KR20130045032A - 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 관한 것으로 특히, 온수의 사용으로 인해 수류가 검지되면 점화를 실시하고 정해진 최소 열량(Q1)으로 정상 연소량 제어를 실시하는 단계와; 정해진 제 1 시간(t1) 동안 정해진 제 2 시간(t2) 간격을 두고 온수공급 온도를 계속 검출하여 기억시키며 최저온도를 갱신해 가는 단계와; 온수공급 온도에 대한 최저온도 갱신시간인 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었는지를 판단하는 단계와; 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었으면 정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정하는 단계와; 사용자의 설정온도(Tset ℃)에서 확정한 직수온도(Tin ℃)를 빼어 그 온도차(T ℃)를 산출하는 단계와; 상기에서 산출된 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만인지, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도인지, 아니면 제 2 온도(B ℃) 이상인지를 순차적으로 계속 판단하는 단계와; 상기에서 비교한 결과 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만이면 연소부의 연소량을 현재의 연소량(Q2)으로 지속 제어하고, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 3 연소량(Q3)으로 연소부의 연소량을 증대시켜 제어하며, 제 2 온도(B ℃) 이상이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 4 연소량(Q4)으로 연소부의 연소량을 증대시켜 제어하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에서는 급탕기에서 온수 공급을 위한 연소량 제어를 필요한 연소량에 근접하게 제어하여 온수 공급 속도를 빠르게 하는 것과 더불어 안정된 온수 공급을 할 수 있고, 입수온도 검출은 온수 사용시부터 일정시간 동안 검출되는 온도의 최저 온도로 확정하여 입수온도에 대한 판단을 하는 방식을 통해 온수 공급 연소량 계산을 정확히 할 수 있는 것이다.

Description

급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법{Controlling method for primary combustion amount of hot water use in heating apparatus}

본 발명은 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 급탕기에서 온수 공급을 위한 연소량 제어를 필요한 연소량에 근접하게 제어할 수 있도록 하여 온수 공급 속도를 빠르게 하는 것과 더불어 안정된 온수 공급이 될 수 있도록 하고, 입수온도 검출은 온수 사용시부터 일정시간 동안 검출되는 온도의 최저 온도로 확정하여 입수온도에 대한 판단을 하는 방식을 통해 온수 공급 연소량 계산을 정확히 할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 온수를 공급하는 급탕기의 연소실에 연소용 공기를 공급하는 송풍기는 질량이 큰 회전체를 구비하고 있기 때문에 회전속도는 급격히 변화할 수 없다.

한편, 연소실에 연료를 공급하는 연료조절기(예컨대 비례밸브)는 밸브체의 질량이 작기 때문에 용이하게 연료의 공급량을 변화시킬 수 있다. 이 때문에 송풍기와 연료조절기를 독립하여 제어하거나 연료조절기와 송풍기를 동시에 제어하면 연소량이 변화할 때에 연료조절기에 의한 연료의 공급량과 송풍기의 풍량이 적합치 않아 공연비의 이상(異常)이 발생한다.

그래서, 송풍기 풍량을 연소량에 따라 제어하고, 연료조절기의 개방도를 송풍기의 풍량과 연소상태(공연비(空然比))에 따라 제어하여 연소량이 변화할 때의 공연비의 이상이 발생하는 것을 방지하는 급탕기가 고안되어 있다(일본국 특개소 62-252826).

그리고, 종래의 연소량은 사용자에 의하여 설정된 설정온도의 탕이 얻어질 수 있도록 설정온도, 입수온도, 수량, 열효율에 의거하여 피드포워드 제어에 의하여 산출되는 것이었다.

종래 국내특허공보 특1994-4184호 "급탕기의 연소량 제어장치"가 제시된 바 있는데, 이는 연료의 연소를 행하는 연소부와 이 연소부에 연소용 공기를 공급하는 송풍기와 연료의 연소에 의하여 얻어진 열과 물을 열교환하여 물을 가열하는 열교환기를 구비하는 급탕기에서, 상기 송풍기의 송풍량을 제어함으로써 연소량의 제어를 행하는 급탕기의 연소량 제어장치에 있어서, 제어부에 의해 설정된 온도(Ts)와 입수온도센서에 의하여 검출된 입수온도(Ti)와의 차와, 수량검출 센서에 의하여 검출된 수량(W)과, 열교환기의 열교환효율(l/eff)을 곱하여 출탕온도를 설정온도로 유지하는데 필요로 하는 피드포워드 연소량을 산출하는 피드포워드 연소량 산출수단과; 상기 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 열교환기에 미리 설정된 열용량(M)과, 상기 열교환기와 바이패스수로와의 바이패스비에 따른 정수(a)를 곱해서 열교환용량 보정연소량을 산출하는 열교환용량 보정연소량 산출수단과; 상기 제어부에 의해 공연비를 보정하였을 경우, 공연비 보정에 따라 증감되는 가스량을 보정해서 공연비 보정연소량(N)의 부호를 반전시켜 공연비 보정 연소량을 산출하는 공연비 보정 연소량 산출수단과; 상기 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도 센서에 의해 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 수량검출센서에 의해 검출된 수량(W)과, 비례정수(E)를 곱해서 비례보정 연소량을 산출하는 비례보정 연소량 산출수단과; 상기 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도와의 차를 적분해서 적분보정연소량을 산출하는 적분보정 연소량 산출수단을 갖추고; 상기 각각의 수단에 의해 산출된 피드포워드 연소량, 상기 열교환용량 보정연소량, 상기 공연비 보정연소량, 상기 비례보정연소량, 상기 적분보정연소량을 가산하여 연소량을 결정해서 급탕기의 연소량을 제어하는 구성으로 되어 있다.

즉, 종래 급탕기의 연소량 제어장치에서는 연소량(Q)을 결정하기 위하여 피드포워드 연소량(QFF)과, 열교환용량 보정연소량(K)와, 공연비 보정연소량(T)와 비례보정 연소량(P)과, 적분보정 연소량(I)을 가산한 값으로 실제 제어하는 연소량으로 결정한다.

이를 간단한 수식으로 표시하면 Q = QFF + K + T + P + I .....식(1)이 된다.

식(1)에서 포드포워드 연소량(QFF)은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 입수 온도센서에 의하여 검출된 입수온도(Ti)와의 차와, 수량검출센서에 의하여 검출된 수량(W)과, 열교환기의 열교환효율 (I/eff)을 피드포워드 연소량 산출수단에서 곱하여 산출된다.

이것을 수식으로 나타내면 QFF=(Ts-Ti)W/eff .....식(2)로 표시된다.

또한, 상기 열교환용량 보정연소량(K)는 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차(Ts-To)와, 사용되는 열교환기에 따라 미리 설정된 열용량(M)과, 열교환기과 바이패스수로와의 바이패스 비에 따른 정수(a)를 열교환용량 보정연소량 산출수단에서 곱하여 산출된다.

이것은 수식으로 나타내면 K=a(Ts-To)M ......식(3)으로 표시된다.

또, 이 열교환용량 보정연소량(K)의 산출은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)가 얻어지는데 필요한 열교환기의 가상온도(Te)를 산출하고, 이 가상온도(Te)와 탕온도센서에 의하여 검출된 탕온도(Tm)와의 차와, 열용량(M)을 곱하여 산출하여도 같다.

또, 이것은 수식으로 나타내면 K=(Te-Tm)M .....식(4)로 표시된다.

한편, 상기 공연비 보정연소량(T)는 상기 제어부에 의해 공연비를 보정하였을 경우, 공연비 보정에 따라 증감되는 가스량을 보정해서 공연비 보정에 의한 보정연소량 (N)의 부호를 반전시킨 것으로서, 공연비 보정연소량 산출수단에서 반전시킨 것이다.

이것은 수식으로 나타내면 T=-N ......식(5)로 표시된다.

식(1)에서 비례보정 연소량(P)의 산출은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 수량검출센서에 의하여 검출된 수량(W)와, 비례정수(E)를 비례보정 연소량 산출수단에서 곱하여 산출된다.

이것을 수식으로 나타내면 P=E(Ts-To)W .....식(6)으로 표시된다.

식(1)에서 적분보정 연소량(I)의 산출은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차(Ts-To)를 적분보정 연소량 산출수단에서 적분한 것이다.

이것을 수식으로 나타내면 In=In-1 +bWn(Ts-To) ......식(7)로 표시된다.

여기에서, b×Wn은 적분정수를 나타내고, In는 금회 산출하는 적분보정 연소량이고, In-1은 전회 산출한 적분보정 연소량이다.

적분보정 연소량(I)의 변화량을 유량(Wn)에 비례시킴으로써, 피드백에 필요한 시간지연이 보정되어, 적분보정 연소량(I)이 수량 전체에 걸쳐서 균일하게 평가될 수 있다.

그런데 이와 같은 제어 방법은 입수온도(Ti)와 수량(W)이 검출되어야 연소량(Q)을 산출할 수 있다. 입수온도(Ti)와 수량(W)을 검지하는 수단이 구성되어 있지 않은 제어장치에서는 연소량(Q)을 결정하기 위해서는 열교환보정 연소량(K)과 공연비보정 연소량(T)과 비례보정 연소량(P)과 적분보정 연소량(I)을 가산한 값을 실제 제어하는 연소량으로 결정한다.

이것을 수식으로 나타내면 Q=K+T+P+I…..식(8)으로 표시된다,

식(8)에서 비례보정 연소량(P)의 산출은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도 센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와 비례정수(E)를 비례보정 연소량 산출수단에서 곱하여 산출된다.

이것을 수식으로 나타내면 P=E(Ts-To)…식(9)로 표시 된다.

식(8)에서 적분보정 연소량(I)의 산출은 제어부에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도 센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차(Ts-To)를 적분보정 연소량 산출수단에서 적분한 것이다.

이것을 수식으로 나타내면.. In=In-1 +b(Ts-To) … 식(10)으로 표시 된다.

여기서 b는 적분정수를 나타내고, In은 금회 산출하는 적분보정 연소량이고,

In-1은 전회 산출한 적분보정 연소량이다.

적분보정 연소량(I)의 변화량을 제어부에 의해 설정된 설정온도 (Ts)와 출탕온도 센서에 의하여 검출된 출탕온도 (To)와의 차(Ts-To)에 비례 시킴으로써 적분보정 연소량(I)이 온도차(Ts-To)에 따라 균일하게 평가될 수 있다.

그런데, 이와 같은 제어방법은 출탕온도 변화에 따라 연소량이 조절되어 원하는 온도로 온수의 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 온수 사용 초기에는 점차적으로 설정온도에 도달하게 되므로 설정온도까지 도달하는데 시간이 다소 소요되게 된다.

이를 보정 하기 위해 비례보정 연소량과 적분보정 연소량을 크게 하게 되면 온수온도가 오버슈트 온도가 되는 경우가 발생하게 되므로 비례보정 연소량과 적분보정 연소량은 일정 값 이상으로 설정하지 못하는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위하여 연소 초기에만 연소량을 증가시키고 출탕온도가 설정온도에 도달하게 되면 종래 기술과 같이 연소량 제어가 되도록 하여 초기 연소시 설정온도 도달시간을 단축할 수 있는 기술을 필요로 하고 있는 실정이다.

다시 말해서, 연소량(Q) 결정하기 위해서는 비례보정 연소량(P)과, 적분보정 연소량(I)을 설정온도 및 입수온도, 유량 등의 요소를 가지고 계산한 값으로 실제 연소량을 결정해야 하지만, 종래의 온수공급 온도센서 하나로 연소량을 제어하는 경우는 연소량(Q) 결정하기 위해서는 비례보정 연소량(P)과, 적분보정 연소량(I)의 가산값을 온수공급 온도 변화에 따라 연소량이 조절되어 원하는 온도로 온수를 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 온수 사용 초기에는 필요 연소량을 정확히 계산할 수 없으므로 최소 연소량 부터 점차적으로 설정온도에 도달하는지를 확인하면 연소량을 조절할 수 밖에 없으므로 설정온도까지 도달하는데 시간이 다소 소요되게 된다.

이를 개선하기 위해 온수 사용 초기에 비례보정 연소량(P)과 적분보정 연소량(I)을 크게 하게 되면 온수온도가 오버슈트 및 언더슈트 온도가 반복하여 발생 하는 경우가 있고, 입수온도가 높거나, 입수량이 적게 될 경우 심하게는 연소가 ON/OFF가 반복되는 경우가 발생되므로 비례보정 연소량(P)과 적분보정 연소량(I)은 일정 값 이상으로 설정하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 현재 제어에 필요한 연소량(Q)을 정확하게 알 수 없는 상태에서 초기에 최소 연소량이 아닌 높은 연소량을 넣게 되면 연소량(Q) 제어가 온도를 따라가지 못하여 연소가 ON/OFF되어 온도제어 불능 상태가 되는 문제점이 있다

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 급탕기에서 연소량(Q) 결정하기 위해서는 비례보정 연소량(P)과, 적분보정 연소량(I)을 설정온도 및 입수온도, 유량 등의 요소를 가산한 값으로 실제 연소량을 결정해야 하지만, 필요 요소를 충분히 구비하지 못하여 온수공급 온도센서 하나로 온수온도를 제어할 경우, 초기 점화 후에 필요한 제어 연소량(Q)에 근접하여 제어할 수 있도록 제어부에 의해 설정된 설정온도와 입수온도의 차이에 따라 각각 다른 연소량(Q)을 초기값으로 연소량(Q) 제어를 하여 온수온도의 가열 속도를 빠르게 하고, 비례보정 연소량(P)과 적분보정 연소량(I)을 적정값으로 설정하여 오버슈트 및 언더슈트를 해결할 수 있는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기에서 입수온도 검출은 온수공급 온도센서 하나밖에는 없으므로 입수온도를 판단하기 위한 방법으로 연소 전에 온수 공급되는 온도를 입수온도(직수온도)로 확정하는 방법도 있을 수 있으나, 이러한 경우는 온수사용을 종료하고 재사용을 할 경우에 연소실에 남아 있는 온수온도를 입수온도(직수온도)로 확정하게 되므로 입수온도의 확정에 오류가 발생할 수 있는데, 이러한 오류를 최소화하기 위하여 초기 온수 사용시부터 가동(연소)이 되는 일정시간 동안 온수공급 온도센서의 온도변화를 지속적으로 갱신을 하고, 그 중 입력되는 온도의 최저 온도를 입수온도(직수온도)로 확정하여 온수를 설정온도에 빠르게 도달시킬 수 있는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법은, 연료의 연소를 행하는 연소부와, 이 연소부에 연소용 공기를 공급하는 송풍기와, 연료의 연소에 의하여 얻어진 열과 물을 열교환하여 물을 가열하는 열교환기와, 온도등을 설정하는 조절장치와, 열교환기의 출탕온도를 검지하는 출탕온도센서와, 수류를 검지하는 수류 검지센서와, 급탕기의 전반적인 제어동작을 수행하는 제어부를 구비한 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 있어서, 온수의 사용으로 인해 수류가 검지되면 연소부에 점화를 실시하는 단계와; 정해진 최소 열량(Q1)으로 정상 연소량 제어를 실시하는 단계와; 정해진 제 1 시간(t1) 동안 정해진 제 2 시간(t2) 간격을 두고 온수공급 온도를 계속 검출하여 기억시키며 최저온도를 갱신해 가는 단계와; 온수공급 온도에 대한 최저온도 갱신시간인 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었는지를 판단하는 단계와; 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되지 않았으면 이전 단계를 반복 수행하고 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었으면 정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정하는 단계와; 사용자의 설정온도(Tset ℃)에서 상기에서 확정한 직수온도(Tin ℃)를 빼어 그 온도차(T ℃)를 산출하는 단계와; 상기에서 산출된 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만인지, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도인지, 아니면 제 2 온도(B ℃) 이상인지를 순차적으로 계속 판단하는 단계와; 상기에서 비교한 결과 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만이면 연소부의 연소량을 현재의 연소량(Q2)으로 지속 제어하고, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 3 연소량(Q3)으로 연소부의 연소량을 증대시켜 제어하며, 제 2 온도(B ℃) 이상이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 4 연소량(Q4)으로 연소부의 연소량을 증대시켜 제어하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기에서 정해진 제 1 시간(t1)은 3-6초이고, 정해진 제 2 시간(t2)은 0.05-0.2초인 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 정해진 제 1 온도(A ℃)는 8-10℃이고, 제 2 온도(B ℃)는 18-20℃인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 정해진 제 3 연소량(Q3)은 정해진 제 4 연소량(Q4)보다 작은 값으로, 정해진 제 3 연소량(Q3)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 1/3 연소량이고, 정해진 제 4 연소량(Q4)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 2/3 연소량인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 의하면, 필요 요소를 충분히 구비하지 못하여 온수공급 온도센서 하나로 온수온도를 제어할 경우, 초기 점화 후에 필요한 제어 연소량(Q)에 근접하여 제어할 수 있도록 제어부에 의해 설정된 설정온도와 입수온도의 차이에 따라 각각 다른 연소량(Q)을 초기값으로 연소량(Q) 제어를 하여 온수온도의 가열 속도를 빠르게 하고, 비례보정 연소량(P)과 적분보정 연소량(I)을 적정값으로 설정하여 오버슈트 및 언더슈트를 해결할 수 있으며, 또한 초기 온수 사용시부터 가동(연소)이 되는 일정시간 동안 온수공급 온도센서의 온도변화를 지속적으로 갱신을 하고 그 중 입력되는 온도의 최저 온도를 입수온도(직수온도)로 확정함으로써 온수온도를 설정온도에 빠르게 도달시킬 수 있어 사용자에게 질 좋은 온수를 제공한 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1의 본 발명 방법이 적용된 급탕기 제어회로의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

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

도 1의 본 발명 방법이 적용된 급탕기 제어회로의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법은,

연료의 연소를 행하는 연소부(1)와, 이 연소부(1)에 연소용 공기를 공급하는 송풍기(2)와, 연료의 연소에 의하여 얻어진 열과 물을 열교환하여 물을 가열하는 열교환기와, 온도 등을 설정하는 조절장치(3)와, 열교환기의 출탕온도를 검지하는 출탕온도센서(5)와, 수류를 검지하는 수류 검지센서(6)와, 급탕기의 전반적인 제어동작을 수행하는 제어부(7)를 구비한 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 있어서,

온수의 사용으로 인해 수류가 검지되면 연소부(1)에 점화를 실시하는 단계(S1)와;

정해진 최소 열량(Q1)으로 정상 연소량 제어를 실시하는 단계(S2)와;

정해진 제 1 시간(t1) 동안 정해진 제 2 시간(t2) 간격을 두고 출탕온도센서(5)를 통해 온수공급 온도를 계속 검출하여 제어부(7) 내에 기억시키며 최저온도를 갱신해 가는 단계(S3)와;

온수공급 온도에 대한 최저온도 갱신시간인 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었는지를 판단하는 단계(S4)와;

정해진 제 1 시간(t1)이 경과되지 않았으면 이전 단계(S3)를 반복 수행하고 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었으면 정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정하는 단계(S5)와;

사용자의 설정온도(Tset ℃)에서 상기에서 확정한 직수온도(Tin ℃)를 빼어 그 온도차(T ℃)를 산출하는 단계(S6)와;

상기에서 산출된 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만인지, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도인지, 아니면 제 2 온도(B ℃) 이상인지를 순차적으로 계속 판단하는 단계(S7-S9)와;

상기에서 비교한 결과 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만이면 연소부(1)의 연소량을 현재의 연소량(Q2)으로 지속 제어하고(S10), 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 3 연소량(Q3)으로 연소부(1)의 연소량을 증대시켜 제어하며(S11), 제 2 온도(B ℃) 이상이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 4 연소량(Q4)으로 연소부(1)의 연소량을 증대시켜 제어(S12)하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기에서 정해진 제 1 시간(t1)은 3-6초이고, 정해진 제 2 시간(t2)은 0.05-0.2초인 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 정해진 제 1 온도(A ℃)는 8-10℃이고, 제 2 온도(B ℃)는 18-20℃인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 정해진 제 3 연소량(Q3)은 정해진 제 4 연소량(Q4)보다 작은 값으로, 정해진 제 3 연소량(Q3)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 1/3 연소량이고, 정해진 제 4 연소량(Q4)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 2/3 연소량인 것을 특징으로 한다.

여기서 미설명부호 8은 불꽃검지센서이고, 9는 팬 구동장치이다.

이와 같은 단계으로 이루어진 본 발명의 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 소정 프로그램을 통해 급탕기의 전반적인 제어부능을 수행하는 제어부(7)에서는 수류 검지센서(6)를 통해 사용자의 온수 사용으로 인해 수류가 검지되는지를 계속 판단하여 만약 수류가 검지되면 가스밸브를 열고 점화기를 작동시켜 연소부(1)에 점화를 실시하게 된다(S1).

이와 같이 점화작동을 실시한 후 상기 제어부(7)에서는 불꽃감지센서(8)를 통해 점화가 정확이 이루어졌는지를 판단하여 정상 점화가 이루어진 경우이면 제어부(7) 내에 기 정해 놓은 최소 열량(Q1)으로 연소부(1)를 정상 연소량 제어를 실시하게 된다(S2).

이후 상기 제어부(7)는 자체 내의 타이머에 이미 정해 놓은 제 1 시간(t1) 동안 정해진 제 2 시간(t2) 간격을 두고 출탕온도센서(5)를 통해 온수공급 온도를 계속 검출하여 제어부(7) 내의 기억장치에 계속 기억시키며 최저온도를 갱신해 가게 된다(S3).

이때, 상기에서 정해진 제 1 시간(t1)은 3-6초로 설정하고, 정해진 제 2 시간(t2)는 0.05-0.2초로 시험을 통해 얻은 데이터를 근거로 설정하였는데, 이는 제어부(7)를 구성하고 있는 마이컴의 성능 등에 따라 변경 가능한 것이므로 이에 한정하지는 않는다.

이어서, 상기 제어부(7)는 온수공급 온도에 대한 최저온도 갱신시간인 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었는지를 판단(S4)하여, 만약 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되지 않았으면 이전 단계(S3)를 반복 수행하며 최저온도를 계속 갱신하고, 정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었으면 정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수의 입수온도 즉, 직수온도(Tin ℃)로 확정하게 된다(S5).

상기에서 입수온도의 검출은 초기 온수 사용시부터 온수공급 온도센서의 온도를 입수온도로 확정을 하고, 초기 가동 연소상태일 경우는 출탕되는 온도를 입수온도로 확정을 하여도 문제는 없지만, 재 가동 연소일 때는 열교환기에서 정체되어 있는 온수가 출탕되므로 출탕되는 온도를 바로 입수온도로 확정하기에 어려움이 있어 온도변화를 정해진 제 1 시간(t1; 예를 들어 3-6초) 동안 검지한 후 검지 되는 시간 동안의 온도 중에 최저 온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정한 것이다.

이후, 상기 제어부(7)에서는 사용자가 조절장치(3)를 이용하여 설정한 설정온도(Tset ℃)에서 상기에서 확정한 직수온도(Tin ℃)를 빼어 그 온도차(T ℃)를 산출(S6)한 다음, 상기에서 산출된 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만인지, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도인지, 아니면 제 2 온도(B ℃) 이상인지를 순차적으로 계속 판단하게 된다(S7-S9).

이와 같이 제어부(7)에서 설정온도(Tset ℃) 대비 확정한 직수온도(Tin ℃)의 온도차(T ℃)를 정해진 제 1 온도(A ℃) 및 제 2 온도(B ℃)와 상호 비교한 결과, 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만이면 연소부(1)의 연소량을 현재의 연소량(Q2)으로 지속 제어하고(S10), 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 3 연소량(Q3)으로 연소부(1)의 연소량 포인트를 증대시켜 그 값을 초기값으로 연소량 제어를 실시하며(S11), 제 2 온도(B ℃) 이상이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 4 연소량(Q4)으로 연소부(1)의 연소량 포인트를 증대시켜 그 값을 초기값으로 연소량 제어를 실시(S12)하게 된다.

즉, 본 발명에서는 초기 점화 후 최저온도(Tin ℃)를 확정하기 전까지는 최소 연소량(Q1)를 초기값으로 하여 연소량 제어를 실시 한 후, 최저온도(Tin ℃)가 확정이 된 후에는 설정온도(Tset ℃)와 입수온도의 온도차(T ℃)에 따라 연소량을 변경하여 연소량을 제어한다.

이때, 상기에서 정해진 제 1 온도(A ℃)는 8-10℃로 설정하고, 제 2 온도(B ℃)는 18-20℃로 설정하였는데, 이는 실험을 통해 최적의 온도를 산출한 것으로 각각의 급탕기 용량 등에 따라 다를 수 있으므로 이에 한정할 수는 없다.

또한, 상기에서 정해진 제 3 연소량(Q3)은 정해진 제 4 연소량(Q4)보다 작은 값으로, 정해진 제 3 연소량(Q3)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 1/3 연소량으로 설정하고, 정해진 제 4 연소량(Q4)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 2/3 연소량으로 설정하였는데, 이 역시 실험을 통해 최적의 제어 연소량으로 산출한 것으로 각각의 급탕기 용량 등에 따라 다를 수 있으므로 이에 한정할 수는 없다.

다시 말해서 본 발명에서는 예를 들어 사용자 설정온도(Tset ℃) 대비 확정한 직수온도(Tin ℃)의 온도차(T ℃)가 8-10℃(A℃)보다 작을 경우는 현재 최저온도로 확정한 연소량(Q2)을 초기값으로 연소량 제어를 실시하고, 온도차(T ℃)가 8-10℃(A℃)보다 크거나 같고 18-20℃(B℃)보다 작을 경우는 최대 연소량의 1/3(Q3)을 초기값으로 연소량 제어를 실시하며, 온도차(T℃)가 20℃(B℃)보다 크거나 같을 경우는 최대 연소량의 2/3(Q4)을 초기값으로 연소량 제어를 실시한다.

따라서, 초기 온수온도 가열속도를 빠르게 할 수 있어 비례보정 연소량(P)과, 적분보정 연소량(I)은 오버슈트 및 언더슈트가 발생을 하지 않도록 일정한 값을 설정하여 온수 온도을 빠르고 안정되게 공급할 수 있다.

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.

1 : 연소부 2 : 송풍기
3 : 조절장치 5 : 출탕온도센서
6 : 수류 검지센서 7 : 제어부
8 : 불꽃검지센서 9 : 팬 구동장치
10 : 가스공급 구동장치

Claims (5)

1. 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법에 있어서,
   온수의 사용으로 인해 수류가 검지되면 연소부에 점화를 실시하고, 정해진 최소 열량(Q1)으로 정상 연소량 제어를 실시하는 단계와;
   정해진 제 1 시간(t1) 동안 정해진 제 2 시간(t2) 간격을 두고 온수공급 온도를 계속 검출하여 기억시키며 최저온도를 갱신해 가는 단계와;
   정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었는지를 판단하는 단계와;
   정해진 제 1 시간(t1)이 경과되었으면 정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   정해진 제 1 시간(t1) 동안 검출한 온수공급 온도 중 최저온도를 직수온도(Tin ℃)로 확정한 다음,
   사용자의 설정온도(Tset ℃)에서 상기에서 확정한 직수온도(Tin ℃)를 빼어 그 온도차(T ℃)를 산출하는 단계와;
   상기에서 산출된 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만인지, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도인지, 아니면 제 2 온도(B ℃) 이상인지를 순차적으로 계속 판단하는 단계와;
   상기에서 비교한 결과 온도차(T ℃)가 정해진 제 1 온도(A ℃) 미만이면 연소부의 연소량을 현재의 연소량(Q2)으로 지속 제어하고, 제 1 온도(A ℃) 이상 정해진 제 2 온도(B ℃) 미만 사이의 온도이면 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 정해진 제 3 연소량(Q3)으로 연소량을 증대시켜 제어하며, 제 2 온도(B ℃) 이상이면 최대 연소량 대비 정해진 제 4 연소량(Q4)으로 연소량을 증대시켜 제어하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 정해진 제 1 시간(t1)은 3-6초 사이에서 정해진 시간이고, 정해진 제 2 시간(t2)은 0.05-0.2초 사이에서 정해진 시간인 것을 특징으로 하는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 정해진 제 1 온도(A ℃)는 8-10℃ 사이에서 정해진 온도이고, 제 2 온도(B ℃)는 18-20℃ 사이에서 정해진 온도인 것을 특징으로 하는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   정해진 제 3 연소량(Q3)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 1/3 연소량이고, 정해진 제 4 연소량(Q4)은 해당 급탕기의 최대 연소량 대비 2/3 연소량인 것을 특징으로 하는 급탕기의 온수사용 초기 연소량 제어방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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