KR0180861B1 - 양방향 순환펌프의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 순환펌프의 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보일러의 난방, 온수모드변경에 의한 배관유로전환시에 순환펌프에 인가되는 전압의 전환에 따르는 과부하로 인하여 발생되는 서지(surge) 현상을 방지하여 순환펌프의 수명을 연장하고 사용자의 신뢰성을 제고할 수 있는 양방향 순환펌프의 운전방법에 관한 것이다.

본 발명의 양방향 순환펌프의 운전방법은, 온/오프스위치로 작동하는 제1릴레이(19)와 전압의 극성을 변경하는 제2릴레이(20)를 동작시켜 순환펌프(8)에 전원을 공급하여 회전을 시작하면 주제어부(21)에서 보일러의 작동모드를 감지하는 제1단계; 순환펌프(8)의 회전방향이 주제어부(21)에 의하여 감지된 작동모드에 적합한 방향이면 순환펌프(8)를 정상적으로 동작시키고 감지된 작동모드에 적합한 방향이 아니면 제1릴레이(19)를 오프시켜 순환펌프(8)를 정지시키고, 제2릴레이(20)의 전압단자를 감지된 작동모드에 적합한 방향으로 절환하는 제2단계; 및 순환펌프(8)의 동작이 중지된 상태에서 소정시간(T)이 경과된 후에 제1릴레이(19)를 온시켜 순환펌프(8)에 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 순환펌프의 운전방법

본 발명은 양방향 순환펌프의 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보일러의 난방, 온수모드변경에 의한 배관유로전환시에 순환펌프에 인가되는 전압의 전환에 따르는 과부하로 인하여 발생되는 서지(surge) 현상을 방지하여 순환펌프의 수명을 연장하고 사용자의 신뢰성을 제고할 수 있는 양방향 순환펌프의 운전방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러는 가스를 연료로 이용하여 연소시키고, 이 연소과정에서 발생되는 열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열된 물을 실내의 난방배관을 따라서 순환시켜 난방을 하고 또한 목욕탕, 싱크대 등에 온수를 공급하는 기능을 구비하고 있다.

상기 기능을 하는 가스보일러중에는 난방수를 순환시키기 위해서 양방향순환펌프를 이용하는 것이 있는데, 도 1은 양방향 순환펌프를 이용하는 종래 가스보일러의 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이 가스보일러는 외부의 가스가 유입되는 가스유입관(1), 상기 가스유입관(1)상에 설치된 것으로서 버너로 공급되는 가스의 압력을 조절하는 가스밸브(2), 상기 가스유입관(1)을 통해서 유입된 가스와 공기를 혼합하여 연소하는 버너(3), 연소된 배기가스를 배출시키는 연도(4), 그리고 버너(3)로 공기를 흡입시킴과 동시에 연도의 배기가스를 강제배출시키는 배기팬(5)를 포함하고 있다.

또한 상기 가스보일러는 난방을 행하는 실내의 난방배관(미도시)으로 부터의 난방수가 환수되는 난방환수관(6), 난방환수관(6)상에 설치된 것으로서 복귀하는 난방수를 일시 저장하는 물탱크(7), 난방수를 순환시키고 난방 및 온수사용시 난방수의 흐름을 선택, 변경하는 양방향 순환펌프(8), 난방수를 가열하는 열교환기(9), 가열된 난방수를 난방배관으로 공급하는 난방수공급관(10), 난방수를 보충하는 물보충관(11), 상기 물보충관(11)상에 설치된 자동보충수밸브(12), 온수사용시 직수를 열교환기(9)로 공급하는 직수공급관(13), 열교환기에서 가열된 온수를 배출하는 온수공급관(14), 그리고 온수사용시 직수의 흐름을 감지하는 플로우스위치(flow switch)(15)가 구성되어 있다.

또한 양방향 순환펌프(8)의 어느 한 배출구(8a)와 물탱크(7)사이에는 우회관(16)이 연결되어 있으며, 물탱크와(7)와 열교환기(9)사이에는 유입관(17)이 연결되어 있고, 열교환기(9)와 양방향 순환펌프(8)의 유입구(8b)사이에는 유출관(18)이 설치되어 있다.

그리고 상기 난방수공급관(10)은 양방향 순환펌프(8)의 다른 배출구(8c)에 연결되어 있다. 양방향 순환펌프(8)는 그 회전방향에 따라서 난방수의 배출방향을 달리 하는 것으로서, 그 구조에 대해서는 본출원인이 이미 1996년 4월 29일에 특허출원(출원번호:제96-13427호)을 한바 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 양방향 순환펌프(8)를 이용하는 가스보일러는 다음과 같이 작용한다. 난방환수관(6)을 통해서 환수되는 난방수는 양방향 순환펌프(8)에 의해서 물탱크(7)와 유입관(17)을 통해서 열교환기(9)로 들어가고, 열교환기(9)에서 가열된 난방수는 유출관(18), 순환펌프(8) 및 난방수공급관(10)을 통하여 각방의 난방배관으로 공급된다. 이때 양방향 순환펌프(8)는 우회관(16)쪽의 배출구(8a)를 막고 난방수공급관(10)쪽의 배출구(8c)를 열어서 난방수를 난방수공급관(10)쪽으로 공급한다.

그리고, 온수사용시에 난방수는 온수와의 열교환효율을 높이기 위해서 각방의 난방배관으로 흐르지 않고 보일러내부에서만 순환하도록 되어 있다. 즉 온수사용시에는 양방향 순환펌프(8)의 회전방향이 바뀌도록 되어 있는데 이 경우에 양방향 순환펌프(8)는 우회관(16)쪽의 배출구(8a)를 열고 난방수공급관(10)쪽의 배출구(8c)를 막아서 난방수를 우회관(16)쪽으로 공급한다. 따라서 난방수는 열교환기(9), 유출관(18), 순환펌프(8), 우회관(16) 및 유입관(17)으로 이루어지는 통로를 순환한다.

이와 같이 가스보일러는 난방과 온수사용이 가능하게 되어있는데 온수사용, 즉 직수공급관(13)에 직수가 흐르는 상태는 플로우스위치(15)에서 감지하고, 난방수의 흐름전환은 전술한 바와 같이 플로우스위치(15)의 온수사용상태감지에 따라 회전방향이 변경되는 순환펌프(8)에 의해서 이루어진다.

상기와 같은 양방향으로 회전하는 순환펌프(8)를 동작시키기 위하여 도 2와 같이 한 쌍의 릴레이(19,20)를 채택한 회로가 사용되고 있다. 제1릴레이(19)는 온/오프스위치 역할을 하는 하나의 스위치(19a)를 가지고 있으며, 제2릴레이(20)는 인가전압을 변경하는 절환스위치(20a,20b)를 가지고 있다.

보일러가 동작되면 주제어부(21)에서는 제어신호를 출력하여 난방 또는 온수사용모드에 따라서 제2릴레이(20)의 절환스위치(20a,20b)를 절환하여 순환펌프(8)에 인가되는 전압을 변경한다. 따라서 순환펌프(8)의 회전방향이 변경된다. 이 때 제1릴레이(19)는 온/오프스위치 역할을 하는 하나의 스위치(19a)를 사용하여 전원을 공급한다.

그러나 보일러 사용중에 난방모드에서 온수모드로, 또는 온수모드에서 난방모드로 사용상태를 변경하는 경우가 종종 발생된다. 이 때 순환펌프(8)의 회전방향을 변경하기 위하여 제1릴레이(19)의 스위치(19a)를 온으로 유지하는 상태에서 순환펌프(8)에 전압을 인가하는 제2릴레이(20)의 절환스위치(20a,20b)를 급격히 변경하게 되면, 순환펌프(8)에 과부하가 걸리고 이로 인한 단시간내에 파형의 변화가 큰 서지전압이 발생되는 현상이 빈발하였다.

상기 서지전압은 순환펌프(8) 또는 제어회로에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 이러한 서지전압의 발생원인은 순환펌프(8)의 회전관성에 의한 것으로서, 전압이 변경되어도 순환펌프의 회전축은 관성에 의하여 계속 회전하지만 이와는 반대방향으로 동시에 작동하도록 힘을 받기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 양방향으로 회전하는 순환펌프 사용시에 회전방향의 변경에 의하여 발생되는 과부하에 의한 서지현상을 미연에 방지하여 순환펌프를 효율적으로 구동시키고, 또한 순환펌프 또는 제어회로의 고장발생율을 저하시켜 사용자의 신뢰성을 제고하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양방향 순환펌프의 운전방법은, 제1릴레이와 제2릴레이를 동작시켜 순환펌프에 전원을 공급하여 회전을 시작하면 주제어부에서 보일러의 작동모드를 감지하고; 순환펌프의 회전방향이 주제어부에 의하여 감지된 작동모드에 적합한 방향이면 순환펌프를 정상적으로 동작시키고 감지된 작동모드에 적합한 방향이 아니면 제1릴레이를 오프시켜 순환펌프를 정지시키고, 제2릴레이의 절환스위치를 감지된 작동모드에 적합한 방향으로 절환하고; 순환펌프의 동작이 중지된 상태에서 소정시간(T)이 경과된 후에 제1릴레이를 온시켜 순환펌프에 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 양방향순환펌프를 사용하는 종래 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 양방향 순환펌프의 운전방법을 수행하는데 사용되는 종래 가스보일러의 부분 블럭회로도,

도 3은 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 가스유입관 2: 가스밸브

3: 버너 4: 연도

5: 배기팬 6: 난방환수관

7: 물탱크 7a: 플로트스위치

8: 순환펌프 9: 열교환기

10: 난방수공급관 11: 물보충관

12: 자동보충수밸브 13: 직수공급관

14: 온수공급관 15: 플로우스위치

16: 우회관 17: 유입관

18: 유출관 19: 제1릴레이

20: 제2릴레이 21: 주제어부

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 양방향 순환펌프의 운전방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은, 종래 양방향순환펌프를 사용하는 보일러에서 난방모드 사용중에 온수모드로 또는 온수모드 사용중에 난방모드로 모드를 전환하는 경우에 순환펌프의 회전관성에 의한 전압의 서지현상을 방지하는 것이다.

도 2는 본 발명의 방법이 사용되는 회로도로서, 순환펌프(8)에는 온/오프 스위치(19a)를 가진 제1릴레이(19)와, 상기 제1릴레이(19)와 직렬연결되어 있으며 전압을 절환하는데 사용되는 한 쌍의 절환스위치(20a,20b)를 가진 제2릴레이(20)가 연결됨을 알 수 있다. 상기 제1, 및 제2릴레이(19,20)는 각각 주제어부(21)의 단자(p1,p2)에서 출력되는 제어신호에 의하여 동작된다.

즉, 제1릴레이(19)는 전원이 인가되면 온/오프 스위치(19a)가 온상태로 작동되어 순환펌프(8)에 전원을 공급하며, 제2릴레이(20)는 전원의 인가여부에 따라서 정방향, 또는 역방향으로 순환펌프(8)가 동작하도록 전압을 절환하는 역할을 한다.

본 발명에서는 난방배관유로로 난방수가 이동하도록 순환펌프(8)가 회전하는 방향을 정방향, 온수배관유로로 난방수가 이동하는 방향을 역방향으로 설명한다. 상기와 같은 정, 역방향은 실제로 순환펌프(8)의 배선을 제2릴레이(20)와 어떻게 연결하는 가에 따라서 변경된다.

상기 주제어부(21)는 상세히 도시되지 않았지만, 사용자에 의하여 입력되는 온도, 난방모드 또는 온수모드등과 같은 데이타를 감지하여 미리 프로그램된 행정을 수행하도록 구성되어 있으며, 필요한 모든 데이타가 저장되어 있는 마이크로프로세서(micro-processor)이다.

그럼, 도 3의 플로우차트를 이용하여 본 발명의 방법을 상세히 설명한다.

사용자에 의하여 보일러가 작동되면 주제어부(21)에서는 현재 순환펌프(8)의 상태를 저장한다. 사용자에 의하여 설정된 사용모드가 난방이면 주제어부(21)에서는 정방향으로 순환펌프(8)가 회전하도록 제어신호를 출력한다.

설명의 편의상 난방모드인 정방향의 경우에는 순환펌프(8)가 제2릴레이(20)의 절환스위치(20a)와 연결되고, 온수모드인 역방향의 경우에는 절환스위치(20b)와 연결된다고 가정한다. 절환 스위치(20a,20b)의 방향설정은 임의로 설정할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

설정된 모드로 동작하면서 주제어부(21)는 사용모드를 항상 감지한다. 난방모드로 설정된 상태에서 사용하던 도중에 사용자에 의하여 온수모드로 사용모드가 변경되면 주제어부(21)에서는 순환펌프(8)의 방향이 정방향인가 아닌가를 감지하게 된다. 이러한 방향의 인식은 주제어부(21)에서 제2릴레이(20)에 출력되는 제어신호를 자체적으로 감지하여 인식한다.

난방모드에서는 순환펌프(8)의 회전방향이 정방향이면 정상상태이므로 회전을 계속한다. 그러나 사용자에 의하여 난방모드로 설정된 상태에서 순환펌프(8)의 회전방향이 정방향이 아니면 즉 온수사용모드인 역방향(이것은 사용자가 온수를 사용하다가 난방모드로 전환한 경우임)이면 주제어부(21)에서는 제1릴레이(19)에 제어신호를 출력하여 순환펌프(8)에 공급되는 전원을 차단한다.

따라서 순환펌프(8)는 정지하게 된다. 이 때에 순환펌프(8)의 회전축은 회전관성에 의하여 회전을 계속한다. 종래에는 이러한 회전관성을 무시하고 즉시 역방향전압을 인가하였기 때문에 서지현상이 발생되고 순환펌프(8) 코일에 무리한 힘이 가해졌던 것이다.

본 발명에서는 사용주에 모드가 난방→온수, 또는 온수→난방모드로 전환되면, 순환펌프(8)를 정지시킨 후에 즉시 역방향전압을 제2릴레이(20)를 통하여 인가하는 대신에, 일정시간동안 전원공급을 지연시킨다. 따라서 이 지연시간동안에 순환펌프(8)의 회전축은 완전히 정지하게 된다. 이렇게 소정시간(T)동안 전원공급을 차단하는 것과 동시에 주제어부(21)에서는 제2릴레이(20)에 제어신호를 출력하여 현재 설정모드에 적합한 회전방향으로 즉, 난방→온수모드이면 20a→20b로, 온수→난방모드이면 20b→20a로 절환스위치를 작동시킨다.

상기에서 설명된 것과 같이 난방모드이면 절환스위치(20a)를 온시키며, 온수모드이면 절환스위치(20b)를 온시키도록 제어신호를 출력한다. 이렇게 설정모드에 따라서 절환스위치를 설정한 후에 지연시간이 경과하면 다시 제1릴레이(19)에 제어신호를 출력하여 전원을 공급한다. 전원이 공급되면 순환펌프(8)는 설정모드에 따라서 회전을 시작하게 된다.

상기 소정시간(T)은 주제어부(21)에서 일정시간동안 순환펌프(8)의 동작을 정지시키도록 출력되는 지연시간데이타로서, 각각의 보일러에서 사용되는 순환펌프의 출력, 또는 보일러의 출력등에 따라서 변경될 수 있는 것이다. 따라서 상기 소정시간(T)은 실험에 의하여 구할 수 있으며, 순환펌프(8)의 회전관성이 완전히 소멸되는 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 양방향으로 회전하는 순환펌프 사용시에 회전방향의 변경에 의하여 발생되는 과부하에 의한 서지(surge) 현상을 미연에 방지하여 순환펌프를 효율적으로 구동시키고, 또한 고장발생율을 저하시켜 사용자의 신뢰성을 제고할 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. 온/오프스위치로 작동하는 제1릴레이(19)와 전압의 극성을 변경하는 제2릴레이(20)를 동작시켜 순환펌프(8)에 전원을 공급하여 회전을 시작하면 주제어부(21)에서 보일러의 작동모드를 감지하는 제1단계;

   순환펌프(8)의 회전방향이 주제어부(21)에 의하여 감지된 작동모드에 적합한 방향이면 순환펌프(8)를 정상적으로 동작시키고 감지된 작동모드에 적합한 방향이 아니면 제1릴레이(19)를 오프시켜 순환펌프(8)를 정지시키고, 제2릴레이(20)의 전압단자를 감지된 작동모드에 적합한 방향으로 절환하는 제2단계; 및

   순환펌프(8)의 동작이 중지된 상태가 소정시간(T) 경과된 후에 제1릴레이(19)를 온시켜 순환펌프(8)에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 양방향 순환펌프의 운전방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정시간(T)이 순환펌프(8)의 회전관성이 완전히 소멸되어 회전축이 정지되는 시간으로서 순환펌프의 출력에 따라서 서로 다른 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 양방향 순환펌프의 운전방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1릴레이(19)가 하나의 온/오프 스위치(19a)를 가지며, 제2릴레이(20)가 한 쌍의 절환스위치(20a,20b)를 갖는 것을 특징으로하는 양방향 순환펌프의 운전방법.