KR100295087B1

KR100295087B1 - 가스보일러의역풍감지방법

Info

Publication number: KR100295087B1
Application number: KR1019950032184A
Authority: KR
Inventors: 김시환
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 2001-09-17
Also published as: WO1997012307A1; AU7098396A; KR970016395A; US5882185A

Abstract

본 발명은 가스보일러의 역풍을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 배기팬의 회전수가 정상 상태를 이탈하는 경우에, 입력되는 전압을 측정하여 전압 변동량을 측정하고, 또한 적외선 센서를 사용하여 불꽃의 연소 상태를 감지하여 역풍을 감지하는 가스 보일러의 역풍감지방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 : 가스보일러가 작동되면 배기팬의 회전수를 측정하고, 회전수가 정상적인 범위를 초과하면 역풍에 의한 것인가 또는 전압의 변동에 의한 것인가를 판단하기 위하여 트랜스로부터 마이컴에 입력되는 전압(기준전압)을 측정하고, 적외선 감지 센서로 불꽃의 연소 상태를 감지하여 정상 연소하는 경우의 전압만을 감지하여 저장하고, 상기 저장된 전압에 따른 전압 변화량에 따라서 역풍의 유입을 감지하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 역풍감지방법

제1도는 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 감지 회로와 개략적인 구성을 나타내는 블럭도.

제3도는 본 발명에 따른 가스보일러와 역풍감지방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스보일러 2 : 주제어부

3 : 열교환기 4 : 가스 버너

5 : 배기팬 6 : 풍압 스위치

7 : 배기 연도 8 : 가스 밸브

9 : 삼방변 10 : 순환 펌프

11 : 트랜스포머 12 : 브릿지 정류기

13, 14 : 레귤레이터 15 : 제어용 마이컴

16 : 적외선 감지용 센서

본 발명은 가스보일러의 역풍을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는 배기팬의 회전수가 정상 상태를 이탈하는 경우에, 입력되는 전압을 측정하여 전압 변동량을 측정하고, 또한 적외선 센서를 사용하여 불꽃의 연소 상태를 감지하여 역풍을 감지하는 가스 보일러의 역풍감지방법에 관한 것이다.

현재 많은 주택이나 또는 아파트 등에 보급된 가스보일러는 청정 연료인 가스를 사용하므로 환경을 오염시키는 배기 가스를 배출하지 않는 장점으로 인하여 더욱 많은 가정에서 사용되는 추세이다.

그러나, 종래 사용되는 가스보일러에서는 외부로부터 보일러의 연도를 따라서 유입되는 역풍에 의하여 가스보일러의 작동이 중지되는 경우가 자주 발생하였다. 이러한 역풍은 가스보일러의 배기팬의 작동을 무력하게 만들며, 가스의 불완전 연소에 의하여 발생된 유해 배기 가스를 실내로 유입시켜 취침중인 인체에 치명적인 손상을 초래하며, 심한 경우에는 목숨을 잃는 경우도 발생하였다.

이것을 방지하기 위하여 다양한 역풍감지장치가 개발, 사용되고 있다. 그것 중의 하나가 풍압 스위치를 사용하는 것이다. 상기 풍압 스위치는 외부로부터 유입되는 역풍에 의한 연도 내부의 압력차를 측정하고 압력차가 일정차를 벗어나면 주제어부에 연결된 풍압 스위치가 작동되어 보일러의 전체 작동, 특히 연소 행정을 중지시키도록 구성되어 있다.

그러나 상기 풍압 스위치는 장시간 사용되면 풍압 스위치가 압력을 측정하는 정확성이 떨어지며, 또한 풍압 스위치는 배기 연도의 일부분을 절단하고 설치하여야 하는데 설치된 부분의 틈새를 통하여 배기 연도가 외부로 유출될 가능성이 항상 존재한다. 또한 외부의 충격으로 인하여 풍압을 유도하는 압력 감지관이 빠져서 가스가 누출되는 문제점이 있었다.

또다른 역풍 감지 장치로서는 인가되는 전압에 따른 표준 회전수를 설정하고, 가스보일러가 작동되는 도중에 배기팬의 회전수를 측정하여 역풍의 유무를 감지하는 것이다. 즉, 정상적인 배기 상태의 회전수를 X라고 하면, 역풍이 유입되면 배기팬의 회전수가 정상적인 회전수보다 매우 빨라지므로(이것은 역풍의 유입에 의하여 배기 가스의 이동이 정지되므로 저항이 감소되어 회전수가 상승함), 이러한 회전수의 변화량을 감지하여 역풍의 유입 여부를 판단하는 것이다.

그러나 이러한 배기팬 회전수를 측정하는 방식은 전압 변동에 따른 회전수의 변화가 크기 때문에 역시 정확하게 역풍의 유입 여부를 판단할 수 없었다. 또한 전압 변화를 감지하고 그것에 따라서 역풍의 유입 여부를 판단할 수 있으나, 역시 이 방식도 회로 자체의 특성에 따른 전압 변동이 심한 문제점이 있었다.

즉, 전압을 변조하는 트랜스포머 자체의 전압 변동, 또는 전압 측정을 위한 회로 자체의 저항등에 의한 전압 변동이 존재하므로 역시 정확하게 역풍의 유입을 감지할 수 없었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 어떠한 경우에도 역풍의 유입을 감지하여 안전하게 보일러를 사용할 수 있돈록 하는 가스보일러의 역풍감지방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 초기에 보일러를 작동시키는 경우에 정상 상태의 보일러의 회전수에 따른 전압 변동을 기록하고, 이것에 기초하여 역풍의 유입을 감지하는 가스보일러의 역풍감지방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 역풍감지방법은, 가스보일러가 작동되면 배기팬의 회전수를 측정하고, 회전수가 정상적인 범위를 초과하면 역풍에 의한 것인가 또는 전압의 변동에 의한 것인가를 판단하기 위하여 배기팬에 입력되는 전압의 변화량을 측정하고, 적외선 감지 센서로 불꽃의 연소 상태를 감지하여 정상 연소하는 경우의 전압만을 감지하여 저장하고, 상기 저장된 전압에 따른 전압의 변화량으로 역풍의 유입을 감지하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 제1도∼제3도를 참고하여 본 발명의 가스 보일러의 역풍감지 방법을 상세히 설명한다.

먼저 가스보일러의 개략적인 구성도인 제1도를 참고하여 종래 사용되는 가스보일러의 작동 상태를 간단히 설명한다. 사용자에 의하여 주제어부(2) 또는 방안에 설치되는 원격 리모콘(미도시됨)에 의하여 보일러의 작동 명령이 입력되면, 주제어부(2)에 설치된 제어용 마이컴(미도시됨)은 내부적으로 저장된 프로그램에 따라서 작동을 개시된다.

제어용 마이컴은 배기팬(5)에 전원을 공급하여 배기 연도(6) 또는 보일러의 내부에 잔류하는 연소 가스를 완전히 배출시킨다. 그 후에 가스 밸브(8)를 제어하여 연소 가스를 가스 버너(4)에 공급한다. 또한 가스를 착화시켜 고온의 연소 가스를 발생시킨다.

연소 가스에 의하여 발생된 고온의 열은 열교환기(3)를 통과하면서 내부에 저장된 난방수를 가열시킨다. 가열된 난방수는 소정의 온도(이것은 사용자에 의하여 결정됨)에 도달하면 순환 펌프(10)를 작동시켜 난방수를 순환시킨다. 실내의 배관을 순환한 난방수는 다시 물탱크에 복귀하고, 삼방변(9)를 통하여 열교환기(3)로 이동된다.

이 때 연소된 배기 가스는 배기팬(5)에 의하여 배기 연도(7)를 통과한 후에 외부로 배출된다. 통상적으로 배기연도(7)의 단부는 외부로 노출되며, 주로 동절기에 외부로 노출된 단부를 통하여 역풍이 유입된다. 이 역풍의 강약에 따라서 배기팬(5)의 회전이 영향을 받으며 역풍이 강하게 유입되면 배기팬(5)의 회전이 상승하지만 연소된 가스는 배출되지 않는 문제가 발생하였던 것이다. 또한 공기의 공급이 차단되어 가스가 불완전하게 연소된다.

특히, 강한 강도의 역풍이 오랜 시간 동안 불어오면 풍압 스위치(6)가 이것을 감지하고 보일러의 작동을 중지시켜 연소 가스가 실내로 유입되는 것을 방지하였다. 그러나, 이러한 역풍스위치는 상기한 것과 같은 문제점이 발생되어 개량의 요구가 점차 제고되었다.

본 발명의 방법은: 가스보일러가 작동되면 배기팬의 회전수를 측정하고, 회전수가 정상적인 범위를 초과하면 역풍에 의한 것인가 또는 전압의 변동에 의한 것인가를 판단하기 위하여 트랜스로부터 마이컴에 입력되는 전압을 측정하고, 적외선 감지 센서로 불꽃의 연소 상태를 감지하여 정상 연소하는 경우의 전압(기준전압)만을 감지하여 저장하고, 상기 저장된 전압(기준전압)에 따른 전압의 변화량으로 역풍의 유입을 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법에 따라서 역풍을 감지하는 방법을 제2도의 블럭 회로도 및 제3도의 플로우차트를 참고하여 설명한다.

보일러가 작동되면 제어용 마이컴(15)에서는 먼저 배기팬(5)의 회전수를 감지하게 된다. 이 때의 회전수(RPM)는 미리 정상 상태에서 측정되고, 저장된 회전수를 기준으로 하며, 회전수가 정상이면 제어용 마이컴은 정상으로 동작하고 역풍이 유입되지 않는다고 판단한다.

만일 회전수가 정상 상태를 벗어나면 역풍인가 아닌가를 감지하게 된다. 상기 회전수는 종래 사용되는 홀 센서와 이것의 회전을 감지하는 수단을 사용하여 용이하게 측정할 수 있다.

정상 상태가 아닌 경우에는, 배기팬(5)에 인가되는 전압을 감지한다. 이 때의 전압은 제2도를 참고하면, 트랜스포머(11)로 부터 출력된 후에 브릿지 정류기(12)의 출력 전압을 측정한다. 트랜스포머(11)의 입력단 전압은 AC 220V이며, 출력단 전압은 AC 12V이다.

출력 전압은 브릿지 정류기(12)를 통과하면서 직류로 정류된다. 이 때의 출력 전압은 DC 5V가 된다. 이 전압은 불안정한 전압이므로 한 쌍의 레귤레이터(13, 14)를 통과하면서 안정적인 전압으로 변경되어 출력된다.

출력 전압은 또한 제어용 마이컴(15)으로 입력된다. 제어용 마이컴(15)은 입력되는 전압을 A/D 변환기(자체 내장됨)를 사용하여 변환하며, 이 변환된 전압에 의하여 전압이 변동되었는가 아닌가를 판단한다.

이 때 전압 변동이 전원의 자체적인 변동에 의한 것이라면 배기팬의 회전수가 상승하여도 연소에는 별 지장이 없다. 이러한 변동이 자체 변동인가 아니면 역풍에 의한 것인가를 감지하게 된다. 이것은 적외선 감지 센서(16)를 통하여 수행된다.

본 발명의 제어용 마이컴(15)에서 측정되는 전압의 범위는 0∼5V 범위에 있으며, 예를 들어 측정된 전압이 4V이면 전원 입력 전압은 220V, 측정 전압이 4.15V이면 전원 입력 전압은 230V, 측정 전압이 4.3V이면 전원 입력 전압은 240V 등이 될 수 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 설명하기 위한 일례이며, 사용되는 보일러의 종류 또는 배기팬에 따라서 변경될 수 있다.

상기의 상태에서 만일 역풍이 유입되거나 또는 배기 연도가 막히면 기준전압 부정확하게 된다. 이것을 방지하기 위하여 본 발명의 방법에서는 별도의 감지 센서(16)를 사용한다. 즉, 불꽃의 연소 상태를 감지하고 완전 연소와 역풍이나 배기 연도의 막힘에 의한 불완전 연소를 판단한다.

불완전 연소 상태는 가스 버너(4)에서 연소되는 불꽃의 색상이 적색이므로 주로 적외선중의 적색 파장을 감지하도록 하면 불완전 연소를 용이하게 감지할 수 있다. 이러한 적외선 감지용 센서(16)는 제어용 마이컴(15)에 연결되며, 소정의 전압 신호로서 제어용 마이컴(15)에 입력된다.

이렇게 하여 완전 연소 또는 역풍이나 배기 연도 막힘에 의한 불완전 연소가 감지된다. 만일 불완전 연소가 감지되면 설정된 기준전압을 버리고 저장하지 않는다. 완전 연소가 감지되면 이 때의 기준전압을 재설정, 기록하고 보일러의 새로운 기준 전압으로 삼는다. 일단 기준 전압이 결정되면 이 저장 전압을 기준으로 전압 변동을 측정하고 역풍의 유입을 판단하게 된다.

상기 기준 전압은 사용되는 보일러의 종류에 따라서 변화하기 때문에 보일러에 따라서 변경될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

상기 저장 전압은 보일러의 전압 변동에 대한 기준 전압으로 사용된다. 따라서 역풍이 유입되는 경우에는, 회전수의 변화에 따라서 전압 변화량도 동시에 측정된다. 만일, 상기 기준 저장 전압을 초과하는 경우에는 즉, 전압변화량이 클경우에는 보일러의 제어용 마이컴(15)은 역풍에 의한 연소 상태의 이상이라고 판단하고 보일러의 동작 상태를 일시 정지시키고 정상적으로 돌아올때까지 대기상태로 동작한다. 즉, 팬의 회전수가 일정수만큼 감소하면 정상으로 판단, 재연소에 들어간다. 만약 재연소를 하여도 역풍을 감지하면 다시 정상일때까지 대기상태로 동작한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 어떠한 경우에도 역풍의 유입을 감지하여 안전하게 보일러를 사용할 수 있으며, 보일러를 작동시키는 경우에 정상 상태의 보일러의 회전수에 따른 전압을 기록하고, 이것에 기초하여 역풍의 유입을 감지하여 정확하게 역풍을 감지할 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

배기팬(5)을 사용하여 강제적으로 연소 가스를 배출하며, 제어용 마이컴(15)과, 적외선 감지용 센서(16)를 포함하는 가스보일러에 있어서, 가스보일러가 작동되면 제어용 마이컴(15)에서 배기팬(5)의 회전수(RPM)를 측정하고, 배기팬(5)의 회전수가 정상적인 범위를 초과하면, 역풍에 의한 것인가 또는 전원 전압의 변동에 의한 것인가를 판단하기 위하여, 트랜스로부터 마이컴에 입력되는 전압을 측정하고, 적외선 감지용 센서(16)로 가스 버너(4) 불꽃의 연소 상태를 감지하여 정상 연소하는 경우에만 상기 트랜스로부터 마이컴에 입력되는 전압만을 감지하여 저장하고(기준전압설정), 상기 저장된 전압을 기준으로 하여 전압의 변동량을 측정하여, 역풍의 유입을 감지하는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 역풍감지방법.
제1항에 있어서, 상기 적외선 감지용 센서(16)가 특히 적색 파장을 감지하는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 역풍감지방법.
제1항에 있어서, 상기 불꽃 상태가 정상 연소인 경우에 측정된 전압이 새로운 기준 전압으로 저장되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 역풍감지방법.