KR960000678B1

KR960000678B1 - 보일러의 난방수 순환량 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR960000678B1
Application number: KR1019920020257A
Authority: KR
Inventors: 장기현; 이황의
Original assignee: 린나이코리아주식회사; 최창선
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1996-01-11
Also published as: KR940009631A

Abstract

내용 없음.

Description

보일러의 난방수 순환량 제어장치 및 그 방법

제1도는 본 발명을 장치의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명이 적용된 가스보일러의 개략구성도.

제3도는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

제4도의 (a)는 종래의 난방출구온도 검출에 의한 소화방식을 설명하기 위한 그래프, (b)는 본 발명의 난방출구온도/난방환수온도 비교 검출에 의한 소화방식을 설명하기 위한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어부 6 : 순환펌프

8, 13 : 더미스터 12 : 난방환수관

14, 15 : 온도검출부 16 : 순환펌프제어부

101 : 난방출구온도인식부 102 : 난방환수온도인식부

103 : 난방출구온도/난방환수온도 비교부 104 : 연소연산구동부

105 : 연소연산실행부 106 : 연소지속제어부

107 : 기능부품제어부(107)

본 발명은 순환펌프를 이용한 보일러의 난방수 순환량 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 난방부하에 따라 속도조절이 가능한 보일러용 순환펌프의 회전속도를 보일러의 연소중에 검출한 난방출구온도와 난방환수온도의 차(差)로 변화(2단 또는 다단)시켜 난방순환량을 제어할 수 있도록 하여 난방 효율을 향상시킴과 동시에 쾌적한 난방이 이루어질 수 있도록한 보일러의 난방수 순환량 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 보일러에 설치된 순환펌프는 운전중에 항상 일정한 속도로 회전하던가, 연소중에는 강회전되고 소화시에는 약회전하는 단조로운 운전제어가 실시되었다.

따라서, 난방배관의 저항(예 : 난방배관의 길이, 배관재료 및 설치상태등)이나 난방부하(예 : 창문의 설치상태 및 단열상태등)에 무관하게 일정하게 회전하게 되고, 또 제4도의 (가)에서와 같이 연소와 소화가 간혈연속연소가 이루어지므로서 난방출구온도와 난방환수온도 차가 크게되어 실내의 온도차가 연소시와 소화시에 큰차를 나타내 난방효율이 저하됨은 물론 쾌적난방이 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 난방출구온도와 난방환수온도의 차로 난방순환량이 제어될 수 있도록 순환펌프의 회전속도를 제어하여 난방효율을 증대시키고 동시에 쾌적한 난방이 이루어질 수 있도록하는데 있다.

상기의 목적은 난방출구관에 설치된 기존의 더미스터와 난방환수관에 설치한 소정의 더미스터를 이용하여 연소중에 난방출구온도와 난방환수온도를 검출하여 그 차가 소정온도 이상이면 순환펌프를 고속으로 회전시키고 소정온도 이하이거나 소화중에는 순환펌프를 중속 또는 저속으로 회전시키므로서 달성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 장치는 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 온도조작부(11)와 연결되어 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부(1)와; 난방수나 온수를 데우기 위해 가스를 연소시키는 연소기(2)와; 난방순환수를 저장하는 물탱크(3)와, 온수와 냉수의 순환을 위한 서로 다른 경로를 지니고 있는 2차 열교환기(4)와, 배기가스를 배출시키기 위한 배기부(5)와; 난방수를 순환시켜 주는 순환펌프(6)와; 가스를 연소시키는데 필요한 공기를 불어주는 송풍기(7)와; 난방출구온도(Tout)를 검지하는 더미스터(8)와, 가스의 공급량을 제어하는 제어밸브(9)와; 온수 및 난방방향으로 선택적으로 절체되는 삼방변(10)으로 구성된 보일러에 있어서, 상기 물탱크(3)에 연결된 난방환수관(12)에 더미스터(13)를 설치하여 난방환수온도(Tin)를 검출하도록 구성한 것이다.

상기에서의 제어부(1)는 마이컴(1')을 중심으로 이루어진 것으로 상기 마이컴 (1')내에는 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)를 각각 검출하는 더미스터 (8)(13)의 출력신호를 온도검출부(14)(15)를 통해 입력받아 난방수의 출구온도와 환수온도를 각각 인식하는 난방출구온도 및 난방환수온도인식부(101)(102)와, 상기 난방출구온도인식부(101)와 난방환수온도인식부(102)에서 각각 출력되는 난방출구온도 (Tout)와 난방환수온도(Tin)를 상호 비교하여 그차(△T℃)가 소정온도(△X℃)이내인지를 검출하는 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)와, 상기 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 연소연산실행부(105)를 통해 순환펌프(6)의 회전량제어신호를 다단으로 출력시켜 주는 연소연산구동부(104)와, 연소 및 소화상태를 검지하여 연소시에는 상기 연소연산실행부(105)의 출력신호를 그대로 출력시키고 소화시에는 연소연산실행부(105)의 출력신호를 무시하고 순환펌프 (6)를 저속으로 회전시키는 소정 신호를 출력시켜 주는 연소지속제어부(106)와; 상기 연소지속제어부(106)의 출력신호를 입력받아 출력신호군(108)과 순환펌프제어부 (16)를 통해 순환펌프(6)의 회전수를 제어하는 기능부품제어부(107)를 구비하여서된 것이다.

한편, 본 발명 방법은 제3도에 나타낸 바와 같이, 보일러가 운전중이면, 연소지속제어부(106)에서 연소상태인지를 검출하여 소화상태이면 순환펌프(6)를 저속으로 회전시키되 연소중이면 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)의 차(△T℃)가 소정온도(△X℃)이내인지를 검출하여 소정온도(△X℃) 이상이면 순환펌프(6)를 고속으로 회전시키고 소정온도(△X℃)이내이면 순환펌프(6)를 중속으로 회전시키는 과정으로 이루어진 것이다.

이와 같은 방법 및 구성으로 이루어진 본 발명의 작용효과를 제4도의 (a)(b)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 보일러의 난방효과가 가장 이상적일때는 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 거의 같을때(△0℃에 가까울때)인데, 대부분의 보일러에서 난방출구를 통해 출탕된 순환수는 난방부하로 인하여 열을 빼앗긴후 난방환수관(12)을 통해 보일러로 환수되므로 보일러에 환수된 난방수의 온도(Tin)는 난방출구온도(Tout) 보다 낮은온도로 환수된다.

따라서, 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin) 사이에서 발생되는 온도차 (△T℃)를 구할경우 난방부하량을 예측할 수 있다.

즉, 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)의 차(△T℃)가 소정온도(△X℃; 예를들어 7-15℃ 사이)일때가 가장 쾌적한 난방이 이루어지는 것을 이용하여 더미스터(8)를 통해 검지한 난방출구온도(Tout)와 더미스터(13)를 통해 검지한 난방환수온도(Tin)의 차(△T℃)가 소정온도(△X℃)이내인가 이상인가를 마이컴(1')내의 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)를 통해 검출한후 그 결과값에 따라 순환펌프(6)의 회전수를 변화시켜 △T℃가 △X℃ 이상일때는 난방부하가 크거나 사용자가 온도조작부 (11)를 통해 설정한 난방설정온도보다 낮은 난방순환수가 난방출구로 출탕되는 것이므로 순환펌프(6)를 강속으로 회전시키고, △T℃가 △X℃이내일때는 난방부하가 낮거나, 난방부하에 맞는 열량이 공급된때, 또는 사용자가 설정한 난방설정온도에 도달된후 비례제어에 의한 가스의 조절로 설정온도가 유지되면서 난방이 지속되고 있는 것이므로 순환펌프(6)의 회전을 중속으로 변화시킨다.

이처럼, 연소중에는 상시(常時) △T℃의 차를 읽어서 순환펌프(6)의 회전수를 고속으로 증가 또는 중속으로 감소시키고, 사용자의 조건에 의하여 보일러가 시스템적으로 정상운전중 연소가 정지되었을때(즉 소화중이거나 소화타이머에 돌입되어 있을때) △T℃와 무관하에 순환펌프(6)의 회전속도를 기존에서와 같이 저속으로 변화시켜 주므로서 연소중일때는 난방부하에 따른 순환펌프의 회전수 조절이 난방효과를 증대시킴은 물론이거니와 전력소비 및 소음을 한층 줄일 수 있고, 소화중일때는 순환펌프의 회전을 감소시켜 전력소비 및 소음을 대폭절감시킬 수 있다.

이때, 상기에서 순환펌프(6)를 고속으로 회전시키면 난방순환량이 그만큼 많아지고 양정이 높아져서 난방온도가 바르게 상승하게 되고, 배관저항등에 의하여 난방을 원하는 전체 면적에 골고루 균일하게 난방이 이루어지지 않는 것이 보완된다.

또한, 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin) 사이의 차인 △T℃를 줄이게 되면, 첫째로 난방수 출구 측의 난방장소와 난방수 환수측의 난방장소 바닥(온돌)온도의 균일화가 가능하고, 둘째로 실내온도의 균일화가 가능하게 된다.

즉 제4도의 (a)와 같이 난방출구온도(Tout)의 판단으로 연소와 소화를 이행시키는 종래의 경우는 난방환수온도(Tin)와 무관하게 난방수의 출구온도가 사용자의 설정온도에 도달하였을시 소화시키게 되는데, 이때 대부분이 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin) 사이의 △T℃가 크게 되어 실내의 온도차도 심하게 변화된다.

그러나, 본 발명에서는 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)를 균일하게 유지시켜 주는 비례제어방식 즉, 제4도의 (b)와 같이 난방수의 온도가 사용자의 설정온도에 도달되었을시 그때부터 +α℃를 설정하여 Tset+α℃에 도달이 되었을시 소화타이머에 돌입되나, +α℃에 도달되기 전에 가스공급량을 자동조절하여 사용자의 설정온도를 유지시켜 주는 비례제어를 실시하여 연소시간을 연장시켜 주므로서 난방환수온도 (Tin)가 난방출구온도(Tout)에 가깝게 되는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기에서의 △T℃를 소정값(X)으로 설정하여 △X℃ 이내로 △T℃가 들어오면 순환펌프(6)를 중속 회전시켜 난방수의 순환량 및 순환속도를 줄여주므로서 한국적 온도연소 즉, 복사난방인 항구연속연소 난방이 가능하게 된다.

다시말해서, 상기 마이컴(1')내의 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)에서 더미스터(8)(13)를 통해 각각 검지된 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)를 상호 비교하여 그 차(△T℃)가 소정온도(△X℃) 이상이면, 소정온도(△X℃)이내에 들어설때까지 연소연산구동부(104), 연소연산실행부(105), 연소지속제어부(106), 기능부품제어부(107), 출력신호군(108) 및 순환펌프제어부(16)를 통해 순환펌프(6)가 고속으로 회전되도록 하는 소정의 출력신호를 발생시키고, 이후 온도차(△T℃)가 소정온도 (△X℃)이내에 들어서면 순환펌프(6)가 중속으로 회전되도록 하는 출력신호를 발생시키게 되는데, 이때 연소지속제어부(106)에서는 보일러가 연소상태인지 소화상태인지를 검지하여 연소시에는 상기 연소연산실행부(105)의 출력신호를 그대로 출력시키고 소화시에는 연소연산실행부(105)의 출력신호를 무시하고 순환펌프(6)를 저속으로 회전시키는 소정신호를 발생시켜 주므로서 보일러의 난방수 순환량의 제어가 가능하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난방출구관에 설치된 기존의 더미스터와 난방환수관에 설치한 소정의 더미스터를 이용하여 난방출구온도와 난방환수온도를 검출하여 그 차가 소정온도 이상이면 순환펌프를 고속으로 회전시키고 소정온도이내에 들어오거나 소화중에는 순환펌프를 중속 또는 저속으로 회전시켜 주므로서 난방효율을 더욱 증대시킬 수 있어 쾌적한 난방을 실시할 수 있는 것이다.

Claims

온도조작부(11), 제어부(1), 연소기(2), 물탱크(3), 2차 열교환기(4), 배기부 (5), 순환펌프(6), 송풍기(7), 난방출구온도(Tout)를 검지하는 더미스터(8), 제어밸브 (9) 및 삼방변(10)으로 구성된 보일러에 있어서, 상기 물탱크(3)에 연결된 난방환수관 (12)에 난방환수온도(Tin)를 검출하기 위한 더미스터(13)를 설치하고, 상기 제어부 (1)내의 마이컴(1')에는 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)를 각각 검출하는 더미스터 (8)(13)의 출력신호를 온도검출부(14)(15)를 통해 입력받아 난방수의 출구 및 환수온도를 각각 인식하는 난방출구온도 및 난방환수온도인식부(101)(102)와; 상기 난방출구온도인식부(101)와 난방환수온도인식부(102)에서 각각 출력되는 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)를 상호 비교하여 그 차(△T℃)가 소정온도(△X℃)이내인지 그 이상인지를 검출하는 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)와; 상기 난방출구온도/난방환수온도 비교부(103)에서 출력되는 소정신호를 입력받아 연소연산실행부(105)를 통해 순환펌프(6)의 회전량제어신호를 다단으로 출력시켜 주는 연소연산구동부(104)와; 연소 및 소화상태를 검지하여 연소시에는 상기 연소연산실행부 (105)의 출력신호를 그대로 출력시키고 소화시에는 연소연산실행부(105)의 출력신호를 무시하고 순환펌프(6)를 저속으로 회전시키기 위한 소정신호를 출력시켜 주는 연소지속제어부(106)와, 상기 연소지속제어부(106)의 출력신호를 입력받아 출력신호군 (108)과 순환펌프제어부(16)를 통해 순환펌프(6)의 회전수를 제어하는 기능부품제어부(107)를 구비시킨 것을 특징으로 하는 보일러의 난방수 순환량 제어장치.
온도조작부(11), 제어부(1), 연소기(2), 2차 열교환기(4), 순환펌프(6), 송풍기(7), 난방출구온도(Tout)를 검지하는 더미스터(8) 및 삼방변(10)을 구비한 보일러의 순환펌프 구동을 제어함에 있어서, 보일러의 연소중 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)의 차를 마이컴(1')내의 난방출구온도/난방환수온도비교부(103)를 통해 비교하여, 그 온도 차(△T℃)의 크기에 따라 연소연산구동부(104)와 연소지속제어부 (106)의 출력으로 순환펌프(6)의 회전속도를 고속, 중속, 저속 중 어느 한 상태로 정하여 순환펌프제어부(16)를 통해 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러의 난방수 순환량 제어방법.
제2항에 있어서, 보일러가 운전중인 상태에서 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)의 차(△T℃)를 검출한 결과 소정온도(△X℃)차 이상이면 순환펌프(6)를 고속으로 회전시킴을 특징으로 하는 보일러의 난방수 순환량 제어방법.
제2항에 있어서, 보일러가 운전중인 상태에서 난방출구온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)의 차(△T℃)를 검출한 결과 소정온도(△X℃)차 이내이면 순환펌프(6)를 중속으로 회전시킴을 특징으로 하는 보일러의 난방수 순환량 제어방법.
제2항에 있어서, 보일러가 연소중이 아니면 순환펌프(6)를 저속으로 회전시킴을 특징으로 하는 보일러의 난방수 순환량 제어방법.