KR20030032316A - 벽걸이형 가정용 온수 보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벽걸이형 가정용 온수 보일러에 관한 것으로, 일정온도 이상으로 가열된 온수가 저장되는 축열탱크가 보일러 케이스에 내설되고, 이 축열탱크 내부에 온수열교환파이프가 설치되며, 이 온수열교환파이프를 통해 상기 축열탱크내에 미리 저장된 온수를 이용하여 난방 및 목욕용 온수로 사용될 수 있도록 함으로써, 종래의 보일러에서 잦은 고장요인인 3방향전환밸브와 판형열교환기 등의 구성부품을 배제시켜 원가를 줄임은 물론 고장요인을 제거시키고, 온수온도의 변화를 줄임과 함께 주열교환기의 결로 및 백화현상을 방지하고, 보일러 자체 관수량 확보로 보일러 가동시간이 단축되어 연료비가 절감되며, 판형열교환기를 사용할 때 보다 다량의 목욕용 온수를 공급할 수 있음은 물론, 보일러 부품의 수명도 연장할 수 있도록 된 것이다.

Description

벽걸이형 가정용 온수 보일러 {A Wall Type Household Hot-Water Boiler}
본 발명은 가정에서 사용되는 온수 보일러에 관한 것으로, 특히 온수를 저장하도록 된 축열탱크가 설치되고, 이 축열탱크내에 온수열교환파이프가 내장되는 한편 부품구성을 간단히 하여, 상기 축열탱크내에 저장된 온수 및 온수열교환파이프내의 자체 온수를 이용하게 됨에 따라, 보일러의 순간온수능력을 향상시키고 온수온도의 변화를 줄이며 주열교환기의 결로 및 백화현상을 방지함은 물론 보일러 부품의 수명을 연장할 수 있도록 된 벽걸이형 가정용 온수 보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 가정에서 필요로 하는 목용용 온수와 난방용 온수는 보일러(boiler)를 통해서 공급받게 되는데, 이러한 종래의 가정용 온수 보일러를 살펴보면, 도 2 에서 보는 바와 같이, 점선으로 도시된 일정형상의 케이스에 내설되어 보일러의 열원으로 작용되는 버너(101), 이 버너(101)의 상부에 위치되며 냉수를 온수로 변환시키도록 파이프의 외면에 긴 날개가 형성된 모양의 핀튜브(Fin Tube)로 이루어진 주열교환기(102), 이 주열교환기(102)를 경유해서 연장된 난방용파이프(107)의 일단을 감싸도록 된 개방식팽창탱크(103), 상기 난방용파이프(107)가 하부로 연장되면서 순환펌프(104)를 사이에 두고 연결되어 유입되는 물의 흐름방향을 바꾸도록 된 3방향밸브(105), 이 3방향밸브(105)에서 연장된 난방용파이프(107)가 연결되는 판형열교환기(106), 이 판형열교환기(106)와 연결되며 유량감지센서(111)가 부착된 냉/온수파이프(108,108') 및 보일러 전체의 전기적 신호를 제어하도록 된 제어판(109)과 상기 버너(101)에 연료를 공급하도록 된 연료공급파이프(110)로 구성된다.
이에 따라 사용자가 실내의 난방을 위해 실내에 설치된 난방용 스위치를 누르게 되면, 제어판(109)으로 보내진 신호에 의해 상기 3방향밸브(105)의 온수쪽 방향이 폐쇄되는 한편 난방쪽 방향은 개방되고, 상기 순환펌프(104)가 작동됨과 동시에 상기 버너(101)가 작동되어 연료공급파이프(110)에서 공급되는 연료가 연소되면서 열이 발생되고, 이 열이 상기 주열교환기(102)를 통해 상기 난방용파이프(107) 내부로 흐르는 물을 가열하게 되며, 이 가열된 물이 상기 3방향밸브(105)를 통해 난방공급파이프(107a)쪽으로 출수(↓방향)되어 실내를 순환하여 난방환수파이프(107b)를 통해 환수(↑방향)되는 한편, 과팽창된 온수는 상기 개방식팽창탱크(103)에 저장되게 된다.
반면, 사용자가 온수를 사용하기 위해 수도꼭지를 틀게되면 상기 냉수파이프(108)에 설치된 유량감지센서(111)에 의해 냉수의 유입이 감지되고, 이 유량감지센서(111)의 신호가 제어판(109)에 전달되며, 이 제어판(109)의 신호에 의해 상기 3방향밸브(105)의 난방쪽 방향이 폐쇄되는 한편 온수쪽 방향은 개방되고, 상기 순환펌프(104)와 버너(101)가 작동되어 전술된 난방과정과 동일과정을 거쳐 가열된 물이 이번에는 상기 3방향밸브(105)를 통해 판형열교환기(106)를 통과하게 되는데, 이때 상기 냉수파이프(108)의 급수방향(↑방향)에서 유입되는 냉수가 상기 판형열교환기(106)를 거치게 되면서 온수로 변환되어 온수파이프(108')를 통해 출수(↓방향)되게 된다.
그러나 종래의 온수 보일러는 보일러 가동시에 냉수(14℃ 내외)가 온수(65℃ 이상)로 변환되는 과정에서, 보일러의 주열교환기 쪽으로 유입되어 핀튜브 내부로흐르는 물의 온도(14℃ 내외)가 낮아 순간적으로 높은 버너열(600℃)과 맞닿으면서 주열교환기의 핀튜브에 결로수가 발생되고, 이 결로수가 탄산가스, 황산가스 및 질소산화물과 같은 배기가스와 결합되면서 주열교환기의 핀튜브에 흰가루가 발생되는 백화현상이 일어나는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 이러한 백화현상으로 인해 보일러를 1년 정도 사용하게 되면 주열교환기의 열교환 능력이 현저하게 저하되어 동일한 열량을 얻기 위해서 더 많은 연료를 소비해야 되므로 연료비가 상승되는 문제점도 있었다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하고자 비례제어기술을 이용하여 주열교환기로 유입되는 냉수의 온도를 40℃ 이상 높여서 결로수 발생을 감소시키는 기술이 적용된 바 있으나, 이 역시 목욕 등에 필요한 온수를 출탕할 때에는 14℃의 냉수가 주열교환기로 직접 유입되므로 핀튜브 결로에 의한 백화현상을 근본적으로 차단할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 상기 주열교환기(102)의 핀튜브에 14℃의 냉수가 직접 공급되는 것을 방지하기 위해서 보일러의 본체 외부에 별도로 온수저장탱크가 설치된 보일러를 살펴보면, 도 3 에서 보는 바와 같이(도 2와 동일부위에는 동일부호를 표기하고 동일한 구조에 대한 설명은 생략함), 보일러의 외부에 대용량의 온수저장탱크(112)가 설치되고, 이 온수저장탱크(112)내에 가열파이프(113)가 내설되어, 이 가열파이프(113)를 통해 공급되는 온수에 의해 온수저장탱크(112)내의 물이 가열되고, 이 가열된 물이 온수저장탱크(112)의 일측에 연결된 온수공급파이프(114)들을 통해 목용용 온수로써 공급되는 한편, 실내난방을 위해서는 3방향밸브(105)와 분배기(115)를 사이에 두고 연결된 난방공급파이프(107a)들을 통해 난방수가 실내로 유입된 후, 난방환수파이프(107b)를 통해 환수되도록 구성되어 있다.
즉, 14℃의 냉수가 온수저장탱크(112)내부로 직접 공급되어 목욕이나 샤워용 온수로 사용하도록 온수 사용만을 위한 전용탱크가 보일러 본체 외부에 별도 설치된 구조로 이루어져 있었다.
이는 온수를 대량으로 사용하기 위한 것으로 설치장소와 대형 온수저장탱크설치로 복잡한 배관시설과 비용 등에 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 일정온도 이상으로 가열된 온수가 저장되는 축열탱크가 보일러 케이스 내부에 내설되고, 이 축열탱크 내부에 온수열교환파이프가 설치되며, 이 온수열교환파이프를 통해 상기 축열탱크에 미리 저장된 온수를 이용하여 난방 및 목욕용 온수로 사용될 수 있도록 함으로써, 보일러의 순간온수능력을 향상시키는 한편, 판형열교환기를 배제하고 구성부품을 간단히 하여 온수온도의 변화를 줄임과 함께 주열교환기의 결로 및 백화현상을 방지하여 보일러의 내구수명을 향상시키고, 보일러 내부의 복잡한 배관을 줄임으로써 고장요인 제거 및 제조원가를 절감하도록 된 벽걸이형 가정용 온수 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 축열탱크가 보일러 케이스 내부에 설치된 온수 보일러의 구조도,
도 2 는 종래기술에 따른 판형열교환기가 내설된 온수 보일러의 구조도,
도 3 은 종래기술에 따른 온수저장탱크가 보일러 외부에 설치된 온수 보일러의 구조도이다.
1 : 축열탱크2 : 온수열교환파이프
2a : 냉수급수구2b : 온수출수구
3 : 난방수가열파이프4 : 제1순환펌프
5 : 난방공급파이프6 : 난방환수파이프
7 : 제2순환펌프8 : 팽창탱크
8a : 배출파이프9 : 수위감지센서
10 : 온도감지센서11 : 버너
12 : 주열교환기13 : 제어판
14 : 연료공급파이프
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주열교환기의 하부에 축열탱크가 설치되되, 이 축열탱크의 내부에는 온수열교환파이프가 내설되고, 이 온수열교환파이프의 양단에는 냉수급수구 및 온수출수구가 형성되며, 상기 축열탱크의 상부 일측에는 제1순환펌프를 사이에 두고 난방수가열파이프의 일측이 삽입되는 한편 축열탱크의 상부 타측에는 난방수가열파이프의 타측이 연결되고, 상기 축열탱크의 측면 일측에는 제2순환펌프를 사이에 두고 난방공급파이프가 연결되고, 상기 축열탱크의 하부에는 난방환수파이프가 연결되는 구조로 이루어진다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 축열탱크가 보일러 케이스 내부에 설치된 온수 보일러의 구조도로서, 점선으로 도시된 부분은 보일러의 케이스를 표시한다.
본 발명은 연료공급파이프를 통해 연료를 공급받아 열원을 제공하도록 된 버너, 이 버너에서 발생되는 열을 이용하여 냉수를 온수로 변환하도록 된 주열교환기, 이 주열교환기를 경유하여 실내로 순환하도록 설치된 난방파이프, 이 난방파이프와 연결된 판형열교환기, 이 판형열교환기를 통해 온수가 공급되는 온수파이프 및 제어판으로 이루어진 가정용 온수 보일러에 있어서, 상기 주열교환기(12)의 하부에 축열탱크(1)가 설치되되, 이 축열탱크(1)의 내부에는 비철금속재질의 스프링형상으로 된 온수열교환파이프(2)가 내설되고, 이 온수열교환파이프(2)의 양단에는 냉수급수구(2a) 및 온수출수구(2b)가 형성되며, 상기 축열탱크(1)의 상부 일측에는 제1순환펌프(4)를 사이에 두고 난방수가열파이프(3)의 일측이 삽입되는 한편 축열탱크(1)의 상부 타측에는 난방수가열파이프(3)의 타측이 연결되고, 상기 축열탱크(1)의 측면 일측에는 제2순환펌프(7)를 사이에 두고 난방공급파이프(5)가 연결되고, 상기 축열탱크(1)의 하부에는 난방환수파이프(6)가 연결되는 구조로 이루어진다.
그리고 상기 주열교환기(12)의 측부에는 배출파이프(8a)가 형성되며 수위감지센서(9)가 내설된 팽창탱크(8)가 설치되고, 이 팽창탱크(8)내부로 상기 난방수가열파이프(3)의 연장된 일부가 삽입되어 과팽창된 온수를 배출시키게 된다.
또한 상기 축열탱크(1)내에는 저장된 물의 온도를 감지하도록 된 온도감지센서(10)가 설치된다.
그리고 상기 제1순환펌프(4)는 직/교류 전원을 사용하여 그 속도를 가변시킬 수 있는 모터가 내장되어 제어판(13)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 사용자가 실내의 난방을 위해 실내에 설치된 난방용 스위치를 누르게 되면, 제어판(13)으로 보내진 신호에 의해 상기 제2순환펌프(7)가 작동되어 상기 축열탱크(1)내에 저장된 온수가 난방공급파이프(5)를 통해 출수(↓방향)되어 실내로 공급되는 한편, 상기 제어판(13)에서 또 다른 신호가 발생되어 상기 제1순환펌프(4)가 작동되어 축열탱크(1)내의 온수가 난방수가열파이프(3)를 통해 공급되고, 상기 버너(11)가 작동됨에 따라 연료공급파이프(14)에서 공급되는 연료가 연소되면서 열이 발생되어 상기 주열교환기(12)를 통해 난방수가열파이프(3) 내부로 흐르는 물을 가열하게 되며, 이 가열된 물이 축열탱크(1)쪽으로 연장된 난방수가열파이프(3)를 경유하여 상기 축열탱크(1) 내부로 저장됨과 동시에 상기 난방공급파이프(5)를 통해 출수되어 실내를 경유하여 상기 난방환수파이프(6)를 통해 환수(↑방향)된다.
즉, 상기 난방공급파이프(5)를 통해 실내로 유입되는 최초의 난방수는 축열탱크(1)에 이미 저장된 온수가 직접 공급되고 이후에는 버너(11) 및 주열교환기(12)를 통해 가열된 물이 축열탱크(1)를 거쳐 난방공급파이프(5)로 연속적으로 공급 및 난방환수파이프(6)를 통해 환수되므로, 보일러의 순간온수능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 항상 일정온도의 온수가 난방수로 공급될 수 있게 된다.
한편, 사용자가 목욕 등의 생활온수를 사용하기 위해 수도꼭지를 틀게되면 일차적으로 상기 온수열교환파이프(2)내의 자체 관수(40℃ 이상)가 온수출수구(2b)를 통해 나가게 되는 한편, 상기 냉수급수구(2a)를 통해 냉수가 들어오면, 상기 온도감지센서(10)에 의해 축열탱크(1)내의 수온 저하가 감지되어 제어판(13)으로 신호가 보내져서 이 신호에 의해 상기 제1순환펌프(4)가 작동됨과 함께 버너(11)가 가열되어, 상기 난방수가열파이프(3)내로 흐르는 물을 가열시키고, 이 가열된 물이 다시 축열탱크(1)내로 입수되면서 상기 온수열교환파이프(2)내의 물이 가열되는 과정을 되풀이 하게 된다. 즉, 상기 축열탱크(1)내의 온수에 의해 상기 온수열교환파이프(2)내의 물이 간접 가열된다.
즉, 본 발명에 따르면 상기 축열탱크(1)내에 저장된 온수에 의하여 난방 및 목욕용 온수가 공급되도록 된다.
그리고 상기 축열탱크(1)내에 저장된 물의 온도가 변화되면 상기 온도감지센서(10)에 의해 제어판(13)으로 신호가 보내지면서 상기 제1순환펌프(4)가 작동되어, 상기 주열교환기(12)와 축열탱크(1)사이에 온수가 순환되어 축열탱크(1)내의 물의 온도를 조절할 수 있게 되는데, 이때 상기 제1순환펌프(4)내의 모터는 가변식으로 작동하여 수온의 설정온도에 비해 현저히 낮을 경우에는 회전속도가 빠르게 이루어지고, 설정온도에 근접될 경우에는 그 회전속도를 줄이도록 되어, 제1순환펌프(4)의 소비전력을 낮출 수 있게 되는 한편, 축열탱크(1)내에 저장되는 물의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다.
그리고 상기 난방수가열파이프(3)를 통해 얻어진 온수 중 과팽창된 온수는 상기 팽창탱크(8)의 배출파이프(8a)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
그러므로 상기 난방수가열파이프(3)를 통해 주열교환기(12)로 공급되는 물은 항상 상기 축열탱크(1)에 저장되어 있던 온수가 공급되므로, 낮은 온도의 냉수가 주열교환기(12)의 핀튜브를 지날 때 발생되는 결로로 인한 백화현상이 방지되어 주열교환기(12)의 성능저하를 방지하게 된다.
한편, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 축열탱크(1)의 위치 및 크기를 다양하게 변경하여 보일러의 전체 형상을 변경할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 난방과 목욕용 온수를 주열교환기로부터 저장하도록 된 축열탱크가 보일러 케이스 내부에 일체형으로 설치되고 내장된 축열탱크내에 목욕용 온수 공급시, 14℃ 냉수가 주열교환기에 직접 유입되어 결로 및 백화현상을 초래하는 것을 방지하여 보일러의 수명과 효율저하를 방지하고, 종래의 보일러에 사용되는 판형열교환기와 3방향밸브를 배제시켜 부품수를 줄이고 이 부분에서 발생되는 누수현상 등 잦은 고장을 방지하며 원가를 절감할 수 있는효과가 있다.
또한, 종래의 복잡한 배관을 줄여 축열탱크상에 간단히 설치하여 고장과 누수의 원인을 제거시키는 한편, 축열탱크로부터 미리 가열된 온수를 사용함으로써 보일러 가동시간이 상대적으로 단축되어 연료비를 절감시킬 수 있으며, 축열탱크와 주열교환기 사이에 설치된 제1순환모터에 의해 목욕용 온수 사용시 온수열교환파이프의 외벽으로 온수를 순환시킴으로써 난류가 형성되어 정체된 상태에서 온수 열교환되는 것보다 열교환 능력이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 연료공급파이프를 통해 연료를 공급받아 열원을 제공하도록 된 버너, 이 버너에서 발생되는 열을 이용하여 냉수를 온수로 변환하도록 된 주열교환기, 이 주열교환기를 경유하여 실내로 순환하도록 설치된 난방파이프, 이 난방파이프와 연결된 판형열교환기, 이 판형열교환기를 통해 온수가 공급되는 온수파이프 및 제어판으로 이루어진 가정용 온수 보일러에 있어서,
    상기 주열교환기(12)의 하부에 축열탱크(1)가 설치되되, 이 축열탱크(1)의 내부에는 온수열교환파이프(2)가 내설되고, 이 온수열교환파이프(2)의 양단에는 냉수급수구(2a) 및 온수출수구(2b)가 형성되며, 상기 축열탱크(1)의 상부 일측에는 제1순환펌프(4)를 사이에 두고 난방수가열파이프(3)의 일측이 삽입되는 한편 축열탱크(1)의 상부 타측에는 난방수가열파이프(3)의 타측이 연결되고, 상기 축열탱크(1)의 측면 일측에는 제2순환펌프(7)를 사이에 두고 난방공급파이프(5)가 연결되고, 상기 축열탱크(1)의 하부에는 난방환수파이프(6)가 연결되는 한편, 상기 주열교환기(12)의 측부에는 배출파이프(8a)가 형성되며 수위감지센서(9)가 내설된 팽창탱크(8)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 벽걸이형 가정용 온수 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 축열탱크(1)내에 온도감지센서(10)가 설치되어 저장된 물의 온도가 변화되면 상기 제어판(13)으로 신호가 보내지면서 상기 제1순환펌프(4)가 작동되어 상기 주열교환기(12)와 축열탱크(1)사이에 온수가 순환되어 축열탱크(1)내의 물의 온도를 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 벽걸이형 가정용 온수 보일러.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 축열탱크(1)내에 저장된 온수에 의하여 난방 및 목욕용 온수가 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 벽걸이형 가정용 온수 보일러.
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