KR20090103448A - 보일러의 순환펌프 유량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 순환펌프 유량 제어방법에 관한 것으로 특히, 공지된 보일러의 운전 제어방법에 있어서, 연소지시신호가 발생되면 공급열량을 설정온도에 따른 현재 출탕온도 대비로 산출하여 열량을 계산하는 단계와; 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 단계와; 상기 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 가운데 난방온도가 설정온도에 도달하는지를 계속 검출하는 단계와; 난방온도가 설정온도에 도달하면 그때 버너의 최대공급 연소열량이 4구간으로 구획한 현재제어열량 대비 어느 구간에 속하는 연소열량인지를 확인하여 순환펌프의 구동량을 현재제어열량 대비 다단으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 보일러의 순환펌프에 대한 유량제어를 실시할 때 난방공급열량이 적게 필요할 경우는 그에 맞게 펌프에 흐르는 유량도 적게 해 줄 수 있어 난방효율을 극대화할 수 있고, 펌프의 구동 능력을 줄여 줄 수 있어 펌프 구동에 따른 진동소음을 줄일 수 있음은 물론 소비전력을 대폭 줄일 수 있어 에너지 절감 효과를 가질 수 있으며, 또한 공급열량에 따라 현재의 난방 부하량도 인식하고 펌프의 순환 유량을 적게 함으로써 필요 이상의 열량이 공급되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있음은 물론 보일러 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

보일러의 순환펌프 유량 제어방법{Flow control method for circular pump in boiler}

본 발명은 보일러의 순환펌프 유량 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러에 공급되는 열량에 따라 펌프의 유량을 조절하는 방식을 통해 난방공급열량이 적게 필요할 경우는 그에 맞게 펌프에 흐르는 유량도 적게 해주어 난방효율을 극대화하고, 펌프의 구동 능력을 줄여 주어 펌프 구동에 따른 진동소음 및 소비전력을 대폭 줄여 에너지 절감 효과를 가질 수 있으며, 또한 공급열량에 따라 현재의 난방 부하량도 인식하여 펌프의 순환 유량을 적게 하여 필요 이상의 열량이 공급되는 것을 방지할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 보일러(Boiler)는, 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설 등에 더운물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수의 공급 등에 사용되어 지고 있다.

그런데, 종래 대부분이 보일러에 설치되어 있는 순환펌프의 속도는 보일러의 운전중에 항상 일정한 속도로 회전하던가, 연소중에는 강회전되고 소화시에는 정지하는 단조로운 운전제어가 이루어져 보일러의 난방배관과 같은 부품에 무리를 주어 보일러의 수명을 단축시키는 문제가 있고, 난방효율의 저하와 쾌적난방이 이루어질 수 없는 문제점이 항상 내포되어 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 국내 등록특허 10-279885호 및 10-0294415호 등에서는 보일러의 난방 출탕 측 및 난방 환수 측에 서미스터를 각각 설치하여 난방 출탕온도와 환수온도의 차를 이용하여 순환펌프의 회전수를 제어하는 방법을 제시하기도 하였다.

그러나 상기와 같은 순환펌프 제어방법은 난방출탕 측 및 난방환수 측의 온도차를 이용하여 이단(고속, 저속으로의 순환펌프 제어) 또는 삼단(고속, 중속, 저속)으로 제어하는 방법을 채택하고 있어, 해당 순환펌프의 동작에 대한 확인 방법이 전혀 없을 뿐만 아니라, 각 온수의 온도차만으로는 신속하고 정확한 비례제어를 하기 어려운 문제점이 여전히 남아있다.

또한, 일부 보일러에서는 보일러는 연소시 난방 유량을 제어하는 경우가 있는데, 이 경우 송풍팬의 회전수에 따라 순환펌프의 유량을 결정하여 난방을 하고 있다.

그러나, 이와 같은 방법으로 보일러의 순환펌프를 제어할 경우 난방의 능력효율을 위하여 버너의 절체가 있는 보일러 시스템에서는 맞지 않는 경우가 발생을 하였다.

또한, 보일러의 점화시에는 출탕 온도가 낮아서 최대 연소를 하게 되는데, 설정온도에 도달하여 유량을 송풍팬의 회전수가 낮아진 후 유량제어에 들어간다 하더라도 이미 열량공급이 과다하므로 연소시간이 그리 길지 못하고 이내 소화가 되므로 난방부하가 적은 곳에서는 순환펌프의 유량제어에 따른 효과를 보지 못하여 소비자의 불편사항이 발생하고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 보일러의 순환펌프에 대한 유량제어를 실시할 때 송풍팬의 회전수에 의한 것이 아니라 보일러에 공급되는 열량에 따라 펌프의 유량을 조절하는 방식을 통해 제어함으로써 난방공급열량이 적게 필요할 경우는 그에 맞게 펌프에 흐르는 유량도 적게 해주어 난방효율을 극대화하고, 펌프의 구동 능력을 줄여 펌프 구동에 따른 진동소음을 줄일 수 있음은 물론 소비전력을 대폭 줄여 에너지 절감 효과를 가질 수 있으며, 또한 공급열량에 따라 현재의 난방 부하량도 인식하여 펌프의 순환 유량을 적게 하여 필요 이상의 열량이 공급되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 소비자의 만족도를 대폭 향상시킬 수 있는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 보일러의 동작에 필요한 전원전압을 공급하는 전원 공급부와; 보일러의 구동에 필요한 키 신호를 사용자가 원격지에서 발생시킬 수 있도록 하는 리모컨과; 난방온도를 검출하는 난방온도 검출부와; 난방 및 온수제어에 필요한 각종 데이터를 기억하는 데이터 기억부와; 상기 리모컨에서 출력되는 키 신호 및 난방온도 검출부에서 검출되는 난방온도에 부응하여 기능부품 구동부를 통해 보일러의 각종 기능부품을 구동하는 제어부와; 상기 제어부의 출력신호에 부응하여 삼방변과 순환펌프, 점화기, 가스밸브 및 송풍팬과 같은 기능부품을 구동하는 기능부품 구동부를 구비한 보일러의 운전 제어방법에 있어서, 전원이 공급된 후 연소지시신호가 발생되면 공급열량을 설정온도에 따른 현재 출탕온도 대비로 산출하여 열량을 계산하는 단계와; 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 단계와; 상기 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 가운데 난방온도가 설정온도에 도달하는지를 계속 검출하는 단계와; 난방온도가 설정온도에 도달하면 그때 버너의 최대공급 연소열량이 4구간으로 구획한 현재제어열량 대비 어느 구간에 속하는 연소열량인지를 확인하여 순환펌프의 구동량을 현재제어열량 대비 다단으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부에서 난방온도가 설정온도에 도달한 상태에서 버너의 현재제어열량을 확인한 결과, 버너의 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 80% 초과 100% 이하인 4구간이면 상기 순환펌프를 최대 구동량 대비 95-100%로 설정한 4단으로 구동시키고, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 50% 초과 80% 이하인 3구간이면 상기 순환펌프를 최대 구동량 대비 83-88%로 설정한 3단으로 구동시키며, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 30% 초과 50% 이하인 2구간이면 상기 순환펌프를 최대 구동량 대비 68-75%로 설정한 2단으로 구동시키고, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 1% 초과 30% 이하인 1구간이면 상기 순환펌프를 최대 구동량 대비 50-60%로 설정한 1단으로 구동시키는 것을 특징으로 한다.

단, 열량의 경계구간은 보일러의 난방 능력에 따라 다소 변경될 수 있으므로 각각 ±10%의 공차를 허용하는 것으로 한다.

한편, 상기에 있어서 연소지시신호가 발생되고 열량이 계산된 후 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키기에 앞서 출탕온도 대비 환수온도 변환율 비교를 통해 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은지를 검출하는 단계를 더 실시하여 난방 부하가 정해진 부하이면 곧 바로 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 단계로 가되, 만약 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은 것으로 판단되면 순환펌프의 회전수를 최대 회전수에서 한 단을 낮추어 3단에서 상기 순환펌프를 최대 회전수로 구동하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러의 순환펌프에 대한 유량제어를 실시할 때 송풍팬의 회전수에 의한 것이 아니라 보일러에 공급되는 열량에 따라 펌프의 유량을 조절하는 방식을 통해 제어함으로써 난방공급열량이 적게 필요할 경우는 그에 맞게 펌프에 흐르는 유량도 적게 해 줄 수 있어 난방효율을 극대화할 수 있고, 펌프의 구동 능력을 줄여 줄 수 있어 펌프 구동에 따른 진동소음을 줄일 수 있음은 물론 소비전력을 대폭 줄일 수 있어 에너지 절감 효과를 가질 수 있으며, 또한 공급열량에 따라 현재의 난방 부하량도 인식하고 펌프의 순환 유량을 적게 함으로써 필요 이상의 열량이 공급되는 것을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있음은 물론 보일러 자체의 상품성과 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러 제어회로의 블록 구성도.

도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

도 3의 (a)(b)는 종래 송풍팬 회전수에 부응하여 순환펌프를 제어할 때와 본 발명을 적용하였을 때의 온도변화 및 열량제어 그래프.

도 4는 본 발명을 단 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 송풍팬 회전수 대비 제어열량 변화 그래프.

도 5의 (a)(b)는 본 발명을 절체 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 난방부하에 따른 연소제어 상태를 보인 그래프.

도 6의 (a)-(d)는 본 발명 방법에 의해 다단으로 제어되는 순환펌프에 공급되는 각단별 전원공급 상태를 보인 전원공급 파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전원 공급부 2 : 리모컨

3 : 난방온도 검출부 4 : 데이터 기억부

5 : 제어부 6 : 기능부품 구동부

62 : 삼방변 64 : 순환펌프

66 : 점화기 68 : 가스밸브

70 : 송풍팬

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러 제어회로의 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 3의 (a)(b)는 종래 송풍팬 회전수에 부응하여 순환펌프를 제어할 때와 본 발명을 적용하였을 때의 온도변화 및 열량제어 그래프를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명을 단 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 송풍팬 회전수 대비 제어열량 변화 그래프를 나타낸 것이며, 도 5의 (a)(b)는 본 발명을 절체 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 난방부하에 따른 연소제어 상태를 보인 그래프를 나타낸 것이고, 도 6의 (a)-(d)는 본 발명 방법에 의해 다단으로 제어되는 순환펌프에 공급되는 각단별 전원공급 상태를 보인 전원공급 파형도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 방법은, 보일러의 동작에 필요한 전원전압을 공급하는 전원 공급부(1)와; 보일러의 구동에 필요한 키 신호를 사용자가 원격지에서 발생시킬 수 있도록 하는 리모컨(2)과; 난방온도를 검출하는 난방온도 검출부(3)와; 난방 및 온수제어에 필요한 각종 데이터를 기억하는 데이터 기억부(4)와; 상기 리모컨(2)에서 출력되는 키 신호 및 난방온도 검출부(3)에서 검출되는 난방온도에 부응하여 기능부품 구동부(6)를 통해 보일러의 각종 기능부품을 구동에 따른 제어를 하는 제어부(5)와; 상기 제어부의 출력신호에 부응하여 삼방변(62)과 순환펌프(64), 점화기(66), 가스밸브(68) 및 송풍팬(70)과 같은 기능부품을 구동하는 기능부품 구동부(6)를 구비한 보일러의 운전 제어방법에 있어서,

전원이 공급된 후 연소지시신호가 발생되면(S1) 공급열량을 설정온도에 따른 현재 출탕온도 대비로 산출하여 열량을 계산하는 단계(S2)와;

순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 단계(S5)와;

상기 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 가운데 난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달하는지를 계속 검출하는 단계(S6)와;

난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달하면 그때 버너의 최대공급 연소열량이 4구간으로 구획한 현재제어열량 대비 어느 구간에 속하는 연소열량인지를 순차적으로 확인(S7-S9)하여 순환펌프(64)의 구동량을 현재제어열량 대비 다단(예를 들어 4단)으로 제어(S10-S13)하는 것을 특징으로 한다.

이때, 난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달한 상태에서 상기 제어부(5)에서 버너의 현재제어열량을 확인한 결과, 버너의 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 80% 초과 100% 이하인 4구간이면(S7에서 Yes) 상기 순환펌프(64)를 최대 구동량 대비 95-100%로 설정한 4단으로 구동(S10)시키고,

현재제어열량이 최대공급 열량 대비 50% 초과 80% 이하인 3구간이면(S8에서 Yes) 상기 순환펌프(64)를 최대 구동량 대비 83-88%로 설정한 3단으로 구동(S11)시키며,

현재제어열량이 최대공급 열량 대비 30% 초과 50% 이하인 2구간이면(S9에서 Yes) 상기 순환펌프(64)를 최대 구동량 대비 68-75%로 설정한 2단으로 구동(S12)시키고,

현재제어열량이 최대공급 열량 대비 1% 초과 30% 이하인 1구간이면(S9에서 No) 상기 순환펌프를 최대 구동량 대비 50-60%로 설정한 1단(S13)으로 구동시키는 것을 특징으로 한다.

단, 열량의 경계구간은 보일러의 난방 능력에 따라 다소 변경될 수 있으므로 각단의 설정치에서 ±10%의 공차를 허용하는 것으로 한다.

한편, 상기에 있어서 연소지시신호가 발생되고(S1) 열량이 계산(S2)된 후 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동(S5)시키기에 앞서 출탕온도 대비 환수온도 변환율 비교를 통해 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은지를 검출하는 단계(S3)를 더 실시하여, 난방 부하가 정해진 부하이면(S3에서 No) 곧 바로 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 단계(S5)로 가되, 만약 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은 것으로 판단되면(S3에서 Yes) 순환펌프(64)의 회전수를 최대 회전수(MAX)에서 한 단을 낮춰(MAX-1) 3단에서 최대 회전수로 순환펌프(64)를 구동시키도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기능부품 구동부(6)는 삼방변 구동부(61)와 순환펌프 구동부(63), 점화기 구동부(65), 가스밸브 구동부(67) 및 송풍팬 구동부(69) 등을 포함하게 된다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 전원 공급부(1)와 리모컨(2), 난방온도 검출부(3), 데이터 기억부(4), 제어부(5) 및 삼방변(62)과 순환펌프(64), 점화기(66), 가스밸브(68) 및 송풍팬(70)을 구동하는 기능부품 구동부(6)를 구비한 공지된 보일러의 운전 제어장치를 이용하여 순환펌프(64)의 구동력을 4단으로 구획한 현재제어열량에 부응하여 다단(즉 4단)으로 자동 제어하여 난방 순환수의 유속 및 그 량을 조절할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이와 같은 제어를 위하여 상기 제어부(5)에서는 연소지시신호가 입력되면(S1), 공급열량을 설정온도에 따른 현재 출탕온도에 대비하여 산출하는 방식을 통해 열량을 계산(S2)한 다음, 기본적으로는 난방부하의 상태 판단 없이 곧바로 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 단계(S5)를 수행하게 된다.

그러나, 때에 따라서는 실제 난방 부하가 보일러의 최대공급 열량 대비 정하진 부하 이하로 작을 수가 있으므로, 상기와 같이 열량을 계산한 후 곧바로 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 단계(S5)로 돌입하지 않고, 출탕온도가 설정온도에 도달하기 전에 단위시간당 공급되는 총 열량을 판단하는 방식을 통해 난방부하가 어느 정도인지를 판단(S3)하여, 난방부하가 정해진 부하 이하로 작은 것으로 판단되면 순환펌프(64)의 회전수를 최대 회전수(MAX)에서 한 단을 낮추고(즉, 3단으로 낮춤), 상기 순환펌프(64)를 3단에서 최대 회전수로 구동시킬 수 있도록 하였다.

이때, 상기 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 이유는, 연소 초기 높은 온도를 갖고 열교환기에서 배출되는 난방수를 보다 빨리 그리고 보다 많이 난방배관에 공급함과 동시에 순환시켜 빠른 시간 내에 난방온도를 설정온도에 도달시키기 위함이다.

이와 같이 상기 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 시간은 한정되지 않으며, 난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달할 때까지 지속된다.

상기와 같이 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키면서 난방온도(Tn)와 설정온도(Tset)를 상호 비교(S6)한 결과 난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달하였으면, 상기 제어부(5)에서는 현재 버너에서 소비되고 있는 제어열량이 4구간 중 어느 구간인지, 즉 최대공급 연소열량이 4구간으로 구획한 현재제어열량 대비 어느 구간에 속하는지를 순차적으로 확인(S7-S9)하고, 이렇게 확인한 최대공급 연소열량의 각 구간에 대비하여 순환펌프(64)의 구동량을 다단(예를 들어 4단)으로 제어(S10-S13)하게 된다.

즉, 난방수 온도가 설정온도에 도달된 상태에서 현재제어열량을 확인한 결과 최대공급 열량에 대비하여 80%는 초과하되 100% 이하인 4구간으로서 도 4 및 도 5의 (a)(b)와 같이 대연소 상태이면(S7에서 Yes) 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로서 95-100%로 설정한 4단으로 작동시키게 된다(S10).

또, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 50% 초과 - 80% 이하인 3구간으로서 중연소와 대연소 사이인 것으로 판단된 경우(S8에서 Yes)에는 상기 순환펌프(64)를 최대 회전수 대비 83-88%로 설정한 3단으로 구동시키게 된다(S11).

또한, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 30% 초과 - 50% 이하인 2구간으로서 소연소와 중연소 사이인 것으로 판단된 경우(S9에서 Yes)에는 상기 순환펌프(64)를 최대 회전수 대비 68-75%로 설정한 2단으로 구동시키게 된다(S12).

그리고, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 1% 초과 - 30% 이하인 1구간으로서 소연소 상태인 것으로 판단된 경우(S9에서 No)에는 상기 순환펌프(64)를 최대 회전수 대비 50-60%로 설정한 1단으로 구동시키게 된다(S13).

물론, 상기 순환펌프(64)를 현재제어열량에 대응하여 전술한 바와 같이 다단(즉, 4단)으로 제어하는 상태에서, 계속해서 버너의 열량을 계산(S14)하며 그때의 열량 변화에 따른 현재제어열량이 또 어느 구간인지를 지속적으로 판단(S9-S9)하여 현재제어열량에 변화가 발생되면 그 변화된 최대공급 열량이 어느 구간에 속하는지를 판단한 후 그 결과에 부응하여 상기 순환펌프(64)의 구동량을 다단으로 제어하는 단계(S10-S13)를 반복 수행하게 됨으로써 보일러에 공급되는 열량에 따라 순환펌프(64)의 유량을 계속해서 자동 조절할 수 있다.

이때, 상기 순환펌프(64)의 회전수 제어는 상기 제어부(5)에서 순환펌프(64)로 공급되는 전원전압을 도 6의 (a)-(d)와 같이 시간대 별로 제어하는 방법을 통해 4단으로 구분하여 제어하게 된다.

예를 들어, 현재제어열량을 확인한 결과 최대공급 열량에 대비하여 "80% 초과 - 100% 이하"인 4구간으로 판단된 경우 순환펌프(64)를 최대 회전수로 구동시키기 위해서는 도 6의 (a)와 같이 전원전압을 지속적으로 공급시켜 100%의 회전수를 갖도록 하는 4단으로 구동시킬 수 있다.

또, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 "50% 초과 - 80% 이하"인 3구간으로 판단된 경우, 상기 순환펌프(64)에 공급되는 전원전압을 도 6의 (b)와 같이 약 0,5초 "온"타임과 약 0.08초 "오프"타임으로 설정하여 제어하게 되면 상기 순환펌프(64)의 구동력은 약 80%를 갖는 3단 구동제어가 이루어지게 된다.

또한, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 "30% 초과 - 50% 이하"인 2구간으로 판단된 경우, 상기 순환펌프(64)에 공급되는 전원전압을 도 6의 (c)와 같이 약 0,4초 "온"타임과 약 0.17초 "오프"타임으로 제어하게 되면 상기 순환펌프(64)의 구동력은 약 70%를 갖는 2단 구동제어가 이루어지게 된다.

뿐만 아니라, 현재제어열량이 최대공급 열량 대비 "1% 초과 - 30% 이하"인 1구간으로 판단된 경우, 상기 순환펌프(64)에 공급되는 전원전압을 도 6의 (d)와 같이 약 0,3초 "온"타임과 약 0.3초 "오프"타임으로 제어하게 되면 상기 순환펌프(64)의 구동력은 약 50%를 갖는 1단 구동제어가 이루어지게 된다.

이때, 상기 순환펌프(64)는 한번 구동되고 나면 정지하는데 까지 많은 시간이 걸리게 되므로 상기 순환펌프(64)를 예를 들어 50%로 구동시킬 때 실제 전원공급시간과 차단시간이 0.3초씩 같으나, 순환펌프(64)가 "오프"타임에서 정지하지 않고 그 속도만 줄어들다가 다시 "온"타임에 공급되는 전원전압에 의해 재구동이 이루어지므로 상기 순환펌프의 구동력이 전체적으로 50%를 나타낼 뿐 정지하지 않아 난방수의 순환은 지속적으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 순환펌프(64)를 50% 미만의 구동력을 갖도록 구동시키지 않는 이유는 그 50% 미만이 되면 순환펌프(64)가 정지하거나 진동이 심해짐으로 실제 제어에서는 그 미만으로는 제어하지 않는다.

뿐만 아니라, 상기 순환펌프(64)의 구동에 따른 단 제어는 더 세분해서 제어할 수도 있으나, 순환펌프(64)의 유량제어에서는 별차가 없기 때문에 본 발명에서는 4단으로 제어하였다.

한편, 본 발명에서는 연소지시신호가 발생(S1)되고 열량이 계산(S2)된 후 필요에 따라서는 전술한 바와 같이 순환펌프(64)를 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 제어를 실시하지 않고 그에 앞서 단위시간 동안 출탕온도의 변화량을 통해 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은지를 검출하는 단계(S3)를 더 실시하여 난방 부하의 크기에 따라 순환펌프(64)의 구동력을 제어할 수 있도록 하였다.

이와 같이 난방 부하의 크기를 판단한 결과 현재의 보일러에서 난방을 실시하고 있는 난방 부하의 크기가 해당 보일러에서 실시할 수 있는 정격부하인 정해진 부하(S3에서 No)이면, 전술한 바와 같이 곧 바로 순환펌프(64)를 4단에서 최대 회전수(MAX)로 구동시키는 단계(S5)부터 그 이하의 단계를 실시하게 된다.

그러나, 상기에서 난방 부하를 판단한 결과 만약, 난방 부하가 해당 보일러에서 수행할 수 있는 난방 부하인 정해진 부하 이하로 작은 것으로 판단(S3에서 Yes)되면, 상기 순환펌프(64)의 회전수를 최대 회전수(MAX)에서 한 단을 낮추어(예를 들어 4단에서 3단으로) 최대 회전수로 구동시키면서 현재의 난방온도(Tn)가 설정온도(Tset)에 도달되었는지 검출하는 단계(S6)로 가게 된다.

따라서, 난방 초기 해당 보일러에서 난방을 실시할 수 있는 정해진 난방 부하보다 작은 난방 부하를 갖는 경우 불필요하게 순환펌프(64)가 4단에서 최대로 구동됨으로 인한 소음과 불필요한 전력낭비를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도 3의 (a)(b)는 송풍팬 회전수에 부응하여 순환펌프를 제어하는 종래와 본 발명을 적용하였을 때의 온도변화 및 열량제어 그래프이고, 도 4는 본 발명을 단 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 송풍팬 회전수 대비 제어열량 변화 그래프이며, 도 5의 (a)(b)는 본 발명을 절체 버너를 갖는 보일러에 적용하였을 때의 난방부하에 따른 연소제어 상태를 보인 그래프를 나타낸 것인데, 이들 그래프를 참조하고 일부 열량 및송풍팬 회전수를 예를 들며 본 발명에서 적용한 열량제어에 대해 부가 설명하면 다음과 같다.

예를 들어 20,000kcal/h의 열량의 단 버너를 갖는 보일러의 경우에 있어서, 버너의 숫자가 10 라고 가정을 한다면, 절체 버너의 경우는 소연소는 버너 4개가 작동중 일 때이고, 중연소는 버너 6개, 대연소가 버너 10개(중연소 + 소연소)가 작동되는 경우가 된다.

상기에 있어서 단 버너인 경우 도 4와 같이 다단제어가 이루어지게 되므로 예를 들어 최대(MAX) 열량이 20,000kcal/h가 되고, 이때 송풍팬의 회전수는 5,000 rpm 정도가 되며, 최소(MIN) 열량은 5,000kcal/h가 되고 이때의 송풍팬 회전수는 3,000 rpm 정도가 된다.

또한, 절체 버너의 경우 난방부하가 정상일 때 순환펌프(64)는 도 5의 (a)와 같이 4단 제어가 이루어지고, 난방 부하가 작을 때는 도 5의 (b)와 같이 3단 제어가 이루어지므로 소연소에서 최대 열량이 예를 들어 12,000kcal/h가 되고 이때의 송풍팬 회전수는 5,000rpm 정도가 되며, 최소 열량은 5,000kcal/h가 되고 그때의 송풍팬 회전수는 3,000rpm 정도가 된다.

또, 중연소에서 최대 열량은 예를 들어 16,000kcal/h가 되고 이때 송풍팬의 회전수는 5,000rpm 정도가 되고, 최소 열량은 8,000kcal/h가 되고 그때의 송풍팬 회전수는 3,000rpm 정도가 된다.

뿐만 아니라, 대연소에서 최대 열량은 예를 들어 20,000kcal/h가 되고 이때 송풍팬의 회전수는 5,000rpm 정도가 되며, 최소 열량은 13,000kcal/h가 되고 그때의 송풍팬 회전수는 3,000rpm 정도가 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

Claims (5)

1. 전원 공급부와 리모컨, 난방온도 검출부, 데이터 기억부, 제어부 및 삼방변과 순환펌프, 점화기, 가스밸브 및 송풍팬을 구동하는 기능부품 구동부를 구비한 보일러의 운전 제어방법에 있어서,

   연소지시신호가 발생되면 공급열량을 설정온도에 따른 현재 출탕온도 대비로 산출하여 열량을 계산하는 단계와;

   순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 단계와;

   상기 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 가운데 난방온도가 설정온도에 도달하는지를 계속 검출하는 단계와;

   난방온도가 설정온도에 도달하면 그때 버너의 최대공급 연소열량이 4구간으로 구획한 현재제어열량 대비 어느 구간에 속하는 연소열량인지를 확인하여 순환펌프의 구동량을 현재제어열량 대비 다단으로 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부에서 난방온도가 설정온도에 도달한 상태에서 버너의 현재제어열량을 확인한 결과,

   버너의 현재제어열량이 매우 높은 4구간이면 상기 순환펌프를 4단으로 구동시키고,

   현재제어열량이 높은 3구간이면 상기 순환펌프를 3단으로 구동시키며,

   현재제어열량이 낮은 2구간이면 상기 순환펌프를 2단으로 구동시키고,

   현재제어열량이 매우 낮은 1구간이면 상기 순환펌프를 1단으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 순환펌프를 현재제어열량에 대응하여 다단으로 제어하는 상태에서, 계속해서 버너의 열량을 계산하고, 그때의 열량 변화에 따른 현재제어열량이 또 어느 구간인지를 지속적으로 판단하여 현재제어열량에 변화가 발생되면 그 변화된 최대공급 열량이 어느 구간에 속하는지를 판단한 후 그 결과에 부응하여 상기 순환펌프의 구동량을 다시 변화시켜 다단 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   현재제어열량의 4구간은 최대공급 열량 대비 80% 초과 100% 이하이고, 상기 순환펌프의 4단 구동은 최대 구동량 대비 95-100%로 구동시키는 것이며,

   현재제어열량의 3구간은 최대공급 열량 대비 50% 초과 80% 이하이고, 상기 순환펌프의 3단 구동은 최대 구동량 대비 83-88%로 구동시키는 것이며,

   현재제어열량의 2구간은 최대공급 열량 대비 30% 초과 50% 이하이고, 상기 순환펌프의 3단 구동은 최대 구동량 대비 68-75%로 구동시키는 것이며,

   현재제어열량의 1구간은 최대공급 열량 대비 1% 초과 30% 이하이고, 상기 순환펌프의 1단 구동은 최대 구동량 대비 50-60%로 구동시키는 것임을 특징으로 하는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   연소지시신호가 발생되고 열량이 계산된 후 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키기에 앞서, 단위시간 동안 출탕온도의 변환량을 통해 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은지를 검출하는 단계를 더 실시하고,

   그 결과 난방 부하가 정해진 부하 이상이면 곧 바로 순환펌프를 최대 회전수로 구동시키는 단계로 가되,

   만약 난방 부하가 정해진 부하 이하로 작은 것으로 판단되면 순환펌프의 회전수를 최대 회전수에서 한단 낮춰(4단에서 3단으로) 구동시키면서 현재의 난방온도가 설정온도에 도달되었는지 검출하는 단계를 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 보일러의 순환펌프 유량 제어방법.