KR20160038594A - 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법에 관한 것으로, 배기 가스 온도를 검출하기 위한 배기 서미스터; 연소된 배기 가스가 외부로 배출되지 않고 각 보일러 또는 온수기가 설치된 공간으로 역류하는 것을 방지하기 위한 배기 장치; 연소되는 가스를 외부로 불어내기 위한 연소팬; 상기 배기 서미스터 및 역류 방지 장치를 제어하기 위한 제어부; 및 상기 각 보일러 또는 온수기 간의 통신을 위한 통신선을 포함하고, 상기 제어부는 상기 각 보일러 또는 온수기 중에서 연소대기중인 배기 서미스터 온도를 연소중인 보일러 또는 온수기의 평균 배기 가스 온도 또는 연소대기중인 보일러 또는 온수기의 정상상태 배기 서미스터의 온도와 각각 비교하여 그 결과에 따라 배기가스의 역류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치에 의해, 배기 가스 역류를 신속하게 감지하고, 배기 가스의 실내 유입을 최대한 신속하게 차단하여 사용자가 배기 가스에 포함된 일산화 탄소 등의 유해가스로부터 피해를 입는 것을 방지한다.

Description

복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법{Apparatus and method for inturrupting exhaust gas back flow from Muti-boiler or Multi-gas water heater}

본 발명은 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복합 보일러 또는 온수기에서 배기 가스 역류를 신속하게 감지 및 차단하여 사용자가 배기 가스에 포함된 일산화 탄소 등의 유해가스로부터 피해를 입는 것을 방지하기 위한 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법에 관한 것이다.

복합 보일러 또는 온수기란 일반적으로 작은 용량의 보일러 또는 온수기를 여러 대 병렬로 설치하여 유저가 원하는 용량에 맞도록 구성한 보일러 또는 온수기를 말한다. 예를 들어, 20만 kcal/h의 보일러가 필요할 경우, 20kcal/h 규격의 보일러를 단독으로 설치하는 것이 아니라 4만 kcal/h의 보일러 5대를 병렬로 설치하여 사용하는 보일러를 복합 보일러라 한다. 이러한 복합 보일러는 협소 공간에 설치가 가능하고 유지, 보수 및 관리가 용이하다는 이점과 한 대의 보일러가 고장이 나더라도, 큰 용량의 보일러를 한 대 설치하여 고장 시 사용할 수 없는 경우와는 달리 정상인 다른 보일러를 사용할 수 있으므로 공급할 수 있는 열량을 줄어들더라도 제한된 상태에서 사용이 가능하다는 이점이 있다. 또한, 용량에 따라 여러 대의 기기를 별도로 가동할 수 있기 때문에 에너지 절감 차원에서도 유리한 측면이 있다.

그러나 복합 보일러의 사용에 있어 필요한 난방 용량에 따라 여러 대의 보일러 중 일부만을 가동하는 경우에, 배기 라인을 통해 비 가동중인 다른 보일러의 연소실로 가동 중인 보일러의 배기가스가 역류하는 경우가 종종 있다. 이러한 배기가스의 역류를 방지하기 위해서 일반적으로 각각의 보일러마다 배기구에 댐퍼(damper)를 설치하여 항상 한 방향으로만 가스가 배출될 수 있도록 하고, 그 역방향으로는 가스가 유입될 수 없도록 하고 있다. 그런데 보일러의 장시간 사용에 따른 경시 변화로 인해 역류 방지 장치의 파손, 변형, 고착 등으로 인해 배기가스가 역류하게 되는 경우가 종종 발생하는데, 특히 FE(강제 배기식) 타입의 설치형태에서는, 배기가스가 역류하게 되면 FE 타입의 경우 보일러 전용 설치실이 아닌 공간에 설치되는 것이 자주 있으므로, 보일러 및 온수기가 설치된 공간 예컨대 가정의 거실 등으로 배기가스가 유입되어 안전사고를 일으키게 될 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0120752호는, 복합 보일러의 각 보일러마다 설치된 제어기들 중 어느 하나를 주 제어기로, 나머지 제어기를 부 제어기로 설정하여 가동중인 각 보일러의 연소실로 유입되는 공기의 풍압을 풍압센서로 측정하고, 주 제어기는 가동 중인 보일러로부터 측정된 풍압 정보를 받아서 가동 중인 보일러의 평균 풍압을 계산하고, 상기 평균 풍압에 따라 비 가동 중인 보일러의 송풍기의 제어 풍량을 결정함으로써 비 가동중인 보일러의 송풍기를 작동시키는 것을 개시하고 있다.

그러나 상기 문헌에서는 비 가동중인 보일러의 송풍기를 가동중인 보일러의 송풍기보다는 약하더라도 항상 가동시켜야 하고, 또한 보일러마다 풍압 센서를 설치해야 하므로 비용 및 에너지 절감 측면에서 비효율적이다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0120752호 대한민국 공개특허 제10-2009-0035311호 일본국 공개특허 제 2002-13701호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 복합 보일러 또는 온수기에 부착된 배기 가스 역류 방지 장치의 고착 등으로 인해 배기 가스가 역류하는 경우에 배기 가스 역류를 신속하게 감지하고, 배기 가스의 실내 유입을 최대한 신속하게 차단하여 사용자가 배기 가스에 포함된 일산화 탄소 등의 유해가스로부터 피해를 입는 것을 방지할 수 있는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예의 양태에 따르면, 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류를 차단하기 위한 장치로서,

배기 가스 온도를 검출하기 위한 배기 서미스터;

연소된 배기 가스가 외부로 배출되지 않고 각 보일러 또는 온수기가 설치된 공간으로 역류하는 것을 방지하기 위한 배기 장치;

연소되는 가스를 상기 공간 외부로 불어내기 위한 연소팬;

상기 배기 서미스터 및 역류 방지 장치를 제어하기 위한 제어부; 및

상기 각 보일러 또는 온수기 간의 통신을 위한 통신선을 포함하고,

상기 제어부는 상기 각 보일러 또는 온수기 중에서 연소대기중인 배기 서미스터 온도를 연소중인 보일러 또는 온수기의 평균 배기 가스 온도 또는 연소대기중인 보일러 또는 온수기의 정상상태 배기 서미스터의 온도와 각각 비교하여 그 결과에 따라 배기가스의 역류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치가 제공된다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 자신의 보일러 또는 온수기가 난방 또는 온수 공급을 위해 가동된 이후 동작이 정지되고 일정 시간 이후의 보일러 또는 온수기의 배기 가스 온도를 Ti라 하고, 이후 연소중인 보일러들의 배기 가스 온도의 평균치를 산출하여 이값을 Ta라 하고, 실시간 배기 서미스터 온도를 Te라 할 때, 다음 식

Te - Ti ≥ A ... 식 (1) 또는

Ta - Te ≤ B ... 식(2) (여기서, A 및 B는 소정의 기준온도차를 나타내는 서로 다른 상수)의 조건을 만족할 경우, 배기 가스 역류로 판단하여 배기 가스 차단 명령을 연소팬에 전달한다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 식 (1) 또는 (2) 조건에 해당하지 않는 경우 배기 가스 차단 명령을 연소팬에 전달하지 않는다.

또 하나의 실시예에 따르면, 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류를 차단하기 위한 방법으로서,

연소지시 명령을 받고 보일러 또는 온수기를 가동시키고 연소중 배기 가스 역류 에러가 발생하는지를 판단하는 단계;

배기 역류 에러가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 자신의 보일러 또는 온수기가 난방 또는 온수 공급을 위해 가동된 이후 동작이 정지되고 일정 시간 이후의 보일러 또는 온수기의 배기 가스 온도를 Ti라 하고, 이후 연소중인 보일러들의 배기 가스 온도의 평균치를 산출하여 이값을 Ta라 하고, 실시간 배기 서미스터 온도를 Te라 할 때, 다음 식

Te - Ti ≥ A ... 식 (1)또는

Ta - Te ≤ B ... 식(2) (여기서, A 및 B 소정의 기준온도차를 나타내는 서로 다른 상수)의 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및

상기 식 (1) 또는 식 (2)의 조건을 만족하는 경우 연소팬을 작동시켜 배기 역류를 차단하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면 현재 연소대기중인 배기 서미스터 온도를, 연소중인 기기의 평균 배기 가스 온도 또는 연소대기중인 정상상태 배기 서미스터의 온도와 각각 비교하여 그 결과에 따라 배기가스의 역류 여부를 판단하여 연소팬을 가동시킴으로써, 복합 보일러 또는 온수기에 부착된 배기 가스 역류 방지 장치의 고착 등으로 인해 배기 가스가 역류하는 경우에 배기 가스 역류를 신속하게 감지하고, 배기 가스의 실내 유입을 최대한 신속하게 차단하여 사용자가 배기 가스에 포함된 일산화 탄소 등의 유해가스로부터 피해를 입는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 보일러에 추가의 부품을 설치하지 않으므로 비용 절감 면에서도 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 보일러의 배기 가스 역류 차단 장치를 구현하는 복합 보일러 시스템의 정면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 보일러의 배기 가스 역류 차단 방법의 흐름도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나 당업자라면 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것이 아님을 인식할 수 있을 것이다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 전체에 걸쳐서 동일 또는 유사의 부분에 대해서는 동일 또는 유사의 도면 부호를 부여하며, 본 발명의 요지와 직접적으로 관련되지 않는 부분에 대해서는 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 그 설명을 생략하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 보일러의 배기 가스 역류 차단 장치를 구현하는 복합 보일러 시스템의 정면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합 보일러 시스템(1000)은 6개의 보일러로 구성된 복합 보일러 그룹 1과 6개의 보일러로 구성된 복합 보일러 그룹 2로 구성되는데, 여기서 그룹 1, 2는 단지 예시를 위한 것으로 그룹 1, 2로 한정되지 않고 이보다 적거나 많을 수 있다.

또한 각 보일러(100)는 배기 가스 온도를 검출하기 위한 배기 서미스터(120), 연소된 배기 가스가 외부로 배출되지 않고, 각 보일러(100)가 설치된 공간, 예를 들어 일반 가정용 FE(강제 배기식) 타입의 경우 거실로 역류하는 것을 방지하기 위한 배기 장치(110), 상기 배기 서미스터(120), 역류 방지 장치(110)뿐만 아니라 도시치 않은 보일러(100) 내부에 설치된 버너, 점화장치, 삼방 밸브, 열교환기, 매니폴더 등을 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit; 120) 및 각 보일러(100) 간의 통신을 위한 통신선(140)을 포함한다. 또한 도면에는 도시치 않았지만 연소되는 가스를 외부로 불어내기 위한 연소팬을 포함한다.

그러면 이와 같이 구성된 본 발명의 복합 보일러 시스템의 역류 차단 동작에 대해 상세히 설명한다.

설명의 이전에 이하에 있어서 보일러(100), 배기 서미스터(120) 및 MCU(130)와 같이 도면 부호를 병기한 요소들은 본 실시예의 경우 그룹 1에 6개 그룹 2에 6개 총 12개로 되는데, 특별히 설명하지 않는 한 그룹 1 또는 그룹 2 내의 모든 보일러, 모든 서미스터 및 모든 MCU를 의미하는 것으로 정의한다.

먼저, 그룹 1의 각 보일러(100)의 MCU(100)는 자신의 보일러가 난방 또는 온수 공급을 위해 가동된 이후 동작이 정지되고 일정 시간이 지난 후, 자신의 배기 서미스터(120)가 충분히 식은 상태에서 보일러의 배기 가스 온도를 상기 배기 서미스터(120)로부터 입수하여 Ti로 설정하여 저장한다. 그리고 각 보일러(100)의 MCU(130)는 자신이 제어하는 보일러가 연소중인지를 판단하여 연소중인 경우 해당 배기 서미스터로부터 배기 가스 온도를 입수한다. 연소중인 보일러의 각 MCU는 연소중인 보일러들의 배기 가스 온도의 평균치를 산출하여 이값을 Ta로 설정, 저장하는데, 이 평균치의 산출은 각 MCU 중 어느 하나를 주 MCU(여기서는, 130')로 설정하여 이외의 다른 연소중인 각 MCU(130)로부터 배기 가스 온도를 취합하여 평균치를 산출하여 저장한다.

그리고 각 MCU는 상기 MCU(130')로부터 통신선(140)을 통해 상기 평균치를 입수한다. 이어서 각 MCU는 자신의 현재의 보일러 온도 즉, 해당 배기 서미스터 온도 Te를 상기 보일러가 충분히 식은 상태의 온도 Ti와 비교하여 소정 기준 온도차 A(상수)보다 클 경우는, 배기통(150)을 통해 다른 보일러로부터 자신의 보일러로 배기가스가 유입, 배기 가스가 역류되는 것으로 판단한다. 즉, MCU는 자신의 보일러가 연소중인 다른 보일러가 충분히 식은 다른 보일러의 온도보다 높아지므로 배기가스가 다른 보일러로부터 유입되는 것으로 판단한다.

또한, 각 MCU는 자신의 현재의 보일러 온도 즉, 해당 배기 서미스터 온도 Te를 연소중인 보일러의 평균 배기 가스 온도 Ta와 비교하여 소정의 기준온도차 B(상수) 이내에 있을 경우는 즉, 배기통(150)을 통해 다른 보일러로부터 자신의 보일러로 배기가스가 유입, 배기 가스가 역류되는 것으로 판단한다. 즉, 각 MCU는 자신의 보일러가 연소중인 다른 보일러의 평균온도와 가까워지는 것으로 판단하여 배기가스가 다른 보일러로부터 유입되는 것으로 판단한다.

이를 정리하면, 다음과 같다.

즉, Te - Ti ≥ A .......... 식 (1) 또는,

Ta - Te ≤ B ...........식 (2)의 조건에 있는 경우는 MCU는 자신의 보일러가 다른 보일러로부터 배기가스가 역류되는 상태에 있는 것으로 판단한다.

예를 들어, Te가 25°이고, Ti가 10°이고, 상수 A가 10°일 경우는 식 (1) Te(25°) - Ti(10°) ≥ A(10°)로부터 25°- 10°= 15°≥ 10°가 유도되어 배기 가스의 역류 상태로 판단한다.

또한, 예를 들어, Te가 50°이고, Ta가 60°이고, A가 15°일 경우는 식 (2) Ta(60°) - Te(50°) ≥ B(15°)로부터 60°- 50°= 10°≤ 15°가 유도되어 배기 가스의 역류 상태로 판단한다.

그러면 해당 MCU는 도시치 않은 디스플레이를 통해 역류 에러를 표시하고, 연소팬(도시 않음) 즉 송풍기를 가동시켜 배기 가스의 역류를 차단한다. 위에서는 그룹 1과 관련하여 설명하였지만 그룹 2에서도 같은 방식으로 동작한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 보일러의 배기 가스 역류 차단 방법의 흐름도가 도시되어 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조로 하여 본 발명의 배기 가스 역류 차단 방법을 설명한다.

먼저, 연소지시 명령을 받은 경우(S20), MCU(130)는 연소 단계를 수행한다(S80). 상기 단계 S20에서 사용자로부터 연소지시 명령을 받지 않은 경우 즉 연소 정지 후 MCU(130)는 그룹 1 내에서 연소중인 보일러가 있는지 판단한다(S40). 연소중인 보일러가 없는 경우는 연소팬을 정지한다(S100). 이어서, 상기 MCU(130)는 배기통(150)을 통해 배기 가스가 외부로 완전히 배출되지 못하고 일부 배기 가스가 역류하여 역류 에러가 발생하는지를 판단한다(S60).

MCU(130)는 배기 역류 에러가 있다고 판단된 경우에는 연소팬을 작동시켜 배기 역류를 차단한다(S60). 상기 단계 S60에서 배기 역류가 없는 것으로 판단된 경우는, 이어서 MCU(130)는 상기 식 (1) Te - Ti ≥ A 또는 상기 식 (2) Ta - Te ≤ B의 조건에 해당하는 보일러가 있는지 여부를 판단한다(S120). 상기 식 (1) 또는 (2)의 조건에 해당하는 보일러가 없는 경우는 사용자로부터 연소 지시가 있는지 여부를 판단하는 단계 S20으로 복귀한다.

상기 단계 S120에서, MCU(130)는 상기 식 (1) 또는 (2)의 조건을 만족하는 보일러가 있다고 판단된 경우는 배기 역류 에러로 판단하여(S140), 연소팬을 작동시켜 배기 역류를 차단한다. 이후 흐름은 단계 S20으로 복귀한다. 위에서는 그룹 1과 관련하여 설명하였지만 그룹 2에서도 같은 방식으로 동작한다.

위에서는 본 발명의 장치 및 방법을 복합 보일러 시스템과 관련하여 설명하였으나 복합 온수기에도 그대로 적용될 수 있다.

이상 기술한 본 발명에 의하면 현재 연소대기중인 배기 서미스터 온도를, 연소중인 기기의 평균 배기 가스 온도 또는 연소대기중인 정상상태 배기 서미스터의 온도와 각각 비교하여 그 결과에 따라 배기가스의 역류 여부를 판단하여 연소팬을 가동시킴으로써, 복합 보일러 또는 온수기에 부착된 배기 가스 역류 방지 장치의 고착 등으로 인해 배기 가스가 역류하는 경우에 배기 가스 역류를 신속하게 감지하고, 배기 가스의 실내 유입을 최대한 신속하게 차단하여 사용자가 배기 가스에 포함된 일산화 탄소 등의 유해가스로부터 피해를 입는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 보일러에 추가의 부품을 설치하지 않으므로 비용 절감을 기할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명의 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치 및 방법을 도면을 참조로 하여 기술하였지만, 이것은 예시 목적이지 이것으로 본 발명을 한정하고자 함은 아니며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 이하의 부속청구범위에 의해 정해지며, 본 발명의 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 보일러 110: 역류 방지 장치
120: 배기 서미스터 130, 130': MCU
140: 통신선 150: 배기통
1000: 복합 보일러 시스템

Claims (4)

1. 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류를 차단하기 위한 장치로서,
   배기 가스 온도를 검출하기 위한 배기 서미스터;
   연소된 배기 가스가 외부로 배출되지 않고 각 보일러 또는 온수기가 설치된 공간으로 역류하는 것을 방지하기 위한 배기 장치;
   연소되는 가스를 외부로 불어내기 위한 연소팬;
   상기 배기 서미스터 및 역류 방지 장치를 제어하기 위한 제어부; 및
   상기 각 보일러 또는 온수기 간의 통신을 위한 통신선을 포함하고,
   상기 제어부는 상기 각 보일러 또는 온수기 중에서 연소대기중인 배기 서미스터 온도를 연소중인 보일러 또는 온수기의 평균 배기 가스 온도 또는 연소대기중인 보일러 또는 온수기의 정상상태 배기 서미스터의 온도와 각각 비교하여 그 결과에 따라 배기가스의 역류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 자신의 보일러 또는 온수기가 난방 또는 온수 공급을 위해 가동된 이후 동작이 정지되고 일정 시간 이후의 보일러 또는 온수기의 배기 가스 온도를 Ti라 하고, 이후 연소중인 보일러들의 배기 가스 온도의 평균치를 산출하여 이값을 Ta라 하고, 실시간 배기 서미스터 온도를 Te라 할 때, 다음 식
   Te - Ti ≥ A ... 식 (1) 또는
   Ta - Te ≤ B ... 식(2) (여기서, A 및 B 소정의 기준온도차를 나타내는 서로 다른 상수)의 조건을 만족할 경우, 배기 가스 역류로 판단하여 배기 가스 차단 명령을 상기 연소팬에 전달하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 식 (1) 또는 (2) 조건에 해당하지 않는 경우 배기 가스 차단 명령을 상기 연소팬에 전달하지 않는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 장치.
   
4. 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류를 차단하기 위한 방법으로서,
   제어부가 연소지시 명령을 받고 보일러 또는 온수기를 가동시키고 연소중 배기 가스 역류 에러가 발생하는지를 판단하는 단계;
   배기 역류 에러가 없는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 자신의 보일러 또는 온수기가 난방 또는 온수 공급을 위해 가동된 이후 동작이 정지되고 일정 시간 이후의 보일러 또는 온수기의 배기 가스 온도를 Ti라 하고, 이후 연소중인 보일러들의 배기 가스 온도의 평균치를 산출하여 이값을 Ta라 하고, 실시간 배기 서미스터 온도를 Te라 할 때, 다음 식
   Te - Ti ≥ A ... 식 (1)또는
   Ta - Te ≤ B ... 식(2) (여기서, A 및 B 소정의 기준온도차를 나타내는 서로 다른 상수)의 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 식 (1) 또는 식 (2)의 조건을 만족하는 경우 연소팬을 작동시켜 배기 역류를 차단하는 것을 특징으로 하는 복합 보일러 또는 온수기의 배기 가스 역류 차단 방법.
   

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