KR101194013B1

KR101194013B1 - 고주파 유도가열을 이용한 보일러

Info

Publication number: KR101194013B1
Application number: KR1020090113204A
Authority: KR
Inventors: 정병태
Original assignee: 정병태
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2012-10-26
Also published as: KR20110056748A

Abstract

본 발명은 고주파 유도가열을 이용한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방수가 채워진 보일러 몸체(10)의 내부에 고주파 유도가열기(15)를 설치하고, 난방수의 출수관(14)에는 순환펌프(20) 및 삼방밸브(30)를 형성하되 삼방밸브(30)의 양측 포트에는 난방배관(40)과 열교환배관(50)을 나누어 형성하며, 상기 열교환배관(50)에는 난방수와 온수의 열교환기(60)를 형성함과 아울러 온수관(70)에는 온도센서(75) 및 유수감지기(80)와 히터(90)를 형성하되, 난방온도와 온수의 사용에 따라 고주파 유도가열기(15), 순환펌프(20), 삼방밸브(30), 히터(90)의 작동을 제어하는 제어기(5)를 형성함으로써, 난방 중 온수가 사용될 경우 고주파 유도가열기(15)에서 발생한 열에너지를 삼방밸브(30)의 작동에 따라 곧바로 온수에 전달할 수 있음은 물론이고 히터(90)의 보조적인 작동에 따라 신속하고 효율적인 온수의 공급이 가능하고, 난방 중 온수를 사용하지 않을 경우에는 삼방밸브(30)의 작동에 의하여 열교환배관(50)이 차단됨에 따라 온수관(70)을 통한 열손실이 발생하지 않으며, 특히 여름철과 같이 난방을 하지 않을 때에는 유도가열기(15)의 사용을 배제하고 히터(90)만으로 온수를 공급함으로써 난방수의 가열로인한 열손실을 방지하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러에 관한 것이다.

고주파, 유도가열, 보일러, 난방, 온수

Description

고주파 유도가열을 이용한 보일러{A BOILER USING HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING}

본 발명은 고주파 유도가열을 이용한 보일러에 관한 것으로, 특히 난방 중 온수를 사용할 경우 삼방밸브가 난방배관에 대한 난방수의 공급을 차단하고 열교환기로 난방수를 공급하되 별도의 온수용 히터를 더 구비함으로써, 신속하고 효율적인 온수공급이 가능함과 아울러 기존의 고주파 유도가열 보일러에 대비할 때 난방시 온수관을 통한 열손실이 없을 뿐만 아니라, 하절기와 같이 난방을 하지 않는 경우에는 고주파 유도가열기의 사용을 배제하고 히터로 온수를 공급함으로써 난방수의 불필요한 가열로 인한 열손실을 방지할 수 있는 고주파 유도가열을 이용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 고주파 유도가열 보일러는 소음, 냄새, 유해가스 및 폭발위험이 없을 뿐만 아니라 전력을 적게 소비하여 경제성과 친환경적인 요소를 갖는 장점이 있으며, 이러한 고주파 유도가열을 이용한 보일러로서는 특허등록 제0539453호가 종래에 개시된바 이를 하기에서 도 1을 참고하여 상세히 살펴본다.

먼저 종래 고주파 유도가열 보일러의 구성을 살펴보면, 난방수가 채워진 보일러(100)의 내부에 상단이 개방된 격판(120)을 형성하여 내부 공간을 구획하되, 구획된 양측 공간에 각각 고주파 유도가열기(200)를 형성하고, 각 고주파 유도가열기(200)의 외부에는 일종의 히터로서 가열부재(300)를 형성하며, 상기 고주파 유도가열기(200)와 가열부재(300) 사이에는 보일러(100)의 일측으로 유입된 온수관(600)을 나선형으로 연이어 권취한 다음 타측으로 유출하는 한편, 상기 온수관(600)의 유출 측에는 유수감지기(700)를 형성한다.

그리고 보일러(100)의 일측 내부 공간에서 난방수를 유출하여 실내를 경유한 후 다른 일측의 내부 공간으로 난방수를 유입하는 난방배관(170)을 형성하되, 상기 난방배관(170)에는 순환펌프(180)를 형성함으로써 가열된 난방수가 보일러(100)와 실내를 순환할 수 있도록 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 고주파 유도가열 보일러(100)는, 난방 중 온수를 사용할 경우 고주파 유도가열기(200)와 가열부재(300)에서 발생한 열에너지가 온수의 가열에만 사용되지 못하고 난방배관(170)을 통하여 지속적으로 난방 에너지로 유출되었으며, 아울러 난방배관(170)을 순환하여 냉각된 난방수가 지속적으로 보일러(100) 내부로 유입됨에 따라 온수의 공급이 효율적이지 못하였다.

특히, 여름철과 같이 난방을 하지 않을 때에도 온수가 사용될 경우에는 상온 상태의 난방수 전체를 가열함에 따라 신속한 온수의 공급이 불가능하였음은 물론이고, 온수의 사용 후에는 가열된 난방수의 열에너지가 회수되지 못하고 방열 됨으로써 열손실이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 온수관(600)이 보일러(100)의 내부에 설치됨에 따라 난방시 가열된 난방수의 열에너지가 온수관(600)의 내부에 공급된 상수로 전달되어 상수도관 측으로 유출됨으로써 온수를 사용하지 않는 경우에도 지속적인 열손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 고주파 유도가열 보일러의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난방 중 온수가 사용될 경우 고주파 유도가열기의 열에너지가 열교환기를 통하여 온수에 우선 전달되도록 하되 별도의 온수용 히터를 더 구비함으로써 신속하고 효율적인 온수의 공급이 가능토록 하고, 아울러 온수관을 통한 열손실이 없도록 하며, 여름철과 같이 난방을 하지 않을 경우에는 온수를 사용하더라도 고주파 유도가열기의 사용을 배제함으로써 난방수의 불필요한 가열로인한 열손실을 방지할 수 있는 고주파 유도가열을 이용한 보일러를 구성하는 데 본 발명의 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러는, 난방수가 채워지고 적어도 하나의 난방수 유출구 및 유입구를 형성한 보일러 몸체와, 상기 보일러 몸체의 내부에 설치한 고주파 유도가열기와, 상기 유출구와 연결된 출수관에 형성한 순환펌프와, 상기 출수관의 종단에 형성한 삼방밸브와, 상기 삼방밸브의 일측 포트에서 보일러 몸체의 일측 유입구까지 연결한 난방배관과, 상기 삼방밸브의 타측 포트에서 보일러 몸체의 타측 유입구까지 연결한 열교환배관과, 상기 열교환배관의 도중에 설치하여 난방수와 온수가 열교환 되도록 한 열교환기와, 상기 온수관에 형성한 유수감지기와, 난방시 난방배관이 개통되도록 삼방밸브를 제어하되 실제 난방온도가 난방설정온도보다 낮을 경우 고주파 유도가열기 및 순환펌프가 구동되도록 제어하는 한편 온수관의 유수를 감지하는 유수감지기로부터 온수사용신호를 전달받으면 열교환배관이 개통되도록 삼방밸브를 제어하되 난방설정온도에 관계없이 고주파 유도가열기 및 순환펌프가 구동되도록 제어하는 제어기를 포함하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 구성을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은, 상기 온수관에 온도센서 및 히터를 형성하되 유수감지기가 온수관의 유수를 감지할 경우 상기 온도센서가 감지한 온수온도가 제어기의 온수설정온도보다 낮을 때 상기 히터를 구동하도록 한 것과, 난방이 전원이 꺼진 상태에서 유수감지기가 온수관의 유수를 감지하면 상기 제어기가 고주파 유도가열기 및 순환펌프를 구동하지 않고 히터로써 온수를 공급하도록 한 고주파 유도가열을 이용한 보일러에 부가적인 특징이 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 난방 중 온수가 사용될 경우 삼방밸브의 작동에 의하여 난방배관이 차단되는 한편 열교환배관이 개통됨으로써 고주파 유도가열기의 열에너지가 온수의 가열에 우선적으로 전달됨과 아울러 별도로 구비된 히터의 작동에 의하여 신속하고 효율적인 온수의 공급이 가능하고, 난방 중 온수를 사용하지 않을 경우에는 삼방밸브의 작동에 의하여 열교환배관이 차단됨에 따라 온수관을 통한 열손실이 발생하지 않으며, 특히 여름철과 같이 난방을 하지 않을 때에는 고주파 유도가열기의 사용을 배제하고 히터로 온수를 공급함으로써 난방 수의 불필요한 가열로인한 열손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 구성을 도 2 내지 도 5를 참고하여 상세히 살펴본다.

본 발명에 따른 고주파 유도가열 보일러(1)는, 보일러 몸체(10)의 내부에 채워진 난방수를 순환시킬 수 있도록 상기 몸체(10)에 적어도 하나 이상의 유출구(11) 및 유입구(12)(13)를 형성하고, 상기 보일러 몸체(10)의 내부에는 고주파 유도가열기(15)를 형성하는바, 상기 고주파 유도가열기(15)는 내부에 유도코일(16)이 형성된 원통형 절연관(17)과 상기 절연관(17)의 외부에 일정 간격을 두고 설치되는 가열관(18)으로 구성된다.

그리고 상기 보일러 몸체(10)의 유출구(11)에 연결된 출수관(14)에는 순환펌프(20)를 형성하고, 상기 출수관(14)의 종단에는 삼방밸브(30)를 형성하며, 상기 삼방밸브(30)의 일측 포트에는 실내를 경유하여 보일러 몸체(10)의 일측 유입구(12)까지 연결되는 난방배관(40)을 형성하고, 삼방밸브(30)의 타측 포트에는 보일러 몸체(10)의 타측 유입구(13)까지 연결되는 열교환배관(50)을 형성한다.

한편, 상기 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)와 삼방밸브(30)는 제어 기(5)의 신호에 따라 작동하는바, 이때 삼방밸브(30)의 작동은 출수관(14)과 난방배관(40)을 개통하거나, 상기의 개통작용을 전환하여 출수관(14)과 열교환배관(50)이 개통되도록 한다.

그리고 상기 열교환배관(50)의 도중에는 열교환기(60)를 형성하는바, 상기 열교환기(60)는 열교환배관(50)의 난방수가 일측으로 공급되어 타측으로 배출되고, 열교환기(60)의 다른 일측으로는 온수관(70)이 연결되어 상수가 공급되며, 상기 온수관(70)을 통하여 열교환기(60)의 내부로 유입된 상수는 열교환배관(50)을 통하여 유입된 난방수와 열교환하여 가열된 후 온수관(70)을 통하여 온수로 배출된다.

또한, 상기 온수관(70)에는 온도센서(75) 및 유수감지기(80)와 히터(90)를 형성하는바, 상기 온도센서(75)는 최종 가열된 온수의 온도를 측정하여 제어기(5)로 전달하고, 유수감지기(70)는 온수관(70) 내부의 유체 흐름을 감지하여 제어기(5)로 전달함으로써 온수의 사용 여부를 제어기(5)가 인식할 수 있도록 하며, 히터(90)는 통상의 급탕용 온수 히터(90)로서 온도센서(75)로 측정한 실제 온수온도가 제어기(5)의 온수설정온도에 미치지 못할 경우 작동한다.

한편, 상기 제어기(5)는 난방 설정의 ON/OFF 상태를 인식하고, 난방 설정시 실제 난방온도(실내온도 또는 난방수온도)와 난방설정온도를 비교하여 삼방밸브(30)와 함께 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)의 작동을 제어하며, 온수 사용시에는 온도센서(75) 및 유수감지기(80)로부터 온수의 온도와 사용 여부를 인식하여 삼방밸브(30)와 함께 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)와 히터(90)의 작동을 제어한다.

도면 중 미설명 부호인 '55'는 열교환배관(50)의 말단 측에 형성한 체크밸브(55)로서 보일러 내부의 가열된 난방수가 열교환배관(50)을 통하여 외부로 유출되어 손실되지 않도록 한다.

이하 본 발명에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 작용을 살펴보면, 난방 설정시 제어기(5)의 작동에 따라 삼방밸브(30)가 난방배관(40)을 개통하되, 실제 난방온도(실내온도 또는 난방수온도)가 제어기(5)에 설정된 난방온도보다 낮을 경우 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)를 구동하고, 난방 전원이 꺼진 상태로서 난방 설정이 되지 않은 경우나 난방 설정이 된 경우라도 실제 난방온도가 난방설정온도보다 높을 경우에는 상기 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)의 구동을 중지한다.

그리고 온수가 사용될 경우, 즉 유수감지기(80)가 온수관(70)의 유수를 감지하면 제어기(5)에 의해 삼방밸브(30)가 작동하여 난방배관(40)으로 난방수가 공급되지 않도록 차단함과 아울러 열교환배관(50)을 개통하여 열교환기(60)로 난방수를 전부 공급함으로써 온수를 생성한다. 이때, 상기와 같이 온수가 사용되는 경우에 있어서는 난방설정온도에 관계없이 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)를 구동하여 신속하게 온수를 가열하는바, 온수 사용 후에는 삼방밸브(30)의 작동에 따라 난방배관(40)이 개통되므로 가열된 난방수의 열에너지가 손실되지 않는다.

상기에 있어 온도센서(75)의 온수온도가 제어기(5)의 온수설정온도보다 낮을 때 히터(90)가 작동하도록 함으로써, 신속한 온수의 공급이 가능함을 물론이고 고주파 유도가열기(15)를 열원으로 한 온수의 온도가 충분하지 못할 경우에만 보충적으로 히터(90)가 구동함에 따라 안정적이고 효율적인 온수의 공급이 가능하다.

한편, 여름철과 같이 난방 전원이 꺼진 상태에서 유수감지기(80)가 온수관(70)의 유수를 감지하면 상기 제어기(5)가 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)를 구동하지 않고 히터(90)로써 온수를 공급하도록 함으로써, 난방수의 불필요한 가열로 인한 열손실을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 고주파 유도가열 보일러를 나타내는 구성도

도 2는 본 발명에 따른 고주파 유도가열 보일러를 나타내는 구성도

도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도가열 보일러의 블록도

도 4 및 도 5는 본 발명의 고주파 유도가열 보일러에 따른 제어기의 순서도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 보일러 5: 제어기

10: 몸체 11: 유출구

12, 13: 유입구 14: 출수관

15: 고주파 유도가열기 20: 순환펌프

30: 삼방밸브 40: 난방배관

50: 열교환배관 55: 체크밸브

60: 열교환기 70: 온수관

75: 온도센서 80: 유수감지기

90: 히터

Claims

난방수가 채워지고 적어도 하나의 난방수 유출구(11) 및 유입구(12)(13)를 형성한 보일러 몸체(10)와; 상기 보일러 몸체(10)의 내부에 설치한 고주파 유도가열기(15)와; 상기 유출구(11)와 연결된 출수관(14)에 형성한 순환펌프(20)와; 상기 출수관(14)의 종단에 형성한 삼방밸브(30)와; 상기 삼방밸브(30)의 일측 포트에서 보일러 몸체(10)의 일측 유입구(12)까지 연결한 난방배관(40)과; 상기 삼방밸브(30)의 타측 포트에서 보일러 몸체(10)의 타측 유입구(13)까지 연결한 열교환배관(50)과; 상기 열교환배관(50)의 도중에 설치하여 난방수가 공급 및 배출되도록 함과 아울러 온수관(70)을 연결함으로써 난방수와 온수가 열교환 되도록 한 열교환기(60)와; 상기 온수관(70)에 형성한 유수감지기(80)와; 난방시 난방배관(40)이 개통되도록 삼방밸브(30)를 제어하되 실제 난방온도가 난방설정온도보다 낮을 경우 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)가 구동되도록 제어하는 한편 온수관(70)의 유수를 감지하는 유수감지기(80)로부터 온수사용신호를 전달받으면 열교환배관(50)이 개통되도록 삼방밸브(30)를 제어하되 난방설정온도에 관계없이 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)가 구동되도록 제어하는 제어기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러.
제1항에 있어서;

상기 온수관(70)에 온도센서(75) 및 히터(90)를 형성하되, 유수감지기(80)가 온수관(70)의 유수를 감지할 경우 상기 온도센서(75)가 감지한 온수온도가 제어기(5)의 온수설정온도보다 낮을 때 상기 히터(90)를 구동하도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러.
제2항에 있어서;

난방이 전원이 꺼진 상태에서 유수감지기(80)가 온수관(70)의 유수를 감지하면 상기 제어기(5)가 고주파 유도가열기(15) 및 순환펌프(20)를 구동하지 않고 히터(90)로써 온수를 공급하도록 한 고주파 유도가열을 이용한 보일러.
제1항에 있어서;

상기 열교환배관(50)의 말단 측에 체크밸브(55)를 형성한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러.