KR100223305B1 - 가스보일러의 양방향펌프제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양방향펌프의 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 충격소음의 발생을 감소시켜 보일러를 정숙하게 작동시키는 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 양방향펌프로의 전원공급을 온,오프하는 포토 트라이액으로 된 제1릴레이(RL1), 난방모드와 온수모드를 선택하는 제2릴레이(RL2), 그리고 상기 제1릴레이(RL1)와 제2릴레이(RL2)를 제어하는 마이컴(M)을 이용하여, 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향 펌프(8)을 제어하는 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 있어서, 제1릴레이(RL1)를 오프시키되 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액의 저항값을 일정비율로 증가시켜 양방향펌프(8)에 인가된 전압을 서서히 해제하도록 제1릴레이(RL1)를 오프시키는 과정, 제2릴레이(RL2)의 스위치를 온수모드단자로 절환하는 과정, 그리고 상기 제1릴레이(RL1)를 다시 온시키는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 양방향펌프제어방법 {WATER PUMP CONTROL METHOD FOR GAS BOILER}

본 발명은 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향펌프의 개폐볼의 하강속도를 감소시켜 수격소음의 발생을 감소시키고 그에 따라 보일러를 정숙하게 작동시키는 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 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 사용자의 온수사용시 온수를 공급하는 기능을 구비하고 있다.

도 1은 상기와 같은 가스보일러중에서 난방수를 순환시키는 펌프로서 양방향펌프를 채용하는 종래 가스보일러의 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이 종래의 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 순환시키는 양방향 펌프(8), 난방수를 가열하는 열교환기(9), 가열된 난방수를 난방배관으로 공급하는 난방수공급관(10), 난방수를 보충하는 물보충관(11), 상기 물보충관(11)상에 설치된 보충수밸브(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.

상기와 같은 가스보일러는 다음과 같이 작용한다.

난방수는 양방향 펌프(8)에 의해서 순환하는데 각방의 난방배관으로 부터 난방환수관(6)을 통해서 환수되어 물탱크(7)에 일시 저장되고 이어서 열교환기(9)로 들어간다. 난방수는 열교환기(9)내에서 가스의 연소열에 의해서 가열된후 양방향 펌프(8)를 거쳐서 난방수공급관(10)을 통해서 각방의 난방배관으로 공급된다.

그리고, 온수사용시에 직수가 직수공급관(13)을 통해서 열교환기(9)로 들어가고 열교환기(9)내에서 난방수와의 열교환에 의해서 가열된후 온수공급관(14)을 통하여 사용자에게 공급된다. 이 때 플로우스우치(15)는 직수의 흐름을 감지하여 사용자가 온수를 사용하고 있다는 신호를 제어장치에 출력한다.

상기와 같은 온수모드에서는 양방향 펌프(8)는 회전방향이 난방모드와 반대가 되는데, 이 때 열교환기(9)에서 나오는 난방수는 난방수공급관(10)을 통하여 각방의 배관으로 순환하지 않고 양방향펌프(8)에 의해서 흐름방향이 변경되어 우회관(16)을 통하여 다시 열교환기(9)로 들어간다.

따라서 열교환기(9)내의 난방수는 높은 온도를 유지하게 되고, 그에 따라 열교환기(9)는 온수가열을 효율적으로 수행하게 된다.

상기와 같이 양방향 펌프(8)는 난방모드와 온수모드시에 그 회전방향이 반대로 작동하도록 되어 있다. 도 2는 종래 양방향펌프(8)의 구동회로도이다.

도시된 바와 같이, 양방향 펌프(8)는 제1릴레이(RL1)와 제2릴레이(RL2)에 의해서 제어된다. 양방향 펌프(8)가 난방모드에서 온수모드로 운전하기 위해서 먼저 제1릴레이(RL1)를 오프시키고 제2릴레이(RL2)를 온수모드쪽으로 절환한후 이어서 제1릴레이(RL1)를 다시 온시킨다. 그리고 난방모드로 운전할 때에는 상기 제1릴레이(RL1)를 먼저 오프하고 제2릴레이(RL2)를 난방모드로 절환한후 제1릴레이(RL1)를 다시 온시킨다. 따라서 양방향펌프(8)는 온수모드와 난방모드시 그 회전방향이 다르게 된다.

다음에 양방향 펌프(8)의 구조 및 작동원리에 대해서 설명한다.

도 3은 양방향 펌프(8)의 측단면도이고, 도 4는 양방향 펌프의 정단면도이다.

도시된 바와 같이, 양방향 펌프(8)는 축선방향의 중앙에 유입구(8a)가 형성되어 있고, 축직각방향의 양측방에 각각 유출구(8b)(8c)가 형성되어 있는 케이싱(21), 상기 케이싱(21)의 내부에 설치된 임펠러(24), 상기 임펠러(24)를 정,역회전시키는 모터(25), 상기 임펠러(24)에서 유출구(8b)(8c)쪽으로 각각 형성된 제1통로(31) 및 제2 통로(32), 상기 유출구(8b)(8c)에 각각 삽입된 것으로서 개폐공(28a)(28'a)이 형성되어 있는 슬리이브(28)(28'), 그리고 상기 두 개의 슬리이브(28)(28')사이의 볼설치공간(29)에 배치되어 난방모드 또는 온수모드에 따라서 두 개의 슬리이브(28)(28')중 어느 하나의 개폐공(28a)(28'a)을 폐쇄하는 개폐볼(30)로 이루어져 있다.

상기의 양방향 펌프(8)는 보일러에 설치될 때에 도 1에 도시된 바와 같이 유출구(8b)가 하부에 위치하고 유출구(8c)가 상부에 위치하도록 설치된다. 그리고 상기의 양방향펌프(8)는 다음과 같이 작용한다.

난방모드시에는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 임펠라(24)가 모터(25)에 의해서 시계방향으로 회전한다. 임펠라(24)가 시계방향으로 회전하면 제1통로(31)를 통해서 볼설치공간(29)으로 유입되는 물의 압력이 제2통로(32)를 통해서 볼설치공간(29)으로 유입되는 물의 압력보다 높으므로 개폐볼(30)은 개폐공(28'a)쪽으로 이동하여 개폐공(28'a)을 폐쇄하고 반대편의 개폐공(28a)을 개방한다.

따라서 이 상태에서는 난방수는 열교환기(9)로 부터 유입구(8a)를 통하여 양방향펌프(8)로 유입된후 유출구(8b)를 통하여 난방수공급관(10)으로 유출된다.

보일러의 온수모드시에는 임펠라(24)가 반시계방향으로 회전한다. 임펠라(24)가 반시계방향으로 회전하면 제2통로(32)를 통해서 볼설치공간(29)으로 유입되는 물의 압력이 제1통로(31)를 통해서 볼설치공간(29)으로 유입되는 물의 압력보다 높으므로 개폐볼(30)은 개폐공(28a)쪽으로 이동하여 개폐공(28a)을 폐쇄하고, 반대편의 개폐공(28'a)을 개방한다.

따라서 이 상태에서는 난방수는 열교환기(9)로 부터 유입구(8a)를 통하여 양방향 펌프(8)로 유입된후 유출구(8c)를 통하여 우회관(16)쪽으로 유출된다.

상기와 같이 양방향 펌프(8)는 난반모드시와 온수모드시에 그 회전방향이 반대가 되어 개폐볼(30)이 이동하면서 난방수의 유출흐름을 변경하도록 되어 있다.

상기와 같은 양방향 펌프(8)에 있어서, 양방향 펌프(8)의 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환시에 우선 제1릴레이(RL1)을 오프시키는데, 이 때 종래에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1릴레이(RL1)을 급격히 오프시켜 양방향 펌프(8)에 전압을 급격하게 오프시키기 때문에 개폐볼(30)이 자중에 의해서 하부의 개폐공(28a)쪽으로 이동하는 속도가 빠르고 또한 하부의 개폐공(28a)을 급격하게 폐쇄한다. 따라서 이 때 충격음이 발생하는 문제점이 있다.

이 충격음은 보일러작동중 온수모드운전상태로 절환할 때마다 발생하므로 사용자에게 매우 귀찮은 소음이 된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보일러의 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환시에 양방향펌프의 개폐볼이 자중에 의해서 급격하게 하부로 이동하여 난방수의 흐름이 급격하게 차단되는 것을 방지하여 양방향펌프내에서 충격음이 발생하지 않도록 하여 보일러의 동작을 정숙하게 하는 가스보일러의 양방향펌프제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 가스보일러의 양방향펌프제어방법은 전원을 연결, 차단하는 것으로서 포토 트라이액으로 된 제1릴레이, 난방모드와 온수모드를 선택하는 제2릴레이, 그리고 상기 제1릴레이와 제2릴레이를 제어하는 마이컴을 이용하여 양방향 펌프를 제어하는 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 있어서, 제1릴레이를 오프시키되 제1릴레이의 포토 트라이액의 저항값을 일정비율로 증가시켜 양방향펌프에 인가된 전압을 서서히 해제하도록 제1릴레이를 오프시키는 과정, 제2릴레이의 스위치를 온수모드단자로 절환하는 과정, 그리고 상기 제1릴레이를 다시 온시키는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 양방향펌프를 채용한 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 종래 가스보일러의 양방향펌프의 구동회로도,

도 3은 종래 가스보일러에 채용된 양방향 펌프의 측단면도,

도 4는 도 3의 양방향 펌프의 정단면도,

도 5은 종래 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향 펌프에 인가되는 전압의 그래프,

도 6는 본 발명의 방법을 실행하는 양방향 펌프의 구동회로도,

도 7은 본 발명에 따라 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향 펌프에 인가된 전압이 해제되는 상태의 그래프,

도 8은 본 발명을 실행하기 위해서 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 마이컴에서 출력하는 신호의 파형을 나타내는 그래프이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 가스유입관 2: 가스밸브

3: 버너 4: 연도

5: 배기팬 6: 난방환수관

7: 물탱크 8: 순환펌프

9: 열교환기 10: 난방수공급관

11:물보충관 12:보충수밸브

13: 직수공급관 14:온수공급관

15: 플로우스위치 16: 우회관

RL1: 제1릴레이 RL2: 제2릴레이

M: 마이컴

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6는 본 발명의 방법을 실행하는 양방향 펌프의 구동회로도이고, 도 7은 본 발명에 따라 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향 펌프에 인가된 전압이 해제되는 상태의 그래프이고, 도 8은 본 발명을 실행하기 위해서 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 마이컴에서 출력하는 신호의 파형을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 양방향펌프제어방법을 실행하기 위한 구동회로는 양방향펌프(8)에 전원을 연결, 차단하는 것으로서 포토 트라이액(PHOTO TRIAC)으로 된 제1릴레이(RL1), 난방모드와 온수모드를 선택하는 제2릴레이(RL2), 그리고 상기 제1릴레이(RL1)와 제2릴레이(RL2)를 제어하는 마이컴(M)으로 구성되어 있다.

포토 트라이액은 발광다이오드와, 상기 발광다이오드로 부터의 광에 의하여 저항값이 변화되어 전류의 세기를 변경시키는 트라이액으로 구성된 것으로서 종래 널리 알려진 전류제어소자이다.

마이컴(M)으로 부터의 출력에 따라 발광다이오드를 흐르는 전류의 세기가 달라지기 때문에 발광다이오드의 발광정도도 변하게 된다. 따라서 트라이액의 저항값도 변하여 트라이액을 통과하는 전류값이 변하게 된다.

상기와 같은 포토 트라이액의 제1릴레이(RL1)을 채용하여 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로의 절환시 양방향 펌프를 제어하는 본 발명의 방법을 설명한다.

보일러가 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환되기 위해서는 우선 제1릴레이(RL1)를 오프시킨다. 본 발명은 제1릴레이(RL1)를 오프시킬 때 급격하게 오프시키는 것이 아니라 도 7에 도시된 바와 같이 양방향펌프(8)에 인가된 전압이 서서히 해제되도록 오프시킨다. 이를 위해서 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액의 저항값을 서서히 증가시켜 양방향펌프(8)에 인가된 전압이 서서히 해제되도록 한다.

본 발명은 제1릴레이(RL1)의 트라이액의 저항값을 서서히 증가시키기 위해서 마이컴(M)은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 0 V의 로(low)신호를 출력하다가 온수모드운전상태로의 절환시에 하이신호의 폭이 점점 넓게 되는 펄스신호를 출력하고 일정시간후 5 V의 하이(high)신호를 출력하도록 되어 있다.

마이컴(M)이 로신호를 연속적으로 출력할 때에는 제1릴레이(RL1)의 포토트라이액은 온상태가 되기 때문에 양방향펌프(8)에는 전원전압(약 220 V)이 그대로 인가된다. 이 상태는 난방모드운전상태이다.

그리고 온수모드운전상태로의 절환시에 마이컴(M)이 하이신호의 폭이 점점 넓게 되는 펄스신호를 출력할 때에는 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액의 저항값이 점점 증가하여 양방향 펌프(8)에 인가되었던 전압이 서서히 해제된다. 이와 같이 양방향 펌프(8)에 인가되었던 전압이 해제되는 시간은 약 5초 정도이다.

그리고 마이컴(M)이 5 V의 하이신호를 출력하면 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액은 오프상태가 되어 양방향 펌프(8)에 인가되었던 전압은 완전히 해제된다.

상기와 같이 제1릴레이(RL1)가 오프된 상태에서 마이컴(M)은 제2릴레이((RL2)의 스위치를 온수모드단자로 절환시킨다. 그리고 마이컴(M)은 상기 제1릴레이(RL1)를 다시 온시킨다.

본 발명의 양방향펌프제어방법은 이와 같이 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환할 때에 양방향 펌프(8)에 인가되었던 전압을 일시에 해제시키는 것이 아니라 서서히 인가전압을 해제시키기 때문에 양방펌프(8)내에 구성된 개폐볼(30)이 볼설치공간(29)의 상부, 즉 개폐공(28'a)에서 급격하게 하부의 개폐공(28a)쪽으로 이동하지 않고 중간위치에서 일시 머무른 후에 하부의 개폐공(28a)쪽으로 이동한다.

따라서 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환할 때에, 구체적으로는 양방향펌프(8)의 개폐볼(30)이 상부의 개폐공(28'a)에 위치한 상태에서 하부의 개폐공(28a)쪽으로 이동할 때에 개폐공(28a)을 급격하게 폐쇄하지 않으므로 물흐름의 급격한 변화가 방지되어 충격음이 발생하지 않는다.

상기와 같이 제1릴레이(RL1)를 오프시키고 제2릴레이((RL2)의 스위치를 온수모드단자로 절환시킨후, 상기 제1릴레이(RL1)를 다시 온시킬 때에는 양방향펌프(8)의 개폐볼(30)이 이미 자중에 의해서 하부로 이동한 상태에 있으므로 개폐볼(30)의 이동이 없다. 따라서 제1릴레이(RL1)를 급격하게 온시켜도 충격음이 발생하지 않는다.

상기와 같이 본 발명의 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 따르면 보일러의 난방모드운전상태에서 온수모드운전상태로 절환할 때에 양방향 펌프에서 충격음을 발생하지 않기 때문에 보일러의 작동이 정숙하게 되는 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구의 범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 양방향펌프에 공급되는 온/오프하는 포토 트라이액으로 구성되는 제1릴레이(RL1)와, 난방모드와 온수모드를 선택하는 제2릴레이(RL2)와, 그리고 상기 제1릴레이(RL1)와 제2릴레이(RL2)를 제어하는 마이컴(M)을 구비하고, 난방모드 운전상태에서 온수모드 운전상태로의 절환시의 가스보일러의 양방향펌프제어방법에 있어서,

   제1릴레이(RL1)을 오프시키되 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액의 저항값을 일정비율로 증가시켜 양방향펌프(8)에 인가된 전압을 서서히 해제하도록 제1릴레이(RL1)를 오프시키는 과정,

   제2릴레이(RL2)의 스위치를 온수모드단자로 절환하는 과정과, 그리고

   상기 제1릴레이(RL1)를 다시 온시키는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 양방향펌프 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1릴레이(RL1)의 포토 트라이액의 저항값을 일정비율로 증가시키기 위해서 마이컴(M)이 하이신호의 폭이 점점 넓게 되는 펄스신호를 일정시간 출력하는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 양방향펌프제어방법.
3. 제2항에 있어서, 마이컴(M)이 하이신호의 폭이 점점 넓게 되는 펄스신호를 출력하는 일정시간은 5초동안인 것을 특징으로 하는 가스보일러의 양방향펌프제어방법.

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