KR20170138736A - 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보일러에서 생성된 난방수를 난방소요처와 공기조화기에서 모두 사용할 수 있는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템은, 실내공기의 공기조화기능을 수행하기 위해 보일러(2)의 주열교환기(21)에서 공급된 난방수와 실내공기 또는 실외공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 적어도 하나의 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1); 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를, 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나, 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4,4-1); 상기 삼방밸브(4,4-1)의 개폐방향을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

공기조화기와 보일러의 통합제어시스템{Integrated control system of air conditioner and boiler}
본 발명은 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에 관한 것으로, 보일러에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하여 난방을 하거나 공기조화기로 공급하여 공기조화를 수행하도록 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에 관한 것이다.
공기조화기는 사용자의 요구에 따라 실내 온도와 습도를 조절하거나 실내 공기를 환기시켜 실내를 쾌적하게 유지하는 장치이고, 보일러는 버너의 연소열에 의해 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하여 난방을 수행하는 장치이다.
상기 공기조화기에는, 실내공기가 유동하는 실내공기유로와, 실외공기가 유동하는 실외공기유로가 구비되어 있다. 상기 공기조화기가 난방 기능을 갖는 경우에는 상기 실내공기유로를 유동하는 공기를 가열하여 실내 공기를 난방하기 위한 히터가 구비된다. 상기 공기조화기가 제습 기능을 갖는 경우에는 상기 실외공기유로를 유동하는 공기를 가열하여 실내공기에서 제습된 수분을 증발시켜 제습로터를 재생시키기 위한 히터가 구비된다.
상기 히터는 전기히터 또는 히트펌프가 사용될 수도 있고, 온수의 공급에 의해 공기를 가열하는 온수히터가 사용될 수도 있다.
상기 히터가 온수히터인 경우 공기조화기능을 수행하기 위해 공기조화기 뿐만 아니라 온수생성장치까지 구비되어야 하는 문제점이 있다.
이러한 종래의 공기조화기의 일례로, 대한민국공개실용신안 2000-0006813 "난방수단이 구비된 냉,난방 겸용 공기조화기"가 공개되어 있다.
한편, 보일러는, 난방수를 순환시키는 순환펌프, 상기 순환펌프에 의해 압송된 난방수에 버너에서 발생된 연소가스와 열교환을 하기 위한 주열교환기, 온수사용시 직수를 가열시켜 온수를 공급하는 급탕열교환기, 주열교환기에서 가열된 난방수를 난방소요처 또는 급탕열교환기 중 어느 하나로 공급하기 위한 삼방밸브, 주열교환기에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 난방수공급관, 난방소요처에서 열교환을 이루어진 난방수가 주열교환기로 유동하도록 하는 난방환수관, 순환펌프에 의해 순환하는 난방수가 저장되는 팽창탱크를 포함한다.
종래의 일반적인 보일러의 일례로, 대한민국 공개특허 10-2009-0102940 "난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러"가 공개되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 보일러의 주열교환기에서 생성된 고온의 난방수는 난방소요처 또는 급탕열교환기로만 공급되므로, 온수히터 타입의 공기조화기에 연결하여 사용할 필요성이 제기된다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 보일러에서 생성된 난방수를 난방소요처와 공기조화기에서 모두 사용할 수 있는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템은, 실내공기의 공기조화기능을 수행하기 위해 보일러(2)의 주열교환기(21)에서 공급된 난방수와 실내공기 또는 실외공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 적어도 하나의 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1); 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를, 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나, 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4,4-1); 상기 삼방밸브(4,4-1)의 개폐방향을 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 본 발명의 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템은, 난방수를 가열하는 주열교환기(21)가 구비되고, 상기 주열교환기(21)에서 공급된 난방수를 공기조화기(1)의 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 공급하는 보일러(2); 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를, 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나, 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4,4-1); 상기 삼방밸브(4,4-1)의 개폐방향을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 열교환부(150,250)는 상기 주열교환기(21)에서 공급된 난방수를 이용하여 양단이 실내와 연결된 제1공기유로(110) 또는 양단이 실외와 연결된 제2공기유로(210)를 유동하는 공기를 가열하도록 이루어진다.
상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)로 공급하기 위한 난방공급관(6a)과, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 주열교환기(21)로 유동시키기 위한 난방환수관(6d)과, 상기 난방공급관(6a)에서 분기되어 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)로 공급하기 위한 열교환부공급관(6b)과, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 난방환수관(6d)을 통해 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 열교환부환수관(6c)이 구비되고; 상기 삼방밸브(4,4-1)는, 상기 열교환부환수관(6c)과 난방환수관(6d)의 교차지점에 구비될 수 있다.
상기 열교환부공급관(6b) 상에는 난방수가 상기 주열교환기(21)에서 열교환부(150,250) 방향으로 유동하는 것은 허용하되, 그 역방향으로 유동하는 것을 차단하는 체크밸브(5)가 구비될 수 있다.
상기 보일러(2)에는 상기 난방환수관(6d)에 연결되어 난방수를 저장하되 내부 공간이 대기에 연통하는 개방식 팽창탱크(23)가 구비되고, 상기 개방식 팽창탱크(23)보다 상기 열교환부(150,250)가 더 높은 위치에 구비될 수 있다.
상기 삼방밸브(4-1)에는, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 제1입구(4-1a)와, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 제2입구(4-1b)와, 상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)를 통해 유입된 난방수를 상기 주열교환기(10)로 배출시키기 위한 출구(4-1c)가 구비되고; 상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)로부터 난방수가 동시에 유입된 후 상기 출구(4-1c)를 통해 배출되어, 상기 난방소요처(3)에서의 열교환 및 상기 열교환부(150,250)에서의 열교환이 동시에 이루어질 수 있다.
상기 열교환부(150,250)를 통과하는 난방수의 유량이 상기 난방소요처(3)를 통과하는 난방수의 유량보다 작게 되도록 상기 삼방밸브(4-1)의 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)의 개도가 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템은, 양단이 실내와 연결된 제1공기유로(110)와, 양단이 실외와 연결된 제2공기유로(210)와, 보일러(2)의 주열교환기(10)에서 공급된 난방수를 이용하여 상기 제1공기유로(110) 또는 제2공기유로(210)를 유동하는 공기를 가열하기 위한 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1); 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 난방소요처(3)에 공급하기 위해 개폐되는 제1밸브(4-2); 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)에 공급하기 위해 개폐되는 제2밸브(4-3); 상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)의 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)로 공급하기 위한 난방공급관(6a)과, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 난방환수관(6d)과, 상기 난방공급관(6a)에서 분기되어 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)로 공급하기 위한 열교환부공급관(6b)과, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 난방환수관(6d)을 통해 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 열교환부환수관(6c)이 구비되고; 상기 제1밸브(4-2)는 상기 난방환수관(6d)에 구비되고, 상기 제2밸브(4-3)는 열교환부환수관(6c)에 구비될 수 있다.
상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)는 상기 난방수의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 보일러에서 생성된 고온의 난방수를 공기조화기에서 공기조화에 이용할 수 있을 뿐만 아니라 난방소요처에서 난방에 이용할 수 있어 효율적인 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 보일러의 팽창탱크가 개방식이고, 공기조화기의 설치위치가 보일러보다 더 높은 경우 공기조화기와 팽창탱크 사이의 배관에 체크밸브를 구비하여 공기조화기의 배관 내부에 잔류하는 난방수가 팽창탱크로 역류하는 것을 방지하여 팽창탱크의 오버플로우를 방지할 수 있다.
또한, 보일러에서 공급된 난방수가 공기조화기와 난방소요처에 동시에 공급되도록 하고, 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있어, 난방소요처에서 난방의 사용 중에도 공기조화기를 동시에 사용할 수 있어, 사용자 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템을 보여주는 도면
도 2는 도 1의 시스템에서 난방소요처 난방시 난방수의 흐름을 보여주는 도면
도 3은 도 1의 시스템에서 공기조화기 가동시 난방수의 흐름을 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에서 난방수의 흐름을 보여주는 도면
도 5는 도 4의 삼방밸브의 일례를 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에서 난방수의 흐름을 보여주는 도면
이하 본 발명 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<제1실시예>
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템을 보여주는 도면이다.
본 발명의 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템은, 실내공기의 공기조화기능을 수행하기 위해 보일러(2)의 주열교환기(21)에서 공급된 난방수와 실내공기 또는 실외공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 적어도 하나의 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1), 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4), 상기 삼방밸브(4)의 개폐방향을 제어하는 제어부로 이루어진다.
상기 공기조화기(1)에서 수행하는 공기조화기능으로는 실내공기의 가습, 제습, 난방, 냉방, 환기, 공기청정이 될 수 있다.
상기 공기조화기(1)는, 양단이 실내와 연결된 제1공기유로(110;110a,110b,110c), 양단이 실외와 연결된 제2공기유로(210;210a,201b,201c), 상기 제1공기유로(110) 상에 구비된 제1영역(310)과 상기 제2공기유로(210) 상에 구비된 제2영역(320)과 회전에 의해 상기 제1영역(310)과 제2영역(320)을 교대로 통과하는 흡착재로 이루어진 로터부재(300), 상기 제1공기유로(110)와 제2공기유로(210)가 교차하는 지점에 구비되어 상기 제1공기유로(110)와 제2공기유로(210)의 유로 방향이 전환되도록 하는 유로전환부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1공기유로(110)는, 일측의 실내 공기가 유입되는 입구부(110a)와, 상기 로터부재(300)의 제1영역(310)을 통과하는 중간부(110b)와, 상기 유입된 실내 공기를 다시 실내의 타측으로 토출하기 위한 출구부(110c)로 이루어진다.
상기 제1공기유로(110)에는, 복수의 필터(120,130,140), 제1열교환부(150), 제1송풍기(160)가 순차 구비된다.
상기 제1열교환부(150)는 실내를 난방하거나 가습하는 경우 온(On)되어 제1공기유로(110)를 유동하는 공기를 가열하여 가열된 공기가 로터부재(300)의 제1영역(310)으로 공급되도록 한다.
상기 제1열교환부(150)는 그 내부에 온수가 유동하는 것으로 구성된다. 이 경우 내부의 온수와 실내 공기와의 사이에 열교환이 이루어져 실내 공기가 가열된다. 보일러(2)로부터 공급되는 상기 온수(난방수)의 공급을 조절하기 위해 제1온수공급밸브(151)가 구비된다. 보일러(2)로부터 공급된 온수(난방수)는 열교환부공급관(6b)과 제1온수공급밸브(151)를 통해 제1열교환부(150)에 공급되고, 제1열교환부(150)에서 열교환이 이루어진 온수(난방수)는 온도가 하락한 후 열교환부환수관(6c)을 경유하여 보일러(2)로 유동한다.
상기 제1송풍기(160)는 실내공기 또는 실외공기를 제1공기유로(110)로 흡입하기 위한 흡입력을 제공하는 것으로서, 제1공기유로(110)의 출구부(110c) 측에 구비되어 있다.
상기 제2공기유로(210)는, 일측의 실외 공기가 유입되는 입구부(210a)와, 상기 로터부재(300)의 제2영역(320)을 통과하는 중간부(210b)와, 상기 유입된 실외 공기를 다시 실외의 타측으로 토출하기 위한 출구부(210c)로 이루어진다.
상기 제2공기유로(210)에는, 복수의 필터(220,230), 제2열교환부(250), 제2송풍기(260)가 순차 구비된다.
상기 제2열교환부(250)는 제1열교환부(150)와 마찬가지로 그 내부에 온수가 유동하는 것으로 구성된다. 이 경우 내부의 온수와 실외 공기와의 사이에 열교환이 이루어져 실외 공기가 가열된다. 보일러(2)로부터 상기 온수(난방수)의 공급을 조절하기 위해 제2온수공급밸브(251)가 구비된다. 보일러(2)로부터 공급된 온수(난방수)는 열교환부공급관(6b)과 제2온수공급밸브(251)를 통해 제2열교환부(250)에 공급되고, 제2열교환부(250)에서 열교환이 이루어진 온수(난방수)는 온도가 하락한 후 열교환부환수관(6c)을 경유하여 보일러(2)로 유동한다.
상기 제2송풍기(260)는 실외공기 또는 실내공기를 제2공기유로(210)로 흡입하기 위한 흡입력을 제공하는 것으로서, 제2공기유로(210)의 출구부(210c) 측에 구비되어 있다.
상기 로터부재(300)에는 그 내부에 공기의 수분을 흡착하기 위한 흡착재가 구비된다. 상기 제1영역(310)은 제1공기유로(110)에 연결되는 영역이고, 제2영역(320)은 제2공기유로(210)에 연결된 영역이다.
한편, 상기 제1영역(310)과 제2영역(320) 사이에는 수분공급부(500)에 의해 수분이 공급되는 제3영역(330)이 형성될 수 있다.
제습모드시 제1영역(310)에 위치한 흡착재는 제1공기유로(110)를 유동하는 실내공기에 함유된 수분을 흡착하고, 수분을 흡착한 흡착재가 회전하여 제2영역(320)에 위치하게 되면, 제2공기유로(210)를 유동하는 공기에 수분을 방출시킴으로써 실내공기를 제습하게 된다. 이와 반대로 가습모드시 제3영역(330)에 위치한 흡착재는 가습공기유로(540)를 유동하는 공기로부터 수분을 흡착하고, 수분을 흡착한 흡착재가 회전하여 제1영역(310)에 위치하게 되면 제1공기유로(110)를 유동하는 공기에 수분을 방출시킴으로써 실내공기를 가습하게 된다.
상기 제1영역(310)과 제2영역(320) 및 제3영역(330)은 서로 분리되어 있고, 상기 로터부재(300)의 흡착재는 중앙에 구비된 축을 중심으로 구동부(미도시)에 의해 회전하도록 되어 있다.
상기 유로전환부(400)는, 실내 공기가 유입되는 제1유입구(410), 실외 공기가 유입되는 제2유입구(420), 상기 제1영역(310)과 연결되는 제1배출구(430), 상기 제2영역(320)과 연결되는 제2배출구(440), 상기 제1유입구(410)를 제1배출구(430) 또는 제2배출구(440)로 연결시키고 상기 제2유입구(420)를 제1배출구(430) 또는 제2배출구(440)로 연결되도록 연결 방향 전환이 이루어지는 방향전환게이트(450)로 이루어진다.
상기 방향전환게이트(450)는 제1유입구(410)와 제2유입구(420)와 제1배출구(430)와 제2배출구(440)가 교차하는 중앙부에 위치한다. 상기 방향전환게이트(450)가 제1위치에 위치하게 되면 제1유입구(410)와 제1배출구(430)가 연결되고, 제2유입구(420)와 제2배출구(440)가 연결된다. 상기 제1위치에서 구동부(미도시)에 의해 방향전환게이트(450)가 90도 회전하여 제2위치가 되면, 제1유입구(410)는 제2배출구(440)에 연결되고, 제2유입구(420)는 제1배출구(430)에 연결된다.
상기 수분공급부(500)는, 가습공기유로(540) 상에 구비되어 가습공기를 유동시키기 위한 제3송풍기(510), 상기 제3송풍기(510)에 의해 공급되는 공기가 통과할 때 수분을 공급하기 위한 가습필터(520), 상기 가습필터(520)의 하단 일부를 침지시키기 위한 물이 저장되는 수조(530), 상기 수조(530)에 물을 공급하기 위한 급수밸브(550), 상기 수조(530)의 물을 배수하기 위한 배수밸브(560)로 이루어진다.
상기 수조(530) 내부에는 물이 소정의 수위로 채워져 있고, 상기 가습필터(520)는 상기 물에 하단 일부가 침지되도록 구비되어 있다.
상기 가습필터(520)를 공기가 통과하게 되면 가습필터(520)에 흡착된 수분이 증발하면서 습한공기가 되어 가습공기유로(540)를 따라 제3영역(330)으로 유동한다. 상기 제3영역(330)의 흡착재에 수분이 흡착된 후 건조하게 된 공기는 다시 제3송풍기(510)에 의해 가습필터(520)로 유동하게 된다. 이와 같이 가습공기유로(540)는 폐(閉)유로로 이루어질 수 있다.
상기 급수밸브(550)가 구비된 급수관(570)은 수도물이 공급되도록 연결될 수 있다. 상기 배수밸브(560)가 구비된 배수관(580)은 공기조화기의 외부로 연결되어 수조(530)의 물을 외부로 배수 가능하도록 구성되어 있다.
상기 보일러(2)는, 버너(22)의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기(21), 난방수를 순환시키기 위한 순환펌프(24), 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수가 난방모드에서는 난방공급관(6a)측으로 공급되도록 개방되고 온수모드에서는 급탕열교환기(25)측으로 공급되도록 개방되는 삼방밸브(26), 상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수와 직수와의 열교환이 이루어져 온수를 공급하기 위한 급탕열교환기(25), 순환펌프(24)에 의해 순환하는 난방수가 저장되는 팽창탱크(23)를 포함한다.
상기 주열교환기(21)와 삼방밸브(26) 사이를 연결하는 주열교환기출구관(27a), 난방환수관(6d)과 팽창탱크(23) 사이를 연결하는 팽창탱크입구관(27b), 팽창탱크(23)와 주열교환기(21) 사이를 연결하되 순환펌프(24)가 설치되는 주열교환기입구관(27c), 상기 삼방밸브(26)와 급탕열교환기(25) 사이를 연결하는 급탕열교환기입구관(27d), 상기 급탕열교환기(25)와 난방환수관(27b) 사이를 연결하는 급탕열교환기출구관(27e)이 구비된다.
상기 보일러(2)의 주열교환기(21)에서 생성된 고온의 난방수는 난방소요처(3)로 공급되고, 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 후 온도가 하락한 난방수는 다시 주열교환기(21)로 순환한다.
상기 공기조화기(1)와 보일러(2)와 난방소요처(3)는 복수의 배관으로 연결되어 있다. 상기 복수의 배관은, 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)로 공급하기 위한 난방공급관(6a), 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 난방환수관(6d), 상기 난방공급관(6a)에서 분기되어 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)로 공급하기 위한 열교환부공급관(6b), 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 난방환수관(6d)을 통해 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 열교환부환수관(6c)으로 이루어진다.
상기 삼방밸브(4)는 상기 열교환부환수관(6c)과 난방환수관(6d)의 교차지점에 구비되어 있어, 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수가 열교환부환수관(6c)과 난방환수관(6d)을 거쳐 보일러(2)로 유동하도록 개방 방향이 설정되거나, 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수가 난방환수관(6d)을 거쳐 보일러(2)로 유동하도록 개방 방향이 설정된다.
상기 열교환부공급관(6b) 상에는 난방수가 상기 주열교환기(21)에서 열교환부(150,250) 방향으로 유동하는 것은 허용하되, 그 역방향으로 유동하는 것을 차단하기 위해 체크밸브(5)가 구비되어 있다. 열교환부공급관(6b) 및 열교환부(150,250)의 관로 내부에는 항상 난방수가 채워진 상태이다. 보일러(2)가 공기조화기(1)에 비해 낮은 위치에 설치되면, 수두차에 의해 열교환부공급관(6b) 및 열교환부(150,250)의 관로 내부에 있던 난방수가 보일러(2)로 역류할 수 있다. 특히 보일러(2)의 팽창탱크(23)가 대기 개방식이고, 열교환부공급관(6b)과 열교환부(150,250)의 각 구성부품들이 연결되는 연결부에 미세한 틈이 생긴 경우에는 관로 내부에 있던 많은 난방수가 보일러(2)로 역류하여 팽창탱크(23)에서 오버플로우가 발생할 수 있다. 본 발명은 상기 체크밸브(5)로 인해 열교환부공급관(6b) 관로 내부에 있던 난방수는 보일러(2) 방향으로 역류하는 것이 방지된다.
도 2는 도 1의 시스템에서 난방소요처 난방시 난방수의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 난방소요처(3)에서 난방이 이루어지는 경우에는 삼방밸브(4)는 난방소요처(3)에서 보일러(2) 방향으로 난방수가 유동하고, 제1열교환부(150)에서 보일러(2) 방향으로 난방수가 유동하지 않도록 개방 방향이 설정된다. 버너(22)와 순환펌프(24)가 가동되면, 주열교환기(21)에서 가열된 난방수는 난방공급관(6a)을 통해 난방소요처(3)로 공급되고, 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수는 난방환수관(6d)을 거친 후 팽창탱크(23), 주열교환기(21)로 순환한다.
도 3은 도 1의 시스템에서 공기조화기 가동시 난방수의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 공기조화기(1)가 실내 난방 모드로 가동되는 경우에는 제1온수공급밸브(151)가 개방되고, 제2온수공급밸브(251)는 폐쇄되고, 삼방밸브(4)는 제1열교환부(150)에서 보일러(2) 방향으로 난방수가 유동하도록 개방 방향이 설정된다. 이 상태에서 버너(22)가 가동되고, 순환펌프(24)가 동작하면, 주열교환기(21)에서 가열된 난방수는 난방공급관(6a), 열교환부공급관(6b)을 거쳐 제1열교환부(150)로 공급되고, 상기 제1열교환부(150)에서 제1공기유로(110)를 유동하는 공기와 열교환이 이루어진 후 열교환부환수관(6c), 삼방밸브(4), 난방환수관(6d)을 순차 거친 후 팽창탱크(23), 주열교환기(21)로 순환한다. 이 경우 제1열교환부(150)에서 열교환에 의해 가열된 공기는 로터부재(300)의 제1영역(310)과 제1공기유로(110)의 출구부(110c)를 통해 실내로 배출되어 실내 난방이 이루어진다.
또한, 공기조화기(1)가 실내 가습 모드로 가동되는 경우에는 제1온수공급밸브(151)가 개방되고, 제2온수공급밸브(251)는 폐쇄되고, 삼방밸브(4)는 제1열교환부(150)에서 보일러(2) 방향으로 난방수가 유동하도록 개방 방향이 설정된다. 수분공급부(500)에서 제3영역(330)에 수분을 공급하고, 로터부재(300)가 회전하면 제3영역(330)에서 흡착된 수분이 제1영역(310)에 위치하게 된다. 제1열교환부(150)와 제1송풍기(160)가 온(On)되면, 제1공기유로(110)의 입구부(110a)를 통해 유입된 실내공기는 제1열교환부(150)에서 가열된 후 제1영역(310)을 통과하면서 흡착재에 흡착된 수분을 증발시켜 습한상태가 된 후 제1공기유로(110)의 출구부(110c)를 통해 실내로 배출되어 실내 가습이 이루어진다.
또한, 공기조화기(1)가 실내 제습 모드로 가동되는 경우에는 제2온수공급밸브(251)가 개방되고, 제1온수공급밸브(151)는 폐쇄되고, 삼방밸브(4)는 제1열교환부(150)에서 보일러(2) 방향으로 난방수가 유동하도록 개방 방향이 설정된다. 제1송풍기(160)가 가동되면 제1공기유로(110)로 유입된 실내공기는 로터부재(300)의 제1영역(310)을 통과하면서 실내공기에 포함된 수분이 제1영역(310)의 흡착재에 흡착된다. 상기 제1영역(310)에서 수분이 제거된 실내공기는 제1공기유로(110)의 출구부(110c)를 통해 실내로 배출된다. 제2송풍기(260)가 가동되면 제2공기유로(210)로 유입된 실외공기는 제2열교환부(250)에서 난방수와 열교환에 의해 가열된 후 로터부재(300)의 제2영역(320)을 통과한다. 이 경우 제1영역(310)에서 실내공기의 수분을 흡착한 로터부재(300)의 흡착재가 회전하여 제2영역(320)에 위치하게 되면, 제2영역(320)을 통과하는 가열된 실외공기에 의해 흡착재의 수분이 증발되어 실외공기는 습한공기 상태가 되어 제2공기유로(210)의 출구부(210c)를 통해 실외로 배출됨으로써 실내공기의 제습이 이루어진다.
<제2실시예>
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에서 난방수의 흐름을 보여주는 도면, 도 5는 도 4의 삼방밸브의 일례를 보여주는 도면이다.
제2실시예에서 삼방밸브(4-1)는 공기조화기(1)에서의 공기조화기능과 난방소요처(3)에서의 난방이 동시에 이루어지도록 보일러(2)에서 난방수가 공급되도록 되어 있다.
보일러(2)에서 공급되는 난방수는 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급된다. 이를 위해 삼방밸브(4-1)는 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)와 출구(4-1c)가 구비된다.
상기 제1입구(4-1a)는 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 것이고, 제2입구(4-1b)는 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 것이며, 출구(4-1c)는 상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)를 통해 유입된 난방수를 상기 주열교환기(10)로 배출시키기 위한 것이다.
상기 삼방밸브(4-1)의 내부에는 상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)의 개폐 정도를 조절할 수 있는 유량조절부재(4-1d)가 구비되어 있다.
도 5(a)를 참조하면, 제1입구(4-1a)는 개방되고 제2입구(4-1b)는 유량조절부재(4-1d)에 의해 폐쇄된 상태이다. 따라서 주열교환기(21)에서 공급된 난방수는 열교환부(150,250)로만 공급되고, 난방소요처(3)에는 공급되지 않는다.
도 5(b)를 참조하면, 제2입구(4-1b)는 개방되고 제1입구(4-1a)는 유량조절부재(4-1d)에 의해 폐쇄된 상태이다. 따라서 주열교환기(21)에서 공급된 난방수는 난방소요처(3)에만 공급되고, 열교환부(150,250)에는 공급되지 않는다.
도 5(c)를 참조하면, 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)가 모두 개방된 상태이다. 따라서 난방수는 난방소요처(3)와 열교환부(150,250)에 모두 공급되어 난방소요처(3)에서의 열교환 및 상기 열교환부(150,250)에서의 열교환이 동시에 이루어진다. 이 경우 유량조절부재(4-1d)의 위치, 형상, 회전각도 등을 적절히 설계하면, 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)의 개방량을 조절하여 난방 부하 등에 따라 난방수의 유량을 조절할 수도 있다. 이 경우 열교환부(150,250)에서 필요로 하는 난방수의 유량은 난방소요처(3)에서 필요로 하는 난방수의 유량보다 훨씬 작다. 따라서 열교환부(150,250)를 통과하는 난방수의 유량이 난방소요처(3)를 통과하는 난방수의 유량보다 작게 되도록 삼방밸브(4-1)의 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)의 개도가 설정되도록 하는 것이 바람직하다.
<제3실시예>
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템에서 난방수의 흐름을 보여주는 도면이다.
제3실시예의 모든 구성은 제1실시예와 동일하고, 삼방밸브(4) 대신 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)로 구성하였다. 상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)는 그 내부를 흐르는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절밸브로 구성된다.
상기 제1밸브(4-2)는 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)에 공급하기 위해 제어부에 의해 개폐가 제어되고, 상기 제2밸브(4-3)는 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 열교환부(150,250)에 공급하기 위해 제어부에 의해 개폐가 제어된다.
상기 제1밸브(4-2)만 개방된 경우에는 난방소요처(3)에만 난방수가 공급되고, 상기 제2밸브(4-3)만 개방된 경우에는 열교환부(150,250)에만 난방수가 공급되며, 상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)를 모두 개방한 경우에는 난방소요처(3)와 열교환부(150,250)에 모두 난방수의 공급이 이루어지므로 난방소요처(3)의 난방과 공기조화기(1)의 가동이 동시에 이루어질 수 있다.
난방소요처(3)의 난방과 공기조화기(1)의 가동이 동시에 이루어지는 경우에는 공기조화기(1)로 공급되는 난방수의 유량이 난방소요처(3)에 공급되는 난방수의 유량보다 작게 되도록 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)의 개도를 조절하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
1 : 공기조화기 2 : 보일러
3 : 난방소요처 4, 4-1 : 삼방밸브
4-1a : 제1입구 4-1b : 제2입구
4-1c : 출구 4-1d : 유량조절부재
4-2 : 제1밸브 4-3 : 제2밸브
5 : 체크밸브 6a : 난방공급관
6b : 열교환부공급관 6c : 열교환부환수관
6d : 난방환수관 10 : 주열교환기
21 : 주열교환기 22 : 버너
23 : 팽창탱크 24 : 순환펌프
25 : 급탕열교환기 26 : 삼방밸브
110 : 제1공기유로 120,130,140,220,230 : 필터
150 : 제1열교환부 160 : 제1송풍기
210 : 제2공기유로 250 : 제2열교환부
260 : 제2송풍기 300 : 로터부재
310 : 제1영역 320 : 제2영역
330 : 제3영역 400 : 유로전환부
410 : 제1유입구 420 : 제2유입구
430 : 제1배출구 440 : 제2배출구
450 : 방향전환게이트 500 : 수분공급부
510 : 제3송풍기 520 : 가습필터
530 : 수조 540 : 가습공기유로
550 : 급수밸브 560 : 배수밸브
570 : 급수관 580 : 배수관

Claims (10)

  1. 실내공기의 공기조화기능을 수행하기 위해 보일러(2)의 주열교환기(21)에서 공급된 난방수와 실내공기 또는 실외공기 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 적어도 하나의 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1);
    상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를, 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나, 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4,4-1);
    상기 삼방밸브(4,4-1)의 개폐방향을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  2. 난방수를 가열하는 주열교환기(21)가 구비되고, 상기 주열교환기(21)에서 공급된 난방수를 공기조화기(1)의 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 공급하는 보일러(2);
    상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를, 상기 열교환부(150,250) 또는 난방소요처(3) 중 어느 하나에 택일적으로 공급하거나, 상기 열교환부(150,250)와 난방소요처(3)에 동시에 공급하도록 개폐 방향이 설정되는 삼방밸브(4,4-1);
    상기 삼방밸브(4,4-1)의 개폐방향을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 열교환부(150,250)는 상기 주열교환기(21)에서 공급된 난방수를 이용하여 양단이 실내와 연결된 제1공기유로(110) 또는 양단이 실외와 연결된 제2공기유로(210)를 유동하는 공기를 가열하도록 이루어진 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주열교환기(21)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)로 공급하기 위한 난방공급관(6a)과, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 주열교환기(21)로 유동시키기 위한 난방환수관(6d)과, 상기 난방공급관(6a)에서 분기되어 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)로 공급하기 위한 열교환부공급관(6b)과, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 난방환수관(6d)을 통해 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 열교환부환수관(6c)이 구비되고;
    상기 삼방밸브(4,4-1)는, 상기 열교환부환수관(6c)과 난방환수관(6d)의 교차지점에 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열교환부공급관(6b) 상에는 난방수가 상기 주열교환기(21)에서 열교환부(150,250) 방향으로 유동하는 것은 허용하되, 그 역방향으로 유동하는 것을 차단하는 체크밸브(5)가 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보일러(2)에는 상기 난방환수관(6d)에 연결되어 난방수를 저장하되 내부 공간이 대기에 연통하는 개방식 팽창탱크(23)가 구비되고, 상기 개방식 팽창탱크(23)보다 상기 열교환부(150,250)가 더 높은 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 삼방밸브(4-1)에는, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 제1입구(4-1a)와, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수가 유입되는 제2입구(4-1b)와, 상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)를 통해 유입된 난방수를 상기 주열교환기(10)로 배출시키기 위한 출구(4-1c)가 구비되고;
    상기 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)로부터 난방수가 동시에 유입된 후 상기 출구(4-1c)를 통해 배출되어, 상기 난방소요처(3)에서의 열교환 및 상기 열교환부(150,250)에서의 열교환이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환부(150,250)를 통과하는 난방수의 유량이 상기 난방소요처(3)를 통과하는 난방수의 유량보다 작게 되도록 상기 삼방밸브(4-1)의 제1입구(4-1a)와 제2입구(4-1b)의 개도가 설정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  8. 양단이 실내와 연결된 제1공기유로(110)와, 양단이 실외와 연결된 제2공기유로(210)와, 보일러(2)의 주열교환기(10)에서 공급된 난방수를 이용하여 상기 제1공기유로(110) 또는 제2공기유로(210)를 유동하는 공기를 가열하기 위한 열교환부(150,250)를 포함하는 공기조화기(1);
    상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 난방소요처(3)에 공급하기 위해 개폐되는 제1밸브(4-2);
    상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)에 공급하기 위해 개폐되는 제2밸브(4-3);
    상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)의 개폐를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 난방소요처(3)로 공급하기 위한 난방공급관(6a)과, 상기 난방소요처(3)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 난방환수관(6d)과, 상기 난방공급관(6a)에서 분기되어 상기 주열교환기(10)에서 가열된 난방수를 상기 열교환부(150,250)로 공급하기 위한 열교환부공급관(6b)과, 상기 열교환부(150,250)에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 난방환수관(6d)을 통해 상기 주열교환기(10)로 유동시키기 위한 열교환부환수관(6c)이 구비되고;
    상기 제1밸브(4-2)는 상기 난방환수관(6d)에 구비되고, 상기 제2밸브(4-3)는 열교환부환수관(6c)에 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1밸브(4-2)와 제2밸브(4-3)는 상기 난방수의 유량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 공기조화기와 보일러의 통합제어시스템
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