KR20000032716A - 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍압스위치가 오프되는 시점의 배기팬 구동 전압을 감지하여 이 풍압스위치가 오프되기 직전의 배기팬 구동 전압을 배기팬의 최저 구동 전압 즉, 풍압스위치가 배기팬의 상기 최저 구동 전압에 따른 최저 회전수 이하의 회전수를 감지시에도 최저 회전수로 회전되고 가스 공급량도 이때는 가스 공급량이 되도록 보일러를 제어하는 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 관한 것으로,

본 발명은 배기팬에 공급되는 팬구동 전압을 최고값으로부터 단계적으로 감소시키며 풍압스위치의 온/오프 상태를 감지하는 풍압스위치 온/오프 감지 단계와, 상기 풍압스위치 온/오프 감지 단계에서 풍압스위치가 오프되는 순간의 배기팬 구동 전압을 감지하여 풍압스위치가 오프되기 직전에 단계에서 배기팬에 공급된 팬구동 전압을 배기팬의 최저 구동 전압으로 설정하고 이 최저 구동 전압의 공급에 의한 배기팬의 회전시에 공급되는 가스의 양을 최저 가스 공급량으로 설정하는 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정단계와, 풍압스위치의 온/오프 상태와 팬구동 전압을 지속적으로 감지하여 풍압스위치가 오프상태가 되었을 경우 기설정된 최저 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 가스의 공급량을 기 설정된 최저 가스 공급량으로 지속적으로 공급하도록하는 재설정 운전 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법

본 발명은 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 관한 것으로, 특히 풍압스위치가 작동되는 영역까지 배기팬의 회전수를 제어하고 배기팬의 회전수에 적절한 가스가 공급될 수 있도록 가스 공급량을 제어하므로써 최적의 연소 상태로 배기팬이 회전되고 가스가 공급될 수 있도록함은 물론 풍압스위치의 시효 변화에도 적절이 적응될 수 있도록한 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러는 가스를 연소시키는 연소부와 가스를 공급하는 가스공급부와 가열된 온수의 열을 온수용 배관측으로 전이시키는 열교환부와 용수를 강제 송수하기 위한 수단 및 상기 각각의 구성부분의 동작이 원만하게 이루어질 수 있도록 제어하는 제어부 및 조절부 등으로 구성된다.

이와 같은 보일러는 가스관을 통해 버너내에 유입된 가스를 점화플러그 등으로 점화하여 연소시켜 버너의 상부에 설치된 열교환기내의 용수를 가열시켜 용도에 따라 온수 또는 난방수로 사용하게 된다. 이와 같은 가스를 연소시켜 용수를 가열하기 위해 가스 공급을 제어하기 위한 가스제어밸브와 가스의 연소를 위한 공기의 공급과 연소된 가스의 배출이 필요하며 이를 위해 보일러에는 배기팬이 구비되어 있으며, 또한 가스의 연소시 불꽃의 상태를 감지하기 위한 불꽃감지센서가 구비되어 있다. 또한 배기 연도를 통하여 배출되는 풍압을 감지하기 위한 풍압스위치가 설치되어 풍압이 소정값범위를 벗어나게되면 보일러의 구동이 정지되게 하고 있다.

이와 같이 구성된 가스보일러는 배기팬의 회전수는 최고값로 설정되어 있으며, 가스의 공급량만을 제어하고 있다.

상기와 같이 배기팬의 회전수를 고정시킨 상태에서 가스량만을 제어하는 방법에 있어서, 풍압스위치로 감지된 풍압이 일정 기준값 범위를 벗어났을 때에는 보일러를 정지시키게 되는데 이와 같은 배기팬의 회전수는 연도를 통한 역풍의 유입이나 빨림 현상에 의해 변화가 발생되며, 빨림 현상이나 역풍 형상의 발생시 배기팬의 회전수가 급격히 속도로 변화되어 풍압스위치가 오프되고 보일러가 정지하게 되는 일이 잦으며, 정지된 보일러는 다시 프리퍼지(pre-purge)과정을 통하여 재구동되므로 이때 오히려 많은 양의 가스가 소모될 뿐만아니라, 이와 같은 보일러의 잦은 정지 및 구동은 보일러의 수명을 단축시킴은 물론 온수 사용시 찬물이 공급되게 하고 난방이 충분히 이루어지지 않게 하는 문제가 있었다.

또한 상기와 같이 배기팬의 회전수는 고정된 상태에서 가스의 공급량만을 제어하는 방법에 있어서는 가스를 연소시키기에 충분한 공기가 공급되지 못하게 되어 충분한 영소가 이루어지지 않게되거나 또는 가스의 연소에 필요한 양보다 많은 양의 공기가 공급되므로써 열효율이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 풍압스위치가 오프되기 직전의 배기팬 구동 전압을 배기팬의 최저 구동 전압으로 설정하여 배기팬에 이 구동 전압 이상의 전압으로 공급되게 하고, 가스의 공급량도 이 배기팬 최저 구동 전압에 적절하게 설정값으로 제어하므로써 최적의 가스 연소를 이룰수 있도록하여 열효율을 상승시킴은 물론 풍압스위치의 시효 변화에도 적절히 대응하여 구동될 수 있도록하여 보다 효과적인 난방 및 온수 기능을 수행할 수 있도록 하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 배기팬의 토출구측에 배기팬의 회전수에 따른 풍압을 감지하기 위한 수단을 구비한 가스보일러에 있어서, 보일러의 기동 전 프리퍼지 단계에서 배기팬에 공급되는 팬구동 전압을 최고값으로부터 단계적으로 감소시키며 풍압스위치가 오프되는 순간의 팬구동 전압을 감지하는 풍압스위치 온/오프 감지 단계와, 상기 풍압스위치 온/오프 감지 단계에서 풍압스위치가 온상태이면 팬구동 전압을 계속하여 단계적으로 낮추어 공급하고, 풍압스위치가 오프되는 순간의 배기팬 구동 전압을 감지하여 풍압스위치가 오프되기 직전에 단계에서 배기팬에 공급된 팬구동 전압을 배기팬의 최저 구동 전압으로 설정하고 이 최저 구동 전압의 공급에 의한 배기팬의 회전시에 공급되는 가스의 양을 최저 가스 공급량으로 설정하는 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정단계와, 풍압스위치의 온/오프 상태와 팬구동 전압을 지속적으로 감지하여 풍압스위치가 온상태에 있을 경우에는 감지된 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고, 감지된 팬구동전압에 비례하여 기설정된 가스 공급량으로 가스를 공급하고, 풍압스위치가 오프 상태가 되었을 경우 기설정된 최저 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 가스의 공급량을 기설정된 최저 가스 공급량으로 지속적으로 공급하도록하는 재설정 운전 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 의해 제어되는 가스보일러의 개략적인 제어블럭도이며,

도 2는 본 발명에 따른 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 대한 플로우챠트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

가 .. 운전신호입력부 나 .. 마이컴

다 .. 버너구동부 라 .. 팬공급전압감지부

마 .. 배기팬구동부 바 .. 풍압스위치오프감지부

사 .. 가스밸브구동부

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 이용되는 가스보일러의 개략적인 제어블럭도로서, 보일러운전에 대한 난방, 난방/온수, 온수, 온도 및 시간등 일련의 운전신호를 설정하여 입력하는 운전신호입력부(가)와, 상기 운전신호입력부(가)에서 입력된 운전신호에 대하여 기설정된 소정의 프로그램에 의하여 제어하고 제어된 신호를 출력하는 마이컴(나)과, 상기 마이컴(나)의 제어신호에 의하여 착화 구동하는 버너구동부(다)와, 상기 마이컴(나)의 제어신호에 의하여 상기 배기팬에 공급되는 배기팬 구동 전압을 감지하는 팬공급전압감지부(라)와, 상기 마이컴(나)의 제어 신호에 따라 배기팬의 구동을 제어하는 배기팬구동부(마)와, 상기 마이컴(나)에 의해 제어되며, 상기 배기팬의 회전수에 따라 변화되는 풍압을 감지하는 풍압스위치의 온/오프를 감지하는 풍압스위치오프감지부(바), 상기 마이컴(나)의 제어신호에 의하여 개폐됨에 의해 버너내에 공급되는 가스의 공급량을 제어하는 가스밸브구동부(사)로 구성되게 된다.

도 2는 본 발명 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어 방법에 대한 플로우챠트로서, 보일러 작동전 초기화 상태에서 팬구동 전압을 최고값으로 설정하는 팬구동 전압 초기값 설정 단계(20)와, 상기 팬구동 전압 초기값 설정 단계(20)에서 팬구동 전압을 설정한 후 팬구동 전압을 단계적으로 감소시키며 풍압스위치의 상태를 감지하는 팬구동 전압 감소 단계(21)와, 상기 팬구동 전압 감소 단계(21)에서 단계적으로 감소시켜 공급되는 팬구동 전압을 감지하여 풍압스위치가 오프되는 순간의 팬구동 전압을 감지하는 풍압스위치 오프 감지 단계(22)와, 상기 풍압스위치 오프 감지 단계(22)에서 감지된 풍압스위치가 오프되는 순간의 팬구동 전압 직전 단계의 팬구동 전압을 최저 팬구동 전압으로 설정하고 이때 공급된 가스의 양을 최저 가스 공급량으로 설정하는 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계(23)와, 상기 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계(23) 이후, 지속적으로 풍압스위치의 온/오프 상태와 팬구동 전압을 감지하는 풍압스위치 및 팬감지단계(24, 25)와, 상기 풍압스위치 및 팬감지단계(24, 25)에서 풍압스위치가 온 상태에 있면 이때의 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 이 팬구동 전압에 비례하도록 기설정된 가스량을 공급하는 단계(27)와, 상기 풍압스위치 및 팬감지단계(24, 25)에서 풍압스위치가 오프된 것으로 감지되렀을 경우 팬구동 전압을 상기 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계(23)에서 기설정된 최저 팬구동전압으로 배기팬을 구동시키고, 가스를 최저 가스 공급량으로 공급하는 재설정 운전 단계(26)로 이루어지도록 한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 보일러에 전원을 인가하면 보일러의 마이컴(나)는 배기팬에 최고 팬구동 전압을 공급하도록 배기팬구동부(마)에 제어 신호를 보내고 배기팬구동부(마)는 배기팬에 최고 팬구동 전압을 인가하게 된다.

이와 같이 최고의 팬구동 전압에 의해 구동을 시작한 배기팬은 버너내의 잔류가스를 배출하고 마이컴(나)는 다시 배기팬구동부(마)에 팬구동 전압을 단계적으로 낮출 것을 명령하고 배기팬구동부(마)는 팬구동 전압을 단계적으로 낮추어 배기팬의 회전수를 제어한다. 팬구동 전압이 단계적으로 낮추어짐에 따라 배기팬의 회전수가 감소되고 이에 따라 배기연도를 통하여 배출되는 공기의 양도 감소되며, 배출되는 공기압의 감소에 따라 풍압스위치에서 감지되는 풍압도 감소된다.

상기와 같이 팬구동 전압이 점차 감소됨에 따라 감소되는 배기량이 어느 일정치 이하가 되면 풍압스위치는 오프되고, 이 풍압스위치의 오프는 풍압스위치오프감지부(바)에 의해 감지되고 풍압스위치가 오프되는 순간 팬공급전압감지부(라)는 팬구동 전압을 감지하며, 이 풍압스위치 오프 신호와 팬구동 전압의 신호가 마이컴(나)에 전달되고 마이컴(나)는 상기 풍압스위치가 오프되기 직전에 배기팬에 공급된 팬구동 전압을 배기팬을 구동시키기 위한 최저의 팬구동 전압으로 설정하게 된다.

상기와 같이 최저 팬구동 전압이 설정되면, 이에 따른 기설정된 최저 가스 공급량이 산출되고 이 최저 팬구동 전압과 최저 가스 공급량은 마이컴(나)에 저장된다.

상기 팬구동 전압에 따른 가스 공급량은 많은 실험과 검증에 의해 설정된 팬구동 전압에 비례하는 최적의 가스 공급량으로 이는 기설정되어 진다.

상기와 같이 최저 팬구동 전압과 가스 공급량이 설정된 이후, 보일러는 계속 구동되며, 구동되는 동안 지속적으로 풍압스위치의 온/오프 상태와 팬구동 전압을 감지하게 된다.

지속적인 풍압스위치의 상태와 팬구동 전압의 감지시 풍압스위치가 온상태를 유지하고 있면, 마이컴(나)는 그때의 팬구동 전압에 따라 기설정된 량의 가스를 공급하도록 제어하고, 풍압스위치가 오프되는 순간 풍압스위치오프가미부(바)에서 이를 감지하여 마이컴(나)에 전달하고 마이컴(나)는 배기팬구동부(마)에 상기 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계(23)에서 설정된 최저 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키도록 제어신호를 보내고 가스밸브구동부(사)에는 상기 최저 팬구동 전압에 따라 기설정된 최저 가스 공급량을 공급하도록 제어신호를 보내 보일러를 제어한다.

시간이 경과하여 풍압스위치가 다시 온되면 이때의 팬구동 전압을 감지하여 다시 팬구동전압에 따라 기설정된 량의 가스를 공급하게 된다.

본 발명에 따른 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어방법에 의한 가스보일러의 제어의 일예를 구체적인 수치를 대입하여 설명하면 다음과 같다.

각 단계별 팬구동 전압에 따른 가스 소비량은 표 1과 같으며, 실제로는 80내지 140단계로 구분되나 설명의 용이함을 위해 10단계로 구분한 것을 일예로 설정한다.

팬구동 전압에 따라 설정된 최적의 가스소비량

단 계	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
팬구동전압(V)	220	210	190	180	170	160	150	140	130	120
가스소비량(Kcal/h)	20,000	19,000	18,000	18,000	17,000	16,000	15,000	14,000	13,000	12,000

상기와 같이 팬구동 전압에 따라 가스소비량이 마이컴(나)에 기설정된 상태에서 보일러를 가동시키면 보일러의 구동 초기 즉, 프리퍼지 단계에서 마이컴(나)는 배기팬구동부(마)에 팬구동 전압을 최고치로 설정하여 구동시키도록 제어신호를 보내고 배기팬구동부(마)는 최고 팬구동 전압으로 패기팬을 구동시킨다. 배기팬의 구동에 의해 공기가 배기연도로 배출되면 배기연도의 입구 즉, 배기팬의 출구에 설치된 풍압스위치가 작동하여 풍압을 감지하고 이와 같이 풍압이 감지되고 있는 상태에서 마이컴(나)는 배기팬구동부(마)에 팬구동 전압을 단계별로 낯주도록 제어신호를 발하게 된다.

배기팬구동부(마)에 의해 팬구동 전압이 단계적으로 낮춤에 따라 배기팬의 회전속도는 감소되고 이에 따라 풍압감지스위치로부터 감지되는 풍압도 감소하게 된다. 팬구동 전압의 감소에 따라 풍압이 감소되며, 일정치 이하로 팬구동 전압이 낮아지면 풍압스위치가 오프된다.

팬공급전압감지부(라)는 상기 풍압스위치가 오프되는 시점의 팬구동 전압을 감지하여 이를 마이컴(나)에 저장한다.

마이컴(나)는 저장된 풍압스위치 오프 감지 단계 이전 단계의 팬구동 전압을 배기팬 구동전압의 최저값으로 설정하고 상기 단계에서의 가스소비량을 가스공급량의 최저값으로 설정한다. 예를 들어 표 1에 있어서, 풍압스위치가 오프되는 시점의 팬구동 전압이 7단계 즉, 140V로 감지될 경우, 마이컴(나)는 6단계 즉, 150V를 팬구동 전압의 최저값으로 설정하고 이에 대응되는 가스소비량 13.kcal/h를 최저 가스 공급량으로 설정한다.

이후 팬구동 전압 및 풍압스위치의 온/오프 상태를 지속적으로 감지하여 풍압스위치가 온된 상태이면 배기팬의 팬구동 전압에 따른 가스소비량을 공급하고, 풍압스위치가 오프상태이면 상기에서 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계(23)에서 설정된 최저 팬구동 전압과 이에 따른 가스 소비량으로 가스를 공급되도록 배기팬구동부(마)와 가스밸브구동부(사)를 제어한다.

표 2에 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계를 수행 후의 가스 보일러의 배기팬 회전수 및 이에 따른 가스 공급량을 도시하였다.

최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정 단계 후의 팬구동 전압과 가스소비량의 관계

단 계	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
팬구동전압(V)	220	210	190	180	170	160	150	150	150	150
가스소비량(Kcal/h)	20,000	19,000	18,000	17,000	16,000	15,000	14,000	15,000	15,000	15,000

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 가스보일러의 가동 초기의 프리퍼지시 풍압스위치가 오프되는 순간의 배기팬의 팬구동 전압을 감지하여 배기팬의 최저 구동 전압을 설정하고 이때의 최적의 가스 공급량을 설정하여 저장하고, 이후 지속적으로 풍압스위치의 온/오프 상태와 배기팬에 공급되는 팬구동 전압을 감지하여 풍압스위치가 온상태에 있을 경우에는 이때 감지된 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 이 팬구동 전압에 비례하여 설정된 가스량을 공급하여 보일러를 구동시키고, 풍압스위치가 오프 상태가 되면 상기에서 기설정된 최저 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 가스 공급량도 최저 가스 공급량으로 제한하여 공급하며 보일러를 구동시키므로써 풍압스위치가 온된 상태에서는 팬구동 전압 즉, 팬회전수에 적절하게 설정된 가스량이 공급되게하므로써 최적의 연소 상태가 되게하고 풍압스위치가 오프된 상태에서는 최저 팬구동 전압 즉, 최저 속도의 팬회전수와 이에 적절하게 기설정된 가스량을 공급하며 운전을 계속하므로 보다 효과적인 난방 및 온수 기능을 수행할 수 있고 풍압스위치의 시효변화에 의한 보일러의 가동 중지를 방지 할 수 있다.

Claims (3)

1. 배기팬의 토출구측에 배기팬의 회전수에 따른 풍압을 감지하기 위한 수단을 구비한 가스보일러에 있어서,

   배기팬에 공급되는 팬구동 전압을 최고값으로부터 단계적으로 감소시키며 풍압스위치가 오프되는 순간의 팬구동 전압을 감지하는 풍압스위치 온/오프 감지 단계와,

   상기 풍압스위치 온/오프 감지 단계에서 풍압스위치가 온상태이면 팬구동 전압을 계속하여 단계적으로 낮추어 공급하고, 풍압스위치가 오프되는 순간의 배기팬 구동 전압을 감지하여 풍압스위치가 오프되기 직전에 단계에서 배기팬에 공급된 팬구동 전압을 배기팬의 최저 구동 전압으로 설정하고 이 최저 구동 전압의 공급에 의한 배기팬의 회전시에 공급되는 가스의 양을 최저 가스 공급량으로 설정하는 최저 팬구동 전압 및 가스 공급량 설정단계와,

   풍압스위치의 온/오프 상태와 팬구동 전압을 지속적으로 감지하여 풍압스위치가 온상태에 있을 경우에는 감지된 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고, 감지된 팬구동전압에 비례하여 기설정된 가스 공급량으로 가스를 공급하고, 풍압스위치가 오프 상태가 되었을 경우 기설정된 최저 팬구동 전압으로 배기팬을 구동시키고 가스의 공급량을 기설정된 최저 가스 공급량으로 지속적으로 공급하도록하는 재설정 운전 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풍압감지스위치에 의해 감지되는 풍압은 패기팬에 의 회전시 발생되는 배기팬의 토출구와 배기연도의 입구 사이의 압력차임을 특징으로 하는 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 최저 배기팬 회전수 및 가스 공급량 설정 단계는 보일러 구동초기에 이루어지는 프리퍼지 단계에서 수행됨을 특징으로 하는 가스보일러의 배기팬 회전수 및 가스 공급량 제어방법.