KR100207840B1 - 가스보일러의 온수온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 온수온도제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 온수온도 비례제어시 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 도달하지 못하고 온수온도가 포화된 경우에 이것을 감지하여 사용자에 의한 설정온도변화에 따라서 온수온도를 제어할 수 있는 가스보일러의 온수온도제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 온수온도제어방법은, 보일러가 온수사용모드인가를 주제어부(33)에서 감지하고, 온수사용모드이면 가스소비량을 측정하는 제1단계; 측정된 가스소비량이 최대화력이 아니면 비례제어를 수행하고, 최대화력이면 온수온도의 변화량을 온도감지센서(31)를 사용하여 주제어부(33)에서 감지하는 제2단계; 감지된 온수온도변화량을 주제어부(33)에서 판단하여 온도변화량이 소정범위내에 존재하지 않으면 비례제어를 수행하고, 소정범위내에 존재하면 현재 측정수온값을 최대값(T)으로 주제어부(33)에 저장하고 연소를 수행하는 제3단계; 및 사용자에 의하여 새로운 온수설정온도가 입력되면 주제어부(33)에서 최대값(T)과 크기를 비교하여 최대값(T)이 온수설정온도보다 적으면 최대화력을 유지하며 크면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성된다.

Description

가스보일러의 온수온도제어방법

본 발명은 가스보일러의 온수온도제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 온수온도 비례제어시 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 도달하지 못하고 온수온도가 포화된 경우에 이것을 감지하여 사용자에 의한 설정온도변화에 따라서 온수온도를 제어할 수 있는 가스보일러의 온수온도제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 사용상의 편리함과 연료로 사용되는 가스가 완전연소를 하므로 환경오염물질의 배출이 감소되어서 점차 사용이 증가하고 있다. 도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 일례를 도시한 개략도이다.

가스보일러가 작동되면 (실제 보일러의 제어프로그램이 저장된 주제어부를 포함하는) 제어판(3)에서는 사용자에 의한 난방온도, 또는 온수온도와 같은 설정데이타에 기초하여 가스밸브(1)를 적정수준으로 열어서 가스를 공급하며, 동시에 배기팬(15)의 회전수를 소정회전수로 유지하도록 제어신호를 출력한다. 가스밸브(1)를 통하여 공급된 가스는 버너(5)에서 연소된 후에 상승하여 열교환기(11)를 가열한다. 열교환기(11) 내부에는 난방수가 충만된 상태로서, 외부의 열에 의하여 가열된 후에 소정온도에 도달하면 난방을 위하여 난방공급관(21)으로 순환하게 된다. 이 때 난방수의 순환을 위하여 순환펌프(17)가 고속으로 항상 작동된다. 순환하는 고온의 난방수는 실내를 통과하면서 열을 발산한 후에 다시 난방환수관(23)을 통하여 물탱크(25)로 유입된다. 유입된 난방수는 다시 삼방변(19)의 유로선택에 의하여 열교환기(11)로 유입되어서 가열되는 과정을 되풀이한다. 연소된 후에 생성된 배기가스는 열교환기(11) 상부의 배기연도(13)를 따라서 외부로 배출된다.

한편 온수사용시에는 직수공급관(27)을 통하여 저온의 냉수가 유입된다. 직수공급관(27)은 열교환기(11) 내부를 통과하도록 구성되어 있으므로 저온의 직수가 순환하면서 승온되어 최종적으로 고온의 온수로 출탕된다. 난방과 온수모드에서의 난방수의 이동상태는 삼방변(19)에 의하여 제어된다. 또한 난방수의 온도는 온도감지센서(29,31)에 의하여 각각 측정되며, 주제어부(미도시됨)에서는 상기 온도데이타를 참고하여 버너(5)에서 연소행정을 조정한다.

상기와 같은 가스보일러는 주제어부(도 2의 33)에서 전체 행정을 제어하며 특히 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 맞추어서 온수출탕온도를 제어하는 비례제어방식이 사용되고 있다. 상기 비례제어방식은 난방수의 공급수온도를 온도감지센서(31)를 사용하여 측정하고 그 측정된 온도에 따라서 가스밸브(1)를 통하여 공급되는 가스량을 제어하여 온수출탕온도를 제어하는 것이다. 즉 난방공급수의 온도에 따른 온수온도를 미리 실험에 의하여 결정한 후에 난방수와의 열교환에 의하여 승온되는 직수의 온도를 가정하여 제어에 이용한다. 이러한 제어방식은 통상 저가의 가스보일러에서 사용되며 고가의 보일러에서는 출탕되는 온수의 온도를 직접 측정하도록 별도의 온도감지센서를 설치한 것도 사용되고 있으며 이러한 온수온도측정방식을 이용한 보일러도 역시 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.

상기와 같은 비례제어방식의 보일러에서는 온수사용중에 다음과 같은 문제점이 발생되었다. 즉 사용자가 온수설정온도를 예를 들어서 50℃로 설정한 경우에 직수사용량이 많으면 버너(5)에서 보일러의 최대화력으로 연소하여도 50℃에 도달하지 못하고 최대온도가 45∼46℃가 되는 경우가 발생된다. 이러한 경우에 최대온도로 온수를 사용하다가 보일러의 사용을 중지하는 경우에는 별문제가 없으나 사용자에 의하여 새로운 온수설정온도가 설정되면(예를 들어서 48℃) 종래 비례제어방식의 보일러에서는 온수출탕온도를 조정하기 위하여 가스밸브(1)를 통하여 공급되는 가스량이 감소시킴으로서 온수의 온도가 최대값(T)인 45∼46℃에서 현저하게 하강하여 냉수가 출탕되는 문제점이 발생되었던 것이다. 물론 비례제어방식이므로 시간이 경과하면 최대온도인 45∼46℃에 도달하지만 이시간동안에 냉수가 출탕되므로 사용상의 불편을 초래한다.

도 3a는 상기와 같은 종래 보일러에서의 온수온도변화에 따른 문제점을 나타내는 그라프로서, 사용자에 의하여 설정된 제1설정온도(T1)에 도달하지 못하고 온수온도가 최대값(T)에서 포화되어 있다. 이러한 온수온도포화의 원인은 통상 직수공급량이 적정공급량을 초과하는 경우에 발생된다. 이 때 사용자에 의하여 제2설정온도(T2)로 온수온도가 설정되면(t2의 시점) 주제어부(33)에서는 온수온도가 제1설정온도(T1)인 것으로 인식하고 제2설정온도(T2)에 설정된 가스량을 공급하도록 제어하기 때문에 실제 최대값(T)인 온도에서 온도값이 하강하였다가 다시 최대값(T)으로 복귀하게 되며 온수온도하강현상이 발생되는 것이다. 물론 제2설정온도가 아닌 제3설정온도(즉 최대값보다 낮은 온도)의 경우에는 설정온도로 온수온도가 완만하게 변경되므로 문제가 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온수온도 비례제어시 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 도달하지 못하고 온수온도가 포화된 경우에 이것을 감지하여 사용자에 의한 설정온도변화에 따라서 온수온도를 제어할 수 있는 가스보일러의 온수온도제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 온수온도제어방법은, 전체 행정을 제어하는 주제어부(33)와, 난방수의 온도를 측정하는 온도감지센서(29,31)를 포함하는 가스보일러에 있어서, 보일러가 온수사용모드인가를 주제어부(33)에서 감지하고, 온수사용모드이면 가스소비량을 측정하는 제1단계; 측정된 가스소비량이 최대값이 아니면 비례제어를 수행하고, 최대값이면 온수온도의 변화량을 온도감지센서(31)를 사용하여 주제어부(33)에서 감지하는 제2단계; 감지된 온수온도변화량을 주제어부(33)에서 판단하여 온도변화량이 소정범위내에 존재하지 않으면 비례제어를 수행하고, 소정범위내에 존재하면 현재 측정수온값을 최대값(T)으로 주제어부(33)에 저장하고 연소를 수행하는 제3단계; 및 사용자에 의하여 새로운 온수설정온도가 입력되면 주제어부(33)에서 최대값(T)과 크기를 비교하여 최대값(T)이 온수설정온도보다 적으면 최대화력을 유지하며 크면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분 블록회로도,

도 3a는 종래 가스보일러에서의 온수온도변화, 도 3b는 본 발명의 방법에 의한 온수온도변화를 나타내는 그라프,

도 4는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브 3 : 제어판

5 : 버너 7 : 점화플러그

9 : 불꽃감지기 11: 열교환기

13: 배기연도 15: 배기팬

17: 순환펌프 19: 삼방변

21: 난방공급관 23: 난방환수관

25: 물탱크 27: 직수공급관

29,31: 온도감지센서 33: 주제어부

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

본 발명의 방법은 비례제어방식을 채용한 가스보일러에서 온수사용시 발생되는 온수온도저하현상을 해소하기 위한 것으로서, 특히 사용자에 의하여 설정된 온수온도로 온도가 상승하지 않고 포화된 상태에서 온수설정온도변화가 발생되면 온수온도가 하강하는 것을 방지하여 사용자의 편리성을 도모하는 것이다.

본 발명에 의하면 도 3a에서와 같은 문제점이 발생되지 않고 사용자에 의하여 설정되는 온도가 최대값(T) 이상이 되면 최대값(T)에서 안정상태를 유지하고, 최대값(T) 이하가 되면 비례제어방식으로 종래와 같이 온수온도가 조정된다. 이것이 도 3b의 그라프에 상세히 도시되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 방법은 다음과 같은 단계 : 보일러가 온수사용모드인가를 주제어부(33)에서 감지하고, 온수사용모드이면 가스소비량을 측정하는 제1단계; 측정된 가스소비량이 최대화력이 아니면 비례제어를 수행하고, 최대화력이면 온수온도의 변화량을 온도감지센서(31)를 사용하여 주제어부(33)에서 감지하는 제2단계; 감지된 온수온도변화량을 주제어부(33)에서 판단하여 온도변화량이 소정범위내에 존재하지 않으면 비례제어를 수행하고, 소정범위내에 존재하면 현재 측정수온값을 최대값(T)으로 주제어부(33)에 저장하고 연소를 수행하는 제3단계; 및 사용자에 의하여 새로운 온수설정온도가 입력되면 주제어부(33)에서 최대값(T)과 크기를 비교하여 최대값(T)이 온수설정온도보다 적으면 최대화력을 유지하며 크면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성된다.

보일러가 작동되면 주제어부(33)에서는 현재 작동상태를 감지한다. 이것은 상세히 도시되지 않았지만 사용자에 의하여 눌려지는 작동버튼의 입력신호상태를 인식하여 감지한다. 온수사용모드인 것으로 확인되면 주제어부(33)에서는 현재 가스소비량이 최대인가 아닌가를 감지한다. 이것도 역시 주제어부(33)에서 가스밸브(1)에 인가되는 전압치(또는 전류치)를 인식하여 감지한다. 비례제어방식을 채용한 보일러에서는 가스량은 가스밸브(1)에 의하여 공급량이 조정되며, 공급량의 조정은 가스밸브(1)에 인가되는 전압치(또는 전류치)에 의하여 밸브의 개방정도가 조정되기 때문에 전압치(또는 전류치)를 감지함으로서 확인이 가능하다.

측정된 가스공급량이 최대치, 즉 최대화력이 아니면 주제어부(33)에서는 종래와 같은 정상적인 비례제어를 수행한다. 측정된 가스공급량이 최대치이면 주제어부(33)에서는 현재의 난방수출탕온도(Ts)를 측정한다. 이것은 열교환기(11)의 난방수출수관의 표면에 부착된 온도감지센서(31)를 사용하여 측정이 가능하다. 이러한 난방수온도측정은 지속적으로 수행되며, 주제어부(33)에서는 측정된 온도변화추이를 감시한다. 최종적으로 난방수출탕온도는 온수출탕온도로 환산되며 이러한 온도환산은 주제어부(33)에서 처리된다.

측정결과 온도변화가 소정범위(예를 들어서 ±1℃)를 벗어나면 주제어부(33)에서는 온수온도가 지속적으로 상승하는 것으로 판단하고 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 도달할 때 까지 비례제어를 수행한다.

그러나 측정시간동안 온도변화가 소정범위(±1℃)안에 존재하면 주제어부(33)에서는 현재 측정된 온수의 온도(난방수의 측정에 의하여 산출된 온도)가 포화상태인 최대값(T)에 도달한 것으로 판단한다. 상기 최대값(T)은 버너에서 최대화력으로 연소시켜도 더 이상 온수온도가 상승하지 않고 유지되는 가장 높은 값을 의미한다. 이러한 포화값은 상술한 것과 같은 이유로 인하여 발생된다.

온도변화량이 소정범위안에 존재하면 주제어부(33)에서는 측정된 온수온도를 최대값(T)으로 간주하고 메모리소자에 저장한다. 이렇게 메모리소자에 최대값(T)으로 저장한 상태에서 사용자에 의하여 온수설정온도의 변화가 없으면 연소상태를 유지한다.

상기와 같은 상태에서 주제어부(33)에서는 온수설정온도의 변화가 발생되는가 아닌가를 감지한다. 만일 사용자에 의하여 아무런 온수설정온도의 변화가 없이 보일러 작동정지신호가 입력되면 연소행정을 중지하고 소화행정을 수행하여 작동을 중지시킨다.

그러나 상기와 같은 최대값(T)을 유지하는 상태에서 사용자에 의하여 온수설정온도가 변화하면 주제어부(33)에서는 메모리소자에 저장된 최대값(T)과 새로 설정된 온수설정온도값을 비교하게 된다. 이러한 비교목적은 최대값(T)을 기준으로 온수온도상태에 따라서 온수온도를 제어하려는 것이다.

예를 들어서 도 3에서 제1설정온도(T1)에서 제2설정온도(T2)로 변화되면 비례제어방식에 의한 제어에 의해서 최종적으로는 최대값(T)에 도달하지만, 종래에는 도 3a에서와 같이 온도가 하강한 후에 다시 상승하게 되므로 온수가 아닌 냉수가 출탕되는 문제점이 있으며, 본 발명에 의하면 도 3b에서와 같이 최대값(T)보다 높은 제2설정온도(T2)로 설정되면 비례제어가 중지된다. 따라서 온수온도의 하강현상이 발생되지 않는다. 이러한 비례제어의 일시적인 중단은 주제어부(33)의 프로그램을 수정하여 달성될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

사용자에 의한 설정온도가 제3설정온도(T3)와 같이 최대값(T) 이하이면 이 때에는 정상적인 비례제어를 수행하게 되므로 온수온도는 완만하게 하강한다. 물론 사용자에 의하여 설정된 온도가 제1설정온도(T1)보다 높은 경우에도 비례제어가 수행되지 않는다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 온수온도 비례제어시 사용자에 의하여 설정된 온수온도에 도달하지 못하고 온수온도가 포화된 경우에 이것을 감지하여 사용자에 의한 설정온도변화에 따라서 온수온도를 제어할 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 (2)

1. 전체 행정을 제어하는 주제어부(33)와, 난방수의 온도를 측정하는 온도감지센서(29,31)를 포함하는 가스보일러에 있어서,

   보일러가 온수사용모드인가를 주제어부(33)에서 감지하고, 온수사용모드이면 가스소비량을 측정하는 제1단계;

   측정된 가스소비량이 최대화력이 아니면 비례제어를 수행하고, 최대화력이면 온수온도의 변화량을 온도감지센서(31)를 사용하여 주제어부(33)에서 감지하는 제2단계;

   감지된 온수온도변화량을 주제어부(33)에서 판단하여 온도변화량이 소정범위내에 존재하지 않으면 비례제어를 수행하고, 소정범위내에 존재하면 현재 측정수온값을 최대값(T)으로서 주제어부(33)에 저장하고 연소를 수행하는 제3단계; 및

   사용자에 의하여 새로운 온수설정온도가 입력되면 주제어부(33)에서 최대값(T)과 크기를 비교하여 최대값(T)이 온수설정온도보다 적으면 최대화력을 유지하며 크면 비례제어를 수행하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 온수온도제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서의 온도소정범위가 ±1℃인 것을 특징으로 하는 가스보일러의 온수온도제어방법.

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