KR19980017334A - 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 역풍에 의한 배기가스의 배출불능상태가 발생하는 경우에 이것을 감지하여 보일러를 안전하게 소화시킬 수 있는 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법은, 배기팬(15)의 회전수 감지영역을 보일러의 출력에 기초한 다수의 영역으로 구분하고 각각의 구분된 영역에 상응하는 역풍감지회전수를 설정하며, 불꽃감지기(9)로부터 입력되는 염전압의 감지영역을 보일러의 최대출력을 기준으로하여 일정간격의 출력으로 구분하고 각각의 구분된 출력영역에 상응하는 염전압치를 설정하여, 회전수감지부(19)를 통하여 입력되어 주제어부(21)에서 측정된 배기팬(15)의 회전수가 구분된 영역에 설정된 회전수를 초과하거나 또는 불꽃감지기(9)로부터 입력되어 주제어부(21)에서 측정된 염전압값이 보일러의 구분된 동작영역에서의 설정염전압값을 초과하는 경우에 보일러를 소화시킨다.

Description

가스보일러의 역풍시 연소 제어방법

본 발명은 가스보일러에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 역풍에 의한 배기가스의 배출불능상태가 발생하는 경우에 이것을 감지하여 보일러를 안전하게 소화시킬 수 있는 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 청정연료인 가스를 사용함으로써 환경오염물질의 배출이 감소되고 취급상의 편리함과 도시가스의 보급이 확산됨에 따라서 점차 사용이 증가하고 있다. 이러한 가스보일러는 주로 실내에 설치되므로 보일러에서 연소된 배기가스를 실외로 배출하기 위하여 배기연통을 사용하고 있다. 배기연통은 통상적으로 보일러와 일체로 형성되어 있는 배기후드에 연결되며, 배기후드는 보일러 내부에 설치된 열교환기의 상부측에 위치한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이, 가스보일러가 작동되면 주제어부(미도시됨)에서는 사용자에 의한 난방온도, 또는 온수온도와 같은 설정데이타에 기초하여 가스밸브(1)를 적정수준으로 열어서 가스를 공급하며, 동시에 배기팬(15)의 회전수를 소정회전수로 유지하도록 제어신호를 출력한다. 가스밸브(1)를 통하여 공급된 가스는 버너(5)에서 연소된 후에 상승하여 열교환기(11)를 가열한다. 상기 열교환기(11) 내부에는 난방수가 충만된 상태로서, 난방수는 외부의 열에 의하여 가열된 후에 소정온도에 도달하면 난방을 위하여 난방공급관(P1)을 통하여 순환하게 된다. 난방배관을 순환하는 고온의 난방수는 실내를 통과하면서 열을 발산한 후에 다시 난방환수관(P2)을 통하여 물탱크(16)로 유입된다. 유입된 난방수는 다시 열교환기(11)로 유입되어서 가열되는 과정을 되풀이한다.

열교환기(11)를 통과한 고온의 배기가스는 배기후드(13)를 통과한 후에 배기팬(15)에 의하여 강제적으로 외부로 배출된다. 통상적으로 배기가스를 배출하기 위하여서는 외부로 연장된 배기관이 연결된다. 그러나 동절기와 같이 외부에서 바람이 심하는 부는 경우에는 배기관을 통하여 바람이 보일러 내부로 역류하는 현상이 발생된다. 통상 역풍이라고 불리는 이러한 바람의 역류현상은 버너(5)에 공급되는 공기의 이동을 차단함으로써 불완전연소를 발생시키기 때문에, 버너(5)에서 충분한 열량이 발생되지 않으므로 난방수의 온도가 급격히 저하하는 문제가 발생된다. 또한, 온수사용중인 경우에는 온수온도가 급격히 하강하기 때문에 온수사용이 불가능해진다. 더욱이, 장시간 역풍이 지속되면 불완전연소에 의한 배기가스가 배출되지 못하고 실내로 유입되어서 야간에 취침중인 인체에 치명적인 손상을 끼치기도 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 배기팬의 회전수와 염전압을 감지하여 역풍의 유입을 감지하였다. 그러나 상기 배기팬회전수측정방식은 배기팬의 회전수가 높은 고출력영역에서는 정확하게 감지하지만 배기팬의 회전수가 낮은 저출력영역에서는 배기팬회전수의 변화가 적기 때문에 역풍이 유입되어도 소화행정이수행되지 않는 문제점이 있었다. 또한 염전압측정방식에서는 통상적으로 염전압측정값이 4.4V이면 역풍의 유입으로 인식되는데 이 전압값은 보일러가 완전히 소화되었을 때에만 나타나는 값이 된다. 따라서 염전압값이 4V 또는 그 이하인 경우의 역풍은 감지하지 못하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스보일러의 고출력영역에서 뿐만 아니라 저출력영역에서도 역풍을 감지하여 보일러를 안전하게 작동시킬 수 있는 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법은, 배기팬의 회전수 감지영역을 보일러의 출력에 기초한 다수의 영역으로 세분화하고 각각의 세분화된 영역에 상응하는 역풍감지회전수를 설정하며, 불꽃감지기로부터 입력되는 염전압의 감지영역을 보일러의 최대출력을 기준으로하여 일정간격의 출력으로 세분화하고 각각의 출력영역에 상응하는 전압치를 설정하여, 배기팬의 회전수 또는 염전압이 보일러의 세분화된 동작영역에서의 설정값을 초과하는 경우에 보일러를 소화시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법이 수행되는 도 1의 가스보일러의 부분 블록회로도,

도 3은 본 발명의 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브, 3 : 제어판, 5 : 버너, 7 : 점화플러그, 9 : 불꽃감지기, 11: 열교환기, 13: 배기후드, 15: 배기팬, 16: 물탱크, 17: 배기팬구동부, 19: 회전수감지부, 21: 주제어부, 23: 입력부, 25: 표시부, P1: 난방공급관, P2: 난방환수관.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은, 가스보일러를 사용할 때의 안전을 위한 장치의 제어방법에 관한 것으로서, 종래 단순화되어 있는 역풍감지기능을 보일러의 출력에 기초한 다수의 영역으로 세분화하고 각 작동영역에 따라서 가스보일러를 정확하게 제어할 수 있는 방법인 것이다.

상기와 같은 본 발명의 방법은, 배기팬의 회전수 감지영역을 출력에 기초한 다수의 영역으로 세분화하고 각각의 세분화된 영역에 상응하는 역풍감지회전수를 설정하며, 불꽃감지기의 염전압을 보일러의 최대출력을 기준으로하여 일정간격의 출력으로 세분화하고 각각의 출력영역에 상응하는 전압치를 설정하여, 배기팬의 회전수 또는 염전압이 보일러의 세분화된 동작영역에서의 설정값을 초과하는 경우에 보일러를 소화시키는 것이다.

먼저, 본 발명의 방법이 수행되는 가스보일러의 부분 블록회로를 도 2를 참고하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 전체 행정을 제어하는 프로그램이 내장된 주제어부(21)와, 연료인 가스의 공급량을 제어하는 가스밸브(1)와, 버너에 공급되는 가스를 착화시키기 위하여 고전압에 의한 방전을 발생시키는 점화플러그(7)와, 버너에서의 착화상태를 감시하고 역풍에 의한 불완전연소 등을 감시하기 위한 불꽃감지기(9)와, 연소된 배기가스를 외부로 배출하기 위하여 배기팬(15)의 회전수를 제어하는 배기팬구동부(17)와, 상기 배기팬(15)의 회전수를 측정하기 위한 회전수감지부(19)와, 사용자에 의하여 온도제어데이타가 입력되는 수단인 입력부(23)와, 그리고 보일러의 현재 작동상태를 외부에 표시하기 위한 표시부(25)를 포함하고 있다. 물론 상기 블록회로도는 보일러의 일부분을 표시하는 것임을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

본 발명에 의하면 먼저, 배기팬(15)의 작동영역이 설정된다. 이러한 작동영역은 보일러의 출력을 기준으로하여 구분된다. 사용자가 보일러를 외부 기온이 매우 낮은 상태에서 실내의 온도를 급격히 상승시키기 위하여 고출력으로 작동시키고자 하면, 사용자가 설정한 온도에 따라서 주제어부(21)에서 난방수 또는 온수의 온도를 측정하고 필요한 가스량을 계산한다. 이 계산된 가스량은 가스밸브(1)를 제어하여 공급되며, 이에 따라서 배기팬(15)의 회전수는 미리 설계시에 설정된 회전수로 작동하게 된다. 따라서 본 발명에서는 종래 보일러에서는 출력에 따라서 배기팬의 회전수가 변화하므로, 배기팬회전수를 출력에 따라서 몇 단계로 분류하고 이에 따른 역풍감지회전수를 각각의 영역에 대하여 설정한다. 종래에는 정상회전수+α와 같이 전체 영역에서 오직 하나의 역풍감지회전수범위가 설정되었다.

예를 들어서, 보일러의 작동상태가 고출력상태에서 회정상전수가 3000RPM 이상이라고 하면 (3000+180)RPM을 역풍감지회전수로, 정상회전수가 2000RPM 이상에서는 (2000+150)RPM을 역풍감지회전수로, 정상회전수가 저출력상태에서 2000RPM 이하라고 하면 (2000+120)RPM으로 설정한다. 상기의 회전수는 배기팬(15)에 연결된 회전수감지부(19)를 통하여 측정된다. 상기 기준회전수 3000RPM, 2000RPM등은 사용되는 보일러에 따라서 변경될 수 있는 값이다. 또한 180RPM, 150RPM, 또는 120RPM으로 각각의 출력에 따라서 역풍감지회전수(α)의 허용한도를 변경한 것은 고속회전에 의한 배기팬의 회전수와, 저속회전에 의한 배기팬의 회전수가 동일한 역풍이 유입되더라도 배기팬회전수의 변화량이 상이하기 때문이다. 이것은 상기에서 설명한 것과 같이 2000RPM의 저속 회전수에서는 역풍이 유입되어도 배기팬회전수의 변화가 작으므로 소화행정이 수행되지 않고 불완전연소상태가 장시간 지속되었던 것에서 알 수 있다. 상기 작동영역에 따른 배기팬회전수 데이터는 주제어부(21)에 내장된 메모리소자에 저장된다.

본 발명에서는 또한 보일러의 출력에 따른 동작영역을 몇 개의 영역으로 세분화하고, 이에 따른 염전압값을 설정하여 역풍감지를 수행한다. 예를 들어서 보일러의 최대출력을 100%로 가정할 때 종래에는 염전압의 작동전압치가 4.4V로 단일값을 가지고 있었으나, 본 발명에서는 최대출력을 기준으로하여 80% 인 경우에는 염전압값을 3V, 80∼70%인 경우에는 3.5V, 60∼70%인 경우에는 4V, 60%인 경우에는 4.4V와 같이 설정할 수 있다. 따라서 불꽃감지기(9)를 통하여 입력된 신호에 의한 염전압측정값이 최대출력의 80% 이상이 출력되는 영역에서는 3V이상이면 역풍의 유입으로 감지하게 되는 것이다. 상기 출력영역도 역시 사용자에 의하여 입력된 온도데이타를 이용하여 주제어부(21)에서 결정한다. 즉 최대출력이 20000Kcal인 보일러에서, 버너에서의 출력을 버너에 공급되는 가스량으로부터 산출하고 이 출력값이 예를 들어 17000Kcal라고 하면 최대출력의 80% 범위에 있으므로 염전압제어값이 3V가 되는 것이다. 상기 출력영역을 결정하느데 필요한 데이터로 역시 주제어부(21)의 메모리소자에 입력된다.

상기와 같이 설정된 상태에서, 보일러가 작동되면 주제어부(21)에서는 배기팬(15)의 작동영역을 판독하고, 회전수감지부(19)를 통하여 배기팬(15)의 회전수를 측정한다. 만일 측정된 배기팬의 기준회전수가 2500RPM이라고 하면 이것의 작동영역은 2000RPM 이상이고 3000RPM 이하이므로 역풍감지회전수영역은 상기의 예에서는 150RPM이 된다. 따라서 배기팬(15)의 회전수가 (2500+150=2650)RPM 이상이면 주제어부(21)에서는 역풍의 유입으로 판단하고 보일러의 소화행정을 수행하게 된다.

만일 배기팬(15)의 회전수가 정상상태의 범위에서 작동되면 주제어부(21)에서는 염전압을 측정한다. 염전압은 불꽃감지기(9)로부터 입력되는 신호에 의하여 감지되며, 먼저 보일러의 출력영역을 파악한다. 즉 주제어부(21)에서는 현재 보일러의 버너에 공급되는 가스량으로부터 보일러의 발열량을 계산하고 이것을 최대출력에 대한 상대출력으로 변환한 후에 염전압을 현재의 상태출력영역에 따라 설정된 염전압값과 비교하여 역풍을 판단하게 되는 것이다.

예를 들어서, 현재 발열량이 14000Kcal이라고 하면 이것은 최대출력량의 70%에 해당하므로 이 출력영역에 설정된 염전압은 3.5V가 된다. 따라서 불꽃감지기(9)로부터 입력되는 염전압이 3.5V이상이 되면 역풍의 유입으로 판단하고 소화행정을 수행하는 것이다. 상기의 배기팬회전수영역이나 출력영역등은 실험에 의하여 설정할 수 있는 것이다. 상기와 같은 본 발명의 방법이 도 3의 플로우차트에 도시되어 있다. 본 발명에서는 배기팬작동영역 또는 출력에 따른 작동영역중의 어느 하나에 해당되면 즉시 보일러를 소화시키도록 구성됨을 알 수 있다. 이렇게 함으로써 어느 하나의 안전장치에 이상이 발생되더라도 정확하게 역풍을 감지할 수 있는 것이다. 소화행정이 수행되면 가스버너(1)는 폐쇄되어 가스공급이 차단되며, 배기팬(15)은 최고회전수로 작동되어서 보일러 내부에 잔류하는 배기가스를 외부로 배출하게 된다. 소화행정은 또한 표시부(25)를 통하여 사용자에게 통보된다.

상기와 같이 본 발명의 방법에 의하면 가스보일러의 고출력영역에서 뿐만 아니라 저출력영역에서도 역풍을 감지하여 보일러를 안전하게 작동시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (1)

1. 배기팬(15)의 회전수 감지영역을 보일러의 출력에 기초한 다수의 영역으로 구분하고 각각의 구분된 영역에 상응하는 역풍감지회전수를 설정하고,

   불꽃감지기(9)로부터 입력되는 염전압의 감지영역을 보일러의 최대출력을 기준으로하여 일정간격의 출력으로 구분하고, 각각의 구분된 출력영역에 상응하는 염전압치를 설정하여,

   회전수감지부(19)를 통하여 입력되어 주제어부(21)에서 측정된 배기팬(15)의 회전수가 구분된 영역에 설정된 회전수를 초과하거나 또는 불꽃감지기(9)로부터 입력되어 주제어부(21)에서 측정된 염전압값이 보일러의 구분된 동작영역에서의 설정염전압값을 초과하는 경우에 보일러를 소화시키는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 역풍시 연소 제어방법.