KR101429896B1 - 보일러의 연소불량 감시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 연소불량 감시방법에 관한 것으로 특히, 보일러의 버너에서 연소가 시작되면, 제어부에서 사용자의 설정온도 대비 목표열량을 산출하고 송풍팬의 회전수와 비례변의 개도량을 제어하는 방식을 통해 목표열량에 대응하여 공기량과 연료량을 제어하는 단계와; 출탕온도 검출용 온도센서와 환수온도 검출용 온도센서를 통해 난방수의 출탕온도 및 환수온도를 검출하여 정해진 식을 통해 실제열량을 산출하는 단계와; 상기에서 산출된 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같으면 버너를 안전정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 버너 핀의 막힘 등에 의해 불완전 연소시 발생하는 CO 누출 등에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있어 제품의 상품성과 연소제어에 따른 신뢰도 및 안전도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

보일러의 연소불량 감시방법{Method for monitoring poor combustion of boiler}

본 발명은 보일러의 연소불량 감시방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스 보일러의 연소 중 버너 핀이 막히는 등의 원인으로 인한 연소 불량을 적시에 검출하여 불완전 연소를 방지하는 방식을 통해 CO 누출 등에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로, 보일러는 난방과 온수의 공급을 위하여 설치되는 장치로, 각종 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 데우고, 데워진 물을 직접 이용하거나, 가정 또는 각종 건물들의 난방에 이용되도록 하는 것으로서, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형 보일러에서부터 산업용으로 이용되는 대형 보일러까지 널리 개발되고 사용되고 있을 뿐만 아니라, 사용되는 연료에 따라서 기름보일러 및 가스보일러 등으로 구분되며 다양한 종류의 보일러가 개발되고 사용되어지고 있다.

이와 같은 보일러 중 연소효율 및 버너 리프팅 또는 일산화탄소 배출 등 안정성이 크게 좌우되는 제품에서는 안정된 연소제어를 실시하는 것이 무엇보다도 중요하다.

이를 위하여 종래의 보일러에서는 난방 또는 온수모드에서의 사용자 설정온도와 난방 또는 온수온도에 의하여 제어부로부터의 연소지시신호가 입력되면 연소열량 구성에 의하여 버너에 공급되는 공기와 가스의 혼합비를 산출한 후 그 필요한 열량을 공급하기 위하여 송풍량과 가스량을 조절한다.

필요 열량에 대응하는 가스량과 송풍량을 공급하기 위하여 제어컨트롤러는 송풍팬 지시치를 출력하기 위하여 그에 맞는 출력을 내게 되는데, 이 가스공급량 지시치와 송풍팬 지시치 및 비례변 개도량과 송풍팬 모터의 회전수를 나타내는 펄스(FG) 신호를 비교하여 상호 다르면 가스공급량 지시치와 비례변 개도량 및 송풍팬 지시치와 송풍팬 모터의 회전수 입력치가 일치하게 하도록 제어컨트롤러는 비례변 및 송풍팬 출력을 보정한다.

즉, 종래 보일러에 있어서, 소비자가 설정한 온도와 열교환기 내 난방수의 출탕온도 검출용 온도센서에서 검출되는 출탕온도에 맞게 송풍팬의 회전수와 비례변의 개도량을 조절하여 연소하는 방식을 채택하고 있다.

그런데, 보일러가 장기간 가동되다 보면 내,외부의 온도 차 등에 의해 열교환기 내에서 드레인이 발생되고 이로 인해 버너의 핀 등에서 부식 등이 발생되기 마련이다.

이와 같이 드레인 또는 부식 등이 발생하게 되면 버너의 핀이 막히게 되어 버너의 일부에서 불꽃이 소등되어 연소 불량으로 이어지게 되는데, 종래 보일러에서는 이와 같은 일부 버너 핀의 막힘에 따른 일부 불꽃 소등 상태를 검출할 수 없는 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 10-0294416호(2001년 04월 16일) 2. 대한민국 등록특허공보 특0154591호(1998년 07월 10일) 3. 대한민국 등록특허공보 10-0283257호(2000년 12월 06일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 보일러의 버너 핀이 막히는 등 연소 불량이 발생한 경우 미리 계산된 목표열량과 출탕온도 검출용 온도센서를 통해 검출되는 난방수의 출탕온도와 환수온도 검출용 온도센서에서 검출되는 환수온도 차를 이용한 실제 가열된 열량을 상호 비교하여 목표열량과 실제 가열된 열량의 차이가 일정 수준을 벗어날 경우 연소를 안전정지시키는 방식을 통해 버너 핀의 막힘에 따른 불완전 연소를 방지하여 줌으로써 불완전 연소시 발생하는 CO 누출 등에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있어 제품의 상품성과 연소제어에 따른 신뢰도 및 안전도를 대폭 향상시킬 수 있는 보일러의 연소불량 감시방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보일러의 버너에서 연소가 시작되면, 제어부에서 사용자의 설정온도 대비 목표열량을 산출하고 송풍팬의 회전수와 비례변의 개도량을 제어하는 방식을 통해 목표열량에 대응하여 공기량과 연료량을 제어하는 단계와; 출탕온도 검출용 온도센서와 환수온도 검출용 온도센서를 통해 난방수의 출탕온도 및 환수온도를 검출하여 정해진 식을 통해 실제열량을 산출하는 단계와; 상기에서 산출된 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같으면 버너를 안전정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 정해진 실제열량 산출 식은 (출탕온도 - 환수온도) * 보정계수 * 유량계수인 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같아 버너를 안전정지시킬 때, 온도조절기에 구비된 표시부에 버너의 연소불량에 의해 보일러를 강제로 안전정지시킨 상태임을 표시해 주는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 보일러의 연소불량 감시방법에 의하면, 보일러 내 제어부에서 사용자의 설정온도 대비 미리 계산된 목표열량과 출탕온도 검출용 온도센서를 통해 검출되는 난방수의 출탕온도와 환수온도 검출용 온도센서에서 검출되는 환수온도 차를 이용한 실제 가열된 열량을 상호 비교하여 목표열량과 실제 가열된 열량의 차이가 일정 수준을 벗어날 경우 연소를 안전정지시키는 방식을 통해 버너 핀의 막힘에 따른 불완전 연소를 방지하여 줌으로써 불완전 연소시 발생하는 CO 누출 등에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있어 제품의 상품성과 연소제어에 따른 신뢰도 및 안전도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략 블록 구성도.
도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예 및 그에 따른 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은,

보일러의 버너에서 연소가 시작되면, 제어부(2) 내 목표열량 계산부(21)에서 온도조절기(1)를 통해 사용자가 설정한 난방 설정온도 대비 목표열량을 산출하고 송풍팬(3)의 회전수와 비례변(4)의 개도량을 제어하는 방식을 통해 목표열량에 대응하여 버너에 공급되는 공기량과 연료량을 제어하는 단계(S1)와;

제어부(2) 내 실제열량 계산부(22)에서 출탕온도 검출용 온도센서(5)와 환수온도 검출용 온도센서(6)를 통해 각각 현재 난방수의 출탕온도 및 환수온도를 검출하여 정해진 식을 통해 실제열량을 산출하는 단계(S2)와;

제어부(2) 내 연소불량 판단부(23)에서 상기 목표열량 계산부(21)를 통해 산출된 목표열량에서 상기 실제열량 계산부(22)를 통해 산출된 실제열량을 뺀 다음 그 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계(S3)와;

상기에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같으면 버너 핀 막힘 등에 의해 연소 불량이 발생된 것으로 판단하고 버너를 안전정지시키는 단계(S4);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 실제열량 계산부(22)에서 수행하는 정해진 실제열량 산출 식은 (출탕온도 - 환수온도) * 보정계수 * 유량계수인 것을 특징으로 한다.

또, 상기에서 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같아 버너를 안전정지시킬 때, 온도조절기(1)에 구비된 표시부에 버너의 연소불량에 의해 버너를 강제로 안전정지시킨 상태임을 표시해 주는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

여기서 미설명 부호 24는 설정온도 입력부이고, 25는 공기량 제어부이며, 26은 연료량 제어부이고, 27은 출탕온도 입력부이고, 28은 환수온도 입력부이다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명의 보일러의 연소불량 감시방법에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략 블록 구성도를 도시한 것으로, 사용자가 난방 및 온수온도 등을 설정할 수 있는 온도조절기(1)와 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부(2)를 포함하여 송풍팬(3)과 비례변(4), 출탕온도 검출용 온도센서(5) 및 환수온도 검출용 온도센서(6)가 구비되어 있다.

또한, 상기 제어부(2) 내에는 목표열량 계산부(21)와 실제열량 계산부(22), 연소불량 판단부(23)를 포함하여 온도조절기(1)의 출력신호를 목표열량 계산부(21)로 전달해 주는 설정온도 입력부(24)와, 상기 목표열량 계산부(21)의 출력신호에 대응하여 송풍팬(3)의 회전수를 제어하는 공기량 제어부(25), 상기 목표열량 계산부(21)의 출력신호에 대응하여 가스공급량 조절용 비례변(4)의 개도량을 제어하는 연료량 제어부(26), 출탕온도 검출용 온도센서(5)의 출력신호를 목표열량 계산부(21) 및 실제열량 계산부(22)로 전달하는 출탕온도 입력부(27) 및, 상기 환수온도 검출용 온도센서(6)의 출력신호를 실제열량 계산부(22)로 전달하는 환수온도 입력부(28)가 구비되어 있다.

한편, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 도시한 것으로, 보일러의 버너에서 연소가 시작되면, 먼저 제어부(2) 내 목표열량 계산부(21)에서는 온도조절기(1)를 통해 사용자가 설정한 난방 설정온도를 입력받아 해당 설정온도 대비 목표열량을 산출하고, 그 목표열량에 부응하여 송풍팬(3)의 회전수와 비례변(4)의 개도량를 제어하는 방식을 통해 버너에 공급되는 공기량과 연료량이 목표열량에 대응하여 공급되도록 제어를 하게 된다(S1).

이와 같이 사용자의 설정온도에 대응하는 목표열량이 나타나도록 버너에 공급되는 공기량과 가스의 공급량을 제어하고 있을 때, 상기 제어부(2) 내 실제열량 계산부(22)에서 출탕온도 검출용 온도센서(5)와 환수온도 검출용 온도센서(6)를 통해 실시간으로 각각 현재 난방수의 출탕온도 및 환수온도를 계속해서 검출하여 정해진 식을 통해 실제열량을 산출하게 된다(S2).

이때, 상기 실제열량 계산부(22)에서 수행하는 정해진 실제열량 산출 식은 출탕온도와 환수온도, 정해진 값(열교환기의 열손실 등을 고려한 계수로 실험치에 의함)을 갖는 보정계수 및 유량계수(유량센서를 사용하는 경우는 유량센서의 입력 값이고, 유량센서를 사용하지 않는 경우는 기구에 따른 실험값으로 고정값임, 단 열교환기의 구조 등 기구마다 특성이 서로 다르므로 실제 서로 다른 고정값을 갖게 됨)를 이용한 것으로, 출탕온도에서 환수온도를 뺀 값에 보정계수를 곱한 다음 다시 유량계수를 곱하는 형태 즉, (출탕온도 - 환수온도) * 보정계수 * 유량계수를 하여 산출하게 된다.

이어서 상기 제어부(2) 내 연소불량 판단부(23)에서는 상기 목표열량 계산부(21)에서 산출한 목표열량을 읽어 들인 다음 그 목표열량에서 상기 실제열량 계산부(22)를 통해 산출한 실제열량을 뺀 다음, 그 결과에 대한 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K; CO가 기준치보다 높게 유출되는 값을 의미함)보다 크거나 같은지를 판단하게 된다(S3).

이와 같이 상기 연소불량 판단부(23)에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같으면 버너 핀 막힘 등에 의해 연소 불량이 발생한 것으로 판단하고 송풍팬(3)의 구동을 정지시키고 비례변(4)을 닫아주는 방식을 통해 버너를 안정하게 정지시키게 된다(S4).

또한, 필요에 따라서는 상기에서 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같아 버너를 안전정지시킬 때, 온도조절기(1)에 구비된 표시부에 버너의 연소불량에 의해 버너를 강제로 안전정지시킨 상태임을 표시해 주어 사용자가 이를 인식하고 필요한 조치를 즉시 취할 수 있도록 할 수도 있다.

물론 상기 연소불량 판단부(23)에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 작으면, 버너가 정상적으로 작동되고 있는 것으로 인식하고 목표열량에 부응하여 송풍팬(3)의 회전수와 비례변(4)의 개도량를 제어하는 방식을 통해 버너에 공급되는 공기량과 연료량이 목표열량에 대응하여 공급되도록 제어를 하는 단계(S1)로 되돌아가게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 보일러 내 제어부에서 사용자의 설정온도 대비 미리 계산된 목표열량과 출탕온도 검출용 온도센서를 통해 검출되는 난방수의 출탕온도와 환수온도 검출용 온도센서에서 검출되는 환수온도 차를 이용한 실제 가열된 열량을 상호 비교하여 목표열량과 실제 가열된 열량의 차이가 일정 수준을 벗어날 경우 연소를 안전정지시켜 줌으로써 버너 핀의 막힘에 따른 불완전 연소를 방지할 수 있어 불완전 연소시 발생하는 CO 누출 등에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있으므로 제품 자체의 상품성과 연소제어에 따른 신뢰도 및 안전도를 대폭 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 온도조절기
2 : 제어부
21 : 목표열량 계산부 22 : 실제열량 계산부
23 : 연소불량 판단부 24 : 설정온도 입력부
25 : 공기량 제어부 26 : 연료량 제어부
27 : 출탕온도 입력부 28 : 환수온도 입력부
3 : 송풍팬
4 : 비례변
5 : 출탕온도 검출용 온도센서
6 : 환수온도 검출용 온도센서

Claims (3)

1. 보일러의 버너에서 연소가 시작되면, 제어부에서 사용자의 설정온도 대비 목표열량을 산출하고 송풍팬의 회전수와 비례변의 개도량을 제어하는 방식을 통해 목표열량에 대응하여 공기량과 연료량을 제어하는 단계와;
   출탕온도 검출용 온도센서와 환수온도 검출용 온도센서를 통해 난방수의 출탕온도 및 환수온도를 검출하여 정해진 식을 통해 실제열량을 산출하는 단계와;
   상기에서 산출된 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같은지를 판단하는 단계와;
   상기에서 판단한 결과 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같으면 버너를 안전정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러의 연소불량 감시방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   정해진 실제열량 산출 식은 (출탕온도 - 환수온도) * 보정계수 * 유량계수인 것을 특징으로 하는 보일러의 연소불량 감시방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표열량에서 실제열량을 뺀 결과의 절대값이 정해진 연소불량 검출 판정 계수(K)보다 크거나 같아 버너를 안전정지시킬 때,
   온도조절기에 구비된 표시부에 버너의 연소불량에 의해 보일러를 강제로 안전정지시킨 상태임을 표시해 주는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 보일러의 연소불량 감시방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images