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1. WO2020111592 - BOILER CAPABLE OF STABLY SUPPLYING WARM WATER

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

10  

과제 해결 수단

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25  

발명의 효과

26   27   28  

도면의 간단한 설명

29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

명세서

발명의 명칭 : 안정적인 온수공급이 가능한 보일러

기술분야

[1]
본 발명은 안정적인 온수공급이 가능한 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 설정한 온수 온도에 맞추어 안정적인 온수의 공급이 가능함과 아울러 난방수 수배관과 직수/온수 수배관 구조를 단순화하고 소형화할 수 있는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러에 관한 것이다.

배경기술

[2]
일반적으로 보일러는 버너의 연소열에 의해 난방수를 가열하고, 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하여 난방에 사용하거나, 가열된 난방수와 직수 간의 열교환에 의해 온수를 공급하는 장치이다.
[3]
종래 일반적인 보일러는, 버너의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기, 난방수의 강제 순환을 위해 난방수의 유로에 설치되는 순환펌프, 상기 주열교환기에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하거나 급탕열교환기 측으로 선택적으로 공급하기 위해 난방수의 유로를 전환하는 삼방밸브, 상기 주열교환기에서 가열된 난방수와 직수 간의 열교환에 의해 온수를 공급하는 급탕열교환기, 난방소요처를 거쳐 환수되는 난방수와 급탕열교환기를 거쳐 순환되는 난방수가 회수되어 저장되는 팽창탱크를 포함하여 구성된다.
[4]
종래의 일반적인 보일러에서는, 온수를 사용하는 온수 모드 시, 직수가 유입되어 급탕열교환기로 공급되는 직수 공급관에 직수의 흐름을 감지하는 유량흐름스위치(유량센서)와, 직수의 유량을 기구적인 구조에 의해 조절하는 유량제한밸브(감압링)가 구비되고, 급탕열교환기를 통과한 온수 온도와 급탕열교환기를 통과한 난방수의 온도 정보를 기준으로 버너의 연소량을 제어함으로써 사용자에게 공급되는 온수의 온도를 조절하도록 구성되어 있으나, 이러한 구성에 의할 경우 사용자에게 공급되는 온수의 온도를 사용자가 설정한 목표 온수 온도에 맞추어 안정적으로 공급할 수 없는 한계가 있었다. 이와 관련된 선행기술은, 대한민국 공개특허 제10-2014-0060773호에 개시되어 있다.
[5]
한편, 보일러가 난방 모드 또는 온수 모드로 설정되어 작동하는 동안, 사용자가 임의로 난방배관을 폐쇄하거나, 난방배관 내에 이물질이 누적되어 난방배관이 막힌 경우에는, 난방배관 내에 허용압력을 초과하는 과압이 발생되는데, 이 경우 순환펌프를 비롯한 보일러 부품의 파손을 초래하게 된다. 이와 같은 난방배관 내의 과압 발생을 방지하기 위한 구성으로, 공개특허 제1998-016052호에는 양방향 순환펌프의 배출관 내에 구성된 두 개의 상하 개폐공 사이의 배출관 일측부에 바이패스홀을 형성하고 상기 바이패스홀과 난방수 환수관 사이에 바이패스관을 연결한 구성이 개시되어 있다.
[6]
이와 같은 구성에 의하면, 난방배관의 과압 발생을 방지할 수 있는 이점은 있으나, 양방향 순환펌프와 난방수 환수관을 연결하는 바이패스관이 바이패스홀을 통하여 항상 개방된 구조로 이루어져 있어, 난방배관이 폐쇄되지 않은 정상상태에서도 난방 모드와 온수 모드 시 가열된 난방수의 일부가 바이패스관을 통하여 난방수 환수관 측으로 누출되게 되므로 난방수의 열교환 효율이 저하되는 단점이 있고, 고가의 양방향 순환펌프를 구비함에 따라 보일러의 제조비용이 상승하는 단점이 있다.
[7]
한편, 상기 급탕열교환기는, 다수개의 튜브를 탱크에 삽입하는 형태로 이루어진 핀-튜브 방식의 열교환기와, 다수개의 플레이트가 적층되어 그 내부에 난방수와 직수가 각 층마다 교대로 유동하며 열교환이 이루어지도록 구성된 판형 열교환기로 분류될 수 있다. 이 중 판형 열교환기는 핀-튜브 방식의 열교환기에 비해 조립이 간편하고 부품 수와 부피를 줄여 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
[8]
이와 같은 다수개의 플레이트가 적층된 판형 열교환기의 일반적인 구조는, 등록특허 제10-1151754호, 공개특허 제10-2003-0071249호 등에 개시되어 있다.
[9]
상기 선행기술에 따른 종래 일반적인 판형 열교환기는, 열교환 효율을 높이기 위한 구성으로, 난방수 유입구와 난방수 유출구는 플레이트의 하부 일측과 상부 타측에 형성되고, 직수 유입구와 온수 유출구는 플레이트의 하부 타측과 상부 일측에 형성되어, 난방수와 직수가 대향류로 유동하며 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다. 그러나, 종래 판형 열교환기는 난방수가 유동하는 수배관과 직수(온수)가 유동하는 수배관이 각각 플레이트의 대각선 위치에 서로 멀리 이격되어 형성되므로, 상기 난방수 유입구와 난방수 유출구에 연결되는 수배관과, 상기 직수 유입구와 온수 유출구에 연결되는 수배관이 각각 서로 분리된 위치에 개별적으로 설치됨에 따라 난방수의 수배관 구조와 직수(온수)의 수배관 구조가 복잡해지고 설치공간을 크게 차지하게 되어 보일러를 소형화하기 어렵고, 수배관의 관로가 길어짐에 따라 압력 손실이 발생되어 열효율이 저하되는 문제점이 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[10]
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사용자가 설정한 온도에 맞추어 안정적인 온수의 공급이 가능함과 아울러 난방수 수배관과 직수/온수 수배관의 구조를 단순화하고 소형화할 수 있는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

과제 해결 수단

[11]
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 안정적인 온수공급이 가능한 보일러는, 버너(31)의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기(30)와, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수와 직수 간의 열교환에 의해 온수를 공급하는 급탕열교환기(100)를 구비한 보일러에 있어서, 상기 급탕열교환기(100)로 직수가 공급되는 직수 공급관에 구비되어 직수의 공급 유량을 조절하는 유량조절밸브(310)와, 상기 직수 공급관에서 분기되어 상기 급탕열교환기(100)에서 난방수와의 열교환에 의해 가열된 온수가 공급되는 직수 공급관에 연결되는 직수 믹싱관에 구비되어 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 직수를 믹싱하는 믹싱밸브(320)를 구비하며, 상기 급탕열교환기(100)를 경유하는 직수와 온수의 유로 및 상기 온수에 믹싱되는 직수의 유로를 제공하는 직수/온수 수배관모듈(300)을 포함한다.
[12]
상기 급탕열교환기(100)로 공급되는 직수의 온도를 감지하기 위한 제1온도센서(S1), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 직후의 온수 온도를 감지하기 위한 제2온도센서(S2), 및 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 상기 직수가 믹싱된 후의 온수 온도를 감지하기 위한 제3온도센서(S3); 상기 제1온도센서(S1)와 제2온도센서(S2) 및 제3온도센서(S3)에서 감지한 온도 정보를 기준으로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량을 제어하는 제어부(400);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
[13]
상기 급탕열교환기(100)를 통과한 난방수의 온도를 감지하기 위한 제4온도센서(S4)를 더 포함하고, 상기 제어부(400)는 상기 제4온도센서(S4)에서 감지한 난방수의 온도를 기준으로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 버너(31)의 연소량을 제어하도록 구성될 수 있다.
[14]
상기 직수/온수 수배관모듈(300)은, 직수가 유입되며 상기 유량조절밸브(310)의 입구에 연결된 제1직수 공급관(L9), 상기 유량조절밸브(310)의 출구와 상기 급탕열교환기(100)의 직수유입구에 연결된 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수가 공급되는 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13), 상기 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 입구에 연결된 제1직수 믹싱관(L14), 및 상기 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 출구에 연결된 제2직수 믹싱관(L15)이 일체화 된 수배관모듈로 구비될 수 있다.
[15]
상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수를 난방소요처 측으로 연결되는 난방수 공급관(L2)으로 공급하거나, 상기 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)으로 선택적으로 공급하기 위해 난방수의 유로를 전환하는 삼방밸브(210); 상기 난방수 공급관(L2) 및 상기 난방수 유입관(L6)과는 별도의 유로를 제공하며 상기 삼방밸브(210)의 일측으로 형성되어, 상기 난방소요처와 상기 주열교환기(30)를 연결하는 난방수 환수관(L3)으로 연결되는 바이패스관(L8); 상기 바이패스관(L8)의 관로에 구비되어, 상기 난방수 공급관(L2), 또는 상기 난방수 유입관(L6)이 폐쇄되어 과압이 발생한 경우, 상기 삼방밸브(210)에서 상기 난방수 환수관(L3)을 향하는 일방향으로만 유체의 유동을 허용하는 체크밸브(220); 및 상기 삼방밸브(210)와 바이패스관(L8) 및 체크밸브(220)가 내부에 일체형으로 구비되어, 상기 주열교환기(30)에서 공급되는 난방수가 난방소요처 또는 급탕열교환기(100)를 경유하여 환수되는 유로와, 상기 바이패스관(L8)을 경유하여 환수되는 유로를 제공하는 난방수 수배관모듈(200);을 더 포함하여 구성될 수 있다.
[16]
상기 난방소요처 측으로 연결되는 난방수 공급관(L2), 또는 상기 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)이 폐쇄되어 과압이 발생한 경우, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수는, 상기 삼방밸브(210)로 공급된 후, 상기 삼방밸브(210)의 일측에 연통된 바이패스관(L8)으로 유입되어, 상기 체크밸브(220)를 통과한 후, 팽창탱크(10)로 유입되고, 상기 팽창탱크(10) 내에 저장된 난방수는 순환펌프(20)에 의해 상기 주열교환기(30)로 순환 유동함으로써, 난방배관 내의 과압 발생이 방지되도록 구성될 수 있다.
[17]
상기 급탕열교환기(100)는, 다수개의 플레이트가 적층되어 그 내부에 난방수와 직수가 각 층마다 교대로 유동하며 열교환이 이루어지도록 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 서로 분리되어 형성되되, 상기 다수개의 플레이트 중 전방에 위치한 전면 플레이트(110)에는, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 일측에 형성된 난방수 유입관(L6)으로 유입되어 상기 난방수 유로(P1)를 경유한 후에 배출되는 난방수 유출관(L7)이 상기 난방수 유입관(L6)에 근접하게 위치하도록 난방수의 유로를 형성하는 난방수 배출가이드부(110c)와, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 타측에 형성된 직수 공급관(L11)으로 유입되어 상기 직수 유로(P2)를 경유한 후에 배출되는 제1온수 공급관(L12)이 상기 제3직수 공급관(L11)에 근접하게 위치하도록 온수의 유로를 형성하는 온수 배출가이드부(110d)가 형성될 수 있다.
[18]
상기 난방수 수배관모듈(200)의 일측에는 상기 급탕열교환기(100)의 난방수 유입관(L6)과 난방수 유출관(L7)이 착탈되도록 조립되고, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)의 일측에는 상기 급탕열교환기(100)의 직수 공급관(L11)과 온수 공급관(L12)이 착탈되도록 조립될 수 있다.
[19]
상기 전면 플레이트(110)의 하부 일측에는, 상기 난방수 유입관(L6)에 연결되는 난방수 유입공(111)이 형성되고, 상기 난방수 유입공(111)의 일측에는, 상기 난방수 유출관(L7)에 연결되는 난방수 유출공(112)이 형성되며, 상기 난방수 배출가이드부(110c)는, 상기 전면 플레이트(110)의 상부 타측을 향해 전방으로 배출되는 난방수를 상기 난방수 유출공(112)으로 유도하도록 형성될 수 있다.
[20]
상기 전면 플레이트(110)의 하부 타측에는, 상기 직수 공급관(L11)에 연결되는 직수 유입공(113)이 형성되고, 상기 전면 플레이트(110)의 상부에는 상기 난방수 배출가이드부(110c)가 형성되지 않은 영역 중 상기 직수 유입공(113)과 근접한 위치에 상기 온수 공급관(L12)에 연결되는 온수 유출공(114)이 형성되며, 상기 온수 배출가이드부(110d)는, 상기 전면 플레이트(110)의 상부 일측을 향해 전방으로 배출되는 온수를 상기 온수 유출공(114)으로 유도하도록 형성될 수 있다.
[21]
상기 전면 플레이트(110)의 후방에는, 하부 일측에 난방수 유입공(121)이 형성되고, 상부 타측에 난방수 유출공(122)이 형성되며, 하부 타측에 직수 유입공(123)이 형성되고, 상부 일측에 온수 유출공(124)이 형성된 평판 플레이트(120)가 적층되고, 상기 난방수 배출가이드부(110c)와 온수 배출가이드부(100d)의 테두리부는, 상기 평판 플레이트(120)에 밀착되며, 상기 테두리부의 내측부는 전방으로 돌출되어 난방수와 온수의 배출유로를 형성하도록 구성될 수 있다.
[22]
상기 평판 플레이트(120)의 후방에는 상기 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 교대로 형성되도록 대각선 방향에 위치하는 보스부가 전후방으로 교차하도록 형성된 복수개의 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)가 교대로 적층되고, 상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)에는, 상반된 방향으로 절곡된 다수개의 제1비드(135)와 제2비드(145)가 형성되되, 상기 제1비드(135)와 제2비드(145)의 중첩된 틈새로 유체의 유동이 가능하도록 구성될 수 있다.
[23]
최후방에 적층되는 상기 제2플레이트(140)의 후방에는, 직수의 유로가 후방에서 전방을 향하도록 전환하기 위한 제1유로전환 플레이트(150)와, 난방수의 유로가 후방에서 전방을 향하도록 전환하기 위한 제2유로전환 플레이트(160)가 순차로 적층될 수 있다.
[24]
상기 제1유로전환 플레이트(150)에는, 하부 일측에 난방수 유입공(151)이 형성되고, 상부 타측에는 난방수 유출공(152)이 형성되며, 하부 타측과 상부 일측은 전후방으로 막힌 형상으로 이루어지고, 상기 제2유로전환 플레이트(150)는, 전체 영역이 전후방으로 막힌 형상으로 이루어질 수 있다.
[25]
상기 직수/온수 수배관모듈(300)에는, 난방수의 부족 시 직수를 유입받아 난방수를 보충하기 위한 물보충관(L16)과, 상기 물보충관(L16)의 관로에 구비되어 직수의 흐름을 단속하는 보충수밸브(330)가 구비될 수 있다.

발명의 효과

[26]
본 발명에 따른 안정적인 온수공급이 가능한 보일러에 의하면, 직수의 공급 유량을 조절하는 유량조절밸브와, 급탕열교환기를 통과한 온수에 직수를 믹싱하기 위한 믹싱밸브를 구비함으로써, 사용자가 설정한 온수 온도에 맞추어 안정적인 온수의 공급이 가능한 효과가 있다.
[27]
또한, 주열교환기에서 공급되는 난방수가 난방소요처 또는 급탕열교환기를 경유하여 환수되는 유로와, 상기 바이패스관을 경유하여 환수되는 유로를 제공하는 난방수 수배관모듈과, 급탕열교환기를 경유하는 직수와 온수의 유로 및 상기 온수에 믹싱되는 직수의 유로를 제공하는 직수/온수 수배관모듈을 각각 모듈 단위로 구성하여 급탕열교환기에 착탈 가능하도록 구성함으로써, 수배관 부품 간의 조립구조를 간소화하고 부품수를 줄여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
[28]
또한, 급탕열교환기의 전면 플레이트에는 난방수 유입관과 난방수 유출관 사이의 간격, 및 직수 공급관과 온수 공급관 사이의 간격이 근접하게 위치하도록 난방수 배출가이드부와 온수 배출가이드부를 형성하여, 난방수 수배관모듈과 직수/온수 수배관모듈을 급탕열교환기에 착탈 가능하도록 구성함으로써, 보일러의 소형화를 가능하게 함과 아울러 수배관의 연결 유로를 단축시킴으로써 유체의 압력 강하에 따른 압력 손실을 줄여 보일러의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.

도면의 간단한 설명

[29]
도 1은 본 발명에 따른 보일러의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
[30]
도 2는 본 발명에 따른 보일러의 제어 블록도,
[31]
도 3은 본 발명에 따른 보일러의 주요부 결합 사시도,
[32]
도 4는 도 3을 모듈 단위로 분리하여 도시한 사시도,
[33]
도 5는 도 4에 도시된 열교환기의 분해 사시도,
[34]
도 6은 열교환기의 정면도,
[35]
도 7은 도 6의 A-A 선을 따르는 단면도,
[36]
도 8은 도 6의 B-B 선을 따르는 단면도,
[37]
도 9는 도 4에 도시된 난방수 수배관 모듈을 배면측에서 바라본 사시도,
[38]
도 10은 도 4에 도시된 직수/온수 수배관 모듈을 전면측의 다른 방향에서 바라본 사시도,
[39]
도 11은 도 4에 도시된 직수/온수 수배관 모듈을 배면측에서 바라본 사시도,
[40]
도 12는 본 발명에 따른 보일러에서 난방 모드 시 난방수의 유동 경로를 나타낸 도면,
[41]
도 13은 본 발명에 따른 보일러에서 온수 모드 시 난방수와 직수/온수의 유동 경로를 나타낸 도면,
[42]
도 14는 본 발명의 보일러에서 난방수 공급 측 또는 급탕 열교환기 측의 난방배관이 패쇄된 경우에 과압 발생을 방지하기 위해 난방수가 바이패스되는 유동 경로를 나타낸 도면.
[43]
** 부호의 설명 **
[44]
10 : 팽창탱크 20 : 순환펌프
[45]
30 : 주열교환기 100 : 급탕열교환기
[46]
110 : 전면 플레이트
[47]
110a,120a,130a,140a,150a,160a : 평면부
[48]
110b,120b,130b,140b,150b,160b : 플랜지부
[49]
110c : 난방수 배출가이드부 110d : 온수 배출가이드부
[50]
111,121,131,141,151 : 난방수 유입구
[51]
131a,132a,143a,144a,151a,161a : 보스부
[52]
112,122,132,142,152 : 난방수 배출구
[53]
113,123,133,143 : 직수 유입구 114,124,134,144 : 온수 배출구
[54]
120 : 평판 플레이트 130 : 제1플레이트
[55]
135,155 : 제1비드 145,165 : 제2비드
[56]
140 : 제2플레이트 150 : 제1유로전환 플레이트
[57]
160 : 제2유로전환 플레이트 200 : 난방수 수배관모듈
[58]
210 : 삼방밸브 220 : 체크밸브
[59]
300 : 직수/온수 수배관모듈 310 : 유량조절밸브
[60]
320 : 믹싱밸브 330 : 보충수밸브
[61]
400 : 제어부 410 : 모드 및 온도 설정부
[62]
L1 : 난방수 주공급관 L2 : 난방수 공급관
[63]
L3 : 난방수 환수관 L4 : 난방수 순환유입관
[64]
L5 : 난방수 순환유출관 L6 : 난방수 유입관
[65]
L7 : 난방수 유출관 L8 : 바이패스관
[66]
L9 : 제1직수 공급관 L10 : 제2직수 공급관
[67]
L11 : 제3직수 공급관 L12 : 제1온수 공급관
[68]
L13 : 제2온수 공급관 L14 : 제1직수 믹싱관
[69]
L15 : 제2직수 믹싱관 L16 : 물 보충관
[70]
P1 : 난방수 유로 P2 : 직수 유로
[71]
S1 : 제1온도센서 S2 : 제2온도센서
[72]
S3 : 제3온도센서 S4 : 제4온도센서

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[73]
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[74]
도 1 내지 도 4를 참조하면, 난방 모드 시 난방소요처를 거쳐 환수되는 난방수 또는 온수 모드 시 보일러의 내부를 순환하는 난방수가 저장되는 팽창탱크(10)와, 팽창탱크(10)에서 배출된 난방수를 일방향으로 압송하는 순환펌프(20)와, 상기 순환펌프(20)를 경유하여 유입되는 난방수를 버너(31)의 연소열에 의해 가열하는 주열교환기(30)와, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수와 직수 간의 열교환에 의해 온수를 공급하는 급탕열교환기(100)와, 상기 주열교환기(30)에서 공급되는 난방수가 난방소요처 또는 급탕열교환기(100)를 경유하여 환수되는 유로 및 난방배관 내의 과압 발생을 방지하기 위한 바이패스 경로를 제공하는 난방수 수배관모듈(200), 및 상기 급탕열교환기(100)를 경유하는 직수와 온수의 유로, 상기 온수에 믹싱되는 직수의 유로, 및 난방수의 보충 유로를 제공하는 직수/온수 수배관모듈(300)을 포함하여 구성된다.
[75]
도 1에 도시된 도면부호 ‘L1’은 주열교환기(30)에서 가열된 난방수가 삼방밸브(210)로 공급되는 난방수 주공급관,‘L2’는 난방모드 시 삼방밸브(210)에서 난방소요처로 난방수가 공급되는 난방수 공급관,‘L3’는 난방소요처를 경유한 난방수가 팽창탱크(10)로 환수되는 난방수 환수관,‘L4’는 팽창탱크(10)에서 배출된 난방수가 순환펌프(20)로 공급되는 난방수 순환 유입관,‘L5’는 순환펌프(20)에서 압송된 난방수가 주열교환기(30)로 공급되는 난방수 순환 유출관,‘L6’은 온수모드 시 삼방밸브(210)에서 급탕열교환기(100)로 난방수가 공급되는 난방수 유입관,‘L7’은 급탕열교환기(100)에서 난방수 환수관(L3)으로 난방수가 합류되는 난방수 유출관,‘L8’은 난방배관 내의 과압 상태를 방지하기 위해 삼방밸브(210)에서 난방수 환수관(L3)으로 난방수가 배출되는 바이패스관,‘L9,L10,L11’은 보일러의 내부로 직수가 유입되는 제1 내지 제3직수 공급관,‘L12,L13’은 급탕 열교환기(100)에서 가열된 온수가 온수소요처로 공급되는 제1 내지 제2온수 공급관,‘L14,L15’는 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 믹싱되는 직수의 유로를 제공하는 제1 내지 제2직수 믹싱관,‘L16’은 난방수의 부족 시 상기 제1직수 공급관(L9)으로 유입되는 직수가 팽창탱크(10)로 유입되는 물 보충관을 각각 나타낸다.
[76]
본 발명에서는 난방수 수배관모듈(200)과 직수/온수 수배관모듈(300)이 각각 모듈 단위로 구성되어 급탕열교환기(100)에 착탈 가능하게 조립됨으로써 난방수의 수배관과 직수/온수의 수배관 구조를 간소화할 수 있도록 구성되어 있다.
[77]
이를 위한 구성으로, 상기 난방수 수배관모듈(200)에는, 주열교환(30)에서 가열되어 난방수 주공급관(L1)을 통하여 공급되는 난방수를 난방수 공급관(L2)을 통해 난방소요처로 공급하거나, 상기 난방수 유입관(L6)을 통해 급탕열교환기(100) 측으로 선택적으로 공급하기 위해 난방수의 유로를 전환하는 삼방밸브(210)와, 상기 삼방밸브(210)와 난방수 환수관(L3)을 연결하는 바이패스관(L8)과, 상기 바이패스관(L8)에 구비되어 상기 난방소요처로 연결되는 난방수 공급관(L2) 또는 상기 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)의 관로가 폐쇄되어 난방배관 내에 과압이 발생한 경우에 삼방밸브(210)에서 난방수 환수관(L3)을 향하는 일방향으로만 유체의 유동을 허용하는 체크밸브(220)가 구비된다.
[78]
상기 직수/온수 수배관모듈(300)에는, 상기 제1직수 공급관(L1)과 제2직수 공급관(L2)의 관로에 구비되어 온수 모드 시 공급되는 직수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(310)와, 상기 제1직수 믹싱관(L14)과 제2직수 믹싱관(L15)의 관로에 구비되어 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 직수를 믹싱하는 믹싱밸브(320), 및 상기 물 보충관(L16)의 관로에 구비되어 난방수의 부족 시 직수를 유입받아 난방수를 보충하기 위해 직수의 흐름을 단속하는 보충수밸브(330)가 구비된다.
[79]
또한, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)에는, 상기 급탕열교환기(100)로 공급되는 직수의 온도를 감지하기 위한 제1온도센서(S1), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 직후의 온수 온도를 감지하기 위한 제2온도센서(S2), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 상기 직수가 믹싱된 후의 온수 온도를 감지하기 위한 제3온도센서(S3), 및 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 난방수의 온도를 감지하기 위한 제4온도센서(S4)를 포함한다.
[80]
또한, 본 발명의 보일러는 사용자가 난방 모드와 온수 모드를 선택하고, 난방 온도와 온수 온도를 설정하기 위한 모드 및 온도 설정부(410)와, 상기 제1 내지 제4온도센서(S1,S2,S3,S4)에서 감지한 온도 정보를 기준으로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량 및 상기 버너(31)의 연소량을 제어하는 제어부(400)를 더 포함한다. 또한, 상기 제어부(400)는 모드 및 온도 설정부(410)에서 선택된 난방 모드 또는 온수 모드에 따라 삼방밸브(210)에서 난방수의 유로를 난방소요처 또는 급탕열교환기(100) 측으로 전환하도록 제어한다.
[81]
일실시예로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도보다 높은 경우, 상기 제어부(400)는 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량이 커지도록 제어하는 동시에 버너(31)의 연소량을 낮추도록 제어한다. 이와 반대로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도보다 낮은 경우, 상기 제어부(400)는 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량이 작아지도록 제어하는 동시에 버너(31)의 연소량을 높이도록 제어한다.
[82]
이와 같이 온수 모드 시, 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량 및 버너(31)의 연소량을 제어함으로써, 사용자가 설정한 목표 온수 온도에 맞추어 온수를 사용자에게 안정적으로 공급할 수 있다.
[83]
다른 실시예로, 상기 버너(31)의 연소량을 일정하게 유지한 상태에서, 상기 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320) 중 하나 이상의 개도량을 제어함으로써, 사용자에게 공급되는 온수의 온도를 목표 온수 온도에 도달하도록 제어할 수 있다.
[84]
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 상기 급탕열교환기(100)의 구성을 설명한다. 상기 급탕열교환기(100)는, 다수개의 플레이트(110,120,130-1,140-1,130-2,140-2,130-3,140-3,130-4,140-4,150,160)가 적층되어 그 내부에 난방수와 직수가 각 층마다 교대로 유동하며 열교환이 이루어지도록 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 서로 분리되어 형성된 판형 열교환기로 구성된다. 도 5에서 실선 화살표는 난방수의 유동 경로를 나타내고, 점선 화살표는 직수와 온수의 유동 경로를 나타낸 것이고, 도 7과 도 8에는 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 서로 분리되어 각 층마다 교대로 형성된 모습을 나타낸 것이다.
[85]
도 5를 참조하면, 상기 다수개의 플레이트(110,120,130-1,140-1,130-2,140-2,130-3,140-3,130-4,140-4,150,160)는, 전면 플레이트(110)의 후방으로 평판 플레이트(120)가 적층되고, 상기 평판 플레이트(120)의 후방에는 제1플레이트(130;130-1,130-2,130-3,130-4)와 제2플레이트(140;140-1,140-2,140-3,140-4)가 교대로 적층된다. 즉, 평판 플레이트(120)의 후방에는 제1플레이트(130-1), 제2플레이트(140-1), 제1플레이트(130-2), 제2플레이트(140-2), 제1플레이트(130-3), 제2플레이트(140-3), 제1플레이트(130-4), 제2플레이트(140-4)가 순차로 적층된다. 다만, 본 실시예에서는 상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)가 4쌍의 플레이트로 구성된 경우를 예로들었으나, 상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)가 적층되는 개수는 이와 달리 구성될 수 있음은 물론이다.
[86]
그리고, 그 후방에는 온수의 유로를 후방에서 전방으로 전환하기 위한 제1유로전환 플레이트(150)와, 난방수의 유로를 후방에서 전방으로 전환하기 위한 제2유로전환 플레이트(160)가 적층된다.
[87]
상기 다수개의 플레이트(110,120,130-1,140-1,130-2,140-2,130-3,140-3,130-4,140-4,150,160)는, 각각 장방형의 평면부(110a,120a,130a,140a,150a,160a)와, 그 테두리부에서 전방으로 소정 길이 돌출된 플랜지부(110b,120b,130b,140b,150b,160b)를 포함하고, 전후방으로 인접하게 적층되는 플레이트는 상기 플랜지부(110b,120b,130b,140b,150b,160b) 간에 용접 결합되어, 인접하게 적층되는 플레이트가 일정 간격으로 이격되어 상기 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)를 형성하는 동시에 상기 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)를 흐르는 유체가 외부로 누설되지 않도록 차단하게 된다.
[88]
상기 급탕열교환기(100)는, 모듈 단위로 구성된 난방수 수배관모듈(200)과 직수/온수 수배관모듈(300)과의 착탈이 용이하도록 급탕열교환기(100)의 전면 플레이트(110)에는 난방수의 배출유로와 온수의 배출유로를 형성하는 2중의 유로구조(110c,110d), 즉 난방수 배출가이드부(110c)와 온수 배출가이드부(110d)가 형성되어 있다.
[89]
이를 위한 구성으로, 전면 플레이트(110)의 하부 일측에는 난방수 유입관(L6)에 연결되는 난방수 유입공(111)이 형성되고, 상기 난방수 유입공(111)의 일측에는 난방수 유출관(L7)에 연결되는 난방수 유출공(112)이 형성되며, 상기 난방수 배출가이드부(110c)는 난방수 유로(P1)를 경유한 후에 전면 플레이트(110)의 상부 타측을 향해 전방으로 배출되는 난방수를 상기 난방수 유출공(112)으로 유도하도록 형성되어 있다.
[90]
그리고, 전면 플레이트(110)의 하부 타측에는 제3직수 공급관(L11)에 연결되는 직수 유입공(113)이 형성되고, 전면 플레이트(110)의 상부에는 상기 난방수 배출가이드부(110c)가 형성되지 않은 영역 중 상기 직수 유입공(113)과 근접한 위치에 제1온수 공급관(L12)에 연결되는 온수 유출공(114)이 형성되며, 상기 온수 배출가이드부(110d)는 직수 유로(P2)를 경유한 후에 전면 플레이트(110)의 상부 일측을 향해 전방으로 배출되는 온수를 상기 온수 유출공(114)으로 유도하도록 형성되어 있다.
[91]
상기 전면 플레이트(110)의 후방에 적층되는 평판 플레이트(120)는, 하부 일측에 난방수 유입공(121)이 형성되고, 상부 타측에 난방수 유출공(122)이 형성되며, 하부 타측에 직수 유입공(123)이 형성되고, 상부 일측에 온수 유출공(124)이 형성되어 있다. 상기 난방수 배출가이드부(110c)와 온수 배출가이드부(100d)의 테두리부는, 상기 평판 플레이트(120)의 평면부(120a)에 밀착되어 용접되며, 상기 난방수 배출가이드부(110c)와 온수 배출가이드부(100d)의 테두리부의 내측부는 전방으로 돌출되어 난방수와 온수의 배출유로를 형성하게 된다.
[92]
상기 평판 플레이트(120)의 후방에 적층되는 제1플레이트(130)는, 하부 일측에 난방수 유입공(131)이 형성되고, 상부 타측에는 난방수 유출공(132)이 형성되며, 하부 타측에는 직수 유입공(133)이 형성되고, 상부 일측에는 온수 유출공(134)이 형성되어 있다. 그리고, 제1플레이트(130)의 난방수 유입공(131)과 난방수 유출공(132)의 테두리에는 전방으로 돌출되어 평판 플레이트(120)의 난방수 유입공(121)과 난방수 유출공(122)의 테두리에 밀착되는 보스부(131a,132a)가 형성되고, 제1플레이트(130)의 평면부(130a)에는 일측으로 절곡된 다수개의 제1비드(135)가 전방을 향하여 돌출 형성되어 있다.
[93]
상기 제1플레이트(130)의 후방에 적층되는 제2플레이트(140)는, 하부 일측에 난방수 유입공(141)이 형성되고, 상부 타측에는 난방수 유출공(142)이 형성되며, 하부 타측에는 직수 유입공(143)이 형성되고, 상부 일측에는 온수 유출공(144)이 형성되어 있다. 그리고, 제2플레이트(140)의 직수 유입공(143)과 온수 유출공(144)의 테두리에는 전방으로 돌출되어 제1플레이트(130)의 직수 유입공(133)과 온수 유출공(134)의 테두리에 밀착되는 보스부(143a,144a)이 형성되고, 제2플레이트(140)의 평면부(140a)에는 상기 제1비드(135)와 상반된 방향으로 절곡된 다수개의 제2비드(145)가 형성되어 있다.
[94]
상기 제1플레이트(130)에 형성된 보스부(131a,132a)와, 제2플레이트(140)에 형성된 보스부(143a,144a)에 의해 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 각 층마다 분리되어 교대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1플레이트(130)에 형성된 보스부(131a,132a)에 의해 평판 플레이트(120)와 제1플레이트(130) 사이에는 직수의 유동은 가능하되 난방수의 유동은 차단되어 직수 유로(P2)가 형성되고, 상기 제2플레이트(140)에 형성된 보스부(143a,144a)에 의해 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140) 사이에는 난방수의 유동은 가능하되 직수의 유동은 차단되어 난방수 유로(P1)가 형성된다.
[95]
그리고, 상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)가 중첩되면, 제1플레이트(130)에 형성된 제1비드(135)와, 제2플레이트(140)에 형성된 제2비드(145)의 중첩된 틈새를 통과하여 흐르는 유체의 유동에 난류 발생을 촉진시켜 난방수와 직수 간의 열교환 효율이 향상된다.
[96]
상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)는 교대로 복수개 중첩되고, 최후방에 위치하는 제2플레이트(140-4)의 후방에 적층되는 제1유로전환 플레이트(150)에는 하부 일측에 난방수 유입공(151)이 형성되고, 상부 타측에는 난방수 유출공(152)이 형성되며, 하부 타측과 상부 일측은 전후방으로 막힌 형상으로 이루어져, 제2플레이트(140-4)와 제1유로전환 플레이트(150) 사이의 직수 유로(P2)에서 직수의 유로가 전방을 향하도록 전환된다. 그리고, 제1유로전환 플레이트(150)의 평면부(150a)에는 일측으로 절곡되며 전방으로 돌출된 다수개의 제1비드(155)가 형성된다.
[97]
상기 제1유로전환 플레이트(150)의 후방에 적층되는 제2유로전환 플레이트(160)의 평면부(160a)는 전체 영역이 전후방으로 막힌 형상으로 이루어져, 제1유로전환 플레이트(150)와 제2유로전환 플레이트(160) 사이의 난방수 유로(P1)에서 난방수의 유로가 전방을 향하도록 전환된다. 그리고, 제2유로전환 플레이트(160)의 평면부(160a)에는 타측으로 절곡되며 전방으로 돌출된 다수개의 제2비드(165)가 형성된다.
[98]
상기와 같은 급탕열교환기(100)의 구성에 의하면, 다수개의 적층된 플레이트(110,120,130-1,140-1,130-2,140-2,130-3,140-3,130-4,140-4,150,160)의 내부에 하부 일측에서 상부 타측으로 연통되는 난방수 유로(P1)와, 하부 타측에서 상부 일측으로 연통되는 직수 유로(P2)가 교대로 형성되고, 제1비드(135,155)와 제2비드(145,165) 간의 중첩된 틈새를 통과하여 유동하는 유체의 흐름에 난류 발생을 촉진시켜 난방수와 직수 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
[99]
그리고, 상기 전면 플레이트(110)에는, 난방수 유로(P1)를 통과한 후 배출되는 난방수를 난방수 유입공(111)의 일측에 근접하게 형성된 난방수 유출공(112)으로 유도하는 난방수 배출가이드(110c)와, 직수 유로(P2)를 통과한 후 배출되는 온수를 직수 유입공(113)과 최대한 근접한 위치에 형성된 온수 유출공(114)으로 유도하는 온수 배출가이드(110d)를 구비함으로써, 전술한 난방수 수배관모듈(200)과 직수/온수 수배관모듈(300)을 급탕열교환기(100)에 용이하게 착탈할 수 있도록 구성할 수 있다.
[100]
또한, 급탕열교환기(100)에 연결되는 난방수 유입관(L6)과 난방수 유출관(L7) 사이의 간격을 근접하게 형성함으로써, 상기 난방수 유입관(L6)과 난방수 유출관(L7)에 결합되는 난방수 수배관모듈(200)의 크기를 소형화할 수 있다.
[101]
이와 마찬가지로 급탕열교환기(100)에 연결되는 제3직수 공급관(L11)과 제1온수 공급관(L12)의 간격 또한 근접하게 형성함으로써, 상기 제3직수 공급관(L11)과 제1온수 공급관(L12)에 결합되는 직수/온수 수배관모듈(300)의 크기 또한 소형화할 수 있게 된다.
[102]
이 경우 상기 난방수 유입공(111)과 난방수 유출공(112)은 급탕열교환기(100)의 일측에 형성되고, 상기 직수 유입공(113)과 온수 유출공(114)은 상기 난방수 유입공(111)과 난방수 유출공(112)이 형성된 영역에서 타측으로 이격된 위치에 형성되어, 난방수 수배관모듈(200)과 직수/온수 수배관모듈(300)은 급탕열교환기(100)의 양측부에 결합될 수 있다.
[103]
이하, 도 4 및 도 9를 참조하여, 난방수 수배관모듈(200)의 내부에 구비되는 난방수의 유로 전환 및 바이패스 구조를 보다 상세하게 설명한다.
[104]
상기 난방수 수배관모듈(200)은, 하우징의 일측으로 연결된 난방수 주공급관(L1)으로부터 유입되는 난방수의 유로를 하우징의 하측으로 연결된 난방수 공급관(L2) 또는 하우징의 타측으로 연결된 난방수 유입관(L6)으로 선택적으로 전환하기 위한 삼방밸브(210)가 구비되고, 상기 삼방밸브(210)의 일측에 위치하는 하우징의 측벽에는 바이패스관(L8)이 연통되며, 상기 바이패스관(L8)의 관로에는 체크밸브(220)가 구비된다. 또한, 난방수 수배관모듈(200)은, 하우징의 하부에 양측으로 이격되어 난방수 공급관(L2)과 난방수 환수관(L3)이 형성되고, 하우징의 배면 상부에 양측으로 이격되어 난방수 유입관(L6)과 난방수 유출관(L7)이 형성된다.
[105]
이와 같이 난방수 수배관모듈(200)의 하우징에는 난방수 주공급관(L1), 난방수 공급관(L2), 난방수 유입관(L6), 및 바이패스관(L8)에 연결되는 관로가 일체형으로 형성되므로, 난방수의 수배관 구조를 컴팩트하게 구성할 수 있으며, 종래 수배관이 개별적으로 설치되는 구조와 비교하여 수배관의 관로 길이를 단축시킬 수 있어 난방수의 압력 손실을 줄여 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
[106]
이하, 도 4와 도 10 및 도 11을 참조하여, 직수/온수 수배관모듈(300) 내부의 직수와 온수 유로 및 직수의 믹싱 유로를 보다 상세하게 설명한다.
[107]
상기 직수/온수 수배관모듈(300)은, 직수가 유입되며 상기 유량조절밸브(310)의 입구에 연결된 제1직수 공급관(L9), 상기 유량조절밸브(310)의 출구와 상기 급탕열교환기(100)의 직수 유입구(113)에 연결된 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수가 공급되는 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13), 상기 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 입구에 연결된 제1직수 믹싱관(L14), 및 상기 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 출구에 연결된 제2직수 믹싱관(L15)이 일체화 된 수배관모듈로 구비될 수 있다.
[108]
상기 직수/온수 수배관모듈(300)은, 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)가 상부 양측에 구비되고, 제1직수 공급관(L9)과 제2온수 공급관(L13)이 하부 양측에 구비되며, 제3직수 공급관(L11)과 제1온수 공급관(L12)이 배면의 하부와 상부에 대각선 위치에 구비된다. 그리고, 직수/온수 수배관모듈(300)에는 상기 제2직수 공급관(L10)과 제1직수 믹싱관(14) 및 제2직수 믹싱관(L15)이 상호 연결되며 절곡되어 일체형 구조로 결합되므로, 종래 직수와 온수가 유동하는 수배관이 개별적으로 설치되는 구조와 비교하여 직수/온수 수배관의 관로 길이를 단축시켜 컴팩트하게 구성할 수 있으며, 수배관을 통과하는 온수의 열손실을 최소화 할 수 있어 안정적인 온수 공급이 가능하다. 또한, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)은 제1직수 공급관(L9)의 일측부에 물 보충관(L16)이 형성되어, 난방수 부족 시 물 보충을 위한 수배관 구조 또한 직수/온수 수배관모듈(300)에 일체로 형성할 수 있다.
[109]
이하, 도 12 내지 도 14를 참조하여, 보일러의 난방 모드와 온수 모드 및 과압 발생 시 난방수와 온수의 유동 경로를 설명한다.
[110]
도 12를 참조하면, 난방 모드 시, 주열교환기(30)에서 가열된 난방수는 난방수 주공급관(L1)을 따라 삼방밸브(210) 측으로 공급되고, 이 경우 삼방밸브(210)는 난방수 유입관(L6) 측으로는 폐쇄되고 난방수 공급관(L2) 측으로는 개방되도록 설정되어 삼방밸브(210)를 경유한 난방수는 난방수 공급관(L2)을 따라 난방소요처로 공급된다. 난방소요처를 경유하며 열을 전달한 난방수는 난방수 환수관(L3)을 통해 팽창탱크(10)로 유입되고, 팽창탱크(10)에 저장된 난방수는 순환펌프(20)의 작동에 의해 난방수 순환 유입관(L4)과 난방수 순환 유출관(L5)을 따라 주열교환기(30)로 공급되어 가열된 후 순환 유동하게 된다.
[111]
도 13을 참조하면, 온수 모드 시, 주열교환기(30)에서 가열된 난방수는 난방수 주공급관(L1)을 따라 삼방밸브(210) 측으로 공급되고, 이 경우 삼방밸브(210)는 난방수 공급관(L2) 측으로는 폐쇄되고 난방수 유입관(L6) 측으로는 개방되도록 설정되어 삼방밸브(210)를 경유한 난방수는 난방수 유입관(L6)을 따라 급탕열교환기(100)로 공급된다. 급탕열교환기(100)에서 직수에 열을 전달한 난방수는 난방수 유출관(L7)과 난방수 환수관(L3)을 따라 팽창탱크(10)로 유입되고, 팽창탱크(10)에 저장된 난방수는 순환펌프(20)의 작동에 의해 난방수 순환 유입관(L4)과 난방수 순환 유출관(L5)을 따라 주열교환기(30)로 공급되어 가열된 후 순환 유동하게 된다.
[112]
이와 동시에 제1직수 공급관(L9)을 통해 유입되는 직수는 유량조절밸브(310)를 거쳐 제2 내지 제3직수 공급관(L10,L11)을 통하여 급탕열교환기(100)로 공급되고, 급탕열교환기(100)를 경유하며 난방수의 열을 전달받아 가열된 온수는 제1 내지 제2온수 공급관(L12,L13)을 통하여 온수소요처로 공급된다.
[113]
온수 모드 시, 사용자에게 공급되는 온수의 온도가 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량이 조절되며, 선택적으로 주열교환기(30)에 열원을 제공하는 버너(31)의 연소량이 제어될 수 있다.
[114]
도 14를 참조하면, 난방모드 시 삼방밸브(210)에서 난방소요처로 연결되는 난방수 공급관(L2)이 폐쇄되거나, 온수 모드 시 삼방밸브(210)에서 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)이 폐쇄되어 난방배관 내에 과압이 발생한 경우에는, 바이패스관(L8)의 관로에 구비된 체크밸브(220)가 개방되어, 난방수 주공급관(L1)을 통해 삼방밸브(210)로 공급된 난방수는 바이패스관(L8)과 난방수 환수관(L3)을 통하여 팽창탱크(10)로 유입되어 난방배관 내에 발생된 과압 상태를 해제할 수 있게 된다. 따라서, 난방배관에 과압이 발생된 경우에 초래되는 순환펌프(20)를 비롯한 기타 부품의 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
[115]
본 명세서에서는 급탕열교환기(100)에서 난방수와 직수 간의 열교환이 이루어지는 경우를 예로 들었으나, 다른 실시예로 상기 급탕열교환기(100)는 물 이외에도 서로 다른 2유체 간의 열교환이 이루어지는 경우에도 적용될 수 있으며, 상기 급탕열교환기(100)를 대체하는 구성으로, 직수에 열원을 직접 공급하여 온수를 생성하는 순간식 온수기를 적용할 수도 있다.
[116]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

청구범위

[청구항 1]
버너(31)의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기(30)와, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수와 직수 간의 열교환에 의해 온수를 공급하는 급탕열교환기(100)를 구비한 보일러에 있어서, 상기 급탕열교환기(100)로 직수가 공급되는 직수 공급관에 구비되어 직수의 공급 유량을 조절하는 유량조절밸브(310)와, 상기 직수 공급관에서 분기되어 상기 급탕열교환기(100)에서 난방수와의 열교환에 의해 가열된 온수가 공급되는 직수 공급관에 연결되는 직수 믹싱관에 구비되어 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 직수를 믹싱하는 믹싱밸브(320)를 구비하며, 상기 급탕열교환기(100)를 경유하는 직수와 온수의 유로 및 상기 온수에 믹싱되는 직수의 유로를 제공하는 직수/온수 수배관모듈(300)을 포함하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 급탕열교환기(100)로 공급되는 직수의 온도를 감지하기 위한 제1온도센서(S1), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 직후의 온수 온도를 감지하기 위한 제2온도센서(S2), 및 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수에 상기 직수가 믹싱된 후의 온수 온도를 감지하기 위한 제3온도센서(S3); 상기 제1온도센서(S1)와 제2온도센서(S2) 및 제3온도센서(S3)에서 감지한 온도 정보를 기준으로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 유량조절밸브(310)와 믹싱밸브(320)의 개도량을 제어하는 제어부(400); 를 더 포함하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 난방수의 온도를 감지하기 위한 제4온도센서(S4)를 더 포함하고, 상기 제어부(400)는 상기 제4온도센서(S4)에서 감지한 난방수의 온도를 기준으로, 상기 제3온도센서(S3)에서 감지되는 온수 온도가 사용자에 의해 설정된 목표 온수 온도에 도달하도록 상기 버너(31)의 연소량을 제어하는 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)은, 직수가 유입되며 상기 유량조절밸브(310)의 입구에 연결된 제1직수 공급관(L9), 상기 유량조절밸브(310)의 출구와 상기 급탕열교환기(100)의 직수유입구에 연결된 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11), 상기 급탕열교환기(100)를 통과한 온수가 공급되는 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13), 상기 제2직수 공급관(L10)과 제3직수 공급관(L11)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 입구에 연결된 제1직수 믹싱관(L14), 및 상기 제1온수 공급관(L12)과 제2온수 공급관(L13)의 연결부와 상기 믹싱밸브(320)의 출구에 연결된 제2직수 믹싱관(L15)이 일체화 된 수배관모듈로 구비된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수를 난방소요처 측으로 연결되는 난방수 공급관(L2)으로 공급하거나, 상기 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)으로 선택적으로 공급하기 위해 난방수의 유로를 전환하는 삼방밸브(210); 상기 난방수 공급관(L2) 및 상기 난방수 유입관(L6)과는 별도의 유로를 제공하며 상기 삼방밸브(210)의 일측으로 형성되어, 상기 난방소요처와 상기 주열교환기(30)를 연결하는 난방수 환수관(L3)으로 연결되는 바이패스관(L8); 상기 바이패스관(L8)의 관로에 구비되어, 상기 난방수 공급관(L2), 또는 상기 난방수 유입관(L6)이 폐쇄되어 과압이 발생한 경우, 상기 삼방밸브(210)에서 상기 난방수 환수관(L3)을 향하는 일방향으로만 유체의 유동을 허용하는 체크밸브(220); 및 상기 삼방밸브(210)와 바이패스관(L8) 및 체크밸브(220)가 내부에 일체형으로 구비되어, 상기 주열교환기(30)에서 공급되는 난방수가 난방소요처 또는 급탕열교환기(100)를 경유하여 환수되는 유로와, 상기 바이패스관(L8)을 경유하여 환수되는 유로를 제공하는 난방수 수배관모듈(200); 을 더 포함하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 6]
제5항에 있어서, 상기 난방소요처 측으로 연결되는 난방수 공급관(L2), 또는 상기 급탕열교환기(100) 측으로 연결되는 난방수 유입관(L6)이 폐쇄되어 과압이 발생한 경우, 상기 주열교환기(30)에서 가열된 난방수는, 상기 삼방밸브(210)로 공급된 후, 상기 삼방밸브(210)의 일측에 연통된 바이패스관(L8)으로 유입되어, 상기 체크밸브(220)를 통과한 후, 팽창탱크(10)로 유입되고, 상기 팽창탱크(10) 내에 저장된 난방수는 순환펌프(20)에 의해 상기 주열교환기(30)로 순환 유동함으로써, 난방배관 내의 과압 발생이 방지되는 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 7]
제5항에 있어서, 상기 급탕열교환기(100)는, 다수개의 플레이트가 적층되어 그 내부에 난방수와 직수가 각 층마다 교대로 유동하며 열교환이 이루어지도록 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 서로 분리되어 형성되되, 상기 다수개의 플레이트 중 전방에 위치한 전면 플레이트(110)에는, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 일측에 형성된 난방수 유입관(L6)으로 유입되어 상기 난방수 유로(P1)를 경유한 후에 배출되는 난방수 유출관(L7)이 상기 난방수 유입관(L6)에 근접하게 위치하도록 난방수의 유로를 형성하는 난방수 배출가이드부(110c)와, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 타측에 형성된 직수 공급관(L11)으로 유입되어 상기 직수 유로(P2)를 경유한 후에 배출되는 온수 공급관(L12)이 상기 직수 공급관(L11)에 근접하게 위치하도록 온수의 유로를 형성하는 온수 배출가이드부(110d)가 형성된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 8]
제7항에 있어서, 상기 난방수 수배관모듈(200)의 일측에는 상기 급탕열교환기(100)의 난방수 유입관(L6)과 난방수 유출관(L7)이 착탈되도록 조립되고, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)의 일측에는 상기 급탕열교환기(100)의 직수 공급관(L11)과 온수 공급관(L12)이 착탈되도록 조립되는 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 9]
제8항에 있어서, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 일측에는, 상기 난방수 유입관(L6)에 연결되는 난방수 유입공(111)이 형성되고, 상기 난방수 유입공(111)의 일측에는, 상기 난방수 유출관(L7)에 연결되는 난방수 유출공(112)이 형성되며, 상기 난방수 배출가이드부(110c)는, 상기 전면 플레이트(110)의 상부 타측을 향해 전방으로 배출되는 난방수를 상기 난방수 유출공(112)으로 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 전면 플레이트(110)의 하부 타측에는, 상기 직수 공급관(L11)에 연결되는 직수 유입공(113)이 형성되고, 상기 전면 플레이트(110)의 상부에는 상기 난방수 배출가이드부(110c)가 형성되지 않은 영역 중 상기 직수 유입공(113)과 근접한 위치에 상기 온수 공급관(L12)에 연결되는 온수 유출공(114)이 형성되며, 상기 온수 배출가이드부(110d)는, 상기 전면 플레이트(110)의 상부 일측을 향해 전방으로 배출되는 온수를 상기 온수 유출공(114)으로 유도하도록 형성된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 11]
제10항에 있어서, 상기 전면 플레이트(110)의 후방에는, 하부 일측에 난방수 유입공(121)이 형성되고, 상부 타측에 난방수 유출공(122)이 형성되며, 하부 타측에 직수 유입공(123)이 형성되고, 상부 일측에 온수 유출공(124)이 형성된 평판 플레이트(120)가 적층되고, 상기 난방수 배출가이드부(110c)와 온수 배출가이드부(100d)의 테두리부는, 상기 평판 플레이트(120)에 밀착되며, 상기 테두리부의 내측부는 전방으로 돌출되어 난방수와 온수의 배출유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 12]
제11항에 있어서, 상기 평판 플레이트(120)의 후방에는 상기 난방수 유로(P1)와 직수 유로(P2)가 교대로 형성되도록 대각선 방향에 위치하는 보스부가 전후방으로 교차하도록 형성된 복수개의 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)가 교대로 적층되고, 상기 제1플레이트(130)와 제2플레이트(140)에는, 상반된 방향으로 절곡된 다수개의 제1비드(135)와 제2비드(145)가 형성되되, 상기 제1비드(135)와 제2비드(145)의 중첩된 틈새로 유체의 유동이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 13]
제12항에 있어서, 최후방에 적층되는 상기 제2플레이트(140)의 후방에는, 직수의 유로가 후방에서 전방을 향하도록 전환하기 위한 제1유로전환 플레이트(150)와, 난방수의 유로가 후방에서 전방을 향하도록 전환하기 위한 제2유로전환 플레이트(160)가 순차로 적층된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 14]
제13항에 있어서, 상기 제1유로전환 플레이트(150)에는, 하부 일측에 난방수 유입공(151)이 형성되고, 상부 타측에는 난방수 유출공(152)이 형성되며, 하부 타측과 상부 일측은 전후방으로 막힌 형상으로 이루어지고, 상기 제2유로전환 플레이트(150)는, 전체 영역이 전후방으로 막힌 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.
[청구항 15]
제1항에 있어서, 상기 직수/온수 수배관모듈(300)에는, 난방수의 부족 시 직수를 유입받아 난방수를 보충하기 위한 물보충관(L16)과, 상기 물보충관(L16)의 관로에 구비되어 직수의 흐름을 단속하는 보충수밸브(330)가 구비된 것을 특징으로 하는 안정적인 온수공급이 가능한 보일러.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]

[도13]

[도14]