KR100951152B1 - 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창탱크 내부에 격막이 없는 밀폐형 구조의 팽창탱크를 구비함으로써 팽창탱크의 부피를 소형화할 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 난방환수가 내부에 저장되고 난방수의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 있어서, 상기 팽창탱크는, 난방수가 유입되는 난방수유입구와 난방수가 순환펌프 측으로 유출되는 난방수유출구가 형성되고, 비격막구조로서 내부공간이 대기와 차단된 밀폐형으로 이루어지고; 상기 팽창탱크 내부의 난방수 수위를 감지하는 수위감지센서와, 상기 팽창탱크 내부공간의 압력을 일정압력 이하로 유지시키기 위한 과압안전변이 설치된 것;을 특징으로 한다.

가스보일러, 팽창탱크, 밀폐, 기수분리, 수위감지센서, 과압안전변

Description

밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러{GAS BOILER HAVING CLOSED TYPE CISTERN TANK}

본 발명은 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팽창탱크의 용량을 소형화하고 별도의 기수분리기가 필요없는 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러에는 대기개방형 가스보일러와 대기차단형 가스보일러가 있다.

도 1은 종래의 대기개방형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도이다.

대기개방형 가스보일러에는, 난방수를 순환시키는 순환펌프(10), 상기 순환펌프(10)에 의해 압송된 난방수에 버너(21)의 열에너지를 전달하기 위한 주열교환기(20), 난방가동시에는 난방배관(난방소요처)으로 난방수를 공급하고 온수사용시에는 온수열교환기(40)측으로 난방수를 공급하는 삼방변(30), 온수사용시 직수를 가열시켜 온수를 공급하는 온수열교환기(40), 난방환수가 내부에 저장되고 난방수의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창탱크(50)가 구비된다. 미설명부호 61은 난방수공급관, 62는 난방환수관, 63은 직수관, 64는 온수관이다.

상기 팽창탱크(50)에는 내부의 난방수가 정해진 수위 범위 내에 있는지 여부를 감지하기 위한 수위감지센서(51)가 설치되고, 내부의 난방수가 일정 수위를 초과하는 경우 외부로 흘러 넘치도록 오버플로우관(52)이 형성되어 있어 난방수가 대기에 개방된 구조로 되어 있다.

이와 같은 대기개방형 가스보일러는, 구조가 간단하고, 저가인 장점이 있으나, 난방수 순환계가 대기에 개방되어 있어 보일러를 난방배관(난방소요처)보다 낮은 곳에 설치하지 못하므로 위치제약이 따르는 문제점이 있으며, 또한 난방수가 공기에 노출되어 산소가 유입되므로 난방배관 내에 부식이 발생할 염려가 있다.

도 2는 종래의 대기차단형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도, 도 3은 종래의 밀폐형 팽창탱크가 설치되기 전의 상태를 보여주는 개략도, 도 4는 도 3의 팽창탱크에 최대압력이 걸렸을 때를 보여주는 개략도이다.

대기차단형 가스보일러에는, 순환펌프(10), 주열교환기(20), 버너(21), 삼방변(30), 온수열교환기(40)가 구비된 점에서는 대기개방형 가스보일러와 기본적으로 동일하지만, 팽창탱크(70)가 대기와 차단된 밀폐형이라는 점과 기수분리기(71), 과압안전변(72), 압력계(73)가 추가로 설치된 점에서 대기개방형과 구분된다.

상기 팽창탱크(70)는 외부 공기가 차단된 밀폐형 탱크로서, 내부에는 고무판(70a)이 설치되고, 상기 고무판(70a)을 사이에 두고 기체(일례로, 질소)가 내부에 수용된 기체저장부(70b)와 난방수가 수용되는 난방수저장부(70c)가 형성되어 있다. 상기 고무판(70a)은 작용하는 압력에 따라 변형됨으로써 난방수의 압력변화를 흡수하도록 되어 있다. 난방수저장부(70c)는 난방환수가 통과하는 배관과 연결되어 있다.

상기와 같은 대기차단형 가스보일러는, 대기개방형 가스보일러와 달리 보일러의 설치위치에 제약을 받지 않고, 난방수 순환계가 대기와 차단되어 있어 난방수로 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있는 반면, 구조가 복잡하고 가격이 비싼 단점이 있으며, 특히 기수분리기가 필요하고 기수분리기가 있어도 배관 내의 공기 제거가 어려운 문제점이 있다.

또한 대기차단형 가스보일러는 팽창탱크 내의 압력이 대기압 이하가 되면 진공이 걸리므로 순환펌프(10)를 가동시키더라도 난방수를 정상적으로 순환시키지 못하기 때문에, 이 경우에는 순환펌프(10)의 가동을 중단시킨 후 자동 또는 수동으로 물을 보충하여야 한다.

또한 대기차단형 가스보일러는 팽창탱크를 충분히 활용하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 난방수의 압력이 최대로 걸렸을 때 기체저장부(70b)에 질소가 압축되어 있는 공간이 필요하게 되고, 이 공간은 팽창된 난방수를 흡수하지 못하여 불필요한 공간이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 팽창탱크 내부에 격막이 없는 밀폐형 구조의 팽창탱크를 구비함으로써 팽창탱크의 부피를 소형화할 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 기수분리기를 구비하지 않고도 팽창탱크가 기수분리기의 기능을 할 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 있다.

또한 본 발명은 팽창탱크 내부에 대기압 이하의 압력이 걸리더라도 순환펌프의 가동을 중단하지 않고 정상적으로 작동시킬 수 있는 가스보일러를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명은, 난방환수가 내부에 저장되고 난방수의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 있어서, 상기 팽창탱크는, 난방수가 유입되는 난방수유입구와 난방수가 순환펌프 측으로 유출되는 난방수유출구가 형성되고, 비격막구조로서 내부공간이 대기와 차단된 밀폐형으로 이루어지고; 상기 팽창탱크 내부의 난방수 수위를 감지하는 수위감지센서와, 상기 팽창탱크 내부공간의 압력을 일정압력 이하로 유지시키기 위한 과압안전변이 설치된 것;을 특징으로 한다.

이 경우 상기 과압안전변은 상기 팽창탱크의 최상단부에 설치되어 난방수보다 공기가 먼저 배출되는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 팽창탱크는 순환펌프의 입구측에 근접하게 설치되어 상기 팽창탱크에서 기수분리가 이루어지는 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 수위감지센서의 하단부는 상기 팽창탱크의 바닥면에 근접하도록 설치된 것으로 구성될 수 있다.

또한 상기 수위감지센서에서 적정수위로 감지된 경우에는 팽창탱크 내부의 압력이 대기압 이하인 경우에도 상기 순환펌프는 정상 가동되는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 밀폐형 팽창탱크 내부에 격막이 없는 구조이므로 팽창탱크의 제작이 용이하고 팽창탱크의 부피를 소형화할 수 있다.

또한 팽창탱크 내부의 압력이 대기압 이하가 되더라도 보일러의 가동을 중단함이 없이 정상적으로 가동할 수 있다.

또한 난방수 순환계를 밀폐형으로 구성하면서도 별도의 기수분리기를 설치하지 않고도 기수분리가 원활히 이루어질 수 있다.

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

도 5는 본 발명의 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러를 보여주는 개략도이다.

본 발명의 가스보일러에는, 난방수를 순환시키는 순환펌프(10), 상기 순환펌프(10)에 의해 압송된 난방수에 버너(21)의 열에너지를 전달하기 위한 주열교환기(20), 난방가동시에는 난방배관(난방소요처)으로 난방수를 공급하고 온수사용시에는 온수열교환기(40)측으로 난방수를 공급하는 삼방변(30), 온수사용시 직수를 가열시켜 온수를 공급하는 온수열교환기(40), 난방수공급관(61), 난방환수관(62), 직수관(63), 온수관(64)이 종래와 동일하게 구비된다.

본 발명은 밀폐형 팽창탱크(100)를 구비한다. 상기 팽창탱크(100)는 내부에 격막이 없는 구조로서, 내부에 수용된 난방수가 대기와 접촉하지 않는 밀폐형으로 이루어져, 난방수 순환계를 대기차단형으로 구성하게 된다.

상기 팽창탱크(100)의 상부에는 수위감지센서(110)가 설치된다. 상기 수위감지센서(110)는 단축도전체(110a)와 장축도전체(110b)로 이루어지고, 단축도전체(110a)와 장축도전체(110b) 사이의 저항을 측정하여 팽창탱크(100) 내에 적정량의 난방수가 있는지를 판단한다.

이 경우 팽창탱크(100) 내부에 공기가 존재하는 공간을 충분히 확보하기 위하여, 상기 수위감지센서(110)의 단축도전체(110a)와 장축도전체(110b) 하단부는 팽창탱크(100)의 바닥면에 근접하도록 설치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 수위감지센서(110)가 팽창탱크(100)의 상단부에 설치되어 있으나, 수위감지센서(110)의 길이를 짧게 하여 팽창탱크(100)의 측면하부 또는 바닥면에 설치할 수도 있고, 순환펌프(10)와 팽창탱크(100) 사이의 연결관에 설치하여 난방수의 존재 여부를 감지하는 센서의 구성으로 대체하는 것도 가능하다.

상기 팽창탱크(100)의 상부에는 팽창탱크(100) 내부공간의 압력을 일정압력 이하로 유지시키기 위한 과압안전변(120)이 설치된다. 상기 과압안전변(120)은, 일례로, 내부에 스프링이 구비되고 팽창탱크(100) 내부공간의 압력이 스프링의 탄성력보다 커지게 되면 밸브가 열려 팽창탱크(100) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 압력을 하강시키도록 구성된다.

이 경우 상기 과압안전변(120)은 팽창탱크(100)의 최상단부에 설치되어, 팽창탱크(100) 내부에 수용된 난방수보다 상부의 공기가 먼저 배출되는 것이 바람직하다.

상기 팽창탱크(100)의 하부 바닥에는 난방환수관(62)과 연결되어 난방수가 유입되는 난방수유입구(100a)와 팽창탱크(100) 내부에 저장된 난방수가 순환펌프(10) 측으로 유출되는 난방수유출구(100b)가 형성되어 있다.

또한 본 발명은 난방수 순환계가 대기차단형이므로 난방수에 유입된 공기를 분리하는 것이 필요한데, 상기 팽창탱크(100)에서 기수분리가 이루어지므로 별도의 기수분리기를 구비할 필요가 없다.

이 경우 순환펌프(10)로 기포가 유입되는 것을 방지하기 위하여, 팽창탱크(100)는 순환펌프(10)의 입구측(10a)에 근접하게 설치되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 의한 가스보일러의 작용을 설명한다.

도 5를 참조하면, 난방배관 내의 난방수 순환시 공기가 팽창탱크로 유입되는 경우, 유입된 공기가 작은 경우에는 팽창탱크(100)의 내부 상측 공간에서 공기를 흡수하게 되고, 유입된 공기가 많은 경우에는 팽창탱크(100) 내부의 난방수 수위가 낮아지므로 수위감지센서(110)에서 적정수위 이하라고 판단되면 자동보충수밸브(도면에 미도시)를 통해 물이 공급된다.

이와 같이 물이 공급되어 팽창탱크(100) 내부 압력이 허용압력 이하이면 그대로 작동하고, 팽창탱크(100) 내부 압력이 허용압력 이상이면 과압안전변(120)이 작동되어 공기를 외부로 배출시킨다.

도 6은 현재 보일러 분야의 일반적인 관례에 따를 때 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 충분한 경우를 나타내는 도면이다.

도 6(a)는 난방수 수온이 떨어져 난방수압이 최소인 경우를 나타내고 있고, 도 6(b)는 난방수 수온의 상승으로 난방수압이 최대인 경우를 나타내고 있다. 따라서 난방수압의 변화에 따라 팽창탱크(100) 내의 수위만 변화하게 되고, 팽창탱크(100) 내의 압력은 항상 정압으로 유지된다.

도 7은 현재 보일러 분야의 일반적인 관례에 따를 때 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 충분하지 않은 경우를 나타내는 도면이다.

도 7(a)는 보일러의 최초 설치 후 보일러 사용 전 팽창탱크를 나타내고 있고, 도 7(b)는 보일러의 최초 사용시 난방수 수온의 상승으로 난방수압이 최대인 경우를 나타내고 있으며, 도 7(c)는 난방가동의 정지로 난방수 수온이 떨어져 난방 수압이 최소인 경우를 나타내고 있다.

도 7(b)에서와 같이 난방수압이 최대가 되어 팽창탱크(100) 내부의 압력이 허용압력 이상이 되면 과압안전변(120)이 개방되어 공기를 외부로 배출시키고 난방수의 수위는 매우 높아지게 된다.

그 후 도 7(c)에서와 같이 난방수압이 최소가 되는 경우에는 팽창탱크(100) 내부의 압력이 경우에 따라서는 대기압 이하가 될 수 있는데, 이 경우에도 보일러는 정상적으로 가동된다.

도 8은 현재 보일러 분야의 일반적인 관계에 따를 때 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 과도하게 작은 경우를 나타내는 도면이다.

도 8(a)는 보일러의 최초 설치 후 보일러 사용 전 팽창탱크를 나타내고 있고, 도 8(b)는 보일러의 최초 사용시 난방수 수온의 상승으로 난방수압이 최대인 경우를 나타내고 있고, 도 8(c)는 난방가동의 정지로 난방수 수온이 떨어져 난방수압이 최소인 경우를 나타내고 있으며, 도 8(d)는 도 8(c) 상태에서 자동보충수밸브를 통해 물이 보충된 경우를 나타내고 있다.

도 8(b)에서와 같이 난방수압이 허용 최대치에 도달하면 팽창탱크 내부는 난방수로 가득차게 되고 공기층이 없어지게 된다. 이 상태에서 도 8(c)에서와 같이 난방수압이 최소가 되면 수위가 감소하고, 만약 수위감지센서(120)에 의해 난방수가 부족하다고 판단되면 자동보충수밸브를 작동시켜 물을 보충하게 된다. 이후에는 상기 사이클을 반복하게 된다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 난방배관 내의 관수용량에 관계없이 보일러를 정상적으로 작동시킬 수 있고, 격막이 없는 팽창탱크를 사용하면서도 밀폐형 시스템으로 구성할 수 있어 별도의 기수분리기가 불필요하고 종래에 비하여 팽창탱크 용량을 줄일 수 있다.

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.

도 1은 종래의 대기개방형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 2는 종래의 대기차단형 가스보일러의 구성을 보여주는 개략도,

도 3은 종래의 밀폐형 팽창탱크가 설치되기 전의 상태를 보여주는 개략도,

도 4는 도 3의 팽창탱크에 최대압력이 걸렸을 때를 보여주는 개략도,

도 5는 본 발명의 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러를 보여주는 개략도,

도 6은 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 충분한 경우를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 충분하지 않은 경우를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 팽창탱크 용량이 난방배관의 관수용량에 비하여 과도하게 작은 경우를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 순환펌프 20 : 주열교환기

21 : 버너 30 : 삼방변

40 : 온수열교환기 100 : 팽창탱크

110 : 수위감지센서 120 : 과압안전변

Claims (5)

1. 난방환수가 내부에 저장되고 난방수의 압력변화를 흡수하기 위한 팽창탱크를 구비한 가스보일러에 있어서,

   상기 팽창탱크는, 난방수가 유입되는 난방수유입구와 난방수가 순환펌프 측으로 유출되는 난방수유출구가 형성되고, 비격막구조로서 내부공간이 대기와 차단된 밀폐형으로 이루어지고;

   상기 팽창탱크 내부의 난방수 수위를 감지하는 수위감지센서와, 상기 팽창탱크 내부공간의 압력을 일정압력 이하로 유지시키기 위한 과압안전변이 설치되고;

   상기 팽창탱크는 순환펌프의 입구측에 근접하게 설치되어 상기 팽창탱크에서 난방수와 난방수 중에 포함된 기체의 기수분리가 이루어지는 것;을 특징으로 하는 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 과압안전변은 상기 팽창탱크의 최상단부에 설치되어 난방수보다 공기가 먼저 배출되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수위감지센서의 하단부는 상기 팽창탱크의 바닥면에 근접하도록 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수위감지센서에서 적정수위로 감지된 경우에는 팽창탱크 내부의 압력이 대기압 이하인 경우에도 상기 순환펌프는 정상 가동되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 팽창탱크를 구비한 가스보일러.

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