KR102447893B1 - 스케일 프리 보일러 및 물 가열기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 스케일 프리 보일러는, 보일러 케이스; 상기 보일러 케이스의 내부에 마련되되, 상기 보일러 케이스의 외부에 마련되어 난방을 제공하기 위한 난방 유로에 직접 또는 간접적으로 연통되는 메인 유로; 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부; 및 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부를 포함한다.

Description

스케일 프리 보일러 및 물 가열기 { SCALE-FREE BOILER AND WATER HEATING APPARATUS }
본 발명은 스케일 프리 보일러 및 물 가열기에 관한 것이다.
보일러나 온수기 등의 물 가열기는 물을 공급받아 이를 가열함으로써 난방용 난방수를 제공하거나, 온수를 직접 제공할 수 있다. 그런데 물 가열기로 공급되는 수돗물 등의 물에는 보통 칼슘 이온(Ca2+) 또는 마그네슘 이온(Mg2+)과 같은 이온성 물질이 포함되어 있다. 물 속의 칼슘 또는 마그네슘 이온은 열에 의해 탄산 칼슘(CaCO3) 또는 탄산 마그네슘(MgCO3)의 형태인 탄산염으로 석출될 수 있으며, 석출된 탄산염은 물 가열기의 파이프나 열교환기 등의 내벽에 고착될 수 있다. 이러한 탄산염을 스케일(scale)이라 지칭한다.
이와 같은 스케일의 고착으로 인해 파이프나 열교환기 등에는 균열(크랙)이 발생할 수 있는데, 이는 물 가열기에 있어 내구성의 악화나, 수명의 감소를 초래한다. 이와 같은 문제에 불구하고, 지금까지 위와 같은 스케일의 발생을 미연에 방지하는 기술이 개발되고 있지 않은 실정이다.
본 발명의 과제는, 스케일의 발생을 미연에 방지하여, 내구성이 증대되고 수명이 연장된 스케일 프리 보일러 및 물 가열기를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스케일 프리 보일러는, 보일러 케이스; 상기 보일러 케이스의 내부에 마련되되, 상기 보일러 케이스의 외부에 마련되어 난방을 제공하기 위한 난방 유로에 직접 또는 간접적으로 연통되는 메인 유로; 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부; 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부; 및 상기 필터부의 수명이 다하기 전까지, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물의 일부를 우회시키고 상기 필터부에 의해 필터링하여 상기 메인 유로에 제공하도록 상기 메인 유로와 상기 필터부를 연통하는 유로부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 스케일 프리 물 가열기는, 케이스; 상기 케이스의 내부에 마련되되, 난방이나 온수의 제공을 위한 물이 유동하는 메인 유로; 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부; 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부; 및 상기 필터부의 수명이 다하기 전까지, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물의 일부를 우회시키고 상기 필터부에 의해 필터링하여 상기 메인 유로에 제공하도록 상기 메인 유로와 상기 필터부를 연통하는 유로부를 포함한다.
이에 따라, 보일러의 유로를 따라 유동하는 물이 포함하는 이온성 물질을 제거함으로써, 스케일의 발생을 방지하여 보일러의 내구성을 증대시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
추가적인 밸브 구성 및 밸브의 조작 없이도, 자연스럽게 필터의 수명이 다하면 메인 유로만을 통해 물이 유동하도록 할 수 있다.
필터를 손쉽게 교체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 6는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합", "연통" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합", "연통" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 보일러는 보일러 케이스(110), 메인 유로(130), 열원부(150) 및 필터부(160)를 포함한다.
보일러 케이스(110)
보일러 케이스(110)는 후술할 메인 유로(130), 열원부(150), 필터부(160) 및 기타 구성들을 내부에 수용하기 위한 것이다. 보일러 케이스(110)는 일반적으로 속이 빈 직육면체의 형상으로 형성될 수 있으나, 보일러 케이스(110)의 형상이 이와 같은 형상으로 한정되는 것은 아니다.
메인 유로(130)
메인 유로(130)는 보일러 케이스(110)의 내부에 마련되어, 물(난방수)이 보일러 케이스(110)의 내부에서 유동하기 위한 유로이다.
난방수는, 난방이 요구되는 난방 대상에 마련된 난방 유로(C)를 따라 유동하며 난방 대상에 난방을 제공한다. 난방의 제공 후에, 난방수는 난방 유로(C)에 연통된 메인 유로(130)를 통해 보일러로 복귀된다. 난방수는 메인 유로(130)를 따라 유동하는 중에 후술할 열원부(150)에 의해, 열교환기(H1, H2)를 거쳐 가열된다. 난방 유로(C)와 메인 유로(130)는 직접 또는 간접적으로 서로 연통된다.
메인 유로(130)는 보일러 케이스(110)의 내부에서 난방수가 유동하는 유로 중, 필터부(160)와 연결된 유로부를 제외한 나머지 유로를 의미할 수 있다. 우선, 메인 유로(130)는 보일러 케이스(110)의 내부에 마련되는 파이프에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 메인 유로(130)는, 난방수의 부피 팽창을 수용하기 위한 팽창 탱크(S)와, 메인 유로(130) 내의 난방수를 가압해, 메인 유로(130)를 따른 난방수의 유동을 강제하기 위한 펌프(P)를 서로 연결하는 파이프에 의해 구현될 수 있다. 다음으로, 메인 유로(130)는 열교환기(H1, H2)의 내부에 마련되는 유로에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어 메인 유로(130)는 열교환기(H1, H2)가 포함하는 잠열 열교환기(H1)와 현열 열교환기(H2)의 내부에 마련되는 유로에 의해 구현될 수 있다. 또한, 메인 유로(130)는 열교환기(H1, H2)를 통과한 난방수가 도달하는 온수생성부(H3)의 내부에 마련되는 유로에 의해 구현될 수 있다. 따라서 온수생성부(H3)는, 외부로부터 유입받은 직수를 고온의 난방수로 데워 온수로 내보내는 데 사용될 수 있다. 온수생성부(H3)를 통과한 난방수는 직수에 열을 공급하였으므로, 온수생성부(H3)로 유입될 때에 비해 낮은 온도를 가지게 되고, 난방 유로(C)를 통과한 난방 환수와 만나 메인 유로(130)를 따라 흘러 다시 팽창 탱크(S), 펌프(P) 등으로 공급된다.
참고로, 펌프(P)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 난방수의 유동방향을 기준으로 제2 유로(132)보다 하류 측에서, 메인 유로(130)에 마련될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 난방수의 유동방향을 기준으로 상류와 하류를 구분하는 기준은, 열교환기(H1, H2), 온수생성부(H3) 및 난방 유로(C)이다. 난방 유로(C) 및 온수생성부(H3)로부터 난방수가 환수되어 메인 유로(130)를 통해 흐르므로, 난방 유로(C) 및 온수생성부(H3)에서 배출된 물이 서로 만나는 개소가 난방수 흐름의 가장 상류가 된다. 반대로 난방수가 열교환기(H1, H2)로 유입되므로, 열교환기(H1, H2)로 물이 인입되는 메인 유로(130)의 일 개소가 난방수 흐름의 가장 하류가 된다.
열원부(150)
열원부(150)는 메인 유로(130)를 따라 유동하는 물(난방수)을 가열하기 위한 것으로서, 보일러 케이스(110)의 내부에 마련된다. 열원부(150)는 공기와 연료가스를 공급받아, 이들을 혼합시키며 연소시키는 통상의 버너일 수 있다.
열원부(150)는 생성시킨 화염을 통해 난방수를 가열할 수도 있고, 화염의 생성 중에 발생하는 배기가스를 통해 난방수를 가열할 수도 있다. 이와 같이 이중으로 열을 활용하는 보일러를 보통 콘덴싱 보일러라 한다. 이러한 콘덴싱 보일러를 구현하기 위해, 열원부(150)의 현열을 이용하여 난방수를 가열하는 현열 열교환기(H2)와, 배기가스 중의 수증기의 응축잠열을 회수하여 난방수를 가열하는 잠열 열교환기(H1)를, 열원부(150)와 인접하게 위치하는 열교환기(H1, H2)가 포함할 수 있다.
열원부(150)는 열교환기(H1, H2)와 인접하게 위치하여, 열교환기(H1, H2)에 열을 전달할 수 있다. 열교환기는 메인 유로(130)의 일부 영역과 연결되어, 메인 유로(130)를 따라 유동하는 난방수에 열원부(150)가 발생시키는 열을 전달한다.
필터부(160)
필터부(160)는 스케일의 발생을 방지하기 위해 물(난방수) 중의 이온성 물질을 이온교환수지를 이용해 제거한다. 이를 위해 필터부(160)는 메인 유로(130)에 연통되며, 메인 유로(130)로부터 난방수를 공급받고, 공급받은 난방수 중에서 이온성 물질을 제거한 후에 난방수를 다시 메인 유로(130)로 복귀시킨다. 필터부(160)는 보일러 케이스(110)의 외부에서 메인 유로(130)에 직접 또는 간접적으로 연통되게 마련될 수도 있다.
제1 실시예에서 필터부(160)는, 난방수가 유동하는 방향을 기준으로 팽창 탱크(S)의 하류 측이고 펌프(P)의 상류 측인 개소에서, 제1 유로(131) 및 제2 유로(132)를 통해 연통된다. 제1 유로(131)는 메인 유로(130)로부터 필터부(160)로 난방수를 인입시키고, 제2 유로(132)는 필터부(160)에서 메인 유로(130)로 난방수를 유동시킨다. 따라서 제1 유로(131)가 메인 유로(130)와 연통되는 개소는, 제2 유로(132)가 메인 유로(130)와 연통되는 개소에 비해 압력이 높은 것이 바람직하다. 두 개소의 압력차에 의해 필터부를 통과하는 난방수의 흐름이 형성되기 때문이다. 다만 압력차가 설명한 것과 다르게 형성된다 하더라도, 제1 유로(131)를 통해 필터부(160)로 소량의 물이 흐를 수도 있다.
필터부(160)는 공급되는 물(난방수, 메인 유로로 공급되기 위한 물)에 포함된 이온성 물질을 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함한다. 스케일이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
물 속에는 보통 칼슘 이온(Ca2+)과, 이산화탄소의 용해로 형성되는 탄산이온(CO3 2-) 또는 중탄산 이온(HCO3 +)이 포함되어 있다. 물 속의 칼슘 이온은 열에 의해 탄산 칼슘(CaCO3)으로 석출될 수 있다(하기 화학식 1 참조). 석출된 탄산 칼슘은 파이프나 열교환기(H1, H2)의 내벽에 고착될 수 있다. 탄산 칼슘의 고착은 열의 불균일한 전달을 초래하여 국부적인 과열을 발생시킬 수 있고, 국부적인 과열은 열 응력으로 인해서 파이프나 열교환기에 균열(크랙)을 발생시킬 수 있다.
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본 실시예에 의하면, 이온교환수지 방식의 필터부(160)를 통해 난방수 중의 이온성 물질인 칼슘 이온을 제거함으로써, 탄산 칼슘의 석출/고착, 즉 스케일의 발생을 미연에 방지하여, 결과적으로 스케일 프리 보일러(Scale-free boiler)를 구현할 수 있다.
본 실시예의 필터부(160)는 이온성 물질을 제거할 수 있으므로, 칼슘 이온뿐만 아니라, 마그네슘 이온과 같이, 스케일의 발생에 기여하는 다른 양이온성 물질도 제거할 수 있다. 따라서 필터부(160)의 이온교환수지는 양이온성 물질을 제거하는 양이온교환수지일 수 있다. 양이온교환수지를 사용할 경우, 가격이 저렴하고 이온교환용량이 커서, 장기간 사용하기에 적합하고, 필터부(16)를 유지하는 데에 드는 비용이 적게 소모되어 경제적이다.
또한 필터부(160)는, 칼슘 이온이나 마그네슘 이온과 결합하여 탄산염을 형성하는 탄산 이온 또는 중탄산 이온과 같은 음이온성 물질을 제거할 수 있다. 따라서 필터부(160)의 이온교환수지는 음이온성 물질을 제거하는 음이온교환수지일 수 있다.
또한 본 발명의 이온교환수지는, 양이온교환수지와 음이온교환수지를 모두 포함할 수 있다. 양이온교환수지와 음이온교환수지가 직렬로 연결되어, 유입되는 물로부터 양이온과 음이온을 차례로 제거할 수 있다.
양이온교환수지와 음이온교환수지를 모두 이용하는 이온교환수지는 소정 비율의 양이온교환수지와 음이온교환수지로 이루어진다. 이러한 이온교환수지는 바람직하게는 음이온교환수지가 차지하는 비율을 양이온교환수지가 차지하는 비율보다 크게 하여 구성될 수 있다. 이렇게 음이온교환수지의 비중이 상대적으로 더 높도록 형성된 이온교환수지에 의해, 최종적으로 배출되는 물의 pH값이 증가할 수 있다. 물의 pH값이 증가함에 따라, 물에 미량 남아있는 양이온성 물질이 결정화되어 석출될 가능성이 높아진다. 따라서 양이온성 물질이 석출되어, 배관의 내벽에 양이온에 의해 형성되는 염이 고착될 가능성이 감소한다. 이와 같은 점을 고려하여, 이온교환수지 중의 음이온교환수지의 비율을, 필터부에서 배출되는 물의 pH값에 기초해서 결정할 수 있다.
참고로, 양이온교환수지 중 H 타입의 수지는 이온교환율이 높은 대신 배출되는 물의 ph를 낮추는 문제가 있는데, 음이온교환수지 중 OH 타입의 수지를 병용해서 사용하면, 배출되는 물의 ph를 다시 높일 수 있어, 위와 같이 ph가 낮아지는 문제 없이 이온교환율을 높일 수 있다.
연결된 구조에서 확인할 수 있듯이, 필터부(160)가 메인 유로(130)를 우회하는 바이패스(bypass)로 기능한다. 따라서 물은 메인 유로(130)를 따라 흐를 수도 있고, 필터부(160)와 연통된 제1 유로(131) 및 제2 유로(132)를 통해서 흐를 수도 있다. 다만 필터부(160)는 이온교환수지를 포함함으로써 필터부(160)를 통과하는 물로부터 이온성 물질을 제거하므로, 필터부(160)의 사용이 거듭될수록 한계수명에 다다른다. 이온교환수지는 제거하고자 하는 이온성 물질과의 화학반응을 통해 결합함으로써 해당 이온성 물질을 제거함과 동시에 경화된다. 따라서 정해진 용량만큼의 이온성 물질이 공급되면, 이온교환수지는 단단하게 덩어리진 채로 굳어 더 이상 물이 통과할 수 없게 되고, 이온의 포획도 이루어지지 않는다. 이에 따라 이온교환수지의 수명이 다하게 되면, 필터부(160)를 통해 물이 더 이상 유동할 수 없게 되며, 메인 유로(130)로만 물이 유동하게 된다. 따라서 필터부의 수명이 다하게 되면, 별도의 밸브 장치 없이도 제1 유로(131)를 통해 물이 우회하지 않게 되며, 메인 유로(130)로만 물이 유동한다.
한편, 스케일의 발생에는 열이 크게 작용한다. 이에 따라 스케일은 주로 열교환기(H1, H2)에서 발생한다. 이를 고려하여, 본 실시예의 필터부(160)는, 난방수의 유동방향을 기준으로 열교환기(H1)의 상류 측에서 연통될 수 있다.
유로부
본 실시예의 보일러는 유로부를 더 포함할 수 있다. 유로부는 메인 유로(130)를 따라 유동하는 물과, 보일러 케이스(110)의 외부에서 공급되는 물 중의 적어도 어느 하나를 필터부(160)로 안내하기 위한 것이다. 또한 유로부는 필터부(160)에 의해 필터링된 물을 메인 유로(130)로 안내하기 위한 것이다. 이를 위해 필터부(160)는 메인 유로(130)와 필터부(160)의 입구를 연통하는 제1 유로(131), 메인 유로(130)와 필터부(160)의 출구를 연통하는 제2 유로(132)나, 후술할 보충 유로(136)를 포함할 수 있다.
팽창 탱크(S) 중의 난방수가 감소될 수 있기 때문에, 이에 대한 보충을 위해 공급 유로(135)를 통해 난방수가 팽창 탱크(S)로 추가 공급될 수 있다. 보일러의 경우에는 일반적으로, 팽창 탱크(S)의 수위를 일정하게 유지하게 위해서, 팽창 탱크(S)에 공급 유로(135)가 연결되어 있다. 본 명세서의 다른 실시예의 경우에도 난방수의 보충을 위해 공급 유로(135)를 활용할 수 있다.
또한 경우에 따라 난방수를 메인 유로(130)로부터 배출하기 위한 난방수 출구(196)가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 난방수 출구(196)가 난방 유로(C)와 인접하게 위치하는 것으로 도시하였으나, 난방수 출구(196)의 위치는 이에 제한되지 않는다.
센싱부(191)
센싱부(191)는 난방수 중의 이온성 물질의 양을 획득하기 위해, 난방수의 TDS(Total Dissolved Solid, 총용존고형물)를 센싱하는 구성요소이다. 센싱부(191)는 TDS 센서를 더 포함할 수 있다. 용액 중의 용해성 물질의 양은 용액의 전기 전도도에 영향을 미치는데, TDS 센서(191)는 용액의 전기 전도도를 측정하여, 용액의 TDS를 추정하는 장치이다.
난방수 중의 이온성 물질의 양을 직접 획득하는 것은 쉽지 않다. 그런데 용액의 TDS와 용액 중의 이온성 물질의 양은 상관관계가 있다. 따라서 본 실시예의 보일러는 TDS 센서(191)를 통해 획득한 난방수의 TDS에 기초해서, 난방수 중의 이온성 물질의 양을 추정하는 방식을 채택할 수 있다.
센싱부(191)는 제1 유로(131)와 메인 유로(130)의 연결 지점보다 상류 측의 메인 유로(130)에 마련되어, 메인 유로(130)를 따라 유동하는 난방수의 TDS를 센싱할 수 있다. 또한 센싱부(191)는 제1 유로(131)에 마련되어, 제1 유로(131)를 따라 유동하는 난방수의 TDS를 센싱할 수도 있다. 본 명세서 중에서 이온성 물질의 양은 위와 같이 TDS에 기초해서 획득될 수 있다.
TDS 센서에서 측정된 측정값은 저장될 수 있다. 이를 통해 최초 공급된 원수나, 추가 공급된 원수의 수질을 지속적으로 모니터링할 수 있다.
제2 실시예
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러는, 전술한 제1 실시예에 따른 보일러와 비교했을 때, 필터부(160)의 연결 및 펌프(P)의 배치에 있어 기본적인 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 실시예에서, 펌프(P)는 난방수의 유동방향을 기준으로 팽창 탱크(S) 직후에 배치된다. 제2 실시예에서 필터부(160)의 입구는, 팽창 탱크(S) 및 펌프(P)의 하류 측이고 열교환기(H1, H2)의 상류 측인 개소에서, 제1 유로(231)를 통해 연통된다. 필터부(160)의 출구는, 팽창 탱크(S) 및 펌프(P)의 상류 측인 개소에서, 제2 유로(232)를 통해 연통된다. 펌프(P)의 상류 측인 개소는, 펌프의 하류 측인 개소에 비해 낮은 압력을 가질 것이다. 따라서 펌프(P)의 하류 측인 메인 유로(130)의 일 개소에서 제1 유로(231)를 통해 필터부(160)로 난방수가 유입되고, 유입된 난방수가 펌프(P)의 상류 측인 메인 유로(130)의 일 개소에서 제2 유로(232)를 통해 메인 유로(130)로 배출될 수 있다.
제2 실시예의 변형예
도 3은 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 보일러는, 전술한 제2 실시예에 따른 보일러와 비교했을 때, 필터부(160)의 제2 유로(2321) 연결에 있어 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 실시예의 변형예에서, 필터부(160)의 출구는, 제2 유로(232)를 통해 연통된다. 제2 유로(2321)는, 난방수의 유동방향을 기준으로 열교환기(H1, H2)의 하류 측의 개소에서 연통된다. 펌프(P)로부터, 제1 유로(2311)가 메인 유로(130)에 연통되는 개소까지의 거리에 비해서, 제2 유로(2321)가 메인 유로(130)에 연통되는 개소까지의 거리가 더 길어서, 두 유로가 연통되는 개소간의 압력차가 발생하게 된다. 따라서 난방수가 필터부(160)를 통해 제1 유로(2311)로부터 제2 유로(2321)로 유동할 수 있다.
제3 실시예
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 4을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 보일러는, 전술한 실시예에 따른 보일러와 비교했을 때, 필터부(160)의 연결에 있어 기본적인 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제3 실시예에서, 펌프(P)는 난방수의 유동방향을 기준으로 팽창 탱크(S) 직후에 배치된다. 제3 실시예에서 필터부(160)의 입구는, 팽창 탱크(S) 및 펌프(P)의 상류 측인 개소에서, 제1 유로(331)를 통해 연통된다. 필터부(160)의 출구는, 팽창 탱크(S) 및 펌프(P)의 상류 측이고 제1 유로(331)와 메인 유로(130)가 만나는 개소의 하류 측인 개소에서, 제2 유로(332)를 통해 연통된다.
제1 유로(331)에는 유량센서(181)가 배치될 수 있다. 따라서 유량센서(181)를 통해, 제1 유로(331)를 따라 유동하는 난방수의 유량을 측정할 수 있다. 유량센서(181)가 제1 유로(331)를 유동하는 난방수의 유량을 측정함에 따라, 필터부(160)를 통과하는 난방수의 유량을 파악할 수 있다.
유량센서(181)는 상태판단부(182)와 전기적으로 연결되어, 측정에 따른 전기적 신호를 상태판단부(182)에 전달할 수 있다. 상태판단부(182)는, 측정된 유로부의 유량에 따라 필터부(160)의 상태를 판단한다.
측정된 유로부의 유량이 소정의 기준 유량보다 작거나 같은 경우, 상태판단부(182)는 필터부(160)의 교체가 필요함을 사용자에게 알리는 신호를 생성한다.
상태판단부(182)는, 전달받은 전기적 신호가 나타내는 유량값을 사용자에게 디스플레이 장치를 통해서 알리거나, 통신 수단을 이용해 데이터의 형태로 전달할 수도 있다.
제3 실시예의 변형예
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 변형예에 따른 보일러는, 전술한 실시예에 따른 보일러와 비교했을 때, 필터부(160)에 연결되는 추가적인 배관에 있어 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제3 실시예의 변형예에서, 필터부(160)는 직수를 직수 유로(330)로부터 직수 제1 유로(333)를 통해 공급받아, 이온성 물질을 제거한 뒤, 다시 직수 제2 유로(334)를 통해 직수 유로(330)로 회송한다. 직수 제1 유로(333)는 필터부(160)의 입구와 직수 유로(330)를 연통시켜, 직수가 직수 유로(330)로부터 필터부(160)로 공급되도록 하는 유로이다. 직수 제2 유로(334)는 필터부(160)의 출구와 직수 유로(330)를 연통시켜, 직수가 필터부(160)로부터 직수 유로(330)로 회송되도록 하는 유로이다. 직수가 필터부(160)로 공급되어 필터링 됨에 따라, 직수 유로(330)를 구성하는 파이프에서 스케일이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한 필터부(160)의 수명이 다해 더 이상 필터부(160)로 물이 통과할 수 없는 경우, 직수 역시 직수 제1 유로(333)를 통해 유동하지 않게 된다.
제1 유로(331)에는 제1 유로(331)의 개폐를 조절해 난방수 유동을 제어할 수 있는 밸브인 제1 유로 밸브(3311)가 배치될 수 있다. 또한 필터부(160)가 분리 가능하게 제1 유로(331) 및 제2 유로(332)에 결합될 수 있다. 제1 유로 밸브(3311)가 배치됨에 따라, 필터부(160)의 이온교환수지가 수명을 다할 경우, 제1 유로 밸브(3311)를 잠그고 필터부(160)의 이온교환수지를 교체할 수 있다. 혹시나 필터부를 제1 유로(331) 및 제2 유로(332)로부터 분리했을 때, 제1 유로(331)를 통해 난방수가 유동해 새어나가는 것을 방지하기 위함이다.
제4 실시예
도 6는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보일러를 개념적으로 도시하고 있는 개념도이다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 보일러는, 전술한 실시예에 따른 보일러와 비교했을 때, 필터부(160)에 연결되는 추가적인 유로가 있다는 점에서 차이가 있다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 구성에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제4 실시예에서, 펌프(P)는 난방수의 유동방향을 기준으로 팽창 탱크(S) 의 하류 측에 배치된다. 제4 실시예에서 필터부(160)의 입구는, 팽창 탱크(S)의 하류 측이고 펌프(P)의 상류 측인 개소에서, 제1 유로(431)를 통해 연통된다. 필터부(160)의 출구는, 팽창 탱크(S)의 하류 측이고 펌프(P)의 상류 측인, 제1 유로(431)와 메인 유로(130)가 만나는 개소의 하류 측인 개소에서, 제2 유로(432)를 통해 연통된다.
제4 실시예에서, 필터부(160)는 유로(130)로 공급되기 위한 물, 예를 들어 보일러 케이스의 외부에서 메인 유로(130)로 공급되기 위한 물을 메인 유로(130)에 앞서 공급받을 수도 있다. 제4 실시예의 보일러의 유로부는, 제1 유로(231)와 공급 유로(135)를 연통하는 보충 유로(136)를 더 포함한다. 따라서 보충 유로(136)는, 보일러 케이스(110)의 외부에서 공급된 물을 필터부(160)로 안내할 수 있다.
또한 본 실시예의 보일러는, 제1 유로(431)와 보충 유로(136)의 연결 지점에 마련되는 보충 삼방 밸브(433)를 더 포함한다. 따라서 보충 삼방 밸브(433)를 이용해 제1 유로(431) 및 보충 유로(136) 중 필터부(160)에 물을 공급할 유로를 결정할 수 있다. 그리고 본 실시예의 보일러는 공급 유로(135)와 보충 유로(136)의 연결 지점에 공급 삼방 밸브(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스케일 프리 물 가열기는, 케이스와, 상기 케이스의 내부에 마련되되, 난방이나 온수의 제공을 위한 물이 유동하는 메인 유로와, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부와, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부를 포함한다. 상기 보일러의 각 실시예에 대해서 설명된 내용은 본 스케일 프리 물 가열기에도 적용되어, 물 가열기의 유로 또는 각 구성요소에서 스케일이 발생하는 것을 차단할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 보일러 케이스 130 : 메인 유로
131, 231, 331, 431, 2311 : 제1 유로
132, 232, 332, 432, 2321 : 제2 유로
135 : 공급 유로 136 : 보충 유로
150 : 열원부 160 : 필터부
181 : 유량센서 182 : 상태판단부
191 : 센싱부 196 : 난방수 출구
330 : 직수 유로 333 : 직수 제1 유로
334 : 직수 제2 유로 433 : 보충 삼방 밸브
3311 : 제1 유로 밸브 C : 난방 유로
H1 : 잠열 열교환기 H2 : 현열 열교환기
P : 펌프 S : 팽창 탱크

Claims (18)

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  5. 보일러 케이스;
    상기 보일러 케이스의 내부에 마련되되, 상기 보일러 케이스의 외부에 마련되어 난방을 제공하기 위한 난방 유로에 직접 또는 간접적으로 연통되는 메인 유로;
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부;
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부;
    상기 메인 유로와 상기 필터부의 입구를 연통하는 제1 유로와, 상기 메인 유로와 상기 필터부의 출구를 연통하는 제2 유로를 포함하는 유로부;
    상기 열원부와 인접하게 위치하고 상기 메인 유로의 일부 영역과 연결되어, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 상기 물에 상기 열원부가 발생시키는 열을 전달하는 열교환기; 및
    상기 물이 상기 메인 유로를 따라 유동하도록, 상기 물을 가압하는 펌프를 포함하고,
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 상기 물의 유동방향을 기준으로,
    상기 제1 유로는 상기 펌프의 하류 측이고 상기 열교환기의 상류 측인 개소에서 상기 메인 유로에 연통되고, 상기 제2 유로는 상기 펌프의 상류 측인 개소에서 상기 메인 유로에 연통되는, 스케일 프리 보일러.
  6. 보일러 케이스;
    상기 보일러 케이스의 내부에 마련되되, 상기 보일러 케이스의 외부에 마련되어 난방을 제공하기 위한 난방 유로에 직접 또는 간접적으로 연통되는 메인 유로;
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 물을 가열하기 위한 열원부;
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 물이나, 상기 메인 유로로 공급되기 위한 물 중에 포함된 이온성 물질을, 스케일의 발생을 방지하기 위해, 화학반응을 이용해 제거하는 이온교환수지를 포함하는 필터부;
    상기 메인 유로와 상기 필터부의 입구를 연통하는 제1 유로와, 상기 메인 유로와 상기 필터부의 출구를 연통하는 제2 유로를 포함하는 유로부;
    상기 열원부와 인접하게 위치하고 상기 메인 유로의 일부 영역과 연결되어, 상기 메인 유로를 따라 유동하는 상기 물에 상기 열원부가 발생시키는 열을 전달하는 열교환기; 및
    상기 물이 상기 메인 유로를 따라 유동하도록, 상기 물을 가압하는 펌프를 포함하고,
    상기 메인 유로를 따라 유동하는 상기 물의 유동방향을 기준으로,
    상기 제1 유로는 상기 펌프의 하류 측이고 상기 열교환기의 상류 측인 개소에서 상기 메인 유로에 연통되고, 상기 제2 유로는 상기 열교환기의 하류 측인 개소에서 상기 메인 유로에 연통되는, 스케일 프리 보일러.
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