KR19990053126A - 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 난방제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 순환펌프의 전후단의 차압을 검출하고, 상기 차압에 따른 순환유량을 간접 측정하여 가스소비량을 적절하게 제어함으로서 소비자가 분배기를 조정하는 경우, 또는 배관상태가 변화하여 유량이 변화하는 경우에도 최적의 상태로 가스소비량을 산출할 수 있는 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법은, 전체 행정을 제어하기 위한 마이컴과, 난방수를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하는 가스보일러에서 수행되며, 난방모드로 가스보일러가 작동되면 마이컴에서 순환펌프의 유입구와 유출구 사이의 차압을 검출하고, 검출된 차압을 사용하여 순환펌프를 통과하는 순환유량을 산출하고, 상기에서 산출된 순환유량을 사용하여 가스출력을 산출하며, 그리고 상기에서 산출된 가스출력을 사용하여 가스소비량을 산출하고, 산출된 가스소비량으로 버너에 가스를 공급하여서 난방행정을 수행하며, 차압검출은 순환펌프의 양단을 통과하는 압력차를 검출하는 차압계를 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법

본 발명은 순환펌프의 전후단의 차압을 검출하고, 상기 차압에 따른 순간유량을 간접 측정하여 가스소비량을 적절하게 제어함으로서 소비자가 분배기를 조정하는 경우, 또는 배관상태가 변화하여 유량이 변화하는 경우에도 최적의 상태로 가스소비량을 산출할 수 있는 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 청정연료인 가스를 사용함으로써 사용상의 편리함과 환경오염을 감소시킴으로써 가정이나 산업용으로의 사용이 점차 증가하고 있다. 가스보일러는 버너에서 가스를 연소시켜서 발생되는 고온의 열기를 이용하여 실내난방에 필요한 난방수를 승온시키고 온수를 공급한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도로서 이것을 참고하여 작동상태를 간단히 설명한다. 가스저장용기로부터 공급되는 가스는 가스밸브(1)를 통하여 버너(5)에 공급된다. 버너(5)에 공급된 가스는 이그나이터(7)로부터 발생된 불꽃에 의하여 점화된 후에 계속 공급되어서 연소를 지속한다. 버너(5)에서의 착화상태는 염전압감지부(9)에서 검지되어 정상적으로 연소가 지속되면 제어부(3)에 설치되어 있는 마이컴(도 2의 31)에서 제어를 수행하게 된다.

연소에 의하여 생성된 고온의 열기는 상부측으로 이동하면서 내부에 난방수를 저장하고 있는 열교환기(11)를 가열한 후에 배기후드(13)를 통하여 실외로 배출된다. 열교환기(11) 내부의 난방수는 고온의 열에 의하여 승온된 후에 공급관(23)을 통하여 실내배관으로 이동된다. 실내배관을 통과하면서 열을 방출한 난방수는 저온의 상태로 환수관(25)을 통하여 물탱크(17)로 복귀한 후에 다시 삼방변(19)-순환펌프(21)-열교환기(11)로 유입되어서 가열된 후에 다시 난방배관내부를 순환하는 과정을 반복한다.

상기와 같은 종래 가스보일러에서는 난방수관의 표면에 설치되는 온도센서(29)만을 사용함으로서 가스보일러를 제어하고 있다. 즉 난방수의 온도가 사용자설정온도에 도달하면 가스보일러를 오프시키고 다시 난방수온도가 일정온도이상 하강하면 온시켜서 난방수를 가열하는 방식을 사용하고 있다. 이와 같이 종래에는 온도제어에만 의존함으로서 온도센서(29)에 고장이 발생되면 과열이 발생할 가능성이 항상 존재하며 또한 난방수온도의 변화가 매우 커서 에너지를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스소비량을 적절하게 제어함으로서 소비자가 분배기를 조정하는 경우, 또는 배관상태가 변화하여 유량이 변화하는 경우에도 최적의 상태로 가스소비량을 산출할 수 있는 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법은, 전체 행정을 제어하기 위한 마이컴과, 난방수를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하는 가스보일러에서 수행되며, 난방모드로 가스보일러가 작동되면 마이컴에서 순환펌프의 유입구와 유출구 사이의 차압을 검출하고, 검출된 차압을 사용하여 순환펌프를 통과하는 순환유량을 산출하고, 상기에서 산출된 순환유량을 사용하여 가스출력을 산출하며, 그리고 상기에서 산출된 가스출력을 사용하여 가스소비량을 산출하고, 산출된 가스소비량으로 버너에 가스를 공급하여서 난방행정을 수행하며, 차압검출은 순환펌프의 양단을 통과하는 압력차를 검출하는 차압계를 사용하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분블럭회로도,

도 3은 본 발명에서 차압에 따른 순환유량을 산출하기 위한 그라프,

도 4는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가스밸브, 3 : 제어부,

5 : 버너, 7 : 이그나이터,

9 : 염전압감지부, 11: 열교환기,

13: 배기후드, 15: 배기팬,

17: 물탱크, 19: 삼방변,

21: 순환펌프, 23: 공급관,

25: 환수관, 27: 차압계,

29: 온도센서, 31: 마이컴.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은 종래 온도제어에만 의존하던 가스보일러의 난방모드제어를 온도뿐만 아니라 난방배관, 특히 순환펌프를 통과하는 난방수의 이동에 의한 압력차를 검출하고, 압력차에 따른 순환유량을 산출하고, 상기 순환유량에 따른 출력을 산출하고, 최종적으로 가스소비량을 산출하여 제어함으로서 사용상의 편리성과 더욱 효율적인 난방을 수행할 수 있는 방법이다.

본 발명의 방법은 먼저 난방모드로 가스보일러가 작동되면 난방수이동시 발생되는 차압을 검출하는 단계에서 시작된다. 차압검출은 특히 순환펌프(21)의 유입구측과 유출구측의 이동압력을 감지하여 검출한다. 차압검출상태가 도 1에 개략적으로 도시되어 있음을 알 수 있다.

이러한 차압검출은 종래 사용되는 차압계(27)에 의하여 용이하게 검출될 수 있다. 상기 차압계(27)는 순환펌프(21)의 유입구측과 유출구측을 통과하는 유량에 따라서 발생된다. 차압계(27)로부터 검출된 차압데이터는 전기적인 신호로 변환되어서 마이컴(31)에 입력된다. 상기 마이컴(31)에서는 입력된 신호데이터에 따라서 순환유량을 산출한다.

상기 순환유량의 산출은 순환펌프(21)의 제조사로부터 제공되는 차압-유량관계 그라프로부터 용이하게 산출될 수 있다. 도 3은 차압-유량관계를 나타내는 그라프의 일례이다. 도시된 바와 같이, 차압과 유량은 거의 반비례함을 알 수 있다. 예를 들어서 순환펌프(21)의 유입구측의 압력(P1)과 유출구측의 압력(P2)의 차가 A라고 하면 이 값은 그라프의 수직성분이며, A로부터 수평으로 선을 연장하여 곡선과 만나는 지점의 수평성분이 순환유량(m)이 된다.

상기 순환유량(m)의 값은 실제로는 차압과 이에 따른 순환유량(m) 데이터로서 환산된 후에 마이컴(31)의 메모리에 저장된다. 상기 그라프는 순환펌프 제조사로부터 제공되는 것을 이용한다. 그러나 이러한 그라프가 제공되지 않는 경우에는 실험에 의하여 차압-유량관계를 측정할 수 있다.

상기와 같이 순환유량(m)이 산출되면 마이컴(31)에서는 순환유량(m)에 따른 출력을 계산하게 된다. 상기 출력은 실제로 가스보일러에서 연소되는 가스소비량에 따라서 결정된다. 이 때 주위할 점은 가스보일러의 효율에 따라서 출력이 변경되기 때문에 이것을 고려하여야 하는 것이다. 출력결정과정을 다음의 식을 참고하여 설명한다.

Q = m·c ·(T2-T1)

여기에서 Q는 출력, m은 순환유량, c는 물의 비열이고, T2는 사용자설정온도, T1은 온도센서(29)로부터 입력되는 현재 난방수온도값이다. 따라서 순환유량(m)을 알고 있으면 이에 따른 출력을 산출할 수 있는 것이다.

예를 들어서, 현재 순환펌프(21)의 차압이 A라고하면, 도 3의 그라프로부터 이에 따른 순환유량(m)을 산출할 수 있다. 실제로 이러한 과정은 마이컴(31)에서 차압데이터에 따른 순환유량(m)을 미리 수치화하여 저장된 테이블로부터 즉시 판독한다.

또한 사용자설정온도는 마이컴(31)의 메모리소자에 저장되는 값이어서 용이하게 알 수 있으며, 현재 난방수온도값(T1)은 온도센서(29)로부터 읽어서 알 수 있는 값이다. 또한 물의 비열은 1이므로 이것은 계산상으로 무시하여도 상관이 없다. 상기와 같은 수치들을 수학식 1에 대입하면 출력이 산출되는 것이다.

상기 출력은 실제 가스소비량을 산출하기 위한 자료가 된다. 즉 버너에서 연소시 공급되는 가스소비량 전부가 열을 상승시키는데 사용되지 않기 때문에 효율을 참고하여 가스소비량을 산출한다. 즉 출력은 (가스소비량 X 효율)에 의하여 구할 수 있으며, 가스소비량은 (출력/효율)이 된다. 여기에서 효율을 설계자가 측정등에 의하여 구할 수 있는 값(약 0.75∼0.85정도이다)이므로 기지(旣知) 사항이 된다. 이와 같이 하여 최종적으로 가스소비량이 산출되는 것이다.

상기와 같이 가스소비량이 산출되면 마이컴(31)에서는 가스밸브(1)를 제어하여 소정가스소비량을 토출시킨다. 토출된 가스는 버너(5)에 도달한 후에 연소되어서 소기의 출력을 생성하게 된다.

이와 같이 순환펌프(21)를 통과하는 순환유량에 따라서 최적의 가소소비량을 검출함으로서 본 발명의 방법은 사용자가 분배기를 조정하여 순환유량이 변화하는 경우 또는 배관내에 이물질이 퇴적하여 유량이 변화하는 경우에도 사용자에 의하여 설정된 온도를 유지하는데 최적의 상태를 제공할 수 있다.

상기와 같이 순환유량을 검출하여 가스소비량을 조정하여 연소행정을 수행하면서 마이컴(31)에서는 온도센서(29)를 사용하여 지속적으로 난방수온도를 측정한다. 온도센서(29)를 통하여 입력되는 온도데이터가 사용자설정온도를 초과하면 마이컴(31)에서는 보일러작동오프조건으로 판단하고 가스밸브(1)를 폐쇄하여 가스공급을 중단하는 소화행정을 수행한다.

그러나 보일러오프조건이 아니면 순환유량(m)을 지속적으로 측정하여 상기와 같이 가스소비량을 산출하여 최적의 상태로 가스를 공급할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 소비자가 분배기를 조정하는 경우, 또는 배관상태가 변화하여 유량이 변화하는 경우에도 최적의 상태로 가스소비량을 산출할 수 있는 이점이 있다.

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 (2)

1. 전체 행정을 제어하는 마이컴(31)과, 난방수를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프(21)를 포함하는 가스보일러에 있어서,

   난방모드로 가스보일러가 작동되면 마이컴(31)에서 순환펌프(21)의 유입구와 유출구 사이의 차압을 검출하는 제1단계;

   상기 제1단계에서 검출된 차압을 사용하여 미리 저장된 차압-유량데이터를 이용하여 마이컴(31)에서 순환펌프(21)를 통과하는 순환유량(m)을 산출하는 제2단계;

   상기 제2단계에서 산출된 순환유량(m)을 사용하여 마이컴(31)에서 가스출력(Q)을 산출하는 제3단계; 및

   상기에서 산출된 가스출력(Q)을 사용하여 가스소비량을 산출하고, 산출된 가스소비량으로 가스를 버너에 공급하여 난방을 수행하는 제4단계로 구성됨을 특징으로 하는 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서의 차압검출이 순환펌프(21)의 유입구와 유출구측의 난방수이동압을 검출하여 압력차를 검출하는 차압계(27)인 것을 특징으로 하는 차압계를 이용한 가스보일러의 난방제어방법.