KR940004177B1 - 가열 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가열 제어장치

제1도는 본 발명의 실시예인 가스 온풍난방기의 제어장치의 기능적 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 본 실시예인 가스 온풍난방기를 나타낸 개략 구성도.

제3도는 본 실시예의 제어장치에서 실내온도에 대한 비례밸브 전류의 기준 통전특성을 나타낸 특성도.

제4도는 본 실시예의 연소량 제어의 설명을 위한 흐름도.

제5도는 본 실시예의 가스 온풍난방기에서 비례밸브 전류의 난방 특성을 나타낸 타임챠트.

제6도는 본 발명에 의한 온풍난방기의 실내온도 변화의 일예를 나타낸 타임챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연소기 35 : 비례밸브

40 : 제어장치 42 : 실온 컨트롤러

43 : 실온센서 44 : 온도차제어부

45 : 계시부 46 : 보정제어부

본 발명은 버너, 전기히터등의 가열수단을 제어함으로써 피가열물의 온도를 설정된 온도로 제어하는 가열 제어장치에 관한 것이다.

종래에 있어서 예를 들어 온풍난방기는 실내온도를 설정된 소망의 온도로 하기 위하여 실내공기의 흡입구 부근에 온도센서를 설치하여 실내온도를 검지하고, 그 검지온도와 설정온도의 온도차에 의거하여 버너나 전기히터 등의 가열량을 비례 제어하는 것 또는 검지온도와 설정온도의 고저에 의하여 가열량을 제어하는 것등이 있다.

그러나 온도차에 의하여 가열량을 비례 제어하는 것에 있어서는 제어된 가열량에 의하여 얻어지는 실내온도와 검지된 실내온도가 일치하면, 그 이상 가열량의 변경이 행하여지지 않게 되고 제어상태가 안정하여 설정온도와는 상이한 실내온도로 안정이 되어진다. 따라서 부하에 따라 가열량의 제어상태가 안정되는 온도와는 상이해지고 실내온도가 설정온도에 근접하게 되지 않는다. 또한 검지온도와 설정온도의 고저에 의하여 가열량이 제어되는 것에 있어서는 설정온도에 근접하지 않는 상태로 제어상태가 안정되는 일이 없으나 온도 변화가 크게 되기 때문에 불쾌감이 생긴다.

본 발명은 부하가 상이한 경우에도 피가열물을 설정온도로 가열할 수가 있는가열 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 피가열물을 가열하는 가열수단과, 이 가열수단에 의하여 가열되는 피가열물의 가열온도를 설정하는 실온 컨트롤러와, 상기 피가열물의 온도를 검지하는 실온센서와, 상기 가열수단의 가열량을 조절하는 비례밸브와, 상기 실온 컨트롤러에 의하여 설정되는 설정온도와 상기 실온센서에 의하여 검지되는 검지온도에 의거하여 상기 피가열물의 온도를 설정온도에 근접시키도록 상기 비례밸브를 제어하는 제어장치를 구비한 가열 제어장치에 있어서, 상기 제어장치는 설정온도와 검지온도의 온도차에 의거하여 상기 비례밸브의 제어량을 결정하는 온도차 제어부와, 계시부와, 상기 설정온도와 검지온도의 고저에 의거하여 상기 비례밸브의 보정 제어량을 결정하는 보정제어부를 구비하고, 상기 온도차 제어부에 의한 제어량과 상기 계시부에 의하여 계시되는 소정 시간마다 상기 보정제어부에 의하여 결정되는 보정제어량의 합에 의하여 상기 비례밸브를 제어하는 것을 기술적 수단으로 한다.

본 발명에서 가열수단의 가열량을 조절하는 비례밸브는 실온센서에 의하여 검지되는 피가열물의 온도와 실온 컨트롤러에 의하여 설정되는 설정온도의 온도차에 의거하여 온도차 제어부에 의하여 결정되는 제어량과 계시부에 의하여 계시되는 소정시간 경과마다 보정제어부에 의하여 설정온도와 검지온도의 고저에 의거하여 결정되는 보정제어량의 합에 의하여 제어된다.

따라서 본 발명에서는 계시부에 의하여 계시되는 소정시간마다 설정온도와 검지되는 피가열물의 온도의 고저에 의거하여 가열수단의 가열량이 보정되기 때문에, 부하가 상이하여도 피가열물의 온도를 설정온도에 근접시킬 수가 있다.

다음에 본 발명의 온풍난방기를 FF방식(강제 급배기식)의 가스 온풍난방기의 실시예에 의거하여 설명한다.

제2도에 그 개략을 나타낸 가스온풍기(1)는 연소기(10)를 구비한 난방기 본체(20)와 가스공급로(30)와 제어장치(40)로 구성된다.

연소기(10)는 연소용팬(11)에 의해 연소용공기를 공급하여 세라믹제 버너 (12)에 의해 연소가 행해지고, 연소가스는 열교환기(13)를 통과하여 배기구 (14)에서 실외로 배출된다. 버너(12)의 근방에는 점화용의 스파커(15)가 설치되고, 또한 화염의 온도를 검출하는 더머커플(16)이 설치되어 그 신호를 제어장치(40)에 송출한다.

난방기본체(20)에는 열교환기(13)를 통해서 가열된 공기를 실내로 불어내기 위한 대류팬(21)이 설치되고, 공기도입구(22)로부터 도입된 실내공기는 온풍토출구 (23)에서 토출되어 실내를 순환한다.

가스공급로(30)는 도시없는 연료공급원으로부터 공급되는 연료가스를 연소기 (10)에 공급하는 가스관(31)이다. 이 가스관(31)에는 상류측으로부터 연료가스를 차단하기 위한 원전자밸브(32) 및 주전자밸브(33), 연료가스를 일정압력으로 공급하는 가스버너(34), 통전전류에 따라 연료가스의 공급량을 조절하는 비례밸브(35)가 설치되고, 비례밸브(35)는 그 상류와 하류를 바이패스관(36)으로 연결하며, 바이패스관(36)에는 일정 유량의 연료가스를 통과시키는 오리피스(37)가 구비된다.

가스공급로(30)를 통과한 연료가스는 연소기(10)의 외기도입로(17)에 설치된 노즐(38)에서 연소기(10)로 분출된다.

제어장치(40)는 마이크로 컴퓨터를 중심으로 하는 제어회로와, 제어회로와는 별개로 구비된 안전회로로 구성되고, 도시없는 전원 플러그를 전등선콘센트에 삽입함으로써 상시 공급되는 전력에 의해 작동하는 것이며, 운전스위치(41)를 조작하면 소정의 시이퀀스로 스파커(15)를 작동시키고, 각 전자밸브(32)(33)을 개방시켜서 연료가스를 버너(12)에 공급하여 연소를 개시함과 동시에 대류팬(21)에 의하여 실내의 공기를 순환시켜서 난방운전을 행한다.

그리고 제어장치(40)에서는 난방능력 제어로서 사용자에 의하여 조작되는 실온 컨트롤러(42)의 설정상태 및 공기도입구(22)부근의 실내온도를 검지하는 실온센서(43)에 의한 검지 온도에 의거하여 비례밸브(35)를 통전하고, 다시 더머커플(16)의 출력에 의거하여 연소용팬(11)과 대류팬(21)을 제어한다.

제어장치(40)는 난방 능력제어를 행하기 위해 제1도에서 가상적으로 표시한 바와 같이 온도차 제어부(44), 계시부(45), 보정제어부(46)의 각 기능부를 가진다.

온도차 제어부(44)는 실온센서(43)에 의하여 검지되는 실내온도(T)℃와 실온 컨트롤러(42)에 의하여 설정된 설정온도(To)℃의 온도차에 의거하여 비례밸브(35)로의 기본전류치(I base)를 결정하는 기능부이다.

여기서 제3도의 표시와 같이 실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여

T ＜ To + 2

의 관계에 있는 경우에는 비례밸브(35)로의 기본전류치(I base)를 최대전류치(I max)로 제어하고, 반대로 실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여

T ＞ To + 2

의 관계에 있는 경우에는 비례밸브(35)로의 기본전류치(I base)를 최소전류치(I min)로 제어한다.

그리고 실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여

To - 2

To + 2

의 관계에 있는 경우에는 근사적으로

I Base = I min-{T-(To + 2)}( I max - I min)/4

으로 표시되는 전류치에 비례제어한다. 이때에 기본전류치(I base)의 최소전류치(I min)는 20[mA]로 설정하고 최대전류치(I max)는 120[mA]로 설정하며, 기본전류치(I base)는 0.25℃마다 분할되는 검지온도에 대응하여 6.25[mA]씩 변경된다.

따라서 예를 들어 검지된 실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여 0.75℃, 낮은온도(T₁)(=To-0.75)로 제3도에서 점 A로 표시되는 경우에 이때의 비례밸브(35)의 전류치(T₁)는 T₁=88.75[mA]로 되고, 또한 설정온도(To)에 대하여 1.25℃ 높은온도 (To)=(To+1.25)로 점 B로 표시하는 경우에 이때의 비례밸브(35)의 전류치 (I₂)는 I₂=38.75[mA]로 된다.

계시부(45)는 실내온도(T)가 To-2

To

To+2로 되었을 때에 계시를 개시하고, 소정시간(t)(예를 emf어 t=164초) 마다에 계시신호를 발생하여 보정제어부(46)에 출력한다.

보정제어부(46)는 계시부(45)에 의하여 발생되는 계시신호가 입력되는 소정시간(t)마다 실온센서(43)에 의하여 검지되는 실내온도와 실온컨트롤러(42)에 의해 설정된 설정온도(To)를 비교하고, 실내온도(T)가 설정온도(To) 보다도 높은 경우에는 온도차 제어부(44)에 의하여 결정된 비례밸브(35)로의 전류치(I₁)를 1mA 감소시키기 위한 감소 보정전류치(△Ia)를 온도차제어부(44)에 출력하고, 또한 반대로 실내온도(T)가 설정온도(To) 보다도 낮은 경우에는 온도차제어부(44)에 의하여 결정된 비례밸브(35)로의 전류치(I₁)을 1mA 증가시키기 위한 증가 보정전류치(△Ib)를 온도차제어부(44)에 출력한다. 그리고 실내온도(T)가 설정온도(To)와 같은 경우에는 보정제어부(46)에 의한 보정은 행하지 않는다.

본 실시예에서는 실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여 To

T＜To+0.25에 있을 때를 실내온도(T)와 설정온도(To)가 같은 상태로 처리한다.

가산부(47)는 온도차제어부(44)에서 결정된 기본전류치(I base)와 보정제어부(46)에서 출력되는 감소 보정전류치(△Ia) 또는 증가 보정전류치(△Ib)를 가산하는 부분으로, 계시부(45)로부터의 계시신호가 입력될 때마다 이들의 감소 보정전류치(△Ia) 혹은 증가 보정전류치(△Ib)를 축적한다. 이 결과 온도차제어부(44)에 의한 비례밸브(35)의 전류치는 소정시간(t)마다 확실하게 증가되기 때문에 실내온도 (T)를 설정온도(To)에 근접시킬 수가 있다.

그리고 가산부(47)에서는 보정제어부(46)로부터 감소 보정전류치(△Ia) 혹은 증가 보정전류치(△Ib)가 입력될 때에 이미 가산된 전류치가 최소전류치(I min) 혹은 최대전류치(I max)가 되어있는 경우에는, 새로운 감소 보정전류치(△Ia) 혹은 증가 보정전류치(△Ib)를 각각 받아들이지 않게 하고, 비례밸브(35)로의 전류치는 항상 20∼120mA의 범위로 유지한다.

이상의 구성으로 된 본 실시예의 가스온풍난방기(1)는 다음과 같이 작동한다.

운전스위치(41)가 온이 되면 연소용팬(11)이 회전을 개시하고 점화용의 소정 회전수가 되면 스파커(15)가 작동된다. 그리고 스파커(15)의 작동이 검지되면 원전자밸브(32) 및 주전자밸브(33)가 개방되고, 다시 비례밸브(35)가 점화용으로 결정된 전류치에 의해 통전된다. 그러면 연료가스는 노즐(38)로부터 분출되어 연소용팬 (11)에 의해 공급되는 연소용공기와 혼합되어 버너(12)에서 점화된다.

더머커플(16)에 의하여 착화가 검지되면 스파커(15)의 작동이 정지되고, 그후는 실온컨트롤러(42)에 의한 설정온도와 실온센서(43)의 검지신호에 의거하여 비례밸브(35)가 제어되고, 더머커플(16)의 출력신호에 따라서 연소용팬(11)이 제어된다.

한편, 대류팬(21)은 더머커플(16)에 의하여 착화가 검지되면 회전을 개시하고, 그후에는 연소용팬(11)과 같이 더머커플(16)의 출력신호에 의거하여 제어된다. 그리고 공기 도입구(22)에서 도입된 실내공기는 열교환기(13)를 통해서 가열되고 온풍이 되어 온풍토출구(23)에서 토출된다.

다음에 제4도에 의하여 연소량제어를 설명한다.

연소 개시후 비례밸브(35)로의 전류치는 최대개방도를 위한 최대전류치(I max)(=120[mA])로 60초간을 강제적으로 제어하고(S₁), 연소기(10)의 연소량은 그에 맞추어서 강연소가 행해진다.

그후는 검지되는 실내온도(T)와 설정온도(To)의 온도차 △T(=T-To)에 의거하여 다음과 같이 제어된다.

실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여 2℃ 이상 높은 경우(S₂에서「△T＞2」)에 비례밸브(35)의 전류치는 최소전류치 20[mA]로 된다(S₃).

실내온도(T)가 설정온도에 대하여 2℃ 이상 저하하는 경우(S₂에서「△T_2」이고 S₄에서 △T＜-2」)에는 비례밸브(35)로의 전류치는 계속해서 최대전류치(I max)로 되고(S₅), △T

-2로 될 때까지 계속된다.

실내온도(T)가 설정온도(To)에 대하여 ±2℃에 있을 경우(S2에서 「△T_2」이고 S₄에서 △T_-2」)의 경우에는 온도차(△T)에 따른 비례제어가 행하여진다(S6).

이때 계시부(45)에 의해 계시가 개시되고, 소정시간(t)이 경과할 때까지(S에서 「NO」) 비례밸브(35)에는 검지되는 실내온도(T)에 의해 결정되는 전류치가 통전된다.

비례제어가 개시되고부터 소정시간(t)을 경과하면(S₇에서 「YES」) 검지되는 실내온도(T)와 설정온도(To)와의 고저에 의해 보정이 보정제어부(46)에서 행해지고, 실내온도(T)가 설정온도(To)보다 낮은 경우(S₈에서 「＜」)에는 증가 보정전류치(△Ib)가 보정제어부(46)로부터 출력되어 가산부(47)에서 비례밸브(35)의 전류치가 1[mA] 증가된다(S₉).

역으로 실내온도(T)가 설정온도(To) 보다 높은 경우(S8에서 「＞」)에는 감소 보정전류치(△Ia)가 보정제어부(46)로부터 출력되고, 가산부(47)에서 비례밸브 (35)의 전류치가 1[mA] 감소된다(S₁₀).

또 실내온도(T)가 설정온도(To)와 동일한 경우(S₈에서 「=」)에는 보정제어부(46)로부터 비례밸브(35)의 전류치를 보정하는 신호가 출력되지 않는다.

계시부(45)에 의한 계시는 S₈에서 판별후에 반복하여 행하고, 보정제어부 (46)로부터 소정시간(t)이 경과할 때마다 보정을 하기 위한 신호가 출력된다.

이와 같이 비례밸브(35)로의 통전전류는 검지되는 실내온도(T)에 의해 결정되는 전류치와, 소정시간(t)을 경과할 때마다 출력되는 보정치가 가산된 전류치의 합에 의해 결정되고, 실내온도(T)가 설정온도(To)와 같지 않는한 보정치가 출력되기 때문에 실내온도(T)와 설정온도(To)가 같지않는 그대로 가열량이 고정되지 않는다.

따라서 실내온도를 설정온도에 근접시키는 것이 가능하다.

제5도에는 본 발명에 의한 가스온풍난방기에 있어서 비례밸브의 전류치 변화의 일예를 나타낸다.

여기서 시간(t₁)에서 비례제어가 개시되고, 그후 소정시간(t)마다 보정제어가 행해지며, 시간(t₂), (t₃), (t₄) 및 시간(t₅), (t₆), (t₇)에서 각각 보정에 의해 전류치가 증가된다.

또 시간(t₄)과 시간(t₅)의 사이에는 실내온도(T)가 비례제어dp 있어서 기본전류치를 변경하는 온도에 도달하기 때문에 기본전류치가 감소된 것을 나타낸다.

따라서 시간의 경과와 함께 비례제어에 의한 기본전류치가 감소되고, 대신에 보정제어에 의한 전류치가 증가되기 때문에 제6도의 실선(C)에 나타낸대로 실내온도(T)를 점차적으로 설정온도(To)에 근접시키는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 실내온도를 설정온도에 근접시키는 것이 가능하기 때문에, 제6도의 파선(D)로 나타낸 보정제어에 의해 전류증가가 없는 종래의 난방기와 같이 설정온도로 되지 않는 상태로 제어 상태가 고정되는 일은 없다.

본 실시예에서는 FF식 가스온풍 난방기에 대하여 설명했으나 팬히터가 다른 연료 또는 전기히터에 의한 온풍난방기인 것도 좋으며, 또 물을 피가열물로 하는 급탕기에도 적용가능하다.

Claims (1)

1. 피가열물을 가열하는 가열수단과, 이 가열수단에 의하여 가열되는 피가열물의 가열온도를 설정하는 실온 컨트롤러와, 상기 가열물의 온도를 검지하는 실온센서와, 상기 가열수단의 가열량을 조절하는 비례밸브와, 상기 실온 컨트롤러에 의하여 설정되는 설정온도와 상기 실온센서에 의하여 검지되는 검지온도에 의거하여 상기 피가열물의 온도를 상기 설정온도에 근접시키도록 상기 비례밸브를 제어하는 제어장치를 구비한 가열제어장치에 있어서, 상기 제어장치는 설정온도와 검지온도의 온도차에 의거하여 비례밸브의 제어량을 결정하는 온도차 제어부와, 계시부와, 상기 설정온도와 검지온도의 고저에 의거하여 상기 비례밸브의 보정제어량을 결정하는 보정제어부를 구비하고, 상기 온도차 제어부에 의한 제어량과 계시부에 의하여 계시되는 소정시간 마다 상기 보정제어부에 의하여 결정되는 보정제어량의 합에 의하여 상기 비례밸브를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 가열제어장치.

Images