KR20180031840A - 보일러의 배기가스온도 제어방법 - Google Patents

보일러의 배기가스온도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보일러의 배기가스온도 제어방법에 관한 것으로 특히, 보일러에서 연소 이후 열량제어가 실시되면 제어장치에서, 사용자에 의해 설정된 최초 설정온도(TsetS)를 기억장치에 열교환기의 공급 제어온도(Tset)로 기억시키는 단계와; 이어서 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계와; 기억장치에 저장되어 있는 열교환기의 환수온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)을 정해진 수식에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 산출하는 단계와; 난방수의 현재 환수온도(Tin)를 확인하는 단계와; 현재 환수온도(Tin)가 경계온도(T1)보다 높은지를 판단하는 단계와; 현재 환수온도(Tin)가 경계온도(T1)보다 높으면 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 판단하는 단계와; 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면 연소기를 소화시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 보일러의 배기가스온도를 보다 정밀하게 확인할 수 있어 안정적으로 배기온도제어를 할 수 있고, 배기가스온도 상승 자체를 방지할 수 있어 PVC 등의 재질로 성형한 배기 파이프를 사용하더라도 고온의 배기가스온도에 의한 배기 파이프 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 손상부위를 통한 배기가스의 누설을 방지할 수 있으며, 배기가스온도 상승에 따른 기준 온도 이하로의 제어에 의해 사용자가 보일러의 사용중 연소기의 구동 정지로 인한 불편함을 미연에 방지할 수 있다.

Description

보일러의 배기가스온도 제어방법{Exhaust gas temperature control method for a boiler}
본 발명은 보일러의 배기가스온도 제어방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 열교환기의 환수온도와 열량의 관계에서 배기가스온도를 확인하여 제한 배기가스온도(배기 파이프 용융온도) 이상이 될 수 있으면 제어온도를 낮추어 배기가스온도를 제한 배기가스온도 이하가 되도록 하는 방식을 통해 배기가스온도에 의해 PVC등의 재질로 성형한 배기 파이가 녹아 배기가스가 누출되는 것을 사전에 방지하고, 배기온도 상승에 따른 연소정지 등을 방지하여 소비자의 불편함을 해소시킬 수 있도록 발명한 보일러의 배기가스온도 제어방법에 관한 것이다.
다시 말해 보일러의 배기 파이프 재질을 PVC 등을 사용하였을 경우, 재질의 용융 온도가 낮아 배기가스온도가 상승을 하게 되면 배기 파이프가 녹아 배기가스가 누출이 되어 안전 문제가 발생을 할 수 있으므로 배기가스온도를 배기 파이프가 녹기 전의 온도를 기준으로 제한 배기가스온도 이하에서 제어할 수 있도록 한 보일러의 배기가스온도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 보일러(Boiler)는 난방과 온수의 공급을 위하여 설치되는 장치로, 각종 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 데우고, 데워진 물을 직접 이용하거나, 가정 또는 각종 건물들의 난방에 이용되도록 하는 것으로서, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형 보일러에서부터 산업용으로 이용되는 대형 보일러까지 널리 개발되고 사용되고 있을 뿐만 아니라, 사용되는 연료에 따라서 기름 보일러 및 가스 보일러 등으로 구분되며 다양한 종류의 보일러가 개발되어 사용되고 있다.
이와 같은 보일러(Boiler)는, 리모컨 또는 온도조절장치 등을 통해 본체를 가동시켜 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 온수를 공급 등의 목적으로 사용되어 지고 있다.
종래 대부분의 보일러에서는 열교환기의 공급온도 및 환수온도에 의해서 배기가스온도를 확인하는 경우 열량에 따른 영향을 확인할 수 없으므로 배기가스온도 계산의 정밀도 차이에 의해 배기가스온도 상승을 검지할 수 없거나 너무 낮은 온도에서 제어를 실시하게 된다.
또한, 종래에는 배기가스온도가 기준온도 이상이 되었을 경우 연소기의 작동 정지하므로 사용자에 불편을 초래하게 된다.
다시 말해 종래의 보일러에서는 배기가스의 온도를 열교환기의 공급 및 환수온도에 의해 간접적으로 예측하고 있어, 제품의 열량에 대한 정보가 없어 계산에 필요한 요소가 부족하여 정밀도가 저하되면 배기가스온도의 예측 오류가 발생하여 배기가스온도의 상승으로 배기파이프의 손상이 발생할 수 있고, 또 배기가스온도 상승에 따른 대응으로 연소기를 안전 정지하는 경우 사용자가 온수 또는 난방모드로 보일러를 사용하던 중에 연소가 정지되므로 사용자에게 많은 불편을 주게 되는 문제점이 있다.
또한, 정밀도의 차이로 낮은 온도에서 배기가스온도 안전장치가 작동하게 되면 배기가스온도에 이상이 없음에도 보일러가 작동 정지될 수 있으므로 보일러를 이용하여 온수 등을 사용하는 소비자에게 많은 불편함을 주게 되는 등의 문제점도 있다.
대한민국 공개특허공보 특3000-00435141호(2000년 07월 15일) 대한민국 공개특허공보 10-2013-0126116호(2013년 11월 20일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 열교환기의 환수온도와 열량의 관계에서 배기가스온도를 확인하여 제한 배기가스온도(배기 파이프 용융온도) 이상이 될 수 있으면 제어온도를 낮추어 배기가스온도를 제한 배기가스온도 이하가 되도록 함으로써 보일러의 배기가스온도를 보다 정밀하게 확인할 수 있어 안정적으로 배기온도제어를 실시할 수 있고, 배기가스온도 상승 자체를 방지할 수 있어 PVC 등의 재질로 성형한 배기 파이프를 사용하더라도 고온의 배기가스온도에 의한 배기 파이프 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 손상부위를 통한 배기가스의 누설을 방지할 수 있으며, 배기가스온도 상승에 따른 기준 온도 이하로의 제어에 의해 사용자가 보일러의 사용중 연소기의 구동 정지로 인한 불편함을 미연에 방지할 수 있어 보일러 자체의 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 보일러의 배기가스온도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 보일러가 난방 또는 온수모드에 따른 연소 이후 열량제어가 실시되면 제어장치에서 사용자에 의해 설정된 최초 설정온도(TsetS)를 기억장치에 열교환기의 공급 제어온도(Tset)로 기억시키는 단계와; 이어서 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계와; 기억장치에 저장되어 있는 열교환기의 환수온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)을 정해진 수식에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 산출하는 단계와; 환수온도 검출센서를 통해 검출되는 난방수의 현재 환수온도(Tin)를 확인하는 단계와; 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높은지를 판단하는 단계와; 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높으면 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 판단하는 단계와; 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면 연소기를 소화시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같아 연소기를 소화시킨 상기 제어장치에서는, 표시장치에 에러상태를 표시함은 물론 보일러의 구동을 정지시키는 단계를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치에서 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높으면, 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 하향 설정하는 단계와; 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 재차 판단하는 단계와; 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어장치에서 현재 환수온도(Tin)와 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 상호 비교한 결과, 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 낮거나 같으면 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상인지를 판단하는 단계와; 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상이면, 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지를 판단하는 단계와; 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮으면, 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 상향 설정하는 단계와; 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지 재차 판단하는 단계와; 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같으면, 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치 내에 설정온도(TsetS)로 변경시키는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치에서 판단한 결과 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높거나, 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮거나, 또는 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경한 이후, 또는 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치 내에 설정온도(TsetS)로 변경시킨 이후에는 각각 온도가 안정될 때까지 정해진 시간(A)을 대기한 후 정해진 시간(A)이 경과되면, 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 미만이거나 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같을 때와 마찬가지로 각각 초기에 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)는 기울기(a) X 현재 연소기의 제어열량(Q) + 오프셋(offset) 값(b)인 것을 특징으로 한다.
또, 제한 배기가스온도(T2)는 배기 파이프의 용융 온도 이하인 "60~70℃"로 설정하고, 정해진 온도차(T3)는 "10~15℃"로 설정하며, 공급 제어온도(Tset)를 하향 또는 상향시키는 정해진 온도(X)는 "5~10℃"로 설정하고, 온도 안정화시간인 정해진 시간(A)은 "20~30초"로 설정한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 보일러의 배기가스온도 제어방법에 의하면, 열교환기의 환수온도와 열량의 관계에서 배기가스온도를 확인하여 제한 배기가스온도(배기 파이프 용융온도) 이상이 될 수 있으면 제어온도를 낮추어 배기가스온도를 제한 배기가스온도 이하가 되도록 함으로써 보일러의 배기가스온도를 보다 정밀하게 확인할 수 있어 안정적으로 배기온도제어를 실시할 수 있고, 배기가스온도 상승 자체를 방지할 수 있어 PVC 등의 재질로 성형한 배기 파이프를 사용하더라도 고온의 배기가스온도에 의한 배기 파이프 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 손상부위를 통한 배기가스의 누설을 방지할 수 있으며, 배기가스온도 상승에 따른 기준 온도 이하로의 제어에 의해 사용자가 보일러의 사용중 연소기의 구동 정지로 인한 불편함을 미연에 방지할 수 있어 보일러 자체의 상품성은 물론 보일러의 배기가스온도 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략적인 블럭 구성도.
도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 3은 본 발명이 적용된 보일러의 열교환기 공급온도를 소정온도(85℃)로 고정한 상태에서 환수온도에 따른 배기온도 관계를 보인 그래프.
도 4는 본 발명이 적용된 보일러의 열량과 열교환기 환수온도의 관계에 따른 제한 배기가스온도에 대한 경계를 보인 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략적인 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명이 적용된 보일러의 열교환기 공급온도를 소정온도(85℃)로 고정한 상태에서 환수온도에 따른 배기온도 관계를 보인 그래프를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명이 적용된 보일러의 열량과 열교환기 환수온도의 관계에 따른 제한 배기가스온도에 대한 경계를 보인 그래프를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 방법은,
보일러가 난방 또는 온수모드에 따른 연소 이후 열량제어가 실시되면 제어장치(1)에서, 사용자에 의해 설정된 최초 설정온도(TsetS)를 기억장치(12)에 열교환기의 공급 제어온도(Tset)로 기억시키는 단계(S1)와;
이어서 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계(S2)와;
기억장치(12)에 저장되어 있는 열교환기의 환수 온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)으로 정해진 수식에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 해당 환수 온도에서의 경계온도(T1)를 산출하는 단계(S3)와;
환수온도 검출센서(3)를 통해 검출되는 난방수의 현재 환수온도(Tin)를 확인하는 단계(S4)와;
현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높은지를 판단하는 단계(S5)와;
현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높으면 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 판단하는 단계(S6)와;
공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면(S6에서 No) 연소기를 소화시키는 단계(S7);로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같아 연소기를 소화시킨 상기 제어장치(1)에서는,
표시장치(71)에 에러상태를 표시함은 물론 보일러의 구동을 정지시키는 단계(S8)를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치(1)에서 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교(S6)한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높으면(S6에서 Yes),
공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 하향 설정하는 단계(S9)와;
정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 재차 판단하는 단계(S10)와;
정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면(S10에서 No), 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경하는 단계(S11);를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어장치(1)에서 현재 환수온도(Tin)와 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 상호 비교(S5)한 결과, 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 낮거나 같으면(S5에서 No),
해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상인지를 판단하는 단계(S12)와;
해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상이면, 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지를 판단하는 단계(S13)와;
현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮으면, 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 상향 설정하는 단계(S14)와;
정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지 재차 판단하는 단계(S15)와;
정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같으면, 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치(12) 내에 설정온도(TsetS)로 기억시키는 단계(S16);를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치(1)에서 판단한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높거나(S10에서 Yes), 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮거나(S15에서 Yes), 또는 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경(S11)한 이후, 또는 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치(12) 내에 설정온도(TsetS)로 변경(S16)시킨 이후에는,
각각 온도가 안정될 때까지 정해진 시간(A)을 대기(S17)한 후,
정해진 시간(A)이 경과되면, 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 미만(S12에서 No)이거나 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같을 때(S13에서 No)와 마찬가지로 각각 초기에 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계(S2)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)는 기울기(a) X 현재 연소기의 제어열량(Q) + 오프셋(offset) 값(b)인 것을 특징으로 한다.
또, 제한 배기가스온도(T2)는 배기 파이프의 용융 온도 이하인 "60~70℃"로 설정하고, 정해진 온도차(T3)는 "10~15℃"로 설정하며, 공급 제어온도(Tset)를 하향 또는 상향시키는 정해진 온도(X)는 "5~10℃"로 설정하고, 온도 안정화시간인 정해진 시간(A)은 "20~30초"로 설정한 것을 특징으로 한다.
여기서 미설명 부호 11은 제어장치(1) 내 구비되어 있는 연산장치이고, 2는 난방 배관으로 공급되는 난방수의 공급온도를 검출하는 공급온도 검출센서이며, 4는 불꽃검지장치이고, 5는 송풍팬 구동장치이며, 6은 가스공급 구동장치이고, 7은 온도조절장치이며, 8은 점화장치이다.
이와 같은 단계로 이루어진 본 발명 방법의 작용효과를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 방법이 적용되는 보일러 내 제어장치(1)에서는 보일러가 난방 또는 온수모드에 따른 연소 이후 열량제어가 실시되면, 사용자가 온도조절장치(7)를 이용하여 설정한 최초 설정온도(TsetS)를 자체 내에 구비된 기억장치(12)에 열교환기의 공급 제어온도(Tset)로 기억(S1)시킨다.
이어서 상기 제어장치(1)에서는 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인(S2)한 다음, 기억장치(12)에 저장되어 있는 열교환기의 환수 온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)으로 정해진 수식에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 해당 환수 온도에서의 경계온도(T1)를 산출(S3)하게 된다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 그래프에 도시된 바와 같은 기억장치(12)에 저장되어 있는 열교환기의 환수 온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)으로 정해진 수식인 기울기(a) × 현재 연소기의 제어열량(Q) + 오프셋(offset) 값(b)에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 상기 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 구하게 된다.
이후, 상기 제어장치(1)에서는 열교환기의 난방수 환수구 측에 설치되어 있는 환수온도 검출센서(3)를 통해 검출되는 난방수의 현재 환수온도(Tin)를 확인(S4)하여, 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높은지를 판단(S5)한다.
이와 같이 제어장치(1)에서 현재 환수온도(Tin)와 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 상호 비교한 결과 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 높으면, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 판단(S6)하게 된다.
여기서 상기 제한 배기가스온도(T2)는 PVC로 성형한 배기 파이프에 대한 용융온도 이하의 온도로 본 발명에서는 "60~70℃"로 설정하였다.
이와 같이 현재 공급 제어온도(Tset)와 "60~70℃"로 설정한 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교한 결과 현재 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면(S6에서 No), 제품에서 배기가스 온도는 공급온도 보다 높아 질 수 없으므로 오류 또는 이상이 발생한 것으로 연소기를 소화(S7)시킨 후 표시장치(71)에 에러상태를 표시함은 물론 보일러의 구동을 안정 정지(S8)시켜 준다.
한편, 상기 제어장치(1)에서 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교(S6)한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높으면(S6에서 Yes), 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 하향 설정(S9)한 다음 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 재차 판단(S10)하게 된다.
이와 같이 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 재치 비교(S10)한 결과 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면(S10에서 No), 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경(S11)하게 된다.
또한, 상기 제어장치(1)에서 현재 환수온도(Tin)와 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 상호 비교(S5)한 결과, 현재 환수온도(Tin)가 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)보다 낮거나 같으면(S5에서 No), 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상인지를 판단(S12)하게 된다.
여기서 정해진 온도차(T3)는 공급 제어온도(Tset)를 후술하는 바와 같이 상향 설정함에 따라 배기 파이프의 용융온도에 영향이 없도록 하기 위하여 공급 제어온도(Tset)의 한 단계 상향 설정온도보다 높은 온도로서 "10~15℃"로 설정하였는데, 이때 상기 온도차(T3)를 "10℃" 미만으로 낮게 설정할 경우는 공급 제어온도 상향 설정 시 배기온도가 높게 되어 바로 공급 제어온도 하향 설정을 하게 되어 제어온도 상향 및 하향을 반복하게 되고, 그렇다고 상기 온도차(T3)로 "15℃"를 초과하여 높게 설정하는 경우는 배기온도가 낮음에도 불구하고 소비자가 설정한 온도보다 낮은 제어온도에서 보일러를 제어하는 형태를 나타내어 사용자에게 불편함을 줄 수 있어 본 발명에서는 정해진 온도차(T3)를 "10~15℃"로 설정한 것이다.
한편, 상기 제어장치(1)에서 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값을 정해진 온도차(T3)와 상호 비교한 결과 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상이면, 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지를 판단(S13)하게 된다.
이와 같이 현재 공급 제어온도(Tset)와 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)를 상호 비교한 결과 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮으면, 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 상향 설정(S14)한다.
여기서, 상기 공급 제어온도(Tset)에서 정해진 온도(X)를 하향 또는 상향 설정은 급격한 온도 변화 및 하이컷을 방지하기 위하여 "5~10℃"로 설정하였는데, 이때 상기 공급 제어온도(Tset)에서 하향 또는 상향시켜 주는 정해진 온도(X)를 "5℃" 미만으로 낮게 설정하면 열량의 변화가 적어 배기온도의 감소가 늦어져 배기 파이프가 녹을 수 있고, 그렇다고 "10℃"를 초과한 온도로 높게 설정하면 급격한 온도 변화로 하이컷이 발생할 가능성이 있어 본 발명에서는 "5~10℃"로 설정한 것이다.
상기와 같이 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 상향 설정(S14)한 상기 제어장치(1)에서는 이어서 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 상기 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지 재차 판단(S15)하여, 만약 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같으면, 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치(12) 내에 설정온도(TsetS)로 변경(S16)시켜 주게 된다.
또, 상기 제어장치(1)에서 판단한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높거나(S10에서 Yes), 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮거나(S15에서 Yes), 또는 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경(S11)한 이후, 또는 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치(12) 내에 설정온도(TsetS)로 변경(S16)시킨 이후에는, 각각 온도가 안정될 때까지 정해진 시간(A)을 대기(S17)한다.
여기서 정해진 시간(A)은 공급 제어온도(Tset) 변경 설정 후, 온도를 안정화시키는데 필요한 시간으로 "20~30초"로 설정하였는데, 이는 보일러의 열량 제어 시스템에 영향을 받는 것으로, 만약 온도의 안정화 시간인 상기 정해진 시간(A)을 "20초" 미만으로 짧게 설정을 하면 공급 제어온도 변경 후 보일러에서 열량을 변경 중에 공급 제어온도를 다시 변경해야 하므로 안정이 되지 않을 수 있고, 그렇다고 "30초"를 초과하는 긴 시간으로 설정할 경우 배기온도가 높은 상태에서 대응이 늦어져 배기가스의 온도가 높은 상태에서 배기 파이프가 녹을 우려가 있어 본 발명에서는 안정화 시간인 상기 정해진 시간(A)를 "20~30초"로 설정한 것이다.
한편, 상기 제어장치(1)에서는 각각 정해진 시간(A)을 대기하다가 정해진 시간(A)이 경과되면, 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 미만(S12에서 No)이거나 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치(12)에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같을 때(S13에서 No)와 마찬가지로 각각 초기에 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계(S2)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행하게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 열교환기의 환수온도와 열량의 관계에서 배기가스온도를 확인하여 제한 배기가스온도(배기 파이프 용융온도) 이상이 될 수 있으면 제어온도를 낮추어 배기가스온도를 제한 배기가스온도 이하가 되도록 함으로써 보일러의 배기가스온도를 보다 정밀하게 확인할 수 있어 안정적으로 배기온도제어를 실시할 수 있고, 또 배기가스온도 상승 자체를 방지할 수 있어 PVC 등의 재질로 성형한 배기 파이프를 사용하더라도 고온의 배기가스온도에 의한 배기 파이프 손상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 배기 파이프의 손상부위를 통한 배기가스가 누설되는 것을 방지할 수 있으며, 배기가스온도 상승에 따른 기준 온도 이하로의 제어에 의해 사용자가 보일러의 사용중 연소기의 구동 정지로 인한 불편함을 미연에 방지할 수 있으므로 보일러 자체의 상품성은 물론 보일러의 배기가스온도 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 제어장치
11 : 연산장치 12 : 기억장치
2 : 공급온도 검출센서
3 : 환수온도 검출센서
4 : 불꽃검지장치
5 : 송풍팬 구동장치
6 : 가스공급 구동장치
7 : 온도조절장치 71 : 표시장치
8 : 점화장치

Claims (9)

  1. 보일러에서 연소 이후 열량제어가 실시되면 제어장치에서,
    사용자에 의해 설정된 최초 설정온도(TsetS)를 기억장치에 열교환기의 공급 제어온도(Tset)로 기억시키는 단계와;
    이어서 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계와;
    기억장치에 저장되어 있는 열교환기의 환수온도(Tin) 대비 열량에 따른 배기온도 관계의 기울기(a) 및 오프셋 값(b)을 정해진 수식에 열량제어 시 현재의 제어열량(Q)을 대비시켜 해당 환수온도에서의 경계온도(T1)를 산출하는 단계와;
    난방수의 현재 환수온도(Tin)를 확인하는 단계와;
    현재 환수온도(Tin)가 경계온도(T1)보다 높은지를 판단하는 단계와;
    현재 환수온도(Tin)가 경계온도(T1)보다 높으면 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 판단하는 단계와;
    공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면 연소기를 소화시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 상호 비교한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같아 연소기를 소화시킨 상기 제어장치에서는,
    표시장치에 에러상태를 표시함은 물론 보일러의 구동을 정지시키는 단계를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치에서 공급 제어온도(Tset)와 정해진 제한 배기가스온도(T2)를 비교한 결과, 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높으면,
    공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 하향 설정하는 단계와;
    정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높은지를 재차 판단하는 단계와;
    정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 낮거나 같으면 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어장치에서 현재 환수온도(Tin)와 경계온도(T1)를 상호 비교한 결과, 현재 환수온도(Tin)가 경계온도(T1)보다 낮거나 같으면,
    경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상인지를 판단하는 단계와;
    경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 이상이면, 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지를 판단하는 단계와;
    현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮으면, 공급 제어온도(Tset)를 정해진 온도(X)만큼 1단계 상향 설정하는 단계와;
    정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮은지 재차 판단하는 단계와;
    정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)가 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같으면, 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치 내에 설정온도(TsetS)로 변경시키는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치에서 판단한 결과,
    공급 제어온도(Tset)가 정해진 제한 배기가스온도(T2)보다 높거나, 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 낮거나, 또는 정해진 온도(X)만큼 하향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 제한 배기가스온도(T2)로 변경한 이후, 또는 정해진 온도(X)만큼 상향 설정한 공급 제어온도(Tset)를 기억장치 내에 설정온도(TsetS)로 변경시킨 이후에는,
    각각 온도가 안정될 때까지 정해진 시간(A)을 대기한 후,
    정해진 시간(A)이 경과되면 해당 환수온도에서의 경계온도(T1) - 현재 환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(T3) 미만이거나 또는 현재 공급 제어온도(Tset)가 기억장치에 기억되어 있는 이전 설정온도(TsetS)보다 높거나 같을 때와 마찬가지로,
    각각 초기에 현재 연소기의 제어열량(Q)을 확인하는 단계로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 경계온도(T1)를 산출하는 수식은,
    기울기(a) X 현재 연소기의 제어열량(Q) + 오프셋(offset) 값(b)인 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제한 배기가스온도(T2)는 배기 파이프의 용융 온도 이하인 "60~70℃"로 설정한 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    정해진 온도차(T3)는 "10~15℃"로 설정한 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    공급 제어온도(Tset)를 하향 또는 상향시키는 정해진 온도(X)는 "5~10℃"로 설정하고,
    온도 안정화시간인 정해진 시간(A)은 "20~30초"로 설정한 것을 특징으로 하는 보일러의 배기가스온도 제어방법.
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