KR100704715B1 - 보일러 연소시의 안전 차단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍압센서를 이용한 보일러에 적용됨으로써, 기존의 공기비례제어기능 뿐만 아니라 배기구 폐색에 대비한 안전 차단 기능을 동시에 부여하고, 종래의 풍압 스위치를 배제하되, 배기구가 완전히 폐색되지 않고 일부만 막히더라도 이러한 배기구 폐색 조건을 감지하여 보일러의 연소를 중지시킴으로써, 보일러의 손상을 사전에 방지하고 보일러 수명을 연장하게 되는 보일러 연소시의 안전 차단 방법을 개시한다.

본 발명의 주요 구성은, 풍압센서가 검출한 송풍기의 흡입 공기압 신호와 송풍기의 회전수 신호를 메인 컨트롤러에 프로그램된 기준값과 각각 비교하고, 그 비교값에 따라 보일러 배기구가 막힘 상태인지를 판단한 뒤, 가스밸브의 차단 여부를 결정하는 데에 있다.

위와 같은 구성에 의하여, 본 발명은, 보일러의 배기구가 완전히 폐색되지 않고 일부만 좁아진 경우라도 배기구의 비정상적인 상태임을 감지하여 보일러의 연소를 중지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보일러의 연소 중은 물론이고 연소 작동 이전에도 배기구의 폐색 상황을 감지하여 보일러의 연소 작동을 차단할 수 있으므로, 배기구의 폐색에 대한 대응 능력이 충분한 효과가 있다. 또한, 본 발명은 풍압센서를 이용한 보일러에 적용됨에 따라, 기존의 공기비례제어식 보일러에 공기비례제어기능 뿐만 아니라 배기구 폐색에 대비한 안전 차단 기능을 동시에 부여하게 되므로, 종래의 풍압 스위치가 불필요하여 비용 절감의 효과도 볼 수가 있다.

보일러, 풍압센서, 송풍기, 배기구, 연소, 폐색, 안전, 차단, 풍압 스위치

Description

보일러 연소시의 안전 차단 방법{Cut-off Method For Security Of Boiler On Burning}

도 1 : 종래의 연소시 안전 차단 방법이 적용된 보일러를 나타낸 발췌도면

도 2 : 도 1의 보일러에서 이루어지는 연소시 안전 차단 방법에 대한 블럭도

도 3 : 본 발명에 따른 연소시 안전 차단 방법이 적용된 보일러를 나타낸 발췌도면

도 4 : 도 2에 대응하여 본 발명에 따른 보일러 연소시 안전 차단 방법을 나타낸 블럭도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본체 110 : 버너

120 : 가스밸브 130 : 흡기덕트

140 : 배기구 150 : 송풍기

160 : 풍압센서 170 : 메인 컨트롤러

180 : 실내온도조절기

본 발명은 보일러의 작동시 소정의 조건에서 연소를 차단하는 방법에 관한 것으로서, 특히 보일러의 연소 시작 전이나 연소 중에 배기구 내부의 이물질이나 외부의 영향 등으로 인하여 배기구가 폐색되지 않도록 보일러의 연소를 안전하게 차단하는 방법에 관한 발명이다.

현재 일반 가정 등에서 널리 사용되고 있는 통상적인 난방 및 온수 공급용 보일러는 사용 연료에 따라 기름 보일러와 가스 보일러로 대별되고 있는데, 이 가운데 가스 보일러가 환경오염의 억제와 사용의 편리성 면에서 선호되고 있다.

일반적인 가정용 가스 보일러의 개략적인 구조는 대한민국 공고특허 제10-259708호(명칭:역풍발생시 풍압스위치 제어방법) 및 등록특허 제10-395343호(명칭:보일러용 풍압스위치)에 첨부된 도면을 통해 쉽게 알 수가 있다. 즉, 도 1은 상기 공고특허 및 등록특허에 공통적으로 게재된 가스 보일러에 대한 발췌도면으로서, 그 구체적인 구성과 작동은 공보에 기재된 바와 같다.

한편, 위와 같은 가스 보일러에 있어서, 버너(3)에서의 연소에 의하여 생성되는 배기가스는 배기후드(11)의 상측에 위치한 송풍팬(13)에 의해 강제로 배출된다. 그런데, 보일러의 배기구(도면부호 미부여)는 보일러가 설치된 건물의 외부로 돌출되는 것이 일반적이며, 설치 환경에 따라 배기구로 이물질이 유입되거나 냉각 또는 기타 여러 가지 요인으로 인해 배기구의 구경이 정상적인 치수보다 작은 치수로 폐색(閉塞)될 수가 있다. 이러한 경우에는, 보일러 연소 후에 일산화탄소 등의 폐공기가 배기구를 통하여 보일러 외부로 배출되어야 함에도 불구하고, 위와 같이 이물질 등으로 인해 치수가 작아진 배기구의 내부로 역류하는 위험한 현상이 발생할 우려가 있다. 이에 따라, 종래의 보일러에는 도 1에 나타난 바와 같이 배기구 측에 풍압 스위치(27)가 설치됨으로써, 풍압 스위치(27)의 온/오프(on/off) 작동에 의해 배기구의 폐색 여부가 가려져 배기구가 완전히 막히기 전에 보일러의 연소 작동이 안전하게 차단된다. 즉, 도 2에도 나타난 바와 같이, 풍압 스위치가 배기구의 폐색 상태를 감지하여 메인 컨트롤러로 오프 신호를 보내면, 메인 컨트롤러가 가스밸브를 차단하여 보일러의 운전을 정지시킴으로써 배기구 내부로의 이물질 역류 또는 부착을 방지함과 아울러, 실내온도조절기로 신호를 발하여 보일러 사용자가 이를 인지할 수 있도록 하는 것이다.

그러나, 종래의 가스 보일러에 설치되는 풍압 스위치(27)는, 배기구가 일부 좁아진 상태에서는 오프되지 않고 완전히 폐색되어야만 오프되기 때문에, 배기구가 완전히 폐색되지 아니하는 한 오프되지 않으므로 배기구의 폐색화에 대한 대응 능력이 충분하지 못한 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 배기구가 완전히 폐색되지 않더라도 이러한 배기구 폐색 조건을 감지하여 보일러의 연소를 중지시킴으로써, 보일러의 손상을 사전에 방지하고 보일러 수명을 연장하게 되는 보일러 연소시의 안전 차단 방법을 제공하는 데에 있다.

특히, 본 발명은 풍압센서를 이용한 보일러에 적용됨으로써, 기존의 공기비례제어기능 뿐만 아니라 배기구 폐색에 대비한 안전 차단 기능을 동시에 부여하고, 종래의 풍압 스위치를 배제하는 데에 목적이 있는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보일러 연소시의 안전 차단 방법은, 버너에 연소용 가스를 공급하는 가스밸브와, 상기 가스의 연소시 필요 공기를 상기 버너로 공급하고 연소가스가 배기구로 배출되도록 회전수가 조절되는 송풍기와, 상기 송풍기의 회전에 따른 흡입 공기압을 검출하는 풍압센서와, 상기 일련의 구성 요소들을 제어할 수 있도록 프로그램된 메인 컨트롤러를 각각 구비한 보일러를 주적용 대상으로 하며, 풍압센서와 송풍기 및 메인 컨트롤러의 프로그램 알고리즘에 따라 보일러 연소 시작 전이나 연소 중에 보일러의 배기구가 폐색 조건에 이르면 보일러의 연소를 중지시키는 것을 기술적 요지로 한다.

특히, 본 발명의 특징적인 구성은, 상기 풍압센서가 검출한 송풍기의 흡입 공기압 신호와 상기 송풍기의 회전수 신호를 상기 메인 컨트롤러에 프로그램된 기준값과 각각 비교하고, 그 비교값에 따라 상기 배기구가 막힘 상태인지를 판단한 뒤, 상기 가스밸브의 차단 여부를 결정하는 데에 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명을 적용하기 위한 보일러의 일례를 나타낸 도면으로서, 대한민국 공고특허 제10-270900호(명칭:공기비례제어식 콘덴싱 보일러)로부터 발췌한 것이며, 전술한 종래 기술을 도시한 도 1과의 혼동을 피하기 위하여 도면부호를 변경 표기하였다.

도 3에 나타난 보일러의 주요 구성을 간략히 살펴보면 다음과 같다(구성 요소의 명칭은 편의에 따라 다소 변경함). 먼저, 본체(100)에 버너(110)가 구비됨과 아울러 이 버너(110)로 연소용 가스를 공급하는 가스밸브(120)가 마련되어 있다. 그리고, 버너(110)를 향해 외기를 흡입하는 흡기덕트(130)와 버너(110)에 의해 연소된 가스를 외부로 배출하는 배기구(배기덕트 : 140)가 각각 마련되어 있다. 특히, 흡기덕트(130) 측에는 가스의 연소시 필요한 공기를 버너(110)로 공급함과 더불어 연소가스가 배기구(140)로 배출되도록 하는 송풍기(150)가 설치되어 있는데, 이 송풍기(150)의 회전수(RPM)가 조절됨에 따라 흡입공기의 압력이 변화되어 가스밸브(120)로부터 버너(110)로 공급되는 가스량이 조절된다. 이러한 흡입 공기압의 검출은, 흡기덕트(130)와 송풍기(150) 사이에 마련되어 송풍기(150)의 팬이 회전할 때 발생하는 차압으로 감지하는 풍압센서(공기압력검출부 :160)에 의해 이루어진다. 그리고, 상기와 같은 일련의 구성 요소들은 소정의 제어 프로그램이 내장된 메인 컨트롤러(콘트롤러 : 170)에 의해 제어되며, 버너(110)에서의 연소 상황은 보일러 사용자가 실내온도조절기(180)를 통해 실내에서 제어할 수 있게 된다.

한편, 전술한 구성 요소들을 구비한 보일러에서, 본 발명에 따른 보일러 연소시의 안전 차단 방법은 다음과 같이 개시된다(도 3 및 도 4 참조).
우선, 보일러의 모델 및 용량에 따라 배기구를 통해 분출되는 배기가스의 양과 압력은 상이한데, 배기구가 폐색되지 않았을 때의 이러한 각 보일러의 모델 및 용량에 따라 배기구를 통해 분출되는 배기가스의 양과 압력에 따른 송풍기의 흡입 공기압 및 회전수의 값을 상기 메인 컨트롤러(170)에 기준값으로 프로그램된다.
그리고, 버너(110)에서의 연소 시작 전이나 연소 중에 배기구(140)에 이물질이 생기거나 혹은 역풍과 같은 외부의 영향 등으로 인해 배기구(140)가 폐색되면, 상기 풍압센서(160)에 의해 검출된 송풍기(150)의 흡입 공기압 신호가 메인 컨트롤러(170)로 보내어짐과 아울러, 송풍기(150)의 회전수 신호가 메인 컨트롤러(170)로 보내어져, 상기 폐색되지 않았을 때의 기준값과 각각 비교된다.
이러한 비교값에 따라 메인 컨트롤러(170)가 배기구(140)의 막힘 상태 여부를 판단하여, 버너(110)의 연소 운전을 좌우하는 상기 가스밸브(120)의 차단 여부를 결정하여 제어하게 된다.
예를 들어, 배기구(140)가 완전히 폐색되지 않더라도 배기구를 통해 배출되어지는 배기가스의 양과 압력은 변화되어지고, 이러한 변화에 따라 송풍기의 흡입 공기압 및 회전수가 변화하게 되는데, 이렇게 변화된 송풍기의 흡입 공기압 및 회전수의 측정값은 메인 컨트롤러(170)에 프로그램된 송풍기의 흡입 공기압과 회전수의 기준값과 상이하게 된다.
따라서, 이러한 측정값과 기준값이 상이하게 되면 메인 컨트롤러(170)는 즉시 가스밸브(120)를 제어하여 가스를 차단함으로써 보일러의 연소 운전을 중지시키고, 아울러 이를 실내온도조절기(180)를 통해 보일러 사용자가 인지할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러 연소시의 안전 차단 방법은, 보일러의 배기구가 완전히 폐색되지 않더라도 배기구의 비정상적인 상태임을 감지하여 보일러의 연소를 중지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보일러의 연소 중은 물론이고 연소 작동 이전에도 배기구의 폐색 상황을 감지하여 보일러의 연소 작동을 차단할 수 있으므로, 배기구의 폐색에 대한 대응 능력이 충분한 효과가 있다.

이는 또한, 보일러의 손상을 사전에 방지함으로써 보일러 수명을 연장하게 되는 효과를 낳게 된다.

한편, 본 발명은 풍압센서를 이용한 보일러에 적용됨에 따라, 기존의 공기비례제어식 보일러에 공기비례제어기능 뿐만 아니라 배기구 폐색에 대비한 안전 차단 기능을 동시에 부여하게 되므로, 종래의 풍압 스위치가 불필요하여 비용 절감의 효과도 볼 수가 있다.

또한, 본 발명은 메인 컨트롤러의 프로그램 제어에 의해 수행되므로, 배기구 폐색에 대한 대응 조치가 유연하고 정밀하게 이루어질 수가 있으며, 정상조건이 되면 원상태로 자동 환원되기 때문에 수행이 원활한 효과도 있다.

Claims (1)

1. 버너에 연소용 가스를 공급하는 가스밸브와, 상기 가스의 연소시 필요 공기를 상기 버너로 공급하고 연소가스가 배기구로 배출되도록 회전수가 조절되는 송풍기와, 상기 송풍기의 회전수 및 그에 따른 흡입 공기압을 검출하는 풍압센서와, 상기 일련의 구성 요소들을 제어할 수 있도록 프로그램된 메인 컨트롤러를 포함하는 보일러에 있어서,

   상기 풍압센서가 검출한 송풍기의 흡입 공기압 신호와 상기 송풍기의 회전수 신호를 상기 메인 컨트롤러에 프로그램된 배기구가 폐색되지 않았을 때의 송풍기의 흡입 공기압과 회전수를 검출한 기준값과 각각 비교하고, 그 비교값에 따라 상기 배기구가 막힘 상태인지를 판단한 뒤, 상기 가스밸브의 차단 여부를 결정하는 보일러 연소시의 안전 차단 방법.

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