KR101673560B1 - 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치 및 그에 의한 온수 공급 방법 - Google Patents

전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치 및 그에 의한 온수 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기로의 냉각수를 이용한 온수 공급 장치 및 그에 의한 온수 공급 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수를 통하여 전달되는 전기로의 열을 이용하여 급탕 저장탱크의 물을 각종 용도를 위하여 온수화하는 장치 및 그 온수화 장치의 운용 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 고온 장치의 냉각수의 열을 이용할 수 있도록 급수를 순환시켜 냉각수와 열교환이 이루어질 뿐 아니라, 냉각수의 온도와 순환하는 급수의 온도를 체크하여, 각각 일정 온도 조건을 만족하는 경우에는 급수를 순환시키고 만족하지 못하는 경우에는 급수의 순환을 중단시키도록 제어함으로써, 효율적인 온수 공급이 이루어지면서도 전력의 낭비를 방지하도록 한다.

Description

전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치 및 그에 의한 온수 공급 방법{WARM-WATER PROVIDING APPARATUS BY USING ELECTRIC-FURNACE COOLING WATER AND ITS WARM-WATER PROVIDING METHOD}
본 발명은 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치 및 그에 의한 온수 공급 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수를 통하여 전달되는 전기로의 열을 이용하여 급탕 저장탱크의 물을 각종 용도를 위하여 온수화하는 장치 및 그 온수화 장치의 운용 방법에 관한 것이다.
종래에도 전기로와 같은 고온의 장치를 냉각하기 위한 냉각수의 열을 전달받기 위해, 저장되어 있는 급수를 순환시켜 냉각수와 열교환이 이루어지도록 하고, 이를 통해 냉각수의 열을 전달받아 급수를 온수화 한 후 이를 보일러, 샤워시설 등에 공급하기 위한 시도가 있어왔다.
그러나, 이러한 종래 기술에서는, 경우에 따라 냉각수가 급수에 열을 전달해 줄 정도의 온도가 되지 못하더라도 급수가 상시로 순환하도록 함으로 말미암아, 공급받는 열효율이 떨어질 뿐 아니라, 급수의 상시 순환으로 인해 불필요한 전력의 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.
KR 10-0843628 B1
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고온 장치의 냉각수의 열을 이용할 수 있도록 급수를 순환시켜 냉각수와 열교환이 이루어질 뿐 아니라, 냉각수의 온도와 순환하는 급수의 온도를 체크하여, 각각 일정 온도 조건을 만족하는 경우에는 급수를 순환시키고 만족하지 못하는 경우에는 급수의 순환을 중단시키도록 제어함으로써, 효율적인 온수 공급이 이루어지면서도 전력의 낭비를 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치는, 온수 저장탱크에 온수화하여 공급할 급수를 저장하는 급수 저장탱크; 전기로 냉각수의 열을 전달받아 상기 급수를 온수화하기 위한 열교환기; 상기 열교환기와 상기 급수 저장탱크 간에 급수의 순환을 위한 급수 순환 파이프; 상기 급수 순환 파이프에 설치되어 급수를 순환시키거나 순환을 중지시키기 위한 급수 순환펌프; 상기 급수 저장탱크에 저장된 급수를 온수 저장탱크에 전달하는 온수 공급 파이프; 및 기 설정된 조건에 따라, 상기 급수 저장탱크의 급수를 상기 열교환기로 순환시키거나 또는 순환 중지시키는 과정을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치는, 상기 급수 저장탱크의 급수 온도를 감지하는 급수 온도센서; 및 전기로 냉각수의 온도를 감지하기 위한 냉각수 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '냉각수 기준온도'라 한다) 이상이고, 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '급수 기준온도'라 한다) 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프를 가동시키고, 그 외의 경우에는 상기 급수 순환펌프를 가동시키지 않도록 제어한다.
삭제
상기 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 그 값을 변경하여 설정가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우, 온수 저장탱크의 온수 저장량이 기준량 미만이면, 상기 온수 공급 파이프를 통하여 온수 저장탱크에 온수를 공급하도록 제어하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치는, 상기 급수 저장탱크의 급수 저장량을 감지하는 급수 저장량 감지 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치는, 상기 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시하는 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어하는 기능을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치가 온수 공급 프로세스를 수행하는 방법은, (a) 급수 온도센서에 의해 급수 저장탱크의 급수 온도를 감지하는 단계; (b) 냉각수 온도센서에 의해 전기로 냉각수의 온도를 감지하는 단계; (c) 상기 감지된 급수 온도 및 냉각수 온도로부터, 전기로 냉각수로부터의 열을 급수에 전달받기 위한 기 설정된 조건(이하, '급수 순환펌프 가동 조건'이라 한다)이 충족된 경우, 급수 순환펌프를 가동하여 급수를 순환시키는 단계; 및 (d) 상기 급수 순환펌프 가동 조건이 충족되지 않는 경우, 상기 급수 순환펌프가 가동중이면, 상기 급수 순환펌프의 가동을 중지시키는 단계를 포함한다.
상기 급수 순환펌프 가동 조건은, 상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '냉각수 기준온도'라 한다) 이상이고, 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '급수 기준온도'라 한다) 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프를 가동시키는 것일 수 있다.
상기 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 그 값을 변경하여 설정가능한 것이 바람직하다.
상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법은, (e) 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우, 온수 저장탱크의 온수 저장량이 기준량 미만이면, 온수 저장탱크에 온수를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법은, (f1) 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 탱크의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법은, (f2) 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 탱크의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고온 장치의 냉각수의 열을 이용할 수 있도록 급수를 순환시켜 냉각수와 열교환이 이루어질 뿐 아니라, 냉각수의 온도와 순환하는 급수의 온도를 체크하여, 각각 일정 온도 조건을 만족하는 경우에는 급수를 순환시키고 만족하지 못하는 경우에는 급수의 순환을 중단시키도록 제어함으로써, 효율적인 온수 공급이 이루어지면서도 전력의 낭비를 방지하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 센서의 온도 감지에 따른 펌프 제어 조건의 일 실시예를 도시한 도면.
도 3은 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치의 작동에 의한 온수 공급 운용 방법을 나타내는 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 센서의 온도 감지에 따른 펌프 제어 조건의 일 실시예를 도시한 도면이다.
급수 저장탱크(110)는 온수 저장탱크(210)에 온수화하여 공급할 급수를 저장한다. 급수 저장탱크(110)의 급수는, 급수 순환 파이프(130)를 통하여 열교환기(120)로 순환하여 열을 공급받음으로써 온수화된다. 즉, 열교환기(120)에는 전기로 냉각탑(310)에서 공급받은 전기로(300) 냉각수가 순환하는 냉각수 파이프(320)와 급수 순환 파이프(130)가 통과하며, 전기로 냉각수의 열이 급수 순환 파이프(130)를 순환하는 급수로 전달되어, 급수가 덥혀짐으로써 온수화되게 된다. 열교환기(120)는 다양한 형태가 가능하며, 일 실시예로서는 판형 열교환기를 사용할 수도 있다.
급수 순환펌프(140)는 상기 급수 순환 파이프(130)에 설치되어 급수를 순환시키거나 순환을 중지시키는 역할을 수행한다. 제어부(170)는 기 설정된 조건에 따라, 상기 급수 저장탱크(110)의 급수를 상기 열교환기(120)로 순환시키거나 또는 순환 중지시키는 과정을 제어하는 역할을 수행하는데, 이때 제어부(170)는 급수 순환펌프(140)의 가동을 온/오프 시킴으로써 그와 같은 과정을 수행하게 된다.
'기 설정된 조건'에 따른 제어부(170) 작동의 일 실시예는 다음과 같다.
급수 온도센서(161)는 급수 저장탱크(110)에 저장된 급수 온도를 감지하는 센서이며, 냉각수 온도센서(162)는 열교환기(120)로 들어오는 전기로 냉각수의 온도를 감지하는 센서이다. 제어부(170)는, 냉각수 온도센서(162)에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '냉각수 기준온도'라 한다) 이상이고, 상기 급수 온도센서(161)에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '급수 기준온도'라 한다) 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프(140)를 가동시켜 급수를 순환시키고, 그 외의 경우에는 상기 급수 순환펌프(140)를 가동시키지 않도록 제어하여 급수의 순환을 중지시킬 수 있다.
도 2는 그와 같이 제어부(170)가 급수 순환펌프(140)의 가동을 제어하는 기준이 되는 일 실시예로서의 데이터를 나타내는 표이다. 도 2의 실시예에서는 냉각수 기준온도가 50℃이고, 급수 기준온도가 40℃로 구성되어, 냉각수 온도가 50℃ 이상이고 급수 온도가 40℃ 이하인 경우에 제어부(170)가 급수 순환펌프(140)를 가동시키고, 그 외의 경우에는 급수 순환펌프(140)의 가동을 중지시키게 된다. 이러한 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 운영자가 사용자 인터페이스를 통해서 그 값을 변경하여 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
온수 공급 파이프(150)는 상기 급수 저장탱크(110)에 저장된 급수를 온수 저장탱크(210)에 전달하는 파이프이다. 제어부(170)는, 온수 공급 파이프(150)를 통하여 온수 저장탱크(210)에 온수를 공급하도록 제어할 수 있는데, 일 실시예로서, 급수 온도센서(161)에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우에 그와 같이 온수 저장탱크(210)에 온수를 공급하도록 제어할 수 있다. 이와 같이 온수 저장탱크(210)에 저장된 온수는, 주방 보일러 또는 샤워실 보일러와 같은 다양한 온수 사용시설(220)에 사용될 수 있다.
또한, 급수 저장탱크(110)의 급수 저장량을 감지하는 급수 저장량 감지 센서(163)를 더 구비할 수 있다. 제어부(170)는, 상기 급수 저장량 감지 센서(163)에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어하는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치(100)는, 상기 급수 저장량 감지 센서(163)에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시하는 수단을 더 포함할 수 있다. 즉, 경고등 또는 디스플레이 장치를 통해 표시할 수도 있고, 알람 사운드를 발생시킬 수도 있게 된다.
도 3은 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치(100)의 작동에 의한 온수 공급 운용 방법을 나타내는 순서도이다. 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치(100)의 구성 및 그 작동 과정은 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 전술한 바 있으므로, 이하에서는 그러한 플로우를 수행 단계별로 간략히 정리하여 설명하기로 한다.
먼저 급수 온도센서(161)에 의해 급수 저장탱크(110)의 급수 온도를 감지하고(S301), 냉각수 온도센서(162)에 의해 전기로 냉각수의 온도를 감지한다(S302). 이후 감지된 급수 온도 및 냉각수 온도로부터, 전기로 냉각수로부터의 열을 급수에 전달받기 위한 기 설정된 조건(이하, '급수 순환펌프 가동 조건'이라 한다)을 체크하여(S303) 충족된 경우, 제어부(170)는 급수 순환펌프(140)를 가동 제어하여 급수를 순환시키게 된다(S304).
상기 급수 순환펌프 가동 조건에 따른 작동 과정의 일 실시예는, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 상기 냉각수 온도센서(162)에서 감지된 온도가 냉각수 기준온도 이상이고, 상기 급수 온도센서(161)에서 감지된 온도가 급수 기준온도 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프(140)를 가동시키는 방식일 수 있다.
이와 같은 급수 순환펌프 가동 조건이 충족되지 않는 경우, 상기 급수 순환펌프(140)가 가동중이면, 급수 순환펌프(140)의 가동을 중지시키게 된다(S305). 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 그 값을 변경하여 설정가능할 수 있다.
한편, 제어부(170)는 급수 온도센서(161)에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우(S306), 온수 저장탱크(210)에 온수를 공급할 수 있고(S307), 온수 공급 기준온도 이하인 경우 온수 공급을 중단할 수 있다(S308). 온수 저장 탱크(210)의 저장량이 기준량 이상인 경우는 온수 공급 기준온도 이상이더라도 온수 공급을 중단할 수 있다. 또한 급수 저장량 감지 센서(163)에서 감지된 급수 탱크의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시할 수도 있다(S309).
또한 급수 저장량 감지 센서(163)에서 감지된 급수 탱크(110)의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어할 수 있다(S310).
100: 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치
110: 급수 저장탱크
120: 열교환기
130: 급수 순환 파이프
140: 급수 순환펌프
150: 온수 공급 파이프
161: 급수 온도센서
162: 냉각수 온도센서
163: 급수 저장량 감지 센서
170: 제어부
210: 온수 저장탱크
220: 온수 사용시설
300: 전기로
310: 전기로 냉각탑
320: 냉각수 파이프

Claims (13)

  1. 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치로서,
    온수 저장탱크에 온수화하여 공급할 급수를 저장하는 급수 저장탱크;
    전기로 냉각수의 열을 전달받아 상기 급수를 온수화하기 위한 열교환기;
    상기 열교환기와 상기 급수 저장탱크 간에 급수의 순환을 위한 급수 순환 파이프;
    상기 급수 순환 파이프에 설치되어 급수를 순환시키거나 순환을 중지시키기 위한 급수 순환펌프;
    상기 급수 저장탱크에 저장된 급수를 온수 저장탱크에 전달하는 온수 공급 파이프; 및
    기 설정된 조건에 따라, 상기 급수 저장탱크의 급수를 상기 열교환기로 순환시키거나 또는 순환 중지시키는 과정을 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 급수 저장탱크의 급수 온도를 감지하는 급수 온도센서; 및
    전기로 냉각수의 온도를 감지하기 위한 냉각수 온도센서
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '냉각수 기준온도'라 한다) 이상이고, 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '급수 기준온도'라 한다) 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프를 가동시키고, 그 외의 경우에는 상기 급수 순환펌프를 가동시키지 않도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 그 값을 변경하여 설정가능한 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우, 온수 저장탱크의 온수 저장량이 기준량 미만이면, 상기 온수 공급 파이프를 통하여 온수 저장탱크에 온수를 공급하도록 제어하는 기능을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 급수 저장탱크의 급수 저장량을 감지하는 급수 저장량 감지 센서를 더 구비하는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시하는 수단을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어하는 기능을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치.
  8. 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 장치가 온수 공급 프로세스를 수행하는 방법으로서,
    (a) 급수 온도센서에 의해 급수 저장탱크의 급수 온도를 감지하는 단계;
    (b) 냉각수 온도센서에 의해 전기로 냉각수의 온도를 감지하는 단계;
    (c) 상기 감지된 급수 온도 및 냉각수 온도로부터, 전기로 냉각수로부터의 열을 급수에 전달받기 위한 기 설정된 조건(이하, '급수 순환펌프 가동 조건'이라 한다)이 충족된 경우, 급수 순환펌프를 가동하여 급수를 순환시키는 단계; 및
    (d) 상기 급수 순환펌프 가동 조건이 충족되지 않는 경우, 상기 급수 순환펌프가 가동중이면, 상기 급수 순환펌프의 가동을 중지시키는 단계
    를 포함하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 급수 순환펌프 가동 조건은,
    상기 냉각수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '냉각수 기준온도'라 한다) 이상이고, 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '급수 기준온도'라 한다) 이하인 경우에 상기 급수 순환펌프를 가동시키는 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 냉각수 기준온도 및 상기 급수 기준온도는 그 값을 변경하여 설정가능한 것
    을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    (e) 상기 급수 온도센서에서 감지된 온도가 기 설정된 온도(이하 '온수 공급 기준온도'라 한다) 이상인 경우, 온수 저장탱크의 온수 저장량이 기준량 미만이면, 온수 저장탱크에 온수를 공급하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    (f1) 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 탱크의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 이를 외부로 표시하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    (f2) 급수 저장량 감지 센서에서 감지된 급수 탱크의 급수 저장량이 기 설정된 값 이하인 경우, 외부로부터 급수가 유입되도록 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 냉각수를 이용한 온수 공급 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100843628B1 (ko) 2007-05-16 2008-07-04 이기주 폐열을 이용한 온수가열장치
KR20100028893A (ko) * 2008-09-05 2010-03-15 주식회사 디엠에스 폐열을 이용한 온실 난방장치
KR20120095228A (ko) * 2011-02-18 2012-08-28 (주)이코노 일정온도의 온수 공급이 가능한 온수 공급시스템

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