KR100503109B1 - 다 연료용 보일러 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 하나의 보일러에서 다종의 연료를 선택적으로 또는 동시에 사용할 수 있도록 하기 위한 다 연료용 보일러 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다 연료용 보일러 제어장치는 기름 외에 제2, 제3의 연료를 대체연료로 사용할 수 있도록 설계된 보일러에 있어서, 보일러 가동의 온/오프 및 사용연료를 선택하는 메인스위치와 점화시간 타이밍을 위한 타이머와 보일러의 작동상태를 표시하기 위한 표시램프들로 이루어진 보일러 제어반(20)과, 보일러에 작동전원을 공급하는 전원부(30)와, 보일러내의 온수를 순환시키는 순환폄프(41)와 대체연료 연소를 위한 팬(42)과 버너를 제어하는 버너제어기(43)에 각각의 작동접점신호를 출력하는 릴레이부(40)와, 상기 보일러의 작동에 관련된 각종 상태를 검출하여 제어부에 입력하는 센서입력부(70)와, 통신인터페이스부(60)를 통해 실내에 연장 설치되며 보일러의 각종 동작조건을 설정하기 위한 실내조절기(80)와, 상기 센서입력부(70)를 통하여 입력되는 보일러의 상태정보와 실내조절기(80)으로부터 입력된 동작조건 설정값 정보를 처리하여 릴레이부(40)를 통해 상기 순환펌프, 팬, 버너를 제어하는 제어부(10)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다 연료용 보일러 제어장치{Control device of multi-fuel boiler}

본 발명은 하나의 보일러에서 기름, 가스, 목재 등과 같은 다종의 연료를 선택적으로 또는 동시에 사용할 수 있도록 하여 보일러의 운전효율 증대와 에너지 수급변동에 따른 연료비용을 절감할 수 있도록 한 다 연료용 보일러 제어장치에 관한 것이다.

최근 보일러용 연료로 사용되는 유류 값의 급등으로 인하여 보일러를 사용하는 일반가정이나 공장에서는 보일러 운영경비가 증가되고 있다. 이러한 보일러용 유류의 상승기에 다른 대체 연료인 가스나 화석연료 또는 목재류가 상대적으로 저렴하다 하더라도 해당 보일러에는 유류 외에 다른 연료를 사용할 수 없으므로 사용 유류를 절약하는 방법 외에 달리 보일러 운영경비를 절감시킬 수 없다.

이러하듯, 기존의 보일러는 그 사용연료의 단일화로 인하여 한번 보일러가 설치되면 그 이후로는 사용연료 종류의 선택이 불가능하여 보일러 사용자는 보일러 사용연료의 가격상승변동을 그대로 감수하지 않으면 안되었다.

이러한 종래의 단일연료 보일러의 단점을 해결하기 위해 2종 이상의 연료를 사용할 수 있는 멀티형 보일러가 제안된 바 있다.

다종 연료를 사용할 수 있는 멀티형태의 보일러는 유류가 저렴한 시기에는 유류를 연료로 사용하고 유류가격이 상승하여 다른 대체연료, 예를 들면 가스나 목재류 등의 가격이 상대적으로 저렴한 경우에는 그 저렴한 연료를 사용할 수 있도록 설계되고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 다 연료 사용이 가능한 보일러는 전통적인 단일연료사용시에 비하여 그 제어조건이 곤란하여 자동화가 어려웠기 때문에 많은 부분에서 사용자의 수조작을 요구하고 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 보일러에서 다종의 연료를 선택적으로 또는 동시에 사용할 수 있도록 하되, 그 전환 및 제어를 자동화시키고 또한 그 동작 상태를 실내에서 정확히 모니터링할 수 있도록 한 다 연료용 보일러 제어장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다 연료용 보일러 제어장치는 기름 외에 제2, 제3의 연료를 대체연료로 사용할 수 있도록 설계된 보일러에, 보일러 가동의 온/오프 및 사용연료를 선택하는 메인스위치와 점화시간 타이밍을 위한 타이머와 보일러의 작동상태를 표시하기 위한 표시램프들로 이루어진 보일러 제어반과, 보일러에 작동전원을 공급하는 전원부와, 보일러내의 온수를 순환시키는 순환폄프와 대체연료 연소를 위한 팬과 버너를 제어하는 버너제어기에 각각의 작동접점신호를 출력하는 릴레이부와, 상기 보일러의 작동에 관련된 각종 상태를 검출하여 제어부에 입력하는 센서입력부와, 통신인터페이스부를 통해 실내에 연장 설치되며 보일러의 각종 동작조건을 설정하기 위한 실내조절기와, 상기 센서입력부를 통하여 입력되는 보일러의 상태정보와 실내조절기으로부터 입력된 동작조건 설정값 정보를 처리하여 릴레이부를 통해 상기 순환펌프, 팬, 버너를 제어하는 제어부를 포함시켜 구성하는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 제어장치의 전체 블록 구성도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이 본 발명의 다 연료 보일러 제어장치는 본 발명의 다 연료용 보일러 제어장치는 기름 외에 제2, 제3의 연료를 대체연료로 사용할 수 있도록 설계된 보일러의 가동을 온/오프 제어하고 및 사용연료를 선택하는 보일러 제어반(20)과, 보일러에 작동전원을 공급하는 전원부(30)와, 보일러내의 온수를 순환시키는 순환폄프(41), 대체연료 연소를 위한 팬(42) 및 버너(44)를 제어하는 버너제어기(43)에 각각의 작동접점신호를 출력하는 릴레이부(40)와, 상기 보일러의 작동에 관련된 각종 상태를 검출하여 제어부에 입력하는 센서입력부(70)와, 통신인터페이스부(60)를 통해 실내에 연장 설치하며 보일러의 각종 동작조건을 설정하기 위한 실내조절기(80)와, 상기 센서입력부(70)를 통하여 입력되는 보일러의 상태정보와 실내조절기(80)으로부터 입력된 동작조건 설정값 정보를 처리하여 상기 릴레이부(40)에 접속된 순환펌프, 팬, 버너를 제어하는 제어부(10)로 구성한다.

상기 버너(44)에는 과열검출센서(45)를 부가하여 이 과열검출센서에 의한 검출정보가 릴레이부로 피드백되어 상기 버너의 작동을 제한하도록 구성한다.

또한 상기 센서입력부(70)에는 보일러의 각종 상태정보를 읽어들이기 위한 연통온도센서(71), 저수위센서(72), 보일러온도센서(73), 순환수센서(74)를 해당 위치에 설치한다.

또한 상기 제어부(10)에는 보일러 작동 이상시나 과열시를 경보하기 위한 경보부(50)를 연결한다.

도 2는 케이스 전면에 각종 조절높, 스위치버튼 및 각종 표시램프 등이 마련된 실내조절기(80)의 구성을 나타낸 것으로, 전면의 중앙부에는 보일러 온도 및 실내 온도를 7세그먼트로 표시하는 보일러온도표시기(82)와 실내온도표시기(81)를 마련하고, 그 우측으로는 보일러 가동 시간을 조절하기 위한 시간조절놉(88)과 실내 및 보일러 온도값을 설정하기 위한 온도조절놉(87)을 마련하며, 이어서 그 바로 아래에 보일러의 온/오프를 원격 조절하기 위한 운전/정지스위치버튼(86)을 마련하고 있다.

또한 실내조절기의 좌측에는 시간설정, 온도설정, 외출기능을 위한 각각의 스위치버튼(83-85)을 마련하며, 실내조절기 전면의 중앙부에는 보일러의 동작상태정보를 표시하기 위한 난방램프, 연소램프, 급수램프, 기름램프, 대체연료램프, 불착화램프 및 정지상태램프를 설치한다.

특히, 실내조절기의 내부에는 실내의 온도를 측정하기 위한 실내온도센서(89)가 설치되며, 또한 실내조절기의 측벽에는 계절을 선택하기 위한 계절선택스위치를 마련한다.

도 3은 상기 보일러 제어반(20)의 구성을 나타내고 있다.

이 보일러 제어반(20)은 보일러장치에 부착 설치되거나 분리설치될 수 있으며, 그 전면에는 보일러 전원의 투입선택 및 사용연료를 선택할 수 있는 전원스위치(21)와 보일러 점화시간을 조절하기 위한 타이머(22)를 마련하고 있다. 또한 상기 타이머 및 전원스위치와 더불어 보일러의 불착화상태를 표시하기 위한 불착화램프(24), 연소상태를 표시하기 위한 연소램프(25), 팬의 작동상태를 표시하기 위한 팬램프(26), 점화상태를 표시하기 위한 점화램프(23)를 설치하고 있다. 여기서 각종 램프의 점소등은 상기 실내조절기 및 보일러제어반에 의한 제어조건과 보일러 동작상태 센싱정보에 따른 제어부(10)의 제어신호에 의해 제어되게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 다 연료용 보일러 제어장치의 보일러 제어반(20)에 마련된 전원스위치(21)를 사용 연료 위치로 위치시키면, 전원부(30)를 통하여 제어부(10)를 포함한 각부에 전원전압이 공급된다.

이후의 보일러 조작은 실내조절기(80)에서 이루어지게 되며, 단지 보일러의 점화시간만 보일러 제어반(20)내의 타이머(22)조작을 통하여 그 시간을 조절한다.이때 보일러제어반(23)상의 점화램프(23)를 통하여 보일러 점화여부를 확인할 수 있다.

또한 보일러제어반(20)상의 불착화램프(24)를 통하여는 보일러의 착화불능 또는 미착화 상태를 나타내며, 연소램프(25)는 보일러가 정상적으로 연소동작하는 경우를 표시하고, 팬램프(26)는 목재 등의 연료 연소를 촉진시키기 위한 송풍팬 의 동작상태를 표시하게 된다.

보일러온도 및 실내온도 값은 각각 보일러온도센서(73)와 실내온도센서(89)에 의해 센싱되어 실내조절기(80)상의 7세그먼트 디스플레이 소자인 보일러온도표시기(82)와 실내온도표시기(81)상에 표시된다.

또한 보일러의 동작상태는 실내조절기(80)상의 난방확인, 연소확인, 급수정보, 기름엔드, 불착화, 정지상태 등을 사용자가 원격지에서 직접 확인할 수 있도록 실내조절기 전면부의 각 LED로 표시된다.

상기 실내조절기(80)의 시간제어버튼(83)이 눌려지면 이 시간제어설정신호는 통신인터페이스(60)를 통하여 제어부(10)에 입력되며 조절기 우측의 시간조절놉(88)에 의해 사용자가 원하는 난방시간의 설정 값이 제어부(10)에 입력 설정된다.

마찬가지로 실내조절기(80)의 온도제어버튼(84)이 눌려지면 이 온도제어설정신호는 통신인터페이스(60)를 통하여 제어부(10)에 입력되며 온도조절놉(87)에 의해 결정되는 온도 값이 상기 제어부(10)에 입력 설정된다.

외출버튼(85)이 눌려지면 이 외출정보는 상기 통신인터페이스부(60)를 거쳐 제어부(10)에 입력되며, 이것에 의해 사전에 프로그램된 보일러 외출모드로 전환 제어된다.

외출운전모드는 실내온도를 12도 내지 15도로 유지시키는 제어조건으로 작동한다.

실내에서의 원격지 보일러의 온/오프 제어는 실내조절기(80)의 가동/정지버튼(86)에 의해 이루어지게 되며, 이 실내조절기의 일측면에 따로 마련된 게절선택 스위치에 의해서는 보일러의 동작조건을 계절(봄/가을 또는 여름)단위로 선택하여 보일러를 운용할수 있도록 하고 있다.

이렇게 실내조절기(80)에 의해 보일러 제어값이 설정되면 제어부(10)는 그 설정 프로그램에 따른 순환펌프, 팬, 버너 등의 제어신호정보들을 릴레이부(40)로 전송하게 되고, 이 릴레이부(40)는 해당 순환펌프(41), 팬(42), 버너(44)제어용 버너제어기(43)등에 각각의 제어신호를 내보내 보일러가 가동되게 한다.

상기 순환수펌프는 겨울철의 동파방지를 위해 환수온도가 5도 이하가 되면 그 환수온도가 10도가 될때까지 제어부가 보일러를 가동제어하게 된다.

이러한 보일러의 가동에 의해 온수가 생성되고 이러한 온수의 순환으로 룸의 난방이 이루어지게된다.

한편, 보일러의 가동중 버너(44)의 과열이 그 버너에 설치된 과열검출센서(45)에 으해 검출되면 릴레이부(40)는 과열검출신호를 입력 처리하여 버너제어기(43)에 버너 스톱신호를 내보내고 도한 경보부(50)를 통하여 경보신호를 발하게 함으로서 과열된 버너의 냉각과 동시에 사용자 주위경보를 내보내게 된다. 이후 버너가 설정된 안전온도 이하로 냉각되면 릴레이부는 다시 버너를 구동시킨다.

또한 센서입력부(70)를 통하여 제어부(10)에 입력되는 연통온도센서(71), 저수위센서(72), 보일러온도센서(73) 및 순환수센서(74)의 각 센싱신호들은 상기 제어부(10)에서 기준값에 비교 처리되어 상황별로 적정한 제어신호를 릴레이부(40)에 내보내 해당 펌프나 팬 등이 동작을 일시중지하거나 해당 액튜에이터가 작동되어 최적의 보일러 운전이 이루어지게 된다.

특히, 유류 외에 타 에너지원을 보일러 연료로 사용하는 경우 점화시간설정이 필요하게 되며, 점화스위치를 온시켰을 대 비로서 점화동작이 실행된다. 또한 제어부는 설정된 점화시간 경과후 버너의 팬이 계속 구동하여 보일러 온도가 80도 이상이 되거나 연돌온도가 100도 이하일 경우에는 자동으로 팬을 정지시킨다.

도 4는 본 발명 제어장치의 흐름도로서, 먼저 다 연료 제어가 스타트되면 보일러제어반에 의한 점화시간 설정값을 로드한 후 점화스위치를 작동시켜 자동 점화를 실행한다. 이러한 자동점화를 통하여 버너가 가동된다.

버너 가동을 위한 점화동작에 의해 점화가 이루어졌는지 여부를 판단하여 정해진 시간이 경과한 시점에서 불착화 상태이면 경보부를 통하여 경보를 발하고 종료한다.

정상점화동작에 의해 버너가 착화된 상태이고 또한 설정점화시간이 완료된 상태이면 팬을 가동한다.

팬의 가동에 이어, 연소연통의 온도를 센싱하고 그 센싱온도값이 설정된 온도값보다 낮으면 재점화모드로 가서 다시 버너가동 동작을 반복한다. 그러나 이러한 버너의 재 가동은 단 1회의 기회만 주어지며, 버너의 재가동을 통하여도 점화가 이루어지지않으면 보일러의 이상상태로 판단하고 바로 종료한다.

한편, 연소연통의온도가 설정값 이상이면 다음에는 보일러온도를 체크하여 설정된 온도(여름:70도, 겨울:85도)에 도달하였는지여부를 판단한다.

보일러온도가 위의 설정값에 도달하면 보일러의 동작을 중지하고, 그 이하이면 위의 팬가동을 수행단계로 돌아가서 보일러의 온도를 상승시키는 작동을 수행한다.

이러한 제어부의 제어동작은 정전보상 기능을 가지고 있어, 정전 복구시에는 사전에 실내조절기에 의해 입력된 보일러 구동 프로그램을 재실행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하나의 보일러에서 다종의 연료를 선택적으로 또는 동시에 사용할 수 있도록 하되, 그 전환 및 제어를 자동화시키고 또한 그 동작 상태를 실내에서 정확히 모니터링할 수 있도록 하여, 특정연료가 인상되어 연료비용이 증가하게 될 경우 상대적으로 값싼 연료가 확보되면 그 값싼 연료로 보일러를 가동시킴으로써 보일러 연료비용을 절감시킬 수 있는 특유의 효과가 나타나게 된다.

도 1은 본 발명 제어장치의 회로블록 구성도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 실내조절기의 전면부의 외형 구성도이다.

도 3은 본 발명에 적용되는 보일러 제어반의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 제어장치의 제어흐름도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 제어부 20 : 보일러제어반

21 : 전원스위치 22 : 타이머

30 : 전원부 40 : 릴레이부

41 : 순환펌프 42 : 팬

43 : 버너제어기 44 : 버너

45 : 과열검출센서 50 : 경보부

60 : 통신인터페이스부 70 : 센서입력부

71 : 연통온도센서 72 : 저수위센서

73 : 보일러온도센서 74 : 순환수센서

80 : 실내조절기

Claims (3)

1. 2종 이상의 연료를 겸용으로 사용할 수 있도록 설계된 보일러에 있어서, 보일러 가동의 온/오프 및 사용연료를 선택하는 메인스위치와 점화시간 타이밍을 위한 타이머와 보일러의 작동상태를 표시하기 위한 표시램프들로 이루어진 보일러 제어반(20)과, 보일러에 작동전원을 공급하는 전원부(30)와, 보일러내의 온수를 순환시키는 순환폄프(41)와 대체연료 연소를 위한 팬(42)과 버너를 제어하는 버너제어기(43)에 각각의 작동접점신호를 출력하는 릴레이부(40)와, 상기 보일러의 작동에 관련된 각종 상태를 검출하여 제어부에 입력하는 센서입력부(70)와, 통신인터페이스부(60)를 통해 실내에 연장 설치되며 보일러의 각종 동작조건을 설정하기 위한 실내조절기(80)와, 상기 센서입력부(70)를 통하여 입력되는 보일러의 상태정보와 실내조절기(80)으로부터 입력된 동작조건 설정값 정보를 처리하여 릴레이부(40)를 통해 상기 순환펌프, 팬, 버너를 제어하는 제어부(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다 연료용 보일러 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보일러 제어반(20)에는 다종 연료의 선택 및 점화동작 스타트를 위한 전원스위치(21)와, 상기 전원스위치의 점화동작 시간을 설정하기 위한 타이머(22)와, 상기 전원스위치의 조작에 따른 점화동작 상태를 표시하는 점화램프(23)와, 점화불이행 상태를 나타내는 불착화램프(24)와, 보일러의 정상연소동작을 표시하는 연소램프(25)와, 보일러 버너 송풍용 팬의 동작상태를 표시하는 팬램프(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다 연료용 보일러 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 실내조절기(80)는 케이스 전면의 중앙부에는 보일러 온도 및 실내 온도를 7세그먼트로 표시하는 보일러온도표시기(82)와 실내온도표시기(81)를 마련하고, 그 우측으로는 보일러 가동 시간을 조절하기 위한 시간조절놉(88)과 실내 및 보일러 온도값을 설정하기 위한 온도조절놉(87)과보일러의 온/오프를 원격 조절하기 위한 운전/정지스위치버튼(86)을 마련하고, 케이스 전면 일측에는 시간설정, 온도설정, 외출기능을 위한 각각의 스위치버튼(83-85)을 마련하며, 실내조절기 전면의 중앙부에는 보일러의 동작상태정보를 표시하기 위한 난방램프, 연소램프, 급수램프, 기름램프, 대체연료램프, 불착화램프 및 정지상태램프를 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 다 연료용 보일러 제어장치.