KR19980076190A - 적외선센서를 이용한 순풍대응방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스보일러에서의 순풍대응방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 공동배기형태를 가진 고층아파트의 저층부나 또는 단독주택에서 온수를 사용하는 경우에 버너에서의 약연소, 또는 최소발열량 연소중에 순풍이 발생되어 버너에서의 염전압을 감지하지 못하고 점화,소화를 반복하여 안정연소가 불가능한 경우에 이것을 방지할 수 있는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법에 관한 것이다.
본 발명의 적외선센서를 이용한 순풍대응방법은, 적외선센서(9)를 사용하여 버너(5)에서의 최소발열량 연소중에 발생되는 화염으로부터 염전압(Vf)을 측정하여 주제어부(27)에서 염전압을 감지하는 제1단계; 감지된 염전압이 정상연소값이하로 감지되면 최소발열량으로 연소상태를 유지하는 제2단계; 측정된 염전압이 소정염전압이상으로 감지되면 회전수감지부(15b)를 통하여 배기팬(15)의 회전수를 측정하고 소정회전수 이상으로 감지되면 주제어부(27)에서 보일러의 소화횟수를 감지하는 제3단계; 및 보일러의 소화횟수에 따라서 주제어부(27)에서 가스밸브(1)에 가스압제어신호를 출력하여 버너(5)에 공급되는 가스압을 조정하는 제4단계로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

적외선센서를 이용한 순풍대응방법
본 발명은 가스보일러에서의 순풍대응방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 공동배기형태를 가진 고층아파트의 저층부나 또는 단독주택에서 온수를 사용하는 경우에 버너에서의 약연소, 또는 최소발열량 연소중에 순풍이 발생되어 버너에서의 염전압을 감지하지 못하고 점화,소화를 반복하여 안정연소가 불가능한 경우에 이것을 방지할 수 있는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법에 관한 것이다.
청정연료인 가스를 사용하여 실내난방과 온수공급을 하는 가스보일러는 사용상의 편리함과 오염물질의 배출을 현저하게 감소시킬 수 있는 이점 때문에 점차 사용이 증가하고 있다. 도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도로서, 이것을 참고하여 보일러의 작동상태를 설명한다.
도시된 바와 같이, 보일러는 가스밸브(1)를 통하여 소정량의 가스를 버너(5)에 공급한 후에 점화플러그(7)에서 불꽃을 발생시켜 가스에 착화를 수행한다. 착화가 완료되면 버너(5)에서는 연소에 의한 불꽃이 발생되며 적외선센서(9)는 이것을 감지하여 버너(5)에서 착화가 완료됨을 주제어부(도 2의 27)에 알리게 된다.
상기 적외선센서(9)는 버너(5)에 인접하여 설치된 것으로 표시되었지만 실제로는 연소실케이스(미도시됨)에 부착되어서 버너(5)와 일정한 거리가 이격되어 있으며, 버너(5)에서의 연소시에 발생되는 화염의 색상의 변화에 상응하는 전압이 발생된다. 발생된 염전압은 주제어부(27)에 입력된다.
착화에 의하여 가스가 연소되며, 이 때 발생되는 고온의 가스는 상부측으로 상승한다. 버너(5)의 상부측에는 난방수를 가열하기 위한 열교환기(11)가 설치되어 있다. 상기 열교환기(11)는 내부에 난방수가 순환하며, 또한 직수공급관(19)이 열교환기(11) 내부를 통과하도록 구성되어 있다. 따라서 버너(5)에서의 연소에 의하여 난방수 또는 직수가 가열된다. 보일러에서는 난방모드에서는 난방수를 온수모드에서는 온수를 공급하도록 제어된다. 온수모드의 인식은 온수를 사용하기 위하여 직수를 공급하면 플로우밸브(17)에서 이것을 인식하여 온수사용상태임을 감지한다.
보일러가 난방모드로 작동되면 열교환기(11)에서 승온된 난방수는 난방공급관(P1)을 통하여 실내에 설치된 난방배관으로 배출된 후에 다시 난방환수관(P2)을 통하여 복귀한다. 난방환수관(P2)으로 이동하는 난방수는 실내를 통과하면서 열을 빼앗기므로 열교환기(11)로부터 배출될 때보다 낮은 온도로 물탱크(25)로 복귀한다. 물탱크(25)로 복귀된 난방수는 삼방변(23)-순환펌프(21)를 통과하여 다시 열교환기(11)로 유입된다. 유입된 난방수는 다시 열교환기(11)에서 가열된 후에 난방공급관(P1)을 통하여 배출된다. 상기 삼방변(23)은 난방수의 유로를 제어하기 위한 것으로서 난방모드에서는 물탱크(25)로부터 열교환기(11)로 난방수가 이동하도록 제어되고, 온수모드에서는 열교환기(11)에서 삼방변(23)-순환펌프(21)-열교환기(11)의 폐회로를 순환하도록 제어된다. 따라서 직수공급관(19)을 통하여 열교환기(11)로 유입된 직수는 난방수와의 열교환에 의하여 고온의 온수로 승온된 후에 배출된다.
상기와 같이 동작하는 가스보일러에서 버너(5)에서의 연소중에 버너 내부로 연소에 필요한 공기보다 더욱 많은 공기가 유입되는 순풍에 의한 이상연소가 발생된다. 특히 보일러가 온수사용모드인 경우에는, 도 3의 그라프에서와 같이, 초기에는 발열량이 최대발열량(Qmax)으로 공급되지만 온수온도가 사용자설정온도(Ts)에서 5℃ 낮은 온도에 도달하면(t1) 발열량이 감소하여 사용자설정온도(Ts)에 도달하면(t2) 최소발열량(Qmin)으로 조정된다. 이 때 순풍이 발생되면 버너 내부에는 정상적인 연소에 필요한 공기보다 많은 양의 공기가 공급되므로, 공기량이 과다하여 버너표면으로부터 화염이 이탈하는 리프팅현상이 발생되거나 또는 청색으로 변하게 된다. 이 때 발생되는 염전압(Vf)은 정상연소값 이상이 되므로 순풍이 심한 경우에는 화염이 없는 것으로 주제어부(27)에서 감지하여 온수사용중단시까지 보일러의 온-오프상태가 반복되어서 보일러 사용에 큰 불편을 초래하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온수사용중 최소가스압으로 버너에서 연소하는 도중에 순풍이 발생되어 가스보일러가 점화, 소화를 반복하는 것을 방지하기 위한 적외선센서를 이용한 순풍대응방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선센서를 이용한 순풍대응방법은, 적외선센서를 사용하여 버너에서의 최소발열량 연소중에 발생되는 화염으로부터 염전압(Vf)을 측정하여 주제어부에서 염전압을 감지하는 제1단계; 감지된 염전압이 정상연소값이하로 감지되면 최소발열량으로 연소상태를 유지하는 제2단계; 측정된 염전압이 소정염전압이상으로 감지되면 회전수감지부를 통하여 배기팬의 회전수를 측정하고 소정회전수 이상으로 감지되면 주제어부에서 보일러의 소화횟수를 감지하는 제3단계; 및 보일러의 소화횟수에 따라서 주제어부에서 가스밸브에 가스압제어신호를 출력하여 버너에 공급되는 가스압을 조정하는 제4단계를 포함한다.
도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,
도 2는 도 1의 가스보일러의 부분 블록회로도,
도 3은 종래 가스보일러에서의 온수사용시 가스공급량과 온수온도의 관계를 나타내는 그라프,
도 4는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 가스밸브, 3 : 제어판,
5 : 버너, 7 : 점화플러그,
9 : 적외선센서, 11: 열교환기,
13: 배기후드, 15: 배기팬,
15a: 배기팬구동부, 15b: 회전수감지부,
17: 플로우밸브, 19: 직수공급관,
21: 순환펌프, 23: 삼방변,
25: 물탱크, 27: 주제어부,
P1: 난방공급관, P2: 난방환수관.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 적외선센서를 이용한 순풍대응방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 방법은 버너에서 최소가스압으로 연소중에 최소가스압에서 필요로하는 것 이상의 공기가 유입되는 순풍이 발생하는 경우에 이상연소로 감지하여 버너에서의 소화, 점화가 반복 발생되는 것을 방지하는 방법으로서, 특히 버너에서의 화염에 의하여 발생되는 염전압과 배기팬의 회전수를 측정하고 소정조건을 만족하면 소화횟수를 감지하여 버너에 공급되는 가스압을 조정하여서 정상연소조건을 충족시킴으로서 달성된다.
상기와 같은 본 발명의 방법은 다음과 같은 단계 : 적외선센서(9)를 사용하여 버너(5)에서의 최소발열량 연소중에 발생되는 화염으로부터 염전압(Vf)을 측정하여 주제어부(27)에서 염전압을 감지하는 제1단계; 감지된 염전압이 정상연소값이하로 감지되면 최소발열량으로 연소상태를 유지하는 제2단계; 측정된 염전압이 소정염전압이상으로 감지되면 회전수감지부(15b)를 통하여 배기팬(15)의 회전수를 측정하고 소정회전수 이상으로 감지되면 주제어부(27)에서 보일러의 소화횟수를 감지하는 제3단계; 및 보일러의 소화횟수에 따라서 주제어부(27)에서 가스밸브(1)에 가스압제어신호를 출력하여 버너(5)에 공급되는 가스압을 조정하는 제4단계로 구성된다.
이하 첨부된 도 2와 도 4의 플로우차트를 참고하여 본 발명의 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
보일러가 작동되고 온수사용모드에서 최소발열량으로 연소중임이 확인되면 주제어부(27)에서는 적외선센서(9)를 통하여 버너(5)에서의 화염상태를 감지한다(물론 연소중에는 항상 적외선센서(9)를 통하여 염전압을 측정하고 있다). 최소발열량의 확인은 주제어부(27) 자체에서 가스밸브(1)에 출력되는 제어신호값을 감지함으로서 알 수 있다.
버너(5)에서의 연소에 의하여 발생된 화염으로부터 방사된 빛은 적외선센서(9)에 입력된 후에 전압신호(연소염전압)로 변환되어서 출력된다. 적외선센서(9)에서 입력되는 염전압을 감지한 주제어부(27)은 염전압의 전압값을 판독하여 현재 상태를 파악한다.
즉, 염전압이 4.0V 이하가 되면 이것은 정상연소상태를 표시하므로 주제어부(27)에서는 최소발열량공급상태를 유지한다. 상기 염전압은 설계시에 변경될 수 있는 값으로서, 본 발명의 방법은 기준염전압을 변경함으로서 다른 종류의 보일러에도 적용할 수 있다. 본 발명에서는 최소발열량인 경우의 가스압(Pmin)이 30mmH2O로 설정되어 있다. 그러나 이값도 역시 보일러의 종류 또는 제조사에 따라서 변경될 수 있는 값임을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.
측정된 염전압값이 4.7V 이상으로 확인되면 주제어부(27)에서는 순풍발생을 확인하기 위하여 배기팬회전수를 감지하게 된다. 배기팬(15)의 회전수는 배기팬회전수감지부(15b)를 통하여 수행되며, 주제어부(27)에서는 감지된 배기팬회전수가 소정회전수를 초과하는 경우에 순풍발생으로 판단하게 된다.
상기 순풍발생조건에서 염전압값(4.7V이상)과 배기팬회전수는 실험에 의하여 구할 수 있는 값으로서 역시 보일러의 용량 또는 제조사에 따라서 변경될 수 있는 것들이다. 상기 배기팬회전수는 예를 들어서 3200회/분이상이면 순풍발생조건으로 3200회/분 미만이면 정상연소상태로 설정할 수 있다. 측정된 염전압이 4.0∼4.7V 사이에 존재하면 이 때에도 연소를 계속하지만 지속적으로 염전압의 변화추이를 관찰하게 된다.
상기 순풍발생조건(염전압값, 배기팬회전수)을 모두 만족하면, 주제어부(27)에서는 순풍이 발생된 것으로 인식하고 보일러가 작동된 후에 발생된 소화횟수를 감지하게 된다. 소화횟수데이타는 보일러가 온수모드로 동작한 후에 발생된 소화상태를 카운트한 후에 주제어부(27)의 메모리부에 저장한 것으로서, 주제어부(27)에서는 이것을 감지하여 소화횟수를 측정하는 것이다.
본 발명에서는 소화횟수에 따라서 적용되는 가스압이 변경된다. 즉 소화행정이 전에는 한 번도 발생되지 않은 상태는 최소발열량(30mmH2O)의 연소상태로 유지됨을 나타낸다. 그러나 소화행정이 1번 발생된 상태는 최소발열량(30mmH2O) 상태에서 순풍에 의하여 연소의 이상상태가 발생됨을 의미하기 때문에 보다 안정적으로 연소를 수행하기 위하여 순풍발생을 고려한 가스압을 공급할 필요성이 제기된다.
따라서 소화횟수가 1회이면 최소발열량을 30→40mmH2O로 증가시켜 공급하게 된다. 따라서 보일러에서 온수모드로 작동하는 도중에 순풍이 발생하는 경우에는 최소발열량이 40mmH2O로 증가함으로서 증가된 공기공급량에 적응하도록 가스공급량을 증가시키는 것이다.
상기의 예에서 소화행정이 1회이상이면 이것은 40mmH2O의 가스압에서도 순풍이 발생되는 것으로서, 가스압을 더욱 높일 필요성이 제기된다. 따라서 이 때에는 40→50mmH2O로 가스압을 증가시켜 공급하게 되는 것이다.
상기와 같이 가스압이 증가된 상태에서 연소행정을 유지하면서 주제어부(27)에서는 염전압값과 배기팬회전수를 지속적으로 측정하여 염전압값이 4.0V 이라가 되는 동시에 배기팬회전수가 3200회/분 미만이 되면 순풍이 해제된 것으로 인식하여 최초설정된 최소발열량을 공급하는 가스압인 30mmH2O로 복귀하여 연소를 수행하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 온수모드에서 최소가스압으로 버너에서 연소하는 도중에 순풍이 발생되어 보일러가 점화, 점화를 반복하는 것을 방지할 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 (4)

  1. 적외선센서(9)를 사용하여 버너(5)에서의 최소발열량 연소중에 발생되는 화염으로부터 염전압(Vf)을 측정하여 주제어부(27)에서 염전압을 감지하는 제1단계;
    감지된 염전압이 정상연소염전압이하로 감지되면 최소발열량으로 연소상태를 유지하는 제2단계;
    측정된 염전압이 소정염전압이상으로 감지되면 회전수감지부(15b)를 통하여 배기팬(15)의 회전수를 측정하고 소정회전수 이상으로 감지되면 주제어부(27)에서 보일러의 소화횟수를 감지하는 제3단계; 및
    보일러의 소화횟수에 따라서 주제어부(27)에서 가스밸브(1)에 가스압제어신호를 출력하여 버너(5)에 공급되는 가스압을 조정하는 제4단계로 구성됨을 특징으로 하는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서의 정상연소염전압의 상한치가 4.0V로 설정되는 것을 특징으로 하는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서의 소정염전압이 4.7V 이상이며, 소정회전수가 3200회/분 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제4단계에서의 가스압조정이 소화횟수에 따라서 변화되며, 가스압이 30mmH2O, 40mmH2O, 및 50mmH2O로 순차적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 적외선센서를 이용한 순풍대응방법.
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