KR101347564B1 - 심야전기보일러 - Google Patents

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KR101347564B1
KR101347564B1 KR1020120120019A KR20120120019A KR101347564B1 KR 101347564 B1 KR101347564 B1 KR 101347564B1 KR 1020120120019 A KR1020120120019 A KR 1020120120019A KR 20120120019 A KR20120120019 A KR 20120120019A KR 101347564 B1 KR101347564 B1 KR 101347564B1
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heating
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이건식
오문택
김완제
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이건식
김완제
오문택
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Abstract

심야전기보일러에 대한 발명이 개시된다. 개시된 심야전기보일러는: 복수의 히터를 구비하며 난방용량에 따라 저장되는 물의 수위가 구분되는 축열조와, 축열조에서 배출되는 물이 저장되는 보충수탱크와, 축열조의 물을 보충수탱크로 이송시키는 제1이송부와, 보충수탱크의 물을 축열조로 이송시키는 제2이송부와, 히터와 제1이송부와 제2이송부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

심야전기보일러{ELECTRIC BOILER FOR LATE-NIGHT ELECTRICITY}
본 발명은 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난방면적에 맞추어 보일러의 난방용량을 가변시켜 열효율을 향상시킬 수 있는 심야전기보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 기름보일러 등 난방용으로 사용하는 여러 가지 보일러 가운데 경제적 측면에서 심야전기보일러를 사용한다.
심야전기보일러는, 저렴한 심야시간대의 전기를 사용하여 대형 축열조 탱크 내부의 물을 가열시킨 후, 필요할 경우에 축열 되어 있던 온수를 사용하여 난방비를 절감하는 보일러이다.
그러나 이와 같은 심야전기보일러는, 대부분 20평형 내지 40평형에 맞는 용량으로 생산되므로, 1인 또는 2인 가정에서 심야전기보일러를 사용하는 경우에는, 축열조 내부의 물이나 열매체를 일정 온도까지 상승시키는데 많은 시간과 에너지가 소비된다.
심야전기보일러의 온수를 이용하여 난방이 이루어지는 면적이 변경될 경우, 심야전기보일러에서 물을 가열하는 난방용량은 고정된다.
따라서 좁은 면적의 난방만 필요할 경우에는, 필요 이상의 온수를 가열하여 저장하므로 난방비가 상승되며, 필요 이상의 전력사용으로 전력공급 부족현상이 발생되어 발전소를 추가 건립하는 문제점도 발생한다.
그리고 넓은 면적의 난방이 필요한 경우에는, 가열된 온수가 부족하여 난방이 제대로 이루어지지 못하므로 소비자의 불만이 가중된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2008-0071711(2008.08.05 공개, 발명의 명칭: 열교환기가 구비된 심야전기 보일러)에 개시되어 있다.
심야전기보일러에서, 심야전기를 이용해 물을 가열하는 난방용량은 고정되어 있으므로, 난방이 이루어지는 난방면적이 가변되는 경우에는 전기에너지가 과소비되거나, 난방이 제대로 이루어지지 못한다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 난방면적에 맞추어 보일러의 난방용량을 가변시켜 열효율을 향상시킬 수 있는 심야전기보일러를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 심야전기보일러는: 복수의 히터를 구비하며 난방용량에 따라 저장되는 물의 수위가 구분되는 축열조와, 축열조에서 배출되는 물이 저장되는 보충수탱크와, 축열조의 물을 보충수탱크로 이송시키는 제1이송부와, 보충수탱크의 물을 축열조로 이송시키는 제2이송부와, 히터와 제1이송부와 제2이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 축열조는, 물이 저장되는 내측공간을 구비하는 축열탱크와, 축열탱크의 내측 하부에 1단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하며 히터의 설치가 이루어지는 제1가열공간부와, 제1가열공간부에 연통되어 제1가열공간부의 상측에 위치하며 2단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제2가열공간부와, 제2가열공간부에 연통되어 제2가열공간부의 상측에 위치하며 3단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제3가열공간부와, 제3가열공간부에 연통되어 제3가열공간부의 상측에 위치하며 4단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제4가열공간부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 축열조는, 축열탱크의 상측에 위치하며 축열탱크 내측의 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하면 자동으로 증기를 배출하는 안전밸브와, 축열탱크의 내측에 저장된 물이 설정된 체적 이상으로 팽창됨을 방지하는 팽창탱크를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1가열공간부는, 축열탱크의 내측에 설치되어 1단계 수위를 측정하는 제1수위센서와, 축열탱크의 내측에 설치되어 1단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제1수온센서를 포함하며, 제1이송부와 난방용 공급배관이 측면에 연결되고 히터가 내측 하부에 설치되며, 제1가열공간부와 제2가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 제2가열공간부는, 축열탱크의 내측에 설치되어 2단계 수위를 측정하는 제2수위센서와, 축열탱크의 내측에 설치되어 2단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제2수온센서를 포함하며, 제2가열공간부와 제3가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 제3가열공간부는, 축열탱크의 내측에 설치되어 3단계 수위를 측정하는 제3수위센서와, 축열탱크의 내측에 설치되어 3단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제3수온센서를 포함하며, 제3가열공간부와 제4가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 제4가열공간부는, 축열탱크의 내측에 설치되어 4단계 수위를 측정하는 제4수위센서와, 축열탱크의 내측에 설치되어 4단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제4수온센서를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1이송부는, 제1가열공간부와 보충수탱크의 하부를 연결하는 배출배관과, 배출배관에 설치되어 보충수탱크의 내측으로 물을 이송시키는 배출펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2이송부는, 제4가열공간부와 보충수탱크의 상부를 연결하는 공급배관과, 공급배관에 설치되어 축열탱크의 내측으로 물을 이송시키는 공급펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제어부는, 난방용량에 따라 제1가열공간부 내지 제4가열공간부 사이에서 단계별로 물이 저장되는 수위의 설정과, 히터가 작동되는 개수를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 심야전기보일러는, 축열조에 저장되는 물의 양이 난방용량에 따라 복수의 단계로 구분되어 가열되며, 물을 가열하는 히터의 동작 개수도 조절되므로 열효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 심야전기보일러의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러를 개략적으로 도시한 부분 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4가열공간부까지 물이 저장된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러의 제어방법에 대한 순서도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러의 블록도이다.
본 발명에 의한 심야전기보일러(1)는, 낮에는 외부에서 활동하고 저녁에 집으로 퇴근하여 잠을 자는 일반적인 가정의 생활패턴에 유용하다.
가족형태가 대가족에서 핵가족으로 변화되므로, 도시와 농어촌 할 것 없이 가족 구성원이 대부분 2인 또는 1인으로 구성된다.
따라서 명절 등을 제외하고는 가족이 많이 모일 경우가 적으므로, 축열조(10) 내부에 저장되어 가열되는 물의 수위를 복수의 단계로 구분하여 난방시간을 단축하며, 에너지를 절약할 수 있다.
도 1과 도 2와 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러(1)는, 복수의 히터(32)를 구비하며 난방용량에 따라 저장되는 물의 수위가 구분되는 축열조(10)와, 축열조(10)에서 배출되는 물이 저장되는 보충수탱크(90)와, 축열조(10)의 물을 보충수탱크(90)로 이송시키는 제1이송부(100)와, 보충수탱크(90)의 물을 축열조(10)로 이송시키는 제2이송부(110)와, 히터(32)와 제1이송부(100)와 제2이송부(110)의 동작을 제어하는 제어부(120)를 포함한다.
심야전기로 동작되는 복수의 히터(32)를 구비하는 축열조(10)는, 난방용량에 따라 저장되는 물의 수위가 구분되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 축열조(10)는, 축열탱크(30)와 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)를 포함한다.
물이 저장되는 내측공간을 구비하는 축열탱크(30)는, 원기둥 모양의 통 형상으로 예를 들어 설명하나, 축열탱크(30)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 육면체를 포함한 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한 축열탱크(30)의 외부는 단열재를 사용하여 2중 또는 다중으로 단열처리를 하므로, 축열탱크(30) 내에 축열된 열이 축열탱크(30)의 외측으로 발산되어 열손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
축열조(10)의 측면에는 압력밸브(20)가 설치되며, 축열탱크(30)의 압력이 설정치 이하로 유지될 수 있도록 축열탱크(30)의 압력을 조절한다.
축열탱크(30)의 하측에는 난방용 이송배관(22)이 연결되며, 축열탱크(30)의 상측에는 난방용 회수배관(24)이 설치된다.
난방용 이송배관(22)에는 난방용 순환펌프(26)가 설치되므로, 축열탱크(30) 내에 가열된 물은 난방용 이송배관(22)을 통해 난방이 필요한 공간으로 이송된다.
축열탱크(30)의 내측에는 물을 가열하기 위한 복수의 히터(32)가 설치되며, 이러한 히터(32)는 제어부(120)의 제어신호로 동작된다.
일 실시예에 따른 히터(32)는 가열공간부의 개수와 대응하는 개수로 설치된다.
난방용량에 따라 물이 저장되는 수위가 다른 가열공간부는, 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)로 구성된다.
심야전기를 이용하여 물을 가열하는 히터(32)는 제1히터(33)와 제2히터(34)와 제3히터(35)와 제4히터(36)로 구성된다.
축열탱크(30)의 내측 하부에 1단계 수위(46)의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제1가열공간부(40)의 내측에는 복수의 히터(32)가 설치된다.
일 실시예에 따른 제1가열공간부(40)는, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 1단계 수위(46)를 측정하는 제1수위센서(42)와, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 1단계 수위(46)에서 물의 온도를 측정하는 제1수온센서(44)를 포함한다.
제1수위센서(42)는 1단계 수위(46)까지 물이 차 있는지 여부를 측정해 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
예를 들어 방 하나만을 난방이 필요할 경우, 난방용량이 작으므로 제1가열공간부(40)에만 물을 채워서 가열하므로 전기료를 절감할 수 있다.
축열탱크(30)의 내측을 수평방향으로 4등분 한 경우, 축열탱크(30)의 하측부터 상측을 향하여 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)로 구성된다.
제1수위센서(42)는 제1가열공간부(40)에 저장된 물의 수위를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달하며, 제1수온센서(44)도 제1가열공간부(40)에 저장된 물의 온도를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
축열조(10)의 물을 보충수탱크(90)로 이송하는 제1이송부(100)와, 난방용 공급배관(112)이 제1가열공간부(40)와 마주하는 축열탱크(30)의 측면에 연결된다.
이러한 제1가열공간부(40)에 물이 가득 채워진 경우, 이러한 물의 수위를 1단계 수위(46)로 설정한다.
제1가열공간부(40)와 연통되는 제2가열공간부(50)는, 제1가열공간부(40)의 상측에 위치하며, 이러한 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)의 경계는 수평으로 이루어진다.
제1가열공간부(40)에 연통되어 제1가열공간부(40)의 상측에 위치하는 제2가열공간부(50)는, 2단계 수위(56)의 물이 가열되는 공간을 형성한다.
일 실시예에 따른 제2가열공간부(50)는, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 2단계 수위(56)를 측정하는 제2수위센서(52)와, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 2단계 수위(56)에서 물의 온도를 측정하는 제2수온센서(54)를 포함한다.
제2수위센서(52)는 2단계 수위(56)까지 물이 차 있는지 여부를 측정해 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
예를 들어 방 2개에 난방이 필요할 경우, 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)에만 물을 채워서 가열하므로 전기료를 절감할 수 있다.
제2가열공간부(50)에 설치된 제2수위센서(52)는 제2가열공간부(50)에 저장된 물의 수위를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다. 제2수온센서(54)는 제2가열공간부(50)에 저장된 물의 온도를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
제2가열공간부(50)의 2단계 수위(56)까지 물이 차는 경우, 제1수위센서(42)와 제2수위센서(52)는 동시에 작동될 수 있으며, 제2수위센서(52)만 단독으로 작동될 수 있다.
이러한 제2가열공간부(50)에 물이 가득 채워진 경우, 이러한 물의 수위를 2단계 수위(56)로 설정한다.
제2가열공간부(50)와 연통되는 제3가열공간부(60)는 제2가열공간부(50)의 상측에 위치하며, 이러한 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)의 경계는 수평으로 이루어진다.
제2가열공간부(50)에 연통되어 제2가열공간부(50)의 상측에 위치하는 제3가열공간부(60)는, 3단계 수위(66)의 물이 가열되는 공간을 형성한다.
일 실시예에 따른 제3가열공간부(60)는, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 3단계 수위(66)를 측정하는 제3수위센서(62)와, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 3단계 수위(66)에서 물의 온도를 측정하는 제3수온센서(64)를 포함한다.
제3수위센서(62)는 3단계 수위(66)까지 물이 차 있는지 여부를 측정해 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
예를 들어 방 3개에 난방이 필요할 경우, 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)에만 물을 채워서 가열하므로 전기료를 절감할 수 있다.
제3가열공간부(60)에 설치된 제3수위센서(62)는 제3가열공간부(60)에 저장된 물의 수위를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다. 제3수온센서(64)는 제3가열공간부(60)에 저장된 물의 온도를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
제3가열공간부(60)의 3단계 수위(66)까지 물이 차는 경우, 제1수위센서(42)와 제2수위센서(52)와 제3수위센서(62)는 동시에 작동될 수 있으며, 제3수위센서(62)만 단독으로 작동될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 이루어질 수 있다.
이러한 제3가열공간부(60)에 물이 가득 채워진 경우, 이러한 물의 수위를 3단계 수위(66)로 설정한다.
제3가열공간부(60)와 연통되는 제4가열공간부(70)는 제3가열공간부(60)의 상측에 위치하며, 이러한 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)의 경계는 수평으로 이루어진다.
제3가열공간부(60)에 연통되어 제3가열공간부(60)의 상측에 위치하는 제4가열공간부(70)는, 4단계 수위(76)의 물이 가열되는 공간을 형성한다.
일 실시예에 따른 제4가열공간부(70)는, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 4단계 수위(76)를 측정하는 제4수위센서(72)와, 축열탱크(30)의 내측에 설치되어 4단계 수위(76)에서 물의 온도를 측정하는 제4수온센서(74)를 포함한다.
제4수위센서(72)는 4단계 수위(76)까지 물이 차 있는지 여부를 측정해 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
예를 들어 방 4개에 난방이 필요할 경우, 축열탱크(30) 내측에 전부 물을 채워 가열한다.
즉, 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)에 물을 채워서 가열한다.
제4가열공간부(70)에 설치된 제4수위센서(72)는 제4가열공간부(70)에 저장된 물의 수위를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다. 제4수온센서(74)는 제4가열공간부(70)에 저장된 물의 온도를 측정하여 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
제4가열공간부(70)의 4단계 수위(76)까지 물이 차는 경우, 제1수위센서(42)와 제2수위센서(52)와 제3수위센서(62)와 제4수위센서(72)가 동시에 작동될 수 있으며, 제4수위센서(72)만 단독으로 작동될 수 있는 등 다양한 변형 실시가 이루어질 수 있다.
이러한 제4가열공간부(70)에 물이 가득 채워진 경우, 이러한 물의 수위를 4단계 수위(76)로 설정한다.
제4가열공간부(70)와 마주하는 축열탱크(30)의 측면에는 난방용 회수배관(24)이 설치되며, 제4가열공간부(70)와 마주하는 축열탱크(30)의 상면에는 안전밸브(80)와 팽창탱크(85)가 설치된다.
안전밸브(80)와 팽창탱크(85)는, 축열조(10)의 내부 압력이 설정된 압력 이상으로 커져서 발생하는 안전사고를 방지할 수 있다.
안전밸브(80)는, 축열탱크(30)의 상측에 위치하며 축열탱크(30) 내측의 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하면 자동으로 증기를 배출시켜 축열탱크(30) 내측의 압력을 낮춘다.
팽창탱크(85)는 축열탱크(30)의 상측에 설치되며, 심야전기보일러(1)의 온도상승에 의한 물의 체적팽창을 흡수하거나, 축열탱크(30)의 내측에 저장된 물이 설정된 체적 이상으로 팽창됨을 방지한다.
한편, 축열탱크(30)의 상측에는 공급관로(87)가 연결되므로, 보충수탱크(90)에 저장된 물 또는 외부에서 공급되는 물이, 축열수탱크의 내측으로 공급되는 통로가 된다.
제1이송부(100)와 제2이송부(110)에 의해 축열조(10)와 연결된 보충수탱크(90)는, 축열조(10)에서 배출되는 물이 저장되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
축열조(10) 내측에 저장된 물은 난방용량에 따라 수위가 변하게 되며, 축열조(10) 내측의 수위가 1단계 수위(46)만큼 내려갈 경우, 축열조(10)에서 배출되는 물은 보충수탱크(90)로 이송되어 저장된다.
축열조(10)의 물을 보충수탱크(90)로 이송시키는 제1이송부(100)는, 제1가열공간부(40)와 보충수탱크(90)의 하부를 연결하는 배출배관(102)과, 배출배관(102)에 설치되어 보충수탱크(90)의 내측으로 물을 이송시키는 배출펌프(104)를 포함한다.
배출펌프(104)는, 제1수위센서(42)와 제2수위센서(52)와 제3수위센서(62)와 제4수위센서(72)의 측정값을 전달받는 제어부(120)의 제어신호로 동작된다.
보충수탱크(90)의 물을 축열조(10)로 이송시키는 제2이송부(110)는, 제4가열공간부(70)와 보충수탱크(90)의 상부를 연결하는 공급배관(112)과, 공급배관(112)에 설치되어 축열탱크(30)의 내측으로 물을 이송시키는 공급펌프(114)를 포함한다.
배출펌프(104)도, 제1수위센서(42)와 제2수위센서(52)와 제3수위센서(62)와 제4수위센서(72)의 측정값을 전달받는 제어부(120)의 제어신호로 동작된다.
히터(32)와 제1이송부(100)와 제2이송부(110)의 동작을 제어하는 제어부(120)는 제1,2,3,4수위센서(42,52,62,72)의 측정값과 제1,2,3,4수온센서(44,54,64,74)의 측정값을 전달받는다.
이러한 제어부(120)는, 난방용량에 따라 제1가열공간부(40) 내지 제4가열공간부(70) 사이에서 단계별로 물이 저장되는 수위의 설정과, 히터(32)가 작동되는 개수를 제어한다.
일 실시예에 따른 설정온도는 90도로 설정하며, 보일러 이상으로 온도가 95도 이상으로 상승하면 과열방지센서(미도시)의 동작으로 전원을 차단시킨다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 심야전기보일러(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
도 1, 도 3, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(120)에서 심야전기가 공급되는지 판단하는 단계를 갖는다.(S10)
심야전기가 공급되면, 난방용량에 따라 가열공간을 설정하는 단계를 갖는다.(S20)
사용자가 난방이 필요한 공간을 입력하면, 제어부(120)가 이를 바탕으로 물이 저장되는 가열공간부를 설정하여 물의 저장과 가열이 이루어진다.
또는 제어부(120)에 온오프 스위치와 1단계 내지 4단계의 스위치가 구비되므로, 사용자가 이러한 스위치를 조작하여 가열공간을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열공간은, 제1,2,3,4가열공간부(40,50,60,70)로 구분된다.
가열공간이 설정되면 수위조절하는 단계를 갖는다.(S30)
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 난방용량에 따라 축열조(10)의 내측에 물이 저장되는 수위가 틀리게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 난방용량이 적은 경우에는 제1가열공간부(40)에만 물이 채워진다.
축열조(10)의 내측에 1단계 수위(46)까지 물이 채워지면, 나머지 물은 배출배관(102)을 통해 보충수탱크(90)로 이송되며, 제1수위센서(42)와 제1수온센서(44)가 동작되어 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 난방용량이 증가하여 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)에만 물이 채워지는 경우, 축열조(10)에 저장된 나머지 물은 배출배관(102)을 통해 보충수탱크(90)로 이송된다.
축열조(10)의 내측에 2단계 수위(56)까지 물이 채워지면, 제2수위센서(52)와 제2수온센서(54)가 동작되어 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 난방용량이 추가로 증가하여 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)에 물이 채워지는 경우, 축열조(10)에 저장된 나머지 물은 배출배관(102)을 통해 보충수탱크(90)로 이송된다.
축열조(10)의 내측에 3단계 수위(66)까지 물이 채워지면, 제3수위센서(62)와 제3수온센서(64)가 동작되어 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 난방용량이 추가로 증가하여 제1가열공간부(40)와 제2가열공간부(50)와 제3가열공간부(60)와 제4가열공간부(70)에 물이 채워지는 경우, 보충수탱크(90)에 저장된 물은 공급배관(112)을 통해 축열탱크(30)로 이송된다.
축열조(10)의 내측에 4단계 수위(76)까지 물이 채워지면, 제4수위센서(72)와 제4수온센서(74)가 동작되어 제어부(120)로 측정값을 전달한다.
수위조절이 완료되면, 단계별 수위에 따른 히터(32)가 동작된다.(S40)
도 1과 도 8에 도시된 바와 같이, 물의 수위에 따라 축열탱크(30)의 내측에 설치된 히터(32)가 선별적으로 동작된다.
1단계 수위(46)까지 물이 찬 경우에는 제1히터(33)만 동작되며, 2단계 수위(56)까지 물이 찬 경우에는 제1히터(33)와 제2히터(34)가 동작되며, 3단계 수위(66)까지 물이 찬 경우에는 제1히터(33)와 제2히터(34)와 제3히터(35)가 동작된다.
또한 4단계 수위(76)까지 물이 찬 경우에는 제1히터(33)와 제2히터(34)와 제3히터(35)와 제4히터(36)가 동작된다.
축열탱크(30) 내측이 수온이 설정온도에 도달했는지 여부를 측정하는 단계를 갖는다.(S50)
본 발명의 일 실시예에 따른 수온의 설정온도는 90도로 설정한다.
축열탱크(30) 내측의 수온이 설정온도에 도달하면, 조작된 난방스위치에 의해 난방을 설정하는 단계를 갖는다.(S60)
난방이 이루어지는 방의 온도를 임의의 온도로 설정한 경우, 이러한 난방설정에 따라 난방용 순환펌프(26)가 동작되는 단계를 갖는다.(S70)
난방 대상이 되는 곳의 온도가 설정한 난방온도에 도달했는지 여부를 판단하는 단계를 갖는다.(S80)
난방온도에 도달되면 난방용 순환펌프(26)를 정지시키는 단계를 갖는다.(S90)
난방용 순환펌프(26)가 정지된 상태에서 난방대상이 되는 곳의 난방온도가 설정치 이하로 떨어지는 여부를 판단(S100)하여, 난방온도가 설정치 이상이면 히터(32)를 정지시키는 단계를 갖는다.(S110)
히터(32)를 정지시킨 이후, 수온의 온도가 설정온도 이하로 떨어졌는지를 판단하여, 설정온도 이하로 떨어지면 다시 히터(32)를 동작시키는 단계로 돌아간다.(S120)
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 심야전기보일러(1)는, 축열조(10)에 저장되는 물의 양이 난방용량에 따라 복수의 단계로 구분되어 가열되며, 물을 가열하는 히터(32)의 동작 개수도 조절되므로 열효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 심야전기보일러 10: 축열조
20: 압력밸브 22: 난방용 이송배관
24: 난방용 회수배관 26: 난방용 순환펌프
30: 축열탱크 32: 히터
33: 제1히터 34: 제2히터
35: 제3히터 36: 제4히터
40: 제1가열공간부 42: 제1수위센서
44: 제1수온센서 46: 1단계 수위
50: 제2가열공간부 52: 제2수위센서
54: 제2수온센서 56: 2단계 수위
60: 제3가열공간부 62: 제3수위센서
64: 제3수온센서 66: 3단계 수위
70: 제4가열공간부 72: 제4수위센서
74: 제4수온센서 76: 4단계 수위
80: 안전밸브 85: 팽창탱크
87: 공급관로 90: 보충수탱크
100: 제1이송부 102: 배출배관
104: 배출펌프 110: 제2이송부
112: 공급배관 114: 공급펌프
120: 제어부

Claims (10)

  1. 복수의 히터를 구비하며, 난방용량에 따라 저장되는 물의 수위가 구분되는 축열조;
    상기 축열조에서 배출되는 물이 저장되는 보충수탱크;
    상기 축열조의 물을 상기 보충수탱크로 이송시키는 제1이송부;
    상기 보충수탱크의 물을 상기 축열조로 이송시키는 제2이송부; 및
    상기 히터와 상기 제1이송부와 상기 제2이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축열조는, 물이 저장되는 내측공간을 구비하는 축열탱크;
    상기 축열탱크의 내측 하부에 1단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하며, 상기 히터의 설치가 이루어지는 제1가열공간부;
    상기 제1가열공간부에 연통되어 상기 제1가열공간부의 상측에 위치하며, 2단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제2가열공간부;
    상기 제2가열공간부에 연통되어 상기 제2가열공간부의 상측에 위치하며, 3단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제3가열공간부; 및
    상기 제3가열공간부에 연통되어 상기 제3가열공간부의 상측에 위치하며, 4단계 수위의 물이 가열되는 공간을 형성하는 제4가열공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 축열조는, 상기 축열탱크의 상측에 위치하며, 상기 축열탱크 내측의 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하면 자동으로 증기를 배출하는 안전밸브; 및
    상기 축열탱크의 내측에 저장된 물이 설정된 체적 이상으로 팽창됨을 방지하는 팽창탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1가열공간부는, 상기 축열탱크의 내측에 설치되어 1단계 수위를 측정하는 제1수위센서; 및
    상기 축열탱크의 내측에 설치되어 1단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제1수온센서를 포함하며,
    상기 제1이송부와 난방용 공급배관이 측면에 연결되며, 상기 히터가 내측 하부에 설치되며, 상기 제1가열공간부와 상기 제2가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2가열공간부는, 상기 축열탱크의 내측에 설치되어 2단계 수위를 측정하는 제2수위센서; 및
    상기 축열탱크의 내측에 설치되어 2단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제2수온센서를 포함하며,
    상기 제2가열공간부와 상기 제3가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3가열공간부는, 상기 축열탱크의 내측에 설치되어 3단계 수위를 측정하는 제3수위센서; 및
    상기 축열탱크의 내측에 설치되어 3단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제3수온센서를 포함하며,
    상기 제3가열공간부와 상기 제4가열공간부의 경계는 수평으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제4가열공간부는, 상기 축열탱크의 내측에 설치되어 4단계 수위를 측정하는 제4수위센서; 및
    상기 축열탱크의 내측에 설치되어 4단계 수위에서 물의 온도를 측정하는 제4수온센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1이송부는, 상기 제1가열공간부와 상기 보충수탱크의 하부를 연결하는 배출배관; 및
    상기 배출배관에 설치되어 상기 보충수탱크의 내측으로 물을 이송시키는 배출펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2이송부는, 상기 제4가열공간부와 상기 보충수탱크의 상부를 연결하는 공급배관; 및
    상기 공급배관에 설치되어 상기 축열탱크의 내측으로 물을 이송시키는 공급펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 난방용량에 따라 상기 제1가열공간부 내지 상기 제4가열공간부 사이에서 단계별로 물이 저장되는 수위의 설정과, 상기 히터가 작동되는 개수를 제어하는 것을 특징으로 하는 심야전기보일러.
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