KR100387251B1 - 보일러의 난방제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 난방제어장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 사용자의 선택에 의한 난방선택신호 및 설정온도값을 입력하는 입력수단, 상기 난방선택신호 및 설정온도값을 비교/연산처리하는 수단 및 처리된 값에 의한 현재/설정실내온도 데이터를 포함한 통신데이터를 송, 수신하는 수단을 포함하여 구성된 룸콘과; 상기 룸콘으로부터 송, 수신된 현재/설정실내온도와 입력된 현재 난방수온도값을 비교/연산처리하여 제어하기 위한 목표난방수온도값을 출력하는 연산모드수단, 상기 목표난방수온도값을 이용하여 필요한 적정열량값을 계산하는 제어모드블록을 포함하여 구성된 메인콘트롤러로 이루어진 난방제어장치를 이용하여 설정/현재실내온도에 따라 적정열량 및 난방수온도를 제어함으로써, 보일러의 성능을 최적화하고 사용자의 편리성을 높이는데 적당한 이점이 있다.

Description

보일러의 난방제어장치 및 그 방법{Apparatus for controlling heating of boiler and the method therof}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 설정해놓은 실내온도가 유지되도록 적정열량 및 난방수온도가 자동으로 제어되도록 함으로써, 보일러의 성능을 최적화하고 사용자의 편리성을 높일 수 있도록 한 보일러의 난방제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 일정한 공간 내의 온도를 일정하게 유지하여 일의 능률을 올리도록 하는 것을 공기조화라 하며, 이때 사용되는 인위적인 수단을 공기조화장치라 한다.

이 공기조화장치는 실내 공기의 온도를 낮추는 냉방장치와 그 온도를 높이는 난방장치가 있다. 이 냉방장치는 압축된 냉매가 팽창되면서 발생하는 흡열작용을 이용하여 흡입된 공기를 냉각시키고, 이 냉각된 공기를 실내로 토출시킴으로써 실내를 냉방하게 된다.

또한, 난방장치는 에너지원에 따라 유류를 사용하는 기름보일러와, 기체를 사용하는 가스보일러로 구분된다. 이 기름보일러와 가스보일러는 모두 유류와 가스를 발화물질로 사용하여 이 발화물질이 산화됨에 따라 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하고, 이 가열된 물을 순환시킴으로써 실내의 온도를 높임과 동시에 온수를 제공한다.

한편, 이러한 가스 보일러는 시스템의 구조 즉, 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러 가지로 나누어지는데 특히 외기의 온도변화에 따라 공기량을 조절하여 항상 일정량의 공기가 공급될 수 있도록 공기비례제어 방식을 사용하고 있는 경우 이를 공기 비례식 가스보일러라고 통칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 일반적인 가스보일러의 하나인 공기 비례식 가스보일러에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 가스 보일러의 구성도이다.

여기에 예시한 가스보일러(2)는 송풍기(10)와 버너(12)가 화염감지기(4)의 상부에 배치되어 있다. 화염감지기(4)의 상부에는 송풍기(10)의 작동에 따라 흡기덕트(6)를 통해 흡입된 급기와 가스를 연소시키는 버너(12)가 설치되어 있으며, 버너(12) 아래에는 차례대로 현열부 열교환기(14)와 잠열부 열교환기(16)가 배치되어 있다. 현열부 열교환기(14)는 버너에서 발생된 현열이 직접적으로 접촉되어 열교환되는 과정에서 난방수를 가열하게 되며, 잠열부 열교환기(16)는 배기가스와의 열접촉시에 발생되는 잠열을 이용하여 난방수를 가열시킨다.

잠열부 열교환기(16)를 통과한 배기가스는 배기덕트(20)를 통해서 외부로 방출되며, 열교환 과정에서 발생된 응축수는 배기후드(18)에 모아진 다음 외부로 배출된다.

보일러의 좌측 하부에는 난방수를 순환시키는 순환펌프(22)가 배치되어 있다. 순환펌프(22)가 작동되면 실내의 난방을 마친 난방수는 라인(L1)을 통해서 난방수 여과기(24)로 유입하게 된다.

그리고 난방수 여과기(24)에서는 난방수에 포함되어 있는 불순물을 제거하게 되며, 여과된 난방수는 상부의 기수 분리기(26)로 보내진다. 기수 분리기(26)는 난방수에 포함되어 있는 공기를 배출하기 위한 것으로, 상부의 에어벤트를 통해서 공기를 배출하게 된다.

난방수 여과기(24)와 기수 분리기(26) 사이에는 난방수의 압력이 과도하게 상승되는 것을 막기 위한 과압방지밸브(32)가 설치되어 있어, 난방수의 일부를 팽창탱크(48)로 보내 압력을 조절하게 된다.

그리고 기수 분리기(24)를 통과한 난방수는 순환펌프(22)의 작동으로 라인(L2)을 통해서 잠열부 열교환기(16)로 공급된 다음, 현열부 열교환기(14)를 지나면서 가열되어 라인(L3)으로 배출된다. 라인(L3)을 통해 배출된 난방수는 3웨이 밸브(28)의 작동에 따라 실내로 공급된다.

보일러의 중간 하부에는 난방수의 열을 이용하여 온수를 얻는 열교환기가 도시되어 있다. 온수흐름스위치(36)의 작동에 따라 라인(L6)을 통해 유입된 냉수는 온수 열교환기(34)를 지나는 과정에서 가열된 다음 라인(L7)을 통해서 배출된다.

보일러의 우측 하부에는 가스 공급장치가 설치되어 있다. 가스밸브(44)의 작동에 따라 라인(L8)을 통해 유입된 가스는 라인(L9)을 통해서 화염감지기(4) 상부의 노즐(8)로 공급된다.

이때, 가스의 공급량은 공기비례제어 전자밸브(46)의 작동에 따라 가변되므로써 화기의 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다. 이렇게 공급된 가스는 점화 트랜스(42) 및 점화봉을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 룸콘(38)의 입력신호를 받는 메인 콘트롤러(40)에 의해서 제어된다.

이와 같은 가스 보일러는 난방 운전 기능으로 실내온도 난방 기능과 난방수온도 난방 기능이 있다.

난방수 온도 난방 기능은 룸콘을 이용한 난방수 온도 설정에 의해 이루어지는데, 이때 룸콘은 실내온도와는 무관하게 방바닥으로 순환되는 물의 온도에 의해 운전을 제어하므로 외풍이 없는 집에서는 실내온도가 올라가도 계속 운전되어 매번 사용자가 룸콘의 난방수설정온도를 조절해야한다.

다른 난방 기능으로 설정된 실내온도로 난방운전을 할 경우 집 구조가 위풍이 센 집의 경우 보일러가 계속 운전되어도 실내온도는 춥고 방바닥은 뜨거워 룸콘의 실내설정온도를 낮춰 보일러를 정지시키고, 다시 추우면 설정온도를 높여 보일러를 가동시키는 방식으로 매번 설정온도를 조절해주어야 한다.

이와 같은 종래 기술의 보일러는 난방 기능 사용시에 사용 환경에 따른 자동 제어를 하지 못하여 다음과 같은 문제가 있다.

사용 환경에 따른 적정 난방이 이루어지지 않아 사용자가 매번 룸콘 또는 메인 컨트롤러를 이용하여 온도를 조절하여야 하므로 사용자의 불편함을 가중시킨다.

또한, 이와 같은 불편함을 해소하기 위하여 실내온도난방 및 난방수온도난방 기능으로 운전시 임의의 가동/정지시간을 프로그램화 시켜 보상하는 경우에는 보일러를 사용하는 환경조건이 집집마다 달라 불편함을 해소하지 못했다.

더욱이 이와 같은 보상 방법은 기능이 복잡해 일반 사용자의 경우 적절한 운용이 어려워 대부분 보일러 전원스위치의 on/off에 의한 적절하지 못한 방법을 사용하는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 보일러의 난방 장치 및 방법의 문제를 개선하기 위한 것으로, 사용자가 룸콘의 온도조절기로 실내온도를 설정하면 매번 관수온도나 실내온도를 조절해주지 않아도 소비자가 원하는 실내온도를 유지하면서, 방바닥온도를 자동으로 조절할 수 있도록 실내온도에 따른 보일러를 제어하도록 하는데 그 목적이 있다.

즉, 사용자가 설정해놓은 실내온도에 의해 적정열량 및 난방수온도를 자동으로 제어할 수 있도록 함으로써, 보일러의 성능을 최적화하고 사용자의 편리성을 높일 수 있도록 한 보일러의 난방 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 가스 보일러의 구성도

도 2a는 본 발명에 따른 룸콘의 구성 블록도

도 2b는 본 발명에 따른 메인 콘트롤러의 구성 블록도

도 3은 본 발명에 따른 보일러 난방 제어 방법을 나타낸 플로우 차트

도 4는 본 발명에 따른 난방 제어시의 온도 및 열량 변화를 나타낸 그래프

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

200. 300. 마이컴 201. 선택 입력부

202. 온도 입력부 203. 표시부

204. 304. 통신부 301. 입력부

302. A/D 입력부 303. 출력부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자의 선택에 의한 난방선택신호 및 설정온도값을 입력하는 입력수단, 상기 난방선택신호 및 설정온도값을 비교/연산처리하는 수단 및 처리된 값에 의한 현재/설정실내온도 데이터를 포함한 통신데이터를 송, 수신하는 수단을 포함하여 구성된 룸콘과; 상기 룸콘으로부터 송, 수신된 현재/설정실내온도와 입력된 현재 난방수온도값을 비교/연산처리하여 제어하기 위한 목표난방수온도값을 출력하는 연산모드수단, 상기 목표난방수온도값을 이용하여 필요한 적정열량값을 계산하는 제어모드블록을 포함하여 구성된 메인콘트롤러; 를 포함하여 이루어진 보일러의 난방제어장치를 특징으로 한다.

또한, 실내온도설정값이 입력되면 입력된 온도값의 노이즈 및 온도 떨림을 보상하기 위한 비교/연산 처리를 하고, 통신 가능한 데이터로 변환하는 단계와; 변환된 현재/설정실내온도에 관한 데이터를 송신하고 이를 메인콘트롤러에서 수신하여 제어가능한 데이터로 처리하는 단계와; 상기 데이터처리결과값과 입력된 현재 난방수온도값을 비교, 연산하는 단계와; 상기 결과값으로 제어하기 위한 난방수온도값을 계산하고 이를 이용하여 적정열량값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 적정열량값을 이용하여 보일러가동을 위한 제어신호를 출력하는 단계와; 상기 제어신호에 대응되게 보일러가 가동되는 단계를 포함하여 이루어진 보일러의 난방제어방법을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 보일러의 난방제어장치 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 발명에 따른 룸콘의 구성 블록도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 메인 컨트롤러의 구성 블록도이다.

본 발명에 따른 보일러의 난방제어장치 및 방법은 룸콘에서 설정실내온도와 현재실내온도를 보일러의 메인콘트롤러에 전송하면, 메인콘트롤러에서 수신된 설정/현재 실내온도 및 현재난방수온도에 따라 적정열량 및 난방수온도를 제어하도록 하여 난방에 필요한 열량을 자동으로 조절하므로 연료를 절감하고 쾌적한 실내온도 를 유지하면서 누구나 쉽고 편리하게 사용할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따른 룸콘과 메인콘트롤러의 구성 및 기능을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 룸콘은 도 2a에서와 같이, 사용자의 선택에 의한 난방 선택 신호를 마이컴(200)으로 입력하는 선택 입력부(201)와, 사용자의 선택에 의한 설정 온도값을 마이컴(200)으로 입력하는 온도 입력부(202)와, 입력된 온도값의 노이즈 및 온도 떨림을 보상하기 위한 비교/연산 처리를 하는 연산모드 블록(205)과, 상기 연산모드 블록(205)에서 비교/연산처리된 값을 전송 받아 비교/판단하여 출력하는 제어모드 블록(206)과, 상기 제어모드 블록(206)에서 출력된 값을 사용자가 인지할 수 있도록 외부로 표시하는 표시부(203)와, 상기 제어모드 블록(206)에서 출력된 값을 통신 가능한 데이터로 변환하고, 메인 콘트롤러에서 보내온 데이터를 처리하는 통신 데이터처리 모드 블록(207)과, 통신시간이 되면 현재/설정실내온도데이터를 포함한 통신데이터를 통신부(204)를 통해 메인 콘트롤러와 난방에 필요한 데이터를 송/수신하는 통신모드 블록(208)을 포함하여 구성된다.

그리고 메인콘트롤러는 도 2b에서와 같이, 마이컴(300)의 제어에 의해 보일러의 구동에 필요한 데이터의 입/출력이 이루어진다.

통신시간이 되면 통신부(304)를 통하여 데이터의 송신 및 룸콘으로 부터의 데이터를 수신하는 통신모드 블록(308)과, 통신 모드 블록(308)에서 수신한 데이터의 노이즈 및 오류 데이터를 제거하고 마이컴(300)에서 제어 가능한 데이터로 처리하여 출력하는 통신 데이터처리 모드 블록(307)과, 입력되는 온도값을 디지털 변환하는 A/D 입력부(302)와, 수신된 현재/설정실내온도와 A/D입력부(302)에서 입력된 온도값을 비교/연산처리하여 재어하기 위한 난방수온도값을 출력하는 연산 모드 블록(305)과, 상기 연산 모드 블록(305)의 난방수온도값을 이용하여 비례제어연산식 및 보일러 운전제어연산식으로 필요한 적정 열량 값을 계산해 출력부(303)로 출력시켜 보일러를 제어하는 제어 모드 블록(306)으로 구성된다.

이와 같은 메인 컨트롤러에는 룸콘을 이용한 제어이외에 사용자가 직접 메인 콘트롤러에 제어신호를 입력하기 위한 입력부(301)가 더 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 보일러의 난방제어장치를 이용한 난방제어방법은 난방운전시에 난방수온도를 사용자가 직접 조절하여 실내온도난방 및 난방수온도난방을 하는 것이 아니라 설정실내온도를 목표값으로 하여 현재실내온도 변화에 따라 신속하고 정밀하게 보일러열량 및 난방수온도를 계산하여 보일러를 제어할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 난방제어방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 보일러 난방제어방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 4는 본 발명에 따른 난방제어방법에 따른 난방제어시에 온도 및 열량 변화를 나타낸 그래프들이다.

우선, 선택입력부(201) 및 온도 입력부(202)를 통하여 실내 온도 설정값을 입력하면(S301), 룸콘의 연산모드 블록(205)에서 입력된 온도값의 노이즈 및 온도 떨림을 보상하기 위한 비교/연산 처리를 한다.(S302)

이어, 통신 데이터처리 모드 블록(207)에서 비교/연산된 값을 통신 가능한 데이터로 변환하고(S303) 통시 시간이 되었는지를 판단하여(S304) 현재/설정 실내 온도에 관한 데이터를 송신한다.(S305)

그리고 이와 같은 룸콘에서의 데이터 입력, 처리, 송신이 이루어지면 메인콘트롤러에서는 다음과 같이 난방 제어를 위한 동작을 한다.

먼저, 수신된 데이터의 노이즈 및 오류 데이터를 제거하고(S306), 마이컴(300)에서 제어가능한 데이터로 설정실내온도와 현재실내온도를 처리한다.(S307)

이후, 데이터처리결과값과 현재난방수온도값을 비례제어계산식에 따른 연산처리하여 필요한 적정열량값을 산출한다.(S308)

이후, 산출된 열량값을 제어신호로 출력한다.(S309)

그리고 제어신호에 의해 보일러를 제어하여 설정실내온도에 대해 현재실내온도가 바례제어되도록 위와 같이 열량 및 난방수온도를 계산하여 제어한다.

이와 같은 본 발명에 따른 보일러의 난방 제어 방법은 난방운전시에 난방수온도를 사용자가 직접 조절하여 실내온도난방 및 난방수온도난방을 하는 것이 아니라 사용자가 원하는 실내온도만 설정하면 그 값을 목표값으로 룸콘과 메인 콘트롤러에 의해 최적의 상태로 보일러 열량 및 난방수온도가 자동으로 제어되도록 한 것이다.

도 4는 상기한 보일러 난방 제어 장치 및 방법에 의해 난방 제어를 하는 경우 설정 실내 온도에 따른 관수온도 및 열량의 변화를 나타낸 것이다.

실내 온도가 설정된값을 유지할 때까지 관수 온도 및 열량이 유기적인 관계를 갖고 변화되는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 보일러의 난방 제어 장치 및 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고 24시간 타이머, 예약운전기능, 유/무선 난방 제어 등에 적용하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명에 따른 보일러의 난방 제어 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 난방운전시에 난방수온도를 주위환경에 따라 매번 사용자가 조절하여 실내온도난방 및 난방수온도난방을 하는 것이 아니라 실내온도를 설정하는 것만으로 난방 제어를 할 수 있으므로 사용자의 편리성을 높이는 효과가 있다.

둘째, 설정된 실내온도를 목표값으로 하여 현재실내온도 변화에 따라 신속하고 정밀하게 열량 및 난방수제어온도를 계산하여 보일러를 제어할 수 있도록 하여 보일러의 성능을 최적화할 수 있어 제품의 경쟁력을 높일 수 있다.

셋째, 난방 기능의 설정에 필요한 구성을 단순화시킬 수 있어 제품의 제조 원가 측면에서 유리한 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 보일러 시스템의 전체를 제어하는 메인 컨트롤러와 메인 컨트롤러에 사용자의 선택에 의한 보일러 제어신호를 송수신하는 룸콘을 구비하는 보일러에 있어서,

   사용자의 선택에 의한 난방선택신호 및 설정온도값을 입력하는 입력수단, 상기 난방선택신호 및 설정온도값을 비교/연산처리하는 수단 및 처리된 값에 의한 현재/설정실내온도 데이터를 포함한 통신데이터를 송, 수신하는 수단을 포함하여 구성된 룸콘과;

   상기 룸콘으로부터 송, 수신된 현재/설정실내온도와 입력된 현재 난방수온도값을 비교/연산처리하여 제어하기 위한 목표난방수온도값을 출력하는 연산모드수단, 상기 목표난방수온도값을 이용하여 필요한 적정열량값을 계산하는 제어모드블록을 포함하여 구성된 메인콘트롤러

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 난방제어장치.
2. 보일러 시스템의 전체를 제어하는 메인 컨트롤러와 메인 컨트롤러에 사용자의 선택에 의한 보일러 제어신호를 송수신하는 룸콘을 구비하는 보일러의 제어에 있어서,

   실내온도설정값이 입력되면 입력된 온도값의 노이즈 및 온도 떨림을 보상하기 위한 비교/연산 처리를 하고, 통신 가능한 데이터로 변환하는 단계와;

   변환된 현재/설정실내온도에 관한 데이터를 송신하고 이를 보일러의 메인콘트롤러에서 수신하여 제어 가능한 데이터로 처리하는 단계와;

   상기 데이터처리결과값과 입력된 현재 난방수온도값을 비교, 연산하는 단계와;

   상기 결과값에 의해 적정열량값을 산출하는 단계와;

   상기 산출된 적정열량값을 이용하여 보일러제어를 위한 제어신호를 출력하는 단계와;

   상기 제어신호에 대응되게 보일러가 가동되는 단계

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 난방제어방법.