KR20000032721A - 가스보일러의 급/배기량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기팬의 회전수를 감지하여 공급되는 공기의 양을 판단하고 이에 따라 공기 흡입구 측의 공기 댐퍼의 개폐량을 조정하므로써 가스가 완전연소를 이룰 수 있게 공기양을 조절할 수 있도록한 가스보일러의 급/배기량 제어 방법에 관한 것으로,

보일러 작동 초기에 공기 댐퍼의 개폐 정도가 중립 위치로 설정된 상태에서의 배기팬의 회전수를 감지하여 이 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위내가 되면 버너내에 공급되는 공기의 양이 정상이므로 가스가 정상 연소되는 것으로 판단하여 버너가 정상적으로 작동되게 하고, 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 이상이면 버너내에 공급되는 공기의 양이 부족으로 인하여 가스의 불완전 연소로 판단하여 공기 댐퍼를 단계적으로 개방하므로써 버너내에 공급되는 공기양을 증가시킴에 의해 배출공기의 배기 저항을 감소시켜 배기팬의 회전수가 기준 회전수 범위내에 있게 감소되도록 조정하고, 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 미만이면 공기 댐퍼를 단계적으로 폐쇄하므로써 버너내에 공급되는 공기량을 감소시킴에 의해 배기저항을 상승시켜 배기팬의 회전수가 기준 회전수 범위내에 있게 상승되도록 조정되게 하므로써 배기팬의 회전속도가 역풍이나 빨림 현상에 능동적으로 대응되게 공기를 공급하여 가스의 안정적인 연소를 이룰 수 있도록함을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 급/배기량 제어방법

본 발명은 가스보일러의 급/배기량 제어방법에 관한 것으로, 특히 배기연도의 역풍이나 빨림 현상에 의해 가변되는 배기팬의 회전 속도를 감지하여 회전 속도에 따라 공기 흡입구 측에 설치된 공기 댐퍼의 개폐량을 조절하므로써 버너내에 공급되는 공기의 양을 조절하고 이에 따라 배기 연도로 배출되는 공기의 양을 가변시키므로 배기팬의 회전속도가 기준 회전수 범위내에 있도록 조절하여 가스의 충분한 연소와 버너내의 미연소 가스를 충분히 배기함은 물론, 역풍이나 빨림 형상이 발생하였을 때도 가스의 충분한 연소를 이룰 수 있도록한 가스보일러의 급/배기량 제어방법에 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 구성 부분의 동작이 원만하게 이루어질 수 있도록 제어하는 제어부 및 조절부 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 보일러의 일예를 도 1에 개략적으로 도시하였다.

보일러는 가스관을 통해 버너(5)내로 유입된 가스를 점화플러그 등으로 점화하여 연소시켜 버너(5)의 상부에 설치된 열교환기(4)내의 용수를 가열시켜 용도에 따라 온수 또는 난방수로 사용하게 된다. 이와 같은 가스를 연소시켜 용수를 가열함에 있어서 가스의 연소를 위한 공기의 공급과 연소된 가스의 배출이 필요하며 이를 위해 보일러에는 배기팬(1)이 구비되어 있다.

상기 배기팬(1)은 공기 흡입구(2)를 통하여 흡입된 공기가 버너(5)를 통과하여 배기연도를 통해 배출구(3)측으로 흐르는 것을 원할하게 하는 역할을 하는 것으로 가스의 연소에 충분한 공기의 공급과 연소된 가스를 버너로부터 배출시키는 작용을 한다. 따라서 상기 회전하는 배기팬의 회전수가 정상인지 아닌지는 지속적으로 판별하여야 한다.

상기 배기팬의 회전수는 배기 연도를 통해 공기가 역류되는 역풍에 의해 가속되어 기준 회전수 범위 이상이 되거나, 또는 배기연도를 통해 공기가 빨려나가는 빨림 현상에 의해 감속되어 기준 회전수 범위 이하로 벗어나게 되면 공급되는 공기의 양이 가스를 연소시키기에 불충분하거나 과다하게 되어 가스의 적절한 소화가 이루어 지지 않게 되므로 보일러의 작동이 정지된다.

그러므로 보일러의 작동 과정 동안 지속적으로 배기팬의 회전수가 정상인지 아닌지를 판별하여야 하는바, 상기 배기팬의 회전수 판별 방법은 통상적으로 정상연소시 배기팬의 회전수를 감지하고 이 감지된 회전수가 기준 회전수의 범위내에 있는가로 판단하게 되는데, 예를 들어 정상 연소시 배기팬의 기준 회전수가 3000±200rpm인 경우, 감지된 팬의 회전수가 상기 회전수 범위를 벗어나는 즉, 팬의 회전수가 3200rpm이상으로 높게 감지되면 배기연도를 통해 강한 역풍이 인입된 것으로 판단하여 배기팬을 소정 시간 동안 강하게 회전시키고 다시 점화행정으로의 지연시키게 되고 그 후에도 기준 회전수의 범위에 도달되지 않으면 상기 과정을 반복하게 되어 보일러가 정상적인 가동을 하지 못하게 되고, 반대로 2800rpm 이하로 낮게 감지되면 배기 연도로 공기가 빨려나가는 현상 즉, 빨림 현상이 발생한 것으로 판단하여 보일러가 정지된다.

그러나 상기 기준 회전수의 범위 즉, 기준 회전수의 상한값과 하한값은 배기팬의 고장을 감지하고 배기구가 완전히 막힌 상태 즉, 공기가 공급되지 않는 상태에서의 보일러의 가동을 방지하기 위해 일정 기준치 이상을 벗어날 수 없으며, 이와 같이 기설정된 기준 회전수의 범위에 의한 배기팬의 회전수 제어 방법에 의한 공기의 급/배기제어는 아주 작은 역풍에 의해서도 보일러가 가동을 정지되게 할 뿐만아니라 빨림 현상의 발생시에는 보일러의 가동에 충분한 가스가 공급되지 않아 충분한 난방이나 온수의 제공을 이룰 수 없게 되거나 보일러의 가동이 정지되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 가스보일러 작동시 배기 연도로 역류되는 역풍이나 배기연도를 통해 공기가 빨려나가는 빨림 현상에 따라 변화되는 배기팬의 회전수를 소정의 기준 회전수의 범위와 비교하여 기준 회전수 이상시에는 공기 흡입구 측에 설치된 공기 댐퍼를 단계적으로 개방하여 공기의 양을 증가시켜 배기팬의 회전수를 감소시키므로써 기준 회전수 범위내에 있도록 조절하고, 기준 회전수 미만일 때에는 공기흡입구를 단계적으로 폐쇄하여 공기의 양을 증가시켜 배기팬의 회전수를 상승시키므로써 기준 회전수의 범위내가 되도록하여 배기팬의 회전수 즉, 공기의 급/배기량이 역풍이나 빨림 현상에 능동적으로 대응할 수 있도록 하므로써 작은 역풍이나 빨림 현상에 의하여도 보일러가 작동될 수 있도록 하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 공기 흡입구로 유입되는 공기의 유량을 조정할 수 있는 공기 댐퍼를 갖는 가스보일러에 있어서, 보일러 작동전 초기화 상태에서 공기의 유량을 제어하는 공기 댐퍼의 개폐 정도를 중립의 위치에 설정하는 댐퍼초기값설정단계와 배기팬을 회전시키는 배기팬 회전단계와, 상기 배기팬 회전 단계에서 배기팬이 회전을 시작하여 소정시간 경과 후 배기팬의 분당회전수(n)를 감지하는 팬회전수 감지 단계와, 상기 팬회전수 감지단계에서 감지된 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 내에 있는가를 판단하는 회전수 비교단계와, 상기 회전수 비교단계에서 감지된 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 내에 있는 것으로 판단되면 지속적으로 가스가 공급되고 버너가 정상 작동하여 연소를 진행하는 정상연소단계와, 상기 회전수 비교단계에서 감지된 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 이상인 것으로 판단되면 공기 댐퍼를 1단계 개방하여 배기 저항을 1단계 감소시킴과 동시에 버너내에 공급되는 공기의 양을 증가시킨 후 다시 감소된 배기팬의 회전수를 감지하고 이를 기준 회전수와 비교하는 배기팬 회전수 감소 조절 단계와, 상기 회전수 비교단계에서 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 미만인 것으로 판단되면 공기 댐퍼를 1단계 폐쇄하여 배기 저항을 1단계 상승시킴과 동시에 버너 내에 공급되는 공기의 양을 감소시킨 후 상승된 배기팬의 회전수를 감지하여 이를 기준 회전수와 비교하는 회전수 상승 조절단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 가스보일러의 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 배기팬 회전수 제어에 의한 급/배기량이 제어되는 가스보일러의 개략적인 제어블럭도이며,

도 3은 본 발명에 따른 배기팬 회전수 제어에 의한 급/배기량이 제어방법에 대한 플로우챠트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 .. 배기팬 2 .. 공기흡입구

3 .. 배출구 4 .. 열교환기

5 .. 버너

가 .. 운전 신호 입력부 나 .. 마이컴

다 .. 버너 구동부 라 .. 팬회전수 감지부

마 .. 배기팬 구동부 바 .. 공기 댐퍼 구동부

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 가스보일러의 급/배기량 제어방법에 의해 제어되는 가스보일러의 개략적인 제어블럭도로서, 보일러운전에 대한 난방, 난방/온수, 온수, 온도 및 시간등 일련의 운전 신호를 설정하여 입력하는 운전신호입력부(가)와, 상기 운전신호입력부(가)에서 입력된 운전 신호에 대하여 기설정된 소정의 프로그램에 의하여 제어하고 제어된 신호를 출력하는 마이컴(나)과, 상기 마이컴(나)의 제어 신호에 의하여 착화 구동하는 버너구동부(다)와, 상기 마이컴(나)의 제어 신호에 의하여 상기 배기팬의 회전수를 감지하는 팬회전수감지부(라)와, 상기 마이컴(나)의 제어 신호에 의하여 배기팬을 구동하여 보일러의 작동전에 연소실에 가스를 배기하고 연소중 연소실내에 공기가 공급되도록하는 배기팬구동부(마)와, 상기 마이컴(나)의 제어신호에 의하여 상기 공기 댐퍼를 구동시켜 연소실내로 유입되는 공기의 유량을 제어하는 공기 댐퍼구동부(마)로 구성되게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 급/배기량 제어방법에 의해 제어되는 가스보일러 제어방법에 대한 플로우챠트로서, 보일러 작동전 초기화 상태에서 공기 댐퍼를 중립위치로 설정하는 댐퍼초기값설정단계(40)와, 상기 공기 댐퍼초기값설정단계(40)에서 공기 댐퍼를 중립위치로 설정한 후 패기팬을 회전시키는 팬회전단계(41)와, 상기 팬회전단계(41)에서 패기팬의 회전하는 팬의 회전수를 감지하고 저장하는 팬회전수감지단계(42)와, 상기 팬회전수감지단계(42)에서 감지 저장된 횟수(n)가 기 설정된 기준 회전수 범위내에 있는 가는 판단하는 회전수비교단계(43)와, 상기 회전수비교단계(43)에서 배기팬의 팬회전수가 기준 회전수 범위내에 있으면 배기팬이 정상작동함으로 인식하여 다음 단계를 진행하여 보일러를 가동시키는 정상연소단계(44)와, 상기 회전수비교단계(43)에서 배기팬의 팬회전수가 기준 회전수 범위 이상이면 상기 공기 댐퍼를 1단계씩 개방하여 배기팬의 회전수가 기준 회전수 범위내가 되도록 감속되게 하는 공기 댐퍼개방단계(45) 및, 상기 회전수비교단계(43)에서 배기팬의 팬회전수가 기준 회전수 범위 미만이면 상기 공기 댐퍼를 1단계씩 폐쇄하여 배기팬의 회전수가 상기 기준 회전수 범위내로 가속되게 하는 공기 댐퍼폐쇄단계(45)로 이루어지도록 한 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 보일러에 전원을 인가하면 보일러는 공기 댐퍼초기값설정단계(40)로 가서 공기 댐퍼구동부(바)를 제어하여 공기 흡입구 측에 설치된 공기 댐퍼를 중립 위치로 설정하고, 연소실에 잔존하는 가스를 배기하기 위하여 팬회전단계(41)로 가서 배기팬구동부(라)를 제어하여 배기팬을 회전시켜 배기하게 된다.

상기 팬회전단계(41)에서 배기팬을 회전시키는 상태에서 상기 마이컴(나)에서는 팬회전수감지단계(42)로 가서 팬회전수감지부(라)를 제어하여 상기 회전하는 팬의 회전수를 감지하고 이를 저장하게 된다.

상기 팬회전수감지단계(42)에서 감지된 회전수는 상기 마이컴(나)에 전달되어 기설정된 기준 회전수 범위내에 있는가를 판단하는 회전수비교단계(23)로 가게 되고, 이때 감지된 팬회전수가 기준 회전수 범위내에 있으면 정상적인 연소를 하게 되고, 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 이상이면 감지된 팬회전수가 기준 회전수 범위내에 이를 수 있도록 공기 댐퍼를 1단계 개방시키는 공기 댐퍼개방단계(45)를 진행하며, 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 이하이면 감지된 팬회전수가 기준 회전수 범위내에 이를 수 있도록 공기 댐퍼를 1단계 폐새시키는 공기 댐퍼폐단계(45)를 진행한다.

상기에서 공기 댐퍼의 초기치설정단계에서 설정되는 공기 댐퍼의 개방상태는 공기 흡입구를 1/2정도 개방한 상태이며, 공기 댐퍼의 개방정도는 가스소비량에 비례하여 증가한다.

상기 회전수비교단계(23)에서 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 이상을 나타내는 것은 배기연도로의 역풍이 유입된 것으로 인식할 수 있으며, 이는 공기 댐퍼를 1단개 개방시켜 배기팬으로 유입되는 공기의 양을 증가시키므로써 공기 흡입구 측 공기압을 상승시켜 역풍의 압력을 극복하므로써 역풍이 감소된 것과 같은 효과가 있게 되며, 따라서 배기팬의 회전수가 감소된다.

또한 전술한 바와 같이, 상기 팬회전수감지단계(42)에서 감지된 팬회전수가 기준 회전수 범위 미만이면 감지된 팬회전수가 기준 회전수 범위내에 이를 수 있도록 공기 댐퍼를 1단계 폐쇄시키는 공기 댐퍼폐쇄단계(46)를 진행한다. 이와 같이, 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 미만을 나타내는 것은 배기 연도를 통해 공기의 빨림 현상이 발생하여 배기팬의 배기 가스 배출구측의 공기압이 낮아지므로 상대적으로 공그 흡입구 측의 공기압이 상승된 상태로 인식되며, 이는 공기 댐퍼를 1단개 폐쇄하여 공기의 양을 감소시켜 공기 흡입구측 공기압을 낮추어 빨림현상에 의해 낮추어진 배기팬의 배기가스 배출구측 공기압과 동일한 상태가 되게하여 빨림현상이 감소내지는 제거된 것과 같은 효과가 있게 되며, 따라서 배기팬의 회전수가 상승된다.

상기 공기 댐퍼개방단계(45)와 공기 댐퍼폐쇄단계(46)를 진행한 후 증가 또는 감소된 배기팬의 회전수를 다시 감지하여 감지된 회전수가 기설정된 기준 회전수 범위에 도달되었는가 여부를 판단하고 도달될 때까지 상기 단계를 반복한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 가스보일러의 가동시 배기연도로 인입되는 역풍 또는 배기연도를 통해 배기가스가 강제로 배출되는 빨림 현상에 따라 변화되는 배기팬의 회전수를 감지하고, 이 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 이상이면 공기 흡입구측에 설치된 공기 댐퍼를 단계별로 개방하여 배기팬에 유입되는 공기의 양을 증가시킴으로써 배기 연도로 역류되는 역풍을 억제하여 배기팬의 회전수를 감소시켜 기준 회전수 범위에 도달할 수 있도록하고, 감지된 회전수가 기준 회전수 범위 미만이면 공기 흡입구측에 설치된 공기 댐퍼를 단계별로 폐쇄하여 배기팬에 유입되는 공기의 양을 감소시킴으로써 배기 연도로부터 유출되는 공기의 양을 보충하므로써 공기 흡입구와 배기가스 배출구의 공기압을 같게하여 배기팬의 회전수를 증가시켜 기준 회전수 범위에 도달할 수 있도록하므로써 작은 역풍이나 또는 빨림현상에 의하여도 보일러가 작동이 되지 않는 것을 방지하여 안정적인 연소조건을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 공기 댐퍼의 개폐량을 가스소비량과 비례하여 조절될 수 있도록하므로써 가스소비량에 적당한 최적의 연소조건으로 배기팬을 회전되게 할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims (3)

1. 공기 흡입구로 유입되는 공기의 유량을 조절할 수 있는 공기 댐퍼를 갖는 가스보일러에 있어서,

   보일러 작동전 초기화 상태에서 공기의 유량을 제어하는 공기 댐퍼의 개폐 정도를 중립의 위치에 설정하고 배기팬을 회전시키는 단계(41)와,

   상기 단계(41)에서 배기팬이 회전을 시작하여 소정시간 경과 후 배기팬의 분당회전수(n)를 감지하는 단계((42)와,

   상기 단계(42)에서 감지된 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 내에 있는가를 판단하는 단계(43)와,

   상기 단계(43)에서 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 내에 있으면 가스가 공급되고 버너가 정상 작동하여 연소를 진행하는 단계(44)와,

   상기 단계(43)에서 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 이상이면 공기 댐퍼를 1단계 개방하여 배기 저항을 1단계 감소시킴과 동시에 버너내에 공급되는 공기의 양을 증가시킨 후 다시 감소된 배기팬의 회전수를 감지하고 이를 기준 회전수와 비교하는 단계(45)와,

   상기 단계(43)에서 팬회전수(n)가 기준 회전수 범위 미만이면 공기 댐퍼를 1단계 폐쇄하여 배기 저항을 1단계 상승시킴과 동시에 버너 내에 공급되는 공기의 양을 감소시킨 후 상승된 배기팬의 회전수를 감지하여 이를 기준 회전수와 비교하는 단계(46)로 이루어짐을 특징으로 하는 가스보일러의 급/배기량 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 댐퍼의 중립위치는 공기 흡입구의 1/2을 개방한 상태로 설정됨을 특징으로 하는 가스보일러의 급/배기량 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 댐퍼의 개방량은 가스소비량에 비례함을 특징으로 하는 가스보일러의 급/배기량 제어 방법.