KR101084905B1 - 대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대기개방형 팽창탱크에 기수분리기를 설치함으로써 보일러의 설치위치에 제약을 받지 않는 대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 하부에 난방수 유입구와 유출구가 형성되고 내부에 저장된 난방수가 대기에 개방되는 팽창탱크를 구비한 대기개방형 가스보일러에 있어서, 상기 팽창탱크의 대기개방구에는 기수분리기가 연결된 것을 특징으로 한다.

보일러, 가스, 개방형, 팽창탱크, 수위감지센서, 기수분리기

Description

대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러{GAS BOILER HAVING CISTERN TANK OPENED TO ATMOSPHERE}

본 발명은 대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방수의 압력 변화를 흡수하기 위한 팽창탱크가 대기에 개방되어 있는 구조로 이루어진 대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러에는 대기개방형 가스보일러와 대기차단형 가스보일러가 있다.

도 1은 종래의 대기개방형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도이다.

대기개방형 가스보일러에는, 난방수를 순환시키는 순환펌프(10), 상기 순환펌프(10)에 의해 압송된 난방수에 버너(21)의 열에너지를 전달하기 위한 주열교환기(20), 난방가동시에는 난방배관(난방소요처)으로 난방수를 공급하고 온수사용시에는 온수열교환기(40)측으로 난방수를 공급하는 삼방변(30), 온수사용시 직수를 가열시켜 온수를 공급하는 온수열교환기(40), 난방환수가 내부에 저장되고 난방수의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창탱크(50)가 구비된다. 미설명부호 61은 난방수공급관, 62는 난방환수관, 63은 직수관, 64는 온수관이다.

상기 팽창탱크(50)에는 내부의 난방수가 정해진 수위 범위 내에 있는지 여부를 감지하기 위한 수위감지센서(51)가 설치되고, 내부의 난방수가 일정 수위를 초과하는 경우 외부로 흘러 넘치도록 오버플로우관(52)이 형성되어 있어 난방수가 대기에 개방된 구조로 되어 있다.

이와 같은 대기개방형 가스보일러는, 구조가 간단하고, 저가인 장점이 있으나, 난방수 순환계가 대기에 개방되어 있어 보일러를 난방배관(난방소요처)보다 낮은 곳에 설치하지 못하므로 위치제약이 따르는 문제점이 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 가스보일러가 지하에 설치되고 난방배관이 가스보일러의 위치보다 높은 1-2층에 설치되어 있는 경우, 보일러가 가동되지 않을 때에 난방배관에 누수(예를 들어, 난방배관에 핀홀이 생긴 경우)가 생기지 않으면 난방배관에 부압이 걸리므로 난방배관의 난방수가 하부로 내려오지 않고 오버플로우관(52)을 통하여 난방수가 배출되는 경우는 발생하지 않는다.

그러나 난방배관에 누수가 생긴다면 난방배관 내부에 공기가 유입되므로 난방배관의 난방수는 하부로 내려오고 오버플로우관(52)을 통하여 상부에 있는 난방수의 양만큼 배출되게 되므로 누수가 발생된 부분을 막지 않는 한 보일러를 사용할 수 없게 된다.

물론 순환펌프(10)가 작동하는 경우에는 상부의 난방배관에 누수가 생기더라도 난방수의 압력에 의하여 누수가 발생하는 부분을 통하여 공기가 유입되지 않지만, 보일러 가동이 정지되어 순환펌프(10)가 작동하지 않을 때에는 누수가 발생된 부분을 통하여 난방배관에 공기가 유입되어 오버플로우관(52)을 통하여 난방수가 배출된다.

또한 대기개방형 가스보일러는, 난방수가 공기에 노출되어 산소가 유입되므로 난방배관 내에 부식이 발생할 염려가 있다.

도 2는 종래의 대기차단형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도이다.

대기차단형 가스보일러에는, 순환펌프(10), 주열교환기(20), 버너(21), 삼방변(30), 온수열교환기(40)가 구비된 점에서는 대기개방형 가스보일러와 기본적으로 동일하지만, 팽창탱크(70)가 대기와 차단된 밀폐형이라는 점과 기수분리기(71), 과압안전변(72), 압력계(73)가 추가로 설치된 점에서 대기개방형과 구분된다.

상기 팽창탱크(70)는 외부 공기가 차단된 밀폐형 탱크로서, 내부에는 고무판(70a)이 설치되고, 상기 고무판(70a)을 사이에 두고 기체(일례로, 질소)가 내부에 수용된 기체저장부(70b)와 난방수가 수용되는 난방수저장부(70c)가 형성되어 있다. 상기 고무판(70a)은 작용하는 압력에 따라 변형됨으로써 난방수의 압력변화를 흡수하도록 되어 있고, 난방수저장부(70c)는 난방환수가 통과하는 배관과 연결되어 있다.

상기와 같은 대기차단형 가스보일러는, 대기개방형 가스보일러와 달리 보일러의 설치위치에 제약을 받지 않고, 난방수 순환계가 대기와 차단되어 있어 난방수로 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있는 반면, 개방형에는 없는 기수분리기와 압력계 및 과압안전변이 추가로 설치되어야 하므로 구조가 복잡하고 가격이 비싼 단점이 있다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 대기개방형 팽창탱크에 기수분리기를 설치함으로써 보일러의 설치위치에 제약을 받지 않는 대기개방형 팽창탱크를 구비한 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 대기개방형 팽창탱크를 사용함으로써 저가의 보일러를 구현함과 아울러 난방수가 대기에 노출되지 않도록 함으로써 난방배관이 부식되는 것을 방지할 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 팽창탱크에 설치된 기수분리기가 이물질에 의해 오작동 되는 경우에도 보일러를 정상적으로 가동시킬 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하부에 난방수 유입구와 유출구가 형성되고 내부에 저장된 난방수가 대기에 개방되는 팽창탱크를 구비한 대기개방형 가스보일러에 있어서, 상기 팽창탱크의 대기개방구에는 상기 팽창탱크 내부의 수위에 따라 공기배출구의 개폐가 이루어지는 기수분리기가 연결되어, 상기 팽창탱크 내부의 수위 상승시 상기 기수분리기의 공기배출구가 막히는 것을 특징으로 한다.

상기 팽창탱크의 내부에 저장된 난방수의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서가 설치된 것으로 구성될 수 있다.

상기 기수분리기는 난방수 수위의 상승에 따라 상기 수위감지센서가 작동하기 직전에 공기배출구가 차단되도록 설치되는 것으로 구성될 수 있다.

상기 팽창탱크에는 내부 체적이 가변되는 가변형 보조팽창탱크가 연결설치되는 것으로 구성될 수 있다.

상기 가변형 보조팽창탱크는 상기 팽창탱크의 상부에 위치되고, 상기 가변형 보조팽창탱크의 하부와 상기 팽창탱크의 하부는 연결관에 의해 연결되는 것으로 구성될 수 있다.

상기 기수분리기는 2개가 직렬로 연결되는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명의 가스보일러에 의하면, 대기개방형 팽창탱크에 기수분리기를 설치함으로써 가격이 싸고 보일러의 설치 위치에 제약을 받지 않는 장점이 있다.

또한 수위감지센서가 작동하기 직전에 기수분리기의 공기배출구가 차단되도록 기수분리기의 위치시킴으로써 난방수 순환계를 대기차단형으로 구성할 수 있어 난방수와 공기의 접촉을 차단시켜 난방배관의 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 기수분리기를 직렬로 2개 설치함으로써 하나의 기수분리기가 이물질로 인해 오작동이 되는 경우에도 보일러의 장애 발생 없이 정상적인 가동이 가능한 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 가스보일러 구성을 보여주는 개략도, 도 4는 본 발명에 의한 팽창탱크를 나타내는 개략도이다.

도 3을 참조하면, 순환펌프(10), 주열교환기(20), 버너(21), 삼방변(30), 온수열교환기(40), 난방수공급관(61), 난방환수관(62), 직수관(63), 온수관(64)이 구비된 점에서는 종래의 대기개방형 가스보일러와 동일한 구성으로 이루어져 있다.

본 발명은 난방수가 저장되는 팽창탱크(80)에 수위감지센서(81)와 함께 기수분리기(82)가 설치되어 있는 점에 특징이 있다.

도 4를 참조하면, 팽창탱크(80)의 상부에는 수위감지센서(81)가 설치된다. 상기 수위감지센서(81)는 단축도전체(81a)와 장축도전체(81b)로 이루어지고, 단축도전체(81a)와 장축도전체(81b) 사이의 저항을 측정하여 팽창탱크(80) 내에 적정량의 난방수가 있는지를 판단한다.

팽창탱크(80)의 상부에 대기와 통하도록 형성된 대기개방구에는 기수분리기(82)가 연결 설치된다. 상기 기수분리기(82)는 기수분리기몸체(82a), 난방수가 내부로 유입되면 부력이 발생되어 수면위로 뜨는 뜰채(82b), 상기 뜰채(82b)의 상부에 결합된 공기배출구마개(82c), 공기를 외부로 배출시키기 위해 기수분리기몸체(82a)의 상부에 형성된 공기배출구(82d)로 이루어진다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 작용을 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치된 상태에서 정상운전중인 경우를 나타내는 상태도이다.

보일러(100)가 정상운전중이므로 주열교환기(20)에 의해 가열된 난방수는 순환펌프(10)에 의해 압송되므로 보일러(100)의 위치가 난방배관(200)에 비해 낮더라도 난방배관(200) 내부는 난방수로 채워진 상태로 순환된다.

이때 난방수의 수온에 따라 팽창탱크(80) 내의 수위는 가변되고, 공기는 기수분리기(82)를 통해 자유로이 유입, 유출된다.

도 6은 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치되고 난방배관 중에 누설이 없는 경우에 있어서 보일러가 정상 가동 후 정지된 경우를 나타내는 상태도이다.

보일러(100)가 정상 가동되다가 정지되고 배관에 누설이 없으면 가장 높은 곳에 위치한 난방배관(200)의 내부는 진공상태가 되므로 도 6에 도시된 바와 같이 난방배관(200) 내부의 난방수는 팽창탱크(80) 측으로 더 이상 내려오지 않는다. 또한 팽창탱크(80) 내의 수면과 배관내 가장 높은 곳의 수면 사이의 높이는 중력에 의하여 결정된다.

도 7은 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치되고 난방배관 중에 누설이 있는 경우에 있어서 보일러가 정상 가동 후 정지된 경우를 나타내는 상태도이다.

보일러(100)의 가동이 정지되고 난방배관(200)에 누설이 있는 경우에는, 상부에 위치한 난방배관(200) 내의 난방수가 중력에 의하여 아래로 내려오고, 이에 따라 팽창탱크(80) 내의 난방수 수위가 상승하게 된다.

종래의 대기개방형 팽창탱크에서는 상기와 같이 난방배관에 누설이 있는 경우 팽창탱크의 오버플로우관을 통해 난방수가 배출되므로 보일러를 사용할 수 없게 되나, 본 발명에서는 기수분리기(82)에 의해 이와 같은 문제점이 해결된다.

즉, 난방배관(200) 내의 난방수가 어느 정도 내려오다가 도 7에 도시된 바와 같이 기수분리기(82)의 뜰채(82b)가 상승하여 공기배출구마개(82c)가 공기배출구(82d)를 막게 되므로 난방배관(200) 내의 난방수 수위 하강이 정지된다. 또한 팽창탱크(82)로부터 외부로의 난방수 배출은 없다.

따라서 종래의 대기개방형 가스보일러와 달리 본 발명의 가스보일러는 난방배관보다 보일러의 설치 위치에 제약을 받지 않게 된다.

다만 이 경우에는 난방수가 기수분리기(82)의 내부에서 지속적으로 공기에 노출되므로 난방배관의 부식문제가 발생할 염려가 있다. 따라서 난방배관의 산화 우려가 없는 경우에 사용하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 팽창탱크를 보여주는 개략도, 도 9와 도 10은 도 8에 도시된 팽창탱크의 작동원리를 보여주는 동작상태도, 도 11은 본 발명에 따른 보조팽창탱크를 보여주는 개략도이다.

도 8에 도시된 실시예에서는, 난방수가 공기와 접촉되는 것을 차단시키기 위해 기수분리기(82)는 난방수 수위의 상승에 따라 수위감지센서(81)가 작동하기 직전에 공기배출구(82d)가 차단되도록 설치되어 있다.

즉, 적정량의 난방수가 팽창탱크(80) 내에 없는 경우에는 외부로부터 물을 공급받게 되는데, 공급되는 물에 의해 팽창탱크(80)내의 수위는 상승하게 되고, 수위감지센서(81)가 수위를 감지(단축도전체(81a)의 하단부에 난방수가 접촉되면 수위를 감지하게 됨)하기 직전에 공기배출구마개(82c)가 공기배출구(82d)를 막게 되도록, 상기 기수분리기(82)의 위치와 수위감지센서(81)의 단축과 장축전도 체(81a,81b)의 상하 위치를 설정한다.

상기 공기배출구마개(82c)가 공기배출구(82d)를 막은 후에도 수위감지센서(81)가 수위를 감지할 때까지 외부로부터 물이 계속 공급된다.

이와 같이 공기배출구마개(82c)가 공기배출구(82d)를 막게 되면 팽창탱크(80) 내부는 대기와 차단된 상태로 되어 종래의 밀폐형 팽창탱크와 동일한 구조가 되므로, 난방수와 공기가 접촉되는 것을 방지할 수 있어 난방배관의 부식 문제를 해결할 수 있다.

이 경우 보일러 가동 중 난방수 온도의 상승, 하강에 따른 난방수의 팽창, 수축의 부피 변화를 흡수하기 위해 상기 팽창탱크(80)의 일측 상부에 내부 체적이 가변되는 가변형 보조팽창탱크(83)를 설치하였다.

상기 가변형 보조팽창탱크(83)는 내부 체적이 가변되는 것으로서, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 벨로우즈타입을 사용하거나, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 비닐팩을 사용할 수 있다.

상기 가변형 보조팽창탱크(83)는 팽창탱크(80)의 상부에 위치시키는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 가변형 보조팽창탱크(83)의 하부와 상기 팽창탱크(82)의 하부는 연결관(84)에 연결된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 팽창탱크를 보여주는 개략도이다.

본 실시예는 기수분리기(82)가 이물질 등에 의하여 오작동하는 경우를 대비하여 기수분리기(82) 2개를 직렬로 연결한 것이다.

즉, 하나의 기수분리기(82)가 이물질에 의해 공기배출구(82d)가 차단되지 않더라도 다른 하나의 기수분리기(82)에서 대기와 차단되면 난방수 순환계는 대기와 차단된 상태를 유지할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 대기개방형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 2는 종래의 대기차단형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 3은 본 발명의 가스보일러 구성을 보여주는 개략도,

도 4는 본 발명에 의한 팽창탱크를 나타내는 개략도,

도 5는 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치된 상태에서 정상운전중인 경우를 나타내는 상태도,

도 6은 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치되고 난방배관 중에 누설이 없는 경우에 있어서 보일러가 정상 가동 후 정지된 경우를 나타내는 상태도,

도 7은 본 발명에 의한 가스보일러가 난방배관보다 낮은 위치에 설치되고 난방배관 중에 누설이 있는 경우에 있어서 보일러가 정상 가동 후 정지된 경우를 나타내는 상태도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 팽창탱크를 보여주는 개략도,

도 9와 도 10은 도 8에 도시된 팽창탱크의 작동원리를 보여주는 동작상태도,

도 11은 본 발명에 따른 보조팽창탱크를 보여주는 개략도,

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 팽창탱크를 보여주는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 순환펌프 20 : 주열교환기

30 : 삼방변 40 : 온수열교환기

61 : 난방수공급관 62 : 난방환수관

63 : 직수관 64 : 온수관

80 : 팽창탱크 81 : 수위감지센서

82 : 기수분리기 83 : 가변형 보조팽창탱크

Claims (6)

1. 하부에 난방수 유입구와 유출구가 형성되고 내부에 저장된 난방수가 대기에 개방되는 팽창탱크를 구비한 대기개방형 가스보일러에 있어서,

   상기 팽창탱크의 대기개방구에는 상기 팽창탱크 내부의 수위에 따라 공기배출구의 개폐가 이루어지는 기수분리기가 연결되어, 상기 팽창탱크 내부의 수위 상승시 일정 수위 이상에서 상기 기수분리기의 공기배출구가 막혀 상기 팽창탱크가 개방형에서 밀폐형으로 전환됨으로써 난방소요처에 설치되는 상향 난방배관의 경우에도 난방수의 오버플로우 현상 없이 보일러의 설치가 가능하도록 이루어지되;

   상기 팽창탱크에는 그 내부에 저장된 난방수의 수위를 감지하기 위한 단축도전체와 장축도전체로 이루어진 수위감지센서가 설치되고;

   상기 팽창탱크 내부의 난방수 수위가 상승함에 따라 상기 수위감지센서의 단축도전체의 하단부에 난방수가 접촉되어 수위를 감지하기 직전에 상기 기수분리기의 공기배출구가 차단되어 보충되는 난방수와 공기의 접촉이 차단되도록 상기 기수분리기의 위치와 상기 수위감지센서의 단축도전체 및 장축도전체의 상하 위치가 설정된 것을 특징으로 하는 대기개방형 가스보일러.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 기수분리기는 2개가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 대기개방형 가스보일러.

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