KR20190127567A - 보일러 - Google Patents

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KR20190127567A
KR20190127567A KR1020190050850A KR20190050850A KR20190127567A KR 20190127567 A KR20190127567 A KR 20190127567A KR 1020190050850 A KR1020190050850 A KR 1020190050850A KR 20190050850 A KR20190050850 A KR 20190050850A KR 20190127567 A KR20190127567 A KR 20190127567A
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Abstract

본 발명은 보일러를 제공한다.
상기 보일러는 유입된 물인 환수를 버너의 연소열에 의해 가열하는 주열교환기와, 상기 주열교환기에서 상기 환수가 가열되어 생성된 물인 가열수가 공급되고, 상기 가열수와의 열교환에 의해 직수를 가열하여 온수를 생성하는, 급탕열교환기와, 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수가 상기 환수의 적어도 일부로서 상기 주열교환기로 복귀되기 위한 복귀유로 상에 구비되어, 상기 주열교환기로 공급되는 상기 환수의 온도를 높이기 위해, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 생성 시에 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장하는, 난방수저장탱크를 포함한다.

Description

보일러{BOILER}
본 발명은 보일러에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 온수공급능력이 증대된 보일러에 관한 것이다.
보일러는 일반 가정이나 공공건물 등에서 난방용이나 온수용으로 사용되고 있다. 통상적으로 보일러는 기름 또는 가스를 연료로 사용하여 버너를 통해 연소시킨 다음, 연소과정에서 발생한 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 실내로 순환시켜 난방을 하거나 필요에 따라 온수로 사용한다.
도 1에는 종래 보일러(1)가 도시된다. 종래 보일러(1)는 버너의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기(2)와, 난방모드나 온수모드로 유로를 전환하는 삼방밸브(4)와, 물을 순환시키는 순환펌프(5)와, 직수를 열교환하여 온수로 공급하기 위한 온수열교환기(3)를 포함할 수 있다. 종래 보일러는 이러한 구성을 포함하여 난방 기능과 온수 기능을 동시에 수행한다.
그런데, 종래 보일러는 대부분 버너의 최대연소가능 열량이 난방기준으로 제한되어 있으므로, 제한된 열량보다 높은 열량을 필요로 하는 경우에 직수식 온수 공급능력에 한계가 생긴다. 구체적으로 보일러의 미사용 시에, 온수 생성이 요청되는 경우, 사용자가 요청한 온도의 온수를 생성하기 위해, 보일러의 버너최대열량보다 많은 열량이 요구되어 문제가 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주열교환기로 공급되는 환수의 온도를 높여서 온수공급능력을 증대시킬 수 있고, 설정온도 이상의 온수를 공급하는 시간을 증대시키는 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전자식 믹싱밸브에 의해 정확한 온도의 온수 공급하고 버너의 내구성을 증대시키는 보일러는 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 보일러는, 유입된 물인 환수를 버너의 연소열에 의해 가열하는 주열교환기와, 상기 주열교환기에서 상기 환수가 가열되어 생성된 물인 가열수가 공급되고, 상기 가열수와의 열교환에 의해 직수를 가열하여 온수를 생성하는, 급탕열교환기와, 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수가 상기 환수의 적어도 일부로서 상기 주열교환기로 복귀되기 위한 복귀유로 상에 구비되어, 상기 주열교환기로 공급되는 상기 환수의 온도를 높이기 위해, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 생성 시에 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장하는, 난방수저장탱크를 포함한다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 보일러를 이용하면, 주열교환기로 공급되는 환수의 온도를 높여서 온수공급능력을 증대시킬 수 있고, 설정온도 이상의 온수를 공급하는 시간을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전자식 믹싱밸브에 의해, 정확한 온도의 온수를 공급할 수 있고, 버너의 내구성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 보일러의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 보일러의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 R지점, M지점, SI지점의 시간에 따른 온도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 도 2에 도시된 I지점, O지점의 시간에 따른 온도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예인 보일러의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 R지점, M지점, SO지점의 시간에 따른 온도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 도 5에 도시된 I지점, O지점의 시간에 따른 온도의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 보일러의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 보일러(100)는, 주열교환기(200)와, 급탕열교환기(300)와, 난방수저장탱크(400)를 포함한다.
주열교환기(200)는 유입된 물인 환수를 버너의 연소열에 의해 가열한다. 주열교환기(200)로 공급되는 환수는 난방대상(10)이나 급탕열교환기(300)에서 환수될 수 있다. 유입된 환수는 주열교환기(200)의 버너의 연소열에 의해 가열된 가열수가 되어 주열교환기(200)에서 배출될 수 있다. 여기서 주열교환기(200)의 종류에는 한정이 없으며, 예를 들어 관체형 열교환기가 적용될 수 있다.
급탕열교환기(300)는, 주열교환기(200)에서 환수가 가열되어 생성된 물인 가열수가 공급되고, 가열수와의 열교환에 의해 직수를 가열하여 온수를 생성한다. 이때 급탕열교환기(300)로 공급된 가열수는 직수와의 간접열교환을 거친 후 온도가 하강한다.
난방수저장탱크(400)는, 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수가 환수의 적어도 일부로서 주열교환기(200)로 복귀되기 위한 복귀유로 상에 구비된다. 또한, 난방수저장탱크(400)는, 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도를 높이기 위해, 급탕열교환기(300)에 의한 온수의 생성 시에 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장한다.
구체적으로 급탕열교환기(300)에서 배출된 가열수는 환수가 되어 주열교환기(200)로 환수될 수 있다. 여기서 난방수저장탱크(400)는 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수가 주열교환기(200)로 복귀되기 위한 복귀유로 상에 구비될 수 있다. 즉, 난방수저장탱크(400)는 가열수의 흐름을 기준으로 급탕열교환기(300)의 후단(하류 측)에 구비될 수 있다. 이에 따라, 급탕열교환기(300)에서 열교환된 가열수는 난방수저장탱크(400)를 통과하여 주열교환기(200)로 복귀될 수 있다.
또한 난방수저장탱크(400)는 내부에 고온수를 저장할 수 있다. 난방수저장탱크(400)의 고온수는, 온수 생성 동작 시에, 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수보다 높은 온도일 수 있다. 이에 따라, 급탕열교환기(300)에서 열교환에 의해 온도가 하강한 가열수는, 난방수저장탱크(400)를 통과하면서 고온수에 의해 온도가 상승한 후 주열교환기(200)로 복귀될 수 있다. 즉 난방수저장탱크(400)의 고온수에 의해, 급탕열교환기(300)에서 주열교환기(200)로 복귀되는 환수의 온도가 높아질 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 급탕열교환기(300)의 후단에 배치된 난방수저장탱크(400)에 의해 주열교환기(200)로 높은 온도의 환수가 공급됨으로써, 주열교환기(200)에서 급탕열교환기(300)로 흐르는 가열수의 온도 또한 높아질 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 보일러(100)는 설정온도 이상의 온수를 공급할 수 있는 시간이 증대될 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 보일러(100)의 온수공급능력을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 난방수저장탱크(400)를 구비함으로써, 온수를 사용하지 않을 때, 예열을 통해 난방수저장탱크(400)의 내부의 물을 가열시켜서 에너지를 축적할 수 있고, 사용자가 온수를 사용할 때 축적된 에너지를 보조열량으로 사용함으로써, 버너의 제한된 연소공급열량으로 인해 부족한 부분을 보충할 수 있다.
더욱 구체적으로, 난방수저장탱크(400)는 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도를 높여서, 기설정된 목표온도를 갖는 가열수를 생성하기 위해 버너에서 부담하는 열량을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 주열교환기(200)에서 급탕열교환기(300)로 공급되는 가열수는, 온수 생성을 위해 기설정된 목표온도를 가진다. 그리고 버너는 주열교환기(200)로 공급되는 환수가 목표온도 이상의 가열수가 되도록 연소열을 제공한다. 난방수저장탱크(400)는 내부에 저장된 고온수에 의해 환수의 온도를 높여줌으로써 버너의 부하를 낮출 수 있다. 즉 난방수저장탱크(400)는, 기설정된 목표온도를 갖는 가열수를 생성하기 위해 버너에서 부담하는 열량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 같은 용량의 버너를 가진 보일러(100)의 온수공급능력을 증대시킬 수 있다.
난방수저장탱크(400)는 급탕열교환기(300)에 의한 온수의 생성 시에, 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수를 공급받고, 고온수 또는 고온수와 가열수의 혼합수를 환수의 적어도 일부로서 주열교환기(200)로 공급할 수 있다.
또한, 난방수저장탱크(400)는, 급탕열교환기(300)에 의한 온수의 미생성 시에 고온수로서 가열수를 공급받을 수 있다.
구체적으로, 보일러(100)가 온수를 생성하지 않을 때, 난방수저장탱크(400)는 주열교환기(200)로부터 가열수를 공급받는다. 이때 공급된 가열수는 급탕열교환기(300)에서 열교환을 거치지 않는다. 그리고 난방수저장탱크(400)의 가열수는 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 이와 같이 난방수저장탱크(400)는, 주열교환기(200)와의 사이에 가열수가 순환하면서, 내부에 고온수를 저장할 수 있다.
이 후, 보일러(100)가 온수를 생성할 때, 난방수저장탱크(400)의 내부에 저장된 고온수가, 환수로서 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 또는, 급탕열교환기(300)를 통과하여 난방수저장탱크(400)로 유입된 가열수와 고온수가 혼합된 혼합수가, 환수로서 주열교환기(200)로 공급될 수 있다.
이러한 과정을 통해, 보일러(100)의 온수 생성 동작 시에, 난방수저장탱크(400)는 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도를 높일 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 보일러(100)는, 환수라인(510)과, 공급라인(520)과, 제1 연결라인(540) 및 삼방밸브(530)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 제2 연결라인(550)과 제3 연결라인(560)을 더 포함할 수 있다.
환수라인(510)은, 난방대상(10)과 주열교환기(200)를 연결하여, 난방대상(10)에서 주열교환기(200)로 환수를 유입시킬 수 있다. 공급라인(520)은, 주열교환기(200)에서 난방대상(10)으로 가열수를 공급할 수 있다.
제1 연결라인(540)은, 주열교환기(200)에서 급탕열교환기(300)로 가열수를 공급하기 위해, 공급라인(520)과 급탕열교환기(300)를 연결할 수 있다.
그리고, 삼방밸브(530)는, 공급라인(520)과 제1 연결라인(540)의 연결지점에 구비되어, 주열교환기(200)에서 공급된 가열수가, 난방대상(10)과 급탕열교환기(300) 중 적어도 어느 하나로 공급되도록 유로를 전환할 수 있다. 구체적으로 온수 생성 시에, 삼방밸브(530)는 주열교환기(200)와 급탕열교환기(300)가 연결되도록 유로를 전환할 수 있다. 또한 난방 시에, 삼방밸브(530)는 주열교환기(200)와 난방대상(10)이 연결되도록 유로를 전환할 수 있다.
제2 연결라인(550)은, 급탕열교환기(300)와 난방수저장탱크(400)를 연결할 수 있고, 제3 연결라인(560)은 난방수저장탱크(400)와 환수라인(510)을 연결할 수 있다. 그리고, 상기한 복귀유로는, 제2 연결라인(550)과, 제3 연결라인(560)과, 환수라인(510)에 의해 구현될 수 있다.
구체적으로, 급탕열교환기(300)를 통과한 가열수는 제2 연결라인(550)을 통해 난방수저장탱크(400)로 유입되고, 난방수저장탱크(400)로 유입된 가열수는 고온수와 혼합되어 제3 연결라인(560)과 환수라인(510)을 통해 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 여기서 온수 생성 동작 초기(사용자가 온수모드를 조작한 직후)에는 난방수저장탱크(400)의 고온수의 일부가 주열교환기(200)로 유입될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 적용되는 난방수저장탱크(400)는, 복귀유로 상에 즉, 가열수의 흐름을 기준으로 급탕열교환기(300)의 후단에 위치함으로써, 난방수저장탱크(400)가 급탕열교환기(300)의 전단에 위치하는 경우보다 더 효율적일 수 있다.
한편 도 2를 참조하면, 환수라인(510) 상에는 순환펌프(511)와 팽창탱크(513)를 포함할 수 있다.
순환펌프(511)는 환수를 유입시키도록 환수라인(510) 상에 구비될 수 있다. 그리고 팽창탱크(513)는 환수의 온도 변화에 의한 체적의 변화를 흡수하도록 순환펌프(511)의 상류 측의 환수라인(510) 상에 구비될 수 있다.
더욱 구체적으로 순환펌프(511)는 환수를 공급시키도록 제3 연결라인(560)과 환수라인(510)의 연결지점보다 하류 측의 환수라인(510) 상에 구비될 수 있다. 그리고 팽창탱크(513)는 환수의 온도 변화에 의한 체적의 변화를 흡수하도록, 제3 연결라인(560) 및 환수라인(510)의 연결지점과 순환펌프(511)의 사이의 환수라인(510) 상에 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 난방수저장탱크(400)에 의해 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도를 높일 수 있으므로, 본 발명에 적용되는 팽창탱크(513)는 예열을 위한 별도의 히터를 구비하지 않을 수 있다. 즉 난방수저장탱크(400)에 저장된 고온의 난방수에 의해 온수 성능이 증대되므로, 팽창탱크(513)는 별도의 히터를 필요로 하지 않는다.
이하에서는 본 발명에 따른 난방수저장탱크(400)의 위치에 따른 효과를 설명하기 위해, 도 2 내지 4에 도시된 본 발명의 실시예와, 도 5 내지 도 7에 도시된 비교예를 비교하여 설명한다. 도 5 내지 도 7에 도시된 비교예는, 본 발명의 실시예와 대비하여 난방수저장탱크(400)의 위치를 급탕열교환기(300)의 전단에 설치한 점에서 차이가 있다. 도 5 내지 도 7 및 이하의 설명에서는, 설명의 편의상 본 발명과 동일한 도면부호를 사용한다.
먼저 도 5 내지 도 7을 참조하면, 비교예에 의한 난방수저장탱크(400)는, 급탕열교환기(300)의 전단 즉, 주열교환기(200)와 급탕열교환기(300)의 사이에 설치될 수 있다. 도 6 및 도 7의 그래프는, 도 5에 표시된 각 지점의 시간에 따른 온도이다. 예를 들어 도 6 및 도 7에서 R은 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도의 그래프이고, M은 주열교환기(200)에서 배출되는 가열수의 온도이고, SI는 난방수저장탱크(400)로 공급되는 가열수의 온도이고, SO는 난방수저장탱크(400)에서 배출되는 가열수의 온도이다. 또한, I는 직수의 온도이고, O는 급탕열교환기(300)에서 열교환에 의해 생성된 온수의 온도이다.
비교예에 따르면, 온수 생성 시에, 난방수저장탱크(400)에 저장된 고온수는, 급탕열교환기(300)로 공급되어 직수와 간접 열교환을 수행하게 된다. 이에 따라 온수 생성이 요청된 시점부터, 주열교환기(200)에서 목표온도 이상의 가열수가 생성되기 이전에도, 바로 온수를 공급할 수 있다.
난방수저장탱크(400)를 거쳐 급탕열교환기(300)로 공급된 고온수 또는 고온수와 가열수의 혼합수는, 급탕열교환기(300)에서 열교환되면서 온도가 하강하고, 온도가 낮아진 상태로 환수가 되어 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 따라서 어느 시점 이후에는, 환수의 온도를 온수 생성을 위한 온도 이상의 수준으로 가열하는데 필요한 열량이, 버너의 최대 연소열량을 초과하게 될 수 있다. 이때 주열교환기(200)에서 급탕열교환기(300)로 공급되는 가열수의 온도가 낮아지게 되어, 온수공급에 필요한 열량을 충족시키지 못하게 된다.
도 6 및 도 7에 도시된 비교예의 시험예에서는, 주열교환기(200)는 관체형 열교환기로 한다. 또한, 온수 미사용시에 주열교환기(200)의 내부와 난방수저장탱크(400)의 내부의 물은 80도로 예열된 상태에다. 버너의 최대열량은 22,360 kcal/h이고 내부순환유량을 고려할 때 버너의 최대열량을 공급할 때 주열교환기(200)에서 상승 가능한 온도는 22.5도이다. 또한, 사용자가 요청한 온수의 온도를 40도라고 할 때 온수공급에 필요한 열량은 36,000 kcal/h이다.
이러한 조건에서 사용자가 온수를 요청하면, 초기의 일정시간까지는 난방수저장탱크(400)에서 비축한 열량을 이용하여 온수 설정온도에 맞는 온수를 공급할 수 있다. 도 7을 참조하면 비교예의 경우 약 240초까지 사용자가 요청한 온수온도인 40도 이상의 온수를 공급할 수 있음을 알 수 있다.
그런데 도 6을 참조하면 급탕열교환기(300)를 통과한 가열수는 열교환으로 인해 온도가 하강하므로 환수의 온도의 최대값이 작다. 즉 약 26초를 경과한 시점에서 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도가 최대값인 약 42.8도가 된다. 주열교환기(200)에서 최대값(약 42.8도)인 환수에 주열교환기(200)에서 최대열량을 공급하는 경우, 상승 가능한 최대 온도(약 22.5도)를 더해도, 주열교환기(200)에서 공급되는 가열수의 온도가 65.3도 정도임을 알 수 있다. 즉 주열교환기(200)에서 공급되는 가열수의 온도는, 난방수저장탱크(400)에 저장된 고온수의 초기온도인 80도 이상으로 올라가기 어려우며, 급탕열교환기(300)로 공급되는 물의 온도 또한 마찬가지임을 알 수 있다.
따라서 도 7을 참조하면, 출수온도가, 사용자가 요청한 온수설정온도인 40도 이상으로 유지되는 시간이 약 240초 정도로 짧은 것을 알 수 있다. 여기서 출수온도는, 급탕열교환기(300)에서 열교환되어 생성된 온수에 직수가 혼합되어 출수되는 물의 온도이다.
반면에, 도 2 내지 도 4에 도시된, 본 발명의 시험예는, 난방수저장탱크(400)의 위치 이외의 조건은 동일하게 하였다. 도 3 및 도 4의 그래프는, 도 2에 표시된 각 지점의 시간에 따른 온도이다. 예를 들어 도 3 및 도 4에서 R은 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도이고, M은 주열교환기(200)에서 배출되는 가열수의 온도이고, SI는 난방수저장탱크(400)로 공급되는 가열수의 온도이고, SO는 난방수저장탱크(400)에서 배출되는 가열수의 온도이다. 또한, I는 직수의 온도이고, O는 급탕열교환기(300)에서 열교환에 의해 생성된 온수의 온도이다.
도 3을 참조하면, 상기 조건에서 사용자가 온수를 요청하면, 온수 공급 시작시에는 난방수저장탱크(400)의 고온수의 온도가 환수의 온도가 된다. 그리고 급탕열교환기(300)에서 열교환된 후 배출된 가열수는 난방수저장탱크(400)에 의해 온도가 상승하므로, 주열교환기(200)로 복귀하는 환수의 온도가 상승할 수 있다.
예를 들어 상기한 비교예에서 환수의 온도가 최대값(약 42.8도)일 때의 시간인 약 26초에서 본 발명의 환수의 온도는 약 70.7도이다. 여기에 주열교환기(200)에서 최대열량을 공급하는 경우 상승 가능한 온도(약 22.5도)를 더하면 약 93.2도가 된다. 즉 환수의 온도가 높아지므로 주열교환기(200)에서 공급되는 가열수의 온도는, 난방수저장탱크(400)에 저장된 고온수의 초기온도인 80도 이상으로 올라갈 수 있으며, 급탕열교환기(300)로 유입되는 온도 또한 마찬가지이다. 즉 급탕열교환기(300)로 유입되는 가열수의 온도는 80도 이상으로 상승한 후 하강하게 되므로, 그만큼 긴 시간 동안 온수설정온도에 맞은 온수를 공급할 수 있는 열량을 제공할 수 있다.
따라서, 도 4를 참조하면 출수온도가 사용자가 요청한 온수설정온도인 40도 이상으로 유지되는 시간이 약 434초 정도로, 이는 도 7의 비교예에 비해 긴 것을 알 수 있다. 본 발명에 따르면 즉 더 긴 시간 동안 온수설정온도에 맞는 온수를 공급할 수 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명과 같이 난방수저장탱크(400)가 급탕열교환기(300)의 후단에 설치된 경우(도 2 참조), 비교예와 같이 난방수저장탱크(400)가 급탕열교환기(300)의 전단에 설치된 경우(도 5 참조)에 비해, 탱크용량이 작아도 유사한 정도의 온수공급능력을 가질 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 작은 탱크용량으로도 높은 온수공급능력을 가질 수 있다.
아래의 [표 1]는 비교예와 본 발명의 실시예의 탱크 용량(L)에 따른 온수설정온도 이상의 온수 공급 가능 시간(초)을 시험한 결과를 도시한 표이다. 온수 공급 가능 시간은 착화지연시간이 10초인 경우와 착화지연시간이 30초인 경우를 시험하였다.
아래의 [표 1]에서 A-1, A-2, A-3는 도 5에 도시된 비교예의 시험예이고, B-1, B-2, B-3는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예의 시험예이다. 예를 들어 착화지연시간이 10초일 때, 난방수저장탱크(400)의 용량이 10L인 본 발명의 온수설정온도 이상의 온수 공급 가능 시간(189초)은, 난방수저장탱크(400)의 용량이 20L인 비교예의 온수설정온도 이상의 온수 공급 가능 시간(181초)와 유사한 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 작은 탱크용량으로도 높은 온수공급능력을 발휘할 수 있다.
시험예 난방수저장탱크의 용량(L) 온수설정온도 이상의
온수 공급 가능 시간(초)
(착화지연시간 10초)		 온수설정온도 이상의
온수 공급 가능 시간(초)
(착화지연시간 30초)
A-1 10 125 89
A-2 20 181 145
A-3 30 233 197
B-1 10 189 153
B-2 20 281 274
B-3 30 371 363
한편, 직수라인(610)과, 온수라인(620)과, 믹싱라인(630) 및 믹싱밸브(631)를 더 포함할 수 있다.
직수라인(610)은 급탕열교환기(300)에서 열교환되기 위한 직수가 공급되고, 온수라인(620)은 급탕열교환기(300)에서 열교환에 의해 생성되는 온수가 배출될 수 있다.
또한, 믹싱라인(630)은 직수라인(610)과 온수라인(620) 사이에 연결되고, 믹싱밸브(631)는 믹싱라인(630) 상에 설치되어 온수라인(620)에 직수를 공급하도록 믹싱라인(630)을 개폐할 수 있다.
이에 따라 주열교환기(200)에서 급탕열교환기(300)로 높은 온도의 가열수가 공급되는 경우에, 믹싱라인(630) 및 믹싱밸브(631)에 의해 직수를 섞어주어, 온수의 온도 또한 높아지는 문제를 해결할 수 있다. 특히 난방수저장탱크(400)를 구비함에 따라, 난방수저장탱크(400)에 저장된 고온수에 의해 초기 온수의 온도가 높아지는 경우에, 사용자가 설정한 온도로 출수온도를 맞출 수 있다.
더욱 바람직하게 온수의 온도를 감지하도록, 온수라인(620)과 믹싱라인(630)의 연결지점보다 상류 측의 온수라인(620) 상에 구비되는 온수온도센서(621)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 믹싱밸브(631)는, 기설정된 온수온도와 온수온도센서(621)에서 측정된 온도에 따라 자동으로 제어되는 전자식 밸브일 수 있다.
구체적으로, 믹싱밸브(631)는, 기계식이 아닌, 전자식 밸브로 장착하고, 급탕열교환기(300)에서 열교환을 통해 생성된 온수의 출구 측에 온수온도센서(621)를 장착할 수 있다. 그리고 온수 생성 시에, 믹싱밸브(631)는 사용자가 설정한 온수설정온도에 맞게 직수를 섞어주도록 계속적으로 자동으로 제어될 수 있다.
예를 들어 기계식 밸브의 경우 사용자가 임의로 조정하기 어렵거나 불가능하게 제작된 경우가 많으므로, 믹싱밸브(631)로 기계식을 사용하는 경우 보일러(100)에 구비된 열량제어기(미도시)가 믹싱밸브(631)의 설정온도를 알 수 없기 때문에, 가열수의 목표온도를 기준으로 버너의 연소 ON/OFF 주기를 짧게 하여 급탕열교환기(300)로 흐르는 가열수의 온도를 제어하게 된다. 즉 이 경우, 믹싱개도가 고정된 기계식 믹싱밸브(631)를 사용함으로 인해, 출수온도를 맞추기 위해 가열수의 온도를 고려하여 버너의 연소 ON/OFF를 수행하므로 버너의 연소주기가 짧아지게 될 수 있다. 이러한 잦은 연소 ON/OFF 주기로 인하여 버너의 내구성이 저하될 수 있다.
이에 반하여 본 발명에 따르면, 온수온도센서(621)가 온수의 온도를 지속적으로 측정하고, 전자식 믹싱밸브(631)는 온수온도센서(621)에 의해 측정된 온수의 온도에 따라 개폐 또는 개도량이 자동으로 제어될 수 있다. 즉 본 발명의 경우 믹싱밸브(631)가 전자식으로 조정됨으로써 출수온도를 맞출 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 전자식 믹싱밸브(631)에 의해, 정확한 온도의 온수 공급할 수 있고, 연소의 ON/OFF주기도 늘릴 수 있으므로 버너의 내구성을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 난방수저장탱크(400)는 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수나 난방대상(10)에서 복귀되는 가열수가 환수로서 주열교환기(200)로 복귀되기 위한 유로 상에 구비되어, 주열교환기(200)로 공급되는 환수의 온도를 높이기 위해, 급탕열교환기(300)에 의한 온수의 생성 시에 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장할 수 있다.
구체적으로, 난방수저장탱크(400)는, 도시된 실시예와 같이 급탕열교환기(300)와 환수라인(510)을 연결하는 유로 상에 설치될 수 있다. 이때 난방수저장탱크(400)는 급탕열교환기(300)에서 배출되는 가열수가 환수로서 주열교환기(200)로 복귀하기 위한 유로 상에 구비된다.
또한, 본 발명에 적용되는 난방수저장탱크(400)의 위치는 상기한 위치에 한정되지 않고, 환수라인(510) 상에 설치될 수도 있다. 구체적으로 난방수저장탱크(400)가, 환수라인(510) 상에 설치되는 경우, 주열교환기(200)로 복귀되는 가열수는, 급탕열교환기(300)를 통과한 가열수일 수도 있고, 난방대상(10)에서 복귀되는 가열수일 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 보일러를 이용하면, 주열교환기로 공급되는 환수의 온도를 높여서 온수공급능력을 증대시킬 수 있고, 설정온도 이상의 온수를 공급하는 시간을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전자식 믹싱밸브에 의해, 정확한 온도의 온수를 공급할 수 있고, 버너의 내구성을 증대시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
10: 난방대상 100: 보일러
200: 주열교환기 300: 급탕열교환기
400: 난방수저장탱크 510: 환수라인
511: 순환펌프 513: 팽창탱크
520: 공급라인 530: 삼방밸브
540: 제1 연결라인 550: 제2 연결라인
560: 제3 연결라인 610: 직수라인
620: 온수라인 621: 온수온도센서
630: 믹싱라인 631: 믹싱밸브

Claims (12)

  1. 유입된 물인 환수를 버너의 연소열에 의해 가열하는 주열교환기;
    상기 주열교환기에서 상기 환수가 가열되어 생성된 물인 가열수가 공급되고, 상기 가열수와의 열교환에 의해 직수를 가열하여 온수를 생성하는, 급탕열교환기; 및,
    상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수가 상기 환수의 적어도 일부로서 상기 주열교환기로 복귀되기 위한 복귀유로 상에 구비되어, 상기 주열교환기로 공급되는 상기 환수의 온도를 높이기 위해, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 생성 시에 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장하는, 난방수저장탱크를 포함하는, 보일러.
  2. 제1항이 있어서,
    상기 난방수저장탱크는, 상기 주열교환기로 공급되는 상기 환수의 온도를 높여서, 기설정된 목표온도를 갖는 상기 가열수를 생성하기 위해 상기 버너에서 부담하는 열량을 감소시키는, 보일러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 난방수저장탱크는, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 생성 시에, 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수를 공급받고, 상기 고온수 또는 상기 고온수와 상기 가열수의 혼합수를 상기 환수의 적어도 일부로서 상기 주열교환기로 공급하는, 보일러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 난방수저장탱크는, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 미생성 시에 상기 고온수로서 상기 가열수를 공급받는, 보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    난방대상에서 상기 주열교환기로 상기 환수를 유입시키는 환수라인;
    상기 주열교환기에서 상기 난방대상으로 상기 가열수를 공급하는 공급라인;
    상기 주열교환기에서 상기 급탕열교환기로 상기 가열수를 공급하기 위해, 상기 공급라인과 상기 급탕열교환기를 연결하는 제1 연결라인; 및
    상기 공급라인과 상기 제1 연결라인의 연결지점에 구비되어, 상기 주열교환기에서 공급된 상기 가열수가, 상기 난방대상과 상기 급탕열교환기 중 적어도 어느 하나로 공급되도록 유로를 전환하는 삼방밸브를 더 포함하는, 보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 급탕열교환기와 상기 난방수저장탱크를 연결하는 제2 연결라인; 및,
    상기 난방수저장탱크와 상기 환수라인을 연결하는 제3 연결라인을 더 포함하고,
    상기 복귀유로는, 상기 제2 연결라인과, 상기 제3 연결라인과, 상기 환수라인에 의해 구현되는, 보일러.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 환수를 유입시키도록 상기 환수라인 상에 구비되는 순환펌프와,
    상기 환수의 온도 변화에 의한 체적의 변화를 흡수하도록 상기 순환펌프의 상류 측의 상기 환수라인 상에 구비되는 팽창탱크를 더 포함하는, 보일러.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 환수를 공급시키도록 상기 제3 연결라인과 상기 환수라인의 연결지점보다 하류 측의 상기 환수라인 상에 구비되는 순환펌프와,
    상기 환수의 온도 변화에 의한 체적의 변화를 흡수하도록, 상기 제3 연결라인 및 상기 환수라인의 연결지점과 상기 순환펌프의 사이의 상기 환수라인 상에 구비되는 팽창탱크를 더 포함하는, 보일러.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 급탕열교환기에서 열교환되기 위한 직수가 공급되는 직수라인;
    상기 급탕열교환기에서 열교환에 의해 생성되는 상기 온수가 배출되는 온수라인;
    상기 직수라인과 상기 온수라인 사이에 연결되는 믹싱라인; 및,
    상기 믹싱라인 상에 설치되어 상기 온수라인에 직수를 공급하도록, 상기 믹싱라인을 개폐하는 믹싱밸브를 더 포함하는, 보일러.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온수의 온도를 감지하도록, 상기 온수라인과 상기 믹싱라인의 연결지점보다 상류 측의 상기 온수라인 상에 구비되는 온수온도센서를 더 포함하고,
    상기 믹싱밸브는, 기설정된 온수온도와 상기 온수온도센서에서 측정된 온도에 따라 자동으로 제어되는 전자식 밸브인, 보일러.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 주열교환기는 관체형 열교환기로 제공되는, 보일러.
  12. 유입된 물인 환수를 버너의 연소열에 의해 가열하여 난방대상에 난방을 제공하기 위한 가열수를 생성하는 주열교환기;
    상기 주열교환기에서 공급된 상기 가열수와의 열교환에 의해 직수를 가열하여 온수를 생성하는 급탕열교환기; 및,
    상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수나 상기 난방대상에서 복귀되는 상기 가열수가 상기 환수로서 상기 주열교환기로 복귀되기 위한 유로 상에 구비되어, 상기 주열교환기로 공급되는 상기 환수의 온도를 높이기 위해, 상기 급탕열교환기에 의한 상기 온수의 생성 시에 상기 급탕열교환기에서 배출되는 상기 가열수보다 높은 온도를 갖는 고온수를 내부에 저장하는, 난방수저장탱크를 포함하는, 보일러.
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