보일러 및 그 제어방법

보일러 및 그 제어방법{boiler and controlling method therefore}

본 발명은 보일러 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 보일러의 버너를 다수의 배관들이 배열된 소음기형상으로 구현하여 소음을 최소화하고 소형발전기를 팬이나 순환펌프의 구동축에 연결하여 발전전력을 얻은 후 그 얻어진 전력을 통해 온수탱크내의 물을 가열시키므로써, 가열시간을 최소화하므로 그에 따라 난방비를 상당히 저감시킬 수 있는 보일러 및 그 제어방법에 관한것이다.

일반적으로 난방장치는 연료를 직접 연소시켜서 난방을 하는 소규모의 난로와, 실내에 방열기(放熱器)를 설치되는 동시에 실외에 보일러가 설치되어 증기 또는 온수를 통하여 난방을 수행하도록 하는 증기난방 또는 온수난방과, 열(熱)가스·증기·온수·전열(電熱) 등을 이용하여 공기의 온도를 높게 하여 실내에 토출되도록 하는 온풍난방과, 벽·바닥·천장 속에 설치된 파이프 내부로 온수 또는 열풍 등이 통과되도록 하여 벽·바닥·천장의 표면온도를 높여서 난방하는 복사난방(輻射煖房)과, 태양열 등을 이용한 여러 가지 방법이 있다.

여기서 상기와 같은 난방장치와 관련된 선행기술로는 이철구에 의해 출원공개된 한국공개특허공보 제10-2006-0019747호(발명의 명칭: 기름보일러와 화목보일러의 연계 설치방법에; 공개일: 2006년03월06일)가 공지되어 있다.

그러면, 상기와 같은 종래 난방장치의 일례인 가정용 보일러를 도 1을 참고로 살펴보면, 가정집의 방에 온수가 순환하도록 다수개의 관을 배치하는 순환배관(70)과;

상기 순환배관(70)의 내부를 순환하는 온수를 가열하는 버너(71)와 상기 온수를 순환시키는 순환펌프(72)가 구비된 보일러본체(73)와;

상기 보일러본체(73)의 기능을 실내에서 제어하는 제어판넬부(74)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 보일러본체(73)는 측면 일측에 기름을 저장하는 일정용적의 기름탱크(75)가 구비된다.

한편, 상기와 같은 종래 가정용 보일러의 동작은 먼저, 기름탱크(75)에 기름을 충진하고 제어판넬부(74)를 통해 실내의 난방온도를 설정해준다. 그러면, 상기 제어판넬부(74)의 난방온도 설정신호는 보일러본체(73)의 내부에 구비된 제어모듈(도시안됨)로 입력된다. 그리고, 상기 보일러본체(73)의 제어모듈은 버너(71)를 구동시켜 기름탱크(75)에 들어 있는 기름을 연소시켜 순환배관(70)내의 온수를 상기 설정된 실내의 난방온도까지 가열한다. 이때, 상기 온수는 순환펌프(72)에 의해 순환배관(70)내를 계속 순환한 후 버너(71)에 의해 계속 데워져 순환되게된다. 이 과정에서 상기 보일러본체(73)는 온수의 온도를 계속 체킹하고 만약, 순환되는 온수가 설정된 온도에 미달될 경우 버너(71)를 통해 설정된 온도에 도달될 때까지 가열시킨다.

따라서, 상기와 같은 과정을 통해 보일러에 의해 데워진 온수가 순환배관을 순환하는 동안 실내의 찬공기와 열교환을 이루면서 실내난방을 실행한다.

그러나, 상기와 같은 종래 가정용 보일러는 외출과 같이 보일러의 사용을 일시 중지하였다 다시 사용할 경우 설정된 난방온도까지 반복적으로 가열열시켜 순환배관의 내부를 계속 순환시키는 구조이기 때문에 가열된 온수가 순환하는 동안 식어 보일러의 작동시간이 상당히 증가하게되고 그에 따라 보일러의 난방비용을 상당히 증가시켰으며, 또한, 보일러의 버너가 기름을 연소하는 동안 소음이 매우 심하여 사용자의 쾌적한 생활에 불쾌감을 주는 문제점을 야기시켰다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 보일러의 구동을 위해 필연적으로 사용되는 팬이나 순환펌프를 이용하여 발전전력을 얻은 후 이를 온수탱크의 물을 가열하는데 사용하기 때문에 순환되는 온수탱크의 물의 온도를 일정레벨이상으로 계속 재가열하여 순환시키게 하므로 그 가열시간을 최소화하는 보일러 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 보일러의 버너의 내부구조를 다수의 배관들이 배열된 소음기형상으로된 순환배관구조로 구성되기 때문에 가열되는 물이 신속히 순환되어 소음이 최소화되는 보일러 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방수 및 절연된 전열선을 내부에 구비하고 온수를 저장하는 일정용적을 가진 온수저장탱크와;

상기 온수저장탱크로 순환되는 물을 연소된 열을 통해 가열시키는 버너와;

상기 온수저장탱크의 저수된 온수를 실내배관을 따라 순환시킨 후 버너로 다시 유입시키는 온수순환펌프와;

상기 버너의 배기가스를 보일러의 외부로 배출시키는 배기팬부재와;

상기 버너의 연소, 배기 및 순환기능을 처리하는 제어본체부와;

상기 제어본체부와 연결되어 원격으로 보일러의 기능을 제어하는 제어판넬부를 포함하는 보일러를 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 다른 특징은 실내난방온도가 설정될 경우 버너가 구동되어 온수를 가열하고 온수순환펌프와 배기팬부재가 구동되어 온수를 순환시킴과 더불어 버너의 배기가스를 배출시키는 제1 과정과;

상기 제1 과정후에 온수순환펌프와 배기팬부재의 구동축과 결합되어 연동하는 제1 및 제2 소형발전기가 구동되어 발전전력을 생산하는 제2 과정과;

상기 제2 과정후에 제1 및 제2 소형발전기에 의해 생산된 발전전력을 온수저장탱크의 전열선에 인가시키므로 온수저장탱크의 내부에 저수되는 이미 가열되어 있는 온수를 추가로 더 가열시키는 제3 과정을 포함하는 보일러의 제어방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 소형발전기를 팬이나 순환펌프의 구동축에 연결하여 발전전력을 얻은 후 그 얻어진 전력을 통해 온수탱크내의 물을 가열시키므로써, 보일러의 구동을 위해 필연적으로 사용되는 팬이나 순환펌프를 이용하여 발전전력을 얻은 후 이를 온수탱크의 물을 가열하는데 사용하기 때문에 순환되는 온수탱크의 물의 온도를 일정레벨이상으로 계속 재가열하여 순환시키게 되어 그 가열시간을 최소화하므로 그에 따라 난방비를 상당히 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명은 보일러의 버너의 내부구조를 다수의 배관들이 배열된 소음기형상으로된 순환배관구조로 구성하기 때문에 가열되는 물이 신속히 순환되어 소음이 최소화될 뿐만아니라 신속한순환에 따른 열효율도 상당히 높게되는 효과도 있다.

도 1은 종래 가정용 보일러를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명 보일러의 전체를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명 보일러의 버너구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명 보일러의 온수순환펌프의 구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 5는 본 발명 보일러의 배기팬부재의 구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 6은 본 발명 보일러의 실내배관 구조를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 7은 본 발명 실내배관상에 구비되는 서브모터밸브를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 8은 도 7의 서브모터밸브의 구조를 설명하는 설명도.
도 9는 본 발명 보일러의 제어판넬부를 설명하는 설명도.
도 10은 본 발명 보일러의 기름탱크를 설명하는 설명도.
도 11은 본 발명의 플로우차트.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 보일러(1)의 일측에 설치되고 내부에 방수 및 절연된 전열선(2)이 구비되며, 온수를 저장하는 일정용적을 가진 온수저장탱크(3)와;

상기 보일러(1)의 일측에 설치되고 연소된 열을 통해 순환되는 물을 가열시키는 버너(4)와;

상기 온수저장탱크(3)의 저수된 온수를 실내배관(5)을 따라 순환시킨 후 버너(4)로 다시 유입시키는 온수순환펌프(6)와;

상기 버너(4)의 배기가스를 보일러(1)의 외부로 배출관(7)을 통해 배출시키는 배기팬부재(8)와;

상기 보일러(1)의 일측에 설치되어 보일러(1)의 연소, 배기 및 순환기능을 처리하는 제어본체부(9)와;

상기 보일러(1)와 격리되어 실내일측에 설치되고 제어본체부(9)와 연결되어 원격으로 보일러(1)의 기능을 제어하는 제어판넬부(10)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 버너(4)는 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대, 트럼펫타입의 소음기형상으로 구성되는데, 유입구(11)를 통해 유입되는 물을 다수의 통로를 통해 공급하는 다수개의 유입라인관(12)과 유출구(13)를 통해 배출되는 물을 다수의 통로를 통해 배출하는 유출라인관(14)으로 구성된다.

여기서, 상기 온수순환펌프(6)는 도 4에 도시된 바와같이 순환펌프(15)와, 상기 순환펌프(15)의 구동축(16)에 결합된 구동풀리(17)를 구비한다. 이때, 상기 온수순환펌프(6)는 구동풀리(17)와 벨트(18)를 매개로 연동하는 종속풀리(19)에 결합되어 발전전력을 생산한 후 그 생산된 발전전력을 온수저장탱크(3)의 전열선(2)에 인가시키는 제1 소형발전기(20)가 설치된다.

그리고 상기 배기팬부재(8)는 도 5에 도시된 바와같이 배기팬모터(21)와, 상기 배기팬모터(21)의 구동축(22)에 결합된 톱니형의 제1 기어(23)와, 상기 제1 기어(23)와 연동되고 제1 기어(23)의 직경보다 일정기어비 이상으로 크게 형성하여 배기팬(24)을 구동시키는 톱니형의 제2 기어(25)를 포함한다.

여기서, 상기 배기팬부재(8)는 배기팬모터(21)의 구동축(22)에 결합된 제1 풀리(26)에 벨트(18)를 매개로 회전축(27)이 결합된 제2 풀리(28)를 결합시키고, 배기팬모터(21)의 구동시 발전전력을 생산하여 온수저장탱크(3)의 전열선(2)에 인가시키는 제2 소형발전기(29)가 설치된다.

더 나아가, 상기 실내배관(5)은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와같이 각 방으로 온수가 유출입되는 온수라인(30A-N)상에 제어판넬부(10)의 기능제어신호에 따라 온수의 유입 및 차단을 제어하는 서브모터밸브(31)가 설치된다. 또한, 상기 서브모터밸브(31)는 몸체의 외부에 온수진행방향을 표시하는 표시노브(32)가 설치된다. 이때, 상기 표시노브(32)는 손으로 돌려 온수라인(30A-N)의 온수를 유입 및 차단시킬 수 있다. 여기서, 상기 서브모터밸브(31)는 도 8에 도시된 바와같이 서브모터(33)와, 서브모터(33)의 회전축(34)에 결합되어 연동되는 기어수단(35)과, 상기 기어수단(35)에 결합되어 서브모터(33)가 회전함에 따라 온수라인(3OA-N)의 온수를 차단 혹은 진행시키는 개패부(36)를 포함한다.

여기서, 상기 제어판넬부(10)는 도 9에 도시된 바와같이 몸체의 일부에 무선통신모듈(37)을 구비하고 서브모터밸브(31)의 일측에 각기 구비된 무선모듈(38)을 통해 각각의 서브모터밸브(31)를 무선제어할 수 있다.

그리고 상기 제어판넬부(10)는 도 10에 도시된 바와같이 기름탱크(39)에 구비된 압력감지센서(40)를 통해 현재의 기름저장량을 분석하여 표시패널(41)을 통해 잔여기름정보를 표시하는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 온수저장탱크(3), 실내배관(5) 및 온수라인(30A-N)상에는 온도검출센서(42)가 구비된다.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 11에 도시된 바와 같이 초기상태(S1)에서 실내난방온도가 설정될 경우 버너가 구동되어 온수를 가열하고 온수순환펌프와 배기팬부재가 구동되어 온수를 순환시킴과 더불어 버너의 배기가스를 배출시키는 제1 과정(S2)과;

상기 제1 과정(S2)후에 온수순환펌프와 배기팬부재의 구동축과 결합되어 연동하는 제1 및 제2 소형발전기가 구동되어 발전전력을 생산하는 제2 과정(S3)과;

상기 제2 과정(S3)후에 제1 및 제2 소형발전기에 의해 생산된 발전전력을 온수저장탱크의 전열선에 인가시키므로 온수저장탱크의 내부에 저수되는 이미 가열되어 있는 온수를 추가로 더 가열시키는 제3 과정(S4)을 포함한다.

그리고 상기 제1 과정(S2)은 제어판넬부가 무선통신모듈을 이용하여 각 방에 설치된 온수라인중 제어를 원하는 특정 온수라인에 설치된 서브모터밸브의 무선모듈로 온수 유입 및 차단제어신호를 전송하여 해당 서브모터밸브를 원격제어하는 밸브원격제어단계를 더 포함한다.

또한 상기 제1 과정(S2)은 제어판넬부가 기름탱크에 구비된 압력감지센서를 통해 현재의 기름저장량을 분석하고 잔여기름정보를 표시부를 통해 외부로 표시하는 기름잔여량표시단계를 더 포함한다.

환언하면, 본 발명의 보일러(1)를 사용하려면, 먼저, 사용자가 제어판넬부(10)에서 조작버튼(43)을 조작하여 전원을 보일러(1)에 인가한 후 실내난방온도를 설정하면 된다. 그리고, 상기 제어판넬부(10)의 조작제어신호는 일정거리에 위치한 보일러(1)의 제어본체부(9)로 입력된다. 그러면 상기 제어본체부(9)는 상기 조작제어신호에 따라 버너(4)를 구동하여 온수를 가열하고 온수순환펌프(6)를 구동하여 버너(4)에서 가열된 온수가 온수저장탱크(3), 실내배관(5)의 각 온수라인(30A-N)을 경유하여 다시 버너(4)로 순환되게한다. 이때, 상기 버너(4)가 동작되면 기름이 연소됨에 따라 배기가스가 발생하게되는데, 상기 배기가스를 외부로 방출시키기 위해 배기팬부재(8)도 구동되고 보일러(1)에 구비된 각종 센서 예컨대, 온도검출센서(42) 등도 검출동작을 실행한다.

여기서, 상기 버너(4)의 연소과정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 버너(4)는 예컨대, 트럼펫타입의 소음기형상으로 구성되어있기 때문에 즉, 다수개의 유입라인관(12)이 공통적으로 연결된 유입구(11)를 통해 물이 유입되어 즉시 다수개의 유입라인관(12)으로 투입된다. 그리고 상기와 같이 다수개의 유입라인관(12)으로 투입된 물은 다시 트럼펫 형상으로된 다수개의 유출라인관(14)으로 공급된후 상기 다수개의 유출라인관(14)이 공통적으로 연결된 유출구(13)를 통해 온수저장탱크(3)로 배출된다.

이 과정에서 상기 버너(4)는 기름탱크(39)로부터 투입된 기름을 연소장치부(44)를 통해 연소시켜 열을 발생시킨다. 그리고 상기와 같이 발생된 열은 예컨대, 트럼펫타입의 소음기형상으로 된 다수개의 유입라인관(12)과 다수개의 유출라인관(14)의 외부를 가열하므로써, 유입라인관(12)과 유출라인관(14)의 내부에 흐르는 물이 가열되어 온수순환펌프(6)로 유입된다.

한편, 상기와 같은 온수순환과정에서 온수순환펌프(6)가 구동될 경우 상기 온수순환펌프(6)에 구비된 순환펌프(15)의 구동축(16)이 회전을 하게되고 그에따라 상기 구동축(16)에 결합된 구동풀리(17)도 회전된다. 이때, 상기 구동풀리(17)와 제1 소형발전기(20)의 종속풀리(19)가 벨트(18)를 매개로 연동한다. 그러면, 상기 제1 소형발전기(20)는 상기 순환펌프(15)가 온수를 순환시키기위해 구동되는 회전력을 이용하여 발전전력을 생산하고 그 생산된 발전전력을 온수저장탱크(3)의 전열선(2)으로 인가시킨다. 따라서, 상기 온수저장탱크(3)의 전열선은 제1 소형발전기(20)로부터 공급된 발전전력에 의해 열을 발생시키므로 온수저장탱크(3)내에 저수된 온수가 추가로 더 데워지게되기 때문에 버너(4)로만 온수를 가열할 때에 비해 상당히 열효율을 높게된다.

마찬가지로, 상기 배기팬부재(8)가 구동될 경우 상기 배기팬부재(8)에 구비된 배기팬모터(21)의 구동축(22)이 회전을 하게되고 그에따라 상기 구동축(22)에 결합된 제1 풀리(26)도 회전된다. 이때, 상기 제1 풀리(26)와 제2 소형발전기(29)의 제2 풀리(28)가 벨트(18)를 매개로 연동한다. 그러면, 상기 제2 소형발전기(29)는 상기 배기팬모터(21)가 버너(4)내의 배기가스를 외부로 배출시키기위해 구동되는 회전력을 이용하여 발전전력을 생산하고 그 생산된 발전전력을 온수저장탱크(3)의 전열선(2)으로 인가시킨다. 따라서, 상기 온수저장탱크(3)의 전열선은 제2 소형발전기(29)로부터 공급된 발전전력에 의해 열을 발생시키므로 온수저장탱크(3)내에 저수된 온수가 추가로 더 데워지게되기 때문에 버너(4)로만 온수를 가열할 때에 비해 상기 제1 발전기(20)의 발전전력이 더해져 상당히 열효율이 높게된다.

그러므로 상기와 같이 제1 소형발전기(20)과 제2 소형발전기(29)에 의해 온수저장탱크(3)내에 저수된 온수가 추가로 더 데워지기 때문에 종래 보일러에 비해 버너(4)의 구동회수가 상당히 적기 때문에 기름소모가 적으므로 그에 따라 난방비용도 상당히 저감된다.

더 나아가, 상기 과정중에 사용자가 각 방으로 온수가 유출입되는 것을 서브모터밸브(31)를 통해 수동으로 제어하기를 원할 경우 사용자가 서브모터밸브(31)의 몸체에 설치된 표시노브(32)를 손으로 직접 예컨대, 90도 정도 돌려 그 유,출입되는 온수라인을 차단하거나 혹은 진행시킬수 있다. 이때 상기 표시노브(32)는 그 형상이 일자형상으로 구성되어 있기 때문에 표시노브(32)의 조작방향이 온수의 차단방향이나 혹은 진행방향을 외부에 명확히 표시하게된다.

반면에, 상기 과정중에 사용자가 제어판넬부(10)를 통해 원격지에서 상기 서브모터밸브(31)의 온수라인들을 제어하기를 원할 경우 사용자가 제어판넬부(10)의 조작버튼을 조작하면, 상기 제어판넬부(10)는 내부에 구비된 무선통신모듈(37)을 통해 사용자가 설정해주는 온수라인제어신호를 무선신호로 변환하여 해당 서브모터밸브(31)에 구비된 무선모듈(38)로 무선전송한다. 그러면, 상기 해당 서브모터밸브(31)의 무선모듈(38)은 상기 제어판넬부(10)의 무선통신모듈(37)로부터 무선전송된 온수라인제어신호를 무선처리한후 해당 서브모터밸브(31)로 입력시킨다. 따라서, 상기 해당 서브모터밸브(31)는 자신에게 설정된 온수라인(30A-N)의 온수를 차단하거나 혹은 진행시킨다.

또한 상기 제어판넬부(10)는 기름탱크(39)에 구비된 압력감지센서(40)를 통해 현재의 기름저장량을 분석하고 그 잔여기름정보를 제어판넬부(10)상에 구비된 표시패널을 통해 외부로 표시한다.

1 : 보일러 2 : 전열선
3 : 온수저장탱크 4 : 버너
5 : 실내배관 6 : 온수순환펌프
7 : 배출관 8 : 배기팬부재
9 : 제어본체부 10: 제어판넬부
11: 유입구 12: 유입라인관
13: 유출구 14: 유출라인관
15: 순환펌프 16: 구동축
17: 구동풀리 18: 벨트
19: 종속풀리 20: 제1 소형발전기
21: 배기팬모터 22: 구동축
23: 제1 기어 24: 배기팬
25: 제2 기어 26: 제1 풀리
27: 회전축 28: 제2 풀리
29: 제2 소형발전기 30A-N: 온수라인
31: 서브모터밸브 32: 표시노브
33: 서브모터 34: 회전축
35: 기어수단 36: 개폐부
37: 무선통신모듈 38: 무선모듈
39: 기름탱크 40: 압력감지센서
41: 표시패널 42: 온도검출센서
43: 조작버튼 44: 연소장치부