KR20110026549A - 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 열교환면적을 증대시키는 한편, 전기 외의 연료를 선택적으로 자동 투입함으로써 물의 가열이 신속하게 이루어지도록 하는 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템은, 물의 유입을 안내하는 공급관(100)과, 상기 공급관(100)으로부터 유입되는 물을 전기의 힘에 의해 가열하는 다수의 열전달수단(200,202,204,206)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 연결하는 안내관(110)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 차례로 통과한 물의 배출을 안내하는 배출관(120)을 포함하는 구성을 가지며; 상기 열전달수단(200,202,204,206)은, 외부로부터 공급되는 전기에 의해 발열하는 전극봉(210)과, 상기 전극봉(210)의 외측을 감싸는 유로관(220)을 포함하며; 상기 유로관(220)은, 링(RING) 형상의 단면을 가지도록 형성되어, 상기 전극봉(210)과 일정 간격 이격되는 내관(222)과, 상기 내관(222)의 외측에 일정 간격 이격 설치되는 외관(224)을 포함하는 구성을 가진다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 물의 온도상승이 신속하게 이루어지는 이점이 있다.
보일러, 전기, 가스, 하이브리드

Description

하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법{Hybrid electricity boiler system and method for controlling thereof}
본 발명은 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환면적을 증대시키는 한편, 전기 외의 연료를 선택적으로 자동 투입함으로써 물의 가열이 신속하게 이루어지도록 하는 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 보일러(boiler)는 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치를 일컫는 것으로, 연료의 종류에 따라 가스보일러, 기름보일러, 전기보일러, 연탄보일러 등으로 크게 구분된다.
특히, 전기보일러는 전기를 이용하여 열을 발생시키는 것으로, 다른 보일러에 비해 비교적 구조가 간단하고 위생적이며, 과열 등으로 인한 사고의 위험도 상대적으로 적어 점점 그 사용자가 증가하고 있는 추세이다.
이러한 전기보일러는 전기에 의해 발열되는 전열히터 등과 같은 것을 연료로 이용하여 저수조에 저장·순환되는 난방수를 직·간접으로 가열시키고, 가열된 난방수를 급수배관 및 난방배관으로 공급시킴으로써 난방 및 급탕기능을 수행할 수 있도록 제작된 기기이다.
그러나, 전열히터로 저수조에 저장된 난방수를 직접 가열하는 방식을 취하는 종래의 전기보일러는, 전열소모가 매우 클 뿐 아니라 난방이 이루어지기까지 걸리는 소요시간이 너무 길고, 반면에 열교환을 통해 난방수를 간접적으로 가열하는 방식은 직접 가열방식에 비해 전력소모는 적지만 가열효과가 비교적 낮고, 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 전기보일러는, 히터가 단 하나만 설치되어 발열 표면적이 적어 열효율이 미흡할 뿐만 아니라, 열원으로 전기만을 이용하므로 일반 가정에 보급되는 전력으로는 신속한 물의 가열에 한계가 있었다. 따라서, 가열시간이 지체됨은 물론, 지체되는 시간 동안의 방열로 인하여 많은 에너지의 낭비를 초래하는 문제점이 있다.
즉, 가정에 사용되는 보일러의 가장 기본적인 기능을 위해서는, 혹한기의 경우 통상 최소 분당 4리터(L) 이상의 물을 60℃이상의 온도로 공급할 수 있어야 하는데, 기존의 설비를 사용하여 일반 가정에 공급되는 전력(3KW)으로 이와 같은 고온의 물을 단시간에 공급하는 것은 불가능한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유입된 물이 넓은 표면적을 가지는 다수의 열전달수단을 순차적으로 통과하면서 단시간에 데워지도록 하는 하이브리드 전기보일러 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전기를 이용하는 다수의 열전달수단과, 전기 외의 연료에 의해 물을 가열하는 보조수단이 구비되어, 필요에 따라 보조수단이 작동되는 하이브리드 전기보일러 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사용자가 설정한 온도에 따라 보조수단이 선택적으로 작동되는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템은, 물의 유입을 안내하는 공급관과, 상기 공급관으로부터 유입되는 물을 전기의 힘에 의해 가열하는 다수의 열전달수단과, 상기 다수의 열전달수단을 연결하는 안내관과, 상기 다수의 열전달수단을 차례로 통과한 물의 배출을 안내하는 배출관을 포함하는 구성을 가지며; 상기 열전달수단은, 외부로부터 공급되는 전기에 의해 발열하는 전극봉과, 상기 전극봉의 외측을 감싸는 유로관을 포함하며; 상기 유로관은, 링(RING) 형상의 단면을 가지도록 형성되어, 상기 전극봉과 일정 간격 이격되는 내관과, 상기 내관의 외측에 일정 간격 이격 설치되는 외관을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법은, 초기 작동을 설정하는 초기작동단계와; 사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계와; 상기 설정판단단계에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 이상인 경우에는, 배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계와; 상기 온도판단단계에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는 보조수단의 작동을 중지시키는 보조수단중지단계와; 열전달수단으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계와; 상기 전원차단단계가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만인지의 여부를 판단하는 온도하강판단단계와; 상기 온도하강판단단계의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단으로 전원을 공급하는 전원공급단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법은, 초기 작동을 설정하는 초기작동단계와; 사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계와; 상기 설정판단단계에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 미만인 경우에는, 상기 초기작동단계가 수행되는 시간을 측정하여 측정된 측정시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단하는 초기시간판단단계와; 상기 초기시간판단단계에서의 판단결과, 측정시간이 설정시간 이상인 경우에는 보조수단의 작동을 정지시키는 보조수단정지단계와; 배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계와; 상기 온도판단단계에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는, 열전달수단으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계와; 상기 전원차단단계가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만 인지의 여부를 판단하는 온도하강판단단계와; 상기 온도하강판단단계의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단으로 전원을 공급하는 전원공급단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 실린더 형상의 열전달수단이 다수개 나란히 구비된다. 그리고, 이러한 열전달수단은 얇은 두께를 가지는 유로관이 구비되고, 내측에는 전기에 의해 발열하는 전극봉이 설치된다.
따라서, 전기의 공급에 따라 얇은 유로관을 지나는 물이 가열되므로, 물의 온도상승이 신속하게 이루어지는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 열원(전극봉)과 접하는 열전달면적(유로관)이 상대적으로 크게 되므로, 단위 열원으로부터 공급받는 열을 최대화시키는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서는 실린더 형상의 유로관을 사용하고 있으므로, 박막과 같은 평판으로 형성하는 경우에 비하여 설치면적이 작아지는 장점이 있다. 즉, 콤팩트한 전기보일러 제조가 가능하므로, 사용편의성이 향상되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 필요에 따라 전기 외에 가스 등의 연료를 이용하여 물을 추가적으로 데울 수 있는 하이브리드 형태를 구비한다. 따라서, 간이한 구조에 의해 물의 가열이 신속하게 이루어지는 장점이 있다.
이하 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 바람직한 실시예의 구 성을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 각 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 평면도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 A-A부 단면이, 도 3에는 도 1의 B-B부 단면이, 도 4에는 도 1의 C-C부 단면이 각각 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템은, 물의 유입을 안내하는 공급관(100)과, 상기 공급관(100)으로부터 유입되는 물을 전기의 힘에 의해 가열하는 다수의 열전달수단(200,202,204,206)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 연결하는 안내관(110)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 차례로 통과한 물의 배출을 안내하는 배출관(120) 등으로 구성된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 사각형상의 케이스(130)가 구비되고, 이러한 케이스(130) 내측에는 다수의 열전달수단(200,202,204,206)이 구비된다. 상기 열전달수단(200,202,204,206)은 실린더 형상으로 이루어져 서로 연결되며, 이러한 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 통해 물이 유동하면서 열전달이 이루어진다.
상기 열전달수단(200,202,204,206)은, 필요한 물의 온도에 따라 하나만 사용될 수도 있고, 여러개가 사용될 수도 있다. 본 발명 실시예에서는 도시된 바와 같이 4개의 열전달수단(200,202,204,206)이 구비되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도시된 바와 같이, 상기 열전달수단(200,202,204,206)은, 우측으로부터 제1 열전달수단(200)과 제2열전달수단(202), 제3열전달수단(204), 제4열전달수단(206) 등으로 이루어진다. 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)은, 도시된 바와 같이 동일한 크기와 형상을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제1열전달수단(200)의 하단에는 도시된 바와 같이 공급관(100)이 구비된다. 상기 공급관(100)은, 외부로부터 물이 공급되도록 안내하는 역할을 한다. 상기 공급관(100)은 직경이 12mm인 파이프로 이루어진다.
상기 공급관(100)에는 공급밸브(102)가 더 구비된다. 상기 공급밸브(102)는, 상기 공급관(100)을 통해 유입되는 물의 양을 조절하는 것으로, 수동 및 자동으로 조절되도록 구성된다.
또한, 도시되지는 않았지만, 상기 공급관(100)에는 순환펌프가 더 구비되어, 상기 공급관(100)을 통해 물이 유입된 다음, 다시 외부로 배출되도록 강제하는 역할을 하게 된다.
상기 안내관(110)은, 도시된 바와 같이, 상기 각각의 열전달수단(200,202,204,206)을 서로 연결하며, 열전달수단(200,202,204,206) 내부에서 물의 흐름이 동일한 방향으로 유동되도록 안내한다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 안내관(110)은, 제1열전달수단(200)의 상단과 제2열전달수단(202)의 하단을 서로 연결하여, 상기 제1열전달수단(200)의 상단으로부터 배출되는 물이 상기 제2열전달수단(202)의 하단을 통해 유입되도록 안내한다.
상기 배출관(120)은, 도시된 바와 같이 상기 케이스(130)의 좌측단에 구비되어, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206) 및 아래에서 설명할 추가가열관(260)을 통과한 물이 케이스(130)의 하측 외부로 배출되도록 안내한다.
상기 열전달수단(200,202,204,206)은, 외부로부터 공급되는 전기에 의해 발열하는 전극봉(210)과, 상기 전극봉(210)의 외측을 감싸는 유로관(220) 등으로 구성된다.
상기 전극봉(210)은, 원기둥 형상으로 이루어져, 외부로부터 공급되는 전기에 의해 열을 발생한다. 따라서, 이러한 전극봉(210)의 하단에는 전선(212)이 연결된다. 상기 전극봉(210)은, 많이 사용되는 것이므로, 여기서는 기본 구성과 기능에 대한 설명은 생략한다.
상기 유로관(220)은, 박막형으로 이루어지며, 도시(도 2 참조)된 바와 같이 링(RING) 형상의 단면을 가지도록 형성된다.
구체적으로는 상기 유로관(220)은, 상기 전극봉(210)과 일정 간격 이격되는 내관(222)과, 상기 내관(222)의 외측에 일정 간격 이격 설치되는 외관(224) 등으로 이루어진다.
그리고, 이러한 내관(222) 및 외관(224)으로 구성되는 유로관(220)에 상기 공급관(100)이 연결된다. 따라서, 상기 공급관(100)을 통해 유입되는 물이 상기 내관(222)과 외관(224) 사이의 틈새를 통해 흘러가게 된다.
상기 외관(224) 또는 내관(222)의 길이(L)는, 50~70cm의 크기를 가진다. 그리고, 상기 내관(222)의 직경(I) 크기는 60mm이고, 상기 외관(224)의 직경(O) 크기는 64~66mm이다. 이와 같은 각각의 길이 및 직경에 대한 수치는, 다수의 실험을 통해, 가정에 공급되는 전원을 이용하여 단시간에 필요한 고온의 물을 얻을 수 있는 최적의 크기를 구한 것이다. 즉, 분당 4리터 이상의 물을 60℃이상의 온도로 공급할 수 있는 구조를 실현하기 위해 상기와 같은 수치를 실험에 의해 산출하였다.
그리고, 상기 내관(222)과 외관(224) 사이의 간격을 작게 하여 박막형으로 하는 이유는, 표면적을 넓혀 상기 전극봉(210)으로부터 발산되는 열기가 넓은 면적에 걸쳐 전달되어 물의 가열이 빠르게 일어나도록 하기 위함이다.
또한, 상기와 같이 유로관(220)을 실린더 형상으로 하는 이유는, 평판으로 하는 경우에 비해 적은 공간을 가지면서도 넓은 열전달면적을 확보할 수 있기 때문이다.
상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)의 일측(좌측)에는, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 경유한 물을 2차적으로 가열하는 보조수단(250)과, 상기 보조수단(250)에서 발생되는 잔존 열기에 의해 물이 추가적으로 가열되도록 안내하는 추가가열관(260)이 더 구비된다.
도시된 바와 같이, 상기 보조수단(250)은, 상기 제4열전달수단(206)의 좌측에 상하로 구비되며, 상기 추가가열관(260)은 상기 보조수단(250)의 상측에 연결 설치된다. 즉, 상기 추가가열관(260)은, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)의 상측에 구비되며, 상기 보조수단(250)의 상단과 연통되도록 형성된다.
상기 보조수단(250)은, 도시된 바와 같이, 링(RING) 형상의 보조유로관(252)과, 상기 보조유로관(252)의 내측에 구비되는 가스버너(254) 등으로 구성된다.
상기 보조유로관(252)은, 상기에서 설명한 바와 같은 유로관(220)의 단면과 동일한 단면을 가지도록 구성된다(도 3 참조). 즉, 내관(222) 및 외관(224)으로 이 루어지며, 동일한 간격을 가지도록 형성되므로, 별도의 설명은 생략한다.
상기 가스버너(254)는, 외부로부터 공급되는 가스(GAS)에 의해 화염을 발생시키는 것으로, 여기에는 다수의 가스홀(254')이 관통 형성된다. 그리고, 상기 가스버너(254)의 하단에는 가스(GAS)의 유입을 안내하는 가스관(140)이 연통되게 형성된다.
따라서, 상기 가스관(140)을 통해 외부로부터 유입되는 가스(GAS)는, 상기 가스버너(254)의 가스홀(254')을 통해 분사되면서 점화되어 불꽃을 형성하게 되며, 이러한 가스버너(254)의 불꽃에 의해 상기 보조유로관(252)을 통과하는 물이 가열된다.
상기 추가가열관(260)은, 상기 가스버너(254)에서 발생되는 연기와 화염이 배출되면서 추가적으로 물을 더 가열하도록 하는 것으로, 도시된 바와 같이 '∩'형상(도 1에서)으로 이루어지며, 상기 보조유로관(252)의 단면과 동일한 단면을 가지도록 형성된다(도 4 참조).
구체적으로는, 상기 추가가열관(260)도, 외관(224) 및 내관(222)으로 이루어져 물의 유동을 안내하게 되며, 이와 같이 추가가열관(260)을 지그재그 형상으로 형성한 것은, 유로를 길게 하여 상기 보조수단(250)에서 발생된 열기를 가능한 한 많이 활용할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 추가가열관(260)의 상단에는 배기통(150)이 구비된다. 상기 배기통(150)은 상기 케이스(130)의 좌측 상단으로부터 상측으로 돌출되도록 형성되어, 상기 보조수단(250)의 가스버너(254)로부터 발생되는 배기가스를 외부로 안내 하는 역할을 한다.
상기 배출관(120)은, 상단이 상기 추가가열관(260)의 상단과 연결되도록 구성된다. 따라서, 상기 추가가열관(260)을 통해 유동된 물이 상기 배출관(120)을 통해 외부로 안내되어 난방 등을 수행하게 된다.
그리고, 상기 배출관(120)에는 온도센서(160)가 더 구비된다. 상기 온도센서(160)는, 상기 배출관(120)을 통해 배출되는 물의 온도를 측정하며, 여기에서 측정된 물의 온도는 제어부(도시되지 않음)로 전달된다.
이하 상기와 같은 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법에 대해 살펴본다.
도 5에는 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법의 바람직한 실시예를 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법은, 초기 작동을 설정하는 초기작동단계(S300)와, 사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계(S310)와, 상기 설정판단단계(S310)에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 이상인 경우에는 배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계(S320)와, 상기 온도판단단계(S320)에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는 보조수단(250)의 작동을 중지시키는 보조수단중지단계(S330)와, 열전달수단(200,202,204,206)으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계(S340)와, 상기 전원차단단계(S340)가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만인지의 여부를 판단 하는 온도하강판단단계(S350)와, 상기 온도하강판단단계(S350)의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단(200,202,204,206)으로 전원을 공급하는 전원공급단계(S360) 등으로 이루어진다.
상기 초기작동단계(S300)는, 초기작동시간(T)을 '0'으로 리셋하는 리셋과정과, 공급밸브(102)를 오픈(OPEN)하여 외부로부터 물이 공급되도록 하는 밸브오픈과정과, 외부로부터 연료가 공급되도록 하여 보조수단(250)이 작동되도록 하는 보조수단작동과정 등으로 이루어진다.
그리고, 상기와 같은 초기작동단계(S300)에서는, 당연히 외부로부터 전원이 먼저 공급되어야 한다.
한편, 상기 보조수단작동과정이 진행되어 상기 보조수단(250)의 가스버너(254)가 작동되면, 당연히 외부로부터 가스(GAS)의 공급도 이루어진다.
이와 같이 초기 단계에서부터 상기 보조수단(250)을 작동시키는 이유는, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)에 의해 가열된 물이, 상기 보조수단(250)을 통과하면서 냉각되는 문제를 방지하기 위함이다.
상기 설정판단단계(S310)에서는, 사용자가 설정한 온도와 기준온도를 비교한다. 이때 기준온도는 60℃이다. 이와 같은 기준온도를 정한 이유는, 설정온도가 기준온도 이상인 경우에는 상기 보조수단(250)의 도움이 필요하므로, 보조수단(250)을 계속 가동하기 위함이다. 반대로, 사용자의 설정온도가 기준온도(60℃) 이하인 경우에는 상기 보조수단(250)의 도움 없이도 열전달수단(200,202,204,206)들만으로 물을 설정온도까지 가열 가능하기 때문에 보조수단(250)의 도움이 불필요하다.
따라서, 상기 설정판단단계(S310)에서 설정온도가 기준온도 이상인 경우에는, 상기 초기작동단계(S300)에서 이미 보조수단(250)의 작동이 이루어져 있으므로, 별도의 조치없이 상기 온도판단단계(S320)를 수행하게 된다.
그리고, 상기 온도판단단계(S320)에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도 구간을 초과한 경우에는 보조수단(250)의 작동을 중지시키는 한편(보조수단중지단계(S330)), 상기 전원차단단계(S340)를 수행하여 전원 공급을 차단한다. 물론, 이와 같이 전원이 차단되는 경우에도 순환펌프(도시되지 않음)는 계속 작동되어 상기 열전달수단(200,202,204,206) 등을 통해서는 물이 계속 순환되도록 한다.
상기 온도하강판단단계(S350)는, 상기 전원차단단계(S340)가 수행되면서 물의 온도가 지나치게 낮아지는지 여부를 판단하는 단계이다. 즉, 상기 열전달수단(200,202,204,206)으로 전원이 공급되지 않게 되면, 물의 가열이 이루어지지 않게 되므로, 자연적으로 순환되는 물의 온도는 낮아지므로, 이러한 물의 온도가 설정온도 이하인지 여부를 판단하는 것이다.
설정온도는 임의의 명확한 온도가 될 수도 있으나, 일반적으로 소정의 구간으로 지정됨이 바람직하다. 즉, 예를 들어, 사용자가 50℃와 60℃ 사이를 설정한 경우에는, 상기 온도하강판단단계(S350)는 물의 온도가 50℃ 미만으로 떨어졌는지의 여부를 판단하는 단계이다.
상기 전원공급단계(S360)는, 물의 온도가 다시 설정온도 구간 미만으로 떨어진 경우에 다시 열전달수단(200,202,204,206)이 작동되도록 하는 단계이다.
한편, 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법은 다음과 같은 단계에 의해 이루어지기도 한다. 즉, 초기 작동을 설정하는 초기작동단계(S300)와, 사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계(S310)와, 상기 설정판단단계(S310)에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 미만인 경우에는, 상기 초기작동단계(S300)가 수행되는 시간을 측정하여 측정된 측정시간이 설정시간(T) 이상인지 여부를 판단하는 초기시간판단단계(S370)와, 상기 초기시간판단단계(S370)에서의 판단결과, 측정시간이 설정시간 이상인 경우에는 보조수단(250)의 작동을 정지시키는 보조수단정지단계(S380)와, 배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계(S320)와, 상기 온도판단단계(S320)에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는, 열전달수단(200,202,204,206)으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계(S340)와, 상기 전원차단단계(S340)가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만인지의 여부를 판단하는 온도하강판단단계(S350)와, 상기 온도하강판단단계(S350)의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단(200,202,204,206)으로 전원을 공급하는 전원공급단계(S360) 등으로 구성되기도 한다.
그리고, 상기 전원공급단계(S360) 다음에는, 다시 상기 온도판단단계(S320)가 진행된다.
상기 초기시간판단단계(S370)는, 설정된 시간이 지났는지의 여부를 판단하는 단계이며, 이러한 설정시간(T)은, 5분으로 설정된다. 이와 같이 설정시간(T)을 5분으로 하는 것은 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 통과하면서 가열된 물이 상기 보조유로관(252) 및 추가가열관(260)을 통과하면서 냉각되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 초기 5분 정도는 상기 보조수단(250)이 작동되어 보조유로관(252)과 추가가열관(260)이 충분히 가열되도록 하여 물의 온도를 적어도 낮추지는 않도록 하기 위함이다.
이처럼 상기 설정판단단계(S310)에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 미만인 경우에는 5분 동안만 보조수단(250)을 작동시킨 다음, 정지시킨다. 그리고, 물은 전기의 힘으로만 가열한다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어, 상기의 실시예에서는 상기 보조수단(250)에 가스버너(254)가 구비되는 경우를 예시하고 있으나, 이러한 가스버너(254) 외에도 다양한 연료를 사용하는 버너가 사용될 수 있음은 물론이다. 즉, 석유 등의 다른 화석연료가 사용되는 구성도 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도.
도 2는 도 1의 A-A부 단면도.
도 3은 도 1의 B-B부 단면도.
도 4는 도 1의 C-C부 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법의 바람직한 실시예를 보인 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 공급관 200. 제1가열수단
210. 전극봉 220. 유로관
222. 내관 224. 외관
250. 보조수단 260. 추가가열관
S300. 초기작동단계 S310. 설정판단단계
S320. 온도판단단계 S330. 보조수단중지단계
S340. 전원차단단계 S350. 온도하강판단단계
S360. 전원공급단계 S370. 초기시간판단단계
S380. 보조수단정지단계

Claims (8)

  1. 물의 유입을 안내하는 공급관(100)과, 상기 공급관(100)으로부터 유입되는 물을 전기의 힘에 의해 가열하는 다수의 열전달수단(200,202,204,206)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 연결하는 안내관(110)과, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 차례로 통과한 물의 배출을 안내하는 배출관(120)을 포함하는 구성을 가지며;
    상기 열전달수단(200,202,204,206)은,
    외부로부터 공급되는 전기에 의해 발열하는 전극봉(210)과, 상기 전극봉(210)의 외측을 감싸는 유로관(220)을 포함하며;
    상기 유로관(220)은,
    링(RING) 형상의 단면을 가지도록 형성되어, 상기 전극봉(210)과 일정 간격 이격되는 내관(222)과, 상기 내관(222)의 외측에 일정 간격 이격 설치되는 외관(224)을 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)의 일측에는,
    상기 다수의 열전달수단(200,202,204,206)을 경유한 물을 2차적으로 가열하는 보조수단(250)과;
    상기 보조수단(250)의 일측에 연결 설치되어, 상기 보조수단(250)에서 발생 되는 잔존 열기에 의해 물이 추가적으로 가열되도록 안내하는 추가가열관(260);이 더 구비됨을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외관(224) 또는 내관(222)의 길이(L)는, 50~70cm의 크기를 가지며;
    상기 내관(222)의 직경(I) 크기는, 60mm이고;
    상기 외관(224)의 직경(O) 크기는, 64~66mm임을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템 및 그 제어방법.
  4. 초기 작동을 설정하는 초기작동단계(S300)와;
    사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계(S310)와;
    상기 설정판단단계(S310)에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 이상인 경우에는, 배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계(S320)와;
    상기 온도판단단계(S320)에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는 보조수단(250)의 작동을 중지시키는 보조수단중지단계(S330)와;
    열전달수단(200,202,204,206)으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계(S340)와;
    상기 전원차단단계(S340)가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만인지의 여부를 판단하는 온도하강판단단계(S350)와;
    상기 온도하강판단단계(S350)의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단(200,202,204,206)으로 전원을 공급하는 전원공급단계(S360);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법.
  5. 초기 작동을 설정하는 초기작동단계(S300)와;
    사용자가 설정한 설정온도가 기준온도보다 높은지 여부를 판단하는 설정판단단계(S310)와;
    상기 설정판단단계(S310)에서의 판단결과, 설정온도가 기준온도 미만인 경우에는, 상기 초기작동단계(S300)가 수행되는 시간을 측정하여 측정된 측정시간이 설정시간(T) 이상인지 여부를 판단하는 초기시간판단단계(S370)와;
    상기 초기시간판단단계(S370)에서의 판단결과, 측정시간이 설정시간 이상인 경우에는 보조수단(250)의 작동을 정지시키는 보조수단정지단계(S380)와;
    배출되는 물의 측정온도가 설정온도를 초과하였는지의 여부를 판단하는 온도판단단계(S320)와;
    상기 온도판단단계(S320)에서의 판단결과, 측정온도가 설정온도를 초과한 경우에는, 열전달수단(200,202,204,206)으로 공급되는 전원을 차단하는 전원차단단계(S340)와;
    상기 전원차단단계(S340)가 수행된 다음, 측정온도가 설정온도 미만인지의 여부를 판단하는 온도하강판단단계(S350)와;
    상기 온도하강판단단계(S350)의 판단결과, 측정온도가 설정온도 미만인 경우에는, 다시 열전달수단(200,202,204,206)으로 전원을 공급하는 전원공급단계(S360);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전원공급단계(S360) 다음에는, 다시 상기 온도판단단계(S320)가 진행됨을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 초기작동단계(S300)는,
    초기작동시간(T)을 '0'으로 리셋하는 리셋과정과,
    공급밸브(102)를 오픈(OPEN)하여 외부로부터 물이 공급되도록 하는 밸브오픈과정과,
    외부로부터 연료가 공급되도록 하여 보조수단(250)이 작동되도록 하는 보조수단작동과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 설정시간(T)은 5분이며, 상기 기준온도는 60℃임을 특징으로 하는 하이브리드 전기보일러 시스템의 제어방법.
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