KR20090102940A - 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방운전과 온수운전이 동시에 이루어질 수 있으면서도 온수온도의 제어가 용이하게 이루어지는 보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 주열교환기에서 버너에 의해 가열된 1차가열수를 난방소요처로 공급하여 난방수로 이용하는 한편 급탕열교환기에서 상기 1차가열수와 열교환이 이루어진 2차가열수를 온수소요처로 공급하여 온수로 이용하는 보일러에 있어서, 상기 1차가열수는, 유량조절장치에 의해 난방부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 난방소요처로 공급됨과 동시에 온수부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 급탕열교환기측으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러{BOILER SUPPLIABLE HEATING-WATER AND HOT-WATER SIMULTANEOUSLY}

본 발명은 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온수운전과 난방운전이 동시에 가능하면서도 온수온도의 제어가 용이한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 보일러는 보일러가 가동됨과 동시에 열교환기에서 난방수를 순간적으로 가열하는 순간식 가스보일러와 탱크에 난방수를 저장하여 필요한 때 난방수를 공급하는 저탕식 가스보일러가 있다.

도 1은 종래의 순간식 가스보일러를 나타내는 개략도이다.

순환펌프(10)에 의해 압송되는 난방수는 주열교환기(11)를 거치면서 온도가 상승하게 되고, 이렇게 가열된 난방수는 삼방밸브(13)의 위치에 따라 난방수공급관(15)을 통해 난방소요처로 공급되거나 직수를 가열하여 온수를 공급하기 위해 급탕열교환기(14)측으로 공급된다.

즉, 삼방밸브(13)가 난방수공급관(15)측이 개방되고 급탕열교환기(14)측이 폐쇄되면, 난방수는 난방수공급관(15)을 통해 난방소요처로 공급되어 난방운전이 이루어진다.

또한 삼방밸브(13)가 난방수공급관(15)측이 폐쇄되고 급탕열교환기(14)측이 개방되면, 난방수는 급탕열교환기(14) 측으로 공급되어 온수운전이 이루어진다.

따라서 종래의 순간식 가스보일러에서는 난방운전과 온수운전이 동시에 이루어질 수 없으므로, 온수 사용시에는 난방이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

미설명부호 12는 버너, 16은 난방환수관, 17은 팽창탱크를 나타낸다.

도 2는 종래의 저탕식 가스보일러를 나타내는 개략도이다.

탱크(21) 내부공간(21a)에 저장된 난방수는 버너(24)에 의해 가열되어 펌프(23)에 의해 압송되어 난방소요처로 공급되고, 상기 탱크(21) 내부의 코일(22)에 유입된 직수는 상기 내부공간(21a)의 가열된 난방수와 열교환이 이루어진 후 온수로 공급된다.

이와 같은 저탕식 가스보일러는 난방운전과 온수운전이 동시에 이루어질 수 있으나, 온수의 온도를 정확히 맞추기 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 난방운전과 온수운전이 동시에 이루어질 수 있으면서도 온수온도의 제어가 용이하게 이루어지는 보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러는, 주열교환기에서 버너에 의해 가열된 1차가열수를 난방소요처로 공급하여 난방수로 이용하는 한편 급탕열교환기에서 상기 1차가열수와 열교환이 이루어진 2차가열수를 온수소요처로 공급하여 온수로 이용하는 보일러에 있어서, 상기 1차가열수는, 유량조절장치에 의해 난방부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 난방소요처로 공급됨과 동시에 온수부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 급탕열교환기측으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 유량조절장치는, 상기 1차가열수가 유입되는 입구와, 상기 유입된 1차가열수를 난방소요처로 공급하기 위한 제1출구와, 상기 유입된 1차가열수를 급탕열교환기 측으로 공급하기 위한 제2출구와, 상기 제1출구와 제2출구를 통해 공급되는 유량을 조절하기 위한 유량조절부재로 이루어진 믹싱밸브로 구성될 수 있다.

또한 상기 유량조절장치는, 상기 난방소요처로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제1유량비례제어밸브와, 급탕열교환기측으로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제2유량비례제어밸브로 이루어질 수 있다.

또한 상기 급탕열교환기는 주열교환기와는 별도로 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 주열교환기는, 내부에 일정량의 물을 수용할 수 있는 관체형으로 이루어진 저탕식 또는 열교환배관 내부를 물이 통과할 때 가열이 이루어지는 순간식 중 어느 하나인 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 난방운전과 온수운전이 동시에 가능하므로 온수사용시에도 난방이 정상적으로 이루어질 수 있고, 온수부하에 따른 유량을 조절하여 공급하게 되므로 온수온도의 제어가 용이한 장점이 있다.

도 1은 종래의 순간식 가스보일러를 나타내는 개략도,

도 2는 종래의 저탕식 가스보일러를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 순간식 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 4(a) 내지 도 4(e)는 일반적인 믹싱밸브의 작동원리를 보여주는 개략도,

도 5는 믹싱밸브를 도 3의 보일러에 적용한 경우 동작상태를 보여주는 개략도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순간식 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탕식 가스보일러를 보여주는 개략도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저탕식 가스보일러를 보여주는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10,230 : 순환펌프 11,220 : 주열교환기

14,250 : 급탕열교환기 15,260 : 난방수공급관

110,240 : 믹싱밸브 111 : 입구

112,113 : 출구 114 : 유량조절부재

120,130 : 유량비례제어밸브

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 순간식 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도이다.

본 발명의 가스보일러는, 난방수를 순환시키는 순환펌프(10), 상기 순환펌프(10)에 의해 압송된 난방수에 버너(12)에서 발생된 연소가스와 열교환을 하기 위한 주열교환기(11), 온수사용시 직수를 가열시켜 온수를 공급하는 급탕열교환기(14)를 비롯하여 난방수공급관(15), 난방환수관(16) 및 팽창탱크(17)가 종래와 동일하게 구비된다.

본 발명에서는 상기 주열교환기(11)에서 가열된 1차가열수의 유량을 난방부하에 따라 조절한 후 난방수공급관(15)을 통해 난방소요처로 공급하는 한편 상기 1차가열수의 유량을 온수부하에 따라 조절한 후 급탕열교환기(14)측으로 공급하기 위하여 유량조절장치인 믹싱밸브(110)가 구비된다.

도 4(a) 내지 도 4(e)는 일반적인 믹싱밸브의 작동원리를 보여주는 개략도이다.

일반적으로 믹싱밸브란 고온수와 저온수의 혼합되는 유량을 조절하여 배출되는 물의 온도를 조절할 수 있는 밸브를 의미한다.

즉, 믹싱밸브는 도 4에 도시된 바와 같이, 고온수와 저온수가 유입되는 2개의 입구와, 그 2개의 입구 사이에 설치되어 2개의 입구의 개방정도를 조절하는 유량조절부재(A) 및 상기 2개의 입구로부터 유입된 물이 혼합된 후 배출되는 출구를 구비하고 있다.

도 4(a)에서는 저온수는 거의 유입되지 않고 고온수가 다량 유입되도록 유량조절부재(A)를 위치시켜 출구를 통해 배출되는 물은 고온수가 되고, 도 4(b)에서는 저온수를 소량 유입시켜 출구를 통해 배출되는 물은 중고온수가 된다. 이와 동일하게 도 4(c) 내지 도 4(e)에서는 유량조절부재(A)의 위치를 가변시킴으로써 출구를 통해 배출되는 물을 중온수, 중저온수, 저온수로 배출할 수 있게 된다.

이와 같은 일반적인 믹싱밸브를 본 발명의 보일러에 적용하는 경우에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 믹싱밸브를 도 3의 보일러에 적용한 경우 동작상태를 보여주는 개략도이다.

본 발명에 적용되는 믹싱밸브(110)는, 주열교환기(11)에서 가열된 1차가열수가 유입되는 하나의 입구(111)와, 급탕열교환기(14)측과 연결되어 상기 입구(111)를 통해 유입된 1차가열수를 배출시키는 제1출구(112)와, 난방수공급관(15)과 연결되어 상기 입구(111)를 통해 유입된 1차가열수를 배출시키는 제2출구(113)와, 상기 제1출구(112)와 제2출구(113)의 개방정도를 조절하는 유량조절부재(114)로 구성된다.

상기 유량조절부재(114)의 위치는 난방부하와 온수부하에 따라 제어부(도면에 미도시)의 신호에 의해 결정된다.

도 5(a)는 온수부하 0% 난방부하 100%인 경우를 나타낸 것으로, 유량조절부재(114)는 제1출구(112)를 완전히 폐쇄시켜 급탕열교환기(14)측으로 1차가열수가 공급되지 않도록 하고, 제2출구(113)는 100% 개방시켜 입구(111)를 통해 유입된 1차가열수를 전부 난방소요처로 공급하게 된다.

도 5(b)는 난방부하가 온수부하보다 큰 경우를 나타낸 것으로, 유량조절부재(114)는 제1출구(112)를 약간 개방시켜 부하가 작은 온수운전이 이루어지도록 함과 동시에 제2출구(113)는 제1출구(112)보다 더 개방시킴으로써 부하가 큰 난방운전이 이루어지도록 한다.

또한 도 5(c)는 난방부하와 온수부하가 동일한 경우를 나타낸 것이고, 도 5(d)는 온수부하가 난방부하보다 큰 경우를 나타낸 것이며, 도 5(e)는 온수부하 100% 난방부하 0%인 경우를 나타낸 것이다.

이와 같이 믹싱밸브(110)는 난방운전과 온수운전이 동시에 가능하도록 함과 동시에 난방부하와 온수부하에 따라 유량을 조절할 수 있어 온수의 온도제어가 용이하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순간식 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도이다.

도 6에 도시된 실시예에서는, 유량조절장치로서 주열교환기(11)에서 가열된 1차가열수를 급탕열교환기(14) 측으로 공급하기 위한 제1유량비례제어밸브(120)와 난방수공급관(15) 측으로 공급하기 위한 제2유량비례제어밸브(130)가 적용된 경우를 나타내고 있다.

상기 제1,제2유량비례제어밸브(120,130)는 온수부하와 난방부하에 따라 제어부(미도시)에 의해 밸브의 개폐정도가 조절됨으로써, 상기 제1,제2유량비례제어밸브(120,130)를 통과하는 1차가열수의 유량을 조절하게 된다.

아래 표는 온수부하 대 난방부하의 비율에 따라 유량비례제어밸브의 개도를 나타낸 것이다.

		온수부하 대비 난방부하
		난방부하 0%온수부하 100%	난방부하＜온수부하	난방부하 =온수부하	난방부하＞온수부하	난방부하 100%온수부하 0%
비례제어밸브개도	제1비례제어밸브 개도	100%	50%이상100%이하	50%	0%이상50%이하	0%
	제2비례제어밸브개도	0%	50%이하0%이상	50%	50%이상100%이하	100%

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탕식 가스보일러를 보여주는 개략도이다.

본 실시예는, 버너(210)와, 상기 버너(210)의 연소가스와 열교환이 이루어지는 주열교환기(220), 상기 주열교환기(220)에서 가열된 1차가열수를 압송하는 순환펌프(230), 상기 순환펌프(230)에 의해 압송된 1차가열수를 온수부하와 난방부하에 따라 급탕열교환기(250) 또는 난방수공급관(260)으로 유량을 조절하여 공급하는 유량조절장치인 믹싱밸브(240)가 구비되어 있다.

상기 주열교환기(220)는 내부에 일정량의 물을 저장할 수 있도록 원통형상인 관체형으로 이루어져 저탕식 보일러를 구성하게 된다.

급탕열교환기(250)에서는 믹싱밸브(240)를 통해 공급된 1차가열수와 직수와 열교환이 이루어져 2차가열수인 온수를 온수소요처로 공급하게 된다.

상기 믹싱밸브(240)는 도 5에 도시된 믹싱밸브와 동일한 구조로 이루어져 있다. 따라서 난방부하와 온수부하에 따라 급탕열교환기(250) 또는 난방수공급관(260)으로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절함으로써, 난방운전과 온수운전이 동시에 이루어질 수 있고 온수 온도의 제어가 용이하게 이루어진다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저탕식 가스보일러를 보여주는 개략도이다.

본 실시예는, 버너(310), 관체형의 주열교환기(320), 순환펌프(330), 급탕열교환기(350) 및 난방수공급관(360)이 도 7에서와 동일하게 구비되어 있으나, 급탕열교환기(350)측으로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제1유량비례제어밸브(341)와 난방수공급관(360)측으로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제2유량비례제어밸브(342)가 구비되어 있는 점에 특징이 있다.

상기 제1,제2유량비례제어밸브(341,342)는 도 6에 도시된 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 것으로서, 난방부하와 온수부하에 따라 밸브의 개폐정도를 가변시켜 1차가열수의 유량을 조절하게 된다.

이상, 본 발명을 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 주열교환기에서 버너에 의해 가열된 1차가열수를 난방소요처로 공급하여 난방수로 이용하는 한편 급탕열교환기에서 상기 1차가열수와 열교환이 이루어진 2차가열수를 온수소요처로 공급하여 온수로 이용하는 보일러에 있어서,

   상기 1차가열수는, 유량조절장치에 의해 난방부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 난방소요처로 공급됨과 동시에 온수부하에 따른 유량이 조절된 후 상기 급탕열교환기측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유량조절장치는,

   상기 1차가열수가 유입되는 입구와, 상기 유입된 1차가열수를 난방소요처로 공급하기 위한 제1출구와, 상기 유입된 1차가열수를 급탕열교환기 측으로 공급하기 위한 제2출구와, 상기 제1출구와 제2출구를 통해 공급되는 유량을 조절하기 위한 유량조절부재로 이루어진 믹싱밸브인 것을 특징으로 하는 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유량조절장치는,

   상기 난방소요처로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제1유량비례제어밸브와, 급탕열교환기측으로 공급되는 1차가열수의 유량을 조절하는 제2유량비례제어밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 급탕열교환기는 주열교환기와는 별도로 설치된 것을 특징으로 하는 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러.
5. 제4항에 있어서,

   상기 주열교환기는, 내부에 일정량의 물을 수용할 수 있는 관체형으로 이루어진 저탕식 또는 열교환배관 내부를 물이 통과할 때 가열이 이루어지는 순간식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 난방수와 온수를 동시에 공급할 수 있는 보일러.