KR101778373B1 - 상향 및 하향식 온수보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러보다 낮거나 높은 곳을 동시에 난방할 수 있는 상향 및 하향식 온수보일러에 관한 것으로, 보충수탱크를 상층의 배관에 연결하지 않고, 보일러가 설치된 하층의 배관에 연결하여, 간단히 배관 작업을 하고, 상층의 공간을 절약할 수 있는 새로운 구조의 온수보일러에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러는, 외측 하부에 연결된 배출관과, 외측 상부에 설치된 유입관과, 유입관으로 유입된 관수를 가열하는 연소실을 구비한 보일러와; 배출관과 연결되고 제1 순환펌프가 설치된 제1 송수관과, 보일러의 유입관보다 낮은 위치에 설치되고 제1 송수관에 연결된 제1 분배기와, 제1 분배기와 유입관을 연결하는 제1 환수관을 포함하는 제1 난방배관과; 배출관과 연결되고 제2 순환펌프가 설치된 제2 송수관과, 보일러보다 높은 위치에 설치되고 제2 송수관과 연결된 제2 분배기와, 제2 분배기와 유입관을 연결하는 제2 환수관을 포함하는 제2 난방배관과; 제2 분배기보다 낮은 위치에 설치된 보충수탱크를 포함하고, 보충수탱크는, 탱크와, 탱크의 내부에 설치된 플로트밸브와, 탱크의 하부에 연결된 보충수 유입관을 포함하고, 보충수 유입관은 제1 환수관에 연결되어 있고, 보일러 내부의 관수 기준수위와 보충수탱크 내부의 보충수 기준수위가 동일 수위가 되도록 구성된다.

Description

상향 및 하향식 온수보일러{UP FEED AND DOWN FEED HOT WATER BOILER}

본 발명은 보일러보다 낮거나 높은 곳을 동시에 난방할 수 있는 상향 및 하향식 온수보일러에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 보충수탱크를 상층의 배관에 연결하지 않고, 보일러가 설치된 하층의 배관에 연결하여, 간단히 배관 작업을 하고, 상층의 공간을 절약할 수 있는 새로운 구조의 온수보일러에 관한 것이다. 또한, 관수에 포함된 용존산소 및 포화증기의 배출이 용이하고 난방효율이 우수한 온수보일러에 관한 것이다.

일반적으로 주방이나 욕실에 더운물을 공급하거나, 주택, 아파트 및 농작물을 재배하는 비닐하우스 등의 실내를 따뜻하게 난방하기 위해 온수보일러를 사용한다. 이와 같은 온수보일러는 에너지원에 따라 기름 온수보일러, 가스 온수보일러 및 화목 온수보일러로 나뉘고, 온수 공급방향에 따라 상향식과 하향식으로 구분된다. 그중 상향식은 난방배관의 위치가 보일러보다 상부에 위치할 때 사용되는 온수보일러이고, 하향식은 난방배관의 위치가 보일러보다 하부에 위치할 때 사용하는 온수보일러이다.

종래, 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2003-0009783호(발명의 명칭 : 상향식 보일러의 보충수탱크 설치구조)에는, 건물 바닥면에 설치된 보일러와, 보일러에서 가열된 온수를 보일러보다 높은 곳에 설치된 난방배관으로 순환시킬 수 있도록 건물 바닥면의 상층에 설치된 분배기와, 손실된 유체를 보충하고 유체에 포함된 용존산소인 기포를 배출하기 위해서 분배기에 근접하도록 설치된 보충수탱크를 포함하는 기술적 구성이 개시되어 있다.

상기 특허 문헌에 공개된 상향식 보일러의 보충수탱크는, 보일러보다 높은 위치에 설치된 분배기에 연결되어 설치되어 있다. 따라서, 상층에 보충수탱크를 설치할 별도의 공간을 마련하여야 하며, 보충수탱크가 보이지 않도록 분배기가 설치된 싱크대 밑과 같이 협소한 공간에 설치할 경우 배관 공사가 복잡해지고 번거로워서 작업 비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 보충수탱크가 상층에 설치되어 있기 때문에 하층에 설치된 보일러와 상층에 설치된 분배기 사이의 난방배관은 대기압 상태이다. 그리고 고온의 관수는 보일러의 하부에서 분배기로 공급되고, 각 방을 순환하고 분배기로 환수된 관수는 보일러의 상부로 투입된다. 따라서, 보일러와 분배기 사이의 난방배관이나 분배기가 손상되면 난방배관을 순환하는 관수를 전부 배출한 후 수리하기 때문에 관수의 손실이 많고 작업이 지연된다. 또한, 난방배관에 관수를 보충하고 보일러를 작동할 때, 관수에 용존 산소가 많이 포함되어 보일러의 효율이 떨어지고 에너지 소비량이 늘어나는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 보충수탱크 설치 위치와 배관에 연결되는 위치를 변경하여, 보충수탱크 설치 및 배관 작업이 용이한 새로운 구조의 상향 및 하향식 온수보일러를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 보일러와 분배기 사이의 난방배관을 흐르는 관수에 진공상태가 유지되도록 하여, 보일러보다 높은 위치에 설치된 난방배관이 손상되어 수리할 경우 관수의 손실이 적어 교체 작업이 용이한 상향 및 하향식 온수보일러를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러는 보일러와, 제1 난방배관과, 제2 난방배관과, 보충수탱크를 포함한다. 보일러는 외측 하부에 연결된 배출관과, 외측 상부에 설치된 유입관과, 유입관으로 유입된 관수를 가열하는 연소실을 구비한다.

제1 난방배관은 배출관과 연결되고 제1 순환펌프가 설치된 제1 송수관과, 보일러의 유입관보다 낮은 위치에 설치되고 제1 송수관에 연결된 제1 분배기와, 제1 분배기와 유입관을 연결하는 제1 환수관을 포함한다. 제2 난방배관은 배출관과 연결되고 제2 순환펌프가 설치된 제2 송수관과, 보일러보다 높은 위치에 설치되고 제2 송수관과 연결된 제2 분배기와, 제2 분배기와 유입관을 연결하는 제2 환수관을 포함한다.

보충수탱크는 제2 분배기보다 낮은 위치에 설치되어 있다. 보충수탱크는, 탱크와, 탱크의 내부에 설치된 플로트밸브와, 탱크의 하부에 연결된 보충수 유입관을 포함하고, 보충수 유입관은 제1 환수관에 연결되어 있고, 보일러 내부의 관수 기준수위와 보충수탱크 내부의 보충수 기준수위가 동일 수위가 되도록 구성되어 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 보일러는 보일러의 상부에 연결된 공기 배출관을 더 포함하고, 공기 배출관은 보일러 관수의 온도상승으로 발생하는 용존산소 및 포화증기를 보일러의 상측에 위치하는 공기침전부에 모아 보충수탱크로 환류되도록 보충수탱크의 상부로 연결되어 있다.

본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러 구조는, 보충수탱크가 보일러와 이웃한 위치에 설치된다. 따라서, 보충수탱크와 보일러 사이의 배관 길이 짧아서 배관 작업이 간편하고, 설치 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 보충수탱크는 보일러가 설치된 여유 공간에 설치하기 때문에 종래 장소제약에 따른 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 보일러와 난방배관을 흐르는 관수는 진공상태를 유지한다. 따라서, 보일러보다 높은 위치에 설치된 난방배관의 부품이 손상되어 수리할 경우, 누수되는 관수의 손실이 적기 때문에 관수 배출 시간 및 교체 작업 시간을 줄일 수 있어서 작업효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 관수에 포함된 용존산소 및 포화증기는 보일러의 상부에 위치하는 공기침전부에 모여서 보충수탱크의 상부와 연결된 공기 배출관을 통해 신속하게 배출된다. 따라서, 용존산소 및 포화증기가 제거된 고온의 관수가 제1 및 제2 난방배관을 순환하기 때문에 에너지를 절약하면서 난방효율은 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 보일러와 보충수탱크의 정상기준수위를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 상향 및 하향식 온수보일러(100)는 보일러(110), 제1 난방배관(120), 제2 난방배관(130) 및 보충수탱크(140)를 포함한다.

보일러(110)는 원통 형상이고, 외측 하부에는 고온의 관수가 배출되는 배출관(111)이 연결되고, 외측 상부에는 각 방을 난방하고 회수되는 관수가 유입되는 유입관(112)이 설치된다. 또한, 보일러(110)의 내부 상측에는 공기침전부가 위치한다. 또한, 보일러(110) 내부에는 공급된 관수(113)를 고온으로 가열하는 연소실(미도시 됨)을 구비한다. 특히, 보일러(110) 내부의 관수 기준수위는 유입관(112)이 설치된 위치보다 높게 유지하는 것이 바람직하다.

제1 난방배관(120)은 고온으로 가열된 관수(113)를 보일러(110)보다 낮은 위치에 설치된 하층 바닥(10)을 난방하고, 보일러(110)의 유입관(112)으로 회수되도록 하는 하향식 온수공급배관이다. 제1 송수관(121)은 일단이 배출관(111)에 연결되고, 타단은 제1 분배기(123)와 연결된다. 제1 순환펌프(122)는 제1 송수관(121)에 설치되는 것으로, 고온의 관수(113)를 제1 분배기(123)로 밀어서 공급한다. 제1 분배기(123)는 유입관(112)보다 낮은 위치에 설치에 설치되고 송수분배기(미도시 됨)와 환수분배기(미도시 됨)로 구성된다. 송수분배기는 제1 송수관(121)을 통해 공급된 고온의 관수(113)를 각 방으로 나눠서 공급하는 것으로 제1 분배기(123)의 하부에 위치한다. 환수분배기는 각 방을 순환하고 회수되는 저온의 관수(113)를 모아서 보일러(110)로 공급하는 것으로 송수분배기의 상부에 위치한다. 제1 환수관(124)은 일단이 제1 분배기(123)의 환수분배기에 설치되고, 타단은 유입관(112)에 연결된다. 드레인밸브(125)는 관수(113)를 배출하기 위한 것으로, 제1 순환펌프(122)와 제1 분배기(123) 사이의 제1 송수관(121)에 설치될 수도 있다.

제2 난방배관(130)은 고온으로 가열된 관수(113)를 보일러(110)보다 높은 위치에 설치된 상층 바닥(20)을 난방하고, 보일러(110)의 유입관(112)으로 회수되는 상향식 온수 공급배관이다. 제2 송수관(131)은 일단이 배출관(111)에 설치되고, 타단은 제2 분배기(133)와 연결된다. 제2 순환펌프(132)는 제2 송수관(131)에 설치되는 것으로, 고온의 관수(113)를 제2 분배기(133)가 설치된 상부 방향으로 밀어서 공급한다. 제2 분배기(133)는 측벽(20)과 간격을 두고 설치되고, 송수분배기(미도시 됨)와 환수분배기(미도시 됨)로 구성된다. 송수분배기는 제2 송수관(131)을 통해 공급된 고온의 관수(113)를 각 방으로 나눠서 공급하는 것으로 제2 분배기(133)의 하부에 위치한다. 환수분배기는 각 방을 순환하고 회수되는 관수(113)를 모아서 보일러(110)로 공급하는 것으로 송수분배기의 상부에 위치한다. 제2 환수관(134)은 일단이 제2 분배기(133)의 환수분배기에 설치되고, 타단은 유입관(112)과 연결된다.

도 1을 참조하면, 제2 송수관(131)과 제2 분배기(133) 및 제2 환수관(134)을 흐르는 관수(113)는 진공상태를 유지한다. 따라서, 보일러(110)의 관수(113) 기준수위가 유입관(112)이 설치된 위치보다 낮게 되더라도, 제2 송수관(131)을 통하여 관수(113)가 공급되지 않을 경우, 보일러(110)보다 높은 위치에 있는 제2 난방배관(130) 내부의 관수가 보일러(110)로 흘러내리지 않게 된다. 또한, 보일러(110)보다 높은 위치에 설치된 제2 난방배관(120)의 부품이 손상되어 수리할 경우, 누수되는 관수(113)의 손실 및 배출 시간을 줄일 수 있고, 손상된 부품을 신속하게 교환할 수 있어서 작업 시간이 단축되는 효과가 있다. 또한, 제2 난방배관(130)을 흐르는 관수(113)가 보충수탱크(140)로 넘치는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 제1 난방배관(120)에 설치된 제1 분배기(123)는 관수(113)에 포함된 공기를 배출할 수 있도록 에어밸브가 설치되어 있지만, 제2 난방배관(130)에 설치된 제2 분배기(133)는 진공상태를 유지해야하기 때문에 에어밸브를 설치할 필요가 없다.

보충수탱크(140)는, 제2 분배기(133)보다 낮은 보일러(110)의 상부와 이웃한 위치에 설치되는 것으로 탱크 몸체와 덮개 및 플로트밸브로 구성된다. 탱크 몸체는 상부가 개방되고 수용하는 공간이 형성된 원통 형상이다. 그리고 상부의 측면과 하부에 각각 구멍이 형성되고, 보충수는 측면에 형성된 구멍과 연결된 공급관(143)으로 유입되어 하부에 형성된 구멍으로 배출된다. 또한, 복수의 테두리는 탱크 몸체의 외주면에 간격을 두고 4개 형성되고, 최하부에 위치하는 테두리를 정상기준수위라 한다. 정상기준수위는 보충수탱크(140)에 유입되는 보충수가 정상적으로 채워지는 수위를 가리킨다. 덮개는 탱크 몸체의 개방된 상부를 차단하기 위해 조립된다. 플로트밸브는 탱크 내부로 유입되는 보충수의 흐름을 단속하기 위해 탱크 몸체 내부에 설치된다.

도 2를 참조하면, 보충수 유입관(141)은 제1 난방배관(120)과 제2 난방배관(130)을 순환하는 관수(113)가 손실되면 보충하기 위해서 일단이 보충수탱크(140)의 하부에 연결되고, 타단은 제1 환수관(124)에 연결되어 보일러(110)의 유입관(112)으로 공급된다. 그리고 공기 배출관(142)은 보일러(110)의 내측 상부에 위치하는 공기침전부에 모여 있는 용존산소, 수증기를 외부로 배출하기 위해서 일단이 보일러(110)의 상부와 연결되고, 타단은 보충수탱크(140)의 상부에 고정된 덮개에 설치된다. 즉, 관수(113)의 온도상승으로 관수(113)에 포함된 용존산소 및 포화증기는 보일러(110)의 내측 상부에 위치하는 공기침전부에 모여서 길이가 짧은 공기 배출관(142)을 지나 보충수탱크(140)를 통해 외부로 배출된다. 따라서, 용존산소가 제거된 고온의 관수(113)가 제1 난방배관(120) 및 제2 난방배관(130)을 순환하기 때문에 난방효율은 향상되고 에너지는 절약할 수 있다.

본 발명에 따른 상향 및 하향식 온수보일러(100)의 구체적인 작동상태를 설명하면, 보일러(110) 내부의 관수 기준수위까지 관수(113)를 채우고, 연소실에 설치된 버너를 이용해서 관수(113)를 고온으로 가열한다. 이때, 관수(113)에 포함된 용존산소 및 포화증기는 보일러(110)의 내측 상부에 위치하는 공기침전부에 모여서 공기 배출관(142)으로 이동한다. 이와 같이 공기 배출관(142)을 통과한 용존산소 및 포화증기는 보충수탱크(140)를 통해 외부로 배출된다. 가열된 고온의 관수(113)는 배출관(111)을 지나 제1 난방배관(120)과 제2 난방배관(130)으로 각각 공급된다. 그리고 제1 난방배관(120)과 제2 난방배관(130)을 통해 각각의 방을 난방하고 온도가 낮아진 관수(113)는, 제1 환수관(124)과 제2 환수관(134)을 지나 보일러(110)의 상부에 연결된 유입관(112)을 통과해서 보일러(110)의 내부로 회수된다. 회수된 관수(113)는 보일러(110)에서 다시 고온으로 가열해서 제1 난방배관(120)과 제2 난방배관(130)으로 공급한다.

본 발명에 의하면 보충수탱크(140)를 설치할 경우, 보충수탱크(140)의 보충수 기준수위와 보일러(110)의 관수(113) 기준수위가 동일 선상에(동일한 높이가 되도록) 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 보충수탱크(140)를 보일러(110)에 대하여 설치한 위치가 부적절하여, 보충수 기준수위가 보일러(110)의 내부에 채워진 관수(113)의 기준수위와 동일 선상에 위치할 수 없게 설치되면, 보충수탱크(140)에서 보일러(110)로 보충수를 보충하기 어려워 정상적으로 난방할 수 없기 때문이다. 보충수탱크(140)는 보충수 유입관(141)을 통해 유입된 보충수를 보일러(110)로 공급하여 손실된 관수(113)를 보충한다. 또한, 보일러 내부나 고온으로 가열되는 관수(113)로부터 배출되는 용존산소 및 포화증기 등의 수증기를 보일러(110)의 상부에 설치된 공기 배출관(142)을 통해 보충수탱크(140)로 환류되도록 하여, 가열된 수증기나 용존산소의 열에너지를 재활용하여 난방효율을 향상시킬 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

110 : 온수보일러 111 : 배출구
112 : 유입구 113 : 관수
120 : 제1 난방배관 130 : 제2 난방배관
140 : 보충수탱크

Claims (3)

1. 외측 하부에 연결된 배출관과, 외측 상부에 설치된 유입관과, 상기 유입관으로 유입된 관수를 가열하는 연소실을 구비한 보일러와;
   상기 배출관과 연결되고 제1 순환펌프가 설치된 제1 송수관과, 상기 보일러의 유입관보다 낮은 위치에 설치되고 상기 제1 송수관에 연결된 제1 분배기와, 상기 제1 분배기와 상기 유입관을 연결하는 제1 환수관을 포함하는 제1 난방배관과;
   상기 배출관과 연결되고 제2 순환펌프가 설치된 제2 송수관과, 상기 보일러보다 높은 위치에 설치되고 상기 제2 송수관과 연결된 제2 분배기와, 상기 제2 분배기와 상기 유입관을 연결하는 제2 환수관을 포함하는 제2 난방배관과;
   상기 제2 분배기보다 낮은 위치에 설치된 보충수탱크를 포함하고,
   상기 보충수탱크는, 탱크와, 상기 탱크의 내부에 설치된 플로트밸브와, 탱크의 하부에 연결된 보충수 유입관을 포함하고, 상기 보충수 유입관은 제1 환수관에 연결되어 있고,
   상기 보일러 내부의 관수 기준수위와 상기 보충수탱크 내부의 보충수 기준수위가 동일 수위가 되도록 구성되고,
   상기 보일러의 상부에 연결된 공기 배출관을 더 포함하고,
   상기 공기 배출관은 상기 보일러 관수의 온도상승으로 발생하는 용존산소 및 포화증기를 상기 보일러의 상측에 위치하는 공기침전부에 모아 상기 보충수탱크로 환류되도록 상기 보충수탱크의 상부로 연결되어 있는 상향 및 하향식 온수보일러.
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