KR102559942B1 - 전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치에 관한 것으로, 기름보일러에 의해 난방수 냉크의 난방수를 가열하여 난방을 행하는 경우에 전기온수기를 가동하여 난방수 탱크의 난방수를 보조적으로 가열하고, 난방을 행하지 않을 경우에는 전기온수기의 온수를 바이패스시켜 공급할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은 온수를 가열하여 온수관을 통해 공급하는 전기온수기;
상기 온수관을 난방수 탱크의 내측으로 유입시켜 열교환에 의해 난방수를 보조 가열하고, 가열된 난방수를 난방 배관으로 순환시키는 기름보일러;로 구성되고, 상기 온수관은 상기 기름 보일러의 난방수 탱크의 내부로 유입되어 온수와 난방수를 열교환시키고, 제1전자밸브의 절체에 의해 열교환된 온수를 수전으로 유출시키는 온수공급관으로 공급하거나 또는 상기 전기온수기로 순환되도록 구성된다.

Description

전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치{Apparatus for supplying hot water and heating}

본 발명은 온수공급 및 난방 장치에 관한 것으로, 특히 전기온수기에 의해 가열된 물을 기름보일러와 연동시켜 온수공급 및 난방이 이루어지도록 한 온수공급 및 난방 장치에 관한 것이다.

기름보일러에 의해 온수를 공급하고 난방을 행하는 시설에서는 고유가의 영향으로 인하여 많은 어려움을 겪고 있는데, 특히 가정, 어르신들이 많이 모이는 노인당, 마을회관 등에서는 연료비 부담때문에 원할한 온수공급 및 난방이 어렵게 되므로 따뜻한 겨울을 나기가 어렵다.

특히, 추운 실내에서 생활을 하는 경우에 낮은 온도때문에 심혈관 질환, 근골격 질환 등의 노인성 질환이 발생하거나 악화될 수 있으며, 심리적으로도 매우 위축되는 상태가 될 수 있다.

따라서, 등록실용신안 제20-0176374호(기름, 전기겸용 절약형 난방장치를 이용한 온수기)에서는 값싼 심야전기를 사용하는 축열식 전기보일러를 이용하여 난방을 행하고, 난방수의 열을 이용하여 온수를 가열함으로써 낮에 사용하도록 한다.

또한 축열식 전기보일러의 난방수가 식거나 또는 낮인 경우에는 기름보일러를 사용하여 온수공급 및 난방을 행하도록 한다.

그런데, 이러한 종래기술은 축열식 전기보일러를 이용하여 심야에 온수와 난방수를 가열하여 사용하게 되지만, 온수 및 난방수가 식은 낮에는 별도로 기름보일러를 이용하여 온수공급 및 난방이 이루어져야 하므로, 축열식 전기보일에 의해 연료비의 절감효과는 있지만 풍부한 온수공급 및 난방이 이루어지기 위해서는 많은 제약이 따른다.

즉, 연료비를 절약하기 위하여 낮에는 기름보일러의 운영을 중지시킴으로써 온수공급 및 난방이 중지되는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 값비싼 축열식 전기보일러와 기름보일러를 모두 갖추고 있어야 하므로, 설치비용에 있어서도 큰 부담이 뒤따른다.

<선행기술문헌>

1. 대한민국 등록실용신안 제20-0176374호

(기름, 전기겸용 절약형 난방장치를 이용한 온수기)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 기름보일러에 의해 난방수 탱크의 난방수를 가열하여 난방을 행하는 경우에 전기온수기를 가동하여 난방수 탱크의 난방수를 보조적으로 가열하고, 난방을 행하지 않을 경우에는 전기온수기의 온수를 바이패스시켜 공급할 수 있도록 한 온수공급 및 난방 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치는,

온수를 가열하여 온수관을 통해 공급하는 전기온수기;

상기 온수관을 난방수 탱크의 내측으로 유입시켜 열교환에 의해 난방수를 보조 가열하고, 가열된 난방수를 난방 배관으로 순환시키는 기름보일러;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온수관은 상기 기름 보일러의 난방수 탱크의 내부로 유입되어 온수와 난방수를 열교환시키고, 제1전자밸브의 절체에 의해 열교환된 온수를 수전으로 유출시키는 온수공급관으로 공급하거나 또는 상기 전기온수기로 순환되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온수관에는 제2전자밸브가 구비되고, 외부로부터 상기 전기온수기로 물을 유입시키는 유입관에는 제3전자밸브가 구비되며, 상기 온수공급관에는 압력센서가 구비됨과 아울러,

상기 제2전자밸브의 절체에 의해 상기 전기온수기로부터 가열된 온수가 상기 온수공급관 또는 상기 기름보일러의 난방수 탱크로 분기되도록 하며, 상기 난방수 탱크에는 온도센서가 더 구비되어 컨트롤러가 상기 온도센서에 의한 센싱값에 따라 상기 전기온수기 및 각 전자밸브를 제어하도록 구성되되,

상기 컨트롤러는

상기 기름보일러의 가동이 중지된 상태에서 전기온수기가 가동되면, 상기 제2전자밸브를 제어하여 온수관의 온수가 곧바로 온수공급관으로 공급되도록 제어하고,

상기 기름보일러의 가동에 의해 난방이 이루어지는 경우에 상기 전기온수기를 가동시킴과 아울러 상기 제1전자밸브와 제2전자밸브를 제어하여 상기 온수관의 온수를 전기온수기로 순환시킴과 아울러 상기 제3전자밸브를 제어하여 외부로부터 물이 유입되는 것을 차단시키며,

상기 기름보일러의 가동 중 상기 압력센서에 의한 압력변화에 따라 온수사용이 감지되면, 상기 제3전자밸브를 개방시켜 외부로부터 공급되는 물을 유입받음과 동시에 상기 제1전자밸브를 제어하여 상기 기름보일러의 난방수 탱크에서 열교환된 온수를 상기 온수공급관으로 공급하도록 제어하고,

상기 온도센서로부터 난방수의 온도값을 인가받아 설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 전기온수기로 가동중지 신호를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 온수공급 및 난방 장치는, 기름 보일러에 의해 난방을 행할 난방을 행할 때 전기온수기로부터 공급되는 온수와 난방수를 열교환시킴으로써 난방수의 온도를 빠르게 향상시켜 연료를 절약할 수 있음은 물론 실내 난방 온도를 설정한 온도까지 빠르게 올릴 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명에 의한 전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치의 구조를 보인 도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

본 발명에 의한 전기온수기와 기름보일러를 연동한 온수공급 및 난방 장치는 도1에 도시한 바와같이, 크게 전기온수기(100), 제1 및 제2전자밸브(120,140), 열교환관(130), 기름보일러(200), 온도센서(210), 그리고 컨트롤러(500)로 구성된다.

상기 전기온수기(100)는 전기를 이용하여 외부로부터 공급되는 물을 가열하여 온수를 공급하는 것으로서, 난방에 사용되는 난방수를 공급하는 것이 아니라 주방이나 욕실, 또는 세탁기 등에서 사용되는 온수를 공급하는 것이다.

이러한 전기온수기(100)는 물을 순간적으로 65~70℃ 까지 급속가열하여 온수를 공급하게 된다.

따라서, 외부로부터 수돗물을 공급받아 가열한 다음 온수관(110)을 통해 온수공급관(300)으로 제공함으로써 안정적으로 온수를 사용할 수 있도록 한다.

상기 온수관(110)은 온수공급관(300)과 열교환관(130)으로 분기되는데, 상기 열교환관(130)은 코일형태로 감겨져 열교환면적을 크게 한 주름관으로서 기름보일러(200)의 난방수를 가열하는 탱크의 내부로 인입되어 설치되며, 상기 온수공급관(300)과 열교환관(130)이 분기되는 위치에는 제2전자밸브(140)가 설치되어 온수관(110)으로부터 공급되는 온수를 온수공급관(300) 또는 열교환관(130)으로 분기시키게 된다.

상기 열교환관(130)의 구조는 상기에서 언급된 형태에 한정되지 않고, 온수와 난방수의 열교환을 위하여 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이는 공지의 기술들을 이용할 수 있을 것이다.

상기 기름보일러(200)는 등유 등에 의해 난방수를 최고 80℃까지 가열함으로써 바닥 난방을 위한 난방배관(400)으로 난방수를 공급하게 되고, 이러한 난방수를 순환시키면서 가열함으로써 지속적인 난방이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 기름보일러(200)의 난방수 탱크에는 상기 열교환관(130)이 설치되며, 상기 열교환관(130)은 기름보일러(200)의 외부로 인출되면서 순환관(150)과 유출관(160)으로 분기된다.

상기 순환관(150)은 열교환된 온수를 전기온수기(100)로 순환시키게 되고, 상기 유출관(160)은 온수공급관(300)에 접속되어 열교환된 온수를 유출하게 되는데, 상기 순환관(150)과 유출관(160)으로 분기되는 위치에는 제1전자밸브(120)가 설치되어 있어서, 상기 제1전자밸브(120)에 의해 기름보일러(200)의 난방수 탱크에서 열교환된 온수를 제1전자밸브(120)를 통해 전기온수기(100)로 순환시키거나 또는 온수공급관(300)으로 유출시키게 되는 것이다.

또한, 상기 기름보일러(200)의 난방수 탱크에는 온도센서(210)가 구비되어 난방수의 온도를 센싱하게 된다.

상기 컨트롤러(500)는 전기온수기(100)의 가동여부, 기름보일러(200)의 가동여부, 온수사용 감지, 그리고 온도센서(210)로부터 감지된 난방수 온도에 의해 상기 제1전자밸브(120)와 제2전자밸브(140)의 절체를 제어하게 된다.

이때 컨트롤러(500)는 온수사용을 감지하기 위하여 전기온수기(100)로부터 온수가 유출되는지를 감지하게 되는데, 이는 유입관(170)을 통해 전기온수기(100)의 내부로 외부의 물이 유입되면, 이는 온수공급관(300)을 통해 온수가 유출되는 상황이므로, 이를 통해 온수사용을 감지하게 되는 것이다.

상기 유입관(170)에는 외부로부터 물이 유입되지 않도록 제3밸브(180)가 구비되어 있고, 온수공급관(300)에는 압력센서(310)가 구비되어 온수공급관(300) 내부의 압력을 감지하게 된다.

이러한 제어를 위하여 컨트롤러(500)는 전기온수기(100)와 기름보일러(200)로부터 동작 상태에 대한 신호 즉, 가동 또는 가동 중지에 대한 신호를 인가받게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.

기름보일러(200)의 가동에 의해 난방수를 가열하고, 가열된 난방수를 난방배관(400)을 통해 실내난방을 행하게 되며, 이때 전기온수기(100)로부터 공급되는 온수와 난방수를 열교환시킴으로써 난방수를 빠르게 가열하게 되고, 열교환후의 온수는 온수공급관(300)을 통해 수전으로 공급되어 온수를 사용할 수 있게 된다.

또한, 기름보일러(200)를 가동하지 않은 경우에는 전기온수기(100)의 온수를 그대로 사용할 수 있을 것이고, 온수를 사용하지 않고 난방만을 행하는 경우에는 전기온수기(100)에 의해 가열되는 온수를 순환시키면서 난방수와 열교환시켜 난방을 행할 수 있을 것이다.

구체적으로 본 발명은 크게 3가지 모드로 동작하게 된다.

1. 제1모드

제1모드는 기름보일러(200)의 가동이 중지된 상태에서 전기온수기가 가동됨으로써 전기온수기(100)로부터 가열된 온수가 온수공급관(300)을 통해 곧바로 외부로 유출되는 경우로서, 사용자가 수전을 개방시켜 온수를 사용하게 되면, 유입관(170)을 통해 외부로부터 전기온수기(100)의 내부로 물이 유입되고, 이러한 물의 유입에 의해 전기온수기(100)는 자동으로 가동되여 내부 온수탱크의 물을 급속가열함으로써 온수공급관(300)으로 유출시키게 된다.

이때 컨트롤러(500)는 상기 전기온수기(100)의 가동에 따라 즉시 제2전자밸브(140)를 절체시켜 온수관(110)과 온수공급관(300)을 연결시킴으로써 기름보일러(200)의 내부로 온수가 유입되지 않도록 하고, 전기온수기(100)로부터 가열된 온수가 곧바로 온수공급관(300)을 통해 유출되도록 함으로써 사용자가 온전히 온수를 사용할 수 있도록 한다.

2. 제2모드

제2모드는 기름보일러(200)의 가동에 의해 난방수가 가열되어 난방이 이루어지는 경우로서, 컨트롤러(500)는 기름보일러(200)로부터 가동 신호를 인가받아 전기온수기(100)가 가동되도록 제어함으로써 전기온수기(100)에 의해 물이 급속가열되어 온수를 공급하게 되고, 이와 동시에 상기 컨트롤러(500)는 열교환관(130)과 순환관(150)을 연결하도록 제1전자밸브(120)의 절체를 제어하며, 아울러 제2전자밸브(140)를 절체시켜 온수관(110)과 열교환관(130)을 연결시키도록 제어하게 된다.

또한, 제3전자밸브(180)를 제어하여 외부로부터 전기온수기(100)로 물이 유입되는 것을 차단하게 된다.

따라서, 전기온수기(100)로부터 가열된 온수는 온수관(110) - 제2전자밸브(140) - 열교환관(130)을 통해 기름보일러(200)의 난방수 탱크 내부로 유입되어 난방수와 열교환함으로써 난방수의 물을 급속히 가열하게 된다.

또한 열교환된 온수는 순환관(150)을 통하여 전기온수기(100)로 유입됨으로써 가열되고 있는 온수가 계속 순환하면서 난방수를 보조적으로 가열하게 되는 것이다.

즉, 기름보일러(200)에 의해 난방수가 가열되고 있는 상태에서, 전기온수기(100)에 의해 가열된 온수가 순환하면서 난방수와 지속적으로 열교환함으로써 난방수의 온도를 빠르게 높이고, 또한 난방수를 난방배관(400)으로 순환시켜 난방이 이루어지도록 한다.

이때 컨트롤러(500)는 제3전자밸브(180)를 제어하여 외부로부터 물이 전기온수기(100)의 내부로 유입되는 것을 차단함으로써, 외부의 물이 공급되지 않는 상태에서 가열된 온수의 순환에 의한 난방수의 보조 가열이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 컨트롤러(500)는 온도센서(210)로부터 난방수의 온도값을 인가받아 설정된 온도보다 높은 경우에 전기온수기(100)로 가동중지 신호를 제공하여 전기온수기(100)의 가동중지에 따른 온수의 순환을 중지시키게 되고, 기름보일러(200)는 자체 컨트롤러의 제어에 의해 가동이 중지될 것이다.

이로 인해 실내 온도를 빠르게 상승시킬 수 있고, 아울러 기름보일러(200)에 사용되는 연료량은 크게 감소될 수 있는 것이다.

이러한 전기온수기(100)로부터 가열된 온수에 의해 기름보일러(200)의 난방수 온도를 높이는 동작은 난방수 가열 초기에만 이루어지는데, 난방수가 65℃를 넘어서게 되면, 오히려 난방수에 의해 온수가 가열됨으로써 열효율이 저하되게 된다.

따라서, 컨트롤러(500)는 온도센서(210)로부터 센싱된 난방수의 온도가 65℃를 넘어서게 되면, 제1전자밸브(120)와 제2전자밸브(140), 그리고 제3전자밸브(180)를 제어함으로써 제1모드를 수행하도록 한다.

3. 제3모드

제3모드는 기름보일러(200)의 가동에 의해 난방수를 가열하여 난방을 행하고, 또한 전기온수기(100)에 의해 온수를 가열하여 순환시킴으로써 상기 난방수와 열교환하여 난방을 행하는 과정 중 즉 제2모드 동작 수행 중에 사용자가 수전을 개방하여 온수를 사용하는 경우이다.

컨트롤러(500)는 제2모드를 수행하는 과정 중에 압력센서(310)의 센싱값을 지속적으로 감지하게 되는데, 수전이 잠겨있을 때는 온수공급관(300)의 내부 압력 변화가 발생하지 않게 되지만, 수전이 개방되면 내부 압력의 변화가 발생하게 된다.

즉, 제1전자밸브(120)와 제2전자밸브(140)가 온수 순환을 위하여 절체된 경우에는 온수공급관(300)의 전자밸브(120,140)와 수전 사이의 구간은 폐쇄된 상태에므로 내부 압력의 변화가 발생하지 않게 된다.

반면에, 수전이 개방되면 온수공급관(300) 내부의 압력은 상대적으로 낮아지게 되며, 컨트롤러(500)는 이러한 압력값이 낮아지게 되면, 제1전자밸브(120)를 제어하여 열교환관(130)과 유출관(160)을 연결시키고, 아울러 제3전자밸브(180)를 개방시켜 외부로부터 공급되는 물이 전기온수기(100)의 내부로 유입되도록 한다.

따라서, 전기온수기(100)는 외부로부터 유입되는 물을 가열하고, 그 가열된 온수는 온수관(110), 제2전자밸브(140), 열교환관(130)을 통해 난방수와 열교환하며, 열교환후에 온도가 낮아진 온수는 제1전자밸브(120), 유출관(160), 온수공급관(300)을 통해 사용자에게 공급되는 것이다.

즉, 가열된 온수에 의해 난방수를 보조 가열하여 난방을 지속적으로 행하면서도 수전을 통해 온수를 동시에 공급할 수 있는 것이다.

온수 사용을 중지하고자 수전을 잠그게 되면, 전기온수기(100)의 내부에서도 온수의 흐름이 발생하지 않게 되고, 이로 인하여 전기온수기(100)는 가동 중지가 되는데, 이때 컨트롤러(500)는 전기온수기(100)의 가동 중지에 대한 신호를 인가받은 다음 제1전자밸브(120)와 제3전자밸브(180), 그리고 전기온수기(100)의 재가동을 제어함으로써 제2모드 즉 난방모드를 계속 수행할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 예일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

100 : 전기온수기
110 : 온수관
120 : 제1전자밸브
130 : 열교환관
140 : 제2전자밸브
150 : 순환관
160 : 유출관
170 : 유입관
180 : 제3전자밸브
200 : 기름보일러
210 : 온도센서
300 : 온수공급관
310 : 압력센서
400 : 난방배관
500 : 컨트롤러

Claims (3)

1. 온수를 가열하여 온수관을 통해 공급하는 전기온수기;
   상기 온수관을 난방수 탱크의 내측으로 유입시켜 열교환에 의해 난방수를 보조 가열하고, 가열된 난방수를 난방 배관으로 순환시키는 기름보일러;로 구성되고,
   상기 온수관은 상기 기름 보일러의 난방수 탱크의 내부로 유입되어 온수와 난방수를 열교환시키고, 제1전자밸브의 절체에 의해 열교환된 온수를 수전으로 유출시키는 온수공급관으로 공급하거나 또는 상기 전기온수기로 순환되도록 구성된 온수공급 및 난방 장치에 있어서,
   상기 온수관에는 제2전자밸브가 구비되고, 외부로부터 상기 전기온수기로 물을 유입시키는 유입관에는 제3전자밸브가 구비되며, 상기 온수공급관에는 압력센서가 구비됨과 아울러,
   상기 제2전자밸브의 절체에 의해 상기 전기온수기로부터 가열된 온수가 상기 온수공급관 또는 상기 기름보일러의 난방수 탱크로 분기되도록 하며, 상기 난방수 탱크에는 온도센서가 더 구비되어 컨트롤러가 상기 온도센서에 의한 센싱값에 따라 상기 전기온수기 및 각 전자밸브를 제어하도록 구성되되,
   상기 컨트롤러는
   상기 기름보일러의 가동이 중지된 상태에서 전기온수기가 가동되면, 상기 제2전자밸브를 제어하여 온수관의 온수가 곧바로 온수공급관으로 공급되도록 제어하고,
   상기 기름보일러의 가동에 의해 난방이 이루어지는 경우에 상기 전기온수기를 가동시킴과 아울러 상기 제1전자밸브와 제2전자밸브를 제어하여 상기 온수관의 온수를 전기온수기로 순환시킴과 아울러 상기 제3전자밸브를 제어하여 외부로부터 물이 유입되는 것을 차단시키며,
   상기 기름보일러의 가동 중 상기 압력센서에 의한 압력변화에 따라 온수사용이 감지되면, 상기 제3전자밸브를 개방시켜 외부로부터 공급되는 물을 유입받음과 동시에 상기 제1전자밸브를 제어하여 상기 기름보일러의 난방수 탱크에서 열교환된 온수를 상기 온수공급관으로 공급하도록 제어하고,
   상기 온도센서로부터 난방수의 온도값을 인가받아 설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 전기온수기로 가동중지 신호를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 온수공급 및 난방 장치.
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