KR101612398B1

KR101612398B1 - 화덕 폐열을 이용한 온수시스템

Info

Publication number: KR101612398B1
Application number: KR1020140035603A
Authority: KR
Inventors: 신명식; 신동명
Original assignee: 주식회사 프라임에너지; 주식회사 이랜드파크
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-04-14
Also published as: KR20150111787A

Abstract

본 발명은 화덕 폐열을 이용한 온수시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 화덕 폐열을 이용한 온수시스템은, 화덕에 설치되며, 상기 화덕에서 발생되는 열기가 유입되는 열유입부와, 유입라인을 통해 내부로 미가열된 물이 유입되고, 상기 유입된 물은 순환펌프가 구비된 순환라인을 통해 상기 열유입부를 거쳐 순환되어 가열되며, 상기 열유입부를 거쳐 가열된 물은 배출라인을 통해 배출되도록 하는 온수탱크와, 상기 온수탱크 내부에 보관된 물의 온도를 감지하여 기설정된 온도 이하일 경우, 상기 순환펌프를 작동시켜 상기 온수탱크 내부에 보관된 물을 순환시키는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존에 대기로 배기하던 화덕 폐열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 사용자에게 온수로 제공할 수 있으므로 상수에서 제공되는 온수를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 효과가 있다.

Description

화덕 폐열을 이용한 온수시스템{HOT WATER SYSTEM USING THE WASTE HEAT OF OVEN}

본 발명은 화덕 폐열을 이용한 온수시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 미가열된 물을 화덕의 폐열을 이용하여 가열하므로 버려지는 열에너지를 재활용할 수 있는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템에 관한 것이다.

일반적으로 음식점 등에서는 숯이나 땔감(나무)을 연료로 사용하는 화덕을 이용하여 피자 등의 음식을 조리하는 용도나 벽난로 등의 용도로 널리 사용되고 있다.

도 2에는 기출원된 종래기술(공개특허공보 제10-1997-0005063호, 피자 베이킹 장치)에 따른 화덕의 모습을 보인 도면이 도시되어 있다.

상기와 같은 종래의 화덕은, 내부에 음식을 조리할 수 있도록 밀폐된 공간을 구성하는 단열층(7)과, 상기 밀폐된 공간으로 열기를 제공하도록 연소실(10)이 형성되며, 연소실에서 발생되는 열기를 상기 밀폐된 공간으로 제공하는 공급덕트(30)와, 공급덕트에서 상기 밀폐된 공간 내부로 유입되는 불순물을 흡입하는 흡입덕트(40)가 구비된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 화덕은 연소실에서 발생되는 열기가 흡입덕트를 거쳐 대기로 배기하므로 연료가 낭비되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존에 대기로 배기하던 화덕 폐열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 사용자에게 온수로 제공할 수 있으므로 상수에서 제공되는 온수를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 화덕 폐열을 이용한 온수시스템을 제공하는 것이다.

또한, 화덕 폐열을 이용하여 가열된 물에 의해 사용자가 화상을 입는 것이 방지되도록 가열된 물에 상수에서 제공되는 냉수를 혼합하여 사용자에게 적당한 온도의 용수를 제공할 수 있는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 화덕 폐열을 이용한 온수시스템은, 화덕에 설치되며, 상기 화덕에서 발생되는 열기가 유입되는 열유입부와, 유입라인을 통해 내부로 미가열된 물이 유입되고, 상기 유입된 물은 순환펌프가 구비된 순환라인을 통해 상기 열유입부를 거쳐 순환되어 가열되며, 상기 열유입부를 거쳐 가열된 물은 배출라인을 통해 배출되도록 하는 온수탱크와, 상기 온수탱크 내부에 보관된 물의 온도를 감지하여 기설정된 온도 이하일 경우, 상기 순환펌프를 작동시켜 상기 온수탱크 내부에 보관된 물을 순환시키는 제어부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입라인은 냉수라인에 연결되어 상기 온수탱크로 미가열된 물을 공급하며, 상기 배출라인은 온수라인에 연결되어 상기 온수탱크에서 가열된 물을 상기 온수라인으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 온수탱크의 수위를 감지하여 기설정된 수위 이하인 경우, 상기 냉수라인을 개방하여 미가열된 물을 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온수라인 및 상기 배출라인과 3방 제1밸브를 매개로 연통되며, 개방시 외부로 출수되도록 하는 제1출수라인과, 상기 냉수라인 및 상기 유입라인과 3방 제2밸브를 매개로 연통되며, 개방시 외부로 출수되도록 하는 제2출수라인이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1출수라인의 개방시, 상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이상일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 온수라인을 닫고, 상기 제1출수라인을 통해 상기 온수탱크에 보관된 물을 배출하며, 상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이하일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 배출라인을 닫고, 상기 온수라인을 개방하여 온수를 배출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1출수라인과 상기 제2출수라인을 연결하는 믹싱라인과, 상기 제2출수라인에 설치되며, 상기 제2출수라인과 상기 믹싱라인에 연결되는 3방 제3밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1출수라인의 개방시, 상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이상일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 온수라인을 닫고, 상기 제1출수라인을 통해 상기 온수탱크에 보관된 물을 배출하되, 상기 믹싱라인을 통해 상기 냉수라인으로부터 물이 유입되도록 상기 3방 제3밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존에 대기로 배기하던 화덕 폐열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 사용자에게 온수로 제공할 수 있으므로 상수에서 제공되는 온수를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 효과가 있다.

또한, 화덕 폐열을 이용하여 가열된 물에 의해 사용자가 화상을 입는 것이 방지되도록 가열된 물에 상수에서 제공되는 냉수를 혼합하여 사용자에게 적당한 온도의 용수를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화덕 폐열을 이용한 온수시스템의 개략적인 전체 구성을 보인 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 화덕의 모습을 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화덕 폐열을 이용한 온수시스템의 개략적인 전체 구성을 보인 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화덕 폐열을 이용한 온수시스템은, 열유입부(100), 온수탱크(200) 및 제어부(300)가 포함된다.

먼저, 열유입부(100)에 대해 설명한다.

상기 열유입부(100)는 화덕에 설치되는 부재로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 열유입부(100)는 화덕(10)의 상측에 설치되되, 화덕(10)의 연소실(11)과 연통되도록 설치되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 화덕(10)의 연소실(11)에서 발생되는 열기는 복사(輻射)되어 열유입부(100)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 열유입부(100)의 내주면과 외주면 중 어느 한 면 또는 내주면과 외주면 모두에는 화덕(10)에서 발생되는 열기에 의한 변형이 방지되도록 하는 내화재가 구비되는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기와 같은 열유입부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 대체로 원통형상으로 형성되되, 내부에는 후술할 순환라인(220)의 일부가 수용될 수 있도록 수용부(110)가 형성된다.

다음으로, 온수탱크(200)에 대해 설명한다.

상기 온수탱크(200)는 내부에 물이 보관되는 탱크이며, 유입라인(210)을 통해 물을 공급받는데, 유입라인(210)을 통해 온수탱크(200)의 내부로 공급되는 물은 가열되지 않은 상수이며, 냉수라인(400)을 통해 공급된다.

상기와 같이 온수탱크(200)로 공급되는 가열되지 않은 물은 온수탱크(200)에 연결된 순환라인(220)을 통해 상술한 열유입부(100)의 수용부(110) 내부로 유입되는데, 이렇게 수용부(110)의 내부로 유입되는 물은 화덕(10)에서 유입되는 열에 의해 가열된 후 회수된다.

상기와 같은 순환라인(220)은 일부가 열유입부(100)의 내부로 진입되되, 열유입부(100)의 내부로 진입되는 순환라인(220)은 열유입부(100)의 상부로 진입되어 하부를 거쳐 다시 상부로 배출되는 방식으로 하여 물이 열유입부(100)에 더 오랜 시간 동안 머물 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 순환라인(220)에는 후술할 제어부(300)에 의해 작동되는 순환펌프(221)가 구비되는데, 이러한 순환펌프(221)는 온수탱크(200)의 내부에 보관된 물을 열유입부(100)로 이동되도록 하는 역할을 한다.

한편, 상기 온수탱크(200)에는 배출라인(230)이 구비되는데, 이러한 배출라인(230)은 순환라인(220)을 통해 열유입부(100)를 거쳐 가열된 물이 외부로 배출되는 배관이다.

상기와 같은 배출라인(230)의 단부는 온수라인(500)과 연결되는데, 여기서 온수라인(500)은 가열된 상수가 이동되는 배관이다.

또한, 상기 온수라인(500)의 단부는 제1출수라인(600)과 연결되는데, 제1출수라인(600)은 사용자에 의해 개방되어 세척, 설겆이 등의 용도로 가열된 물, 즉, 온수(溫水)를 사용할 수 있도록 한다.

다음으로, 제어부(300)에 대해 설명한다.

상기 제어부(300)는 상술한 온수탱크(200) 내부에 보관된 물이 일정 수위와 일정 온도를 유지할 수 있도록 하는 역할을 하며, 이에 따라, 상기 온수탱크에는 물의 온도를 감지하는 온도센서(미도시)와 물의 수위를 감지하는 수위센서(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 제어부(300)는 온수탱크(200) 내부에 보관된 물의 온도를 감지하여 기설정된 온도(예:섭씨 70도) 이하일 경우, 순환펌프(221)를 작동시켜 순환라인(220)을 통해 온수탱크(200) 내부에 보관된 물을 열유입부(100)를 거쳐 가열되도록 순환시켜 물의 온도를 기설정된 온도 이상이 되도록 한다.

또한, 상기 제어부(300)는 온수탱크(200)의 수위를 감지하여 기설정된 수위 이하인 경우, 냉수라인(400)을 개방하여 유입라인(210)을 통해 기설정된 수위까지 미가열된 물을 공급한다.

또한, 상기 제어부(300)는 제1출수라인(600)의 개방시, 온수탱크(200)에 보관된 물이 기설정된 온도 이상일 경우에는 배출라인(230)을 통해 가열된 물을 배출하는데, 제1출수라인(600)을 통해 배출되는 가열된 물에 의해 사용자가 화상을 입지 않도록 냉수라인(400)을 통해 미가열된 물을 적정량 혼합한다.

조금 더 상세하게 설명하면, 제어부(300)는, 제1출수라인(600)의 개방시, 온수탱크(200)에서 배출라인을 통해 배출되는 물의 온도가 기설정된 온도 이상일 경우, 3방 제1밸브(V7)를 제어하여 온수라인(500)을 닫고, 제1출수라인(600)을 통해 가열된 물을 배출한다.

이때, 제어부(300)는 제1출수라인(600)으로 배출되는 가열된 물에 의해 사용자가 화상을 입지 않고 사용하기 적당한 온도(예:섭씨 40도)가 배출될 수 있도록 미가열된 물을 혼합하는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1출수라인(600)은 제2출수라인(700)과 믹싱라인(800) 및 3방 제3밸브(V9)를 매개로 연결된다.

상기 3방 제3밸브(V9)는 제어부(300)에 의해 냉수라인(400)으로부터 유입되는 미가열된 물을 바로 배출하거나, 믹싱라인(800)을 통해 제1출수라인(600)으로 이동되어 가열된 물과 혼합된다.

이에 따라, 제1출수라인(600)으로 배출되는 물에 의해 사용자가 화상을 입는 것을 방지한다.

한편, 상기 제2출수라인(700)에는 3방 제2밸브(V8)가 설치되는데, 이러한 3방 제2밸브(V8)는, 제어부(300)에 의해 냉수라인(400)으로부터 유입되는 미가열된 물을 온수탱크(200)의 수위에 따라 공급하거나, 사용자의 필요에 의해 개방되어 외부로 배출되도록 한다.

예컨대, 사용자가 냉수라인(400)으로부터 미가열된 물을 사용하려는 경우에는 3방 제2밸브(V8)와 3방 제3밸브(V9) 모두는 미가열된 물을 외부로 매출할 수 있도록 제어되어야 할 것이다.

또한, 상기와 같이 온수탱크(200)로부터 공급되는 가열된 물과 냉수라인(400)으로부터 공급되는 미가열된 물의 혼합은 배출라인(230)의 수압과 냉수라인(400)의 수압이 설치되는 환경에 따라 다르므로 제어부(300)에 의해 적절하게 혼합되는 것이 바람직할 것이며, 온도를 측정하는 별도의 온도센서(미도시)가 구비되는 것도 좋을 것이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화덕 페열을 이용한 온수시스템의 밸브와 그에 따른 작동패턴에 대해 설명한다.

본 발명의 작동패턴의 설명에 앞서, 본 발명에서는 총 6개의 밸브(2way-valve)(V1~V6)와 3개의 3방 밸브(3way-valve)(V7~V9)를 포함하며, 이러한 밸브들은 모두 제어부(300)에 의해 제어되는 것이 바람직하지만, 수동으로 제어될 수도 있다.

상기 6개의 밸브 중 제1밸브(V1)는 냉수라인(400)을 개방하는 밸브이고, 제2밸브(V2)는 온수라인(500)을 개방하는 밸브이며, 제3밸브(V3)는 유입라인(210)에 설치되어 제2밸브(V2)의 개방시 미가열된 물이 온수탱크(200)로 유입되도록 하는 밸브이다.

또한, 제4밸브(V4)는 순환펌프(221)의 작동시 온수탱크(200)에 보관된 물이 열유입부(100)로 이동시 개방되는 밸브이고, 제5밸브(V5)는 열유입부(100)를 거쳐 가열된 물이 온수탱크(200)로 진입시 개방되는 밸브인데, 상기 제4밸브(V4)와 제5밸브(V5)는 순환라인(220)에서 동시에 개폐되는 것이 바람직하다.

또한, 제6밸브(V6)는 배출라인(230)에 설치되는 밸브로서, 온수탱크(200)에서 가열된 물이 배출라인(230)을 통해 온수라인(500)으로 이동시 개방되는 밸브이다.

한편, 3방 제1밸브(V7)는 온수라인(500), 배출라인(230) 및 제1출수라인(600)에 걸쳐 연결되어 3개의 라인을 제어하는 밸브로서, 이러한 3방 제1밸브(V7)는 상기 제6밸브(V6)가 개방되는 조건, 즉, 온수탱크(200)에 보관된 물의 온도가 기설정된 온도 이상일 경우, 온수탱크(200)에서 배출라인(230)으로 이동되는 가열된 물이 제1출수라인(600)으로 배출되도록 한다.

또한, 3방 제2밸브(V8)는 냉수라인(400), 유입라인(210) 및 제2출수라인(700)에 걸쳐 연결되어 3개의 라인을 제어하는 밸브로서, 이러한 3방 제2밸브(V8)는 온수탱크(200) 내부에 보관된 물의 수위가 낮은 경우, 제1밸브(V1)를 개방하고, 미가열된 물이 온수탱크(200)로 유입되도록 한다.

또한, 3방 제3밸브(V9)는 냉수라인(400)과 제2출수라인(700) 및 믹싱라인(800)에 걸쳐 연결되어 3개의 라인을 제어하는 밸브로서, 이러한 3방 제3밸브(V9)는 사용자가 직접 미가열된 물을 사용할 수 있게 한다.

또한, 상기 3방 제3밸브(V9)는 온수탱크(200)의 내부에 보관된 물의 온도가 기설정된 온도 이상인 경우, 상기 3방 제1밸브(V7)를 제어하여 온수라인(500)을 닫고, 제1출수라인(600)을 통해 온수탱크(200)에 보관된 물을 배출할 때, 믹싱라인(800)을 통해 냉수라인(400)으로부터 미가열된 물이 유입되도록 하여 제1출수라인(600)으로 배출되는 물의 온도를 사용자가 사용하기 좋은 온도로 낮추는 역할을 한다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100-열유입부 110-수용부
200-온수탱크 210-유입라인
220-순환라인 221-순환펌프
230-배출라인
300-제어부
400-냉수라인
500-온수라인
600-제1출수라인
700-제2출수라인
800-믹싱라인

Claims

화덕에 설치되며, 상기 화덕에서 발생되는 열기가 유입되는 열유입부와,
유입라인을 통해 내부로 미가열된 물이 유입되고, 상기 유입된 물은 순환펌프가 구비된 순환라인을 통해 상기 열유입부를 거쳐 순환되어 가열되며, 상기 열유입부를 거쳐 가열된 물은 배출라인을 통해 배출되도록 하는 온수탱크와,
상기 온수탱크 내부에 보관된 물의 온도를 감지하여 기설정된 온도 이하일 경우, 상기 순환펌프를 작동시켜 상기 온수탱크 내부에 보관된 물을 순환시키는 제어부가 포함되며,
상기 유입라인은 냉수라인에 연결되어 상기 온수탱크로 미가열된 물을 공급하며,
상기 배출라인은 온수라인에 연결되어 상기 온수탱크에서 가열된 물을 상기 온수라인으로 공급하고,
상기 온수라인 및 상기 배출라인과 3방 제1밸브를 매개로 연통되며, 개방시 외부로 출수되도록 하는 제1출수라인과,
상기 냉수라인 및 상기 유입라인과 3방 제2밸브를 매개로 연통되며, 개방시 외부로 출수되도록 하는 제2출수라인이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온수탱크의 수위를 감지하여 기설정된 수위 이하인 경우, 상기 냉수라인을 개방하여 미가열된 물을 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1출수라인의 개방시,
상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이상일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 온수라인을 닫고, 상기 제1출수라인을 통해 상기 온수탱크에 보관된 물을 배출하며,
상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이하일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 배출라인을 닫고, 상기 온수라인을 개방하여 온수를 배출하는 것을 특징으로 하는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1출수라인과 상기 제2출수라인을 연결하는 믹싱라인과,
상기 제2출수라인에 설치되며, 상기 제2출수라인과 상기 믹싱라인에 연결되는 3방 제3밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1출수라인의 개방시,
상기 온수탱크에 보관된 물이 기설정된 온도 이상일 경우에는 상기 3방 제1밸브를 제어하여 상기 온수라인을 닫고, 상기 제1출수라인을 통해 상기 온수탱크에 보관된 물을 배출하되, 상기 믹싱라인을 통해 상기 냉수라인으로부터 물이 유입되도록 상기 3방 제3밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 화덕 폐열을 이용한 온수시스템.