KR101794144B1 - 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성층현상을 이루는 디퓨져가 구비된 온수 저장탱크에 추가디퓨져를 설치하여 저수위시에도 비상운전이 가능한 온수 저장탱크로, 보다 상세하게는 온수 및 저온수를 수용하는 수용부와 히트 펌프로 부터 온수를 수용부 내부로 유입시키고, 외부로 온수를 배출하는 상부디퓨져와 수용부에 수용되는 온수가 부족할 때 온수를 배출시키는 추가디퓨져와 저온수유입관과 히트펌프로 저온수를 배출하는 저온수배출관이 부착설치되는 하부디퓨져와 수용부 내부에 수용되는 수위에 따라 상부디퓨져와 추가디퓨져의 구동을 제어하는 제어부(미도시)로 이루어지며, 그 효과는 동파나 누수에 의해서 수용부내 수위가 낮아지면 상부디퓨져보다 낮게 설치된 추가디퓨져에 의해서 지속적으로 온수를 공급하여 추가로 발생되는 문제점을 방지하고, 수용부 내부 수위가 낮아지면 제어부에 의해서 즉각적으로 상부디퓨져의 구동을 중단시키고, 추가디퓨져를 구동함으로써 배출관과 모터에 공기유입을 막아 공동화현상을 방지하며, 수위센서, 온도센서로 센싱 후 문제점 발생시 제어부에 의하여 자동으로 구동을 변화시켜 유지 및 관리가 간편하며 그 효율도 높다.

Description

저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크{Low-level emergency operation possible the storage tank}

본 발명은 성층현상을 이루는 디퓨져가 구비된 온수 저장탱크에 추가디퓨져를 설치하여 저수위시에도 비상운전이 가능한 온수 저장탱크로, 보다 상세하게는 온수 및 저온수를 수용하는 수용부와 히트 펌프로 부터 온수를 수용부 내부로 유입시키고, 외부로 온수를 배출하는 상부디퓨져와 수용부에 수용되는 온수가 부족할 때 온수를 배출시키는 추가디퓨져와 저온수유입관과 히트펌프로 저온수를 배출하는 저온수배출관이 부착설치되는 하부디퓨져와 수용부 내부에 수용되는 수위에 따라 상부디퓨져와 추가디퓨져의 구동을 제어하는 제어부(미도시)로 이루어지는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크에 관한 것이다.

일반적으로 온수 저장 탱크는 온수 탱크 또는 축열 탱크라 불리우며, 가열기구를 이용하여 온수를 임시로 저장하였다가 온수관을 통해 사용자에게 공급되는 것으로 특히 난방이 필요한 겨울철에 그 사용량이 많고, 일반 가정집, 큰 시설물 및 농가의 비닐하우스 등에서 주로 사용되어지고 있다.

최근에는 태양열 발전기등을 이용한 신재생 에너지로 저장 탱크내에서 온수를 생성시키거나 온수의 온도를 유지시켜 화석에너지로 생산되는 전력 낭비를 감소시키는 연구와 내부 디퓨져의 구조나 그 밖의 구조 및 수단을 개량 발전시켜 성층현상 유지를 간편하게 하는 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

상기 전력낭비와 온수 저장 탱크의 구조를 간편하게 하는 선행기술들로는 한국등록특허 제10-1005610호(2011. 01. 10.) 태양열을 이용한 축열탱크로 태양열에 의해 가열된 열 전달 매체에 저장된 열을 다른 2개의 열전달매체에 전달하는 것으로 축열탱크 내부에 물이 저장된 본체와 본체 내부 하부에 설치되며 집열판에서 태양열을 흡수한 제 1열전달 메채로부터 태양열을 흡수하여 물을 가열하는 제 1열교환기와, 본체 내부 상부에 설치되어 물로부터 열을 흡수하여 제 2열잔 매체를 제 2열교환기를 구비한 발명을 제공하고 있고, 한국공개특허 제10-2016-0019003호(2016. 02. 18.) 디퓨저가 일체로 구비된 초소형·소형 축열탱크 및 축열탱크 제작방법으로 초소형 또는 소형 축열탱크의 온도 성층화를 구현하기 위한 디퓨져 기술에 관한 것으로 이를 위하여 상부에는 고온수가 유입되는 고온수관이 연결되고, 하부에는 저온수가 유입되는 저온수관이 연결되며, 상하부가 개방된 중공의 기둥형태인 벽판; 벽판의 상부가 밀폐되도록 벽판의 상부에 결합되는 상부 커버; 벽판의 하부가 밀폐되도록 벽판의 하부에 결합되는 하부 커버; 중심은 고온수가 통과되는 구멍인 상부 통수홀이 구성되고, 일면은 상부 커버의 내측에 상부 커버과 특정 거리만큼 이격되도록 결되는 상부 판부재; 중심은 저온수가 통과되는 구멍인 하부 통수홀이 구성되고, 일면은 하부 커버의 내측에 하부 커버가 특정 거리만큼 이격되도록 결합되는 하부 판부재; 고온수가 통과되도록 중공의 기둥형태로 구성되고, 일단은 고온수관이 연결되며, 타단은 상부 토수홀과 연결되는 상부 배관 가이드; 및 저온수가 통과되도록 중공으 기둥형태로 구성되고, 일단은 저온수관이 연결되며, 타단은 하부 통수홀과 연결되는 하부 배관 가이드;를 포함하는 디퓨저가 일체로 구비된 축열탱크가 제공된다.

반면, 상기 선행기술들과 종래의 일반적인 온수 저장탱크는 에너지 절약과 탱크내부의 성층효과 등의 효율성을 높이는 것에만 연구를 진행하고 있어 겨울철 동파문제나 온수 저장탱크 사용중 누수에 의해서 온수 배급에 차질이 발생되고, 특히 농가의 비닐하우스 등에서 사용시 동파 또는 누수를 보수 및 정비하는 시간과 보충수를 투입하는 시간동안 농작물의 냉해피해를 피할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1005610호(2011. 01. 10.) 한국공개특허 제10-2016-0019003호(2016. 02. 18.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같이 선행기술들과 종래의 일반적인 온수 저장탱크가 에너지 절약과 탱크내부의 성층효과 등의 효율성을 높이는 것에만 연구를 진행하고 있어 겨울철 동파 문제와 온수 저장탱크 사용중 누수에 의해서 발생되는 문제점을 추가디퓨져를 설치하여 해결하고, 온수 저장 탱크의 성층현상의 유지와 수위센서 및 온도센서에 의하여 자동으로 비상운전을 구동시켜 유지 및 관리를 간편하게 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크는 원통 또는 직육면체 형상으로 온수 및 저온수를 수용하는 수용부(10); 양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부 내부 상부영역에 위치하고, 히트 펌프로부터 온수를 수용부(10) 내부로 유입시키는 열원공급관(24)과 외부로 온수를 배출하는 열원배출관(26)이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 상부디퓨져(20); 양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부(10) 내부 중앙영역에 위치하고, 수용부(10)에 수용되는 온수가 부족할 때 온수를 배출시키는 보조 열원배출관(34)이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 추가디퓨져(30); 소정 두께로 원판 또는 사각형판 형상으로 상기 수용부(10) 하부영역에 위치하고, 저온수유입관(42)과 히트펌프로 저온수를 배출하는 저온수배출관(44)이 상부로 중공되어 부착설치되는 하부디퓨져(40); 및 상기 수용부(10) 내부에 수용되는 수위에 따라 상부디퓨져(20)와 추가디퓨져(30)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)로 이루어진다.

상기 수용부(10)는 상부면 일측에 수위센서(50)와 알람램프(60)가 부착설치되고, 상기 수위센서(50)가 수용부(10) 내부의 수위를 감지하여 상부디퓨져(20)에 온수를 유입하지 못하는 수위가 되면 제어부로 신호를 주고 상기 제어부는 알람램프(60)를 작동시킨다.

상기 열원배출관(26)과 보조 열원배출관(34)은 수용부(10) 외부에서 연결설치되되, 연결부위 전 각 자동밸브(28)와 보조 자동밸브(36)과 설치되며, 상기 자동밸브(28)와 보조 자동밸브(36)는 제어부에 의해서 개방 및 폐쇄를 구동한다.

상기 자동밸브(28)는 수용부(10)내 정량 수위에 따른 정상 가동일 경우 개방되고, 보조 자동밸브(36)는 폐쇄되어 구동되며, 정량 수위가 부족할 때 제어부에 의해서 자동밸브(28)는 폐쇄되고, 보조 자동밸브(26)는 개방된다.

상기 수용부(10)는 외부 일측에 초음파수단(80)이 설치되어 유로 흐름을 방해하는 스케일을 조사하여 제거하며, 상부 또는 하부 영역에 설치되어 수용부(10)내 담수의 순환현상을 발생시키지 않는다.

상기 수용부(10)는 외부의 상부영역 일측에 제어부에 온도값의 신호를 보내는 온도센서(70)를 부착설치하여 수용부(10) 내부 상부영역의 온도를 감지하고, 온도 감소시 제어부에 의하여 알람램프(60)를 구동시킨다.

상기 상부디퓨져(20)는 내부에 유입틀(22), 배출틀(21) 및 고정틀(23)이 설치되되, 상기 유입틀(22)과 배출틀(21)은 상부가 경첩구조로 되며 유입틀(22)은 상부디퓨져(20) 외부 방향으로 개방되고, 배출틀(21)은 상부디퓨져(20) 내부 방향으로 개방된다.

상기 추가디퓨져(30)는 내부에 보조 유입틀(32)이 설치되되, 상부가 경첩구조를 이루고, 추가디퓨져(30) 내부 방향으로 개방되는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크는 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 동파나 누수에 의해서 수용부내 수위가 낮아지면 상부디퓨져보다 낮게 설치된 추가디퓨져에 의해서 지속적으로 온수를 공급하여 추가로 발생되는 문제점을 방지한다.

(2) 본 발명은 수용부 내부 수위가 낮아지면 제어부에 의해서 즉각적으로 상부디퓨져의 구동을 중단시키고, 추가디퓨져를 구동함으로써 배출관과 모터에 공기유입을 막아 공동화현상을 방지한다.

(3) 본 발명은 수위센서, 온도센서로 센싱 후 문제점 발생시 제어부에 의하여 자동으로 구동을 변화시켜 유지 및 관리가 간편하며 그 효율도 높다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온수 저장탱크내에서 온수 및 저온수의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상부디퓨져와 추가디퓨져의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크의 사용 상태도이다.

본 발명의 명칭은 "저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 일면에 있어서,

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 온수 저장탱크내에서 온수 및 저온수의 흐름을 나타내는 흐름도로 하기에 상기 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.

본 발명의 온수를 저장하는 온수 저장탱크는 원통 또는 직육면체 형상으로 온수 및 저온수를 수용하는 수용부(10); 양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부(10) 내부 상부영역에 위치하고, 히트 펌프로부터 온수를 수용부(10) 내부로 유입시키는 열원공급관(24)과 외부로 온수를 배출하는 열원배출관(26)이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 상부디퓨져(20); 양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부(10) 내부 중앙영역에 위치하고, 수용부(10)에 수용되는 온수가 부족할 때 온수를 배출시키는 보조 열원배출관(34)이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 추가디퓨져(30); 소정 두께로 원판 또는 사각형판 형상으로 상기 수용부(10) 내부 하부영역에 위치하고, 저온수유입관(42)과 히트펌프로 저온수를 배출하는 저온수배출관(44)이 상부로 중공되어 부착설치되는 하부디퓨져(40); 및 상기 수용부(10) 내부에 수용되는 수위에 따라 상부디퓨져(20)와 추가디퓨져(30)의 구동을 선택 제어하는 제어부(미도시)로 이루어진다.

상기 수용부(10)는 상부면 일측에 수위센서(50)와 알람램프(60)가 부착설치되고, 상기 수위센서(50)가 수용부(10) 내부의 수위를 감지하여 상부디퓨져(20)에 온수를 유입하지 못하는 수위가 되면 제어부로 신호를 주고 상기 제어부는 알람램프(60)를 작동시킨다.

상기 열원배출관(26)과 보조 열원배출관(34)은 수용부(10) 외부에서 연결설치되되, 연결부위 전 각 자동밸브(28)와 보조 자동밸브(36)과 설치되며, 상기 자동밸브(28)와 보조 자동밸브(36)는 제어부에 의해서 개방 및 폐쇄를 구동한다.

상기 자동밸브(28)는 수용부(10)내 정량 수위에 따른 정상 가동일 경우 개방되고, 보조 자동밸브(36)는 폐쇄되어 구동되며, 정량 수위가 부족할 때 제어부에 의해서 자동밸브(28)는 폐쇄되고, 보조 자동밸브(36)는 개방된다.

누수 및 동파에 의한 온수 급수 문제 발생시 제어부에 의해서 히트 펌프의 구동을 대기상태로 전환시키고, 자동밸브(28)와 하부자동밸브(36)는 폐쇄되어 상부디퓨져(20)와 하부디퓨져(40)가 대기상태로 되고, 제어부의 리셋이 실시되며 리셋이 완료되면 하부자동밸브(36)와 보조 자동밸브(36)가 개방되되 개방 후 30초 후에 히트 펌프 구동과 추가디퓨져(30)와 하부디퓨져(40)가 구동된다.

상기 수용부(10)는 외부 일측에 초음파수단(80)이 설치되어 유로 흐름을 방해하는 스케일을 조사하여 제거하며, 상부 또는 하부 영역에 설치되어 수용부(10)내 담수의 순환현상을 발생시키지 않는다.

상기 수용부(10)는 외부의 상부영역 일측에 제어부에 온도값의 신호를 보내는 온도센서(70)를 부착설치하여 수용부(10) 내부 상부영역의 온도를 감지하고, 온도 감소시 제어부에 의하여 알람램프(60)를 구동시킨다.

본 발명은 겨울철 특히 외부온도가 영하권인 상황에서 누수 또는 공급 라인의 문제로 인한 온수 급수 문제로 3~4시간 난방이 실행되지 않아 농작물 및 시설물 피해가 발생되는 것을 상기와 같이 수용부(10) 내부에 시설되는 디퓨져를 추가로 구비하여 온수 및 저온수 순환을 지속적으로 하며, 수위센서(50)와 온도센서(70)로 실시간 수위 및 온도를 측정하여 지정된 수위 및 온도 이하로 감소되면 알람램프(60)로 사용자 지각하도록 하여 상기 온수 급수 문제를 해결하도록 한다.

추가의 일면에 있어서,

상기 수용부(10) 내부 중앙영역 일측면에 히팅코일을 부착설치하여 수위센서(50)에 의하여 저수위가 감지되거나 온도센서(70)에 의하여 온도가 낮아지면 제어부에 통하여 구동시킬 수 있다.

또한, 추가디퓨져(30) 하방으로 수용부(10) 내부 상부영역과 하부영역을 나누는 경계판을 설치할 수 있으며, 상기 경계판은 성층현상 유지를 도울 수 있도록 복수개의 중공 또는 다공성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 수위센서 및 온도센서의 감지에 의하여 수용부 내 수위 및 온도가 지정된 데이터 값 미만으로 감소되면 사용자가 즉각적으로 알수 있도록 유,무선 송수신 장치(미도시)를 추가 설치 할수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상부디퓨져(20)와 추가디퓨져(30)의 단면도로 하기에 도 3을 참고하여 설명한다.

상기 상부디퓨져(20)는 내부에 유입틀(22), 배출틀(21) 및 고정틀(23)이 설치되되, 상기 유입틀(22)과 배출틀(21)은 상부가 경첩구조로 되며 유입틀은 상부디퓨져(20) 외부 방향으로 개방되고, 배출틀(21)은 상부디퓨져(20) 내부 방향으로 개방된다.

상기 고정틀(23)은 상부디퓨져(20)내부 중앙에 위치하여 히트 펌프로부터 유입되는 온수가 바로 배출되는 것을 방지하는 것으로 고정되어 있어야 바람직하다.

상기 추가디퓨져(30)는 내부에 보조 유입틀(32)이 설치되되, 상부가 경첩구조를 이루고, 추가디퓨져(30) 내부 방향으로 개방된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크는 동파나 누수에 의해서 수용부(10)내 수위가 낮아지면 상부디퓨져(20)보다 낮게 설치된 추가디퓨져(30)에 의해서 지속적으로 온수를 공급하여 추가로 발생되는 문제점을 방지하고, 수용부(10) 내부 수위가 낮아지면 제어부에 의해서 즉각적으로 상부디퓨져(20)의 구동을 중단시키고, 추가디퓨져(30)를 구동함으로써 배출관과 온수를 배출하는 모터펌프에 공기유입을 막아 공동화현상을 방지하며, 수위센서(50), 온도센서(70)로 센싱 후 문제점 발생시 제어부에 의하여 자동으로 구동을 변화시켜 유지 및 관리가 간편하며 그 효율도 높다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 수용부 34 : 보조 열원배출관
20 : 상부디퓨져 36 : 보조 자동밸브
21 : 배출틀 40 : 하부디퓨져
22 : 유입틀 42 : 저온수유입관
23 : 고정틀 44 : 저온수배출관
24 : 열원공급관 46 : 하부자동밸브
26 : 열원배출관 50 : 수위센서
28 : 자동밸브 60 : 알람램프
30 : 추가디퓨져 70 : 온도센서
32 : 보조 유입틀 80 : 초음파수단

Claims (8)

1. 온수를 저장하는 온수 저장탱크에 있어서,
   상기 온수 저장탱크는
   원통 또는 직육면체 형상으로 온수 및 저온수를 수용하는 수용부;
   양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부 내부 상부영역에 위치하고, 히트 펌프로부터 온수를 수용부 내부로 유입시키는 열원공급관과 외부로 온수를 배출하는 열원배출관이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 상부디퓨져;
   양측이 개방된 파이프 형태로 상기 수용부 내부 중앙영역에 위치하고, 수용부에 수용되는 온수가 부족할 때 온수를 배출시키는 보조 열원배출관이 하부면에 통공되는 구조로 연결부착 설치되는 추가디퓨져;
   소정 두께로 원판 또는 사각형판 형상으로 상기 수용부 하부영역에 위치하고, 저온수유입관과 히트펌프로 저온수를 배출하는 저온수배출관이 상부로 중공되어 부착설치되는 하부디퓨져; 및
   상기 수용부 내부에 수용되는 수위에 따라 상부디퓨져와 추가디퓨져의 구동을 제어하는 제어부(미도시)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 수용부는 상부면 일측에 수위센서와 알람램프가 부착설치되고, 상기 수위센서가 수용부 내부의 수위를 감지하여 상부디퓨져에 온수를 유입하지 못하는 수위가 되면 제어부로 신호를 주고 상기 제어부는 알람램프를 작동시키는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 열원배출관과 보조 열원배출관은 수용부 외부에서 연결설치되되, 연결부위 전 각 자동밸브와 보조 자동밸브과 설치되며, 상기 자동밸브와 보조 자동밸브는 제어부에 의해서 개방 및 폐쇄를 구동하는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 자동밸브는 수용부내 정량 수위에 따른 정상 가동일 경우 개방되고, 보조 자동밸브는 폐쇄되어 구동되며, 정량 수위가 부족할 때 제어부에 의해서 자동밸브는 폐쇄되고, 보조 자동밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 수용부는 외부 일측에 초음파수단이 설치되어 유로 흐름을 방해하는 스케일을 조사하여 제거하며, 상부 또는 하부 영역에 설치되어 수용부내 담수의 순환현상을 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 수용부는 외부의 상부영역 일측에 제어부에 온도값의 신호를 보내는 온도센서를 부착설치하여 수용부 내부 상부영역의 온도를 감지하고, 온도 감소시 제어부에 의하여 알람램프를 구동시키는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 상부디퓨져는 내부에 유입틀, 배출틀 및 고정틀이 설치되되, 상기 유입틀과 배출틀은 상부가 경첩구조로 되며 유입틀은 상부디퓨져 외부 방향으로 개방되고, 배출틀은 상부디퓨져 내부 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 추가디퓨져는 내부에 보조 유입틀이 설치되되, 상부가 경첩구조를 이루고, 추가디퓨져 내부 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 저수위시 비상운전이 가능한 온수 저장탱크.

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