KR100458924B1 - 가스 보일러의 온수 탱크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가스 보일러에 있어서 연속적으로 온수 사용을 가능케 하는 장치에 관한 것으로서, 특히 온수를 사용하다가 잠시 온수 사용을 중지한 후 다시 온수를 사용하게 될 때 얼마동안 차가운 물이 나오는 현상을 방지하기 위한 것으로 커버와 단열재와 저장 용기로 이루어지는 온수 저장 탱크, 온수 저장 탱크 내에 물의 온도를 설정하는 온도 조절기, 온수 저장 탱크 하부에 위치하는 순환 펌프, 순환 펌프의 배출구에 설치되는 역류 방지용 체크벨브, 열교환기를 거친 물을 온수 저장 탱크내로 유입시키는 온수 유입관, 온수 저장 탱크내의 물이 배출되는 배출관, 온수 스위치가 켜져 있는지와 온도 조절기의 최하 설정 온도 미만인지를 확인하여 순환 펌프를 가동시키는 제어부로 구성되어 순환펌프에 의해 배출되는 물이 냉수 유입관측의 유속 감지기를 통과를 원활케 하기 위해 와이티형 연결구로 순환펌프 배출관과 냉수 유입관이 연결되는 것을 특징으로 하며, 또한 온수 배출관에 유속 감지기가 장착되어 유속이 감지될 시 순환 펌프를 멈추게 하는 제어장치를 추가할 수 있는 것과 상기의 온수 유입관에 온도 감지기와 이 온도 감지기에 의해 차가운 물과 뜨거운 물을 구분하여 온수 저장 탱크에 유입시키도록 하는 삼방 벨브를 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 온수 탱크 장치에 관한 것이다.

Description

가스 보일러의 온수 탱크 장치{apparatus for warm-water tank in gas boiler}

본 발명은 가스 보일러의 온수 사용시 잠시 온수 사용을 중지하고 다시 온수를 사용하게 될 때 처음 얼마동안 차가운 물이 나오는 현상을 방지하여 계속적인 온수 사용이 가능하도록 하는 가스 보일러의 온수 탱크 장치에 관한 것이다.

통상의 가스 보일러에 있어서, 순간적인 온수 사용 중지후 온수의 재사용시에 뜨거운 물을 연속적으로 배출시키기 위하여서는 도 1과 같은 열교환기를 이용한 온수 가열 방식의 가스 보일러가 주로 사용되며 다음과 같이 작동하도록 구성되어진다. 이에 종래의 열교환기 방식 가스 보일러 온수기의 작동 원리를 도 1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일단 사용자가 온수 스위치(미도시)를 켠 상태로 온수를 사용하게 되면 온수 관(8′)의 물이 수도관의 압력에 의해 밖으로 배출되며 냉수 유입관(5)으로 새로 유입되는 냉수가 냉수 유입관(5)측에 장착된 유속 감지기(7)를 지나면서 연동되는 가스 버너(4)를 점화시킨다. 이때 가스 버너의 점화 행정은 먼저 배기팬이 작동하여 보일러 내부의 폐가스를 밖으로 배출한 후 점화되는데 이러한 작동을 프리 퍼지(pre-purge)라고 하며 통상 20여초가 걸린다. 그리고 이 동안은 온수 스위치(미도시)가 켜져 있더라도 가스 버너(4)가 작동상태가 아니므로 밖으로 배출되는 물이 채 가열되지 않은 차가운 물일 수 밖에 없으며 그 양은 대략 5~6ℓ정도이다.

유속 감지기(7)를 통과한 냉수는 열교환기내에서 꾸불꾸불한 배관을 거치면서 가스 버너(4)에 의해 가열된 난방수와 열교환이 이루어져 온수관(8′)을 통해 배출된다.

온수 사용자가 온수 사용을 시작할 때 내지는 온수 사용중에 잠시 중지후 재사용할 때는 이러한 프리퍼지 행정이 이루어져 이 동안은 냉수가 배출되게 되며 온수 사용자는 온수가 나올 때까지 기다려야 하는 불편함이 있었다.

종래의 가스 보일러 중에서 이러한 단점을 보완하기 위한 장치로는 온수 사용중 중지시에 수초간 가스 버너(4)를 점화된 상태로 유지하도록 하는 장치가 있으며 이 점화 유지 상태 동안 난방 환수관(1)과 난방수 공급관(3)이 연결된 난방수 탱크(미도시)에서 난방수 순환 펌프(미도시)를 통해 난방수를 열교환기(2)와 난방수 탱크로 순환되도록 하였다. 이렇게 하여 중지 시간이 짧을 때는 가스 버너(4)의 점화 상태가 계속해서 유지될 수 있어 온수의 연속적인 공급이 가능하고, 약간의 시간차가 생기게 되면 상기의 점화 유지 시간 동안 가열된 난방수에 의해 열교환이 이루어지도록 하므로서, 온수관(8′)를 통해 배출되는 물의 온도 편차를 최대한 줄이도록 하였었다.

그러나 상기와 같은 방법을 이용하더라도 온수 중지 시간이 길어지면 그 효과가 전혀 없게 되거나 온도 편차가 커지게 되어 효력이 없을뿐 아니라, 연속적인 온수 사용을 위하여 간접 용수인 난방수를 다량으로 가열하는 등의 열효율 측면에서도 그다지 효율적이지 못하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 순환 펌프, 온도 조절기, 온수 탱크로 구성되어 별도로 작동하나 종래의 가스 보일러 장치에 쉽게 연결하여 사용할 수 있고, 물론 협소한 보일러 설치공간을 가지는 가정용 가스 보일러 설비에도 장착이 가능하며, 온수 탱크내의 물이 일정 온도 미만에서는 순환 펌프로 내보내어져 가스 보일러 내부로 순환되도록하여 온수 탱크 내의 물을 일정한 온도로 유지시켜서 온수 사용 중지후 다시 사용하고자 할 때 이 일정한 온도의 온수 탱크내의 물을 내보내도록 작동하여 온수 사용자가 온수 사용중엔 언제라도 뜨거운 물 내지는 온도 편차가 적은 온수를 연속적으로 사용할 수 있게끔 할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 종래 가스 보일러에 있어서 온수기 구조도이고,

도 2는 본 발명을 장착한 가스 보일러에 있어서 온수기 구조도이고,

도 3은 본 발명의 온수 저장 탱크(이하 온수 탱크)의 구조도이고,

도 4는 본 발명의 응용 실시예인 온수 유입관에 온도 감지기와 삼방벨브 설치도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 난방 환수관 2 : 열교환기

3 : 난방수 공급관 4 : 가스 버너

5 : 냉수 유입관 6 : 직수 벨브

7 : 냉수 유입관측 유속 감지기 8 : 온수 유입관

8′:온수관(종래) 9 : 온수 배출관

10: 온도 조절기 11: 순환 펌프

12: 체크 벨브 13: 순환 펌프 배출관

14: 와이티(YT)형 연결구 30: 온수 탱크

31: 커버 32: 보온재

33: 저장 용기 34: 홀(구멍)

35: 온도 감지기 36: 삼방 벨브

40: 제어부 50: 온수 배출관의 유속 감지기

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 커버와 보온재와 저장 용기로 구성되는 온수 탱크, 온수 탱크내에 물의 온도를 설정할 수 있는 온도 조절기, 온수 탱크 하부에 위치하는 순환 펌프, 순환 펌프의 배출구에 설치되는 역류 방지용 체크벨브, 온수 스위치가 켜져 있는지와 온도 조절기의 최하 설정 온도 미만인지를 확인하여 상기의 순환 펌프를 가동시키는 제어부로 구성되어, 열교환기에서 나온 온수 유입관과 온수를 배출하는 온수 배출관이 온수 저장 탱크 상부에 삽입되고, 순환펌프에 의해 배출되는 물이 냉수 유입관측의 유속 감지기를 통과할 수 있도록 와이티형 연결구로 순환펌프 배출관과 냉수 유입관이 연결되는 것을 특징으로 하며, 온수 탱크내 물의 온도가 최하 설정 온도 이하이면 온수 탱크내의 물을 순환 펌프를 통해 내보내어 냉수 유입관측의 유속 감지기를 지나 열교환기 순으로 순환되어 다시 온수 탱크로 유입되게 함으로써 물의 온도가 일정 온도 이상이 될때까지 반복 순환시킴으로써 온수 탱크내의 물의 온도를 일정 온도 이상으로 유지토록 하여 온수 사용 중에는 온수 사용중지 후라도 뜨거운 물 내지는 온도 편차가 거의 없는 온수가 연속적으로 나올 수 있도록 하는 온수 재가열 장치이다.

또한 상기의 온수 재가열 장치의 온수 배출관에 유속 감지기를 장착하여 온수 사용중일 때는 순환 펌프를 정지시킬 수 있는 제어 장치를 제어부에 추가함으로써 역류의 위험으로부터 더욱 안전하게 할 수도 있으며, 온수 탱크로 삽입되는 열교환기에서 나온 온수 유입관에 온도 감지기와 삼방 벨브를 장착하여 이 온도 감지기로 작동하는 삼방 벨브에 의해 뜨거운 물과 차가운 물을 구분하여 온수 탱크로 유입되도록 하여 더욱 효율적인 사용이 가능하게 할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 구성과 작동 원리에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 가스 보일러에 있어서 온수기의 구조도를 나타낸 것이고, 도 2는 상기 도 1의 종래의 가스 보일러에 본 발명의 온수 재가열 장치를 설치한 가스 보일러의 구조도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 온수 재가열 장치의 온수 저장 탱크의 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 응용 실시 예로서 온수 유입관에 온도 감지기와 삼방 벨브를 설치한 것을 나타낸 것이다.

도 3과 같은 본 발명의 온수 저장 탱크는 도 2와 같이 통상의 가스 보일러의온수 배관에 연결되어 사용된다.

본 발명의 온수 재가열 장치의 구성은 온도 조절기(10)와 커버(31)와 보온재(32) 및 저장 용기(33)로 이루어지는 온수 탱크(30)와 순환 펌프(11)로 구성되어 있으며 통상의 가스 보일러의 냉수 유입관측의 유속 감지기(7) 통과부분 전에 상기의 순환펌프(12)에서 나오는 순환수 배출관(13)이 와이티형 연결구(14)로 연결되고 종래의 온수 유입관(8)을 절단한 각각의 끝단을 도 2의 온수 유입관(8)과 온수 배출관(9)으로 하여 온수 탱크의 상부에 삽입시키며 상기의 온수 저장탱크 및 온수 배관들은 모두 물로 꽉 차있는 밀폐 구조가 되도록 한다.

상기의 구성에 있어서 와이티형 연결구(14)는 본 발명의 성능을 향상시키기 위하여 종래의 티(T)자형 연결구를 와이(Y)자 형으로 변형한 것이며 반드시 와이티형의 연결구(14)일 필요는 없고 티자형 연결구를 사용하더라도 지장은 없다.

본 발명의 작동은 다음과 같이 이루어진다.

먼저 온수 사용자가 온수 스위치(미도시)를 켜면 온수 사용이 지연되더라도 일단은 가스 보일러와는 별도의 장치인 본 발명의 온수 재가열 장치가 작동을 시작한다. 이때 제어부(40)에서 온수 탱크내의 물의 온도를 체크한 후 온도 조절기(10)가 온도조절을 하기 위해 작동을 시작하는 최하 온도로 설정한 기준온도 이하이면 순환펌프(11)를 작동시켜 온수 탱크(30)내의 저장된 물을 배출시킨다. 배출된 물은 냉수 유입관이 와이티형 연결구(14)로 유입되어 냉수 유입관(5)이 밀폐된 관계로 유속 감지기 쪽으로 흐를 수밖에 없으며 통상의 가스 보일러가 작동하는 원리와 같이 유속 감지기에 의해 가스 버너가 작동하게 된다. 유속 감지기를 지난 순환수는 열교환기(2)를 거쳐 온수 탱크(30)로 재유입되며 이때 역시 최하 설정 온도 이하이면 계속해서 순환펌프에 의해 순환된다.

이러던 중 온수 사용자가 온수 사용을 시작하면 온수 탱크(30)내에 저장된 물의 온도가 설정 최하 온도에 미달된 상태라도 온수 배출관(9)을 통해 저장된 물이 배출되겠지만, 가스버너(4)가 점화를 시작한 상태이거나 이미 점화된 상태이므로 뜨거운 물이 나오는 시간이 상당히 단축된다.

온수 배출관(9)을 통해 저장된 물이 배출중이라도 온수 탱크(30)내의 물이 설정 최하 온도 이하이면 순환 펌프(11)를 통해 계속해서 온수 탱크(30)내의 물이 배출되므로 유입되는 냉수와 혼합되어 열교환기(2)를 거쳐 온수 탱크(30)내로 재유입되게 된다. 따라서 이때 냉수를 예열하는 것과 마찬가지 효과를 부가적으로 얻을 수 있게 된다.

상기의 온수 탱크(30)의 설정 온도는 온수 탱크(30) 외부에 설치된 온도 조절기(10)에 의해 적절히 조정될 수 있으며 온도 조절기(10)에 의해 설정된 온도보다 높은 온도의 온도 편차의 최고 설정 온도까지 제어부(40)가 순환 펌프를 작동케 함으로써 가스버너(4)가 계속적으로 점화되지 않도록 한다.

상기의 온수 사용중 온수 사용자가 일시 온수를 중지하게 되더라도 가스 보일러 본체와 별도로 작동하는 본 발명의 제어부(40)에서는 온수 탱크(30)내의 물의 온도만을 감지하여 동작하여 설정 최하 온도 미만일 때는 계속해서 순환 펌프(11)가 가동되어 온수 탱크(30)내의 물을 순환시키고 설정 최고 온도 이상이 되면 순환 펌프(11)의 동작을 멈추어 순환 행정을 마치는 동작을 반복하여 온수 탱크(30)내의 물의 온도를 일정하게 유지토록 하므로 온수 탱크(30)내의 뜨거운 물이 계속적으로배출될 수 있으며, 상기의 동작중 온수 사용 중에 냉수의 흐름이 시작될 때 순환 펌프(11)가 동작하면서 냉수가 역류하여 온수 탱크(30)로 유입되는 역류를 방지하기 위하여 순환펌프(11) 앞에 체크 벨브(12)를 설치하여 역류를 차단할 수 있도록 하였다.

그러나 더욱 안전을 기하기 위하여 순환 펌프(11)의 동작을 멈추게도 할 수도 있는데 이를 위해서는 도 2의 온수 배출관(9)에 점선으로 표시된 것과 같이 유속 감지기(50)를 추가로 설치하고, 이 유속 감지기(50)에 의해 온수 배출 중인지를 확인한 후 온수 배출 중일 때는 순환 펌프(11)의 작동을 멈추게 하는 제어회로를 제어부(40)에 추가시킴으로써, 온수 탱크(30)내의 온도가 설정 최하 온도 미만이고, 온수 배출관(9)에서 온수 배출중이 아닐 때에만 순환 펌프(11)가 동작할 수 있도록 하여 더욱 안전한 작동이 가능하도록 할 수도 있다.

상기 동작중 가스버너(4)의 프리퍼지 동안에 유입되는 차가운 물은 온수 저장 탱크(30)의 상부에서부터 온수 유입관(8)에 일렬로 나있는 홀(34)로 분무되어 온수 탱크(30)내에 저장된 온수와 고루고루 섞이어 효율적인 열교환을 이루며 밑으로 가라앉게 되고 온수 배출관(9)은 온수 탱크(30) 상부에 위치하여 비중에 의해 상부에 위치하게 되는 뜨거운 물을 배출할 수 있게 하므로 온수 사용시에 계속적인 온수 배출이 가능하다.

그러나 상기의 온수 탱크내의 물의 온도 분포를 더욱 확실케 하기 위하여 상기 온수 유입관(8)의 끝단에 온도 감지기(35)와 이 온도 감지기에 의해 작동하는 삼방 벨브(36)를 도 4와 같이 설치하여 상기 온도 감지기에 의해 삼방 벨브(36)가일정 온도 이상일 때는 온수 탱크(30)의 상부로 물이 유입되도록 하고, 그 미만의 온도일 때는 온수 탱크(30)의 하부로 물이 유입되도록 함으로써 상부의 뜨거운 물은 곧바로 배출이 가능하도록 하고 하부의 차가운 물은 순환 펌프(11)에 의해 재순환 될 수 있도록 할 수도 있다. 이러한 구조에 있어서, 도 4에 나타난 바와 같이 상기의 하부로 삽입되는 관은 끝단을 넓어지는 구조로 하여 하부로 유입된 차가운 물이 와류를 형성시켜 상부의 뜨거운 물과 쉽게 섞이는 것을 막을 수도 있다.

상기와 같은 구성과 동작을 하는 본 발명은, 통상의 가스 보일러에의 연결이 수월하고 온수 탱크(30)의 용량을 소용량으로도 할 수 있다. 즉, 통상의 가스 보일러가 냉수 유입관측의 유속 감지기(7)에 의해 가스버너(4)를 작동함을 이용하여 본 발명의 온수 탱크(30)내 물의 온도가 설정 최하 온도 이하이면 온수 탱크(30)에 연결된 순환 펌프(11)가 언제든 작동하여 온수 저장 탱크내 물을 가스 보일러의 냉수 유입관측 유속 감지기(7)로 흐르게 하여 가스버너(4)를 작동시키게 하므로 가스 보일러와 별도의 작동으로 서로 연동케 되는 것이며, 최소 1분 정도 사용할 물을 저장할 수 있는 용량인 15ℓ만의 온수 탱크(30)로도 연속적인 온수 사용을 가능케 한다.

상기의 본 발명은, 가스 보일러와 별도로 작동하는 장치로서, 종래의 가스 보일러에 추가 장착이 용이하고, 최소 1분 정도 사용할 물인 15ℓ의 물을 저장할 수 있는 용량의 온수 탱크(30)만으로도 연속적인 온수 사용이 가능하여 협소한 보일러 설치공간을 가지는 가정용 보일러에도 설치할 수도 있으며, 온수를 사용하다가 잠시 중지한 후 다시 온수를 사용하게 되더라도 연속적인 온수 사용이 가능하여 종래의 온수 사용자의 불편사항인 온수 사용 중지후 재사용시 차가운 물이 나오는 문제점을 제거함으로써 종래의 불편함을 해소할 수 있다.

Claims (3)

1. 커버(31)와 보온재(32)와 저장 용기(33)로 구성되는 온수 저장 탱크(30);

   온수 저장 탱크(30)내에 물의 온도를 설정할 수 있는 온도 조절기(10);

   온수 저장 탱크 하부에 위치하는 순환 펌프(11);

   순환 펌프의 배출구에 설치되는 역류 방지용 체크벨브(12);

   온수 스위치가 켜져 있는지와 온도 조절기의 최하 설정 온도 미만인지를 확인하여 상기의 순환 펌프(11)를 가동시키는 제어부(40);

   열교환기를 거친 물을 온수 저장 탱크내로 유입시키는 온수 유입관;

   온수 저장 탱크내의 물이 배출되는 배출관으로 구성되며;

   순환펌프(11)에 의해 배출되는 물이 냉수 유입관측의 유속 감지기(7)를 통과할 수 있도록 와이티형 연결구(14)로 순환펌프 배출관(13)이 냉수 유입관(5)에 연결되는 공지의 온수탱크장치에 있어서,

   상기 온수 배출관(9)에 유속 감지기(50)를 장착하여 온수 사용 중이어서 유속이 감지될 시 순환 펌프(11)를 멈추게 하는 제어장치가 제어부 (40)에 추가될 수 있는 것을 특징으로 하는 온수 탱크 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 온수 유입관(8)에 온도 감지기(35)와 상기 온도 감지기(35)에 의해 작동하는 삼방 벨브(36)가 추가될 수 있는 것을 특징으로 하는 온수 탱크 장치.