KR100210467B1 - 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 가스보일러의 난방부하저항이 큰 경우에 열교환기 내부에서 온도차에 의하여 성장한 기포(氣泡)에 의하여 발생되는 소음과, 열교환기가 소손되는 것을 방지하기 위한 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법은, 사용자에 의하여 난방행정이 개시되면 보일러의 최소출력으로 소정시간(T)동안 난방연소를 수행하도록 주제어부(33)에서 신호를 출력하는 제1단계; 소정시간(T)이 경과한 후에 온도감지센서(29,31)로부터 입력되는 난방공급수온도(T_S)와 난방환수온도(T_R)를 각각 측정하고 그 난방수온도차(ΔT_S-R)를 계산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 측정된 난방수온도차(ΔT_S-R)에 의하여 난방수유량을 감지하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 파악된 난방수량에 따라서 난방수의 유량을 조정하도록 순환펌프(17)의 회전속도를 제어하기 위하여 주제어부(33)에서 신호를 출력하는 제4단계로 구성된다.

Description

난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법{FLUX CONTROL METHOD OF GAS-BOILER}

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 가스보일러의 난방수 순환저항이 큰 경우에 열교환기 내부에서 온도차에 의하여 성장한 기포(氣泡)에 의하여 발생되는 소음과 열교환기가 소손되는 것을 방지하기 위한 난방부하에 따른 가스보일러의 유량제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 청정연료인 가스를 사용함으로써 공해발생요인이 감소하고 사용상의 편리함 때문에 점차 사용이 증가하고 있다. 도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도로서, 사용자에 의하여 난방수온도가 설정되면 가스공급량을 계산하여 배기팬의 회전수와 가스공급량을 결정하는 비레제어방식의 보일러를 나타낸다.

가스보일러가 작동되면 (실제 보일러의 제어프로그램이 저장된 주제어부를 포함)하는 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 통하여 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. 상기의 설명에서 난방과 온수모드에서는 난방수의 이동은 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 종래의 가스보일러에서는 보일러 작동시에 난방부하조건과는 무관하게 유량제어를 수행한다. 즉 순환펌프의 작동속도가 항상 일정한 속도를 유지하도록 설정되어 있기 때문에 난방수 순환저항이 큰 상태이건 작은 상태이건 항상 동일한 유량이 난방배관을 타고 이동하였던 것이다.

그러나 장시간 사용에 따른 이물질에 의하여 난방수의 순환이 원활하지 못하거나 또는 적정한 유량을 계산하지 못하여 난방수 순환저항이 큰 경우가 종종 발생되며, 이에 따라서 열교환기(11)로부터 출력되는 난방공급수온도(T_S)와 실내를 통과하면서 열을 방출하고 난방공급관(23)을 통하여 물탱크(25)로 귀환하는 난방환수온도(T_R)의 난방수온도차(ΔT_S-R)가 적정온도차이상으로 벌어지는 현상이 발생된다.

이러한 온도차의 불균형은 결과적으로 열교환기(11) 내부에서의 정상적인 상태보다 높은 온도차를 가져오며, 온도차에 의하여 생성된 기포가 열교환기 내부벽면과 충돌하여 소음발생과 과열현상이 발생되고 결과적으로는 열교환기의 소손의 우려가 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스보일러의 난방수 순환저항이 큰 경우에 열교환기 내부에서 온도차에 의하여 성장한 기포(氣泡)에 의하여 소음이 발생되고 열교환기가 소손되는 것을 방지하기 위한 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법은, 사용자에 의하여 난방행정이 개시되면 보일러의 최소출력으로 소정시간(T)동안 난방연소를 수행하도록 주제어부에서 신호를 출력하는 제1단계; 소정시간(T)이 경과한 후에 온도감지센서로부터 입력되는 난방공급수온도(T_S)와 난방환수온도(T_R)를 각각 측정하고 그 난방수온도차(ΔT_S-R)를 계산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 측정된 난방수온도차(ΔT_S-R)에 의하여 주제어부에서 난방수유량을 감지하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 파악된 난방수량에 따라서 난방수의 유량을 조정하도록 순환펌프의 회전속도를 제어하기 위하여 주제어부에서 신호를 출력하는 제4단계로 구성된다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분 블록회로도,

도 3은 본 발명의 난방부하에 따른 가스보일러의 유량제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브, 3 : 제어판, 5 : 버너, 7 : 점화플러그, 9 : 불꽃감지기, 11: 열교환기, 13: 배기후드, 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 난방부하에 따른 가스보일러의 유량제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은, 난방수 순환저항이 큰 경우에 열교환기 내부에서의 고온과 저온의 온도차에 의하여 크게 성장한 기포가 열교환기 내부에서 터질 때 벽면과 충돌하면서 발생되는 과열현상을 방지하여 열교환기의 소손을 방지하고 충돌시 발생되는 소음을 방지하는 것으로서 난방공급수와 난방환수의 온도차를 이용하여 난방수 순환저항을 측정하고 순환펌프의 속도를 증가시켜 난방수 순환저항을 극복할 수 있는 방법인 것이다.

상기와 같은 본 발명의 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법은, 사용자에 의하여 난방행정이 개시되면 보일러의 최소출력으로 소정시간(T)동안 난방연소를 수행하도록 주제어부(33)에서 신호를 출력하는 제1단계; 소정시간(T)이 경과한 후에 온도감지센서(29,31)로부터 입력되는 난방공급수온도(T_S)와 난방환수온도(T_R)를 각각 측정하고 그 난방수온도차(ΔT_S-R)를 계산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 측정된 난방수온도차(ΔT_S-R)에 의하여 난방수유량을 감지하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 파악된 난방수량에 따라서 난방수의 유량을 조정하도록 순환펌프(17)의 회전속도를 제어하기 위하여 주제어부(33)에서 신호를 출력하는 제4단계로 구성된다.

상기와 같은 본 발명의 방법을 도 2와 도 3의 플로우차트를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 사용자에 의하여 보일러가 작동되면 주제어부(33)에서는 보일러의 최소출력으로 소정시간(T)동안 연소행정을 수행한다. 상기 소정시간(T)은 설계시에 임의로 결정할 수 있으며 열교환기(11)에서 승온된 난방수가 다시 열교환기(11)로 복귀하는 시간을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 약 30초 내지 60초 동안 최소출력으로 연소행정을 수행하도록 구성되었다.

만일, 보일러의 난방수 순환저항이 크면 열교환기(11)로부터 난방공급관(21)을 통과하여 실내를 순환한 후에 난방환수관(23)으로 복귀하는 난방수의 온도차이는, 난방수가 실내배관에 오래 있으면 열방출량이 많게 되어, 커지게 되며 이에 따라서 열교환기(11) 내부에서는 기포가 크게 생성된다. 이러한 온도차이는 열교환기(11)로부터 나오는 난방공급수온도(T_S)와 열교환기(11)로 들어가는 난방환수온도(T_R)을 측정하여 판단할 수 있다.

주제어부(33)에서는 이러한 목적으로 온도감지센서(29,31)로부터 각각 난방공급수온도(T_S)와 난방환수온도(T_R)를 측정한다. 측정된 온도데이타에 기초하여 주제어부(33)에서는 난방수온도차(ΔT_S-R)를 계산한다. 상기 난방수온도차(ΔT_S-R)는 난방수 순환저항을 판단하는데 필요한 데이터가 된다.

상기 난방수온도차(ΔT_S-R)는, 예를 들어서 다음과 같이 설정할 수 있다. 난방수온도차(ΔT_S-R)33℃이면 정상적인 난방수 순환저항으로 설정하고, 난방수온도차(ΔT_S-R)36℃이면, 약간의 난방수 순환저항이 존재하는 것으로 설정하며, 난방수온도차(ΔT_S-R)40℃이면 큰 난방수 순환저항이 존재하는 것으로 판단할 수 있는 것이다.

따라서 온도차이가 커질수 록 난방수를 빠르게 순환시킬 필요가 있으므로 본 발명에서는 난방수의 이동을 위하여 순환펌프(17)의 회전속도를 제어하여 달성할 수 있다. 즉 약간의 난방수 순환저항이 존재하는 상태이면 순환펌프(17)의 회전속도를 증가시키기 위하여 정상유량제어시에 일정한 비율로 속도를 높이기 위하여 제어신호를 출력한다. 상기 제어신호는 통상적으로 전압이 인가되며, 본 발명에서는 약 10V정도의 전압을 순환펌프(17)에 더 공급함으로써 달성한다.

물론 상기 전압값은 본 발명의 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법이 적용되는 보일러의 용량에 따라서 변경될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 만일 난방수온도차(ΔT_S-R)가 40℃ 이상이면 본 발명에서는 (정상유량제어+γ)값에 의하여 제어되며, 예를들어 γ값을 30V가 될 수 있으며 이것이 도 3의 플로우차트에 표시되어 있다.

일단 난방수 순환저항이 감지되면 이 난방수 순환저항데이타는 주제어부(33)의 메모리소자에 저장된다. 그러나 보일러의 작동이 종료되면 이 데이터는 소멸되며 보일러의 작동이 다시 시작되면 상기에서 설명한 것과 같은 본 발명의 방법이 다시 수행되어 최소출력으로 연소행정을 수행하면서 새로운 난방수 순환저항값을 측정하게 된다. 이것은 난방수 순환저항이 보일러의 사용 시간, 배관내부의 이물질의 형성정도 등에 따라서 변화하기 때문에 항상 최신의 난방수 순환저항을 측정하기 위한 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 가스보일러의 난방수 순환저항이 큰 경우에 열교환기 내부에서 온도차에 의하여 성장한 기포(氣泡)에 의하여 열교환기가 소손되는 것을 방지할 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. 난방행정이 시작되면 주제어부(33)에서 제어신호를 출력하여 미리 설정된 소정시간(T)동안 가스보일러의 최소출력으로 난방연소를 수행하는 제1단계;

   상기 소정시간(T)이 경과하면 온도감지센서(29,31)로부터 입력되는 난방공급수온도(T_S)와 난방환수온도(T_R)를 각각 측정하고 난방수온도차(ΔT_S-R)를 계산하는 제2단계;

   상기 제2단계에서 측정된 난방수온도차(ΔT_S-R)를 이용하여 배관 내부를 순환하는 난방수유량을 산출하는 제3단계; 및

   상기 제3단계에서 산출된 난방수유량에 기초하여 주제어부(33)에서 순환펌프(17)의 회전속도 제어신호를 출력하여 난방수의 유량을 조절하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정시간(T)이 30∼60초 인 것을 특징으로 하는 난방수 순환저항에 따른 가스보일러의 유량제어방법.