KR20100000118A - 온수 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온수 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입수구로 유입된 저온의 물을 가열장치에 의해 고온으로 가열하여 출수구를 통해 공급하는 온수 공급 시스템에 관한 것이다. 상기 온수 공급 시스템은 입수된 물을 사용자가 설정한 온도로 공급할 수 있도록 가열장치의 열을 입수된 물에 전달하기 위한 열교환기; 온수 공급 시스템 내로 입수되는 유량을 측정하는 유량 센서; 상기 열교환기를 빠져나온 물을 저장하기 위한 물탱크; 물이 흐르는 배관의 소정 위치에 설치된 온도 센서; 사용자가 원하는 조건을 입력할 수 있도록 입력부를 갖는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 온도 센서에서 측정된 온도와 사용자 설정 온도를 비교하여 상기 가열장치의 작동을 제어하고, 상기 유량 센서에서 측정된 유량의 변동에 따라 상기 가열장치의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

온수 공급 시스템, 열교환기, 유량 센서, 물탱크, 온도 센서, 제어기

Description

온수 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온수 공급 시스템 {Hot water supply system for maintaining constantly a hot water temperature}

본 발명은 온수 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온수공급 시스템에 관한 것이다. 특히, 온수 사용량의 변동에 따라 일시적으로 발생하는 온수 온도의 오버슈트 및 언더슈트를 개선하는 온수 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 온수 공급 시스템(이하, "온수기")은 단시간 내에 사용자가 설정한 온도로 물을 가열하여 공급하기 위한 것으로, 얼마나 짧은 시간에 사용자가 설정한 온도에까지 도달할 수 있는지와, 온수의 사용량이 변하더라도 설정 온도를 그대로 유지하면서 온수를 공급할 수 있는지가 온수기의 성능을 결정짓는 중요한 기준이 된다.

도 1의 (a)는 바이패스(by-pass) 밸브를 갖는 종래의 온수기의 구성도이고, (b)는 이러한 온수기에서 온수 사용량의 감소에 따른 온수 온도 변화를 나타내는 그래프이다.

상기 온수기는 입수되는 물의 유량을 감지하는 유량센서(1), 입수되는 물의 온도를 측정하는 입수온도센서(2), 가열 장치(버너)의 열을 내부에 입수된 물로 전 달하는 열교환기(3), 입수부와 출수부를 직접 연결하는 배관(4), 입수되는 물을 열교환기(3)를 거치지 않고 바로 출수부로 공급하기 위한 바이패스 밸브(5), 출수부의 온수 온도를 측정하는 출수온도센서(6), 출수되는 온수량을 조절하는 유량조절밸브(7)를 포함한다.

사용자가 온수 사용 중에 예를 들어, 도 1의 (b)의 그래프에서 P1으로 표시된 시점에 많은 유량에서 적은 유량으로 온수 사용량을 감소시켰을 때, 제어기(도시 안됨)는 유량이 적어지는 것을 유량센서(1)를 통해 감지하고 버너의 화력을 줄이게 된다. 그러나, 이전에 많은 유량의 온수 사용량에 따라 열교환기(3) 내부에는 이미 많은 양의 열이 공급되어 있는 반면에 열교환기를 통과하는 유량은 적어지므로, 버너의 화력을 줄인다고 해도 일시적으로는 설정온도보다 고온의 온수가 출수된다.

고온의 온수가 출수[이하, "오버슈트(overshoot)"라 함]되는 시간을 최소한으로 줄이기 위해, 제어기는 일시적으로 버너의 화력을 급격히 낮추게 된다. 이에 따라, 도 1의 (b)의 그래프에 도시된 바와 같이, 일시적으로 사용자가 설정한 온도보다 높은 온수가 출수되다가[화살표 (a) 참조], 이후에 얼마 동안은 설정 온도보다 낮은 온도의 온수가 출수[이하, "언더슈트(undershoot)"라 함]되는 것이다[화살표 (b) 참조].

이와 같이, 사용자가 많은 유량을 사용하다가 적은 유량으로 변경했을 때 일시적으로 출수 온도가 높아지는 것을 방지하기 위해, 평상시에는 바이패스 밸브를 잠그고 있고, 사용 유량의 급격한 감소에 따른 오버슈트가 발생했을 경우에는, 바 이패스 밸브(5)를 열어 입수되는 물을 열교환기(3)를 거치지 않고 바로 출수부로 보내게 된다. 바이패스 밸브(5)를 거쳐 출수부로 보내지는 저온의 물이 오버슈트된 고온의 물과 섞이게 하여, 출수 온도의 오버슈트 현상을 완화시키게 된다.

그러나, 이러한 바이패스 밸브(5)를 갖는 온수기는 적은 유량의 온수를 사용하다가 많은 유량의 온수를 사용하게 될 경우, 반대로 언더슈트가 심해지는 것을 방지하기는 어렵다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 종래의 바이패스 밸브 대신에 유량 조절이 가능한 믹싱(mixing) 밸브(8)를 갖는 온수기가 개발되었다.

이러한 온수기는 평상시에도 믹싱 밸브(8)를 약간 개방하여 입수되는 물 중 소량의 물을 열교환기(3)를 거치지 않고 출수부로 흐르게 한다. 따라서, 열교환기(3)를 거치지 않은 저온의 물이 출수부로 들어와 열교환기(3)를 거친 물과 섞이게 되므로, 열교환기의 제어온도는 사용자가 설정한 온도보다 높게 설정된다. 이렇게 하면, 믹싱 밸브(8)를 통과한 물과 열교환기(3)를 통과한 물이 섞여, 출수부의 온수 온도는 사용자가 설정한 온도에 도달하게 된다.

예를 들어, 도 2의 (b)의 그래프에서 P1으로 표시된 시점에 온수 사용량이 급격히 감소한 경우에는, 제어기는 믹싱 밸브(8)를 더 개방하여 일시적인 오버슈트를 완화시킨다. 한편, 온수 사용량이 갑자기 증가하여 언더슈트가 발생될 경우에는, 제어기는 믹싱 밸브(8)를 더 폐쇄하여 열교환기를 거치지 않고 출수부로 바로 공급되는 물의 양을 줄인다. 따라서, 열교환기(3)를 거쳐서 출수부로 나오는 물의 양을 상대적으로 증가시켜 설정 온도를 맞추는 방식을 취하게 된다.

이와 같이 믹싱 밸브를 사용하면, 온수 사용량의 변동에 따른 온도 변화가 급격히 줄게 되어 비교적 설정 온도에 근접하는 온수를 사용할 수 있게 된다. 도 2의 (b)의 그래프로부터 온수 사용량의 감소에 따른 온수 온도의 오버슈트와 언더슈트가 도 1의 (b)의 그래프보다 상당히 줄어든 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 도 1의 (a)에 도시된 온수기는 온수 사용량의 감소에 따른 일시적인 온수 온도의 오버슈트는 개선할 수 있지만, 온수 사용량이 증가되었을 때는 언더슈트에 효과적으로 대처할 수 없다는 단점이 있다.

이에 반해, 도 2의 (a)에 도시된 온수기는 온수 사용량의 변동에 따른 온수 온도의 일시적인 오버슈트와 언더슈트에 모두 대처할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 온수기는 온수 사용시 유량 변화에 따른 온수 온도 제어 개선을 위해 열교환기 출구 온도를 사용자가 선택한 설정 온도보다 평균 20℃ 가량 높게 제어함으로써 온수기의 효율이 떨어진다는 문제가 있다.

또한, 알려진 바와 같이 콘덴싱 온수기의 경우 배기가스의 응축열을 회수하여 온수 가열에 활용하고 있는데, 열교환기 출구 온도를 높게 제어하면 통상 약 55℃ 이하인 배기가스의 응축 온도보다 온수 출구 온도가 높게 되어, 배기가스 응축이 어렵게 된다. 따라서, 배기가스의 응축열을 회수할 수 없게 되어 온수기의 효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 사용하는 물의 수질에 따라 일부 석회가 포함된 경우에, 이러한 석회는 대부분 55℃ 이상에서 석출된다. 도 2의 (a)의 온수기의 경우, 사용자가 일반 적으로 설정하는 온도인 약 50℃를 온수 설정 온도라고 가정했을 때, 온수 출구온도를 제어하기 위해 열교환기는 설정 온도인 50℃보다 약 20℃ 높은 70℃로 제어하게 된다. 사용자의 입수부로 들어오는 물에 석회가 포함된 경우, 열교환기 내부에 석회가 석출되어 장기간 사용 시 온수기의 효율이 저하되고, 열교환기 내부의 열전달이 감소하게 되어 국부 비등이 발생할 수 있고, 그에 따라 온수기의 내구성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 온수기의 효율을 최대한 유지하면서, 온수 사용량의 변동에 따라 일시적으로 발생하는 온수 온도의 오버슈트 및 언더슈트를 개선하는 온수기를 제공하는 것이다.

또한, 콘덴싱 온수기의 경우 열교환기 출구 온도를 배기가스의 응축 온도 이하로 제어함으로써, 배기가스의 응축열을 회수할 수 있어 온수기의 효율을 향상시킬 수 있는 온수기를 제공하는 것이다.

또한, 입수되는 물에 석회 성분이 포함된 경우, 열교환기 내부 온도를 석회가 석출되는 온도 이하로 제어함으로써, 열교환기 내부에 석회가 석출되는 것을 방지할 수 있는 온수기를 제공하는 것이다.

본 발명의 온수 공급 시스템은 입수구로 유입된 저온의 물을 가열장치에 의해 고온으로 가열하여 출수구를 통해 공급하는 것으로서, 입수된 물을 사용자가 설 정한 온도로 공급할 수 있도록 가열장치의 열을 입수된 물에 전달하기 위한 열교환기; 온수 공급 시스템 내로 입수되는 유량을 측정하는 유량 센서; 상기 열교환기를 빠져나온 물을 저장하기 위한 물탱크; 물이 흐르는 배관의 소정 위치에 설치된 온도 센서; 사용자가 원하는 조건을 입력할 수 있도록 입력부를 갖는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 온도 센서에서 측정된 온도와 사용자 설정 온도를 비교하여 상기 가열장치의 작동을 제어하고, 상기 유량 센서에서 측정된 유량의 변동에 따라 상기 가열장치의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출수구 측의 배관상에 형성되는 제1 분기점과, 상기 입수구 측의 배관상에 형성되는 제2 분기점을 연결하는 배관 상에 설치되는 펌프를 더 포함하고, 사용자가 온수를 사용하지 않을 때, 상기 제어기는 예열 순환 온도에 따라 온수 공급 시스템 내부의 물을 상기 펌프에 의해 제1 분기점, 제2 분기점 및 열교환기를 연결하는 내부 순환 경로로 순환시키는 예열 순환 모드를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기는 사용자가 입력부에 입력한 설정 온도를 기준으로 상기 설정 온도 위의 소정 온도를 예열 순환 오프(off) 온도로, 상기 설정 온도 아래의 소정 온도를 예열 순환 온(on) 온도로 결정하고, 상기 온도센서가 측정한 온도가 예열 순환 온 온도 이하일 때는 가열장치의 작동을 개시하고, 예열 순환 오프 온도이상일 때는 가열장치의 작동을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 사용자가 상기 예열 순환 모드가 이루어지는 시간을 하루 중에서 선택하여 상기 입력부에 입력하면, 상기 제어기는 그에 따라 상기 예열 순환 모드를 제 어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펌프와 상기 제2 분기점을 연결하는 배관상에 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 분기점과 상기 출수구를 연결하는 배관상에 제3 분기점을 형성하고, 상기 제1 분기점과 상기 펌프 사이에 3방 밸브를 구비하여, 예열 순환 모드시 예열된 물이 상기 제3 분기점과 상기 3방 밸브를 연결하는 별도의 배관상에 구비된 라디에이터를 경유하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 온수 사용량이 변했을 경우, 일시적인 온수 온도 변화를 물탱크를 통해 흡수할 수 있게 되어, 온수 온도의 큰 변화 없이 온수를 사용할 수 있다. 또한, 콘덴싱 온수기의 경우 열교환기 출구온도가 배기가스의 응축 온도 이하로 제어됨에 따라 온수기 효율이 상승되고, 석회가 석출되는 온도보다 낮은 온도로 열교환기 내부 온도를 제어할 수 있게 되어 열 교환기의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 온수기 내에 일정량의 물을 저장하는 물탱크를 구비하고, 온수를 사용하지 않는 상태에서도 상기 물탱크 내에 저장된 물과 배관상에 잔류하는 물을 예열 순환시킴으로써, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우 최단 시간 내에 설정 온도 수준의 온수를 공급할 수 있고, 겨울철 외기 온도 저하로 인한 배관 동파를 방지할 수 있다.

또한, 상기 예열 순환 과정에서 물의 이동 경로를 3방 밸브의 수동 또는 자 동 조작에 의하여 외부의 라디에이터를 경유하도록 함으로써, 하나의 내부 펌프만을 이용하여 온수기 내부에 잔류하는 물을 예열시킴과 동시에 난방 장치로도 이용할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수기의 구성도, 도 3b는 예열시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도, 도 3c는 온수 사용시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수기(100)는 입수구(10)로 유입된 물의 온도를 측정하는 입수온도센서(11), 입수되는 물의 유량을 측정하는 유량센서(12), 입수되는 물을 사용자가 설정한 온도로 보낼 수 있도록 버너의 열을 입수된 물에 전달하기 위한 열교환기(13), 열교환기를 빠져 나온 물의 온도를 측정하는 출수온도센서(14), 열교환기(13)를 빠져나온 물을 저장하는 물탱크(15)와, 온수 유량을 조절하는 유량조절밸브(16), 상기 출수구(20) 측의 배관상에 형성되는 제1 분기점(21)과 상기 입수구(10) 측의 배관상에 형성되는 제2 분기 점(22)을 연결하는 배관(24) 상에 설치되는 펌프(17), 역류를 방지하는 체크 밸브(18), 사용자가 원하는 조건을 입력할 수 있도록 입력부(31)를 갖는 제어기(30)를 포함한다.

사용자가 온수를 사용하지 않을 때는, 출수구(20)는 닫히고, 펌프(17)에 의한 압력으로 도 3b에서 굵은 선으로 도시된 경로를 따라 온수가 순환하는 예열 순환 모드가 작동된다.

예열 순환 모드에서, 상기 출수온도센서(14)와 연결되는 제어기(30)에서는 상기 출수온도센서(14)에서 측정한 온도와 사용자가 입력부에 입력한 설정 온도를 서로 비교하여, 예컨대 사용자 설정 온도가 40℃인 경우에, 출수온도센서(14)에서 측정한 온도가 설정 온도보다 +5℃ 이상인 경우에는 열교환기(13)에서의 가열을 정지(OFF)시키고, -5℃ 이하인 경우에는 열교환기(13)에서의 가열을 개시(ON)하는 것으로 구성할 수 있다. 상기 예시된 설정 온도와 허용 범위는 사용자가 변경할 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 제1 분기점(21), 펌프(17), 제2 분기점(22) 및 열교환기(13)를 연결하는 내부 순환의 폐경로를 형성함으로써, 사용자가 온수를 사용하지 않을 때에도 상기 물탱크(15)에 저장되는 물과 온수기(100) 내부의 배관상에 잔류하는 물을 예열시켜 둔다. 따라서, 사용자가 온수 사용을 개시할 때, 상기 예열된 물은 언제라도 단시간 내에 사용자가 설정한 온수 온도에 도달할 수 있게 된다.

또한, 예열 순환 모드를 통해 온수가 항상 순환되고 있으므로, 겨울철에 외기 온도 저하로 온수기의 배관이 동파되는 것을 방지하는 부가적인 효과도 얻을 수 있다.

이러한 예열 순환이 이루어지는 시간은 사용자가 입력부(31)를 조작하여 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 24시간 동안 언제라도 예열 순환이 이루어지게 설정할 수 있다. 이와 달리, 사용자는 수면 시간을 제외한 시간, 예를 들어 오전 6시부터 오후 12시까지 예열 순환이 이루어지게 설정할 수도 있다.

사용자가 온수를 사용 중일 때는, 도 3c에 굵은 선으로 도시된 바와 같이, 입수구(10)를 통해 유입된 물은 열교환기(13)에서 가열된 후, 물탱크(15)를 경유하여 출수구(20)를 통해 배출됨으로써 사용자에게 공급된다.

사용자가 온수를 사용하기 위해 출수구(20)에 설치된 밸브를 개방하게 되면, 제1 분기점(21)에 도달한 물은 압력차에 의해 출수구(20)로 모두 배출되고, 더 이상 도 3b에서와 같은 내부 순환은 이루어지지 않는다. 입수구(10)와 열교환기(13)를 연결하는 배관 상에는 유량센서(12)가 구비되어 있어, 물의 유동이 감지되는 경우 감지된 신호는 제어기(30)로 보내지고, 상기 제어기(30)는 가열장치를 작동시켜 열교환기(13)에서의 온도를 제어하게 된다.

이하에서는 사용자의 온수 사용량이 변경되었을 때, 온수 온도의 일시적인 오버슈트 및 언더슈트를 방지하여 온수 온도 변화를 최소화할 수 있는 본 발명의 구성에 대해 설명하기로 한다.

사용자가 온수를 사용하게 되면 유입되는 물의 온도를 입수온도센서(11)를 통해 감지하고, 사용하는 온수 유량을 유량센서(12)를 통해 파악하게 된다. 이를 통해 사용자가 설정한 온수 온도로 제어하기 위한 온수기 버너의 화력을 결정하고, 이러한 버너의 화력이 열교환기(13)를 통해 유입되는 물에 열전달되어, 사용자가 설정한 온도로 온수가 배출될 수 있게 한다. 따라서, 열교환기(13)를 빠져나와 물탱크(15)에 저장되는 물의 온도는 사용자가 설정한 온도와 같게 된다.

사용자가 온수 사용량을 증가시켰을 경우, 유량센서(12)를 통해 온수 사용량의 증가를 파악하게 되고, 이때 제어부(30)는 버너 화력을 증가시켜 온수 온도가 설정온도에 도달하게 제어한다. 그러나, 제어부(30)가 온수 사용량의 증가를 파악하여 버너 화력을 증가시키기까지에는 어느 정도의 시간차가 있고, 그 사이에 이미 열교환기(13)에는 상당한 양의 물이 입수되어 있다. 버너의 화력을 바로 증가시킨다고 해도, 이전에 적은 유량에 맞춰진 열교환기(13) 내부의 열은 점진적으로 증가되는 반면에, 그 사이에 열교환기(13)를 통과하는 유량은 더 많아지므로, 열교환기를 빠져나오는 물의 온도가 일시적으로 설정 온도보다 낮아지는 언더슈트가 발생된다.

그러나, 본 발명의 온수기(100)의 경우 열교환기(13)를 빠져나온 물은, 사용자에게 공급되기 전에 물탱크(15)에 저장되어 있던 물과 섞이게 된다. 물탱크(15)에는 항상 사용자가 설정한 온수 온도에 근접하는 온수가 저장되어 있으므로, 열교환기(13)를 빠져나온 비교적 낮은 온도의 물이 사용자에게 공급되기 전에 물탱크(15)에 저장되어 있던 물과 섞이게 되면, 사용자가 설정한 온도에 어느 정도 근접하는 온수 온도를 갖게 된다.

따라서, 온수 사용량의 증가에 따른 일시적인 언더슈트의 양이 물탱크에서 상당부분 흡수되므로, 온수 온도의 큰 변화없이 사용자에게 온수를 공급할 수 있게 된다. 마찬가지로, 온수 사용량이 증가된 경우 이러한 언더슈트를 완화시키기 위해 버너의 화력을 급격히 증가시킴으로써 발생되는 오버슈트도 물탱크에서 상당부분 흡수될 수 있다.

도 5의 (a)에는 사용자가 온수 사용량을 증가시켰을 때, 본 발명에 따른 온수기(100)의 온수 온도 변화가 도시되어 있으며, 그래프로부터 오버슈트와 언더슈트가 종래의 온수기에 비해 현저히 줄어든 것을 알 수 있다.

사용자가 온수 사용량을 감소시켰을 경우에도, 일시적으로 열교환기(13)를 빠져나오는 물의 온도가 높아지는 오버슈트가 발생하지만, 열교환기를 빠져나온 비교적 높은 온도의 물이 물탱크에 저장된 물과 섞이게 되므로, 오버슈트의 양을 상당부분 물탱크에서 흡수하게 된다. 따라서, 오버슈트의 양의 현저히 줄어들게 되어 온수 온도의 큰 변화 없이 사용자에게 온수를 공급할 수 있게 된다. 마찬가지로, 온수 사용량이 감소된 경우 오버슈트를 방지하기 위해 버너의 화력을 급격히 감소시켜서 발생되는 언더슈트도 물탱크에서 상당부분 흡수될 수 있다.

도 5의 (b)에는 사용자가 온수 사용량을 감소시켰을 때, 본 발명에 따른 온수기(100)의 온수 온도 변화가 도시되어 있으며, 그래프로부터 오버슈트와 언더슈트가 종래의 온수기에 비해 현저히 줄어든 것을 알 수 있다.

사용자의 온수 사용량의 증감에 대처하기 위해 물탱크(15)의 용량은 클수록 유리하지만, 물탱크(15)의 용량이 커질 경우 온수기의 전체 크기도 따라서 커지므로, 물탱크의 용량 증가에는 어느 정도의 한계가 있다. 일반적으로, 물탱크의 용량은 2 내지 3ℓ 정도이다.

본 발명에서 유량조절밸브(14)가 출수구(20) 측에 위치한 것으로 도시되어 있지만, 설계상 필요에 따라 입수구(10) 측에 위치해도 무방하다.

이하에서는 본 발명의 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명의 온수기(100)의 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수기(100)의 구성도, 도 4b는 예열시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도, 도 4c는 온수 사용시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수기(100)의 구성은 상기 제1 실시예에 따른 구성에 추가하여, 상기 제1 분기점(21)과 제2 분기점(22)을 연결하는 배관(24) 상에 3방 밸브(19)가 구비된다. 또한, 제1 분기점(21)과 출수구(20)를 연결하는 배관상에 제3 분기점(23)을 형성하고, 상기 제3 분기점(23)과 상기 3방 밸브(19)를 연결하는 별도의 배관상에 라디에이터(25)가 구비된다. 상기 3방 밸브(19)는 두 개의 입구(19a, 19b)와 한 개의 출구(19c)로 구성되어 물의 이동 경로를 변경시킬 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 예열 순환 과정은, 사용자가 온수를 사용하지 않는 경우에 3방 밸브(19)의 제1 입구(19a)와 출수 구(20)는 닫히고, 3방 밸브(19)의 제2 입구(19b)와 출구(19c)는 개방됨으로써 도시된 바와 같은 경로를 따라 물이 내부 순환을 하게 된다.

이러한 온수기(100)의 구조를 통하여 겨울철 영하의 온도에서도 배관이 동파됨을 방지할 수 있으며, 외부의 라디에이터(25)에 예열 순환되는 온수의 열을 전달하여 난방용으로도 사용할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 특징은 도 4b에서와 같이 물을 순환시킴으로써 온수의 공급과 외부 난방을 하나의 펌프(17)만을 사용하여 달성할 수 있다는 것이다.

도 4c는 사용자가 온수를 사용하는 경우의 물의 흐름 경로를 나타내며, 상기 도 3c의 제1 실시예에서와 마찬가지로 작동된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 온수기(100)에서 온수 사용량이 변했을 경우, 일시적인 온수 온도 변화를 물탱크(15)를 통해 흡수할 수 있어, 온수 온도의 큰 변화 없이 온수를 공급할 수 있다.

또한, 열교환기(13)의 제어 온도를 온수 설정 온도 정도로 제어하면 되므로, 열교환기 출구온도가 배기가스의 응축 온도 이하로 되어 온수기 효율이 상승되고, 물에 일부 석회가 포함된 경우에도 석회 성분이 석출되지 않아 열 교환기의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 사용자가 온수를 사용하지 않을 때에는, 예열 순환 모드를 통해 온수기 내부의 물을 순환시킴으로써, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우 최단 시간 내에 설정 온도 수준의 온수를 공급할 수 있고, 겨울철 외기 온도 저하로 인한 배 관 동파를 방지할 수 있다.

또한, 상기 예열 순환 과정에서 물의 이동 경로를 3방 밸브의 수동 또는 자동 조작에 의하여 외부의 라디에이터를 경유하도록 함으로써, 하나의 내부 펌프만을 이용하여 온수기 내부에 잔류하는 물을 예열시킴과 동시에 난방 장치로도 이용할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1의 (a)는 바이패스 밸브를 갖는 종래의 온수 공급 시스템의 구성도이고, (b)는 온수 사용량의 감소에 따른 온수 온도 변화를 나타내는 그래프.

도 2의 (a)는 믹싱 밸브를 갖는 종래의 온수 공급 시스템의 구성도이고, (b)는 온수 사용량의 감소에 따른 온수 온도 변화를 나타내는 그래프.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온수 공급 시스템의 구성도.

도 3b는 도 3a의 온수 공급 시스템에서 예열시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도.

도 3c는 도 3a의 온수 공급 시스템에서 온수 사용시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도.

도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온수 공급 시스템의 구성도.

도 4b는 도 4a의 온수 공급 시스템에서 예열시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도.

도 4c는 도 4a의 온수 공급 시스템에서 온수 사용시 물의 흐름 경로를 나타내는 상태도.

도 5는 본 발명의 온수 공급 시스템에서 온수 사용량의 증감에 따른 온수 온도 변화를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유량 센서 2 : 입구 온도 센서

3 : 열교환기 5 : 바이패스 밸브

6 : 출수 온도 센서 7 : 유량 조절 밸브

8 : 믹싱 밸브 10 : 입수구

11 : 입수온도센서 12 : 유량센서

13 : 열교환기 14 : 출수온도센서

15 : 물탱크 16 : 유량조절밸브

17 : 펌프 18 : 체크밸브

19 : 삼방밸브 20 : 출수구

21 : 제1 분기점 22 : 제2 분기점

23 : 제3 분기점 24 : 배관

25 : 라디에이터

Claims (6)

1. 입수구로 유입된 저온의 물을 가열장치에 의해 고온으로 가열하여 출수구를 통해 공급하는 온수 공급 시스템에 있어서,

   입수된 물을 사용자가 설정한 온도로 공급할 수 있도록 가열장치의 열을 입수된 물에 전달하기 위한 열교환기;

   온수 공급 시스템 내로 입수되는 유량을 측정하는 유량 센서;

   상기 열교환기를 빠져나온 물을 저장하기 위한 물탱크;

   물이 흐르는 배관의 소정 위치에 설치된 온도 센서;

   사용자가 원하는 조건을 입력할 수 있도록 입력부를 갖는 제어기를 포함하고,

   상기 제어기는 상기 온도 센서에서 측정된 온도와 사용자 설정 온도를 비교하여 상기 가열장치의 작동을 제어하고, 상기 유량 센서에서 측정된 유량의 변동에 따라 상기 가열장치의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 출수구 측의 배관상에 형성되는 제1 분기점과, 상기 입수구 측의 배관상에 형성되는 제2 분기점을 연결하는 배관 상에 설치되는 펌프를 더 포함하고,

   사용자가 온수를 사용하지 않을 때, 상기 제어기는 예열 순환 온도에 따라 온수 공급 시스템 내부의 물을 상기 펌프에 의해 제1 분기점, 제2 분기점 및 열교 환기를 연결하는 내부 순환 경로로 순환시키는 예열 순환 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 사용자가 입력부에 입력한 설정 온도를 기준으로 상기 설정 온도 위의 소정 온도를 예열 순환 오프(off) 온도로, 상기 설정 온도 아래의 소정 온도를 예열 순환 온(on) 온도로 결정하고, 상기 온도센서가 측정한 온도가 예열 순환 온 온도 이하일 때는 가열장치의 작동을 개시하고, 예열 순환 오프 온도 이상일 때는 가열장치의 작동을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.
4. 제3항에 있어서, 사용자가 상기 예열 순환 모드가 이루어지는 시간을 하루 중에서 선택하여 상기 입력부에 입력하면, 상기 제어기는 그에 따라 상기 예열 순환 모드를 제어하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 펌프와 상기 제2 분기점을 연결하는 배관상에 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 분기점과 상기 출수구를 연결하는 배관상에 제3 분기점을 형성하고,

   상기 제1 분기점과 상기 펌프 사이에 3방 밸브를 구비하여, 예열 순환 모드 시 예열된 물이 상기 제3 분기점과 상기 3방 밸브를 연결하는 별도의 배관상에 구비된 라디에이터를 경유하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온수 공급 시스템.

Images