KR910000677B1 - 가스 순간식 급탕기(給湯機) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스 순간식 급탕기(給湯機)

제1a도는 본 발명의 기초적인 기술을 표시하는 개략도.

제1b도는 제1a도보다 한층더 구체적으로 해서 표시하는 개략도.

제2도는 제1발명의 사용방법을 표시하는 블록도.

제3도는 제2발명의 사용방법을 표시하는 블록도.

제4도는 제3발명의 사용방법을 표시하는 블록도.

제5도는 제3발명의 각 연소영역의 경계도.

제6도는 제3발명의 연소 패턴도.

제7도는 제3발명의 플로우차아트로서 각 버어너의 비례제어의 개략도.

제8도는 제3발명의 패턴선택의 플로우차아트.

제9도는 제3발명의 버어너선택처리의 플로우차아트.

제10도는 제4발명의 각 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요열량과 버어너의 연소시간과 소화(消火)시간의 비와의 관계를 표시하는 설명선도.

제11도는 제6발명에 관한 도면으로서 상용전원의 전압곡선도.

제12도는 제6발명의 상용전원의 1주기마다의 어느부분을 절결한 전압곡선도.

제13도는 A형 개량발명의 부하전압을 온(ON)·오프(OFF)시키는 듀우티(duty)제어의 전압곡선도.

제14도는 A형 개량발명의 전압제어를 표시하는 전압곡선도.

제15도는 B형 개량발명에 관하여 종래의 온도특성을 표시하는 블록도.

제16도는 B형 개량발명에 관하여 종래의 작동을 표시하는 플로우차아트.

제17도는 B형 개량발명에 있어서의 작동의 플로우차아트.

제18도는 B형 개량발명의 온도특성을 표시하는 볼록도.

제19도는 C형 개량발명의 블록도.

제20도는 C형 개량발명의 팬 구동정지처리의 개략을 표시하는 플로우차아트.

재21도는 C형 개량발명의 다른 실시에 관한 팬 구동정지 처리의 개략을 표시하는 플로우차아트.

제22도는 제8발명의 연소호수(號數)와 공기량과의 관계를 표시하는 그래프.

제23도는 제8발명의 연소호수와 급기(給氣)팬의 회전수와의 관계를 표시하는 그래프.

제24도는 제9발명의 블록도.

제25도는 D형 개량발명을 설명하기 위한 구래(舊來)의 작동 플로우차아트.

제26도는 D형 개량발명을 설명하기 위하여 사용한 구래 출탕(出湯)온도 특성도.

제27도는 D형 개량발명의 작동의 플로우차아트.

제28도는 D형 개량발명의 출탕온도 특성도.

제29도는 D형 개량발명의 블록도.

제30도는 제10발명의 블록도.

제31도는 제10발명의 제어의 플로우차아트.

제32도는 제11발명의 제어 플로우차아트.

제33도는 제11발명의 온도특성도.

제34도는 제11발명을 설명하기 위한 종래의 냉온수 토출(吐出)장치의 온도특성도.

제35도는 제11발명의 개략적인 블록도.

제36도는 G형 개량발명의 이상(異狀)경보 장치의 모식도.

제37도는 G형 개량발명의 플로우차아트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 열교환기 2, 3 : 버어너

4 : 급수관로 5 : 수량(水量)센서

6 : 입수(入水)온도센서 7 : 출탕온도센서

8 : 온도설정수단 9 : 연산수단

10, 11 : 전기(電氣)밸브 12, 13 : 비례제어밸브

14 : 버어너 선택수단 15 : 가스배관로

17 : 마이크로프로세서 20 : 제어선택수단

21 : 버어너제어수단 25 : 수량검출회로

27 : 수전(水栓)급탕기구 32 : 복귀관로

34 : 급탕관로 35 : 순환펌프

36 : 히이터 37 : 수류(水流)센서

38 : 송풍용 팬 43 : 풍량센서

83 : 급기닥트

본 발명을 가스 순간식 급탕기에 관하여, 주로 기능면에서의 개량이기는 하나 여기에 첨가하여 샤워등의 다목적 발명에 관한 것이다.

종래의 가스순간식 급탕기로서는 여러가지 구조의 것이 있었다. 요사이는 그중에서 가스량을 변화시키는 것에 의하여, 열량을 제어하는 소위 가스비례식의 급탕기가 주류(主流)를 차지하고 있다고는 하나, 반드시 만족할 수 있는 것은 없었다.

또 급탕만 이용하는 것을 생각하여 다목적인 이용면에 관한 개량등은 전연 없는 것과 같은 것이었다.

본 발명은 이러한 구래의 결점에 비추어, 수요자의 요망에 응답하기 위하여 고성능이며 또한 다목적 사용의 가스순간식 급탕기를 제공할려고 하는 것이다. 먼저 구체적으로 구래의 기술을 보건대, 상기한 가스 비례식의 급탕기는 가스량의 제어에 한정되기 때문에 그 가스량의 최대 제어량을 초과하는 급수량이 있었을 경우 즉, 수원측(水原側)의 수온이 소정값보다도 높은 경우 혹은 겨울철에 있어서의 급수온도의 저하가 심한 경우등 출탕온도가 설정온도로 달하는 것이 불가능하며, 그 대책으로서 사용자는 부득이 원(元)수전의 밸브를 수동으로 돌러서 급수량을 가감하여 바로 손으로 어림해서 희망온도의 출탕을 구하는등 불합리한 점이 있었다.

본 출원의 발명자는 그 불합리한 점을 해결하고져 다음과 같은 개량을 실시한 기술을 제공하였다.

즉 설정온도에 비하여 출탕온도가 가스량의 제어만으로서는 제어할 수 없게 되었을때 그 설정온도에 있어서의 한계수량(水量)이상의 급수를 열교환기로 유입시키지 않도록 자동적으로 급수량을 제한하는 밸브를 설치하는 것을 특징으로 하는 기술을 제공하여 미국에 출원해서 특허되었다.(미국 특허제4501261호) 그러나 위에서 설명한 가스량 및 급수량을 자동제어하는 급탕기에 있어서, 버어너의 제어가 새로운 문제로서 발생하였다.

즉 종래의 버어너는 그 구조상, 하한연소량이 최대연소량의 1/4 내기 1/5정도로 한정되기 때문에 최대연소량을 어느정도 크게 하면 하한연소량도 크게되어 버린다. 따라서 연소량이 큰 비교적 대형의 가스순간식 급탕기를 구할려고 하면 비교적 저온의 출탕이 얻어지기 곤란하다고 하는 불합리한 점이 문제화하였다.

그리하여 본 출원의 발명자는 하나의 열교환기에 대하여 능력이 비교적 큰 제1버어너와, 최대연소량을 이 버어너의 하한연소량과 동등 혹은 그것보다 약간 크게 설정한 능력이 적은 제2버어너의 2개의 버어너를 갖추고, 필요한 열부하에 따라서 상기한 제1, 제2버어너를 선택적으로 단독으로서 혹은 쌍방을 동시에 사용하여 비례제어함과 아울러 필요한 열부하가 소정된 기준값보다 적을 때에는 제2버어너만을 사용하고, 그 제2버어너를 필요한 열부하에 따른 주기로서 간헐적으로 연소시켜서 열량을 제어하는 것에 의하여 최대연소량에 대해서 하한연소량을 극히 적게할 수가 있도록한 급탕기를 개발할려고 하고 있다.

그런데 이러한 가스순간식 급탕기는, 필요한 열부하가 어느 정도로 되었을때 어느 버어너를 사용하는지 또는 어느 방식으로서 열량을 제어하는가를 결정하는 기준값을 설정할 필요가 있다.

한편 필요한 열부하는 유량, 설정온도, 수온으로서 구성되는바, 상기한 각 요소를 검출하는 수단에 의한 오차가 일정하지 않고 상당히 불균일하다.

따라서 필요한 열부하에 변동이 생겨서 필요한 열부하가 상기한 기준값근처의 값으로 되는 경우, 기준값을 사이에 두고 상하로 변동하는 일이 있으며, 그와 같은 경우 필요한 열부하의 약간의 변동으로서 사용버어너나 열량의 제어방식이 빈번하게 변하여 사용버어너를 이행할때나 열량제어방식의 변경할때에 있어서의 온도특성이 나쁘게 되는 것이 생각된다.

본 발명이 해결할려고 하는 문제점은, 사용버어너의 변환이나 열량제어방식의 변환을 행하기 위한 기준값에 폭을 가지도록 해서 필요한 열부하가 증대하도록 변동하는 경우에는 상기한 폭의 상한값을 초과하여 변동하고, 필요한 열부하가 감소하도록 변동하는 경우에는 상기한 폭의 하한값을 초과하여 변동하였을 때에만 사용버어너의 변환이나 열량제어방식의 변환을 행하도록 하는 것이다.

종속적으로는 기타 다목적인 기능면의 향상 및 사용면에서의 편리성의 기술향상을 도모할려고 하는 것이다.

상기한 주체적인 문제를 해결하기 위하여 강구하는 기술수단은, 하나의 열교환기에 대하여 배치된 제1버어너와 이 제1버어너보다 능력이 적은 제2버어너, 열교환기를 경유하는 급수관로의 상기한 열교환기보다 상류쪽에 설치한 수량검출수단과 입수온도 검출수단 및 그 하류쪽에 설치한 출탕온도 검출수단, 컨트롤러에 설치한 온도설정수단, 상기한 각 수단에 의하여 입력되는 설정온도, 수량, 입수온도, 출탕온도에 따라서 필요한 열부하를 연산하는 연산수단, 필요한 열부하가 소정된 기준값이하인 경우에는 제2버어너를 선택하여 그 전기(電氣)밸브를 필요한 열부하에 따른 주기로서 개폐시키고, 상기한 소정된 기준값이상인 경우에는 필요한 열부하에 타라서 설정한 기준값에 기초를 두고 제1, 제2버어너의 어느 것이나 한쪽 혹은 쌍방을 선택하여 그 전기밸브를 개폐시킴과 아울러 비례제어밸브의 개방정도를 필요한 열부하에 따라서 가변시키는 선택수단을 갖추며, 상기한 선택수단은 필요한 열부하가 증대하는 방향으로 변동하는 경우와 감소하는 방향으로 변동하는 경우에서는 버어너 및 열량제어방식을 선택하는 기준값을 달리하고 전자(前者)의 경우의 기준값에 대하여 후자의 경우의 기준값을 약간 적게 설정하는 것이다.

그리고 본 발명의 상기한 구성에 의하면, 필요한 열부하의 기준값을 증대방향과 감소방향으로 구분하여 2종류의 값을 준비해놓고, 특히 감소방향의 기준값은 증대방향의 기준값보다도 약간 적게 설정하고 있다. 따라서 지금 필요한 열부하가 증대방향으로 변화하여 소정의 기준값을 초과하면 사용버어너는 스텝업(Step-up)하여 변환하는 바 반대로 필요한 열부하가 종대방향에서 일전(一轉)하여 감소방면으로 변화하기 시작하였을때 그 변화의 값이 감소방향에서 설정된 기준값보다 적게되지 않으면 사용버어너는 재차 원래의 버어너로 변환하는 일이 없다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[제1발명의 설명]

이하, 제1발명의 1실시예를 도면에 따라서 설명한다.

제1도 (a)와 (b)에 있어서, (a)는 급탕기본체, (b)는 컨트롤러이며, 상기한 급탕기본체(a)는 하나의 열교환기(1)에 대하여 제1버어너(2) 및 제2버어너(3)의 2개의 버어너를 갖추고, 가스배관로(15)를 개재하여 공급되는 가스가 제1버어너(2) 및/또는 제2버어너(3)에서 연소하고 급수관로(4)를 유동하는 물이 열교환기(1)에서 가열되도록 되어 있다.

가스배관로(15)는 중도부에서 제1버어너(2)에 연통되게 하는 제1가스공급관로(15a)와 제2버어너(3)에 연통되게 하는 제2가스공급관로(15b)에 분기하고 있으며, 상기한 분기부보다 상류쪽에 있어서 원전기밸브(16)를 갖추고 있다. 그리고 상기한 제1가스공급관로(15a)에는 제1전기밸브(10)와 제1비례제어밸브(12)가, 제2가스공급관로(15b)에는 제2전기밸브(11)와 제2비례제어밸브(13)가 각각 상류쪽에서 차례로 설치된다.

따라서 제1버어너(2)와 제2버어너(3)는 어느것이나 원전기밸브(16)가 개방된 상태에서 각각 제1, 제2전기밸브(10)(11)을 개방하면 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)의 개방정도에 따른 양의 가스가 공급되는 것으로 되며, 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)의 개방정도를 바꾸어 공급가스량을 변화시키는 것에 의하여 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)으로서 제어될 수 있는 범위에 있어 열량을 바꿀수가 있다.(이하, 이러한 열량제어방식을 비례제어라고 칭한다)원전기밸브, 제1전기밸브, 제2전기밸브등의 전기밸브는 주로 전자(電磁)밸브를 사용하는 바, 모우터등의 다른 밸브를 사용해도 좋다.

또 상기한 양쪽 버어너(2)(3)은 제1,제2전기밸브(10)(11)의 개폐를 반복하는 것에 의하여 간헐적으로 연소시킬수가 있으므로, 양쪽 비례제어밸브(12)(13)의 개방정도를 일정하게 유지하고 양쪽전기밸브(10)(11)의 개폐를 반복하면 개폐주기의 길이 및 밸브개방시간과 밸브폐쇄시간의 비를 변화시키는 것에 의하여, 상기한 일정하게 보전된 양쪽 비례제어밸브(12)(13)의 개방정도로서 연속적으로 연소시켰을때의 열량으로부터 양전기밸브(10)(11)의 개방시간에 대하여 밸브폐쇄시간은 극히 적게 하였을때의 열량 즉, 0에 가까운 열량까지의 범위로서 열량을 변화시킬 수도 있다.(이하, 이러한 열량제어방식을 간헐적인 연소제어라고 칭한다)

상기한 제1버어너(2)와 제2버어너(3)는 어느쪽인가 한쪽의 능력을 다른쪽의 능력보다 크게 하고, 비례제어밸브에 의한 연소량제어에 있어서 능력이 큰쪽의 버어너의 하한연소량을 능력이 적은쪽의 버어너의 최대연소량보다 적게 설정한다.

그리고 이 실시예의 경우, 제1버어너(2)는 5개와 버어너 단일체(2')에 의하여 최소호수가 4호로서, 최대호수가 15호로 되도록한 유니트로 구성되며, 제2버어너(3)는 2개의 버어너 단일체(3')에 의하여 최소호수가 1.6호로서, 최대호수가 6호로 되도록한 유니트로 구성되어 있다.

따라서 급탕기본체(a)는 제2버어너(3)만을 사용하여 이것을 비례제어하면 1.6호 내지 6호의 범위에서, 제1버어너(2)만을 사용하여 이것을 비례제어하면 4호 내지 15호의 범위에서 각각 연소량을 가변할 수 있으며, 또한 제1버어너(2)와 제2버어너(3)를 동시에 사용하여 이것들을 비례제어하면 15호 내지 21호의 범위에서 연소량을 가변할 수 있다.

또 급탕기본체(a)는 제2버어너(3)만을 사용하고, 제2비례제어밸브(13)를 적당한 개방정도 예컨대, 3호상당의 개방정도로 유지하여 제2전기밸브(11)의 개폐를 반복하고 그 개폐시간의 비를 가변시켜서 간헐적인 연소제어하는 것에 의하여 0호 내지 1.6호의 범위에서 열량을 제어할 수가 있다.

따라서 이 급탕기본체(a)는 제1, 제2버어너(2)(3)의 적당한 결합과 변환 및 비례제어와의 간헐적인 연소제어의 변환에 의하여 0호 내지 21호의 범위에서 열량을 제어할 수가 있다.

한편, 급수관로(4)에는 열교환기(1)보다 상류쪽에 수량센서(5)와 입수온도센서(6)가 전자를 상류쪽에 배치하여 설치함과 아울러 열교환기(1)의 하류쪽에 출탕온도센서(7)가 열교환기(1)출구에 근접하여 설치된다.

상기한 제1전기밸브(10), 제1비례제어밸브(12), 제2전기밸브(11), 제2비례제어밸브(13), 수량센서(5), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)는 각각 마이크로프로세서(17)에 전기적으로 접속하고, 수량센서(5)는 급수관로(4)를 흐르는 물의 양 즉, 유량(Q)을 검출하여 이것을 펄스신호로해서 마이크로프로세서(17)로 보낸다.

상기한 유량은 급수관로말단의 수전급탕기구(27)에 의하여 설정된다. 입수온도센서(6)는 열교환기(1)에의 입수온도(Tc)를 검출하고, 출탕온도센서(7)는 열교환기(1)로부터의 출탕온도(T_H)를 검출하여, 이 것을 A/D변환기(19)로 전압으로 해서 보내며, 그 A/D변환기(19)에서 T_C, T_H데이터로 변환하여 마이크로프로세서(17)로 보낸다.

또 컨트롤러(b)는 전원스위치(18)와 온도설정수단(8)을 갖추고 있으며, 상기한 온도설정구단(8)으로 설정한 설정온도(Ts)는 전압으로해서 A/D변환기(19)로 보내고 Ts데이터로 변환하여 마이크로프로세서(17)로 보낸다.

마이크로프로세서(17)는 급탕기본체(a)내에 배설되어 있으며, 필요한 열부하를 산출하는 연산수단(9)과, 그 연산수단(9)이 연산한 필요한 열부하에 따라서 어느 버어너를 어느 제어방식으로서 연소시키는가를 결정하는 버어너선택수단(14)을 보유하고 있다.

연산수단(9)은 수량센서(5)로부터의 펄스신호를 수량(Q)데이터로 변환하여 거둬들임과 아울러 온도설정수단(8), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)에서 A/D변환기(19)를 경유하여 전송되어오는 Ts, Tc, TH데이터를 거둬들이고, 이들 데이터에 따라서 필요한 열부하(F₁)를 산출한다.

버어너 선택수단(14)은 상기한 연산수단(9)이 산출한 필요한 열부하(F₁)에 따라서 제1, 제2전기밸브(10)(11), 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)에 필요한 신호를 낸다.

상기한 신호는 ① 내지 ⑤의 5개로 크게 나누고, ①신호는 모든 전기밸브(10)(11), 비례제어밸브(12)(13)를 폐쇄시킨다.

②신호는 제1전기밸브(10), 제1비례제어밸브(12)를 폐쇄하고, 제2전기밸브(11)를 필요한 열부하(F₁)에 따른 주기로서 간헐적으로 개폐시킴과 아울러 제2비례제어밸브(13)를 3호상당의 개방정도로 개방한다.

③신호는 제1전기밸브(10), 제1비례제어밸브(12)를 폐쇄하고, 제2전기밸브(11)를 개방함과 아울러 제2비례제어밸브(13)를 필요한 열부하(F₁)에 따라서 비례동작시킨다.

④신호는 제1전기밸브(10)를 개방하고, 제1비례제어밸브(12)를 필요한 열부하(F₁)에 따라서 배례동작시킴과 아울러 제2전기밸브(11), 제2비례제어밸브(13)를 폐쇄시킨다.

⑤신호는 제1, 제2전기밸브(10)(11)를 개방하고, 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)쌍방을 필요한 열부하(F₁)에 따라서 비례동작시킨다.

이하, 버어너 선택수단(14)의 작동을 제2도의 블록도 및 제6도에 의하여 설명한다.

먼저 제1, 제2버어너(2)(3)이 모두 소화하고 있는 상태에 있어서 수전급탕기구(27)를 개방한 경우에 대하여 설명하면, 연산수단(9)에 의하여 연산되는(연산수단(9)은 수량센서(5)의 수량검출에 의하여 작동을 개시한다.)필요한 열부하가 F₁＜0.1호일때에는 버어너 선택수단(14)은 ①신호를 낸다. 따라서 소화상태는 계속한다.

또 0.1호≤F₁＜2.5호인 경우에는 ②신호를 낸다. 따라서 급탕기본체(a)는 제2버어너(3)에 의한 간헐적인 연소제어로 된다.

또 2.5호≤F₁＜4호인 경우에는 ③신호를 낸다. 따라서 급탕기본체(7)는 제2버어너(3)에 의한 비례제어로 된다. 또 4호≤F₁＜8호인 경우에는 ④신호를 낸다.

따라서 급탕기본체(a)는 제1버어너(2)에 의한 비례제어로 된다. 또한 8호≤F₁인 경우에는 ⑤신호를 낸다.

따라서 급탕기본체(a)는 제1, 제2쌍방의 버어너(2)(3)에 의한 비례제어로 된다.

다음에 급탕기본체(a)가 제2버어너(3)의 간헐적인 연소에 의하여 제어되어 있는 상태에서 다음과 같이 부하가 변화한다.

F₁＜0.1호일때 버어너 선택수단(14)은 ①신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)을 소화한다. 또 0.1≤F₁＜2.5호일때에는 ②신호를 내어서 제2버어너(3)에 의하여 간헐적인 소제어를 계속하고, 2.5호≤F₁＜6호일때에는 ③신호를 내어서 제2버어너(3)에 의한 비례제어로 한다.

또한 6호≤F₁＜8호일때에는 ④신호를 내어서 제1버어너(2)에 의하여 비례제어하고, 8호≤F₁일때에는 ⑤신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의하여 비례제어한다.

다음에 급탕기본체(a)가 제2버어너(3)의 비례제어에 의하여 제어되는 상태에서 다음과 같이 부하가 변화하는 경우에 대하여 설명하면, F₁＜0.1호일때 버어너 선택수단(14)은 ①신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)을 소화상태로 하고, 0.1호≤F₁＜1.6호일때에는 ②신호를 내어서 제2버어너(3)에 의한 간헐적인 연소제어로 한다.

또 1.6호≤F₁＜6호일때에는 ③신호를 내어서 제2버어너(3)에 의한 비례제어를 계속하고, 6호≤F₁＜8호일때에는 ④신호를 내어서 제1버어너(2)에 의한 비례제어로 한다.

또한 8호≤F₁일때에는 ⑤신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의한 비례제어로 한다.

다음에 급탕기본체(a)가 제1버어너(2)의 비례제어에 의하여 제어되어있는 상태에서 다음과 같이 부하가 변화하는 경우에 대하여 설명하면, F₁＜0.1호일때 버어너 선택수단(14)은 ①신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)을 소화 상태로하고, 0.1호≤F₁＜1.6호일때에는 ②신호를 내어서 제2버어너(3)에 의한 간헐적인 연소제어로 한다.

또, 1.6호≤F₁＜4호일때에는 ③신호를 내어서 제2버어너(3)에 의한 비례제어로 변경하고, 4호≤F₁＜10호일때에는 ④신호를 내어서 제1버어너(2)에 의한 비례제어를 계속한다.

또한 10호≤F₁일때에는 ⑤신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의한 비례제어로 한다.

다음에 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의하여 비례제어를 하고 있는 상태에서 다음과 같이 부하가 변화하는 경우에 대하여 설명하면, 버어너 선택수단(14)은 F₁＜0.1호일때 ①신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방을 소화하고, 0.1호≤F＜1.6호일때에는 ②신호를 내어서 제2버어너(3)의 간헐적인 연소제어로 변경한다.

또 1.6호≤F₁＜6호일때에는 ③신호를 내어서 제2버어너(3)만에 의한 비례제어로 변경하고, 6호≤F₁＜8호일때에는 ④신호를 내어서 제1버어너(1)만에 의한 비례제어로 변경한다.

그리고 8호≤F₁일때에는 ⑤신호를 내어서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의한 비례제어를 계속한다.

따라서 상기한 설명에서 명백한 바와 같이 제2버어너(3)에 의한 간헐적인 연소제어와 비례제어와의 변환의 기준값은 간헐적인 연소제어에서 비례제어로 변환할때에는 2.5호, 비례제어에서 간헐적인 연소제어로 변환할때에는 1.6호로 되고, 제2버어너(3)의 비례제어와 제1버어너(2)의 비례제어와의 변환은, 제2버어너(3)에서 제1버어너(2)로 변환할때에는 6호가 기준값으로되며, 제1버어너(2)에서 제2버어너(3)로 변환할때에는 4호가 기준값으로 된다.

또 제1버어너(2)만에 의한 비례제어와 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에 의한 비례제어와의 변환은, 제1버어너(2)만에서 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방으로 변환할때에는 10호가 기준값으로되며, 제1, 제2버어너(2)(3)쌍방에서 제1버어너(2)만으로 변환할때에는 8호가 기준값으로 된다. 또 가스배관로(15)의 원전기 밸브(16)는 안전을 위하여 마이크로프로세서(17)의 온·오프(ON.OFF)지령에 의하여 개폐한다.

또 각 버어너(2)(3)의 근처에는 이그니터(82)가 대응하는 버어너(2)(3)의 전기밸브(10)(11)의 개방에 동기(同期)하여 이그니선을 발생하도록 설치되어 있다.

[제2발명의 설명]

위에서 설명한 가스순간식 급탕기(이하 플룻트 타입이라고 칭한다)를 실시하면, 실험실 단계에서는 기술상 만족할만한 성능이 표시되었으나, 상품화를 목표로한 내구성시험에 있어서 아래에 기재할 기술적인 문제점이 상당한 시간경과후에 발생하였다.

즉 버어너에 공급하는 가스의 배관로에 각각 배치된 전기 밸브의 손상이 격심한 건이 판명하였다. 이 손상의 원인을 추급(追及)해보면 플룻트타입의 발명의(실시예)의 항의 간헐적인 연소제어에 관한 기재중에서 「상기한 양쪽버어너(2)(3)은 제1, 제2전기밸브(10)(11)의 개폐를 반복하는 것에 의하여 간헐적으로 연소시킬 수가 있다」라고 하는 바와 같이, 그 전기밸브의 개폐빈도가 많게 되도록한 소프트웨어가 마이크로프로세서(17)에 결합장치되어 있으며, 그 결과 각 전기밸브의 손상 특히, 제2전기밸브(11)의 손상이 격심한 것이 판명되었다.

따라서 발명자는 제1발명의 부분적인 개량으로서 필요한 열부하가 제2버어너의 하한 연소량이하에 상당할때만 제2버어너의 전기밸브를 개폐하고, 소위 간헐적인 연소제어를 제2버어너의 전기밸브(11)에 부과하며, 그 이외의 제어에서는 전기밸브의 개폐빈도를 극력억제하도록 개량을 소프트웨어에 실시하였다.

위에서 설명한 전기밸브의 개폐빈도를 경감한 개량기술의 실시예를 이하에 상세히 설명한다. 먼저 하아드웨어의 부분 즉, 급수급탕관로 계통, 가스배관로 계통, 열교환기와 열교환기와 연소장치 및 그들 모두를 제어하는 가스 비례밸브, 전기밸브등 제어기기류의 구성 및 개개의 작동 요령은 앞의 제1발명의 하아드웨어와 동일하나, 그 소프트웨어의 일부를 구성하는 버어너선택수단(14)에 대하여 아래에 기재한 개량을 실시하였다.

따라서, 이 개량예를 제2발명이라고 이하에서 칭한다.

이 제2발명에 있어서는 제1도 및 제3도의 블록도에 표시된 바와 같이, 마이크로프로세서(17)는 급탕기본체(a)내에 배설되어 있으며, 필요를 열부하(F₁)을 산출하는 연산수단(9)과 그 연산수단(9)이 산출한 필요한 열부하에 따라서 사용 버어너를 선택하는 버어너 선택수단(14)과, 버어너 선택수단(14)이 제2버어너(3)를 선택한 경우 그 제2버어너(3)의 열량제어방식을 선택하는 제어선택수단(20)과, 상기한 버어너 및 제어방식의 각 선택수단(14)(20)의 선택에 따라서 제1, 제2전기밸브(10)(11) 및 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)에 필요한 신호를 발생하는 전기밸브개폐, 비례밸브개방 정도신호를 발생하는 버어너 제어수단(21)을 보유한다.

연산수단(9)은 수량센서(5)의 수량검출에 의하여 작동하고, 수량센서(5)로부터의 펄스신호를 수량(Q)데이터로 변환하여 거둬들임과 아울러 온도설정수단(8), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)에서 A/D변환기(19)를 경유하여 전송되어오는 Ts, Tc, TH데이터를 거둬들이고, 이들 데이터에 따라서 필요한 열부하(F₁)를 산출한다.

버어너 선택수단(14)은, 상기한 연산수단(9)이 산출한 필요한 열부하에 따라서 버어너의 사용에 관한 네가지의 선택을 한다. 제3도의 블록도에 있어서, 제1선택은 제1, 제2양쪽 버어너의 불사용이며, 이것은 필요한 열부하가 제1기준값이하일때에 선택된다.

제2선택은 제2버어너(3)의 사용이며, 이것은 필요한 열부하가 제1기준값 내지 제2기준값의 범위내에 있을때에 선택된다. 제3선택은 제1버어너(2)의 사용이며, 이것은 필요한 열부하가 제2기준값 내지 제3기준값의 범위내에 있을때에 선택된다.

제4선택은 제1, 제2양쪽버어너(2)(3)의 동시사용이며, 이것은 필요한 열부하가 제3기준값을 초과하였을 때에 선택된다.

상기한 각 기준값은 예컨대, 제1기준값을 0.1호, 제2기준 값을 제2버어너(3)의 최대연소량에 상당하는 6호 제3기준값을 제1버어너(2)의 최대 연소량에 상당하는 15호로 각각 설정한다. 제어선택수단(20)은 상기한 버어너 선택수단(14)이 제2선택을 하였을때 즉, 제2버어너(3)의 사용을 선택하였을때에만 작동하여 제2버어너(3)의 열량제어방식을 선택한다. 선택하는 제어방식은 간헐적인 연소제어와 비례제어의 어느 것인가이며, 제어선택수단(20)은 필요한 열부하가 제1기준 값과 제2기준값의 사이에 있어서 설정한 제4 기준값이하일때에는 간헐적인 연소제어를, 또 상기한 제4기준값을 초과할때에는 비례제어를 각각 선택한다.

상기한 제4기준값은 예컨대, 제2버어너(3)의 하한연소량에 상당하는 1, 6호로 설정한다. 전기 밸브개폐, 비례밸브 개방정도신호를 발생하는 버어너 제어수단(21)은 상기한 버어너 선택수단(14) 및 제어선택수단(20)에 의한 선택에 따라서 5개의 신호를 선택적으로 발생한다.

상기한 5개의 신호는 소화신호, 제2버어너 간헐적인 연소신호, 제2버어너 비례연소신호, 제1버어너비례연소신호, 제1, 제2버어너비례연소신호이다.

소화신호는, 버어너 선택수단(14)이 제1, 제2양쪽버어너의 불사용을 선택하였을때에 발생하고 제1, 제2전기밸브(10)(11), 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)의 모두를 폐쇄한다.

따라서 이 소화신호가 발생하면 제1, 제2버어너(2)(3)은 모두 소화상태로 된다.

제2버어너(3)의 간헐적인 연소신호는 버어너 선택수단(14)이 제2버어너(3)의 사용을 선택하고 또한 제어선택수단(20)이 간헐적인 연소제어를 선택하였을때에 발생하여 제1전기밸브(10), 제1비례제어밸브(12)를 패쇄하고 제2전기밸브(12)를 필요한 열부하에 따른 주기와 개폐시간비로서 간헐적으로 개폐시킴과 아울러 제2비례제어밸브(13)를 소정된 개방정도 예컨대, 3호상당의 개방정도로 개방한다.

따라서 이 신호가 발생하면, 제2버어너(3)가 필요한 열부하에 따른 주기와 착화, 소화 시간비로서 간헐적으로 연소한다. 제2버어너(3)의 비례연소신호(h)는 버어너 선택수단(14)이 제2버어너(3)를 선택하고 또한 제어선택수단(20)이 비례제어를 선택하였을때에 발생하여 제1전기밸브(10), 제1비례제어밸브(12)를 폐쇄하고 제2전기밸브(11)를 개방함과 아울러 제2비례제어밸브(13)를 필요한 열부하에 따라서 비례동작시킨다.

따라서 이 신호가 발생하면, 제2버어너(3)가 필요한 열부하에 따른 가스량으로서 연속적으로 연속한다.

제1버어너(2)의 비례연소신호(J)는 버어너 선택수단(14)이 제1버어너(2)의 사용을 선택하였을때에 발생하고 제1전기 밸브(10)를 개방하여 제1비례제어밸브(12)를 필요한 열부하에 따라서 비례동작시키고 제1전기밸브(10), 제2비례제어밸브(13)를 폐쇄한다.

따라서 이 신호가 발생하면, 제1버어너(2)가 필요한 열부하에 따른 가스량으로서 연속적으로 연소한다.

제1, 제2버어너 비례연소신호(h)(J)는 버어너선택수단(14)이 제1, 제2버어너(2)(3)의 공동사용을 선택하였을때에 발생하고 제1, 제2전기밸브(10)(11)를 개방하여 제1제2비례제어밸브(12)(13)쌍방을 필요한 열부하에 따라서 비례동작시킨다.

따라서 이 신호가 발생하면, 제1, 제2버어너(2)(3)는 공동하여 필요한 열부하에 따른 가스량으로서 연속적으로 연소한다.

위에서 설명한 것에 있어서는, 제1버어너(2)의 하한연소량을 4호, 제2버어너(3)의 최대연소량을 6호로 하였으므로, 4호 내지 6호의 범위는 제1버어너(2), 제2버어너(3)의 어느쪽인가의 버어너를 사용하여 제어할 수도 있다.

또 필요한 열부하가 1.6호 상당이상이더라도 간헐적인 연소의 주기 및 착화와 소화의 시간비에 따라서는 제2버어너(3)의 간헐적인 연소제어로서 대응할 수가 있다.

따라서 버어너 선택 및 제어방식의 선택의 기준값은 앞에서 설명한 예시기준값에 한정될 필요는 없고, 제어의 형편에 따라서 결정하면 좋고 필요한 열부하가 증대하는 방향으로 변화하는 경우와, 감소하는 방향으로 변화하는 경우와는 선택의 기준값을 다르게 하는 것도 가능하다.

[제3발명의 설명]

자동제어에 관한 일반적인 개념으로서 안정된 좋은 제어라함은, 입력과 출력이 평형상태에 있는 계(系)에 짧은 시간의 급격한 변화를 부여한 경우의 출력변화 즉, 과도응답의 동( )특성이 우수한 것등이 중요한 요건으로 된다.

이 발명에 있어서는, 그 과도응답을 1차계의 스텝응답에 구하고 있으나, 실시상은 반드시 만족한 응답을 표시 해주지 않는다.

즉 전과 다름없이 그 소프트웨어에 문제가 남아있는 것을 알 수 있다. 그점에서, 제2발명에서 볼수 있는 제어상의 문제점을 구체적으로 그예를 인용한다면 아래와 같다.

즉 제2발명이 지금 운전상태에 있고 비교적 저온의 탕(湯)을 출탕하고 있다고 가정한다. 버어너는 제2버어너가 완만한 주기로서 온-오프연소를 지속하고 있다. 이때 설정온도를 급격하게 고온쪽으로 이동시킨다.

그 경우의 고온의 정도 즉, 필요한 열부하는 제1버어너의 단독비례연소의 영역에 최종적으로 머무는 것으로 한다. 그런데 버어너의 선택으로서 혼란상태가 발생한다.

즉 급변한 입력에 대응하는 출력쪽의 지연시간에 기인하는 피이드백이 지나치게 걸리는 것에 의하여, 다음에 제1, 제2버어너의 두군데의 혼합연소가 개시된다. 그때문에 출탕온도는 급격하게 상승하여 2차계의 스텝응답을 표시한다. 그후 약간 시간을 두고 본래의 제1버어너의 단독비례연소로 복원하여 잠시 입·출력의 평형상태가 얻어지는 것으로 된다.

이와 같은 각 버어너의 미스 캐스트의 혼란이 결과로서 각 조작부의기기 예컨대, 전기밸브등의 작동빈도를 증대시켜서 손상의 비률을 높이는 것으로 된다.

제2발명의 제어계에 있어서, 버어너의 선정은 설정온도, 급수 온도 및 유량이 피이드포워드(fred forward)에 의하여 연산된 필요한 열부하에 따라서 선정되는바, 그 연소의 초기의 출탕온도가 설정온도까지 상승할수 없어도 그 선정된 버어너의 연소의 분담을 지지보전하고 피이드백량의 큰 귀환이 있으면 분담버어너의 최대연소량의 범위내에서 피이드백량을 가산한 연소가 지속되는 것에 의하여 앞에서 설명한 버어너 미스캐스트의 혼란을 방지할 수 있도록한 개량을 소프트웨어에 실시하였다.

따라서, 이 개량을 제3발명이라고 이하에서 칭한다. 위에서 설명한 재개량의 실시예를 이하에 상세히 설명한다. 먼저 하아드웨어부 즉, 급수급탕관로계통, 가스배관로계통, 열교환기와 연소장치 및 그들 전부를 제어하는 가스비례밸브, 전기밸브등 조작부품류의 구성 및 각개의 작동요령은 당초의 제1발명과 동일하다.

이 제3발명에 있어서는 마이크로프로세서(17)는, 제1도 및 제4도에 표시한 바와 같이 현재연소하고 있는 버어너 및 그 연소상태를 검출하는 현재 연소상태검출수단(28)과, 현재 연소하고 있는 버어너 및 그 연소상태(소화중인가, 간헐적인 연소중인가, 비례연소중인가)에 의하여 사전에 설정된 복수의 연소패턴중에서 소정의 연소패턴을 선택하는 연소패턴선택수단(29)과, 수량(Q), 입수온도(Tc), 급탕온도(T_H), 설정온도(Ts)에 의하여 필요한 열부하(이하 퍼드포워드의 필요한 열부하라고 칭한다)를 연산하는 피이드포워드량 연산수단(30)과, 급탕온도(T_H), 설정온도(Ts), 비례계인에 의하여 필요한 열부하(이하 퍼이드백의 필요한 열부하라고 칭한다)를 연산하는 퍼이드백량 연산수단(31)과, 상기한 피이드포워드의 필요한 열부하에 따라서 상기한 선택된 연소패턴중에서 사용버어너 및 연소방식을 선택결정하는 버어너 선택수단(14)과, 선택결정된 버어너를 피이드포워드 및 피이드백의 필요한 열부하를 가산하여 제어하는 버어너제어수단(21)을 갖춘 구성이다.

상기한 연소패턴은 제6도에 표시한 바와 같이 현재의 연소 버어너 및 그 연소상태에 의하여 제1패턴-제5패턴으로 사전에 설정되어 있다. 이들 제1-제5패턴은, 열부하의 증대방향이나 감소방향에 따라서 각 연소영역(A)-(D)의 경계(f₁)-(f₃)를 변화시킨 것으로 설정되어 있다.

이와 같은 가스순간식 급탕이기에서는, 제7도에 표시하는 플로우차아트에 따라서 제어된다.

즉 전원스위치(18)를 온으로하여 전원이 투입되면, 스텝(P₁)에 있어서 이니사라이스되고, 스텝(P₂)에 있어서 각 검출신호가 차례로 판독되며, 스텝(P₃)에 있어서 피이드포워드의 필요한 열부하(F₁)가 연산된다. 스텝(P₄)에서는 현재의 연소중의 버어너와 그 연소상태에 의하여 제6도에 표시하는 5개의 연소패턴중에서 소정의 연소패턴이 선택된다.

예컨대, 패턴선택의 플로우차아트를 제8도에 표시한 바와 같이 현재가 소화중의 경우에는 제1패턴을, 제2버어너를 간헐적인 연소중의 경우에는 제3패턴을, 제1버어너를 비례연소중의 경우에는 제3패턴을, 제1버어너를 비례 연소중의 경우에는 제4패턴을, 이것이외의 경우에는 제5패턴을 선택한다. 스텝(P₅)에서는 피이드포워드량 연산수단(30)에 있어서 연산된 피이드포워드의 필요한 열부하(F₁)에 상당하는 연소영역의 버어너 및 연소방식이 결정된다.

예컨대 제1패턴이 선택된 경우에 있어서, 제1패턴의 각 연소영역(A)(B)(C)(D)의 경계를 f₁, f₂, f₃로하면, 이 경우의 제1패턴내의 버어너선택처리의 플로우차아트를 제9도에 표시한 바와 같이 피이드포워드의 필요한 열부하(F₁)가 F₁＜F₁의 범위(A영역)에 상당할때에는 제2버어너(3)를 간헐적인 연소로서, f₁＜f₁＜f₂의 범위(B영역)에 상당할때는 제2버어너(3)를 비례제어로서, f₂＜F₁＜f₃의 범위(C영역)에 상당할때는 제1버어너(2)를 비례제어로서, 이것이외의 범위(D영역) 제1버어너(2)와 제2버어너(3)의 비례연소영역에 상당하는 연소량까지 연소가 제어되는 것으로 된다.

이와 같이 설정온도에 이르는 과정에서는 충분히 피이드백이 가해지므로, 요구되는 설정온도의 탕을 신속하게 출탕할 수가 있어서 온도차가 큰 온도설정에 대해서도 응답성이 향상한다. 이것과 동일하게 급탕온도를 떨어뜨리는 경우에는 마이너스의 피이드백이 가해져서 동일하게 응답성을 높인 연소의 제어를 할 수가 있다.

그 결과, 급탕온도(Tn)가 설정온도(Ts)에 이르는 몇초 후에는 당연히 착화할줄 알았던 버어너에 최초로부터 착화하는 것으로 되어서 즉시 다른 버어너로 변환하는 일이없다.

또 제6도에 표시하는 각 연소패턴은, 각 연소영역(A-D영역)이 새로운 출탕성능을 향상할 수 있도록 설정되어 있다.

즉 제4패턴에서는 제1, 제2버어너(2)(3)의 비례연소영역(D영역과) 제1버어너(2)의 비례연소영역(C 영역)과의 경계가 10호에 설정되어 있는 것에 대하여, 제1-제3 및 제5패턴에서는 10호에서 8호로 떨어뜨려서 설정되어 있다.

따라서 종래에 있어서 제1-제3패턴에서는, 소화중 제2버어너 간헐적인연소중(A 영역), 제2버어너 비례연소중(B 영역)에서 제1, 제2버어너 비례연소중(D 영역)으로 이행하는 경우에 있어서도, 이 실시예에서는 C영역과 D 영역의 경계가 8호까지 떨어뜨려져 있으므로, 예컨대 피이드포워드 열부하가 9호인 경우에도 제1, 제2버어너(2)(3)의 쌍방이 착화하여 큰 피이드백이 걸리고 또한 출탕성능이 향상한다.

즉 종래와 같이 경계가 10호라고 하면, 2, 5호에서 9호에 열부하요구가 있었을 경우에는 9호가 제1버어너(2)의 연소영역(C 영역)으로되며, 4호-15호의 제1버어너(2)의 연소능력범위에서 연소한다.

이 경우 피이드포워드 열부하의 9호를 F₁, 최종열부하들 F로하면, 피이드백 열부하(F₂)는 F₂=F-F₁에서 F₂=6호로 되어서 이 6호의 피이드백이 걸리게 된다.

이것에 대하여 이 실시예에서는, 경계가 8호로 떨어뜨러져 있기때문에 필요한 열부하 9호가 제1, 제2비례연소영역(D영역)으로되며, F₁=9호인 경우에는 F₂=12호로 되어 12호의 피이드백이 걸려지게 되어서 종래에 비하면 약 2배의 피이드백이 걸려지게 된다.

이와 같이 피이드백이 충분히 걸려지게되므로 신속히 설정온도의 탕을 출탕할 수가 있다. 또한 제6도에 표시하는 제5패턴에서는, C 영역과 B 영역과의 경계를 제4패턴에 비하여 4호에서 6호로 끌어올려서 설정되어 있다.

따라서, 제1, 제2버어너의 연소중에 피이드포워드 열부하(F₁)의 요구가 5호로 떨어뜨렸을때는 바로 D영역에서 B영역으로 이행하여 마이너스의 피이드백이 크게 걸리도록 제어된다.

발명자는 위에서 설명한 가스순간식 급탕기의 제1발명 및 그 각 개량발명군에 있어서 복수의 버어너의 결합에 의한 대용량의 출탕능력을 보유하는 대형급탕기를 여러가지 기능을 보유하는 소프트웨어에 의하여 안정된 제어를 행하는 기술을 제공해 왔다.

[제4발명의 설명]

이 제4발명은 중요한 두가지의 의미를 갖는다. 그 하나는 전체로서 이 발명군의 기초발명의 하나라고 말할 수 있다.

즉 이 가스버어너 연소의 간헐적인 연소기술을 해결한 것이기 때문이다. 또 하나의 의미는 그 개량기술의 흐름을 상품화의 입장에서 바라보면 개량의 횟수를 거듭할 수록 상품으로서는 고급화, 데럭스(de luxe)화(化)의 방향으로 물건이 흐르고 있다는 것을 알수 있다.

이러한 경향은 발명의 본래가지고 있는 중요한 요건인 경제효과의 추구의 면에서 보아 반드시 환영하여야 할 경향은 아니다.

이와 같은 경제효과의 관점에서 플룻트타입의 제1발명으로 대표되는 고급화 데럭스화와 대비하여 간단하고도 용이한 소형의 순간식 급탕기의 시장수요가 있으며, 그 기술의 제공이 항상 기다리고 바라고있는 현실을 무시할수는 없다.

이와 같이하여 그들 간단하고도 용이한 소형화의 요구에 응답하기 위해서는 앞에서 설명한 제1발명 및 그 개량발명군이 고유하는 여러가지 급탕기술중에서 적당한 기술을 발췌하는 것만으로서, 그 간단하고도 용이한 소형의 가스순간식 급탕기가 용이하게 얻어질 수 있는 것이 판명되었다.

따라서, 이하에 상세히 설명한다. 1예로서 제1버어너를 중심으로 설명하는바, 제2버어너에 있어서도 동일하다. 간단하고도 용이한 것을 배열함에 대하여, 먼저 연소장치는 플룻트타입의 제1버어너를 전용하고 또한 연소방식은 플룻트타입의 제2버어너에 고유하는 간헐적인 연소방식을 전용한다. 이렇게 하여 단일버어너에 의한 은-오프제어의 가스순간식 급탕기의 열원의 형태가 결정되었다.

다음에 제어방식의 간단하고도 용이한 것에 대해서는, 플룻트 타입의 제2버어너의 고유하는 간헐적인 연소주기에 있어서의 소화시간과 연소시간의 비에 의해서 필요한 열량을 제어하는 방식을 답습하기로하고, 그 제어의 기준값으로되는 필요한 연소부하도 앞에서 설명한 플룻트타입에 있어서와 동일하게 설정온도, 급수온도, 출탕온도 및 급수량의 각 검지에 의한 피이드포워드에 의해서 연산되어 결정되도록 하는 바, 문제는 앞에서 설명한 플룻트타입의 제어에 있어서 보여진 바와 같이 가스순간식 급탕기가 일반적으로 고유한 제어상의 여러가지 불안정한 요인을 간단하고도 용이하면서도 어떻게하여 안정되게 하는가가 간단하고도 용이한 형태의 제어의 중요한 과제로 된다.

이 점에서 발명자는 다음과 같은 간단하고도 용이한 제어방식을 제공하고저 한다. 즉 온-오프연소가 개시되어 1주기인 온-오프가 1싸이클 종료하면, 제어계통의 연산부가 사용된 열량의 평균값을 순식간에 산출하여 기억한다.

그리고 다음주기의 온-오프연소가 개시되면 기억한 열량의 평균값에 따라 그 주기에 있어서의 점화시간과 소화시간과의 비률을 결정하고 버어너연소를 펄스시간으로서 제어하게 된다.

즉 연소시간을 제어하는 것으로서 설정온도의 출탕을 얻으려고하는 기술이다.

그리고 위에서 설명한 연소시간제어를 특징으로하는 플룻트타입의 간단하고도 용이한 개량기술을 이하에 도면에 따라서 상세히 설명하는바, 이와 관련하여 이 개량형을 제4발명이라고 칭한다.

제1도 및 제10도에 있어서, 도면중(a)는 급탕기본체로서, 가스배관로(15)를 개재하여 공급되는 가스가 제1버어너(2)에서 연소하고, 급수관로(4)를 개재하여 공급되는 물이 열교환기(1)에서 가열되고 급탕관로(34)를 경유하여 수전급탕기구(27)로 흐르도록 되어있다.

상기한 가스배관로(15)에는 원전기밸브(16)와 제1전기밸브(10)와 가버너(22)가 전자를 상류쪽으로 하여 설치한다. 한편 급수관로(4)에는 상류쪽에서 차례로 수량센서(5) 및 입수온도센서(6)를, 급탕관로(34)에는 출탕온도센서(7)를 각각 설치한다.

또 상기한 급탕관로(34)는 그 중도부, 상세하게로는 수전 급탕기구(27)의 근처에서 복귀관로(32)를 분기하고, 그 복귀관로(32)의 다른쪽 끝을 수량센서(5)의 바로 앞쪽에 있어서 급수관로(4)에 접속한다. 복귀관로(32)에는 순환펌프(35)를 설치한다.

상기한 순환펌프(35)는 수전급탕기구(27)로부터의 출탕이 안나올때에만 작동하도록 해도 좋고, 수전급탕기구(27)로부터의 출탕의 유무에 관계없이 급탕기본체(a)가 운전상태에 있을때에는 작동하도록 해도 좋으나, 설명의 형편상 후자의 경우에 대해서만 설명한다.

순환펌프(35)는 순전급탕기구(27)의 급탕할때에 급탕관로(34)를 흐르는 탕을 복귀관로(32)로 끌어들이고 수전급탕기구(27)에의 탕의 공급을 방해하지 않도록 유량이 2ℓ/분 정도의 적은 능력의 것을 설치한다.

가스배관로(15)의 제1전기밸브(10), 급수관로(4)의 수량센서(5), 입수온도센서(6), 급탕관로(34)의 출탕온도센서(7) 및 복귀관로(32)의 순환펌프(35)는 각각 연산수단(9)에 전기적으로 접속하고, 수량센서(5)는 급수관로(4)를 흐르는 물의 양을 검출하여 신호(c)를, 입수온도센서(6)는 열교환기(1)에의 입수온도를 검출하여 신호(d)를 또 출탕온도센서(7)는 열교환기(1)로부터 출탕온도를 검출하여 신호(e)를 각각 연산수단(9)으로 보낸다.

연산수단(9)은 급탕기본체(a)의 기대(機

)내 또는 컨트롤러(b)내에 배치하여 컨트롤러(b)의 전원스위치(18)의 온 작동에 의하여 순환펌프(35)에 신호(L)를 보내서 순환펌프(35)를 회전시키고, 동시에 신호(c)(d)(e)를 받아서 수량과, 입수온도와, 출탕온도와, 컨트롤러(b)와의 온도설정수단(8)에서 설정한 설정온도를 비교연산하여 제10도와 같이 필요한 열부하(F)를 산출함과 아울러 제1버어너(2)의 연소시간(t₁)과 소화시간(t₂)의 합계의 간헐적인 연소주기(T)에 있어서의 필요한 열부하(F)의 평균값(F₁)을 산출하고, 이 평균값(F₁)에 따라 펄스간격으로서 펄스신호(i)를 다음의 간헐적인 연소주기(T₁)에 있어서의 연소시간(t₁)과 소화시간(t₂)의 비로서 제1전기밸브(10)로 보내며, 이하 간헐적인 연소주기(T₁)에 있어서의 필요한 열부하(F)의 평균값(F₂)에 따른 펄스신호(i)를 다음의 간헐적인 연소주기(T₂)에 있어서의 연소시간(T₁)과 소화시간(t₂)의 비로서 제1전기밸브(10)로 보내고, 동일한 간헐적인 연소주기(T₂)에 있어서의 필요한 열부하(F)의 평균값(F₃)에 따른 펄스신호(i)를, 다음의 간헐적인 연소주기(T₃)에 있어서의 연소시간(t₁)과 소화시간(t₂)의 비로서 제1전기밸브(10)로 보내며, 이와 같은 각 간헐적인 연소주기(T)(T₁)(T₂)(T₃)…의 연소시간(t₁)과 소화시간(t₂)의 비를 바로앞의 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요한 열부하의 평균값에 따라서 결정하고, 이것을 반복하여 그 필요로 하는 펄스신호를 제1전기밸브(10)로 보내도록 구성한다.

제1전기밸브(10)는 펄스신호(i)를 받고 그 펄스의 길이와 간격에 따라서 연소시간(t₁)의 사이를 개방하며, 소화시간(t₂)의 사이를 폐쇄하여 결정된 비로 개폐한다.

즉 제1버어너(2)는 펄스신호(i)의 펄스의 길이와 감각 즉, 바로앞의 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요한 열부하(F)의 평균값에 따라서 결정된 연소시간(t₁)과 소화 시간(t₂)의 비로서 간헐적으로 연소를 반복한다.

그리고 먼저 수전급탕기구(27)가 폐쇄되어있는 상태로서 컨트롤러(b)의 전원스위치(15)를 온으로 하면, 출탕온도센서(7)가 그 부분의 수온이 설정온도로 되어있지 않는 것을 검지하여 연산수단(9)이 필요한 열부하(F)의 산출을 개시하고, 동시에 순환펌프(35)가 회전을 개시하여 제1전기밸브(10)가 개폐를 해서 제1버어너(2)가 간헐적으로 연소를 개시한다.

따라서 배관중의 물은 순환펌프(35)의 작동에 의하여 급수관로(4)에서 열교환기(1), 급탕관로(34), 복귀관로(32)를 경유하여 급수관로(4)의 수량센서(5)의 바로앞쪽으로 복귀하도록 순환유동하고 열교환기(1)를 통과할때에 가열된다.

이때, 제1버어너(2)의 간헐적인 연소가 연산수단(9)에 의하여 각 간헐적인 연소주기의 연소시간(t₁)과 소화시간(t₂)의 비를 바로앞의 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요한 열부하(F)의 평균값에 따라 결정되어서 제어되므로, 순환유동하는 물은 설정온도까지 끓어오르게 되므로 설정온도로 유지된다.

다음에 수전급탕기구(27)의 밸브를 개방하면, 먼저 배관중에 이미 설정온도까지 끓어올라있는 탕이 수전급탕기구(27)로 공급되고, 계속하여 급수관로(4)에서 새로히 공급된 물이 설정온도로 가열되어서 공급된다.

또한 수전급탕기구(27)에 의한 탕을 사용할때는 수량, 입수 온도등이 앞에서 설명한 순환유동할때 즉, 탕을 사용하지 않을때와는 당연히 변화하나, 그것에 따라서 제1버어너(2)의 간헐적인 연소는 연산수단(9)에 의하여 계속해서 가장 적당하게 제어되어 확실하게 설정온도의 탕을 계속 공급한다.

이때 순환펌프(35)는 작동을 계속하고 있으나, 능력이 적기 때문에 급탕관로(34)의 탕을 복귀관로(32)로 끌어들여서 수전 급탕기구(27)에 충분한 탕이 공급되는 것을 방해하는 것 같은 일은 없다.

그리고 수전급탕기구(27)의 밸브를 폐쇄하면 급탕기본체(a)에의 새로운 물의 공급은 정지되고 급탕관로(34)의 탕은 재차 순환유동하면서 설정온도로 유지되어 수전급탕기구(27)의 다음의 사용을 기다린다.

[제5발명의 설명]

위에서 설명한 바와 같이 발명자는 제4발명에 있어서, 단일 버어너에 의한 간헐적인 연소방식의 연소를 시간으로서 제어하는 기술을 제공하였다.

또 위에서 설명한 실시예에 언급한 바와 같이, 탕의 순환 유로를 설치하고 펌프로서 탕을 사용하지 않을때에도 환상유로에 탕을 순환시켜서 탕의 보온에 유의하였다.

그러나, 보온의 열원으로서 제1버어너를 사용하고, 또한 제1버어너는 소화직전의 사용열량의 평균값에 의하여 연산된 기준값에 따른 시간비로서 연소하기 때문에 순환유로 내의 탕의 분량을 단순히 보온하기 위한 열량과 대비하여 지나치게 크기 때문에 급격하게 탕온이 상승하며, 재차 출탕할때는 화상등의 사고도 유발할 염려에 대하여 걱정됨에 이르렀다.

이 급격한 순환탕의 온도상승은, 제1버어너의 재차 점화할때 뿐만이 아니라, 평상시의 급탕을 일시정지하여 제1버어너가 소화한 직후의 열교환기가 고유하는 포텐샬리티(potentiality)에 의한 오버슈우트현상에서 조차도 사후의 비등으로서 급격한 온도상승을 볼 수 있을 정도이었다.

발명자는 제4발명의 순환탕의 보온에 관한 문제점을 다음과 같은 수단으로서 해결하였다.

즉 순환탕의 보온열원에는 제4발명과 같은 제1버어너를 사용하지 않고 별개로 보온을 목적으로한 전기히이터를 순환로내에 설치하고, 그것을 제어부에 의하여 적당하게 제어하는 기술이다.

따라서 이 기술을 제5발명이라고 이하에 칭한다.

이 제5발명에 있어서의 하아드웨어부의 구성 즉, 그것등의 급수급탕관로계통, 가스배관로계통, 열교환기와 연소장치 및 그것등을 제어하는 가스비례밸브, 전기밸브등의 제어기기류의 구성 및 개개의 작동요령은 앞에서 설명한 제1발명 혹은 제4발명과 동일하다.

그리고 이 제5발명에 있어서의 실시상의 특징은, 순환수의 보온열원으로서 제1도에 있어서의 복귀관로(32)에 전기히이터(36)를 설치한 기술의 제공에 관한 것이다. 전기히이터(36)는 복귀관로(32)에 개설한 부착구에서 그 복귀 관로(32)내에 삽입하여 부착구에 장착한다.

상기한 전기히이터(36)는 보통의 설치상태에 일어서 배관의 방열(放熱)에 의하여 소실하는 열량보다 큰 열량을 발생할 수 있는 것을 사용한다.

예컨대 배관의 길이가 15m이고 보온재로서 피복되어 있으며, 내부의 물이 2ℓ/분으로서 유동하는 경우 외부기온이 20℃로 한다면 배관으로부터의 방열은 400kcal/시간정도이므로, 전기히이터(36)는 400kcal/시간 이상의 능력을 보유하는 것으로 한다.

그리고 상기한 순환펌프(35)와 전기 히이터(36)는 각각 마이크로프로세서(17)에 연통되게 해서 마이크로프로세서(17)에 의하여 제어하도록 한다.

마이크로프로세서(17)는 전원스위치(18)의 온에 의하여 순환펌프(35)를 운전함과 아울러 설정온도와 순환수온도(출탕온도센서(7)로서 검출)의 차와 유량(수량센서(5)로서 검출)에서 순환수를 설정온도로 끓어올리는데 필요한 열량을 연산하고 또 일단 끓어올려진후는 설정온도로 보온하는데 필요한 열량을 연산하여 그 연산의 값에 따라서 전기히이터(36)의 전압을 가변하도록 구성한다.

즉 필요한 열량이 크면 그 값에 따라서 전기히이터(36)에 큰 전압을 걸고, 필요한 열부하가 적으면 그 값에 따라서 전기히이터(36)에 걸리는 전압을 적게한다.

따라서 전기히이터(36)는 전압의 변환에 의하여 발열량이 변화하고, 마이크로프로세서(17)의 출력쪽으로부터 주어지는 전압에 따른 열량으로서 순환수를 연속적으로 가열하며, 그 순환수를 설정온도로 끓어올리고 또한 보온유지한다.

또한 순환펌프(35)는 수전급탕기구(27)에서 출탕하고 있을 때에는 그 운전을 정지하도록 구성해도 좋으나, 구태여 운전을 정지하지 않아도 순환펌프(35)의 능력이 2ℓ/분 정도로 적기 때문에 수전급탕기구(27)에서 출탕하고 있을때 급탕관로(34)를 유동하는 탕을 복귀관로(32)로 끌어들여서 수전급탕기구(27)로부터의 출탕을 방해하는 일은 없다.

이상의 실시예에서는, 마이크로프로세서(17)는 순환수의 끓어올리는것 및 보온유지할때에 연산된 필요열량에 따라서 전기히이터(36)의 전압을 가변하도록 구성하였으나, 전기히이터(36)를 간헐적으로 온, 오프시키고 필요한 열부하에 따라서 그 온시간과 오프시간의 비를 가변하도록 구성해도 좋다.

즉 필요한 열부하가 클때에는 1주기에 있어서의 전기히이터(36)의 온시간을 길게, 필요한 열부하가 적을때에는 온시간을 짧게 하도록 한다.

[A형 개량발명의 설명]

위에서 설명한 제5발명에 있어서의 급탕하지 않을때의 순환수의 보온을 제1버어너의 가스열원에 의하지 않고 전기히이터로서 충당하는 기술은 재차 출탕할때의 화상등 이용자의 사고방지에 유익한 것이었다.

그러나 보온의 열원을 전기히이터로 구하는 것의 에너지 절약상의 문제점을 미해결인 채로 방치할 이유는 없는 것이다.

상기한 제5발명에 의하면, 순환수의 배관방열량만으로서 400kcal/시간이 필요하기 때문에 실용상은 800Kcal/시간의 전기히이터 즉, 1Kw/시간(860kcal/시간)의 전기히이터가 필요하다.

이 860kcal/시간의 에너지원을 화력발전소의 단계까지 소급하여 생각하면, 현재 맨앞쪽끝의 LNG 열원화력발전소에 있어서 플랜트 총합열효율은 39%(보일러효율 86%, 증기터어빈 46%, 발전기 99%)부근이며 또 배전효율 80%로하여 가정맨끝에서의 최종효율은 31%에 지나지 않는다. 따라서 860kcal(1Kw)를 얻기 위해서는 약 2800kcal분의 기체연료소비가 발전소단계에서 요구된다.

이 한가지를 보아도 얼마나 전기히이터가 에너지 낭비형태의 열원인가가 엿보아 알 수 있으며, 열기기 제작자인 본 발명자의 사회적인 책임과 임무에서 생각하더라도 혹은 또 급탕기 이용자의 운전단가를 생각하여도 이때에 전기히이터의 보온방식을 다시보고 생각하지 않을 수 없는 입장에 놓여있다.

그 문제를 해결하는 수단으로서는, 모름지기 전기히이터를 폐지하고 가스열원을 되돌아오는 이외에 채택할 길은 남겨져 있지 않다. 가스열원을 이용할 수 있으면, 860kcal/시간과 열량을 얻기 위한 투입열량은 열교환기의 열효율을 80%로하여도 겨우 1075kcal/시간으로서 사용하는데에 충분하는 것으로 되어서 전열을 이용할 때의 2800kcal/시간에 비교하여 약 38%의 에너지 소비량으로서 끝나게 된다.

그러나 가스버어너를 보온열원으로 하기 위하여 해결하지 않으면 안될 문제점은 앞에서 설명한 제5발명의 실시예에서 설명한 바와 같이 용이하게는 해결할 수 없는 점을 수많이 포함하고 있었다. 그것등의 문제점을 재차 복습해보면 아래에 기재한 것과 같다.

앞에서 설명한 제4발명의 가스순간식 급탕기에 있어서, 탕의 사용을 정지한후 재차사용하기까지의 시간이 짧을 경우에는 전부 개방한 사용정지후 열교환기의 온도가 올라가고, 재차 사용개시할때 탕의 온도가 급격하게 상승하여 최초열탕이 나온뒤에 빨리 끓는 문제가 있다.

그래서, 제4발명에 있어서는 탕이 나올때 이외에는 배관내의 물을 순환유동시켜서 냉각되지 않도록 버어너로서 가열해 두는 것이 생각되었다. 그러나, 종래의 가스량에 의하여 탕온을 제어하는 방식에서는 버어너의 구조상 제어될수 있는 최소호수가 최대호수의 1/4 내지 1/5로 한정되기 때문에 단순히 열교환기를 통하는 순환 유로를 만들어서 순환수를 가열하도록 해도 여러가지의 문제가 생긴다.

즉, 가령 순환(펌프)유량 : 2ℓ/분, 보온설정온도 : 60℃ 순환수온도 55℃의 조건으로서 최소호수 4호(100Kcal/분)의 버어너에 의하여 비례제어한 경우, 버어너를 최소능력으로서 연속적으로 연소시켰다 하더라도

으로 된다. 즉 순환수온도는 55℃의 탕온에 추가하여 50℃ 상승하기 때문에 합계 100℃이상으로 되어서 갑자기 비등이 일어난다. 또 최소호수가 한정되기 때문에 보온설정온도와 순환수온도의 차(ΔT)가 어느정도 크지 않으면 버어너에 착화하지 않고 또한 일단 착화하면 탕온의 상승이 크게 되므로 탕온의 헌팅(hunting)이 크게 된다.

한편 보온을 위하여 물을 순환유동시키는 경우, 순환수는 유량이 크면 방열(放熱)이 크고, 유량이 적으면 보온제어가 곤란하다고 하는 문제가 있다. 그 때문에 배관의 여하에 구애됨이 없이 방열이 적고 보온제어도 행하기 용이한 적당한 유량 예컨대, 2ℓ/분으로 제어하는 것이 바람직하다.

그래서 환상의 관로의 적당한 장소에 수량밸브를 설치해 놓고, 그 수량밸브를 돌리는 것에 의하여 일정한 유량으로 제어하는 것이 생각되는 바, 이러한 수량밸브를 환상관로중의 급탕관로에 설치하였을때(급탕기가 능력초과로 되었을 때, 유량을 자동적으로 돌려서 능력범위내로 수습하도록 하기 위하여 급탕관로에 자동수량 밸브를 설치한 것이 있으므로 이것을 이용하는 것이 생각된다)등 수량밸브를 돌리면 보온운전에서 급탕으로 바꾸었을때 급탕기의 능력범위내이기는 하지만 급탕량이 제한되어 버린다고 하는 문제가 생긴다.

상기한 문제를 해결하기 위하여 발명자가 강구하는 기술적 수단은, 급탕관로중도부와, 급수관로를 펌프를 갖춘 복귀관로에서 연통되게 하고, 급탕을 사용하지 않을때 급수관로, 열교환기, 급탕관로, 복귀관로로서 구성되는 환상의 관로에 물을 순환유동시킴과 아울러 버어너를 간헐적으로 연소시키며, 순환유로에 설치한 수량센서 및 온도센서가 각각 검출하는 순환수유량, 순환수온도와 사전에 설정된 설정온도등의 소정요소에 의하여 순환수를 설정온도로 보온유지하는데 필요로 하는 필요한 열량을 연산하여 그 값에 따라서 상기한 버어너의 착화시간의 비를 제어함과 아울러 상기한 수량 센서가 검출한 유량과 사전에 설정한 목표유량에 따라서 펌프를 전기적으로 제어하는 것이다.

이상과 같이, 가스를 열원으로하여 보온을 가장 합리적으로 행하기 위해서는 보온에 필요로 하는 필요한 열부하를 연산하여 제1버어너와 간헐적으로 연소시킴과 아울러, 다른한편 순환펌프의 회전제어를 행하여 가장 적당한 유량을 얻는 기술을 제1도 (a) 또는 b도와 실시예에 의하여 이하에 상세히 설명한다. 따라서, 이 개량을 실시한 급탕기를 A형 개량이라고 이하에 칭한다.

[A형 개량발명의 실시예]

A형 개량발명에 의한 하아드웨어부 즉, 급수급탕관로계통, 가스배관로계통, 열교환기와 연소장치 및 그것등을 제어하는 가스비례밸브, 전기밸브등 제어기기류의 구성 및 개개의 작동요령은 앞에서 설명한 제1발명 또는 제2발명 혹은 제4발명과 대략 동일하나, 다만 급탕관로(4)에 복귀관로(32)가 준비되고 또한 그 복귀관로(32)에 순환펌프(35)가 설치되어 있는 점이 이 발명의 하아드웨어의 구조적인 특징을 이루고 있다.

그리고 A형 개량발명의 소프트웨어에 있어서는, 제1도 (a) 또는 b도에 표시한 바와같이 마이크로프로세서(17)는 수량센서(5)로부터의 신호를 받고 수량센서(5)가 검출한 유량과 사전에 설정한 목표유량에 따라서 순환펌프(35)를 전기적으로 위상제어하도록 구성한다.

위상제어라함은 제11도에서 볼 수 있는 상용교류전원(60Hz 혹은 50Hz)의 곡선(사인커어브)의 1주기마다의 어느 부분을 제12도와 같이 컷트(cut)하여 그 컷트비율에 의해서 순환펌프의 회전수를 증감시키는 것이다. 그런데 이 발명에 있어서는 어떤 컷트비율 예컨대, 제12도와 같이 정해서 그때의 유량을 2ℓ/분으로 해놓고, 수량센서(5)가 검출할 실제유량의 값이 목표유량의 값보다 클때에는 컷트비율을 크게 하여 순환펌프(35)의 회전수를 감소하며, 실유량의 값이 목표유량의 값보다 적을때에는 컷트비율을 적게하여 순환펌프(35)의 회전수를 증가하여 순환펌프(35)의 토출량을 항상 일정한 목표유량으로 제어한다.

상기한 목표유량은 지니치게 커서 방열이 크게되거나, 지나치게 적어서 온도제어가 곤란하게 되는 일이 없도록 가장 적당한 유량으로 설정한다.

상기한 목표유량은 일반적으로 2ℓ/분 정도로 하는 것이 바람직하다. 그리고 이 정도의 유량이면 급탕할때에 순환펌프(35)가 작동하고 있어도 급탕관로(34)를 흐르는 탕을 복귀관로(32)로 끌어들여서 수전급탕기구(27)개의 탕의공급을 방해하는 일이 없다.

따라서 순환펌프(35)는 수전급탕기구(27)로부터의 출탕의 유무에 관계없이 급탕기본체(a)가 운전상태에 있는 동안 연속하여 작동시켜서 놓을 수가 있다. 물론 상기한 순환펌프(35)는 수전급탕기구(27)로부터의 출탕이 행해지고 있지 않을때에만 작동하도록 해도 좋다.

그리고 먼저 수전급탕기구(27)의 밸브가 폐쇄되어 있는 상태로서 컨트롤러(b)의 전원스위치(18)를 온으로 하면 급탕기 본체(a)는 운전상태로 되어서 운전기밸브(16)가 개방하고 동시에 순환펌프(35)가 회전을 개시한다. 그리고 출탕온도센서(7)가 그부분의 수온이 설정온도로 되어 있지 않는 것을 검지하고 제1전기밸브(10)가 개폐를 반복하여 제1버어너(2)가 간헐적인 연소를 개시한다.

따라서 배관중의 물은 순환펌프(35)의 작동에 의하여 급수관로(4)에서 열교환기(1), 급수관로(34), 복귀관로(32)를 경유하여 급수관로(4)의 수량센서(5)의 바로 앞쪽으로 복귀하도록 순환유동하고 열교환기(1)를 통과하기 전에 가열된다.

이때 상기한 순환유동하는 순환수의 유량은 마이크로프로세서(17)에 의하여 목표유로와 유량센서(5)가 검출한 실제유량에 따라서 순환펌프(35)를 전기적으로 위상제어하여 목표유량 예컨대, 2ℓ/분으로 제어된다.

그리고 수전급탕기구(27)의 탕쪽의 밸브를 폐쇄하면 급탕기본체(a)에의 새로운 물의 공급은 정지되고, 배관중의 탕은 재차순환유동하면서 설정온도로 유지되어 수전급탕기구(27)의 다음의 사용을 기다린다.

이상의 실시예에서는 순환수의 유량을 제거하기 위한 위상 제어하는 방법을 사용하였으나, 제13도에 표시한 바와같이 순환펌프(35) 제어전압을 온·오프시키는 것에 의하여 순환펌프(35)의 회전수를 증감시켜서 유량을 제어하는 듀우티 제어, 또는 제14도에 표시한 바와같이 순환펌프(35)에 가하는 전압을 변화시키고 순환펌프(35)의 회전수를 증감시켜서 유량을 제어하는 전압제어를 사용하여 유량을 제어하는 것도 임의이다.

[제6발명의 설명]

위에서 설명한 A형 개량발명에 있어서, 제5발명의 보온용 전기히이터를 보온전용의 필요한 열부하에 따라서 별개의 기준체를 제어부에 설치하며, 그 관제(管制)하에 제1버어너와 순환펌프를 놓고 버어너의 연소제어와 펌프의 회전제어를 도모하는 것으로서, 에너지의 절약적인 보온과 안정한 순환수의 보온의 목적을 달성할 수가 있었다.

그런데 상기한 순환펌프는, 보온중에는 회전하는 것이 당연하다지만, 급탕중에도 계속회전하여 열교환기로부터 송출된 송출량 중에서 2ℓ/분만큼은 바이패스관로에서 펌프로 되돌아가는 구조로 되어 있다. 생각하면, 이 출탕중의 순환수의 순환은 전연 무의미할 뿐만 아니라 출탕량의 일부를 항상 되돌아가게 하여 그 분량만큼 최대출탕량을 감량시키고 있다.

이 순환펌프의 연속운전방식은 펌프자신의 기계적인 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 펌프구동전력의 낭비를 가져오게 하며, 이 급탕기의 일반적인 사용자에게 경제적인 불이익을 가져오는 불합리성을 포함하고 있다. 따라서 그 불이익성을 해결하는 기술적 수단으로서, 발명자는 다음의 개량기술을 앞에서 설명한 A형 개량발명의 소프트웨어에 실시하는 것이다.

수전급탕기구(27)로부터의 출탕할때에 순환펌프의 회전을 정지시키는 수단은 상식적으로는 여러가지가 생각된다. 흔한 예를 들면, 출탕할때의 출탕관로의 수압변동을 다이어프램스위치등으로서 기계적으로 포착하는 방법이나 혹은 수량센서(5)에 의하여 출탕할때의 급격한 수량의 변화량을 에레트로닉스로서 포착하는 방법등 수압의 변동이나 구량의 변화로서 펌프를 제어하는 방법등이 여러가지 생각할 수 있다. 그러나 상기한 상식적인 방법이외에토 가열량의 급격한 변동 즉, 출탕할때의 급격한 가열량의 변동을 포착하는 방법이 생각된다.

이 방법은 이 발명과 같이 제어부에 마이크로프로세서(17)를 보유하는 시스템에 있어서는, 필요한 열부하의 기준값군의 중에 재차 출탕할때에 펌프의 정지를 촉진하는 다른 기준값을 추가하는 형태로서 판독전용 기억장치등 기억부에 기입하는 것으로서 용이하게 그 목적을 달성할 수가 있다. 이 방법이 가장 용이함과 동시에 또 가장 경제적인 것도 말한 것까지도 없다.

따라서 상기한 가열량부하의 변동에 의하여 출탕할때의 펌프의 정지를 촉진하는 방법을 제6발명이라 칭하고, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다.

처음에 순환수의 보온에 필요로하는 필요한 열부하틀 구하면 예컨대, 펌프의 능력을 2ℓ/분으로한 경우, 가령 겨울철의 수온이 5℃의 물을 설정온도인 60℃로 끓어올리는데 필요한 열량은(60℃-5℃)×2ℓ/분=110Kcal/분으로 된다. 또 설정온도로까지 끓어올려서 보온상태로 된후, 가령 55℃에 까지 탕온이 내려진 경우 이것을 설정온도로 복귀하는데 필요한 열량은(60℃-55℃)×2ℓ/분=10Kcal/분으로 된다.

즉, 상기한 겨울철의 수온이 5℃인 경우의 보온을 위하여 필요한 최대열량을 110Kcal/분 정도로 상정되며, 배관조건 혹은 수온이 한층더 떨어진 경우등을 고려해도 최대값으로서 150Kcal/분으로 본다면 충분하다.

한편 수전급탕기구(27)에서 보통의 출탕을 행하는 경우, 출탕량이 2ℓ/분이라고 하는 소량의 경우는 거의 없다. 실제의 사용량은 그보다 더 큰 것이다. 그러나 출탕량이 대단히 적어서, 가령 그것이 3ℓ/분이었다. 하더라도 5℃의 물을 60℃로 끓여올려서 출탕하는데는(60℃-5℃)×3ℓ/분=165Kcal/분으로 되어서 상기한 150Kcal/분보다 큰 열량이 필요하게 된다.

따라서 연산된 필요한 열량이 보온을 위하여 필요로 하게 되는 예상최고 열량이상의 소정열량 즉, 상기와 같이 150Kcal/분 이상으로 되었을 경우는 틀림없이 수전급탕기구로부터 출탕이 행해지지 않는다는 것으로 된다. 그리고 이 발명은 연산된 필요한 열량의 값이 보온을 위하여 필요로하게 되는 예상최고 열량이상의 소정된 열량을 초과하였을때 펌프의 운전을 정지할 수가 있다.

그 실시예를 설명하면 제1도(a) 또는 b도에 있어서, 마이크로프로세서(17)는 수량센서(5)가 검출한 유량, 입수온도센서(6)가 검출한 입수온도, 컨트롤러(b)의 온도설정수단(8)에서 설정한 설정온도, 출탕온도센서(7)가 검출한 출탕온도, 열교환기(1)의 열효율, 비례계인등의 소정의 요소에 따라서 필요한 열부하를 연산하고, 이 연산된 필요한 열부하에 따른 간격 및 시간으로서 제1전기밸브(10)를 개폐시킴과 아울러 상기한 필요한 열부하가 소정의 값이상으로 되었거든 순환펌프(35)의 운전을 일단정지하도록 구성한다. 그리고 수전급탕기구(27)을 개방하면, 먼저 배관중의 이미 설정온도까지 끓어올려져 있는 탕이 수전급탕기구(27)로 공급되고, 계속하여 급수관로(4)에서 새로히 공급된 물이 설정온도로 가열되어서 공급된다.

이때 수전급탕기구(27)로부터의 출탕유량은 당연순환수유량 즉, 2ℓ/분보다 많게 되며, 급수관로(4), 열교환기(1), 급탕관로(34)를 흐르는 유량도 많게 되지만, 그것에 따라서 필요한 열부하는 마이크로프로세서(17)에 의하여 자동적으로 연산되고, 이 연산된 필요한 열부하에 따라서 제1버어너(2)의 간헐적인 연소는 가장 적당하게 제어되므로, 확실하게 설정온도의 탕을 계속하여 공급한다.

또 상기한 연산된 필요한 열부하도 당연보온을 위하여 필요한 최대열량을 대폭적으로 상회하고, 상기한 설정된 소정의 값 예컨대, 150Kcal/분을 초과하게 되므로, 마이크로프로세서(17)는 순환펌프(35)의 운전을 정지시킨다. 그리고 급탕기구(27)를 폐쇄하면 급탕기본체(a)에의 새로운 물의 공급은 정지된다. 그러면 마이크로프로세서(17)가 연산하는 필요한 열부하는 당연히 감소하여 상기한 설정된 소정의 값(예컨대 150Kcal/분)보다 적은 값으로 된다. 따라서 순환펌프(35)는 운전을 재차개시하고 배관중의 탕은 재차 순환유동하면서 설정온도로 유지되어서 급탕기구(27)의 다음의 사용을 기다린다.

또한 상기한 설명에 있어서는 버어너를 간헐적으로 연소시키고, 그 연소시간과 소화시간의 비에 따라서 탕온을 제어하는 방식의 급탕기에 대하여 설명하였으나, 급탕기는 가스량에 의하여 탕온을 제어하는 방식의 것이라도 좋고, 또한 상기한 양쪽방식을 결합시킨 것으로 하는 것도 가능하다.

[제7발명의 설명]

이제까지의 부분개량에 관한 각 발명군 즉, 관수(岳水)보온기술에 관한 제5, A형 개량발명 및 제7의 각 발명에 있어서는, 복귀관로(32), 순환펌프(35), 각 열원 제1버어너(2), 제2버어너(3), 전기히이터(36) 및 열교환기(1)와의 결합구성에 의하여 순환수의 보온기술을 여러가지 제공해왔다. 그리고 그들등 보온행위의 제어방식을 요약하면, 주로 각 온도센서 즉, 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7) 및 온도설정수단(8)과의 상호 관계에 의하여 열원 혹은 펌프의 회전을 제어해 왔다고 말할 수 있다. 바꾸어 말하면, 수온검지 베이스의 제어였다.

발명자는 위에서 설명한 수온검지 베이스와 제어기술의 흐름에 대하여 새로히 수류검지베이스의 제어기술을 이하에 제공할려고 하는 것이다. 수류검지베이스의 의미는 출탕할때와 출탕하지 않을때의 급수관로(4)를 흐르는 수량의 변동값을 수류센서(37)에 의하여 캐치하여 그때마다 필요로하는 열원의 선택 및 연소패턴을 적합하고도 확실하게 선정지시하는 것에 의하며, 가장 적당한 가온을 순환수에 대하여 행할려고 하는 방법이다.

이 수류검지베이스를 새로히 제안하는 기술적 배경으로서, 수온검지베이스의 검지환경은 수류검지베이스의 환경조건에 비하여 외란성(外亂性)이 높고, 그 때문에 수온검지베이스의 제어는 후자에 비하여 보다 복잡화 하지 않을 수 없는 점에 있다. 즉, 수온검지의 환경은 입수온도가 지리적 조건이나 계절적 조건에 대폭적으로 양향되고, 그 때문에 제어대상의 증폭스팬(Span)을 크게잡을 필요가 발생하는 것은 용이하게 상상될 수 있다.

위에서 설명한 점에 있어서, 수류검지는 오히려 단순명쾌하고 외란요인이 극히 근소한 것이 특징으로서 지적된다.

이와같은 관점에서는 제어기술의 요점으로서 보다 외란요인이 근소한 환경에 검지부를 설정하는 것이 정통적인 기술이라고 말하지 않을 수 없으며, 따라서 발명자는 이하의 기술을 제7발명이라 칭하고, 이하에 제공하는 것이다.

이 제7발명에 있어서의 하이드웨어부의 구성 즉, 급수급탕관로계통, 가스배관로계통, 열교환기와 연소장치 및 그것등을 제어하는 가스비례밸브, 전기밸브등 제어기기의 구성 및 개개의 작동요령은 앞에서 설명한 제1발명 또는 제2발명 혹은 제5, A형 개량발명 및 제6발명과 동일하다. 그리고 이 제7발명에 있어서의 실시상의 특징은 그 소프트웨어에 개량을 실시하는 것이 주안이며, 아래에 기재한 바와 같이 실시하였다.

제1도에 있어서, 마이크로프로세서(17)는 전기밸브(11)(10), 비례제어밸브(13)(12), 출탕온도센서(7), 순환펌프(35), 수량센서(5), 입수온도센서(6)와 전기적으로 접속하고, 순환펌프(35)로 신호(L)를 보내서 그 순환펌프(35)를 구동시키는 한편, 상기한 각 센서(7)(5)(6)으로부터의 신호(e)(c)(d)를 받아서 급탕할때와 물을 보온하는 급탕정지할때에 있어서의 필요한 열부하를 연산하며, 이 필요한 열부하의 크기에 따라서 소용량의 제2버어너(3)이던가 또는 대용량의 제1버어너(2)를 선택한다.

또 마이크로프로세서(17)은 소용량의 제2버어너(3)를 선택한 경우에 있어서, 필요한 열부하가 사전에 설정한 소정의 연소량 이하일때에는 그 필요한 연소량에 따른 펄스간격으로서 펄스신호(g)를 제2전기밸브(11)로 보내는 것이다. 이 경우, 펄스신호(g)의 펄스간격은 급탕할때와 급탕정지할때로서 각각 달리 설정되어 있으며, 전자의 경우가 짧고 후자의 경우가 길게 설정되어 있다.

또 제2전기밸브(11)은 마이크로프로세서(17)로부터의 펄스신호(g)를 받고 그 펄스의 길이와 간격에 따라서 개폐를 반복하여 제2버어너(3)에 가스를 간헐적으로 공급한다. 따라서 소용량의 제2버어너(3)는 급탕할때와 급탕정지할때에 있어서 각각 상기한 펄스신호(g)의 펄스의 길이와 간격에 따라서 다른 주기 예컨대, 급탕할때에 5초주기, 급탕정지할때에 30초 주기로서 연소 및 소화를 반복하여 열교환기(1)를 간헐적으로 가열하도록 제어된다.

또한 소요량의 제2버어너(3)를 선택한 경우에 있어서, 필요한 열부하가 사전에 설정한 소정된 연소량 이상일때에는 제2전기밸브(11)에 밸브개방신호(g)를 송출함과 동시에 급탕할때와 급탕정지할때의 각각 그 필요한 연소량에 따른 전기신호(h)를 제2비례제어밸브(13)로 송출한다.

이 전기신호(h)에 의하여 제2비례제어밸브(13)가 각 상태의 필요한 열부하에 따른 가스량을 제2버어너(3)으로 연속적으로 공급한다. 따라서 소용량의 제2버어너(3)는 급탕할때에 필요한 연소량으로서 연속적으로 연소하여 열교환기(1)를 가열한다.

다른한편, 대용량의 제2버어너(2)가 선택된 경우에는 제1전기밸브(10)에 밸브개방신호(i)가 송출됨과 아울러 급탕할때의 필요한 열탕에 따른 전기신호(i)가 송출되어서 연속적으로 연소하여 열교환기(1)를 가열한다.

또 급탕할때와 급탕정지할때를 검출하는 수류센서(37)는, 급수관로(4)의 복귀관로(32)와의 접속부보다 상류쪽에 배설되어 급탕할때에 있어서의 급수원에서 열교환기(1)로의 물의 유동을 감지하여 작동하고 신호(M)를 마이크로프로세서(17)로 보내도록 되어 있다. 즉, 마이크로프로세서(17)가 수류센서(37)로부터의 신호(M)의 유무에 의해서 급탕상태와 급탕정지상태를 판별하는 것이다.

이상과 같은 급탕장치에 있어서는, 마이크로프로세서(17)에 있어서 출탕온도센서(7), 수량센서(5), 입수온도센서(6)으로부터의 각 검출신호(e)(c)(d)에 따라서 필요한 열부하를 연산하여 구하고, 필요한 열부하가 소정의 연소량 이하인 경우에는 소용량의 제2버어너(3)가, 소정의 연소량 이상인 경우에는 대용량의 제1버어너(2)가 선택된다. 이것과 아울러 급탕할때 즉, 수전급탕기구(27)에 의한 탕을 사용할때에 있어서, 급수원에서 열교환기(1)로의 물의 유동이 수류센서(3y)에 의하여 검지되고, 마이크로프로세서(17)가 수류센서(37)로부터의 신호(M)를 받아서 급탕상태를 판정하며, 각 상태일때에 따라서 선택된 각 제1, 제2버어너(2) 또는 (3)의 가스량을 제어한다. 즉, 소용량의 제2버어너(3)가 선택된 경우로서 필요한 열부하가 소정의 연소량 이하인 경우에는, 급탕할때에 있어서는 급탕 상태에 따른 주기로서, 제2버어너(3)을 연소 및 소화시키고 열교환기(1)에서 소정된 온도로 끓여올려진 탕이 수전급탕기구(27)로 공급된다.

급탕정지할때 즉, 수전급탕기구(27)의 밸브가 폐쇄된 탕을 사용하지 않을때에 있어서는, 수류센서(37)가 설치된 급수관로(4)에 있어서의 물의 유동이 정지하고 순환펌프(37)에 의해서 순환계로를 물이 순환하므로, 수류센서(37)가 작동하지 않기 때문에 그 수류센서(37)로부터의 신호(M)가 마이크로프로세서(17)로 입력하지 않고 이 신호(M)의 입력이 없는 것에 의해서 마이크로프로세서(17)이 급탕정지상태를 판정하여 급탕정지상태에 따른 주기로서 제2버어너(3)를 연소 및 소화시키며, 상기한 순환계로의 순환수가 열교환기(1)에서 끓어 올려져 수전급탕기구(27)에 의한 탕을 재차 사용할때까지 소정의 온도로 유지된다.

또 소용량의 제2버어너(3)이 선택된 경우로서, 필요한 열부하가 소정의 연소량 이상일때에는 필요한 열부하에 대응한 연소량으로서 제2버어너(3)가 연속적으로 연소하여 열교환기(1)를 가열하고 급탕의 온도가 소정된 온도로 유지된다.

다른한편, 대용량의 제1버어너(2)가 선택된 경우에 있어서의 급탕할때에는, 각 센서(7)(5)(6)으로부터의 검출신호에 따라서 연산에 의하여 얻어지는 필요한 열부하에 대응하여 제1버어너(2)를 연속적으로 연소시키고 열교환기(1)로서 소정온도를 끓어올려진 탕이 수전급탕기구(27)로 공급된다.

다음에 다른 실시예에 대하여 설명한다.

이 실시예의 것은 복귀관로 수류센서(37a)를 복귀관로(32)에 설치한 것으로서, 그 수류센서(37a)가 급탕정지할때에 있어서 복귀관로(32)내의 물의 유동을 감지하여 작동하도록 되어 있다.

따라서 이 실시예에 의하면, 급탕정지할때에 있어서 순환계로의 순환수의 유동이 복귀관로(32)에서 수류센서(37a)에 의하여 검지되고 마이크로프로세서(17)가 수류센서(37a)로부터의 신호(Ma)를 받아서 급탕정지상태를 판정하며, 상기한 것과 동일하게 제2버어너(3) 및 제1버어너(2)의 가스량의 제어를 행할 수가 있다.

[B형 개량발명]

위에서 설명한 제7발명에 있어서, 발명자는 급탕하지 않을 때의 관수의 보온을 수류검지에 의하여 소형버어너 즉, 제2버어너의 간헐적인 연소를 열원으로하여 안정적으로 행하는 기술을 제공하였다.

이 기술의 제공에 의하여, 급탕하지 않을때에서 재차 출탕으로 변환하였을때에 사전에 설정된 설정온도에 충실한 보온순환수가 수전급탕기구에서 출탕되어 이용자의 화상등의 위험이 회피되었다.

그러나 급탕하지 않을때의 보온순환수를 수량으로 하여 보았을 경우, 열교환기를 개재하여 전후로 접속된 순환계로에 저탕(貯湯)되는 수량은 근소해서 재차 출탕한후 몇초사이에 방출되어 버리고, 그후는 급히 서둘러서 가온된 신선한 급수에 의하여 계속 보급되는 구성으로 되어 있다.

대칭적으로, 온수보일러에 있어서는 그것이 어떠한 소형의 온수보일러이라 해도 최소한 연속 3분정도의 출탕을 행할만큼의 저탕량은 보유하는 것이며, 이 저탕량의 희박성이 이러한 가스순간식 급탕기의 특징의 하나이고 또한 가온제어기술의 곤란성을 스스로 말해주는 것이라 할 것이다.

그런데 재차 출탕한후 근소한 저당량의 순환수가 방출된후의 계속적인 보급에 있어서, 이제까지의 기술, 즉 제5, A형 개량, 제6 및 제7발명으로부터의 출탕온도는 어떠한 온도특성을 표시한 것일까?

그것은 섭섭한 말이나 불만족한 것이였다.

그 출탕온도의 변동을 차례를 따라서 설명하면, 당초 2-3초간은 소정의 온도의 출탕이며, 다음에 급격하게 높은 온도의 출탕이 2-3초로서, 이번에는 급격히 낮은 온도의 출탕이 계속된다. 그 낮은 온도는 초수(秒數)를 경과할때마다 점점하강이 계속되고, 잠시 있다가 소정의 온도로 복원한다.

이 전형적인 2차계의 스텝응답을 제15도에 표시한다.

도면중, 횡축은 시간축, (A)는 출탕량, (B)는 출탕온도를 표시한다.

출탕중(A)에 일시출탕을 정지시키고(A₁) 재차출탕(A₂)하면, 출탕온도(B)는 일단(B₁)점에서 급격히 상승한 다음, 반대로(B₂)로 향하여 급강하하고, 이어서(B)로 복귀한다.

이들 상기한 발명군에 있어서의 재차 출탕할때의 출탕온도의 헌팅현상의 원인을 추구해보면, 그 제어계통에 있어서의 제1버어너(2)와 제2버어너(3)의 2쌍의 버어너의 변환할때에 일종의 샘플링타임을 개재시키고 있으며, 그 때문에 재차출탕으로서 신선한 급수의 긴급한 가온이 필요한 싯점에 가장 적당한 가스량에 의하여 착화하고 안전연소할때까지의 시간 즉, 느린 점화타임이 개재하며, 그것 때문에 출탕온도의 급격한 하락현상이 발생하는 것이 판명되었다.

이것을 도면으로 표시하면 제16도에 있어서, 먼저 수전급탕기구(27)를 개방하여 출탕(51)중에 일시출탕을 정지(52)하면, 그때까지 연소중의 제1, 제2버어너(2)(3)는 소화상태로 된다.

그후 재차출탕하면, 재차 대용량의 제1버어너(2)에 재점화(53)하여 느린 점화타임(54)을 개재하며, 그동안에 제어부가 정보를 얻어서 연산하고 판단하여 조작신호를 발신하는 순서로서, 다음에 제2버어너(3)에 재점화(55)한다.

다음에 재차 느린 점화타임이 개재하여 경우 이른바 보통연소로 들어간다.

즉 플롯트타입의 제어부의 판단부에서 발신되는 5종류의 조작회로신호에 의하여 제1, 제2버어너(2)(3)가 각각 그 결합상태로서 연소하여 설정온도를 따라간다.

따라서 문제의 재차 출탕할때의 탕온의 헌팅현상은 제16도에 있어서, 제1버어너(2)에 재점화(53)에 후속하는 느린 점화타임(54)에 의한 지연에 기인하는 것이 판명된다.

신선한 급수의 긴급한 가온이 요구되는 상황중에서, 제1버어너(2)에 가하여 제2버어너(3)의 응원이 요구되는 사태임에도 불구하고 일단 제1버어너(2)가 착화하여 느린 점화타임을 두고서 제2버어너(3)의 착화가 있으며, 다음에 동일하게 느린 점화타임으로서 겨우 제1버어너(2), 제2버어너(3)에 의한 비례제어연소가 개시된다.

이 문제의 해결수단으로서, 발명자는 제17도에 도면표시한 바와 같은 제1버어너(2)의 (52) 및 제2버어너(3)의 (53)의 느린 점화타임을 동시에 취할수 있는 소프트웨어의 개량을 실시하기로 했다.

이 개량을 가한 기종을 B형 개량발명이라고 이하에서 칭한다. B형 개량발명의 하아드웨어는, 제1발명을 기본으로하여 제5, A형 개량, 제6및 제7발명에 있어서의 급수급탕관로계통, 가스배관로계통, 연소장치와 열교환기계통등의 구성 및 개개의 작동요령과 동일하다.

그리고 B형 개량발명의 본지(本旨)는 그 소프트웨어에 있어서 아래에 기재한 개량을 실시하는 것이다.

실시예의 동작을 제17도에 의하여 설명하면, 먼저 수전급탕기구(27)를 개방하여 출탕하고 있을때에(51) 수전급탕기구(27)를 폐쇄하여 출탕을 일시 정지시킨다(52).

이 일시정지(52)라 함은 수전급탕기구(27)를 폐쇄하여 출탕을 정지해서 제1, 제2버어너(2)(3)을 각각 소화시킨 다음, 적당한 시간경과후 재차 수전급탕기구(27)를 개방할때까지의 프로세스를 말한다.

수량센서(5)에서 출탕을 검출하면. 제1전기밸브(10)를 개방하여 제1버어너(2)에 착화시킴과 아울러(53) 제2전기밸브(11)를 개방하여 제2버어너(3)에 착화시킨다(55).

다음에 제1, 제2버어너(2)(3)의 느린 점화시간을 합동하여 취하고 제1, 제2비례밸브(12)(13)을 총합열부하(F)에 맞추어서 비례동작시켜(40) 보통연소로 된다(57).

총합열부하(F)는 F=F₁+F₂이며, F₁은 상기한 요구열부하이다.

F₂는 수정열부하이며, 계수를 α로 하면, F₂=α×(Ts-T_H)×Q_H이다.

그리고 다음의 일시정지가 있을때까지는 보통연소를 행하고, 일시정지가 있었던 경우는 이상의 동작을 반복한다.

[C형 개량발명의 설명]

위에서 설명한 B형 개량발명 급탕기에 있어서, 출탕의 일시정지후의 재차 출탕으로서, 출탕의 초기에 출탕온도가 상하로 크게 변동하는 문제를, 제어방식을 일부 개량하는 기술을 제공하는 것으로서 해결하였다.

그러나 상기한 출탕온도외 급격한 하강을 해결하는 다른 수단의 하나로서 가스버어너의 성능향상도 당연히 생각할수 있다.

발명자는 이제까지 제1발명에 있어서, 일반적으로는 대기압버어너라고 총칭되는 예비혼합연소의 가스버어너를 실시상 사용해 왔다.

이 가스버어너는 가스분출노즐의 하류방향에 개구한 벤튜리관에 예비압력가스를 분출하고, 그 가스의 유속에 의하여 예비혼합을 위한 일부공기를 벤튜리관의 원리에 의하여 흡인하며, 이론공기 30%-80%에 상당하는 일부공기와 가스를 예비혼합하여 연소노즐로 인도하고, 소정의 점화장치에 의해서 화염을 형성함과 아울러, 주변의 공기분위기에서 소위 2차공기를 얻으면서 일반적으로 분젠(Bunsen)염이라고 총칭되는 예비혼합염을 얻고 있었다.

이 대기압 버어너의 특징으로서, 안정연소를 얻는 요건에 충분한 연소실과 연돌등에 의한 드래프트가 불가결한 것이다. 또 열교환기에 있어서의 열전달에 있어서도 분젠염은 일반의 확산염이 고유하는 휘염(輝炎)방사가 거의 이용될수 없고 고온의 연소가스류의 드래프트에 의한 질량속도의 범위내에서외 열전달계수에 지배되므로, 열을 받는쪽의 열교환기의 전열면적의 충분한 확보가 설계상 중대한 요건으로 되어 있었다.

이와 같은 대기압버어너가 고유하는 여러가지 제약을 극복하고 보다 소형화한 연소실등을 보유하는 소위, 고부하연소의 가스버어너를 얻는 상투적인 수단으로 해서 버어너, 연소실 및 열교환기를 일종의 밀폐용기내에 격납하여 일체한 후 버어너의 연소공기 흡기구에서 강제로 급기를 행하는 방법이다.

이러한 소위, 고부하연소방식을 채용하는 것으로서 버어너, 연소실 및 열교환기를 각각의 독립한 기술범위에 있어서 소형화, 경략화할수 있는 잇점이 있는 반면에, 다른면에 있어서 강제팬의 제어가 제어계통에 새로 부과되어 제어내용을 한층 더 복잡화하게 된다.

발명자는 선행기술의 하나로서 미국특허 제4501261호에 있어서, 강제팬을 버어너에 부착한 기구의 기술을 제공하였다.

따라서 이번의 제1발명 또는 제2발명에 있어서도 그 급탕성능외 향상과 본체의 소형화를 위하여 강제팬을 버어너에 부착한 제어방법의 신규한 기술을 아래에 기재한 것에 제공한다.

이와 관련하여 이 기술을 부착한 기종을 C형 개량발명이라 칭하며, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다.

C형 개량발명의 하아드웨어는 제1발명 또는 제2발명 및 제4발명의 각 구성 및 기능과 동일하다.

그리고 C형 개량발명의 본지는, 버어너의 연소용 공기흡입구의 상류방향에 송풍용 팬(38)을 설치하고, 마이크로프로세서(17)에 의하여 팬구동회로(N)를 통하여 팬의 기동제어를 행할수 있다.

따라서 마이크로프로세서(17)는 제19도에 표시한 바와 같이, 수량검출회로(25)의 수량신호로부터 수량(Q)을 얻는 수량데이터변환수단(24)과, A/D 변환기(19)의 출력으로부터 입수온도(Tc) 및 출탕온도(T_H)를 얻는 온도 데이터 전송수단(48)과, 출탕온도(T_H)의 소정시간내의 평균값(T_H)를 연산하는 출탕온도 평균값연산수단(26)을 갖추고 있다.

또한 수량(Q), 입수온도(Tc), 설정온도(Ts)에 의하여 필요한 열부하(F₁)(이하 피이드포워드의 필요한 열부하라고 칭한다)를 연산하는 요구열부하연산수단(33)과, 출탕온도평균값(T_H), 설정온도(Ts), 수량(Q), 비례 게인에 의하여 간헐적으로 연소할때의 필요한 열부하(F₂)(이하 간헐적인 퍼이드백의 필요한 열부하라고 칭한다)를 연산하는 간헐적인 피이드백량 연산수단(39)과, 이들 쌍방의 요구열부하(F₁)와 (F₂)를 가한 최종적인 요구열부하(F)에 따라서 간헐적으로 연소제어하는 주기(t₁) 및 펄스폭(t₂)을 연산하는 간헐적인 주기연산수단(50)과, 소정시간(X)을 사전에 설정하는 간헐용 시간처리수단(42)과, 간헐적인 주기연산수단(50)으로부터 주기(t₁) 및 펄스폭(t₂)에 따라서 전기밸브구동회로(g)에 제어신호를 송출함과 아울러 간헐적으로 연소할때의 소화시간의 장단에 따라서 팬구동신호와 팬구동정지신호를 팬구동회로(N)에 송출하는 간헐적인 연소제어수단(41)을 갖추고 있다.

이와 같은 가스순간식 급탕장치에서는 제20도에 표시하는 플로우차아트에 따라서 제어된다.

이 플로우차아트에서는 소용량의 제2버어너(3)를 간헐적으로 연소제어하는 경우를 표시하고 있다.

즉, 스텝(P₁)에서는 보온운전인가 아닌가를 판별하고, 부정인 경우에는 보온운전을 검출하기까지 이들을 반복하며, 보온운전인 경우에는 스텝(P₂)으로 진행한다.

보온운전인가 아닌가는 제1도 (b)에 있어서의 수류센서(37)로부터외 신호(M)의 유무에 따라서 출탕상태인가 보온운전 즉, 출탕정지상태인가가 판별된다.

스텝(P₂)에 있어서는, 제19도에 있어서의 간헐적인 주기 연산수단(50)으로부터의 간헐적인 주기(t₁)와 펄스폭(t₂)에 따라서 얻어지는 소화시간(t₃)이 설정된 소정시간(X)보다 큰것인가가 판별되고, t₃＞X가 아닌 경우에는 스텝(P₃)에 있어서 간헐적인 연소제어수단(41)에서 팬구동회로(N)로 팬구동신호가 송출되어 송풍용팬(38)이 구동된다.

t₃＞X인 걸훈에는 간헐적인 연소제어수단(41)에서 팬구동정지신호가 송출되어 송풍용팬(38)의 구동이 정지된다.

이와 같이 이 실시예에서는, 보온운전할때에 있어서의 간헐적인 주기내의 소화시간이 소정시간을 지속할때에 팬의 구동이 정지된다.

따라서, 종래와 같이 보온운전할때에 송풍용팬(38)으로부터의 송풍에 의하여 열교환기(1)에서 방열되는 일이 없게되어 보온성능을 향상할수 있으며, 그 결과 연료의 낭비가 없게 되어서 연소비가 향상한다.

또 송풍용 팬구동정지의 판별로서는, 위에서 설명한 제20도에 한정하지 않고 제21도의 플로우차아트와 같이 처리할수도 있다.

즉 스텝(P₁)에서 보온운전인 경우에는, 스텝(P₂)에 있어서 간헐적으로 연소할때의 소화중인가 아닌가가 판별된다.

즉 간헐적인 연소에서의 각 소화할때마다 판별된다.

그리고 스텝(P₃)에 있어서, 각 소화시간이 필요로한 시간을 제외한 나머지 시간이 소정시간(X)보다도 큰것인가를 판별하고, 큰 경우에는 스텝(P₄)에 있어서 팬을 운전정지하며, 적은 경우에는 팬을 구동하도록 하고 있다.

따라서, 이 경우에는 각 소화할때마다 팬구동의 판별이 될수 있으므로, 먼저의 실시예에 더하여 미세한 제어가 될수 있다.

또한 제20도 및 제21도에서는 보온운전에 대해서의 플로우차아트를 표시하였으나, 급탕할때에 있어서의 간헐적인 연소에 대해서도 동일하며, 제20도 및 제21도에 있어서 보온운전이든가, 간헐적인 연소이든가로 바꾼 플로우로하면 좋다.

[제8 발명의 설명]

위에서 설명한 바와 같이 C형 개량발명에 있어서, 발명자는 소용량버어너의 간헐적인 연소중의 소화가 소정시간을 지속하였을때에 앞에서 설명한 팬의 구동을 정지하는 기술을 제공하였다.

그러나, 상기한 C형 개량발명에 의한 급탕기를 실험실단계에서 실시하여 양호한 결과가 얻어지기는 하나, 상품화단계에서 연속적인 내구력시험의 단계로 시험계획을 격상하여 여러가지 시험을 시도한 중에서, 중대한 문제점으로서 버어너의 화염의 불안정이 드러났다.

즉 C형 개량발명에 있어서는, 그 제어부는 종래와 같이 5종류의 버어너조작신호가 발신되고 또한 설정온도를 비례추미(追尾)하기 위한 소용량버어너의 간헐적인 연소 및 비례연소 또 대용량 버어너의 비례연소와 거의 무단계로 연소량이 시시각각으로 변화한다.

그 연소량의 변화에 따라서 연소용 공기량도 원래 변화하여야할 것인바, C형 개량발명의 송풍용팬은 일정회전에 의한 정량(定量)으로 되어 있으며, 그 때문에 버어너연소는 때에 따라 공기과잉으로서 꺼져버리는 경향이 보이든가 또는 어떤때는 공기부족의 확산염의 경향을 보이거나하여 총체적으로 연소가 불안정하게 되는 것이 판명되었다.

이와 같은 명백한 연소이론에 맞지 않는 급기방식과, 본 발명자는 각 단계의 연소량에 대응한 공기량의 급기방식 즉, 송풍용팬의 모우터를 제어부로부터의 비례신호에 의하여 회전제어하는 기술을 새로 제공할려고 하는 것이다.

따라서 이 송풍기 모우터의 회전제어의 개략을 실시한 기종을 제8발명이라고 칭하며, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다.

제8발명의 실시예를 제1a도 또는 제1b도에 의하여 설명하면, 연소실의 내부에 배치된 대용량의 제1버어너(2), 소용량의 제2버어너(3), 송풍기의 하우징에 접합되고 버어너실에 연결된 급기닥트(83), 총합송풍기(38a), 가스배관로(15), 제1전기밸브(10), 가버너(22), 제2전기밸브(11), 동가스너(23), 급탕관로(34), 수류센서(37), 입수온로센서(6), 출탕온도센서(7), 마이크로프로세서(17), 컨트롤러(b), 온도설정수단(8) 및 급탕기본체(a)로 이루어진다.

상기한 각 기기의 구성과 작동요령은 제1발명 또는 제2발명과 동일하나, 제어부외 신호로서 총합송풍기가 회전제어되어 각 버어너의 연소조건에 적합하도록 제어된다.

그 송풍량의 제어의 실시예를 설명하면, 제1도 (a) 또는 (b)에 있어서 제2버어너(3)와 제1버어너(2)에 대한 필요한 연소용 공기량은 연소호수와의 관계그래프로서 표시하는 제22도와 같다.

0-2.5호의 제2버어너(3)의 간헐적인 연소에 있어서의 필요한 공기량(A')는 0.26㎥/분이나, 이 제2버어너(3)만을 사용하는 경우 격벽(84)의 존재에 의하여 제1버어너(2)쪽으로 도피하는 공기량이 있기 때문에 항상 0.62㎥/분의 공급공기량(a)의 송풍이 필요하다.

1.6-6호의 제2버어너(3) 비례연소에 있어서의 필요한 공기량(B')은 0.1-0.51㎥/분까지 비례적으로 증대하는 것이나, 제1버어너(2)쪽으로 도피하는 공기량때문에 0.23-1.3㎥/분까지의 비례적인 공급공기량(B)이 필요하다.

4-10호의 제1버어너(2)비례연소에 있어서의 필요한 공기량(c')은 0.13-0.76㎥/분까지 비례적으로 증대하는 것이나, 제2버어너(3)쪽으로 도피하기 때문에 0.23-1.3㎥/분까지의 비례적인 공급공기량(c)이 필요하다.

8-21호의 제1버어너(2) 및 제2버어너(3) 동시연소에 있어서의 필요한 공기량(B")(C")는 각각 0.1-0.53㎥/분, 0.13-0.76㎥/분의 비교적인 것이나, 제2버어너(3)의 연소호수 1.6-6호에 필요한 공급공기량(D)을 공급하는 것에 의하여 제1버어너(2)의 필요한 공기량(B")을 제외한 제2버어너(3)쪽으로 도피하는 공기가 그대로 제2버어너(3)의 필요한 공기량(C")로서 사용가능하게 된다.

이상과 같은 제2버어너(3)만을 사용하는 경우, 제1버어너(2)만을 사용하는 경우 및 제1, 제2버어너(2)(3)의 쌍방을 사용하는 경우등 상황에 따라서 필요하게 되는 공급공기량(A)(B)(C)(D)는 각각 다르나, 이러한 공급공기량(A)(B)(C)(D)의 송풍제어도 마이크로프로세서(17)를 개재하여 행한다.

이때 마이크로프로세서(17)내에 상기한 유량, 입수온도, 설정온도, 출탕온도, 열교환기의 열효율, 비례개인등의 요소에 따라서 필요한 열부하를 연산하고, 이 연산된 필요한 열부하에 따라서 연소호수가 설정된 경우, 그 설정된 연소호수가 필요하게 되는 공급공기량(A)(B)(C)(D)를 선정하여 총합송풍기(38a)의 회전수를 제어하는 풍량제어회로를 내장한다.

그때에 필요한 총합송풍기(38a)의 회전수는 제23도의 연소호수와 송풍기 회전수와의 관계 그래프에 표시한 바와 같다.

[제9발명의 설명]

위에서 설명한 제8발명에 있어서, 가스연소량의 변동에 비례시켜서 송풍기의 회전제어에 의한 연소용 공기의 송풍량제어의 기술을 제공하였다.

그런데, 상품화단계에 있어서 기술상의 새로운 문제에 봉착하였다.

그것은 버어너의 가스유량을 제어하는 비례밸브의 개폐동작의 속도와, 송풍기의 회전제어에 있어서의 회전날개의 속도의 증감이 잘 적합하지 않는 점에 있었다.

즉, 가스비례밸브의 작동에 대하여 송풍기의 응답속도가 그 모우멘담에 의하여 항상 지연된다.

이 지연의 원인은, 송풍기의 회전날개에는 항상 관성이 작용하기 때문에 그 관성에 대향할수 있는 큰회전력의 모우터는 예컨대, 일반적인 송풍기의 모우터의 상식을 휠씬 초월한 대단히 대형인 모우터등을 장착하지 않는한 그 송풍기의 회전에 나사를 적당하고도 확실하게 제어할수 없다는 것이 판명되었다.

이와 같은 송풍기의 응답속도의 지연에 기인하여 가스유량이 급격하게 증가할때는 버어너의 화염이 공기부족에 의한 황화(黃火)현상을 일으키기 때문에 열교환기등 미연소물질을 함유한 연소가스와의 접촉부에 재질열화를 발생할 염려가 있으며, 혹은 또 가스류의 급격한 감소에 의하여 반대로 과잉공기로서 화염을 플로우 아웃하고 생(生)가스 누출의 위험등도 발생할 염려가 있었다.

이와같은 기술상의 문제를 해결하는 수단으로서, 본 발명자는 응답속도가 늦은 송풍기의 풍량검출수단을 새로 설치하고, 그 실제의 풍량의 변동에 비례시켜서 응답속도의 신속한 가스비례밸브의 작동을 풍량의 실측값과 항상 동조시키는 개량기술을 여기에 제공할려고 한다.

따라서 이 실제풍량에 가스비례밸브의 개방정도를 동조시키는 개량을 실시한 기종을 제9발명이라고 칭하며, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다. 제1도 (b) 및 제24도의 블록도에 있어서, 풍량센서(43)는 팬모우터(44)의 회전수를 검출하고 회전수에 비례한 펄스신호를 발생한다.

한편, 컨트롤러(b)는 급탕기본체(a)와는 별체로 설치되어 있으며, 전원스위치(18)와 온도설정수단(8)을 보유한다. 온도설정수단(8)은 급탕목표온도를 설정하는 것으로서, 설정한 온도에 따른 전압신호를 발생한다.

상기한 각 신호는 제24도에 있어서 급탕기본체(a)의 기체내에 설치한 마이크로프로세서(17)로 받아들이고 CPU(70)로서 처리된다.

즉, CPU(70)는 수량검출회로(25)를 개재하여 입력되는 수량센서(5)의 신호를 수량데이터(Q_H)로 변환함과 아울러 A/D변환기(19)를 개재하여 입력되는 온도설정수단(8), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)의 신호를 각각 설정온도데이터(Ts), 급수온도데이터(Tc), 급탕온도데이터(T_H)로 변환하며, 이들 각 데이터에 따라서 필요한 열량을 연산(F=Q_H(Ts-Tc)+Q_H(Ts-T_H)·α)한다.

한편, 풍량센서(43)의 신호는 풍량검출회로(45)를 개재하여 CPU(70)로 받아들이고 풍량데이터(N)로 변경된다. 또 CPU(70)는 상기한 필요한 열량에 따라서 팬모우터(44)의 목표회전수(Ns)를 연산하여 설정함과 아울러 그 목표회전수(Ns)를 풍량데이터(N)와 비교해서 Pi제어하여 팬회전수 출력회로(46)에 회전수 출력신호를 송출하고, 동시에 필요한 열량에 따라서 제1비례제어밸브(12) 및 제2비례제어밸브(13)의 목표개방정도(Ps)를 연산하여 설정함과 아울러 이 목표 개방정도(Ps)틀 풍량데이터(N)와 비교하며, 비교결과에 대응한 보정량을 목표 개방정도에 가산하여 비례제어밸브 개방정도 출력회로(47)에 비례개방정도 출력신호를 송출한다.

팬회전수 출력회로(46) 및 비례밸브 개방정도 출력회로(47)는 각각 상기한 출력신호를 받아서 출력을 발생하고, 팬모우터(44), 비례밸브(12) 및 (13)은 적절한 회전수, 개방정도로 각각 구동한다.

[D형 개량발명의 설명]

위에서 설명한 제9발명에 있어서, 가스유량의 변동을 직접 가스비례밸브에 실제시간으로서 전달하지 않고 송풍기의 실제풍량에 맞춰서 가스비례밸브를 지연하여 작동시키는 기술을 제공하였다.

이와같이 송풍기로써 연소용공기를 강제적으로 급기하는 가스순간식 급탕기에 있어서는, 그 강제적인 급기에 의하여 연소가스의 연소실내 및 열교환기내를 통과하는 연소가스의 유속은 종래의 대기압버어너를 사용한 연돌등 자연드래프트의 경우에 비하여 배기가스유속이 보다더 고속으로 된다.

이 배기가스의 질량속도의 고속화는 열교환기에 있어서의 열전달계수를 향상시키는 점에서 유의가 있으나, 반면 버어너를 소화할때에는 반대로 열교환기로 하여금 공랭식의 라지에이터로 변모시키는 불이익도 포함하고 있다.

따라서, 이러한 대소 2개의 버어너를 갖추고, 그 연소로오테이션을 빈번하게 변환하는 방식에 있어서는, 각 버어너가 변환할때에 소화시간을 개재시키는 것은 기피해야할 것이다.

이러한 관점에서, 플롯트타입의 각 버어너의 작동상황을 검증해보면, 예컨대 제2버어너에서 제1버어너로 변환할 때에 일단 소화시간을 설정하고 있는 점이 문제로서 지적된다. 이 소화시간의 개재를 도면에 의하여 설명하면, 제25도에 있어서 제2버어너소화(97)가 개재하고 있는 것이 판단된다. 그 때문에 제26도와 같이 출탕온도가 일시적으로 급격하게 떨어지는 결점이 전과 다름없이 해결되어 있지 않다.

발명자는 이러한 문제를 해결하는 수단으로서 제27도에 도면표시한 바와 같이 제2버어너점화(96)의 연소 계속중에 제1버어너 점화(96')을 시키고, 그런후에 제2버어너 소화(97)를 행하도록 개량을 실시하기로 하였다.

따라서 이 개량을 실시한 기종을 D형 개량발명이라고 칭하며, 이하에 상세히 설명한다.

D형 개량발명의 골자는 제29도의 블록도에 표시한 바와 같이, 버어너제어수단과 2분할하여 제1버어너(2)와 제2버어너(3)의 각 제어를 새로 설치한 것이다. 이 소프트웨어에 있어서의 개량에 의하여 제2버어너(2)에서 제1버어너(2)로 이행하는 시점의 출탕온도의 떨어짐을 개선하는 것이 가능하게 되었다.

이 실시예상의 작동원리를 설명하면, 버어너 제어수단(21)은 제2버어너(3) 및 제1버어너(2)어 각각 접속되어 있어서, 버어너 선택수단(14)이 제2버어너(3)의 연소에서 제1버어너(2)연소로 이행하는 경우(제2버어너연소→제1버어너연소), 제1버어너(2)를 점화시키면서 제2버어너를 소화하도록 제어하는 것이다.

다음에 이 실시예의 동작을 제27도에 의하여 설명하면, 제25도중의 (96)과 (97)을 교체하도록 되어 있다.

제2버어너(3)연소에서 제1, 제2버어너(2)(3)의 합동연소로 되는 경우는(95), 제1버어너(2)에 점화하여 (96')비례밸브(13)(12)를 제어한다(98).

제2버어너(3)연소에서 제1버어너(2)연소로 되는 경우(95), 제1버어너(2)에 점화하여 (96)에서 제2버어너(3)를 소화하고(97) 비례밸브(12)를 제어한다(98). 제28도는 이 실시예의 출탕온도 특성을 표시한다. 제27도중(96)(97)에 표시한 바와 같이 미연소시간이 없으므로 제28도의 탕온의 떨어짐은 제26도에 비교가 되어서 개량된다.

[제10발명의 설명]

위에서 설명한 바와 같이, D형 개량발명등에 송풍기를 부착하여 연소용공기를 강제로 급기하는 경우의 열교환기의 공랭방지와, 출탕온도특성의 향상기술을 제공하는등 여러가지 개량기술의 제공에 의하여, 플롯트타입의 제1발명은 가스순간식 급탕기로서의 완성도를 진전되게 할 수 있었다. 그런데 요사이 보험사상의 사회적 보급에 따라서 여러가지 보험용기구가 시판되고, 이용자는 각각 가정이나 사무실에 있어서 여가를 이용하여 트레이닝에 열심히 하는 사회적인 풍조가 있다.

그러한 풍조중에서 최근 샤워룸에 있어서의 온수와 냉수를 교대로 목욕하는 방법이 일종의 맛사지효과를 목욕하는 사람에게 주고 혈액의 순환기능을 높여서 내장기능을 활성화하며 또한 스트레스를 해소하는 등의 여러가지 효과가 있다는 것이 전해지고 있다.

그때문에 샤워이용자는 여때까지 수동으로서 온수와 냉수샤워를 급탕기구의 조작으로서 행가거나 흑은 초보적인 자동제어에 의한 냉온수토출장치를 이용하여 그것등의 효과를 얻고져 노력하는 현상이다.

따라서 발명자는 플롯트타입의 완성도틀 한층더 높이는 의미에 있어서 냉온수토출기술을 플롯트타입에 부착하는 개량을 행하는 것으로 하였다.

종래의 냉온수토출장치는 조작부에 의하여 냉온수 토출의 중심온도, 주기, 냉온수토출의 온도진폭(최고온도와 최저온도와의 차의 절반의 분량), 냉온수토출비(1주기내에 있어서의 저온탕토출시간과 고온탕토출시간의 비)등을 모두 설정하고, 이들 임의로 설정된 각 요소에 따라서 저온탕, 고온탕을 얻기 위한 각각의 필요한 열부하를 연산하여 냉온수토출의 제어를 행하고 있었다.

따라서 상기한 종래의 냉온수토출장치는

① 여름철등 수온이 높을때에는 설정조건에 의하여 냉온수토출기능을 발휘할 수 없다.

② 열교환기 및 배관의 남는열을 위한 온도의 진폭이 크게되면 될수록 평균온도(중심온도)가 상승하여 인체에의 나쁜영향이 있었다.

③ 주기를 바꾸면 평균온도가 가변하기 때문에 각자의 기호에 맞는 주기 및 온도로 조절하는 것이 어렵고 조작성이 나쁜등의 결점이 있으며, 그때문에 대개 냉온수 기능에 대한 평가가 낮았다.

그래서 중심온도, 주기 및 냉온수비를 고정하고, 중심온도에 대한 냉·온수를 진폭만을 조작부로서 설정하도록 되는 것이 생각된다.

이와같이 하면 조작성이 좋게될 뿐만 아니라 중심온도를 고정한 것에 의하여 이상하게 뜨거운 탕이 나오는 것이 방지되고, 냉온수온도의 진폭에 관계없이 균일한 평균온도를 확보할 수 있음과 아울러 냉온수효과의 가장 큰 냉온수비(50% 비) 및 주기를 고정하는 것에 의하여 냉온수효과를 증대시킬 수가 있으나, 이것으로서도 아직 여러가지 문제를 남기고 있다.

즉, 예컨대 냉온수를 만들어내는 급탕기, 바꾸어 말하면 열교환기를 가열하는 버어너의 최대호수가 21호로서, 온도의 진폭을 5℃씩 8단계로 설정하는 장치의 경우,

F : 필요한 열부하

α : 온도진폭

F₁: 중심온도를 얻기 위하여 필요로 하는 필요한 열부하(평균 필요한 열부하)

Q_H: 유량

로부터

Q_H=10ℓ/분으로서 온도진폭이 가장 폭넓은 냉온수를 만드는 호수는 21호의 약 절반 즉, 10호

즉, F₁=250kcal/분 일때로서 최대 α×Q_H≤250까지 할당할 수가 있다.

그러나, 이와같이 F₁=250Kcal/분이 취해질수 있는 것은 수온이 12℃전후의 봄.가을철이며, 이 시기에는 충분히 사용하는데 견디나, 수온 25℃의 여름철에는 설정 중심온도 37℃, 유량 10ℓ/분으로 하면

따라서 실제의 α값의 범위는 5, 10밖에 취할수가 없다.

또 수온 5℃의 겨울철에 설정중심온도 38℃, 유량 10ℓ/분으로 하면

F=(Ts-Tc)×Q_H=(38-5)×10=330Kcal/분

1식에 있어서

F=330±α×Q_H

F의 만족하지 않으면 안되는 조건은

따라서 실제의 α값의 범위는 5, 10, 15호밖에 취할수가 없다.

요컨대, 온도의 진폭을 예컨대 5, 10, 15, 20, 25라고 하는 경우에 5℃씩 8단계로 걸쳐서 설정할수 있도록 되어 있더라도 봄.가을철에는 1-5의 단계, 여름철에는 1-2의 단계, 겨울철에는 1-3의 단계까지 밖에 실제로는 제어할수 없다.

해결하려고하는 문제점은, 설정된 온도의 진폭이 제어 가능한 상한까지는 냉온수의 주기를 고정하여 제어하고, 그 이상의 경우에는 주기를 가변해서 제어하는 것에 의하여 제어범위를 확대할 수 있다.

급수원과 냉온수토출기구를 도중에 열교환기를 갖춘 급수계통을 개재하여 접속하고, 버어너에 의한 열교환기의 가열상태를 대소주기적으로 변화시켜 냉온수토출구에서 고온탕과, 저온탕을 교대로 토출시키는 냉온수 토출장치에 있어서,

a. 급수계통에 배치하는 유량센서

b. 급수계통의 열교환기보다 상류쪽에 배치하는 입수온도센서

c. 냉온수의 중심온도, 주기시간 및 냉.온수의 토출비를 고정하여 기억함과 아울러 설정부로서 단계별로 임의로 설정되는 냉.온수의 온도진폭을 기억하는 수단.

본 발명의 상기한 기술수단에 의하면, 주기고정의 경우에 제어할 수 있는 온도의 진폭의 상한을 초과하여 진폭이 설정된 경우, 냉온수의 주기가 변동하여 설정한 진동폭이 만들어져 나온다.

그리하여, 위에서 설명한 문제해결을 위한 수단 및 그 작용에 따라 발명자는 플롯트타입에 있어서 다음과 같은 개량을 실시한 것이다.

따라서, 이 개량을 가한 기종을 제10발명이라고 칭하며, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다. 제30도는 이 실시예의 구성을 표시하며, 그 하아드웨어에 있어서의 구성과 기능은 제1발명 또는 제2발명과 동일하다. 컨트롤러(b)는 전원스위치(18), 제1운전스위치(18a), 온냉수샤워 운전스위치(64), 온도진폭설정부(65) 및 그 표시부를 갖추고 있으며, 상기한 설정부(65)로서 설정한 진폭(α)은 A/D 변환기(19)에 의하여 α데이터로 변환된다.

온도진폭(α)은 α1, α2, α3, α4, α5, α6, α7, α8의 8단계로 설정되고, 1단계는 진폭이 5℃로서, 이하 5℃씩 진폭이 크게 되도록 설정되어 있다.

마이크로프로세서(17)는 주로 마이크로컴퓨터(67)에 의하여 구성된다.

마이크로컴퓨터(67)는, 기본적으로는 CPU(70), RAM(68), ROM(69)으로 구성되어 있다.

ROM(69)에는 CPU(70)를 제어하는 프로그램이 기입되어 있으며, CPU(70)는 이 프로그램에 따라 입력측 포오트(71)에서 필요로하는 외부데이터를 거둬들이거나 혹은 RAM(68)과의 사이에서 데이터의 주고받음을 행하거나 하면서 연산처리하고, 필요에 따라서 처리한 데이터를 출력측포오트(72)로 출력한다.

출력측포오트(72)는 CPU(70)로부터의 출력측포오트지정신호를 받아서 그 포오트에 데이터를 일시 기억함과 아울러 D/A변환기(19a)로 출력한다.

D/A변환기(19a)는 출력축포오트(72)에서 주어지는 디지탈 신호를 비례 밸브제어용 및 전기 밸브제어용의 아나로그신호로 바꾸어서 필요한바의 제1, 제2비례제어밸브(12), (13), 제1, 제2전기밸브(10)(17)에 출력신호를 발생한다.

ROM(79)에 기입되어있는 프로그램을 플로우차아트로서 표시하면 제31도와 같이되며, 온냉수의 중심온도, 주기시간 및 냉온수의 토출비는 모두 고정된 데이터로서 기억되어 있다.

여기에서, 제31도에 따라 이 냉온수장치의 작용을 설명한다. 컨트롤러(b)에 있어서의 전원스위치(18)을 온으로 넣고 다음에 냉온수 샤워운전스위치(64)가 온으로 조작되면. 프로그램은 시작되며, 먼저 수량센서(5)로부터의 펄스신호를 수량(Q_H)데이터로 변환하여 거둬들임과 아울러 입수온도센서(6) 및 컨트롤러(b)의 온도진폭설정부(5)(65)에서 A/D변환기(19)를 경유하여 전송되어오는 입수온도(Tc)데이터, 온도진폭(α)데이터를 거둬들이고(스탭 ①), 상기한 Q_H데이터, Tc데이터와 사전에 고정하여 기억시키고 있는 냉온수의 중심온도(Ts)의 데이터에 따라서 Ts를 얻기 위한 필요한 열부하 즉 평균필요한 열부하(F₁)을 산출한다.(스텝 ②) 다음에 상기한 평균필요한 열부하(F₁)와, 설정된 온도진폭(α)과, 수량데이터에 따라서 냉온수의 고온쪽의 탕을 얻기위한 필요한 열부하 즉, 최고필요한 열부하(Fmax)와, 저온쪽의 탕을 얻기 위한 필요한 열부하 즉, 최저필요한 열부하(Fmin)를 산출한다.(스텝 ③④)

Fmin이 급탕기의 최소호수 0호보다 적으면 제어할 수 없으므로, Fmin이 0 혹은 0보다 큰것인가 아닌가를 판별하고(스탭 ⑤) Fmin＜0의 경우는 8단계로 되어 있는 α를 1단(段) 내리며(스탭 ⑥), 또한 주기시간(t₁)을 1단올려서 Fmin

0으로 되도록 한다.(스텝 ⑦) 또 Fmax가 급탕기의 최대호수 F보다 크더라도 제어할 수 없으므로, Fmax가 F 혹은 F보다 적은가 아닌가를 판별하고(스텝 ⑧), Fmax＞F의 경우 α를 1단내림(스텝 ⑨)과 아울러 주기시간(t₁)을 1단올려서 Fmax≤F로 되도록 한다.(스텝 ⑩) 그리고 Fmin≥0, Fmax≤F로 되면, t₁초간 Fmax로서 연소(대연소)시키고(스텝 ⑪), 계속하여 t₁초간 Fmin으로서 연소(소연소)시킨다.(스텝 ⑫) 이하, 이것을 반복하고 냉온수샤워운전스위치(64)가 오프로 조작되어서 급탕정지의 지령이 나오기(스텝 ⑬)까지 계속한다.

[제11발명의 설명]

위에서 설명한 제10발명에 있어서, 냉온수샤워의 온도제어를 상하의 각 희망온도의 중심온도를 연산하여 그것을 고정한 후에 상하방향으로 각 5℃씩 계단상으로 온도진폭을 취하는 것이 가능한 기술을 제공하였다.

그런데, 상기한 온도제어는 소위 피이드포워드방식을 사용하기 때문에 냉온수의 변환할때의 상하로 변동하는 온도기울기가 완만하게되며, 결과로서 목욕하는 사람에게 효과적인 냉온수의 온도자극을 주는 것에 불만족이었다.

이 때문에 발명자는 위에서 설명한 제10발명의 제어계에 새로운 개량을 가하게 되었다. 제어부외 ROM 즉, 판독전용 메모리부에 미리 프로그램을 준비해놓고 CPU로부터의 질문에 대하여 항상 2배로 증폭한 피이드백이 걸리도록한 응답을 하도록 사전에 프로그램을 준비해 놓는다.

이와같은 방법을 강구하면, 버어너는 항상 2배로 증폭된 피이드 백량을 대응한 필요한 열부하의 관리하에 놓이기때문에 드라스틱한 고온을 위한 가온 혹은 냉수를 위한 가온을 발휘할 수가 있다.

이상과같은 계량을 실시한 기종을 제11발명이라고 칭하며, 이하에 그 실시예를 상세히 설명한다. 이 실시예의 하아드웨어는 제30도에 표시한 바와같이, 제1도를 기본으로한 구성이며, 제10발명의 그것과 동일하다.

이 발명의 골자는 소프트웨어에 급격한 기울기로서 변동하는 냉온수 온도의 프로그램을 기입하는 것에 요약된다.

따라서, 그 실시상의 프로그램을 설명하면, ROM(69)에 기입되어있는 프로그램을 플로우차아트로서 표시하면 제33도와 같이되며, 냉온수의 중심온도, 주기시간 및 냉온수의 토출비는 모두 고정된 데이터로서 기억되어 있어서 예컨대, 주기시간은 10초, 냉온수의 토출비는 50%비로 되어있다. 여기에서 제33도에 따라 이 냉온수토출장치의 작용을 설명한다.

컨트롤러(b)에 있어서 먼저 전원스위치(18)을 온으로 넣고 다음에 냉온수샤워운전스위치(64)가, 온으로 조작되면 프로그램은 시작되며, 먼저 수량센서(5)로부터의 펄스신호를 수량(Q_H)데이터로 변환하여 거둬들임과 아울러 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)에서 A/D변환기(19)틀 경유하여 전송되어오는 입수온도데이터(Tc), 출탕온도데이터(T_H) 및 동일하게 A/D변환기(19)를 경유하여 전송되어오는 컨트롤러(b)의 온도진폭설정부(65)로부터의 α데이터를 거둬들이고 (스텝 ①), 상기한 Q_H데이터, Tc데이터와 사전에 고정하여 기억시키고 있는 냉온수의 중심온도(Ts)의 데이터에 따라서 고온탕(Ts+)를 얻기위한 필요한 열부하 즉, 고온탕용 필요한 열부하(F+)를 피이드포워드방식으로서 산출하여(스텝 ②), 그 값에 따라서 사용버어너를 선택한다(스텝 ③).

다음에 피이드포워드에 의한 필요한 열부하에 피이드백을 2배로 이용하여 고온탕용 필요한 열부하(F+)를 피이드포워드에 피이드백을 가해서 연산하고(스텝 ④), 그 값에 따라서 열량조정수단을 제어하여 고온탕용 필요한 열부하(F+)에 대응하는 열량으로서 버어너(2)를 5초간 대연소시킨다(스텝 ⑤).

계속하여, 저온탕(Ts-)을 얻기위한 필요한 열부하 즉, 저온탕용 필요한 열부하(F-)를 피이드포워드방식으로서 연산하여(스텝 ⑥) 그값에 따라서 사용버어너를 선택하고 (스텝 ⑦), 또한 피이드포워드에 의한 필요한 열부하에 피이드백을 가해서 저온탕용 필요한 열부하(F-)를 연산하여(스텝 ⑧) 그값에 따라서 열량조정수단을 제어하고 저온탕용 필요한 열부하(F-)에 대응하는 열량으로서 버어너(3)를 5초간 소연소시킨다(스텝 ⑨).

이하, 이것을 반복하고 냉온수샤워운전스위치(64)가 오프로 조작되어서 급탕정지의 지령이 나오기(스텝 ⑩)까지 계속한다.

[E형 개량발명의 설명]

주로 지금까지는 그 급탕기본체의 기술에 한정하고 그 급탕기 본체의 외부조건에 미치는 기술에 있어서는 아니었다. 이것을 바꾸어말하면, 그 급탕기가 설치되는 건축물의 부대설비중에서 그 급탕기의 설치에 관계하는 모든 설비 즉, 급배수, 흡배기, 전원가스공급원등과 그 급팅기와의 매칭에 관하여 위에서 설명한 여러가지 기술은 언급되어 있지 않다. 그러나, 위에서 설명한 급탕기와 모든 설비와의 매칭문제는 결코 늦추어서는 안될 수많은 문제점을 포함하고 있다. 그 문제의 1예를 설명하면, 급수원의 뜻하지 않은 단수가 지적될 것이다.

일단 단수가 되면, 그 급수원의 급수배관계통에는 많거나 적거나 부압(負壓)이 작용하고, 그 부압이 대기압이하로 작용한 경우, 부압에 위약한 구조를 갖는 열교환기에 나쁜 영향이 미치며, 심한 경우에는 열교환기가 파괴된다. 특히 출탕하지않을때의 뜻하지 않은 단수에 의하여, 열교환기 내의 저탕이 상류방향으로 역류하고, 그 결과 열교환기내의 맨 정상부에 일부 증기층이 발생하는 경우가 있다. 그 증기층이 냉각응축하였을 때의 진공도는 예상외로 크고 열교환기의 튜우브가 파괴되는 일이 많았다.

이와같은 진공에 가까운 부압에 기인하는 열교환기의 파괴 사고이외에, 출탕할때의 뜻하지않은 단수에서는 열교환기내의 저탕이 즉석에 출탕관로를 경유하여 급수기구에서 외부로 유실하고 또 급수관로의 저수는 상류방향으로 역류하며, 결과로서 열교환기를 토오킹하고, 그 급탕기의 각 배관내의 탕 및 물이 유실하여 전혀 빈상태로 되는 결과, 물없는 목욕통에 불을때는 등 초보적인 사고에 의한 열교환기의 손상이 발생하는 일이 많았다.

이와같은 주로 건축물의 급수설비의 책임으로 되돌려질 원인에 의한 그 급탕기의 손상 혹은 사고를 방지하기 위하여 급탕기를 세로 설치하는 경우는, 사전에 역지밸브, 진공파괴밸브, 그외의 필요한 기기를 추가공사로서 급수설비에 부가하여, 그후 급탕기를 설치하는 안전관리의 책임이 급탕기의 사용자에게 부과되어 있다.

발명자는 위에서 설명한 바와같은 기술적인 배경에 비추어 위에서 설명한 역지밸브, 진공파괴밸브, 기타 필요한 기기 혹은 복귀용배관등을 일체화한 리턴이 부각된 어태치먼트유니트본체(C)를 고안하고, 다목적 가스순간식 급탕기의 설치에 있어 위에서 설명한 급수설비의 추가공기가 필요한 경우에는 상기한 리턴이 부착된 어태치먼트유니트본체(C)를 어태치하여 다목적 가스순간식 급탕기의 밑바닥부에서 돌출한 가스배관로, 급수관로 및 출탕관로의 각 끝부분과, 상기한 어태치먼트본체유니트(C)의 정상부에 돌출한 가스배관로, 급수관로 및 출탕관로의 각 끝부분과를 각각 접합고정하는 것에 의하여, 위에서 설명한 급수설비의 추가공사를 불필요하게 하는 기술을 고안하므로써, 사용자의 추가공사의 경제적인 부담과 공사기간을 경감하는 것이 가능하게 되었다.

따라서, 발명자는 상기한 발명을 E형 개량발명이라고 칭하여, 이하에 그 실시예를 설명한다.

제36도에 표시되는 이 리턴이 부착된 어태치먼트유니트본체(C)는 제1도의 급탕기본체(a)의 급수관로(4), 출탕관로(34), 가스배관로(15)에 각각 접속되는 유니트 정상부 급수관로(4a), 유니트정상부 출탕관로(34a), 유니트 정상부 가스배관로(15c)를 보유하고, 이것등 유니트정상부 급수관로(4a), 유니트 정상부출탕관로(34a), 유니트 정상부 가스배관로(15c)는 어태치먼트유니트본체(C)의 밑바닥부에서 끝부분으로 돌출하며, 이것등 돌출한 끝부분에는 건축물의 급수배관로(4c), 동일하게 출탕관로(34c), 동일하게 가스배관로(15e)을 접속하기 위한 급수관로 접속구(4b), 급탕관로접속구(34b), 가스배관로 접속구(15d)를 설치한다.

상기한 유니트정상부 급수배관로(4a)에는 그 중도부에 유니트기내복귀관(32a)을 접속함과 아울러, 이 유니트기내 복귀관(32a)의 접속부에서 상류쪽으로 유니트기내 역지밸브(49a), 진공파괴밸브(73)을 일체적으로 내장한 강압밸브(74)를 부착한다.

또 유니트정상부급수관로(4a)의 급수관로(4b)에는 유니트기내 역지밸브(49b)를 일체로 설치한다. 또 유니트기내 복귀관(32a)는 끝부분을 어태치먼트유니트본체(C)의 밑바닥부에서 돌출시키고, 끝부분에 유니트 기내복귀관(32b)를 접속하기위한 복귀관접속구(75)를 설치한다.

또 유니트기내복귀관(32a)은 중도부에 유니트기내 순환펌프(35a)를 장비함과 아울러, 그 순환펌프(35a)보다 상류쪽에는 유니트기내 수류스위치(76)와 수발전(水拔栓)이 부착된 역지밸브(77)를 장비한다.

그리고 다목적가스순간식 급탕기는 그 밑바닥부에 돌출한 각 관로(4)(34)(15)의 각 끝부분 접속구와, 이 리턴이 부착된 어태치먼트유니트본체(C)의 정상부에 돌출한 각 관로(4a)(34a)(15c)의 각 끝부분접속구와 서로 접속하고 또한 상기한 어태치먼트유니트의 밑바닥부에 돌출한 각 관로접속구(4b)(15d)가 각각 건축물의 각 관로(4c)(15e)에 접속함과 아울러 다른쪽 복귀관(32a)의 접속구(75)에 출탕관로(34c)에서 분기시킨 복귀관(32b)를 접속하는 것에 의하여, 역지밸브(49a), 진공파괴밸브(73), 감압밸브(74), 순환펌프(35a), 수류스위치 및 순환유로(32b)(32a)등을 일체로 보유하는 다목적가스순간식 급탕기가 형성된다.

따라서 출탕관로(34c)에 설치되어있는 유니트급탕기구(27a)를 사용하지 않는 소위, 출탕하지않을때에 순환펌프(35a)틀 구동시키면 순환유로(32b)(32a)내를 물이 유동하고, 급수관로(4a)를 경유하여 급탕기본체(a)의 급수관로(4)로 들어가며, 그 급탕기의 열교환기(1)를 경유하여 그 급탕기의 출탕판로(34)에 순환유동한다.

그러므로 이 순환수는 그 급탕기본체(a)의 마이크로프로세서(17)에 의해서 제어되는 각 제1, 제2버어너(2)(3)에 의하여, 설정온도 혹은 별도로 정해진 다목적의 온도로 보온유지된다.

또 출탕관로(34c)에서 복귀관로(32b)를 분기시키지 않고 복귀관(32a)의 접속구(75)를 보이지않는 뚜껑으로서 막으면, 보온운전기능을 갖추지 않은 일반적인 급탕기로서도 사용할 수 있다.

또 상기한 실시예에서는, 다목적가스순간식 급탕기에 부속하는 어태치먼트유니트본체(C)로서의 기술로 제공하였으나, 그 어태치먼트유니트본체(C)에 내장되는 각 부품이나 각 배관계로, 즉 역지밸브(49a), 진공파괴밸브(73), 붙었다·떼었다하는 것이 가능한 복귀환(32b)등을 직접 상기한 급탕기본체(a)의 내부에 장비하여 어태치먼트유니트본체(C)를 별개로 설치않아도 좋다.

[F형 개량발명의 설명]

또한 지금까지 하아드웨어와 소프트웨어의 양 분야에 대하여 여러가지 기술을 제공해 왔으나, 그 급탕기의 설정온도수단 및 그 온도등의 표시에 관계되는 디스플레이에 관한 기술을 아직 미숙한점에 있다.

따라서 본 발명자는 상기한 온도설정수단 및 그 디스플레이에 관하여 새로운 기술을 제공할려고 한다.

종래에 있어서, 일반적인 순간식 급탕기의 온도설정수단은 4채널정도의 로오타리스위치등에 의한 온도설정다이알을 사용하여 4단계로 구분되어서 정해진 온도군 예컨대, 저온(35℃ 정도), 적당한 온도(42℃ 정도), 조금고온(60℃ 정도), 고온(75℃ 정도)이라고 말하는 상태로 크게 4분할 되어있다.

그러나, 실제의 사용에 있어서는 사용자의 기호나 계절등에 의하여 결정된 4단계의 온도이외에 그것들보다 약간 고온 혹은 저온의탕을 사용하는 경우도 많이 있으며, 특히 가장 빈번하게 적당한 온도부분에 있어서 한 적당한 온도로서 사전에 결정되어있는 온도 예컨대, 42℃를 중심으로 하여 그 상하로 미조정한 경우가 많고, 그것이 안되는 종래의 가스순간식 급탕기는 결코 사용하는데 편리하다고는 말할 수가 없었다.

본 발명이 해결할려고 하는 문제점은 온도, 특히 적당한 온도로서 결정된 온도부근에서는 조금씩 설정할 수 있도록 하는 것이다. 상기한 문제를 해결하기 위하여 본 발명이 강구하는 기술적 수단은, 제어부의 연산수단에 의하여 연산되는 필요한 열부하에 따라서 버어너의 연소를 제어하는 가스순간식 급탕기에 있어서, 상기한 필요한 열부하연산의 요소의 하나인 설정온도로서 저온, 적당한온도, 조금고온, 고온의 4단계로 구분되어서 정해진 소정온도와 상기한 적당한 온도로서 정해진 온도의 상하 몇도의 범위내의 각 온도를 선택가능하게 갖춘것이다. 따라서 본 발명자는 상기한 발명을 F형 개량발명이라고 칭하며, 이하에 그 실시예를 설명한다.

제1도에 도면표시하는 다목적 가스순간식 급탕기에 있어서, 컨트롤러(b)는 운전스위치(18), 제2운전스위치(18b), 온도설정 미조정 제1수단(8a)과 온도설정 미조정 제2수단(8b) 및 설정온도표시부(78)를 갖추고 있으며, 급탕기 본체(a)와 별체로 설치되고 마이크로프로세서(17)에 전기적으로 접속된다.

상기한 온도설정 미조정 수단(8a)(8b)는 35℃, 42℃, 60℃, 75℃ 및 42℃를 중심으로 하여 그 상하 4℃의 범위의 각 온도 즉 41℃, 40℃, 39℃, 38℃, 43℃, 44℃, 45℃, 46℃중에서 임의의 온도를 설정온도(T_S)로서 선택하고, 선택한 설정온도(T_S)를 전압으로 하여 A/D 변환기(19)로 보내어서 Ts데이터로 변환하여 마이크로프로세서(17)로 보냄과 아울러 설정온도표시부(78)에 설정온도를 표시한다.

상기한 온도설정수단은, 설정온도를 내릴때에는 한쪽의 온도설정 미조정 제2수단(8b)의 설정온도를 올릴때에는, 다른쪽의 온도설정 미조정 제1수단(8a)의 조작보턴을 누르도록 되어있다.

그리고 어느 것인가외 조작보턴(8a)(8b)도 1회의 누름조작에 의하여 설정온도를 1단계 바꿀 수가 있다.

설정온도표시부(78)는 설정온도로서 선택가능한 온도에 대응하여 설정온도의 수(數)에 상당하는 수만큼 설치한 램프로 구성하도록 하고 온도의 설정에 의하여 그 온도에 대응하는 램프가 점등한다.

컨트롤러(b) 표면에는 각 램프가 대응하는 설정온도를 표시하는 문자, 숫자, 눈금 등이 표시되고 35℃는 저온, 60℃는 조금고온, 75℃는 고온으로서, 또 38℃-46℃는 적당한 온도 구분으로 하여 1-9까지의 단계로 숫자와 눈금으로서 표시된다.

제어부는 급탕기 본체(a)내에 배설되어 있으며, 주로 마이크로프로세서(17)로 이루어진다.

제35도의 블록도에 있어서, 마이크로프로세서(17)는 급탕기 본체(a)내에 배설되어 있으며, 필요한 열부하를 산출하는 연산수단(9)과, 그 연산수단(9)이 연산한 필요한 열부하에 따라서 어느 버어너를 어느 제어방식으로서 연소시키는가를 결정하는 버어너선택수단(14)을 보유하고 있다.

연산수단(9)은 수량센서(5)로부터의 펄스신호를 수량(Q) 데이터로 변환하여 거둬들임과 아울러 온도설정 미조정수단(8a)(8b), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7)에서 A/D변환기를 경유하여 전송되어오는 T_S, T_C, T_H데이터를 거둬들이고, 이들 데이터에 따라서 필요한 열부하(F₁)를 산출한다.

버어너선택수단(14)은 상기한 연산수단(9)이 산출한 필요한 열부하(F₁)에 따라서 제1, 제2전기밸브(10)(11), 제1, 제2비례제어밸브(12)(13)에 필요한 신호를 내고 필요한 버어너를 필요한 제어방식으로서 연소시킨다.

[G형 개량발명의 설명]

앞에서 설명한 F형 개량발명에 관계되는 다목적 가스순간식 급탕기에 있어서, 온도설정수단과 그 디스플레이에 관한 기술을 제공하였다.

F형 개량발명에 있어서는, 미조정된 온도를 표시램프로서 표시하는 기술을 제공하였다.

발명자는 상기한 표시램프를 응용하고, 미조정의 정도를 표시시킴과 아울러, 그 급탕기에 고장이 발생한 경우 그 고장된 장소를 표시하늘 램프가 점멸하여 고장된 장소를 사고표시하는 기술을 새로 발명하고, G형 개량발명이라 칭하고 이하에 설명한다.

종래의 가스순간식 급탕기에는, 각종의 이상검출수단이 설치되어 있으며, 이들의 이상검출수단의 어느것인가에 의하여 이상이 검출된 경우 안전을 위하여 연소동작을 정지하고 또한 기대외의 컨트롤러의 연소램프를 점멸시켜서 이상을 표시하는 것에 의하여 사용자에게 경보를 발생하도록 되어있다.

사전에 정해진 소정의 램프를 점등하는 설정온도표시수단, 급탕기의 기대내의 필요한 장소에 각각 설치한 각종의 안전장치 및 센서에 연결하여 급탕기의 이상을 검출하는 이상검출수단을 갖춤과 아울러 상기한 설정온도표시수단의 램프를 이상경보용으로 겸용하고, 이상검출수단이 검출하는 이상의 종류에 따라서 사전에 정한 소정의 램프를 점멸시키는 것이다.

그래서 이 발명에 의하면, 하나의 이상검출수단에 의하여 어떤 종류의 이상이 검출되면, 설정온도표시부의 램프중에서 상기한 이상을 표시하는 것으로서 사전에 정해진 램프가 점멸하고 또 다른 이상검출수단에 이상이 발생해도 똑같이 연소램프가 점멸하므로, 이상이 있는 장소가 판명되지 않고 점검이나 보수에 많은 시간을 필요로 하거나, 점검보수를 위하여 숙련한 기술자를 필요로 한다.

이 발명이 해결할려고 하는 문제점은 급탕기의 이상을 이상의 종류마다 따로따로 표시하는 것이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 이 발명이 강구하는 기술적수단은, 급탕기의 기대외의 컨트롤러에 보아서 알아차리는 것이 가능하게 설치되고 또한 설정온도로서 설정가능한 온도의 수에 상당하는 수의 램프를 갖추며, 설정온도에 따라서 보다 다른 이상이 검출되면, 그 이상을 표시하는 것으로서 사전에 정해진 상기한 램프와는 다론 램프가 점멸한다.

이 다목적 가스순간식 급탕기는, 제1도 (b)에 있어서 급탕기 본체(a)와, 기대외의 컨트롤러(b)로 이루어지며, 그 컨트롤러에는 전원스위치(18)와 제2운전스위치(18b)를 설치하고, 급탕기 본체(a)의 급수관로(4)에 설치한 수량센서(5), 입수온도센서(6)가 각각 검출하는 입수량과 입수온도, 급탕관로(34)에 설치한 출탕온도센서(7)가 검출하는 출탕온도 및 컨트롤러(b)의 온도설정 미조정수단(8a)(8b)로서 설정된 설정온도에 따라 마이크로프로세서(17)이 필요한 열부하를 연산하며, 그 값에 따라서 가스관로(15)의 비례밸브(7)(13), 전기밸브(10)(11)을 제어하여 버어너(2)(3)의 연소열량을 제어하는 것으로서, 이 실시예의 경우 버어너는 제1, 제2버어너(2)(3)을 갖추고, 필요한 열부하에 따라서 제1, 제2버어너(2)(3)의 한쪽 또는 쌍방을 연소시키며 또한 제2버어너(3)만의 연소할때에는 필요한 열부하에 따라서 비례제어밸브(13)의 개방정도를 가변하여 가스량을 변화시키는 것에 의하여 열량을 바꾸는 방식(이하 비례밸브제어방식이라고 한다)과, 비례제어밸브(13) 개방정도를 일정하게 유지하고 전기밸브(11)의 개폐를 반복하여 개폐주기의 길이 및 밸브개방시간과 밸브폐쇄시간의 비례를 변화시키는 것에 의하여 열량을 바꾸는 방식(간헐적일 연소제어방식)의 어느것인가를 선택하며, 제2버어너(3)와 제1버어너(2)의 쌍방을 연소시켰을때 및 제1버어너(2)안의 연소때에는 비례밸브제어 방식을 선택하도록 되어 있다.

또 이 급탕기 본체(a)는 건물에 배관된 급탕관로(34)의 중동부와 급수관로(4)등 펌프(35)를 갖춘 복귀관로(32)로서 연통되게 하여 순환유로를 형성하고, 급탕기 본체(a)로부터의 급탕정지할때에는 펌프(35)를 작동시켜서 순환유로(32)내의 물을 순환유동시키며, 이 순환수를 설정온도 혹은 별도로 정해진 안전한 온도로 가열유지하고, 다음의 급탕으로 준비할 수 있도록 되어있다.

그리고 급탕기 본체(a)는 수량센서(5), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7) 이외에 풍량센서(43)와 프레임센서(82)외 2개의 센서를 보유한다.

상기한 풍량센서(43)는 제1, 제2버어너(2)(3)의 연소에 필요한 공기를 공급하는 총합송풍기(38a)에 설치되고, 프레임센서(82)는 제1, 제2버어너(2)(3)에 면해서 버어너 근방에 설치된다.

또 급탕기 본체(a)에는 안전 장치로서 열교환기(1)의 근방에 하이리미트바이메탈(80)과 온도퓨우즈(81)를 설치함과 아울러 복귀관로(32)부분에 수량센서(37b)를 설치한다.

상기한 각종 센서, 즉 수량센서(5), 입수온도센서(6), 출탕온도센서(7), 풍량센서(43), 프레임센서(82)와, 안전장치, 즉 하이리미트바이메탈(80), 온도퓨우즈(81), 수량센서(5)는 마이크로프로세서(17)에 전기적으로 연통되게 하고. 필요한 신호를 마이크로프로세서(17)에 연통되게 하며, 필요한 신호를 마이크로프로세서(17)로 보낸다.

한편 컨트롤러(b)에는, 온도설정부에 있어서 설정가능한 설정온도의 수에 상당하는 수의 램프를 갖추고, 설정된 온도에 따라서 소정의 램프를 점등하는 설정온도표시부(78)를 설치한다.

이 실시예와 경우, 설정온도는 저온, 적당한 온도, 조금고온, 고온의 4단계로 구분되어서 정해지고, 저온, 조금고온, 고온의 3구분에 대해서는 각 구분부 1단계의 온도밖에 설정할 수 없으나, 적당한 구분에 대해서는 9단계로 세분하여 온도를 설정할 수 있도록 되어있다.

따라서 설정온도표시부(78)는 12개의 램프를 갖추고 있다. 상기한 12개의 램프중에서 적당한 온도구분의 설정온도를 표시하는 9개의 램프는 급탕기의 고장을 경보하는 램프로서도 사용되도록 되어있으며, 그 점멸에 의하여, 각각 사전에 정해진 특정의 고장을 표시한다.

예컨대, 적당한 온도구분의 9개의 램프는 각각 대응하는 결정온도가 낮은쪽에서 차례로 불착화 경보램프(78a), 실화(失化) 경보램프(78b), 하이리미트작동 혹은 온도퓨우즈단선 경보램프(78c), 급수서미스터단선 혹은 단락경보램프(78d), 급탕서미스터단선 혹은 단락경보램프(78e), 풍량센서이상, 팬이상경보램프(78f), 프레임센서 이상경보램프(78g), 순환펌프 이상경보램프(78h), 수류스위치 이상경보램프(78i)를 겸용하고 있다.

상기한 각 경보램프(78a)‥‥(78i)는 마이크로프로세서(17)가 발생하는 뒤에서 설명하는 ①-⑨의 경보에 의하여 점멸한다.

컨트롤러 마이크로컴퓨터는, 기본적으로는 CPU, RAM, ROM으로 구성되는 주지의 마이크로프로세서로서 이루어지며, ROM에는 CPU를 제어하는 각종 프로그램이 기입되어 있고, 각종 센서로부터의 신호 및 기대외의 컨트롤러(b)에 의한 온도설정에 따라서 ROM에 기입된 연소제어용 프로그램에 따른 제1, 제2버어너(2)(3)의 연소제어를 행함과 아울러 센서로부터의 신호 및 안전장치의 동작에 따라서 ROM에 기입된 안전제어용 프로그램에 따른 안전제어를 절한다.

ROM에 기입되어 있는 안전제어용 프로그램을 플로우차아트로서 표시하면 제37도와 같이 된다.

한편, 제37도는 제37도 (a)(b)의 ㉠-㉧으로서 연결되어 있다.

즉 컨트롤러인 마이크로프로세서(17)는 컨트롤러(b)외 운전스위치(18) 투입직후에 안전장치가 정상인가 아닌가를 이상검출수단(R)이 판단하고, 하이리미트바이메탈(80) 혹은 온도퓨우즈(81)가 단선하고 있는 경우에는 경보신호 ③, 급수서미스터단선 혹은 단락의 경우에는 경보신호 ④, 급탕서미스터단선 혹은 단락의 경우에는 경보신호 ⑤를 발생한다.

상기한 경보신호 ③의 발생에 의하여 하이리미트작동 혹은 온도퓨우즈단선 경보램프(78c), 경보신호 ④의 발생에 의하여 급수서미스터단선 혹은 단락경보램프(78d), 경보신호 ⑤의 발생에 의하여 급탕서미스터단선 혹은 단락경보램프(78e)가 각각 점멸한다.

다음에 이상검출수단(R)은 수전급탕기구(27)가 개방되면 프레임센서(82)에 의하여 불꽃염류의 유무를 검출하고, 불꽃전류가 있는 경우에는 경보신호 ⑦을 발생하여 프레임센서 이상경보램프(78g)를 점멸시킨다.

또 이상검출수단(R)는 풍량센서(43)가 검출하는 팬화전수에 의하여 풍량센서 또는 총합송풍기(38a)의 이상을 검출하고, 팬회전수가 1200rpm 이상인 경우에는 경보신호 ⑥을 발생하여 풍량센서 이상, 팬이상경보램프(78f)를 점멸시킨다.

또한 이상검출수단(R)은 점화기(82)가 점화를 발생한 후 프레임센서(82)로 검출하는 불꽃전류 1μA 이하가 4초 이상 계속하면 경보신호 ①를 발생하여 불착화 경보램프(78a)를 점멸시킨다.

또 이상검출수단(R)은 착화 후에 있어서는, 프레임센서(82)에 의한 불꽃전류가 없게되면 경보신호 ②을 발생하여 실화 경보램프(78b)를 점멸시킨다.

그리고 수전급탕기구(27)가 폐쇄되면 이상검출수단(R)은 컨트롤러(b)의 보온스위치(79)가 온인가 아닌가를 판별하고, 스위치가 온으로 되어있는 경우에는, 먼저 수류스위치(76)가 오프인가 아닌가를 판단하며, 오프로 되어있을때에 경보신호 ⑨를 발생하여 수류스위치 이상경보램프(78i)를 점멸시킨다.

또 순환펌프(35)가 작동을 개시한 후, 수량센서(37b)에, 의하여 물의 순환을 확인하고, 물이 순환하지 않는 상태가 10초 이상 계속하면 경보신호 8를 발생하여 순환펌프 이상경보램프(78h)를 점멸시킨다.

또한 컨트롤러인 마이크로프로세서(17)는 경보신호 ④ ⑤발생과 동시에 총합송풍기(38a)의 회전을 최대로 하여 이것을 3-7초 계속시키고, 경보신호 ①②⑥⑦⑧⑨의 발생과 동시에 전기밸브(10)(11), 비례밸브(12)(13)을 오프로함과 아울러 총합송풍기(38a)를 최대회전으로서 3-7초 회전시킨다.

또 상기한 경보신호가 발생하고 소정의 경보램프(78a)‥‥(78i) 점등하고 있던 램프는 소등한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 제1발명은 제1버어너, 상기한 제1버어너와 함께 하나의 열교환기에 대하여 설치되고 그 최대연소량을 제1버어너의 하한 연소량과 동등 혹은 그것을 약간 상회하는 정도로 설정한 제2버어너, 열교환기를 경유하는 급수관로에 각각 설치되는 수량검출수단, 입수온도검출수단, 출탕온도검출수단, 온도설정수단을 보유하는 컨트롤러, 상기한 각 검출수단 및 온도설정수단에서 입력되는 데이터에 따라서 마이크로프로세서에 의하여 필요한 열부하를 산출하는 연산수단, 연산수단이 산출한 필요한 열부하에 따라서 사용 버어너를 선택하는 버어너선택수단, 버어너선택수단에 의한 버어너의 선택에 따라서 소화신호, 제2버어너 간헐적인 연소신호, 제2버어너 비례연소신호, 제1버어너 비례연소신호, 제1, 제2버어너 비례연소신호를 선택적으로 발생하는 수단, 제1, 제2 각 버어너 각각의 가스배관에 각각 설치되고 상기한 신호에 의하여 구동센서 가스배관을 개폐하는 제1, 제2전기밸브 및 가스량을 연속적으로 제어하는 제1, 제2비례제어밸브를 갖추므로, (1) 자유롭게 희망하는 소프트웨어와 결합하면, 다목적인 급탕기로서 사용되는 실익이 있는 다목적 가스순간식 급탕기가 얻어지며, 또(2) 가스순간식 급탕기에 있어서, 그 버어너의 최소연소량에 대하여 하한 연소량을 극히 적게할 수 있도록 되어있다. (3) 연소대의 이행이 빈번하게 행해지지 않도록 열부하가 증대하는 방향의 변환값과 필요한 열부하가 감소하는 방향의 변환값을 바꾼다.

본원은 전자보다 후자의 변환값을 낮게 하는 것에 의하여 빈번한 이형을 적게하였다.

제2발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있었다.

즉, (1) 가스순간식 급탕기의 급탕능력에 있어서, 플롯트타입이 원래 가지고있는 급탕능력의 폭의 넓이, 즉 0호수에 가까운 버어너연소에 의한 저온의 급탕에서, 최대 21호수에 이르는 고온의 급탕으로 이르는 광범위한 급탕능력을 제2발명이 그대로 계승하고 있다.

(2) 상기한 급탕기의 급탕온도에 있어서, 플롯트타입이 원래 가지고있는 급탕온도의 고감도적인 보증성, 즉 0호수 근처에서 최대 21호수에 미치는 단락이 없는 연속적인 출탕온도의 제어능력을 제2발명이 그대로 계승하고 있다.

(3) 플롯트타입의 소프트웨어로서 드러난 전기밸브의 과도적인 개폐동작으로 인한 폐단과 손해가 제2발명에서는 개선되어 있다.

제3발명에 대해서는 필요한 열량으로서 최종적으로 안정시킨 피이드백포워드 열량에 의하여 연소시키는 버어너를 결정하므로, 결과로서 당연히 연소시킬 버어너에 최초부터 착화시킬 수 있어서 버어너가 불필요하게 붙었다. 꺼졌다하는 일이 없다.

또한 피이드포워드량이 크더라도 최초로 선정된 버어너의 최대연소 능력으로서 피이드백량을 가하여 연소시킬 수 있으므로, 즉시 설정온도의 탕을 출탕이 될 수 있음과 아울러 다른 영역의 버어너에 착화되는 일이 없다.

또한 소용량 버어너를 간헐적인 연소 이외에, 비례연소도 행할 수 있으므로, 소용량 버어너의 내구성을 향상할 수 있다.

제4발명은, (1) 출탕온도의 제어를, 버어너를 간헐적으로 연소시키고, 그 각 간헐적인 연소주기의 연소시간과 소화시간의 비를, 직전의 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요한 열량의 평균값에 따라서 결정하여 행할 수 있으므로, 예측 불가능한 외적요인에 따르는 필요한 열량의 변화, 즉 업·다운 및 그 스피이드에 대하여 각 간헐적인 연소주기마다의 필요한 열량을 거의 과부족이 없도록 직전에 제어하여 계속할 수 있어서 끓는 물을 밀어내는 등의 염려가 없고, 탕온의 헌팅도 적다.

(2) 소화시간에 대한 연소시간외 비를 적게하는 것에 의하여, 버어너외 호수를 실질적으로 0호에 가까운 곳까지 출력할 수 있고, 가스비례제어에 의한 것에서는 능력별로 몇 기종을 준비해두지 않으면 안되는 것을 단일기계로서 충분하며, 또한 0호에 가까운 요구출력하에서도 그 상태에서 본래적으로 요구되는 바람직스러운 필요한 열량에 거의 과부족없이 간헐적으로 제어할 수가 있다.

이 제5발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 배관중의 물은 항상 설정온도로까지 끓어올리므로, 급탕기구의 탕측밸브틀 개방하면 즉시 탕을 사용할 수가 있다. 따라서 사용하는 사정이 향상함과 아울러, 종래와 같이 탕이 나올때까지 토출하는 물을 버리는 일이 없어서 경제적이다.

(2) 급탕기구에서의 탕의 사용을 중지하여도 열교환기에는 펌프에 의하여 끊임없이 탕이 흐르고 있으므로, 뒤에 끓는 것이 일어나지 않고 급탕기구의 탕측밸브를 개방할때에 설정온도보다 심히 고온의 탕이 토출하여 화상하는 등의 위험이 없다.

제6발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 급탕기구로부터 출탕하고 있어서 탕을 순화시킬 필요가 없을때에는 펌프의 운전을 중지하므로, 전력을 쓸데없이 낭비하는 일이 없고 에너지 절약을 도모할 수 있음과 아울러 펌프의 수명을 연장시킬 수가 있다.

제7발명의 구성에 의하면, 급탕할때 또는 급탕정지할때에 있어서의 물의 유동을 검출요소로서 급탕 및 급탕정지상태틀 확실하게 검출할 수 있으므로, 급탕 및 급탕정지상태에 따라서 요구열부하가 소정연소량일때에 간헐적으로 연소하는 소용량의 버어너의 연소 및 소화의 주기를 알맞게 설정할 수 있으며, 급탕온도의 헌팅을 적게하여 급탕온도 및 순환수의 온도를 소정온도로 유지할 수 있다.

또 요구열부하가 소정연소량 이상일때에 소용량의 제2버어너가 연속적으로 연소하기 때문에 소용량의 온.오프구동이 적게 되어서 소용량 제2버어너의 내구성이 향상된다. 또한 소용량 제2버어너를 간헐 및 연속적으로 연소함과 아울러 소용량 제2버어너의 최대능력을 초과하였을 때에는 대용량 제1버어너를 연속적으로 연소하기 때문에 요구열부하의 넓은 범위에 걸쳐서 급탕온도 및 순환수의 온도의 제어를 가능하게할 수가 있다.

제8발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

[표 1]

(1) 종래예에 비하여 표 1과 같이 연소구분을 많게 하는 것에 의해서 보다 높은 정밀도의 연소제어가 가능하게 되었다.

(2) 하나의 급기팬에 의한 회전수로서 제1버어너 및/또는 제2버어너를 연소시키는 데에 필요한 공기량에 대하여 과부족이 적은 상태로 제어하므로, 구조가 간단하고 원가절감을 도모할 수 있을 뿐안 아니라 급기팬으로서 가급적 소형인 것을 이용할 수 있어서 경제성이 한층더 향상된다.

(3) 제2버어너만을 사용하는 것에 의하여 급탕기전체로서의 최소호수를 0호 가까운데까지 적게할 수가 있다.

(4) 제1버어너와 제2버어너를 동시에 사용하는 것에 의하여 양 버어너의 최대호수의 합에 상당하는 호수로 할 수 있어서 최대호수를 크게할 수가 있다.

(5) 제1버어너의 최소호수와 제2버어너의 최대호수를 동일하게 하든가, 제1버어너의 최소호수를 제2버어너의 최대호수보다 작게 하는 것에 의하여 최대호수에서 최소호수까지 단락없이 연속적으로 제어할 수가 있다.

제9발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 비례밸브의 응답속도를 팬모후터의 응답속도에 대략 일치시킬 수 있으므로, 급탕온도를 급격하게 변화시켜도 가스량과 풍량은 항상 절절한 관계를 유지할 수 있어서 황염현상이나 리프트를 발생하는 일이 없다.

즉, 황염에 의한 열교환기의 열화나, 붙어서 꺼지는 것에 의한 가스누출의 염려가 없다.

제10발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 중심온도를 고정한 것에 의하여 이상하게 뜨거운탕이 나오는 것이 방지되어서 냉온수온도의 진폭에 관계없이 균일한 평온도를 확보할 수 있다.

(2) 냉온수비 및 냉온수 주기시간을 고정하므로, 냉온수효과외 제일큰 냉온수비, 주기에 미리 설정해 놓는 것에 의하여, 항상 냉온수효과가 가장 양호한 상태로서 냉온수샤워를 사용할 수가 있다.

(3) 사용자는 냉온수의 온도진폭만을 설정하면 좋으므로, 간단한 조작으로서 가장 양호한 상태의 냉온수를 얻을 수가 있다.

(4) 설정된 온도진폭이 제약가능한 상한을 초과하였을 때에는 주기를 자동적으로 바꾸므로, 주기를 완전하게 고정하는 경우에 비하여 제어범위가 확대해서 여름철.겨울철에 관계없이 단계별로 임의로 설정되는 어느것의 단계에도 대응할 수가 있다.

제11발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 고온탕용 및 저온탕용 필요한 열부하를 피이드포워드에 피이드백을 가하는 방식에 의하여 연산하므로, 목표온도가 피이드백만큼 높이 올리는 상태로 되어서 높이올린 목표온도로 하기 위하여 온도의 오르고 내림이 재빨리 예민하게 된다. 즉, 고온탕에서 저온탕, 저온탕에서 고온탕으로 급격하게 변화하여 온도변화가 심하므로, 냉온수맛사지 효과가 증대한다. 이에 더하여 A형 발명은 상기한 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 보온을 위하여 배관내의 물을 순환유동시키는 관모양의 관로에 설치한 수량센서가 검출한 순환수의 실제유량과, 목표유량에 따라 급탕관로에서 복귀관로로 물을 끌어넣어서 순환유동시키는 순환펌프를 위상제어하므로, 배관등의 조건의 상위에 관계없이 순환수유량을 목표로하는 일정의 유량에 제어할 수가 있다. 따라서 순환수의 유량을 배관등의 조건에 관계없이 방열이 적고 또한 보온을 위한 온도제어를 행하기 쉬운 유량에 제어할 수가 있다.

(2) 배관중의 물은 항상 설정온도로까지 끓어올릴 수 있으므로, 급탕기구의 탕측밸브를 개방하면 즉시 탕을 사용할 수가 있다. 따라서 사용하는 사정이 향상함과 아울러, 종래와 같이 탕이 나올때까지 토출하는 물을 버리는 일이 없어서 경제적이다.

(3) 탕온의 제어를, 버어너를 간헐적으로 연소시키고, 그 연소시간과 소화시간의 비에 의하여 행하므로, 소화시간에 대한 연소시간의 비를 적게하는 것에 의하여 버어너의 호수를 7호에 가까운 곳까지 떨어뜨릴 수 있어 극히 적은 열량으로서 연소할 수 있으므로써 설정온도와 순환수온도의 차가 극히 적은 경우에서도 이것을 설정온도로 가열할 수가 있다.

따라서 끓는물을 밀어내는 등의 염려가 없고 탕온의 헌팅도 적다. B형 발명에 의하면, 다음과 같은 작용, 효과가 있다. 제1버어너 및 제2버어너의 늦은 점화시간을 합동하여 취하므로, 제1도의 종래예에 비하여 이 발명은 늦은 점화시간이 짧게 된다. 제15도는 종래예의 온도특성을 표시하며, 제18도는 이 실시예의 온도특성을 표시한다. 이와 같이 온도의 떨어짐(B₂)이 적게됨과 아울러 그 시간이 짧다.

따라서 순간적으로 찬물이 나오는 일이 없게된다.

C형 발명은, 순간적으로 연소할 때의 소화가 소정시간 지속되면, 송풍용의 팬의 구동을 정지하므로, 간헐적인 연소 및 보온운전할 때의 소화시에서의 발열이 절감되고 보온성능을 높일 수가 있음과 아울러 연료비의 향상 및 전원동력의 낭비를 방지할 수 있다.

D형 발명에 의하면, 다음과 같은 작용, 효과가 있다. 소버어너연소에서 대버어너연소로 이행할 때어 먼저 대버너를 점화하면서 소버어너를 소화하므로 미연소시간이 없게된다. 따라서 탕온외 떨어짐을 극히 적게할 수 있어서 사용감이 좋다.

E형 개량발명은 상기와 같이 급탕기의 급수관로의 중도부에 펌프를 갖춘 복귀관 연락관을 접속함과 아울러 상기한 급수관로의 복귀관 연락관 접속부보다 윗쪽에는 역지밸브 및 진공파괴밸브를 장비하였으므로, 급수관, 급탕관, 복귀관 연락관에 각각 건물의 급수배관, 급탕배관, 복귀관을 접속하는 것만으로서 사용할 수가 있으며, 시공할 때에 급수배관에 역지밸브나 진공파괴밸브를 결합부착하거나, 복귀관에 펌프관 결합부착하거나 하는 작업을 행할 필요가 업다.

따라서 시공이 용이하다. 또 시공업자가 역지밸브, 진공파괴밸브, 펌프등을 준비해 두지않으면 안되는 귀찮음도 없다.

F형 개량발명은 상기와 같이 사용빈도가 적은 저온, 조금고온, 고온의 설정에 대해서는 각각 소정의 온도 하나만의 설정으로 하고, 사용빈도가 많은 적당한 온도부분은 적당한 온도로서 정해진 온도의 상하몇도의 범위내의 각 온도를 선택가능하게 하여 미조정할 수 있도록 하였으므로, 사용감이 좋다.

G형 개량발명은 상기의 구성이므로, 이하의 잇점을 가지고 있다.

(1) 점멸하고 있는 경보램프에 의하여, 급탕기의 이상원인이나 종류를 알수가 있으므로, 수리도구등의 선택이 용이하고 보수점검도 행하기 쉽다.

(2) 설정온도표시용의 램프를 경보램프로서 이용하므로, 별도로 경보램프를 설치할 필요가 없어서 대형화하는 일도없고 제조조립이 복잡하게되는 일도없다. 지금까지의 효과상의 설명을 총괄하면, 요컨대 제37도에 표시한 바와 같이 전부 하아드웨어와 소프트웨어를 갖춘 기종으로 하였을 때 최대한의 기능성, 다목적성의 가스순간식 급탕기가 얻어지는 것은 물론이나, 그 일부를 제거하여도 지금까지 없는 다목적 가스순간식 급탕기로서 이용할 수 있어 전에 없던 여러가지 실용성도 발명이라고 말할 수가 있는 것이다.

Claims (10)

1. 제1버어너, 상기한 제1버어너와 함께 하나의 열교환기에 대하여 설치되고 그 최대연소량을 제1버어너의 하한연소량과 동등 혹은 그것을 약간 상회하는 정도로 설정한 제2버어너, 열교환기를 경유하는 급수관로에 각각 설치되는 수량검출수단, 입수온도검출수단, 출탕온도검출수단, 온도설정수단을 보유하는 컨트롤러, 상기한 각 검출수단 및 온도설정 수단에서 입력되는 데이터에 따라서 마이크로프로세서에 의하여 필요한 열부하를 검출하는 연산수단, 연산수단이 산출한 필요한 열부하에 따라서 사용버어너를 선택하는 버어너 선택수단 버어너선택수단에 의한 버어너의 선택에 따라서 소화신호, 제2버어너 간헐적인 연소신호, 제2버어너비례연소신호, 제1버어너 비례연소신호, 제1, 제2버어너 비례연소신호를 선택적으로 발생하는 수단, 제1, 제2버어너 각각의 가스배관에 각각 설치되고 상기한 신호에 의하여 구동해서 가스배관을 개폐하는 제1, 제2전기밸브 및 가스량을 연소적으로 제어하는 제1, 제2비례제어밸브를 갖춘것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기.
2. 제1버어너, 상기한 제1버어너와 함께 하나의 열교환기에 대하여 설치되고 그 최대연소량을 제1버어너의 하한연소량과 동등 혹은 그것을 약간 상회하는 정도로 설정한 제2버어너, 열교환기를 경유하는 급수관로에 각각 설치되는 수량검출수단, 입수온도검출수단, 출탕온도검출수단, 온도설정수단을 보유하는 컨트롤러, 상기한 각 검출수단 및 온도설정수단에서 입력되는 데이터에 따라서 마이크로프로세서에 의하여 필요한 열부하를 산출하는 연산수단, 연산수단이 산출한 필요한 열부하에 따라서 사용버어너를 선택하는 버어너 선택수단, 버어너선택수단에 의한 제2버어너선택에 의하여 그 제2버어너의 열량제어방식을 필요한 열부하에 따라서 결정하는 제어방식선택수단, 버어너선택수단 및 제어방식선택수단에 의한 버어너 및 제어방식의 선택에 따라서 소화신호, 제2버어너 간헐적인 연소신호, 제2버어너 비례연소신호, 제1버어너 비례연소신호, 제1, 제2버어너 비례연소 신호를 선택적으로 발생하는 수단, 제1, 제2각 버어너 각각의 가스배관에 각각 설치되고 상기한 신호에 의하여 구동해서 가스배관을 개폐하는 제1, 제2전기밸브 및 가스량을 연속적으로 제어하는 제1, 제2비례제어밸브를 갖추며 상기한 제2버어너 간헐적인 연소신호는 필요한 열부하가 소정된 기준값 이하에 상당하였을 때에 발생하여 제2비례제어밸브를 소정된 개방정도로 고정함과 아울러 제2전기밸브를 필요한 열부하에 따른 주기 및 개폐시간비로서 간헐적으로 개폐시키고, 제2버어너비례연소, 제1버어너비례연소, 제1, 제2버어너비례연소의 각 신호는 필요한 열부하가 상기한 소정된 기준값 이상에 상당하였을 때에 발생하여, 필요한 열부하에 따라서 제1, 제2전기밸브의 어느것인가 한쪽 혹은 쌍방을 개방함과 아울러 대응하는 비례제어밸브의 개방정도를 필요한 열부하에 따른 개방정도로 개방시키는 것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기의 사용방법.
3. 착화와 소화를 반복하여 간헐적으로 연소하고, 그 간헐적인 연소주기에 있어서의 연소시간과 소화시간의 비에 의해서 필요한 열량을 제어하는 버어너를 갖추는 가스순간식 급탕장치에 있어서, 각 간헐적인 연소주기의 연소시간과 소하시간의 비를 직전의 간헐적인 연소주기에 있어서의 필요한 열량의 평균값에 따라서 결정하는 것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서의 열교환기를 경유하는 급수관로에 있어서, 급수관로 중도부와 급수관로를 복귀관로로서 연통되게 하여 급수관로, 열교환기, 복귀관로에 의하여 환상의 관로를 구성하고, 이 환상관로의 적당한 장소에 유량센서와 온도센서를, 환상관로중의 복귀관로에 펌프와 히이터를 각각 설치하며, 환상관로를 순환유동하는 순환수의 유량과 온도 및 설정온도에 의하여, 순환수를 설정온도로 보온유지하기 위하여 필요로 하는 열량을 연산하고, 그 값에 따라서 히이터의 전압 또는 온, 오프의 주기를 제어하도록 한 가스순간식 급탕기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서의 열교환기를 경유하는 급수관로에 있어서, 필요한 열량을 연산하여 버어너의 연소를 자동적으로 제어하는 가스순간식 급탕기이며, 또한 급탕관로에서 분기시킨 복귀관로를 급수관로에 접속함과 아울러 그 복귀관로에 펌프를 설치하고, 급수관로, 열교환기, 급탕관로, 복귀관로로 구성되는 환상의 관로중의 물을 순환유동시켜서 설정온도로 가열유지하는 급탕기에 있어서, 상기한 연산된 필요한 열량이 순환수를 설정온도로 끓어올리고 또한 설정온도로 유지하기 위하여 필요로하면 예측되는 최대열량 이상의 소정의 값을 초과하면 펌프의 운전을 정지하도록 한 것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열교환기 출구를 급탕기구에 연결하는 급탕관로와 열교환기 출구를 급수원에 연통되게 하는 급수 관로와의 사이에 펌프를 갖춘 복귀관로를 접속하여 급탕정지할 때에 물을 순환시키는 순환계로를 형성하고, 상기한 급수관로의 상복귀관로와의 접속부 상류쪽 또는 복귀관로에 물의 유동에 의하여 급탕할 때와 급탕정지할 때를 검출하는 수류센서를 설치하며, 필요한 열부하가 사전에 설정한 소정연소량 이하인 경우에는 급탕할 때와 급탕정지할 때에서는 각각 달리한 주기로서 연소와 소화를 반복하여 간헐적으로 연소함과 아울러, 필요한 열부하가 상기한 소정 연소량 이상인 경우에는 연속적으로 연소하는 것에 의하여 열교환기를 가열해서 급탕온도를 소정온도로 유지하는 제2버어너와, 필요한 열부하가 제2버어너 능력을 초과한 경우에 열교환기를 연속적으로 가열하는 것에 위하여 급탕온도를 소정온도로 유지하는 제1버어너를 배치한 것을 특징으로 하는 가스 순간식 급탕기.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서의 풍량에 있어서 하나의 연소실내에 가스량을 변화시키는 것에 의하여 열량을 제어하는 제1버어너와, 가스량을 변화시키거나 연소의 소화를 반복하고 연소시간과 소화시간외 비를 변화시키는 것에 의하여 열량을 제어하는 제2버어너를 설치하며, 이것등 양 버어너를 선택적 혹은 동시에 연소하도록 컨트롤러에 연결함과 아울러 상기한 연소실 양 버어너에 공기를 공급하는 1개의 급기닥트를 접속하고, 그 급기닥트 내의 팬을 사용하는 버어너의 연소에 있어서 필요한 공기량을 기준으로 하여 과부족이 최소로 되는 풍량의 회전수를 얻도록 컨트롤러를 개재하여 제어해서 이루어진 가스순간식 급탕기.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서의 비례밸브에 있어서, 그 비례밸브의 목표개방정도와 풍량검출 수단이 검출하는 연소용 공기공급팬의 실제풍량을 비교하고, 비교결과에 대응한 보정량을 목표비에 밸브개방정도에 가산하여 비례밸브 개방정도 출력회로에 비례밸브 개방정도 출력신호를 송출하는 수단을 갖추어서 이루어진 가스 순간식 급탕기.
9. 제1버어너, 상기한 제1버어너와 함께 하나의 열교환기에 대하여 설치되고 그 최대연소량을 제1버어너의 하한연소량과 동등 혹은 그것을 약간 상회하는 정도로 설정한 제2버어너, 얼교환기를 경유하는 급수관로에 각각 설치되는 수량검출수단, 입수온도검출수단, 출탕온도검출수단, 온도설정수단을 보유하는 컨트롤러, 상기한 각 검출수단 및 온도설정수단에서 입력되는 데이터에 따라서 마이크로프로세서에 의하여 필요한 열부하를 산출하는 연산수단, 연산수단이 산출한 필요한 열부하에 따라서 사용버어너를 선택하는 버어너 선택수단, 버어너선택수단에 의한 제2버어너 선택에 의하여 그 제2버어너의 열량제어방식을 필요한 열부하에 따라서 결정하는 제어방식선택수단, 버어너선택수단 및 제어방식 선택수단에 의한 버어너 및 제어방식의 선택에 따라서 소화신호, 제2버어너 간헐적인 연소신호, 제2버어너 비례연소신호, 제1버어너비례연소신호, 제1, 제2버어너비례연소신호를 선택적으로 발생하는 수단, 제1, 제2각 버어너 각각의 가스배관에 설치되고 상기한 신호에 의하여 구동해서 가스배관을 개폐하는 제1, 제2전기밸브 및 가스량을 연속적으로 제어하는 제1, 제2제어밸브를 갖추며, 급수원과 냉온수토출기구를 도중에 열교환기를 갖추는 급수계통을 개재하여 접속하고, 버어너에 의한 열교환기의 가열상태를 대소 주기적으로 변화시켜서 냉온수토출기구에서 고온탕과 저온탕을 서로 토출시키는 다목적가스 순간실 급탕기본체에 있어서, 급수계통에 배비하는 유량센서, 급수계통의 열교환기보다 상류쪽에 배치하는 온도센서, 냉온수의 중심온도, 주기시간 및 냉.온수의 토출비를 고정하여 기억함과 아울러, 설정부에서 단계별로 임의로 냉각되는 냉.온수의 온도전폭을 기억하는 수단, 고정된 중심온도와, 상기한 유량, 온도센서가 검출하는 급수계통을 유동하는 물의 유량 및 입수온도데이터를 거둬들어서 중심온도의 양을 얻기 위한 요한 열부하(F₁)를 연산하는 수단, 상기한 필요한 열부하와, 냉.온수의 온도진폭과, 수량데이터에 따라서, 냉.온수의 고온쪽의 탕을 얻기위한 필요한 열부하(F₁max)와 저온쪽의 탕을 얻기 위한 필요한 열부하(F₁min)를 연산하는 수단, 상기한 필요한 열부하(F₁max)(F₁min)이 설정된 온도진폭에서의 제어가 가능한가 아닌가를 판단하는 수단, 온도진폭에서의 제어가 가능할때에 선택되고, 버어너의 열량을 가변하는 조정수단을, 고정된 주기시간과 냉온수비로서 버어너를 F₁max, F₁min 연소시키도록 제어하는 수단, 온도진폭에서의 제어가 불가능할때에 선택되고, 주기시간을 증가하여 버어너를 F₁max, F₁min 연소시키도록 상기한 조정수단을 제어하는 수단을 갖춘것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 급수계통의 열교환기 보다 하류쪽엔 배치하는 출탕센서, 설정된 냉온수의 고온탕온도 및 저온탕온도와, 상기한 수량센서가 검출하는 수량, 입수온도센서가 검출하는 입수온도, 출탕온도센서가 검출하는 출탕온도, 각각의 데이터를 거둬들여서 상기한 고온탕 및 저온탕을 만들어 내기 위한 각각의 필요한 열부하를 연산하는 수단, 버어너의 열량을 가변하는 열량조정수단을, 버어너가 소정의 주기시간과 냉온수비로서 서로 고온탕용 필요한 열부하연소, 저온탕용 필요한 열부가 연소하도록 제어하는 수단에 가하고, 냉온수 토출기구에서 고온탕과 저온탕을 서로 토출시키는 것을 특징으로 하는 가스순간식 급탕기.

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