KR100243898B1

KR100243898B1 - 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법

Info

Publication number: KR100243898B1
Application number: KR1019970021450A
Authority: KR
Inventors: 김시환
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19980085382A

Abstract

본 발명은 가스보일러에서 연소가스가 배출되는 배기연도의 막힘을 검지하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 초기에 점화행정을 수행할 때 배기연도 내부로 유입되는 역풍에 의하여 배기연도가 막혀서 점화가 안되는 경우에 배기연도의 일측에 설치된 풍압감지센서와 팬의 회전수를 측정하여 배기연도의 막힘상태를 검지하여 보일러의 초기점화상태를 제어할 수 있는 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법은, 전체 행정을 제어하는 프로그램이 내장된 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 가스출력량을 조정하는 가스밸브(3)와, 배기연도(22)의 일측에 설치되어 풍압을 크기에 비례하여 측정하는 풍압감지센서(27)와, 연소에 필요한 공기를 공급하며 또한 버너(8)에서 연소된 가스를 배출시키는데 사용되는 팬(21)을 구동하는 팬구동부(23)와, 순환펌프(17)를 포함하는 가스보일러에 있어서, 가스보일러가 초기작동되면 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 팬(21)을 최대회전수로 동작시켜 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계; 팬(21)의 측정회전수(K1)를 회전수감지부(25)를 사용하여 측정하고, 측정회전수(K1)를 마이컴(33)에서 기준회전수(K)와 비교하는 제2단계: 상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 적으면 마이컴(33)에서 제어신호를 출력하여 점화행정을 수행하는 제3단계; 상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 크면 풍압감지센서(27)를 사용하여 배기연도의 풍압(P1)을 측정하고, 이 측정풍압(P1)을 마이컴(33)에서 기준풍압(P)과 비교하는 제4단계; 상기 제4단계에서의 비교결과, 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 크면 점화행정을 수행하고, 적으면 팬구동전압변화에 따른 풍압변화량을 측정하여 풍압감지센서(27)의 고장을 판단하는 팬풍압오류판단기능을 수행하여 풍압감지센서(27)가 고장이라고 판단되면 마이컴(33)으로부터 제어신호를 출력하여 표시부(29)에 표시하고 소화상태를 유지하며, 고장이 아니면 점화행정을 수행하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 배기연도 막힘검지방법 {BE BLOCKED SENSING METHOD OF VENTILATE SMOKEPIPE FOR GAS BOILER}

가스보일러는 청정연료인 가스를 사용함으로서 공해발생요인이 감소하고 또한 취급상의 용이함으로 인하여 사용이 점차 증가하고 있다. 이러한 가스보일러는 LPG 또는 LNG를 사용하고 있으며, 버너에서 연료를 연소시켜서 발생되는 고온의 열을 사용하여 저온의 직수를 고온의 난방수로 변환시킨 후에 실내에 설치된 배관을 통하여 순환시킴으로서 난방을 수행하고 있다. 또한 직수를 고온으로 승온한 후에 부엌이나 화장실에 공급하여 온수를 사용하도록 되어 있다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 일실시예로서, 작동상태를 간단히 설명하면 다음과 같다. 사용자에 의하여 보일러가 작동되면 팬(21)이 소정시간동안 작동되어서 연소실(6) 내부와 배기연도 내부에 잔류하던 유해가스를 완전히 배출시키는 프리-퍼지(pre-purge)행정이 수행된다. 프리-퍼지행정이 종료된 후에 연료가스(LPG 또는 LNG)는 파이프를 통하여 가스밸브(3)를 통과하면서 소정압력으로 조정된 후에 버너(8)에 공급된다. 연료가 공급되는 상태에서 조절회로박스(5)에 내장된 마이컴(미도시됨)으로부터의 제어신호에 따라서 점화트랜스(7)로부터 발생된 고전압이 점화플러그로부터 방전을 일으키고 가스에 착화되어서 연소가 시작된다.

버너(8)에서의 연소에 의하여 생성된 연소열은 연소실(6)의 상부에 설치된 열교환기(9)를 통과하면서 내부에 충만된 난방수를 가열시킨다. 사용자에 의하여 설정된 소정온도로 난방수가 승온되면 순환펌프(17)의 회전력에 의하여 연결된 배관을 통하여 실내를 순환하면서 난방을 수행한다. 도면에는 상세히 설명되지 않았지만 난방수온도를 측정하기 위한 다수의 온도측정센서가 열교환기(9)에 인접한 배관에 설치되어 있다. 온수사용시에는 플로우스위치(19)가 연결된 배관내부를 통과하는 직수의 이동상태를 마이컴에서 감지하여 유로를 적정하게 교환시켜 온수를 출탕하게 된다. 연소된 배기가스는 연소실(6) 상부에 설치된 배기후드와 배기구(11)와 연결된 배기연도(22)를 통하여 외부로 배출된다.

상기와 같은 구성을 가진 종래의 가스보일러에서 초기점화행정수행시에 버너에서 점화가 정확하게 수행되지 않는 문제점이 있었다. 이러한 문제점의 주요인은 배기연도(22)를 통하여 외부로부터 바람이 역류하는 역풍에 의한 것이다. 즉, 가스보일러를 주로 사용하는 동절기 야간에는 바람이 심하게 부는 경우가 많으므로 이 바람이 배기연도(22)의 배출구를 통하여 배기연도를 타고서 보일러의 연소실(6)까지 유입되어서 발생되는 현상이다.

종래에 역풍을 감지하기 위하여 사용된 것으로서는 풍압스위치가 있다. 상기 풍압스위치는 팬주위에 벤츄리관을 설치하고 팬의 온/오프 또는 역풍의 유무를 판단하여 점화시키거나 소화시키도록 제어신호를 출력하지만, 이물이 끼면 작동이 불량해지며 비례제어시 정밀제어가 불가능한 문제점이 있었다. 또한 연소실(6)에서의 연소상태를 감지하기 위하여 연소실(6)의 외벽에 적외선감지센서를 설치하고 연소상태에 따른 불꽃의 변화정도, 즉 역풍이 유입되면 황염, 완전연소가 되면 청염으로 변화하는 불꽃의 변화정도를 감지하여 연소상태를 제어할 수 있지만 적외선센서 자체는 주위온도의 변화에 민감하므로 연소상태를 정확하게 파악하기 어려운 문제점이 있었다. 또한 팬의 회전수를 측정하여 회전수의 상승,하강에 따라서 역풍의 유무를 판단하지만 인가되는 전압의 변화에 따라서 회전수변화가 크며 장기 운전시에 베어링마모에 의한 자연회전수상승이 이루어져 제어가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기연도 내부로 유입되는 역풍에 의하여 초기점화가 실패하는 경우에 배기연도의 일측에 설치된 풍압감지센서와 팬의 회전수를 측정하여 배기연도의 막힘상태를 검지하여 보일러의 초기점화상태를 제어할 수 있는 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법은, 전체 행정을 제어하는 프로그램이 내장된 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 가스출력량을 조정하는 가스밸브(3)와, 배기연도(22)의 일측에 설치되어 풍압을 크기에 비례하여 측정하는 풍압감지센서(27)와, 연소에 필요한 공기를 공급하며 또한 버너(8)에서 연소된 가스를 배출시키는데 사용되는 팬(21)을 구동하는 팬구동부(23)와, 순환펌프(17)를 포함하는 가스보일러에 있어서, 가스보일러가 초기작동되면 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 팬(21)을 최대회전수로 동작시켜 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계; 팬(21)의 측정회전수(K1)를 회전수감지부(25)를 사용하여 측정하고, 측정회전수(K1)를 마이컴(33)에서 기준회전수(K)와 비교하는 제2단계: 상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 적으면 마이컴(33)에서 제어신호를 출력하여 점화행정을 수행하는 제3단계; 상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 크면 풍압감지센서(27)를 사용하여 배기연도의 풍압(P1)을 측정하고, 이 측정풍압(P1)을 마이컴(33)에서 기준풍압(P)과 비교하는 제4단계; 상기 제4단계에서의 비교결과, 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 크면 점화행정을 수행하고, 적으면 팬구동전압변화에 따른 풍압변화량을 측정하여 풍압감지센서(27)의 고장을 판단하는 팬풍압오류판단기능을 수행하여 풍압감지센서(27)가 고장이라고 판단되면 마이컴(33)으로부터 제어신호를 출력하여 표시부(29)에 표시하고 소화상태를 유지하며, 고장이 아니면 점화행정을 수행하는 제5단계로 구성된다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분 블록회로도,

도 3은 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 가스보일러, 3 : 가스밸브,

5 : 조절회로박스, 6 : 연소실,

7 : 점화트랜스, 8 : 버너,

9 : 열교환기, 11: 배기구,

13: 탱크, 15: 온수열교환기,

17: 순환펌프, 19: 플로우스위치,

21: 팬, 22: 배기연도,

23: 팬구동부, 25: 회전수감지부,

27: 풍압감지센서, 29: 표시부,

31: 입력부, 33: 마이컴.

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

본 발명은 가스보일러에 역풍이 유입되어서 발생되는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 역풍에 의하여 배기연도가 막히게 되면 이러한 상태를 감지하여 연소실에서의 초기점화상태를 제어하는 것이다. 즉 본 발명에서는 종래 풍압스위치, 불꽃감지센서, 또는 배기팬의 회전수를 각각 사용하여 감지하던 역풍을, 풍압과 배기팬의 회전수를 각각 측정하고 이것을 상호보완적으로 적용함으로서 정확한 감지가 가능한 것이다.

이러한 목적을 위하여 본 발명에서는 종래 배기연도(22)의 주위에 설치되던 풍압스위치를 대신하여 압력변화를 미세하게 측정할 수 있는 풍압감지센서(도 1의 27)를 사용한다. 상기 풍압감지센서는 시중에서 용이하게 구입할 수 있다. 풍압감지센서(27)로부터 출력되는 전기신호는 압력에 비례하는 아날로그신호 로서 마이컴(도 2의 33)에 입력된 후에 그에 비례하는 디지털 신호로 변조되어 크기를 비교하게 된다.

도 2는 본 발명의 방법이 수행되는 가스보일러의 부분적인 블록회로도로서, 각 구성요소의 작동상태를 간단히 설명하면 다음과 같다. 가스밸브(3)는 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 버너에 공급되는 가스량을 조절하며, 점화트랜스(7)는 역시 마이컴(33)의 제어신호에 따라서 고전압을 발생시켜 점화플러그에 공급한다. 순환펌프(17)는 난방수를 강제이동시키기 위하여 작동되며, 팬(21)은 팬구동부(23)로부터 인가되는 전압에 따라서 회전수가 변경된다. 팬(21)의 회전수는 회전수감지부(25)에 의하여 측정되어서 마이컴(33)에 입력되며, 마이컴(33)의 내부메모리소자에 저장된다. 풍압감지센서(27)는 배기연도에 설치되어서 통과하는 풍압의 세기에 따른 전기신호를 출력하여 마이컴(33)에 입력시킨다. 표시부(29)는 보일러의 작동상태를 표시하는 부분이며, 입력부(31)는 사용자가 보일러의 작동을 제어하기 위한 온도데이타, 시간설정데이타등을 입력하는 부분이다.

상기와 같은 구성을 가진 종래 가스보일러에서 수행되는 본 발명의 방법을 도 3을 참고하여 설명한다.

사용자에 의하여 가스보일러가 작동되거나 또는 타이머에 의하여 작동되면 마이컴(33)에서는 초기 점화행정을 수행하기 전에 먼저 프리-퍼지행정(약 6∼8초동안 수행)을 수행한다. 상기 프리-퍼지행정은 상기에서 설명된 것과 같이 가스보일러의 연소실(6) 및 배기연도(22) 내부에 잔존하는 유해가스를 제거하기 위하여 수행되는 것이다. 이 때 팬(21)에 인가되는 전압은 팬구동부(23)로부터 최대전압(220v)이 인가되며 팬(21)의 회전수는 최대회전수로서 프리-퍼지행정이 수행된다.

이렇게 프리-퍼지행정이 수행되는 동안에 마이컴(33)은 팬(21)에 연결된 회전수감지부(25)로부터 팬(21)의 회전수를 측정하여 마이컴(33) 내부의 메모리소자에 저장되어 있는 기준회전수(K)(기준치)와 측정회전수(K1)를 비교한다. 상기 기준회전수(K)는 팬(21)의 최대회전수로서 본 발명의 설명에서는 220V가 인가되는 경우에 아무런 외부로부터의 영향이 없는 상태에서의 회전수이다.

회전수비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 적으면 마이컴(33)은 정상적인 배기상태로 인식하고 팬구동 온/오프 플래그를 설정하고 팬구동 정상회전수 플래그를 설정한다. 상기 플래그설정은 마이컴(33)에서 내부적으로 상태를 인식하는데 사용되는 내부처리과정이다. 그 후에 가스밸브(3)을 열고 가스를 공급하며 점화플러그에서 방전시켜 정상적인 점화행정을 수행한다. 만일, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 크면 이것은 역풍유입상태로 인식하고 풍압감지센서(27)로부터 풍압을 측정한다.

측정회전수(K1)와 기준회전수(K)의 비교는 다음과 같은 기준으로 수행된다. 실제로 배기연도에 역풍이 유입되지 않으면 팬(21)에 인가되는 전압에 의하여 최대회전수로 회전하며 이것이 기준회전수가 된다. 따라서 역풍이 없는 정상상태에서는 팬(21)의 회전수(K1)는 기준회전수(K)를 초과하지 못한다. 그러나 역풍의 유입이 있으면, 보일러의 연소실(6) 내부에는 역풍의 유입에 의하여 배출되는 공기의 흐름이 없기 때문에 부하저항이 없는 상태가 된다. 따라서 팬(21)의 회전은 부하저항에 의한 영향을 받지 않고서 회전수가 상승하게 되는 것이다. 물론 이것은 동력에 의하여 구동되는 팬의 경우에 해당되는 것이며, 무동력팬은 바람의 이동이 없기 때문에 회전수는 감소하여 0에 가까워진다. 이것은 바람개비를 연상하면 명확해 질 것이다.

상기와 같이 팬(21)의 회전수측정결과 역풍유입이 감지되면 역풍의 유입상태를 확인하기 위하여 마이컴(33)에서는 풍압감지센서(27)로부터 입력되는 풍압데이타를 감지한다. 이것은 다음과 같은 이유에서 기초한다. 즉 팬(21)의 회전부에 설치된 베어링이 마모된 경우 또는 팬의 고유특성인 회전수 스펙(specification)이 높은 경우에도 측정회전수(K1)가 일반적으로 적용되도록 설정된 기준회전수(K)보다 높을 수 있기 때문에 풍압을 검지하여 정확하게 역풍유입인가 아닌가를 확인하기 위한 것이다.

풍압감지센서(27)를 사용하여 측정된 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)(기준치)보다 크면 마이컴(33)에서는 역풍유입이 없는 정상상태로 판단하고 팬구동 온/오프 플래그설정 및 팬구동 정상회전수 플래그를 설정하여 점화행정을 수행한다. 만일, 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 적으면 오류발생가능성이 있는 것으로 판단하고 마이컴(33)에서 팬,풍압감지센서오류판단기능을 수행한다.

풍압의 측정비교는 다음과 같은 기준에 의하여 수행된다. 역풍이 없는 상태에서는 상기에서와 같이 베어링마모 또는 특성에 의한 회전수가 높아도 풍량에는 관계없이 회전수가 증가하므로 풍압은 변화가 없다. 그러나 역풍이 유입되면 풍량의 이동이 거의 없기 때문에 측정풍압(P1)은 기준풍압(P)보다 적어지게 된다. 따라서 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 적으면 역풍유입으로 판단한다.

상기 단계에서의 비교결과, 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 적으면 팬구동전압변화에 따른 풍압변화량을 측정하여 풍압감지센서(27)의 고장을 판단하는 팬풍압오류판단기능을 수행한다.

이것은 풍압감지센서의 자체편차에 따른 풍압변화, 또는 이물에 의한 풍압의 변화가 있을 때를 대비한 것으로서, 팬(21)의 구동전압을 변화시키고 이에 따른 풍압의 변화를 검지하여 풍압의 변화가 기준치 이상 존재하는 경우에 정상으로 판단하고 그렇지 않으면 풍압감지센서의 고장으로 판단하여 점화행정을 중지하게 된다.

팬,풍압오류판단기능은 다음과 같은 순서에 따라서 수행된다. 이 때 가스보일러의 작동상태는 사용자에 의하여 난방모드 또는 온수사용모드가 요구되어도 점화가 되지 않고 팬(21)만 회전하는 상태이다.

마이컴(33)에서는 팬(21)에 인가되는 전압을 220V에서 새로운 값(예를 들어서 100V)으로 인가한다. 그 후에 풍압감지센서(27)로부터 인가되는 풍압을 측정하여 풍압의 변화를 감지한다. 또한 풍압데이타를 내부 메모리소자에 저장한다. 이 풍압데이타값을 A라고 가정한다.

이러한 상태에서 마이컴(33)에서는 다시 팬(21)에 인가되는 전압을 120V로 상승시킨다. 따라서 팬(21)의 회전수는 증가하고 풍량이 증가된다. 마이컴(33)에서는 이 때의 풍압을 풍압감지센서(27)로 측정한 후에 풍압데이타를 내부 메모리소자에 저장한다. 이 풍압데이타값을 B라고 설정한다.

상기와 같이 풍압데이타값(A,B)이 측정된 후에 마이컴(33)에서는 전압값 변화에 따른 풍압변화값을 비교하게 된다. 이것은 팬과 풍압감지센서가 고장이 없는 정상동작상태라면 풍량변화에 따라서 풍압이 비례적으로 변화하여야 하기 때문에 이 변화량을 측정함으로써 풍압감지센서의 고장유무를 판단할 수 있기 때문이다.

상기 전압값의 변화량에 따른 풍압변화는 기준치(α)로 설정된다. 상기 기준치는 실험에 의하여 측정되거나 또는 이론적으로 계산되는 풍압값이다. 도 3의 플로우차트를 참고하면, (A+α)가 B 보다 적거나 같으면 이것은 풍압감지센서(27)가 풍량에 따라서 비례적으로 변화하므로 고장이 아닌 것으로 판단한다. 그러나 (A+α)가 B 보다 크면 마이컴(33)에서는 풍압감지센서(27)의 고장으로 판단하고 점화행정의 수행을 정지시킨 후에 표시부(29)에 고장발생표시를 한다. 따라서 사용자는 풍압감지센서(27)를 교체후에 다시 가스보일러를 재시동시킴으로서 안전하게 작동시킬 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 배기연도 내부로 유입되는 역풍에 의하여 초기점화행정이 안되는 경우에 배기연도의 일측에 설치된 풍압감지센서와 팬의 회전수를 측정하여 배기연도의 막힘상태를 검지하여 보일러의 초기점화상태를 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

전체 행정을 제어하는 프로그램이 내장된 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 가스출력량을 조정하는 가스밸브(3)와, 배기연도(22)의 일측에 설치되어 풍압을 크기에 비례하여 측정하는 풍압감지센서(27)와, 연소에 필요한 공기를 공급하며 또한 버너(8)에서 연소된 가스를 배출시키는데 사용되는 팬(21)을 구동하는 팬구동부(23)와, 순환펌프(17)를 포함하는 가스보일러에 있어서,

가스보일러가 초기작동되면 마이컴(33)으로부터의 제어신호에 따라서 팬(21)을 최대회전수로 동작시켜 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계;

팬(21)의 측정회전수(K1)를 회전수감지부(25)를 사용하여 측정하고, 측정회전수(K1)를 마이컴(33)에서 기준회전수(K)와 비교하는 제2단계:

상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 적으면 마이컴(33)에서 제어신호를 출력하여 점화행정을 수행하는 제3단계;

상기 제2단계에서의 비교결과, 측정회전수(K1)가 기준회전수(K)보다 크면 풍압감지센서(27)를 사용하여 배기연도의 풍압(P1)을 측정하고, 이 측정풍압(P1)을 마이컴(33)에서 기준풍압(P)과 비교하는 제4단계; 및

상기 제4단계에서의 비교결과, 측정풍압(P1)이 기준풍압(P)보다 크면 점화행정을 수행하고, 적으면 팬구동전압변화에 따른 풍압변화량을 측정하여 풍압감지센서(27)의 고장을 판단하는 팬풍압오류판단기능을 수행하여 풍압감지센서(27)가 고장이라고 판단되면 마이컴(33)으로부터 제어신호를 출력하여 표시부(29)에 표시하고 소화상태를 유지하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 하는 가스보일러의 연소제어방법.
제1항에 있어서, 상기 팬,풍압오류판단기능이, 팬(21)에 서로 다른 전압을 인가하고 이에 따른 풍압값(A,B)을 측정하여 (A+α)가 B 보다 적거나 같으면 정상상태로 판단하고, (A+α)가 B 보다 크면 마이컴(33)에서는 풍압감지센서(27)의 고장으로 판단하고 점화행정의 수행을 정지시킨 후에 표시부(29)에 고장발생표시를 하는 것을 특징을 하는 가스보일러의 배기연도 막힘검지방법.