KR100735883B1

KR100735883B1 - 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치

Info

Publication number: KR100735883B1
Application number: KR1020060025859A
Authority: KR
Inventors: 김재헌; 김상대
Original assignee: 주식회사 삼양테크
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2007-07-06

Abstract

본 발명은 순간온수가열기에 있어서, 열교환기의 상부에서 하부로 내설되어 공급수를 공급하는 공급관이 구비되고, 상기 공급관의 상부 일측에 온수의 급부하시 온도감지센서가 신속하게 온도를 감지하도록 소정량의 공급수를 유출하는 유출홈이 구비되는 사전부하감지부가 구비되며, 상기 사전부하감지부에서 감지된 온수의 온도값을 저장하는 제어부가 구비되고, 상기 제어부에서 전송되는 온도값에 따라 공기의 압력을 조절하여 스팀을 개방 및 폐쇄하면서 열교환기 내부로 공급되는 스팀의 공급량을 조절하는 스팀조절부가 구비되는 것으로, 공급관의 일측에 구비된 유출홀로 공급수가 유출되어 온수의 온도변화를 온도감지센서가 빠르게 감지함과 아울러 온수의 온도변화에 따라 공기조절부재에서 조절된 공기압을 이용하여 스팀조절밸브가 스팀의 개방 및 폐쇄를 조절하므로 제어부에 설정된 설정치의 ±3℃이내의 온수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 정전발생시에도 스팀조절밸브의 작동축이 스프링의 기계적인 힘에 의해 복원되어 개폐공을 폐쇄하므로 열교환기 내부에 저장된 온수의 과열을 방지힐 뿐만 아니라 안전하게 사용할 수 있는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치를 제공함에 있다.

Description

순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치{Apparatus sensing to temperature before and hot-water supply device for hot water heating}

도 1은 종래 순간온수가열기의 전체 구성도

도 2는 종래 순간온수가열기의 개략도

도 3은 본 발명이 적용된 순간온수가열기의 구성도

도 4는 본 발명 사전감지부를 나타낸 단면도

도 5는 본 발명 스팀조절부를 나타낸 단면도로서

a는 공기탱크내부로 공기가 공급되는 상태를 나타낸 것이고,

b는 정전시 스프링의 힘에 의해 개폐공을 폐쇄하는 상태를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 사전감지부 110: 공급관

120: 유출홈 200: 제어부

300: 스팀조절부 310: 공기조절부재

320: 스팀제어밸브 321: 몸체

321a: 개폐공 322: 공기탱크

322a: 차단막 323: 공기공급관

324: 지지편 325: 작동축

325a: 개폐구 326: 스프링

본 발명은 순간온수가열기에 관한 것으로서, 특히 공급관의 일측에 유출홈이 구비되어 열교환기의 내부로 유입되는 공급수의 온도변화를 온도감지센서가 빠르게 감지함과 아울러 온수의 온도변화에 따라 공기조절부재에서 조절된 공기압을 이용하여 스팀의 개방 및 폐쇄를 조절하므로 설정치의 ±3℃이내의 온수를 공급할 수 있고, 정전발생시에도 스팀조절밸브의 작동축이 스프링의 기계적인 힘에 의해 개폐공을 폐쇄하므로 온수의 과열을 방지하여 안전하게 사용할 수 있는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 순간온수가열기는 실생활에서 급하게 온수가 필요할 경우 보일러에서 발생하는 고온의 스팀(약 130℃)을 공급받아 열교환기의 내부로 공급되는 공급수(약 5℃)와 열교환되어 사용자가 사용하기 적당한 온도(60~70℃)로 가열된 온수를 각 사용장소로 공급하는 것이다.

이러한 순간온수가열기(1)에서 온수를 가열하기 위한 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 보급수탱크(40)에서 공급되는 공급수와 보일러(30)에서 연소되는 고열이 열교환되어 발생하는 스팀이 공급되도록 보일러(30)의 일측에 스팀공급관(30)이 구비되고, 상기 스팀공급관(50)의 단부에 보일러(30)에서 공급되는 스팀의 등압을 유지하면서 여러 장소로 보내기 위해 일측에 다수개의 분배관(미도시)이 연결된 스팀헤더(60)가 구비되며, 상기 스팀헤더(60)에서 연장되는 스팀공급관(50)의 단부에 바이메탈(bimetal)의 온도변화에 따라 스팀을 개방 및 폐쇄하는 스팀제어밸브(20)가 구비되고, 상기 스팀제어밸브(20)의 일정간격 이격된 위치에 스팀을 공급받는 열교환기(10)가 구비된다.상기 열교환기(10)는, 내부에 스팀공급관(50)이 연장되어 수직으로 내설되며, 상기 스팀공급관(50)의 일측에 열교환이 효과적으로 이루어지도록 다수개의 열교환코일(11)이 구비되고, 상기 열교환코일(11)의 단부와 연통되어 열교환되면서 발생하는 응축수를 열교환기(10)의 하부로 배출하는 응축수배출관(12)이 구비되며, 상기 열교환기(10)의 상부에 위치하여 내부로 공급되는 공급수의 온도를 감지하는 온도감지센서(13)가 구비되고, 상기 온도감지센서(13)의 외주면에 공급수를 유도하여 안내하는 센싱챔버(14)가 수직으로 구비되며, 상기 열교환기(10)의 하부에는 열교환에 필요한 공급수를 공급하는 공급관(15)이 구비되고, 상기 공급관(15)의 일측에 연결되어 공급되는 공급수의 소정량을 열교환기(10)의 상부에 위치한 센싱챔버(14)로 유도하는 유도관(16)이 구비되며, 상기 열교환기(10)의 상부에는 열교환된 온수가 배출되어 사용장소로 공급되는 온수배출관(17)이 구비된다.

상기와 같이 구성되는 순간온수가열기(1)는, 보일러(30)에서 발생한 스팀을 스팀공급관(50)을 통해 스팀헤더(60) 측으로 공급하며, 공급된 스팀은 다수개의 분배관을 통해 여러 사용장소로 각각 공급됨과 동시에 상기 스팀헤더(60)에 연장된 스팀공급관(50)으로 스팀이 공급되고, 이 스팀은 스팀제어밸브(20)의 제어에 의해 열교환코일(11)의 내부로 공급되어진다.

상기 열교환코일(11)의 내부로 공급된 고온의 스팀이 열교환기(10)의 상부에서 하부로 유입되는 저온의 공급수와 열교환되면서 열교환기(10)의 내부에 저장되는 공급수를 일정온도의 온수로 맞춰줌과 동시에 열교환코일(11)의 내부에 열교환되면서 액화된 응축수는 응축수배출관(12)으로 배출되고, 소정의 온도로 가열된 온수는 온수배출관(17)을 통해 각 사용처로 공급된다.

또한, 온수가 각 사용처에 공급되면 공급된 양만큼 공급관(15)으로 공급수가 공급됨과 동시에 유도관(16)으로 소정량의 공급수가 공급된다. 이때, 온도감지센서(13)가 유도관(16)을 통해 방출되는 공급수의 온도를 감지하여 스팀제어밸브(20)를 개방하고, 상기 스팀제어밸브(20)를 통해 열교환기(10) 측으로 스팀을 공급하여 공급수를 일정한 온도로 열교환하여 온수로 가열하는 것이다.

그런데 상기와 같이 구성되는 종래의 순간온수가열기는, 공급수가 공급되는 유도관이 열교환기의 하부에서 상부로 형성되어있어 온수의 급부하시 온도감지센서에 감지되는 감지속도가 느려 적절한 온도제어가 불가능할 뿐만 아니라 바이메탈의 온도변화에 따라 스팀조절밸브가 스팀을 조절하므로 온도변화에 따른 대응속도가 느려 공급되는 온수의 온도변화가 ±10℃ 이상 차이가 나는 단점이 있었고, 상기와 달리 전동식 액츄에이터를 사용한 스팀조절밸브를 사용하는 경우도 있지만 전동식밸브의 반응속도가 약 53±5sec로 반응속도가 느려서 급부하 발생시 온수의 온도변화가 ±5℃ 이상 차이가 나는 단점이 있었다.

또한, 온수의 급부하가 걸린 후 열교환기가 작동하다가 정전이 발생하면 스팀제어밸브가 폐쇄되지 아니하고 개방된 상태에서 열교환기 측으로 계속 스팀이 공급되므로 온수의 과열이 발생하여 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어지는 것으로, 그 목적은 공급관의 일측에 유출홀이 구비되어 열교환기의 내부로 유입되는 공급수의 온도변화를 온도감지센서가 빠르게 감지함과 아울러 온수의 온도변화에 따라 공기조절부재에서 조절된 공기압을 이용하여 스팀조절밸브가 스팀의 개방 및 폐쇄를 조절하므로 제어부에 설정된 설정치의 ±3℃이내의 온수를 공급할 수 있을 뿐만 아니라 정전발생시에도 스팀조절밸브의 작동축이 스프링이 복원력에 의해 개폐공을 폐쇄하므로 열교환기 내부에 저장된 온수의 과열을 방지할 수 있어 안전하게 사용할 수 있는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 순간온수가열기에 있어서,

열교환기의 상부에서 하부로 내설되어 공급수를 공급하는 공급관이 구비되고, 상기 공급관의 상부 일측에 온수의 급부하시 온도감지센서가 신속하게 온도를 감지하도록 소정량의 공급수를 유출하는 유출홈이 구비되는 사전부하감지부와;

상기 사전부하감지부에서 감지된 온수의 온도값을 저장하는 제어부와;

상기 제어부에서 전송되는 온도값에 따라 공기의 압력을 조절하여 스팀을 개방 및 폐쇄하면서 열교환기 내부로 공급되는 스팀의 공급량을 조절하는 스팀조절부가 구비되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명이 적용된 순간온수가열기의 구성도이고, 도 4는 본 발명 사전감지부를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명 스팀조절부를 나타낸 단면도이다.

본 발명은, 순간온수가열기에 있어서, 열교환기(10)의 상부에서 하부로 내설되어 공급수를 공급하는 공급관(110)이 구비되고, 상기 공급관(110)의 상부 일측에 온수의 급부하시 온도감지센서(13)가 신속하게 온도를 감지하도록 소정량의 공급수를 유출하는 유출홈(111)이 구비되는 사전부하감지부(100)가 구비되고, 상기 사전부하감지부(100)에서 감지된 온수의 온도값을 저장하는 제어부(200)가 구비되며, 상기 제어부(200)에서 전송되는 온도값에 따라 공기의 압력을 조절하여 스팀을 개 방 및 폐쇄하면서 열교환기(20) 내부로 공급되는 스팀의 공급량을 조절하는 스팀조절부(300)가 구비되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 스팀조절부(320)는, 온도감지센서(13)에서 감지된 온수의 온도변화에 따라 공기공급부(미도시)에서 공급되는 공기의 압력을 조절하는 공기조절부재(310)가 구비되고, 상기 공기조절부재(310)의 일측에 결합되며 공기조절부재(310)에서 조절된 공기의 압력으로 스팀을 개방 및 폐쇄하여 스팀의 공급량을 조절하는 스팀제어밸브(320)가 구비된다.

상기 스팀제어밸브(320)는, 스팀이 공급되는 관로를 구획하여 중앙에 개폐공(321a)을 형성한 몸체(321)가 구비되며, 상기 몸체(321)의 일정간격 이격된 상부에 공기가 저장되도록 내부에 차단막(322a)이 형성되어 밀폐되는 공기탱크(322)가 구비되고, 상기 공기탱크(322)의 하단부에 공기조절부재(310)에서 조절된 공기를 공기탱크(322)의 내부에 공급하는 공기공급관(323)이 구비되며, 상기 몸체(321)와 공기탱크(322)를 지지하도록 지지편(324)이 수직으로 구비되고, 상기 차단막(322a)의 중앙에 결합되어 수직으로 승.강하면서 스팀을 개방 및 폐쇄하는 개폐구(325a)가 형성된 작동축(325)이 구비되며, 상기 작동축(325)의 상부에 끼워져 공기탱크(322)의 내부에 장착되며 공기탱크(322)의 내부로 공급되는 공기의 압력으로 작동축(325)을 탄력있게 승.하강시키는 스프링(326)이 결합된다.

또한, 상기 스팀제어밸브(320)는, 열교환기(10)의 내부로 스팀을 공급하는 도중에 정전이 발생하여도 스프링(326)의 복원력에 의해 하강하여 개폐공(321a)을 폐쇄하므로 열교환기(10) 내부에 저장된 온수의 과열을 방지한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 순간온수가열기의 동작상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 온수를 필요로 하는 각 사용처에서 온수를 사용시 온수배출관(17)으로 온수가 배출되는데 이때, 배출된 온수의 양만큼 열교환기(10)의 하부로 내설된 공급관(15)으로 공급수가 공급되어 보충됨과 동시에 공급관(110)의 상부 일측에 형성된 유출홈(111)으로 소정량의 공급수가 유출된다.

상기와 같이 유출된 공급수는 열교환기(10) 내부에 저장된 온수와 온도변화를 일으키면서 공급관(110)과 수평으로 형성된 온도감지센서(13)에 신속하게 감지된다.

상기와 같이 온도감지센서(13)에서 감지된 온수의 온도값은 제어부(200)에 저장되고, 제어부(200)에서 온수의 온도값을 공기조절부재(310)에 송출하여 공기공급부(미도시)에서 스팀제어밸브(320)로 공급되는 공기의 공급량을 조절하게 된다.

상기 공기조절부재(310)에서 조절된 공기는 공기탱크(322)의 내부로 빠르게 공급되고, 상기 공기탱크(322)의 내부로 공급되는 공기의 압력과 스프링(326)의 탄력에 의해 작동축(325)이 상부로 승강하게 된다.

이때, 작동축(325)은 열교환기(10)에 저장된 온수의 온도가 낮을 경우 많은 양의 스팀을 열교환코일(11)에 공급해야 하므로 공기의 공급량이 많아져 작동축(325)이 큰 폭으로 상승하게 되고, 온수의 온도가 제어부(200)에 설정된 온도(60~70℃)와 근접하게 되면 작동축(325)의 상승폭은 줄어들며, 제어부(200)에서 설 정된 온도와 동일하게 되면 작동축(325)이 하강하여 개폐공(321a)을 폐쇄하게 됨과 동시에 스팀공급을 차단하는 것이다.

이러한 일련의 과정을 반복하면서 열교환기(10) 내부에 저장된 온수의 온도를 제어부(200)에 설정된 설정치의 ±3℃이내로 유지할 수 있는 것이며, 사용자는 항상 적정온도의 온수를 공급받을 수 있는 것이다.

또한, 온수를 필요로 하는 각 사용처에서 온수 사용시, 열교환기(10)에 저장된 온수의 온도가 저하되어 스팀제어밸브의 작동축(325)이 상부로 승강한 상태에서 개폐공(321a)을 통해 스팀이 공급되는데, 이때, 외부적 요인으로 인해 정전사고가 종종 발생하게 된다.

상기와 같이 정전에 의해 전원공급이 차단되어 제어부(200)의 작동이 불가능하여도 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부로 승강한 상태의 작동축(325)은 스프링(326)의 기계적인 힘에 의해 강제로 하강하게 되고, 하강한 작동축(325)의 개폐구(325a)가 개폐공(321a)을 폐쇄시켜 스팀공급관(30)을 통해 열교환기(10) 내부로 공급되는 스팀을 차단하게 되어 온수가 과열되는 현상을 미연에 방지하는 것이다.

이상에서 상술한 본 발명은, 공급관의 일측에 유출홀이 구비되어 열교환기의 내부로 유입되는 공급수의 온도변화를 온도감지센서가 빠르게 감지함과 아울러 온수의 온도변화에 따라 공기조절부재에서 조절된 공기압을 이용하여 스팀조절밸브가 스팀의 개방 및 폐쇄를 조절하므로 제어부에 설정된 설정치의 ±3℃이내의 온수를 공급할 수 있는 이점이 있다.

또한, 정전발생시에도 스팀조절밸브의 작동축이 스프링이 복원력에 의해 개폐공을 폐쇄하므로 열교환기 내부에 저장된 온수의 과열을 방지할 수 있어 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 신뢰성이 상승하는 이점이 있다.

Claims

순간온수가열기에 있어서,

열교환기(10)의 상부에서 하부로 내설되어 공급수를 공급하는 공급관(110)이 구비되고, 상기 공급관(110)의 상부 일측에 온수의 급부하시 온도감지센서(13)가 신속하게 온도를 감지하도록 소정량의 공급수를 유출하는 유출홈(111)이 구비되는 사전부하감지부(100)와;

상기 사전부하감지부(100)에서 감지된 온수의 온도값을 저장하는 제어부(200)와;

상기 제어부(200)에서 전송되는 온도값에 따라 공기의 압력을 조절하여 스팀을 개방 및 폐쇄하면서 열교환기(20) 내부로 공급되는 스팀의 공급량을 조절하는 스팀조절부(300)가 구비되는 것을 특징으로 하는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치.
제1항에 있어서, 상기 스팀조절부(300)는,

온도감지센서(13)에서 감지된 온수의 온도변화에 따라 공기공급부(미도시)에서 공급되는 공기의 압력을 조절하는 공기조절부재(310)가 구비되고, 상기 공기조절부재(310)의 일측에 결합되며 공기조절부재(310)에서 조절된 공기의 압력으로 스팀을 개방 및 폐쇄하여 스팀의 공급량을 조절하는 스팀제어밸브(320)가 구비되는 것을 특징으로 하는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치.
제 2항에 있어서, 상기 스팀제어밸브(320)는,

스팀이 공급되는 관로를 구획하여 중앙에 개폐공(321a)을 형성한 몸체(321)가 구비되며, 상기 몸체(321)의 일정간격 이격된 상부에 공기가 저장되도록 내부에 차단막(322a)이 형성되어 밀폐되는 공기탱크(322)가 구비되고, 상기 공기탱크(322)의 하단부에 공기조절부재(310)에서 조절된 공기를 공기탱크(322)의 내부에 공급하는 공기공급관(323)이 구비되며, 상기 몸체(321)와 공기탱크(322)를 지지하도록 지지편(324)이 수직으로 구비되고, 상기 차단막(322a)의 중앙에 결합되어 수직으로 승.하강하면서 스팀을 개방 및 폐쇄하는 개폐구(325a)가 형성된 작동축(325)이 구비되며, 상기 작동축(325)의 상부에 끼워져 공기탱크(322)의 내부에 장착되며 공기탱크(322)의 내부로 공급되는 공기의 압력으로 작동축(325)을 탄력있게 승.하강시키는 스프링(326)이 결합되는 것을 특징으로 하는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치.
제 3항에 있어서, 상기 스팀제어밸브(320)는,

열교환기(10)의 내부로 스팀을 공급하는 도중에 정전이 발생하여도 스프링(326)의 복원력에 의해 하강하여 개폐공(321a)을 폐쇄하므로 열교환기(10) 내부에 저장된 온수의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 순간온수가열기의 사전부하감지 및 온수조절장치.