KR20160006530A

KR20160006530A - 보일러 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR20160006530A
Application number: KR1020140086248A
Authority: KR
Inventors: 박중배
Original assignee: 챌린저 서플라이 인코포레이티드
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-01-19
Also published as: KR101616558B1

Abstract

보일러 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 연료를 연소시켜 물을 가열하는 연소부, 상기 연소부에서 가열된 물을 난방수 라인 또는 온수 라인에 선택적으로 공급하는 삼방변, 상기 난방수 라인의 출수측 및 환수측에 각각 연결되는 매니폴드 및 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프를 포함하는 구성을 마련하여, 난방수 라인 상에 매니폴드를 설치하여 유압을 분리하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 순환펌프를 설치해서 독립적으로 제어하여 난방수 흐름의 방해를 최소화하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

보일러 및 그의 제어방법{BOILER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 보일러 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러에 마련되는 복수의 순환펌프를 독립적으로 제어하여 난방 및 온수를 공급하는 보일러 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

보일러는 버너를 이용해서 연료를 연소시켜 난방시설 등에 온수를 공급하는 장치이다.

보일러는 사용하는 연료에 따라 가스 보일러, 석탄 보일러, 기름 보일러 등으로 구분될 수 있다.

그 중에서 가스 보일러는 가스 연료를 외부와 차단된 연소실 내부에 설치된 버너에 공급해서 연소시키고, 연소 과정에서 발생하는 고온의 열을 이용하여 난방수를 소정의 온도로 가열한다.

그리고 가스 보일러는 가열된 난방수를 실내에 설치된 난방 배관을 순환시켜 난방하거나, 난방수와 직수(냉수)의 열교환을 통해 냉수를 고온수로 변환해서 싱크대, 목욕탕 등에 공급한다.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 순환펌프를 제어하여 순환유량 및 유속을 조절하는 가스 보일러 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 가스 보일러의 출탕측과 환수측 온수의 온도차, 가스의 투입량, 이론 공기량 및 배기팬의 회전수를 판단하여 순환펌프의 회전수를 결정해서 순환펌프를 구동하는 가스 보일러의 순환펌프 제어방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는 순환펌프의 표면에 펌프 작동에 따라서 발생하는 온도를 측정하는 펌프온도감지수단을 부착하고 보일러 작동 중에 펌프의 온도변화를 측정하여 온도가 과열온도에 도달하면 순환펌프의 고장으로 감지하고 기능을 정지시켜 보일러를 보호하는 가스 보일러의 순환펌프 고장감지방법이 개시되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0279885호(2001년 2월 1일 공고) 대한민국 특허 공개번호 제10-1999-0038876호(1999년 6월 5일 공개)

그러나 종래기술에 따른 보일러는 하나의 순환펌프를 이용해서 난방 및 온수를 공급함에 따라, 순환펌프에 부가되는 부하가 매우 크기 때문에, 대용량의 순환펌프를 적용해야 하고, 대용량의 순환펌프를 적용하더라도 난방수 순환회로의 최종단에서 압력 강하가 발생하는 문제점이 있었다.

그리고 종래기술에 따른 보일러는 순환펌프의 잦은 고장이나 이상이 발생하는 문제점이 있었다.

그래서 종래기술에 따른 보일러에는 특허문헌 2와 같이, 순환펌프의 고장이나 이상 발생 여부를 파악히기 위해 온도감지수단을 마련하기도 하였으나, 순환펌프의 고장이나 이상을 방지하는 근본적인 원인을 제거하는데 한계가 있었다.

또한, 종래기술에 따른 보일러는 초기 설치시 전자밸브로 마련되는 삼방변을 선택적으로 조절해서 난방 동작 또는 온수 공급 동작하는 경우, 보일러 외부의 배관라인에 설치된 펌프들의 구동에 의한 이상 역류가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난방수 순환라인에 복수의 순환펌프와 매니폴드를 적용해서 난방수 순환시 압력 강하를 방지하는 보일러 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수의 순환펌프를 독립적으로 제어하여 난방수를 원활하게 순환시킬 수 있는 보일러 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 삼방변과 차단밸브를 이용해서 난방과 온수 공급 동작을 선택적으로 수행할 수 있는 보일러 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 보일러는 가스 연료를 연소시켜 물을 가열하는 연소부, 상기 연소부에서 가열된 물을 난방수 라인 또는 온수 라인에 선택적으로 공급하는 삼방변, 상기 난방수 라인의 출수측 및 환수측에 각각 연결되는 매니폴드 및 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보일러는 난방수와 온수의 온도를 감지하는 감지부 및 난방이나 온수를 공급하도록 상기 삼방변의 동작을 제어하고 상기 감지부에서 감지된 온도와 매니폴드 내부에 충진된 난방수 흐름에 기초해서 상기 복수의 순환펌프의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 복수의 순환펌프는 상기 난방수 라인과 온수 라인의 환수측 합류점 후단에 설치되는 제1 순환펌프 및 상기 매니폴드의 출수측 또는 환수측에 설치되는 제2 순환펌프로 구성되며, 상기 제어부는 상기 매니폴드 내부에 충진된 난방수가 정지 또는 혼입 상태를 유지하도록 상기 제1 및 제2 순환펌프의 구동을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보일러는 초기 설치시 난방 또는 온수 공급 중에서 어느 하나의 조건으로만 사용할 경우, 난방 동작시 온수 순환을 차단하는 제1 차단밸브와 온수 공급 동작시 난방수 순환을 차단하는 제2 차단밸브를 더 포함하고, 상기 제1 차단밸브는 상기 온수 라인 상의 환수측에서 난방수 라인과 온수 라인의 합류점 전단에 설치되며, 상기 제2 차단밸브는 상기 난방수 라인 상의 환수측에서 난방수 라인과 온수 라인의 합류점 전단에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 차단밸브의 일측에는 초기 설치시 난방 및 온수 공급 동작을 수행하도록 설정되어 상기 삼방변의 동작에 의해 난방 동작하는 경우, 상기 난방수 라인을 통해 순환하는 난방수가 상기 온수 라인을 통해 온수 탱크로 역류하는 것을 방지하는 제1 체크밸브가 설치되고, 상기 제2 차단밸브의 일측에는 상기 삼방변의 동작에 의해 온수 공급 동작하는 경우, 상기 온수 탱크로 공급된 난방수가 난방수 라인을 통해 난방부로 역류하는 것을 방지하는 제2 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 보일러의 제어방법은 (a) 연소부에서 가스 연료를 연소시켜 고온을 발생해서 물을 가열하는 단계, (b) 난방 동작시 상기 (a)단계에서 가열된 난방수를 난방수 라인을 통해 난방부로 공급하는 단계, (c) 온수 공급 동작시 상기 난방수를 온수 라인을 온수 탱크로 공급해서 온수를 가열하는 단계를 포함하고, 상기 (b)단계는 난방수 라인의 출수측 및 환수측에 양단이 연결된 매니폴드를 이용해서 유압을 분리하며, 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측의 유량 및 유속을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b)단계는 상기 매니폴드 내부에 충진된 난방수가 정지 또는 어느 일측으로 혼입 상태를 유지하도록 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보일러의 제어방법은 (d) 보일러의 초기 설치시 상기 난방수를 난방수 라인 또는 온수 라인으로 선택적으로 공급하는 삼방변이 어느 하나의 동작만을 수행하도록 조절되는 단계, (e) 상기 (d)단계에서 삼방변이 난방 동작하도록 조절되면, 상기 온수 라인 상에 설치된 제1 차단밸브를 이용해서 상기 온수 라인을 차단해서 난방 동작하는 단계 및 (f) 상기 (d)단계에서 삼방변이 온수 공급 동작하도록 조절되면, 상기 난방수 라인 상에 설치된 제2 차단밸브를 이용해서 상기 난방수 라인을 차단해서 온수 공급 동작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러 및 그의 제어방법에 의하면, 난방수 라인 상에 매니폴드를 설치하여 유압을 분리하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 순환펌프를 설치해서 독립적으로 제어하여 난방수 라인의 출수측과 환수측 유량 및 유속을 동일 또는 보일러 사용 조건에 따라 어느 일측으로 혼입되도록 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 보일러 내부에 매니폴드를 설치함으로써, 난방수 흐름의 방해를 최소화하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 저용량의 순환펌프를 적용하여 보일러의 제작비용을 저감하고, 난방수의 흐름 저항을 최소화하여 전기 사용량을 감소시켜 운전 비용을 최소화할 수 있으며, 보일러의 효율과 사용능력을 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 가스 보일러의 상세 구성도,
도 3 및 도 4는 각각 난방 동작과 온수 공급 동작을 예시한 예시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 가스 보일러의 구성을 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가스 보일러뿐만 아니라 석탄 보일러나 기름 보일러 등 다른 연료를 사용하는 다양한 보일러에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스 보일러의 상세 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 연료를 연소시켜 물을 가열하는 연소부(11), 연소부(11)에서 가열된 물을 난방수 라인(13) 또는 온수 라인(14)에 선택적으로 공급하는 삼방변(12), 난방수 라인(13) 상에 설치되는 매니폴드(20) 및 난방수 라인(13)의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프(30 내지 32)를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러(10)는 난방수 라인(13)과 연결되어 난방수를 이용해서 실내를 난방하는 난방부(15), 온수 라인(14)에 연결되고 난방수와 열교환을 통해 가열된 온수를 공급하는 온수탱크(14), 난방수와 온수의 온도를 감지하는 감지부(40) 및 난방이나 온수를 공급하도록 삼방변의 동작을 제어하고 감지부(40)에서 감지된 온도와 매니폴드(20) 내부에서의 난방수 흐름에 기초해서 복수의 순환펌프(30 내지 32)의 동작을 제어하는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.

이와 함께, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러(10)는 난방수 라인(13)의 환수측에 설치되고 삼방변(12)이 난방 또는 온수 공급 동작 중에서 어느 하나의 동작만을 수행하도록 조절되는 경우, 수동으로 난방수 또는 온수 공급을 각각 차단하는 제1 차단밸브(33)와 제2 차단밸브(34)를 더 포함할 수 있다.

연소부(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 연료를 연소시켜 고온의 열을 발생하는 버너(17) 및 버너(17)에서 발생한 열을 이용해 물을 가열하는 열교환기(18)를 포함할 수 있다.

삼방변(12)은 일측이 연소부(11)와 연결되어 연소부(11)에서 가열된 물을 공급받고, 제어부(50)의 제어신호에 따라 다른 일측에 각각 연결된 온수 라인(14)과 난방수 라인(13)에 가열된 물을 선택적으로 공급한다.

매니폴드(20)는 난방수 라인(13) 상에서 매니폴드(20) 전단과 후단 사이의 유압을 분리(hydronic separation)하여 난방수 라인(13)의 출수측과 환수측의 유량 및 유속을 제어하는 기능을 한다.

이를 위해, 매니폴드(20)는 대략 원통 형상으로 형성되고, 매니폴드(20)의 양측단 전후측에는 각각 출수 및 환수되는 난방수의 유입포트와 배출포트가 마련될 수 있다.

즉, 본 실시 예에서는 매니폴드(30) 내부에서의 난방수 유량 흐름을 3가지 방식으로 제어할 수 있다.

우선, 출수되는 난방수 유량 및 유속과 환수되는 난방수 유량 및 유속이 동일한 경우, 매니폴드(20) 내부에 충진된 난방수의 흐름이 없는 정지 상태가 된다.

다음으로, 가스 보일러(10) 내부에 설치된 제1 순환펌프(30)의 펌핑 동작에 의한 환수측 유량 및 유속이 가스 보일러(10) 외부에 설치된 제2 순환펌프(31)의 펌핑 동작에 의한 출수측 유량 및 유속보다 큰 경우, 매니폴드(20) 내부의 난방수는 열교환기(18)에서 가열되어 삼방변(12)을 거쳐 매니폴드(20)의 출수측 유입포트로 유입된 후, 난방수 중 일부가 매니폴드(20)의 환수측으로 흘러 매니폴드(20)의 환수측 배출포트를 통해 제1 순환펌프(30) 측으로 흐른다.

마지막으로, 제1 순환펌프(30)의 펌핑 동작에 의한 환수측 유량 및 유속이 제2 순환펌프(31)의 펌핑 동작에 의한 출수측 유량 및 유속보다 적은 경우, 매니폴드(20) 내부의 난방수는 난방부(15)를 거쳐 매니폴드(20)의 환수측 유입포트를 통해 유입된 후, 난방수의 일부가 제2 순환펌프(31) 측으로 흐른다.

이러한 매니폴드(20) 내부에서의 난방수 유량 흐름은 가스 보일러(10)의 초기 설치시 사용조건에 따라 설정될 수 있다.

여기서, 가스 보일러(10)의 사용조건은 난방 및 온수 공급 동작 가능상태, 난방 동작만 가능상태, 온수 공급 동작 가능상태를 포함하는 가스 보일러의 동작 모드나 배기가스의 잠열을 이용하는 콘덴싱(condensing) 기능의 적용 여부 등에 따라 설정될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 보일러에 매니폴드를 설치함으로써, 난방수 흐름의 방해를 최소화하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화할 수 있다.

이를 위해, 매니폴드(20) 내부에는 내부에 충진된 난방수의 흐름을 감지하는 유량감지센서(21)가 설치될 수 있다.

유량감지센서(21)는 매니폴드(20) 내부에 충진된 난방수의 유량 흐름을 감지하고, 감지된 유량 흐름에 대응되는 감지신호를 출력할 수 있다.

이에 따라, 제어부(50)는 유량감지센서(21)에서 출력되는 감지신호를 전달받아 난방수 라인(13)의 출수측과 환수측 유량 및 유속을 검사하고, 매니폴드(20) 내부에 충진된 난방수 흐름을 가스 보일러(10) 제어 조건에 따라 아래에서 설명할 제1 내지 제3 순환펌프(30 내지 32)의 구동을 제어할 수 있다.

본 실시 예에서 가스 보일러(10)는 난방수 라인(13)과 온수 라인(14)의 합류점 후측에 설치되고 환수되는 난방수를 연소부(11) 측으로 공급하도록 펌핑 동작하는 제1 순환펌프(30)와 매니폴드(20)의 출수측에 설치되고 난방수를 출수하도록 펌핑 동작하는 제2 순환펌프(31)를 포함할 수 있다.

그리고 가스 보일러(10)는 난방부(15)가 복수로 마련되는 경우, 주 난방부에 병렬로 연결된 보조 난방부의 후단에 설치되고 난방부에서 열교환을 통해 온도가 낮아진 난방수를 환수하도록 제3 순환펌프(32)를 더 포함할 수 있다.

제어부(50)는 난방수의 출수측과 환수측 유량 및 유속을 보일러의 제어 조건에 기초해서 제어할 수 있도록, 유량감지센서(21)의 감지신호에 따라 제1 내지 제3 순환펌프(30 내지 32)의 동작속도를 독립적으로 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 난방수 라인 상에 매니폴드를 설치하여 유압을 분리하고 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 순환펌프를 설치해서 독립적으로 제어함으로써, 난방수의 출수측과 환수측 유량 및 유속을 제어할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 저용량의 순환펌프를 적용하여 가스 보일러의 제작비용을 저감하고, 난방수의 흐름 저항을 최소화하여 전기 사용량을 감소시켜 운전 비용을 최소화할 수 있으며, 가스 보일러의 효율과 사용능력을 극대화할 수 있다.

제1 및 제2 차단밸브(33,34)는 각각 가스 보일러(10)의 사용 조건에 따라 수동으로 난방수 또는 온수의 순환을 차단하는 기능을 한다.

예를 들어, 도 3 및 도 4는 각각 난방 동작과 온수 공급 동작을 예시한 예시도이다.

제1 차단밸브(33)는 온수 라인(14)의 환수측 상에서 난방수 라인(13)과 온수 라인(14)의 합류점 전단에 설치될 수 있다.

이러한 제1 차단밸브(33)는 난방 동작만을 지속적으로 수행하고자 하는 경우, 사용자의 수동 조작에 따라 온수 라인(14)을 차단한다.

이에 따라, 온수 라인(14)을 통한 난방수의 순환이 차단된다.

그러면, 난방수는 도 3에 도시된 바와 같이, 난방수 라인(13)을 통해서만 순환되고, 제어부(50)는 난방 동작을 지속적으로 수행하도록 연소부(11)와 제1 내지 제3 순환펌프(30 내지 32)의 구동을 제어할 수 있다.

제2 차단밸브(34)는 난방수 라인(13) 상의 환수측에 난방수 라인(13)과 온수 라인(14)의 합류점 전단에 설치될 수 있다.

이러한 제2 차단밸브(34)는 온수 공급 동작만을 지속적으로 수행하고자 하는 경우, 사용자의 수동 조작에 따라 난방수 라인(13)을 차단한다.

이에 따라, 난방수 라인(13)을 통한 난방수의 순환이 차단된다.

그러면, 난방수는 도 4에 도시된 바와 같이, 온수 라인(14)을 통해서만 순환되고, 제어부(50)는 온수를 지속적으로 공급하도록 연소부와 제1 순환펌프(30)의 구동을 제어할 수 있다.

한편, 제1 차단밸브(33)와 제2 차단밸브(34)의 일측에는 각각 역류를 방지하는 제1 및 제2 체크밸브(35,36)가 설치될 수 있다.

제1 체크밸브(35)는 삼방변(12)이 난방 동작하도록 조절된 경우, 난방수 라인(13)을 통해 순환하는 난방수가 온수 라인(14)을 통해 온수 탱크(16) 회로에 설치된 배관이나 히팅기구로 역류하는 것을 방지하는 기능을 한다.

제2 체크밸브(36)는 삼방변(12)이 온수 공급 동작하도록 조절된 상태에서 제2 및 제3 순환펌프(31,32)가 구동되면, 온수 탱크(16)로 공급된 난방수가 난방수 라인(13)을 통해 난방부(15)로 역류하는 것을 방지하는 기능을 한다.

감지부(40)는 난방수 라인(13) 상에 설치되고 난방수의 온도를 감지하는 제1 내지 제4 온도감지센서(41 내지 44), 온수 탱크(16)에 설치되고 온수 탱크(16) 내부의 온도를 감지하는 제5 온도감지센서(45), 냉수 공급 배관에 설치되고 직수(냉수)의 온도를 감지하는 제6 온도감지센서(46) 및 온수 탱크(16)에서 온수 공급 배관을 통해 배출되는 온수의 온도를 감지하는 제7 온도감지센서(47)를 포함할 수 있다.

제1 내지 제4 온도감지센서(41 내지 47)는 각각 난방수 라인(13) 상에서 연소부(11)의 출수측, 매니폴드(20)의 출수측, 매니폴드(20)의 환수측 및 연소부(11)의 환수측에 각각 설치되어 난방수의 온도를 감지할 수 있다.

감지부(40)에 마련된 제1 내지 제7 온도감지센서(41 내지 47)는 각각 감지된 온도에 대응되는 감지신호를 출력하고, 제어부(50)는 제1 내지 제7 온도감지센서(41 내지 47)의 감지신호에 기초해서 연소부(11), 온수 탱크(16) 및 제1 내지 제3 순환펌프(30 내지 32)의 구동을 제어하여 난방 및 온수 공급동작을 수행하도록 제어할 수 있다.

이러한 제어부(50)는 가스 보일러(10)의 동작을 제어하는 중앙처리장치로 마련되고, 입력부(도면 미도시)를 통해 입력되는 사용자의 난방 또는 온수의 설정 온도에 따라 난방 동작하거나 온수를 공급하도록 각 장치의 구동을 제어할 수 있다.

다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러의 제어방법을 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가스 보일러의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 5의 S10단계에서 가스 보일러(10)를 초기 설치한 상태에서 설치자는 사용조건에 따라 제1 및 제2 차단밸브(33,34)를 개폐할 수 있다.

예를 들어, 가스 보일러(10)의 사용조건, 즉 동작 모드가 난방 및 온수 공급 모드, 난방모드, 온수 공급 모드 중에서 어느 모드로 설정되었는지 여부에 따라, 설치자는 제1 및 제2 차단밸브(33,34)를 개방 또는 수동 조작할 수 있다.

만약, 가스 보일러(10)가 난방 및 온수 공급 모드로 설정된 경우, 제1 차단밸브(33)와 제2 차단밸브(34)는 개방(open) 상태로 수동 조작된다.

반면, 가스 보일러(10)가 난방 모드로 설정된 경우, 제1 차단밸브(33)는 온수 라인을 차단하도록 폐쇄(close) 상태로 수동 조작된다.

그러면, 가스 보일러(10)는 온수 라인(14)이 차단됨에 따라 난방 동작만을 수행할 수 있다.

또한, 가스 보일러(10)가 온수 공급 모드로 설정된 경우, 제2 차단밸브(34)는 난방수 라인(13)을 차단하도록 폐쇄 상태로 수동 조작된다.

그러면, 가스 보일러(10)는 난방수 라인(13)이 차단됨에 따라 온수 공급 동작만을 수행할 수 있다.

이하에서는 가스 보일러(10)가 초기 설치시 난방 및 온수 공급 모드로 설정된 경우를 설명한다.

S12단계에서 가스 보일러(10)에 전원이 공급되면, 제어부(50)는 버너(16)에 가스 연료와 공기를 공급해서 연소시켜 고온의 열을 발생해서 물을 가열하도록 연소부(11)의 구동을 제어한다.

이때, 제어부(50)는 입력부를 통해 사용자로부터 입력된 설정모드가 난방 모드인지 여부를 검사한다(S14).

S14단계의 검사결과 난방 모드가 설정된 경우, 제어부(50)는 연소부(11)에서 가열된 난방수를 난방수 라인(13)으로 공급하도록 삼방변(12)의 동작을 제어한다(S16).

삼방변(12)을 통해 난방수가 난방수 라인(13)으로 공급되면, 난방수 라인(13)에 설치된 제1 내지 제4 온도감지센서(41 내지 44)는 각각 난방수의 온도를 감지하고, 감지된 온도에 대응되는 감지신호를 출력한다.

이때, 매니폴드(20)는 난방수 라인(13) 상에서 매니폴드(20)를 중심으로 전단과 후단 사이의 유압을 분리하여 난방수 라인(13)의 출수측과 환수측의 유량 및 유속을 정지 상태 또는 어느 일측으로 혼입되도록 제어할 수 있다.

그리고 매니폴드(20) 내부에 설치된 유량감지센서(21)는 매니폴드(20) 내부에 충진된 난방수의 유량을 감지하고, 감지된 유량에 대응되는 감지신호를 출력한다(S18).

이에 따라, 제어부(50)는 감지된 난방수 온도와 사용자로부터 설정된 난방설정온도를 비교하고, 난방수 온도를 상기 난방설정온도로 유지하도록 연소부(11)의 구동을 제어한다.

그리고 제어부(50)는 매니폴드(20)의 출수측과 환수측 유량 및 유속을 제어하도록 매니폴드(20) 내부에 충진된 난방수의 유량에 따라 제1 내지 제3 순환펌프(30 내지 32)의 구동을 독립적으로 제어한다(S20).

예를 들어, 제어부(50)는 유량감지센서(21)를 통해 매니폴드(20) 내부에서 난방수 라인(13)의 출수측에서 환수측으로 흐르는 유량이 감지되면, 제1 및 제3 순환펌프(30,32)의 구동속도를 높여 환수측의 유량 및 유속을 증가시키거나, 제2 순환펌프(31)의 구동속도를 낮춰 출수측의 유량 및 유속을 감소시키도록 제어할 수 있다.

제어부(50)는 유량감지센서(21)를 통해 매니폴드(20) 내부에서 난방수 라인(13)의 환수측에서 출수측으로 유량이 흐르는 유량이 감지되면, 제1 및 제3 순환펌프(30,31)의 구동속도를 낮춰 환수측의 유량을 감소시키거나, 제2 순환펌프(31)의 구동속도를 높여 출수측의 유량 및 유속을 증가시키도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 난방수 배관에 매니폴드를 설치하고, 매니폴드 내부에 충진된 난방수의 흐름이 보일러 사용 조건에 적합하도록 복수의 순환펌프 구동을 제어함으로써, 난방수 흐름의 방해를 최소화하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화할 수 있다.

반면, S12단계의 검사결과 온수 공급 모드가 설정된 상태이면, 제어부(50)는 난방수를 온수 라인(14)으로 공급하도록 삼방변(12)의 동작을 제어한다(S22).

삼방변(20)을 통해 난방수가 온수 라인(14)으로 공급되면, 제1 및 제4 온도감지센서(41,44)와 온수 탱크(16), 냉수 및 온수 공급 배관에 설치된 제5 내지 제7 온도감지센서(45 내지 47)는 각각 감지된 온도에 대응되는 감지신호를 출력한다(S24).

그러면, 제어부(50)는 감지된 난방수, 온수 및 냉수의 온도와 사용자로부터 설정된 설정온도를 비교하고, 난방수, 온수 및 냉수 온도를 각 설정온도로 유지하도록 연소부(11) 및 온수 탱크(16)에 설치된 히팅기구의 동작을 제어한다.

그리고 제어부(50)는 난방수가 원활하게 순환하도록 제1 순환펌프(30)의 구동을 제어한다(S26).

한편, S28단계에서 제어부(50)는 입력부를 통해 가스 보일러(10)의 구동 중지 명령이 입력되는지 여부를 검사하고, 구동 중지 명령이 입력될 때까지 S14단계 내지 S28단계를 반복 수행하도록 제어한다.

만약, S28단계에서 구동 중지 명령이 입력되면, 제어부(50)는 가스 보일러(10)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고 종료한다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 난방수 라인 상에 매니폴드를 설치하여 유압을 분리하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 순환펌프를 설치해서 독립적으로 제어하여 난방수 흐름의 방해를 방지하며, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기의 실시 예에서는 가스 보일러의 구성을 이용해서 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가스 보일러뿐만 아니라 석탄 보일러나 기름 보일러 등 다른 연료를 사용하는 다양한 보일러에 적용되도록 변경될 수 있다.

상기의 실시 예에서는 제1 및 제2 차단밸브가 사용자의 조작에 의해 수동으로 동작하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 제1 및 제2 차단밸브를 제어부의 제어신호에 따라 동작하는 전자식 차단밸브를 적용하도록 변경될 수 있다.

상기의 실시 예에서는 매니폴드 내부에 유량감지센서가 설치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 유량감지센서를 제거하거나, 유량감지센서 대신에 출수측 및 환수측의 유압을 감지하는 유압감지센서나 차압감지센서를 설치하도록 변경될 수도 있다.

본 발명은 난방수 라인 상에 매니폴드를 설치하여 유압을 분리하고, 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 순환펌프를 설치해서 독립적으로 제어하여 난방수 흐름의 방해를 방지하며, 난방수 라인의 출수측과 환수측에서 발생하는 압력 강하를 최소화하는 보일러 및 그의 제어방법 기술에 적용된다.

10: 가스 보일러 11: 연소부
12: 삼방변 13: 난방수 라인
14: 온수 라인 15: 난방부
16: 온수 탱크 17: 버너
18: 열교환기 20: 매니폴드
21: 유량감지센서 30: 제1 순환펌프
31: 제2 순환펌프 32: 제3 순환펌프
33,34: 제1,제2 차단밸브 35,36: 제1, 제2 체크밸브
40: 감지부 41 내지 47: 온도감지센서
50: 제어부

Claims

연료를 연소시켜 물을 가열하는 연소부,
상기 연소부에서 가열된 물을 난방수 라인 또는 온수 라인에 선택적으로 공급하는 삼방변,
상기 난방수 라인의 출수측 및 환수측에 각각 연결되는 매니폴드 및
상기 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러.
제1항에있어서,
난방수와 온수의 온도를 감지하는 감지부 및
난방이나 온수를 공급하도록 상기 삼방변의 동작을 제어하고 상기 감지부에서 감지된 온도와 매니폴드 내부에 충진된 난방수 흐름에 기초해서 상기 복수의 순환펌프의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 복수의 순환펌프는 상기 난방수 라인과 온수 라인의 환수측 합류점 후단에 설치되는 제1 순환펌프 및
상기 매니폴드의 출수측 또는 환수측에 설치되는 제2 순환펌프로 구성되며,
상기 제어부는 상기 매니폴드 내부에 충진된 난방수가 정지 또는 혼입 상태를 유지하도록 상기 제1 및 제2 순환펌프의 구동을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러.
제1항 또는 제2항에 있어서 ,
초기 설치시 난방 또는 온수 공급 중에서 어느 하나의 조건으로만 사용할 경우, 난방 동작시 온수 순환을 차단하는 제1 차단밸브와
온수 공급 동작시 난방수 순환을 차단하는 제2 차단밸브를 더 포함하고,
상기 제1 차단밸브는 상기 온수 라인 상의 환수측에서 난방수 라인과 온수 라인의 합류점 전단에 설치되며,
상기 제2 차단밸브는 상기 난방수 라인 상의 환수측에서 난방수 라인과 온수 라인의 합류점 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러.
제3항에 있어서,
상기 제1 차단밸브의 일측에는 초기 설치시 난방 및 온수 공급 동작을 수행하도록 설정되어 상기 삼방변의 동작에 의해 난방 동작하는 경우, 상기 난방수 라인을 통해 순환하는 난방수가 상기 온수 라인을 통해 온수 탱크로 역류하는 것을 방지하는 제1 체크밸브가 설치되고,
상기 제2 차단밸브의 일측에는 상기 삼방변의 동작에 의해 온수 공급 동작하는 경우, 상기 온수 탱크로 공급된 난방수가 난방수 라인을 통해 난방부로 역류하는 것을 방지하는 제2 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러.
(a) 연소부에서 연료를 연소시켜 고온을 발생해서 물을 가열하는 단계,
(b) 난방 동작시 상기 (a)단계에서 가열된 난방수를 난방수 라인을 통해 난방부로 공급하는 단계,
(c) 온수 공급 동작시 상기 난방수를 온수 라인을 온수 탱크로 공급해서 온수를 가열하는 단계를 포함하고,
상기 (b)단계는 난방수 라인의 출수측 및 환수측에 양단이 연결된 매니폴드를 이용해서 유압을 분리하며, 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측의 유량 및 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러의 제어방법.
제5항에 있어서,
상기 (b)단계는 상기 매니폴드 내부에 충진된 난방수가 정지 또는 어느 일측으로 혼입 상태를 유지하도록 상기 난방수 라인의 출수측과 환수측에 각각 설치되는 복수의 순환펌프를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러의 제어방법.
제5항 또는 6항에 있어서,
(d) 보일러의 초기 설치시 상기 난방수를 난방수 라인 또는 온수 라인으로 선택적으로 공급하는 삼방변이 어느 하나의 동작만을 수행하도록 조절되는 단계,
(e) 상기 (d)단계에서 삼방변이 난방 동작하도록 조절되면, 상기 온수 라인 상에 설치된 제1 차단밸브를 이용해서 상기 온수 라인을 차단해서 난방 동작하는 단계 및
(f) 상기 (d)단계에서 삼방변이 온수 공급 동작하도록 조절되면, 상기 난방수 라인 상에 설치된 제2 차단밸브를 이용해서 상기 난방수 라인을 차단해서 온수 공급 동작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러의 제어방법.