KR930001845B1 - 가스보일러에서의 강제소화타이머 작동 후 재점화시 연소제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스보일러에서의 강제소화타이머 작동 후 재점화시 연소제어방법

제1도는 본 발명 방법을 설명하기 위한 가스보일러 제어부의 블록 구성도.

제2도는 본 발명 방법이 적용된 가스보일러의 개략도.

제3도는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

제4도 및 제5도는 종래의 기술과 본 발명 방법을 비교하여 설명하기 위한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 10' : 마이컴

11 : 수동온도 조절장치 15 : 연소범위 설정부

16 : 회전수 출력부 17 : 비례변 구동부

20 : 연소기 23 : 송풍기

24 : 1차 열교환기 34" : 더어미스터

40 : 2차 열교환기 112 : 타이머

118 : 출탕온도 검출부 119 : 온도비교부

120 : 차기 이행판단부 122 : 연소(지속)출력부

123, 128 : 제1 및 제2연소연산 구동부 124 : 강제소화타이머

125 : 팬구동 출력부 126 : 기능부품구동부

127 : 회전수 입력부 129 : 비례변 전류치 산출부

130 : 펄스폭 변조출력부 130 : 1/X+1 회전 지시부

본 발명은 가스보일러에서 강제 소화타이머를 작동시킨 후 재점화시의 연소제어 방법에 관한 것으로 특히, 강제소화타이머가 작동되고, 소정시간이 흘러 강제소화타이머의 동작이 종료된 후 재점화를 실시할 때 송풍기의 최대 회전수를 제어시켜 소음을 줄임과 동시에 송풍기의 회전수에 의해 제어되는 비례변의 최대 개변상태를 제어할 수 있도록 한 가스보일러에서 재점화시 연소제어 방법에 관한 것이다.

종래의 가스보일러에서는 강제소화타이머가 작동된 후 재점화시 버너가 최대연소를 수행하게 되고 버너의 최대 연소로 급격히 덥히어진 난방배관수가 난방배관을 순환할 때 난방부하가 적은 집의 경우, 즉 열전도성이 나쁜 배관 자재나 난방관수량이 적은 판넬배관을 사용한 집을 경우에는 미쳐 열이 전달되기도 전에 가스 보일러의 환수관을 통하여 난방수가 환수되게 되어 원하는 난방온도로 난방이 이루어진 것으로 인식하여 강제소화타이머로 돌입되는 횟수가 많아지는 것은 물론 연소시간이 짧아지면서 난방부위에 충분한 열전달이 되지 않으므로써 난방효과가 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 제4도에서 볼 수 있듯이 최초 연소이후로는 연소 시간(a)이 점차적으로 짧아지게 되고, 일단 재연소시에는 송풍기가 최대로 회전되므로 짧아진 시간동안 최대 회전과 비례회전이 발생됨에 따라 송풍기의 최대회전중에 많은 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위해서 제안한 것으로, 난방수가 저온 상태에서 최초 난방운전시에는 송풍기를 최대로 회전시켜 비례변이 최대로 개변되도록 하므로써 최대연소를 허용할 수 있고, 강제소화타이머가 동작된 후 재연소부터는 제5도에서와 같이 최대 회전에 이르는 송풍기의 회전을 소정시간(T)에 걸쳐 이루어지도록 강제로 제어하므로서 연소시간이 연장되어 순환난방수가 열을 최대로 소모시킬 수 있는 시간을 얻을 수 있게 되고, 송풍기의 최대 회전에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 가스보일러에서의 강제 소화타이머 작동 후 재점화시 연소제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 방법이 적용되는 가스보일러(100)는 제2도에 나타낸 바와 같이, 수동온도 조절장치(11)가 외부에 연결된 케이싱(101)안에 설치되어, 보일러의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(10)와; 난방이나 급탕을 위한 온수를 데우기 위해 가스를 연소시키는 연소기(20)와; 난방순환수를 저장하는 물탱크(30)와; 온수와 냉수의 순환을 위한 서로 다른 경로를 지니고 있는 2차 열교환기(40)와를 상호결합하여서 구성된다.

이때, 상기 연소기(20)의 케이싱(21)내에는 다수개의 버너로 이루어진 버너군(22)이 형성되고, 그의 상측 방향에는 과열을 방지시키기 위한 온도퓨즈(24')가 부착된 1차 열교환기(24)가 설치되어 그곳을 통과하는 물을 상기 버너군(22)이 가열하게 되며, 상기 연소기케이싱(21)의 바닥면에는 연소용 공기를 공급하는 송풍기(23)가 설치되고, 상기 버너군(22)의 근방에는 버너군(22)을 점화하는 스파커(25)에 연결된 스파커플러그(26)와 버너군(22)의 착화를 감지하는 프레임로드(27)가 설치되며, 상기 연소기케이싱(21)의 상면에는 배기가스를 배출시키기 위한 배기부(28)가 보일러케이싱(101)을 뚫고 형성되어 있다.

또한, 상기 버너군(22)의 하방에는 가스를 공급시키기 위한 가스관(50)이 설치되는데, 여기에는 통전시 가스를 통과시키는 2개의 전자변(51), (52)과 가스급량을 조절하기 위한 비례변(53)이 가스공급경로에 대하여 가스관(50)의 상류로부터 설치되어진다.

그리고, 상기 물탱트(30)에는 물탱크(30)내의 수량을 검지하기 위한 플로트스위치(31)와 넘치는 물을 배출시키기 위한 오버플로우관(32), 온돌바닥을 회전한 난방수를 회수하는 것으로, 필터(33')가 설치된 환수관(33) 및 상기 1차 열교환기(24)에 물을 공급하는 물공급관(34)이 설치되는데, 이때 상기 물공급관(34)에는 물의 순환을 조정하기 위한 순환펌프(35)가 아래방향에 설치되어진다.

한편, 상기 2차 열교환기(40)에는 상기 1차 열교환기(24)로부터 유입되는 온수를 안내하는 온수관(41)과 수도를 통해 물을 방출하는 것으로 동결방지히터(42')가 부착된 온수방출관(42), 가스보일러의 외부로부터의 찬물을 유입하는 것으로 필터(43')와 수류의 유무를 검지하는 수류스위치(43")가 설치된 직수유입관(43) 및 상기 환수관(33)에 연결되어 2차 열교환기(4)를 순환한 물이 환수되도록 하는 보조관(46)이 설치되는데, 이때 상기 물공급관(34)은 삼방변(44)을 통하여 온수관(41)과 난방을 위한 물이 통과되는 난방온수 공급관(45)에 연결되어 진다.

또한, 1차 열교환기(24)를 통과하는 상기 물공급관(34)에는 잔화방지 바이메탈(34')과 출탕온도를 측정하는 더어미스터(34")가 물의 흐름에 대하여 상류로부터 각각 설치되고, 상기 환수관(33)과 직수유입관(43)사이에는 물탱크(30)에 물이 부족할 때 물을 보충해 주기 위한 수동물 보급변(54)이 설치되며, 외부적인 상황에 의해 난방온수관(45)으로 물이 흐르지 못할 때 비등을 방지하기 위한 바이패스관(55)은 상기 회수관(33)과 난방온수 공급관(45) 사이에 연결되고, 보일러의 외부온도를 감지하는 저온 감지 바이메탈(56)은 보일러케이싱(101)의 내벽에 설치되어진다.

그리고, 상기 제어부(10)는 제1도에 나타낸 바와 같이, 마이컴(10')을 중심으로 하는 제어회로로서, 마이컴(10')내에는 상기 더어미스터(34")에서 출력되는 아날로그의 출탕온도를 A/D변환기(14)를 통해 디지털 신호를 입력받아 1차 열교환기(24)에서 방출되는 난방수의 출탕온도를 검출하는 출탕온도 검출부(118)와; 상기 수동온도 조절장치(11)에서 설정된 설정온도와 상기 출탕온도검출부(118)에서 출력되는 출탕온도를 입력받아 상호 비교하는 온도 비교부(119)와; 상기 온도비교부(119)의 출력신호를 입력받아 차기에 이행해야할 기능을 판단하는 차기 이행판단부(120)와; 상기 타이머(112)와 차기 이행 판단부(120)의 출력신호를 입력받아 연소(지속)기능을 수행하는 연속(지속) 출력부(122)와; 발진기(12)의 출력신호에 의해 구동되는 타이머(112)와, 온도비교부(119) 및 연소(지속) 출력부(122)로부터 각각 소정신호를 입력받아 강제 소화타이머(124), 팬구동출력부(125) 및 기능부품 구동부(126)를 선택적으로 구동시키는 제1연소연산 구동부(123)와; 상기 제1 및 제2연소연산 구동부(123, 128)의 출력신호를 각각 입력받아 강제소화 기능을 수행함과 동시에 제1연소연산 구동부(123)에 소정신호를 출력시켜 주는 강제소화타이머(124)와; 상기 제1연소연산 구동부(123)로부터 최소 회전출력 신호를 입력받아 송풍기 회전제어부(15)를 통해 송풍기(23)를 최소로 회전시키는 팬구동 출력부(125)와; 상기 송풍기(23)의 회전수를 회전 출력부(16)를 통해 입력받아 제2연소연산 구동부(128)에 입력시켜주는 회전수 입력부(127)와; 상기 회전수 입력부(127)와 연소범위 설정부(19)의 출력신호를 각각 입력받아 소정의 출력 신호를 발생시켜 주는 제2연소연산 구동부(128)와; 상기 제2연소연산 구동부(128)의 출력신호를 입력받아 가스의 공급량을 조절하는 비례변(53)의 구동량을 결정하는 전류치를 산출하는 비례변 전류치산술부(129)와; 상기 비례변 전류치산술부(129)의 출력신호를 입력받아 비례변 구동부(17)를 통해 비례변(53)이 최소로 열릴 수 있도록 하는 펄스폭 변조 출력부(130)와; 상기 제1 및 제2연소연산 구동부(123, 128)의 출력신호를 입력받아 각각의 기능부품들을 구동시켜 주는 기능부품 구동부(126)와; 상기 기능부품 구동부(126)에서 출력되는 각각의 기능부품 구동신호들을 D/A변환기(18)를 통해 소정의 아날로그신호를 변환시킨 다음, 각각의 기능부품들을 제어하는 출력신호군(131)과; 상기 제1연소연산 구동부(123)로부터 소정신호를 입력받아 팬구동 출력부(125)에 1/X+1 회전지시 신호를 출력시켜주는 1/X+1 회전지시부(132)와를 구비하여서 된 것이다.

한편, 본 발명 방법은 제3도에 나타낸 바와 같이 가스보일러의 수동온도 조절장치(11)에 설치된 운전스위치를 '온'시켜(S₀), 연소기(20)내에서 가스점화(S₁)가 이루어져 정상연소상태에서 비례변(53)이 비례제어(S₂)되면, 온도비교부(119)에서 더어미스터(34")를 통해 검출된 1차열교환기(34)의 출탕온도(Ton)가 수동온도 조절장치(11)를 통해 설정한 난방설정온도(Test)보다 소정온도 높은 강제소화치(T'set)보다 높거나 같은 가를 검출(S₃)하여 출탕온도(Ton)가 낮으면 계속 비례제어를 실시하되 출탕온도(Ton)가 강제소회치(T'set)보다 높거나 같으면 소정의 동작시간을 갖는 강제소화타이머(124)를 작동(S₄)시킨 다음 강제소화타이머(124)의 작동이 완료(S₅)되면 난방설정온도(Test)보다 소정온도 낮은 내설온도(Test-A)가 출탕온도(Ton)보다 높거나 같은가를 검출(S₆)하여 출탕온도(Ton)가 더 높은 상태이면 소화동작을 계속(S₇) 유지시키고, 내설온도(Test-A)가 높거나 같으면 재점화를 실시한 다음 송풍기(23)의 동작이 최대 회전수의 1/X+1 영역에서부터 시작(S₉₁)될 수 있도록 함과 동시에 송풍기(23)의 회전수에 의해 제어되는 비례변(53)을 출탕온도(Ton)가 내설온도(Test-A)보다 높을때까지 비례제어(S₉₂)하는 연소동작을 계속(S₁₀)시키는 과정으로 이루어진 것이다.

이와 같은 과정으로 이루어진 본 발명 방법의 작용효과를 제1도 내지 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 수동온도 조절장치(11)를 통해 난방수의 난방설정온도(Test)를 설정한 후, 운전스위치를 '온'시키게 되면(S₀), 연소기(20)내에 가스가 주입되어 스파커(25)에 의해 버너군(22)이 점화하는데, 이때 비례변(53)은 송풍기(23)의 회전수에 의한 전류치에 의해 비례제어(S₂)되어 보일러는 정상적인 연소상태가 이루어지게 된다.

이와 같은 동작상태에서 소정시간이 흐른 후 온도비교부(119)에서 난방설정온도(Test)와 출탕온도(Ton)를 비교(S₃)한 결과 출탕온도 검출부(118)를 통해 입력되는 1차 열교환기(24)의 출탕온도(Ton)가 가스의 연소에 의한 온도상승을 감안하여 설정한 난방수의 난방설정온도(Test)보다 소정온도 높은 강제소화치(T'set)보다 높거나 같으면 제1연소연산 구동부(123)에 의해 제어되는 강제소화타이머(124)가 작동되기 시작(S₄)되어 그의 동작이 완료(S₅)될 때까지 가스보일러는 소화상태를 유지하게 된다.

이후, 강제소화타이머(124)의 작동이 완료되면 온도비교부(119)는 출탕온도(Ton)와 난방설정온도(Test)보다 소정온도 낮은 내설온도(Test-A)를 상호 비교(S₆)하게 되는데, 그 결과 Ton＞Test-A 상태이면 출탕온도(Ton)를 더 높일 필요가 없으므로 소화상태를 계속 유지(S₇)하되 내설온도(Test-A)가 출탕온도(Ton)보다 높거나 같으면 1차 열교환기(24)에서 방출되는 난방수의 출탕온도(Ton)를 다시 높여주기 위해 재점화(S₆)가 실시된다.

이때, 제1연소연산 구동부(123)는 강제소화타이머(124)의 작동회수를 카운팅하여 인식하였다가 총열량을 구성한 후, 팬 구동출력부(125) 및 1/X+1 회전지시부(132)를 제어하게 되므로, 1/X+1 회전지시부(132)에서 이전에 비례제어시 회전하던 송풍기(23)의 회전수를 최대 회전수의 1/X+1영역에서부터 동작되도록 하는 소정신호가 출력되는데, 이는 강제소화타이머(124)가 한번 작동되기 이전에 실시된 비례제어에 의한 연속연소시 난방수의 온도가 이미 소정온도 이상으로 상승되었으므로 재점화시 송풍기(23)의 회전수를 최대로 하여 비례변(53)을 최대로 개변시킬 필요가 없게 되므로 송풍기(23)의 회전수를 최대 회전수의 1/X+1 영역에서부터 시작(S₉₁)될 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 1/X+1에서 X값은 송풍기의 회전수가 연소조건이나 외부 또는 내부적 변화에 의해 결정되는 변수값이 아니고 송풍기의 최대회전수에 대비한 축소연소시점의 표기를 위하여 도입한 상수로써 1보다 항상 작은 값을 나타내기 위해 1/X+1로 표기한 것이다.

즉, 예를 들어 강제소화타이머가 작동된 이후(제3도의 S₀-S₆) 재점화(S₈)가 이루어졌을 때 송풍기의 회전수가 최대로 회전하면 송풍기에 의한 비례변의 비례제어 조절이 송풍기의 최대회전으로 비례변도 최대로 개변되는 데 이때를 1로 본다.

따라서, 최초로 강제소화타이머가 작동된 이후 재점화시 송풍기가 축소운전 스타트되는 회전지점이 최대회전수(최대개변치) 대비 1/2, 1/3 또는 1/4…지점부터 최대치까지 소정시간동안 송풍기 회전수가 상승하게 된다(제5도의 아래 우측 도면 참조).

한편, 상기에서 강제소화타이머(124)가 작동된 이후 재점화가 이루어지면 팬구동 출력부(125)에서 출력되는 송풍기(23)제어신호가 최대 회전수의 1/X+1 영역에 해당하는 전류값부터 출발하여 소정시간(T) 동안에 걸쳐 점점 증가시켜 최대치에 이르게 하므로, 송풍기(23)의 회전수도 제5도와 같이 최대치의 1/X+1회전수에서부터 출발하여 소정시간(T)후에 최대가 된다.

이에 따라, 송풍기(23)의 회전수에 의해 비례제어되는 비례변(53)도 완만하게 가변되므로 가스의 연소시간이 연장되어 이미 일정온도에 이르고 있는 난방수의 출탕온도(Ton)가 강제 소화타이머(124)가 작동되기 시작하는 강제소화치(T'set)까지 빠른 시간내에 올라가는 것을 방지시킬 수 있게 되고 동시에 급격한 회전에 따른 송풍기(23)의 소음을 감소시킬 수가 있는 것이다.

또한, 가스보일러에서의 완점화 위치란, 모든 가스보일러는 가스가 출력되는 량이 있는데 그 량은 항상 일정하지 않고 다단제어(대, 중, 소 또는 대, 소등)와 비례제어(최소치부터 최대치까지 무단제어)가 있으나, 어느 제어 형식이든 가스가 최대 점화(착화)될때는 가스의 량이 최대가 아닌(최대의 가스가 나가면 점화시 폭발점화가 발생되므로) 완점화 가스량이 입력되는 위치를 말하며, 이때 완점화(緩點火)란 서서히 점화가 이루어진 다는 뜻이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 강제소화타이머가 동작된 후 재점화시 완전화가 이루어진 후 사용자가 설정한 난방수의 설정온도로 자온의 난방수를 데우는데 필요한 열량을 얻기 위한 송풍기의 회전수를 최대회전수의 1/X+1지점에서부터 시작하여 소정시간(T)이후 송풍기가 최대로 회전될 수 있도록 하므로서, 송풍기의 회전수에 의해 제어되는 비례변이 완만하게 개변되어 가스의 연소가 완만하게 이루어지므로 난방수의 출탕온도가 급격히 강제 소화치에 도달하는 것을 방지시킬 수 있게 되어 난방 방열량을 증가시킬 뿐만 아니라 송풍기의 급격한 회전에 따른 소음을 최소화시킬 수 있게 되어 제품의 연소소음 방지 및 난방의 연소시간을 연장시킬 수 있어 난방부하가 적은 집에 대한 대책이 가능한 것이다.

Claims (2)

1. 제어부(10), 연소기(20), 물탱크(30) 및 2차 열교환(40)로 구성되어 마이컴(10')을 중심으로 하는 제어부(10)에 의해 전반적인 제어기능이 수행되는 가스보일러에 있어서, 가스보일러의 운전스위치가 '온'이 되어 점화가 이루어지면 1차 열교환기(24)에서 방출되는 난방수의 출탕온도(Ton)가 강제소화치(T'set)보다 높거나 같을때 까지 정상연소에 의한 비례제어를 계속 실시하여 출탕온도(Ton)가 강제소화치(T'set)보다 높거나 같아지게 되면 소정의 동작시간을 갖는 강제소화타이머(124)의 작동을 개시시킨 다음, 소정시간이 흘러 강제소화타이머(124)의 작동이 완료되면 내설온도(Test-A)가 출탕온도(Ton)보다 높거나 같아질때까지 소화동작을 계속 진행시킨 후, 내설온도(Test-A)가 출탕온도(Ton)보다 높거나 같으면 재점화를 실시하고, 이어 송풍기(23)의 회전수를 최대 회전수의 1/X+1 영역에서부터 시작되도록 하여 소정시간(T)이 지난 후 최대 회전수가 되도록 한 다음 비례변(53)을 송풍기(23)의 회전수에 의해 비례제어하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 가스보일러에서의 강제소화타이머 작동 후 재점화시 연소제어방법.
2. 제1항에 있어서, 강제소화타이머(124)가 적어도 2회 이상 작동된 후 송풍기(23)의 회전수를 최대회전수의 1/X+1 영역에서부터 시작되도록 하여 소정시간(T)이 지난 후 최대회전수가 되도록 한 다음, 비례변(53)을 송풍기(23)의 회전수에 의해 비례제어되는 것임을 특징으로 하는 가스보일러에서의 강제소화타이머 작동 후 재점화시 연소제어방법.