KR101990855B1

KR101990855B1 - 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법

Info

Publication number: KR101990855B1
Application number: KR1020170179103A
Authority: KR
Inventors: 김호성; 송재호
Original assignee: 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-06-19

Abstract

본 발명은 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법에 관한 것으로 특히, 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온도조절장치에서 온수 스위치와 난방 스위치가 "온" 상태이면, 보일러 내 제어부에서 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단하는 단계와; 온수 사용중이면 온수저장탱크로 공급되는 직수온도를 검출하고, 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출하는 단계와; 삼방변을 온수측으로 전환하는 단계와; 타이머를 이용하여 제 1 시간(M)에 대한 계수를 시작하는 단계와; 온수저장탱크 내의 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계와; 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와; 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계와; 이어서 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러를 이용한 온수/난방 연소를 효율적으로 제어할 수 있고, 또 사용자가 온수를 자주 사용하더라도 난방배관의 동파를 방지할 수 있으며, 낮은 실내온도로 인한 사용자 클레임을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 자체의 사용성과 상품성 및 난방/온수 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법{Method for automatically switching hot water and heating of a boiler with low-temperature hot water storage tank}

본 발명은 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수/난방 연소를 효율적으로 제어하여 난방 연소가 필요한 시점에 난방 연소를 할 수 있게 하는 방식을 통해 난방배관의 동파를 방지하고, 낮은 실내온도로 인한 사용자 클레임을 방지할 수 있도록 발명한 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법에 관한 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 난방시설 등에 더운 물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 난방배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 온수배관을 통해 온수를 공급하고 있다.

또, 보일러는 각종 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 데우고, 데워진 물을 직접 이용하거나, 가정 또는 각종 건물들의 난방에 이용되도록 하는 것으로서, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형 보일러에서부터 산업용으로 이용되는 대형 보일러까지 널리 개발되고 사용되고 있을 뿐만 아니라, 사용되는 연료에 따라서 기름 보일러 및 가스 보일러 등으로 구분되며 다양한 종류의 보일러가 개발되어 사용되고 있다.

또한, 온수기는 냉수를 데워 소비자에게 온수를 제공하기 위한 목적으로만 설치되는 장치로, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형 온수기에서부터 식당이나 산업용 등으로 이용되는 중형 및 대형 보일러까지 널리 개발되고 사용되고 있을 뿐만 아니라, 사용되는 연료에 따라서 전기 온수기, 기름 온수기 및 가스 온수기 등으로 구분되며 다양한 종류의 온수기가 개발되어 사용되고 있다.

또, 보일러 또는 온수기 등과 같은 열원발생기에서 가열된 온수를 저장하는 온수저장탱크는 비교적 적은 용적을 갖게 제작하여 열원발생기 본체 내에 설치되는 경우와, 비교적 큰 용적을 갖게 제작하여 열원발생기 본체의 외부에 설치하는 경우가 있다.

또, 열원발생기의 외부에 설치되는 온수저장탱크의 경우 열원발생기 본체 내의 열교환기 등을 통해 가열된 온수의 열을 이용하여 저장탱크 내에 저장된 물을 가열하거나 또는 외부 온수저장탱크 내에 히터를 설치하여 가열하는 등의 방식을 채택하고 있다.

또한, 난방전용 보일러에서는 난방전용 사용 기능 외 사용자의 의도 및 설치 환경에 따라, 삼방변 및 온수저장탱크를 별도로 추가 연결하고, 저탕식 온수저장탱크 내에서 보일러 열교환기로부터 공급된 고온수와의 간접 열교환을 통해 사용자에게 풍부한 온수를 공급할 수 있는 기능도 추가적으로 갖추고 있다.

이렇듯 보일러 내 열교환기를 통해 가열된 고온수가 온수저장탱크 내 간접 열교환을 위한 온수 가열용 배관 또는 난방배관에 선택적으로 공급하기 위해 두 개의 출구가 구비된 삼방변이 설치되어 사용자의 운전 모드에 따라 삼방변을 온수 측 또는 난방 측으로 전환시켜 제어한다.

즉, 난방 전용 보일러는 열교환기와 순환펌프를 난방배관와 연결하여, 난방을 전용으로 공급하는 보일러로 이때, 사용자의 선택에 따라 삼방변과 온수사용 탱크를 추가로 연결하여, 직수를 통하여 탱크 내 공급되는 물을 간접 열교환하여 온수를 공급할 수 있는 보일러를 의미한다.

한편, 유라시아 수출용 보일러의 경우 추운 지역의 특성상 실내온도 유지가 어려우므로 국내용 보일러보다 난방 연소를 상대적으로 자주해야 한다.

하지만, 온수 연소를 우선적으로 실시해야 하는 경우 난방 연소가 지연되는 문제가 발생하고, 이로 인한 난방배관 동파나 실내온도 저하의 클레임 문제가 발생할 수 있다.

즉, 종래 저탕식 온수저장탱크를 구비하고 온수와 난방기능을 가진 보일러의 경우, 삼방변을 사용하여 난방수와 온수를 공급하고, 연소는 열 교환기에서 실시하며, 연소된 고온수가 삼방변을 통해 공급된다.

삼방변이 난방배관 방향으로 향할 경우 고온수가 난방배관을 흘러 난방온도가 상승하고, 반대로 삼방변이 온수방향을 향하고 있을 경우 고온수가 온수기로 공급되므로 온수온도가 상승한다.

그런데 이와 같이 저탕식 온수기능을 가진 보일러에서 온수 우선 연소일 경우, 사용자가 온수 사용 중일 경우 온수연소를 우선적으로 실시함에 따라 잦은 온수 사용이나 온수온도 저하로 난방 연소를 장시간 동안 실시할 수 없는 경우에는 난방배관 동파나 낮은 실내온도로 인한 클레임이 발생할 수 있다.

이를 개선하기 위해 온수 연소를 일정시간 이상 실시하였음에도 사용자의 온수설정온도에 미도달 시에는 온수 미사용 중인 경우에 한하여 삼방변을 난방연소로 강제전환하는 방법이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-0614582호(2006년 08월 14일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 삼방변을 온수방향으로 전환하고 일정시간 동안 비례연소를 실시했음에도 불구하고 온수온도가 사용자의 온수설정온도에 도달하지 못할 경우, 최대 열량으로 연소하여 사용자의 온수설정온도에 빨리 도달하되, 온수 미사용 중인 경우에 한하여 삼방변을 강제로 난방방향으로 전환시켜 연소를 제어하는 방식을 통해 온수/난방 연소를 효율적으로 제어할 수 있고, 또 난방배관의 동파를 방지할 수 있으며, 낮은 실내온도로 인한 사용자 클레임을 방지할 수 있고, 특히 보일러의 사용성과 상품성 및 난방/온수 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법의 일 실시 예는, 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온도조절장치에서 온수 스위치와 난방 스위치가 "온" 상태이면, 보일러 내 제어부에서 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단하는 단계와; 온수 사용중이면 온수저장탱크의 직수 공급관에 설치되어 있는 직수온도 검출센서를 통해 직수온도를 검출하고, 자체 내에 기억되어 있는 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출하는 단계와; 삼방변을 온수측으로 전환하는 단계와; 타이머를 이용하여 상기에서 산출된 제 1 시간(M)에 대한 계수를 시작하는 단계와; 온수저장탱크 내에 설치된 온수온도 검출센서를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계와; 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와; 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계와; 이어서 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계;로 이루어지되, 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단한 결과 온수온도가 사용자 설정온도와 같거나 낮으면, 타이머에 의해 계수된 시간이 직수온도에 대응하여 정해진 제 1 시간(M)이 경과되었는지 판단하여 경과되지 않았으면 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계로 되돌아가는 단계와; 제 1 시간(M)이 경과되었으면 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계와; 이어서 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와; 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 낮거나 같으면 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계로 되돌아가고, 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계로 돌입하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 제어부에서 초기 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단한 결과 온수를 사용하지 않고 있거나 또는 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계를 실시한 이후에는, 삼방변을 난방 측으로 전환하는 단계와; 버너의 연소는 금지하고 난방수 온도를 검출하기 위해 순환펌프를 구동시킴과 동시에 난방수가 난방배관을 한 바퀴 돌고 환수되는데 걸리는 정해진 제 2 시간(L)에 대한 카운팅을 계수하기 시작하는 단계와; 상기 제 2 시간(L) 내에 열교환기로 환수되는 난방수의 환수온도가 정해진 난방제어온도보다 낮은지 판단하는 단계와; 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 높거나 같으면, 순환펌프의 동작을 정지시키고, 초기 온수 사용중인지 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부에서 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 낮은지 판단한 결과 낮으면, 열교환기의 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계와; 사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단하는 단계와; 온수 사용중이 아니면 열교환기의 출탕온도가 난방제어온도보다 높은지 판단하여 낮거나 같으면 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계로 되돌아가는 단계와; 사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단한 결과 온수를 사용하거나, 또는 열교환기의 출탕온도가 난방제어온도보다 높으면, 버너를 소화하는 단계;를 더 실시한 다음 순환펌프를 정지시키는 단계로 돌입하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부에서 사용자가 온수를 사용하고 있는지 판단하는 방법으로는, 온수 배출배관에 수류 스위치가 설치된 보일러의 경우 상기 수류 스위치의 온/오프 여부를 통해 판단하고, 수류 스위치가 구비되지 않은 보일러의 경우에는 사용자의 온수 사용량에 대응하여 직수가 공급됨으로 인해 온수저장탱크 내에 설치되어 있는 온수온도 검출센서를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도의 변화량이 짧은 시간 내에 급격히 변화되는지 여부를 통해 판단하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법에 의하면, 사용자가 온수를 사용할 때 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 삼방변을 온수방향으로 전환하고 일정시간 동안 비례연소를 실시했음에도 불구하고 온수온도가 사용자의 온수설정온도에 도달하지 못할 경우, 최대 열량으로 연소하여 사용자의 온수설정온도에 빨리 도달하고, 온수 미사용 중인 경우에 한해서는 삼방변을 강제로 난방방향으로 전환시켜 연소를 제어함으로써 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러를 이용한 온수/난방 연소를 효율적으로 제어할 수 있고, 또 사용자가 온수를 자주 사용하더라도 난방배관의 동파를 방지할 수 있으며, 낮은 실내온도로 인한 사용자 클레임을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 자체의 사용성과 상품성 및 난방/온수 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 온수저장탱크를 구비한 난방전용 보일러의 블록 구성도.
도 2는 본 발명 방법이 적용된 온수저장탱크를 구비한 난방전용 보일러의 개략적인 연결 상태도.
도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 4는 본 발명 방법에서 직수온도 대비 제 1 시간을 산출하는데 적용시킨 테이블 예시 표.

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

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 온수저장탱크를 구비한 난방전용 보일러의 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법이 적용된 온수저장탱크를 구비한 난방전용 보일러의 개략적인 연결 상태도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 방법에서 직수온도 대비 제 1 시간을 산출하는데 적용시킨 테이블 예시 표를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 방법은,

난방전용 보일러 본체 내 열교환기(11)의 출탕부에 결합된 고온수 공급배관(12)에 설치되어 열교환기(11) 내에서 가열된 후 난방배관(14) 또는 온수저장탱크(21) 내의 온수 가열용 배관(16)으로 공급되는 고온수의 온도를 검출하는 출탕온도 검출센서(18)와; 열교환기(11)의 환수부에 결합된 환수배관(13)에 설치되어 난방배관(14) 또는 온수저장탱크(21) 내의 온수 가열용 배관(16)을 순환한 후 열교환기(11) 측으로 환수되는 난방수 또는 온수 가열용 물의 온도를 검출하는 환수온도 검출센서(19)와; 일측 입구에는 고온수 공급배관(12)의 출구에 연결되고, 두 출구에는 각각 난방배관(14) 및 온수 가열용 배관(16)의 입구가 연결된 형태를 갖고 제어부(20)의 출력신호에 대응하여 난방 또는 온수 측으로 전환되어 열교환기(11)에서 배출되는 고온수의 공급방향을 결정하는 삼방변(23)과; 상기 난방배관(14) 및 온수 가열용 배관(16)이 합해지는 부위의 환수배관(13) 상에 설치되어 열교환기(11)와 난방배관(14) 또는 열교환기(11)와 온수 가열용 배관(16)을 통과한 물을 순환시켜 주는 순환펌프(24)와; 열교환기(11)에서 삼방변(23)과 온수 가열용 배관(16)을 통해 공급하는 온수 가열용 물과의 열교환을 통해 가열되는 온수저장탱크(21) 내 온수온도를 검출하는 온수온도 검출센서(22)와; 정해진 용적을 갖고 보일러 본체의 외부에 설치된 상태에서 삼방변(23)이 온수 측으로 전환된 상태에서 순환펌프(24)의 작동시 온수 가열용 배관(16)을 통해 공급되는 고온의 온수 가열용 물에서 발생하는 열과의 열교환을 통해 내부로 급수되는 물을 가열하여 소비자에게 온수로 제공하는 온수저장탱크(21)와; 온수저장탱크(21)에 구비된 직수 공급관(211) 상에 설치되어 직수의 온도를 검출하는 직수온도 검출센서(15)와; 온수 배출배관(212) 상에 선택적으로 설치되어 사용자가 온수를 사용하는지 여부를 검출하는 수류 스위치(17)와; 직수온도별 제 1 시간(M)을 산출하는 제 1 시간 산출부(201)와 타이머(202), 열량 판단부(203) 및 비례열량 제어부를 구비한 연소 제어부(204) 등을 구비하고 난방 및 온수온도 제어에 따른 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부(20)와; 표시부(251)와 난방 스위치(252) 및 온수 스위치(253) 등을 구비하고 난방온도 및 온수온도 설정을 포함하여 보일러의 제어에 필요한 각종 키 신호를 입력시켜 줄 수 있는 온도조절장치(25);를 포함하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법을 구성함에 있어서,

보일러 내 제어부(20)에서 판단한 결과 온도조절장치(25)에 설치되어 있는 온수 스위치(253)와 난방 스위치(252)가 "온" 상태(S1)이면, 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단하는 단계(S2)와;

온수 사용중이면 온수저장탱크(21)의 직수 공급관(211)에 설치되어 있는 직수온도 검출센서(15)를 통해 직수온도를 검출하고,

자체 내에 기억되어 있는 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출하는 단계(S3)와;

삼방변(23)을 온수측으로 전환하는 단계(S4)와;

타이머(202)를 이용하여 상기에서 산출된 제 1 시간(M)에 대한 계수를 시작하는 단계(S5)와;

온수저장탱크(21) 내에 설치된 온수온도 검출센서(22)를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프(24)의 동작을 제어하는 단계(S6)와;

온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계(S7)와;

온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계(S11)와;

이어서 순환펌프(24)의 구동을 정지시키는 단계(S12);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(20)에서 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단(S7)한 결과, 온수온도가 사용자 설정온도와 같거나 낮으면(S7에서 No),

타이머(202)에 의해 계수된 시간이 직수온도에 대응하여 정해진 제 1 시간(M)이 경과되었는지 판단(S8)하여 경과되지 않았으면, 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계(S6)로 되돌아가는 단계와;

제 1 시간(M)이 경과되었으면 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계(S9)와;

이어서 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계(S10)와;

온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 낮거나 같으면(S10에서 No) 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계(S9)로 되돌아가고, 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면(S10에서 Yes) 버너를 소화시키는 단계(S11)로 돌입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(20)에서 초기 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단(S2)한 결과 온수를 사용하지 않고 있거나(S2에서 No) 또는 순환펌프(24)의 구동을 정지시키는 단계(S12)를 실시한 이후에는, 삼방변(23)을 난방 측으로 전환하는 단계(S13)와;

버너의 연소는 금지하고 난방수 온도를 검출하기 위해 순환펌프(24)를 구동시킴과 동시에 난방수가 난방배관(14)을 한 바퀴 돌고 환수되는데 걸리는 정해진 제 2 시간(L)에 대한 카운팅을 타이머(202)를 통해 계수하기 시작하는 단계(S14)와;

상기 제 2 시간(L) 내에 열교환기(11)로 환수되는 난방수의 환수온도가 정해진 난방제어온도보다 낮은지 판단하는 단계(S15)와;

제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 높거나 같으면(S15에서 No), 순환펌프(24)의 동작을 정지(S20)시키고, 초기 온수 사용중인지 판단하는 단계(S2)로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(20)에서 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 낮은지 판단한 결과 낮으면(S15에서 Yes), 열교환기(11)의 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프(24)의 동작을 제어하는 단계(S16)와;

사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단하는 단계(S17)와;

온수 사용중이 아니면(S17에서 No), 열교환기(11)의 출탕온도가 난방제어온도보다 높은지 판단(S18)하여 낮거나 같으면(S18에서 No), 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계(S16)로 되돌아가는 단계와;

사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단한 결과 온수를 사용하거나(S17에서 Yes), 또는 열교환기(11)의 출탕온도가 난방제어온도보다 높으면(S18에서 Yes), 버너를 소화하는 단계(S19);를 더 실시한 다음, 순환펌프(24)를 정지시키는 단계(S20)로 돌입하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부(20)에서 사용자가 온수를 사용하고 있는지 판단(S2)(S17)하는 방법으로는,

온수 배출배관(212)에 수류 스위치(17)가 설치된 보일러의 경우, 상기 수류 스위치(17)의 온/오프 여부를 통해 판단하고,

수류 스위치(17)가 구비되지 않은 보일러의 경우에는, 사용자의 온수 사용량에 대응하여 직수가 공급됨으로 인해 온수저장탱크(21) 내에 설치되어 있는 온수온도 검출센서(22)를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도의 변화량이 짧은 시간 내에 급격히 변화되는지 여부를 통해 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서 미설명부호 231은 삼방변 구동부이고, 241은 순환펌프 구동부이며, 26은 불꽃 검출센서이고, 27은 송풍팬이며, 271은 송풍팬 구동부이고, 28은 가스공급밸브이며, 281은 가스공급밸브 구동부이고 29는 점화기이며, 291은 점화기 구동부이다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명 방법에 대한 작용효과를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에서는 도 3과 같이, 보일러의 제어부(20)에서 통상시 온도조절장치(25)에 설치되어 있는 온수 스위치(253)와 난방 스위치(252)가 "온" 상태인지 계속 검출하여 온수 스위치(253)와 난방 스위치(252)가 "온" 상태(S1)이면, 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단하게 된다(S2).

이때, 사용자가 온수를 사용하고 있는지 제어부(20)에서 판단(S2)하는 방법으로는 두가지 방식이 있는데, 예를 들어 온수 배출배관(212)에 수류 스위치(17)가 설치된 보일러일 경우에는 상기 수류 스위치(17)의 온/오프 여부를 통해 판단하고, 이와 반대로 수류 스위치(17)가 구비되지 않은 보일러일 경우에는 사용자의 온수 사용량에 대응하여 직수가 공급됨으로 인해 온수저장탱크(21) 내에 설치되어 있는 온수온도 검출센서(22)를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도의 변화량 즉, 온도가 낮아지는 정도가 매우 짧은 시간 내에 급격히 변화되는지 여부를 통해 판단하게 된다.

또, 상기 제어부(20)에서 사용자가 온수를 사용하고 있는지 여부를 판단(S2)한 결과 온수를 사용하고 있는 중으로 판단될 경우에는, 온수저장탱크(21)의 직수 공급관(211)에 설치되어 있는 직수온도 검출센서(15)를 통해 직수온도를 검출하고, 자체 내에 도 4와 같은 형태로 기억되어 있는 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출한다(S3).

예를 들어, 직수온도가 20℃ 이상인 경우에는 30분으로 산출하고, 직수온도가 15~19℃ 이상인 경우에는 20분으로 산출하며, 직수온도가 10~14℃ 사이인 경우에는 15분으로 산출하고, 직수온도가 1~9℃ 사이인 경우에는 13분으로 산출하며, 직수온도가 0℃ 이하인 경우에는 8분으로 산출하여 제 1 시간(M)으로 적용한다.

또한, 상기 제어부(20)에서는 전술한 바와 같이 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출(S3)한 후에는, 삼방변 구동부(231)를 통해 삼방변(23)을 온수측으로 전환한다(S4).

이어서 타이머(202)를 이용하여 상기에서 산출한 제 1 시간(M)에 대한 계수를 시작(S5)한 다음, 온수저장탱크(21) 내에 설치된 온수온도 검출센서(22)를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프(24)의 동작을 제어한다(S6).

물론, 상기에서 온수온도 검출센서(22)를 통해 실시간으로 검출되는 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어하기에 앞서, 가스공급밸브(28)를 열고 점화기(29)를 작동시켜 버너에 연소를 시작함은 물론 송풍팬(27)도 구동시키는 제어를 먼저 실시한다.

이때, 상기에서 비례열량으로 버너를 제어한다 함은, 열교환기(11)의 출탕온도와 난방수의 환수온도 온도차이에 따라 열량을 제어하여 대/중/소 연소를 실시하는 연소방법으로 출탕온도와 환수온도의 차이가 클수록 대 연소에 가까운 열량으로 연소한다.

이어서 상기 제어부(20)에서는 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단(S7)하여, 만약 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면(S17에서 Yes), 온수온도가 사용자의 설정온도에 충분히 도달된 것으로 인식하고, 버너를 소화(S11)시킨 다음, 순환펌프(24)의 구동도 정지(S12)시킨다.

그러나 상기 제어부(20)에서 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단(S7)한 결과, 온수온도가 사용자 설정온도와 같거나 낮으면(S7에서 No), 타이머(202)에 의해 현재까지 계수된 시간이 직수온도에 대응하여 정해진 제 1 시간(M)이 경과되었는지 판단(S8)하여 제 1 시간(M)이 경과되지 않았으면, 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계(S6)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행한다.

이에 반해 제 1 시간(M)이 경과되었으면(S8에서 Yes), 버너의 연소를 출탕온도나 환수온도 차에 무관하게 최대열량으로 제어(S9)하는 형태로 전환한 다음, 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단한다(S10).

이와 같이 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단(S10)한 결과, 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 낮거나 같으면(S10에서 No) 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계(S9)로 되돌아가 온수온도 가열을 지속하고, 온수저장탱크(21) 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면(S10에서 Yes) 온수온도가 사용자의 설정온도에 충분히 도달된 것으로 인식하고 버너를 소화시키는 단계(S11)로 돌입한다.

한편, 상기 제어부(20)에서 초기 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단(S2)한 결과 온수를 사용하지 않고 있거나(S2에서 No) 또는 순환펌프(24)의 구동을 정지시키는 단계(S12)를 실시한 이후에는, 삼방변(23)을 난방 측으로 전환한다(S13).

이어서 버너의 연소는 금지하고 난방수 온도를 검출하기 위해 순환펌프(24)를 구동시킴과 동시에 난방수가 난방배관(14)을 한 바퀴 돌고 환수되는데 걸리는 정해진 제 2 시간(L)에 대한 카운팅을 타이머(202)를 통해 계수하기 시작한다(S14).

이때, 난방수가 난방배관(14)을 한 바퀴 돌고 환수되는데 걸리는 정해진 제 2 시간(L)은 보일러의 설치 후, 난방수를 순환시키며 시운전을 실행할 때 난방수의 환수온도 변화량을 검출하는 방식 등을 통해 산출하여 기억시킨 것으로, 하나의 보일러에 연결된 난방배관의 길이에 따라 결정되는 것이므로 구체적인 시간을 제시할 수는 없다.

또, 타이머(202)를 통해 정해진 제 2 시간(L)에 대한 카운팅을 시작한 상기 제어부(20)에서는 이어서 상기 제 2 시간(L)이 내에 열교환기(11)로 환수되는 난방수의 환수온도가 정해진 난방제어온도(사용자가 온도조절장치(25)를 통해 설정한 난방설정온도로 실내온도를 유지하기 위해 연소하는 연소목표온도를 의미함)보다 낮은지 판단한다(S15).

이와 같이 제 2 시간(L)이 내에 열교환기(11)로 환수되는 난방수의 환수온도가 정해진 난방제어온도보다 낮은지 판단(S15)한 결과, 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 높거나 같으면(S15에서 No), 순환펌프(24)의 동작을 정지(S20)시키고, 초기 온수 사용중인지 판단하는 단계(S2)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행한다.

그러나 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 낮은지 판단한 결과 낮으면(S15에서 Yes), 열교환기(11)의 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프(24)의 동작을 제어(S16)하고, 사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단한다(S17).

이와 같이 사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단(S17)한 결과 온수 사용중이 아니면(S17에서 No), 열교환기(11)의 출탕온도가 난방제어온도보다 높은지 판단(S18)하여 낮거나 같으면(S18에서 No), 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계(S16)로 되돌아간다.

그러나 사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단한 결과 온수를 사용하거나(S17에서 Yes), 또는 열교환기(11)의 출탕온도가 난방제어온도보다 높으면(S18에서 Yes), 버너를 소화(S19)하고, 순환펌프(24)도 정지(S20)시키게 된다.

따라서, 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러를 이용한 온수/난방 연소를 효율적으로 제어할 수 있고, 또 사용자가 온수를 자주 사용하더라도 난방배관의 동파를 방지할 수 있으며, 낮은 실내온도로 인한 사용자 클레임을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 자체의 사용성과 상품성 및 난방/온수 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

11 : 열교환기 12 : 고온수 공급배관
13 : 환수배관 14 : 난방배관
15 : 직수온도 검출센서 16 : 온수 가열용 배관
17 : 수류 스위치 18 : 출탕온도 검출센서
19 : 환수온도 검출센서 20 : 제어부
201 : 제 1 시간 산출부 202 : 타이머
203 : 열량 판단부 204 : 연소 제어부
21 : 온수저장탱크
211 : 직수 공급배관 212 : 온수 배출배관
22 : 온수온도 검출센서
23 : 삼방변 231 : 삼방변 구동부
24 : 순환펌프 241 : 순환펌프 구동부
25 : 온도조절장치 251 : 표시부
252 : 난방스위치 253 : 온수스위치
26 : 불꽃 검출센서
27 : 송풍팬 271 : 송풍팬 구동부
28 : 가스공급밸브 281 : 가스공급밸브 구동부
29 : 점화기 291 : 점화기 구동부

Claims

저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온도조절장치에서 온수 스위치와 난방 스위치가 "온" 상태이면, 보일러 내 제어부에서 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단하는 단계와;
온수 사용중이면 온수저장탱크로 공급되는 직수온도를 검출하고, 정해진 테이블에 현재 검출된 직수온도를 대비시켜 온수연소에 필요한 제 1 시간(M)을 산출하는 단계와;
삼방변을 온수측으로 전환하는 단계와;
타이머를 이용하여 제 1 시간(M)에 대한 계수를 시작하는 단계와;
온수저장탱크 내의 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계와;
온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와;
온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계와;
이어서 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계;로 이루어지되,
상기 제어부에서 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단한 결과 온수온도가 사용자 설정온도와 같거나 낮으면,
타이머에 의해 계수된 시간이 직수온도에 대응하여 정해진 제 1 시간(M)이 경과되었는지 판단하여 경과되지 않았으면 온수온도와 사용자의 온수설정온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계로 되돌아가는 단계와;
제 1 시간(M)이 경과되었으면 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계와;
이어서 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높은지 판단하는 단계와;
온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 낮거나 같으면 버너의 연소열량을 최대로 제어하는 단계로 되돌아가고, 온수저장탱크 내 온수온도가 사용자 설정온도보다 높으면 버너를 소화시키는 단계로 돌입하는 것을 특징으로 하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어부에서 초기 사용자가 온수를 사용하는 중인지 판단한 결과 온수를 사용하지 않고 있거나 또는 순환펌프의 구동을 정지시킨 이후에는,
삼방변을 난방 측으로 전환하는 단계와;
버너의 연소는 금지하고 난방수 온도를 검출하기 위해 순환펌프를 구동시킴과 동시에 난방수가 난방배관을 한 바퀴 돌고 환수되는데 걸리는 정해진 제 2 시간(L)에 대한 카운팅을 계수하기 시작하는 단계와;
상기 제 2 시간(L) 내에 열교환기로 환수되는 난방수의 환수온도가 정해진 난방제어온도보다 낮은지 판단하는 단계와;
제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 높거나 같으면, 순환펌프의 동작을 정지시키고, 초기 온수 사용중인지 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부에서 제 2 시간(L) 내에 난방수의 환수온도가 난방제어온도보다 낮은지 판단한 결과 낮으면,
열교환기의 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계와;
사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단하는 단계와;
온수 사용중이 아니면 열교환기의 출탕온도가 난방제어온도보다 높은지 판단하여 낮거나 같으면 난방수 출탕온도와 난방제어온도 차에 따른 비례열량으로 버너를 제어함과 동시에 순환펌프의 동작을 제어하는 단계로 되돌아가는 단계와;
사용자가 온수를 사용하는 중인지 재차 판단한 결과 온수를 사용하거나, 또는 열교환기의 출탕온도가 난방제어온도보다 높으면, 버너를 소화하는 단계;를 더 실시한 다음 순환펌프를 정지시키는 단계로 돌입하는 것을 특징으로 하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법.
청구항 1에 있어서,
온수 배출배관에 수류 스위치가 설치된 보일러의 경우,
상기 제어부에서는 수류 스위치의 온/오프 여부를 통해 사용자가 온수를 사용하고 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법.
청구항 1에 있어서,
온수 배출배관에 수류 스위치가 구비되지 않은 보일러의 경우,
상기 제어부에서는 사용자의 온수 사용량에 대응하여 직수가 공급됨으로 인해 온수저장탱크 내 온수온도의 변화량이 짧은 시간 내에 급격히 변화되는지 여부를 통해 사용자가 온수를 사용하고 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 저탕식 온수저장탱크를 구비한 보일러의 온수 및 난방 자동 전환방법.