KR960000677B1 - 엘피지(lpg) 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엘피지(LPG) 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법 및 그 장치

제1도는 본 발명을 장치의 블럭 구성도.

제2도는 본 발명이 적용된 가스보일러의 개략구성도.

제3도는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 온도검출부 3 : 데이타 송수신부

4 : 가스밸브제어부 5 : 송풍기제어부

10 : 제어부 11 : 수동조작장치

101 : 출탕온도인식부 102 : 온도비교부

103 : 하향설정온도 연소연산구동부 104 : 하향설정온도 연소연산실행부

105 : 하향설정온도 비교부 106 : 타이머

107 : 설정온도 연소연산구동부 109 : 연소지속제어부

108 : 설정온도 연소연산실행부 110 : 기능부품제어부

본 발명은 엘피지(LPG)가스를 사용하는 가스보일러에서 가스량부족시의 연소제어방법 및 그 장치에 관한 것으로 특히, 한겨울철에 가스보일러를 가동시키고 있는 도중 가스탱크(실린더)의 냉각화로 인한 가스기화량이 감소되어 가스의 기화량이 부족할때 발생되는 불뜸현상(Flame Lifting 현상)에 의한 불완전 연소 및 연소의‘연소’현상을 사전에 방지시킬 수 있도록한 LPG 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

종래 대부분의 가스보일러에서는 가스탱크의 가스기화량에 무관하게 현재의 출탕온도와 사용자의 설정온도를 상호 비교하여 가스를 공급 및 차단시키거나, 가스량을 비례제어하므로써 가스량의 최대입력이 필요한 연소제어시에 가스의 기화량이 부족하더라도 정상적으로 송풍기를 회전시키거나 가스밸브를 개변하므로써 송풍기의 송풍량과 가스공급량의 언벨런스로 불뜸현상으로 불완전 연소가 되거나, 또는 연소가 아예 ‘오프’되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 이를 해결하기 위한 기술적 수단으로 일본국 특허출원 소62-42206호가 있는데, 이는 공급가스압센서를 통해 가스압을 검출하여 어느 설정치 이하에 다다랐을 때 연소용 공기공급수단의 출력을 일정한 율로 쉬프트 다운시키는 방식을 채택하고 있다.

그런데, 이와같은 장치는 공급가스압센서에서 공급가스압이 저하된 출력치가 연산제어유니트로 입력되었을때 구동장치를 수동적으로 작동시키는 구성으로 되어 있음에 따라 불뜸현상에 의한 불완전 연소를 완벽히 방지할 수 없음은 물론 제품의 생산원가가 상승하게 되고, 또 설정온도 대비 출탕온도에 따른 가스 공급량의 제어가 전혀 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 보일러가 설정온도에 의한 연소가 이루어질때 사용자의 설정온도와 현재의 출탕온도를 상호 비교하면서 가스량의 부족상태를 검지하고 설정온도를 주기적으로 하향 변화시켜 가스의 기화량 부족으로 인한 불완전 연소등을 사전에 방지할 수 있는 LPG 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 가스보일러(100)는 제2도에 나타낸 바와같이, 수동조작장치(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 상호 결합하여서 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 보일러 케이싱(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 가스공급량을 조절하기 위한 비례변(53)이 가스공급 경로에 대하여 가스관(50)의 상류로부터 설치되어진다.

상기 전자변(51)(52)과 비례변(53)을 통상 가스밸브(500)라 약칭한다.

그리고, 상기 물탱크(30)에는 물탱크(30)내의 수량을 검지하기 위한 플로트 스위치(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 아래 방향에 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')와 사용자에게 공급되는 온수의 직접적인 출탕온도를 감지하는 더어미스터(60)가 부착된 온수방출관(42), 가스보일러의 외부로부터의 찬물을 유입하는 것으로 필터(43')와 수류의 유무를 검지하는 수류스위치(43″) 및 직수온도에 따른 일정수량을 통과시켜 안정된 비례 제어 온도특성을 얻을 수 있도록 하는 기계적자동수량 제어장치(70)가 설치된 직수유입관(43) 및 상기 환수관(33)에 연결되어 2차 열교환기(40)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 연결 되어진다.

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 부족할때 물을 보충해 주기 위한 수도물 보급변(54)이 설치되며, 외부적인 상황에 의해 난방온수관(45)으로 물이 흐르지 못할때 비등을 방지하기 위한 바이패스관(55)은 상기 환수관(33)과 난방온수 공급관(45) 사이에 연결되고, 보일러의 외부온도를 감지하는 저온감지 바이메탈(56)은 보일러 케이싱(101)의 내벽에 설치되어진다.

그리고 상기 제어부(10)는 제1도에 나타낸 바와 같이 마이컴(10')을 중심으로 하는 제어회로로서 마이컴(10')내에는 보일러의 출탕온도를 검출하는 더어미스터(34″)의 출력신호를 온도검출부(1)를 통해 입력받아 출탕온도(Tout)를 인식하는 출탕온도인식부(101)와; 사용자가 수동조작장치(11)를 통해 설정한 난방설정온도(Tset)를 데이타 송수신부(3)를 통해 입력받음과 동시에 상기 출력탕온도인식부(101)와 하향설정온도비교부(105)로부터 출탕온도(Tout)와 하향설정온도(T'set)를 각각 입력받아 상호 비교하여 보일러의 연소를 설정온도(Test) 또는 하향설정온도(T'set)로 진행시킬지의 여부를 결정하는 온도비교부(102)와, 상기온도, 교부(102)에서 하향설정온도 (T'set)에 따른 연소신호가 출력될시 하향설정온도 연소연산실행부(104)를 통해 소정의 하향설정온도 연소 신호를 출력시켜 주는 하향설정온도 연소연산구동부(103)와; 발진기(2)의 출력펄스를 계수하여 하향설정온도 비교부(105)와 설정온도 연소연산실행부(108)에 제어펄스로 인가시켜주는 타이머(106)와; 상기 타이머(106)의 제어를 받으며 하향설정온도 연소연산실행부(104)에서 출력되는 하향설정온도(T'set)가 초기설정온도(Tset)인지를 비교하는 하향설정온도 비교부(105)와, 상기 온도비교부 (102)에서 사용자의 설정온도(Tset)에 따른 연소신호가 출력될시 설정온도 연소연산실행부(108)를 통해 설정온도 연소신호를 출력시켜 주는 설정온도 연소연산구동부 (107)와; 상기 설정온도 연소연산실행부(108)의 출력신호에 따라 연소를 지속시킬지의 여부를 결정하는 연소지속제어부(109)와, 상기 설정온도 연소연산실행부(108)의 출력신호를 입력받아 출력신호군(111), 펄스폭변조출력부(112), 가스밸브제어부(4) 및 송풍기제어부(5)를 통해 가스밸브(500)의 개변량과 송풍기(23)의 회전수를 제어하는 기능부품제어부(110)를 구비하여서 된 것이다.

여기서 미설명부호 11'은 수동조작장치(11)내에 설치되어 사용자가 난방설정온도를 설정하는 난방온도설정부이고, 11″은 난방설정온도 제어부이다.

한편, 본 발명 방법은 제3도에 나타낸 바와 같이, 보일러의 운전스위치가 '온'이 되어(S1) 사용자의 난방설정온도(Tout)에 의한 정상 설정치 운전(S2, S3)으로 소정시간(11)이 경과되면(S4), 출탕온도(Tset)기 설정온도(Tset)보다 높거나 같은가를 검출(55)하여 높거나 같으면 정상적인 가스량 제어운전 또는 소화타이머에 돌입(S6)하되 출탕온도(Tout)가 설정온도(Tset)보다 낮은 상태이면 그때의 설정온도(Tset)가 설정온도(Tset) 최저치인가를 검출(57)하여 설정온도 최저치이면 설정온도(Tset) 최저치운전을 수행(S8)하고 최저치보다 높으면 상기 설정온도(Tset)를 하향설정온도 (T'set)로 재설정(S9)한 다음, 하향설정온도(T'set)에 따른 정상운전을 실시하면서 상시 출탕온도(Tout)가 하향설정온도(T'set)보다 높거나 같은지를 계속 검출(S10)하여 낮으면 하향설정온도(T'set)로 재설정하는 단계(S9)를 반복하고 높거나 같으면 하향설정온도 (T'set)를 설정온도(Tset)로 상향 재설정(S11)한 후, 설정온도(Tset)에서 정상운전을 소정시간(t2) 실시(S12)한 다음, 출탕온도(Tout)가 설정온도(Tset)보다 높거나 같은가를 검출(S5)하는 과정으로 되돌아가는 과정으로 이루어진 것이다.

이와같은 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 보일러의 운전스위치가 '온'이 되어 (S1) 연소운전이 수행되는 (S2) 초기에는 사용자가 수동조작장치(11)를 통해 설정한 난방설정온도(Tset)로 정상운전(S3)을 소정시간(t1 : 예를들어 10분) 실시한(S4) 다음, 마니컴(10')내의 온도비교부(102 )에서 더어미스터(34″)를 통해 검지한 출탕온도(Tout)와 사용자의 난방설정온도 (Tset)를 상호 비교하게 된다.

그 결과, 보일러의 출탕온도(Tout)가 사용자의 난방설정온도(Tset)보다 높거나 같으면 가스의 기화량이 충분한 것으로 인식하고 정상적인 가스량 제어운전(즉, 비례제어)을 실시하거나 소화타이머(ON-OFF 운전)에 의한 연소기능을 실시하게 된다(S6).

그러나 상기에서, 출탕온도(Tout)가 설정온도(Tset)보다 낮은 상태이며, 가스의 기화량이 부족하여 출탕온도(Tout)가 설정온도(Tset)에 도달되지 못한 것으로 인식하여 설정온도(Tset)를 떨어뜨리게 되는데, 이때 상기 설정온도(Tset)가 설정온도 (Tset)의 최저치에 있으면 더이상 떨어뜨릴 수 없으므로 설정온도(Tset)가 설정온도 (Tset)의 최저치보다 높은가를 먼저 검출(S7)하여 설정온도 최저치이면 그때의 설정온도(Tset) 최저치운전을 계속 수행(S8)하게 된다.

그러나, 상기 설정온도(Tset)가 설정온도(Tset)의 최저치보다 높으면 상기 설정온도(Tset)를 하향(예 : 10%)설정온도(T'set)로 재설정(S9)하여 가스소비량의 부담을 줄여 주게되므로 송풍량과 가스공급량의 언벨런스로 인한 불뜸현상 및 연소의 '오프' 현상을 사전에 방지할 수 있다.

이후, 하향설정온도(T'set)에 따른 정상운전을 실시하면서 상시(즉, 어느때이든) 출탕온도(Tout)가 하향설정온도(T'set)보다 높거나 같으면(S10에서 YES) 가스의 기화량이 충분한 것으로 인식하여 하향설정온도(T'set)를 원래의 사용자 설정온도 (Tset)로 상향 재설정(S11)한 후, 사용자의 설정온도에 만족하는 설정온도(Tset)로 정상운전을 소정시간(t2 : 예를들어 3분)동안 실시(S12)한 다음, 재차 출탕온도(Tout )가 설정온도 (Tset)보다 높거나 같은가를 검출(S5)하는 과정으로 되돌아가게 된다.

그러나, 상기에서 T'set＞Tout 상태가 계속되면, 가스의 기화량이 계속해서 부족한 것으로 판단하여 하향설정온도(T'set)로 연소운전이 계속 이행되다가 최저설정온도에 이르면 최저치 설정온도로 연소가 진행된다.

또한 본 발명장치를 구성하고 있는 수동조작장치(11)의 난방온도설정부(11')와 난방설정온도 제어부(11″)에서 설정된 사용자의 설정온도(Tset)가 데이타 송수신부 (3)를 통하여 마이컴(10')내의 온도비교부(102)에 입력되고 더어미스터(34″)와 온도검출부(1)를 통해 검출된 보일러의 출탕온도(Tout)가 출탕온도인식부(101)를 통해 온도비교부(102)에 입력되어 상호 비교되며, 이 비교값에 의하여 설정온도 연소연산구동부(107)를 통해 설정온도 연소연산실행부(108)에서 연소를 실행하게 된다.

이때, 타이머(106)는 난방설정온도(Tset)에 의한 정상연소기간을 계수하여 소정시간이(t1)이 경과되면 상기 설정온도 연소연산실행부(108)에 소정신호를 출력시켜 준다.

따라서, 상기 설정온도 연소연산실행부(108)에서 온도비교부(102)에 소정의 제어신호를 발생시켜 주므로 상기 온도비교부(102)에서는 이전에 사용자가 설정한 난방설정온도(Tset)가 설정온도최저치인지를 판단하여 난방설정온도(Tset)가 설정온도 (Tset) 최저치이면 설정온도 연소연산구동부(107)와 설정온도 연소연산실행부(108)를 통해 최저설정온도에 따른 연소운전을 실시하게 된다.

그러나, 상기에서 난방설정온도(Tset)가 최저설정치 보다는 높으나, Tset＞ Tout 상태이면 하향설정온도 연소연산구동부(103)에서 설정온도(Tset)를 소정온도만큼 떨어뜨린 하향설정온도(T'set)로 변환시켜 주므로 하향설정온도 연산연산실행부 (104)에서 하향설정온도(T'set)에 따른 정상연소를 실행하게 된다.

또한, 상기 하향설정온도 연소연산실행부(104)에서 하향설정온도(T'set)에 따른 정상연소를 실행하고 있는중 하향설정온도 비교부(105)에서는 상시(常時) T'set≤Tout 상태인가를 검출하여 T'set≤Tout이 되면 하향설정온도 운전이 온도비교부(102)로 이행되어 난방설정온도 비교를 재수행하되 소정시간(t2) 경과되었을때 출탕온도와 난방설정온도를 재비교하여 설정온도 제어의 실시를 반복 수행하게 된다.

즉, 난방설정온도(Tset)와 하향난방설정온도(T'set) 연소연산구동부(103, 107)의 별도 연소이행으로가스의 기화량 부족에 대하여 설정온도 제어로 그 대응제어가 가능하게 된다.

한편, 상기에서 Tset≤Tout 상태이면, 설정온도 연소연산구동부(107)와 설정온도 연소연산실행부 (108)를 걸쳐 연소지속제어부(109)의 명령에 따라 기능부품제어부 (110)에서 출력신호군(111), 펄스폭변조출력부(112), 가스밸브제어부 (4) 및 송풍기제어부(5)를 통해 가스밸브(500)의 개변량과 송풍기(23)의 회전수를 정상적으로 제어시키거나 연소를 '오프'시키는 소화타이머에 돌입하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러가 설정온도에 의한 연소가 이루어질때 사용자의 설정온도와 현재의 출탕온도를 상호 비교하여 가스량의 부족상태로 검지되면 설정온도를 주기적으로 하향 변화시켜 주므로써 가스의 기화량 부족으로 인한 불뜸현산, 실화 및 불완전 연소등을 사전에 방지할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 마이컴(10')을 중심으로 하는 제어부(10), 연소기(20), 송풍기(23), 2차 열교환기(40) 및 가스밸브(500)를 구비한 가스 보일러를 제어함에 있어서, 보일러의 운전스위치가 '온'이 되어 사용자의 난방설정온도(Tset)에 의한 정상운전이 소정시간(t1) 실시되면, 온도검출부(1)에서 마이컴(10')내의 출탕온도 인식부(101)를 통해 입력된 출탕온도(Tout)와 사용자의 설정온도(Tset)를 온도비교부(102)에서 상호 비교하여 설정온도(Tset)가 출탕온도(Tout)보다 높을때는 가스의 부족으로 인해 출탕온도가 설정온도에 이르지 못한 것으로 판단하여 연소연산 실행부(104)를 통해 설정온도(Tset)를 하향설정온도(T'set)로 재설정하는 것을 특징으로 하는 LPG 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 설정온도(Tset)를 하향설정온도(T'set)로 변환시켜 실시하는 연소운전은, 출탕온도(Tout)가 하향설정온도(T'set)보다 높거나 같을때까지 지속시킨 후, T'set≤Tout 상태가 되면 상기 하향설정온도(T'set)를 다시 원래의 설정온도(Tset)로 변환시켜 사용자의 설정온도로 연소운전이 진행되도록 하는 것을 특징으로 하는 LPG 가스보일러에서의 가스량 부족시 연소제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 하향설정온도(T'set)를 다시 설정온도(Tset)로 변환시켜 실시하는 연소운전을 소정시간(t2) 동안 실시한 후, 난방설정온도(Tset)와 출탕온도(Tout)를 다시 비교하여 그 결과 값에 따라 하향설정으로 재 진입하거나, 비례제어 또는 '온'-'오프'연소를 이행하는 것을 특징으로 하는 LPG 가스보일러에서의 가스량부족시 연소제어방법.
4. 제어부(10), 연소기(20), 물탱크(30), 2차 열교환기(40)로 구성된 가스 보일러에 있어서, 상기 제어부(10)내의 마이컴(10')에는 보일러의 출탕온도를 검출하는 더어미스터(34″)의 출력신호를 온도검출부(1)를 통해 입력받아 출탕온도(Tout)를 인식하는 출탕온도인식부(101)와; 사용자에 의해 설정된 난방설정온도(Tset)와 출탕온도(Tout) 및 하향설정온도(T'set)를 각각 상호 비교하여 보일러의 연소를 설정온도 (Tset) 또는 하향설정온도(T'set)를 각각 상호 비교하여 보일러의 연소를 설정온도 (Tset) 또는 하향설정온도(Tset)로 진행시킬지의 여부를 결정하는 온도비교부 (102)와; 하향설정온도 연소연산실행부(104)를 통해 하향설정온도(T'set)에 따른 연소신호를 출력시켜 주는 하향설정온도 연소연산구동부(103)와; 발진기(2)의 출력펄스를 계수하여 하향설정온도 비교부(105)와 설정온도 연소연산실행부(108)에 제어펄스로 인가시켜 주는 타이머(106)와; 상기 타이머(106)의 제어를 받으며 하향설정온도 (T'set)가 초기 난방설정온도(Tset)인지를 비교하는 하향설정온도 비교부(105)와; 설정온도 연소연산실행부(108)를 통해 설정온도(Tset) 연소제어신호를 출력시켜 주는 설정온도 연소연산구동부(107)와; 상기 설정온도 연소연산실행부(108)의 출력신호에 따라 연소를 지속시킬 것인지의 여부를 결정하는 연소지속제어부(109)와; 상기 설정온도 연소연산실행부(108)의 출력신호를 입력받아 출력신호군(111), 펄스폭변조출력부 (112), 가스밸브제어부(4) 및 송풍기 제어부(5)를 통해 가스밸브(500)의 개변량과 송풍기(23)의 회전수를 제어하는 기능부품제어부(110)를 구비하여서된 것을 특징으로 하는 LPG 가스보일러에서의 가스량 부족시 연소제어장치.