KR20130061987A - 예열기능을 구비한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예열기능을 구비한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방과 온수를 제공하는 보일러에 사용되는 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은, 고온의 열원을 이용해 난방수를 가열하는 가열부, 가열부에 난방수를 강제급수하는 순환부, 일단부가 가열부와 연결되고 난방을 위해 구비되는 난방배관부 및 온수 제공을 위해 난방배관부 양단부에서 분기 되어 이루어지는 열교환부를 포함하는 보일러시스템에 사용하는 팽창탱크에 관한 것으로, 내부에 난방수를 수용하고, 외관을 이루며 난방수를 환수하기 위해 난방배관부의 타단부와 연결되는 하우징; 하우징 내부에 구비되어 난방수를 예열하는 히터부; 및 하우징 일측에 구비되어 하우징 내부의 예열된 난방수를 배출하는 제1배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 팽창탱크 내부에 물을 직접 가열할 수 있는 고온의 열원인 히터부를 구비함으로써, 예열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 이를 통해 신속한 난방 및 온수제공이 가능한 효과가 있다.

Description

예열기능을 구비한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템{A Expansion Tank Equipped a Warm-up Function of a Boiler and A Boiler-System Using the Same}

본 발명은 예열기능을 구비한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방과 온수를 제공하는 보일러에 사용되는 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 급수관을 통하여 공급된 냉수가 가열히터 등의 가열부를 통과하면서 가열되고, 이와 같이 가열된 난방수는 난방이나 생활용 온수를 만드는 데에 이용된다.

종래의 보일러 기술은 전기나 가스 등을 이용한 하나 이상의 히터를 설치하고 이러한 히터 주변에 난방수를 공급하여 가열하는 방식으로 난방과 온수를 제공하여 왔다. 이러한 종래 기술은 상온의 난방수를 순간적으로 가열하여 급탕과 빠른 난방을 수행하기가 어려웠다.

이에 대한민국 실용신안등록번호 제20-0382668호 따르면, 팽창탱크 내에 고온의 난방수를 송출하여 제1열교환기를 지나는 환수 중인 난방수를 예열함으로써 에너지 소모를 줄이고자 하였다. 즉, 이 등록 고안은 가열부(보일러)를 통해 막 가열되어 고온상태인 난방수 일부를 팽창탱크로 송출하고 이 송출수를 통해 난방배관을 통과한 후 환수되는 난방수의 온도를 적정하게 유지하여 재가열에 적은 에너지를 사용하려는 데에 그 특징이 있다. 하지만, 이를 위해서는 고온의 난방수를 팽창탱크로 일부 송출해야한다는 점에서 열효율이 떨어지는 문제가 있고, 팽창탱크와 가열부(보일러) 및 난방배관과의 연결에 복잡한 배관이 요구되는 문제가 있으며, 그 예열기능 또한 일반적 열교환을 이용한 것이라 성능이 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 팽창탱크 내부에 난방수를 직접 가열할 수 있는 고온의 열원인 히터부를 구비함으로써, 예열기능이 대폭 향상되므로 신속한 난방 및 온수제공이 가능한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 히터부와 가열부에 인가되는 한정된 열원의 효율적 배분을 통해 온수 변환에 사용될 팽창탱크 내의 난방수를 순간순간 남는 열원을 이용하여 일정온도로 예열시킴으로써 신속한 난방 및 풍부한 온수제공이 가능한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 예열기능을 구비한 팽창탱크를 사용한 보일러에 제1, 2삼방밸브를 적용함으로써, 열효율과 가열능력이 향상된 다양한 모드(난방 초기, 계속적 난방, 난방수 공기제거, 급탕, 계속적 온수)의 보일러 작동이 가능한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은, 고온의 열원을 이용해 난방수를 가열하는 가열부, 가열부에 난방수를 강제급수하는 순환부, 일단부가 가열부와 연결되고 난방을 위해 구비되는 난방배관부 및 온수 제공을 위해 난방배관부 양단부에서 분기 되어 이루어지는 열교환부를 포함하는 보일러시스템에 사용하는 팽창탱크에 관한 것으로, 내부에 난방수를 수용하고, 외관을 이루며 난방수를 환수하기 위해 난방배관부의 타단부와 연결되는 하우징; 하우징 내부에 구비되어 난방수를 예열하는 히터부; 및 하우징 일측에 구비되어 하우징 내부의 예열된 난방수를 배출하는 제1배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 난방배관부의 타단부 일측에는 분기 된 제2배관을 더 구비하고, 제1배관 및 제2배관 중 어느 하나를 선택하여 순환부와 연통 되도록 제1배관, 제2배관 및 순환부와 연결되는 제1삼방밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징은, 수위를 감지하여 난방수가 부족한 경우 경보음을 발생하는 수위센서 및 하우징 내의 난방수가 일정량을 초과하는 경우 외부로 배수하는 배수관을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 고온의 열원을 이용해 난방수를 가열하는 가열부; 가열부에 난방수를 강제급수하는 순환부; 일단부가 가열부와 연결되고 난방을 위해 구비되는 난방배관부; 온수 제공을 위해 난방배관부 양단부에서 분기 되어 이루어지는 열교환부; 내부에 난방수를 수용하고 외관을 이루며 난방수를 환수하기 위해 난방배관부의 타단부와 연결되는 하우징과, 하우징 내부에 구비되어 난방수를 예열하는 히터부와, 하우징 일측에 구비되어 하우징 내부의 예열된 난방수를 배출하는 제1배관을 포함하는 팽창탱크; 난방배수관의 타단부 일측에서 분기하는 제2배관; 제1배관과 제2배관 중 어느 하나를 선택하여 순환부와 연통 되도록 상기 제1배관, 제2배관 및 순환부와 연결되는 제1삼방밸브; 및 제1삼방밸브, 히터부 및 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가열부에는 가열된 난방수를 배수하는 제3배관이 구비되고, 열교환부 및 난방배관부 중 어느 하나를 선택하여 제3배관과 연통 되도록 제3배관, 열교환부 및 난방배관부와 연결되는 제2삼방밸브를 더 구비하여 제어부를 통해 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 난방배관부를 통해 급속 난방을 수행하기 위해, 제어부는 제1삼방밸브가 제1배관과 순환부를 연통하도록 제어하여 팽창탱크에서 예열된 난방수가 가열부로 송출되게 하고, 제어부는 제2삼방밸브가 제3배관과 난방배관부를 연통하도록 제어하여 가열부에서 재가열된 난방수가 난방배관부를 거쳐 제1배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 난방배관부를 통해 일반모드 난방을 수행하기 위해, 제어부는 제1삼방밸브가 제2배관과 순환부를 연통하도록 제어하여 난방배관부의 타단부에서 환수된 난방수가 가열부로 송출되게 하고, 제어부는 제2삼방밸브가 제3배관과 난방배관부를 연통하도록 제어하여 가열부에서 가열된 난방수가 난방배관부를 거쳐 제2배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 난방배관부를 흐르는 난방수에 포함된 공기를 제거하기 위해, 제어부는 제1삼방밸브가 제1배관과 순환부를 연통하도록 제어하여 팽창탱크 내에서 환수된 난방수에 포함된 공기가 배출되게 하고, 난방수가 가열부로 송출되게 하며, 제어부는 제2삼방밸브가 제3배관과 난방배관부를 연통하도록 제어하여 가열부에서 재가열된 난방수가 난방배관부를 거쳐 팽창탱크로 송출되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 열교환부를 통해 급탕을 제공하기 위해, 제어부는 제1삼방밸브가 제1배관과 순환부를 연통하도록 제어하여 팽창탱크에서 예열된 난방수가 가열부로 송출되게 하고, 제어부는 제2삼방밸브가 제3배관과 열교환부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 재가열된 난방수가 열교환부를 거쳐 팽창탱크로 송출되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 열교환부를 통해 일반모드의 온수를 제공하기 위해, 제어부는 제1삼방밸브가 제2배관과 순환부를 연통하도록 제어하여 열교환부를 통과한 난방수가 가열부로 송출되게 하고, 제어부는 제2삼방밸브가 제3배관과 열교환부를 연통하도록 제어하여 가열부에서 재가열된 난방수가 열교환부를 거쳐 제2배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 팽창탱크 내부에 물을 직접 가열할 수 있는 고온의 열원인 히터부를 구비함으로써, 예열기능을 대폭 향상시킬 수 있고, 이를 통해 신속한 난방 및 온수제공이 가능한 효과가 있다.

또한, 예열기능을 구비한 팽창탱크에 제1삼방밸브를 적용함으로써, 급속 난방(급탕)과 일반모드 난방(온수)을 선택가능한 효과가 있다.

또한, 예열기능을 구비한 팽창탱크를 사용한 보일러에 제1, 2삼방밸브를 적용함으로써, 열효율과 가열능력이 향상된 다양한 모드(급속 난방, 일반모드 난방, 난방수 공기제거, 급탕, 일반모드 온수)의 보일러 작동이 가능한 효과가 있다.

또한, 하우징에 수위센서 및 배수관을 구비함으로써, 팽창탱크 내부의 난방수 수위를 조절할 수 있게 됨에 따라 안정적인 보일러 작동이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 급속 난방을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.
도 3은 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 일반모드의 난방을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 난방수에 포함된 공기를 제거하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.
도 5는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 급탕을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 일반모드의 온수를 제공하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 예열기능을 구비한 팽창탱크 및 이를 사용한 보일러시스템의 구성에 관하여 상세하게 설명한다.

(팽창탱크)

본 발명의 대상인 팽창탱크는 보일러에 일반적으로 사용되는 장치로, 난방수인 물은 온도가 상승함에 따라 부피가 증가하게 되는데 팽창탱크는 이 증가된 부피를 수용하기 위해 구비되는 장치이다. 팽창탱크의 종류로는 시스턴(cistern)탱크로 불리는 개방형과 밀폐형 팽창탱크가 있다.

먼저, 시스턴탱크는 대기압이 작용하는 상태에서 적정수압을 유치토록 하면서 탱크 용량이상으로 물이 팽창하는 경우 오버플로우관을 통해 외부로 배출하고 적정수압을 유지하지 못하는 경우 급수장치로 물을 보급할 수 있도록 이루어진 팽창탱크를 말한다.

밀폐형 팽창탱크는 보일러에서 물을 외부로 방출하지 않고, 흡수하는 구조로 이루어진다. 구체적으로 다이어프램으로 칸막이를 구비한 후 한쪽에는 기체를, 다른 한쪽에는 물을 수용하도록 하여 팽창된 물이 탱크 내에 압입되면 기체 쪽 수용공간이 수축되도록 다이어프램이 변형되며, 온도가 낮아진 물이 수축하면 기체의 초기압력 상태로 되돌가 물의 압력을 일정 범위로 제어하는 팽창탱크를 말한다.

본 발명에 따른 팽창탱크(100)는 내부에 난방수를 일정수준 수용할 수 있는 구조라면, 예열을 통해 본 발명의 목적을 달성할 수 있으므로 개방형 및 밀폐형 모두에 적용가능할 것이다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 개방형 팽창탱크를 기준으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 예열기능을 구비한 팽창탱크(100)는 대략 하우징(110), 히터부(120) 및 제1배관(130) 등을 포함하여 이루어진다.

하우징(110)은 팽창탱크(100)의 외관을 이루는 구성요소로, 난방수로 이용되는 열전달 물질인 물을 내부에 수용할 수 있는 형태라면 다양하게 변형가능하다. 다만, 본 발명의 실시예에서 도시한 것처럼 세로로 길게 형성된 탱크형태로 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 하우징(110)은 가열부(200)에 의해 가열된 난방수(물)가 난방배관부(400)의 일단부를 통해 난방배관부(400)를 경유한 후 환수되는 쪽에 위치한 난방배관부(400)의 타단부와 연결된다. 이때, 상기 난방배관부(400)의 타단부는 하우징(110)의 저면과 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 연결을 통해 가열부(200), 난방배관부(400), 팽창탱크(100), 순환부(300) 순서로 이루어지는 난방 싸이클이 간단하게 구성될 수 있다.

히터부(120)는 상기 하우징(110) 내부로 유입되는 난방수를 직접 가열하기 위한 수단으로써, 고온의 열을 발생시키는 열발생장치이다. 이러한 히터부(120)는 고온부와 저온부를 서로 인접도록 하여 열을 상호 교환함으로써 온도를 상승시키는 일반적인 열교환기와는 명확히 구별되는 것이다.

따라서 히터부(120)는 전기나 화력을 이용하여 열을 발생시키는 다양한 열발생장치가 사용될 수 있다. 다만, 온도제어가 쉽고 사용이 간편한 전기식 발열코일이 본 발명의 히터부(120)로 바람직하다. 이러한 전기식 발열코일에 전원을 공급하기 위한 전원단자는 상기 하우징(110)의 외측에 위치하도록 하고, 도면에 도시하지는 않았으나 전원공급수단이 구비되어 상기 전원단자와 연결된다. 전원공급수단을 통해 전원을 제어함으로써 전기식 발열코일의 온도를 가변할 수 있다.

한편, 히터부(120)가 장착되는 위치는 하우징(110)의 크기와 형태에 따라 다양하게 변형가능한 부분이다.

이렇게 히터부(120)는 가열부(200)가 본격적으로 난방수를 가열하기에 앞서 하우징(110) 내부에 수용된 난방수를 미리 예열하는 역할을 수행하게 되고 이는 본 발명에 있어 기술적 특징이 있는 부분이라 할 수 있다.

제1배관(130)은 상기 히터부(120)를 통해 예열된 난방수를 외부로 배출하기 위한 구성요소로, 상기 하우징(110) 일측에 구비된다. 이때, 상기 제1배관이 형성되는 위치는 하우징(110) 내에서 예열된 난방수가 적정 수위를 유지하면서 제1배관을 통해 자연스럽게 순환부(300)로 송출될 수 있는 위치라면 어디라도 무방하다.

다만, 본 발명의 실시예에서처럼 히터부(120)와 인접한 하우징(110)의 측면부에 제1배관(130)이 형성되도록 하여 예열된 상태의 난방수만이 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 난방배관부(400)의 타단부를 통해 유입된 난방수는 열량을 손실한 난방수이므로 제1배관(130)을 통해 배출되지 않도록 하는 것이 중요하다.

이렇게 본 발명에 따른 팽창탱크(100)의 구성이 예열기능을 대폭 향상시키므로 예열된 난방수를 송출받은 가열부(200)는 신속하면서도 적은 에너지로 고온의 난방수를 만들어낼 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 팽창탱크(100)에는 제2배관(410)이 더 구비될 수 있다. 제2배관(410)은 환수된 난방수가 예열기능을 하는 팽창탱크(100)를 거치지 않고 바로 순환부(300)를 통해 가열부(200)로 송출되도록 하는 구성요소로, 이는 급속 난방이나 급탕이 필요하지 않을 경우 사용되는 배관이라 할 수 있다.

이러한 제2배관(410)은 상기 난방배관부(400) 중 환수 측에 위치한 타단부에서 분기 되도록 하여 형성될 수 있다. 이때, 제2배관(410)은 난방배관부(400)의 환수 측에서 분기하여 상기 팽창탱크(100)를 거치지 않고 제1삼방밸브(600)와 연결될 수 있는 배관형태이면 족하므로 다양한 변형이 가능하다. 일례로, 도 1에 도시된 열교환부(500) 근처에서 분기된 형태의 제2배관(410)을 형성할 수도 있다.

제1삼방밸브(600)는 상기 제1배관(130) 및 제2배관(410) 중 어느 하나와 상기 순환부(300)를 선택적으로 연결하여 난방수가 선택된 방향으로만 흐르도록 하는 구성요소이다.

즉, 제1삼방밸브(600)는 상기 제1배관(130), 제2배관(410) 및 순환부(300)와 각각 연결되어, 급속 난방 또는 급탕이 필요한 경우 상기 제1배관(130)과 순환부(300) 쪽의 연결을 개방하고, 제2배관(410)과 순환부(300) 쪽의 연결은 차단하게 된다. 이러한 제1삼방밸브(600)의 제어는 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다.

반면에 일반모드의 난방 또는 온수가 필요한 경우 상기 제2배관(410)과 순환부(300) 쪽의 연결을 개방하여 선택적으로 난방수를 공급하게 된다. 여기서 일반모드의 난방 또는 온수라함은 이하의 "보일러시스템"에서 구체적으로 기술하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 팽창탱크(100)의 하우징(110)에는 수위센서(140) 및 배수관(150)이 구비될 수 있다. 수위센서(140)는 하우징(110) 내부의 난방수 수위를 감지하여 난방수가 부족할 경우 경보음을 발생하는 장치이고, 배수관(150)은 하우징(110) 내의 난방수가 일정량을 초과하는 경우 하우징(110) 외부로 난방수를 배수하는 장치를 말한다. 이렇게 수위센서(140)와 배수관(150)이 구비됨으로써 팽창탱크(100) 내의 난방수는 수위조절이 가능해져 안정적으로 보일러(2)를 작동할 수 있다.

이렇게 본 발명에 따른 팽창탱크(100)에 제2배관(410)과 제1삼방밸브(600)를 더 구비함으로써, 제1배관(130)을 통한 급속 난방(급탕)과 제2배관(410)을 통한 일반모드 난방(온수)이 선택적으로 가능하게 된다.

(보일러시스템)

도 2는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 급속 난방을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러시스템(1)은 가열부(200), 순환부(300), 난방배관부(400), 열교환부(500), 팽창탱크(100), 제2, 3배관(410,210), 제1, 2삼방밸브(600,700) 및 제어부(800) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 팽창탱크(100)에 관하여 전술한 바와 같이, 하우징(110) 내의 예열된 난방수는 제1배관(130)을 통하여 가열부(10)에 송출되는데, 송출과정에서 제1삼방밸브(600)와 순환부(300)를 거치게 된다.

이때, 제1삼방밸브(600)는 제1배관(130) 및 제2배관(410) 중 어느 하나와 상기 순환부(300)를 선택적으로 연결하여 난방수가 선택된 방향으로만 흐르도록 한다.

순환부(300)는 강제적으로 유체를 수송할 수 있는 구성요소로, 제1삼방밸브(600)를 통해 선택적으로 연통된 난방수가 가열부(200) 및 난방배관부(400)(또는 열교환부)를 거쳐 제1삼방밸브(600)에 이를 때까지 강제순환하도록 한다.

가열부(200)는 제1삼방밸브(600) 및 순환부(300)를 통해 송출된 난방수를 고온의 열원을 이용해 가열하는 수단으로써, 상기 팽창탱크(100)에 구비되는 히터부(120)와 동일한 열발생장치로 구성될 수 있으며 필요에 따라서는 다수개의 열발생장치로 구성될 수 있다.

이러한 가열부(200)에는 헛불감지센서가 구비되어 가열부(200) 내에 난방수가 부족한 경우에 가열부(200)가 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 가열부(200)의 어느 한 부분에는 공기배출관을 구비하여 가열부(200) 내의 공기를 제거할 수 있도록 한다. 이렇게 가열부(200)를 통해 가열된 난방수는 제3배관을 통해 제2삼방밸브(700)로 송출된다.

제2삼방밸브(700)는 열교환부(500) 및 난방배관부(400) 중 어느 하나와 상기 제3배관(210)를 선택적으로 연결하여 난방수가 선택된 방향으로만 흐르도록 하는 구성요소이다.

즉, 제2삼방밸브(700)는 상기 제3배관(210), 열교환부(500) 및 난방배관부(400)와 각각 연결되어, 난방이 필요한 경우 상기 제3배관(210)과 난방배관부(400) 쪽의 연결을 개방하고, 제3배관(210)과 열교환부(500) 쪽의 연결은 차단하게 된다. 이러한 제2삼방밸브(600)의 제어는 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 반면에 온수가 필요한 경우 상기 제3배관(210)과 열교환부(500) 쪽의 연결을 개방하여 선택적으로 가열된 난방수를 공급할 수 있다.

한편, 제2삼방밸브(700)는 필요에 따라서 제3배관(210)을 열교환부(500) 및 난방배관부(400) 모두와 연통되도록 개방하여 난방과 온수변환이 동시에 이루어지도록 제어될 수 있다.

난방배관부(400)는 난방하고자 하는 실내·외에 설치되는 파이프라인으로, 가열부(200)에 구비된 제3배관(210)과 난방배관부(400)의 일단부는 제2삼방밸브(700)에 의해 연결된다. 이때, 난방배관부(400)에 공급된 난방수는 팽창탱크(100)와 인접한 난방배관부(400)의 타단부로 흐르면서 난방하고자 하는 실내·외를 가열하게 된다.

열교환부(500)는 고온부와 저온부를 서로 인접도록 하여 열을 상호 교환함으로써 급수된 냉수를 온수로 변환하는 수단을 말한다. 본 발명에 따른 열교환부(500)는 난방배관부(400) 양단부에서 분기 되어 이루어진다. 즉, 난방배관부(400)의 일단부와 타단부를 가로질러 형성됨으로써 상기 열교환부(500)에 공급된 고온의 난방수는 열교환 작용을 거쳐 팽창탱크(100)와 인접한 난방배관부(400)의 타단부로 흐르게 된다.

이러한 열교환부(500)에는 냉수가 공급되는 급수부(510) 배관이 상호 열을 교환할 수 있도록 인접하여 형성된다. 이때, 상기 제2삼방밸브(700)을 통해 열교환부(500)로 공급된 고온의 난방수는 상기 급수부(510)를 통해 유입되는 냉수에 열을 전달하여 온수로 변환시킨다. 이렇게 열교환된 온수는 온수공급부(520)를 통해 사용자에게 제공된다.

한편, 난방배관부(400)의 일단부와 상기 급수부(510) 사이에는 보충수밸브(540)가 구비되어, 팽창탱크(100) 내의 부족해진 난방수를 보충하게 된다. 또한, 급수부(510) 일측에는 유수감지기(530)를 구비할 수 있다. 이는 냉수가 유입되는 경우 이를 감지하여 온수 변환이 가능하도록 제1, 2삼방밸브(600,700)를 제어하는데 사용될 수 있다.

제어부(미도시)는 상기 제1, 2삼방밸브(600,700), 히터부(120) 및 가열부(200)와 각각 연결되어 이들 구성을 개별적으로 또는 전체적으로 제어하는 구성요소이다. 이러한 제어부는 제1, 2삼방밸브(600,700)의 개폐를 제어함으로써 다양한 모드로 본 발명에 따른 보일러시스템(1)을 구동시킬 수 있고, 히터부(120) 및 가열부(200)에 인가되는 전원용량을 제어함으로써 난방 온도와 온수 온도 등을 효율적으로 조절할 수 있다.

먼저, 히터부(120) 및 가열부(200)의 제어와 관련하여 설명하면 다음과 같다. 제어부는 히터부(120)에 인가되는 전원용량을 0~100%의 비율범위에서 제어하고, 가열부(200)에 인가되는 전원용량을 0~100%의 비율범위에서 제어할 수 있다.

이때, 제어부는 히터부(120)와 가열부(200)에 인가되는 전원용량 비율의 합이 100%가 되도록 제어하게 된다. 예를 들면, 히터부(120)와 가열부(200)에 인가되는 총전원용량이 100%라고 할 때, 히터부(120)와 가열부(200)에 각각 인가될 수 있는 전원용량의 비율은 0%+100%, 10%+90%, 20%+80%, 30%+70%, 40%+60%, 50%+50%, 60%+40%, 70%+30%, 80%+20%, 90%+10%, 100%+0%가 될 수 있다.

따라서, 제어부는 총전원용량의 범위 내에서 필요에 따라 히터부(120)와 가열부(200)에 인가되는 전원용량을 각각 제어함으로써, 효율적으로 보일러시스템(1)을 운용할 수 있다. 즉, 난방 및 온수 변환에 사용될 팽창탱크 내의 난방수를 순간순간 남는 열원을 이용하여 일정온도로 예열시킴으로써 신속한 난방 및 풍부한 온수제공이 가능하게 된다.

다음으로, 제1, 2삼방밸브(600,700)의 개폐와 관련한 구체적인 제어부의 작동은 이하 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 난방수의 흐름 상태를 참조하면, 본 발명에 의한 급속 난방이 구현된다. 여기서 급속 난방이란 난방수를 일정수준의 고온으로 빠르게 가열하여 난방배관부(400)를 흐르도록 함으로써 신속한 난방이 이루어지는 것을 말한다.

이에 대한 구체적인 제어과정을 살펴보면, 먼저 제어부는 히터부(120) 및 가열부(200)를 동시에 제어하여 고온의 열을 발생하도록 전원을 제공한다. 이때, 팽창탱크(100) 내부의 난방수는 소정 온도로 예열되게 된다.

본 발명의 실시예에서는 팽창탱크(100) 내의 난방수가 대략 80°C를 유지하도록 히터부(120)에 전원을 공급하여 급속 난방을 하게 된다. 여기서 히터부(120)에 인가되는 전원용량은 10~90%의 범위에서 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부는 상기 제1배관(130)과 상기 순환부(300)가 서로 연통하도록 제1삼방밸브(600)를 제어하게 된다. 이를 통해 팽창탱크(100)에서 이미 예열된 난방수는 상기 가열부(200)로 송출되고, 송출된 예열 난방수는 다시 가열부(200)에 의해 적은 에너지로 신속하게 고온으로 재가열된다.

다음으로, 제어부는 상기 제3배관(210)과 상기 난방배관부(400)를 연통하도록 상기 제2삼방밸브(700)를 제어하게 된다. 이를 통해 상기 가열부(200)에서 재가열된 난방수가 상기 난방배관부(400)를 거쳐 팽창탱크(100)에 구비된 제1배관(130)까지 순환하게 된다.

이러한 과정의 반복을 통해 빠르게 고온으로 변환된 난방수는 난방배관부(400)가 설치된 영역을 급속 난방할 수 있게 된다. 또한, 이러한 난방수 순환은 팽창탱크(100)를 경유하므로 난방수 또는 난방배관부(400) 내에 포함된 공기를 제거하는 역할도 함께 수행함으로써, 원활하고 안정적인 보일러 작동을 도모할 수 있다.

한편, 제어부는 급속 난방이 이루어지는 동안 팽창탱크(100) 내의 난방수 부족 여부를 수위센서(140)를 통해 검지하고, 부족한 경우 보충수밸브(540)를 개방하도록 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 일반모드의 난방을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도이다.

도 3에 도시된 난방수의 흐름 상태를 참조하면, 본 발명에 따른 일반모드의 난방이 구현된다. 여기서 일반모드의 난방이란 도 2에서와 같이 급속 난방이 이루어진 이후에 난방수가 팽창탱크(100)를 경유하지 않고 제2배관(410)을 경유하도록 하여 소정온도로 계속적인 난방이 이루어지도록 하는 난방수 순환을 말한다.

이러한 일반모드 난방에서는 도 2에서의 급속 난방을 통해 난방수가 이미 소정온도로 가열된 상태이기 때문에 팽창탱크(100)를 통한 추가적 예열은 불필요하다. 따라서, 소정온도로 가열된 난방수가 제2배관(410) 및 난방배관부(400)를 경유하는 난방수 순환을 하도록 함으로써 계속적인 난방이 이루어지도록 한 것이다.

이에 대한 구체적인 제어과정을 살펴보면, 먼저 제어부는 히터부(120) 및 가열부(200)를 동시에 제어할 수 있다. 이때, 일반모드의 난방이 수행되면, 제어부는 히터부(120)를 통한 난방수 예열이 불필요하므로, 히터부(120)의 전원을 차단할 수 있고, 가열부(200)만을 소정온도로 제어하여 난방수 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

다만, 제어부는 급탕이 필요한 경우를 고려하여 팽창탱크(100) 내의 난방수가 대략 80°C를 유지하도록 히터부(120)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 일반모드 난방에서 히터부(120)에 인가되는 전원용량은 0~50%의 범위에서 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부는 제2배관(410)과 순환부(300)를 서로 연통하도록 제1삼방밸브(600)를 제어하게 된다. 이를 통해 난방배관부(400)를 흐르며 난방에 사용된 난방수는 상기 난방배관부(400)의 타단부에서 분기된 제2배관(410)을 통해 순환부(300)를 거쳐 가열부(200)로 송출되며, 가열부(200)에서 소정온도로 다시 가열된다.

다음으로, 제어부는 제3배관(210)과 난방배관부(400)를 서로 연통하도록 제2삼방밸브(700)를 제어하게 된다. 이를 통해 상기 가열부(200)에서 가열된 난방수가 상기 난방배관부(400)를 거쳐 상기 제2배관(410)까지 순환하게 된다.

이러한 과정을 통해 소정온도로 유지된 난방수는 난방배관부(400)가 설치된 영역을 계속적으로 순환하며 난방하게 된다. 이러한 난방수 순환은 팽창탱크(100)를 경유하지 않으므로 가열부(200)에 의해 가열되는 난방수의 양을 줄일 수 있다. 이때, 가열유량의 감소는 환수된 난방수의 신속한 재가열을 가능하게 하고, 가열부(200)를 통한 가열능력의 향상을 도모하며, 보일러시스템(1) 전체의 열효율을 증대할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 난방수에 포함된 공기를 제거하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도이다.

도 4에 도시된 난방수의 흐름 상태를 참조하면, 난방수에 포함된 공기는 팽창탱크(100)를 통해 배출된다. 이때, 공기는 난방수의 가열로 인한 기체용해도 감소에 따라 발생하는 것으로, 원활하고 안정적인 보일러 작동을 위해 공기의 제거가 필요하다.

즉, 본 발명에 따른 공기제거는 난방수 또는 난방배관부(400) 내에 포함된 공기가 팽창탱크(100)에 구비된 배수관(150) 등을 통해 배출될 수 있도록 환수된 난방수가 팽창탱크(100)를 거쳐 순환되도록 함으로써 이루어진다.

이에 대한 구체적인 제어과정을 살펴보면, 앞서 설명한 급속 난방과 동일하다. 먼저, 제어부는 히터부(120) 및 가열부(200)를 동시에 제어하여, 양측 모두에 전원을 공급하거나, 가열부(200)에만 전원을 공급할 수 있다.

다만, 공기제거 과정에서도 제어부는 급탕이 필요한 경우를 고려하여 팽창탱크(100) 내의 난방수가 대략 80°C를 유지하도록 히터부(120)에 전원을 공급할 수 있다. 여기서 히터부(120)에 인가되는 전원용량은 0~90%의 범위에서 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부는 상기 제1배관(130)과 상기 순환부(300)가 서로 연통하도록 제1삼방밸브(600)를 제어하게 된다. 이를 통해 환수된 난방수에서 발생된 공기는 팽창탱크(100)를 통해 외부로 배출되고, 공기가 제거된 난방수는 상기 가열부(200)로 송출되어 다시 가열부(200)에 의해 재가열된다.

다음으로, 제어부는 상기 제3배관(210)과 상기 난방배관부(400)를 연통하도록 상기 제2삼방밸브(700)를 제어하게 된다. 이를 통해 상기 가열부(200)에서 재가열된 난방수가 상기 난방배관부(400)를 거쳐 팽창탱크(100)까지 순환하게 된다.

다만, 이러한 공기제거 과정은 상술한 바와 같이 난방배관부(400)를 순환하는 난방배관부(400) 순환뿐만 아니라 온수 공급을 위한 열교환부(500) 순환에서도 적용가능함은 물론이다.

이러한 공기제거는 급속 난방 또는 급탕과 함께 수행될 수 있으며, 일반모드 난방이 이루어지는 중에는 간헐적으로 수행되게 설정할 수 있다. 이렇게 공기제거 과정을 수행함으로써 원활하고 안정적인 보일러 작동이 가능해진다.

도 5는 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 급탕을 하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도.

도 5에 도시된 난방수의 흐름 상태를 참조하면, 본 발명에 의한 급탕이 구현된다. 여기서 급탕이란 난방수를 일정수준의 고온으로 빠르게 가열한 후 열교환부(500)를 흐르도록 함으로써 급수부(510)를 통해 공급되는 냉수를 온수로 신속하게 변환하는 것을 말한다.

이에 대한 구체적인 제어과정을 살펴보면, 먼저 제어부는 히터부(120) 및 가열부(200)를 동시에 제어하여 고온의 열을 발생하도록 전원을 제공한다. 이때, 팽창탱크(100) 내부의 난방수는 소정 온도로 예열되게 된다.

다만, 본 발명의 실시예에서는 팽창탱크(100) 내의 난방수가 대략 80°C를 유지하도록 히터부(120)에 전원을 공급하여 급탕을 하게 된다. 여기서 히터부(120)에 인가되는 전원용량은 10~90%의 비율범위에서 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부는 상기 제1배관(130)과 상기 순환부(300)가 서로 연통하도록 제1삼방밸브(600)를 제어하게 된다. 이를 통해 팽창탱크(100)에서 이미 예열된 난방수는 상기 가열부(200)로 송출되고, 송출된 예열 난방수는 다시 가열부(200)에 의해 적은 에너지로 신속하게 고온으로 재가열된다.

다음으로, 제어부는 상기 제3배관(210)과 열교환부(500)를 연통하도록 상기 제2삼방밸브(700)를 제어하게 된다. 이를 통해 상기 가열부(200)에서 재가열된 난방수가 상기 열교환부(500)를 거쳐 팽창탱크(100)까지 순환하게 된다.

이러한 과정의 반복을 통해 빠르게 고온으로 변환된 난방수는 열교환부(500)를 경유하게 된다. 그리고 열교환부(500)와 상호 열을 교환할 수 있도록 인접형성된 급수부(510) 배관은 공급된 냉수에 열을 전달하여 온수로 신속하게 변환하게 된다. 이렇게 급탕된 온수는 온수공급부(520)를 통해 사용자에게 제공된다.

한편, 이러한 난방수 순환은 팽창탱크(100)를 경유하므로 난방수 또는 열교환부(500) 내에 포함된 공기를 제거하는 역할도 함께 수행함으로써, 원활하고 안정적인 보일러 작동을 도모할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 보일러시스템을 이용하여 일반모드의 온수를 제공하는 경우 난방수 흐름을 나타낸 상태도이다.

도 6에 도시된 난방수의 흐름상태를 참조하면, 본 발명에 따른 일반모드의 온수제공이 구현된다. 여기서 일반모드의 온수제공이란 도 5에서와 같이 급탕이 이루어진 이후에 난방수가 팽창탱크(100)를 경유하지 않고 제2배관(410)을 경유하도록 하여 소정온도로 계속적인 온수제공이 이루어지도록 하는 난방수 순환을 말한다.

이러한 일반모드 온수제공에서는 도 5에서의 급탕을 통해 난방수가 이미 소정온도로 가열된 상태이기 때문에 팽창탱크(100)를 통한 추가적 예열은 불필요하다. 따라서, 소정온도로 가열된 난방수가 제2배관(410)과 열교환부(500)를 경유하는 난방수 순환을 하도록 함으로써 계속적인 온수제공이 이루어지도록 한 것이다.

이에 대한 구체적인 제어과정을 살펴보면, 먼저 제어부는 히터부(120) 및 가열부(200)를 동시에 제어할 수 있다. 이때, 일반모드의 온수제공이 수행되면, 제어부는 히터부(120)를 통한 난방수 예열이 불필요하므로, 히터부(120)의 전원을 차단할 수 있고, 가열부(200)만을 소정온도로 제어하여 난방수 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

다만, 제어부는 급탕이 또다시 필요한 경우를 고려하여 팽창탱크(100) 내의 난방수가 대략 80°C를 유지하도록 히터부(120)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 일반모드 온수제공에서 히터부(120)에 인가되는 전원용량은 0~50%의 범위에서 제어될 수 있다.

다음으로, 제어부는 제2배관(410)과 순환부(300)를 서로 연통하도록 제1삼방밸브(600)를 제어하게 된다. 이를 통해 열교환부(500)를 흐르며 온수 변환에 사용된 난방수는 제2배관(410)을 통해 순환부(300)를 거쳐 가열부(200)로 송출되며, 가열부(200)에서 소정온도로 다시 가열된다.

다음으로, 제어부는 제3배관(210)과 상기 열교환부(500)를 서로 연통하도록 제2삼방밸브(700)를 제어하게 된다. 이를 통해 상기 가열부(200)에서 가열된 난방수가 상기 열교환부(500)를 거쳐 상기 제2배관(410)까지 순환하게 된다.

이러한 과정을 통해 소정온도로 유지되는 난방수는 열교환부(500)를 계속적으로 순환하며 온수를 제공하게 된다. 이러한 난방수 순환은 팽창탱크(100)를 경유하지 않으므로 가열부(200)에 의해 가열되는 난방수의 양을 줄일 수 있다. 이때, 가열유량의 감소는 환수된 난방수의 신속한 재가열을 가능하게 하고, 가열부(200)를 통한 가열능력의 향상을 도모하며, 보일러시스템(1) 전체의 열효율을 증대할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 보일러시스템 2: 보일러
100: 팽창탱크 110: 하우징
120: 히터부 130: 제1배관
140: 수위센서 150: 배수관
200: 가열부 210: 제3배관
300: 순환부 400: 난방배관부
410: 제2배관 500: 열교환부
510: 급수부 520: 온수공급부
530: 유수감지기 540: 보충수밸브
600: 제1삼방밸브 700: 제2삼방밸브

Claims (11)

1. 고온의 열원을 이용해 난방수를 가열하는 가열부, 상기 가열부에 난방수를 강제급수하는 순환부, 일단부가 상기 가열부와 연결되고 난방을 위해 구비되는 난방배관부 및 온수 제공을 위해 상기 난방배관부 양단부에서 분기 되어 이루어지는 열교환부를 포함하는 보일러시스템에 사용하는 팽창탱크에 관한 것으로,
   내부에 난방수를 수용하고, 외관을 이루며 난방수를 환수하기 위해 상기 난방배관부의 타단부와 연결되는 하우징;
   상기 하우징 내부에 구비되어 난방수를 예열하는 히터부; 및
   상기 하우징 일측에 구비되어 상기 하우징 내부의 예열된 난방수를 배출하는 제1배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 난방배관부의 타단부 일측에는 분기 된 제2배관을 더 구비하고,
   상기 제1배관 및 제2배관 중 어느 하나를 선택하여 상기 순환부와 연통 되도록 상기 제1배관, 제2배관 및 순환부와 연결되는 제1삼방밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 하우징은,
   수위를 감지하여 난방수가 부족한 경우 경보음을 발생하는 수위센서 및 상기 하우징 내의 난방수가 일정량을 초과하는 경우 외부로 배수하는 배수관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크.
4. 고온의 열원을 이용해 난방수를 가열하는 가열부;
   상기 가열부에 난방수를 강제급수하는 순환부;
   일단부가 상기 가열부와 연결되고 난방을 위해 구비되는 난방배관부;
   온수 제공을 위해 상기 난방배관부 양단부에서 분기 되어 이루어지는 열교환부;
   내부에 난방수를 수용하고 외관을 이루며 난방수를 환수하기 위해 상기 난방배관부의 타단부와 연결되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되어 난방수를 예열하는 히터부와, 상기 하우징 일측에 구비되어 상기 하우징 내부의 예열된 난방수를 배출하는 제1배관을 포함하는 팽창탱크;
   상기 난방배수관의 타단부 일측에서 분기하는 제2배관;
   상기 제1배관과 상기 제2배관 중 어느 하나를 선택하여 상기 순환부와 연통 되도록 상기 제1배관, 제2배관 및 순환부와 연결되는 제1삼방밸브; 및
   상기 제1삼방밸브, 히터부 및 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가열부에는 가열된 난방수를 배수하는 제3배관이 구비되고,
   상기 열교환부 및 상기 난방배관부 중 어느 하나를 선택하여 상기 제3배관과 연통 되도록 상기 제3배관, 열교환부 및 난방배관부와 연결되는 제2삼방밸브를 더 구비하여 상기 제어부를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 난방배관부을 통해 급속 난방을 수행하기 위해,
   상기 제어부는 상기 제1삼방밸브가 상기 제1배관과 상기 순환부를 연통하도록 제어하여 상기 팽창탱크에서 예열된 난방수가 상기 가열부로 송출되게 하고,
   상기 제어부는 상기 제2삼방밸브가 상기 제3배관과 상기 난방배관부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 재가열된 난방수가 상기 난방배관부를 거쳐 상기 제1배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 난방배관부를 통해 일반모드 난방을 수행하기 위해,
   상기 제어부는 상기 제1삼방밸브가 상기 제2배관과 상기 순환부를 연통하도록 제어하여 상기 난방배관부의 타단부에서 환수된 난방수가 상기 가열부로 송출되게 하고,
   상기 제어부는 상기 제2삼방밸브가 상기 제3배관과 상기 난방배관부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 가열된 난방수가 상기 난방배관부를 거쳐 상기 제2배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
   
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 난방배관부를 흐르는 난방수에 포함된 공기를 제거하기 위해,
   상기 제어부는 상기 제1삼방밸브가 상기 제1배관과 상기 순환부를 연통하도록 제어하여 상기 팽창탱크 내에서 환수된 난방수에 포함된 공기가 배출되게 하고, 난방수가 상기 가열부로 송출되게 하며,
   상기 제어부는 상기 제2삼방밸브가 상기 제3배관과 상기 난방배관부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 재가열된 난방수가 상기 난방배관부를 거쳐 상기 팽창탱크로 송출되게 하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 열교환부를 통해 급탕을 제공하기 위해,
   상기 제어부는 상기 제1삼방밸브가 상기 제1배관과 상기 순환부를 연통하도록 제어하여 상기 팽창탱크에서 예열된 난방수가 상기 가열부로 송출되게 하고,
   상기 제어부는 상기 제2삼방밸브가 상기 제3배관과 상기 열교환부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 재가열된 난방수가 상기 열교환부를 거쳐 상기 팽창탱크로 송출되게 하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
10. 제 5 항에 있어서,
    상기 열교환부를 통해 일반모드의 온수를 제공하기 위해,
    상기 제어부는 상기 제1삼방밸브가 상기 제2배관과 상기 순환부를 연통하도록 제어하여 상기 열교환부를 통과한 난방수가 상기 가열부로 송출되게 하고,
    상기 제어부는 상기 제2삼방밸브가 상기 제3배관과 상기 열교환부를 연통하도록 제어하여 상기 가열부에서 재가열된 난방수가 상기 열교환부를 거쳐 상기 제2배관으로 송출되게 하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 히터부에 인가되는 전원용량을 0~100%의 비율범위에서 제어하고, 상기 가열부에 인가되는 전원용량을 0~100%의 비율범위에서 제어하되, 상기 히터부과 가열부에 인가되는 전원용량 비율의 합은 100%가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 예열기능을 구비한 팽창탱크가 사용된 보일러시스템.
    

Images