KR100187956B1 - 가스보일러의 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부의 영향에 의하여 배기팬에 전원이 공급되지 않은 상태에서 배기팬의 회전수가 증가하는 경우에 정상적인 회전수를 감지하고 이에 따라 회전수를 조정함으로써 보일러를 안정적으로 제어할 수 있는 가스보일러의 운전방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 가스보일러의 운전방법은, 보일러의 점화를 시작하기 전에 배기팬의 회전수를 측정하는 제1단계와, 점화가 시작되고 배기팬이 정상적으로 회전하면 현재 회전수에서 점화전에 측정된 회전수를 감산하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 산출된 회전수에 상응하는 제어값을 저장된 제어데이타테이블로부터 판독하는 제3단계와, 판독된 데이터를 사용하여 배기팬회전수 제어신호를 출력하는 제4단계로 구성된다.

Description

가스보일러의 운전방법

본 발명은 가스보일러의 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부의 영향에 의하여 배기팬의 회전수가 증가하는 경우에 정상적인 회전수를 감지하고 이에 따른 적정회전수로 조정함으로써 보일러를 안정적으로 제어할 수 있는 가스보일러의 운전방법에 관한 것이다.

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

먼저, 도 1을 참고하여 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 고온수 또는 고온의 난방수로 온도 변환한 후에 목욕탕,싱크대에 급탕하거나 실내에 설치된 난방배관 내부를 순환시켜 난방을 하는 장치이다.

강제배기식 가스보일러에 설치된 가스밸브(1)를 통하여 공급량이 제어되면서 공급된 후에 버너(5)에서 연소된 고온의 배기가스는, 열교환기(11)를 통과하면서 난방수 또는 직수를 승온시키도록 열교환하면서, 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 측정장치, 예를 들면 홀센서를 이용한 회전수감지부를 사용하여 측정할 수 있는 것이다.

배기팬(15)의 회전수, 배기팬 구동부(17)에의 인가전압등과 같은 데이타는 제어부(3)에 설치된 주제어부(미도시됨) 또는 메모리 소자등에 저장되며, 이러한 데이타는 실험, 또는 보일러의 제원에 기초한 계산에 의하여 결정된 후에 저장된다. 상기 배기팬구동부(17)에 전원이 인가되면 인가되는 전원(전압 또는 전류)에 상응하는 회전수가 발생된다. 상기 배기팬(15)의 회전수는 공급되는 가스연료량에 최적의 회전수를 발생시키도록 제어데이타테이블로서 설정되어 있다.

그러나, 고층 아파트와 같은 경우에는, 가장 하층인 1층에서부터 최고층의 15층 또는 그 이상의 고층까지 배기연도가 굴뚝과 같이 수직으로 연결된다. 따라서 공동배기구의 높이에 따른 공기의 밀도차가 존재하게 되며, 이에 따라서 공기가 빨려나가서 보일러가 작동되지 않는 상태에서도 배기팬이 회전하는 현상이 발생된다. 이러한 회전수는 작게는 100에서 크게는 200rpm의 범위에 걸쳐서 변동한다.

상기와 같이 구성된 가스보일러에서, 배기팬의 회전수가 증가하게 되면, 정상적으로 보일러가 작동하는 상태에서 풍량은 가스에 적합한 적정공급량보다 더욱 많은 양이 공급된다. 즉 외부의 조건이 일정한 경우에는 풍량은 배기팬의 회전수(RPM)에 비례하기 때문에 정상적인 회전수보다 풍량이 증가하므로 더욱 많은 양의 공기가 공급되는 것이다. 따라서 가스양에 따른 적정량의 공기를 초과하여 공기가 공급되므로 버너에서의 착화가 실패하는 문제점이 발생된다. 또한 버너표면에서 불꽃이 날리는 리프팅현상이 발생되어 연료가 불완전연소되는 연소불량이 발생된다. 심한 경우에는 회전수가 매우 높아지면서 역풍의 유입으로 인식하고 보일러를 소화시키는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기팬의 회전수가 외부의 영향으로 증가하는 경우에 증가된 회전수를 미리 측정하여, 정상적인 상태에서의 가스량에 따른 회전수로 제어하도록 보정하여 줌으로써 보일러에서의 연소가 정상적으로 수행되도록 하는 가스보일러의 운전방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 운전방법은, 가스보일러의 점화를 시작하기 전에 주제어부에서 무동력상태에서의 배기팬의 회전수를 측정하는 제1단계와, 점화가 시작되고 배기팬이 정상적으로 회전하면 주제어부에서 측정한 현재 회전수에서 점화전에 측정된 회전수를 감산하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 산출된 회전수에 상응하는 제어값을 주제어부에 저장된 제어데이타테이블로부터 판독하는 제3단계와, 판독된 데이터를 사용하여 배기팬회전수를 제어하도록 주제어부에서 제어신호를 출력하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명이 적용되는 가스보일러의 부분 블록회로도,

도 3은 본 발명의 가스보일러의 운전방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도면의 주요 부분에 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: 주제어부.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 가스보일러의 운전방법을 상세히 설명한다. 본 발명의 방법은 배기팬의 회전수가 정상적인 상태보다 항상 더욱 많이 발생되는 고층아파트에서의 가스보일러 배기팬에 적용되는 방법이다. 공동배기구를 채용한 고층아파트의 1∼3층과 같은 저층에서는 보일러를 작동시키지 않음에도 불구하고 배기팬이 회전한다.

이러한 회전수는, 예를 들어서 DC 팬을 사용하여 비례제어를 수행하는 가스보일러의 회전수를 측정하면, 근사적으로는 정상적인 상태의 회전수에 보일러를 작동시키지 않을 때의 회전수가 가산된 회전수가 됨을 알 수 있다. 즉, 실제 측정되는 회전수(RPM1)는, 전압이 인가되지 않을 때의 회전수(RPM0)와 보일러에서 사용자에 의하여 설정된 온도에 따른 회전수(RPM2)인 적정회전수의 합(合)이 됨을 알 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 현상을 이용하여 적정회전수를 산출하고, 이에 따라서 배기팬에 인가되는 전원을 변경함으로써 적정한 회전수를 제공한다. 실제로는 각 층에 따라서 배기팬 회전수의 차이가 발생할 수 있으며, 이것은 무동력상태에서의 배기팬회전수를 실제로 측정함으로써 해결된다.

도 2는 본 발명의 방법이 수행되는 부분 블록회로도이다. 도시된 바와 같이, 전체 행정을 제어하기 위한 주제어부(21)와, 배기팬(15)의 회전수를 제어하기 위한 배기팬구동부(17)와, 배기팬(15)의 회전수를 감지하는 것으로서, 홀센서를 이용하여 구성되는 회전수감지부(19)와, 버너에 공급되는 연료에 착화시키는 점화플러그(17)와, 버너에서의 착화상태를 감시하는 불꽃감지부(9)와, 가스공급량을 제어하는 가스밸브(1)가 표시되어 있다.

상기와 같은 회로를 이용하여 수행되는 본 발명의 방법은 다음과 같은 단계 : 가스보일러의 점화를 시작하기 전에 주제어부(21)에서 배기팬(15)의 회전수(RPM0)를 회전수감지부(19)를 사용하여 측정하는 제1단계; 점화가 시작되고 배기팬(15)이 정상적으로 회전하면 주제어부(21)에서 회전수감지부(19)를 사용하여 현재 회전수(RPM1)를 측정하고, 현재 회전수에서 점화전에 측정된 회전수를 감산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 산출된 회전수(RPM2)에 상응하는 제어값을 주제어부(21)에 저장된 제어데이타테이블로부터 판독하는 제3단계; 및 판독된 제어데이타를 사용하여 배기팬회전수를 제어하도록 주제어부(21)에서 제어신호를 출력하는 제4단계로 구성된다.

본 발명의 방법의 제1단계에서는, 먼저, 전원이 배기팬(15)에 인가되지 않는 상태, 즉 무동력상태에서의 회전수(RPM0)를 측정한다. 이것은 종래 사용되는 배기팬의 회전수감지부(19)를 사용하여 측정할 수 있다. 측정된 회전수(RPM0)는 주제어부(21)에 저장된다.

다음 단계로서, 주제어부(21)에서는 점화행정을 수행하고 정상적인 연소상태, 즉 사용자에 의하여 설정된 연소상태에서의 회전수(RPM1)을 측정한다. 이것의 측정도 역시 회전수감지부(19)를 사용하여 수행한다. 상기와 같이 회전수(RPM0,RPM1)이 측정되며 주제어부(21)에서는 회전수의 차(RPM1-RPM0)를 산출한다. 이렇게 산출된 회전수는 정상적인 상태에서의 회전수(RPM2)가 되는 것이다.

주제어부(21)에서는 상기 회전수(RPM2)에 해당되는 제어데이타를 제어데이타테이블로부터 판독한다. 상기 제어데이타테이블은 가스밸브(1)에 인가되는 전압 또는 전류값에 따른 정격회전수, 즉 배기팬(15)의 바람직한 회전수를 계산하여 저장한 테이블로서, 다음과 같이 설정되어 있다.

예를 들어 배기팬의 제어테이블이 61단계로 구성되어 있으며, 최저 회전수가 1000rpm이고 최고 회전수가 4000rpm으로 제어된다고 가정하면, 1단계에서의 회전수는 1000rpm, 2단계에서의 회전수는 1050rpm, 3단계에서의 회전수는 1100rpm, ... , 61단계에서의 회전수는 4000rpm이 된다. 즉 각 단계에서의 회전수는 50rpm의 차이가 있게 된다. 상기 제어데이타테이블의 각 단계는 실제적으로는 보일러의 가스밸블의 전류 또는 전압값과 1 : 1 대응한다. 따라서 배기팬(15)의 회전수가 1100rpm이면 단계는 3단계이며 이에 따라서 미리 전압 또는 전류값이 가스밸브(1)를 제어하기 위하여 설정되어 있다.

주제어부(21)에서는 상기 단계에서 산출된 회전수(RPM2)에 기초한 제어데이타를 상기 제어데이타테이블에서 판독한다. 예를 들어서, 배기팬에 전원이 인가되지 않는 상태에서의 회전수(RPM0)이 100rpm이고, 측정된 회전수(RPM1)이 2750이라고 하면, 모터에 의한 회전수(RPM2)는 2650이 되는 것이다. 이 회전수 2650에 상응하는 단계가 최종적으로 판독되며, 후에 배기팬회전수를 제어하기 위하여 사용된다.

종래에는 상기 예와 같은 경우에 측정된 회전수(RPM1)가 2750이면 이 회전수에 상응하는 공기가 공급되기 때문에 상기한 바와 같은 문제점이 발생되었던 것이다. 따라서 사용자에 의하여 설정된 발열량을 발생시키지 못할 뿐만 아니라, 연소에 영향을 초래하며 점화실패가 발생되었다.

본 발명에 의하면, 주제어부(21)에서는 회전수(RPM2)에 따른 새로운 가스밸브 제어데이타를 판독하고 이것을 적용하게 된다. 상기 예에서 회전수(RPM0)이 100rpm이면 2단계의 차이가 있음을 알 수 있다. 즉 2750rpm에서의 단계가 A 이면, 실제 적용되는 제어데이타의 단계는 A-2 단계가 되는 것이다. 상기와 같은 본 발명의 방법은 제어단계와, 제어회전수가 다르게 설정되는 비례제어보일러에도 동일하게 적용될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

주제어부(21)에서는 판독된 제어데이타, 즉 회전수제어데이타를 사용하여 배기팬(15)을 제어하여 적정량의 공기를 공급하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 가스보일러의 운전방법에 의하면, 배기팬의 회전수가 외부의 영향으로 증가하는 경우에 이것을 미리 측정하여, 정상적인 상태에서의 회전수로 보정하여 줌으로써 보일러에서의 연소가 정상적으로 수행되도록 할 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. 가스보일러의 점화를 시작하기 전에 주제어부(21)에서 배기팬(15)의 회전수를 회전수감지부(19)를 사용하여 측정하는 제1단계;

   점화가 시작되고 배기팬(15)이 정상적으로 회전하면 주제어부(21)에서 회전수감지부(19)를 사용하여 현재 회전수를 측정하고, 현재 회전수에서 점화전에 측정된 회전수를 감산하는 제2단계;

   상기 제2단계에서 산출된 회전수에 상응하는 제어값을 주제어부(21)에 저장된 제어데이타테이블로부터 판독하는 제3단계; 및

   판독된 제어데이타를 사용하여 적정량의 회전수를 발생시키도록 주제어부(21)에서 배기팬구동부(17)에 제어신호를 출력하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 운전방법.