KR100294417B1 - 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법 및 장치 - Google Patents
가스보일러의 직류 배기팬 제어방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 가스보일러내에 설치된 팬의 전류치와 회전수로 팬의 풍량를 일정하게 유지하도록 팬의 회전수 지시치를 자동으로 보정해 줌으로써 가스보일러의 쾌적한 난방이 이루어지도록 효율을 증대시키고 가스보일러의 수명을 연장하는 동시에 소비자의 만족도를 향상시키도록 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법을 제공하는데 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 가스보일러내에 설치된 팬의 전류치와 회전수로 팬의 풍량를 일정하게 유지하도록 팬의 회전수 지시치를 자동으로 보정해 줌으로써 가스보일러의 쾌적한 난방이 이루어지도록 효율을 증대시키고 가스보일러의 수명을 연장하는 동시에 소비자의 만족도를 향상시키도록 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가스보일러내에 설치된 팬은 역풍시나 배기통이 폐쇠된 경우 팬이 일정한 회전수에도 그 풍량은 정상시 보다 적게되고 정상시에도 배기통 연장거리에 따라서 그 풍량은 다르기 때문에 가스연소를 하기 위한 팬은 단조로운 회전제어로만 이루어져 가스보일러의 가스연소를 하는 부품에 무리를 주어 가스보일러의 수명을 단축시키는 문제가 있고, 가스보일러를 사용하는 사용자가 직접 팬의 회전수를 제어할 수 없을 뿐만 아니라 제작사도 제어하기 어려워 가스연료에 대한 경제적 손실이 가중되어지고 가스보일러의 효율 저하로 인한 쾌적한 난방이 이루어질 수 없는 문제점이 항상 내포되어 있다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 기술들이 갖는 제반문제점들을 근본적으로 치유하기 위해 연구창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 가스보일러내에 설치된 팬의 전류치와 회전수로 팬의 풍량를 일정하게 유지하도록 팬의 회전수 지시치를 자동으로 보정해 줌으로써 가스보일러의 쾌적한 난방이 이루어지도록 효율을 증대시키고 가스보일러의 수명을 연장하는 동시에 소비자의 만족도를 향상시키도록 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법으로 실시하기에 적합한 가스보일러의 직류 배기팬 제어장치를 제공하는데 있다.
도 1은 가스보일러의 내부를 보여주는 개략구성도,
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명이 실시되어지는 블럭 구성도,
도 4는 본 발명의 온도 조절시에 나타나는 팬의 회전수와 열량관계를 표시해주는 그래프.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 가스보일러 10 : 연소기
12 : 가스버너 13 : 팬
14 : 1차열교환기 16 : 프레임로드
17 : 배기부 20 : 물탱크
26 : 순환펌프 30 : 2차열교환기
51,52 : 전자변 53 : 비례변
TH1,TH2 : 써미스터
상기와 같은 목적을 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
즉, 도 1은 번 발명의 방법이 적용되는 가스보일러(1)를 나타낸 것으로, 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 2차열교환기(30)를 상호 결합하여서 구성된다.
이때 상기 연소기(10)의 케이싱(11) 내에 다수개의 버너로 이루어진 버너군 (12)이 형성되고, 그의 상측방향에는 과열을 방지시키기 위한 1차열교환기(14)가 설치되어 그곳을 통과하는 물을 상기 버너군(12)이 가열하게 되며, 상기 연소기 케이싱(11)의 바닥면에는 연소용 공기를 공급하는 팬(13)이 설치되고 이 송풍기의 근방에는 써미스터(TH3)가 설치되고 상기 버너군(12)의 근방에는 버너군(12)을 점화하는 스파커플러그(15)와 상기 버너군의 착화를 감지하는 프레임로드(16)가 설치되며, 상기 연소기케이싱(11)의 상면에는 배기를 배출시키기 위한 배기부(17)가 상기 가스보일러(1)의 케이싱(2)을 뚫고 형성되어 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 물탱크내의 고수위를 검지하기 위한 고수위검지센서(21)와 넘치는 물을 배출시키기 위한 오버플로우관(22), 관로에 물의 저수위를 검지하기 위한 저수위검지센서(32), 온돌바닥을 회전하는 난방수를 회수하는 것으로 기수분리기(23)가 설치되는 난방환수관(24) 및 상기 1차열교환기(14)에 물을 공급하는 물공급관(25)에는 물의 순환을 조정하기 위한 수환펌프(26)가 아랫방향에 설치되어진다.
한편, 상기 2차열교환기(30)에는 수도물을 통해 물을 방출하여 사용자에게 공급되는 온수의 직접적인 출탕온도를 검지하는 공급써미스터(TH1) 및 써미스터 (TH2)가 방출관(32), 가스보일러의 외부로 부터의 찬물을 유입하는 것으로 수류의 유무를 검지하는 수류스위치(33) 및 직수온도에 따른 일정수량을 통과시켜 안정된 온도특성을 얻을 수 있도록 하는 기계적 자동수량제어장치가 설치되는 직수유입관 (34) 및 상기 물공급관(25)은 삼방변(36)을 통하여 난방을 위한 물이 통과되는 난방온수공급관(37)에 연결되어진다.
또한, 상기 난방환수관(24)과 직수유입관(34) 사이에는 상기 물탱크(20)에 물이 부족할 때 물을 보충해주기 위한 수도물보급변(35)이 설치되고 난방필터의 막힘, 난방분배기의 막힘 및 난방분배관이 막혀있을 때 가스보일러의 내부에서 압력이 상승되는 것을 방지하고 물의 흐름을 가스보일러의 내부폐회로를 만들어 순환시키기 위한 바이패스관(38)이 설치된다.
또한, 도 2에 도시된 바와같이 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법을 살펴보기로 한다.
가스보일러의 전원이 공급되어지면 팬(FAN)이 회전하기 위해 대기한 상태에서 팬의 회전 지시치의 산출값(Hz)이 산출되어지는 단계와, 상기 지시치가 산출되어지면 펄스 폭 변조(Pluse Width Modulation)의 제어신호에 의해 팬 회전수를 출력한 출력값(FPWM)에 따라 팬(FAN)이 회전하는 단계와, 상기 팬의 회전이 상기 제어신호에 의한 회전수만큼 작동이 이루어지고 있는지를 검지하여 이상이 있을시에는 에러모드에서 나타내어지는 단계와, 상기에서 검지된 팬의 회전수는 배기통 폐쇄, 역풍 및 배기연장거리의 조건에 따라 풍량이 다르기 때문에 상기 조건의 풍량에 맞도록 팬의 회전수를 보정하는 단계와, 상기에서 보정된 보정계수(RHair)에서 팬의 회전수의 지시치를 산출하여 상기 펄스 폭 변조의 제어신호에 의해 팬을 회전시키도록 신호 출력하는 단계로 구성하여 이루어진다.
한편, 상기 팬의 회전수 보정은 팬의 회전수가 풍량에 일정하게 유지되도록 팬의 회전수 지시치를 보정한다.
상기 팬의 회전수 보정은 강제 연소시에는 이루어지지않고 정상 연소시에만 이루어진다.
상기 팬의 보정계수(RHair)는 보정후의 팬 최종지시치값('Q)에서 팬 회전 인식값을 1초마다 샘플링해, 그 5회분의 데이타를 평균한값(Mh)을 뺀 절대치 값이 소정의 전류지시값(2Hz) 보다 이하인 경우에 ('Q)산출되도록 이루어진다.
상기 팬의 보정계수(RHair)는 가스보일러가 종료할때마다 1로 재샛팅되어지도록 이루어진다.
상기 팬의 회전수 출력값(FPWM)은 상기 보정후의 팬 최종지시치값('Q)과 비례성분(Fp) 및 적분성분(Fn)을 합한 값으로 이루어진다.
상기 팬 회전수 지시치의 산출값(Hz)이 대기시의 팬 회전수값 (AHz) 보다 점화동작시의 회전수(BHz)값이 크게 되어진다.
상기 팬의 회전수는 비연소시에 팬이 갑자기 회전할때 발생되어지는 돌입전류(rust current)를 방지하기 위해 상승을 제한하도록 이루어진다.
또한, 도 3은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치로써, 열량에 따른 팬 (13)의 회전수를 산출하여 상기 팬(13)에 지시하기 위한 팬 회전 지시부(100)와, 상기 팬 회전 지시부에서 출력된 값을 연산하기 위한 팬 회전수 연산부(110)와, 상기 팬 회전수 연산된 값을 출력하도록 하기 위한 팬 회전수 출력부(120)와, 상기 팬 회전수 출력부의 출력 신호에 의해 팬이 구동되어지도록 신호 출력하는 팬 구동부(130)와, 상기 팬 구동부의 신호에 따라 작동되어지는 팬(13)과, 상기 팬이 구동되어 회전하고 있는 회전수를 검지하는 팬 회전 검지부(140)와, 상기 팬 회전 검지부에서 검지된 회전수를 배기연장거리, 역풍 및 배기통폐쇄와 같은 조건에 맞도록 팬 회전수를 보정하는 팬 회전 보정부(150)와, 상기 팬 회전수 연산부(110), 상기 팬 회전수 출력부(120) 및 상기 팬 회전 보정부(150)에서 각 출력된 데이타를 입력 저장하기 위한 팬 회전 롬(ROM) 데이타부(160)와, 상기 팬 회전 검지부(140)의 상황을 판단하여 이상 여부를 확인하기 위한 에러 상황 판단부(170)와, 상기 에러 상황 판단부에서 출력된 신호따라 시스템을 제어하기 위한 시스템 제어부(180)와, 상기 시스템 제어부에 나타난 상황을 표시해주도록 하기위한 디스플레이부(190)로 구성하여 이루어진다.
이상에서 본 발명은 가스보일러의 전원이 공급되어지면 팬(FAN)이 회전하기 위해 대기(S1)한 상태에서 팬의 회전 지시치가 산출(S2)되어지고 이때 상기 지시치가 산출(S2)되어지면 펄스 폭 변조(Pluse Width Modulation)의 제어신호에 의해 팬 회전수를 출력하여(S3) 팬(FAN)이 회전하게된다(S4).
상기 팬의 회전(S4)이 상기 제어신호에 의한 회전수만큼 작동이 이루어지고 있는지를 검지하여(S5) 이상이 있을시에는 에러모드(S6)에서 나타내어지고 상기에서 검지된(S6) 팬의 회전수는 배기통 폐쇄, 역풍 및 배기연장거리의 조건에 따라 풍량이 다르기 때문에 상기 조건의 풍량에 맞도록 팬의 회전수를 보정(S7)하게 된다.
상기에서 보정(S7)된 팬의 회전수의 지시치를 산출(S8)하여 상기 펄스 폭 변조의 제어신호에 의해 팬을 회전(S3)시키도록 신호 출력하는 순으로 이루어진다.
한편, 도 4는 본 발명의 온도 조절시에 나타나는 팬의 회전수와 열량 (Kcal/분)관계를 표시해주는 그래프로써, 상기 열량(Q)이 상승할수록 상기 팬의 회전지시치(Q)에 따른 회전수()가 상승되고 있음을 보여준다.
이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 가스보일러내에 설치된 팬의 전류치와회전수로 팬의 풍량를 일정하게 유지하도록 팬의 회전수 지시치를 자동으로 보정해 줌으로써 가스보일러의 쾌적한 난방이 이루어지도록 효율을 증대시키는 효과와 가스보일러의 수명을 연장하는 동시에 소비자의 만족도를 향상시키도록 하는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.
Claims (9)
- 가스보일러의 전원이 공급되어지면 팬(FAN)이 회전하기 위해 대기한 상태에서 팬의 회전 지시치의 산출값(Hz)이 산출되어지는 단계와,상기 지시치가 산출되어지면 펄스 폭 변조(Pluse Width Modulation)의 제어신호에 의해 팬 회전수를 출력한 출력값(FPWM)에 따라 팬(FAN)이 회전하는 단계와,상기 팬의 회전이 상기 제어신호에 의한 회전수만큼 작동이 이루어지고 있는지를 검지하여 이상이 있을시에는 에러모드에서 나타내어지는 단계와,상기에서 검지된 팬의 회전수는 배기통 폐쇄, 역풍 및 배기연장거리의 조건에 따라 풍량이 다르기 때문에 상기 조건의 풍량에 맞도록 팬의 회전수를 보정하는 단계와,상기에서 보정된 보정계수(RHair)에서 팬의 회전수의 지시치를 산출하여 상기 펄스 폭 변조의 제어신호에 의해 팬을 회전시키도록 신호 출력하는 단계로 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 팬의 회전수 보정은 팬의 회전수가 풍량에 일정하게 유지되도록 팬의 회전수 지시치를 보정한는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 팬의 회전수 보정은 강제 연소시에는 이루어지지않고 정상 연소시에만 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 팬의 보정계수(RHair)는 보정후의 팬 최종지시치값('Q)에서 팬 회전 인식값을 1초마다 샘플링해, 그 5회분의 데이타를 평균한값(Mh)을 뺀 절대치 값이 소정의 전류지시값(2Hz) 보다 이하인 경우에 ('Q)산출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제 4항에 있어서,상기 팬의 보정계수(RHair)는 가스보일러가 종료할때마다 1로 재샛팅되어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제 1항에 있어서,상기 팬의 회전수 출력값(FPWM)은 상기 보정후의 팬 최종지시치값('Q)과 비례성분(Fp) 및 적분성분(Fn)을 합한 값으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 팬 회전수 지시치의 산출값(Hz)이 대기시의 팬 회전수값 (AHz) 보다 점화동작시의 회전수(BHz)값이 크게 되어지는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 팬의 회전수는 비연소시에 팬이 갑자기 회전할때 발생되어지는 돌입전류(rust current)를 방지하기 위해 상승을 제한하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어방법.
- 열량에 따른 팬 (13)의 회전수를 산출하여 상기 팬(13)에 지시하기 위한 팬 회전 지시부(100)와, 상기 팬 회전 지시부에서 출력된 값을 연산하기 위한 팬 회전수 연산부(110)와, 상기 팬 회전수 연산된 값을 출력하도록 하기 위한 팬 회전수 출력부(120)와, 상기 팬 회전수 출력부의 출력 신호에 의해 팬이 구동되어지도록 신호 출력하는 팬 구동부(130)와, 상기 팬 구동부의 신호에 따라 작동되어지는 팬(13)과, 상기 팬이 구동되어 회전하고 있는 회전수를 검지하는 팬 회전 검지부(140)와, 상기 팬 회전 검지부에서 검지된 회전수를 배기연장거리, 역풍 및 배기통폐쇄와 같은 조건에 맞도록 팬 회전수를 보정하는 팬 회전 보정부(150)와, 상기 팬 회전수 연산부(110), 상기 팬 회전수 출력부(120) 및 상기 팬 회전보정부(150)에서 각 출력된 데이타를 입력 저장하기 위한 팬 회전 롬(ROM) 데이타부(160)와, 상기 팬 회전 검지부(140)의 상황을 판단하여 이상 여부를 확인하기 위한 에러 상황 판단부(170)와, 상기 에러 상황 판단부에서 출력된 신호따라 시스템을 제어하기 위한 시스템 제어부(180)와, 상기 시스템 제어부에 나타난 상황을 표시해주도록 하기위한 디스플레이부(190)로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 직류 배기팬 제어장치.
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