KR20090000678U - 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 주로 난방용으로 사용하고 있는 연탄보일러에서 저탕식이 아니라 온수를 급속히 가열하여 공급할 수 있도록 하고 아울러 온수를 생성하는 온수모드에서 온수의 미사용도중에 발생할 수 있는 과열을 방지할 수 있도록 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 고안은, 연탄보일러의 난방출수관과 난방환수관 사이에 난방배관을 연결하고, 상기 난방출수관 또는 난방환수관에 순환펌프를 설치하여 이루어진 연탄보일러의 난방 제어시스템에 있어서, 상기 난방출수관과 난방환수관 사이에 온수열교환기를 설치하되, 상기 난방출수관에는 난방수를 난방배관 또는 온수열교환기로 선택적으로 공급하는 3방변을 설치함과 아울러, 온수버튼과 난방버튼을 구비하여, 온수/난방버튼의 작동에 따라 상기 순환펌프와 3방변의 작동을 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고안이다.

연탄보일러, 온수, 순간식,

Description

연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템{System for automatically control heating and hot water in briquette boiler}

본 고안은 연탄보일러에서 난방수와 온수의 온도를 자동조절하기 위한 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주로 난방용으로 사용하고 있는 연탄보일러에서 온수를 급속히 가열하여 공급할 수 있도록 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 난방을 위한 연료로서 한때 주로 사용하던 연탄은 사용이 불편하고 채산성의 악화로 액체연료나 가스의 수요가 늘어나면서 사용량이 급격히 줄었으나, 최근 유가의 폭등으로 인해 가정용 난방이나 농업용 혹은 공업용 난방을 위한 연탄보일러의 사용량이 증가하고 있는 추세에 있다.

이와 같은 연탄보일러는 주로 난방전용을 위한 것으로서, 연소열을 오래동안 보존하기 위해 황토 등의 내연재 재료를 고화시켜 원통형으로 성형한 화덕 내에 연탄을 수납하여 연소시키고, 화덕 주위에는 화덕을 둘러싸는 물탱크나 열교환코일을 설치하여 연탄의 연소로 인하여 발생된 열로 물탱크나 열교환코일 내의 물과 열교환하여 가열한 후, 상기 물탱크 내의 가열된 물을 난방파이프를 따라 순환시켜 실내난방을 할 수 있도록 하고 있다.

또한 온수를 사용하고자 하는 경우에는 별도의 온수탱크를 설치하고, 상기 연소열과 직접적으로 열교환을 하도록 하거나 혹은 상기 난방용 열교환코일 내의 열과 간접적으로 열교환하여 가열된 온수를 저장하여 사용하도록 하고 있다.

그러나 상기와 같이 별도의 온수탱크를 이용하여 온수를 공급하도록 하는 장치는 온수탱크를 별도로 설치하여야 하고, 온수탱크가 주변공간을 많이 차지하게 되며, 온수탱크 내의 온수가 고갈된 경우에는 다시 온수를 생성하여 저장하는데까지 많은 시간이 소요되는 등의 불편함이 있었다.

또한, 기름보일러나 가스보일러는 보일러 설정 온도에 따라 연료를 공급, 차단이 용이하지만, 연탄보일러는 연탄 교체 후 연소가 다 될 때가지 지속적으로 연소하므로 온수모드에서 온수를 사용하지 않으면 열을 방열하지 못하므로 과열의 우려가 있다.

본 고안은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 연탄보일러의 난방출구와 난방환수구 사이에 난방배관과는 별도로 난방출구 상의 난방수와 순간적으로 열교환하여 온수를 발생시킬 수 있는 온수열교환장치를 설치하는 한편 효율적인 온수발 생을 위해 난방배관의 온수흐름을 제어할 수 있도록 된 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템을 제공하고자 함에 고안의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템은, 연탄보일러의 난방출수관과 난방환수관 사이에 난방배관을 연결하고, 상기 난방출수관 또는 난방환수관에 순환펌프를 설치하여 이루어진 연탄보일러의 난방 제어시스템에 있어서, 상기 난방출수관과 난방환수관 사이에 온수열교환기를 설치하되, 상기 난방출수관에는 난방수를 난방배관 또는 온수열교환기로 선택적으로 공급하는 3방변을 설치함과 아울러, 온수버튼과 난방버튼을 구비하여, 온수/난방버튼의 작동에 따라 상기 순환펌프와 3방변의 작동을 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 3방변의 난방배관측 연결관과 온수열교환기측 연결관간에는 투웨이밸브를 연결하고, 상기 난방출수관과 난방환수관에 각각 난방출수온도 감지센서와 난방환수온도 감지센서를 설치하며, 온수/난방 버튼의 작동에 따라 난방출수온도와 난방환수온도를 감지하여 상기 순환펌프와 3방변 및 투웨이밸브의 작동을 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 온수버튼의 작동에 따라 온수모드가 수행 중에 난방환수온도가 사전에 설정된 온도이상이면 투웨이밸브를 개방시켜 온수열교환기로 공급되던 난방수 일부를 난방배관으로 바이패스시키도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 난방모드에서는 설정온도 범위내에서 난방수를 공급하여 난방을 하고, 온수모드에서는 난방배관으로의 난방수 공급을 차단한 상태에서 온수열교환기로 공급하여 온수를 사용할 수 있도록 하다가 온수를 사용하지 않으면 온수열교환기측으로 공급되던 난방수의 일부를 난방배관측으로 공급하여 과열을 방지할 수 있도록 함으로써, 난방모드와 온수모드를 효율적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

이하 예시도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템의 구성도를 나타내고, 도 2는 본 고안에 따른 전기결선도를 나타낸다.

연탄보일러(10)는 도시되지는 않았지만 내부에 연탄을 수납하여 연소시키는 화덕이 설치되고, 화덕 주위에는 연소열과 열교환을 위한 물탱크나 열교환파이프가 설치되어 있다. 그리고 상기 물탱크나 열교환파이프의 일측단에는 난방출구(11)와 난방환수구(15)가 설치되어, 그 사이에 난방출수관(12)과 난방환수관(14)을 매개로 난방배관(13)이 설치되어 있다.

난방출구(11)에서 출수되어 난방배관(13)을 거쳐 난방환수구(15)로 순환되는 난방유로상에는 난방수를 원활하게 순환시키기 위한 순환펌프(16)가 설치된다. 도시된 예에서는 난방출구(11)에 인접되게 설치된 상태를 나타낸다.

난방출수관(12)과 난방환수관(14) 사이에는 온수열교환기(20)가 설치된다. 상기 온수열교환기(20)는 난방수가 흐르는 1차배관(20a)과 직수가 흐르는 2차배관(20b)을 포함하여 이루어져 있어서 1차배관(20a)에 흐르는 난방수와 2차배관(20b)에 흐르는 직수간에 열교환이 이루어져 직수를 가열하여 온수를 생성하게 되며, 상기 온수는 주방, 욕실 샤워기 등 온수배관을 통해 온수가 필요한 곳으로 공급하게 된다. 상기 1차배관(20a)과 2차배관(20b)은 파이프형상 또는 판형상의 열교환기로 구성될 수 있다.

그리고 난방출수관(12)에서 난방배관(13)과 온수열교환기(20)측으로 갈라지는 분기점에는 난방출구(11)에서 출수되는 난방수를 난방배관(13) 또는 온수열교환기(20)로 선택적으로 공급하는 3방변(17)이 설치된다.

한편, 상기 3방변(17)의 난방배관(13)측 연결관과 온수열교환기(20)측 연결관 사이에는 투웨이밸브(18)를 설치할 수 있다. 상기 투웨이밸브(18)는 후술되는 바와 같이 온수열교환기(20)가 과열의 우려가 있을 때 온수열교환기(20)로 흐르는 난방수의 일부를 난방배관(13)측으로 바이패스시켜 과열을 방지하기 위한 것이다.

상기 난방출수관(12)과 난방환수관(14)에는 각각 난방출수온도센서(22)와 난방환수온도센서(24)를 설치하여 출수되는 난방수의 온도와 환수되는 난방수의 온도를 감지하도록 되어 있으며, 상기 감지된 난방출수온도와 난방환수온도는 콘트롤 러(30)로 전송되도록 연결된다.

콘트롤러(30)는 도 2의 전기결선도에 도시된 바와 같이 난방버튼(26)과 온수버튼(28)을 구비하고 있고, 난방출수온도센서(22)와 난방환수온도센서(24)를 구비하고 있어서, 난방버튼(26)과 온수버튼(28)의 선택에 따라 난방출수온도와 난방환수온도를 감안하여 순환펌프(16)와 3방변(17) 및 투웨이밸브(18)의 동작을 제어함으로써 온수모드 또는 난방모드를 수행하도록 이루어져 있다.

난방모드에서는 콘트롤러(30)가 3방변(17)의 개로를 난방배관(13)측으로 개방한다. 이때 온수열교환기(20)측의 유로는 차단된다.

그리하여 온수보일러(10)에서 가열된 난방수는 난방출구(11)에서 출수되어 순환펌프(16)와 3방변(17)을 통해 난방배관(13)으로 공급되어 난방이 이루어지고, 이어 난방환수관(14)을 통해 난방환수구(15)로 유입되어 다시 온수보일러(10)에서 열교환이 이루어지는 동작이 반복된다.

이때, 콘트롤러(30)는 난방출수온도센서(22)에 설정된 온도보다 난방수온도가 높으면 순환펌프(16)를 동작시켜 난방을 하고 설정온도 이하이면 순환펌프(16)의 동작을 정지하면서 실내난방을 한다.

한편, 온수모드에서는 3방변(17)의 개로를 온수열교환기(20)측으로 개방한다. 이때 난방배관(13)측의 유로는 차단된다. 이는 난방배관(13)측으로 난방수가 흐르는 것을 방지하여 난방출구(11)에서 출수된 난방수의 열을 온수열교환기(20)에서 온수열교환에 전적으로 이용하기 위함이다.

그리하여 온수보일러(10)에서 가열된 난방수는 난방출구(11)에서 출수되어 순환펌프(16)와 3방변(17)을 통해 온수열교환기(20), 즉 1차배관(20a)으로 공급되어 2차배관(20b)으로 열교환이 이루어지고, 2차배관(20b)에서는 유입되는 직수를 가열하여 온수를 공급할 수 있게 된다.

그런데, 온수모드에서 온수를 사용하지 않을 경우에 연탄보일러(10)에서 가열된 물이 열교환이 이루어지지 않으므로 과열이 발생할 수 있다. 이를 위해 콘트롤러(30)는 난방출수온도센서(22)에 설정된 온도보다 난방수온도가 높으면 순환펌프(16)를 동작시켜 온수열교환기(20)에서 온수열교환을 하도록 하고 설정온도 이하이면 순환펌프(16)의 동작을 정지하면서 온수열교환을 하도록 하다가, 온수를 사용하지 않는 경우, 즉 온수를 사용하지 않음에 따라 난방환수구(15)로 환수되는 난방수의 온도가 난방환수온도센서(24)에 설정된 온도보다 높아지게 되면 콘트롤러(30)는 투웨이밸브(18)가 개방되도록 제어하여 난방수의 일부를 난방배관(13)으로 바이패스시킴으로써, 온수열교환기(20)로 순환되는 난방수가 과열되는 것을 방지한다. 이후 난방수의 온도가 난방환수온도센서(24)에 설정된 온도보다 낮아지게 되면 콘트롤러(30)는 투웨이밸브(18)가 폐쇄되도록 제어하여 모든 난방수가 온수열교환장치(20)로 공급되도록 함으로써 온수열교환기(20)에서 신속하게 온수열교환을 할 수 있도록 한다.

상기 투웨이밸브(18)는 3방변(17)보다 온수출구의 단면적이 작은 것을 사용함이 바람직하다. 이는 3방변(17)과 같이 단면적이 큰 것을 난방수의 바이패스에 사용하게 되면 온수모드에서 온수열교환기(20)로 공급되는 난방수의 온도가 순간적으로 저하되어 온수생성기능을 제대로 수행할 수 없기 때문이다.

보충수 탱크(40)는 난방유로상의 난방수가 부족한 경우 난방수를 보충하거나, 난방유로상에 기포가 포함되어 있는 경우 기포를 배출하여 난방수의 순환과 열전달을 원활하게 하는 작용을 하는 것이다.

도 3은 본 고안의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 본 실시예에서 도 1에 도시된 실시예와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하여 설명하며, 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 비교하여 볼 때, 온수생성을 위해 별도의 온수열교환기를 구비하고 있지 않고 연탄보일러(100)내에서 온수를 생성할 수 있는 구조를 구비하고 있음이 상이하다.

즉, 본 실시예에 따른 연탄보일러(100)는 내부에 구비된 물탱크에 온수열교환기가 수납되어 간접 열교환방식에 의거 온수를 생성하도록 하는 저탕식 난방/온수 겸용 연탄보일러나, 난방코일속에 온수코일이 수납된 2중관 열교환기가 사용되는 코일식 난방/온수 겸용 연탄보일러를 나타낸다.

난방모드에서 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 같이 투웨이밸브(18)가 폐쇄되고 3방변(17)이 개방된 상태에서 순환펌프의(16)의 작동으로 난방출구(11)에서 출수된 난방수가 3방변(17)을 통해 난방배관(13)으로 공급되어 난방을 하게 되고, 이후 난방환수구(15)를 통해 환수되어 다시 열교환이 이루어지며, 이때 콘트롤러(30)가 난방출수온도센서(22)에 설정된 온도보다 난방수온도가 높은 것으로 감지하면 순환펌프(16)를 동작시켜 난방을 하고 설정온도 이하이면 순환펌프(16)의 동작을 정지하면서 실내난방을 한다.

온수모드에서는 콘트롤러(30)가 3방변(17)과 투웨이밸브(18)를 폐쇄시켜 온 수보일러(100)의 연소열을 최대한 온수열교환에 사용할 수 있도록 하다가, 난방환수온도센서(24)에 의해 감지되는 난방수의 환수온도가 사전에 설정된 온도이상이면 사전에 설정된 적정 온도 이하로 떨어질 때까지 투웨이밸브(18)를 개방시켜 연탄보일러(100)내의 물탱크 또는 열교환코일내의 난방수를 난방배관(13)측으로 이송시켜 난방수의 온도가 떨어지도록 함으로써 온수배관상의 온수가 지나치게 과열되지 않도록 한다.

이에 따라 온수의 온도는 항상 적정 온도범위내로 유지되어 주방, 욕실 샤워기 등 필요한 곳으로 공급될 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 전기결선도,

도 3는 본 고안의 다른 실시예를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,100 -- 연탄보일러, 11 -- 난방출구,

12 -- 난방출수관, 13 -- 난방배관,

14 -- 난방환수관, 15 -- 난방환수구,

16 -- 순환펌프, 17 -- 3방변,

18 -- 투웨이밸브, 20 -- 온수열교환기,

20a -- 1차배관, 20b -- 2차배관,

22 -- 난방출수온도센서, 24 -- 난방환수온도센서,

26 -- 난방버튼, 28 -- 온수버튼,

30 -- 콘트롤러, 40 -- 보충수 탱크.

Claims (4)

1. 연탄보일러의 난방출수관과 난방환수관 사이에 난방배관을 연결하고, 상기 난방출수관 또는 난방환수관에 순환펌프를 설치하여 이루어진 연탄보일러의 난방 제어시스템에 있어서, 상기 난방출수관과 난방환수관 사이에 온수열교환기를 설치하되, 상기 난방출수관에는 난방수를 난방배관 또는 온수열교환기로 선택적으로 공급하는 3방변을 설치함과 아울러, 온수버튼과 난방버튼을 구비하여, 온수/난방버튼의 작동에 따라 상기 순환펌프와 3방변의 작동을 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템.
2. 제1기에 있어서, 상기 3방변의 난방배관측 연결관과 온수열교환기측 연결관간에는 투웨이밸브를 연결하고, 상기 난방출수관과 난방환수관에 각각 난방출수온도 감지센서와 난방환수온도 감지센서를 설치하며, 온수/난방 버튼의 작동에 따라 난방출수온도와 난방환수온도를 감지하여 상기 순환펌프와 3방변 및 투웨이밸브의 작동을 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템.
3. 제2항에 있어서, 온수버튼의 작동에 따라 온수모드를 진행하는 과정에서 난 방환수온도가 사전에 설정된 온도이상이면 투웨이밸브를 개방시켜 온수열교환기로 공급되던 난방수 일부를 난방배관으로 바이패스시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템.
4. 연탄보일러의 난방출수관과 난방환수관 사이에 난방배관을 연결하고, 상기 난방출수관 또는 난방환수관에 순환펌프를 설치하며, 연탄보일러내부에 저탕식 또는 난방코일에 온수코일이 삽입된 코일삽입식 온수열교환부를 구비하여 이루어진 연탄보일러의 난방 제어시스템에 있어서, 상기 난방출수관에 설치되는 3방변; 상기 3방변과 병렬로 설치되는 투웨이밸브; 상기 난방출수관과 난방환수관에 각각 설치되는 난방출수온도 감지센서와 난방환수온도 감지센서; 온수버튼과 난방버튼을 구비하여, 온수/난방버튼의 작동에 따라 상기 순환펌프와 3방변의 작동을 제어하되, 온수버튼의 작동에 따라 온수모드를 진행하는 과정에서 난방환수온도가 사전에 설정된 온도이상이면 투웨이밸브를 개방시켜 보일러내 온수열교환부의 난방수를 난방배관으로 바이패스시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연탄보일러의 난방/온수 자동제어시스템.

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