KR0174227B1 - 온수순환식 난방장치 - Google Patents
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Abstract
구성 : 온수의 순환경로 중간에 설치되는 물탱크(3)내에 수직으로 설치되는 전극(31,32)에 대한 전압인가주기를 펌프(2)의 작동에 의해서 온수가 순환되고 있는 경우에 있어서의 주기보다 온수의 순환이 정지되어 있는 경우에 있어서의 주기측이 길게 되도록 하였다.
효과 : 전극(31,32)의 전식이 최소한으로 억제되어 전극의 교환빈도가 적어지게 된다.
Description
제1도는 급탕기와 주변장치의 접속상태를 나타낸 도면.
제2도는 급탕기내의 배관상태를 나타낸 도면.
제3도는 전극에 대한 전압인가주기를 설명하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가스급탕기 2 : 펌프
3 : 물탱크 4 : (액-액식) 열교환기
5 : 제어장치 31 : 전극
32 : 전극 33a : 개페밸브
51 : 리모콘 5H : (1차 온수측의) 온도센서
5L : (2차 온스측의) 온도센서
본 발명은 버너에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 온수순환식 난방장치에 있어서, 온수의 순환경로 중간에 물탱크를 가지는 것에 관한 것이다.
종래의 이러한 종류의 장치에서는 물탱크가 대기중에 개방되어 있기 때문에 항시 온수가 증발하게 된다. 순환경로가 길고 관접속부가 많기 때문에 경시적인 열화등에 의하여 관접속부등에서 순환수가 누수되는 경우가 발생한다. 온수가 줄어서 없어지면 난방운전이 불능상태로 될 뿐만 아니라 버너를 열원으로 하는 열교환기등의 부품이 열화되거나 순환펌프의 공회전에 의한 소음이 발생하기 때문에, 물탱크내에 전극을 설치하여, 이 전극에 전압을 인가함으로써 수위를 검지하고, 수위가 소정 수위보다 낮아지면 물을 보충하고 있다. 또한, 상기 전극은 물탱크의 상측에서 물탱크의 내벽에 접촉하지 않도록 수직으로 설치되며, 물탱크내의 수위가 상승하여 전극의 하단이 수면과 접촉하게 되면, 물탱크내의 물을 통하여 물탱크와 전극이 전기적으로 접촉하게 된다. 따라서, 전극에 전압을 인가하였을 때, 전극과 물탱크와의 사이가 통전되면 수위는 적어도 전극의 하단 위치보다 위에 있고, 통전되지 않으면 수위는 전극의 하단 위치보다 아래에 있는 것을 알 수 있다.
전극과 물탱크와의 사이가 통전되면 양극측에 전식(電式)이 발생한다. 물탱크측을 양극으로 함으로써 전식되어 사용할 수 없게 되면 물탱크를 교환하여야 하는데, 물탱크를 교환하기 위해서는 많은 비용이 든다. 이것에 대하여 전극은 비교적 용이하게 또한 저렴하게 교환할 수 있기 때문에, 전극을 양극으로 하여, 전극이 어느 정도 전식되면 전극을 교환하도록 하고 있다. 또, 물탱크와 전극과의 사이를 연속하여 통전시키지 않고, 소정 주기로 펄스상으로 전압을 인가함으로써 단위시간마다의 전식량을 적게 하여 전극의 교환주기를 길게하고 있는데, 전극의 교환주기를 가능한한 더 길게 하고자 하는 요청이 있다.
여기서, 본 발명은 물탱크의 수위를 검지하기 위한 전극의 교환주기를 가능한한 길게 할 수 있는 온수순환식 난방장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 버너에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 온수순환식 난방장치로서, 온수의 순환경로 중간에 물탱크가 설치됨과 아울러, 물탱크내에 하단이 소정 레벨이 되도록 전극을 돌출설치하고, 상기 전극에 소정 주기로 전압을 인가함으로써 물탱크내의 수위를 검지하는 것에 있어서, 상기 소정 주기를 변경하는 주기변경수단을 형성하여, 온수순환정지중의 소정 주기를 온수순환중의 소정 주기보다 길게 설정하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 구성으로 된 본 발명에 의하면, 온수순환중에는 순환수가 가열되어 팽창함으로써 순환경로내의 내압이 커진다. 순환경로중의 관접속부등에 누수부분이 발생되면, 내압이 높기 때문에 누수량이 많아져서 물탱크내의 수위 변화가 격심하게 된다. 이와같은 수위의 격심한 변화에 대응하기 위해서는 비교적 짧은 주기로 빈번하게 수위를 검지하지 않으면 안된다. 이것에 대하여, 온수순환정지중에는 순환수의 온도가 낮기 때문에 순환경로내의 내압이 낮아 누수부분이 발생하여도 누수량은 그만큼 많지 않아 물탱크내의 수위가 거의 변하지 않으며, 또 변화하더라도 그 변화속도는 느리다. 또, 온수순환정지중에는 버너나 순환펌프가 정지되어 있기 때문에 온수가 줄어서 없어져도 부품의 열화나 순환펌프의 공회전에 의한 문제점이 발생하지 않으므로 긴급성이 낮다. 따라서, 수위를 빈번히 검지할 필요가 없으며, 온수순환정지중의 전극에 대한 전압인가주기를 온수순환중의 주기보다 길게하더라도 수위의 변화를 정확하게 검지하는 것에 대하여 하등의 문제는 없다. 그리고, 주기를 길게 함으로써 그만큼 통전시간이 짧게 되어 전식량이 감소한다.
제1도는 가스급탕기(1)를 사용하여, 「강/약」절환이 자유로운 온풍난방운전과 욕조물을 데우는 시스템의 개요를 나타내고 있다. 온풍난방운전의 경우에는, 가스급탕기(1)에서 고온의 온수(이하, 1차 온수라 한다)를 순환로(f1)를 통하여 에어 컨디셔너(A)로 공급하여, 실내 공기를 고온의 온수로 가열하여 온풍으로서 실내에 송풍한다.
상기 에어 컨디셔너(A)내에는 송풍용 팬과, 상기 팬의 송풍로에 위치하며 1차 온수가 흐르는 열교환기(방열기)가 구비되어 있으며, 또한 1차 온수온도를 검지하여 1차 온수온도가 다소 변동되더라도 방열기에서 송풍공기에 부여되는 열량이 일정하게 유지되도록 1차 온수의 순환량을 증감제어하는 비례제어밸브(Av)가 설치되어 있다. 또한, 난방능력은 「고/저」2단계로 설정할 수 있으며, 「고」측으로 설정하면 대략 80℃의 1차 오수가 순환되어 「강」난방이 실시되고, 「저」측으로 설정하면 대략 60℃의 1차 온수가 순환되어 「약」난방이 실시된다. 또, 본 실시예에서는 상기 방열기의 상류에 냉매에 의해서 냉각되는 열교환기(냉각기)를 구비하여 여름철에 쿨러로서 사용할 수 있고, 또 방열기와 냉각기의 동시 사용에 의해서 제습기로서도 사용할 수 있다. 또한, 제습기로서 사용할 때에는, 방열기는 「약」난방과 같은 조건으로 작동시킨다.
그리고, 방열기를 통과하여 팬에서의 송풍공기에 열을 부여함으로써 온도가 떨어진 복수(復水)는 복수로(b1)를 통하여 가스급탕기(1)로 환류된다. 이 환류된 복수는 다시 가스급탕기(1)에서 가열되어 1차 온수로서 순환로(f1)로 송출된다. 한편, 가열되기 전의 복수의 일부는 2차 온수로서 순환로(f2)로 분기되고, 또 세퍼레이터(S)에서 순환로(f3)와 순환로(f4)로 분기된다. 각 순환로(f3,f4)를 흐르는 2차 온수는 온수매트(Fa,Fb) 각각에 공급되어 바닥난방을 한 후, 상기 복수로(b1)를 통하여 복수로서 가스급탕기(1)로 환류된다.
또, 욕조물을 데우는 경우에는, 에어 컨디셔너(A)용의 1차 온수 및 온수매트(Fa,Fb)용의 2차 온수의 순환경로와는 별도로 된 경로를 형성하여, 욕조(B)내의 온수를 복수로(b2)를 통하여 흡입하고, 에어 컨디셔너(A)로 보내는 1차 온수의 일부를 이용하여 후술하는 액-액식(液-液式) 열교환기를 통하여 욕조에서 흡입한 온수를 가열하여 순환로(f5)를 통하여 욕조내로 상기 가열된 온수를 되돌린다. 또한, D는 실내온도 검지수단인 실내온도센서로서, 온수매트(Fa,Fb)가 설치되어 있는 실내의 온도를 검지하는 것이다.
제2도를 참조하며, 가스급탕기(1)내에는 버너(10)를 열원으로 하는 열교환기(11)가 설치되어 있으며, 펌프(2)에 의해서 순환되는 온수가 버너(10)에 의해서 열교환기(11)를 통하여 가열되어 1차 온수로 된 후, 관로(12)에서 상기 순환로(f1)로 공급된다. 복수로(b1)를 통하여 되돌아 온 복수는 일단 물탱크(3)에 저장된 후, 상기 펌프(2)에 의해서 흡인된다. 그런데, 상기 펌프(2)에서 토출되는 복수는 관로(13)를 통하여 상기 열교환기(11)로 환류되는데, 복수의 일부는 2차 온수로서 관로(14)로 분기되어 순환로(f2)를 통하여 세퍼레이터(S)에 도달한다. 또한, 1차 온수의 온도는 관로(12)에 설치된 온도센서(5H)에 의해서 검지되고, 2차 온수의 온도는 관로(14)에 설치된 온도센서(5L)에 의해거 검지된다.
상기 세퍼레이터(S)내에는 순환로(f3,f4)에 대응하여 열동식(熱動式)의 개폐밸브(Va,Vb)가 설치되어 있으며, 순환로(f3,f4)의 입구를 각각 개폐하여 온수매트(Fa,Fb)로의 2차 온수의 공급을 통과/차단시킬 수 있다.
그런데, 개폐밸브(Va,Vb)는 내부에 왁스펠릿과 이 왁스펠릿을 가열하는 히터를 구비하고 있으며, 왁스펠릿내에 슬라이드가 자유로운 피스톤에 의해서 봉입된 왁수를 히터로 가열하여 팽창시킴으로써 피스톤을 슬라이딩시키고, 피스톤에 일체로 형성된 왁스펠릿의 로드로 밸브자를 눌러서 밸브를 여는 것이다. 또, 온스매트(Fa,Fb)를 통과하여 나온 복수는 복수로(b1)를 통하여 물탱크(3)로 환류된다. 그리고, 상기 순환로(f1)와 상기 복수로(b1)는 바이패스(BP)에 의해서 연통되어 있어, 에어 컨디셔너(A)내의 비례제어밸브(Av)를 닫아 에어 컨디셔너(A)의 작동을 정지시키고서 바닥난방을 단독으로 운전하는 경우에는, 1차 온수가 상기 바이패스(BP)를 통하여 직접 물탱크(3)로 흐르고, 그 일부가 2차 온수로거 온스매트(Fa,Fb)로 보내져서 바닥난방의 단독운정을 할 수 있도록 하였다.
또한, 물탱크(3)에는 최고 수위를 검지하기 위한 전극(31)과 최저 수위를 검지하기 위한 전극(32)이 설치되어 있어, 물탱크(3)의 수량이 줄어서 수면이 전극(32)의 하단에서 떨어지게 되면, 전자식 개폐밸브(33a)가 개방되어 전극(31)의 선단에 수면이 접촉할 때까지 수돗물이 급수관(33)을 통하여 급수되고, 또 예를들어 물탱크(3)내의 수면이 전극(31)의 하단위치를 넘어 오버플로하여도 배수관(34)을 통하여 과잉 공급된 수돗물 또는 온수가 배출된다.
그런데, 상기 관로(12)는 중간에서 1차 온수의 일부를 액-액식의 열교환기(4)로 분기하도록 배관되어 있고, 상기 열교환기(4)의 1차 온수의 입구부분에는 열동식의 개폐밸브(Vc)가 설치되어 있다. 상기 개폐밸브(Vc)는 욕실내에 설치된 도시하지 않은 리모콘의 욕조물 데움 스위치를 눌러서 상기 욕조(B)내의 온수를 데울 경우에만 밸브를 개방한다.
상기 열교환기(4)에는 펌프(40)에 의해서 욕조(B)내의 온수가 순환되는데, 온수가 부족할 때에는 도시하지 않은 별도의 급탕기에서 관로(41)를 통하여 온수가 공급되어, 열교환기(4) 및 순환로(f5)나 복수로(b2)를 통하여 욕조(B)내에 공급된다. 또 42는 상폐(常閉)형의 개폐밸브로서 관로(41)를 통하여 온수를 욕조(B)내로 공급할 때에 개방되며, 상기 개폐밸브(42)를 통과한 온수는 역지밸브(43) 및 유량계(44)를 통하여 욕조(B)내에 공급된다. 또 45는 수류스위치로서 펌프(40)의 작동에 의한 복수로(b2)에서의 온수가 실제로 열교환기(4)로 유입되는 것을 검지하여, 반드시 욕조(B)내에 온수가 있는 상태에서만 펌프(40)를 작동시켜 펌프(40)의 공회전에 의한 파손과 소음을 방지한다.
또한, 제어장치(5)는 리모콘(51)에 대한 조작에 의해서 난방운전이나 욕조물 데우기 운전을 제어하는 것이다. 또, 상기 제어장치(5)는 수위검지부(52)내의 펄스전압발생부(53)에 신호를 보내어 전극(31,32)에 인가되는 전압의 주기를 변경하는 주기변경수단을 내장하고 있다.
상기 구성에 있어서, 온수순환중에는 항시 펄스상으로 전압을 인가하여 물탱크(3)내의 수위를 감시하고, 순환중의 온수가 가열되어 팽창함으로서 순환경로내의 내압이 커져서 순환경로중의 접속부분등에 발생한 누수부분에서 내압이 높기 때문에 다량의 누수가 발생하여 수위가 떨어져 수면이 전극(32)의 하단에서 떨어지면, 전극(32)과 물탱크(3)와의 전기적 접속이 끊어져서 양자간의 통전이 차단된다. 이와같이 되면, 제어장치(3)는 통전의 차단에 의거하여 수위가 최저 수위보다 낮아졌다고 판단하고, 즉시 개폐밸브(33a)를 개방하여 물탱크(3)에 수돗물의 급수를 개시한다. 그리고, 물탱크(3)내의 수면이 전극(31)의 하단에 접촉하면, 전극(31)과 물탱크(3)와의 사이가 전기적으로 접속되어 양자간에 통전이 개시된다. 제어장치(5)는 상기 통전개시에 의거하여 수위가 최고 수위에 도달하였다고 판단하고, 개페밸브(33a)를 닫아 급수를 정지시킨다. 또, 온수순환이 정지되어 있는 상태, 예를들면 가스급탕기(1)의 전원스위치는 온(ON)으로 되어 있으나 난방스위치나 욕조물 데움 스위치가 온으로 되어 있지 않은 상태에서는, 순환수의 온도가 낮아 순환경로내의 내압이 낮기 때문에, 누수부분이 발생하더라도 누수량이 그다지 많지 않아 수위는 거의 변하지 않는다. 단, 난방스위치나 욕조물 데움 스위치가 온되면, 즉시 온수순환을 개시할 수 있도록 상기 온수순환중과 같게 수위를 소정 범위내에 위치하도록 감시하여 둘 필요가 있다.
여기서, 온수순환중에는 제3도의 (a)에 나타낸 바와같이 비교적 짧은 주기(t1)로 펄스상의 전압을 각 전극(31,32)이 양극이 되도록 인가하여, 물탱크(3)와의 사이가 통전되는가 아닌가에 의거하여 수위를 검지하도록 하였다. 도, 온수순환이 정지되어 있는 동안에는, 제어장치(5)는 제3도의 (b)에 나타낸 바와같이 펄스의 주기를 상기 주기(t1)보다 긴 주기(t2)로 절환하여 수위를 검지하도록 하였다.
또한, 본 실시예에서는 주기(t1)를 1초 정도로 설정하고, 주기(t2)를 10초 정도로 설정하고 있다. 또, 1펄스의 전압 및 펄스폭은 수위를 검지할 수 있는 최저한의 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 이와같이 주기(t2)를 주기(t1)의 10배로 길게 설정함으로써, 온수순환정지중에 있어서의 전극의 전식량이 온수순환중의 전식량의 대략 1/10로 되어 전극의 수명을 연장시킬 수 있다.
그런데, 물탱크(3)내의 수위가 전극(32)의 하단보다 낮아졌을 때에 실행되는 급수동작이 소정시간(예를들면 64시간)보다 짧은 간격으로 2회 실행하였을 때에는, 순환경로에서 누수가 발생된 것으로 판단하여 시스템 전체를 모두 정지시켜서 사용불가로 함과 아울러 리모콘(51)에 에러표시를 하여 사용자에게 수리를 재촉하도록 하고 있다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 물탱크내의 수위를 검지하는 전극에 대한 전압인가주기를 온수순환정지중에 있어서의 주기가 온수순환중에 있어서의 주기보다 길게 되도록 설정함으로써, 전극의 전식량을 최소한으로 억제하여 전극의 교환빈도를 줄일 수 있다.
Claims (1)
- 버너에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 온수순환식 난방장치로서, 온수의 순환경로 중간에 몰탱크가 설치됨과 아울러, 물탱크내에 하단이 소정 레벨이 되도록 전극을 돌출설치하고, 상기 전극에 소정 주기로 전압을 인가함으로써 물탱크내의 수위를 검지하는 것에 있어서, 상기 소정 주기를 변경하는 주기변경수단을 형성하여, 온수순환정지중의 소정 주기를 온수순환중의 소정 주기보다 길게 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 온수순환식 난방장치.
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