KR20030041366A - 공기비례제어 온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기비례제어 온수기에 관한 것으로서, 저가의 AC송풍기와 가스비례밸브와 풍량센서를 사용하여 풍량에 따라 가스비례밸브를 직접 제어하므로 풍량의 모든 범위에 대해서 가스량을 맞출 수 있으며, 현재 온수온도가 설정온도에 비례제어되기 위한 적정 필요 열량을 공급할 수 있고, 이상기후나 조건에서도 온수기를 최적에 조건으로 안전하게 착화하여 연소할 수 있으므로 연소성이 개선되므로 효율도 높고 연료비도 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

공기비례제어 온수기{AIR PROPORTIONALITY TYPE WATER HEATER}

본 발명은 공기비례제어 온수기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저가의 AC송풍기와 가스비례밸브와 풍량센서를 사용하여 풍량에 따라 가스비례밸브를 직접 제어하여 풍량 전 범위에 걸쳐 가스량을 조절할 수 있도록 함으로써 저가의 장비를 사용하여 풍량 전 범위에 걸쳐 효율적으로 제어할 수 있도록 한 공기비례제어 온수기에 관한 것이다.

일반적으로 온수기는 용수를 단시간 내에 소정의 온도로 가열하여 공급하기 위한 것으로써 도 1에 도시된 바와 같이 급수관(2)을 통해 열교환기(10)에 유입된 냉수는 공기비례제어밸브(40) 및 제 1전자밸브(42)와 제 2전자밸브(44)를 통해서 공급되는 가스와 DC송풍기(18)에 의해 흡입된 공기를 혼합시켜 연소시키는 버너(12)에 의해 직접 가열되는 열교환기(10)에 의해 가열되어 온수관(4)을 통해 공급되도록 구성되어 세수나 목욕 등에 사용된다.

또한, 온수온도조절기(16)에 의해 설정된 온수온도를 일정하게 공급하기 위해서 콘트롤러(14)에서 직수온도센서(20)와 출구온도센서(24) 및 유량센서(22)를 통해 유입되는 냉수의 온도와 공급되는 온수의 온도와 유량을 감지하여 필요열량을 계산한 후 DC송풍기(18)의 듀티비를 제어하여 유입되는 공기압을 조절함으로써 공급되는 가스량을 조절하여 일정한 온수온도를 유지하도록 작동된다.

이와 같이 유입되는 공기압에 따라 가스량이 조절되는 공기비례제어 방식은외부에서 유입되는 공기의 압력을 풍압센서에 의해 측정한 다음, 측정된 공기압력에 비례하여 상기 버너(12)에 연료를 공급하기 때문에 유입되는 공기압력에 비례하여 정확한 양의 연료를 공급함으로써, 연소효율을 높이고 유해가스의 배출을 최대한 억제하여 환경오염을 방지할 수 있게 된다.

즉, 가스량을 조절하는 변수가 공기 압력에만 의존하여 변화되므로 가스 밸브의 비례제어 부분을 별도로 제어하지 않아도 일정공기 압력에 대한 일정량의 가스가 토출되어 항상 일정한 공기비를 갖고 있기 때문에 온/오프식이나 전류비례제어방식과는 달리 정확하게 비례제어 할 수 있게 된다.

도 2는 일반적인 공기비례제어 온수기의 구성을 나타낸 블록도이다.

여기에 도시된 바와 같이 DC송풍기(18)에 의해 흡입되는 공기압력을 감지하는 공기압력검출부(30)가 설치되고 공기비례제어밸브(40)의 공기압력인식부(32)에서 압력을 입력하게 되면, 콘트롤러(14)에서는 공기압력인식부(32)에서 감지된 공기압력을 바탕으로 하여 인출된 가스로 온수기를 작동시키게 된다.

그리고, 콘트롤러(14)에서는 냉수 급수관(2)에 설치되어 냉수온도를 측정하는 직수온도센서(20)와, 온수관(4)에 설치되어 배출되는 온수의 온도를 측정하는 출구온도센서(24)와 냉수의 유입량을 감지하기 위한 유량센서(22)들로부터 입력된 신호와 온수온도조절기(16)에서 입력된 신호에 따라 설정온도 도달 유무의 데이터로 열량을 계산하여 DC송풍기(18)의 회전수를 듀티제어하여 필요한 만큼의 회전수로 공기압력을 변화시켜 공기비례제어밸브(40)의 가스 토출량을 조절하여 버너(12)에 공급되는 가스량을 조절하게 된다.

이때 가스의 공급량은 공기비례제어밸브(40)의 작동에 따라 가변됨으로써 외기의 변화에 따른 공급량을 보상하게 된다. 이렇게 공급된 가스는 점화트랜스(13) 및 점화봉(미도시)을 통해 전달되는 스파크에 의해 점화되어 연소되는데, 이러한 일련의 연소과정은 사용자가 조작하는 온수온도조절기(16)의 입력신호를 받는 콘트롤러(14)에 의해서 제어된다.

또한, 콘트롤러(14)는 DC송풍기(18)이외에도, 가스공급관(6)을 개폐하는 제 1 및 제 2전자밸브(42,44)나 점화를 위한 점화트랜스(13) 등에 출력신호를 보내 온수기의 정상적인 운전을 가능케 한다.

위와 같이 공기비례제어 온수기에서는 열량을 계산하여 DC송풍기(18)의 회전수를 듀티제어하여 필요한 만큼의 회전수로 공기압력을 변화시키게 되면 공기압력의 변화에 따라 공기비례제어밸브(40)의 가스 토출량을 조절하여 버너에 공급되는 가스량을 조절하게 된다.

즉, 종래에는 AC송풍기와 비례제어밸브로 버너를 온도에 따라 제어할 경우 연소실로 공급되는 풍량을 알 수 없으므로 역풍이 불거나 연도가 막혔을 경우 즉, 이상조건에서는 풍량과 가스비가 맞지 않아 착화시에는 소음, 폭발 착화가 되기도 하고 불착화가 발생하기도 하였고, 연소 중에는 소음 및 실화가 발생하는 등의 문제를 해결하기 위해 이에 DC송풍기와 공기비례제어밸브를 사용했으나, DC송풍기와 공기비례제어밸브를 사용할 경우 제품이 비싸고, 공기비례제어밸브에 설정되어 있는 가스량이 모든 풍량에 대해 맞지 않고 오차가 발생하여 부품의 가격에 비해 실용적이지 못하고 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 고가의 DC송풍기 등의 사용으로 보일러의 가격을 상승시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 저가의 AC송풍기와 가스비례밸브와 풍량센서를 사용하여 풍량에 따라 가스 비례밸브를 직접 제어하여 풍량 전 범위에 걸쳐 가스량을 조절할 수 있도록 함으로써 저가의 장비를 사용하여 풍량 전 범위에 걸쳐 효율적으로 제어할 수 있도록 한 공기비례제어 온수기를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 공기비례제어 온수기를 나타낸 구성도이다.

도 2는 일반적인 공기비례제어 온수기의 구성을 보인 블록도이다.

도 3은 본 발명에 의한 공기비례제어 온수기의 구성을 나타낸 블록도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 열교환기 12 : 버너

14 : 콘트롤러 16 : 온수온도조절기

18 : DC송풍기 20 : 직수온도센서

22 : 유량센서 24 : 출구온도센서

30 : 공기압력감지부 32 : 공기압력인식부

40 : 공기비례제어밸브 42 : 제 1전자밸브

44 : 제 2전자밸브 50 : AC송풍기

60 : 풍량센서 70 : 가스비례밸브

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 흡입되는 공기와 관련하여 공급되는 연료의 량을 조절하는 공기비례제어 온수기에 있어서, 흡기덕트를 통해 공기를 흡입하기 위한 AC송풍기와, 흡입챔버에 설치되어 상기 AC송풍기에 의해 흡입되는 공기의 량을 측정하기 위한 풍량센서와, 공급되는 가스량을 조절하기 위한 가스비례밸브와, 열량에 따른 AC송풍기의 RPM을 제어하고 풍량센서에서 측정된 풍량에 따라 가스비례밸브를 조절하는 콘트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

위와 같이 이루어진 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

콘트롤러에서 열량을 계산한 후 AC송풍기의 회전수를 RPM제어하여 필요한 만큼의 회전수로 흡기 공기량을 변화시키게 되면 공기량의 변화를 풍량센서에 의해 입력받아 현재 필요한 적정 가스량을 환산하여 가스비례밸브를 제어함으로써 풍량의 전범위에 걸쳐 가스량을 조절할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명에 의한 공기비례제어 온수기의 구성을 나타낸 블록도이다.

여기에 도시된 바와 같이 흡기덕트(미도시)를 통해 공기를 흡입하기 위한 AC송풍기(50)와, 흡입챔버(미도시)에 설치되어 상기 AC송풍기(50)에 의해 흡입되는 공기의 량을 측정하기 위한 풍량센서(60)와, 공급되는 가스량을 조절하기 위한 가스비례밸브(70)와, 온수온도의 설정 등 일련의 연소과정을 사용자가 조작하기 위한 온수온도조절기(16)와, 냉수 급수관(2)에 설치되어 냉수의 온도를 측정하는 직수온도센서(20)와, 온수관(4)에 설치되어 배출되는 온수의 온도를 측정하는 출구온도센서(24)와, 냉수 급수관(2)에 설치되어 냉수의 유입량을 측정하는 유량센서(22)와, 공급된 가스에 스파크를 발생시켜 점화시키기 위한 점화트랜스(13)와, 공급되는 가스량을 조절하기 위한 제 1 및 제 2전자밸브(42,44)와, 직수온도센서(20)와 출구온도센서(24)와 유량센서(22)들로부터 입력된 신호와 온수온도조절기(16)에서 입력된 신호를 바탕으로 최적의 열량을 계산하고 열량에 따른 AC송풍기(50)의 RPM을 제어하고 풍량센서(60)에서 측정된 풍량에 따라 점화트랜스(13)와 제 1 및 제 2전자밸브(42,44)를 작동시키고 가스비례밸브(70)를 조절하는 콘트롤러(80)로 이루어진다.

따라서, 사용자가 온수를 사용하게 되면 콘트롤러(80)에서는 먼저 AC송풍기(50)를 ON시켜 풍량센서(60)로 현재 연소실로 공급되는 풍량을 검출하여 착화에 필요한 풍량이 되도록 AC송풍기(50)의 RPM을 제어하여 적정 풍량이 되면 점화트랜스(13)를 ON시키고 착화에 필요한 풍량을 일정시간 유지시킨 후 현재 풍량에 필요한 만큼의 제 1내지 제 2전자밸브(42,44)를 열어 착화가 되면 점화트랜스(13)를 OFF시키게 된다.

위와 같이 콘트롤러(80)는 온수기를 착화시키고 직수온도센서(20)와 출구온도센서(24)에 의해 감지한 온도값과 유량센서(22)를 통해 감지한 온수량을 바탕으로 설정된 온수온도에 현재 온수온도가 비례제어되도록 비례제어 공식에 의해 필요 열량을 계산하고, 그 열량을 AC송풍기(50)의 RPM으로 산출하여 그 값으로 AC송풍기(50)를 제어하게 되고, 공급되는 가스량은 풍량센서(60)에 의해 검출된 풍량 값을 현재 버너(12)가 필요한 적정 가스량으로 환산하여 그 값으로 가스비례밸브(70)를 제어하여 가스량을 조절하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 저가의 AC송풍기와 가스비례밸브와 풍량센서를 사용하여 풍량에 따라 가스비례밸브를 직접 제어하므로 풍량의 모든 범위에 대해서 가스량을 맞출 수 있으며, 현재 온수온도가 설정온도에 비례제어되기 위한 적정 필요 열량을 공급할 수 있고, 이상기후나 조건에서도 온수기를 최적에 조건으로 안전하게 착화하여 연소할 수 있으므로 연소성이 개선되므로 효율도 높고 연료비도 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 저가의 AC송풍기와 가스비례밸브를 사용함으로써 보일러를 보다 더 저렴한 가격에 안전하고 편리하게 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 흡입되는 공기와 관련하여 공급되는 연료의 량을 조절하는 공기비례제어 온수기에 있어서,

   흡기덕트를 통해 공기를 흡입하기 위한 AC송풍기와,

   흡입챔버에 설치되어 상기 AC송풍기에 의해 흡입되는 공기의 량을 측정하기 위한 풍량센서와,

   공급되는 가스량을 조절하기 위한 가스비례밸브와,

   열량에 따른 AC송풍기의 RPM을 제어하고 풍량센서에서 측정된 풍량에 따라 가스비례밸브를 조절하는 콘트롤러

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기비례제어 온수기.