KR100706105B1

KR100706105B1 - 온수 급탕 시스템

Info

Publication number: KR100706105B1
Application number: KR1020040070825A
Authority: KR
Inventors: 김경진
Original assignee: 김경진
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2007-04-13
Also published as: KR20060022059A

Abstract

본 발명은 지역난방을 하는 대단위 아파트단지에서 사용하는 온수 급탕시스템에 관한 것으로, 자세하게는 차가워진 온수를 급탕 시스템으로 가열하여 물의 낭비를 막고 식은 온수를 낭비하고 지불하는 비용을 절감하기 위한 온수 급탕 시스템에 관한 것이다.

특히 겨울철에 샤워나 목욕을 하기 위하여 온수를 사용하려 할 경우에 온수를 틀어 따뜻한 온수가 나오기 까지 약 10분 내지 15분정도 물을 틀고 기다려야하는 경우가 빈번하게 발생한다. 샤워나 욕탕에 물을 받기위하여 많은 양의 물이 낭비되는 것을 막을 수 없는 상황으로 국가적으로 대단히 커다란 낭비 요인이 되고 있다. 또한 수용가의 사용자는 차가운 물로 샤워를 못하면서 내버리는 물이 온수 계량기에는 사용량으로 적산되어 지역 난방공사에 비용을 지불하게 되는 비용이 적지 않기 때문에 온수 급탕 시스템을 제공하게 된 것이다.

본 발명의 구성은 3개의 온도를 감지하는 센서(50,60,70)와 냉각된 온수를 급히 데우는 급탕보일러(20)와, 온수관(10)에 흐르는 온수의 통로를 개폐하는 밸브(80)와 샤워나 욕탕에서 조작하는 수도전(30)과 수도전(30)에 연결되어 냉수를 공급하는 수도관(90)으로 구성되어 있다.

본 발명의 효과는 온도가 낮아진 온수를 낭비하지 않고 급탕 시스템으로 데워서 사용하므로 물의 절감과 또한 온수비용의 절감을 동시에 얻을 수 있다.

온수 파이프, 순간온수기, 온도센서

Description

온수 급탕 시스템 {System for Supplying Hot Water}

도 1은 본 발명의 온수시스템의 구성을 도시하는 도면이며,

도 2는 본 발명의 시간 변화에 따른 온수의 온도변화를 나타내는 그래프의 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 온수 파이프 20 : 순간온수기 25 : 형상기억합금 밸브

26 : 서모스탯(Thermostat) 30 : 수도전 33 : 작동센서

35 : 수도전 손잡이 40 : 샤워기 50 : 온도센서1(C1)

60 : 온도센서2(C2) 70 : 온도센서3(C3) 85 : 컨트롤러

90 : 냉수공급관 95 : 버너

본 발명은 온수의 초기온도가 충분히 예열되도록 하는 온수 급탕 시스템에 관한 것이다. 상세하게는 지역난방을 하는 대단위 아파트단지에서 사용하는 온수 급탕시스템에 관한 것으로, 자세하게는 차가운 온수를 급탕 시스템으로 가열하여 물의 낭비를 막고 식은 온수를 낭비하고 지불하는 비용을 절감하기 위한 온수 급탕 시스템에 관한 것이다.

종래기술로는 물을 절약하기 위하여 등록실용신안 제204207호가 공개되었으며 내용은 손 또는 발을 사용하여 동작되는 수도 밸브에 관한 것으로, 발 조작용의 경우 발판을 눌러 힘을 가하면 가한 힘이 연결장치에 의해 수도 밸브를 열게 되고, 누르는 힘에 따라 나오는 물의 양을 조절 가능하고, 발의 좌우 회전에 따라 물의 온도를 조절할 수 있으며, 별도의 고정 장치에 의해 발을 떼어도 원하는 양으로 물이 계속 나오게 하는 것이 가능하며, 발을 떼면 2중 스프링 장치에 의해 곧바로 단수가 되게 하는 발을 사용하여 동작되는 것으로서, 발을 올려놓는 발판상부와 발판상하 고정 축에 의해 상기 발판상부와 연결되는 발판하부를 구비하는 발판, 상기 발판에 연결되며 상기 발판을 누름에 의해 가해진 압력을 저장 후 복원하기 위한 압력 전달수단, 냉온수인입관 및 냉온수배출관과 연결되어 외부로 배출되는 물의 양 및 냉온수 인입양을 조절하기 위한 밸브 조절 수단, 상기 발판상부에 연결되어 상기 압력 전달 수단으로부터 전달된 힘을 상기 밸브 조절 수단으로 연결해주기 위한 연결수단 및 상기 발판상부의 외부로 돌출되어 발로 누르는 정도에 따라 상기 발판의 기울기가 다단계로 고정되어 상기 밸브 조절 수단을 통해 배출되는 물의 양을 고정시키는 수량 고정 장치를 포함하여 이루어진 것으로, 발 디딤판에 올라서야 물이 배출되기 시작하는 단점이 있으며, 정밀하지 못한 발의 동작으로 물의 양을 조절하게 되므로 정밀한 조절이 불가능한 고안이다.

난방수를 이용하여 난방과 동시에 온수를 공급하는 난방 및 온수제어장치는 등록특허 제342132호에 개시되어 있고, 이러한 난방 및 온수제어장치는 난방수 통과 난방층과 상수 통과 예열 층이 번갈아 다층 형성된 열교환부 및 상수 중 일부를 온수로 사용하기 위하여 대기중 예열이 이루어지게 하고, 난방 순환시에는 난방용으로 흐름을 유지하면서 상수의 예열도 이루어지도록 하기 위한 난방수 유입관, 밸브구동수단, 온수유출관, 상수유입관, 난방수유출관, 전환밸브, 환수관을 구비한 콘트롤부를 포함한다. 그러나 이러한 콘트롤부는 구조가 복잡하여 제조하기가 어려운 단점이 있다.

근간에는 에너지 효율을 극대화하기 위하여 냉방·난방을 각 건물에 설치하지 않고 한 곳에 집중된 열공급 플랜트에서 증기·온수·냉수 등으로 공급하는 시스템을 사용하는 것이 추세이며, 가정의 집중 냉난방이나 빌딩의 전관 냉난방을 지역적으로 확대한 것이다. 난방만 하는 경우를 지역난방이라고 구분하는데 1830년대 영국의 M.I. 브루넬이 각 주택에서 배출되는 매연에 의한 대기오염을 방지할 목적으로 고안하였으며, 제 2 차세계대전 후 유럽에서 복구 작업을 할 때 대대적으로 보급되었다. 한랭한 기후인 북유럽·러시아에서 이용효율이 높다. 지역냉난방은 1938년 미국 워싱턴시의 빌딩 군에서 처음으로 채택, 사용되었다. 지역냉난방의 장점으로는 ① 대규모 열원기기를 이용한 에너지의 효율적 이용 ② 대기오염방지 ③ 에너지의 안전이용 ④ 개개 건물의 공간절감 ⑤ 유지·관리의 노동력 절감 등이 있어 이러한 장점 등을 이유로 많은 아파트들이 지역 냉난방을 사용하고 있는 것이 현실이다.

그러나 열공급 플랜트에서부터 거리가 멀고 추운 날씨에 새벽에 샤워를 하기 위하여 온수를 틀은 경우, 특히 겨울철에 샤워나 목욕을 하기 위하여 온수를 사용하려 할 경우에 온수를 틀어 따뜻한 온수가 나오기 까지 약 10분 내지 15분정도 물을 틀고 기다려야하는 경우가 빈번하게 발생한다. 샤워나 욕탕에 물을 받기위하여 많은 양의 물이 낭비되는 것을 막을 수 없는 상황으로 국가적으로 대단히 커다란 낭비 요인이 되고 있다. 또한 수용가의 사용자는 차가운 물로 샤워를 못하면서 내버리는 물이 온수 계량기에는 사용량으로 적산되어 지역 난방공사에 비용을 지불하게 되는 비용이 적지 않기 때문에 이를 개선하기 위한 장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로서, 지역난방을 하는 대단위 아파트단지에서 사용하는 온수 급탕시스템에 관한 것으로, 자세하게는 차가운 온수를 급탕 시스템으로 가열하여 물의 낭비를 막고 식은 온수를 낭비하고 지불하는 비용을 절감하기 위한 온수 급탕 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 겨울철에 샤워나 목욕을 하기 위하여 온수를 사용하려 할 경우에 온수를 틀어 따뜻한 온수가 나오기 까지 약 10분 내지 15분정도 물을 틀고 기다려야하는 경우가 빈번하게 발생한다. 샤워나 욕탕에 물을 받기위하여 많은 양의 물이 낭비되는 것을 막을 수 없는 상황으로 국가적으로 대단히 커다란 낭비 요인이 되고 있다. 또한 수용가의 사용자는 차가운 물로 샤워를 못하면서 내버리는 물이 온수 계량기에는 사용량으로 적산되어 지역 난방공사에 비용을 지불하게 되는 비용이 적지 않기 때문에 온수 급탕 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 지역난방 플랜트에서 온수를 공급하는 배관과 연결되어 수용가의 내부에 설치되는 급탕시스템에 있어서, 상기 지역난방 플랜트에서 온수를 공급하기위한 온수공급 파이프(10)와; 상기 온수 공급 파이프(10)와 연결되어 외부의 차가운 기운으로 냉각된 온수를 급탕하기위한 순간온수기(20)와; 상기 순간온수기(20)와 연결되어 온수와 냉수를 분배하여 사용하는 밸브 손잡이(35)를 구비한 수도전(30)과; 상기 순간온수기(20)와 수도전(30)과의 사이에 설치되어 온수의 흐름을 개폐하는 개폐밸브(80)와; 상기 수도전(30)을 작동하였을 때 온수의 온도와 수도전(30)의 작동 상태에 따라 개폐밸브(80)와 순간온수기(20)를 컨트롤하는 컨트롤러(85)와; 상기 컨트롤러(85)에 온수 변화를 감지하여 정보를 제공하는 온도센서1(50), 온도센서2(60), 온도센서3(70)과; 상기 수도전(30)에는 온수 공급 파이프(10)와 별도로 연결된 수도 냉수배관(90)을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 온도센서1(50)은 온수 공급 파이프(10)의 내부에 설치되어 지역난방 플랜트에서 공급되는 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러(85)로 정보를 전달하고, 온도센서2(60)는 순간온수기(20)와 수도전(30)사이에 설치되어 수도전(30)으로 공급되는 온수의 온도를 측정하여 컨트롤러(85)로 정보를 전달하고, 온도센서3(70)은 순간온수기(20)의 파이프 내부에 설치되어 가열된 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러 (85)로 정보를 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도센서3(70)은 순간온수기(20)내부의 가열된 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러(85)에 전달하여 정해진 온도에 도달하면 컨트롤러(85)가 개폐밸브(80)를 개방하여 온수가 수도전(30)으로 공급되도록 하며, 정해진 온도 보다 떨어지면 개폐밸브(80)를 폐쇄하여 온수가 수도전(30)으로 공급되지 못하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 컨트롤러(85)는 온도센서1(50)과 온도센서2(60)의 온도가 근접한 온도(C2)에 이르면 순간온수기(20)를 소화하여 더 이상의 가열됨이 없이 지역난방 플랜트에서 공급하는 온수를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 수도전(30)은 냉수 영역으로 수도전 손잡이(35)가 위치했을 경우는 순간온수기(30)가 작동하지 않도록 하고, 온수영역에 수도전(30) 손잡이(35)가 위치할 경우에 순간온수기(20)가 작동하도록 하며, 온수영역의 끝에 놓여진 경우는 온수만을 공급되도록 하기 위하여 수도전(30)내부에 장착되어 수도전(30)의 손잡이(35)의 위치정보를 컨트롤러(85)에 전달하는 작동센서(33)가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 개폐밸브(80)를 대신하여 순간온수기(20)의 파이프 내부에 형상기억합금의 밸브(도시하지 안음), 또는 서모스탯(Thermostat)(도시하지 않음)을 사용하여 일정한 온도에 도달하면 밸브가 열리고 일정온도 이하로 내려가면 밸브가 닫치는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면의 간단한 설명으로, 도 1에는 본 발명의 온수시스템의 구성이 도시되고, 도 2에는 본 발명의 시간 변화에 따른 온수의 온도변화를 나타내는 그래프의 도면이다.

이하 첨부한 각 각의 도면을 바탕으로 상세한 구조를 설명한다.

도 1에는 본 발명의 온수시스템의 구성을 나타내는 것으로, 열공급 플랜트로부터 온수를 공급하는 온수파이프(10)는 순간온수기(20)와 연결되어 있고, 순간온수기(20)의 내부 배관 안에는 온수의 온도를 측정할 수 있는 센서3(70)이 설치되어 있으며, 순간온수기 전의 온수파이프(10)의 배관 내부에는 온수의 온도를 측정할 수 있는 센서1(50)이 설치되어 있고, 순간온수기(20)와 수도전(30)의 사이에는 온수의 온도를 측정하는 센서2(60)가 배관 내부에 설치되어 있으며 센서2(60)와 수도전(30)과 사이에는 온수의 공급을 개폐할 수 있는 개폐밸브(80)가 연결되어 있어 수도전(30)으로 공급되는 온수를 컨트롤러(85)의 신호에 의하여 작동되는 구성을 나타내는 도면이다. 수도전(30)은 개폐밸브(80)와 연결된 이점쇄선으로 표기된 온수파이프(10)와 일점쇄선으로 표기된 냉수 파이프(90)가 연결되어 있어 수도전(30)의 손잡이(35) 위치에 따라 온수나 냉수가 샤워기(40)에 공급되는 구성을 나타내는 것으로 샤워기(40)의 구성 대신에 다른 구성으로 대치가 가능한 것이다.
이때, 상기 수도전(30) 내부에는 손잡이35)로 냉수 또는 온수를 틀었을 경우 이를 감지하여 컨트롤러(85)에 신호 전달하는 작동센서(33)가 구비된다. 즉, 상기 작동센서(33)는 손잡이(35)를 냉온수 끝단에 위치시킨 상태에서 틀었을 경우에 이를 감지하여 컨트롤러(85)에 신호 전달하게 된다.

먼저 본 발명의 작동 순서를 설명하면 사용자가 수도전(30)의 밸브 손잡이(35)를 온수위치의 끝단으로 위치하고 물을 틀었을 경우 작동센서(33)는 수도전(30)의 위치를 컨트롤러(85)에 신호를 보냄과 동시에 컨트롤러(85)는 상기 개폐밸브(80)를 닫아 온수파이프(10)로 공급되는 물이 샤워기(40)로 토출되는 것을 차단하게 된다.
이때, 상기 컨트롤러(85)는 개폐밸브(80)를 닫고 동시에 순간온수기(20)의 버너(95)를 점화시켜 물을 가열하게 되고, 순간온수기(20)로 가열되는 물의 온도가 센서3(70)이 미리 정한 적정한 온도(예: 섭씨20도)에 도달하면 센서3(70)은 이를 감지하여 컨트롤러(85)에 신호전달함과 동시에 컨트롤러(85)는 상기 개폐밸브(80)를 열어 순간온수기(20)에서 가열된 온수를 샤워기(40)에 공급하게 되는 것이다.
그리고 시간이 지나 온수파이프(10)에서 공급되는 물의 온도가 순간온수기(20)에서 데워진 온도에 도달하게 되면 순간온수기의 필요성이 없어지게 되므로 컨트롤러(85)는 센서1(50)의 온도와 센서2(60)의 온도를 비교하여 온도가 근접한 온도(C2)에 도달한 경우에는 순간온수기(20)의 버너(95)를 소화하여 열공급 플랜트로부터 공급되는 온수가 수도전(30)으로 직접 공급되게 하는 것이다.
즉, 열공급 플랜트에서 공급되는 물의 온도를 체킹하는 센서1(50)과 순간온수기(10)에서 배출되는 물의 온도를 체킹하는 센서2(60)가 미리 정한 적정한 온도(C2, 예:섭씨20도)에 서로 근접하게 도달하게 되면 이를 컨트롤러(85)가 감지하여 순간온수기(10)의 버너(95)를 소화시키고, 이후부터는 열공급 플랜트로부터 공급되는 온수가 수도전(30)으로 공급되도록 하게 된다.

수도전(30)의 손잡이 밸브의 위치가 냉수에 위치한다면, 즉, 손잡이(35)로 냉수만 튼다면 작동센서(33)는 밸브의 위치를 파악하여 컨트롤러(85)에 전달하고 상기 개폐밸브(80)를 닫은 상태로 유지하게 하여 냉수만이 공급되도록 하여 온수의 낭비를 막는 구성이며, 손잡이 밸브위치를 감지하여 컨트롤러(85)에 전달하는 작동센서(33)는 작동 범위는 수도전(30)의 온수 끝단 위치로 하거나 또는 어느 정도의 범위를 지정하는 것도 가능한 구성이다.

다음은 도 2를 기준으로 온도의 변화와 센서들과 측정된 온수의 온도의 상관관계를 그래프를 기준으로 설명한다. 도 2의 상부 그래프는 온도와 시간의 흐름을 나타내는 도표이며, 도표에서 B0은 순간온수기(20)의 온수 가열관 내부에 흐름이 정지된 상태에서 가열되어 온도가 상승하는 상태를 나타내는 것이며, 실선으로 연장된 B1은 순간온수기(20)가 미리 정해진 일정한 온도(예: 섭씨20도)에 도달하여 센서3(70)이 컨트롤러(85)에 온도 정보를 전달하여 개폐밸브(80)를 열면 온수의 흐름이 발생하여 급격히 상승하던 순간온수기(20)의 관 내부의 온도가 서서히 상승하게 되며, 열공급 플랜트로부터 온수를 공급하는 온수파이프(10)에 흐르는 온수의 온도는 A의 실선과 같이 변화 하게 되어 C1의 순간에 컨트롤러(85)는 순간온수기 (20)를 소화하게 되는 구성으로서, 순간온수기(20)가 더 이상 가열을 하지 않아도 열공급 플랜트에서 공급되는 온수로서 샤워나 목욕을 할 수 있는 것이다.

그래프 A는 t1의 시점에 개폐밸브(80)가 열리는 순간부터 열공급 플랜트에서 온수가 공급되므로 시작의 온도는 일정하지 않으나 실내 내부의 온도로 인하여 약간 상승하고 다시 외부의 온수 배관 내부에 차가워진 온수로 인하여 온도가 하강한 후에 열공급 플랜트에서 공급되는 온수로 인하여 재차 온도가 상승하는 것을 표기하고 있는 것이다.

시간을 나타내는 그래프의 원점에서부터 t1의 시간 까지 개폐밸브(80)가 닫혀 있으므로 차가워진 온수를 흘려보낼 필요 없이 순간온수기(20)에서 데우고 일정한 온도에 도달하면 개폐밸브(80)를 열어 온수를 사용하게 하며, 순간온수기(20)로 데워지는 온수의 온도에 열공급 플랜트에서 공급되는 온수의 온도가 근접하면 더 이상 온수를 가열할 필요가 없어지므로 순간온수기(20)를 끄게 하는 것이다.

다른 실시 예로서 개폐밸브(80)를 대신하여 순간온수기(20)내부에 일정한 온도에 도달하였을 때에 밸브를 여는 형상기억합금으로 이루어진 밸브나 써모스탯(자동차의 쿨링에 사용하는 밸브)을 사용하는 것도 가능한 다른 실시 예이다.

따라서 t1의 시간동안 차가워진 온수를 절약하여 온도가 내려갔음에도 온수의 비용을 지불하여야하는 낭비요소를 없애고 샤워하기에 적합한 더운물이 나올 때까지 기다려야하는 시간의 낭비를 줄일 수 있게 되었다.

이상으로, 본 발명에 따른 차가워진 온수를 급탕 시스템으로 가열하여 물의 낭비를 막고 식은 온수를 낭비하고 지불하는 비용을 절감하기 위한 온수 급탕 시스 템을 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 사항과 균등한 범위의 모든 기술적 사상에 대하여 미친다고 할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 온수 급탕 시스템은 온도가 낮아진 온수를 낭비하지 않고 급탕 시스템으로 데워서 사용하므로 물의 절감과 또한 온수비용의 절감과, 시간의 절약을 동시에 얻을 수 있다.

Claims

지역난방 플랜트에서 온수를 공급하는 배관과 연결되어 수용가의 내부에 설치되는 급탕시스템에 있어서,

상기 지역난방 플랜트에서 온수를 공급하기위한 온수공급 파이프(10)와;

상기 온수 공급 파이프(10)와 연결되어 외부의 차가운 기운으로 냉각된 온수를 급탕하기위한 순간온수기(20)와;

상기 순간온수기(20)와 연결되어 온수와 냉수를 분배하여 사용하는 밸브 손잡이(35)를 구비한 수도전(30)과;

상기 순간온수기(20)와 수도전(30)과의 사이에 설치되어 온수의 흐름을 개폐하는 개폐밸브(80)와;

상기 수도전(30)을 작동하였을 때 온수의 온도와 수도전(30)의 작동 상태에 따라 개폐밸브(80)와 순간온수기(20)를 컨트롤하는 컨트롤러(85)와;

상기 컨트롤러(85)에 온수 변화를 감지하여 정보를 제공하는 온도센서1(50), 온도센서2(60), 온도센서3(70)과;

상기 수도전(30)에는 온수 공급 파이프(10)와 별도로 연결된 수도 냉수배관(90)을 구비한 것을 특징으로 하는 온수 급탕 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 온도센서1(50)은 온수 공급 파이프(10)의 내부에 설치되어 지역난방 플 랜트에서 공급되는 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러(85)로 정보를 전달하고, 온도센서2(60)는 순간온수기(20)와 수도전(30)사이에 설치되어 수도전(30)으로 공급되는 온수의 온도를 측정하여 컨트롤러(85)로 정보를 전달하고, 온도센서3(70)은 순간온수기(20)의 파이프 내부에 설치되어 가열된 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러(85)로 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 온수 급탕 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 온도센서3(70)은 순간온수기(20)내부의 가열된 온수의 온도를 감지하여 컨트롤러(85)에 전달하여 정해진 온도에 도달하면 컨트롤러(85)가 개폐밸브(80)를 개방하여 온수가 수도전(30)으로 공급되도록 하며, 정해진 온도 보다 떨어지면 개폐밸브(80)를 폐쇄하여 온수가 수도전(30)으로 공급되지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 온수 급탕 시스템.
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제 1항에 있어서,

상기 수도전(30)은 냉수 영역으로 수도전 손잡이(35)가 위치했을 경우는 순간온수기(30)가 작동하지 않도록 하고, 온수영역에 수도전(30) 손잡이(35)가 위치할 경우에 순간온수기(30)가 작동하도록 하며, 온수영역의 끝에 놓여진 경우는 온수만을 공급되도록 하기 위하여 수도전(30)내부에 장착되어 수도전(30)의 손잡이의 위치정보를 컨트롤러(85)에 전달하는 작동센서(33)가 구비된 것을 특징으로 하는 온수 급탕 시스템.
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