KR20210088292A - 온수 난방시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 온수 난방시스템의 제어방법은, 상기 난방 존에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 난방관에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 난방 존의 난방을 시작하는 단계와, 실내 온도계를 통해 난방 존의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 목표 실내온도(Tt)와 실측 실내온도(Tp)를 비교하는 단계와, 실측 실내온도(Tp)가 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 실측 실내온도(Tp)를 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하는 단계와, 실측 실내온도(Tp)가 유량 제어 시작온도(Tc) 이상이면, 급수 온도와 환수 온도 간의 실측 온도차(Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단하는 단계와, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 이내이면 설정 유량 정상 상태로 판단하고, 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만이면 유량 과다로 판단하며, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 초과이면 유량 부족으로 판단하는 단계와, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 미만 또는 초과인 경우, 유량조절밸브의 개도량 조절을 통해 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

온수 난방시스템 및 그 제어방법{HOT-WATER HEATING SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 온수 난방시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세대 내 각 난방 존의 난방 환경에 따라 각 난방 존에 공급되는 온수의 유량을 최적의 유량으로 재조정함으로써 각 난방 존을 효율적으로 난방할 수 있는 온수 난방시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

아파트와 같은 공동주택이나 빌딩에서 사용되는 난방시스템은 독립적으로 설치된 보일러에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 개별난방과, 외부에 별도로 설치된 열원에 의해 난방수를 가열한 후 이를 이용하여 난방을 실시하는 집단난방으로 구별될 수 있다. 또한, 집단난방은 다시 중앙보일러와 같은 열원을 사용하는 중앙난방과, 외부의 지역발전소와 같은 열원을 사용하는 지역난방으로 구별될 수 있다.

아파트 등의 공동주택 난방에 많이 적용되고 있는 지역난방 방식의 경우, 열생산 시설(1차측)에서 생산되는 열에너지를 열수송 시설을 통해 공급받아 열교환기를 통해 난방에 필요한 온수를 생산하며, 열교환기에서 생산된 온수를 펌프를 이용하여 공동주택의 각 세대별로 공급하게 된다. 그리고 각 세대로 공급되는 온수는 각 세대에 열에너지를 전달하고 냉각된 후 환수관을 통해 다시 열교환기로 환수되어 가열되는 과정을 반복하게 된다.

다양한 온수 난방방식에 있어서 각 세대별로는 자동제어 난방 시스템이 적용되는 것이 일반적이다. 자동제어 난방 시스템은 각 방마다 별도의 온도 조절기를 설치하여 각 방의 실내온도를 따로따로 조절할 수 있는 에너지 절약형 난방시스템이다. 자동제어 난방 시스템은 각 방마다 난방관이 매설되며 난방이 필요하지 않은 경우 해당 난방관의 밸브를 닫음으로써 불필요한 에너지의 낭비를 막고 연료비를 절감할 수 있다.

온수 난방방식에서 온수의 온도를 상승시키는데 한계가 있기 때문에, 설계 단계에서 세대 내 각 난방 존(방, 거실 등)에 적정한 유량의 온수가 공급되도록 결정된다. 그런데 세대가 노출되는 환경적 요인, 예를 들어, 건물의 방위, 세대의 층수 등에 따라 각 세대 내 난방 존의 난방 환경은 다를 수 밖에 없다. 따라서, 세대 내 각 난방 존의 난방에 필요한 방열량(부하)을 설계 단계에서 정확히 예측하여 최적의 난방 효율을 유지할 수 있는 유량을 결정하는 것은 매우 어려운 실정이다.

등록특허공보 제1099779호 (2011. 12. 28.)

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 설계 단계에서 세대 내 각 난방 존으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 평가하고, 각 난방 존의 난방 환경에 따라 최적의 난방이 이루어질 수 있도록 각 난방 존에 공급되는 온수의 유량을 재설정할 수 있는 온수 난방시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온수 난방시스템의 제어방법은, 온수의 공급을 위한 급수관과, 온수의 환수를 위한 환수관과, 상기 급수관 및 상기 환수관과 연결되어 세대의 난방 존에 배치되는 난방관과, 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 조절할 수 있도록 상기 환수관에 설치되어 상기 환수관을 통해 환수되는 온수의 유량을 변화시키는 유량조절밸브와, 상기 유량조절밸브를 작동시켜 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 밸브 액츄에이터와, 상기 급수관을 통과하는 온수의 급수 온도를 검출하는 급수 온도계와, 상기 환수관을 통과하는 온수의 환수 온도를 검출하는 환수 온도계와, 상기 난방 존의 실내온도를 검출하는 실내 온도계와, 상기 급수 온도계와 상기 환수 온도계 및 상기 실내 온도계로부터 검출 신호를 수신하고 상기 밸브 액츄에이터를 제어하는 난방 제어부를 포함하는 온수 난방시스템의 제어방법에 있어서, (a) 상기 난방 존에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 상기 난방관에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 상기 난방 존의 난방을 시작하는 단계; (b) 상기 실내 온도계를 통해 상기 난방 존의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 상기 목표 실내온도(Tt)와 상기 실측 실내온도(Tp)를 비교하는 단계; (c) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 상기 실측 실내온도(Tp)를 상기 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하는 단계; (d) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc) 이상이면, 상기 급수 온도계를 통해 획득되는 급수 온도와 상기 환수 온도계를 통해 획득되는 환수 온도 간의 실측 온도차(△Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단하는 단계; (e) 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 이내이면 설정 유량 정상 상태로 판단하고, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만이면 유량 과다로 판단하며, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 초과이면 유량 부족으로 판단하는 단계; 및 (f) 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만 또는 초과인 경우, 상기 유량조절밸브의 개도량 조절을 통해 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 단계;를 포함한다.

상기 (f) 단계에서 온수의 재설정 유량은 다음의 수식으로 결정될 수 있다.

(Qr: 재설정 유량, Qp: 현재 유량, △Tr: 실측 온도차, △Ti: 사전 설정된 기준 온도차)

본 발명에 따른 온수 난방방법은, 상기 (c) 단계 이후, (g) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달하지 못한 경우, 상기 난방 존의 난방이 시작된 이후의 난방운전 시간(Time_h)을 사전 설정된 기준 시간(Time_r)과 비교하는 단계; 및 (h) 상기 난방운전 시간(Time_h)이 상기 기준 시간(Time_r)을 초과한 경우, 유량 부족으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 온수 난방방법은, 상기 (g) 단계 이후, (i) 상기 난방운전 시간(Time_h)이 상기 기준 시간(Time_r)을 초과한 경우, 상기 유량조절밸브의 개도량 조절을 통해 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 유량 제어 시작온도(Tc)는 상기 목표 실내온도(Tt)보다 2~5도 낮게 설정될 수 있다.

상기 급수 온도계는 상기 급수관에 연결되어 상기 급수관을 통해 공급되는 온수의 열량을 산출하는 열량계일 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온수 난방시스템은, 온수의 공급을 위한 급수관; 온수의 환수를 위한 환수관; 상기 급수관 및 상기 환수관과 연결되어 세대의 난방 존에 배치되는 난방관; 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 조절할 수 있도록 상기 환수관에 설치되어 상기 환수관을 통해 환수되는 온수의 유량을 변화시키는 유량조절밸브; 상기 유량조절밸브를 작동시켜 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 밸브 액츄에이터; 상기 급수관을 통과하는 온수의 급수 온도를 검출하는 급수 온도계; 상기 환수관을 통과하는 온수의 환수 온도를 검출하는 환수 온도계; 상기 난방 존의 실내온도를 검출하는 실내 온도계; 및 상기 급수 온도계와 상기 환수 온도계 및 상기 실내 온도계로부터 검출 신호를 수신하고 상기 밸브 액츄에이터를 제어하는 난방 제어부;를 포함하고, 상기 난방 제어부는, 상기 난방 존에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 상기 난방관에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 상기 난방 존의 난방을 시작하고, 상기 실내 온도계를 통해 상기 난방 존의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 상기 목표 실내온도(Tt)와 상기 실측 실내온도(Tp)를 비교하며, 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 상기 실측 실내온도(Tp)를 상기 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하고, 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc) 이상이면, 상기 급수 온도계를 통해 획득되는 급수 온도와 상기 환수 온도계를 통해 획득되는 환수 온도 간의 실측 온도차(△Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단하며, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 이내이면 설정 유량 정상 상태로 판단하고, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만이면 유량 과다로 판단하며, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 초과이면 유량 부족으로 판단하고, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만 또는 초과인 경우, 상기 밸브 액츄에이터를 제어하여 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절함으로써 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정한다.

상기 유량조절밸브는, 일측에 온수가 유입되는 밸브 유입구가 구비되고, 다른 일측에 온수가 배출되는 밸브 배출구가 구비되며, 상기 밸브 유입구와 상기 밸브 배출구를 연결하는 밸브 오리피스가 마련된 밸브 시트부를 포함하는 밸브 하우징과, 상기 밸브 오리피스를 개폐하기 위한 밸브 플러그를 구비하고, 상기 밸브 하우징과 맞물려 나사 운동할 수 있도록 상기 밸브 하우징의 내측에 설치되는 밸브 플러그 조립체를 포함하고, 상기 밸브 액츄에이터는, 상기 밸브 하우징과 결합되는 액츄에이터 하우징과, 상기 액츄에이터 하우징의 내측에 배치되는 구동부와, 상기 액츄에이터 하우징의 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전슬리브 바디와, 상기 회전슬리브 바디에 상기 회전슬리브 바디의 회전 중심축과 평행하게 연장 형성되는 회전슬리브 슬릿을 갖는 회전슬리브와, 상기 구동부의 구동력을 상기 회전슬리브에 전달할 수 있도록 상기 액츄에이터 하우징의 내측에 설치되는 동력전달부와, 상기 회전슬리브 바디와 함께 회전할 수 있도록 상기 회전슬리브 바디의 내측에 배치되는 구동기구 헤드와, 상기 회전슬리브 바디를 관통하도록 상기 구동기구 헤드로부터 연장되어 상기 밸브 플러그 조립체와 맞물리는 구동축과, 상기 구동축의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상기 구동기구 헤드에 형성되는 고정핀 삽입홈과, 상기 회전슬리브 슬릿에 삽입되어 상기 회전슬리브의 회전력을 상기 구동기구 헤드에 전달할 수 있도록 상기 고정핀 삽입홈 속에 이동 가능하게 배치되는 고정핀을 구비하는 밸브 구동기구를 포함할 수 있다.

상기 밸브 구동기구는, 상기 고정핀 삽입홈과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 고정핀 삽입홈과 연결되도록 상기 구동기구 헤드에 형성되는 조임부재 삽입홈과, 상기 고정핀에 접하여 상기 고정핀의 끝단을 상기 구동기구 헤드로부터 돌출시킬 수 있도록 상기 구동기구 헤드에 나사 운동 가능하게 결합되어 상기 조임부재 삽입홈 속에서 이동할 수 있는 조임부재를 포함할 수 있다.

상기 밸브 액츄에이터는, 상기 회전슬리브의 회전각을 검출하기 위해 상기 밸브 하우징의 내측에 설치되는 회전각 검출기를 포함하고, 상기 회전슬리브 바디의 외주면에는 회전슬리브 나사산이 구비되며, 상기 회전각 검출기는, 상기 회전슬리브 바디의 회전에 따라 상기 회전슬리브의 회전 중심축 방향과 평행한 방향으로 선형 이동할 수 있도록 상기 회전슬리브 나사산과 웜기어 구조로 맞물리는 슬라이더 나사산을 갖는 슬라이더와, 상기 슬라이더의 이동에 따라 검출 신호를 발생하여 상기 난방 제어부에 송신하는 회전각 검출기 본체를 구비하며, 상기 난방 제어부는 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 회전각 검출기로부터 검출 신호를 수신하여 상기 밸브 액츄에이터를 제어할 수 있다.

상기 유량조절밸브는, 상기 밸브 오리피스와 연결되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 마련되는 차압 챔버와, 상기 차압 챔버에 배치되어 상기 차압 챔버를 제 1 챔버와 제 2 챔버로 구획하고, 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형되어 상기 밸브 플러그를 움직일 수 있도록 상기 밸브 플러그와 연결되는 다이아프램과, 상기 밸브 오리피스와 상기 제 1 챔버를 연결하도록 상기 밸브 플러그의 내측에 구비되는 플러그 유로와, 상기 제 2 챔버와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되고, 상기 급수관의 온수를 상기 제 2 챔버로 바이패스시키기 위해 상기 급수관에 연결되는 바이패스관이 연결되는 바이패스 유로를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의할 경우, 세대 내 각 난방 존으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 합리적으로 평가할 수 있다.

그리고 각 난방 존의 난방 환경에 따라 최적의 난방이 이루어질 수 있도록 각 난방 존에 필요한 최적의 온수 유량을 찾아내어 재설정할 수 있다.

따라서, 효율적인 난방 운전이 가능하고, 에너지 낭비를 줄일 수 있으며, 난방비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 유량제어밸브 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 유량제어밸브 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 유량제어밸브를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 유량제어밸브를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 4의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 밸브 액츄에이터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 밸브 액츄에이터를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 밸브 액츄에이터에 구비되는 회전슬리브와 밸브 구동기구 간의 조립 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 15는 도 14에 나타낸 온수 난방시스템의 일부분을 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템(100)은, 급수관(110)과, 급수관(110)과 연결되는 급수 헤더(120)와, 급수 헤더(120)에 연결되는 복수의 난방관(130)과, 복수의 난방관(130)과 연결되는 환수 헤더(140)와, 환수 헤더(140)에 연결되는 환수관(150)과, 난방관(130)으로 공급되는 온수를 조절하기 위한 급수조절밸브(155)와, 난방관(130)에서 환수되는 온수를 조절하기 위한 환수조절밸브(160)와, 환수관(150)을 통해 환수되는 온수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브 조립체(200)와, 난방 제어부(500)를 포함한다. 급수관(110)과, 급수 헤더(120)와, 난방관(130)과, 환수 헤더(140)와, 환수관(150)과, 급수조절밸브(155)와, 환수조절밸브(160)와, 유량조절밸브 조립체(200)는 온수 공급부로부터 온수를 공급받아 세대(10)의 난방 존(20)을 난방하는 세대 난방 설비(105)를 구성한다. 이러한 온수 난방시스템(100)은 세대(10) 내 각 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 평가하고, 각 난방 존(20)의 난방 환경에 따라 최적의 난방이 이루어질 수 있도록 각 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 재설정할 수 있다.

본 실시예에서는 세대(10)에 구비되는 난방 존(20)은 복수 개이고, 난방관(130)은 복수의 난방 존(20)에 대응하도록 복수 개 구비되어 급수 헤더(120) 및 환수 헤더(140)에 각각 연결되며, 급수조절밸브(155) 및 환수조절밸브(160)는 복수의 난방관(130)에 대응하도록 각각 복수 개씩 설치되는 것으로 예를 들어 설명한다.

급수 헤더(120)는 급수관(110)을 통해 공급되는 온수를 복수의 난방관(130)으로 분배하고, 환수 헤더(140)는 복수의 난방관(130)을 통과한 온수를 모아 환수관(150)으로 배출시킨다. 급수관(110)에는 세대(10) 내로 공급되는 온수의 열량 또는 온도를 측정하기 위한 열량계(170)와, 급수관(110)을 통해 공급되는 온수의 온도를 측정하는 급수 온도계(175)가 설치된다. 여기서 급수 온도계(175)는 별도 설치되지 않고 열량계(170) 내부의 온도센서로 대체될 수 있다. 급수관(110)을 통해 공급되는 온수의 온도는 열량계(170) 내부의 온도센서 또는 별도 설치된 급수 온도계(175)를 통해 측정되어 난방 제어부(300)에 제공될 수 있다(이하 본 명세서에서는 열량계의 온도센서 및 별도 설치된 급수 온도계를 통칭하여 '급수 온도계'라 칭한다).

급수관(110)에는 바이패스관(180)이 연결된다. 바이패스관(180)은 급수관(110)과 유량조절밸브 조립체(200)를 연결하여 급수관(110)의 온수를 유량조절밸브 조립체(200)로 바이패스시킬 수 있다.

복수의 난방관(130)은 각 세대(10)의 구비되는 복수의 난방 존(20)으로 온수를 공급할 수 있도록 각 난방 존(20)에 매설되며, 온수가 난방관(130)을 통해 유동함으로써 난방 존(20)에 대한 난방이 이루어진다. 여기에서, 난방 존(20)은 세대에 구비되는 방이나, 거실, 부엌 등이 될 수 있으며, 그 크기가 다를 수 있다. 그리고 난방 존(20)의 크기에 따라 각 난방 존(20)에 매설되는 난방관(130)의 길이 및 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량도 다르게 설계될 수 있다. 난방 존(20)에는 난방 존(20)의 실내온도를 측정하기 위한 실내 온도계(185)가 설치된다.

급수 헤더(120)와 난방 존(20) 사이의 난방관(130) 중에는 급수조절밸브(155)가 연결된다. 사용자가 급수조절밸브(155)를 조작하여 난방관(130)을 통한 온수의 유동을 단속하거나, 난방관(130)으로 공급되는 온수의 유량을 수동으로 조절할 수 있다.

난방 존(20)과 환수 헤더(140) 사이의 난방관(130) 중에는 환수조절밸브(160)와 환수 온도계(190)가 설치된다. 환수조절밸브(160)는 난방관(130)을 통해 유동하는 온수의 유량을 자동으로 조절하는 역할을 한다. 환수조절밸브(160)는 난방 제어부(500)에 의해 제어되며, 환수조절밸브(160)에 의한 난방관(130) 유로의 개도량 조절을 통해 난방관(130)을 통해 각 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량 조절이 가능하다. 환수 온도계(190)는 난방 존(20)을 통과하여 환수 헤더(140)로 환수되는 온수의 온도를 측정한다.

유량조절밸브 조립체(200)는 공급되는 온수의 압력, 난방 부하 등에 따라 환수관(150)을 통해 환수되는 온수의 환수 유량을 능동적으로 제어함으로써, 세대(10) 내 난방관(130)을 통과하는 온수의 유량을 조절할 수 있다. 유량조절밸브 조립체(200)는 환수관(150)에 연결되는 유량조절밸브(300)와, 유량조절밸브(300)를 작동시킬 수 있도록 유량조절밸브(300)에 결합되는 밸브 액츄에이터(400)를 포함한다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 유량조절밸브(300)는 환수관(150)을 따라 유동하는 온수가 통과할 수 있도록 환수관(150)의 중간에 연결되는 밸브 하우징(310)과, 밸브 하우징(310) 내부에서 발생하는 차압에 의해 작동하여 밸브 하우징(310) 내부에서의 온수 유동을 조절하는 다이아프램(340)과, 밸브 액츄에이터(400)에 의해 작동하여 밸브 하우징(310) 내부에서의 온수 유동을 조절하는 밸브 플러그 조립체(350)를 포함한다.

밸브 하우징(310)은 환수관(150)에 직접 연결되는 베이스 하우징(311)과, 베이스 하우징(311)을 통과하는 온수가 유입될 수 있도록 베이스 하우징(311)과 연결되는 다이아프램 하우징(320)을 포함한다.

베이스 하우징(311)은 온수가 유입되는 밸브 하우징 유입부(312)와, 온수가 배출되는 밸브 하우징 배출부(314)와, 다이아프램 하우징(320)과 연결되는 베이스 하우징 연결부(318)를 포함한다. 베이스 하우징 연결부(318)에는 다이아프램 하우징(320)이 부분적으로 삽입될 수 있는 연결구멍(319)이 마련된다. 베이스 하우징(311) 내측의 밸브 하우징 유입부(312)와 밸브 하우징 배출부(314) 사이에는 밸브 시트부(316)가 구비된다.

밸브 하우징 유입부(312)의 내측에는 온수가 유입되는 밸브 유입구(313)가 구비되고, 밸브 하우징 배출부(314)의 내측에는 온수가 배출되는 밸브 배출구(315)가 마련된다. 밸브 시트부(316)에는 온수가 통과할 수 있는 밸브 오리피스(317)가 구비된다. 밸브 시트부(316)는 그 내측의 밸브 오리피스(317)가 후술할 밸브 플러그 조립체(350)의 밸브 플러그(351)에 의해 개폐될 수 있도록 밸브 플러그(351)의 끝단과 마주하도록 배치된다.

다이아프램 하우징(320)은 다이아프램 하우징 베이스(321)와, 다이아프램 하우징 커버(322)를 포함한다. 다이아프램 하우징(320)의 내부에는 차압 챔버(323)가 마련된다. 차압 챔버(323)에는 밸브 플러그(351)와 연결되는 다이아프램(340)이 배치된다. 차압 챔버(323)는 다이아프램(340)에 의해 다이아프램(340) 하측의 제1 챔버(324)와, 다이아프램(340) 상측의 제2 챔버(325)로 구획된다.

다이아프램 하우징 베이스(321)는 상부 방향으로 개방되고 안쪽으로 오목하게 패인 형상으로 이루어진다. 다이아프램 하우징 베이스(321) 안쪽의 오목한 공간은 제1 챔버(324)를 형성한다. 다이아프램 하우징 베이스(321)에는 베이스 하우징 연결부(318)의 연결구멍(319) 속으로 삽입되는 제1 다이아프램 하우징 넥부(326)가 구비된다. 제1 다이아프램 하우징 넥부(326)의 내측에는 밸브 오리피스(317)를 통과한 온수를 제1 챔버(324)로 유동시키기 위한 연결 유로(330)가 마련된다. 연결 유로(330)에는 밸브 플러그(351)가 가동적으로 배치된다.

도시된 것과 같이, 제1 다이아프램 하우징 넥부(326)는 베이스 하우징 연결부(318)의 연결구멍(319) 속으로 삽입된 상태에서 베이스 하우징 연결부(318)에 나사 결합되는 고정캡(335)에 의해 베이스 하우징 연결부(318)에 단단히 고정될 수 있다. 베이스 하우징(311)과 다이아프램 하우징(320)의 결합 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

다이아프램 하우징 커버(322)는 하부 방향으로 개방되고 안쪽으로 오목하게 패인 형상으로 이루어진다. 다이아프램 하우징 커버(322) 안쪽의 오목한 공간은 제2 챔버(325)를 형성한다. 다이아프램 하우징 커버(322)는 도시된 것과 같이 다이아프램 하우징 베이스(321)와 나사 결합구조로 결합되어 틈새없이 다이아프램 하우징 베이스(321)에 견고하게 밀착될 수 있다.

다이아프램 하우징 커버(322)의 일측에는 밸브 액츄에이터(400) 측으로 연장되는 중공형의 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)가 구비된다. 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)의 내주면에는 후술할 밸브 플러그 조립체(350)의 가동 포스트(362)와의 나사 결합을 위한 다이아프램 하우징 나사부(328)가 구비된다. 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)의 일측에는 제2 챔버(325)와 연결되는 바이패스 유로(332)가 형성된다. 바이패스 유로(332)에는 급수관(110)에 연결되는 바이패스관(180)이 연결된다. 따라서, 바이패스관(180)을 통해 공급되는 온수가 바이패스 유로(332)를 통해 제2 챔버(325)로 바이패스될 수 있다.

제2 다이아프램 하우징 넥부(327)에는 밸브 액츄에이터(400)와의 결합을 위한 연결 파이프(370)가 결합된다. 연결 파이프(370)는 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)로부터 상측으로 연장되어 다이아프램 하우징(320)의 내부에 배치되는 밸브 플러그 조립체(350)의 상단부를 덮을 수 있다. 연결 파이프(370)는 도시된 것과 같이 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)에 나사 결합되는 방식, 또는 다양한 다른 방식으로 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)에 결합될 수 있다.

차압 챔버(323)에 배치되는 다이아프램(340)은 얇은 디스크 형상을 가지며 탄성 변형 가능한 소재로 이루어진다. 다이아프램(340)은 그 테두리부가 다이아프램 하우징 베이스(321)와 다이아프램 하우징 커버(322)의 합착부 사이에 개재되어 차압 챔버(323) 중간에 배치된다. 다이아프램(340)의 양측면에는 디스크(342)가 배치될 수 있다. 다이아프램(340)의 중앙에는 다이아프램 관통구(341)가 마련된다. 다이아프램(340)은 제1 챔버(324)와 제2 챔버(325) 간의 압력차에 의해 탄성 변형되면서 밸브 플러그(351)를 움직일 수 있다.

즉, 제2 챔버(325)로 유입되는 온수의 압력이 제1 챔버(324)로 유입되는 온수의 압력보다 커질 때, 다이아프램(340)은 밸브 시트부(316)측으로 휘어지면서 밸브 플러그(351)를 밸브 시트부(316) 측으로 이동시키게 된다. 이와 같은 다이아프램(340)의 작용으로 급수관(110)을 통해 공급되는 온수의 압력과 환수관(150)을 통해 배출되는 온수의 압력 차이에 따라 유량조절밸브(300)의 개도량이 자동 조절될 수 있다.

밸브 플러그 조립체(350)는 밸브 하우징(310)에 가동적으로 결합되어 밸브 액츄에이터(400)의 구동력에 의해 움직이면서 밸브 하우징(310) 내측의 밸브 오리피스(317)를 개폐할 수 있다. 밸브 플러그 조립체(350)는 밸브 플러그(351)와, 밸브 플러그(351)와 결합되는 플러그 스템(356)과, 플러그 스템(356)을 탄력적으로 지지하는 플러그 지지 스프링(358)과, 밸브 액츄에이터(400)와 연결되는 가동 포스트(362)를 포함한다.

밸브 플러그(351)는 밸브 하우징(310)의 밸브 오리피스(317)를 개폐하기 위한 것으로, 그 끝단이 밸브 시트부(316)와 마주하도록 배치되며, 연결 유로(330)에서 선형 이동할 수 있다. 밸브 플러그(351)의 끝단이 밸브 시트부(316)에 밀착할 때 밸브 오리피스(317)가 완전히 폐쇄되며, 밸브 플러그(351)가 밸브 시트부(316)로부터 사전 설정된 거리 이상 이격될 때 밸브 오리피스(317)를 통과하는 온수의 유동량을 최대로 할 수 있다. 즉, 밸브 플러그(351)가 밸브 시트부(316)로부터 멀어짐에 따라 유량조절밸브(300)의 개도량이 증가하여 유량조절밸브(300)를 통과하는 온수의 유량이 증가하게 된다. 그리고 밸브 플러그(351)가 밸브 시트부(316)에 가까워짐에 따라 유량조절밸브(300)의 개도량이 감소하여 유량조절밸브(300)를 통과하는 온수의 유량이 감소하게 된다.

도시된 것과 같이, 밸브 플러그(351)의 외면에는 밸브 플러그(351)의 외면과 밸브 하우징 연장부(318)의 내면 사이를 실링하기 위한 오링이 결합될 수 있다. 밸브 플러그(351)의 개폐 동작은 밸브 액츄에이터(400)에 의해 제어되거나, 앞서 설명한 것과 같이, 급수관(110)으로 공급되는 온수의 압력과 환수관(150)으로 환수되는 온수의 압력 차이에 의해 자동으로 제어될 수 있다.

밸브 플러그(351)에는 플러그 유입구(352)와, 플러그 배출구(353)와, 플러그 유로(354)가 구비된다. 플러그 유입구(352)는 온수가 유입될 수 있도록 밸브 플러그(351)의 끝단에 마련되고, 플러그 배출구(353)는 연결 유로(330)를 통해 제1 챔버(324)와 연결되도록 밸브 플러그(351)의 측부에 구비된다. 플러그 유로(354)는 밸브 플러그(351)의 내측에서 플러그 유입구(352)와 플러그 배출구(353)를 연결한다. 밸브 오리피스(317)를 통과하는 온수가 플러그 유입구(352)로 유입되어 플러그 유로(354)와 플러그 배출구(353) 및 밸브 연결 유로(330)를 통과하여 제1 챔버(324)로 유동할 수 있다.

플러그 스템(356)은 다이아프램(340)을 기준으로 제2 챔버(325) 측에 배치되되, 한쪽 끝단이 다이아프램(340)의 다이아프램 관통구(341)를 통과하여 제1 챔버(324) 측으로 연장됨으로써 밸브 플러그(351)와 결합될 수 있다. 플러그 스템(356)은 도시된 것과 같은 나사 결합 방식, 또는 다양한 다른 방식으로 밸브 플러그(351)와 결합될 수 있다.

플러그 스템(356)은 플러그 지지 스프링(358)에 의해 탄력적으로 지지된다. 플러그 지지 스프링(358)은 일단이 가동 포스트(362)의 하단부에 지지되고, 타단이 플러그 스템(356)의 끝단에 결합되는 스프링 지지부재(360)에 지지된다. 이러한 플러그 지지 스프링(358)은 밸브 플러그(351)에 대해 밸브 시트부(316)로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가한다. 스프링 지지부재(360)는 도시된 것과 같이 나사 결합 방식, 또는 다양한 다른 방식으로 플러그 스템(356)에 결합될 수 있다. 제1 챔버(324)와 제2 챔버(325) 간의 압력차에 의해 다이아프램(340)이 탄성 변형되어 밸브 플러그(351)와 플러그 스템(356)이 밸브 시트부(316) 측으로 움직일 때, 플러그 지지 스프링(358)이 탄성 변형된다. 그리고 다이아프램(340)의 원상 복원될 때, 플러그 지지 스프링(358)의 탄성력에 의해 밸브 플러그(351)와 플러그 스템(356)이 밸브 시트부(316)에서 멀어지는 방향으로 움직이게 된다.

가동 포스트(362)는 밸브 액츄에이터(400)로부터 회전력을 제공받을 수 있도록 상단부가 밸브 액츄에이터(400)와 결합된다. 가동 포스트(362)는 외면에 가동 포스트 나사부(364)가 구비된 중공형의 포스트 바디(363)와, 포스트 바디(363)의 개방된 일단에 결합되는 포스트 캡(365)을 포함한다.

포스트 바디(363)의 내측에는 포스트 챔버(366)가 마련되고, 포스트 챔버(366)에 플러그 스템(356)과, 플러그 지지 스프링(358) 및 스프링 지지부재(360)가 수용된다. 포스트 바디(363)의 타단은 다이아프램(340)과 마주하도록 제2 챔버(325)에 배치된다. 포스트 바디(363)의 하단부는 플러그 스템(356)이 통과할 수 있도록 부분적으로 개방된다. 다이아프램(340)이 탄성 변형되면서 밸브 플러그(351)를 가압할 때 플러그 스템(356)이 포스트 바디(363)의 하단부로부터 포스트 챔버(366)를 부분적으로 빠져나올 수 있다. 도시된 것과 같이, 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)의 내면과 포스트 바디(363)의 외면 사이에는 오링이 개재되어 이들 사이를 실링할 수 있다.

포스트 캡(365)은 도시된 것과 같은 나사 결합 방식, 또는 다양한 다른 방식으로 포스트 바디(363)의 일단에 견고하게 결합될 수 있다. 포스트 캡(365)의 중앙에는 밸브 액츄에이터(400)와의 결합을 위한 포스트 결합홈(367)이 마련된다. 포스트 캡(365)은 포스트 바디(363)에 결합된 후 포스트 바디(363)에 대해 상대 회전하지 않도록 포스트 바디(363)에 단단히 고정될 수 있다. 따라서, 밸브 액츄에이터(400)의 회전력이 포스트 캡(365)에 전달될 때, 포스트 바디(363)와 포스트 캡(365)은 상대 회전하지 않고 함께 회전할 수 있다. 도시된 것과 같이, 포스트 바디(363)의 내면과 포스트 캡(365)의 외면 사이에는 오링이 개재되어 이들 사이를 실링할 수 있다.

가동 포스트(362)는 포스트 바디(363)에 구비되는 가동 포스트 나사부(364)가 제2 다이아프램 하우징 넥부(327)에 구비된 다이아프램 하우징 나사부(328)와 맞물림으로써 밸브 하우징(310)에 나사 운동 가능하게 결합된다. 따라서, 밸브 액츄에이터(400)의 회동력이 가동 포스트(362)에 전달될 때 가동 포스트(362)는 나사 운동하여 밸브 시트부(316)에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.

가동 포스트(362)는 도시된 구조 이외에, 밸브 플러그(351)와 연결되고, 밸브 액츄에이터(400)로부터 구동력을 제공받아 밸브 시트부(316)에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동함으로써 밸브 플러그(351)를 이동시킬 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

도 2, 3, 도 8 내지 도 11에 나타낸 것과 같이, 밸브 액츄에이터(400)는 난방 제어부(500)에 의해 제어되어 유량조절밸브(300)를 작동시킨다. 밸브 액츄에이터(400)는 액츄에이터 하우징(410)과, 구동부(420)와, 회전슬리브(435)와, 밸브 구동기구(450)와, 클러치(465)와, 조절 노브(470)와, 회전각 검출기(480)와, 액츄에이터 제어부(490)를 포함한다.

액츄에이터 하우징(410)은 액츄에이터 하우징 베이스(411)와, 액츄에이터 하우징 베이스(411)와 결합되어 액츄에이터 하우징 베이스(411)의 상부를 덮는 액츄에이터 하우징 커버(414)를 포함한다. 액츄에이터 하우징(410)의 내부 공간에는 구동부(420) 등이 설치된다. 액츄에이터 하우징 베이스(411)에는 액츄에이터 하우징 베이스(411)를 관통하는 액츄에이터 하우징 연결구(412)가 마련되고, 액츄에이터 하우징 커버(414)에는 액츄에이터 하우징 개구(415)가 액츄에이터 하우징 커버(414)를 관통하도록 형성된다.

액츄에이터 하우징 커버(414)의 외면에는 조절 노브(470)의 조작 위치를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 하우징 마크부(417)가 구비된다. 액츄에이터 하우징(410)은 하우징 결합부재(419)를 통해 밸브 하우징(310)과 견고하게 결합될 수 있다. 하우징 결합부재(419)는 도시된 것과 같이 액츄에이터 하우징(410)에 결합되어 밸브 하우징(310)에 결합된 연결 파이프(370)에 나사 결합되는 너트 구조 등 액츄에이터 하우징(410)과 밸브 하우징(310)을 결합시킬 수 있는 다양한 구조를 취할 수 있다.

구동부(420)는 액츄에이터 하우징(410)의 내측에 배치되어 유량조절밸브(300)의 밸브 플러그 조립체(350)를 작동시키기 위한 구동력을 발생한다. 구동부(420)의 구동력은 회전슬리브(435) 및 밸브 구동기구(450)를 통해 밸브 플러그 조립체(350)로 전달될 수 있다.

구동부(420)는 구동기어(430)와 연결된다. 구동부(420)의 회전력이 구동기어(430)를 통해 회전슬리브(435)에 전달될 수 있다. 구동기어(430)는 회전슬리브(435) 쪽으로 전진하거나 회전슬리브(435)로부터 후퇴할 수 있도록 구동부(420)와 회전슬리브(435) 사이에 이동 가능하게 배치된다. 구동기어(430)는 구동기어 지지 스프링(432)에 의해 탄력적으로 지지된다. 구동기어 지지 스프링(432)은 구동부(420)와 구동기어(430) 사이에 배치되어 구동기어(430)에 대해 회전슬리브(435) 측으로 전진시키는 방향으로 탄성력을 가한다. 구동기어(430)는 외력이 가해지지 않으면 구동기어 지지 스프링(432)의 탄성력에 의해 회전슬리브(435) 측으로 전진하여 회전슬리브(435)에 회전력을 전달할 수 있는 상태를 유지할 수 있다.

회전슬리브(435)는 내측에 설치공간(437)이 마련된 원통형의 회전슬리브 바디(436)를 포함한다. 회전슬리브 바디(436)는 구동기어(430)의 회전 중심축에 대해 수직인 회전 중심축을 갖도록 액츄에이터 하우징(410)의 내측에 회전 가능하게 배치된다. 회전슬리브 바디(436)의 하단부에는 회전슬리브 관통구(438)가 형성되고, 회전슬리브 바디(436)의 측면에는 회전슬리브 바디(436)의 회전 중심축과 평행하게 연장된 회전슬리브 슬릿(439)이 형성된다. 회전슬리브 슬릿(439)은 복수 개가 회전슬리브 바디(436)의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치된다. 또한, 회전슬리브 바디(436)의 외주면에는 회전슬리브 나사산(440)이 구비된다. 회전슬리브 나사산(440)은 회전각 검출기(480)에 구비되는 슬라이더(484)와 맞물린다.

회전슬리브 바디(436)의 하단부에는 구동기어(430)와 맞물리는 회전슬리브 기어부(442)가 구비된다. 회전슬리브 기어부(442)는 회전슬리브 바디(436)와 동축 배치되도록 회전슬리브 바디(436)에 일체형으로 마련된다. 회전슬리브 기어부(442)는 구동기어(430)와 함께 구동부(420)의 회전력을 회전슬리브(435)에 전달하는 동력전달부(446)을 형성한다. 따라서, 구동기어(430)가 회전하면 회전슬리브(435)가 이에 연동하여 회전할 수 있다.

회전슬리브 바디(436)의 상단부에는 서브 기어부(444)가 구비된다. 서브 기어부(444)는 회전슬리브 바디(436)와 동축 배치되도록 회전슬리브 바디(436)에 일체형으로 마련된다. 서브 기어부(444)는 연결기어(462)와 연결된다. 연결기어(462)는 회전슬리브(435)와 조절 노브(470)를 동력 전달 가능하게 연결한다. 연결기어(462)는 회전슬리브 바디(436)의 회전 중심축과 평행한 회전 중심축을 갖도록 액츄에이터 하우징(410) 내측에 회전 가능하게 배치된다.

밸브 구동기구(450)는 회전슬리브(435)와 함께 회전할 수 있도록 회전슬리브(435)와 결합되며, 회전슬리브(435)의 회전력을 밸브 플러그 조립체(350)의 가동 포스트(362)에 전달할 수 있도록 가동 포스트(362)와 연결된다. 밸브 구동기구(450)는 회전슬리브 바디(436)의 내측에 배치되는 구동기구 헤드(451)와, 구동기구 헤드(451)로부터 연장되어 회전슬리브 바디(436)를 관통하는 구동축(455)을 포함한다. 구동축(455)은 회전슬리브 바디(436)의 회전슬리브 관통구(438)를 통해 유량조절밸브(300) 측으로 연장되어 밸브 플러그 조립체(350)와 맞물릴 수 있다.

구동축(455)의 끝단에는 구동축 결합부(456)가 구비된다. 구동축 결합부(456)는 가동 포스트(362)의 포스트 결합홈(367)에 삽입된다. 구동축 결합부(456)는 그 단면 형상이 다각형 모양으로 이루어지고, 포스트 결합홈(367)은 구동축 결합부(456)의 단면 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 구동축 결합부(456)는 가동 포스트(362)와 맞물려 상대 회전이 제한되며, 가동 포스트(362)에 대해 상대 이동은 가능하다. 따라서, 밸브 구동기구(450)의 회전 시, 그 회전력이 가동 포스트(362)에 그대로 전달되어 가동 포스트(362)가 회전할 수 있다. 그리고 가동 포스트(362)가 상하 이동함에 따라 가동 포스트(362)가 구동축(455)에 대해 상대 이동하거나, 구동축(455)이 가동 포스트(362)에 대해 상대 이동할 수 있다.

도면에는 구동축 결합부(456)의 단면 형상이 다각형 모양으로 이루어지는 것으로 나타냈으나, 구동축 결합부(456)는 다각형 이외의 다양한 비원형 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 포스트 결합홈(367)은 구동축 결합부(456)의 형상에 따라 구동축 결합부(456)가 맞물릴 수 있는 다양한 다른 형상을 가질 수 있다.

구동기구 헤드(451)는 구동축(455)의 폭보다 큰 폭으로 확장된 모양으로 이루어진다. 구동기구 헤드(451)에는 복수의 고정핀 삽입홈(452)과, 조임부재 삽입홈(453)이 형성된다. 고정핀 삽입홈(452)은 구동축(455)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 형성되어 구동기구 헤드(451)의 측면에서 외측으로 개방된다. 구체적으로, 고정핀 삽입홈(452)은 구동축(455)의 길이 방향과 수직을 이루되, 복수 개가 구동기구 헤드(451)의 회전 중심축을 중심으로 방사형으로 배치된다. 조임부재 삽입홈(453)은 고정핀 삽입홈(452)과 교차하는 방향으로 연장되어 고정핀 삽입홈(452)과 연결된다. 조임부재 삽입홈(453)은 구동기구 헤드(451)의 회전 중심축과 동축 배치되어 구동기구 헤드(451)의 상면에서 외측으로 개방된다.

고정핀 삽입홈(452)에는 고정핀(458)이 이동 가능하게 배치된다. 고정핀(458)은 그 끝단이 구동기구 헤드(451)의 측면으로부터 돌출되어 회전슬리브(435)의 회전슬리브 슬릿(439)에 삽입될 수 있다. 따라서, 구동기구 헤드(451)는 고정핀(458)을 통해 회전슬리브(435)와 연결되며, 회전슬리브(435)의 회전력이 구동기구 헤드(451)에 전달할 수 있다. 또한, 고정핀(458)은 회전슬리브 슬릿(439) 속에서 회전슬리브(435)의 회전 중심축 방향과 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 구동기구 헤드(451)는 고정핀(458)을 통해 회전슬리브(435)와 연결되어 회전슬리브(435)에 대한 상대 회전이 제한되지만, 회전슬리브(435)에 대한 상대 이동이 가능하다. 따라서, 회전슬리브(435)의 회전 시, 그 회전력이 밸브 구동기구(450)에 그대로 전달되어 밸브 구동기구(450)가 가동 포스트(362)를 회전시킬 수 있다. 그리고 가동 포스트(362)가 상하 이동함에 따라 밸브 구동기구(450)가 회전슬리브(435)에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있다.

조임부재 삽입홈(453)에는 조임부재(459)가 삽입된다. 도시된 것과 같이, 조임부재(459)는 구동기구 헤드(451)에 나사 결합되는 나사 구조로 이루어질 수 있다. 사용자가 조임부재(459)를 회전시킬 때 조임부재(459)가 나사 운동하여 조임부재 삽입홈(453) 속에서 이동할 수 있다. 조임부재(459)는 밸브 구동기구(450)를 회전슬리브(435)에 조립하는 과정에서 고정핀(458)을 구동기구 헤드(451)로부터 돌출시키는 역할을 한다.

즉, 도 11의 (a)에 나타낸 것과 같이, 회전슬리브(435)와 밸브 구동기구(450)의 조립 시, 사용자는 고정핀(458)이 구동기구 헤드(451)의 측면으로부터 돌출되지 않도록 고정핀 삽입홈(452) 속에 완전히 삽입된 상태에서 밸브 구동기구(450)를 회전슬리브(435)의 설치공간(437) 속에 쉽게 삽입할 수 있다. 이후, 사용자가 도 11의 (b)에 나타낸 것과 같이, 조임부재(459)를 조이는 방향으로 회전시키면 조임부재(459)가 나사 운동하여 구동기구 헤드(451) 안쪽으로 더욱 진입하여 고정핀(458)을 가압하게 된다. 이때, 고정핀(458)의 끝단이 구동기구 헤드(451)의 측면으로부터 돌출되어 회전슬리브(435)의 회전슬리브 슬릿(439)에 삽입될 수 있다. 따라서, 회전슬리브(435)와 밸브 구동기구(450) 간의 조립이 원활하게 이루어질 수 있다.

고정핀(458)의 설치 개수나 배치 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 조임부재(459)는 도시된 것과 같은 나사 구조 이외에, 구동기구 헤드(451) 속으로 진입하여 고정핀(458)을 가압할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

밸브 구동기구(450)는 구동기구 가압 스프링(460)에 의해 탄력적으로 지지된다. 구동기구 가압 스프링(460)은 일단이 밸브 구동기구(450)의 구동기구 헤드(451)에 접하고 타단이 조절 노브(470)에 접함으로써 밸브 구동기구(450)에 대해 가동 포스트(362) 측으로 전진하는 방향으로 탄성력을 가한다. 구동기구 가압 스프링(460)의 탄성력에 의해 밸브 구동기구(450)는 안정적으로 가동 포스트(362)와 맞물린 상태를 유지할 수 있다.

클러치(465)는 구동기어(430)를 가압할 수 있도록 액츄에이터 하우징(410)의 내측에 이동 가능하게 배치되는 클러치 바디(466)와, 클러치 바디(466)와 결합되어 액츄에이터 하우징(410)의 외부로 연장되는 클러치 노브(467)를 포함한다. 클러치 노브(467)는 적어도 일부가 액츄에이터 하우징(410)의 외부로 노출됨으로써 사용자 조작이 가능하다. 사용자가 클러치 노브(467)를 액츄에이터 하우징(410)의 내측 방향으로 가압하면 클러치 바디(466)가 구동기어(430)를 밀게 된다. 이때, 구동기어(430)가 회전슬리브(435)의 회전슬리브 기어부(442)로부터 이격되어 회전슬리브(435)에 대한 동력 전달이 끊어진다.

클러치(465)에 의해 회전슬리브(435)에 대한 동력 전달이 끊어진 상태에서 회전슬리브(435)는 조절 노브(470)에 의해 수동으로 조작될 수 있다. 조절 노브(470)는 적어도 일부가 액츄에이터 하우징(410)의 외측으로 노출되도록 액츄에이터 하우징(410)에 회전 가능하게 배치되는 노브 바디(471)와, 노브 바디(471)에 일체로 구비되는 노브 기어(472)를 포함한다. 노브 바디(471)의 외면에는 사용자 조작을 위한 노브 돌기(473)가 돌출 구비된다. 노브 기어(472)는 연결기어(462)와 기어 연결되며, 조절 노브(470)는 연결기어(462)를 통해 회전슬리브(435)와 동력 전달 가능하게 연결된다. 사용자가 조절 노브(470)를 조작함에 따라 회전슬리브(435)가 회전하게 되며, 이와 연동하여 유량조절밸브(300)의 밸브 플러그(351)가 움직이게 된다. 따라서 유량조절밸브(300)에 대한 수동 조작이 가능하다.

조절 노브(470)를 이용한 밸브 액츄에이터(400)의 수동 조작 시, 사용자는 액츄에이터 하우징(410)의 하우징 마크부(417)를 보고 유량조절밸브(300)의 개도량을 원하는 크기로 조절할 수 있다. 즉, 하우징 마크부(417)에는 조절 노브(470)의 회전 방향으로 따라 유량조절밸브(300)의 개도량을 나타내는 눈금 또는 마크가 구비될 수 있고, 사용자는 조절 노브(470)를 해당 눈금 또는 마크의 위치까지 회전시킴으로써 유량조절밸브(300)를 통과하는 온수의 유량을 원하는 만큼 조절할 수 있다.

회전각 검출기(480)는 회전슬리브(435)의 회전 각도를 검출할 수 있도록 액츄에이터 하우징(410)의 내측에 설치된다. 회전각 검출기(480)는 회전각 검출기 본체(481)와, 회전각 검출기 본체(481)에 이동 가능하게 결합되는 슬라이더(484)를 포함한다. 회전각 검출기 본체(481)는 슬라이더(484)의 이동에 따라 검출 신호를 발생하고 액츄에이터 제어부(490)에 검출 신호를 송신한다. 회전각 검출기 본체(481)에는 회전슬리브(435)의 회전 중심축 방향과 평행하게 연장된 장홈(482)이 구비되고, 슬라이더(484)는 회전슬리브(435)의 회전에 연동하여 장홈(482)을 따라 선형 이동할 수 있다.

슬라이더(484)에는 슬라이더 나사산(485)이 구비된다. 슬라이더 나사산(485)은 회전슬리브(435)의 회전슬리브 나사산(440)과 웜기어 구조로 맞물린다. 회전슬리브(435)가 회전하면 슬라이더(484)가 장홈(482)을 따라 이동하게 되며, 슬라이더(484)의 움직임에 따라 회전각 검출기 본체(481)가 검출 신호를 발생하게 된다. 따라서, 슬라이더(484)의 이동 거리에 따라 슬라이더(484)의 회전 각도가 검출될 수 있다.

회전각 검출기(480)는 도시된 구조 이외에, 슬라이더(484)의 회전 각도를 검출하여 액츄에이터 제어부(490)에 검출 신호를 송신할 수 있는 다양한 것이 이용될 수 있다.

액츄에이터 제어부(490)는 회전각 검출기(480)로부터 검출 신호를 수신하여 구동부(420)를 제어할 수 있다. 액츄에이터 제어부(490)는 회전각 검출기(480)로부터 수신되는 검출 신호를 이용하여 유량조절밸브(300)의 개도량이 변화하도록 구동부(420)를 제어할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 난방 제어부(500)는 열량계(170)와, 급수 온도계(175)와, 실내 온도계(185)와, 환수 온도계(190) 등으로부터 검출 신호를 수신하고 유량조절밸브 조립체(200) 등을 작동시킴으로써 세대 난방 설비(105)의 난방 운전을 제어할 수 있다. 난방 제어부(500)는 각 난방 존(20)에 설치되는 온도 조절기(510)와, 메인 조절기(520)를 포함한다. 난방 제어부(500)는 세대의 난방 설정온도, 난방 존(20)의 온도, 급수 온도 및 환수 온도 등을 고려하여 해당 난방 존(20)을 효율적으로 난방하는데 필요한 최적 유량의 온수가 해당 난방 존(20)으로 공급될 수 있도록 유량조절밸브 조립체(200)를 실시간으로 제어할 수 있다. 온도 조절기(510)는 해당 난방 존(20)의 난방 운전을 제어하고, 메인 조절기(520)는 복수의 난방 존(20)의 난방 운전을 통합 제어할 수 있다.

또한, 난방 제어부(500)는 세대(10) 내 각 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 평가하고, 각 난방 존(20)의 난방 환경에 따라 최적의 난방이 이루어질 수 있도록 각 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 재설정할 수 있다.

이하에서는, 각 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량이 적합한지 평가하고, 각 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 재설정하는 온수 난방시스템의 제어방법에 대하여 설명한다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 온수 난방시스템의 제어방법은 도 12에 나타낸 것과 같다.

먼저, 온수의 설정 유량을 평가하고 재설정하려는 대상 난방 존(20)에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 해당 난방 존(20)의 난방관(130)에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 난방 존(20)의 난방을 시작한다(S11).

본 실시예에서, 급수관(110)을 통해 공급되는 온수의 온도는 50도이고, 평가 대상 난방 존(20)의 현재 실내온도는 10도이고, 목표 실내온도(Tt)는 25도인 것으로 예를 들어 설명한다.

다음으로, 난방 제어부(500)가 실내 온도계(185)를 통해 해당 난방 존(20)의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 목표 실내온도(Tt)와 실측 실내온도(Tp)를 비교한다(S12).

실측 실내온도(Tp)가 목표 실내온도(Tt) 이상인 경우에는 이미 충분한 난방이 이루어진 상태이므로 난방 제어부(300)는 유량조절밸브(200)를 닫아 난방을 중지한다(S13).

실측 실내온도(Tp)가 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 난방 제어부(300)는 실측 실내온도(Tp)를 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교한다(S14). 유량 제어 시작온도(Tc)는 실측 실내온도(Tp)를 목표 실내온도(Tt)에 맞추기 위해 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량 제어를 시작하기 위한 온도이다.

통상적인 온수 난방에 있어서, 난방 존(20)으로 공급되는 온수는 난방 존(20)의 바닥 구조체를 가열하여 난방 존(20)이 실내 공기를 가열하게 된다. 즉, 난방 존(20)의 실내 공기는 온수에 의해 가열된 바닥 구조체의 열에 의해 가열되며, 온수 공급을 중단하더라도 바닥 구조체가 가지고 있는 열로 인해 난방 존(20)의 실내 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 온수 난방의 특성 상, 현재의 실내온도가 목표로 하는 온도보다 다소 낮은 상태에서 온수 공급을 중단시키더라도 실내온도를 목표 온도까지 상승시킬 수 있다. 따라서, 실측 실내온도(Tp)가 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달할 때 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 조절해야 실측 실내온도(Tp)를 목표 실내온도(Tt)에 맞출 수 있다.

여기에서, 유량 제어 시작온도(Tc)는 목표 실내온도(Tt)보다 일정 온도만큼 낮게, 예를 들어 2~5도 정도 낮게 설정될 수 있다. 만일 유량 제어 시작온도(Tc)가 목표 실내온도(Tt)인 25도와 같게 설정되거나, 유량 제어 시작온도(Tc)가 목표 실내온도(Tt)인 25도에 근접한 24도 정도로 설정되는 경우에 실측 실내온도(Tp)가 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달할 때 난방 존(20)에 대한 온수 공급을 중단하거나 감소시키면, 난방 존(20)의 실내 온도가 목표 실내온도(Tt)인 25도를 초과하여 가열될 수 있다.

한편, 유량 제어 시작온도(Tc)가 목표 실내온도(Tt)보다 과도하게 낮게(예를 들어 7도 낮은 18도) 설정되는 경우, 실측 실내온도(Tp)가 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달할 때 난방 존(20)에 대한 온수 공급을 중단하거나 감소시키면, 난방 존(20)의 실내 온도가 목표 실내온도(Tt)인 25도에 도달하지 못하게 되기 쉽다.

여기서 유량 제어 시작온도(Tc)는 난방 존의 크기, 주변환경, 목표 실내온도 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

실측 실내온도(Tp)가 적절하게 설정된 유량 제어 시작온도(Tc) 이상인 경우, 난방 제어부(500)는 열량계(170) 또는 급수 온도계(175)를 통해 획득되는 급수 온도와 환수 온도계(190)를 통해 획득되는 환수 온도 간의 실측 온도차(△Tr)를 산출하고, 실측 온도차(△Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단한다(S15).

여기에서, 사전 설정된 온도차 기준범위는 이상적인 온도차를 기준으로 적절하게 설정될 수 있다. 통상적인 온수 난방 시스템에서 공급 온수의 온도가 50도이고, 환수 온수의 온도가 35도인 것이 이상적인 운전 조건이라고 알려져 있다. 따라서, 급수 온도와 환수 온도 간의 이상적인 온도차는 15도이며, 온도차 기준범위는 이상적인 온도차 15도를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 온도차 기준범위는 13도~17도, 또는 14도~16도 등 해당 세대(10)의 난방 환경 등에 따라 적절한 온도 범위로 결정될 수 있다.

실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 이내의 값인 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 설정 유량을 정상 상태로 판단할 수 있다(S16). 이러한 난방 제어부(500)의 판단 결과는, 메인 조절기(520)의 디스플레이 등을 통해 표시되거나, 관리자 단말 등에 제공될 수 있다.

한편, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위를 벗어난 값인 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 설정 유량을 비정상 상태로 판단할 수 있다. 이 경우, 난방 제어부(500)는 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 미만인지 초과인지 판단하고(S17), 그 판단 결과에 따라 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 재설정한다.

즉, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 미만인 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 과다한 것으로 판단하고 유량을 재설정한다(S18). 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 미만이라는 것은 환수 온도가 상대적으로 높다는 것이다. 환수 온도가 높다는 것은 난방 존(20)으로 공급되는 온수가 난방 존(20)에서 열을 충분히 방출하지 못하고 난방 존(20)에서 빠져 나왔다는 것이며, 이는 온수가 과다하게 공급되고 있음을 나타낸다. 따라서, 이 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 감소하도록 유량을 재설정한다.

반면, 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위 초과인 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 부족한 것으로 판단하고 유량을 재설정한다(S19). 실측 온도차(△Tr)가 온도차 기준범위를 초과하였다는 것은 환수 온도가 상대적으로 낮다는 것이다. 환수 온도가 낮다는 것은 난방 존(20)으로 공급되는 온수가 난방 존(20)에서 열을 상대적으로 많이 방출하면서 난방 존(20)을 통과하였다는 것이며, 이는 온수량이 부족하다는 것을 나타낸다. 따라서, 이 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 증가하도록 유량을 재설정한다.

이때, 난방 제어부(500)는 다음의 수식을 이용하여 온수의 재설정 유량은 결정할 수 있다.

여기에서, Qr은 재설정 유량, Qp는 현재 유량, △Tr은 실측 온도차, △Ti는 사전 설정된 기준 온도차이다. 여기에서, 기준 온도차(△Ti)는 세대(10)의 난방 환경 등에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 통상적인 온수 난방 시스템에서 급수 온도와 환수 온도 간의 이상적인 온도차는 15도로 알려져 있으므로, 기준 온도차(△Ti)는 15도, 또는 이보다 다소 높거나 낮은 온도로 설정될 수 있다.

위와 같은 수식을 이용함으로써, 환수 온도가 상대적으로 낮게 나타나는 유량 과다인 경우에 유량이 감소하도록 유량을 재설정할 수 있다. 예를 들어, 기준 온도차(△Ti)가 15도이고, 현재 유량(Qp)이 10LPM이며, 실측 온도차가 12도인 경우, 위의 수식으로 계산되는 재설정 유량(Qr)은 8LPM으로 현재 유량(Qp)보다 감소된 값이 된다.

또한, 환수 온도가 상대적으로 높게 나타나는 유량 과다인 경우에 위의 수식을 이용함으로써 유량이 증가하도록 유량을 재설정할 수 있다. 예를 들어, 기준 온도차(△Ti)가 15도이고, 현재 유량(Qp)이 10LPM이며, 실측 온도차가 18도인 경우, 위의 수식으로 계산되는 재설정 유량(Qr)은 12LPM으로 현재 유량(Qp)보다 증가된 값이 된다.

이와 같이, 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 재설정된 후, 난방 제어부(500)는 앞서 설명한 단계를 다시 수행함으로써, 유량이 적절하게 재설정되었는지 확인하게 된다. 그리고 재설정 유량이 정상 상태로 판단되면 해당 난방 존(20)의 온수 유량을 재설정된 유량으로 세팅한다.

반면, 재설정 유량이 정상 상태가 아닌 경우, 위의 수식을 이용하여 온수 유량을 다시 설정한 후, 앞서 설명한 단계를 반복 수행함으로써 해당 난방 존(20)에 대한 최적의 온수 유량을 찾아낼 수 있다.

난방 제어부(500)는 난방 존(20)으로 공급되는 온수의 유량을 재설정해야 하는 경우, 유량조절밸브 조립체(200)를 제어함으로써 유량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 온수 유량을 감소시켜야 하는 경우, 난방 제어부(500)는 유량조절밸브 조립체(200)의 개도량을 줄임으로써 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 감소시킬 수 있다. 그리고 온수 유량을 증가시켜야 하는 경우, 난방 제어부(500)는 유량조절밸브 조립체(200)의 개도량을 증대시킴으로써 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량을 증가시킬 수 있다.

한편, 실측 실내온도(Tp)를 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하는 단계(S14)에서, 실측 실내온도(Tp)가 유량 제어 시작온도(Tc)에 미치지 못한 경우, 난방 제어부(500)는 해당 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 이후의 난방운전 시간(Time_h)을 기준 시간(Time_r)과 비교한다(S20). 여기에서, 기준 시간(Time_r)은 정상적인 난방 운전 상태에서 난방 존(20)의 실내온도를 목표한 온도까지 상승시키는데 소요되는 평균적인 시간이 될 수 있다. 이러한 기준 시간(Time_r)은 외기 온도, 현재 실내온도, 목표 실내온도, 난방 존의 크기, 공급 온수 유량 등에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

해당 난방 존(20)에 대한 난방이 시작된 후 기준 시간(Time_r)이 경과했음에도 실측 실내온도(Tp)가 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달하지 못하였다면, 현재 설정된 온수 유량으로 난방 존(20)을 난방하기에 역부족인 상태로 볼 수 있다. 이 경우, 난방 제어부(500)는 유량 부족으로 판단하고 해당 난방 존(20)에 공급되는 온수의 유량이 증가하도록 온수 유량을 재설정한다(S21). 이때, 재설정 유량은 앞서 설명한 수식을 통해 결정되거나, 또는 다양한 다른 방법으로 결정될 수 있다.

유량 재설정 후, 난방 제어부(500)는 앞서 설명한 단계를 반복함으로써 해당 난방 존(20)에 대한 최적의 난방이 이루어질 수 있는 최적의 온수 유량을 찾아낼 수 있다.

이와 같이, 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량을 평가하고, 온수의 유량을 재설정하는 과정은 세대(10) 내 각 난방 존(20)에 대해 개별적으로 수행되거나, 세대(10) 내 난방 존(20)에 대해 일괄적으로 수행될 수 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 13에 나타낸 온수 난방시스템(600)은 급수관(110)과, 급수 헤더(120)와, 복수의 난방관(130)과, 환수 헤더(140)와, 환수관(150)과, 급수조절밸브(155)와, 환수조절밸브(160)와, 유량제어밸브 조립체(610)와, 난방 제어부(500)를 포함한다. 이러한 온수 난방시스템(600)은 앞서 설명한 온수 난방시스템(100)과 비교하여 유량제어밸브 조립체(610)만 변경된 것이다. 앞서 설명한 온수 난방시스템(100)의 유량조절밸브 조립체(200)는 공급 온수의 압력과 환수 온수의 압력 간의 차압에 따라 개도량이 자동으로 조절될 수 있는 것인데 반해, 본 실시예의 유량제어밸브 조립체(610)는 그러한 기능이 생략된 것이다.

이러한 온수 난방시스템(600) 역시 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량을 평가하고, 온수의 유량을 재설정하는 방법은 앞서 설명한 것과 동일한 방법이 이용될 수 있다.

한편, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 온수 난방시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 15는 도 14에 나타낸 온수 난방시스템의 일부분을 나타낸 것이다.

도 14 및 도 15에 나타낸 온수 난방시스템(700)은 다층 공동주택에 적용된 것으로, 공동주택을 구성하는 복수의 세대(10)에 각각 설치되는 복수의 세대 난방 설비(105)와, 각 세대 난방 설비(105)에 온수를 공급하는 온수 공급부(740)와, 통합 제어부(720)를 포함한다. 여기에서, 세대 난방 설비(105)는 도 1에 나타낸 것과 같다. 통합 제어부(720)는 각 세대 난방 설비(105)의 온도 조절기(510) 및 메인 조절기(520)와 함께 각 세대 난방 설비(105)의 난방 운전을 제어하고, 각 세대(10)의 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량 평가하며, 온수의 유량을 재설정하는 난방 제어부(710)를 구성할 수 있다.

통합 제어부(720)는 관리자가 관리할 수 있도록 기계실(730)에 설치될 수 있다. 기계실(730)에는 통합 제어부(720) 이외에, 온수 공급을 위한 온수 공급부(740)와, 각종 정보를 표시할 수 있는 디스플레이(750)와, 온수 공급부(740)에서 가열된 온수를 각 세대(120)로 압송시키기 위한 펌프(760)가 설치될 수 있다.

이러한 온수 난방시스템(700)은 통합 제어부(720)가 복수의 세대(10) 각각에 대한 식별번호를 입력받고, 각 세대(10)의 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량을 평가하고, 온수의 유량을 재설정할 수 있다. 즉, 통합 제어부(720)는 각 세대(10)의 메인 조절기(520)와 통신하여 각 세대 난방 설비(105)의 유량조절밸브 조립체(200)를 제어하고, 각 세대 난방 설비(105)로부터 필요 정보를 수신하여 앞서 설명한 것과 같은 방법으로 각 세대(10)의 난방 존(20)으로 공급되도록 설정된 온수 유량을 평가하고, 온수의 유량을 재설정할 수 있다.

이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 난방 존(20)에 공급되는 온수 유량이 정상 상태가 아닌 경우, 해당 난방 존(20)에 대한 재설정 유량을 결정하는 방법으로 앞서 설명한 수식을 이용하는 방법 이외에, 다양한 다른 유량 재조정 방법이 이용될 수 있다.

또한, 난방 존(20)에 대한 유량을 재조정하는 방법은 환수관(150)에 설치되는 유량조절밸브 조립체를 이용하는 방법 이외의 다양한 다른 방법이 이용될 수 있다.

지금까지, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100, 600, 700 : 온수 난방시스템 105 : 세대 난방 설비
110 : 급수관 120 : 급수 헤더
130 : 난방관 140 : 환수 헤더
150 : 환수관 155 : 급수조절밸브
160 : 환수조절밸브 170 : 열량계
175 : 급수 온도계 180 : 바이패스관
185 : 실내 온도계 190 : 환수 온도계
200, 610 : 유량조절밸브 조립체 300 : 유량조절밸브
310 : 밸브 하우징 311 : 베이스 하우징
316 : 밸브 시트부 317 : 밸브 오리피스
318 : 베이스 하우징 연결부 320 : 다이아프램 하우징
321 : 다이아프램 하우징 베이스 322 : 다이아프램 하우징 커버
323 : 차압 챔버 324 : 제1 챔버
325 : 제2 챔버 326 : 제1 다이아프램 하우징 넥부
327 : 제2 다이아프램 하우징 넥부 332 : 바이패스 유로
335 : 고정캡 340 : 다이아프램
350 : 밸브 플러그 조립체 351 : 밸브 플러그
356 : 플러그 스템 358 : 플러그 지지 스프링
362 : 가동 포스트 363 : 포스트 바디
365 : 포스트 캡 370 : 연결 파이프
400 : 밸브 액츄에이터 410 : 액츄에이터 하우징
411 : 액츄에이터 하우징 베이스 419 : 하우징 결합부재
420 : 구동부 430 : 구동기어
432 : 구동기어 지지 스프링 435 : 회전슬리브
439 : 회전슬리브 슬릿 440 : 회전슬리브 나사산
442 : 회전슬리브 기어부 444 : 서브 기어부
450 : 밸브 구동기구 451 : 구동기구 헤드
452 : 고정핀 삽입홈 453 : 조임부재 삽입홈
455 : 구동축 456 : 구동축 결합부
458 : 고정핀 459 : 조임부재
460 : 구동기구 가압 스프링 462 : 연결기어
465 : 클러치 470 : 조절 노브
480 : 회전각 검출기 481 : 회전각 검출기 본체
482 : 장홈 484 : 슬라이더
485 : 슬라이더 나사산 490 : 액츄에이터 제어부
500, 710 : 난방 제어부 510 : 온도 조절기
520 : 메인 조절기 720 : 통합 제어부
730 : 기계실 740 : 온수 공급부
750 : 디스플레이 760 : 펌프

Claims (12)

1. 온수의 공급을 위한 급수관과, 온수의 환수를 위한 환수관과, 상기 급수관 및 상기 환수관과 연결되어 세대의 난방 존에 배치되는 난방관과, 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 조절할 수 있도록 상기 환수관에 설치되어 상기 환수관을 통해 환수되는 온수의 유량을 변화시키는 유량조절밸브와, 상기 유량조절밸브를 작동시켜 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 밸브 액츄에이터와, 상기 급수관을 통과하는 온수의 급수 온도를 검출하는 급수 온도계와, 상기 환수관을 통과하는 온수의 환수 온도를 검출하는 환수 온도계와, 상기 난방 존의 실내온도를 검출하는 실내 온도계와, 상기 급수 온도계와 상기 환수 온도계 및 상기 실내 온도계로부터 검출 신호를 수신하고 상기 밸브 액츄에이터를 제어하는 난방 제어부를 포함하는 온수 난방시스템의 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 난방 존에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 상기 난방관에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 상기 난방 존의 난방을 시작하는 단계;
   (b) 상기 실내 온도계를 통해 상기 난방 존의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 상기 목표 실내온도(Tt)와 상기 실측 실내온도(Tp)를 비교하는 단계;
   (c) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 상기 실측 실내온도(Tp)를 상기 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하는 단계;
   (d) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc) 이상이면, 상기 급수 온도계를 통해 획득되는 급수 온도와 상기 환수 온도계를 통해 획득되는 환수 온도 간의 실측 온도차(△Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단하는 단계;
   (e) 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 이내이면 설정 유량 정상 상태로 판단하고, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만이면 유량 과다로 판단하며, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 초과이면 유량 부족으로 판단하는 단계; 및
   (f) 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만 또는 초과인 경우, 상기 유량조절밸브의 개도량 조절을 통해 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 (f) 단계에서 온수의 재설정 유량은 다음의 수식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   

   

   
   (Qr: 재설정 유량, Qp: 현재 유량, △Tr: 실측 온도차, △Ti: 사전 설정된 기준 온도차)
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 (c) 단계 이후,
   (g) 상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc)에 도달하지 못한 경우, 상기 난방 존의 난방이 시작된 이후의 난방운전 시간(Time_h)을 사전 설정된 기준 시간(Time_r)과 비교하는 단계; 및
   (h) 상기 난방운전 시간(Time_h)이 상기 기준 시간(Time_r)을 초과한 경우, 유량 부족으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 (g) 단계 이후,
   (i) 상기 난방운전 시간(Time_h)이 상기 기준 시간(Time_r)을 초과한 경우, 상기 유량조절밸브의 개도량 조절을 통해 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 (i) 단계에서 온수의 재설정 유량은 다음의 수식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   

   

   
   (Qr: 재설정 유량, Qp: 현재 유량, △Tr: 실측 온도차, △Ti: 사전 설정된 기준 온도차)
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 유량 제어 시작온도(Tc)는 상기 목표 실내온도(Tt)보다 2~5도 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 급수 온도계는 상기 급수관에 연결되어 상기 급수관을 통해 공급되는 온수의 열량을 산출하는 열량계인 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템의 제어방법.
   
8. 온수의 공급을 위한 급수관;
   온수의 환수를 위한 환수관;
   상기 급수관 및 상기 환수관과 연결되어 세대의 난방 존에 배치되는 난방관;
   상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 조절할 수 있도록 상기 환수관에 설치되어 상기 환수관을 통해 환수되는 온수의 유량을 변화시키는 유량조절밸브;
   상기 유량조절밸브를 작동시켜 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 밸브 액츄에이터;
   상기 급수관을 통과하는 온수의 급수 온도를 검출하는 급수 온도계;
   상기 환수관을 통과하는 온수의 환수 온도를 검출하는 환수 온도계;
   상기 난방 존의 실내온도를 검출하는 실내 온도계; 및
   상기 급수 온도계와 상기 환수 온도계 및 상기 실내 온도계로부터 검출 신호를 수신하고 상기 밸브 액츄에이터를 제어하는 난방 제어부;를 포함하고,
   상기 난방 제어부는,
   상기 난방 존에 대한 목표 실내온도(Tt)를 설정하고, 상기 난방관에 사전 설정된 설정 유량으로 온수를 공급하여 상기 난방 존의 난방을 시작하고,
   상기 실내 온도계를 통해 상기 난방 존의 실측 실내온도(Tp)를 획득하고, 상기 목표 실내온도(Tt)와 상기 실측 실내온도(Tp)를 비교하며,
   상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 목표 실내온도(Tt)에 도달하지 못한 경우, 상기 실측 실내온도(Tp)를 상기 목표 실내온도(Tt)보다 낮게 사전 설정된 유량 제어 시작온도(Tc)와 비교하고,
   상기 실측 실내온도(Tp)가 상기 유량 제어 시작온도(Tc) 이상이면, 상기 급수 온도계를 통해 획득되는 급수 온도와 상기 환수 온도계를 통해 획득되는 환수 온도 간의 실측 온도차(△Tr)가 사전 설정된 온도차 기준범위 이내인지 판단하며,
   상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 이내이면 설정 유량 정상 상태로 판단하고, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만이면 유량 과다로 판단하며, 상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 초과이면 유량 부족으로 판단하고,
   상기 실측 온도차(△Tr)가 상기 온도차 기준범위 미만 또는 초과인 경우, 상기 밸브 액츄에이터를 제어하여 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절함으로써 상기 난방관을 통과하는 온수의 유량을 재설정하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 유량조절밸브는,
   일측에 온수가 유입되는 밸브 유입구가 구비되고, 다른 일측에 온수가 배출되는 밸브 배출구가 구비되며, 상기 밸브 유입구와 상기 밸브 배출구를 연결하는 밸브 오리피스가 마련된 밸브 시트부를 포함하는 밸브 하우징과,
   상기 밸브 오리피스를 개폐하기 위한 밸브 플러그를 구비하고, 상기 밸브 하우징과 맞물려 나사 운동할 수 있도록 상기 밸브 하우징의 내측에 설치되는 밸브 플러그 조립체를 포함하고,
   상기 밸브 액츄에이터는,
   상기 밸브 하우징과 결합되는 액츄에이터 하우징과,
   상기 액츄에이터 하우징의 내측에 배치되는 구동부와,
   상기 액츄에이터 하우징의 내측에 회전 가능하게 배치되는 회전슬리브 바디와, 상기 회전슬리브 바디에 상기 회전슬리브 바디의 회전 중심축과 평행하게 연장 형성되는 회전슬리브 슬릿을 갖는 회전슬리브와,
   상기 구동부의 구동력을 상기 회전슬리브에 전달할 수 있도록 상기 액츄에이터 하우징의 내측에 설치되는 동력전달부와,
   상기 회전슬리브 바디와 함께 회전할 수 있도록 상기 회전슬리브 바디의 내측에 배치되는 구동기구 헤드와, 상기 회전슬리브 바디를 관통하도록 상기 구동기구 헤드로부터 연장되어 상기 밸브 플러그 조립체와 맞물리는 구동축과, 상기 구동축의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상기 구동기구 헤드에 형성되는 고정핀 삽입홈과, 상기 회전슬리브 슬릿에 삽입되어 상기 회전슬리브의 회전력을 상기 구동기구 헤드에 전달할 수 있도록 상기 고정핀 삽입홈 속에 이동 가능하게 배치되는 고정핀을 구비하는 밸브 구동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 구동기구는,
    상기 고정핀 삽입홈과 교차하는 방향으로 연장되어 상기 고정핀 삽입홈과 연결되도록 상기 구동기구 헤드에 형성되는 조임부재 삽입홈과,
    상기 고정핀에 접하여 상기 고정핀의 끝단을 상기 구동기구 헤드로부터 돌출시킬 수 있도록 상기 구동기구 헤드에 나사 운동 가능하게 결합되어 상기 조임부재 삽입홈 속에서 이동할 수 있는 조임부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 액츄에이터는,
    상기 회전슬리브의 회전각을 검출하기 위해 상기 밸브 하우징의 내측에 설치되는 회전각 검출기를 포함하고,
    상기 회전슬리브 바디의 외주면에는 회전슬리브 나사산이 구비되며,
    상기 회전각 검출기는,
    상기 회전슬리브 바디의 회전에 따라 상기 회전슬리브의 회전 중심축 방향과 평행한 방향으로 선형 이동할 수 있도록 상기 회전슬리브 나사산과 웜기어 구조로 맞물리는 슬라이더 나사산을 갖는 슬라이더와,
    상기 슬라이더의 이동에 따라 검출 신호를 발생하여 상기 난방 제어부에 송신하는 회전각 검출기 본체를 구비하며,
    상기 난방 제어부는 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 회전각 검출기로부터 검출 신호를 수신하여 상기 밸브 액츄에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 유량조절밸브는,
    상기 밸브 오리피스와 연결되도록 상기 밸브 하우징의 내측에 마련되는 차압 챔버와,
    상기 차압 챔버에 배치되어 상기 차압 챔버를 제 1 챔버와 제 2 챔버로 구획하고, 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 간의 압력 차이에 의해 탄성 변형되어 상기 밸브 플러그를 움직일 수 있도록 상기 밸브 플러그와 연결되는 다이아프램과,
    상기 밸브 오리피스와 상기 제 1 챔버를 연결하도록 상기 밸브 플러그의 내측에 구비되는 플러그 유로와,
    상기 제 2 챔버와 연결되도록 상기 밸브 하우징에 형성되고, 상기 급수관의 온수를 상기 제 2 챔버로 바이패스시키기 위해 상기 급수관에 연결되는 바이패스관이 연결되는 바이패스 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 난방시스템.

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