KR100201593B1

KR100201593B1 - 강제순환회로의 동결방지장치

Info

Publication number: KR100201593B1
Application number: KR1019970010927A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 안도; 긴지 모리
Original assignee: 강성모; 린나이코리아주식회사; 나이토 스스무; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1999-06-15
Also published as: JPH09264547A; KR970066405A

Abstract

(과제) 펌프와 수온센서와 열원에 의해서 가열되는 열교환기를 구비하는 강제순환회로와, 외기온도를 검지하는 외기온도센서와, 물이 동결될 우려가 있는 기준온도 이하로 외기온도센서의 검지온도가 저하되었을 때에는 설정시간만큼 펌프를 작동시키는 동결방지동작을 휴지시간(B)마다 반복시키는 펌프제어회로를 구비한 강제순환회로의 동결방지장치에 있어서, 동결방지동작이 필요 이상으로 반복되는 문제점을 방지한다.

(해결수단) 상기 외기온도센서의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 또 동결방지동작 후의 상기 수온센서의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 외기온도센서의 검지온도와 수온센서의 검지온도의 쌍방에 의거하여 상기 휴지시간(B)을 설정하는 휴지시간설정회로를 구비한다.

Description

강제순환회로의 동결방지장치

본 발명은 급탕난방용 온수순환회로나 욕조용 온수순환회로와 같은 강제순환회로의 동결을 방지하는 장치에 관한 것이다.

방바닥에 부설된 방열매트에 온수를 공급하는 바닥난방장치로서는, 예를들면 도 1에 나타낸 개략적 구조를 가지는 것이 있다.

순환가열장치(1)의 케이싱(11)내에는 발열원인 가스버너(22)에 의해서 가열되는 열교환기(21)가 설치되어 있다.

상기 열교환기(21)와 방(31) 바닥에 부설된 방열매트(32)는 온수가 흐르는 강제순환회로(23)에 의하여 접속되어 있으며, 이 강제순환회로(23)에 있어서의 상기 열교환기(21) 근방에는 펌프(P)와 수온센서(24)가 설치되어 있다. 또, 상기 열교환기(21)를 가열하는 가스버너(22)의 가스회로에는 가스밸브(26)가 설치되어 있음과 아울러 이 가스버너(22) 근방에 점화장치(25)가 설치되어 있다.

상기한 점화장치(25)나 수온센서(24), 후술하는 동결방지동작에 필요한 외기온도센서(15) 등이 제어장치(41)에 접속되어 있다.

상기한 구조로 이루어진 바닥난방장치에서는, 방(31) 벽면에 설치된 리모콘장치(33)의 운전스위치(331)가 조작되면 가스밸브(26)가 개방됨과 동시에 점화장치(25)가 작동하여 가스버너(22)가 연소됨과 아울러 펌프(P)가 작동한다. 따라서, 열교환기(21)에서 가열생성된 온수가 상기 열교환기(21)

수온센서(24)

방열매트(32)

펌프(P)

열교환기(21)의 경로로 강제순환됨으로써 난방동작이 진행된다.

한편, 이러한 종류의 바닥난방장치에서는 난방정지상태에 있는 강제순환회로(23)가, 특히 외기(外氣)에 노출되는 부분이 동절기에 동결될 우려가 있다. 따라서, 이러한 종류의 바닥난방장치에서는 동결방지기능을 구비한 것이 많으며, 구체적으로는 외기온도에 따라서 정해진 소정의 휴지시간(B)마다 순환가열장치(1)를 작동시키는 것이 알려져 있다.

즉, 도 6의 스텝1(ST1)에 나타낸 바와 같이 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도를 판단하고, 이 외기온도가 저하함에 따라서 30분, 20분, 10분으로 점차 짧아지도록 휴지시간(B)을 설정한다.

그리고, 스텝2(ST2)에서 가스버너(22)의 약화연소(예, 2000Kcal/h)와 펌프(P)의 동작을 3분간 계속시킴으로써 강제순환회로(23)내의 물을 데우고, 그후 외기온도에 따라서 설정된 상기 휴지시간(B)만큼 시간대기를 실행한 후{스텝3(ST3)}, 다시 외기온도를 검지하는 최초의 스텝으로 제어동작이 되돌아간다.

상기한 바닥난방장치에서는 외기온도를 고려하여 정한 휴지시간(B)마다 동결방지동작을 간헐적으로 실행하기 때문에, 장시간에 걸쳐서 강제순환회로(23)내의 물이 동결온도 이상으로 유지되도록 가스버너(22)나 펌프(P)를 계속해서 작동시킴과 아울러 가스나 전기가 쓸데없이 소비되는 문제점을 방지할 수 있다.

그러나, 상기한 종래의 바닥난방장치에서는 휴지시간(B)이 외기온도만에 의거하여 결정되기 때문에, 강제순환회로(23)내에 체류하는 물의 온도가 높은 경우에도 필요 이상으로 동결방지동작이 반복된다.

즉, 강제순환회로(23)의 전체길이는 방열매트(32)의 사이즈등에 따라서 변화하므로 펌프(P)의 동작과 가스버너(22)의 연소를 3분간 계속하는 상기 동결방지동작에서는 상기 강제순환회로(23)의 전체길이가 짧을수록 그 체류수가 상기 강제순환회로(23)내를 상기 3분동안에 순환하는 횟수가 많아진다. 따라서, 상기 강제순환회로(23)의 전체길이가 짧을수록 1회의 동결방지동작(상기 3분동안의 버너연소등)에 의한 체류수의 온도상승량이 커지게 되므로 체류수의 온도가 높아진다. 그리고, 상기 체류수의 온도가 높을수록 이것이 동결온도로 될 때까지의 소요시간이 길어지므로 다음의 동결방지동작을 필요로 하는 실행시점까지의 시간도 길어지게 된다.

그런데, 상기한 종래의 바닥난방장치에서는 다음의 동결방지동작을 실행할 때까지의 휴지시간(B)을 외기온도만에 의거하여 결정하기 때문에, 상기 강제순환회로(23)내에 체류하는 물의 온도가 높은 경우(동결온도로 될 때까지의 소요시간이 긴 경우)에도 동결방지동작이 필요이상으로 반복되는 결과가 된다. 그리고, 상기 동결방지동작이 필요이상으로 반복되는 경우에는 펌프(P)작동용 전력이 쓸데없이 소비되고, 또한 상기 펌프(P)의 작동에 의한 소음이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

또한, 휴지시간(B)을 수온센서(24)가 검지하는 수온만에 의하여 결정하는 방법을 생각할 수 있으나, 이 경우에는 외기온도가 높아 동결될 가능성이 없는데도 수온이 낮으면 동결방지동작의 휴지시간(B)이 짧게 설정된다는 상기한 바와 같은 문제점이 있다.

또한, 상기 설명에서는 바닥난방장치에 관한 문제점만을 예시적으로 설명하였으나, 순환가열장치(1)와 욕조를 강제순환회로에 의하여 접속한 욕조급탕장치에 있어서도 상기 강제순환회로(23)의 동결방지에 관하여 상기한 바와 같은 문제점이 있다. 그리고, 이러한 욕조급탕장치의 경우에는 비교적 다량의 고온수가 욕조내에 저류(貯留)되어 있는 경우가 있기 때문에, 욕조용 가스버너를 소화상태로 유지한 채로 순환용 펌프만을 상기 휴지시간(B)마다 간헐적으로 동작시키더라도 강제순환회로(23)내의 동결을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기한 점에 감안하여 이루어진 것으로서, 강제순환회로(23)내에 체류하는 물의 온도를 고려한 휴지시간(B)을 이용하여 동결방지동작이 이루어지도록 하고, 이것에 의하여 동결방지동작이 필요 이상으로 반복되는 문제점을 방지할 수 있도록 한 것을 그 과제로 한다.

도 1은 본 발명을 바닥난방장치에 적용한 실시형태를 나타내는 전체 개략도

도 2는 상기 바닥난방장치의 동작을 설명하는 플로차트

도 3은 상기 바닥난방장치의 제어장치(41)에 설치된 마이크로컴퓨터내에 격납되는 외기온도(A0), 체류수온도(A1)와 휴지시간(B)의 관계를 나타내는 테이블

도 4는 본 발명을 욕조급탕장치에 적용한 실시형태를 나타내는 전체 개략도

도 5는 상기 욕탕급탕장치에 있어서의 동결방지제어용 플로차트

도 6은 종래예의 설명도

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

15 - 외기온도센서 21 - 열교환기

23 - 강제순환회로 24 - 수온센서

P - 펌프

상기 과제를 해결하기 위한 청구항 1에 기재된 발명의 기술적 수단은,

펌프(P)와 수온센서(24)와 발열원에 의해서 가열되는 열교환기(21)를 구비하는 강제순환회로(23)와, 외기온도를 검지하는 외기온도센서(15)와, 물이 동결될 우려가 있는 기준온도 이하로 외기온도센서(15)의 검지온도가 저하되었을 때에는 설정시간만큼 펌프(P)를 작동시키는 동결방지동작을 휴지시간(B)마다 반복시키는 펌프제어회로와, 외기온도센서(15)의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 또 동결방지동작 후의 수온센서(24)의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 외기온도센서(15)의 검지온도와 수온센서(24)의 검지온도의 쌍방에 의거하여 상기 휴지시간(B)을 설정하는 휴지시간설정회로를 구비한

것이다.

상기 수단에 의하면, 펌프(P)를 소정시간 작동시키는 동결방지동작 후에 수온센서(24)가 검지하는 온도가 높은 경우에는 강제순환회로(23)내의 체류수가 동결될 때까지 비교적 긴 시간이 소요되기 때문에, 이러한 경우에는 휴지시간설정회로에 의해서 긴 휴지시간(B)이 설정되고, 이것에 의하여 비교적 긴 휴지시간(B)마다 동결방지동작이 반복된다. 한편, 상기 강제순환회로(23)에 체류하는 물의 온도가 낮아서 조기에 동결될 우려가 있을 때에는 상기 휴지시간설정회로에 의해서 짧은 휴지시간(B)이 설정되기 때문에, 동결방지동작의 실행빈도가 높아져서 상기 동결이 확실하게 방지된다.

또한, 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도가 낮아지면 강제순환회로(23)내가 조기에 쉽게 동결되므로, 이러한 경우에는 상기한 종래의 것과 마찬가지로 휴지시간(B)이 짧아져서 비교적 짧은 시간간격으로 동결방지동작이 반복된다. 또, 상기 외기온도가 높아지게 되면 강제순환회로(23)내가 동결될 우려가 적어지므로, 이러한 경우에도 상기한 종래의 것과 마찬가지로 동결방지동작의 실행빈도가 적어지게 된다.

특히, 청구항 2에 기재된 발명과 같이

펌프(P)의 작동시에 강제순환회로(23)의 순환수를 발열원으로 가열하는

구성으로 하면, 동결방지동작을 실행할 때에 강제순환회로(23)내의 수온이 높아지게 되고, 이 수온을 검지하는 수온센서(24)의 출력에 의거하여 결정되는 휴지시간(B), 즉 다음의 동결방지동작이 실행될 때까지의 휴지시간(B)이 길어지게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시형태에 관한 동결방지장치는 상기한 종래의 것과 마찬가지로 바닥난방장치에 상기 발명을 적용한 것이다.

순환가열장치(1)와 방열매트(32) 및 이들 양자를 연결하는 강제순환회로(23)등은 상기한 도 1의 것과 같이 구성되어 있다.

순환가열장치(1)를 제어하는 제어장치(41)내에는 도 2의 플로차트에 나타낸 내용의 제어프로그램이 격납된 마이크로컴퓨터가 구비되어 있고, 또한 상기 마이크로컴퓨터에는 도 3에 나타낸 테이블이 격납되어 있다.

도 3의 테이블은 외기온도센서(15)가 검출하는 외기온도(A0)와 수온센서(24)가 검지하는 강제순환회로(23)내의 체류수온도(A1)에 의거하여 휴지시간(B)을 선택할 수 있도록 한 것이다. 예를 들면, 외기온도(A0)가 -10℃미만인 경우에 있어서, 체류수온도(A1)가 50℃이상인 때에는 휴지시간(B)으로서 25분이 선택된다.

도 3의 테이블에 나타낸 특정의 휴지시간(B)은 그 좌측란에 기재된 특정의 체류수온도(A1)와 또 그 좌측란에 기재된 특정의 외기온도(A0)의 조건하에서 강제순환회로(23)내의 체류수가 동결될 때까지 소요되는 시간이고, 이 시간은 실험에 의해서 구해진 것이다. 또한, 휴지시간(B)으로서는 도 6에 나타낸 시간보다도 약간 짧게 설정하여도 된다. 강제순환회로(23)내의 동결방지에 신중을 기하기 위함이다.

이어서, 본 실시형태에 관한 바닥난방장치의 동작을 도 2의 플로차트에 따라서 설명한다.

방(31) 벽면에 설치되어 있는 리모콘장치(33)의 운전스위치(331)가 투입된 것이 스텝10(ST10)에서 확인되면, 스텝11(ST11)에서 펌프(P)가 작동됨과 동시에 발열원인 가스버너(22)가 연소상태로 유지된다. 또한, 가스버너(22)의 연소는 가스밸브(26)의 개방과 점화장치(25)에서 가스버너(22)로의 불꽃방전에 의하여 개시된다. 또, 열교환기(21)에서 유출되는 온수의 온도를 검지하는 수온센서(24)의 출력이 온도설정레버(332)에 의하여 설정된 온도와 같아지도록 가스밸브(26)의 개방정도가 제어되어 가스버너(22)의 연소량이 컨트롤되며, 이것에 의하여 난방동작이 계속된다.

스텝12(ST12)에서 운전스위치(331)의 OFF조작이 확인되면, 스텝13(ST13)에서 가스버너(22)를 소화시킴과 동시에 펌프(P)를 정지시켜 난방동작을 종료한다.

이어서, 동결방지동작에 관하여 설명한다.

운전스위치(331)가 OFF상태에 있을 때에 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도가 3℃(청구항 1에 기재된 발명의 기준온도에 대응한다) 이하로 온도가 저하되면, 스텝15(ST15)∼스텝18(ST18)의 제어동작이 이행되어 펌프(P)의 작동과 가스버너(22)의 약화연소(예, 2000Kcal/h)가 설정시간(예, 3분)동안 계속되며, 이것에 의하여 강제순환회로(23)내의 체류수 전체가 가열승온된다.

이어서 스텝19(ST19)가 실행되어 도 3의 테이블에 의거한 휴지시간(B)이 결정된다. 즉, 도 3에 나타낸 테이블에 있어서는 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도(A0)가 높아지게 되면 수온센서(24)가 검지하는 체류수온도(A1)가 같더라도 휴지시간(B)이 길어지도록 구성되어 있고, 또 외기온도(A0)가 같더라도 상기 체류수온도(A1)가 높아지게 되면 휴지시간(B)이 길어지도록 구성되어 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 가스버너(22)의 연소와 펌프(P)를 작동시키는 동결방지동작을 실행한 후에 수온센서(24)가 검지하는 체류수온도(A1)가 높은 경우, 즉 강제순환회로(23)내가 동결될 때까지의 소요시간이 긴 경우에는 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도(A0)가 같더라도 도 3의 테이블에서 비교적 긴 휴지시간(B)이 선택되고, 반대로 상기 수온센서(24)의 검지온도가 낮은 경우에는 조기에 동결될 가능성이 있기 때문에 비교적 짧은 휴지시간(B)이 선택된다. 또, 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도가 높은 경우에는 강제순환회로(23)내가 동결될 때까지의 소요시간이 길기 때문에 수온센서(24)가 검지하는 체류수온도(A1)가 같더라도 비교적 긴 휴지시간(B)이 선택되고, 반대로 상기 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도(A0)가 낮은 경우에는 비교적 짧은 휴지시간(B)이 선택된다.

이어서, 외기온도(A0)와 체류수온도(A1)에 의거하여 결정된 휴지시간(B)이 경과할 때까지 스텝20(ST20)에서 대기하고, 그후 운전스위치(331)의 조작을 감시하는 스텝10(ST10)의 공정으로 제어동작이 되돌아간다.

또한, 상기 실시형태에서는 펌프(P)를 간헐적으로 동작시키기 위하여 스텝16(ST16)∼스텝18(ST18) 및 스텝20(ST20)의 명령을 실행하는 마이크로컴퓨터내의 기능부가 청구항 1에 발명특정사항으로서 기재한 펌프제어회로에 대응함과 아울러, 도 3의 테이블에서 휴지시간(B)을 선택하는 명령인 스텝19(ST19)를 실행하는 마이크로컴퓨터내의 기능부가 청구항 1에 발명특정사항으로서 기재한 휴지시간설정회로에 대응한다.

또한, 상기 실시형태에서는 동결방지동작시에 펌프(P)의 동작과 동기하여 가스버너(22)를 약한 화력으로 연소시켰으나, 가스버너(22)를 소화상태로 유지한 채로 펌프(P)만을 작동시켜도 된다. 이것은 방(31)내가 비교적 따뜻한 경우가 있는데, 이러한 경우에는 방(31) 바닥에 부설된 방열매트(32)내의 체류수가 비교적 따뜻하기 때문에, 이 따뜻한 물을 강제순환회로(23)에 순환시킴으로써 동결을 방지할 수 있기 때문이다.

도 4, 도 5에 나타낸 실시형태는 욕조급탕장치의 온수순환회로에 본 발명의 동결방지장치를 적용한 것으로서, 도 1의 바닥난방장치를 구성하는 각 구성요소와 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙였다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 욕조(51)와 순환가열장치(1)는 강제순환회로(23)에 의하여 접속되어 있고, 이 강제순환회로(23)에 설치된 열교환기(21)의 상류측에는 펌프(P)와 수온센서(24)와 수류스위치(27)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 열교환기(21)를 가열하는 가스버너(22)의 가스회로에 설치된 가스밸브(26)나 상기 수온센서(24) 등은 제어장치(41)에 접속되어 있다. 또, 상기 제어장치(41)에는 외기온도를 검지하는 외기온도센서(15)가 접속되어 있다.

상기 제어장치(41)내의 마이크로컴퓨터에는 도 5의 플로차트에 나타낸 내용의 제어프로그램이 격납되어 있으며, 이하 본 실시형태에 관한 욕조급탕장치의 동결방지동작을 상기 플로차트에 의거하여 설명한다.

스텝21(ST21)에 있어서 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도가 3℃ 이하로 되면 스텝22(ST22)에서 펌프(P)가 작동되고, 그후 스텝23(ST23)에서 수류스위치(27)의 출력을 판단하여 이 수류스위치(27)가 ON신호를 출력하고 있는 경우에는 욕조(51)내에 온수가 저류되어 있는 것을 알수 있기 때문에, 이러한 경우에는 스텝24(ST24)에서 설정시간인 3분동안의 시간대기를 실행한다. 그러면, 이 대기시간 동안에 욕조(51)내의 온수가 강제순환회로(23)내에 체류되어 있던 냉수와 치환되므로, 이 강제순환회로(23)내에는 비교적 고온의 상기 온수가 충만된 상태가 된다.

스텝25(ST25)에서 펌프(P)를 정지시키고, 그후 이 펌프(P)를 정지상태로 유지하는 시간으로서의 휴지시간(B)을 연산한다(ST26).

본 실시형태에서의 상기 휴지시간(B)은 휴지시간(B)=체류수온도(A1)+K/(1+

{외기온도(A0)0℃일때 적용}의 연산식에 의하여 결정된다. 또한, 외기온도≥0℃일때에는, 예를 들어 「휴지시간(B)=체류수온도(A1)+K×외기온도(A0)에 의하여 구하면 된다.

따라서, 상기 펌프(P)를 작동시키는 동결방지동작이 실행된 후에 수온센서(24)가 검지하는 체류수온도(A1)가 높은 경우나 외기온도센서(15)가 검지하는 외기온도(A0)가 높은 경우, 즉 강제순환회로(23)내가 동결될 때까지의 소요시간이 긴 경우에는 상기 연산에 의하여 구해지는 휴지시간(B)이 길어지게 된다. 반대로 상기 체류수온도(A1)나 외기온도(A0)가 저온이 되면 강제순환회로(23)내가 조기에 동결될 가능성이 있기 때문에, 이러한 경우에는 상기 연산에 의하여 구해지는 휴지시간(B)이 짧아지게 된다.

스텝27(ST27)에서 상기 연산에 의하여 구해진 휴지시간(B)이 경과할 때까지 대기하고, 그후 외기온도를 판단하는 스텝21(ST21)으로 제어동작이 되돌아간다.

또한, 도 4의 욕조급탕장치에서 동결방지동작을 실행할 때에는 펌프(P)의 동작과 동기하여 가스버너(22)를 연소시켜도 된다.

또, 상기 도 4의 욕조급탕장치에서는, 도시하지 않은 욕조순환스위치가 조작되면 가스버너(22)가 연소됨과 동시에 펌프(P)가 작동되어 욕조(51)내가 강제순환되고, 수온센서(24)의 검지온도가 도시하지 않은 탕온도설정기에 의하여 설정된 온도가 되면 펌프(P)와 가스버너(22)가 정지된다.

또한, 상기 외기온도의 기준온도는 물을 동결시킬 가능성이 있는 온도라면 임의로 설정할 수 있지만, 동결방지를 확실하게 하기 위해서는 물의 동결온도인 0℃에 대하여 보다 높은 온도가 바람직하다. 또, 동결방지운전의 설정시간은 상기 실시형태에서 기재한 3분에 한정되지 않고, 강제순환회로(23)에 있어서의 방열매트(32) 또는 욕조(51)의 출탕수가 순환가열장치(1)를 통하여 다시 방열매트(32) 또는 욕조(51)로 귀환할 때까지의 소요시간 이상이라면 무방하다.

이상 설명한 바와 같이 청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 강제순환회로(23)내의 체류수온도와 외기온도의 양자에 의거하여 휴지시간(B)을 결정하기 때문에, 외기온도만이나 혹은 체류수의 온도만에 의거하여 상기 휴지시간(B)을 결정하는 것에 비해 동결방지동작이 필요 이상으로 반복되는 문제점이 해소된다. 즉, 펌프(P)를 작동시키기 위한 전력의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있음과 아울러 이 펌프(P)가 빈번하게 작동함에 의한 소음의 발생빈도가 적어지게 된다.

특히 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 휴지시간(B)이 길어지게 되므로 상기 작동에 의거하는 소음의 발생빈도가 일층 적어지게 된다.

Claims

펌프(P)와 수온센서(24)와 발열원에 의해서 가열되는 열교환기(21)를 구비하는 강제순환회로(23)와, 외기온도를 검지하는 외기온도센서(15)와, 물이 동결될 우려가 있는 기준온도 이하로 외기온도센서(15)의 검지온도가 저하되었을 때에는 설정시간만큼 펌프(P)를 작동시키는 동결방지동작을 휴지시간(B)마다 반복시키는 펌프제어회로와, 외기온도센서(15)의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 또 동결방지동작 후의 수온센서(24)의 검지온도가 저하함에 따라서 짧아지도록 외기온도센서(15)의 검지온도와 수온센서(24)의 검지온도의 쌍방에 의거하여 상기 휴지시간(B)을 설정하는 휴지시간설정회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 강제순환회로의 동결방지장치.
청구항 1에 있어서, 펌프(P)의 작동시에 강제순환회로(23)의 순환수를 발열원으로 가열하는 것을 특징으로 하는 강제순환회로의 동결방지장치.