KR0171730B1 - 급탕기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너의 허용 최대연소량으로 연소를 하여도 출탕온도가 설정온도에 미치지 않은 경우에, 바이패스관의 통수량을 감소시키는 급탕기에 있어서, 드레인 발생을 방지할 수 있는 급탕기에 관한 것으로서, 그 구성은 서미스터(21)에 의한 검출출탕온도가 설정온도에 일치하도록 버너(4)의 연소를 제어하는 연소제어수단과, 버너(4)의 허용 최대연소량으로 연소를 하여도 출탕온도가 설정온도에 미치지 않을 때는 열교환기관(10)의 수량을 일정하게 하면서 바이패스관(12)의 수량을 수량제어장치(13)를 끼워 감소시키는 수량제어수단을 구비한 급탕기에 있어서, 열교환기(17)의 드레인 발생을 열교환기관(10)의 부기체서미스터(19)에 의해 검출되는 출탕온도에 의해 감시하고, 드레인 발생 또는 발생우려가 파악되었을 때 바이패스관(12)의 수량을 수량제어장치(13)를 끼워 증가시켜서 드레인 발생을 방지하는 것으로 되어 있다.

Description

급탕기

제1도는 본 발명의 일례인 급탕기의 시스템구성도.

제2도는 제1도의 급탕기의 요부 블록구성도.

제3도는 제1도의 급탕기 수량제어를 설명하기 위한 선도.

제4도는 제1도의 급탕기 연소팬의 회전수의 보정치와 급배기통로의 폐색정도와의 관계를 나타낸 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 급탕로 4 : 버너

5 : 연소실 12 : 바이프스로(路)

40 : 폐색정도검출수단 41 : 연소량제한수단

43 : 드레인감시수단 44 : 연소제어수단

45 : 통수량제어수단 46 : 드레인방지수단

본 발명은 급탕기에 관한 것이다.

급수관을 구비한 열교환기를 버너의 연소열에 의해 가열하고, 그에 따라 급수관을 흐르는 물을 가열하여 급탕을 시행시키는 급탕기에 있어서는 출탕온도 센서에 의해 출탕온도를 검출하고, 그 출탕온도가 사용자에 의해 설정된 설정온도에 일치하도록 버너의 연소를 제어하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이와 같은 경우, 버너의 연소제어는 예를 들면 검출출탕온도나 금수관의 통수량 등에 따라서 출탕온도를 설정온도에 일치시키는데 필요한 버너의 필요연소량을 연산등으로 구하고, 그 필요연소량으로 버너를 연소시키도록 버너로의 급기량이나 급연량(給燃量)을 제어하는 것으로 행해진다.

또 이러한 종류의 급탕기에 있어서는 열교환기의 상류측에서 급수관으로터 분류(分流)되고, 또 상기 열교환기의 하류측에서 상기 급수관에 합류시킨 바이패스관을 가지며, 열교환기에서 가열된 물에 바이패스관에서 가열되지 않은 물을 합류하여 출탕시키는 것이 알려져 있다. 이와같이 바이패스관을 가진 것에 있어서는 다음과 같은 이점이 있다. 즉 출탕의 전수량을 열교환기로 가열한 경우, 설정온도가 낮으면, 버너의 연소량을 낮게 하기 때문에 열교환기의 핀의 온도가 비교적 낮게되고, 이와 같은 상태에서는 연소배기가스중의 수중기가 열교환기의 핀 등에 결로되어 소위 드레인을 발생한다. 이 드레인은 열교환기의 열화를 초래함과 아울러, 연소실의 급배기통로의 막힘 등의 원인 되므로 바람직하지 않다. 그러나 상기와 같이 열교환기로 가열한 물에 바이패스관에서 가열되지 않은 물을 합류하여 출탕시키는 것으로는, 그 합류후의 탕온도를 설정온도에 제어하도록 버너를 연소하기 때문에, 상기 설정온도가 비교적 낮아도 버너의 연소량이 비교적 높게 제어되게 되고, 이에 따라 열교환기의 온도를 높게 하여 드레인 발생을 억제할 수 있다.

이와 같이 바이패스관을 가진 것에 있어서는, 예를 들면 버너의 허용 최대연소량으로 연소를 행해도 출탕온도(바이패스관과 급탕관의 합류개소보다 하류측인 급탕관내의 온도)가 설정온도에 미치지 않은 경우에, 상기 바이패스관과 급탕관의 분류개소에 설치된 제어밸브 등에 의해, 열교환기에 이르는 급수관의 통수량을 거의 일정하게 하면서, 바이패스관의 통수량을 감소시키는 것이 본 발명자 등에 의해 착안되었다. 이와 같이 함으로써, 가열되지 않은 수량이 감소하기 때문에, 그 합류후의 출탕온도가 상승하고, 따라서 버너의 연소량을 허용 최대 연소량보다도 작은 연소량으로 하여도 최종적인 출탕온도를 설정온도에 일치시킬 수 있고, 이에 따라 폭넓은 온도범위로 급탕이 가능하게 된다.

또 연소실의 급배기통로의 폐색정도가 어느정도 높아지면, 버너에 충분한 연소공기를 급기하는 것이 곤란하게 된다는 사실에서, 상기 급배기통로의 폐색정도를 검출하고, 그 폐색정도에 따라 버너의 허용 최대연소량을 제한하는 것이 본원 출원인에 의해 개발되었다. 이와 같이 함으로써, 버너로의 급기를 충분하게 행할 수 없는 상태에서, 버너로 다량의 연료를 급연하여 연소시키는 것과 같은 사태가 배제되고, 연소불량의 발생을 방지할 수 있다.

그러나 전술한 바와 같이 버너의 허용 최대연소량으로 연소를 하여도 출탕온도가 설정온도에 미치지 않았을 경우, 바이패스관의 통수량을 감소시키는 것으로는, 다음과 같은 문제점을 발생기키는 것이 본원 발명자의 검토에 의해 판명되었다.

즉 바이패스관의 통수량(가열되지 않는 수량)을 감소시키면, 허용 최대연소량 이하의 연소량으로 설정온도의 출탕온도를 얻을 수 있지만, 그 상태에서 설정온도가 크게 떨어지면, 버너의 연소량은 출탕온도를 설정온도에 일치시키도록 더욱 감소한다. 그리고 이와 같은 경우 열교환기에서 가열되는 물의 통수량은 상기한 바와 같이 대략 일정하기 때문에 상기 열교환기의 온도가 저하하고, 그 온도가 일정온도 이하로 저하하면, 드레인을 발생시키기 쉽다는 문제점이 발생한다.

특히 상기와 같이 급배기통로의 폐색정도에 따라서 버너의 허용 최대연소량을 제한한 경우에, 버너 연소량이 늦게 제한되기 때문에, 상기의 문제점을 발생시키기 쉽게 된다. 그리고 드레인 발생은, 상기한 바와 같이 급배기통로의 폐색을 더욱 초래하기 때문에 양호한 연소를 행할 수 없게 될 우려가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하고, 버너의 허용 최대연소량으로 연소를 하여도출탕온도가 설정온도에 미치지 않을 경우에, 바이패스관의 통수량을 감소시키는 급탕기에 있어서, 드레인 발생을 방지할 수 있는 급탕기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 연소실에 수용된 버너와, 상기 버너연소에 의해 가열되는 열교환기와, 상기 열교환기를 통하여 형성된 급수로와, 상기 열교환기의 상류측에서 상기 급수로에 합류된 바이패스로와, 이 바이패스로와 상기 급수로와의 합류개소의 하류측에서 상기 급수로에 설치된 출탕온도검출수단과, 상기 출탕온도검출수단에 의해 검출되는 출탕온도가 설정온도에 일치되도록 상기 버너로의 급기 및 급연을 행하면서 상기 버너의 연소를 제어하는 연소제어수단과, 상기 버너의 허용 최대연소량에서의 연소에 의하여 상기 출탕온도가 설정온도에 달하지 않았을 때, 상기 열교환기를 통한 급수로의 통수량을 대략 일정하게 하면서, 상기 바이패스로의 통수량을 감소시키는 통수량제어수단을 구비한 급탕기에 있어서, 상기 열교환기의 드레인 발생을 감시하는 드레인감시수단과, 상기 드레인감시수단에 의해 드레인의 발생 또는 그 발생우려가 파악되었을 때, 상기 통수량제어수단에 의해 감소된 상기 바이패스로의 통수량을 상기 드레인 발생이 해소되는 통수량에 증가시키는 드레인방지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 드레인 감시수단은 상기 바이패스로와 상기 급수로의 합류개소의 상류측에 있어서의 열교환기이 출탕온도 또는 상기 열교환기의 핀온도 또는 상기 연소실의 배기온도에 의해 상기 열교환기의 드레인 발생을 감시하는 것을 특징으로 한다.

또 상기 연소실에 연이어 통하는 급배기통로의 폐색도 정도를 검출하는 폐색정도검출수단과, 상기 폐색정도검출수단에 의해 검출된 상기 급배기통로의 폐색정도에 따라서 상기 버너의 허용 최대연소량을 제한하는 연소량제한수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 연소량 제어수단에 의해, 상기 버너의 연소량은 상기 출탕온도검출수단에 의해 검출되는 출탕온도가 설정온도에 일치하도록 제어되고, 이 때, 버너의 허용 최대연소량으로 상기 버너를 연소시켜도 출탕온고가 설정온도에 달하지 않았을 때는, 상기 통수량제어수단에 의해 상기 바이패스로의 통수량이 감소하고 설정온도의 출탕온도를 얻을 수 있다. 그리고, 바이패스로의 통수량이 감소한 상태에서, 예를 들면 설정온도가 크게 저하하면, 버너의 연소량이 연소제어수단에 의해 크게 감소된다. 그리고 이와 같이 상기 통수량제어수단에 의해 상기 바이패스로의 통수량이 감소되어 버너의 연소량이 감소된 상태에서, 상기 드레인 감시수단에 의해, 상기 열교환기의 드레인 발생 또는 그 발생우려가 파악되었을 때에는, 상기 드레인방지수단에 의해 바이패스로의 통수량이 증가된다. 이 때 바이패스로의 통수량 증가에 따라, 출탕온도가 저하하기 때문에, 상기 연소제어수단은 출탕온도를 상승시키는 버너의 연소량을 증가시킨다. 이에 따라, 열교환기의 온도가 상승하고, 드레인 발생이 해소된다. 그리고 드레인 방지수단은 그 상태를 유지하도록 바이패스로의 통수량을 제어한다.

이와 같은 경우, 일반적으로, 열교환기의 드레인은 그 열교환기의 온도가 일정수준 이하로 저하했을 때 생기고, 또 상기 바이패스로의 상기 급수로와의 합류개소의 상류측에 있어서의 열교환기의 출탕온도 또는 상기 열교환기의 핀온도 또는 상기 연소실의 배기온도는 열교환기의 온도에 대응한 것이 된다.

따라서 상기 드레인감시수단에 의한 드레인 발생의 감시는, 바이패스로와 급수로와의 합류개소의 상류측의 열교환기의 출탕온도나 열교환기의 핀온도 또는 연소실의 배기온도에 의해 행하는 것이 가능하게 된다.

또 상기 연소실에 연이어 통하는 급배기통의 폐색도 정도를 폐색정도검출수단에 의해 검출하고, 상기 폐색도 정도검출수단에 의해 검출된 상기 급배기 통로의 폐색정도에 따라 연소량 제한수단에 의해 상기 버너의 허용 최대연소량을 제한하는 경우에는 상기 통기로의 폐색이 진행하면, 버너의 연소량이 낮게 제한되기 때문에, 상기 열교환기의 온도저하에 따라 드레인을 발생하기 쉬워지나, 상기와 같이 드레인감시수단에 의해 상기 열교환기의 드레인 발생 또는 그 발생우려가 파악되었을 때에는, 상기 드레인방지수단에 의해 바이패스로의 통수량이 증가되고, 그에 따라 상기 연소량제어수단에 의해 버너의 연소량이 증가되기 때문에, 열교환기의 드레인 발생이 방지된다.

본 발명의 일례를 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명한다. 제1도는 본 실시예인 급탕기의 시스템구성도, 제2도는 제1도의 급탕기의 요부 블록구성도, 제3도는 제1도의 급탕기의 수량제어를 설명하기 위한 선도, 제4도는 제1도의 급탕기의 연소팬의 회전수 보정치와 급배기통로의 폐색정도와의 관계를 나타낸 선도이다.

제1도를 참조하여, 본 실시예의 급탕기는 급탕기본체(1)와 그것에 접속된 리모콘(2)을 구비한다.

급탕기본체(1)는 급수로(3)와, 가스버너(4)와, 가스버너(4)를 수용한 연소실(5)과, 연소용 공기를 연소실(5)내에 급기하는 연소팬(6)과, 제어 유닛(7)과, 가스버너(4)에 연료가스를 공급하기 위한 급연로(8)를 구비한다.

급수로(3)는 원급수관(元給水管:9), 열교환기관(10) 및 출탕관(11)에 의해 구성되고, 그 열교환기관(10)에 병렬로 바이패스관(바이패스로:12)이 접속되어 있다.

원급수관(9)는 상류측이 상수도에 접속되고, 하류측이 전동수량 제어장치(13)의 입구에 접속되어 있다. 이 원급수관(9)에는 상류측에서 물필터 겸 물빠짐개폐장치(14), 수량센서(15), 급수서미스터(16)가 배치되어 있다. 수량센서(15)는 러너(Runner)식이고, 급수관(8)내를 흐르는 수량에 따라 펄스를 송출한다. 급수서미스터(16)는 급수온도를 검출하기 위한 것이다.

열교환기관(10)은 상류입구측이 전동수량제어장치(13)의 한쪽 출구측에 접속되고, 그 중간부분이 가스버너(4)의 상측에 형성된 열교환기(17)를 통하여, 하류출구측이 출탕관(11)에 접속되어 있다. 열교환기(17)는 가스버너(4)의 연소에 의해 가열되고, 따라서 열교환기관(10)의 내부를 흐르는 물이 열교환기(17)를 통한 과정에서 가열된다. 또 외벽에는 과열방지방치(18)가 설치되고, 하류출구측에는 부기체서미스터(19)가 설치되어 있다. 부기체서미스터(19)는 열교환기(17)를 통과한 물의 출탕온도를 검출한다.

바이패스관(12)은 상류입구측이 전동수량제어장치(13)의 타측 출구측에 접속되고, 열교환기(17)의 상류측에서 급수로(3)로부터 분류되고, 하류단이 출탕관(11)의 상류측[열교환기관(10)의 하류단측]에 접속되어, 열교환기(17)의 하류측에서 급수로(3)에 합류되어 있다.

출탕관(11)에는 동결을 방지하기 위한 동결방지히터(20), 출탕온도를 검출하는 출탕서미스터(21:출탕온도검출수단), 과압안전밸브 겸 물빠짐개폐장치(22), 온수가 나오기 위한 급탕개폐장치(23)가 상류측에서 하류측에서 걸쳐 설치되어 있다. 출탕온도서미스터(21)는 급수로(3)와 바이패스관(12)의 합류개소의 하류측에서 급수로(3)의 출탕관(11)을 흐르는 온수의 출탕온도를 검출한다. 급탕개폐장치(23)는 부엌이나 욕실에 설치되는 수도꼭지(도시생략)에서 나오는 온수량을 조절하는 온수개폐장치이다.

전동수량제어장치(13)는, 제어 유닛(7)에 의해 제어되고, 원급수관(9)을 통과하는 전수량[=출탕관(11)을 통과하는 전수량], 및 열교환기관(10)을 통과하는 열교환수량과 열교환기관(10)을 거치지 않고 바이패스관(12)을 흘러 출탕관(11)에 도달하는 바이패스수량과의 비율을 조정한다.

이와 같은 경우, 전동수량제어장치(13)는 급탕개폐장치(23)의 열린정도가 일정할 때, 상기 전동수량제어장치(13)의 조작량(도시하지 않은 밸브의 조작각도)에 따라서, 제3도에 나타낸 바와 같이 수량특성으로 수량조정을 한다.

즉 전동수량제어장치(13)의 조작량을 그 최대조작량 Smax 에서 감소해 가면 원급수관(9)을 통과하는 전수량은 조작량 Sa(Smax)까지는 조작량의 감소에 동반하여 소정의 비율로 저하하고, 상기 조작량 Sa이하의 조작량에서는 조작량 Sa까지의 저하비율보다도 적은 비율로 저하한다. 또 열교환기관(10)을 통과하는 열교환수량[열교환기(17)에서 가열되는 수량]은, 전동수량제어장치(13)의 조작량이 최대조작량 Smax에서 조작량 Sa까지는, 조작량에 관계없이 일정하게 유지되고, 조작량 Sa 이하의 조작량에서는, 전수량의 저하비율과 같은 비율로 저하한다. 따라서 Sa≤조작량≤Smax의 범위의 조작량에 있어서, 바이패스관(12)을 흐르는 바이패스수량(이것은 전수량에서 열교환수량을 뺀 수량과 같다)은 조작량 감소에 따라 감소한다. 또 본 실시예에서는 전동수량 제어장치(13)의 최대조작량 Smax에 있어서, 급탕개폐장치(23)를 전부 개방하였을 때, 예를 들면 16호 상당의 전수량을 얻을 수 있도록 되어 있다.

급연로(8)에는, 그 상류측으로부터 순차적으로 원전자밸브(24) 및 거버너 비례전자밸브(25)가 설치되고, 그 하류단부는 가스버너(4)에 연료가스를 공급하는 연소실(5)에 도입되어 있다. 거버너 비례전자밸브(25)는, 제어 유닛(7)에 의해 통전제어되고, 통전량에 따라서 연료가스의 급연량을 연속적으로 가변한다. 원전자밸브(24)는, 제어유닛(7)의 제어에 의해 개폐되고, 그에 따라 가스버너(4)로의 급연 및 그 급연차단을 행한다.

또 제1도에 있어서, 26은 점화전극, 27은 이그나이터, 28은 연소불꽃을 검지하기 위한 플레임로드, 29는 과열방지용의 온도퓨즈, 30은 동결방지히터(20)를 동작시키기 위한 저온감지 스위치이다. 또 연소실(5)에는 상부에 연소배기가스(31)를 모아 밖으로 배출하는 배기통로(32:급배기통로)가 연이어 형성됨과 아울러, 연소팬(6)을 설치한 급기통로(33:급배기통로)가 연이어 통하고 있다. 배기통로(32)에는 필요에 따라 도시하지 않은 연장 덕트(Duct)가 접속된다.

또 리모콘(2)에는 온도설정스위치(34)나 운전스위치(35), 표시기(도시생략)등이 설치되어 있다.

이어서 제2도를 참조하여, 상기 제어 유닛(7)은 마이크로 컴퓨터(도시생략)를 가지는 것으로, 그 주요한 기능적 구성으로서, 가스버너(4)의 필요연소량을 산출할 필요연소량산출부(36)와, 연소팬(6)을 제어하는 팬제어부(37)와, 연소팬(6)의 회전수를 보정하기 위한 보정치를 산출하는 보정치산출부(38)와, 거버너 비례전자밸브(25)를 통전제어하는 비례밸브제어부(39)와, 배기통로(32)나 급기통로(33)의 폐색정도를 검출하는 폐색정도검출부(40:폐색도 정도검출수단)와, 가스버너(4)의 허용 최대연소량을 적절히 제한하는 연소량제한부(41:연소량제한수단)와, 전동수량제어장치(13)에 의해 수량제어를 하는 수량제어부(42)와, 열교환기(10)의 드레인발생을 감시하는 드레인감시부(43:드레인감시수단)를 구비한다.

여기서 본 발명의 구성에 대응하여, 필요연소량산출부(36), 팬제어부(37), 보정치산출부(38) 및 비례밸브제어부(39)는 연소팬(6) 및 거버너 비례전자밸브(25)와 병행하여 연소제어수단(44)을 구성하고, 수량제어부(42)는 전동수량제어장치(13)와 병행하여, 통수량제어수단(45) 및 드레인방지수단(46)을 구성하는 것이다.

필요연소량산출부(36)는 급수서미스터(16)나 수량센서(15), 출탕서미스터(21)에 의해 검출되는 급수온도나 수량(전수량), 출탕온도, 또 전동수량제어장치(13)의 조작량에 의거하여, 리모콘(2)의 온도설정스위치(34)에 의해 설정된 설정온도에 출탕온도를 일치시키기 위한 가스버너(4)의 필요연소량을 소정의 연산식 등을 이용하여 산출한다.

팬제어부(37)는 가스버너(4)의 연소중에 있어서, 필요연소량산출부(36)에 의해 구해진 필요연소량에 대응한 적정량의 연소용공기를 연소실(5)내의 가스버너(4)에 급기하기 위한 연소팬(6)의 목표회전수를 설정하고, 연소팬(6)에 설치된 회전수센서(48)에 의해 검출되는 연소팬(6)의 실회전수가 목표회 전수에 일치하도록 연소팬(6)의 회전수를 피드백 제어한다. 이와 같은 경우, 팬제어부(37)는 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색이 없는 경우에 필요 연소량에 대응한 적정량의 연소용공기를 공급하여 얻는 연소팬(6)의 회전수로써 미리 필요연소량에 대응하여 정해진 기준목표회전수를 맵(Map)이나 테이블 등을 이용하여 구하고, 그 구한 기준목표회전수에, 보정치산출부(38)에 의해 후에 서술하는 것과 같이 구해진 보정치를 산출하여 보정하는 것으로, 목표회전수(보정치가 1인 경우는 기준목표회전수에 일치한다)를 설정한다.

보정치산출부(38)는, 연소팬의 팬전류[연소팬(6)을 구동하는 모터의 전류]가 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색정도에 따라 변화하고, 회전수가 같으면 상기 폐색도 정도가 높아지는 만큼, 팬전류가 저하하는 것을 이용하고, 상기 팬전류를 검출하는 전류센서(49)에서 얻어지는 검출팬전류에 의거하여, 보정치산출부(38)는 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색이 없는 경우에 흐르는 팬전류로서 미리 연소팬(6)의 각 회전수에 대응하여 정해진 팬전류를 기준으로 하고, 그 기준 팬전류에 대한 검출팬전류의 저하도(低下度)정도(이것이 폐색정도에 대응한 것이 된다)에 대응하여 미리 구한 연산식을 이용하여 보정치를 구한다. 이렇게 구해진 보정치는 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색정도에 대하여, 예를 들면 제4도에 표시한 바와 같은 값으로 구해진다. 이와 같은 보정치(H)를 상기 팬제어부(37)에 의해 상기 기준회전수에 승산하여 목표회전수를 구하는 것으로, 그 목표회전수는 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 현재의 폐색정도로 상기 필요연소량에 대응한 적정량의 연소용공기를 가스버너(4)에 급기할 수 있는 연소팬(6)의 회전수가 된다.

비례밸브제어부(39)는, 연소팬(6)에 의해 가스버너(4)에 급기되는 연소용 공기량에 적합한 양의 연료가스를 가스버너(4)에 급연해야 하는, 회전수센서(48)에 의해 검출되는 연소팬(6)의 실회전수에 따라 거버너 비례전자밸브(25)로의 통전량를 결정하고, 그 통전량으로 거버너 비례전자밸브(25)에 통전제어함으로써, 가스버너(4)로의 연소용공기의 급기량에 적합한 양의 연소가스를 가스버너(4)에 급연시킨다. 이와 같은 경우, 비례밸브제어부(39)는 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색이 없는 경우에 연소팬(6)의 현재 회전수로 급기되는 연소용 공기량에 적합한 량의 연료가스를 급연할 수 있는 거버너 비례전자밸브(25)로의 기준통전량을, 회전수센서(48)에 의해 검출되는 연소팬(6)의 실회전수에 따라 미리정한 맵이나 테이블 등을 이용하여 설정하고, 그 기준통전량을 상기 보정치산출수단(38)에 의해 구해진 보정치(H)로 나눔으로써, 거버너 비례전자밸브(25)로의 통전량을 결정한다. 이와 같이 하여 결정된 통전량으로 거버너 비례전자밸브(25)를 통전제어함으로써, 연소용 공기의 급기량에 적합한 양의 연소가스가 가스버너(4)에 급연된다. 그리고 상기한 바와 같이 연소팬(6)의 회전수는 팬제어부(37)에 의해 상기 목표회전수에 제어되어, 필요연소량에 대응한 연소용공기의 급기량에 제어되므로, 상기와 같이 거버너 비례전자밸브(25)를 통전제어하는 것으로 결과적으로 필요연소량에 대응한 양의 연소가스가 가스버너(4)로 급연되게 된다. 또 상기한 바와 같이 팬 선행형(先行型)이 아닌 것에 있어서는, 비례밸브(25)로의 기준 통전량을 보정치(H)로 나눌 필요는 없다.

폐색정도검출부(40)는, 상기 보정치산출부(38)에 의해 구해진 보정치(H)에 의해 제4도에 나타낸 바와같이 관계에 따라서 배기통로(32) 또는 급기통로(33)의 폐색정도를 파악한다. 예를 들면 보정치 H=1.1이면, 폐색정도는 60%라고 파악된다.

연소량제한부(41)는, 폐색정도전술검출부(40)에 의해 파악된 폐색정도에 따라 가스버너(4)의 허용 최대연소량을 제한하고, 그 제한한 허용 최대연소량을 팬제어부(37)나 비례밸브제어부(39)에 지시한다. 이와 같은 경우, 허용 최대 연소량의 제한은 예를 들면 검출된 폐색정도가 60%이상 65%미만일 때, 가스버너(4)의 허용 최대연소량을 14호 상당의 연소량으로 제한하고, 65%이상 70%미만에서는 허용 최대연소량을 12호 상다의 연소량으로 제한한다, 는 식으로 행한다. 또 상기 팬제어부(37)나 비례밸브제어부(39)는, 필요연소량이 연소량제한부(41)에 의해 부여된 허용 최대연소량을 넘는 경우에는, 상기 필요연소량에 관계없이, 허용 최대연소량으로 가스버너(4)를 연소시키도록 급기 및 급연을 연소팬(6) 및 거버너 비례전자밸브(25)를 끼워 제한한다. 이와 같이 허용 최대연소량를 제한하는 것은, 연소팬(6)의 회전수 보정량에 상한을 두고있기 때문이다. 즉 돌풍등에 따른 폐색시에 연소팬(6)의 회전수를 보정함으로써, 필요연소량에 대응한 연소용공기를 공급할 수 있지만, 보정치를 크게하면, 돌풍등이 정지했을 때 일시적으로 연소용공기가 연료가스의 공급량에 대하여 대폭으로 증가하기 때문에, 이것을 회피해야 하는 연소팬(6) 회전수의 보정치를 제한하고 있다. 따라서 보정치가 상한을 넘었을 때에는 연소팬(6)의 최대능력까지 여유가 있더라도, 연소팬(6) 회전수를 높이지 않고 허용 최대연소량을 제한하도록 하고 있다.

수량제한부(42)는 가스버너(4)가 연소량제한부(41)에 의해 정해진 허용 최대연소량으로 연소하고 있는 경우[비례밸브제어부(39)에 의한 거버너 비례전자밸브(25)로의 통전량이 허용 최대연소량에 대응한 양의 연소가스를 급연시키는 통전량이 된 경우]에 출탕온도서미스터(21)에 의해 검출되는 출탕온도가 리모콘(2)의 온도설정스위치(34)에 의해 설정된 설정온도에 달하지 않은 경우에, 바이패스관(12)의 바이패스수량을 소정량씩 감소시키도록 전동수량 제어방치(13)의 조작량(제3도 참조)을 제어한다. 그러나 수량제어부(42)는 드레인감시부(43)에 의해 후에 서술할 지시에 해당했을 때는, 반대로 바이패스수량을 소정량씩 증가시키도록 전동수량제어장치(13)의 조작량을 제어한다.

드레인감시부(43)는, 부기체서미스터(19)에 의해 검출되는 열교환기(17)를 통과한 열교환기관(10)내 물의 출탕온도에 의거하여, 열교환기(17)의 드레인 발생을 감시한다. 이와 같은 경우, 드레인감시부(43)는 열교환기관(10)의 출탕온도가 예를 들면 48℃이하가 되었을 때에, 열교환기(17)의 드레인 발생될 우려가 있다고 판단하고, 그에 대응하여 수량제어부(42) 바이패스수량의 증량을 지시한다.

다음은 본 실시예인 급탕기인 급탕시[가스버너(4)의 연소중] 동작을 설명한다.

급탕시에는, 제어유닛(7)의 필요연소량연산부(36)에 의해, 출탕온도서비스터(21)에 의해 검출되는 출탕관(11)의 출탕온도를 리모콘(2)의 온도설정스위치(34)로 설정한 온도에 일치시키기 위한 가스버너(4)의 필요연소량이 시시각각 산출된다. 그리고 상기한 바와 같이 제어유닛(7)의 팬제어부(37)는 기본적으로는 필요연소량이나 보정치산출부(38)에 의해 산출되는 보정치(H)에 따라서 연소팬(6)의 목표회전수를 설정하고, 그 목표회전수로 연소팬(6)을 회전시키도록 피드백제어하는 것에 의해, 필요연소량에 대응한 적정량의 연소용공기를 연소팬(6)에 의해 연소실(5)에 급기시킨다. 또 비례밸브제어부(39)는 상기한 바와 같이 회전수센서(48)에 의해 검출되는 연소팬(6)의 회전수나 보정치(H)에 따라 거버너 비례전자밸브(25)로의 통전량을 결정하고, 그 통전량으로 거버너 비례전자밸브(25)로 통전함으로써, 상기와 같이 목표회전수에 제어되는 연소팬(6)의 회전수로 급기되는 연소용공기량에 적합한 양의 연료가스를 가스버너(4)에 급연시킨다. 이에 따라 가스버너(4)는 필요연소량으로 연소하게 되고 출탕관(11)의 출탕온도가 설정온도에 일치하도록 가스버너(4)의 연소량이 제어된다.

또 적어도 급탕기의 최초 작동시에 있어서는, 전도수량제어장치(13)의 조작량은 예를 들면 16호 상당의 전수량을 얻을 수 있는 최대조작량 Smax(제3도 참조)로 설정되어 있고(이 때, 바이패스수량은 가장 많다), 또 가스버너(4)의 허용 최대연소량도 16호 상당의 연소량으로 되어 있다.

한편 급탕기를 거듭 사용함에 따라, 배기통로(32)나 급기통로(33)가 어느정도 폐색한 상태에서 급탕을 했을 때에는, 그 폐색정도가 제어유닛(7)의 폐색정도검출부(40)에 의해, 연소팬(6) 회전수의 상기 보정치(H)에 의거하여 파악되고, 그 파악된 폐색정도에 따라서 상기 연소량제한부(41)에 의해, 급탕시 가스버너(4)의 허용 최대연소량이 제한된다(허용 최대연소량이 저감된다)

이와 같이 허용 최대연소량이 제한된 상태에서, 예를 들면 설정온도가 비교적 높게 설정되면, 바이패스수량이 많은 상태에서는, 그 제한된 허용 최대 연소량으로 가스버너(4)를 연소시킨다고 하더라도, 출탕관(11)의 출탕온도를 설정온도까지 상승시킬 수 있게 되는 경우가 발생한다.

이와 같은 경우에, 제어 유닛(7)의 수량제어부(42)는 전동수량제어장치(13)의 조작량을 소정량씩 서서히 감소시켜가고, 이것에 의해 바이패스수량을 소정량씩 감소시킨다. 이 때문에 열교환기관(10)내를 흐르는 가열된 온수에 바이패스관(12)에서 합류하는 가열되지 않은 수량에 적어져, 출탕관(11)을 흐르는 온수의 온도(출탕온도)가 상승한다. 이와 같은 경우, 수량제어부(42)에 의한 바이패스수량의 감소제어는, 출탕관(11)의 출탕온도가 설정온도에 일치되면 정지한다. 그리고 가스버너(4)의 필요연소량이 현재의 허용 최대연소량 보다도 적어져, 가스버너(4)의 연소량이 감소된다.

또 이와 같이 바이패스수량을 감소시키는 작동은, 가스버너(4)의 허용 최대연소량이 저감되지 않아도, 예를 들면 전수량이 많은 상태에서 설정온도가 상당히 높게 설정되었을 때에 행해지는 경우가 있다. 그러나 특히 배기통로(32)나 급기통로(33)의 폐색정도가 높아질수록, 허용 최대연소량이 낮게 제한되기 때문에, 바이패스수량을 감소시키는 작동이 발생하기 쉬워진다.

이와 같이 바이패스수량이 감소된 상태에서, 예를 들면 설정온도가 비교적 낮게 설정되면 출탕관(12)의 출탕온도를 설정온도에 일치시키기 위한 가스버너(4)의 필요연소량은 바이패스수량이 많은 경우에 비하여 적어지고, 따라서 가스버너(4)의 연소량이 비교적 낮은 상태로 제어된다.

이와 같은 상태에서는, 열교환기(17)의 온도가 별로 높아지지 않고, 드레인을 발생하기 쉬운 상태가 된다. 이 때 제어유닛(7)의 드레인감시부(43)는, 열교환기관(10)의 출탕온도를 부기체서미스터(19)에 의해 드레인 발생을 감시하고, 그 검출온도가 드레인 발생의 한계온도로서 미리 정해진 소정온도(예를 들면 48℃)이하가 되면, 수량제어부(42)에 바이패스수량의 증가를 지시한다.

그리고 수량제어부(42)는 그 지시를 받았을 때는, 전동수량제어장치(13)의 조작량을 소정량씩 서서히 증가시키고, 이에 따라 바이패스량을 소정량씩 증가시킨다. 이 때문에 열교환기관(10)내를 흐르는 가열된 온수에 바이패스관(12)에서 합류한 가열되지 않은 수량이 많아져서, 출탕관(11)을 흐르는 온수의 온도(출탕온도)가 저하한다. 그리고 이 출탕온도가 설정온도를 밑돌게 되므로 가스버너(4)의 필요연소량이 커져서, 가스버너(4)의 연소량이 증가된다. 따라서 열교환기(17)의 온도가 상승해 간다. 또 이와 같은 경우, 가스버너(4)의 필요연소량이 커지고, 그 결과 폐색정도 등에 따라 제한된 허용 최대연소량을 넘는 경우가 있다 하더라도 별다른 지장은 없다. 즉 상기한 바와 같이, 폐색정도에 따라 연소량을 제한한 것은, 연소팬(6)의 능력은 아직 여유가 있지만, 연소팬(6)의 회전수 보정치가 크면, 돌풍등이 정지하여 폐색상태가 해제되었을 때, 일시적으로 연소용공기가 대폭으로 증가하여 실화등이 발생할 우려가 있기 때문이고, 드레인 발생을 방지하여 위하여, 가스버너(4)의 필요연소량이 폐색정도에 의해 제한된 허용 최대연소량을 넘어, 그에 대응하도록 연소팬(6)의 회전수를 보정하는 것은, 연소하는데 지장 없다.

이와 같은 수량제어부(42)에 의한 바이패스수량의 증량제어는 드레인감시부(43)에 의한 증량지시가 해소될 때까지, 즉 상기 부기체서미스터(19)의 검출온도가 상기 소정온도(48℃)이상이 될 때까지 행해지고, 이에 의하여 바이패스수량은 최종적으로 드레인을 발생하지 않는 수량으로 제어된다. 또 본 실시예의 급탕기에서는, 급탕기 운전이 소정시간(예를 들면 8분)이상 계속하여 정지된 경우등에는, 상기한 바와 같이 수량제어부(42)에 의해 제어된 전동수량제어장치(13)의 조작량은 당초의 조작량으로 되돌아간다.

이상과 같은 수량제어를 함으로써, 열교환기(17)의 드레인 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 특히 배기통로(32)나 급기통로(33)의 폐색이 발생한 경우에는 가스버너(4)의 허용 최대연소량이 제한되기 때문에, 별로 높지 않은 설정온도에 있어서도 바이패스 수량이 감소되어 가스버너(4)의 연소량이 감소하고, 드레인이 발생하기 쉬운 상태가 되며, 드레인이 발생하면 배기통로(32)나 급기통로(33)의 폐색이 촉진될 우려가 있지만, 상기와 같은 바이패스수량을 증가시킴으로써, 연소량이 증가되기 때문에, 드레인 발생이 방지되고, 이와 같은 문제점을 발생하는 일은 없다.

또 본 실시예의 급탕기에 있어서는, 폐색정도검출부(40)에 의해 파악되는 폐색정도가 예를 들면 80%이상이 되었을 때는, 제어유닛(7)의 제어에 의해 가스버너(4)의 연소에 의한 급탕운전은 정지된다[원전자밸브(24)의 밸브폐쇄 등의 처리가 행해진다].

또 본 실시예인 급탕기에 있어서는, 급탕운전[가스버너(4)의 연소운전]의 개시시에, 연소팬(6)에 의해 프리퍼지를 행하며, 그 때의 팬전류에 의거하여 폐색정도를 파악하도록 하고, 이 때 폐색정도가 예를 들면 80%를 넘고 있는 경우에는, 가스버너(4)를 착화하지 않고 급탕운전을 정지하도록 하고 있다.

또 이상 설명한 실시예에 있어서는, 드레인 발생의 감시를 열교환기관(10)의 출탕온도에 의거하여 행하도록 하였지만, 열교환기(17)의 핀온도나 가스버너(4)의 연소배기가스의 온도도 열교환기(17)의 드레인 발생과 밀접하게 관계하고 있고, 이들 핀온도나 연소배기가스의 온도에 기초하여 드레인 발생을 감시하도록 하여도 좋다.

또 본 실시예에서는 배기통로(32)나 급기통로(33)의 폐색정도를 팬전류에 의거하여 구해진 연소팬(6) 회전수의 보정치(H)에 의해 파악하도록 하였지만, 팬전류로부터 직접 파악하도록 하여도 좋고, 또는 배기통로(32)나 급기통로(33)의 실풍량(급기량)을 풍량센서를 이용하여 검출하고, 그 검출풍량에 의거하여 폐색정도를 파악하도록 하는 것도 가능하다.

상기의 설명에서 명백해진 바와 같이, 본 발명에 의하면 열교환기의 드레인 발생을 감시하는 드레인감시수단과, 상기 감시수단에 의해 드레인 발생 또는 그 발생의 우려가 파악되었을 때, 통수량제어수단에 의해 감소된 바이패스로의 통수량을 드레인 방지수단에 의해 증가시키도록 함에 따라, 드레인 발생 또는 그 발생우려가 생겼을 때에는 설정온도와 출탕온도가 일치하도록 제어되는 버너의 연소량을 증가시켜서, 열교환기의 온도를 드레인이 발생하지 않는 온도가 상승시킬 수가 있고, 그에 따라 드레인 발생을 확실하게 방지할 수 있다.

이와 같은 경우, 드레인 발생의 감시는 바이패스로와 급수로와의 합류개소의 상류측에 있어서의 열교환기의 출탕온도 또는 상기 열교환기의 핀온도 또는 연소실의 배기온도에 의거하여, 용이하게 할 수 있다.

그리고 특히 연소실에 연이어 통하는 통기로의 폐색정도를 검출하고, 그 폐색정도에 따라 버너의 허용 최대연소량를 제한하는 경우에 있어서는, 바이패스로의 수량이 통수량제어수단에 의해 감소되어, 설정온도와 출탕온도를 일치시키기 위한 버너의 연소량이 비교적 적은 것이 되고, 그에 따라 드레인 발생이 생기기 쉽지만, 그 드레인 발생 또는 발생의 우려가 생겼을 때에는 상기와 같이, 바이패스로의 수량이 증가되어 버너연소량이 증가하므로, 급배기통로의 폐색을 촉진할 우려가 있는 드레인의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 연소실에 수용된 버너와, 상기 버너의 연소에 의해 가열되는 열교환기와, 상기 열교환기를 통과하여 배치된 급수로와, 상기 열교환기의 상류측에서의 상기 급수로에서 분류되고, 상기 열교환기의 하류측에서의 상기 급수로에서 합류된 바이패스로와, 상기 바이패스로와 상기 급수로와의 합류개소의 하류측에서 상기 급수로에 설치된 출탕온도검출수단과, 상기 출탕온도검출수단에 의해 검출되는 출탕온도가 설정온도에 일치되도록 상기 버너로의 급기 및 급연을 계속 행하면서 상기 버너의 연소를 제어하는 연소제어수단과, 상기 버너의 허용 최대연소량으로의 연소에 의해서 상기 출탕온도가 설정온도에 도달하지 않았을 때, 상기 열교환기를 통과하는 급수로의 통수량을 대략 일정하게 하면서 상기 바이패스로의 통수량을 감소시키는 통수량제어수단을 구비한 급탕기에 있어서, 상기 열교환기의 드레인 발생을 감시하는 드레인 감시수단과; 상기 드레인 감시수단에 의해 드레인 발생 또는 발생우려가 파악되었을 때, 상기 통수량제어수단에 의해 감소된 상기 바이패스로의 통수량을 상기 드레인 발생이 해소되는 통수량으로 증가시키는 드레인방지수단;을 구비한 것을 특징으로 하는 급탕기.
2. 제1항에 있어서 상기 드레인 감시수단은, 상기 바이패스로와 상기 급수로와의 합류개소의 상류측에 있어서의 열교환기의 출탕온도 또는 상기 열교환기의 핀온도 또는 상기 연소실의 배기온도에 의해 상기 열교환기의 드레인 발생을 감시하는 것을 특징으로 하는 급탕기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연소실에 연이어 통하는 급배기통로의 폐색정도를 검출하는 폐색정도검출수단과, 상기 폐색정도검출수단에 의해 검출된 상기 급기통로의 폐색정도에 따라서 상기 버너의 허용 최대연소량을 제한하는 연소량제한수단을 구비한 것을 특징으로 하는 급탕기.