기식 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 버너에서 발생되는 불꽃이 표면에서 날리는 현상인 리프팅에 의한 점화 불량을 개선하기 위한 강제배기식 가스보일러의 점화방법에 관한 것이다.

아파트와 같은 다수의 가정이 밀집한 공동 주택에서는 공간을 효율적으로 활용하기 위하여 각 가정에서 실외로 돌출되는 가스보일러의 배기관을 수용하도록 하나의 거대한 공동배기구를 형성하는 것이 일반화되어 있다. 즉, 다수의 배기연소의 배출단부를 수용하는 거대한 굴뚝을 형성하여서 각 가정에서 배출되는 배기가스를 배출하고 있는 것이다. 또한 아파트보다 규모가 작은 공동주택의 경우에 있어서도, 강제배기식 가스보일러를 설치하고, 공동배기구에 의하여 연소폐가스를 배출하는 경우가 있다.

아파트의 경우에는, 가장 하층인 1층에서부터 최고층의 15층까지 배기연도가 수직으로 연결된다. 따라서 공동배기구의 높이에 따른 공기의 밀도차가 존재하게 되며, 이에 따라서 공기가 빨려나가 가스보일러에서의 연소시에 리프팅 현상이 발생하게 된다. 상기 리프팅 현상은 버너에서 연소중인 불꽃이 바람의 이동에 의하여 날리는 현상으로서, 이러한 리프팅 현상이 발생되면 버너에서의 불완전연소 상태가 되므로 오염물질의 배출이 증가하게 된다.

또한 가스보일러의 착화시에 바람에 의하여 착화가 이루어지지 않는다. 이것은 공동배기구의 밀도차에 의하여 바람이 이동하게 되면 배기팬의 회전수(RPM)가 감소하게 되기 때문이다. 즉 배기팬의 블로워(blower)를 통과하는 공기의 량이 정상적인 상태보다 증가하기 때문에 공기저항이 증가된다 따라서, 배기팬의 회전수는 공기저항에 의하여 감소하게 되는 것이다.

종래에는 배기팬의 회전수에 무관하게 일정한 가스량을 버너에 공급하여 착화 행정을 수행하거나 또는 가스량을 배기팬의 회전수에 연동시켜 배기팬의 회전수의 감소분만큼 가스량을 감소시켜 착화하는 방법을 사용하였다. 그러나, 전자는 가스량에 비하여 상대적으로 공기량이 증가하여 과산소연소상태가 되며, 후자는 오히려 가스량이 감소하게 되므로 가스밀도가 희박해져서 점화 불량이 발생하거나 또는 리프팅이 발생하고 이로 인하여 점화소음이 발생되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 역풍 또는 리프팅에 의한 가스보일러 점화시의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공동배기구에 연결되는 다수의 가스보일러에서 발생되는 점화불량을 개선하기 위한 강제배기식 가스보일러의 점화방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 역풍 또는 순풍에 의한 영향을 거의 받지 않으므로 가스보일러의 착화시에 안전하고 정확하게 버너에서 점화가 수행될 수 있는 강제배기식 가스보일러의 점화방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강제배기식 가스보일러의 점화방법은, 배기팬에 의하여 연소된 폐가스를 강제적으로 배출시키는 강제배기식 가스보일러에 있어서, 배기팬 회전수의 변동을 감지하기 위하여 순풍의 유입을 감지하는 단계; 기준 가스량으로 버너에서 점화하는 단계; 상기 단계에서 버너에서의 점화가 실패하면 가스량을 증가시켜 재점화하는 단계; 상기 재점화단계에서 버너에서의 점화가 실패하면 가스량을 2차 증가시키고 점화시간을 1차 감소시켜 버너에서 재점화하는 단계; 소정의 시간동에 점화가 되지 않으면 순풍 표시를 하고 일정시간후에 재점화하는 단계; 및 상기 재점화단계에서 점화가 되지 않으면 순풍 표시후 에러 발생을 표시하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 강제배기식 가스보일러의 점화방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도를 참조하여 종래 사용되는 강제배기식 가스보일러의 개략적인 구조와 작동상태를 설명한다. 가스보일러는 주지하는 바와 같이, 청정연료인 가스를 버너에서 연소시켜서 발생된 열을 이용하는 장치로서, 열교환기(11)를 사용하여 저온의 직수 또는 난방수를 고온의 온수(난방수 또는 고온수)로 온도 변환한 후에 실내에 설치된 난방배관 내부를 순환시켜 난방을 하는 장치이다.

통상적으로 강제배기식 가스보일러에 설치된 가스보일러(1)를 통하여 공급된 후에 버너(5)에서 연소되는 배기가스는 버너(5)의 상부측에 위치한 배기연도(13) 내부에 설치된 배기팬(15)에 의하여 강제로 보일러의 외부로 배출된다. 상기 배기팬(15)은 배기팬 구동부(17)에 인가되는 전압을 변경함으로써 배기팬의 회전수를 제어할 수 있으며 또한 팬의 회전수를 별도의 측정장치를 사용하여 측정할 수 있는 것이다.

배기팬의 회전수, 배기팬 구동부(17)에의 인가전압등과 같은 데이타는 제어부(3)에 설치된 마이컴 또는 메모리 소자등에 저장되며, 이러한 데이타는 실험, 또는 보일러의 제원에 기초한 계산에 의하여 결정된 후에 저장된다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 가진 가스보일러에서 수행되는 것으로서, 본 발명에 의한 강제배기식 가스보일러의 점화방법은, 보일러가 소화상태에서 배기팬의 회전수를 감지하여 순풍을 감지하는 제1단계; 순풍이 감지되지 않으면 기준 가스량으로 점화 행정을 수행하고, 순풍이 감지되면 가스량을 소정량 증가시켜 공급하며 점화 행정을 수행하는 제2단계; 상기 제2단계에서 버너에 점화되지 않으면 가스량을 2차 증가시키고 전압 방전시간을 감소시켜 버너에서 재점화하는 제3단계; 상기 3단계에서 버너에 점화되지 않으면 가스량을 3차 증가시키고 전압 방전 시간을 2차 감소시켜 버너에서 재점화하는 제4단계; 상기 제4단계에서 버너에 점화되지 않으면 일정시간후에 표시부를 사용하여 에러 발생을 표시하는 제5단계로 구성된다.

제1단계에서 순풍의 감지는 다음과 같은 방법에 의하여 수행된다. 즉 온도 제어 또는 타이머에 의하여 보일러가 제어되는 동안의 두 가지 경우를 나누어 보면 다음과 같다.

첫째 온도제어의 경우에는 보일러의 작동온도에 도달하기 전의 소정 온도, 예를 들면 사용자에 의하여 설정된 보일러의 작동온도가 40℃인 경우에, 35℃에 온도가 도달하면 점화하고 45℃에서 소화된다고 가정할 때, 온도가 37℃에 도달하면 배기팬에 특정 전압을 주기적으로 인가하고, 이 값을 마이컴의 데이타값과 비교한다. 상기에서 순풍은 역풍의 반대 방향을 의미하는 것으로서, 외부로 부터 공기의 유입을 역풍이라 하고, 내부로부터의 공기의 유출을 순풍이라 한다.

이렇게 측정된 배기팬의 회전수가 변동이 심하면 이것을 무시하고, 배기팬의 회전수의 변동폭이 기준값(α)과 마이컴에 저장된 데이타값보다 항상 작은 값(이것은 순풍에 의하면 공기의 이동에 의한 저항치가 증가하므로 정상적인 배기팬의 회전수보다 높은 값을 갖지 못하므로 항상 작은 값)이 되어야 한다. 상기 기준값(α)는 실험에 의하여 측정될 수 있는 값이다.

이러한 회전수의 변화는 배기팬에 설치된 회전수감지부로부터 마이컴에 입력되며, 마이컴에서는 입력되는 회전수를 측정하여 상기 범위(기준값(α)과 정상적인 상태에서의 회전수)안에 있는가 아닌가를 판단하게 되는 것이다.

또한 둘째로서, 타이머에 의하여 보일러가 동작하는 경우에는, 보일러가 작동하기 전 5∼10분 전부터 주기적으로 배기팬에 일정한 전압을 인가하여 배기팬의 회전수를 측정한다. 이 과정은 본질적으로 상기에서 설명한 것과 동일하다.

상기와 같은 방법이 수행되고, 만일 순풍이 감지되지 않으면, 보일러는 정상적인 행정에 의하여 버너에 연료를 공급하고 점화 행정을 수행하여 보일러를 작동시키게 된다. 만일, 배기팬의 회전수 변화가 순풍의 유입을 가리키면 마이컴에서는 순풍의 유입을 인식하고, 이에 따른 새로운 점화동작을 수행하게 된다. 즉 순풍의 유입이 감지되면, 제2단계로서 정상적인 상태에서의 가스량에 비하여 증가된 가스량, 예를 들어서 정상상태의 초기 공급되는 가스량은 Q라 하면, Q보다 10% 증가된 가스량(1.1Q)을 공급하게 된다. 이렇게 증가된 가스량이 공급된 후에 버너에서는 정상적인 점화를 수행한다. 이 때에 버너에서 착화가 완료되면 이것은 불꽃감지부에서 인지하여 마이컴에 입력시킨다. 마이컴에서는 불꽃이 감지된 이후에는 정상적으로 가스량(Q)을 공급하여 보일러를 작동시키게 된다.

버너에서의 착화상태를 감지하기 위하여 사용되는 것은 불꽃감지부이다. 상기 불꽃감지부는 버너에서 발생되는 불꽃에 의한 전압의 변화를 감지하고, 이것을 마이컴에 입력시킨다. 마이컴에서는 입력되는 전압의 크기를 미리 저장된 데이타와 비교하여 버너에서의 점화 상태를 확인하게 되는 것이다. 이것은 거의 모든 보일러에서 사용되고 있는 방식이다.

상기의 제2단계에서 버너에서 착화가 되지 않은 것으로 확인되면, 마이컴에서는 다시 가스량을 증가하도록 조정하고, 점화시간을 감소하도록 재조정하게 된다. 즉, 가스공급량을 제2단계보다 더 증가시켜서 초기 가스량(Q)보다 20% 증가된 가스량(1.2Q)을 공급한다. 또한 가스량의 증가에 따라서 연소실에 축적되는 가스량을 줄여서 고전압 방전시에 방전의 후미부에서 점화할 경우에 발생되는 폭발점화를 차단하기 위하여, 점화플러그에서의 고전압방전시간을 초기 방전시간보다 감소시켜 고전압을 방전시킨다. 즉, 예를 들어서 초기 방전시간이 10초라면 약 20% 감소된 8초 정도로 방전시간을 설정한다.

이렇게 변경된 가스공급량과 방전시간에 의한 버너에서의 점화 행정이 실패로 돌아가면 마이컴에는 불꽃감지부로부터의 염전압신호가 입력되지 않으므로 버너에서 점화가 되지 않았다는 것을 인식하게 된다. 만일 점화가 완료되었으면 정상적인 가스량을 공급하여 점화 행정을 수행하게 된다. 이것이 본 발명에서의 제3단계이다.

제4단계에서는 상기와 같이 가스공급량과 점화시간을 감소시키는 과정이 되풀이된다. 즉 가스공급량은 초기 가스공급량에 비하여 30% 증가한 가스량(1.3Q)이 공급되며, 반면에 점화플러그의 방전시간은 20% 감소한 6초가량 방전된다. 이러한 점화 행정이 수행된 후에 마이컴에서는 다시 불꽃감지부로부터 버너에서의 점화 상태를 염전압을 사용하여 감지한다. 만일 점화가 완료되었으면 정상적인 가스량을 공급하여 점화 행정을 수행하게 된다.

이러한 단계가 수행되는 동안에 버너에서의 착화가 이루어지지 않으면 마이컴에서는 일정 시간(예를 들어서 약 5분)이 경과한 후에 순풍이 계속 발생된다는 것을 알리게 된다. 이것은 발광 다이오드 또는 버저와 같은 표시수단을 사용하여 수행된다.

본 발명에서는 또한 상기 제2단계에서 제4단계가 수행되는 동안에도 점화가 되지 않으면, 확실하게 점화하기 위하여 상기 일정시간이 경과하면 다시 제2단계에서 제4단계의 점화 행정을 수 차례(예를 들면 2회) 반복하도록 할 수 있다. 상기에서와 같이 점화 행정을 반복하여도 버너에서 점화가 달성되지 않으면 마이컴에서는 최종적으로 순풍 표시와 함께 에러 발생을 표시할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 강제배기식 가스보일러의 점화방법의 작용 효과를 제2도와 제3도의 플로우차트를 참고하여 설명한다.

공동배기구를 사용하는 공동주택에서 가스보일러를 사용하려고 동작시키거나 또는 타이머를 사용하여 조정하는 경우에 있어서, 배기구의 높이에 따른 밀도차가 존재한다. 이것에 의하여 가스보일러의 점화시에 점화 불량이 발생되고 또한 리프팅이 발생되어 불완전 연소가 일어난다. 본 발명에 의하면 마이컴에서 순풍의 발생을 감지하고, 적절한 가스공급조건을 수행함으로써 순풍에 의한 점화의 방해를 차단할 수 있다.

보일러가 소화상태에서 마이컴(31)은 배기팬 구동부(17)에 소정의 전압을 인가하여 배기팬(15)의 회전수를 측정하게 된다. 즉, 마이컴(31)에서는 배기팬의 회전수를 미리 설정한 기준치(α)를 적정 회전수와 비교한 후에 순풍의 유입여부를 결정하게 되는 것이다. 이것은 마이컴(31)에 연결된 배기팬 회전수 감지부(19)에 의하여 달성된다.

만일 순풍이 감지되지 않으면 마이컴(31)에서는 정상적인 상태에서 작동되도록 설정된 기준 가스량으로 점화 행정을 수행하게 된다. 만일 마이컴(31)에 순풍이 감지되면 마이컴(31)은 공급되는 가스량을 소량 증가시켜 공급하며 고전압방전부(7)인 점화플러그에 고전압을 인가하여 점화 행정을 수행하게 된다.

만일 상기 제2단계에서 버너(제1도의 5)에 점화되지 않으면 마이컴(31)에서는 가스량을 2차 증가시키고 점화플러그(7)에서의 전압 방전시간을 감소시켜 버너에서 재점화한다. 상기 3단계에서도 역시 버너(5)에 점화되지 않으면 마이컴(31)에서는 제어신호를 출력하여 가스량을 3차 증가시키고 전압 방전시간을 2차 감소시켜 버너에서 재점화를 시도하게 된다.

상기 제4단계에서도 역시 버너(5)에 점화되지 않으면 마이컴(31)에서는 시간의 경과를 측정한 후에 일정시간후에 표시부를 사용하여 에러 발생을 표시한다. 이 때 버너에서의 점화를 확실하게 달성하기 위하여 상기와 같이 순풍의 감지와 이에 따른 공급량의 변화 단계를 수 차례(예를 들면 약 3∼4회) 반복할 수 있다.

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 (4)

1. 보일러가 소화상태에서 배기팬의 회전수를 감지하여 순풍을 감지하는 제1단계; 순풍이 감지되지 않으면 기준 가스량으로 점화 행정을 수행하고, 순풍이 감지되면 가스량을 소량 증가시켜 공급하며 점화 행정을 수행하는 제2단계; 상기 제2단계에서 버너에 점화되지 않으면 가스량을 2차 증가시키고 전압 방전시간을 감소시켜 버너에서 재점화하는 제3단계; 상기 3단계에서 버너에 점화되지 않으면 가스량을 3차 증가시키고 전압 방전시간을 2차 감소시켜 버너에서 재점화하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 버너에 점화되지 않으면 일정시간후에 표시부를 사용하여 에러 발생을 표시하는 제5단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 강제배기식 가스보일러의 점화방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제4단계에서 일정시간이 경과한 후에 다시 제2단계에서 제4단계의 행정을 수 차례 재수행하는 것을 특징으로 하는 강제배기식 가스보일러의 점화방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 단계에서의 가스증가분이 10%인 것을 특징으로 하는 강제배기식 가스보일러의 점화방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 각 단계에서의 점화플러그 전압인가시간 감소분이 20%인 것을 특징으로 하는 강제배기식 가스보일러의 점화방법.