KR100755444B1

KR100755444B1 - 온수출탕제어방법 및 제어장치

Info

Publication number: KR100755444B1
Application number: KR1020060102965A
Authority: KR
Inventors: 김시환
Original assignee: 주식회사 경동네트웍
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2007-09-05

Abstract

본 발명은 순간식 가스보일러의 온수출탕제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 별도의 버튼조작 없이 사전에 설정된 온도범위 내에서 온수를 예열할 수 있고, 온수 사용을 일시적으로 중단하더라도 버너의 연소를 최소연소상태로 유지시킴으로써 온수를 출탕시키는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 온수출탕제어방법 및 제어장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 사용자 조작에 의해 설정되는 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖도록 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 설정되는 온수예열온도설정단계; 난방수온도를 사용자 조작에 의해 설정되는 난방설정온도 및 상기 온수설정온도와 비교하여 온수예열모드를 실행할 것인지 여부를 판단하는 온수예열모드실행여부판단단계; 상기 난방수온도가 난방설정온도보다 높고 온수예열온온도보다 낮은 경우 삼방밸브가 온수모드로 전환되고 버너에서의 최소연소가 이루어지며, 상기 버너에서의 최소연소로 인하여 난방수온도가 온수예열오프온도보다 높은 경우 소화행정이 이루어지는 온수예열모드실행단계;로 이루어진다.

보일러, 온수출탕, 예열, 최소연소

Description

온수출탕제어방법 및 제어장치{Method of hot water tapping control and the apparatus thereof}

도 1은 일반적인 난방/온수 겸용 순간식 보일러를 개략적으로 보여주는 구성도,

도 2는 온수출탕특성을 보여주는 그래프,

도 3은 본 발명의 난방/온수 겸용 순간식 보일러를 개략적으로 보여주는 구성도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 난방모드에서 온수를 예열하여 출탕하는 제어방법을 보여주는 흐름도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 온수모드에서 온수를 예열하여 출탕하는 제어방법을 보여주는 흐름도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 온수모드에서 온수사용을 일시중단한 경우 온수를 예열하여 출탕하는 제어방법을 보여주는 흐름도,

도 7은 온수 사용 중단 후 재사용 시의 온수출탕특성을 나타내는 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 순환펌프 20 : 주열교환기

21 : 버너 22 : 송풍기

30 : 삼방밸브 40 : 난방배관

50 : 팽창탱크 60 : 급탕열교환기

70 : 유량센서 110 : 환수온도측정센서

120 : 단열재

본 발명은 순간식 가스보일러의 온수출탕제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 사용자가 온수를 사용하는 경우 찬물이 나오는 시간을 최소화하고, 온수 사용 및 중단을 반복하는 경우에도 일정한 온도의 온수를 출탕하도록 하는 온수출탕제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 난방/온수 겸용 순간식 보일러를 개략적으로 보여주는 구성도, 도 2는 온수출탕특성을 보여주는 그래프이다. 난방모드가 작동되면, 순환펌프(10)가 작동되어 난방수가 이송되고, 난방수는 주열교환기(20)에서 가열되어 삼방밸브(30)를 거쳐 난방배관(40)으로 이송되어 난방이 이루어진다. 상기 난방배관(40)에서 열교환이 이루어져 온도가 하락된 난방환수는 팽창탱크(50) 및 순환펌프(10)를 거쳐 주열교환기(20)에서 재가열이 이루어진다.

한편 사용자의 온수사용시에는 삼방밸브(30)에서 난방배관(40)측으로 연결되는 경로를 차단하고 급탕열교환기(60)측으로 연결되는 경로를 개방시켜 주열교환 기(20)에서 데워진 난방수를 급탕열교환기(60)측으로 이송시킨다. 상기 급탕열교환기(60)에서는 직수와 난방수간에 열교환이 이루어져 온수를 사용자에게 공급할 수 있게 된다.

이와 같이 사용자가 온수를 사용하는 경우 보일러 내부 순환 배관의 수온에 따라 온수가 나오는 시간이 달라지게 된다. 즉, 팽창탱크(50) 및 주열교환기(20)를 포함한 보일러 내부 배관수의 온도가 낮은 경우에는, 도 2의 (a)그래프에서 보는 바와 같이 유량센서(70)가 사용자의 온수 사용을 감지하여 버너(21)에 점화를 하고 보일러 내부 난방 순환 배관수의 온도가 일정온도 이상 올라간 이후에 비로소 급탕열교환기(60)에 의한 열교환이 가능해지므로 사용자가 요구하는 온도의 온수가 출탕될 때까지 상당한 시간이 소요된다.

반면에 보일러 내부 난방 배관 순환수의 온도가 높은 경우(통상 고온으로 난방 운전 중인 경우)에는 도 2의 (b)그래프에서 보는 바와 같이 사용자가 온수를 사용하자마자 급탕열교환기(60)에서 열교환이 가능하므로 상당히 빠른 속도로 온수가 출탕된다. 미설명부호 22는 송풍기이다.

따라서 사용자는 보일러의 가동 상태에 따라 매우 다른 온수 출탕 속도를 경험하게 되고, 특히 난방 배관수의 온도가 낮은 경우에는 장시간 온수 출탕을 기다려야 하므로 사용이 불편할 뿐만 아니라 물이 낭비되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 보일러의 조작부 또는 룸콘트롤러에 급속온수버튼을 설치하고, 사용자가 이 버튼을 누르는 경우 미리 보일러를 연소시켜 보일러 내부 난방 배관수의 상승시키는 방안이 제시되었다.

그러나 이 방안은 사용자가 온수를 사용할 때마다 미리 급속온수버튼을 눌러야 하므로, 별도의 조작없이 언제라도 온수를 사용할 수 있다는 순간식 보일러의 장점을 크게 훼손하였다. 만약 급속온수버튼의 조작없이 온수를 사용하는 경우에는 상기에서 설명한 바와 같이 난방 배관수의 온도에 따라 다른 온수 출탕 속도를 나타내는 것이다.

또한 사용자가 원하는 온수 온도와 무관하게 난방수 온도를 상승시킴으로써 온수 출탕 초기에 매우 높은 온도의 온수가 출탕되는 문제점이 있었다.

그리고 온수사용을 일시중단하게 되면 버너의 연소를 소화시키게 되므로 다시 온수를 사용하는 경우 원하는 온도의 온수를 출탕시키기까지 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 별도의 버튼조작 없이 사전에 설정된 온도범위 내에서 온수를 예열할 수 있고, 온수 사용을 일시적으로 중단하더라도 버너의 연소를 최소연소상태로 유지시킴으로써 온수를 출탕시키는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 온수출탕제어방법 및 제어장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 온수출탕제어방법은, 사 용자 조작에 의해 설정되는 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖도록 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 설정되는 온수예열온도설정단계; 난방수온도를 사용자 조작에 의해 설정되는 난방설정온도 및 상기 온수설정온도와 비교하여 온수예열모드를 실행할 것인지 여부를 판단하는 온수예열모드실행여부판단단계; 상기 난방수온도가 난방설정온도보다 높고 온수예열온온도보다 낮은 경우 삼방밸브가 온수모드로 전환되고 버너에서의 최소연소가 이루어지며, 상기 버너에서의 최소연소로 인하여 난방수온도가 온수예열오프온도보다 높은 경우 소화행정이 이루어지는 온수예열모드실행단계;를 포함하여 이루어진다.

이 경우 상기 온수예열오프온도는 온수설정온도+10℃이고, 온수예열온온도는 온수설정온도-10℃인 것이 바람직하다.

또한 상기 온수예열모드실행단계는, 상기 난방수온도가 난방설정온도보다 높고 온수예열온온도보다 낮은 경우 난방연소중인지 여부를 판단하여, 난방연소중이 아닌 경우에는 삼방밸브를 온수모드로 전환하고 착화행정을 거친 다음 버너에서의 최소연소가 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 온수출탕제어방법은, 사용자 조작에 의해 설정되는 온수설정온도를 기준으로 온수사용 중 난방모드에서 설정되는 범위보다 작은 범위를 갖도록 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 설정되는 온수예열온도설정단계; 유량센서에 의해 온수가 사용되다가 온수사용이 중단된 상태인지 여부가 판단되는 온수사용중단여부판단단계; 온수사용중단여부 판단결과 온수사용이 중단된 상태라고 판단되고, 난방수 온도가 온수예열오프온도보다 낮으면 버너에서의 최소연소가 이루어지 는 온수예열모드실행단계;로 이루어진다.

이 경우 상기 온수예열온온도는 온수설정온도+5℃이고, 온수예열오프온도는 온수설정온도-5℃인 것이 바람직하다.

또한 상기 온수예열모드실행단계는, 온수사용중단여부 판단결과 온수사용이 중단된 상태라고 판단되고, 미리 설정된 온수사용대기시간이 경과한 경우 온수예열모드를 종료시키고, 상기 온수사용대기시간이 경과하기 전인 경우 난방수 온도가 온수예열오프온도보다 낮으면 버너에서의 최소연소가 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우 상기 난방수 온도는 난방배관을 거쳐 주열교환기로 유입되는 환수온도인 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 온수출탕제어장치는, 온수사용시 난방배관으로 통하는 유로를 차단하고 급탕열교환기측으로 난방수를 공급하는 삼방밸브, 상기 급탕열교환기를 거친 난방수가 일시저장되는 팽창탱크, 상기 팽창탱크의 난방수를 주열교환기측으로 공급하는 순환펌프, 상기 순환펌프에 의해 주열교환기측으로 공급되는 난방수의 온도를 측정하는 환수온도측정센서로 이루어진 난방수순환부; 사용자 조작에 의해 온수설정온도가 입력되는 입력부; 상기 입력부로부터 입력된 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖는 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 연산되고, 난방모드시에 온수를 예열하는 경우에는 상기 환수온도측정센서로부터 측정된 환수온도와 온수예열온온도를 비교하여 버너에서의 연소를 최소연소상태로 제어할지 여부를 판단하고, 온수모드시 온수사용이 일시중단된 경우 상기 환수온도측정센서로부터 측정된 환수온도와 온수예열오프온도를 비교하여 버너에서의 연소를 최소연소상태로 제어할지 여부를 판단하는 제어부;를 포함하여 이루어진다.

이 경우 상기 팽창탱크의 외부는 단열재로 둘러싸인 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 난방/온수 겸용 순간식 보일러를 개략적으로 보여주는 구성도이다.

본 발명의 온수출탕제어장치는, 난방수를 이송하는 순환펌프(10), 송풍기(22)로부터 공급된 공기와 연료를 연소시키기 위한 버너(21), 버너(21)로부터 공급된 열에너지와 난방수간에 열전달이 이루어지는 주열교환기(20), 난방배관(40)과 급탕열교환기(60) 사이에 설치되어 난방과 온수시 난방수의 유로를 변경시키는 삼방밸브(30), 난방수가 수용되는 팽창탱크(50), 직수와 난방수간에 열교환이 이루어지는 급탕열교환기(60)가 구비되어 종래의 보일러와 동일한 구조를 갖는다.

이 경우 상기 순환펌프(10), 주열교환기(20), 삼방밸브(30), 난방배관(40), 팽창탱크(50), 환수온도측정센서(110)로 이루어지는 폐회로는 난방모드시 난방수가 통과하는 난방수순환부를 형성한다.

실내의 룸콘트롤러에는 온수설정온도를 사용자가 조작하여 설정할 수 있도록 온수온도설정스위치가 형성된 입력부(도면에 미도시)가 구비된다. 여기서 온수설정온도란 사용자가 원하는 온수의 온도를 상기 온수온도설정스위치를 조작하여 설정되는 온도로서, 통상 30~60도 사이의 범위 내에서 사용자가 조작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 입력부의 온수온도설정스위치로부터 입력된 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖는 온수예열온(On)온도와 온수예열오프(Off)온도가 연산되고, 난방모드시와 온수모드시 온수를 예열하는 경우 환수온도측정센서(110)로부터 측정된 환수온도와 온수예열온(On)온도 또는 온수예열오프(Off)온도를 비교하여 버너(21)에서의 연소를 최소연소상태로 제어할지 여부를 판단하는 제어부(도면에 미도시)가 구비된다.

여기서 최소연소상태란 흡입되는 공기에 대하여 공급되는 연료의 양을 조절하여 연소를 제어하는 비례제어보일러에서 버너(21)에서의 화력이 최소가 되는 상태를 의미한다.

또한 온수예열모드가 작동되어 난방수가 예열되면, 온도저하를 방지하여 예열효과를 장시간 보존하기 위해 난방수가 저장되는 팽창탱크(50)의 외부를 단열재(120)로 감싸는 것이 바람직하다.

이하 난방모드에서 온수를 예열하는 방법에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 난방모드에서 온수를 예열하여 출탕하는 제어방법을 보여주는 흐름도이다.

먼저, 보일러의 운전 스위치가 온(On)되면, 운전모드가 "온수전용"모드인지 "난방+온수"모드인지 판단한다.

또한 사용자가 온수 온도를 낮게 설정한 경우에는 난방 배관수의 예열 온도를 낮게 하고, 온수 온도를 높게 설정한 경우에는 난방 배관수의 예열 온도를 높게 설정할 필요가 있다. 따라서 사용자가 룸콘트롤러의 온수온도설정스위치를 조작하여 온수설정온도를 설정하도록 한다.

사용자가 온수설정온도를 설정하면, 그 설정된 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위 내에서 온수예열이 이루어질 수 있도록 온수예열온(On)온도와 온수예열오프(Off)온도가 제어부에서 연산되어 설정된다(온수예열온도설정단계,S201).

상기 온수예열온(On)온도는 난방수의 예열중 환수온도측정센서(110)에서 측정된 난방환수의 온도가 이 온도보다 낮아지면 버너(21)가 점화되기 시작하는 온도이고, 온수예열오프(Off)온도는 버너(21)에서의 연소로 난방환수의 온도가 이 온도보다 높아진 경우 버너(21)가 소화되는 온도이다.

만일 사용자가 40도로 온수설정온도를 설정했을 때 난방 배관수 예열 온도를 지나치게 높게 하는 경우(예를 들어 70도)에는 초기에 지나치게 높은 온도(약 50도 이상)의 온수가 출탕되므로 사용자의 불편함을 초래할 수 있게 된다.

또한 예열이 재시작되는 온수예열온(On)온도가 지나치게 높은 경우에는 잦은 보일러의 온/오프(On/Off)로 인하여 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있으며, 지나치게 낮은 경우에는 예열 효과 자체가 없어질 수도 있다.

실험적 결과에 의하면 사용자가 설정하는 온수설정온도 대비 5 ~ 10도 범위 내에서 난방 배관수 예열온도를 설정하는 것이 바람직하다.

본 실시예는 난방모드시 온수사용에 대비하여 난방수를 예열하기 위한 것이다. 이 경우 예열이 중지되는 온수예열오프(Off)온도는 온수설정온도+10℃이고, 예열이 재시작되는 온수예열온(On)온도는 온수설정온도-10℃인 것으로 구성하였다.

온수예열온(On)온도와 온수예열오프(Off)온도가 설정되고, 운전모드가 "난방+온수"모드인 경우에는 현재 난방운전을 수행할 필요가 있는지 여부를 판단하여야 하므로 삼방밸브(30)를 난방위치로 전환한 상태에서 순환펌프(10)를 회전시켜 환수온도측정센서(110)에서 난방환수의 온도를 검지한다.

상기 측정된 현재의 난방환수 온도와 난방설정온도를 비교하여(S203) 온수예열모드를 실행할지 여부가 판단되는 온수예열모드실행여부판단단계가 수행된다. 즉, 난방환수의 온도가 난방설정온도보다 낮은 경우에는 착화행정(S205) 및 연소 및 온도제어를 함으로써 난방을 수행하게 되고(S207), 난방환수의 온도가 난방설정온도보다 높아 난방 운전을 수행할 필요가 없는 경우에는 온수사용에 대비하여 난방수 배관 내부의 난방수온도를 온수예열오프(Off)온도와 온수예열온(On)온도 사이에서 유지되도록 온수예열모드를 실행하게 된다.

난방환수의 온도가 난방설정온도보다 높아 온수예열모드를 실행하기 위해서는 먼저, 난방환수의 온도를 검지하여 온수예열온(On)온도와 비교한다(S211).

측정된 난방환수의 온도가 미리 설정된 온수예열온(On)온도보다 낮은 경우에는 버너(21)를 연소시켜 난방수를 예열하게 된다. 이 경우 현재 난방연소중인지 여부를 판단하여(S213), 난방연소중인 경우에는 삼방밸브(30)를 온수로 전환하 고(S215) 버너(21)에서 최소연소상태를 유지하도록 제어하고(S217), 난방연소중이 아닌 경우에는 삼방밸브(30)를 온수로 전환한 후(S214) 착화행정을 거친 다음(S216) 버너(21)에서 최소연소상태를 유지하도록 제어된다(S217).

버너(21)에서의 최소연소로 인하여 환수온도는 상승하게 되는데, 환수온도와 온수예열오프(Off)온도를 비교하여(S220), 환수온도가 온수예열오프(Off)온도보다 높으면 목표로 하는 예열온도에 도달한 것으로 판단하여 소화행정을 수행하고(S222), 그렇지 않으면 온수예열오프(Off)온도에 도달할 때까지 최소연소상태로 연소를 계속하게 됨으로써 온수예열모드가 실행된다.

이 경우 버너(21)에서의 연소를 최소연소상태가 아니라 최대연소상태에 가깝게 제어를 하게 되면 온수예열오프(Off)온도에 너무 빨리 도달하기 때문에 보일러의 잦은 온/오프가 이루어지고 그로인해 내구성능이 저하될 수 있으므로, 최소연소상태로 유지하는 것이 바람직하다.

또한 난방+온수모드인 경우 일단 실내 난방 배관수의 온도가 충분히 높아 난방 운전을 수행하지 않는 경우라 하더라도 주기적으로 난방 배관수의 온도를 확인할 필요가 있다. 따라서 20~30분 간격으로 삼방밸브(30)를 난방위치로 전환한 후 순환펌프(10)를 작동시켜 실내 난방 배관수의 온도를 검지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 사용자가 온수온도설정스위치를 한 번만 조작하여 원하는 온수 온도를 설정하게 되면 온수를 사용할 때마다 누르지 않더라도 원하는 온도의 온수를 사용할 수 있어 종래 온수를 사용할 때마다 급속온수버튼을 조작해야 하는 불편함을 방지할 수 있다. 또한 버너의 연소를 최소연소상태로 유지시킴으로써 버너의 내구성능저하를 방지함과 동시에 온수예열로 인해 온수를 출탕시키는데 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다.

또한 난방수의 온도는 주열교환기(20)로 유입되는 난방환수의 온도를 측정하는 것으로 하였으나, 주열교환기(20)에서 난방배관(40)으로 공급되는 공급수온도를 측정하는 것으로 구성할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 온수전용모드에서 온수를 예열하는 제어방법을 보여주는 흐름도이다. 여기서 온수전용모드란 여름철과 같이 난방모드는 실행하지 않고 온수만 사용할 경우의 운전모드를 의미하는 것이고, 본 실시예는 사용자가 온수전용모드를 선택한 후 온수를 사용하기 전 온수를 예열하는 방법에 관한 것이다.

먼저 사용자가 룸콘트롤러의 온수온도설정스위치를 조작하여 온수설정온도를 설정하면, 제어부에서는 상기 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위 내에서 온수예열이 이루어질 수 있도록 온수예열온(On)온도와 온수예열오프(Off)온도가 연산되어 설정되는 단계(온수예열온도설정, S301)는 난방모드에서 온수를 예열하는 경우와 동일하다.

만약 사용자가 이전에 원하는 온도의 온수를 이미 설정해 놓은 경우에는 사용자가 직접 온수온도설정스위치를 조작하는 과정은 생략된다.

이 경우 온수예열온도범위는 난방모드에서의 온수예열온도범위와 동일하게 온수설정온도±10℃범위내에서 제어된다.

보일러의 운전모드가 온수전용모드인 경우에는 삼방밸브(30)를 온수위치로 전환한 상태에서(S303), 그 때의 보일러 내부 난방 배관수인 난방환수의 온도와 상기 온수예열온(On)온도를 비교하여(S305), 난방환수온도가 온수예열온(On)온도보다 낮을 때는 온수를 예열하기 위해 착화행정을 실행하여(S307) 버너(21)를 최소연소상태로 유지하고(S309), 그렇지 않으면 현재 상태를 유지하게 된다.

버너(21)의 연소로 온수예열이 시작되면 환수온도와 예열오프(Off)온도와 비교하여(S311), 환수온도가 예열오프(Off)온도보다 높으면 소화행정을 실행하여(S313) 사용자의 온수 사용에 대비하고, 그렇지 않으면 최소연소상태를 유지하도록 제어된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 온수모드에서 온수사용을 일시중단한 경우 온수를 예열하여 출탕하는 제어방법을 보여주는 흐름도이다.

본 실시예는 이미 사용자에 의해 온수설정온도가 설정되어 있는 상태에서, 온수 사용 중 온수를 일시중단한 경우 온수예열온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

이 경우 온수예열온도범위는 난방모드에서의 온수예열온도범위보다 그 상하한폭이 작은 것이 바람직하다. 즉, 난방모드에서는 온수예열온도범위를 온수설정온도를 기준으로 ±10℃범위내에서 제어하였다. 온수모드에서도 난방모드에서와 같이 온수예열온도범위를 ±10℃범위내에서 제어한다면, 온수사용일시중단 후 재사용시 온수의 온도와 사용자가 설정한 온수예열기준온도와의 편차가 커지게 되므로 사용자는 재사용시 낮은 온도의 물을 사용해야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 실시예에서는 온수모드시 온수예열온도범위를 ±5℃범위 즉, 온수예열온(On)온도는 온수설정온도+5℃, 온수예열오프온도는 온수설정온도-5℃인 것으로 설정함으로써, 온수사용일시중단 중 즉각적인 사용자의 온수사용에 대비하도록 하였다.

먼저, 사용자가 온수를 사용하면 유량센서(70)가 작동된다. 유량센서(70)가 작동중인지 여부를 판단하여(S401) 온수 사용중이라고 판단되면 온수대기모드를 설정하고(S403), 착화행정을 수행한 후(S405), 연소 및 온수온도제어를 실시하게 된다(S407).

유량센서(70)가 작동중인지 여부를 판단하여(S401) 사용자가 온수사용을 일시중단한 것이라고 판단되면, 온수대기모드를 수행할 것인지 여부를 판단하여(S411), 온수대기모드를 수행할 경우에는 온수대기시간을 설정하고(S413), 그렇지 않은 경우에는 소화행정을 수행한다(S412).

상기 온수대기시간은 온수 사용 중 사용자가 비눗칠 등을 이유로 온수사용을 일시적으로 중단한 경우 중단되는 시간을 의미하는데, 5분으로 설정하는 것이 바람직하다.

온수대기시간이 5분을 초과한 것인지 여부를 판단하여(온수사용중단여부판단단계, S421), 초과한 경우에는 더 이상 온수를 사용하지 않는 것으로 판단하여 온수대기모드를 클리어(clear)하고(S423), 그렇지 않은 경우에는 환수온도와 온수예열오프(off)온도를 비교한다.(S425).

비례제어보일러에서 버너(21)의 착화순서를 보면, 잔류배기가스를 배출하기 위해 팬을 강하게 회전시키는 프리퍼지(Pre-purge)단계, 팬의 풍량을 줄이고 점화트랜스를 온(On)시키는 단계, 가스밸브를 온(On)시키는 단계, 화염을 감지한 후 이그니션(Ignition)을 유지하는 포스트-이그니션(Post-Ignition)단계를 순차적으로 거친 후 비례제어를 실시하게 된다.

만약 온수사용을 일시중단한 경우 최소연소상태를 유지하지 않고 강한 화염으로 단시간에 온수의 온도를 올린 후 소화행정을 수행하게 되면, 온수의 재사용시 다시 처음부터 위와 같은 착화순서를 거쳐야 하므로, 온수의 온도를 사용자 설정온도로 올리기 위해 시간이 소요되게 된다.

따라서 본 발명에서는 환수온도와 온수예열오프(off)온도의 비교결과(S425), 환수온도가 온수예열오프(off)온도보다 낮은 경우에는 버너(21)를 최소연소상태로 제어하고(온수예열모드실행단계, S427), 그렇지 않은 경우에는 소화행정(S429)을 실행한 후(S429), 온수대기시간을 초과하였는지 여부를 계속하여 모니터링하게 된다(S421).

이와 같이 사용자가 온수사용 중 온수사용을 일시중단한 경우에도 버너(21)를 최소연소상태로 지속시키는 온수대기모드를 작동시키게 되면 버너(21)를 재점화시키는데 소용되는 시간이 단축되어 사용자는 원하는 온도의 온수를 지체없이 공급받을 수 있게 된다.

도 7은 온수 사용 중단 후 재사용 시의 온수출탕특성을 나타내는 그래프로 서, (a)는 온수 대기기능이 없는 일반적인 보일러의 경우를 나타낸 것이고, (b)는 종래 온수 대기기능이 있는 보일러의 경우를 나타낸 것이며, (c)는 본 발명의 즉시 예열 기능이 있는 경우를 나타낸 것이다. 온수 사용 중단 후 재사용 시 (c)의 경우가 온수 온도의 변동폭이 가장 적은 것임을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 온수출탕제어방법 및 제어장치에 의하면, 별도의 버튼조작 없이 사전에 설정된 온도범위 내에서 온수를 예열할 수 있고, 온수 사용을 일시적으로 중단하더라도 버너의 연소를 최소연소상태로 유지시킴으로써 온수를 출탕시키는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims

사용자 조작에 의해 설정되는 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖도록 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 설정되는 온수예열온도설정단계;

난방수온도를 난방설정온도 및 상기 온수설정온도와 비교하여 온수예열모드를 실행할 것인지 여부를 판단하는 온수예열모드실행여부판단단계;

상기 난방수온도가 난방설정온도보다 높고 온수예열온온도보다 낮은 경우 삼방밸브가 온수모드로 전환되고 버너에서의 최소연소가 이루어지며, 상기 버너에서의 최소연소로 인하여 난방수온도가 온수예열오프온도보다 높은 경우 소화행정이 이루어지는 온수예열모드실행단계;

를 포함하여 이루어진 온수출탕제어방법.
제1항에 있어서,

상기 온수예열오프온도는 온수설정온도+10℃이고, 온수예열온온도는 온수설정온도-10℃인 것을 특징으로 하는 온수출탕제어방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 온수예열모드실행단계는, 상기 난방수온도가 난방설정온도보다 높고 온 수예열온온도보다 낮은 경우 난방연소중인지 여부를 판단하여, 난방연소중이 아닌 경우에는 삼방밸브를 온수모드로 전환하고 착화행정을 거친 다음 버너에서의 최소연소가 이루어지는 것을 특징으로 하는 온수출탕제어방법.
사용자 조작에 의해 설정되는 온수설정온도를 기준으로 난방모드에서 설정되는 범위보다 작은 범위를 갖도록 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 설정되는 온수예열온도설정단계;

유량센서에 의해 온수가 사용되다가 온수사용이 중단된 상태인지 여부가 판단되는 온수사용중단여부판단단계;

온수사용중단여부 판단결과 온수사용이 중단된 상태라고 판단되고, 난방수 온도가 온수예열오프온도보다 낮으면 버너에서의 최소연소가 이루어지는 온수예열모드실행단계;

를 포함하여 이루어진 온수출탕제어방법.
제4항에 있어서,

상기 온수예열온온도는 온수설정온도+5℃이고, 온수예열오프온도는 온수설정온도-5℃인 것을 특징으로 하는 온수출탕제어방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 온수예열모드실행단계는, 온수사용중단여부 판단결과 온수사용이 중단된 상태라고 판단되고, 미리 설정된 온수사용대기시간이 경과한 경우 온수예열모드를 종료시키고, 상기 온수사용대기시간이 경과하기 전인 경우 난방수 온도가 온수예열오프온도보다 낮으면 버너에서의 최소연소가 이루어지는 것을 특징으로 하는 온수출탕제어방법.
제1항, 제2항, 제4항, 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 난방수 온도는 난방배관을 거쳐 주열교환기로 유입되는 환수온도인 것을 특징으로 하는 온수출탕제어방법.
온수사용시 난방배관으로 통하는 유로를 차단하고 급탕열교환기측으로 난방수를 공급하는 삼방밸브, 상기 급탕열교환기를 거친 난방수가 일시저장되는 팽창탱크, 상기 팽창탱크의 난방수를 주열교환기측으로 공급하는 순환펌프, 상기 순환펌프에 의해 주열교환기측으로 공급되는 난방수의 온도를 측정하는 환수온도측정센서로 이루어진 난방수순환부;

사용자 조작에 의해 온수설정온도가 입력되는 입력부;

상기 입력부로부터 입력된 온수설정온도를 기준으로 상하 소정의 범위를 갖는 온수예열온온도와 온수예열오프온도가 연산되고, 난방모드시에 온수를 예열하는 경우에는 상기 환수온도측정센서로부터 측정된 환수온도와 온수예열온온도를 비교하여 버너에서의 연소를 최소연소상태로 제어할지 여부를 판단하고, 온수모드시 온수사용이 일시중단된 경우 상기 환수온도측정센서로부터 측정된 환수온도와 온수예열오프온도를 비교하여 버너에서의 연소를 최소연소상태로 제어할지 여부를 판단하는 제어부;

를 포함하여 이루어진 온수출탕제어장치.
제8항에 있어서,

상기 팽창탱크의 외부는 단열재로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 온수출탕제어장치.