KR100194087B1 - 온수순환식 난방장치 - Google Patents

Abstract

구성 : 버너(10)에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 난방장치로서, 물탱크(3)의 수위가 소정 수위이하인 경우에 물탱크(3)로 급수함과 아울러 외기 온도가 소정 온도이하인 경우에 온수를 순환시키는 온수순환식 난방장치에 있어서, 제어장치(5)는 난방장치내에서 이상이 발생하면 물탱크(3)로의 급수와 온수의 순환을 금지하는데, 검지된 이상의 종류를 판별하여, 이상이 버너의 연소계통 또는 온수의 순환계통에 관한 것인 경우를 제외하고, 이상이 해소되면 물탱크(3)로의 급수와 온수의 순환을 재개하도록 하였다.

효과 : 물탱크로의 자동급수나 온수의 자동순환에 대한 작동금지상태가 필요 최소한으로 되어 온수 순환로의 동결 위험성을 경감할 수 있다.

Description

온수순환식 난방장치

제1도는 급탕기와 주변장치의 접속상태를 나타낸 도면.

제2도는 급탕기내의 배관상태를 나타낸 도면.

제3도는 제어장치의 기능을 설명하는 블록도.

제4도는 각종 센서류의 이상체크를 하는 흐름도.

제5도는 온수의 순환계통에 관한 이상체크를 하는 흐름도.

제6도는 연소계통에 관한 이상체크를 하는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스급탕기 2 : 펌프

3 : 물탱크 4 : (액-액식)열교환기

5 : 제어장치 10a : 연소팬

10b : 열전대 10c : 점화기

5H : (고온수측의) 온도센서 5L : (저온수측의) 온도센서

A : 에어 컨디셔너 B : 욕조

D : 실내온도센서

본 발명은 버너에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 온수순환식 난방장치에 있어서, 온수의 순환경로 중간에 물탱크를 가지는 온수순환식 난방장치에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 난방장치는, 물탱크가 대기중에 개방되어 있기 때문에 항시 물탱크에서 온수가 증발되어 온수량이 감소한다. 온수가 감소되어 없어지면 난방운전이 불능상태로 될 뿐만아니라 버너에 의해서 가열되는 열교환기 등의 부품이 열화되기 때문에, 물탱크내의 수위를 검지하여 수위가 소정 수위보다 낮아지면 물탱크에 자동적으로 급수하고 있다. 또, 겨울철과 같이 외기 온도가 낮은 상태에서 온수의 순환을 장시간 정지시켜 두면 순환경로내에서 온수가 동결될 우려가 있기 때문에 온수를 자동적으로 순환시켜서 동결을 방지하고 있다.

한편, 이와같은 난방장치의 작동을 제어하는 제어장치는, 난방장치 내에서의 이상 발생을 항시 감시하고, 이상이 발생된 경우에는 상기 물탱크로의 급수나 온수의 순환 등 난방장치의 작동을 금지하도록 설정되어 있다.

그러나, 노이즈 등의 외부 영향에 의하여, 이상이 발생하지 않았는데도 불구하고 이상이 발생된 것으로 판단되는 경우나 커넥터의 접속불량에 의하여 일시적으로 이상이라고 판단되는 경우가 있으며, 상기 종래의 난방장치에서는 일단 이상이 발생된 것으로 판단되면, 노이즈 등의 외부 영향에 의한 오판이라 하더라도 물탱크로의 자동급수나 온수의 자동순환이 금지되기 때문에 온수의 순환로가 동결될 위험성이 증가한다.

여기서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여, 물탱크로의 자동급수나 온수의 자동순환에 대한 금지를 필요 최소한으로 하여 온수 순환로의 동결 위험성을 최소한으로 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 설치된 물탱크의 수위가 소정 수위이하인 경우에 물탱크를 급수함과 아울러, 외기 온도에 상당하는 온도가 소정 온도이하인 경우에 온수를 순환시키는 온수순환식 난방장치에 있어서, 난방장치내에서 발생하는 각종 이상상태를 검지하여 상기 물탱크로의 급수와 온수의 순환을 금지하는 금지수단과, 이상이 검지될시 그 이상상태의 종류를 판별하여, 이상이 버너의 연소계통 또는 온수의 순환계통에 관한 것인 경우를 제외하고 이상이 해소된 경우에 상기 금지수단에 의한 금지를 해제하는 금지해제수단이 부가 설치된 것을 특징으로 한다.

이상검지가 노이즈 등에 의한 경우에는 곧바로 이상이 검지되지 않는 상태로 되게 된다. 또, 커넥트의 접속불량 등에 의하여 일시적으로 이상이라고 판단된 경우에는 그후 정상으로 복귀되는 경우가 있다. 여기서, 이상이 검지되지 않아 이상이 해소되었다고 판단되면, 금지하고 있던 물탱크로의 급수나 온수의 순환을 재개가능하게 하여 온수의 순환계통의 동결을 방지한다. 단, 이상의 종류가 연소계통 또는 온수의 순환계통에 관한 것인 경우에는(만일 실제로 이상이 발생한 경우에는 난방장치의 중대한 사고로 이어질 우려가 있기 때문에) 이상이 해소되었다 하더라도 그대로 금지상태를 유지한다.

제1도는 가스급탕기(1)를 사용하여, 「강/약」절환이 자유로운 온풍난방운전과 욕조물을 데우는 시스템(온수난방장치)의 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 비례제어밸브가 설치되어 있다.

또한, 송풍공기에 부여되는 열량은 「대/소」2단계로 설정할 수 있으며, 「대」측으로 설정하면 「강」난방이 실행되고, 「소」측으로 설정하면 「약」난방이 실행된다. 또, 본 실시예에서는 송풍공기의 흐름방향에 있어서의 상기 방열기 상류에 냉매에 의해서 냉각되는 도시하지 않은 열교환기(냉각기)를 구비하여 여름철에 쿨러로서 사용할 수 있고 또 방열기와 냉각기의 동시사용에 의해서 실내 온도를 변경시키는 일 없이 제습운전을 하는 제습기로서도 사용할 수 있다. 또한, 제습기로서 사용할 때에는, 방열기는 「약」난방과 같은 조건으로 작동시킨다.

그리고, 방열기를 통과함으로써 팬에서의 송풍공기에 열을 빼앗겨서 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 송출되며, 한편 가열되기 전의 복수의 일부는 후술하는 펌프(2)의 하류에서 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)로 각각 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 참조하여, 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 복귀된 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 의해서 검지된다.

상기 세퍼레이터(S)내에서 순환로(f3,f4)에 대응하여 열동식(熱動)의 개폐밸브(Va,Vb)가 설치되어 있으며, 순환로(f3,f4)의 입구를 각각 개폐하여 온수매트(Fa,Fb)로의 2차 온수 공급을 통과/차단시킬 수 있다. 상기 개폐밸브(Va,Vb)는 내부에 왁스펠릿과 이 왁스펠릿을 가열하는 히터를 구비하고 있으며, 왁스펠릿내에 슬라이드가 자유로운 피스톤에 의해서 봉입된 왁스를 히터로 가열하여 팽창시킴으로써 피스톤을 슬라이딩시키고, 피스톤에 일체로 형성된 왁스펠릿의 로드로 밸브자를 눌러서 밸브를 여는 것이다. 또, 온수매트(Fa,Fb)를 통과하여 나오는 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 비례제어밸브를 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 온수로서 온수매트(Fa,Fb)로 보내져서 바닥난방의 단독운전을 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)내의 수량이 줄어서 수면이 전극(32)의 하단에서 떨어지게 되면, 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 내구성을 고려하여 열동식의 개폐밸브(Vc)가 설치되어 있다. 상기 개폐밸브(Vc)는 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 방지하는 것이다.

또한, 5는 리모콘(51)에 대한 조작에 의해서 작동되는 제어장치로서, 상기 전극(31,32)이 접속되어 있으며, 이 전극(31,32)에 의하여 검지되는 물탱크(3)내의 수위에 대응하여 급수관(33)에 설치된 전자식 개폐밸브(33a)를 개방하고, 또한 버너(10)로의 가스공급이나 연소팬(10a)의 회전제어를 하는 것이다.

가스급탕기(1)는 옥외에 설치되어 있으며, 상기 가스급탕기(1)내에 있어서의 연소팬(10a)의 흡입구 근방에는 외기 온도를 검지하는 외기온도 서미스터(T)가 설치되어 있다. 외기 온도가 소정 온도이하로 떨어지면, 온수가 순환되고 있는 상태, 즉 난방이나 욕조물 데우기가 실행되고 있는 상태에서는 문제가 되지 않으나, 온수가 순환되고 있지 않은 상태에서는 온수순환경로가 동결될 우려가 발생한다. 여기서, 이와같이 외기 온도가 소정 온도이하로 떨어지게 되면, 제어장치(5)는 버너(10)에 점화함과 동시에 펌프(2)를 작동시켜, 소량씩이기는 하나 온수를 순환시켜서 온수순환경로가 동결되지 않도록 동결방지운전을 한다. 또, 물탱크(3)내의 수위를 전극(32)에 의하여 검지하고, 수위가 최저 수위보다 떨어지게 되면 급수운전을 한다. 단, 가스급탕기(1)내에 이상이 발생한 경우에는 전원을 '오프(OFF)'하여 급수운전이나 동결방지운전을 금지하지 않으면 안된다. 그런데, 제어장치(5)는, 실제로는 이상이 발생하지 않았음에도 불구하고 노이즈 등의 원인에 의하여 이상이 발생된 것으로 판단하는 경우가 있다. 실제로 이상이 발생된 상태라면 이상검지상태가 계속 유지되지만, 노이즈등이 원인인 경우에는 이상검지상태가 계속되지 않는다. 여기서, 이상이 발생된 것으로 판단되면 급수운전이나 동결방지운전을 금지하고, 이상의 검지가 해소되면 급수운전이나 동결방지운전에 대한 금지를 해소하는 것으로 하였다. 단, 이상의 종류가 온수순환계통에 관한 것과 버너의 연소계통에 관한 것인 경우에는 안전성을 중시하여 급수운전 및 동결방지운전에 대한 금지를 해소하지 않는 것으로 하였다.

상기 제어장치(5)에는 제3도에 나타낸 바와같이, 2종류의 이상검지부(금지수단)(501,502)를 구비하고 있으며, 각종 센서중 어느 것에 이상이 발생된 것으로 판단되면 급수제어수단(503) 및 동결방지수단(504)의 작동을 금지하도록 구성되어 있다. 단, 이상검지부(502)에는 금지해제수단(502a)이 부가되어 있어, 이상검지부(502)가 검지한 이상이 해소되면 급수제어수단(503) 및 동결방지수단(504)에 대한 작동금지를 해소한다.

상기 급수제어수단(503)은 전극(31,32)에서의 검지신호에 의거하여 개폐밸브(33a)를 개폐제어하는 것이고, 동결방지수단(504)은 상기 외기온도 서미스터(T)에 의하여 검지되는 외기온도가 소정 온도이하로 떨어지면, 각 제어부(505,506,507,508)를 작동시켜 온수순환을 실행하는 것이다. 이와같은 구성에 의한 제어장치(5)의 작동을 제4도 내지 제6도를 참조하여 이하 설명한다.

제4도를 참조하여, 가스급탕기(1)에 전원이 투입되면(S1), 최초로 각종 센류의 이상을 체크한다. 각종 센서에 대하여 이상이 발생되면 이후의 작동을 정지시키는데, 이상이 노이즈 등에 의한 것으로서 일단 이상을 검지하였다 하더라도 그후 이상이 해소되면 작동을 복귀한다. 구체적으로는 외기온도 서미스터(T), 서미스터(5H), 서미스터(5L), 전극(31,32), 열전대(10b)의 각 센서에 대하여 이상이 발생하였는가 아닌가를 각각 검지하고(S2,S3,S4,S5,S6), 모든 센서에 이상이 없으면 후술하는 온수의 순환계통에 대한 이상체크(S100)와 버너의 연소계통에 대한 이상체크(S200)를 한다. 적어도 1이상의 센서에 이상이 발생된 경우에는 그 이상이 해소될 때까지 대기한다.

그런데, 상기 각 센서중 서미스터와 열전대에 대해서는 단선의 유무 및 통상시에는 있을 수 없는 온도가 검지되지 않았는가에 대하여 이상체크를 한다. 또, 전극(31,32)에 대해서는, 물탱크(3)내의 수위가 최고 수위이상인 경우에는 양 전극(31,32)이 모두 '온(ON)'상태가 되고, 수위가 최고 수위와 최저 수위 사이에 있는 경우에는 전극(32)만이 '온'상태가 되고, 수위가 최저 수위보다 아래인 경우에는 양 전극(31,32)이 모두 '오프(OFF)'상태가 된다. 따라서, 전극(31)만이 '온'되는 상태는 있을 수 없기 때문에, 만일 전극(31)만이 '온'상태라고 검지되면 이상이라고 판단한다.

이어서, 제5도를 참조하여, 전극(32)이 '온'상태라면 물탱크(3)내의 수위가 최저 수위이상이기 때문에 급수할 필요가 없으며, 전극(32)이 '오프'상태가 될 때까지 그대로의 상태를 유지하고, 전극(32)이 '오프'상태로 되면 개폐밸브(33a)를 개방하여 물탱크(3)로의 급수를 개시한다.(S101,S102). 그리고, 급수개시로부터 소정 시간이내, 예를들면 2분이내에 수위가 최고 수위로 되어 전극(31)이 '온'상태가 되면(S103,S111), 개폐밸브(33a)를 폐쇄하여 급수를 종료한다(S104). 이와같이 급수가 종료되면, 제어장치(5)내에 설치된 타이머를 스타트시키고(S105), 전극(32)이 '온'인 상태, 즉 물탱크(3)내의 수위가 최저 수위이상인가를 감시하고(S106), 타이머의 설정시간(예, 64시간)이 경과하면 다시 타이머를 작동시킨다(S107). 또, 수위가 최저 수위보다 떨어져서 전극(32)이 '오프'상태가 되고, 그 시점에서 타이머의 설정시간이 경과하였다면(S108) 타이머를 리세트하고서(S109) 급수를 개시한다. 전극(32)이 '오프'상태로 된 시점에서 설정시간이 경과하지 않은 경우에는 1회에 한하여 재급수하는데, 타이머 경과전에 다시 전극(32)이 '오프'상태로 되면, 온수의 순환경로가 소량의 누수가 발생한 것으로 판단하고(S110) 전원을 '오프'한다(S113). 또, 상기 스텝S102에서 급수를 개시하고서 2분이 경과하여도 전원(31)이 '온'상태로 되지 않는, 즉 물탱크(3)내의 수위가 최고 수위까지 상승하지 않는 경우에는(S111에서 YES), 온수의 순환경로에 다량의 누수가 발생한 것으로 판단하고, 개폐밸브(33a)를 폐쇄하여 급수를 정지한 후(S112) 전원을 '오프'한다(S113).

이어서, 제6도를 참조하여, 연소팬(10a)을 회전시키고(S201), 이 연소팬(10a)의 회전수가 정상이라면(S202에서 YES), 점화기(10c)를 '온'하여 버너(10)와의 사이에 연속 스파크를 발생시킴과 동시에(S203), 전자밸브(MV1,MV2)를 개방하여 버너(10)로의 가스공급을 개시한다(S204). 이와같이 하면 버너(10)가 점화되고, 이 점화를 상기 열전대(10b)에 의하여 검지하면(S205에서 YES), 점화기(10c)의 연속 스파크를 정지시킴과 동시에 리모콘(51) 등에 연소표시를 한다(S206).

이와같이 버너(10)가 점화되면, 그후는 상기 온도센서(5H) 또는 온소센서(5L)에 의하여 검지되는 온수 온도에 의거하여 버너(10)의 연소량을 비례제어한다(S207). 도시하지 않은 안전장치가 작동하여(S208에서 YES) 버너(10)가 실화되면(S209), 실화 회수가 예를들어 14회이하라면 가스공급을 일단 정지시킨 후(S210,S211) 상기 스탭S203으로 되돌아가 재점화를 하고, 실화가 14회를 넘으면 연소계통에 어떠한 이상이 발생된 것으로 판단하여 재점화를 하지 않고 전원을 '오프'한다(S210,S214). 또, 점화기(10c)를 작동시킴과 동시에 가스를 공급하고서 4초간 경과하여도 점화되지 않는 경우에는(S205에서 NO), 점화기(10c)를 '오프'한 후(S215) 3회까지 재점화를 시도하고(S212), 그래도 점화되지 않을 경우에는 연소계통의 이상으로서 판단하여 전원을 '오프'한다(S214). 또한, 상기 스텝S201에서 연소팬(10a)을 회전시켰을 때에 연소팬(10a)의 회전수가 이상이라면(S202), 즉시 연소팬(10a)을 정지시키고서(S213) 전원을 '오프'한다(S214).

상기한 바와같이 온수순환계통 또는 연소계통에 관한 이상이 발생된 경우를 제외한 이상이 검지되면 일단은 작동이 금지되나, 이상이 해제되면 자동적으로 작동이 재개된다. 온수순환계통 또는 연소계통에 관한 이상이 발생된 경우에는 사용자가 다시 전원을 투입할 때까지는 운전을 재개하지 않기 때문에 안정성이 저하되지 않는다.

또한, 상기 실시예에서는 외기 온도가 소정 온도이하인 경우에 버너(10)에 점화함과 동시에 펌프(2)를 작동시켜서 동결방지운전을 하도록 하였으나, 펌프(2)만을 작동시켜 물이 순환되도록 하여도 된다. 또, 순환경로내의 수온(외기 온도에 상당하는 온도)를 검지하여 수온이 소정 온도이하인 경우에 동결방지운전을 하도록 하여도 좋다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 연소계통이나 온수의 순환계통 이외에 관한 이상이라면, 이상이 해소되면 물탱크로의 자동급수나 온수의 자동순환에 대한 금지를 자동적으로 해소하여 이후의 작동을 실행하도록 하였기 때문에, 작동금지상태가 필요 최소한으로 되어 온수 순환로의 동결 위험성을 경감할 수 있다.

Claims (1)

1. 버너에 의해서 가열된 온수를 순환시켜서 난방을 하는 온수순환식 난방장치로서, 온수의 순환경로 중간에 설치된 물탱크의 수위가 소정 수위 이하인 경우에 물탱크로 급수함과 아울러, 외기 온도에 상당하는 온도가 소정 온도이하인 경우에 온수를 순환시키는 온수순환식 난방장치에 있어서, 난방장치내에서 발생하는 각종 이상상태를 검지하여 상기 물탱크로의 급수와 온수의 순환을 금지하는 금지수단과, 이상이 검지될시 그 이상상태의 종류를 판별하여, 이상이 버너의 연소계통 또는 온수의 순환계통에 관한 것인 경우를 제외하고 이상이 해소된 경우에 상기 금지수단에 의한 금지를 해제하는 금지해제수단이 부가 설치된 것을 특징으로 하는 온수순환식 난방장치.