KR100422866B1 - 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화장치및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 공지된 예혼합식 콘덴싱 보일러에 착화안정 타이머와, 염 안정 타이머를 부가 설치하고, 초기 두개의 전자변이 열리고 이그네이션이 구동되는 상태에서 비례변이 열려 버너에서 불꽃이 검지되더라도 착화가 안정화 될 수 있는 일정시간 동안 이그네이션의 구동을 유지시킨 다음 불꽃이 버너의 다른 염공으로까지 전이될 수 있는 염 안정화시간이 경과된 후 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전이 이루어지도록 하여, 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기 점화 미스나, 실화 등을 포함하여 염 전이의 불충분과, 염의 불안정인 상태에서 설정온도에 따른 비례연소가 이루어지므로 인한 공연비의 변동에 따른 폭발점화 소음 발생 등을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화장치 및 그 방법{Inflammation Stabilization Apparatus and Method Thereof While Initial Igniting In Premix Condensing Boiler}

본 발명은 예혼합식 콘덴싱 보일러(일명 열회수형 보일러라고도 칭함)에서의 초기점화시 염 안정화장치 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세히는, 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 그 온도를 노점온도 이하로 하여 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 불꽃 감지기에서 최초 염을 검지한 후에도 착화 안정시간 동안 이그네이터의 "온"상태를 일정시간 유지시켜 초기 염 전이의 불충분과, 염의 불안정에 의한 설정온도에 따른 비례연소에 의한 공연비의 변동에 따른 소음 발생 등을 미연에 방지할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 널리 분젠식 버너를 사용하는 가스 보일러에서는 버너가 열교환기의 아래에 위치하고 있으므로 가스의 공급량을 비례변이 버너로부터 가까운 위치에 설치되어 있다.

이와같은 분젠식 버너에서는 비례변을 통해 가스가 공급된 후 이그네이터에 의해 착화되어 염공으로부터 불꽃 감지기(Flame Rode)에 의해 불꽃(염)이 검지되면 이그네이터를 즉시 "오프"시킨 후, 다른 염공으로 염이 전이되는 시간을 대기하는 염전이시간 경과 후 설정온도에 따른 비례연소운전을 실시한다.

그런데, 콘덴싱(열회수형) 보일러는, 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 그 온도를 노점온도 이하로 하여 응축 열교환이 용이하도록 설계되어 있다.

이와같은 콘덴싱 보일러는 분젠식 보일러와 달리 다공 예혼합 방식을 채택하고 화염면 직후에 열교환기를 설치하여 질소화합물(N₂) 발생을 억제하고 일산화탄소(CO)의 배출량도 적어 환경 친화적인 보일러라 할 수 있는데, 그 원리는 1차로 현열을 흡수하고 2차로 배기가스로 배출되는 잠열을 흡수하는 형태를 가지므로써 일반 보일러의 배기가스 온도가 150-260℃인데 비해 열흡수형 보일러는 50-100℃ 정도로 열을 회수하여 95% 이상의 높은 효율을 얻을 수 있다.

그런데, 이와같은 예혼합식 콘덴싱 보일러에서는 버너의 위치가 열교환기의 상부 또는 측면에 위치하는 구조로 이루어 졌으므로 가스의 공급량을 조절하는 비례변의 위치와 버너의 위치가 도 1과 같이 소정길이(l)만큼 멀어서 가스가 버너까지 도달하는데 걸리는 시간이 길어진다.

따라서, 이와같은 예혼합식 콘덴싱 보일러에서는 버너에 최초 점화시 점화에 필요한 공연비(공기와 연료의 비)가 비례변과 버너 사이가 멀어 정확하지 않은 상태에서 이그네이터에 의해 착화될 수 있는데, 이때 불꽃 감지기에 의해 염이 검지되었으나, 공연비의 부정확으로 인해 염이 날리거나, 역화될 수 있을 뿐만 아니라, 불꽃 감지기에서 염을 아예 검지하지 못하는 경우 제어부에서 점화 미스 또는 실화로 인식할 수 있는 문제점이 있다.

즉, 종래 예혼합식 콘덴싱 보일러에서는 버너와 비례변 사이가 길어 가스의 공급이 늦는데도 불구하고 불꽃 감지기에서 염이 검지되면 이그네이터의 작동이 정지되므로 염이 안정화되지 않은 상태에서 설정온도에 따른 비례연소제어가 이루어져 가스와 공기량이 변동되므로 인한 염의 날림과, 역화등에 의한 소음이 발생되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비례연소제어 전에 점화시점의 기스와 공기량에 변동이 없도록 일정시간의 연안정 시간을 주어(즉, 초기 점화시 염을 검지한 후에도 착화 안정시간 동안 이그네이터가 계속 작동되도록 하여) 안정된 염전이가 이루어진 후 비례연소제어가 행해지도록 하는 방식을 통해 초기 염 전이의 불충분과, 염의 불안정에 의한 설정온도에 따른 비례연소에 의한 공연비의 변동에 따른 소음 발생 등을 미연에 방지할 수 있는 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 공지된 예혼합식 콘덴싱 보일러에 착화안정 타이머와, 염 안정 타이머를 부가 설치하고, 초기 두개의 전자변이 열리고 이그네이션이 구동되는 상태에서 비례변이 열려 버너에서 불꽃이 검지되더라도 착화가 안정화 될 수 있는 일정시간 동안 이그네이션의 구동을 유지시킨 다음 불꽃이 버너의 다른 염공으로까지 전이될 수 있는 염 안정화시간이 경과된 후 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전이 이루어지도록 하므로써 달성할 수 있다.

따라서, 비록 버너와 비례변 사이가 길은 예혼합식 콘덴싱 보일러이라 할지라도 초기 점화시 염을 검지한 후에도 착화 안정시간 동안 이그네이터가 계속 작동하게 되므로 안정된 염전이가 이루어진 후 비례연소제어가 이루어지게 되어 예혼합식 보일러에서 초기 염 전이의 불충분과, 염의 불안정인 상태에서 설정온도에 따른 비례연소가 이루어지므로 인한 공연비의 변동에 따른 폭발점화 소음 발생 등을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 시스템의 개략 구성도.

도 2는 본 발명 장치의 블럭 구성도.

도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

도 4는 본 발명이 적용된 보일러에서의 각종 기능 부품 작동상태 타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 송풍팬 2 : 버너

3,4 : 전자변 5 : 비례변

8 : 이그네이터 9 : 불꽃 감지기

17 : 회전수 검출부 20 : 제어부

21 : 착화안정 타이머 22 : 염 안정 타이머

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 시스템의 개략 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 제어부의 블럭 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 송풍팬(1)을 구비하고 1차 열교환기(6)의 윗면 또는 측면부에서 연소가스가 하향식으로 배출되게 설치되어 두개의 전자변(3)(4)과 비례변(5)을 통해 유입되는 기름 또는 가스 연료를 착화시켜 열을 발생하는 버너(2)와; 상기 버너(2)에서 발생되는 의해 가열되어 그 내부로 공급되는 물을 원하는 온도로 가열하여 난방수로 제공하는 1차 열교환기(6)와; 상기 1차 열교환기(6)내에 권취되는 형태로 설치되어 직수를 난방수 열로 간접 가열하여 온수로 제공하는 2차 열교환기(7)와; 상기 버너(2)에 불꽃을 발생시켜 착화가 이루어지도록 하는 이그네이터(8)와; 상기 버너(2)에서 연료의 연소가 이루어져는지를 전기적인 신호로 검출하는 불꽃 감지기(9)와; 온수배관(10)의 출구에 설치되어 온수온도를 전기적인 신호로 검출하는 온수출구 온도 검출센서(11)와; 상기 1차 열교환기(6)에서 공급되는 물의 온도를 이용하여 실내를 난방하는 난방배관(12)과; 상기 난방배관(12)상에 설치되어 난방수온도를 전기적인 신호로 검출하는 난방출구 온도 검출센서(13)와; 상기 온수배관(10)의 입구에 설치된 상태에서 직수의 공급여부를 전기전인 신호로 검출하는 방식을 통해 온수의 사용여부를 검출하는 수류 스위치(14)와; 난방배관(12)과 1차 열교환기(6) 사이에서 난방수를 강제 순환시켜 주는 순환펌프(15)와; 상기 난방배관(12)과 온수배관(10) 사이에 설치되어 난방수와 온수를 절체시켜 주는 삼방변(16)과; 상기 송풍팬(1)의 회전수를 전기적인 신호로 검출하는 회전수 검출부(17)와; 사용자가 보일러의 구동을 제어할 수 있도록 각종 키를 구비하고 있는 사용자 조작부(19)와; 상기한 각종 구성품으로 부터 소정신호들을 입력받아 자체내의 프로그램을 수행하여 각종 기능 부품들의 구동을 제어하는 제어부(20)로 구성된 예혼합식 콘덴싱 보일러에 있어서,

상기 제어부(20)의 제어를 받아 불꽃 감지기(9)로부터 염이 검지된 것으로 인지되면 착화후 불꽃 안정화에 필요한 시간을 제어부(20)에 제공하여 제어부로 하여금 그 시간동안 이그네이터(8)의 구동을 유지시킬 수 있도록 하는 착화안정 타이머(21)와;

상기 제어부(20)의 제어를 받아 착화안정시간 경과로 인해 이그네이터(8)의 구동이 차단되면 제어부(20)로 하여금 염이 안정된 후 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전을 실시할 수 있는 일정시간을 제공하는 염 안정 타이머(22);를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 제어부(20)에서 재점화인지의 여부를 판단하여 초기점화와 재점화에 따라 결정된 시간동안 송풍팬(1)을 프리퍼지 회전수로 유지시킨 후 제 1 전자변(3)을 "온"시키고 이그네이터(8)를 일정시간동안 구동시키기 시작한 다음 제 2 전자변(4)을 "온"시키고, 송풍팬(1)을 점화 회전수로 제어하면서 비례변(5)을 "온"시킨 후 불꽃 감지기(9)를 통해 불꽃(염)을 검지하는 과정과; 상기에서 검출한 결과 불꽃이 검지되지 않으면 재 점화를 실시하기 위해 초기로 되돌아가고 불꽃이 검지되면 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전가 이루어지도록 하는 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 연소 제어방법에 있어서,

상기에서 불꽃이 검지되면 착화안정 타이머(21)에 의해 설정된 시간(t1)동안 이그네이터(8)의 작동을 유지시킨 후 "오프"한 다음, 염 안정 타이머(22)에 의해 정해진 시간(t2)이 경과된 후 비례연소운전을 실시토록 한 것을 특징으로 한다.

이와같은 구성 및 과정으로 이루어진 본 발명 장치 및 방법에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 공지된 예혼합식 콘덴싱 보일러 시스템에 착화안정 타이머(21)와 염 안정 타이머(22)를 부가 설치하고, 제어부(20)에서 실시하는 제어 프로그램을 일부 변경시켜 초기점화시 염을 안정화시킬 수 있도록 한 것을 주요 기술구성으로 하고 있다.

즉, 제어부(20)에서는 사용자가 사용자 조작부(19)를 통해 점화작동을 실시하거나, 염 검지 불능 신호가 입력되었는지를 판단하기 위해 재점화 상태인지를 계속해서 판단하는데, 그 결과 초기점화 상태이면 비교적 짧은 시간을 갖는 초기 퍼지시간 동안 송풍팬(1)의 회전수가 퍼지 회전수를 유지토록 하고, 재점화 상태이면 비교적 긴 시간을 갖는 재점화 퍼지시간 동안 송풍팬(1)의 회전수가 퍼지 회전수를 유지토록 한다.

이후, 상기 제어부()는 제 1 전자변(3)을 "온"시키고 이그네이터(8)를 정해진 시간동안 구동시키기 시작한 다음 제 2 전자변(4)을 "온"시키고, 송풍팬(1)을 점화 회전수로 제어하면서 비례변(5)을 "온"시켜 가스가 버너(2)로 유입되도록 한후 불꽃 감지기(9)를 통해 불꽃(염)이 검지되는지를 검출하게 된다.

이와같이 불꽃 감지기(9)를 통해 버너(2)의 착화 여부를 검출한 결과 불꽃이 검지되지 않으면 재 점화를 실시하게 되고, 그렇치 않고 불꽃이 검지되면 종래와 같이 즉시 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전를 실시하지 않고 안정된 착화가 이루어지도록 착화안정 타이머(21)에 의해 설정된 시간(t1; 예를들어 3초)동안 이그네이터(8)의 작동을 유지시킨다.

따라서, 불꽃 검지후에도 이그네이터(8)가 계속해서 일정시간 동안 유지되므로 버너와 비례변 사이가 멀므로 인해 발생될 수 있는 점화 미스 또는 실화등을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같이 염 검지 후 착화안정 타이머(21)에 의해 설정된 시간(t1)이 경과되어 착화가 안정되면 이그네이터(8)의 구동을 차단시키고, 불꽃이 다른 염공으로 전이되어 안전된 염 상태가 유지되도록 이번에는 염 안정 타이머(22)에 의해 정해진 시간(t2; 예를들어 7초)이 경과되기를 기다렸다가 정해진 염 안정시간이경과되면 온수 및 난방모드에서의 사용자 설정온도에 따른 비례연소운전가 이루어지도록 하게 된다.

따라서, 초기 점화시 염 전이가 불충분한 상태 또는 염이 불안정 상태에서 온수 및 난방모드에서의 사용자 설정온도에 따른 비례연소에 의한 공연비의 변동에 따른 소음 발생 등을 완벽히 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명이 적용된 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 각종 기능 부품들의 작동 타이밍을 한눈에 비교 할 수 있도록 도시한 타이밍도이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비록 버너와 비례변 사이가 길은 예혼합식 콘덴싱 보일러이라 할지라도 초기 점화시 염을 검지한 후에도 착화 안정시간 동안 이그네이터가 계속 작동하게 되고, 또 착화 안정화 후에는 염 전이가 안정되게 이루어진 후 비례연소제어가 이루어지게 되므로, 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기 점화 미스나, 실화 등을 포함하여 염 전이의 불충분과, 염의 불안정인 상태에서 설정온도에 따른 비례연소가 이루어지므로 인한 공연비의 변동에 따른 폭발점화 소음 발생 등을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 송풍팬(2)을 구비한 버너(2)와, 전자변(3)(4), 비례변(5), 이그네이터(8), 불꽃 감지기(9), 회전수 검출부(17), 사용자 조작부(19) 및 제어부(20)로 구성된 예혼합식 콘덴싱 보일러에 있어서,

   상기 제어부(20)의 제어를 받아 불꽃 감지기(9)로부터 염이 검지된 것으로 인지되면 착화후 불꽃 안정화에 필요한 시간을 제어부(20)에 제공하여 제어부로 하여금 그 시간동안 이그네이터(8)의 구동을 유지시킬 수 있도록 하는 착화안정 타이머(21)와;

   상기 제어부(20)의 제어를 받아 착화안정시간 경과로 인해 이그네이터(8)의 구동이 차단되면 제어부(20)로 하여금 염이 안정된 후 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전을 실시할 수 있는 일정시간을 제공하는 염 안정 타이머(22);를 부가 설치한 것을 특징으로 하는 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화장치.
2. 제어부(20)에서 재점화인지의 여부를 판단하여 초기점화와 재점화에 따라 결정된 시간동안 송풍팬(1)을 프리퍼지 회전수로 유지시킨 후 제 1 전자변(3)을 "온"시키고 이그네이터(8)를 일정시간동안 구동시키기 시작한 다음 제 2 전자변(4)을 "온"시키고, 송풍팬(1)을 점화 회전수로 제어하면서 비례변(5)을 "온"시킨 후 불꽃감지기(9)를 통해 불꽃(염)을 검지하는 과정과; 상기에서 검출한 결과 불꽃이 검지되지 않으면 재 점화를 실시하기 위해 초기로 되돌아가고 불꽃이 검지되면 온수 및 난방모드에서의 설정온도에 따른 비례연소운전가 이루어지도록 하는 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 연소 제어방법에 있어서,

   상기에서 불꽃이 검지되면 착화안정 타이머(21)에 의해 설정된 시간(t1)동안 이그네이터(8)의 작동을 유지시킨 후 "오프"한 다음, 염 안정 타이머(22)에 의해 정해진 시간(t2)이 경과된 후 비례연소운전을 실시토록 한 것을 특징으로 하는 예혼합식 콘덴싱 보일러에서의 초기점화시 염 안정화방법.