KR100902306B1

KR100902306B1 - 난방장치

Info

Publication number: KR100902306B1
Application number: KR1020090014024A
Authority: KR
Inventors: 김기석; 김용
Original assignee: 주식회사 비비비솔루텍
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2009-06-10

Abstract

본 발명은, 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치에 관한 것으로서, 난방수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 분기된 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 단위범위 외부로 배출되는 배출관; 상기 유입관 또는 배출관에 설치되어, 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방 혹은 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및 상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 밸브제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

난방장치{Heating apparatus}

본 발명은 난방장치에 관한 것으로, 특히 세대 내의 복수의 난방구역의 각 난방상태에 따라, 세대로 유입되는 전체 난방수의 유량을 조절하여 난방비를 절감시키는 것이 가능한 난방장치에 관한 것이다.

일반적인 난방장치는, 세대내로 난방수가 유입되는 유입관과, 유입관으로부터 분기되어 각 난방구역을 통과하는 복수의 난방수분기관과, 복수의 난방수분기관이 합쳐서 세내외부로 난방수를 배출하는 배출관으로 이루어져 있다.

그리고, 각 난방수 분기관에는 개폐밸브가 설치되어 해당 구역의 난방의 필요에 따라 난방수의 흐름을 개방하거나 차단시킨다. 유입관으로 유입된 난방수는, 흐름이 개방된 난방수분기관을 통과하며 해당 구역에 열을 전달함으로써 그 구역을 난방하도록 구성된다.

그런데, 종래 난방장치의 경우, 사용자는 난방하고자 하는 구역의 난방수분기관에 설치된 개폐밸브는 개방하고, 난방을 하지 않으려는 구역의 난방수분기관에 설치된 개폐밸브는 폐쇄하여, 희망온도함으로써 난방비의 절감을 시도하였다.

또한, 일부구역의 실내온도가 원하는 난방온도에 도달하여 난방수가 차단된 경우, 난방비가 절감될 것이라 예상하는 것이 보통 일반인의 생각이다.

하지만, 중앙난방이나 특히 지역난방의 경우, 각 세대에는 정유량 밸브를 통해 일정한 최대치의 유량이 공급받게 되어 있어서, 위와 같이 세대내에 일부 개폐밸브가 폐쇄되어 난방수가 차단된다고 하더라도, 나머지 개방된 개폐밸브를 통해 흐르는 난방수는 유속이 빨라지게 되어, 결과적으로 세대로 유입되고 유출되는 난방수의 전체 유량은 모든 난방수분기관에 설치된 개폐밸브를 개방했을 경우와 비슷하게 되어, 난방비의 절감효과는 거의 없었다. 세대의 난방비는 보통 난방수의 유량에 의해 결정되고, 유량값은 난방수가 흐르는 관의 단면적에 난방수의 유속을 곱한 값으로 결정되기 때문이다.

예컨대, 하나의 세대내에 유입관을 통해 난방수가 5 LPM(liter per minute)으로 공급되고, 5개의 구역으로 나누어져 각 구역에 개폐밸브를 구비한 난방수분기관이 설치된 경우, 5개의 모든 구역에 설치된 개폐밸브가 개방되어 모든 난방수분기관에 난방수가 흐른다고 가정하면, 세대에 공급되고 유출되는 난방수는 5 LPM이 될 것이다.

이때, 5개의 난방구역 중 2개의 난방구역에 설치된 난방수분기관이 차단되고 나머지 3개의 난방구역에 설치된 난방수분기관이 개방된 경우, 세대에 공급되고 유출되는 난방수의 유량은 3 LPM이 되는 것이 아니라, 개방된 난방수분기관을 더욱 빠르게 흐르기 때문에, 결국 세대에 공급되고 유출되는 난방수는 거의 5 LPM이 되고, 이로 인해, 난방비의 절감 효과는 거의 없게 되는 것이다.

또한 이러한 경우, 개방된 난방수분기관을 통과하는 난방수가 상대적으로 빠 른 유속으로 흐르기 때문에 소음이 발생한다는 문제점도 있다. 또한, 난방수의 빠른 유속은 열교환에도 효과적이지 못하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 난방구역 중 개방된 난방구역의 개수를 고려하여, 세대에 공급되는 난방수의 유량을 조절함으로써, 난방비를 절감하는 것이 가능한 난방장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 복수의 난방구역 중 개방된 난방구역에 설치된 난방수의 분기관의 길이를 고려하여, 세대에 공급되는 난방수의 유량을 조절함으로써, 난방비를 절감하는 것이 가능한 난방장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난방장치는, 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위하여, 상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 합쳐져 상기 단위범위 외부로 배출되는 배출관; 상기 유입관 또는 배출관에 설치되어, 그 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및 상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 밸브제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 관점에 따른 난방장치는, 단위범위내의 복수의 구역을 난방하기 위하여, 상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 유입관; 상기 유입관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 상기 단위범위 외부로 배출되는 배출관; 상기 유입관 또는 배출관에 설치되어, 그 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 유량조절밸브를 동작시키는 유량조절밸브 구동기; 상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 분기관 밸브를 동작시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기: 및 상기 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받고, 상기 복수의 분기관밸브중 개방된 분기관밸브를 모두 감지하고, 그 개방된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합한 분기관개방길이값을 계산하고, 그 분기관개방길이값이 전제 난방수 분기관의 각각의 길이값을 합한 분기관전체길이값 중에 차지하는 비율인 개방밸브길이비율을 계산하여, 상기 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브길이비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 작동시키는 밸브제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 유량조절밸브는, 일정한 최대치의 유량까지만 난방수를 통과시키는 정유량밸브 기능을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 그 분기관 밸브를 사전에 설정해둔 시간동안 폐쇄시키도록 상기 분기관밸브구동기를 동작시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 분기관밸브는, 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절기능을 구비하고, 상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 사전에 설정한 비율로 해당 분기관밸브를 통과하는 난방수의 유량을 줄이도록 해당 분기관밸브 구동기를 동작시키고, 상기 밸브제어기는, 상기 분기관밸브에서 줄어든 유량 만큼, 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량도 줄이도록 상기 유량 조절밸브 구동기를 동작시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 난방장치에 의하면, 밸브제어기에 의해 각 세대로 들어오는 난방수의 유량을, 복수로 구비된 분기관밸브들의 각각의 개방여부를 고려하여, 조절하는 것이 가능하여 난방비를 합리적으로 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 난방장치에 의하면, 밸브제어기에 의해 각 세대로 들어오는 난방수의 유량을, 복수로 구비된 분기관밸브들의 각각의 길이 및 개방여부를 고려하여 조절하는 것이 가능하여 난방비를 합리적으로 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 난방장치에 의하면, 복수의 난방구역 중 일부의 구역으로만 난방수가 흐르는 경우에도 유속이 빨라지는 형상이 없게 되어 빠른 유속으로 인해 발생하는 소음이 줄어든다는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도이고, 도 2는 도 1의 구성요소를 개념적으로 도시한 도면이다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 난방장치를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 난방장치(1)는, 유입관(10), 복수의 난방수 분기관(20), 배출관(30), 유량조절밸브(40), 유량조절밸브 구동기(50), 복수의 분기관 밸브(60), 분기관밸브 구동기(70), 각구역온도조절기(80) 및 밸브제어기(90)를 포함하여 구 성된다.

상기 난방장치(1)는, 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 장치이다. 단위범위라고 하면, 일반적으로 하나의 아파트나, 주택과 같이 하나의 독립된 세대가 거주하는 공간을 의미한다.

단위범위 내에는 난방을 개별적/선택적으로 하는 것이 가능한 여러 개의 구역으로 분할되어 있다. 예컨대, 아파트와 같은 단위범위는 거실, 주방, 안방, 방1, 방2 등과 같이 복수의 분할된 구역으로 이루어져 있다. 각 분할된 구역은 사용자에 의해 선택되어 개별적으로 난방이 가능하다.

본 실시예의 경우, 난방이 필요한 구역(100)은 제1구역 내지 제6구역(101, 102, 103, 104, 105, 106)으로 이루어져 있다.

상기 유입관(10)은, 단위범위내로 난방수가 유입되는 관이다. 유입관(10)은, 각 세대에 난방수를 공급하는 세대공급관(미도시)에 연결되어 있다. 유입관(10)의 입구에는 사용자의 조작에 의해 유입관(10)의 흐름을 차단하거나 전체 혹은 일부를 개방하는 것이 가능한 메인밸브(110)가 설치되어 있다.

한편, 유입관이나 세대공급관에는 각 세대에 공급하는 난방수를 일정한 최대치의 유량만으로 공급하도록 하는 정유량밸브(미도시)가 구비될 수 있다. 특히, 지역난방의 경우 각 세대간의 난방불균형을 해소하기 위하여 정유량밸브는 필수적으로 설치된다. 다만, 후술하는 바와 같이, 본 실시예의 경우에는, 유량조절밸브(40)가 정유량 밸브의 기능을 포함하고 있는 구성이기 때문에, 정유량밸브를 별도로 구비하지 않는다.

상기 난방수 분기관(20)은, 유입관(10)으로부터 분기된다. 분기된 각 난방수 분기관(20)은 각 구역을 난방하는 역할을 한다. 난방수 분기관(20)은 분할된 복수의 구역의 개수에 대응되도록 구비된다. 이때 '대응된다"의 의미는 반드시 난방수 분기관의 개수와 분할된 구역의 개수가 동수만을 의미하는 것은 아니다.

예컨대, 분할된 구역이 4개인 경우, 난방수 분기관(20)의 개수는 분할된 구역의 개수와 동수인 4개가 될 수도 있지만, 비교적 큰 넓이를 가진 어떤 하나의 구역을 2개 이상의 난방수 분기관이 지난도록 설계된 경우, 분할된 구역의 개수 보다 많은 수가 될 수도 있다.

본 실시예의 경우에는, 난방수 분기관(20)은 모두 제1, 2, 3, 4, 5, 6난방수 분기관(21, 22, 23, 24, 25, 26)으로 이루어져 있고, 각각 대응되는 제1 내지 제6구역(101, 102, 103, 104, 105, 106)에 배치되어 있으며, 각 구역은 대응하는 하나의 난방수 분기관에 의해 난방이 이루어지게 된다.

즉, 제1구역(101)은 유입관(10)에 연결되어 난방수를 공급받는 제1난방수 분기관(21)에 의해 난방이 이루어지게 되고, 제2구역(102)은 유입관(10)에 연결되어 난방수를 공급받는 제2난방수 분기관(21)에 의해 난방이 이루어지게 된다. 나머지 구역도 마찬가지이다.

상기 배출관(30)은, 복수의 난방수 분기관(20)과 연결된다. 배출관(30)에는 연결된 복수의 난방수 분기관(20)을 거친 난방수가 합쳐진 후 단위범위 외부로 배출된다. 배출관(30)의 출구는 세대 환수관(미도시)에 연결되어 있다. 배출관(30)의 출구에는 사용자의 조작에 의해 배출관(30)의 흐름을 차단하거나 전체 혹은 일부를 개방하는 것이 가능한 메인밸브(112)가 설치되어 있다.

간단히 설명하면, 유입관(10)을 통해 세대 내로 유입된 난방수는, 유입관으로부터 분기괸 복수의 난방수 분기관(20)들을 거치며 각 지역을 난방시킨 후, 다시 배출관(30)으로 모여 세대 외부로 배출되는 것이다.

상기 유량조절밸브(40)는, 유입관(10) 또는 배출관(20) 중 어느 한 곳에 설치된다, 유량조절밸브(40)는, 설치된 유입관(10) 또는 배출관(20)을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 역할을 한다. 유량조절밸브(40)가 통과하는 난방수의 유량을 '조절'한다는 의미는, 정유량밸브(미도시)등을 통과하여 공급되므로 일정한 최대치의 유량값을 가지는 난방수를, 그 최대치 유량값과 같은 값이나 그 보다 작은 유량값을 가지도록 조절할 수 있다는 것을 의미한다.

유입관(10)과 배출관(20)을 통과하는 난방수의 유량은 언제나 동일하기 때문에, 둘 중 어디 쪽에 유량조절밸브(40)가 설치되어도 유입관(10)이나 배출관(20)을 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있다.

본 실시예의 경우, 유량조절밸브(40)는 유입관(10)에 설치되어 있다. 그리고, 유량조절밸브(40)는 흐르는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 기능을 가지고 있으면, 공지된 어떠한 기술적 구성을 가지는 유량조절밸브도 채용가능하다.

한편, 본 실시예의 경우, 유량조절밸브(40)는, 일정한 최대치의 유량까지만 난방수를 통과시키는 정유량밸브의 기능을 포함하고 있다(도 2참조). 즉, 유량조절밸브(40)는, 흐르는 난방수의 유량을 원하는 유량값을 가지도록 하는 기능이외에도, 정유량밸브의 기능까지 포함하고 있기 때문에, 지역난방의 경우 반드시 포함하 고 있어야 하는 정유량밸브를 별도로 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.

상기 유량조절밸브 구동기(50)는, 유량조절밸브(40)에 설치되어, 유량조절밸브(40)를 통과하는 난방수의 유량을 원하는 정도로 조절하도록, 유량조절밸브(40)를 구동시킨다. 유량조절밸브 구동기(50)의 제어는 후술할 밸브제어기(90)로부터 전달받는 신호에 의해 이루어진다.

상기 분기관 밸브(60)는, 각 난방수 분기관(20)에 설치되어, 그 난방수 분기관(20)에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 역할을 한다. 분기관밸브(60)는 난방수 분기관의 개수(20)와 동수로 구비된다.

본 실시예의 경우, 제1,2,3,4,5,6난방수 분기관(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 각각 제1, 2, 3, 4, 5, 6분기관 밸브(61, 62, 63, 64, 65, 66)가 설치된다.

상기 분기관밸브 구동기(70)는 각 분기관 밸브(60)에 설치되어 해당 분기관 밸브(60)를 개방 혹은 닫히도록 구동시킨다. 분기관밸브 구동기(70)의 제어는 밸브제어기(90)로부터 전달받는 신호에 의해 이루어진다.

본 실시예의 경우, 분기관 밸브(60)와 분기관밸브 구동기(70)는 각 구역을 통과한 난방수 분기관(20) 부분에 설치된 것으로 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 분기관 밸브(60)와 분기관밸브 구동기(70)가 난방 구역을 통과하기 전의 난방수 분기관(20) 부분에 설치될 수도 있다.

상기 각구역온도조절기(80)는, 각각의 대응되는 구역(100)에 설치된다, 본 실시예의 경우, 제1, 2, 3, 4, 5, 6각구역온도조절기(81, 82, 83, 84, 85, 86)는 제1, 2, 3, 4, 5, 6구역(101, 102, 103, 104, 105, 106)에 각각 하나씩 구비되어 있다.

각구역온도조절기(80)는, 온도 센서를 구비하고 있어서, 해당 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시한다. 또한, 사용자는 각구역온도조절기(80)에 마련된 버튼 등을 이용하여, 그 구역에 난방을 할 것인지, 하지 않을 것인지를 선택할 수 있고, 난방을 하는 경우 그 구역의 희망난방온도를 입력할 수 있다.

또한, 각구역온도조절기(80)는 난방에 의해 해당 구역(100)의 현재온도가 사용자가 설정한 희망난방온도에 다다르게 되면, 그 구역의 난방을 중단시키는 기능도 구비하고 있다. 난방을 중지시키기 위해, 각구역온도조절기(80)는 그 구역으로 공급되는 난방수 분기관(20)에 설치된 난방수 분기관밸브(60)를 차단시키도록 분기관밸브 구동기(70)를 동작시키는 신호를 발생시킨다.

예컨대, 사용자가 제1구역(101)에 설치된 제1각구역온도조절기(81)에 현재온도가 17℃ 라고 표시된 것을 보고, on/off버튼을 이용하여 난방을 켜고, 온도 설정 버튼을 이용하여 희망난방온도를 21℃로 설정하게 된다. 그러면, 제1각구역온도조절기(81)는, 제1분기관밸브구동기(71)를 구동시키는 신호를 보내어, 제1분기관밸브(41)를 개방시킨다. 그러면, 제1 난방수 분기관(21)을 통해 난방수가 흐르며 난방이 이루어지게 된다.

난방이 진행됨에 따라 현재온도가 희망난방온도인 21℃에 이르게 되면, 제1각구역온도조절기(81)는, 제1분기관밸브구동기(71)를 구동시키는 신호를 다시 보내어, 제1분기관밸브(61)를 폐쇄시키게 된다. 그 후, 다시 제1구역(101)의 실내온도가 21℃보다 설정해둔 온도차, 예컨대 1도 혹은 2도 떨어지게 되면, 난방수가 다 시 통과되도록 제1분기관 밸브(61)를 개방시켜 난방을 재개하도록 한다.

상기 밸브제어기(90)는, 복수의 분기관밸브(60)의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브(60) 개수 중에 개방된 분기관밸브개수의 비율인 개방밸브개수비율(=Ro)을 계산하여, 유입관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 개방밸브개수비율(Ro)을 곱한 유량값이 되도록 유량조절밸브 구동기(50)를 동작시키는 기능을 포함하고 있다.

즉, 밸브제어기(90)는, 복수의 분기관밸브(60)들 중 개방된 밸브의 개수의 비율에 따라 유입관을 통해 세대로 들어오는 난방수의 유량을 조절하는 것이다.

예컨대, 본 실시예의 경우, 유입관을 통해 유입되는 난방수의 최대유량값은 6 LPM이고, 분기관밸브(60)의 총 개수(=N)는 6개이다. 사용자가 각구역온도조절기(60)를 이용하여, 제1구역(101)과 제2구역(102)의 난방을 끄고, 나머지 제3, 4, 5, 6구역(103, 104, 105, 106)의 난방을 킨 경우를 가정한다. 이때 제3, 4, 5, 6구역의 현재 온도는 모두 희망난방온도에 이르지 못하여 각 분기관밸브(63, 64, 65, 66)가 개방된 것으로 가정한다.

이 경우, 밸브제어기(90)는, 전체 분기관 밸브(60)의 개방여부를 감지하여, 개방된 분기관밸브의 개수(=n)가 4인 것을 알아낸다. 그리고, 개방개수비율(Ro)을, Ro=n/N 의 식으로부터 4/6의 값으로 계산한다. 유입관을 통해 들어올 수 있는 난방수의 최대유량값인 6 LPM에 개방개수비율 값인 4/6를 곱하여, 필요한 유량이 4 LPM인 것을 계산한다. 마지막으로 밸브제어기(90)는, 유량조절밸브 구동기(50)에 신호를 보내어, 유량조절밸브(40)를 통해 흐르는 난방수의 유량이 4 LPM이 되도록 동작 시키는 것이다.

또한, 시간이 경과함에 따라, 제3, 4, 5 구역의 현재온도가 각각의 난방희망온도에 다다르게 되어, 난방이 꺼진 경우, 즉 제3, 4, 5분기관밸브(63, 64, 65)가 폐쇄된 경우를 가정하면, 개방된 분기관밸브의 개수(=n)는 1이고 N은 변함없이 6이므로, 개방개수비율(Ro)은, Ro=n/N 의 식으로부터 1/6의 값이 된다. 그러면, 밸브제어기(60)는, 난방수의 필요유량을 최대유량값인 6 LPM에 개방개수비율 값인 1/6를 곱하여, 4 LPM인 것으로 계산한다. 마지막으로 유량조절밸브 구동기(50)에 신호를 보내어, 유량조절밸브(40)를 통해 흐르는 난방수의 유량이 1 LPM이 되도록 동작시키게 되는 것이다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 밸브제어기(90)는, 밸브제어기(90)는, 유입관(10)에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값(T-in)과, 각구역(100)을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값(T-out1 내지 T-out6)들을 입력받고, 공급온도값(T-in)과 각 구역의 구역배출온도값(T-uot1 내지 T-uot6)의 차이값(△T1 내지 △T6)들 중에, 사전에 설정된 기준값(Ts) 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브(60)가 개방되어 있는 경우, 그 분기관 밸브(60)를 사전에 설정해둔 시간동안 폐쇄시키도록 해당 분기관밸브구동기(70)를 동작시키도록 구성되어 있다.

예컨대, 기준값(Ts)을 3으로 설정하고 기준시간을 20분으로 사전 설정한 경우, 난방수가 공급되어 흐르고 있는 제1 내지 3구역(101, 102, 103) 중에, 공급온도값(T-in)이 60℃이고, 제1,2,3구역(101, 102, 103) 각 구역의 구역배출온도값(T-out1, T-out2, T-out3)이 각각 50℃, 55℃, 58℃ 라고 가정하면, 차이값들(△T1, △T2, △T3)은 각각 10, 5, 2이므로, △T의 값이 기준값(Ts)인 3보다 작은 곳은 제3구역(103)이 된다. 이렇게 되면, 밸브제어기(90)는 제3구역(103)으로 공급되는 난방수를 차단하기 위해 제3분기관밸브 구동기(73)에 신호를 보내 제3분기분밸브(63)를 20분 동안 차단시키게 된다.

이러한 구성을 포함함으로써, 각 구역을 흐르는 난방수가 너무 빠른 유속으로 흘러, 효과적으로 열교환이 이루어지지 않는 경우, 소정시간동안 난방수의 흐름을 중지시켜, 정지된 난방수가 해당 구역에서 충분한 열교환이 이루어지도록 한 후 다시 흐르도록 제어할 수 있게 된다. 이 경우, 밸브제어기(90)는 폐쇄된 분기관밸브(60)를 감지하여 상술한 프로세스에 의해 세대에 공급되는 유량을 일정한 정도 줄이게 된다.

한편, 본 실시예의 경우, 유량조절밸브(40)가 정유량 밸브의 역할을 겸하고 있는 것으로 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 유량조절밸브는 정유량밸브의 역할을 구비하고 있지 않고, 필요한 경우 정유량밸브는 별도로 구비될 수 있다,

그리고, 본 실시예는, 각각의 구역에 설치된 난방수 분기관들은 모두 동일한 단면적을 가지고, 길이에 큰 차이가 없는 것으로 전제한 경우이다,

상술한 본 발명에 따른 일 실시예의 난방장치(1)에 의하면, 사용자가 난방비의 절감을 위해, 세내 내의 일부 구역의 난방을 끄거나, 일부 구역의 실내온도가 설정해둔 난방희망온도에 이르러 해당 구역의 난방이 꺼지게 되면, 밸브제어기(90)는 꺼진 분기관밸브의 비율만큼 유입관을 통해 세대로 들어오는 난방수의 전체 유 량을 줄임으로써, 난방비의 절감이 이룰 수 있다는 효과를 얻게 된다.

종래에는, 일부 구역에 설치된 분기관밸브를 닫아 사용자가 난방비의 절감을 시도하여도, 세대에는 동일한 유량의 난방수가 공급되고 있기 때문에, 열린 나머지 분기관밸브로 난방수가 더 빠른 유속으로 흐르게 되어, 결국 세대에 공급되는 난방수의 총유량에는 큰 변화가 없어서, 난방비의 절감효과는 얻을 수 없었던 것이다.

또한, 본 발명의 난방장치(1)에 의하면, 세대 내의 일부구역의 분기관 밸브가 닫히고, 나머지 일부 구역의 분기관 밸브가 열린 경우에도, 열려있는 나머지 분기관 밸브를 통해 이전과 동일한 유속으로 난방수가 흐르기 때문에, 소음의 증가가 발생하지 않는다는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는, 각 구역을 통과하는 난방수가, 열교환이 충분히 이루어지지 않아 온도변화가 작을 경우, 열교환이 충분히 일어날 수 있도록 하기 위해, 그 구역의 난방수의 흐름 자체를 차단하는 구성을 채용하였다. 그런데, 본 발명에 따른 변형된 다른 실시예에서는 해당 구역의 난방수의 흐름을 차단하는 것 대신에 유량을 줄이고, 줄어든 유량만큼 세대에 유입되는 전체 난방수의 유량도 함께 줄이는 구성을 채용할 수도 있다.

이하 설명하는 다른 실시예의 난방장치는, 이하 설명하는 구성을 제외한 나머지 구성들은 상술한 첫 번째 실시예에 채용된 구성들과 동일하다,

본 실시예의 난방장치의 경우, 각 분기관밸브는, 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절기능을 구비한다. 즉, 각 난방수 분기관에 설치된 각 분기관 밸브는 흐름을 차단하거나 개방하는 기능이외에도, 난방수의 유량을 원하는 정 도로 조절할 수 있는 기능을 포함하고 있다.

그리고, 밸브제어기는, 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 사전에 설정한 비율로 해당 분기관밸브를 통과하는 난방수의 유량을 줄이도록 해당 분기관밸브 구동기를 동작시킨다.

또한, 동시에 밸브제어기는, 분기관밸브에서 줄어든 유량 만큼, 유량조절밸브를 통과하는 유량도 줄이도록 유량조절밸브 구동기를 동작시켜, 유량을 전체적으로 줄이게 된다. 한편, 밸브제어기는, 난방수 분기관 전후에서의 온도차이가 사전 설정해둔 정도 이상이 된 것으로 감지되면, 다시 해당 분기관 밸브를 개방하도록 제어한다.

한편, 상술한 실시예들에서는, 각 실시예의 구성에 추가하여 유입관과 배출관에 각각 온도센서를 더 구비할 수도 있다. 그리고, 밸브제어기는 상기 유입관과 배출관에서 측정된 온도를 입력받고, 이 두 온도의 차이를 계산하여, 온도차이가 사전에 설정된 소정온도이하인 경우, 유량조절밸브 구동기에 신호를 보내 난방수의 유량를 일정한 비율로 줄일 수 있도록 하는 구성을 포함한다. 유량이 줄어든 후, 위의 온도차이가 소정온도 이상으로 회복된 경우, 다시 유량을 이전의 값으로 회복하도록 제어한다.

이러한 구성을 포함하는 이유는, 난방수 분기관을 통과하는 난방수의 유속이 너무 빠른 경우, 해당 구역과의 열교환이 효과적으로 이루어지지 않게 되므로, 유속을 줄여 열교환이 충분히 효과적으로 이루어지도록 하기 위함이다.

한편, 도 3과 도 4에는, 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 난방장치(1a)가 도시되어 있다. 도 3은, 본 실시예의 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도이고, 도 4는 도 3의 구성요소를 개념적으로 도시한 도면이다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방장치(1a)를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 난방장치(1a)는, 유입관(10a), 복수의 난방수 분기관(20a), 배출관(30a), 유량조절밸브(40a), 유량조절밸브 구동기(50a), 복수의 분기관 밸브(60a), 분기관밸브 구동기(70a), 각구역온도조절기(80a) 및 밸브제어기(90a)를 포함하여 구성된다.

본 실시예를 앞서 설명한 실시예들과 비교하면, 우선 난방 구역(100a)이 제1, 2, 3, 4구역(101a, 102a, 103a, 104a)의 4개로 줄어들었고 이에 따라, 다른 구성요소도 줄어든 구역의 개수에 대응하여 4개로 줄어 들었다는 점이다. 하지만, 일부 구성요소의 개수만의 변화일 뿐 이로 인한 각각의 구성요소의 기술적 구성에 실질적인 변화는 없다.

또한, 각구역의 난방여부를 감지하여 세대에 공급하는 난방수의 총유량을 조절한다는 기본 개념은 앞선 실시예와 동일하다.

다만, 본 실시예에 채용된 유량조절밸브(40a)는, 앞선 실시예의 유량조절밸브(40)가 유량을 조절할 수 있는 기능이외에도 정유량밸브 기능을 포함하고 있는 것과는 달리, 순수하게 유입되는 난방수의 유량을 조절하는 밸브인 점이 다르다. 따라서, 정유량 밸브가 필요한 경우에는 별도로 구비하여야 한다.

본 실시예의 특징은, 앞선 실시예들에 비해, 각 구역을 통과하는 4개의 난방수 분기관(21a, 22a, 23a, 24a)들의 길이가 상호 다른 길이로 되어 있다는 점이다. 또한, 이로 인해, 밸브제어기(90a)의 제어 기준이 약간 다르다.

이하, 길이가 상호 다른 난방수 분기관 및 이로 인한 밸브제어기의 제어기준에 관하여 설명한다. 설명이 생략된 나머지 구성들에 대해서는 앞선 실시예들에 관하여 행한 설명이 그대로 혹은 단순하게 변형되어 적용된다.

난방수 분기관(20a)은 제1, 2, 3, 4 난방수 분기관(21a, 22a, 23a, 24a)의 4개로 구성되고, 난방이 필요한 구역(100a)은 제1, 2, 3, 4구역(101a, 102a, 103a, 104a)의 4개로 구성된다. 각 구역에는 대응되는 하나씩의 난방수 분기관이 배치된다. 난방수 분기관의 길이는 대응하는 구역의 크기에 비례한다.

제1구역(101a)과 제2구역(102a)에 각각 배치된 제1난방수 분기관(21a)과 제2난방수 분기관(22a)의 길이는 1단위길이에 해당하고, 제3구역(103a)과 제4구역(104a)에 각각 배치된 제3난방수 분기관(23a)과 제4난방수 분기관(24a)의 길이는 각각 2단위와 4단위길이에 해당한다.

예컨대, 제1, 2난방수 분기관(21a, 22a)의 길이를 10m 라고 한다면, 제3난방수 분기관(23a)의 길이는 20m이고, 제4난방수 분기관(24a)의 길이는 40m이다.

이렇게 복수의 난방수 분기관에 있어서, 서로 길이가 다르게 되면, 각 난방수 분기관에서 효과적인 난방에 필요로 하는 난방수의 유량값도 길이에 비례하여 다르게 된다. 즉, 제1,2구역(101a,102a)의 각 구역을 흐르는 유량보다, 제3구역(103a)에 흐르는 유량은 2배 많아야 하고, 제4구역(104a)에 흐르는 유량은 4배 많아야 균형있는 난방이 가능한 것이다.

이런 경우, 복수의 구역들 중에, 사용자에 의해 혹은 희망하는 난방온도에 도달한 경우, 일부 구역에 공급되는 난방수는 밸브제어기(90a)의 제어에 의해, 해당 분기관밸브(60a)는 닫히게 된다. 밸브제어기(90a)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

밸브제어기(90a)는, 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받는다. 난방장치(1a) 작동시, 복수의 분기관밸브(61a)들 중에 개방된 분기관밸브를 모두 감지한다. 개방으로 감지된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합하여 분기관개방길이값(Lo)을 계산한다. 다음으로 모두 난방수 분기관을 합한 분기관전체길이값(Lt) 중에 위에서 계산된 분기관개방길이값(Lo) 차지하는 비율인 개방밸브길이비율(Lr)을 계산한다.

밸브제어기(90a)는, 유입관(10a)을 통과하는 난방수의 유량값(F)이, 최대유량값(Fmax)에 개방밸브길이비율(Lr)을 곱한 값이 되도록, 유량조절밸브 구동기(50a)를 작동시킨다.

예컨대, 본 실시예의 경우, 제1구역(101a)에 배치된 제1난방수 분기관(21a)의 분기관 밸브(41a)가 폐쇄되고 나머지 분기관 밸브들은 모두 개방되게 되면, 밸브제어기(90a)는 이를 감지하여, 개방밸브길이비율(Lr) 값을 7/8로 계산한 후에, 세대에 공급되는 전체 난방수의 유량을 최대유량값(Fmax)에 7/8을 곱한 값이 되도 록 유량조절밸브 구동기(50a)에 제어신호를 보내게 된다. 유량조절밸브 구동기(50a)는 유량제어밸브(40a)를 구동시켜, 세대에 공급되는 난방수의 총유량을 최대치의 7/8값이 되도록 조정한다.

이와 비교하여, 제4구역(104a)에 배치된 제4난방수 분기관(24a)의 분기관 밸브(64a)가 폐쇄되고 나머지 분기관 밸브들은 모두 개방되게 되면, 밸브제어기(90a)는 이를 감지하여, 개방밸브길이비율(Lr) 값을 4/8로 계산한 후에, 세대에 공급되는 전체 난방수의 유량을 최대유량값(Fmax)에 4/8을 곱한 값이 되도록 유량조절밸브 구동기(50a)에 제어신호를 보내게 된다. 유량조절밸브 구동기(50a)는 유량제어밸브(40a)를 구동시켜, 세대에 공급되는 난방수의 총유량을 최대치의 4/8값이 되도록 조정한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도,

도 2는 도 1의 구성요소를 개념적으로 도시한 도면,

도 3은, 본 발명의 다른 실시예의 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도,

도 4는 도 3의 구성요소를 개념적으로 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1... 난방장치 10 ... 유입관

20 ... 난방수 분기관 30 ... 배출관

40 ... 유량조절밸브 50 ... 유량조절밸브 구동기

60 ... 분기관 밸브 70 ... 분기관밸브 구동기

80 ... 각구역온도조절기 90 ... 밸브제어기

100 ... 난방구역

Claims

단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서,

상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 유입관;

상기 유입관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관;

상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 합쳐져 상기 단위범위 외부로 배출되는 배출관;

상기 유입관 또는 배출관에 설치되어, 그 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;

상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기;

상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브;

상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기;

상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및

상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 밸브제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,

상기 유량조절밸브는, 일정한 최대치의 유량까지만 난방수를 통과시키는 정유량밸브 기능을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,

상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 그 분기관 밸브를 사전에 설정해둔 시간동안 폐쇄시키도록 상기 분기관밸브구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,

상기 각 분기관밸브는, 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절기능을 구비하고,

상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 사전에 설정한 비율로 해당 분기관밸브를 통과하는 난방수의 유량을 줄이도록 해당 분기관밸브 구동기를 동작시키고,

상기 밸브제어기는, 상기 분기관밸브에서 줄어든 유량 만큼, 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량도 줄이도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방장치.
단위범위내의 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서,

상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 유입관;

상기 유입관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관;

상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 상기 단위범위 외부로 배출되는 배출관;

상기 유입관 또는 배출관에 설치되어, 그 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;

상기 유량조절밸브를 동작시키는 유량조절밸브 구동기;

상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브;

상기 분기관 밸브를 동작시키는 분기관밸브 구동기;

상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기: 및

상기 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받고, 상기 복수의 분기관밸브중 개방된 분기관밸브를 모두 감지하고, 그 개방된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합한 분기관개방길이값을 계산하고, 그 분기관개방길이값이 전제 난방수 분기관의 각각의 길이값을 합한 분기관전체길이값 중에 차지하는 비율인 개방밸브길이비율을 계산하여, 상기 유입관 또는 배출관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브길이비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 작동시키는 밸브제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치으로 하는 난방장치.
제5항에 있어서,

상기 유량조절밸브는, 일정한 최대치의 유량까지만 난방수를 통과시키는 정유량밸브 기능을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제5항에 있어서,

상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 그 분기관 밸브를 사전에 설정해둔 시간동안 폐쇄시키도록 상기 분기관밸브구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제5항에 있어서,

상기 각 분기관밸브는, 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절기능을 구비하고,

상기 밸브제어기는, 상기 유입관에 공급되는 난방수의 온도값인 공급온도값과, 상기 각구역을 통과한 난방수의 온도값인 구역배출온도값들을 입력받고, 상기 공급온도값과 각 구역의 구역배출온도값의 차이값이 사전에 설정된 기준값 이하인 구역이 있고 그 해당 구역에 설치된 분기관밸브가 개방되어 있는 경우, 사전에 설정한 비율로 해당 분기관밸브를 통과하는 난방수의 유량을 줄이도록 해당 분기관밸브 구동기를 동작시키고,

상기 밸브제어기는, 상기 분기관밸브에서 줄어든 유량 만큼, 상기 유량조절밸브를 통과하는 유량도 줄이도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방장치.