KR101427693B1

KR101427693B1 - 다단밸브 고장 판단기능을 구비한 연소장치 및 그 고장 판단방법

Info

Publication number: KR101427693B1
Application number: KR1020120151904A
Authority: KR
Inventors: 김시환; 김정겸
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-08-07
Also published as: KR20140082244A

Abstract

다단밸브 고장 판단기능을 구비한 연소장치 및 그 고장 판단방법이 개시된다. 공기의 유속을 제어하여 출력 열량을 제어하는 본 발명의 연소장치는 연소 동작 중에 다단밸브를 열거나 닫은 상태에서 측정한 풍압과 기준 풍압을 비교하여 임계범위 이상의 차이가 있는 경우에 다단밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 연소장치는 별도의 계측장치나 설비가 없더라도 다단밸브에 고장이 생겼는지 여부를 스스로 판단할 수 있다.

Description

다단밸브 고장 판단기능을 구비한 연소장치 및 그 고장 판단방법{Combustion Apparatus Comprising Function for Detecting Multi-Stage Valve Trouble and Detecting Method thereof}

본 발명은 공기 유속 제어로 출력 열량을 제어하는 공기비례제어 방식의 연소장치에 관한 것으로서, 특별히 그 다단밸브의 고장을 스스로 판단할 수 있는 연소장치 및 그 고장 판단방법에 관한 것이다.

연소장치는 가스와 공기의 혼합공기를 버너가 연소시켜 생성한 열을 열교환기를 통해 보일러 또는 온수기 등에 사용되는 난방수 또는 온수를 가열하는 장치로서, 공기비례제어 방식은 연소장치가 생성하는 열량이 공기의 유속에 의해 결정되는 방식이다.

도 1은 종래의 연소장치에 포함된 연소부의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1의 연소부(100)를 참조하면, 송풍기(Fan)(10)로 공기를 공급하는 공기 배관(11)은 송풍기(10)에 연결되고, 가스가 유동하는 가스배관(13)은 송풍기(10)의 전단에서 공기 배관(11)에 연결됨으로써 송풍기(10)에는 가스와 공기가 혼합된 혼합공기가 유입된다. 혼합공기가 유동하는 공기 배관(11)에는 다단밸브(15)가 마련되어 송풍기(10)로 유입되는 혼합공기의 양을 제어한다. 송풍기(10)에 의해 배송되는 혼합공기는 버너(17)로 공급되어 연소되고, 연소과정에서 발생한 열은 열교환기(19)를 통해 연소장치로 공급되는 직수를 가열하여 온수나 난방수를 만든다.

송풍기(10)로 공급되는 가스의 양은 가스배관(13) 상에 마련된 가스 밸브(21)에 의해 제어된다. 공기의 양은 송풍기(10) 자체의 회전수를 제어함으로써 조정하고, 송풍기(10)에 공급되는 실제 공기의 양은 풍압센서(APS: Air Pressure Sensor)(23)에 의해 비례적으로 계측된다. 앞서 설명한 바와 같이, 공기비례제어 방식의 연소장치의 열량 출력은 혼합 공기의 유속에 의해 결정되고, 그 공기의 유속은 송풍기(10)의 회전수에 의해 제어되는 방식이다.

한편, 다단밸브(15)는 통상 2 단으로 형성되어 연소부(100)의 출력 열량을 제어하는데 이용된다. 1단 측은 항상 개방된 상태이고, 2단 측은 제어 내용에 따라 개방되기도 하고 닫히기도 한다. 다단밸브(15)가 닫힌 상태는 2단 측이 닫힌 경우로서 1단만 개방된 상태가 되고, 다단밸브(15)가 열린 상태는 2단이 열린 경우로서 1단과 2단 모두 개방된 상태가 된다.

따라서 다단밸브(15)가 고장 나면 제대로 된 출력 열량 제어가 안 된다. 그럼에도 종래에는 다단밸브(15)를 분리하여 고장 상태를 확인하는 방법 이외에 다른 방법이 없었으며, 이러한 작업은 사용자가 일반적으로 수행할 수 있는 것이 아니었다.

본 발명의 목적은, 공기 유속 제어로 출력 열량을 제어하는데 사용되는 다단밸브의 고장을 스스로 판단할 수 있는 연소장치 및 그 고장 판단방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연소장치는, 가스와 공기의 혼합공기를 버너로 배송하는 송풍기; 상기 송풍기로 유입되는 상기 혼합공기의 양을 제어하는 다단밸브; 상기 다단밸브에 연결된 가스배관 상에 마련되어 유동하는 가스의 양을 제어하는 가스 밸브; 상기 다단밸브에 연결된 공기배관 상에 마련되어 유동하는 공기의 풍압을 측정하는 풍압센서; 상기 다단밸브의 상태별 기준 풍압과 기준 송풍기 회전수가 저장된 메모리; 및 사용자에 의해 요청된 열량을 출력하기 위해 상기 송풍기의 회전수를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 고장판단부를 포함한다.

고장판단부는 연소동작 중에 상기 다단밸브의 상태에 따른 상기 기준 송풍기 회전수로 상기 송풍기를 구동한 상태에서 읽어 온 상기 풍압센서의 측정값과 상기 기준 풍압의 차이가 임계범위를 벗어난 경우, 상기 다단밸브가 고장난 것으로 판단하는 고장판단부를 포함하여 상기 다단밸브의 고장여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 상기 다단밸브의 상태가 1단 개방과 2단 개방이 있는 경우에, 상기 고장판단부는 상기 1단 개방상태에서 측정한 상기 풍압센서의 측정값이 상기 1단 개방에 대한 기준 풍압보다 임계범위를 넘는 큰 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장이라고 판단한다. 나아가, 상기 2단 개방상태에서 측정한 상기 풍압센서의 측정값이 상기 2단 개방에 대한 기준 풍압보다 임계범위를 넘는 작은 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장이라고 판단할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기비례제어식 연소장치의 다단밸브 고장판단방법은, 메모리에 상기 다단밸브의 상태별 기준 풍압과 기준 송풍기 회전수가 저장되는 단계; 연소동작 중에, 상기 다단밸브의 상태에 따른 상기 기준 송풍기 회전수로 상기 송풍기를 구동한 상태에서 풍압센서를 이용하여 상기 송풍기로 유입되는 공기의 풍압을 측정하는 단계; 및 고장판단부는 상기 측정한 측정값과 상기 기준 풍압의 차이가 임계범위를 벗어난 경우, 상기 다단밸브가 고장난 것으로 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 연소장치는 공기 유속 제어로 출력 열량을 제어하는데 사용되는 다단밸브의 고장을 다른 추가 계측장치나 설비가 없이도 스스로 판단할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 연소장치 내의 다단밸브의 상태를 주기적으로 점검하여 사용자에게 통보함으로써, 연소장치의 효율적 사용 및 연료비 절감 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 연소장치에 포함된 연소부의 일 예를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 연소장치의 블록도, 그리고
도 3은 본 발명의 연소장치의 고장 판단방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 연소장치(200)는 연소부(100)와, 메모리(201) 및 제어부(210)를 포함한다. 도 2의 연소장치(200)는 본 발명의 설명에 필수적인 것이 아닌 것은 생략하였으며, 당연히 사용자 인터페이스 등을 더 구비할 수 있다.

연소부(100)는 도 1에 예시적으로 도시된 구조 이외에도 다른 구조의 연소부도 가능하며, 다만 적어도 2단 구조를 가지는 다단밸브(15)가 적용된 공기비례제어 방식의 연소장치이면 족하다.

메모리(201)에는 다단밸브(15)가 1단 개방상태(다단밸브 닫힌 상태)에서의 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)과, 2단 개방상태(다단밸브 열린 상태)에서의 제2 기준 풍압(Ref.APS-2)과, 제1 및 제2 기준 풍압(Ref.APS-1, Ref.APS-2) 출력을 위한 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM) 정보를 포함하는 연소 테이블이 저장된다. 앞서 설명한 바와 같이, 연소장치(200)의 출력 열량은 공기비례제어 방식에 따라 공기의 유속, 즉 풍압센서(23)로 측정하는 풍압으로 제어한다. 여기서, 기준 풍압(Ref.APS)은 기준 출력 열량을 내기 위한 공기의 유속에 해당하는 풍압이고, 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)는 해당 기준 풍압(Ref.APS)을 내는 것으로 기 설정된 송풍기(10)의 회전수이다.

제어부(210)는 연소제어부(211)와 고장판단부(213)를 포함하여, 본 발명의 연소장치(200)의 전반적인 동작뿐만 아니라 본 발명의 특징적인 다단밸브(15) 고장판단 기능을 수행한다.

연소제어부(211)는 사용자에 의해 요청된 열량을 출력하기 위해, 메모리(201)로부터 해당 열량에 매핑된 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)를 읽어 와, 송풍기(10)를 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)로 구동한다. 물론, 제어방식에 따라 연소제어부(211)는 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)로부터 산술적으로 추가 계산된 회전수를 적용할 수 있으나, 제어의 기준은 해당 열량에 매핑된 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)이다.

고장판단부(213)는 본 발명의 특징적인 다단밸브 고장판단 기능을 수행한다. 고장판단부(213)의 동작은 도 3을 기준으로 설명한다.

본 발명의 다단밸브 고장판단 기능은 다단밸브(15)의 1단 개방상태와 2단 개방상태에 매핑된 기준 송풍기 회전수(Ref.RPM)로 송풍기(10)를 구동한 후에, 풍압센서(23)를 통해 측정한 측정 풍압(Act.APS)이 기준 풍압(Ref.APS)과 임계 범위를 넘는 차이가 있을 경우에 고장으로 판단한다. 다단밸브 고장판단 기능은 연소제어부(211)에 의한 연소 제어가 수행되는 중에 이루어진다.

<다단밸브 고장판단 이벤트: S301, S303>

도 3을 참조하면, 연소제어부(211)가 사용자의 요청에 따라 송풍기(10)와 가스밸브(21)를 제어하여, 혼합가스를 버너(17)로 공급하여 연소동작이 수행되도록 한다(S301).

이러한 연소동작 중에, 고장판단부(213)는 고장판단 모드에 진입하는지 여부를 판단한다. 고장판단 모드에 진입하면, 이하의 다단밸브(15) 고장 판단단계가 수행된다. 고장판단 모드 진입은 기 설정된 알고리즘에 따라 주기적으로, 예컨대 30일 주기로 실시하여 다단밸브(15)의 고장 여부를 판단할 수 있다(S303).

<다단밸브 1단 출력 시험: S305 내지 S309>

다단밸브 고장판단 모드에 해당하는 경우, 고장판단부(213)는 먼저 다단밸브(15)를 닫아 1단 출력 상태를 유지한다. 앞서 설명한 바와 같이, 다단밸브(15)는 닫힌 경우에도 1단 측이 개방된 1단 개방 상태가 된다(S305).

고장판단부(213)는 다단밸브(15) 1단 출력 상태에서의 풍압센서(23)가 측정한 풍압(Act.APS)을 읽어 와 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)과 비교하고(S307), 측정 풍압(Act.APS)과 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)의 차이가 임계 범위를 벗어나면 다단밸브(15)가 고장난 것으로 판단한다(S309).

예컨대, 다단밸브(15)의 2단측 밸브에 고장이 발생하거나, 2단 닫힘 제어가 제대로 수행되지 않는 경우라면, 측정 풍압(Act.APS)이 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)보다 훨씬 큰 값이 나올 것이며, 그 차이는 임계 범위를 벗어날 것이다.

측정 풍압(Act.APS)과 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)의 차이가 임계 범위 내에 있으면 다단밸브(15)가 정상상태인 것으로 판단한다(S311)

<다단밸브 2단 출력 시험: S313 내지 S317>

다단밸브 고장판단 모드에 해당하는 경우, 고장판단부(213)는 다단밸브(15)를 열어 2단 출력 상태를 유지한다. 앞서 설명한 바와 같이, 다단밸브(15)를 열면 1단과 2단 측이 모두 개방된 2단 개방 상태가 된다(S313).

고장판단부(213)는 다단밸브(15) 2단 출력 상태에서의 풍압센서(23)가 측정한 풍압(Act.APS)을 읽어 와 제2 기준 풍압(Ref.APS-2)과 비교하고(S315), 측정 풍압(Act.APS)과 제2 기준 풍압(Ref.APS-2)의 차이가 임계 범위를 벗어나면 다단밸브(15)가 고장난 것으로 판단한다(S317).

예컨대, 다단밸브(15)의 2단측 밸브에 고장이 발생하거나, 2단 열림 제어가 제대로 수행되지 않는 경우라면, 측정 풍압(Act.APS)이 제1 기준 풍압(Ref.APS-1)보다 훨씬 작은 값이 나올 것이며, 그 차이는 허용된 임계 범위를 벗어날 것이다.

이상의 방법으로 본 발명의 연소장치의 다단밸브 고장 판단이 수행된다. 이 방법에 의하면, 연소장치(200)는 별도의 계측장치나 설비가 없더라도 다단밸브(15)에 고장이 발생하였는지 여부를 연소 제어 중에 스스로 판단할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims

공기비례제어식 연소장치에 있어서,
가스와 공기의 혼합공기를 버너로 배송하는 송풍기;
상기 송풍기로 유입되는 상기 혼합공기의 양을 제어하는 다단밸브;
상기 다단밸브에 연결된 가스배관 상에 마련되어 유동하는 가스의 양을 제어하는 가스 밸브;
상기 다단밸브에 연결된 공기배관 상에 마련되어 유동하는 공기의 풍압을 측정하는 풍압센서;
상기 다단밸브의 개방된 상태별 기준 풍압과 기준 송풍기 회전수(RPM)가 저장된 메모리; 및
사용자에 의해 요청된 열량을 출력하기 위해 상기 송풍기의 회전수를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
연소동작 중에, 상기 다단밸브의 상태에 따른 상기 기준 송풍기 회전수로 상기 송풍기를 구동한 상태에서 읽어 온 상기 풍압센서의 측정값과 상기 기준 풍압의 차이가 임계범위를 벗어난 경우, 상기 다단밸브가 고장난 것으로 판단하는 고장판단부를 포함하여 상기 다단밸브의 고장여부를 판단할 수 있는 것을 특징으로 하는 연소장치.
제1항에 있어서,
상기 다단밸브의 개방된 상태가 1단 개방과 2단 개방이 있는 경우에,
상기 고장판단부는,
상기 1단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값과 상기 1단 개방에 대한 기준 풍압의 차이가 상기 임계범위를 벗어난 경우로서, 상기 1단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값이 상기 1단 개방에 대한 기준 풍압보다 큰 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
제2항에 있어서,
상기 고장판단부는,
상기 2단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값과 상기 2단 개방에 대한 기준 풍압의 차이가 상기 임계범위를 벗어난 경우로서, 상기 상기 2단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값이 상기 2단 개방에 대한 기준 풍압보다 작은 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
공기비례제어식 연소장치의 다단밸브 고장판단방법에 있어서,
메모리에 상기 다단밸브의 개방된 상태별 기준 풍압과 기준 송풍기 회전수(RPM)가 저장되는 단계;
연소동작 중에, 상기 다단밸브의 상태에 따른 상기 기준 송풍기 회전수로 상기 송풍기를 구동한 상태에서 풍압센서를 이용하여 상기 송풍기로 유입되는 공기의 풍압을 측정하는 단계; 및
고장판단부는 상기 측정된 풍압과 상기 기준 풍압의 차이가 임계범위를 벗어난 경우, 상기 다단밸브가 고장난 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소장치의 다단밸브 고장판단방법.
제4항에 있어서,
상기 다단밸브의 개방된 상태가 1단 개방상태와 2단 개방상태가 있는 경우에,
상기 판단하는 단계는,
상기 1단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값과 상기 1단 개방에 대한 기준 풍압의 차이가 상기 임계범위를 벗어난 경우로서, 상기 1단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값이 상기 1단 개방에 대한 기준 풍압보다 큰 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연소장치의 다단밸브 고장판단방법.
제5항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 2단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값과 상기 2단 개방에 대한 기준 풍압의 차이가 상기 임계범위를 벗어난 경우로서, 상기 상기 2단 개방상태에서 측정한 풍압센서의 측정값이 상기 2단 개방에 대한 기준 풍압보다 작은 값인 경우에 상기 다단밸브가 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 연소장치의 다단밸브 고장판단방법.