KR101483927B1 - 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치에 관한 것으로 특히, 버너의 연소열량에 대응하는 열량을 발생하는 열교환기와; 사용자가 냉/난방 설정 온도와 냉/난방 모드를 설정할 수 있도록 하는 키 입력부와; 제어부의 제어를 받아 버너에 공급되는 가스의 공급을 제어하는 전자변과; 제어부의 제어를 받아 버너에서 필요로 하는 공기를 공급시켜 주는 송풍기와; 상기 열교환기에서 발생되는 응축수를 포집하여 배수라인을 통해 외부로 배출시켜 주는 응축수 받이와; 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부를 구비한 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치를 구성함에 있어서, 상기 응축수 받이와 배수라인의 연결부 또는 배수라인의 외면에 동결방지히터를 설치하고, 상기 제어부와 상기 동결방지히터 사이에는 상기 제어부에서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 판단한 결과 동결온도가 검출되면 상기 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 주는 히터전원 공급부를 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 동결방지히터에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있어 불필요한 경제적 손실을 방지할 수 있고, 또한 동결방지히터 자체를 능동적으로 제어할 수 있어 동결방지 효과를 최대화할 수 있을 뿐만 아니라 응축수 배수관련 부품들의 동결방지에 따른 신뢰도 및 제품 자체의 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치{Antifreezing apparatus for condensate water in draining part of condensing boiler}

본 발명은 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 콘덴싱 보일러에서 배수되는 응축수의 동결방지를 위해 직접 동결방지히터를 배수라인에 장착을 하고, 이 동결방지히터는 상시 전원이 인가되지 않고 보일러 주위의 온도가 특정 온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 전원이 인가되도록 하는 방식을 통해 동결방지히터에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있도록 함과 동시에 동결방지히터의 능동제어를 통해 동결방지 효과를 최대화할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 보일러(Boiler)는, 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설과 온수시설 등에 더운 물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수의 공급 등에 사용되어 지고 있다.

이러한 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러 가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다.

이 중에서 콘덴싱 방식은 버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열부 열교환기와 함께, 현열부 열교환기를 통과한 배기가스의 잠열을 이용하여 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 지니고 있으며, 비콘덴싱 방식은 현열부 열교환기만 구비하고 있다.

상기에서 콘덴싱 보일러(일명 "열회수형 보일러"라고도 함)는, 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 그 온도를 노점온도 이하로 하여 응축 열교환이 용이하도록 설계된 보일러를 말한다.

이와 같은 콘덴싱 보일러는 분젠식 보일러와 달리 다공 예혼합 방식을 채택하고 화염면 직후에 열교환기를 설치하여 질소화합물(N₂) 발생을 억제하고 일산화탄소(CO)의 배출량도 적도록하여 환경 친화적인 보일러라 할 수 있는데, 그 원리는 1차로 현열을 흡수하고 2차로 배기가스로 배출되는 잠열을 흡수하는 형태를 가짐으로써 일반 보일러의 배기가스 온도가 150-260℃인데 비해 콘덴싱 보일러는 50-100℃ 정도로 열을 회수하여 95% 이상의 높은 효율을 얻을 수 있다.

한편, 상기한 구성을 지닌 콘덴싱 보일러는 작동시에, 유입되는 연소된 배기가스가 콘덴싱 열교환기를 통과한 다음 배기덕트를 통해서 외부로 방출되고, 또한 연소기의 하부를 이루고 있는 배기 후드에는 잠열부 열교환기에서 발생된 응축수를 보일러 외부로 방출하기 위한 응축수 배출관이 구비되어 있다.

이때, 상기 응축수는 콘덴싱 보일러에서 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 수증기가 노점온도 이하에서 응축되어 열교환기의 외부로 배출되는 것을 말한다.

그런데, 이와 같은 구성을 가진 콘덴싱 보일러가 오랫동안 가동되지 않거나 또는 외기의 온도가 상당히 낮은 추운 겨울철에 가동될 경우에는 응축수 받이를 통해 포집된 응축수가 얼어붙게 되며, 심한 경우에는 응축수 받이에 연결되어 응축수를 외부로 배출시켜 주는 응축수 배수라인이 동파되어 응축수가 보일러의 내부로 흘러내림으로써, 부식이나 단락 등의 문제를 초래하게 된다.

이에 따라 종래 대부분의 콘덴싱 보일러 사용자는 상기 콘덴싱 보일러에서 발생되는 응축수 배출을 위해 배수라인(호수)에 보온재를 설치하여 통상 동절기에 배수라인이 동결되지 않도록 하고 있는 실정이다.

그러나 이와 같이 응축수 배수라인에 단순히 보온재를 설치한 경우, 콘덴싱 보일러가 설치되어 있는 공간이 섭씨 영하 온도로 떨어진 상태로 장시간이 지나면, 배수라인도 얼음이 어는 빙점에 도달하게 되어 동결이 발생되고, 결국 배수 막힘으로 인해 보일러 가동이 멈추게 되어 사용자에게 불편을 주고 있는 실정이다.

즉, 별도의 열원이 공급되지 않는 한 낮은 온도의 응축수는 쉽게 동결이 될 수밖에 없어 급격한 경사를 활용하여 시공을 하던지 두꺼운 벽 내부로 매립하여 시공을 해 왔으나, 장시간 물의 빙점 이하로 노출될 경우 동결이 될 수밖에 없었다.

한편, 종래 일부 콘덴싱 보일러에서는 보일러와 별도로 외부전원을 이용하여 작동되는 동결방지히터를 배수라인 상에 장착하여 배수라인 주변의 온도가 정해진 동결온도이 이르른 것으로 검출되면 상기 동결방지히터가 작동되어 배수라인이 동결되는 것을 방지하는 경우가 있는데, 상기 배수라인에 장착되어 콘덴싱 보일러와 별도의 외부전원에 의해 작동되는 동결방지히터는 콘덴싱 보일러의 가동 여부와 관계없이 작동(즉, 실제 응축수는 콘덴싱 보일러가 작동될 때만 발생하게 되는데, 응축수가 발생되지 않은 보일러의 비가동시에도 작동)하게 되므로 불필요하게 전력를 소모하게 됨은 물론 동결방지히터의 내구성 저하로 수명이 짧게 되는 등의 문제점이 있다.

따라서 종래에도 콘덴싱 보일러의 응축수 동결 방지장치가 개발되어 국내 등록특허공보 10-0274997호로 제시된 바 있는데, 이는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 버너에서 발생된 현열에 의해 열교환되면서 난방수가 가열되는 현열부 열교환기와, 이 현열부 열교환기를 통과한 배기가스와의 열교환을 통해 난방수를 가열하는 잠열부 열교환기를 구비한 콘덴싱 보일러에 있어서, 상기 잠열부 열교환기(10)에서 배출된 응축수가 포집되는 응축수 받이관(30)에 설치되어 응축수의 온도를 감지하여 콘트롤러(40, 40')로 전달하는 온도센서(42, 42')와, 상기 응축수 받이관(30)에 장착된 상태에서 상기 콘트롤러(40, 40')의 조작에 따라 작동되어 내부의 응축수를 가열하는 히팅수단을 포함하는 구성으로 되어 있다.

또, 상기 히팅수단은 응축수 받이관(30)을 감싸고 있는 히팅코일(44)과, 상기 콘트롤러(40)로부터 전달되는 출력신호를 바탕으로 외부 전원에서 공급된 전기를 상기 히팅코일(44)로 보내는 스위치(46)로 이루어지거나,

또는 상기 히팅수단은 상기 응축수 받이관(30)을 감싸고 있는 난방수 파이프(44')와, 상기 콘트롤러(40')로부터 전달되는 출력신호에 의해 개방되어 상기 난방수 파이프(44')에 고온의 난방수를 공급하는 개폐밸브(46')로 이루어진 구성으로 되어 있다.

그러니 이와 같은 구성을 갖는 종래 콘덴싱 보일러의 응축수 동결 방지장치는, 실제 응축수 받이관이 어는 것을 방지하기 위함이지, 배출되는 물이 동결되지 않게 하는 구성이 아니어서 응축수 받이관에 모인 응축수를 배출하는 응축수 배출관(32)이 겨울철에 동결되는 문제점을 그대로 지니고 있다.

즉, 응축수의 경우 상시 온도가 영상의 온도로 배출이 되기 때문에 콘덴싱 보일러가 실제 가동을 멈춘 상태이거나, 또는 응축수의 온도보다 방열부하가 클 경우 발생한다고 가정할 때, 상기한 콘덴싱 보일러의 응축수 동결 방지장치의 구성으로는 보일러 가동중에 배출되는 응축수를 외부로 배출시켜 주는 응축수 배출관 등이 겨울철에 동결되는 방지할 수 없는 문제점을 그대로 지니고 있다.

또한, 국내 등록특허공보 10-0557659호 제시된 보일러의 응축수 사이펀 히팅장치에서는, 종래 응축수 사이펀의 동결을 방지하기 위한 금속재질의 봉 히터를 수납실 내부로 설치하여 부식 및 국부적으로 열기가 전달되는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 수납실 외측 표면부로 면상 히터를 지그재그 방식으로 설치하여 동절기에도 응축수 처리효율을 극대화시킬 수 있도록 하고 있다.

그러나 이와 같은 구성을 갖는 보일러의 응축수 사이펀 히팅장치는 결국 응축수 사이펀으로 모여진 응축수가 동결되는 것을 방지할 수 있을 뿐, 상기 응축수 사이펀에 모여진 응축수를 배수라인을 통해 외부로 배출할 때, 외부의 차가운 공기에 의해 배출되던 응축수가 배수라인 내에서 동결되는 것을 방지할 수 없는 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 10-0274997호(2000년 09월 18일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-0557659호(2006년 02월 24일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 콘덴싱 보일러에서 배수되는 응축수의 동결방지를 위해 동결방지히터를 배수라인에 직접 장착을 하되, 상기 동결방지히터는 상시 전원이 인가되지 않고 보일러 주위의 온도가 특정온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 전원이 인가되도록 함으로써 동결방지히터에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있어 불필요한 경제적 손실을 방지할 수 있고, 또한 동결방지히터 자체를 능동적으로 제어할 수 있어 동결방지 효과를 최대화할 수 있을 뿐만 아니라 응축수 배수관련 부품들의 동결방지에 따른 신뢰도 및 제품 자체의 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 버너의 연소열량에 대응하는 열량을 발생하는 열교환기와; 사용자가 냉/난방 설정 온도와 냉/난방 모드를 설정할 수 있도록 하는 키 입력부와; 제어부의 제어를 받아 버너에 공급되는 가스의 공급을 제어하는 전자변과; 제어부의 제어를 받아 버너에서 필요로 하는 공기를 공급시켜 주는 송풍기와; 상기 열교환기에서 발생되는 응축수를 포집하여 배수라인을 통해 외부로 배출시켜 주는 응축수 받이와; 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부를 구비한 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치를 구성함에 있어서, 상기 응축수 받이와 배수라인의 연결부 또는 배수라인의 외면에 동결방지히터를 설치하고, 상기 제어부와 상기 동결방지히터 사이에는 상기 제어부에서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 판단한 결과 동결온도가 검출되면 상기 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 주는 히터전원 공급부를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부의 입력단자에는 프레임 로드의 출력신호를 입력받아 버너가 연소중인지를 판단하는 연소중 판단부와; 보일러실 또는 보일러실 외부나 급기부에 설치되어 해당 부위의 온도를 검출하는 온도센서 및; 상기 연소중 판단부에서 보일러가 연소중임으로 판단되었을 때 상기 온도센서를 통해 검출되는 온도가 정해진 동결방지 설정온도 이하인지를 판단하는 연소중 외부온도 판단부;를 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부는 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실의 온도가 제 1 설정온도(Tset1)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실 외부 또는 급기부의 온도가 제 2 설정온도(Tset2)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 제 2 설정온도(Tset2)보다 높게 설치하되, 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 +3℃∼+5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정하고, 상기 제 2 설정온도(Tset2)는 -3℃∼-5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부에서는 상기 연소중 판단부와 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 각각 입력받은 결과 버너가 연소중이면서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부의 외부온도가 정해진 동결방지 설정온도 미만일 경우, 버너의 연소가 진행되고 있는 동안에만 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부에서는 열교환기 내의 잔류 응축수가 완전히 배출되는데 걸리는 시간을 고려하여 상기 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너의 연소가 종료된 것으로 판단되더라도 정해진 시간(t) 동안 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 것을 포함함을 특징으로 한다.

이때, 상기 버너의 연소가 종료 후, 동결방지히터에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 정해진 시간(t)은 2∼10분인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 동결방지히터는 면상 발열체와 세라믹 발열체 및 열선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터전원 공급부에서 동결방지히터에 전원전압을 공급할 때, 보일러에 공급되고 있는 전원전압 또는 보일러와 별도로 외부의 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치에 의하면, 콘덴싱 보일러에서 배수되는 응축수의 동결방지를 위해 동결방지히터를 배수라인에 직접 장착을 하되, 상기 동결방지히터는 상시 전원이 인가되지 않고 보일러 주위의 온도가 특정온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 전원이 인가되도록 함으로써 동결방지히터에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있어 불필요한 경제적 손실을 방지할 수 있고, 또한 동결방지히터 자체를 능동적으로 제어할 수 있어 동결방지 효과를 최대화할 수 있을 뿐만 아니라 응축수 배수관련 부품들의 동결방지에 따른 신뢰도 및 제품 자체의 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 콘덴싱 보일러에 구비된 응축수 동결 방지장치의 일 실시 예를 보인 구성도.
도 1은 종래 콘덴싱 보일러에 구비된 응축수 동결 방지장치의 다른 실시 예를 보인 구성도.
도 3은 본 발명 장치의 일 실시 예가 적용된 보일러의 개략적인 블록 구성도.
도 4는 본 발명 장치의 다른 실시 예가 적용된 보일러의 개략적인 블록 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 장치가 적용된 보일러의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 장치의 다른 실시 예가 적용된 보일러의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는,

버너(51)의 연소열량에 대응하는 열량을 발생하는 열교환기(50)와; 사용자가 냉/난방 설정 온도와 냉/난방 모드를 설정할 수 있도록 하는 키 입력부(52)와; 제어부(57)의 제어를 받아 버너(51)에 공급되는 가스의 공급을 제어하는 전자변(53)과; 제어부(57)의 제어를 받아 버너(51)에서 필요로 하는 공기를 공급시켜 주는 송풍기(54)와; 상기 열교환기(50)에서 발생되는 응축수를 포집하여 배수라인(56)을 통해 외부로 배출시켜 주는 응축수 받이(55)와; 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부(57)를 구비한 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치를 구성함에 있어서,

상기 응축수 받이(55)와 배수라인(56)의 연결부 또는 배수라인(56)의 외면에 동결방지히터(58)를 설치하고, 상기 제어부(57)와 상기 동결방지히터(58) 사이에는 상기 제어부(57)에서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 판단한 결과 정해진 동결온도가 검출되면 상기 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 주는 히터전원 공급부(59)를 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부(57)의 입력단자에는 프레임 로드(60)의 출력신호를 입력받아 버너(51)가 연소중인지를 판단하는 연소중 판단부(61)와;

보일러실 또는 보일러실 외부나 급기부에 설치되어 해당 부위의 온도를 검출하는 온도센서(62) 및;

상기 연소중 판단부(61)에서 보일러가 연소중임으로 판단되었을 때 상기 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도가 정해진 동결방지 설정온도(Tset1 또는 Tset2) 이하인지를 판단하는 연소중 외부온도 판단부(63);를 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(57)는 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너(51)가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실의 온도가 제 1 설정온도(Tset1)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(57)는 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너(51)가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실 외부나 급기부의 온도가 제 2 설정온도(Tset2)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 제 2 설정온도(Tset2)보다 높게 설치하되, 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 +3℃∼+5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정하고, 상기 제 2 설정온도(Tset2)는 -3℃∼-5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(57)에서는 상기 연소중 판단부(61)와 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 각각 입력받은 결과 버너(51)가 연소중이면서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도가 정해진 동결방지 설정온도 미만일 경우, 버너(51)의 연소가 진행되는 동안에만 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(57)에서는 열교환기(50) 내의 잔류 응축수가 완전히 배출되는데 걸리는 시간을 고려하여 상기 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너의 연소가 종료된 것으로 판단되더라도 정해진 시간(t) 동안 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 것을 포함함을 특징으로 한다.

이때, 상기 버너(51)의 연소가 종료 후, 상기 동결방지히터(58)에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 정해진 시간(t)은 2∼10분인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 동결방지히터(58)는 면상 발열체와 세라믹 발열체 및 열선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터전원 공급부(59)에서 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급할 때, 보일러에 공급되고 있는 전원전압 또는 보일러와 별도로 외부의 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 장치는 공지된 콘덴싱 보일러의 응축수 받이(55)와 배수라인(56)의 연결부 또는 배수라인(56)의 외면에 동결방지히터(58)를 설치함은 물론 상기 제어부(57)와 상기 동결방지히터(58) 사이에 상기 제어부(57)에서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 판단한 결과 정해진 동결온도가 검출되면 상기 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 주는 히터전원 공급부(59)를 부가 설치하여, 보일러 주위의 온도가 특정온도(즉, 정해진 동결온도) 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 동결방지히터(58)에 전원이 인가되도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 콘덴싱 보일러는 버너(51)의 연소열량에 대응하는 열량을 발생하는 열교환기(50)를 포함하여, 사용자가 냉/난방 설정 온도와 냉/난방 모드를 설정할 수 있도록 하는 키 입력부(52), 버너(51)에 공급되는 가스의 공급을 제어하는 전자변(53), 버너(51)에서 연소에 필요한 공기를 공급시켜 주는 송풍기(54), 상기 열교환기(50)에서 발생되는 응축수를 포집하여 배수라인(56)을 통해 외부로 배출시켜 주는 응축수 받이(55) 및 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부(57)를 구비하고 있다.

본 발명은 이와 같은 구성을 갖는 콘덴싱 보일러의 응축수 받이(55)와 배수라인(56)의 연결부 또는 배수라인(56)의 외면에 전술한 바와 같이 동결방지히터(58)를 설치함은 물론 상기 제어부(57)와 상기 동결방지히터(58) 사이에 히터전원 공급부(59)를 부가 설치하여 보일러 주위의 온도가 정해진 동결온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 동결방지히터(58)에 전원이 인가되도록 하는 방식을 통해 동결방지히터(58)에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 동결방지히터(58)는 면상 발열체와 세라믹 발열체 및 열선 등을 포함한다.

한편, 보일러 주위의 온도가 특정온도(즉, 정해진 동결온도) 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동됨으로 인해 상기 제어부(57)의 제어를 받아 상기 히터전원 공급부(59)에서 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시키는 방법으로는 두가지를 제시할 수 있다.

그 첫째로는 도 3과 같이 보일러 자체에 설치되어 있는 상기 제어부(57)를 통해 보일러 자체에 공급되고 있는 전원전압을 상기 히터전원 공급부(59)에서 공급받아 상기 동결방지히터(58)의 구동전압으로 공급시켜 주도록 구성할 수도 있다.

둘째로는 도 4와 같이 상기 히터전원 공급부(59)에 외부전원 연결용 플러그를 구비시키고 전원제어단자에는 상기 제어부(57)의 전원공급제어신호 출력단자를 연결하여 보일러 주위의 온도가 정해진 동결온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동됨으로 인해 상기 제어부(57)의 소정의 전원공급신호가 출력되면 상기 히터전원 공급부(59)에서 외부에서 공급되고 있는 전원전압을 동결방지히터(58)의 구동전압으로 공급시켜 주도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같이 보일러의 주위온도가 정해진 동결온도 이하로 하강된 상태에서 보일러가 가동될 때에만 동결방지히터(58)에 보일러에 인가되고 있는 전원전압을 이용하여 전원을 공급시켜 주기 위하여, 상기 제어부(57)의 입력단자에 연소중 판단부(61)와 온도센서(62) 및 연소중 외부온도 판단부(63)를 부가 설치하였다.

이때, 상기 연소중 판단부(61)는 버너(51) 주변에 설치되어 염을 검지하는 프레임 로드(60)의 출력신호를 입력받아 버너(51)가 연소중인지를 판단하여 그 결과를 제어부(57)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.

또, 상기 온도센서(62)는 보일러실 또는 보일러실 외부나 급기부에 선택적으로 또는 동시에 설치되어 보일러실 내의 온도 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 검출하여 상기 제어부(57)에 실시간으로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 연소중 외부온도 판단부(63)는 상기 제어부(57)에서 전술한 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 보일러가 연소중임으로 판단되었을 때, 상기 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도가 정해진 동결방지 설정온도(Tset1 또는 Tset2) 이하인지를 판단하는 그 결과를 제어부(57)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.

따라서, 상기 제어부(57)에서 연소중 판단부(61)와 온도센서(62) 및 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 각각 실시간으로 입력받아 보일러가 가동될 때 보일러 주위의 온도가 정해진 동결온도 이하로 하강된 경우에만 응축수의 동결을 방지하기 위하여 보일러 자체에 공급되고 있는 전원전압을 동결방지히터(58)에 공급시켜 줄 수 있는 것이다.

이때, 상기 제어부(57)는 온도센서(62)가 설치되어 있는 상황에 따라, 각각의 온도센서에서 검출되는 보일러 주변의 온도와 서로 다른 온도 값을 갖는 제 1 및 제 2 설정온도(Tset1 또는 Tset2)를 상호 비교하여 그 결과에 따라 응축수 받이(55)와 배수라인(56)의 연결부 또는 배수라인(56)의 외면에 설치되어 있는 동결방지히터(58)를 구동시킬지 여부를 결정하게 된다.

그 일 예로 상기 제어부(57)에서 상기 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너(51)가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실에 설치되어 있는 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도가 제 1 설정온도(Tset1)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하게 된다.

다른 예로는 상기 제어부(57)에서 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너(51)가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실 외부나 급기부에 설치되어 있는 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도가 제 2 설정온도(Tset2)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하게 된다.

이때, 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 제 2 설정온도(Tset2)보다 높게 설치하게 되는데, 보일러실 내에 설치된 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도와 비교되는 상기 제 1 설정온도(Tset1)는 온도센서(62) 자체가 보일러실 내에 설치되어 실내의 온도를 검출하는 것을 감안하여 +3℃∼+5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정하였다.

또, 보일러실 외부나 급기부에 설치된 온도센서(62)를 통해 검출되는 온도와 비교되는 상기 제 2 설정온도(Tset2)는 온도센서(62) 자체가 보일러실 외부 또는 급기부에 설치되어 실외 또는 급기부의 온도를 검출하는 것을 감안하여 -3℃∼-5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정하였다.

한편, 본 발명에서는 기본적으로 상기 제어부(57)에서 상기 연소중 판단부(61)와 연소중 외부온도 판단부(63)의 출력신호를 각각 입력받은 결과 버너(51)가 연소중이면서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도가 정해진 동결방지 설정온도 미만일 경우, 버너(51)의 연소가 진행되는 동안에만 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 줄 수 있도록 한다.

그런데 상기와 같이 버너(51)의 연소가 진행되는 동안에만 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 공급시켜 응축수 배수부에 대한 동결방지운전을 수행할 경우, 실제로 보일러의 연소가 정지된 후에도 열교환기(50) 내에는 잔열이 남아 있어 응축수가 일정시간 동안은 지속적으로 발생하고 있는 상태가 되어, 이 잔류 응축수가 배수되는 과정에서 배수라인(56) 속 등에서 동결될 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 제어부(57)로 하여금 상기 열교환기(50) 내의 잔류 응축수가 완전히 배출되는데 걸리는 시간을 고려하여 상기 연소중 판단부(61)의 출력신호를 입력받은 결과 버너의 연소가 종료된 것으로 판단되었을 때 그 이후 정해진 시간(t) 동안 상기 히터전원 공급부(59)를 통해 동결방지히터(58)에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주어 열교환기(50) 내의 잔열에 의해 발생되는 잔류 응축수가 완전히 배수될 때까지 동결방지운전을 지속시켜 잔류 응축수가 동결되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

이때, 상기 버너(51)의 연소가 종료 후, 상기 동결방지히터(58)에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 정해진 시간(t)은 보일러들의 열교환기(50) 용량 등에 따라 서로 상이할 수 있다는 것을 감안하여 2∼10분 사이 중 어느 한 시간으로 결정하였다.

이와 같이 본 발명에서는 콘덴싱 보일러에서 배수되는 응축수의 동결방지를 위해 동결방지히터(58)를 배수라인(56) 등에 직접 장착을 하고, 상기 동결방지히터(58)는 상시 전원이 인가되지 않고 보일러 주위의 온도가 특정온도 이하로 하강된 상태임과 동시에 보일러가 가동될 때만 전원을 인가시켜 줌으로써 동결방지히터(58)에서 소비되는 전력을 최소화할 수 있으므로 상시 전원을 통해 동결방지히터를 구동시키는 것에 비하여 불필요한 경제적 손실을 방지할 수 있다.

또한, 상기 동결방지히터(58)를 능동적으로 제어할 수 있으므로 동결방지 효과를 최대화할 수 있음은 물론 응축수 배수관련 부품들의 동결방지에 따른 신뢰도 및 제품 자체의 상품성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

50 : 열교환기 51 : 버너
52 : 키 입력부 53 : 전자변
54 : 송풍기 55 : 응축수 받이
56 : 배수라인 57 : 제어부
58 : 동결방지히터 59 : 히터전원 공급부
60 : 프레임 로드 61 : 연소중 판단부
62 : 온도센서 63 : 연소중 외부온도 판단부

Claims (11)

1. 버너의 연소열량에 대응하는 열량을 발생하는 열교환기와; 사용자가 냉/난방 설정 온도와 냉/난방 모드를 설정할 수 있도록 하는 키 입력부와; 제어부의 제어를 받아 버너에 공급되는 가스의 공급을 제어하는 전자변과; 제어부의 제어를 받아 버너에서 필요로 하는 공기를 공급시켜 주는 송풍기와; 상기 열교환기에서 발생되는 응축수를 포집하여 배수라인을 통해 외부로 배출시켜 주는 응축수 받이와; 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러의 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부를 구비한 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치를 구성함에 있어서,
   상기 응축수 받이와 배수라인의 연결부 또는 배수라인의 외면에 동결방지히터를 설치하고, 상기 제어부와 상기 동결방지히터 사이에는 상기 제어부에서 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 판단한 결과 동결온도가 검출되면 상기 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 주는 히터전원 공급부를 설치하되,
   상기 제어부의 입력단자에는,
   프레임 로드의 출력신호를 입력받아 버너가 연소중인지를 판단하는 연소중 판단부와;
   보일러실 또는 보일러실 외부나 급기부에 설치되어 보일러실 내 또는 보일러실 외부나 급기부 온도를 검출하는 온도센서 및;
   상기 연소중 판단부에서 보일러가 연소중임으로 판단되었을 때 상기 온도센서를 통해 검출되는 온도가 정해진 동결방지 설정온도 이하인지를 판단하는 연소중 외부온도 판단부;를 설치한 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실의 온도가 제 1 설정온도(Tset1)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너가 연소중인 상태로 판단된 상태에서, 상기 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 보일러실 외부나 급기부의 온도가 제 2 설정온도(Tset2)보다 낮은 것으로 판단될 경우, 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 응축수 배기부에 대한 동결방지운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제 1 설정온도(Tset1)는,
   +3℃∼+5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정한 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부에서는 상기 연소중 판단부와 연소중 외부온도 판단부의 출력신호를 각각 입력받은 결과 버너가 연소중이면서 보일러실 또는 보일러실 외부나 급기부 온도가 정해진 동결방지 설정온도 미만일 경우, 버너의 연소가 진행되고 있는 동안에만 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부에서는 열교환기 내의 잔류 응축수가 완전히 배출되는데 걸리는 시간을 고려하여 상기 연소중 판단부의 출력신호를 입력받은 결과 버너의 연소가 종료된 것으로 판단되더라도 정해진 시간(t) 동안 상기 히터전원 공급부를 통해 동결방지히터에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 것을 포함함을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 버너의 연소가 종료 후, 동결방지히터에 전원전압을 지속적으로 공급시켜 주는 정해진 시간(t)은 2∼10분인 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 동결방지히터는 면상 발열체와 세라믹 발열체 및 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터전원 공급부에서 동결방지히터에 전원전압을 공급할 때,
    보일러에 공급되고 있는 전원전압 또는 보일러와 별도의 외부 전원전압 중 어느 한 전원전압을 공급시켜 주는 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
11. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 설정온도(Tset2)는,
    -3℃∼-5℃ 사이 중 어느 한 온도로 설정한 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러의 응축수 배수부 동결방지장치.
    

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