KR100254801B1 - 가스보일러의 팬회전수 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스보일러의 팬회전수 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 장시간 사용에 따라서 발생되는 팬의 열화에 의한 보일러의 오동작을 방지할 수 있는 가스보일러의 팬회전수 제어방법에 관한 것이다.

본 발명의 가스보일러의 팬회전수 제어방법은, 전체 행정을 제어하기 위한 프로그램이 내장된 마이컴과, 보일러작동초기에 내부에 존재하는 폐가스를 배출시키고 연소에 필요한 공기를 공급하는 팬과, 상기 팬의 회전수를 조정하기 위한 팬구동부와, 팬의 회전수를 측정하기 위한 팬회전수감지부를 포함하는 가스보일러에 있어서, 사용자의 제어신호에 의하여 보일러가 작동되면 마이컴에서 팬구동부에 제어신호를 출력하여 팬의 회전수를 최고로 설정하고 2회 이상 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계; 프리퍼지행정이 수행되면 팬회전수감지부를 사용하여 각 프리퍼지행정에서의 팬의 회전수를 마이컴에서 측정하는 제2단계; 각각의 프리퍼지행정에서 측정된 팬회전수를 마이컴에서 비교하는 제3단계; 팬회전수가 일치하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하고 팬회전수가 일치하면 팬회전수설정범위에 있는가를 감지하는 제4단계; 및 측정된 팬회전수가 팬회전수설정범위내에 존재하면 점화행정을 수행하고 존재하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

가스보일러의 팬회전수 제어방법

본 발명은 가스보일러의 팬회전수 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 장시간 사용에 따라서 발생되는 팬의 열화에 의한 보일러의 오동작을 방지할 수 있는 가스보일러의 팬회전수 제어방법에 관한 것이다.

가스보일러는 청정연료인 가스를 사용함으로서 공해발생요인이 감소하고 또한 취급상의 용이함으로 인하여 사용이 점차 증가하고 있다. 이러한 가스보일러는 LPG 또는 LNG를 사용하고 있으며, 버너에서 연료를 연소시켜서 발생되는 고온의 열을 사용하여 저온의 직수를 고온의 난방수로 변환시킨 후에 실내에 설치된 배관을 통하여 순환시킴으로써 난방을 수행하고 있다. 또한 비교적 저온의 직수를 열교환기에서 고온으로 승온시킨 후에 부엌이나 화장실에 공급하여 온수를 사용하도록 구성되어 있다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 일실시예로서, 작동상태를 간단히 설명하면 다음과 같다. 사용자에 의하여 보일러가 작동되면 배기팬(15)이 소정시간동안 작동되어서 연소실 내부와 배기연도 내부에 잔류하던 유해가스를 완전히 배출시키는 프리-퍼지(pre-purge)행정이 수행된다. 프리-퍼지행정이 종료된 후에 연료가스(LPG 또는 LNG)는 파이프를 통하여 가스밸브(1)를 통과하면서 소정압력으로 조정된 후에 버너(5)에 공급된다. 연료가 공급되는 상태에서 제어부박스(3a)에 내장된 마이컴(3)으로부터의 제어신호에 따라서 이그나이터(7)로부터 발생된 고전압이 점화플러그로부터 방전을 일으키고 가스에 착화되어서 연소가 시작된다.

버너(5)에서의 연소에 의하여 생성된 연소열은 연소실의 상부에 설치된 열교환기(11)를 통과하면서 내부에 충만된 난방수를 가열시킨다. 사용자에 의하여 설정된 소정온도로 난방수가 승온되면 순환펌프(23)의 회전력에 의하여 연결된 배관을 통하여 실내를 순환하면서 난방을 수행한다. 도면에는 상세히 설명되지 않았지만 난방수온도를 측정하기 위한 다수의 온도측정센서가 열교환기(11)에 인접한 배관에 설치되어 있다. 온수사용시에는 플로우스위치가 연결된 배관내부를 통과하는 직수의 이동상태를 마이컴에서 감지하여 유로를 적정하게 교환시켜 온수를 출탕하게 된다. 연소된 배기가스는 연소실상부에 설치된 배기후드(13)를 통하여 외부로 배출된다. 온수모드 및 난방모드 사용시에는 삼방변(25)에 의하여 난방수의 유로가 제한된다.

상기와 같은 구성을 가진 종래의 가스보일러에서 역풍의 유입을 방지하기 위하여 다양한 수단이 강구되고 있지만 역풍을 효율적으로 방지하지 못하는 문제점이 있었다. 역풍이란 보일러의 배기연도를 통하여 외부로부터 보일러내부로 바람이 역류하는 현상을 말하는 것으로서, 역풍이 발생되면 버너에서의 연소가 불완전해져서 그을음이 많이 발생되며, 심한 경우에는 버너(5)에서 가스가 공급되는 상태에서 소화가 되어 가스가 누출되는 사고가 발생되기도 한다.

역풍이 발생되면 배기팬(15)의 회전수가 증가하기 때문에 이것을 방지하기 위하여 종래에는 팬의 회전수의 허용오차를 설정하여 이 허용된 범위내에서 회전수가 존재하면 역풍으로 간주하지 않고 연소행정을 수행하였다. 예를 들면 팬의 최대회전수가 3800rpm이라고 하면 ±200rpm의 허용오차를 설정하였다. 허용오차범위를 벗어나면 마이컴(3)에서는 역풍 또는 이상 발생으로 감지하고 보일러를 오프시키게 된다.

그러나 이러한 방법도 팬의 자체적인 회전수변화, 즉 팬을 장시간 사용하면 팬의 회전수자체의 변화(약 400rpm 이상 상승변화됨)가 발생되기 때문에 팬(15)이 회전하게 되면 설정범위를 항상 초과하기 때문에 정확하게 역풍을 감지하고 못하고 보일러가 자주 오프되는 문제점이 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장시간 사용에 따라서 발생되는 팬의 열화에 의한 보일러의 오동작을 방지할 수 있는 가스보일러의 팬회전수 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스보일러의 팬회전수 제어방법은, 전체 행정을 제어하기 위한 프로그램이 내장된 마이컴과, 보일러작동초기에 내부에 존재하는 폐가스를 배출시키고 연소에 필요한 공기를 공급하는 팬과, 상기 팬의 회전수를 조정하기 위한 팬구동부와, 팬의 회전수를 측정하기 위한 팬회전수감지부를 포함하는 가스보일러에 있어서, 사용자의 제어신호에 의하여 보일러가 작동되면 마이컴에서 팬구동부에 제어신호를 출력하여 팬의 회전수를 최고로 설정하고 2회 이상 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계; 프리퍼지행정이 수행되면 팬회전수감지부를 사용하여 각 프리퍼지행정에서의 팬의 회전수를 마이컴에서 측정하는 제2단계; 각각의 프리퍼지행정에서 측정된 팬회전수를 마이컴에서 비교하는 제3단계; 팬회전수가 일치하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하고 팬회전수가 일치하면 팬회전수설정범위에 있는가를 감지하는 제4단계; 및 측정된 팬회전수가 팬회전수설정범위내에 존재하면 점화행정을 수행하고 존재하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 가스보일러의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1의 가스보일러의 부분블록회로도,

도 3은 팬의 열화에 따른 회전수변동을 나타내는 그라프,

도 4는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 가스밸브, 3 : 마이컴,

3a: 제어부박스, 5 : 버너,

7 : 이그나이터, 9 : 염전압감지부,

11: 열교환기, 13: 배기후드,

15: 배기팬, 17: 배기팬구동부,

19: 공급관, 21: 환수관,

23: 순환펌프, 25: 삼방변,

27: 물탱크, 29: 팬회전수감지부.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 가스보일러의 팬회전수 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 방법은 팬의 열화에 따른 회전수변화를 미리 확인하고 팬의 회전수가 정상적인 상태임이 확인되면 착화행정을 수행함으로서 보일러의 오프를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 방법은, 도 2의 부분블록회로를 사용하여 수행될 수있으며, 다음과 같은 단계 : 사용자의 제어신호에 의하여 보일러가 작동되면 마이컴에서 팬구동부에 제어신호를 출력하여 팬의 회전수를 최고로 설정하고 2회 이상 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계; 프리퍼지행정이 수행되면 팬회전수감지부를 사용하여 각 프리퍼지행정에서의 팬의 회전수를 마이컴에서 측정하는 제2단계; 각각의 프리퍼지행정에서 측정된 팬회전수를 마이컴에서 비교하는 제3단계; 팬회전수가 일치하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하고 팬회전수가 일치하면 팬회전수설정범위에 있는가를 감지하는 제4단계; 및 측정된 팬회전수가 팬회전수설정범위내에 존재하면 점화행정을 수행하고 존재하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하는 제5단계를 포함하고 있다.

사용자에 의하여 보일러작동신호가 입력되면 마이컴(3)에서는 작동을 위하여 먼저 보일러내부에 잔존하는 폐가스를 배출하기 위한 프리퍼지행정을 수행한다. 상기 프리퍼지행정은 본 발명에서 인용되는 강제배기방식(팬이 연도에 설치된 기종)뿐만 아니라 버너(5)의 하부에 팬이 설치되는 강제급기방식에도 동일하게 적용될 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

프리퍼지행정은 초기에 팬(15)의 최대회전수로 팬(15)을 작동시키게 된다. 마이컴(3)에서 제어신호가 출력되면 팬구동부(17)에서는 제어신호에 따라서 팬(15)에 최대정격전류를 공급하여 회전수를 최대회전수로 조정한다. 통상적으로 프리퍼지행정은 난방모드와 온수모드가 다른 값의 수행시간을 가지고 있다. 따라서 본 발명이 적용되는 가스보일러에 따라서 프리퍼지시간이 서로 다를 수 있다. 종래에는 프리퍼지행정을 통상 1회 수행한다.

본 발명에서는 프리퍼지행정을 최소한 2~3회 수행한다. 동시에 팬(15)에 연결된 팬회전수감지부(29)를 사용하여 각각의 프리퍼지행정에 대하여 회전수를 측정한다. 따라서 팬(15)에 최대회전수로 회전하도록 전압이 인가되어도 실제 측정되는 팬회전수는 다를 수 있다. 이것을 도 3을 참고하여 설명한다.

도 3은 사용시간에 따른 팬의 회전수를 도시한 것이다. 초기에는 정확하게 회전수를 유지하지만 500∼1000시간이 경과하면 팬의 회전수는 자체원인에 의하여 상승하게 된다. 이 시간이 지나면 회전수는 서서히 하강한다. 따라서 보일러를 장시간 사용하게 되면 팬(15)의 회전수가 상승하도록 변화하게 되며 이러한 원인에 의하여 역풍을 제대로 감지하는 못하는 것이다.

마이컴(3)에서는 각각의 프리퍼지행정에 대하여 측정된 회전수를 상호 비교하게 된다. 이 때 비교된 회전수가 일치하거나 유사한 범위(±100rpm) 안에 존재하면 회전수가 일치하는 것으로 판단한다. 만일 회전수가 일치하지 않거나 유사범위를 벗어나면 마이컴(3)에서는 일정시간이 경과한 후에 다시 프리퍼지행정을 재수행하고 회전수를 측정하여 비교하는 과정을 반복한다.

회전수가 일치하는 것으로 판단되면 마이컴(3)에서는 회전수가 설정범위안에 있는가를 판단하게 된다. 즉 팬(15)은 최대회전수로 프리퍼지행정을 수행하였기 때문에 측정된 회전수가 이 범위안에 있는가를 감지하기 위한 것이다. 특히 본 발명에서는 종래보다 더욱 허용오차범위를 증가하여 열화에 의한 회전수변화를 보상하였다. 따라서 최대회전수가 3800rpm인 경우에 허용오차는 ±400rpm으로 설정된다.

측정된 회전수가 3800±400rpm 안에 존재하면 마이컴(3)은 정상적인 회전수상태로 판단하고 점화행정을 수행하도록 제어신호를 출력한다. 마이컴(3)으로부터 제어신호가 입력되면 이 때에는 프리퍼지행정이 완료된 상태에서 가스밸브(1)에서 가스를 버너(5)에 공급하고 이그나이터(7)에 고전압을 인가하여 불꽃을 발생시켜 점화를 시킨다. 점화가 완료된 후에는 정상적인 연소상태에서 미리 프로그램된 것과 같이 비례제어를 수행하게 된다.

측정된 회전수가 팬회전수허용오차를 벗어나는 경우에는 일정시간이 경과한 후에 프리퍼지행정을 수행하고 팬회전수를 다시 측정하도록 다시 복귀하게 되는 것이다. 이러한 복귀행정에 의한 프리퍼지행정의 재측정은 무한히 계속되는 것이 아니라 약 3∼4회 정도 또는 약 1시간동안 반복하여 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명이 방법은 사용자에 의한 모드가 난방모드 또는 온수모드 모두에 적용될 수 있다. 이 때의 차이점은 프리퍼지행정이 난방모드 또는 온수모드에 따라서 서로 다른 시간동안 수행되는 것에 있음을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 장시간 사용에 따라서 발생되는 팬의 열화에 의한 보일러의 오동작을 방지할 수 있는 이점이 있는 것이다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

1. 전체 행정을 제어하기 위한 프로그램이 내장된 마이컴(3)과, 보일러작동초기에 내부에 존재하는 폐가스를 배출시키고 연소에 필요한 공기를 공급하는 팬(15)과, 상기 팬(15)의 회전수를 조정하기 위한 팬구동부(17)와, 팬(15)의 회전수를 측정하기 위한 팬회전수감지부(29)를 포함하는 가스보일러에 있어서,

   사용자의 제어신호에 의하여 보일러가 작동되면 마이컴(3)에서 팬구동부(17)에 제어신호를 출력하여 팬(15)의 회전수를 최고로 설정하고 2회 이상 프리퍼지행정을 수행하는 제1단계;

   프리퍼지행정이 수행되면 팬회전수감지부(29)를 사용하여 각 프리퍼지행정에서의 팬(15)의 회전수를 마이컴(3)에서 측정하는 제2단계;

   각각의 프리퍼지행정에서 측정된 팬회전수를 마이컴(3)에서 비교하는 제3단계;

   팬회전수가 일치하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하고 팬회전수가 일치하면 팬회전수설정범위에 있는가를 감지하는 제4단계; 및

   측정된 팬회전수가 팬회전수설정범위내에 존재하면 점화행정을 수행하고 존재하지 않으면 일정시간경과후에 제2단계로 복귀하는 제5단계로 구성됨을 특징으로 하는 가스보일러의 팬회전수 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 프리퍼지행정이 난방모드 또는 온수모드에 따라서 서로 다른 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 팬회전수 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제5단계에서의 팬회전수허용오차가 3800±400rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 가스보일러의 팬회전수 제어방법.

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