KR19980085383A - 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보일러가 연소행정중에 소화조건에 의하여 소화되는 경우에 열교환기 또는 연소실 내부에 존재하는 잠열에 의하여 보일러의 온도가 상승하는 것을 방지하여 보일러 전장품 또는 부품이 열화, 파손되는 것을 방지할 수 있는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법은, 포스트퍼지행정이 수행되는가 아닌가를 마이컴(25)에서 감지하여 포스트퍼지행정이 종료되면 일정시간(T)이 경과한 후에 난방공급수온도를 난방공급온도센서(17)를 사용하여 마이컴(25)에서 측정하는 제1단계; 측정된 난방공급수온도를 마이컴(25)에 저장된 기준상한온도(K)와 비교하는 제2단계; 비교된 난방공급수온도가 기준상한온도(K)보다 낮으면 대기상태를 유지하며, 기준상한온도(K)보다 높으면 순환펌프(15) 및 팬(23)을 구동하면서 난방공급온도센서(17)를 사용하여 난방공급수온도를 재측정하는 제3단계; 및 재측정된 난방공급수온도를 마이컴(25)에 설정된 기준하한온도(N)와 비교하여 높으면 순환펌프(15) 및 팬(23)을 구동하고 낮으면 순환펌프(15) 및 팬(23)의 구동을 정지하고 대기하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법

본 발명은 가스보일러의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보일러가 연소행정중에 소화조건에 의하여 소화되는 경우에 열교환기 또는 연소실 내부에 존재하는 잠열에 의하여 보일러의 온도가 상승하는 것을 방지하여 보일러 전장품 또는 부품이 열화, 파손되는 것을 방지할 수 있는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 버너에서 연료를 연소시킨 후에 발생되는 고온의 열을 사용하여 난방수를 가열하고 실내에 설치된 난방배관내부를 순환시킴으로써 동절기에 난방을 수행하는 장치이다. 보일러는 버너에서 사용되는 연료에 따라서 가스보일러 또는 유류보일러, 또는 드물게 사용되지만 연탄보일러로 구분된다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 일구성을 나타내는 개략도로서, 이것을 참고하여 난방수의 승온과정 및 순환과정을 간단히 설명한다. 연료는 가스밸브(1)를 통하여 미리 설정된 양만큼 공급되며 공급된 가스는 버너(3)에서 연소된 후에 고온의 배기가스 상태로 상승한다.

버너(3)의 상부에는 난방수가 이동하는 통로인 난방공급관(7)과 난방환수관(9)(실제로 물탱크(11)를 통하여 연결되어 있음)이 연결되어 있는 열교환기(5)가 위치하고 있으며, 열교환기(5)의 난방수는 배기가스로부터 열을 흡수하여 고온으로 승온된다. 승온된 난방수는 난방공급관(7)을 통하여 이동하면서 실내에 설치된 난방배관을 통하여 열을 방출하고 난방환수관(9)으로 환수된다.

환수된 난방수는 공급수보다 상대적으로 저온인 상태로서 물탱크(11)-삼방변(13)-순환펌프(15)를 거쳐서 다시 열교환기(5)에 공급된다. 공급된 저온의 난방수는 열교환기(5)에서 승온된 후에 다시 상기와 같이 이동하게 된다. 정상적인 상태에서 난방공급수와 난방환수의 온도차는 15∼25℃ 정도가 되는 것이 바람직하며, 이 때의 온도는 각각 난방공급온도센서와 난방환수온도센서(17,19)에 의하여 측정된다. 난방공급온도센서(17)와 난방환수온도센서(19)는, 도 2의 부분블럭회로도를 참고하면, 마이컴(25)에 연결되어 있으며, 난방수의 온도데이타를 판독하고 판독된 데이터를 전기적신호로 변환하여 마이컴(25)에 입력시킨다.

상기와 같이 작동되는 보일러는 연소행정이 수행된 후에 소화행정으로 전환되면 내부에 잔류하는 유해가스를 완전히 배출하기 위하여 포스트-퍼지행정을 수행한다. 상기 포스트-퍼지행정은 가스밸브(1)가 오프된 후에 3분간 순환펌프(15)를 온, 30초간 팬(23)을 온시키는 행정이 된다. 이러한 포스트퍼지행정이 종료되면 마이컴(미도시됨)에서는 순환펌프(15)와 팬(23)을 오프시킨 후에 다음 행정을 대비한다.

상기와 같이 보일러의 작동이 사용자로부터의 명령입력대기상태에 도달하면 난방수에 공급되었던 열에 의하여 난방수의 온도가 상승하는 현상이 발생된다. 이것은 열교환기 및 연소실에 존재하는 잠열(潛熱)에 의한 현상으로서 열교환기 및 연소실내부온도가 상승하여 보일러의 작동을 제어하는 과열안전장치가 작동할 뿐만 아니라 보일러내부에 장착된 부품들이 열에 의하여 열화되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기 또는 연소실 내부에 존재하는 잠열에 의하여 보일러의 온도가 상승하는 것을 방지하여 보일러 전장품 또는 부품이 열화, 또는 파손되는 것을 방지할 수 있는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법은, 포스트퍼지행정이 수행되는가 아닌가를 마이컴에서 감지하여 포스트퍼지행정이 종료되면 일정시간 경과후에 난방공급수온도를 난방공급온도센서를 사용하여 마이컴에서 측정하는 제1단계; 측정된 난방공급수온도를 마이컴에 저장된 기준상한온도(K)와 비교하는 제2단계; 비교된 난방공급수온도가 기준상한온도(K)보다 낮으면 대기상태를 유지하며 기준상한온도(K)보다 높으면 순환펌프 및 팬을 구동하면서 난방공급온도센서를 사용하여 난방공급수온도를 재측정하는 제3단계; 및 재측정된 난방공급수온도를 마이컴에 설정된 기준하한온도(N)와 비교하여 높으면 순환펌프 및 팬을 구동하고 낮으면 순환펌프 및 팬의 구동을 정지하는 제4단계로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 일실시예의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분블럭회로도,

도 3은 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스밸브, 3 : 버너,

5 : 열교환기, 7 : 난방공급관,

9 : 난방환수관, 11: 물탱크,

13: 삼방변, 15: 순환펌프,

17,19: 온도센서, 21: 표시장치,

23: 팬, 25: 마이컴.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은 가스보일러의 연소실에서 연소행정이 수행되는 도중에 소화조건에 의하여 연소가 중지될 때 연소실 또는 열교환기에 존재하는 잠열에 의하여 보일러의 부품 또는 전장품이 파손되는 것을 방지하기 위한 방법이다. 본 발명의 방법은 정상적인 조건에서 소화된 후에 내부에 잔존하는 유해가스와 난방수를 순환시키는 포스트퍼지행정이 종료된 후에 적용됨으로서 잠열에 의하여 발생되는 온도상승을 미연에 방지할 수 있다.

보일러가 정상적인 연소동작중에 소화하기 위해서는 다음과 같은 조건이 요구된다. 첫째, 난방공급수의 온도가 사용자에 의하여 설정된 난방설정온도+5℃ 이상인 경우, 둘째, 난방공급수의 온도가 난방환수온도보다 40℃ 이상인 경우, 셋째, 난방공급수온도≥78℃(난방), 난방공급수온도≥88℃(온수)의 경우이다. 상기 난방공급수온도, 난방환수온도는 각각 난방공급온도센서(17)와 난방환수온도센서(19)에 의하여 감지된다.

상기와 같은 조건을 만족하게 되면, 마이컴(25)에서는 제어신호를 출력하여 가스밸브(1)를 차단하여 가스공급을 중단한다. 따라서 연소실에서의 연소행정이 종료된다. 그 후에 마이컴(25)에서는 상기에서 설명된 것과 같이 포스트-퍼지행정을 수행한다.

본 발명의 방법에서는, 먼저 상기 포스트-퍼지행정이 종료된 후에 난방공급온도센서(17)를 사용하여 난방공급수온도를 측정한다. 난방공급온도센서(17)는 난방수온도에 상응하는 전기적인 신호를 출력하여 마이컴(25)에 입력시킨다. 마이컴(25)에서는 입력된 온도데이타를 사용하여 미리 설정된 기준온도데이타와 비교하게 된다.

이 때 측정의 정확성을 기하기 위하여 마이컴(15)에서는 내장된 타이머를 사용하여 일정시간(T) 동안 온도를 측정할 수 있다. 즉 포스트퍼지행정이 종료된 상태에서는 어느 정도 난방공급수의 온도가 하강한 상태이므로 종료즉시 난방공급수의 온도를 측정하면 사용자에 의하여 설정된 난방수의 온도가 낮은 경우에는 잠열에 의하여 승온될 온도보다 낮은 온도가 감지될 수 있다. 따라서 마이컴(15)에서는 일정시간(T)이 경과한 후에 난방공급수의 온도를 측정하여 그 변화추이를 감지함으로서 정확하게 측정할 수 있는 것이다. 상기 일정시간(T)은 약 5~10분 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

마이컴(25)에 저장된 기준온도데이타는 기준상한온도(K)와 기준하한온도(N)로서, 설계시에 프로그램에 의하여 저장될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의당업자에게는 명백한 것이다. 기준상한온도(K)는 난방공급수온도의 상한치를 제한하며, 기준하한온도(N)는 난방공급수온도의 하한치를 제한하게 된다. 상기 기준상한온도 및 기준하한온도값은 보일러의 종류 또는 용량에 따라서 변경될 수 있다.

상기 기준상한온도(K)는 온도가 상승하는 경우에 열교환기 또는 연소실이 과열되는 것을 방지하고 또한 종래 안전을 위하여 설치된 과열안전장치가 작동되는 온도보다 낮은 온도로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 과열안전장치는 보일러의 전장품 또는 부품의 고장으로 인하여 보일러가 안전을 위협할 정도로 과열되는 경우에 사고를 방지하기 위하여 KS규격에 의하여 설정된 것으로서 과열안전장치작동시에는 보일러의 작동이 전혀 되지 않도록 보일러동작을 제한하여야 하며, 과열안전장치의 작동온도는 난방공급수의 온도가 통상적으로 95℃ 이상이 되면 작동되도록 구성되어 있다.

상기 기준하한온도(N)는 난방공급수의 온도가 너무 낮아지지 않도록 적정한 값에서 결정되어야 한다. 즉 난방공급수의 온도가 너무 낮아지면 연소실에서 난방공급수를 다시 가열하는데 많은 에너지와 시간이 소비되며 난방효율이 저하될 가능성이 있기 때문이다.

난방공급온도센서(17)로부터 입력되는 온도데이타는 통상 아날로그신호로서 마이컴(25)에 내장된 A/D변환기에 의하여 디지털 신호로 변환된 후에 그 값이 비교된다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 기준상한온도(K)를 85℃로 설정하고, 기준하한온도(N)를 80℃로 설정한다.

마이컴(25)에서의 온도비교결과에 따라서, 난방공급수온도가 기준상한온도(K)를 초과하면 이 상태는 온도가 점차 상승하여 과열될 가능성이 있으므로 마이컴(25)에서는 난방공급수의 온도를 하강시키기 위하여 순환펌프(15) 및 팬(23)을 동작시키기 위하여 제어신호를 출력한다.

신호가 출력되면 순환펌프(15)와 팬(23)이 작동되며 이에 따라서 난방공급수는 실내에 설치된 난방배관내부를 순환하면서 열을 상실하게 되고 난방환수는 난방공급수보다 매우 낮은 온도가 되므로 열교환기로 유입되면서 연소실과 열교환기의 열을 빼앗게 된다. 또한 열교환기 및 연소실에 존재하는 잠열은 팬(23)에 의하여 공급되는 비교적 차가운 공기에 의하여 열을 빼앗기게 된다. 보일러가 연소중이 아니므로 이 때 공급되는 공기는 외부로부터의 저온의 공기가 공급된다.

상기와 같이 순환펌프(15)와 팬(23)을 작동시키는 것과 동시에 마이컴(25)에서는 난방공급온도센서(17)로부터 지속적으로 난방수의 온도를 측정하여 난방수의 온도를 감시한다. 이 때 입력되는 난방공급수온도가 기준하한온도(N) 이하로 판명되면 마이컴(25)에서는 순환펌프(15) 및 팬(23)의 구동을 중지시키게 된다. 만일 측정된 난방공급수온도가 기준하한온도(N) 이상이고 기준상한온도(K) 이하이면 마이컴(15)에서는 아무런 제어신호도 출력하지 않고 대기상태를 유지한다.

일정시간(T)이 경과한 후에 온도를 측정하였기 때문에 버너에서의 연소가 없는 상태에서는 대기상태중에 있는 난방수의 온도가 상승할 가능성은 희박하기 때문에 보일러를 안정적으로 제어할 수 있다.

상기의 설명에서 기준상한온도(K)와 기준하한온도(N)는 본 발명의 방법이 적용되는 가스보일러의 용량에 따라서 변경될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어서 기준상한온도(K)는 80℃∼90℃, 기준하한온도(N)는 60℃∼80℃가 될 수 있으며, 온도값은 기준상한온도(K)가 85℃, 기준하한온도(N)가 80℃로 설정되는 것이 바람직하다.

또한 상기 설명에서는 기준값으로서 난방공급수의 온도를 사용하였지만, 도 1에 도시된 것과 같이 난방환수의 온도를 난방환수온도센서(19)를 사용하여 측정하는 것이 가능하기 때문에 난방환수온도를 기준으로 하여 기준온도값을 설정하는 것도 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백하다. 이 경우에는 난방공급수보다 온도가 약 15~20낮은 난방환수를 기준으로 하기 때문에 기준온도값이 전체적으로 난방공급수를 기준으로 하는 경우보다 약 15∼20℃ 정도 하향 조정되는 것이 바람직하다. 물론 이값도 보일러의 용량에 따라서 변경될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 열교환기 또는 연소실 내부에 존재하는 잠열에 의하여 보일러의 온도가 상승하는 것을 방지하여 보일러 전장품 또는 부품이 열화, 또는 파손되는 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. 포스트퍼지행정이 수행되는가 아닌가를 마이컴(25)에서 감지하여 포스트퍼지행정이 종료되면 일정시간(T)이 경과한 후에 난방공급수온도를 난방공급온도센서(17)를 사용하여 마이컴(25)에서 측정하는 제1단계;

   측정된 난방공급수온도를 마이컴(25)에 저장된 기준상한온도(K)와 비교하는 제2단계;

   비교된 난방공급수온도가 기준상한온도(K)보다 낮으면 대기상태를 유지하며 기준상한온도(K)보다 높으면 순환펌프(15) 및 팬(23)을 구동하면서 난방공급온도센서(17)를 사용하여 난방공급수온도를 재측정하는 제3단계; 및

   재측정된 난방공급수온도를 마이컴(25)에 설정된 기준하한온도(N)와 비교하여 기준하한온도(N)보다 높으면 순환펌프(15) 및 팬(23)을 구동하고 낮으면 순환펌프(15) 및 팬(23)의 구동을 정지하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서의 일정시간(T)이 5∼10분으로 설정되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 기준상한온도(K)는 80℃∼90℃, 기준하한온도(N)는 60℃∼80℃로 설정되며, 바람직하게는 기준상한온도(K)가 85℃, 기준하한온도(N)가 80℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 기준상한온도(K) 및 기준하한온도(N)가 난방환수온도를 기준으로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 소화시 온도상승 방지방법.