KR100286136B1 - 가스보일러의 동결방지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 본체내부나 외부 또는 열교환기와 난방배관 사이에 형성된 순환파이프내의 온도가 소정온도 이하의 동결온도로 검지되면 즉시 동결운전이 수행되도록 하여 보일러의 설치위치(실내 또는 실외)에 무관하게 동결을 방지할 수 있고, 또 그로 인하여 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬 수 있는 보일러의 동결 방지방법 및 장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

상기의 목적은, 보일러의 순환파이프와 본체내에 3개의 더미스더를 각각 설치하여 그 중 어느 하나에서 동결온도가 검지되면 동결방지운전이 수행되도록 하므로서 달성할 수 있다.

Description

가스보일러의 동결방지방법 및 장치

본 발명은 가스보일러의 동결방지방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 가스보일러의 순환파이프와 본체내의 3개의 더미스터를 각각 설치하여 각각의 더미스터에서 동결온도를 검지하면 검지된 온도의 출력신호에 따라 순환 펌프를 구동시켜 동결방지를 수행하도록 하는 가스보일러의 동결방지방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 가스보일러에 있어서는 도면 도 1a와 같이 보일러의 본체(310) 내부와 외부에 소정의 더미스터(Th2)를 설치하거나, 도면 도 1b와 같이 열교환기(320)와 난방배관(330) 사이에 연결된 순환파이프내에 소정의 더미스터(Th1)를 설치하여 각각의 더미스터를 통해 파이프내부 또는 본체내부 또는 외부의 온도를 검출하여 동결온도가 검지되면 순환펌프(P)를 구동시키는 동결방지운전이 수행되도록 한 구성으로 되어 있었다.

그런데, 상기와 같이 본체(310) 내부와 외부에 더미스터(Th2)를 설치하여 동결방지 운전을 수행시키는 시스템에서는, 보일러가 실내에 설치된 경우, 실내의 온도가 대체적으로 동결검지온도 이하로 떨어지기 어려우나 실외의 차가운 공기가 보일러의 운전정지중 연도를 타고 보일러내로 들어와 열교환기(320) 부근 등의 파이프를 동결시키는 문제점이 있었다.

즉, 연도를 타고 들어온 차가운 공기는 가장 먼저 덕트와 열교환기의 내부 공간에 머무르거나 흐르게 되므로 더미스터(Th2)만 설치된 보일러의 경우 본체의 내부공간으로 차가운 공기의 확산이 늦어지게 되어 더미스터(Th2)가 동결온도를 검지하여 동결운전을 수행하기 전에 열교환기 주변 파이프내의 난방순환수가 동결되는 문제점이 있는 것이다.

또한, 열교환기(320)와 난방배관(330) 사이의 순환파이프내에 더미스터(Th1)만 설치된 보일러의 경우에는, 우선 보일러가 실내에 설치되어 있을때 보일러의 사용정지된 상태에서 환기구등을 통해 외부의 차가운 공기가 실내로 유입되어 보일러의 물순환계통부가 동결온도에 다다랐거나, 또는 보일러가 실외에 설치되었을 때 외기온도의 영향으로 본체내의 온도가 동결온도에 다다랐는데도 불구하고, 보일러의 사용중에 덥혀진 수온이 상온까지 떨어지는데 소요되는 시간만큼 순환파이프내에 더미스터(Th1)는 동결온도를 지연검지하므로 인해 난방배관부나 분배기등이 이미 동결된 후, 동결운전이 시작되는 문제점이 있었다.

따라서, 환경에 따른 온도차의 에러가 발생했을시 계속적인 동결방지운전이 수행되면 전력소모가 극대화되고 가스보일러의 시스템 자체의 내구성이 저하되어 제품생산성이 저하되는 문제가 항상 내포되어 있다.

본 발명은 상기한 바와같은 제반문제점들을 근본적으로 치유하기 위해 연구 개발된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 보일러의 본체내부나 외부 또는 열교환기와 난방배관 사이에 형성된 순환파이프내의 온도가 소정온도 이하의 동결온도로 검지되면 즉시 동결운전이 수행되도록 하여 보일러의 설치위치(실내 또는 실외)에 무관하게 동결을 방지할 수 있고, 또 그로 인하여 제품의 신뢰도를 더욱더 향상시킬 수 있는 보일러의 동결방비방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적은, 보일러의 순환파이프와 본체내의 3개의 더미스터를 각각 설치하여 그 중 어느 하나에서 동결온도가 검지되면 동결방지운전이 수행되도록 하므로서 달성할 수 있다.

제1a,b도는 종래 가스보일러의 내부구성을 나타내는 개략도,

제2도는 본 발명이 적용되어질 가스보일러의 내부 구성도.

제3도는 본 발명의 동결방지 운전에 따른 동작 순서도.

제4도는 상기 동결방지 운전을 위한 본 발명 제어부의 블럭도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

110 : 제어부 110a : 마이컴

140 : 순환펌프 150,160,170 : 온도검출부

180 : 펌프구동부 190 : 삼방변구동부

191 : 삼방변 192 : 앤서체크부

193 : 에러모드검출부 194 : 에러디스플레부

Th1,Th2,Th3 : 더미스터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 방법이 적용되는 가스보일러의 내부시스템도이고, 도 3은 본 발명의 동결방지 운전에 따른 동작 순서도이며, 도 4는 상기 동결방지 운전을 위한 제어부의 블럭도를 각각 나타낸다.

먼저, 도 2에 도시된 보일러 내부구성을 살펴보기로 한다.

상기 가스보일러(1)의 케이싱(2)안에 설치되어 난방이나 급탕을 위한 온수를 데우기 위해 가스를 연소시키는 연소기(10)와, 난방순환수를 저장하는 물탱크(20)와, 온수와 냉수의 순환을 위한 서로 다른 경로를 지니고 있는 2차 열교환기(30)를 상호 결합하여서 구성된다.

이때, 상기 연소기(10)의 케이싱(11)내 하부에는 다수개의 버너로 이루어진 버너군(12)이 설치되고, 그의 상부에는 과열을 방지시키기 위한 1차 열교환기(14)가 구비됨으로서 버너군(12)의 가열에 의해 그곳을 통과하는 물이 가열되어질 수 있도록 하였으며, 연소기 케이싱(11)의 바닥면에는 연소용 공기를 공급하는 송풍기(13)가 설치되고, 상기 버너군(12)의 근방에는 버너군(12)을 점화시키기 위한 스파크플러그(15)와 상기 버너군의 착화를 감지하는 프레임로드(16)가 설치되며, 상기 연소기케이싱(11)의 상면에는 연소된 공기를 배출시키기 위한 배기부(18)가 보일러 케이싱(2)을 통해 외부와 연통되어져 있다.

또한, 상기 버너군(12)의 하방에는 가스를 공급시키기 위한 가스관(50)이 설치되는데, 여기에는 통전시 가스를 통과시키는 2개의 전자변(51)(52)과 가스공급량을 조절하기 위한 비례변(53)이 가스공급경로에 대하여 가스관(50)의 상류로 부터 설치되어진다.

그리고, 상기 물탱크(20)에는 탱크내의 수량을 감지하기 위한 전극봉(21)과 넘치는 물을 배출시키기 위한 오버플로우관(22), 온돌바닥을 회전한 난방수를 회수하는 것으로 기수분리기(23)가 설치되는 난방환수관(24) 및 상기 1차 열교환기(14)에 물을 공급하는 물공급관(25)에는 물의 순환을 조정하기 위한 순환펌프(26)가 아랫방향에 설치되어진다.

한편, 본 실시예의 보일러 시스템 내부에는 3개의 더미스터(Th1,Th2,Th3)가 설치되었는데, 그중 출탕축 더미스터(Th1)와 환수측 더미스터(Th2)는 1차 열교환기(14)를 이루는 연소기(10)의 난방수 유입측 및 유출측 순환파이프상에 각각 설치되어 환수되는 물의 입탕온도 및 1차 열교환을 이룬 난방수의 출탕온도를 검지토록 하였으며, 저온감지 더미스터(Th3)는 연소기케이싱(11)의 저면인 송풍기(13) 외측면에 설치되어 외기의 변화를 검지토록 하였다.

그리고, 상기 2차 열교환기(30)에는 사용자에게 온수 공급을 위한 온수 방출관(31)이 통과되되, 그 일단에는 가스보일러의 외부로 부터 찬물을 유입하는 것으로 수류의 유무를 검지하는 수류스위치(33) 및 직수온도에 따른 일정수량을 통과시켜 안정된 온도특성을 얻을 수 있도록 하는 기계적 자동수량제어장치가 설치되는 직수유입관(34)이 연결되었으며, 상기 물공급관(25)는 삼방변(36)을 통하여 난방을 위한 물이 통과되는 난방온수공급관(37)에 연결되어진다.

또한, 상기 난방환수관(24)과 직수유입관(34) 사이에는 물탱크(20)에 물이 부족할 때 물을 보충해주기 위한 수도물보급변(35)이 설치되고 난방필터의 막힘, 난방분개기의 막힘 및 난방분배관이 막혀있을 때 가스보일러의 내부에서 압력이 상승되는 것을 방지하고 물의 흐름을 가스보일러의 내부폐회로를 만들어 순환시키기 위한 바이패스관(38)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 가스보일러의 동결방지운전 및 운전정지를 판단하는 동작을 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 가스보일러의 전원코드가 연결되어져 있고 사용자 조작에 의해 운전스위치가 "오프"되어진 상태에서, 1차 열교환기(14) 출구측의 순환파이프에 설치된 출탕측 더미스터(Th1)를 통해 검지된 출탕측의 온도가 기 설정된 동결온도(A℃)이하이거나 환수측 더미스터(Th2)를 통해 검지된 난방수 환수측의 온도가 기 설정된 동결온도(B℃)이하이거나, 또는 본체내부 즉 송풍팬측에 설치된 저온감지 더미스터(Th3)에서 검출한 온도가 기 설정된 동결온도(0℃)이하로 변화하는지를 주기적으로 검출하게 된다.

이러한 온도검출이 계속적으로 진행되는 가운데 상기 출탕측 더미스터(Th1) 또는 환수측 더미스터(Th2)에서 검지된 온도가 각각의 설정된 동결온도(A℃)(B℃)이하로 변화되는 것이 검출되거나, 저온감지 더미스터(Th3)에서 검출되어지는 온도가 해당 동결온도(0℃)이하로 검출되어 소정시간(T 초)동안 유지되면 제어부의 제어에 의해 보일러의 동결방지운전을 수행하게 된다.

한편, 상기 동결방지운전이 수행되는 중에는 출탕측 더미스터(Th1) 및 환수측 더미스터(Th2), 그리고 저온감지 더미스터(Th3)에서 각각 검출되는 온도가 상기동결방지운전을 해제하고 정상운전을 수행토록 설정되어진 동결해제온도(Th1→D℃)(Th2→E℃)(Th3→F℃)보다 상승하게 되는지를 계속적으로 검출하여 그 조건을 만족하는 온도점 이상에서 소정시간(T 초) 유지되면 동결방지 운전을 정지시키는 과정으로 이루어진다.

이때, 상기 각 동결온도(A℃,B℃,C℃)는 보일러의 설치상태 및 위치 등에 따라 적절한 설정값으로 미리 세팅되어지게 되며, 환수 및 출탕되어지는 난방수의 잠열로 인해 Th1,Th2보다 저온 감지 더미스터(Th3)가 외기의 온도를 가장 민감하게 받게 됨으로 상기 동결방지운전을 하기 위한 온도설정값은 통상적으로 C℃보다 B℃가 높고 B℃보다 A℃가 높게 되는 조건(A℃〉B℃〉C℃)으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 동결방지운전을 정지하기 위하여 위하여 미리 설정되어지는 동결해제온도점 역시 F℃보다 E℃가 높고 E℃ 보다 F℃가 높아야되는 조건(D℃〉E℃〉F℃)으로 이루어진다.

따라서, 통상적으로 상기 동결방지운전을 시작하기 위한 설정온도 및 동결방지운전을 정지하는 동결온도점의 온도조건은 A℃〉B℃〉C℃〉D℃〉E℃〉F℃의 관계로 이루어지게 됨을 알 수 있다.

도 4는 상기 동결방지운전시 가스보일러의 마이컴(110a)을 중심으로 동결운전 제어가 실시되는 본 발명 제어부(110)의 상세 블럭도를 나타낸 것이다.

즉, 마이컴(110a)의 전체적인 블럭구성을 살펴보면 도시된 바와같이 온도검출부(150,160,170)를 통해 각각 아날로그신호로 출력되는 복수의 더미스터(Th1,Th2,Th3)의 온도 검출신호를 소정의 디지탈값으로 각각 변환시켜 주는 A/D 변환기(111,112,112a)와, 리모콘(200)에서 출력되는 아날로그의 각종 조작 신호를 소정의 디지탈값으로 변환시켜주는 A/D 변환기(113)와, 상기 A/D 변환기(113)를 통해 출력되는 리모콘(200)의 조작신호를 입력받아 동결운전 모드인지의 여부를 판단하는 동결운전모드 판단부(114)와, 상기 동결운전모드 판단부(114)에서 출력되는 제어신호를 입력받고 A/D 변환기(111,112,112a)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 검출온도를 인식하는 온도인식부(115)와, 상기 온도인식부(115)의 출력신호를 입력받아 소정의 동결운전온도와 동결정지온도 등을 상호 비교하는 온도비교부(116)와, 상기 온도비교부(116)에서 동결온도가 검출되면 제어 부품 구동부(119)로 동결운전신호를 출력시켜 주는 동결운전 이행부(117)와, 상기 제어부품 구동부(119)의 제어신호에 따라 순환펌프(140)와 상방변(191)을 각각 구동시키는 펌프구동부(180) 및 삼방변구동부(190)로 출력신호를 전달하는 구동출력부(118,118a)와, 상기 순환펌프(140) 및 상기삼방변(191)의 오류 및 에러동작이 있는지를 체크하는 엔서체크부(192)에서 동작오류가 발생될 경우 이를 검출하는 에러모드검출부(192)로 이루어지며, 상기 에러모드검출부(193)에서 검출된 에러신호는 에러디스플레부(194)를 통해 표시되어지게 된다.

이와같은 블럭도를 이룬 상태에서의 각 블럭간 제어상태를 설명하면 다음과 같다.

상기에서 살펴본 바와같이, 보일러의 본체 내부의 순환파이프 및 적소에 환수측 더미스터(Th2)와, 출탕측 더미스터(Th1), 저온감지 더미스터(Th3)를 각각 설치하여 주므로서, 실외의 차가운 공기가 보일러의 운전정지중 연도를 타고 보일러내로 들어와 열교환기 부근 등의 파이프를 동결시키거나, 환기구등을 통해 외부의 차가운 공기가 보일러가 있는 실내로 유입되어 난방배관부나 분배개등이 동결되는 것을 사전에 감지할 수 있게됨을 알 수 있다.

이와 같이 구비된 상태에서, 상기 더미스터(Th1,Th2,Th3) 중 어느 하나에서라도 동결온도가 검지되면 즉시 동결운전이 수행되므로 연도를 타고 보일러내로 들어오는 외부의 차가운 공기에 의해 열교환기 부근 등의 동결 및 환기구 등을 통해 유입되는 외부의 차가운 공기에 의해 난방배관부와 분배기 등이 동결되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

즉, 상기 더미스터(Th1,Th2,Th3)에 각각 연결된 온도검출부(150,160,170)에서는 더미스터(Th1,Th2,Th3)의 출력변화를 계속적으로 각각 입력받아 제어부(110)의 마이컴(110a)내의 A/D 변환부(111,112,112a)에 각각 입력시켜 주게 되고, 상기 온도검출부(150,160,170)로 부터 아날로그신호로 출력되는 검출온도를 입력받은 A/D 변환부(111,112,112a)에서는 계속적으로 소정의 디지탈신호로 변환시켜 온도인식부 (115)에 출력시켜 주게 된다.

이때, 상기 온도인식부(115)로 부터 소정의 출력신호를 계속적으로 입력받는 온도비교부(116)에서는 상기에서 입력받은 검출온도가 소정의 동결온도에 이르렀는지를 비교하여, 만일 각 더미스터(Th1,Th2,Th3)중 어느 하나라도 해당 더미스터의 설정된 동결온도(A℃,B℃,C℃) 이하로 온도가 검출될 경우 그 결과값을 동결 운전 이행부(117)에 출력시켜 준다.

그리고, 동결운전 이행부(117)에서는 소정의 동결운전신호를 제어부품구동부(119)와 구동출력부(118,118a)를 통해 각각의 펌프구동부(180) 및 삼방변구동부(190)에 전달하게 되면 순환펌프(140) 및 삼방변(191)이 구동되어 온수측 및 난방측으로 일정시간 동안 온수가 순환되어 짐으로서 보일러의 설치위치(실내 또는 실외)에 무관하게 동결을 방지할 수 있는 것이다.

이러한, 동결운전온도 검지는 상기 더미스터(Th1,Th2,Th3)에 의해 검출된 온도중 어느 하나라도 동결온도에 이르렀으면 동결운전 이행신호를 출력하나, 동결운전을 정지시키는 경우는 더미스터(Th1,Th2,Th3)가 동결해제온도(D℃,E℃,F℃)를 검출하였을 때 동결운전 정지신호를 동결운전 이행부(117)로 출력하게 된다.

한편, 앤서체크부(192)에서는 상기 삼방변(191) 및 순환펌프(140)의 구동이 정상적으로 이루어지는 지를 체크하여 마이컴(110a)으로 응답신호를 보내게 되는 데, 만일 삼방변(191) 및 순환펌프(140)의 동작오류 발생으로 인해 앤서체크부(192)에서 상기 앤서신호에 대한 응답이 없을 경우에 마이컴(110a)은 시스템이 이미 완전동결된 것으로 판단하여 시스템 가동을 중지시킴과 동시에 에러모드검출부(193)는 에러디스플레이부(194)로 신호를 보내어 에러모드를 나타내도록 하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러의 본체 내부와 외부 또는 열교환기와 난방배관 사이에 설치된 복수의 더미스터에 의해 동결온도가 검지되면 즉시 동결운전이 수행되도록 하고, 순환파이프내의 더미스터(Th1,Th2)와 보일러 본체 내부 또는 외부에 설치되는 더미스터(Th3)가 모두 일정온도 이상이 되면 동결방지운전이 정지되도록 하므로서 연도를 타고 보일러내로 들어오는 외부의 착가운 공기에 의한 열교환기 부근 등의 동결 및 환기구동을 통해 유입되는 외부의 차가운 공기에 의한 난방배관부와 분배기 등의 동결을 사전에 방지할 수 있어 제품의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 유용한 발명임이 명백하다.

Claims (5)

1. 가스보일러의 전원코드가 연결된 상태에서 운전스위치가 "오프"되면, 주변의 온도변화를 검출하여 동결방지운전을 수행토록 하는 가스보일러의 동결방지방법에 있어서: 난방수 순환파이프상에 설치된 출탕측 더미스터(Th1) 또는 환수측 더미스터(Th2)를 통해 주기적으로 검출되어지는 온도가 기 설정된 해당 동결온도(A℃)(B℃)이하이거나, 저온감지 더미스터(Th3)를 통해 검출된 온도가 동결방지를 위해 기 설정된 동결온도(C℃)이하로 검출되었을 경우 동결방지운전을 수행하는 단계; 상기 동결방지운전을 수행하는중, 상기 각 더미스터(Th1)(Th2)(Th3)에서 온도가 계속되어 검출되는 가운데 적어도 그중 어느 하나의 더미스터에서 검출되어지는 온도가 기 설정된 해당 더미스터의 동결해제온도(D℃)(E℃)(F℃)보다 높아지는 경우 동결방지운전을 정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 동결방지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 동결방지운전을 하기 위해 설정되는 동결온도점은 C℃보다 B℃가 높고 B℃보다 A℃가 높게 설정되되, 상기 저온감지 더미스터(Th3)는 보일러의 내부 또는 외부 적소에 설치되어진 것임을 특징으로 하는 가스보일러의 동결방지방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 동결방지운전을 정지하기 위한 동결해제온도는 F℃보다 E℃가 높고 E℃보다 D℃가 높게 설정되되, D℃는 Th1에 설정되어진 동결해제온도이고, E℃는 Th2에 설정되어진 동결해제온도이며, F℃는 Th3에 설정되어진 동결해제온도인 것을 특징으로 하는 가스보일러의 동결방지방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 동결방지운전 온도점 및 동결방지운전을 정지하는 온도점의 온도조건은 A℃〉B℃〉C℃〉D℃〉E℃〉F℃으로 설정되되, D℃는 Th1에 설정되어진 동결해제온도이고, E℃는 Th2에 설정되어진 동결해제온도이며, F℃는 Th3에 설정되어진 동결해제온도인 것을 특징으로 하는 가스보일러의 동결방지방법.
5. 마이컴(110a)을 중심으로 하는 본 발명 장치의 제어부(110)의 상세한 블록도로써, 온도검출부(150,160)를 통해 각각 아날로그신호로 출력되는 더미스터(Th1,Th2)의 온도 검출신호를 소정의 디지탈값으로 각각 변환시켜 주는 A/D 변환기(111,112)와; 리모콘(200)에서 출력되는 아날로그의 각종 조작신호를 소정의 디지탈값으로 변환시켜주는 A/D 변환기(113)와; 상기 A/D 변환기(113)를 통해 출력되는 리모콘(200)의 조작신호를 입력받아 동결운전 모드인지의 여부를 판단하는 동결운전모드 판단부(114)와; 상기 동결운전모드 판단부(114)에서 출력되는 제어신호를 입력받고 A/D 변환기(111,112)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 검출온도를 인식하는 온도인식부(115)와; 상기 온도인식부(115)의 출력신로를 입력받아 소정의 동결운전온도와 동결정지온도 등을 상호 비교하는 온도비교부(116)와; 상기 온도비교부(116)에서 동결온도가 검출되면 동결운전신호를 출력시켜 주는 동결운전 이행부(117)와, 상기 동결운전 이행부(117)에서 소정의 동결운전신호가 출력되면 구동출력부(118)와 펌프구동부(180)를 통해 순환펌프(140)를 구동시켜 주는 제어부품 구동부(119)로 이루어진 가스보일러의 동결방지장치에 있어서, 상기 온도인식부(115)에는 저온검지용더미스터(Th3)의 아날로그 출력신호가 A/D 변환기(170)를 통한 디지탈신호가 입력되어져 검지온도가 인식되고, 상기 제어부품구동부(119)의 출력신호는 삼방변(191)을 구동하기 위해 구동출력부(118a)에 입력되어져 삼방변구동부(190)에 출력하도록 이루며, 상기 순환펌프(140) 및 상기 삼방변(191)의 오류 및 에러동작이 있는지를 체크하는 엔서체크부(192)와, 상기 엔서체크부(192)에서 검출된 에러를 상기 마이컴(110a)의 에러모드검출부(192)에 출력하고 상기 에러모드검출부(193)에서 검출된 에러를 표시하기 위한 에러디스플레부(194)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 동결방지장치.