KR20130105255A - 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치 - Google Patents

저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치 Download PDF

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KR20130105255A
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Abstract

본 발명은 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실내 난방을 위해 설치되는 난방용 배관라인; 상기 난방용 배관라인에 난방수를 공급 및 순환시키기 위해 상기 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크; 상기 난방용 온수탱크에 저장된 난방수에 침지된 상태로 길이가 긴 복층 구조의 배관라인으로 구성 배치되고, 사용자가 수도를 사용 시에 직수관에서 공급된 차가운 생활용수가 상기 배관라인을 따라 순환하는 과정 중 상기 난방수와의 열교환을 통해 온수로 변환되어 공급되도록 하는 생활용수용 배관라인; 상기 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 가열하기 위한 히터수단; 및 상기 난방용 온수탱크에 저장된 상기 난방수의 온도를 설정온도로 유지하기 위해 사이리스터(Thyristor)의 무접점 전류량 제어를 통해 상기 히터수단의 가열 레벨을 조정하는 TPR(Thyristor Power Regulator) 온도제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에 따르면, 실내의 난방을 위해 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크 내에 생활용수용 배관라인을 배열 설치하고, 난방수를 가열하는 히터수단에 인가되는 전류량을 TPR 온도제어 장치부를 구성하여 정교하게 조절함으로써, 기존의 릴레이를 사용한 온/오프 접점 방식과 비교하여 소음이 적고, 기계적인 파손이 방지되며, 전기 사용량의 절전으로 에너지 비용이 절감될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, TPR 온도제어 장치부의 전기량 제어를 통해 절전으로 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 가열함으로써, 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 이용한 생활용수를 가열하는 에너지 열효율의 이용률이 향상됨은 물론, 보일러 장치의 구성을 간단하게 구현할 수 있다.

Description

저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치{A BOILER APPARATUS WITH THE HEATING FUNCTION FOR DOMESTIC WATER USING HOT WATER}
본 발명은 보일러 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 석유, 가스 등의 연료 또는 전기를 에너지원으로 열에너지를 발생하고, 발생된 열에너지로 물을 가열하여 난방수 또는 온수를 생성하는 장치이다. 이와 같은 보일러는 에너지원에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러로 구분된다. 석유, 가스, 목탄, 나무, 연탄 등의 연료를 에너지원으로 사용하는 보일러는 연료를 연소하는 방식이므로 연료의 저장, 공급, 연소, 배기 등 특히 지구온난화의 문제점인 열을 굴뚝을 통하여 배출하는 단점이 있다. 또한 많은 부품이 사용되어 고가이고, 구조가 복잡하여 생산성이 저하되는 단점이 있다. 또한, 연료의 연소에 필요한 공기의 공급과 배기가스의 누출로 인한 가스 중독 사고의 예방을 위해 통풍의 원활함을 요구한다. 하여 난방 영역을 위하여 별도의 보일러실을 필수적으로 가져야 하는 단점이 있다. 원활하면서도 난방 영역과 격리되어 있는 별도의 보일러실을 마련해야 하므로 보일러와 난방 영역 사이에 설비되는 배관의 길이가 복잡하고 길어져 열에너지의 손실이 크고, 시공성이 저하되는 단점이 있다. 그리고 가스보일러의 경우, 가스 누출로 인한 가스 중독 및 폭발 사고는 인명과 재산의 막대한 손실을 야기하므로 버너와 배관 등의 주기적인 점검이 요구되는 등 가동이 번거롭고 불편한 단점이 있다. 전기보일러는 전기를 에너지원으로 사용하기 때문에 연소방식 보일러에 비하여 설치와 가동이 간편하고 위생적이며, 과열 등으로 인한 사고의 위험도 상대적으로 적어 그 사용자가 증가하고 있는 추세에 있다. 가정에서 사용되는 보일러는 온수를 가열하는 방식에 따라 저탕식 보일러와 급탕식 보일러로 구분된다. 일례로서 석유보일러 및 가스보일러는 농어촌에서 우천, 폭설 시 석유 및 가스의 공급이 원활하지 못하여 사전 저장이 요구되는 단점이 있고, 연탄보일러는 직장 출근시 연탄교환이 불가하고, 장거리 여행 시에 동파 문제와 연탄재의 처리 단점이 있다. 또한 나무목탄 보일러는 인력이 항시 필요하며 장거리 여행 시에 동파 단점이 야기될 수 있다.
도 1은 종래의 급탕식 보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 저탕식 보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 급탕식 보일러는, 직수관(14)으로 유입된 냉수가 펌프(16)에 의해 열교환기(13)로 공급되어 버너(17)에 의해 가열된 후 온수탱크(11)에 임시 저장된다. 온수 탱크(11)에는 온수관(15)과 난방파이프(12)가 3방변밸브(18)에 의해 연결되어 있어, 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우에는 버너(17)에서 가열된 온수가 온수관(15)으로 배출되고, 이와 반대로 실내를 난방하고자 하는 경우에는 온수관(15)이 닫히면서 난방파이프(12)로 난방수가 순환된다. 종래의 급탕식 보일러는 냉수가 버너(17)에 의해 순간적으로 가열되므로 온수탱크(11)의 크기가 작다는 장점이 있다. 이와 같은 종래의 급탕식 보일러는, 온수로 사용되는 물이 난방 파이프(12)에 사용된 물과 공통으로 사용됨으로써, 온수 사용 시에 이물질이 함께 배출될 수 있는 단점이 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 저탕식 보일러는, 버너(28)에 의해 가열되는 난방수와 온수가 구별되어 있으므로 직수관(25)을 통해 유입된 냉수가 온수탱크(21) 내에 설치된 열교환코일(22)에 의해 항상 적정 고온으로 가열되도록 한다. 이와 같은 종래의 저탕식 보일러는, 온수탱크(21)에 설치되는 열교환코일(22)에 의해 냉수를 온수로 가열하고, 이후 온수 사용 시 난방 파이프(23)를 통해 버너(28)가 설치된 열교환기(24)를 경유하고 온수관(26)을 통해 배출이 이루어지도록 구성됨으로써, 난방 또는 온수의 사용 시에 별도로 구별되어 설치되는 온수 또는 난방수가 버너(28)의 열교환기(24)를 가열된다. 이와 같이 종래의 저탕식 보일러는 난방수와 온수가 별도 분리되어 사용에 따라 각각 가열되는 방식으로 에너지 열효율의 이용률이 낮은 단점이 있다. 상기와 같은 각종 보일러들 중, 특히 심야 전기보일러는 물통이 상당히 크게 구성되고, 많은 양의 물을 일시에 데우려다 보니 전기 소모량이 크고, 또한 많은 양의 물을 데워 저장하고 뽑아 쓰고 있으므로 사용량의 한계가 있으며, 전기 소모량이 많으므로 인하여 전기 시설부분의 시공비 및 필요 이상의 시설비가 들어가게 된다. 또한 가스보일러 및 전기보일러는 직화 방식을 사용함으로 에너지 소비가 크고, 가스 누출로 인한 위험성이 존재하게 된다.
상기와 같은 종래의 보일러들은, 히터를 가열하고 제어하는 방식에 있어 통상적으로 릴레이를 이용한 온/오프 접점 방식이 일반적으로 적용되어 사용되고 있다. 이러한 릴레이 접점 방식의 히터 가열 제어는 히터 가열의 구동 제어의 온/오프에 따라 릴레이 접점이 기계적으로 온/오프 되므로 소음이 심하고, 장시간 사용에 따른 릴레이의 손상이 발생될 수 있으며, 정교한 제어가 어려워 전력 소비량이 크게 되고 그에 따른 전기료의 비용이 상승되는 문제가 있었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 실내의 난방을 위해 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크 내에 생활용수용 배관라인을 배열 설치하고, 난방수를 가열하는 히터수단에 인가되는 전류량을 TPR 온도제어 장치부를 구성하여 정교하게 조절함으로써, 기존의 릴레이를 사용한 온/오프 접점 방식과 비교하여 소음이 적고, 기계적인 파손이 방지되며, 전기 사용량의 절전으로 에너지 비용이 절감될 수 있도록 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, TPR 온도제어 장치부의 전기량 제어를 통해 절전으로 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 가열함으로써, 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 이용한 생활용수를 가열하는 에너지 열효율의 이용률이 향상됨은 물론, 보일러 장치의 구성을 간단하게 구현하는 것이 가능하도록 해주는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치는,
실내 난방을 위해 설치되는 난방용 배관라인;
상기 난방용 배관라인에 난방수를 공급 및 순환시키기 위해 상기 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크;
상기 난방용 온수탱크에 저장된 난방수에 침지된 상태로 길이가 긴 복층 구조의 배관라인으로 구성 배치되고, 사용자가 수도를 사용 시에 직수관에서 공급된 차가운 생활용수가 상기 배관라인을 따라 순환하는 과정 중 상기 난방수와의 열교환을 통해 온수로 변환되어 공급되도록 하는 생활용수용 배관라인;
상기 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 가열하기 위한 히터수단; 및
상기 난방용 온수탱크에 저장된 상기 난방수의 온도를 설정온도로 유지하기 위해 사이리스터(Thyristor)의 무접점 전류량 제어를 통해 상기 히터수단의 가열 레벨을 조정하는 TPR(Thyristor Power Regulator) 온도제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 히터 수단은,
상기 난방수가 저장된 난방용 온수탱크의 바닥 저면에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터 수단은,
상기 난방수가 저장된 난방용 온수탱크의 바닥 저면과 측면 각각에 적어도 하나가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 TPR 온도제어 장치부는,
상기 난방용 온수탱크에 저장된 난방수의 온도를 검출하고, 그 검출된 온도를 전기량의 변화로 교환하여 출력하는 측온체;
상기 측온체의 전기량 변화를 검출하여 설정온도와 비교하고, 비교된 결과에 따른 조절신호를 출력하는 온도 조절기; 및
상기 온도 조절기의 조절신호에 따라 상기 난방용 온수탱크의 난방수를 가열하는 상기 히터수단에 인가되는 전류량을 조정하기 위한 사이리스터 유닛을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 TPR 온도제어 장치부는,
입력 주파수의 위상각을 분할 제어하여 상기 히터수단에 인가되는 전류의 양을 제어하는 위상 제어 방식(Phase Control mode)으로 구동할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 TPR 온도제어 장치부는,
복수의 주기에 해당하는 시간을 1 사이클로 설정하고, 그 사이클 내에서의 도통 시간을 제어하여 상기 히터수단에 인가되는 전류의 양을 제어하는 사이클 제어 방식(Cycle Control mode)으로 구동할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에 따르면, 실내의 난방을 위해 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크 내에 생활용수용 배관라인을 배열 설치하고, 난방수를 가열하는 히터수단에 인가되는 전류량을 TPR 온도제어 장치부를 구성하여 정교하게 조절함으로써, 기존의 릴레이를 사용한 온/오프 접점 방식과 비교하여 소음이 적고, 기계적인 파손이 방지되며, 전기 사용량의 절전으로 에너지 비용이 절감될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, TPR 온도제어 장치부의 전기량 제어를 통해 절전으로 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 가열함으로써, 난방용 온수탱크에 저장된 난방수를 이용한 생활용수를 가열하는 에너지 열효율의 이용률이 향상됨은 물론, 보일러 장치의 구성을 간단하게 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 급탕식 보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래의 저탕식 보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 사시 구성을 일례로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에서, 난방용 온수탱크에 배치되는 생활용수용 배관라인의 설치 일례를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 TPR 온도제어 그래프를 일례로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치(100)는, 난방용 배관라인(110), 난방용 온수탱크(120), 생활용수용 배관라인(130), 히터 수단(140), 및 TPR 온도제어 장치부(150)를 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(160), 및 컨트롤 판넬부(170)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
난방용 배관라인(110)은, 실내 난방을 위해 방 또는 마루와 같은 실내 바닥에 매설 방식으로 설치되는 구성이다. 통상 가정집의 각각의 방이나 거실 등의 바닥에는 겨울철 난방을 위한 배관라인이 설치되고, 보일러 장치(100)와 연결되어 히팅된 난방수의 공급과 순환을 통해 실내를 난방하게 된다. 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 일례로서 하나의 난방용 배관라인(110)의 구성 일례를 나타내고 있으나, 설치하고자 하는 실내 공간의 수에 따라 난방용 배관라인(110)을 복수로 구성할 수 있다. 이 경우, 난방용 온수탱크(120)에 연결되는 부위가 복수로 구성될 수 있으며, 또한 밸브 분기구를 매개로 복수의 난방용 배관라인(110)을 연결하는 방식으로 구성할 수도 있다.
난방용 온수탱크(120)는, 난방용 배관라인(110)에 난방수를 공급 및 순환시키기 위해 난방수를 저장한다. 이러한 난방용 온수탱크(120)는 난방용 배관라인(110)에 공급 및 순환되도록 하는 난방수를 가열하기 위한 히터 수단(140)을 내부에 더 포함한다. 난방용 온수탱크(120)는 기존의 보일러 장치에서 물 보충 탱크가 보조로 구비되는 구조와 달리, 물 보충을 위한 보조 탱크가 필요 없는 구조로 안전성이 우수하다.
생활용수용 배관라인(130)은, 직수관에서 공급되는 차가운 생활용수(일명 냉수)가 순환하여 배출될 수 있도록 한다. 여기서 생활용수용 배관라인(130)은 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수에 침지된 상태로 배치되며, 직수관에서 공급된 차가운 생활용수가 배관라인을 따라 순환하는 과정 중 난방수와의 열 교환을 통해 온수로 변환되어 공급되도록 할 수 있다. 즉, 생활용수용 배관라인(130)은 보일러 장치(100)의 별도의 히팅에 의해 냉수를 가열하여 온수로 공급하는 방식이 아니라, 실내 난방을 위해 난방용 배관라인(110)에 공급 순환시키는 난방수의 열을 이용하여 사용자가 수도를 사용 시에 냉수가 온수로 가열되어 공급될 수 있도록 한다. 생활용수용 배관라인(130)은 열교환의 효율 증대를 위해 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수에 침지된 상태로 길이가 긴 복층 구조의 배관라인으로 구성 배치됨이 바람직하다.
히터 수단(140)은, 난방용 온수탱크(120)의 내부에 설치되며, 난방용 배관라인(110)에 공급 및 순환되도록 하는 난방수를 가열하는 역할을 한다. 이때, 히터 수단(140)은 난방수가 저장된 난방용 온수탱크(120)의 바닥 저면에 적어도 하나를 배치할 수 있다. 또한 히터 수단(140)은 난방수가 저장된 난방용 온수탱크(120)의 바닥 저면과 측면 각각에 적어도 하나를 배치할 수도 있다.
TPR 온도제어 장치부(150)는, 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수의 온도를 설정온도로 유지하기 위해 사이리스터(Thyristor)의 무접점 전류량 제어를 통해 히터수단(140)의 가열 레벨을 조정할 수 있다. 여기서, 사이리스터는 SCR(Silicon Controlled Rectifier)이나, 트라이액(TRIAC) 등의 교류제어용 반도체 소자로서, 교류회로의 무접점 구동의 스위치로 사용된다. 이러한 사이리스터는 기존의 릴레이 또는 SSR 방식의 온/오프의 제어 방식과 달리, 비례 제어를 기본으로 위상 제어나, 사이클 제어를 통한 정교한 부하 제어가 가능하므로, 전기 히터의 온도 제어 시에 절전이 가능하고, 소음이 적은 장점이 있다. 여기서, 위상 제어 모드(Phase Control mode)는 입력 주파수의 위상각을 분할 제어하여 히터수단(140)에 인가되는 전류의 양을 제어하는 방식이다. 또한, 사이클 제어 방식(Cycle Control mode)은 복수의 주기에 해당하는 시간을 1 사이클로 설정하고, 그 사이클 내에서의 도통 시간을 제어하여 히터수단(140)에 인가되는 전류의 양을 제어하는 방식이다.
TPR 온도제어 장치부(150)는, 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수의 온도를 검출하고, 그 검출된 온도를 전기량의 변화로 교환하여 출력하는 측온체(151)와, 측온체(151)의 전기량 변화를 검출하여 설정온도와 비교하고, 비교된 결과에 따른 조절신호를 출력하는 온도 조절기(152)(T/C)와, 온도 조절기(152)의 조절신호에 따라 난방용 온수탱크(120)의 난방수를 가열하는 히터수단(140)에 인가되는 전류량을 조정하기 위한 사이리스터 유닛(153)을 포함한다. 여기서, 측온체(151)는 난방용 온수탱크(120) 내에 설치되며, 난방수의 온도를 검출하기 위한 온도 센서부를 구성한다. 이러한 측온체(151)는 난방수의 검출 온도를 전기량의 변화로 교환하는 소자를 파이프로 보호하는 구조로 이루어지게 된다. 즉, TPR 온도제어 장치부(150)는 비례 제어를 기본으로 위상 제어나 사이클 제어 모드를 사용하여 무접점으로 히터수단(140)에 인가되는 전류량을 조절하게 됨으로써, 기존의 릴레이를 사용한 온/오프 방식과 비교하여 소음이 적음은 물론, 전기 사용량을 최소화하여 에너지 비용이 절감될 수 있도록 할 수 있다.
제어부(160)는, 보일러 장치(100)의 구동 관련한 각종 제어기능을 수행하며, 컨트롤 판넬부(170)는 보일러 장치(100)의 케이스 외면으로 구동 스위치, 구동 표시 램프, 및 온도 설정부를 구비한다. 즉, 컨트롤 판넬부(170)는 사용자의 조작이 가능한 판넬을 구성하고, 제어부(160)는 사용자 조작을 위해 노출되는 제어 판넬과 연결 접속되어 보일러 구동을 처리하게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 사시 구성을 일례로 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치(100)는, 히터 수단(140)에 의해 가열된 난방수를 저장하고, 히팅 가열된 난방수는 난방용 배관라인(110)에 공급 및 순환하여 실내 난방으로 사용된다. 이때 난방용 배관라인(110)에 공급 및 순환되어 실내 난방으로 사용된 난방수는 난방용 온수탱크(120)에 저장된 상태에서 사용자가 온수를 사용하고자 하는 경우, 직수관을 통해 공급된 냉수가 난방용 온수탱크(120)에 침지된 생활용수용 배관라인(130)을 순환 경유하게 되고, 생활용수용 배관라인(130)을 경유하는 냉수가 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수와 열 교환을 통해 온수로 배출이 이루어지게 된다. 이때 TPR 온도제어 장치부(150)의 측온체(151)는 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수의 온도를 검출하고, 그 검출된 온도를 전기량의 변화로 교환하여 온도 조절기(152)로 출력하고, 온도 조절기(152)(Temperature Controller)는 설정 온도와 비교된 결과의 조절신호를 사이리스터 유닛(153)으로 출력하며, 사이리스터 유닛(153)은 조절신호에 따른 전류량을 히터수단(140)에 인가한다. 이에 따라 사용자가 설정한 온도가 유지될 수 있도록 히터 수단(140)의 가열 레벨이 제어되고, 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수가 설정 온도를 유지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에서, 난방용 온수탱크에 배치되는 생활용수용 배관라인의 설치 일례를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치에 적용되는 생활용수용 배관라인(130)은 난방용 온수탱크(120)에서 직수관에서 공급된 냉수가 가열되어 온수를 배출할 수 있도록 충분한 길이를 갖도록 구성한다. 즉, 생활용수용 배관라인(130)은 도 5에 도시된 바와 같이, 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수와의 열 교환의 충분한 시간을 갖도록 복층 구조의 배관라인으로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치의 TPR 온도제어 그래프를 일례로 도시한 도면이다. 도 6의 (a)는 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수의 온도를 설정 온도로 상승시키기 위해 히터수단(140)에 인가되는 전류량의 변화 그래프를 나타내고, 도 6의 (b)는 히터수단(140)에 인가되는 전류량의 변화 그래프에 대응하여 난방수의 온도가 상승되어 조절되는 난방수의 온도 변화 그래프를 나타낸다. 일례로서, 난방수의 설정온도를 75℃로 하고, 히터수단(140)에 인가되는 전류량은 27[A]로 가정한 경우, 초기 히터수단(140)에 27[A]가 인가되고 시간이 지남에 따라 난방수의 온도가 상승하게 된다. 이때, 난방수의 온도가 설정 온도인 75℃에 도달하면, TPR 온도제어 장치부(150)는 히터수단(140)에 인가되는 전류량을 3.5[A]로 다운시키고, 난방수의 온도가 75℃를 유지하도록 한다. 이때, 생활용수용 배관라인(130)에 있는 온수가 사용될 경우 냉수의 유입으로 난방수의 설정 온도가 낮아지는 경우 TPR 온도제어 장치부(150)는 낮아지는 온도에 대응하여 전류량을 증가시켜 인가하게 되고, 설정 온도에 난방수가 도달할 경우 설정 온도 유지를 위한 전류량만을 인가하게 된다. 도 6에서는 3.5[A]를 설정 온도 유지를 위한 전류로 하고, 5.5[A]를 온수 사용에 따른 난방수의 온도 상승을 위한 전류로 한다. 본 발명에서는 설정 온도의 유지에 따라 최소의 전류만을 공급하는 절전구간과, 온수의 사용으로 전류량을 소폭 증가시키는 전류인가 구간을 단속적으로 제어함으로써, 전력 소모가 최소화되고 절전이 이루어지는 효율적 구동이 가능하도록 한다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 보일러 장치 110: 난방용 배관라인
120: 난방용 온수탱크 130: 생활용수용 배관라인
140: 히터 수단 150: TPR 온도제어 장치부
151: 측온체 152: 온도 조절기
153: 사이리스터 유닛 160: 제어부
170: 컨트롤 판넬부

Claims (6)

  1. 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치(100)로서,
    실내 난방을 위해 설치되는 난방용 배관라인(110);
    상기 난방용 배관라인(110)에 난방수를 공급 및 순환시키기 위해 상기 난방수를 저장하는 난방용 온수탱크(120);
    상기 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수에 침지된 상태로 길이가 긴 복층 구조의 배관라인으로 구성 배치되고, 사용자가 수도를 사용 시에 직수관에서 공급된 차가운 생활용수가 상기 배관라인을 따라 순환하는 과정 중 상기 난방수와의 열교환을 통해 온수로 변환되어 공급되도록 하는 생활용수용 배관라인(130);
    상기 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수를 가열하기 위한 히터수단(140); 및
    상기 난방용 온수탱크(120)에 저장된 상기 난방수의 온도를 설정온도로 유지하기 위해 사이리스터(Thyristor)의 무접점 전류량 제어를 통해 상기 히터수단(140)의 가열 레벨을 조정하는 TPR(Thyristor Power Regulator) 온도제어 장치부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히터 수단(140)은,
    상기 난방수가 저장된 난방용 온수탱크(120)의 바닥 저면에 적어도 하나가 배치되는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 히터 수단(140)은,
    상기 난방수가 저장된 난방용 온수탱크(120)의 바닥 저면과 측면 각각에 적어도 하나가 배치되는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TPR 온도제어 장치부(150)는,
    상기 난방용 온수탱크(120)에 저장된 난방수의 온도를 검출하고, 그 검출된 온도를 전기량의 변화로 교환하여 출력하는 측온체(151);
    상기 측온체(151)의 전기량 변화를 검출하여 설정온도와 비교하고, 비교된 결과에 따른 조절신호를 출력하는 온도 조절기(152)(T/C); 및
    상기 온도 조절기(152)의 조절신호에 따라 상기 난방용 온수탱크(120)의 난방수를 가열하는 상기 히터수단(140)에 인가되는 전류량을 조정하기 위한 사이리스터 유닛(153)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 TPR 온도제어 장치부(150)는,
    입력 주파수의 위상각을 분할 제어하여 상기 히터수단(140)에 인가되는 전류의 양을 제어하는 위상 제어 방식(Phase Control mode)으로 구동하는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 TPR 온도제어 장치부(150)는,
    복수의 주기에 해당하는 시간을 1 사이클로 설정하고, 그 사이클 내에서의 도통 시간을 제어하여 상기 히터수단(140)에 인가되는 전류의 양을 제어하는 사이클 제어 방식(Cycle Control mode)으로 구동하는 것을 특징으로 하는, 저탕온수를 이용하여 생활용수 가열 기능을 갖는 보일러 장치.
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