KR100472065B1 - 보일러를이용한온수및난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러를 이용한 온수 및 난방장치에 관한 것으로, 속이 빈 함체내로 각 구조물들이 설치되는 보일러케이싱(1)과; 상기 보일러케이싱(1)내에 설치되어 연료의 연소로 열에너지를 방출하는 버너(5)와; 상기 버너(5)의 상측에 위치되며,상판(273), 하판(274)의 사이로 격판(275)과 다수의 분할판(276)들에 의해 난방수가 열실(271)과 온수가열실(272)들이 서로 다른 통로를 가지도록 복수로 반복 적층되며, 이 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)을 가열하기 위해 버너(5)의 연소열이 통과되는 배기연통(28)이 관통되고, 난방수 배출공(27a)과 직수관(13)이 연결되는 물유입공(27b) 및 온수배출공(27c)이 각각 뚫어지는 열교환기(27)와; 상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a)을 통해 상하 난방수가열실(271)과 연통되어 실내 난방위치로 배관되는 난방관(6)과; 상기 열교환기(27)의 온수배출공(27c)에 접속되며 난방수가열실(271) 사이로 격리되게 서로 다른 통로를 갖는 온수가열실(272)의 입구측으로 접속된 직수관(13)을 통해 외부의 직수가 공급되어 버너(5)의 열교환으로 가열되어 온수를 배출하는 온수배출관(15)과; 온수모드 및 난방모드의 선택으로 제어부(9)의 지시에 의해 체크볼(16')의 위치가 전환되어 난방수가 상기 난방관(6) 및 난방수바이패스관(16c)으로 난방수 공급방향을 제어하는 삼방변(16)과; 상기 직수관(13)과 온수배출관(15)의 사이를 연통시켜 바이패스제어밸브(18a)로 그 통로를 제어시키는 바이패스관(18)과; 상기 연소실(21)의 환수예비가열로(211)와 연결되는 난방수환수공(21a)과 난방관(6) 및 물보충관(12) 사이에는 기수분리기(11)와; 온수배출관(15)에는 온수의 사용을 전기적인 신호로 검출하여 제어부(9)로 출력시켜 주는 수류스위치(17)가 설치되어, 버너(5)의 연소열로 온수 및 난방수를 직접적으로 가열토록 하므로써, 가열 시간의 현저한 단축 및 이에 소요되는 연료를 절약할 수 있다.

또, 단위 크기를 최소화하는 것에 의해 전체적인 기기의 슬림화 및 콤팩트화가 가능하게 된다.

그리고, 난방 사용중 초기에 온수가 고온으로 가열된 상태로 출탕되는 것을 방지하며 안심하고 사용할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

보일러를 이용한 온수 및 난방장치

본 발명은 보일러를 이용한 온수 및 난방장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 하나의 열교환기를 통해 온수와 난방수를 동시에 각각 제어하여 얻을 수 있도록 함과 동시에, 특히 보다 신속히 온수를 가열하여 이용할 수 있도록 하고, 온수의 초기 사용시에 급작스럽게 고온의 온수가 배출되어 화상을 입는 등의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적인 가스 및 유류를 연료로 사용되는 보일러는, 버너의 연소열로 메인 열코환기를 가열하여 1차열교환이 이루어지도록 하여 주로 난방수로 순환토록 하고, 또 선택적으로 외부의 직수와 난방수가 열교환 되는 일명 저탕식의 보조열교환기를 구비하는 것에 의해 온수를 얻어지도록 구성되어 있다.

따라서, 열교환기는 하나의 보일러 내에 반드시 메인열교환기와 보조열교환기가 각각 별도로 형성되어 있다.

한편, 종래 난방관과 온수관의 회로는 메인열교환기로부터 가열된 난방수의 일부는 실내 난방을 위해 공급되고, 그 일부는 열교환을 위해 보조열교환기로 보내도록 밸브로 절체시키게 된다.

그리고, 열교환을 위해 보조열교환기로 공급된 난방수의 일부는 보조열교환기를 통과하며 외부의 직수와 열교환되어 소정의 온도로 가열시켜 온수를 얻도록 한 후, 열교환을 마친 출구측에서 난방관을 통과한 환수관과 합쳐진 상태에서 다시 메인열교환기로 펌프에 의해 강제 공급되어 재차 가열되어 순환되는 회로를 구성하고 있다.

종래, 상기와 같이 메인열교환기와 보조열교환기를 각각 구비하는 경우에는 회로를 구성하는 것이 복잡하고, 큰 부피를 갖는 부품수가 증가되어 보일러 전체를 콤팩트화 시킬 수 없음은 물론, 제품의 생산원가가 상승하게 되었다.

그리고, 저탕식의 보조열교환기를 이용하는 경우는, 버너의 연소열로 가열된 난방수로 온수를 간접적으로 가열하게 되므로, 온수를 얻는데 소요되는 시간 및 연료의 소비량이 많아 비경제적이다.

또, 열교환을 이루기 위한 기기의 최소한의 단위 크기가 매우 큰 단점이 있어, 보일러를 전체적으로 슬림화 하는데 많은 장애가 되고 있다.

한편, 온수 및 난방수의 공급이 동시에 이루어지도록 구성되어 있음에 따라, 원하는 빠른 시간 내에 고온의 온수온도를 얻을 수 없다.

특히, 여름철에는 난방배관에 설치된 헤드를 필히 잠가 주어야만 온수를 사용하고자 보일러를 작동시켰을 때 난방이 이루어지는 것을 방지할 수 있었다.

즉, 보일러의 열교환기 난방수가열실은 난방배관에 직접 연결되고 온수가 열실는 직수관과 온수배출관 사이에 연결되어 있으므로, 온수 및 난방수가 동시에 생성되어 실제에 있어서, 온수만을 원하는데도(특히, 여름철) 불구하고 불필요하게 난방이 이루어지게 됨은 물론, 온수만을 사용할 때에도 난방수가 난방배관을 순환하므로 외부로 많은 열을 빼앗긴 상태에서 다시 열교환기로 환수되는 결과를 낳게 되어 온수온도가 원하는 온도로 상승하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 단지 리모콘이나 수동조작장치에서 온수가 선택되면 난방수 순환용펌프의 구동이 정지되고 온수가열기능만 수행될 뿐, 온수의 흐름에 대한 판단이나 인식이 이루어지지 못하여 보다 완전한 회로의 제어가 불가능하였던 것이다.

한편, 보일러를 난방기능으로 동작시킬 경우, 보조열교환기내에 잔존해 있던 직수가 난방수의 열교환에 의한 가열로 인해 고온화 되는데, 이와 같은 상태에서 온수를 사용하기 위해 온수밸브를 개방하는 순간, 보조열교환기에 고여있던 고온의 온수가 흘러나오게 되어 사용자가 화상을 입게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 온수를 버너의 연소열로 직접적으로 가열시키는 것에 의해 그 가열시간의 단축 및 에너지의 소비를 최소화하도록 한 보일러를 이용한 온수 및 난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기기의 전체적인 슬림(SLIM)화에 기여할 수 있도록 된 보일러를 이용한 온수 및 난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 공정상에서 제조원가를 절감하므로써 소비자에게 경제적인 이득을 주도록 된 보일러를 이용한 온수 및 난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 온수를 신속하게 원하는 온도로 가열시켜 사용할 수 있도록 한 보일러를 이용한 온수 및 난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 초기 사용시 고온화 된 온수에 의해 화상을 입는 경우를 방지하여 안심하고 사용할 수 있도록 한 보일러를 이용한 온수 및 난방장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 속이 빈 함체내로 각 구조물들이 설치되는 보일러케이싱(1)과;

상기 보일러케이싱(1)내에 설치되어 연료의 연소로 열에너지를 방출하는 버너(5)와;

상기 버너(5)의 상측에 위치되며, 상판(273), 하판(274)의 사이로 격판(275)과 다수의 분할판(276)들에 의해 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)들이 서로 다른 통로를 가지도록 복수로 반복 적층되며, 이 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)을 가열하기 위해 버너(5)의 연소열이 통과되는 배기연통(28)이 관통되고, 난방수 배출공(27a)과 직수관(13)이 연결되는 물유입공(27b) 및 온수배출공(27c)이 각각 뚫어지는 열교환기(27)와;

상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a)을 통해 상하 난방수가열실(271)과 연통되어 실내 난방위치로 배관되는 난방관(6)과;

상기 열교환기(27)의 온수배출공(27c)에 접속되며 난방수가열실(271) 사이로 격리되게 서로 다른 통로를 갖는 온수가열실(272)의 입구측으로 접속된 직수관(13)을 통해 외부의 직수가 공급되어 버너(5)의 열교환으로 가열되어 온수를 배출하는 온수배출관(15)과;

온수모드 및 난방모드의 선택으로 제어부(9)의 지시에 의해 체크볼(16')의 위치가 전환되어 난방수가 상기 난방관(6) 및 난방수바이패스관(16c)으로 난방수 공급방향을 제어하는 삼방변(16)과;

상기 직수관(13)과 온수배출관(15)의 사이를 연통시켜 바이패스제어밸브(18a)로 그 통로를 제어시키는 바이패스관(18)과;

상기 연소실(21)의 환수예비가열로(211)와 연결되는 난방수 환수공(21a)과 난방관(6) 및 물보충관(12) 사이에는 기수분리기(11)와;

상기 온수배출관(15)에는 온수의 사용을 전기적인 신호로 검출하여 제어부(9)로 출력시켜 주는 수류스위치(17)가 설치되어 구성되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 보일러 자체를 난방모드와 온수모드로 겸하여 사용할 수 있으며, 직수를 직접 가열하여 온수를 보다 높은 온도로 빠르게 상승시켜 신속한 사용이 가능하게 되는 것이다.

또한, 여름철과 같이 온수만을 사용할 때 난방이 실시되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 초기 사용시 바이패스통로를 통해 적정 온도를 얻을 수 있도록 직수와 온수출구가 적정 비율로 혼합되어 급작스런 고온의 온수에 의해 화상을 입거나 하는 위험을 방지할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1에서는 본 발명의 보일러를 장치와 난방관(6) 및 온수배출관(15)이 배관되는 전체 시스템을 도시하고 있다.

도2는 본 발명의 보일러가 난방모드 선택시 삼방변의 절체상태가 가변되어 난방수의 흐름상태를 보이고, 도 3은 온수모드 선택시에 난방 및 온수회로를 나타내고 있다.

그리고, 도 4는 본 발명에 적용되는 열교환기(27)의 상세한 구성을 단면도로 확대한 것으로, 상판(273), 하판(274)의 사이로 격판(275)과 다수의 분할판(276)들에 의해 난방수가열실(271)과 온수가열실(272) 및 이 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)을 가열하기 위해 버너(5)의 연소열이 통과되는 배기관(27d)의 구성을 보이고 있다.

상기 보일러케이싱(1)은 후술하는 바와 같이 그 내부로 설치되는 각종의 구조물들을 감싸지게 하는 구조부로써, 그 하부측에는 버너(5)가 내부에서 연소되는 연소실(21)이 설치되어 있다.

상기 연소실(21)은, 후술하는 바와 같이 상기 버너(5)가 착화에 의해 고온으로 연소가 이루어 지도록 하고, 이때 방출되는 연소열이 외부로 유출되지 않도록 감싸지게 한다.

상기 보일러케이싱(1)은, 대체적으로 사각형 또는 원통형 등으로 성형되는데, 그 상부측에는 열교환기(27)를 관통하는 배기관(27d)를 통해 연소가스가 외부로 배출시켜 주는 배기연통(28)이 설치된다.

상기 버너(5)는 상기 열교환기(27)의 하측에 위치되어 별도의 연료탱크로부터 공급되는 연료를 공기와 적정비율로 혼합한 후, 이를 연소시켜 열에너지를 방출토록 하는 것으로써, 이때 공급되는 연료는 석유 또는 등유와 같은 유류를 사용하거나, 또는 가스를 포함한다.

한편, 상기 열교환기(27)는 도면에서와 같이 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)이 격판(275) 내지 단위 분할판(276)들로 이루어진 열교환유니트에 의해 구획되어 유입되는 내부에 채워지 물이 배기관(27d)을 통과하는 연소열에 의해 열교환이 이루어져 난방수와 온수를 얻도록 하는 것이다.

상기 난방수가열실(271)은 버너(5)의 연소열이 배기관(27d)을 통해 배출될 때 직접적으로 난방수를 가열토록 설정되어 있다. 이 난방수가열실(271)은 건물의 바닥 등으로 연결된 난방관(6)을 순환한 난방수가 물탱크(3)로 환수된 후 순환펌프(10)에 의해 상기 하측에 위치된 난방수가열실(271)로 순환되도록 배관된다.

상기 온수가열실(272)은 외부의 직수관(13)을 통해 직수를 공급받아 이를 가열시켜 온수를 얻어지게 한 후, 온수배출관(15)을 통해 배출하는 것이다. 이 온수가열실(272)의 가열은, 후술하는 바와 같이 상기 배기관(27d)을 통과하는 버너(5)의 연소열과 직접적인 열교환을 이룰 뿐만 아니라, 특히 상기 난방수가열실(271)의 직상부에 적층되어 있어, 상기 버너(5)의 직접열에 의해 가열된 난방수와 자연적인 열교환을 이루는 것에 의해 그 가열시간이 전체적으로 단축된다. 따라서, 그 가열에 필요한 시간이 현저히 단축됨과 아울러, 온수량이 풍부해지는 이점이 있다.

상기 배기관(27d)은, 상기 버너(5)에서 방출되는 연소가스의 배출 통로써, 적층 설치된 상기 난방수가열실(271)과 상기 온수가열실(272)의 내부로 수직하게 다수개 관통되게 형성되어 있다. 따라서, 이 배기관(27d)을 통과하는 고온의 연소가스가 상기한 난방수가열실(271) 및 상기 온수가열실(2272)를 각각 직접적으로 가열하므로써, 열교환에 의해 온수 및 난방수를 가열하는 것이다.

이 배기관(27d)은 필요에 따라 그 수를 증가시키는 것에 의해 보다 열교환 효율을 향상시킬 수 있으며, 또 이 배기관(27d)에 연소가스의 배출속도를 지연시켜주는 배기저항판(277)을 설치하는 것도 효율 향상면에서 좋다. 즉, 상기 배기관(27d)은 수직하게 형성되어 있어, 상기 버너(5)에서 방출되는 연소가스가 비교적 빠른 속도로 외부로 배출되어 열손실이 크게 된다. 따라서, 상기 배기저항판(277)으로 그 가스 배출속도를 저하시키는 것에 의해 열교환 시간을 늘려 그 효율을 높일 수 있는 것이다.

한편, 상기 열교환기(27)의 하측에는 환수되는 난방수의 가열효과를 높이기 위해 버너(5)를 감싸게 설치된 환수예비가열로(211)를 통해 환수되도록 하는 것이 효과적이다.

그리고, 상기 연소실(21)의 외측에는 과열에 의한 화재를 방지시키기 위한 바이메탈(22)이 설치되고, 상기 버너(5)의 근방에는 버너를 점화하는 스파커(23)에 연결된 스파커플러그(24)와 버너의 착화를 감지하는 착화감지센서(25) 및 연소용 공기를 공급하는 송풍기(26)가 설치된다.

버너(5)에는 기름내에 포함되어 있는 이물질을 필터링시켜 주기 위한 연료필터(51)와, 기름을 강제로 공급시키기 위한 펌프(52) 및 연료를 기화시키기 좋게 예열시켜 주기 위한 연료예열장치(53)가 이 설치되어진다.

그리고, 상기 물탱크(3)에는 수량을 검지하기 위한 플로트수위치(31)와, 넘치는 물을 배출시키기 위한 오버플로우관(32), 난방관(6)을 회전한 난방수가 남을 경우 이를 물탱크 내로 유도시켜 주는 바이패스유도관(7)이 설치된다.

한편, 상기 열교환기(27)의 난방수가열실(271)에 형성된 난방수 배출공(27a)과 연소실(21)의 난방수 환수공(21a) 사이에는 난방관(6)과, 난방수 속에 포함된 공기를 외부를 배출시켜 줌과 동시에 난방수내에 포함되어 있는 각종 이물질을 필터링시켜 주는 기수분리기(11) 및 난방수를 강제로 순환시켜 주는 순환펌프(10)가 설치된다.

이때, 상기 기수분리기(11)와 물탱크(3) 사이에는 물에서 분리시킨 공기를 물탱크를 통해 외부로 배출시켜 줌과 동시에 부족한 난방수를 보충시켜 주기 위한 물보충관(12)이 설치되고, 기수분리기(11)의 입수구와 직수관(13) 사이에는 사용자에 의해 선택적으로 개폐되는 수동보급변(141)이 설치된 물보급관(14)이 설치되며, 난방수 배출공(27a) 주변에는 난방수의 출탕온도 검출용 더미스터(273')가 설치되고, 보일러케이싱(1)내부에는 제어부(9)에서 외부의 온도를 검출하여 동결운전을 실시할 것 인지의 여부를 판단하기 위한 동결방지용 더미스터(8)가 설치된다.

또한, 난방수 및 온수가 적층 형태를 갖는 상기 열교환기(27)의 난방수가열실(271) 난방수 배출공(27a)과 난방관(6) 및 기수분리기(11)와 물탱크(3) 사이에 연결된 물보충관(12) 사이에는 제어부(9)에 의해 선택적으로 구동되어 온수사용시 난방관(6)측으로의 난방수 공급방향을 제어하는 삼방변(16)이 설치된다.

이 삼방변(16)은 제어부(9)의 지시로 구동되는 체크볼(16')의 위치가 전환되어 도 2에서와 같이 난방모드를 선택하는 경우에는 체크볼(16')이 하측의 온수모드유로변(16b)을 폐쇄하는 것에 의해 상측의 난방모드유로변(16a)만이 개방되므로 난방수가 난방관(6)을 통해 순환되어 실내 난방이 이루어지도록 하는 것이다.

그리고, 사용자가 온수모드를 선택하는 경우에는 제어부(9)의 지시로 체크볼(16')의 위치가 상측으로 전환되어 난방수모드유로변(16a)을 폐쇄하는 것에 의해 하측의 온수모드유로변(16b)만이 개방되므로 난방수가 난방관(6)으로 공급되지 못하고, 난방수바이패스관(16c)을 통해 이동되어 열교환에 의해 소정의 온도를 갖는 난방수가 난방으로는 이용되지 않고 다시 환수되어 열교환기(27)로 순환되는 것이다.

한편, 상기 온수배출관(15)에는 온수의 사용 여부를 제어부(9)에서 감지하기 위해 전기적인 신호로 온수 통과여부를 검출하여 제어부(9)로 출력시켜 주는 수류스위치(17)가 설치된다.

수류스위치(17)는 수압이 작용됨에 따라 수로를 차단하고 있는 감지판(도시없음)의 위치가 전환되어 이를 근접 스위치 내지 리미트스위치 구조로 된 수류스위치(17)가 감지하여 전기 신호로 제어부(9)로 송출하는 것이다.

또, 상기 열교환기(27)의 온수가열실(272) 저부에 형성된 물유입공(27b)에는 수도관과 같은 직수관(13)을 연결시키되, 이 직수관(13)에는 동파방지용 히터(131)와 과압방지변(132)이 설치되고, 온수가열실(272)의 상부에 형성된 온수배출공(27c)에는 온수배출관(15)이 연결되어 그 끝단에 설치된 온수밸브(151)의 개폐로 온수를 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이밖에 상기 케이싱(1)에는 외기의 온도가 소정온도 이하로 저하되는 것을 방지하여 제어부로 통보해 주는 저온감지용 바이메탈(19)과, 전원용 트랜스(T)가 설치된다.

그리고, 상기 열교환기(27)의 온수배출관(15)과 직수관(13) 사이에는 바이패스관(18)이 연통되어, 난방사용중 온수용 온수밸브(151)가 열림으로 인해 수류스위치(17)가 온되면 제어부(9)로부터 출력되는 구동신호에 의해 일정시간 동안 열렸다가 자동으로 닫히게 되는 바이패스제어밸브(18a)가 설치되어, 초기 온수 사용시 직수가 일부 혼합되는 것에 의해 그 출탕온도를 낮추게 된다.

따라서, 초기 사용시 고온의 온수가 배출되어 화상을 입는 등의 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 바이패스제어밸브(18a)로는 수전자 밸브, 기아드 밸브 및 동기모터 밸브 등을 제시할 수 있다.

또한, 상기 리모콘 또는 수동조작장치(4)내에는 운전 온/오프 조작부와, 난방/온수 선택부, 난방 및 온수온도 설정부, 24시간 기계식 타이머, 조작상태 표시부 및 온도상태 표시부 등이 구비되어 있다.

이와 같은 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 리모콘 및 수동조작장치(4)를 통해 온수 또는 난방사용모드를 선택하고 운전 온/오프 조작부를 통해 운전 스위치를 '온'시키면 제어부(9)에서 연료예열장치(53)에 소정의 제어신호를 발생시키므로 버너(5)로 공급되는 연료가 기화되기에 알맞는 온도로 예열 된다.

이후, 상기 제어부(9)에서는 스파커(23)와 송풍기(26) 및 버너(5) 등에 소정의 제어신호를 발생시키게 되므로 외주연부에 환수예비가열로(211)가 형성된 연소기(2)의 연소실(21)내에 설치된 버너(5)가 공급되는 연료를 연소시키게 되어 그 열이 배기관(27d)를 통해 열교환기(27)를 통과하게 된다.

이때, 난방수가열실(271)와 온수가열실(272)이 반복적으로 교차되게 적층된 상기 열교환기(27)에서 열교환이 이루어져 난방수 및 온수가 데워져 난방수 배출공(27a)을 통해서는 삼방변(16)으로 난방수가, 온수 배출공(27c)을 통해서는 온수배출관(15)으로 온수가 각각 배출되는 것이다.

따라서, 상기 열교환기(27)의 난방수가열실(271)에서 가열된 난방수는 제어부(9)의 출력신호에 의해 구동되는 순환펌프(10)에 의해 난방수 배출공(27a)을 통해 배출되어 난방관(6)을 순환한 다음, 연소실(21)의 난방수 환수공(21a)을 통해 환수되는 과정을 반복하므로 난방관(6)이 설치된 부분이 상기 난방수의 발열작용에 의해 가열되어 실내공기가 데워지게 되는 것이다.

또한, 사용자가 온수를 사용하기 위해 온수밸브(151)를 열게 되면 상기 열교환기(27)의 온수가열실(272)에서 가열된 온수가 온수 배출공(27c)과 온수배출관(15)을 통해 외부로 배출되는 것이다.

이때, 상기 연소기(2)의 상부에 설치되는 열교환기(27)내에는 난방수가열실(271) 및 온수가열실(272)를 구성하는 수개의 배기관(27d)이 설치되어 있으므로, 상기 버너(5)의 연소열에서 발생되는 열기가 배기관(27d)을 통해 배출될 때 열교환기(27)내에 채워진 난방수 및 온수를 가열시킨 후 배기연통(28)으로 배출된다.

따라서, 특히 온수가 버너(5)의 직접열에 의해 가열되므로 그 가열효과가 우수하여 신속하게 원하는 온도의 온수를 얻을 수가 있는 것이며, 열교환기(27)의 설치 갯수나 부피를 적게 하여도 무방하므로, 보일러의 전체적인 크기를 콤팩트화 할 수 있는 것이다.

물론, 상기 연소실(21)의 외측에는 연소기의 과열을 검지하여 제어부(9)로 출력시켜 주는 바이메탈(22)이 설치되어 있으므로, 과열로 인한 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제어부(9)에서 연소명령이 내려져 연료의 예열을 걸쳐 스파커(23)를 통한 점화동작이 이루어졌는데도 불구하고 착화감지센서(25)에서 버너의 착화가 검지되지 않으면 상기 제어부(9)는 재 점화를 수회 진행시킨 후 그래도 착화불량이 발생되면 에러상태를 표시해 주게 된다.

그리고, 상기 버너(5)의 후방에는 연료필터(51)가 설치되어 있으므로 기름탱크에서 버너(5)로 공급되는 기름내에 포함되어 있는 이물질이 이 연료필터(51)에 의해 깨끗이 필터링 되어 버너의 노즐 등이 막히는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 난방관(6)과 연소실(21)의 난방수 환수공(21a) 및 물보충관(12) 사이에는 영구자석을 구비한 필터가 내부에 장착된 기수분리기(11)가 설치되어 있다.

이 기수분리기(11)는 난방수 속에 포함된 공기를 외부를 배출시킬 수 있어 수격음의 발생 및 기포에 의한 난방효율의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 난방수내에 포함되어 있는 각종 이물질의 제거할 수 있다.

특히, 배관내 철재(Fe)성분의 스케일 제거 효과가 높다.

이때, 상기 물보충관(12)은 기수분리기(11)에 의해 난방수에서 분리된 공기를 몰탱크(3)를 통해 외부로 배출시켜 주는 역할을 수행함과 동시에 부족한 난방수를 보충시켜 주는 역할도 수행한다.

또한, 상기 기수분리기(11)의 입수구와 직수관(13) 사이에는 수동보급변(141)이 설치되어 있으므로, 보일러를 최초로 설치한 후 난방관(6)에 물을 보급시키고자 할 때 사용자가 상기 수동보급변(141)을 열어 빠른 시간내에 난방관(6)내에 물을 채워줄 수 있다.

또, 상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a) 주변에는 난방수의 출탕온도를 검출하여 제어부(9)로 전송하는 더미스터(273')가 설치되고, 케이싱(1)내부에는 외부의 온도를 검출하여 제어부(9)로 전송하는 더미스터(8)가 설치되어 있으므로, 상기 제어부(9)에서 난방수의 현재온도를 사용자에 의해 설정된 온도이내에서 자동적으로 조절할 수 있음은 물론 외부의 온도가 동결온도에 이르렀을 때 동결방지 운전을 실시할 수 있는 것이다.

한편, 상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a)과 난방관(6) 및 물보충관(12) 사이에는 온수사용시 난방관(6) 측으로의 난방수 공급을 차단하는 삼방변(16)이 설치된다.

삼방변(16)은 제어부(9)의 지시에 의해 도시하지 않은 모터구동으로 모터축에 편심으로 연결된 체크볼(16')의 위치가 전환되는 동작에 의해 도 1 및 도 2에서와 같이 수로 방향을 전환시킬 수가 있는 것이다.

그리고, 상기 온수가열실(272)의 온수 배출공(27c)에는 출구에 온수배출관(15)이 연결되고 이 온수배출관(15)에는 수로를 임의적으로 차단하기 위한 온수밸브(151)가 설치되어 있다.

또, 배관내의 수류흐름을 감지하는 수류스위치(17)가 온수관배출관(15)에 설치되어, 제어부(9)에서 이 수류스위치(17)가 '온'되었을 때 온수를 사용하는 것으로 인식하고 통상시 난방관(6)측으로 절체되어 있는 삼방변(16)을 기수분리기(11)측으로 절체시켜 주게 되어 온수 사용시 난방이 이루어지지 않게 된다.

즉, 상기 제어부(9)에서 수류스위치(17)의 출력신호를 입력받아 온수의 사용여부를 판단한 후 그 결과에 따라 상기 삼방변(16)을 난방관(6) 또는 난방수바이패스관(16c)을 통해 기수분리기(11)측으로 절체시켜 주기 위한 제어신호를 발생시켜 주게 되므로, 보일러를 난방모드와 온수모드를 사용할 수 있음은 물론, 온수의 사용시 난방이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.

다시 말해서 상기 제어부(9)에서 수류스위치(17)의 출력신호가 오프상태에 있으면 난방모드로 인식하고, 통상시와 같이 상기 삼방변(16)의 체크볼(16')이 하측의 온수모드유도변(16b)을 폐쇄하고, 상측의 난방모드유도변(16a)을 개방시켜 난방관(6)측으로 난방수가 순환되는 상태를 유지토록 하여, 도 2와 같이 열교환기(27)이 난방수가열실(271)에서 배출된 난방수가 삼방변(16)의 난방모드유도변(16a), 난방관(6), 기수분리기(11), 순환펌프(10), 환수예비가열로(211)를 각각 거쳐서 열교환기(27)의 난방수가열실(271)로 순환되는 폐회로를 갖도록 하므로써 기존의 보일러에서와 동일하게 난방이 이루어지게 된다.

이와 반대로 사용자가 온수를 사용하기 위해 온수배출관(15)에 설치된 온수밸브(151)를 개방되므로 인해 수류스위치(17)가 '온' 신호를 발생하게 되면, 상기 제어부(9)에서는 삼방변(16)의 체크볼(16')을 도 3에서와 같이 상측으로 절체시켜 주게 되므로, 열교환기(27)의 난방수가열실(271)에서 배출된 난방수는 도 3에서와 같이 삼방변(16)의 온수모드유도변(16b), 난방수바이패스관(16c), 물보충관(12), 기수분리기(11), 순환펌프(10), 연소실(21)의 환수예비가열로(211)를 통해 열교환기(27)의 난방수가열실(271)로 순환되는 폐쇄회로를 갖게 된다.

따라서, 난방수는 선택되지 않은 난방모드를 감지하여 불필요하게 난방관(6)을 순환하지 않고 연소실(21)의 환수예비가열로(211)를 거쳐 열교환기(27)의 난방수가열실(271)로 직접 순환되므로 상기 난방수가열실(271) 사이에 위치된 온수가열실(272) 내의 온수는 종래의 보일러에서와 같이 버너(5)에서 직접적으로 가해지는 열에, 상기 난방수에서 전달되는 간접적인 열이 더해지를 결과가 되어 온수의 온도는 기존의 보일러에서 보다 대폭 상승하게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 여름철과 같이 온수만을 사용할 목적으로 보일러를 작동시킬 때에도 난방배관에 설치된 헤더를 잠그지 않아도 되어 사용성능 역시 향상된다.

또한, 상기 열교환기(27)의 온수배출관(15)과 직수관(13) 사이에는 난방사용중 온수용 온수밸브(151)가 열림으로 인해 수류스위치(17)가 '온'되면 제어부(9)로부터 출력되는 구동신호에 의해 일정시간 동안 열렸다가 자동으로 닫히는 바이패스제어밸브(18a)가 자동으로 일정시간 동안 열어 직수를 일부 혼합되게 하여 출탕 온수 온도를 낮추게 된다.

따라서, 상기 제어부(9)에서 리모콘 또는 수동조작장치(4)의 출력신호를 입력받은 결과, 사용자의 설정모드가 온수전용모드이면 삼방면(16)이 난방관(6)을 막아주는 상태에서 온수모드에 따른 통상운전을 수행하도록 하므로, 이와 같은 상태에서는 온수를 사용하지 않는 한 버너(5)의 연소기능이 수행되지 않게 되어 열교환기(27)내에 고여있는 온수가 고열화 될 우려가 전혀 없다.

한편, 차후 사용자가 온수용 온수밸브(151)를 열고 온수를 사용하므로 인해 수류스위치(17)가 '온' 된다 하더라도 온수배출관(15)과 직수관(13) 사이에 설치된 바이패스제어밸브(18a)를 열지 않게 된다.

만약, 상기와 같이 온수전용모드에서 온수용 온수밸브(151)가 열림으로 인해 수류스위치(17)가 '온' 되었을 때 온수배출관(15)과 직수관(13) 사이에 설치된 바이패스제어밸브(18a)를 열어준 다면, 그다지 높지 않은 온도로 데워진 온수에 다시 냉수가 섞이게 되는 결과가 되어 원하는 온도의 온수를 얻을 수 없으므로, 상기와 같이 온수전용 모드시에는 바이패스제어밸브(18a)를 닫은 상태로 유지시키는 가운데 통상의 온수운전을 수행하는 것이다.

그런데, 상기 제어부(9)에서 리모콘 또는 수동조작장치(4)의 출력신호를 입력받은 결과, 난방/온수 겸용모드인 것으로 판단된 상태에서 사용자가 온수사용을 위해 온수용 온수밸브(151)를 열어 수류스위치(17)가 수초이상 '온' 상태를 유지하면 상기 바이패스제어밸브(18a)를 일정시간이상 열어주게 되므로, 난방 사용중 열교환기(27)내에서 고온화 되었던 온수에 직수관(13)에 들어있는 냉수가 도 3의 점선과 같이 바이패스제어밸브(18a)를 통해 섞이게 되어 온수밸브(151)를 통해 배출되는 온수는 사람이 사용하기에 알맞은 온도를 갖고 배출되므로, 고온의 온수가 직접 배출되므로 인해 사용자가 화상을 입게 되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이때, 상기 바이패스제어밸브(18a)가 열린 상태를 유지하는 일정시간은 열교환기(17)의 온수 가열부 용량에 의해 결정되는 것으로, 온수가열실(272)내에 고여 있으면서 난방 사용시 고열화 된 온수가 모두 빠져나오고 새로운 냉수가 온수가열실(272)을 통과하여 가열된 후 나오는데 걸리는 시간이 충분하다.

또한, 상기 열교환기(27)의 온수가열실(272) 저부에 형성된 물유입공(27b)에 연결된 수도관과 같은 직수관(13)에는 동파방지용 히터(131)와 고압방지변(132)이 설치되어 있으므로, 겨울철 직수관(13)의 동파를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 과다한 수압으로 인한 각종 관들의 파손을 방지할 수 있다.

이밖에도, 상기 물탱크(3)에는 물탱크내의 수량을 검지하여 제어부(9)로 전송하는 플로트스위치(31)가 설치도어 있으므로 상기 제어부(9)에서 물탱크(3)내의 수위를 인식하고 물을 보충시킬 것 인지의 여부 및 각부를 어떻게 제어할 것인지를 판단할 수 있다.

또, 물탱크(3)의 일측 저부에는 오버플로우관(32)이 설치되어 있으므로 과다하게 공급되는 물을 외부로 배출시킬 수 있고, 열교환기(27)의 난방수 배출관과 물탱크(3) 사이에는 바이패스유도관(7)이 설치되어 있으므로 난방관(6)을 회전한 난방수가 남을 경우 이를 물탱크 내로 유도시켜 줄 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 버너(5)의 연소열로 온수 및 난방수를 직접적으로 가열토록 하므로써, 가열 시간의 현저한 단축 및 이에 소요되는 연료를 절약할 수 있다.

또, 단위 크기를 최소화하는 것에 의해 전체적인 기기의 슬림화 및 콤팩트화가 가능하게 된다.

그리고, 난방 사용중 초기에 온수가 고온으로 가열된 상태로 출탕되는 것을 방지하여 안심하고 사용할 수 있는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 전체 회로도

도 2는 본 발명의 난방모드 선택시 삼방변의 절체상태 및 난방수의 흐름상태를 나타낸 난방 및 온수회로의 구성도

도 3은 온수 사용시 삼방변의 절체상태 및 난방수의 흐름상태를 나타낸 난방 및 온수회로의 구성도

도 4는 본 발명의 열교환기를 보인 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 케이싱 2 : 연소기

3 : 물탱크 4 : 리모콘 또는 수동조작장치

5 : 버너 6 : 난방배관

9 : 제어부 11 : 기수분리기

16 : 삼방변 17 : 수류스위치

18 : 바이패스 밸브 21 : 연소실

27 : 열교환기 28 : 배기연통

271 : 난방수가열실 272 : 온수가열실

Claims (7)

1. 속이 빈 함체내로 각 구조물들이 설치되는 보일러케이싱(1)과;

   상기 보일러케이싱(1)내에 설치되어 연료의 연소로 열에너지를 방출하는 버너(5)와;

   상기 버너(5)의 상측에 위치되며, 상판(273), 하판(274)의 사이로 격판(275)과 다수의 분할판(276)들에 의해 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)들이 서로 다른 통로를 가지도록 복수로 반복 적층되며, 이 난방수가열실(271)과 온수가열실(272)을 가열하기 위해 버너(5)의 연소열이 통과되는 배기연통(28)이 관통되고, 난방수 배출공(27a)과 직수관(13)이 연결되는 물유입공(27b) 및 온수배출공(27c)이 각각 뚫어지는 열교환기(27)와;

   상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a)을 통해 상하 난방수가열실(271)과 연통되어 실내 난방위치로 배관되는 난방관(6)과;

   상기 열교환기(27)의 온수배출공(27c)에 접속되며 난방수가열실(271) 사이로 격리되게 서로 다른 통로를 갖는 온수가열실(272)의 입구측으로 접속된 직수관(13)을 통해 외부의 직수가 공급되어 버너(5)의 열교환으로 가열되어 온수를 배출하는 온수배출관(15)과;

   온수모드 및 난방모드의 선택으로 제어부(9)의 지시에 의해 체크볼(16')의 위치가 전환되어 난방수가 상기 난방관(6) 및 난방수바이패스관(16c)으로 난방수 공급방향을 제어하는 삼방변(16)과;

   상기 직수관(13)과 온수배출관(15)의 사이를 연통시켜 바이패스제어밸브(18a)로 그 통로를 제어시키는 바이패스관(18)과;

   상기 연소실(21)의 환수예비가열로(211)와 연결되는 난방수 환수공(21a)과 난방관(6) 및 물보충관(12) 사이에는 기수분리기(11)와;

   상기 온수배출관(15)에는 온수의 사용을 전기적인 신호로 검출하여 제어부(9)로 출력시켜 주는 수류스위치(17)가 설치됨을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 연소실(21)의 외측에는 과열에 의한 화재를 방지시키기 위한 바이메탈(22)을 설치하고, 상기 버너(5)의 근방에는 착화를 감지하는 착화감지센서(25)가 구비됨을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 버너(5)에는 연료필터(51)와 연료예열장치(53)를 설치한 것을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 열교환기(27)의 난방수 배출공(27a) 주변에는 난방수의 출탕온도를 검출하여 제어부(9)로 전송하는 검출용 더미스터(273')를 설치하고, 케이싱(1)내부에는 제어부(9)에서 외부의 온도를 검출하여 동결운전 여부를 판단하는 동결방지용 더미스터(8)가 설치됨을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 열교환기(27)의 직수관(13)에는 동파방지용 히터(131)와 과압방지변(132)을 설치한 것을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 보일러케이싱(1)에는 외기의 온도가 소정온도 이하로 저하되는 것을 방지하여 제어부로 통보해 주는 저온감지용 바이메탈(19)을 설치한 것을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 기수분리기(11)의 입수구와 직수관(13) 사이에는 사용자에 의해 선택적으로 개폐되는 수동보급변(141)이 구비된 물보급관(14)을 설치한 것을 특징으로 하는 보일러를 이용한 온수 및 난방장치.