KR100348429B1 - 전자식 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수용 및 난방용 보일러에 있어서 온수의 온도가 일정하게 제어되는 전자식 보일러 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 순환수를 가열하는 열교환기를 전자식 순간 가열장치로 대체하므로서 예열탱크 없이 순환수를 가열하도록 하며, 온도조절장치, 유량조절밸브, 순환펌프의 제어, 순환수의 온도감지, 전자적으로 제어되는 보충수 공급시스템 등을 연계하여 순환수가 여러 경로를 거치게되어 유량과 압력 변화가 되어 일정하지 않아도 열교환기의 통전을 조정하여 열교환에 필요한 적정 전력을 공급하도록 하는데 그 특징이 있는 것으로,순환수 가열장치(1) 그리고 라지에이터(2)와 순환펌프장치(3) 및 보충수 공급시스템(4)이 순환파이프(P)에 의하여 배관되고, 순환수 가열장치(1)는 통상의 몸체(110)와 전기히터(120) 그리고 온도측정센서(130) 유로개폐장치(流路開閉)(140), 출수밸브(150), 가열제어부(160)로 구성되며, 순환펌프장치(3)는 순환펌프(310)와 순환파이프(P)에 설치된 온도감지제어부(320)로 구성되고, 회수되는 순환수의 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 순환펌프의 작동여부를 결정하도록 하며, 보충수 공급시스템(4)은 공급용기(410)내에는 수위감지 (水位感知)센서(430)를 설치하고, 보충수 공급용 수도파이프(WP)에는 솔레노이드 벨브(SV)가 장착되어 보충수 공급용기(410)내의 수위를 측정 솔레노이드 밸브(SV)의 개폐를 제어하도록 한 전자식 보일러 시스템이다.

Description

전자식 보일러 시스템 {Electronic Boiler System}

본 발명은 온수용 및 난방용 보일러에 있어서 온수의 온도가 일정하게 제어되는 전자식 보일러 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전기 보일러는 히터를 수납한 저장탱크에 물을 넣고, 히터를 가열하여 수온을 일정온도로 상승시키어 가온된 온수를 순환펌프에 의하여 열을 방출하는 라지에이터 또는 방열 온돌파이프에 순환시켜 난방을 수행한다.

이러한 종래의 보일러 시스템은 저장탱크내의 물을 가열하도록 되어 있기에 저장탱크내의 물의 양이 상당하므로 그 가온에 상당한 시간이 소요됨은 물론 저장탱크를 통한 열손실이 발생하게 되어, 전기에너지 손실을 초래하였다.

이같은 문제점을 해결하기위한 종래의 시도로 저장탱크의 용량을 축소하거나 코일식 열교환용 파이프를 사용하였는데, 저장탱크의 용량을 축소하므로서 가열시킬 온수량을 감소하게 되면 순환수에 미처 가열되지 못한 물이 순환되므로 그 온도 편차가 심하게 되고, 코일식 열교환 파이프를 사용한 경우는 보일러 시스템의 크기에 따라 그만큼 긴 코일이 필요하게 되어 시스템의 가온장치의 설비가 커지며, 코일식 열교환방법은 에너지효율이 그만큼 낮은 장치이기에 에너지 낭비요인이 되고 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 창안되었는데 본 발명의 목적은 순환수를 가열하는 열교환기를 전자식 순간 가열장치로 대체하므로서 예열탱크 없이 순환수를 가열하도록 하며, 온도조절장치, 유량조절밸브, 순환펌프의 제어, 순환수의 온도감지, 전자적으로 제어되는 보충수 공급시스템 등을 연계하여 순환수가 일정하게 전자적으로 제어되어 온도를 항상 일정하게 유지하도록 하고 순환수의 공급이 변화되어도 적정전력공급에 따라 보일러의 기능이 항상 원활히 되도록함에 그 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 보일러 시스템의 개략적 구성도

도 2는 본 발명에 있어 순환수 가열장치의 단면도이다.

****도면의 주요부분에 대한 간단한 설명****

1 : 순환수 가열장치 2 : 라지에이터

3 : 순환펌프장치 4 : 보충수 공급시스템

P : 순환파이프

110 :몸체 120 : 전기히터

130 : 온도측정센서(130) 140 :유로개폐장치

150 : 출수밸브 160 : 가열제어부

310 : 순환펌프

320 : 온도감지제어부 410 : 공급용기

430 : 수위감지(水位感知)센서 SV : 솔레노이드 벨브

상기와 같은 목적을 달성하는 본 고안에 따른 전자식 보일러 시스템에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

[도 1]은 본 발명에 따른 전자식 보일러 시스템의 개략적 구성도인데, [도 1]에 도시된 바와 같이 본 발명의 전자식 보일러 시스템은 순환수 가열장치(1) 그리고 라지에이터(2)와 순환펌프장치(3) 및 보충수 공급시스템(4)이 순환파이프(P)에 의하여 배관 장치되어 있다.

상기 순환수 가열장치(1)는 [도 2]에 그 단면을 도시하였다. [도 2]에 도시된 바와 같이 순환수 가열장치(1)는 통상의 몸체(110)와 전기히터(120) 그리고 온도측정센서(130) 유로개폐장치(流路開閉)(140), 출수밸브(150), 가열제어부(160)로 구성된다.

상기 몸체(110)는 절연재로 성형되거나 가공된 대략 통상구조를 3개의 유로를 형성하고, 중앙의 유로에 상부가 개방되어 전기히터(120)가 장착되고, 나머지 두 개의 유로가 전기히터(120)의 양측으로 형성되어 저면측에 각각 개구(開口)가 되어 순환파이프가 배관되는데 하나는 순환수가 회수되어 입수되는 입수로(111)를 형성하고 다른 하나는 가열된 순환수가 라지에이터(2)로 나가는 출수로(112)를 형성한다. 몸체(110)의 내부에는 바닥면에서 일체로 세워져 상부가 개방된용기형태로 형성되어, 그 내부에 상기 전기히터(120)의 발열부(122)가 삽입되는 공간을 형성하는 발열부수용구조물(113)이 형성되고, 발열부(122)가 설치되면서 발열부수용구조물(113)내의 공간은 대략 "U"자 형태로 순환수 가열로(加熱路)(101)를 형성하며, 발열부수용구조물(113)과 몸체(110)의 내측벽사이에 상기 입수로(111)과 출수로(1 12)가 형성된다. 그리고 몸체(110)의 측면 상측에 개구되어 상기 유로개패장치(14 0)가 설치된다.

이상과 같은 구조로된 몸체(110)는 상기와 같은 장치가 설치되어 순환수가 입수로(111)로 입수되어 가열된 후 출수로(112)로 출수됨에 있어 순환수가 누수(漏水)되지 않는 밀폐구조를 형성한다.

전기히터(120)는 상기한 바와 같이 몸체(110)의 상부 개구부에 장착되는 것인데, [도 2]에 도시된 바와 같이 두 개의 전극(121), 전극지지체(122), 발열체(12 3)으로 구성되며, 상기 전극지지체(122)는 상부에 두 전극(121)을 수납하면서, 몸체(110)의 개구부를 밀폐하여 형성하고, 두 전극(121, 121')은 그 하단부가 발열부수용구조물(113)의 상측에 이르기 까지 연장하여 형성하고, 두 전극(121, 121')의하단부에 발열체(123)가 연결되어 발열체(123)는 두 전극(121, 121') 사이를 연결한다.그리고 전극지지체의 중간부분은 하방으로 연장하여 두 전극(121, 121')을 격리하고 구부려져 형성된 발열체(123) 사이에 끼워져 형성된다.

라서 두 전극(121, 121')에 통전되면 발열체(123)가 발열하여 순환수를 가열하게 되는 것이다.

온도측정센서(130)는 상기 몸체(110)의 발열부수용구조물(113)내의 순환수 가열로(加熱路)(101)의 하부 정점에 설치되어 가열된 순환수의 온도를 측정하여 후술하는 가열제어부(160)에 정보를 제공한다.

유로개폐장치(140)는 몸체(110)의 일측면 입수로(111)에 형성되는데, 몸체(110 )의 입수로(111)를 개폐하는 개폐수단(141)과 개폐수단의 작동 및 제어를 하는 제어기(142)로 구성되는데, 제어기(142)는 입수로(111)에 흐르는 순환수의 온도나 수압을 측정하는 센서와 측정된 온도 또는 수압을 연산하여 전기히터(120) 또는 개폐수단(141)을 제어하는 장치이다. 즉 상기 제어기(142)는 입수로에서 순환수의 수압을 측정하여 연산하여 순환수의 흐름이 정지됨을 감지하면 전기히터(120)에 전원을 단락시켜 발열동작을 멈추게 한다. 상기 제어수단인 유로개폐장치(140)의 개폐수단(141) 작동은 입수로(111)의 수압에 의존하는데, 입수로(111)를 통과하는 순환수의 수압이 일정 이상의 수압을 갖아야 제어수단인 유로개폐장치(140)의 개폐수단(141)은 입수로(111)를 개방하고 이렇게 개폐수단(141)이 입수로(111)를 개방한 상태에서는 전기히터(120)에 전기가 공급되나, 수압이 떨어지면 개폐수단(141)은 입수로(111)를 폐쇄하며 이렇게 물의 흐름이 없으면 제어수단인 유로개폐장치(140)의 제어기(142)는 전기히터(120)에 공급되는 전기를 단락시켜 과열됨을 방지하도록 하는 것이다.

출수밸브(150)는 출수로(112)의 하부측 배관에 형성되어 가열된 순환수가 라지에이터(2)에 이송되는 과정에서 밸브작용을하여 이송되는 순환수의 양을 조절하여 과도한 순환수의 통과에 따라 히터에서 발생되는 소음을 제거하도록 하는 것이다.

가열제어부(160)는 가열로(加熱路)(101)에 형성된 온도측정센서(130)로부터 가열된 순환수의 온도 정보를 얻어, 상기 온도정보로 부터 유로개폐장치(140)의 유로개폐수단(141)로 하여금 회수된 순환수를 가열로(加熱路 )(101)에 이송할지 여부 및 전기히터(120)의 작동 여부를 결정한다. 즉 가열제어부(160)는 순환수가열로(101)의 하부 정점에 형성된 온도측정센서(130)가 순환수가열로(101)내의 순환수 온도를 측정 소정의 온도이하로 측정되면 제어기(142)가 전기히터(120)에 전기를 공급하도록 하고, 순환수가열로(101)내의 순환수 온도가 특정온도 이상이면 전기히터(120)에 전기를 끊도록 하여 과열됨을 방지하는 것이다.

즉 가열로(101)에 있는 순환수의 온도가 설정된 적정온도(대략 80℃)이하 일 경우 유로개패장치(140)의 개패수단(141)으로 하여금 입수로(111)를 폐쇠하도록 하고, 가열로(101)에 있는 순환수의 온도가 설정된 적정온도이상으로 되어 과열되면 전기히터(120)의 통전(通電)을 단락시켜 과열되지 않도록 하는 것이다. 즉 순환수의 가열온도를 항상 설정된 적정온도범위(80℃±1)에서 유지되도록 하는 것이 가열제어부(160)인 것이다.

상기 라지에이터(2)는 공지의 라지에이터로서 순환수 가열장치(1)로부터 공급되는 고온의 순환수가 유통되면서 열교환에 의하여 외부로 방열하는 기능을 하는 것이다.

상기 순환펌프장치(3)는 공지의 순환펌프(310)와 순환파이프(P)에 설치된 온도감지제어부(320)로 구성되는데, 순환펌프(310)은 시스템 전체에서 순환수의 이송에 필요한 동력을 제공하는 것이며, 온도감지제어부(320)은 순환파이프(P)에 유동하는 회수수의 온도를 감지하여 적정온도이하로 되면 순환펌프(310)의 펌핑력을 제어하여 순환수의 유동속도를 감속시키고 적정온도 이상으로 되면 순환펌프(310)의 펌핑력을 제어하여 순환수의 유동속도를 증가시키도록 하여 순환수가 상기 순환수가열장치(1)의 가열로(加熱路)(101)를 지나가는 속도가 제어되므로서 순환수의 가열온도를 적정하게 하도록 한다. 그리고 순환펌프장치(3)는 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 보일러시스템과 달리 순환수가 회수되는 측의 배관파이프에 설치되어 회수된 순환수를 순환수가열장치(1)에 직접 압송하도록 되어 있는데 그 이유는 회수된 순환수의 온도를 온도감지센서(320)으로 측정하고 일정온도 이상이면 순환펌프( 310)의 작동이 멈추고 이에 따라 순환수 가열장치(1)의 전기히터(120)에 전기를 단락시켜 순환수 가열동작을 멈추도록 하기 위함이다.

상기 보충수 공급시스템(4)는 상기 라지에이터(2)와 순환펌프(3) 사이에 배관되어 형성되는 것으로 보충수 공급용기(410)가 순환 파이프(P)의 상방에 공급파이프(420)로 배관되어 보충수가 보충수공급용기(410)으로부터 중력에 의하여 공급될 수 있는 구조로 배관되어 있는 것이다.

상기 보충수 공급용기(410)는 팽창탱크의 역할을 하고, 상기 공급파이프(42 0)는 분지(分枝)되어 수도파이프(WP)와 연결되어 부족된 순환수를 공급할 수 있는 구조로 되어 있고 수도파이프(WP)에는 솔레노이드 벨브(SV)가 장착되며, 보충수 공급용기(410)내에는 수위감지(水位感知)센서(430)가 형성되어 상기 솔레노이드 벨브 (SV)를 작동하게 한다. 즉 보충수 공급용기(410)내의 수위가 적정수위를 유지하지 못하게 되면 솔레노이드 벨브(SV)가 작동되게 하여 수도파이프(WP)를 개방하여 수돗물을 공급받도록 한다.

그리고 상기와 같은 실시예의 본 발명에 따른 전자식 보일러 시스템은 난방 면적이 대단위인 경우에 적용하고자 한 다면 순환수 가열장치(1)를 다수설치하여 그에 맞는 기타 설비를 갖추면 될 것이다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 전자식 보일러 시스템은 종래와 달리 순환수를 예열함이 필요없이 전기히터에 의하여 순간적으로 가열하며, 순환수의 가열온도가 제어되며, 회수되는 순환수의 온도를 측정하여 순환펌프의 펌핑력을 제어하도록 되어 있기에 난방 및 온수의 온도를 적절하게 제어하므로 그만큼 편리하며, 더욱이 적절하고 효율적인 제어를 달성하므로 에너지절감에 기여할 뿐아니라, 기존의 전기보일러로서는 달성할 수 없었던 대용량의 난방시스템에도 적용할 수 있는 매우 우수한 난방 및 온수 시스템인 것이다.

Claims (7)

1. 순환수 가열장치(1) 그리고 라지에이터(2)와 순환펌프(3) 및 보충수 공급시스템(4)이 순환파이프(P)에 의하여 배관된 전자식 보일러 시스템에 있어서, 순환수 가열장치(1)는 순환수가 순환되는 순환파이프상의 입수로(111)에 연통하여 발열부수용구조물(113)내에 "U"자 형으로 형성된 가열로(101) 및 출수로(112)가 연통하여 형성되어 있는 통로상으로 된 몸체(110)와;

   발열부수용구조물(113)내의 가열로(101)중앙에 설치되어 순환수를 가열하는 전기히터(120)와;

   가열로(101)의 하단부에 설치되어 순환수의 온도를 측정하는 온도측정센서(130)와;

   순환수가 입수되는 입수로(111)에 설치되어 순환수의 수압 및 측정된 수온에 의하여 가열로(120)에 통전여부를 지시하는 유로개폐장치(140)와;

   가열로(101)에 연통하여 형성된 출수로(112)에 형성된 출수밸브(150)와;

   순환수의 가열여부를 제어하는 가열시스템제어기(160)로 구성된 전자식 보일러 시스템
2. 제1항에 있어서, 유로개폐장치(140)은 개폐수단(141)과 제어기(142)로 구성되고, 제어기(142)는 입수로(111)상의 수압 또는 수온을 센서에 의하여 측정하고 연산하여 전기히터(120)에 전기를 공급하거나 단락시키는 기능을 수행하고, 개폐수단(141)는 도어와 같은 구성으로 제어기(142)에 의하여 제어되는 것으로 입수로(111)의 수압이 소정의 압력 이하이면 입수로(111)를 폐색하고, 개폐수단(141)이 입수로를 개폐함에 따라 전기를 공급하는 전선로가 스위칭되어 전기히터(120)에 전기공급이 단락되는 전자식 보일러 시스템.
3. 제1항에 있어서, 가열제어부(160)은 몸체(110)의 가열로(加熱路)(101)에 형성된 온도측정센서(130)으로부터 가열된 순환수의 온도 정보를 얻어 유로개폐장치(140)로 하여금 회수된 순환수를 가열로(加熱路)(101)에 이송할지 여부 및 전기히터(120)의 작동 여부를 제어하도록 구성된 전자식 보일러 시스템
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