KR100751485B1 - 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기를 이용하여 외부에서 유입된 저온수를 고온으로 가공하여 배출하는 보일러에 관한 것이다. 본 발명은, 하부에 마련된 급수관(52)을 통해 저온수를 저수하고, 저수된 저온수가 가열되면 상부에 마련된 배수관(54)으로 배출하는 저수조(50); 상기 저수조(50)의 저온수 일부를 급속가열하는 급탕기(60); 상기 급탕기(60)에서 급속가열된 고온수를 상기 저수조(50)의 상부로 유도하여 공급하는 온수공급관(70) 및; 상기 온수공급관(70)으로 유도되는 고온의 온수를 집수하면서 확산시키고, 확산되는 온수를 타측에 형성된 배출공(80a)을 통해 상기 저수조(50)의 상부에 제공하는 집수챔버(80);를 포함한다. 본 발명은, 저수조(50)의 일부 저온수가 급탕기(60)에서 급속가열된 후, 온수공급관(70)을 통해 저수조(50)의 배수관(54)에 공급되고, 급속가열된 고온의 온수가 저수조(50) 하부의 저온수와 대류하므로, 사실상 곧바로 난방을 할 수 있을 뿐만 아니라 저수조(50)의 저온수를 단시간에 가열 및 축열할 수 있다. 따라서, 본 발명은 저비용으로 난방효율을 극대화할 수 있다.

전기, 보일러, 저수, 히터, 난방

Description

전기보일러 { ELECTRIC BOILER }

도 1은 일반적인 전기보일러를 도시한 종단면도;

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러를 도시한 종단면도;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러를 도시한 종단면도; 및

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러의 실험결과를 도시한 도표.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

50: 저수조 52 : 급수관

54 : 배수관 60: 급탕기

62 : 격리챔버 62a : 관통공

64 : 전열히터 66 : 배플

70 : 온수공급관 80 : 집수챔버

80a : 배출공 82 : 토출관

90 : 순환부재 92 : 바이패스관

94 : 순환펌프

본 발명은 전기를 이용하여 저수된 물을 가열하는 전기보일러에 관한 것으로서, 저수된 일부의 물을 순간적으로 가열하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 가열된 일부의 물을 이용하여 축열할 수 있는 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기보일러는 가정이나 공장 또는 농축산 농가 등에서 사용된다. 특히, 공장이나 농가등에 사용되는 전기보일러는 산업용으로 분류되어 대용량으로 제조되며, 주로 가격이 저렴한 심야의 전기를 이용하여 저수된 물을 가열한다.

이러한 일반적인 전기보일러는 도 1에 도시된 바와 같이, 급수관(5)을 통해 저수조(2)에 저수된 저온수를 저수조(2)의 하부에 설치된 전열히터(3)를 통해 고온으로 가열하여 배수관(4)으로 배출한다. 이때, 저수조(2)에 저수된 저온수는 전열히터(3)에 의해 서서히 가열되며, 온도차에 의해 저수조(2)의 내부를 순환하면서 전체적으로 가열된다. 즉, 저수조(2)에 저수된 물은 시간이 경과함에 따라 전체적으로 가열된다.

여기서, 급수관(5) 및 배수관(4)은 미도시된 순환식 난방배관에 연결된다. 따라서, 미도시된 난방배관은 배수관(4)으로 공급되는 고온의 온수를 이용하여 방바닥을 가열하거나, 미도시된 송풍팬을 통해 공장 또는 농가의 비닐하우스에 온기를 공급한다.

이러한 미도시된 난방배관은 양단부가 배수관(4) 및 급수관(5)에 제각기 연결되어 폐루프형태를 이룬다. 따라서, 난방배관은 배수관(4)을 통해 고온의 온수를 공급받아서 순환시킨 후, 순환되면서 냉각되는 온수를 급수관(5)으로 다시 공급한다. 즉, 난방배관은 난방에 이용되면서 저온수로 변환된 고온의 온수가 전열히 터(3)에 의해 다시 가열되어 배수관(4)을 통해 재순환되도록, 난방에 이용된 온수를 급수관(5)으로 재공급한다.

이때, 난방배관에 의해 급수관(5)으로 재공급되는 온수는 난방시의 열교환에 의해 저온으로 변환되어 재공급된다. 즉, 급수관(5)은 저온의 저온수가 재공급된다. 따라서, 전열히터(3)는 급수관(5)으로 재공급된 저온수를 다시 가열하여 저수조(2)의 배수관(4)으로 공급한다.

그러나, 이러한 일반적인 전기보일러는 도시된 바와 같이 저수조(2)에 저수된 저온수가 전열히터(3)에 의해 모두 가열되어야 배수관(4)을 통해 고온의 온수가 배출되므로, 고온의 온수를 제때에 즉시 사용할 수 없을 뿐만 아니라 저온수의 가열시간이 매우 과도하게 소요되는 문제가 있다.

특히, 일반적인 보일러는 대용량으로 제조될 경우, 대형 저수조(2)의 저온수가 약 1시간 정도 가열되어야 저온수가 난방에 적합한 온도로 가열된다. 따라서, 대용량의 일반적인 전기보일러는 고온의 온수를 즉시 사용할 수 없을 뿐만 아니라 적시에 계속해서 사용할 수 없으며, 약 1시간 정도의 가열시간이 소요되어야만 비로소 실질적인 난방을 실시할 수 있다.

또한, 대용량으로 제조된 일반적인 전기보일러는, 난방을 실시한 후 저수조(2)의 하부(L)측 급수관(5)으로 재공급되는 저온수를 전열히터(3)가 가열하는 와중에 저수조(2)의 상부(U)측 배수관(4)으로 저수조(2)의 온수가 배출되므로, 전열히터(3)를 쉬지않고 계속적으로 작동시켜야 하는 문제도 있다.

물론, 전열히터(3)의 용량을 추가할 경우 저수조(2)의 저온수를 보다 빨리 가열할 수 있다. 즉, 전열히터(3)의 수량을 증가시킬 경우 저온수를 보다 빨리 가열할 수 있다. 하지만, 전열히터(3)의 용량을 추가할 경우 전열히터(3)의 추가비용으로 인하여 전기보일러의 제조비용 및 판매단가가 상승하는 문제가 있다.

따라서, 대용량으로 제조된 대부분의 일반적인 전기보일러는 전열히터(3)를 추가하지 않고, 값이 싼 심야전기를 이용하여 저수조(2)의 저온수를 가열한다. 하지만, 대용량의 일반적인 전기보일러는 심야전기를 이용하여도 전술한 바와 같이 가열시간이 과도하게 소요되므로 전기세가 과도하게 청구된다.

한편, 대용량의 일반적인 전기보일러는 심야전기를 이용하여 밤새도록 난방을 실시한다. 그리고, 난방이 중지될 경우, 저수조(2)에서 가열된 온수를 낮시간에 이용할 수 있도록 저수조(2)의 저온수를 고온으로 가열하여 축열시킨다. 즉, 전기보일러는 심야전기를 이용하여 밤새도록 난방을 실시할 뿐만 아니라 저수조(2)의 저온수를 고온으로 가열하여 저온수를 예비적으로 축열시킨다. 하지만, 대용량의 일반적인 전기보일러는 전술한 바와 같은 과도한 가열시간으로 인하여 전기세가 과도하게 청구된다.

다른 한편, 전술한 일반적인 전기보일러는 저수조(2)에서 가열된 온수가 배수관(4)을 통해 계속해서 배출되고, 급수관(5)을 통해 냉각된 온수가 계속해서 유입되므로, 저수조(2)의 저온수를 약 88℃ 이상의 온도로 가열하기란 사실상 불가능하다. 물론, 저수조(2)에서 가열된 온수가 배수관(4)으로 배출되지 않을 경우, 저온수는 약 88℃ 이상으로 가열될 수 있다. 하지만, 일반적인 전기보일러는 온수가 배수관(4)을 통해 계속해서 배출되므로 약 88℃ 이상으로 가열되지 않는다. 따라 서, 일반적인 전기보일러는 약 88℃ 이하로 가열된 온수를 이용하여 난방을 실시하므로 높은 난방효율을 기대할 수 없다. 즉, 일반적인 전기보일러는 난방효율이 낮다.

또한, 일반적인 전기보일러는 약 88℃ 이하로 가열된 온수가 미도시된 난방배관을 통해 난방을 실시한 후 약 60℃ 이하로 변환되어 저수조(2)의 급수관(5)으로 재공급되므로, 저수조(2)의 하부(L)가 급격하게 냉각되는 문제도 있다. 즉, 저수조(2)는 상부(U)가 약 88℃로 가열되지만, 하부(L)가 약 60℃로 냉각된다. 따라서, 일반적인 전기보일러는 전열히터(3)가 저수조(2)의 하부(L)로 공급된 저온수를 계속적으로 가열하여도, 저수조(2)의 내부 온도가 점점 하강한다. 물론, 저수조(2)는 내부 온도가 하강함에 따라 배수관(4)으로 약 84℃의 온수를 배출한다. 즉, 저수조(2)는 내부 온도가 약 84℃까지 하강한다. 이렇게, 저수조(2)의 온도가 약 84℃까지 하강하므로, 일반적인 전기보일러는 더욱 난방효율이 떨어진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 저수조에 저수된 저온수의 일부를 순간적으로 신속하게 급속가열하여 저수조의 상부에 자동으로 제공하는 순간온수식 메커니즘이 마련된 전기보일러를 제공하기 위함이 그 목적이다.

또한, 저온수의 일부를 한곳에 격리시켜서 동시다발적으로 가열할 수 있으며, 더 나아가 격리된 저온수를 분할식으로 구획하여 동시다발적으로 가열할 수 있는 전기보일러를 제공하기 위함이 다른 목적이다.

아울러, 격리상태로 급속가열된 온수를 저수조의 상부에서 집수하여 확산시키는 메커니즘이 마련된 전기보일러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

게다가, 저수조의 상부에 존재하는 온수를 저수조의 하부에 강제적으로 공급하여 순환시키는 메커니즘이 마련된 전기보일러를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전기보일러는, 사방이 밀폐되어 하부에 마련된 급수관으로 유입되는 저온수를 충전하여 저수하고, 저수된 저온수를 고온으로 가열하여 상부에 마련된 배수관을 통해 외부로 배출하는 저수조; 상기 저수조에 저수된 저온수의 일부를 격리시켜서 외부에서 공급되는 전기를 이용하여 고온으로 급속가열하는 급탕기 및; 상기 급탕기에서 급속가열된 고온의 온수를 상기 저수조의 상부로 유도하여, 상기 저수조의 상부 및 상기 저수조의 배수관에 고온의 온수를 공급하는 온수공급관;을 포함하며, 상기 저수조의 상부에서 상기 온수공급관의 토출측 단부가 연결된 일측을 통해 상기 온수공급관으로 유도되는 고온의 온수를 집수하면서 확산시키고, 확산되는 온수를 타측에 형성된 배출공을 통해 상기 저수조의 상부에 제공하는 집수챔버;를 더 포함하는 전기보일러.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 참고하여 설명하면 다음과 같으며, 첨부된 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러를 도시한 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러는 저온수를 충전하여 저수하는 저수조(50); 이 저수조(50)에 저수된 저온수의 일부를 고온으로 급속가열하여 고온의 온수를 제공하는 급탕기(60) 및; 이 급탕기(60)에서 가열된 고온의 온수를 저수조(50)의 상부에 공급하는 온수공급관(70);을 포함한다. 이러한 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러의 구성요소를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 저수조(50)는 사방이 밀폐된 원통형 또는 다각형식 원통형으로 형성되며, 도시된 바와 같이 하부(L) 및 상부(U)에 급수관(52) 및 배수관(54)이 동일체로 제각기 마련된다. 이러한 저수조(50)는 급수관(52) 및 배수관(54)에 미도시된 폐루프형태의 순환식 난방배관이 연결된다. 따라서, 저수조(50)는 급탕기(60)에 의해 가열된 고온의 온수를 난방배관에 연결된 배수관(54)을 통해 외부로 배출하고, 난방에 이용되면서 감온된 저온수를 난방배관에 연결된 급수관(52)을 통해 공급받는다.

다음, 급탕기(60)는 도시된 바와 같이 저수조(50)의 내부에 내장되며, 저수조(50)에 저수된 저온수의 일부를 격리시켜서 외부에서 공급되는 전기를 이용하여 고온으로 급속가열한다. 즉, 급탕기(60)는 전기를 이용하여 저온수의 일부를 가열한다. 이러한 급탕기(60)는 저수조(50)의 중간이나 상부(U)에 설치할 수 있다. 하지만, 급탕기(60)는 저온의 저온수가 가열되어 온도차에 의해 상승하면서 자연적으로 대류하도록, 도시된 바와 같이 저수조(50)의 하부(L)에 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 급탕기(60)는 열교환의 특성을 고려하여 저수조(50)의 하부(L)에 설치하는 것이 바람직하다.

이러한 급탕기(60)는 예컨대, 도시된 바와 같이 저수조(50)의 하부(L)에 일체적으로 내장되는 밀폐식 격리챔버(62) 및; 이 격리챔버(62)에 내장되는 전열히터(64);를 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 전술한 격리챔버(62)는 도시된 바와 같이 일측에 관통공(62a)이 형성된다. 그리고, 타측에 온수공급관(70)이 일체적으로 연결된다. 이때, 관통공(62a)은 격리챔버(62)의 하부에 형성되고, 온수공급관(70)은 격리챔버(62)의 상부에 연결된다. 따라서, 격리챔버(62)는 관통공(62a)을 통해 저수조(50)의 하부(L)에 저수된 저온수의 일부를 유입하여 격리시킨다. 그리고, 격리된 저온수의 일부를 내장된 전열히터(64)로 가열하여 온수공급관(70)에 공급한다.

한편, 전술한 전열히터(64)는 도시된 바와 같이 격리챔버(62)에 내장되어 외부의 전기에 의해 발열하면서 격리챔버(62)에 격리된 일부의 저온수를 고온으로 가열한다. 이때, 격리챔버(62)에 격리된 일부의 저온수는 격리챔버(62)에 의해 격리됨에 따라 급속하게 가열된다.

여기서, 전술한 전열히터(64)는 확대 도시된 바와 같이 하나의 단수로 구성할 수 있으며, 도시된 바와 같이 복수로 구성할 수 있다. 이렇게 전열히터(64)를 복수로 구성할 경우 도시된 바와 같이 전열히터(64)들을 서로 이격시켜서 병렬로 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 전열히터(64)를 복수로 구성할 경우, 복수의 전열히터(64)는 격리챔버(62)의 내부에 격리된 일부의 저온수를 제각기 동시다발적으로 가열한다.

이렇게, 전열히터(64)를 복수개로 구성할 경우, 전열히터(64)들의 사이에는 도시된 바와 같은 배플(66: Baffle)을 개재할 수 있다. 이러한 배플(66)은 도시된 바와 같이 격리챔버(62)의 내부에 일단부가 고정된다. 그리고, 타단부가 도시된 바와 같이 격리챔버(62)의 내측면과 이격되면서 자유단을 이룬다. 따라서, 배플(66) 은 자유단측 타단부를 통해 격리챔버(62)에 격리된 일부의 저온수를 순환가능하게 단속한다.

계속해서, 전술한 온수공급관(70)은 도시된 바와 같이 일단부가 전술한 격리챔버(62)의 타측에 연결된다. 그리고, 타단부가 도시된 바와 같이 저수조(50)의 상부(L)에 위치한다. 따라서, 온수공급관(70)은 격리챔버(62)의 내부에서 고온으로 가열된 온수를 저수조(50)의 상부(U)로 유도한다. 즉, 온수공급관(70)은 격리챔버(62)에서 급속가열된 고온의 온수를 저수조(50)의 상부(U)에 마련된 배수관(54)에 공급한다.

이러한 온수공급관(70)은 도시된 바와 같이 복수개로 구성할 수 있으며, 도시된 바와 달리 하나로 구성할 수도 있다. 하지만, 온수공급관(70)은 고온의 온수가 저수조(50)의 상부(U)에 골고루 공급되도록 도시된 바와 같이 복수개로 구성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러의 작동을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 전술한 전열히터(64)는 도시된 바와 같이 복수개로 구성되어 배플(66)에 의해 분할된 것을 그 예로 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러는 급수관(52)을 통해 저온수가 공급된다. 이때, 저수조(50)는 급수관(52)에서 공급되는 저온수를 충전하여 상단부까지 저수한다. 그리고, 저수조(50)는 하부(L)에 저수된 저온수의 일부를 급탕기(60)의 격리챔버(62)에 공급한다. 물론, 격리챔버(62)는 일측에 형성된 관통공(62a)을 통해 저온수의 일부를 공급받는다.

이러한 격리챔버(62)는 저온수의 일부를 도시된 바와 같이 외부와 격리시킨다. 이때, 복수개로 급탕기(60)의 전열히터(64)들은 외부에서 공급되는 전기에 의해 발열하면서 격리챔버(62)에 격리된 저온수의 일부를 고온으로 가열한다. 따라서, 격리챔버(62)에 격리된 저온수의 일부는 모두 고온의 온수로 가열된다. 물론, 격리챔버(62)는 내부의 온수가 외부면의 주변에 존재하는 저온수와 열교환하므로 외부면의 주변에 존재하는 저온수를 함께 가열한다. 즉, 격리챔버(62)의 외부면을 포위하는 저온수는 격리챔버(62)의 내부에 격리된 고온의 온수에 의해 약간 가열된다.

이렇게, 격리챔버(62)의 내부에 격리된 고온의 온수는 온수공급관(64)에 의해 저수조(50)의 상부(U)로 공급된다. 이러한 온수공급관(64)은 난방에 사용된 저온수가 저수조(50)의 급수관(52)으로 계속해서 유입됨에 따라, 격리챔버(62)에 격리된 고온의 온수를 저수조(50)의 상부(U)로 공급한다. 즉, 급수관(52)으로 공급되는 저온수는 토출압력에 의해 격리챔버(62)로 유입되고, 격리챔버(62)에 격리된 고온의 온수는 유입되는 저온수의 압력에 의해 온수공급관(64)을 따라 이동한다. 물론, 격리챔버(62)에 격리된 고온의 온수는 온도차에 의한 대류현상에 의해 더욱 신속하게 온수공급관(64)을 따라 이동한다. 따라서, 온수공급관(64)은 격리챔버(62)에서 가열된 온수를 저수조(50)의 상부(U)로 공급한다.

한편, 저수조(50)의 상부(U)에 마련된 배수관(54)은 온수공급관(64)에서 분출되는 고온의 온수를 배출한다. 따라서, 배수관(54)에 연결된 미도시된 난방배관 은 급탕기(60)에 의해 급속가열된 고온의 온수를 곧바로 순환시키면서 실내를 난방한다.

또 한편, 격리챔버(62)에 설치된 배플(66)은 도시된 바와 같이 전열히터(64)를 중심으로 격리챔버(62)를 분할한다. 즉, 배플(66)은 격리챔버(62)를 상부 및 하부로 분할한다. 그리고, 배플(66)은 자유단측 타단부를 통해 격리챔버(62)의 하부에서 가열되는 고온의 온수를 격리챔버(62)의 상부로 순환시킨다.

이때, 복수의 전열히터(64)들 중에서 격리챔버(62)의 하부에 배치된 전열히터(64)는, 배플(66)에 의해 단속되는 격리챔버(62)의 하부측 저온수를 1차적으로 급속가열한다. 그리고, 격리챔버(62)의 상부에 배치된 나머지 하나의 전열히터(64)는, 1차적으로 급속가열되어 배플(66)의 타단부를 통해 유입되는 고온의 온수를 2차적으로 급속가열한다. 따라서, 급탕기(60)는 격리챔버(62)에 격리된 저온수를 약 97℃ 정도의 고온으로 가열한다. 물론, 이렇게 고온으로 가열된 온수는 온수공급관(70)을 통해 저수조(50)의 배수관(54)에 공급된다.

다른 한편, 저수조(50)는 온수공급관(70)을 통해 고온의 온수가 상부(U)로 공급되고, 난방에 이용되면서 냉각된 온수가 급수관(52)을 통해 하부(L)로 유입되므로, 상부(U)의 온도가 하부(L)의 온도 보다 훨씬 높다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러는, 급탕기(60)가 저온수를 급속가열하므로, 순식간에 고온의 온수를 생성하여 실내를 난방한다. 또한, 복수개의 전열히터(64)가 제각기 저온수를 가열할 뿐만 아니라 배플(66)에 의해 저온수를 재차 가열하므로, 매우 고온으로 가열된 온수를 미도시된 난방배관에 공급한다.

이와 달리, 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러는 난방이 실시되지 않을 경우, 전열히터(64)를 통해 저수조(50)에 저수된 물을 전체적으로 가열하면서 축열시킨다. 이때, 온수공급관(70)은 전열히터(64)에 의해 가열된 고온의 온수를 계속해서 저수조(50)의 상부(U)로 공급한다. 이에 따라, 저수조(50)의 상부(U)에 공급되는 고온의 온수는 온도차에 의한 대류현상에 의해 저수조(50)의 하부로 이동하면서 열교환을 실시한다. 그리고, 저수조(50)의 하부(L)로 이동하는 고온의 온수는, 다시 급탕기(60)의 격리챔버(62)로 유입되어 고온으로 가열된 후 다시 순환한다. 따라서, 저수조(50)에 저수된 물은 단시간에 고온으로 가열되면서 축열된다.

한편, 첨부된 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러를 도시한 종단면도이다. 이러한 다른 실시예에 의한 전기보일러는 전술한 실시예에 보일러와 모든 구성이 동일하고, 다만 도시된 바와 같이 온수공급관(70)의 상단에 집수챔버(80)가 설치되고, 저수조(50)에 순환부재(90)가 설치된 것이 전술한 실시예와의 차이점이다. 따라서, 첨부된 도면을 참조하여 이러한 차이점만을 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러는 온수공급관(70)의 상단에 도시된 바와 같은 집수챔버(80)가 설치된다. 즉, 집수챔버(80)는 일측이 온수공급관(70)의 토출측 단부에 연결된다. 이러한 집수챔버(80)는 도시된 바와 같이 타측에 온수가 배출되는 복수개의 배출공(80a)이 형성된다. 이에 따라, 집수챔버(80)는 온수공급관(70)에서 토출되는 고온의 온수를 집수하면서 확산시키 고, 확산되는 온수를 배출공(80a)을 통해 상기 저수조(50)의 상부(U)에 전체적으로 제공한다. 따라서, 저수조(50)는 고온의 온수가 상부(U)에 전체적으로 신속하게 분산된다.

여기서, 전술한 배출공(80a)은 도시된 바와 같이 복수개로 구성할 수 있으며, 이와 달리 하나로 구성할 수도 있다. 하지만, 배출공(80a)은 집수챔버(80)에 집수되는 고온의 온수가 저수조(50)의 상부(U)에 전체적으로 골고루 분포하도록, 도시된 바와 같이 복수개로 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 배출공(80a)은 확대 도시된 바와 같은 토출관(82)이 연결될 수 있다. 즉, 집수챔버(80)는 토출관(82)이 연결될 수 있다. 따라서, 집수챔버(80)에 집수되면서 확산되는 고온의 온수는 토출관(82)을 통해 집수조(50)의 상부(U)에 공급된다.

여기서, 전술한 토출관(82)은 도시된 바와 달리 일직선으로 구성할 수 있으며, 고온의 온수가 저수조(50)의 배수관(54)에 용이하게 공급되도록 도시된 바와 같이 배수관(54)을 향해 절곡하여 구성할 수도 있다.

한편, 저수조(50)에 설치되는 순환부재(90)는 온수공급관(70)에 의해 저수조(50)의 상부에 저수된 고온의 온수를 저수조(50)의 하부(L)로 순환시킨다. 따라서, 저수조(50)에 저수된 저온수는 순환부재(90)에 의해 고온의 온수가 순환되므로 단시간에 전체적으로 가열된다.

여기서, 전술한 순환부재(90)는 예컨대, 도시된 바와 같이 저수조(50)의 상부(U)에서 하부(L)로 연결되는 바이패스관(92) 및; 이 바이패스관(92)에 연결되는 순환펌프(94);를 포함하여 구성할 수 있다.

이러한 바이패스관(92)은 도시된 바와 같이 양단부가 저수조(50)의 급수관(52) 및 배수관(54)에 제각기 연결된다. 따라서, 바이패스관(92)은 배수관(54)을 통해 저수조(50)의 상부(U)에 유도된 고온의 온수를 공급받아서, 급수관(54)을 통해 저수조(50)의 하부(L)로 바이패스한다. 이때, 순환펌프(94)는 도시된 바와 같이 바이패스관(92)에 연결되어, 바이패스관(92)을 관류하는 고온의 온수를 저수조(50)의 하부(L)로 펌핑한다. 따라서, 순환부재(90)는 저수조(50)의 상부(U)에 존재하는 고온의 온수를 강제적으로 저수조(50)의 하부(L)로 순환시킨다.

다른 한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러는 전술한 순환부재(90)를 필요에 따라 선택적으로 채용할 수 있다. 즉, 순환부재(90)는 생략이 가능하다. 이러한 순환부재(90)는 전술한 도 2에 도시된 전기보일러에 채용될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 전기보일러는 도시된 바와 같은 순환부재(90)를 더 포함할 수 있다.

한편, 첨부된 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전기보일러의 실험결과를 도시한 도표이다. 여기서, 도시된 비교예는 약 2700리터 용량의 저수조 및 발열량이 약 60Kcal에 달하는 2개의 전열히터로 구성된 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 전기보일러를 이용하였다. 그리고, 도시된 실험예는 약 2700리터 용량의 저수조와, 발열량이 약 60Kcal에 달하는 2개의 전열히터 및, 출력이 200W에 달하는 순환펌프를 포함하는 도 3에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 의한 전기보일러를 이용하였 다. 즉, 도시된 비교예는 일반적인 전기보일러의 성능을 표기한 것이고, 실험예는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러의 성능을 표기한 것이다.

이러한 비교예 및 실험예는 저수조의 상부(U) 및 하부(L)에 온도센서를 설치한 다음, 저수조에 저수된 저온수가 약 90℃로 가열된 후부터 성능을 측정하였다. 이때, 비교예에 의한 전기보일러는 저수조의 저온수가 약 1시간이 경과한 후 약 90℃로 가열되었다. 그리고, 실험예에 의한 전기보일러는 저수조의 저온수가 약 45분이 경과한 후 약 90℃로 가열되었다. 즉, 실험예에 의한 전기보일러는 비교예에 의한 전기보일러 보다 약 30% 정도 높은 가열효율을 발휘하였다. 이러한, 비교예 및 실험예에 의한 전기보일러의 성능을 첨부된 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 비교예에 의한 일반적인 전기보일러는 초기상태시, 즉 가열시간이 0분일 경우, 저수조의 하부(L) 및 상부(U)가 약 90℃의 온도를 유지하였다. 따라서, 일반적인 전기보일러는 난방배관의 입구로 약 88.7℃의 온수를 토출하였다. 그리고, 일반적인 전기보일러는 약 88.7℃로 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 47℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다.

또한, 일반적인 전기보일러는 도시된 바와 같이 약 2분간 작동(가열)될 경우, 도시된 바와 같이 저수조의 하부(L)가 난방배관에 의해 재유입되는 저온수로 인하여 약 88℃의 온도를 유지하였다. 그리고, 저수조의 상부(U)가 잔존하는 약 88.7℃의 초기 온수로 인하여 88℃를 유지하였다. 이때, 난방배관의 입구측에 약 88.7℃의 초기 온수가 잔존하고, 전열히터가 저수된 저온수를 가열함에 따라 난방 배관의 입구로 약 89℃의 온수가 토출되었다. 그리고, 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 53℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다.

아울러, 일반적인 전기보일러는 도시된 바와 같이 약 12분간 작동(가열)될 경우, 도시된 바와 같이 저수조의 하부(L)가 난방배관에 의해 냉각된 저온수가 계속적으로 재유입됨에 따라 약 75℃의 온도를 유지하였다. 즉, 일반적인 전기보일러는 냉각된 저온수가 계속적으로 유입되므로 시간이 경과할수록 저수조 하부(L)의 온도가 점점 낮아졌다. 하지만, 저수조 하부(L)의 온도는 약 75℃ 이하로 더 이상 강하되지 않았다.

그리고, 저수조 상부(U)의 경우 저온수가 전열히터에 의해 가열됨에 따라 84℃를 유지하였다. 또한, 전열히터가 저수된 저온수를 가열함에 따라 난방배관의 입구로 약 88℃의 온수가 토출되었다. 게다가, 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 60℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다.

반면, 실험예에 적용된 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러는 도시된 바와 같이 초기상태시, 즉 가열시간이 0분일 경우, 저수조의 하부(L)가 90℃의 온도를 유지하였다. 그리고, 전열히터로 가열된 온수로 인하여 격리챔버가 약 97℃의 온도를 유지하였다. 또, 집수챔버가 온수공급관에 의해 유도된 격리챔버의 온수로 인하여 약 93.2℃의 온도를 유지하였다. 따라서, 실험예에 의한 전기보일러는 난방배관의 입구로 약 90℃의 온수를 토출하였다. 그리고, 약 90℃로 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 56℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다. 즉, 실험예에 의한 전기보일러는 비교예의 전기보일러 보다 고온의 온수를 배 출하므로, 재유입되는 온수의 온도도 비교예의 온수 보다 온도가 높다.

또한, 실험예의 전기보일러는 도시된 바와 같이 약 2분간 작동(가열)될 경우, 도시된 바와 같이 저수조의 하부(L)가 격리챔버에 내장된 전열히터의 고열에 의해 약 94.5℃를 유지하였다. 그리고, 전열히터로 가열된 온수로 인하여 격리챔버가 97.6℃의 온도를 유지하였다. 또, 집수챔버가 온수공급관에 의해 유도된 격리챔버의 온수로 인하여 약 93.5℃의 온도를 유지하였다. 따라서, 실험예에 의한 전기보일러는 난방배관의 입구로 약 92℃의 온수를 토출하였다. 그리고, 약 92℃로 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 59℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다.

아울러, 실험예의 전기보일러는 도시된 바와 같이 약 12분간 작동(가열)될 경우, 도시된 바와 같이 저수조의 하부(L)가 격리챔버에 내장된 전열히터의 고열에 의해 약 94.3℃를 유지하였다. 그리고, 전열히터로 가열된 온수로 인하여 격리챔버가 94℃의 온도를 유지하였다. 또, 집수챔버가 온수공급관에 의해 유도된 격리챔버의 온수 및 가열히터의 열기로 인하여 약 97℃의 온도를 유지하였다. 따라서, 실험예에 의한 전기보일러는 난방배관의 입구로 약 92℃의 온수를 토출하였다. 그리고, 약 92℃로 토출된 온수가 난방에 이용된 후 약 64℃로 냉각되어 난방배관의 출구를 통해 저수조로 재유입되었다.

결론적으로, 비교예의 일반적인 전기보일러는 사실상 약 88℃ 이상의 온수를 배출할 수 없었다. 또한, 계속해서 작동할 경우 약 84℃의 온수를 지속적으로 배출하였다. 반면, 실험예에 적용된 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러는 사실 상 작동후 곧바로 90℃ 이상의 온수를 배출하였다. 또한, 계속해서 작동할 경우 약 92℃의 온수를 지속적으로 배출하였다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 전기보일러는 일반적인 전기보일러 보다 고온의 온수를 배출하므로, 일반적인 전기보일러 보다 월등히 높은 열효율 및 난방효율을 발휘하였다.

한편, 별도의 실험을 실시한 바에 따르면, 일반적인 전기보일러는 저수조의 온수가 완전히 냉각된 후 다시 가열할 경우 저수조의 저온수를 전체적으로 대류시키면서 가열하여야 하므로, 저온수를 전체적으로 가열하기 위해 약 1 시간이 소요되었다. 따라서, 일반적인 전기보일러는 재가동 후 약 1시간이 경과하여야 난방을 실시할 수 있었다.

반면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 보일러는 저수조의 온수가 완전히 냉각되어도 약 3~4분 만에 약 90℃의 온수를 토출하므로, 사실상 재가동 후 곧바로 난방을 실시할 수 있었다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 전기보일러는, 급탕기가 저온수를 급속가열하여 고온의 온수를 신속하게 생성하고, 온수공급관이 저수조의 배수관에 고온의 온수를 공급하므로, 난방을 사실상 곧바로 실시할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 약 94℃로 급속가열된 고온의 온수를 이용하여 난방을 실시하므로, 실내를 20℃ 이상으로 계속해서 난방할 수 있는 효과도 있다.

또, 약 94℃로 급속가열된 고온의 온수가 난방을 실시한 후 저수조에 다시 유입되므로, 저수조의 하부에 종래보다 높은 온도의 저온수를 공급할 수 있는 효과 도 있을 뿐만 아니라, 저수조의 하부측 온도를 종래보다 높게 유지할 수 있는 효과도 있다.

또한, 온수공급관에 의해 저수조의 상부로 유도된 고온의 온수가 온도차에 의해 대류하면서 저수조 하부의 저온수를 가열하므로, 저수조에 저수된 저온수를 단시간에 전체적으로 가열 및 축열할 수 있는 효과도 있을 뿐만 아니라, 저온수를 가열하기 위해 소모되는 전기를 대폭적으로 절감할 수 있는 효과도 있다.

아울러, 급탕기의 전열히터가 복수개로 구성될 경우 저온수가 동시다발적으로 가열되므로, 보다 빨리 저온수를 고온으로 가열할 수 있는 효과도 있으며, 더 나아가, 복수개의 전열히터들 사이에 배플에 마련될 경우, 동시다발적으로 가열되는 온수가 반복적으로 재가열되므로, 더욱더 빨리 저온수를 고온으로 가열할 수 있는 효과도 있다.

게다가, 온수공급관의 상단부에 집수챔버가 마련될 경우, 급탕기에서 가열된 고온의 온수가 저수조의 상부 및 최상단에 전체적으로 골고루 분산되는 효과도 있다.

이에 더하여, 온수를 순환시키는 순환부재가 마련될 경우, 급탕기에서 가열된 고온의 온수가 저수조의 하부로 강제순환되므로, 저수조의 저온수를 매우 빠르게 전체적으로 가열시킬 수 있는 효과도 있다.

상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적 절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 전기를 이용하여 외부에서 유입된 저온수를 고온으로 가공하여 배출하는 보일러에 있어서,

   사방이 밀폐되어 하부에 마련된 급수관(52)으로 유입되는 저온수를 충전하여 저수하고, 저수된 저온수를 고온으로 가열하여 상부에 마련된 배수관(54)을 통해 외부로 배출하는 저수조(50);

   상기 저수조(50)에 저수된 저온수의 일부를 격리시켜서 외부에서 공급되는 전기를 이용하여 고온으로 급속가열하는 급탕기(60) 및;

   상기 급탕기(60)에서 급속가열된 고온의 온수를 상기 저수조(50)의 상부로 유도하여, 상기 저수조(50)의 상부 및 상기 저수조(50)의 배수관(54)에 고온의 온수를 공급하는 온수공급관(70);를 포함하며,

   상기 저수조(50)의 상부에서 상기 온수공급관(70)의 토출측 단부가 연결된 일측을 통해 상기 온수공급관(70)으로 유도되는 고온의 온수를 집수하면서 확산시키고, 확산되는 온수를 타측에 형성된 배출공(80a)을 통해 상기 저수조(50)의 상부에 제공하는 집수챔버(80);를 더 포함하는 전기보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 급탕기(60)는,

   상기 저수조(50)의 하부에 일체적으로 내장되고, 일측에 형성된 관통공(62a)을 통해 상기 저수조(50)의 하부에 저수된 저온수의 일부를 유입하여 격리시키며, 타측에 일체적으로 연결된 상기 온수공급관(70)을 통해 격리된 일부의 저온수를 상기 저수조(50)의 상부로 공급하는 격리챔버(62); 및

   상기 격리챔버(62)에 내장되어 외부에서 공급되는 전기에 의해 발열하면서 상기 격리챔버(62)에 격리된 일부의 저온수를 고온으로 가열하는 전열히터(64);를 포함하는 전기보일러.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 급탕기(60)는,

   상기 전열히터(64)를 복수개로 구성하여, 상기 격리챔버(62)의 내부에 격리된 일부의 저온수를 동시다발적으로 가열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기보일러.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 격리챔버(62)의 내부에 일단부가 고정되어 상기 전열히터(64)들의 사이에 개재되고, 타단부가 자유단을 형성하면서 자유단측 타단부를 통해 상기 격리챔버(62)에 격리된 일부의 저온수를 순환가능하게 단속하는 배플(66);을 더 포함하는 전기보일러.
5. 삭제
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 온수공급관(70)에 의해 상기 저수조(50)의 상부로 유도된 고온의 온수를 상기 저수조(50)의 하부로 순환시키는 순환부재(90);를 더 포함하며,

   상기 순환부재(90)는,

   상기 저수조(50)의 상부에서 하부로 연결되어 상기 저수조(50)의 상부에 유도된 고온의 온수를 상기 저수조(50)의 하부로 바이패스시키는 바이패스관(92); 및

   상기 바이패스관(92)에 관류하는 고온의 온수를 펌핑하여 상기 저수조(50)의 하부로 순환시키는 순환펌프(94);를 포함하는 전기보일러.

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