KR100889799B1 - 이중 순간 가열식 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방 매질의 가열매체가 전기인 이중 순간 가열식 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부의 상,하부의 일측에는 매질이 유출입되는 유입관과 배출관을 마련한 저탕실과 관통공이 형성되며 상기 저탕실의 내부 상부측에 저탕실의 상부와 하부를 구분하도록 구비된 격리판과 상기 유입관의 상측의 저탕실의 내측으로부터 저탕실의 내부로 연장하여 설치한 가이드판과 상기 가이드판과 일정간격 이격된 위치의 저탕실 내부에 구비되며 상기 유입관으로부터 유입되는 매질을 내부로 유도하도록 하측에 유입공을 형성한 제1격리챔버와 상기 제1격리챔버의 내부에 제1격리챔버의 내측과 간격을 두고 설치되며 상,하부에 관통홀을 형성한 제1가열챔버와 상기 저탕실과 제1격리챔버와 제1가열챔버의 일측을 각각 관통하여 일측은 제1가열챔버의 내부에 구비되고 타측은 저탕실의 외측으로 설치되는 1히터와 상기 제1격리챔버의 상측에 구비되어 하부는 1연통관으로 제1격리챔버의 상부와 연결하고, 상부는 2,3연통관으로 상기 격리판과 연결하는 저장실을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기보일러에 관한 것이다.

저탕실, 보일러, 전기히터, 전기보일러, 난방

Description

이중 순간 가열식 전기보일러{Electric boiler}

본 발명은 난방 매질의 가열매체가 전기인 이중 순간 가열식 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두개의 독립된 가열챔버와 가열챔버의 외부를 감싸는 두개의 격리챔버와 격리챔버를 이어주며 전기히터의 가열용량을 극대화하기 위한 저장실과 저탕실의 상하부를 구분하여 가열된 난방수의 공급을 원활히 하는 격리판을 구비하여 난방의 순간적 공급 및 가열된 난방수의 열손실을 최소화하는 이중 순간 가열식 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 석유, 가스 등의 연료 또는 전기를 에너지원으로 열에너지가 발생하고, 발생된 열에너지로 매질 즉, 물을 가열하여 난방수 또는 온수를 생성하는 장치이며, 이러한 보일러는 에너지원에 따라 기름보일러, 가스보일러, 전기보일러로 구분된다.

여기서 석유, 가스 등의 연료를 에너지원으로 사용하는 보일러는 연료를 연소하는 방식이므로 연료의 저장, 공급, 연소, 배기 등에 많은 부품이 사용되어 고 가이고 구조가 복잡하여 생산성이 크게 저하되는 단점이 있고, 연료의 연소에 필요한 공기의 공급과 배기가스의 누출로 인한 가스 중독 사고의 예방을 위해 통풍이 원활하면서도 난방 영역과 격리되어 있는 별도의 보일러실을 마련해야 하므로 보일러와 난방 영역 사이에 설비되는 배관의 길이가 복잡하고 길어져 열에너지의 손실이 크고 시공성이 저하되는 문제가 있다. 그리고 가스보일러의 경우, 가스의 누출로 인한 가스 중독 및 폭발 사고는 인명과 재산의 막대한 손실을 야기하므로 버너와 배관 등의 주기적인 점검이 요구되는 등 가동이 번거롭고 불편한 단점이 있다.

한편, 전기보일러는 전기를 에너지원으로 사용하기 때문에 연소방식 보일러에 비하여 설치와 가동이 간편하고 위생적이며, 과열 등으로 인한 사고의 위험도 상대적으로 적어 점점 그 사용자가 증가하고 있는 추세이다.

이러한 전기보일러는 급수원으로부터 공급된 물을 저장하는 대용량의 저장탱크와 상기 저장탱크 내부에 저장, 순화되는 물을 전기에 의해 발열되는 전기히터로 직·간접적으로 가열하도록 되어 있고 상기 저장탱크 내에서 가열된 물을 난방배관과 난방펌프 등으로 건물의 난방용수나 생활용 온수로 공급하여 사용된다.

즉, 전기보일러는 도1에 도시한 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 변화된 고온의 온수가 전열히터(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 배관(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 뿐만아니라 저온수의 가열시간이 매우 과도하게 소요되는 문제가 있다.

특히, 일반적인 보일러는 대용량으로 제조될 경우, 대홍 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 실직적인 난방을 실시할 수 있다.

또한 대용량으로 제조된 일반적인 전기보일러는 난방을 실시한 후 저수조(2)의 하부측 급수관(5)으로 제공급되는 저온수를 전열히터(3)가 가열하는 와중에 저수조(2)의 상부측 배수관(4)으로 저수조(2)의 온수가 배출되므로 전열히터(3)를 쉬지않고 계속적으로 작동시켜야 하는 문제도 있다.

한편, 저수조(2)의 저온수가 전열히터(3)에 의해 가열되어 온수가 되더라도 저수조(2)의 외부 온도가 낮을 경우 저수조(2)의 온수는 열손실이 발생하여 열손실에 따른 열에너지를 전열히터(3)가 보충하여야 함으로 결국 난방효율이 떨어지는 문제점으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저탕실 내부에 별도의 듀얼 가열구간(제1가열챔버, 제2가열챔버)을 마련하여 매질을 급속 가열한 후 난방에 사용함으로써 초기 운전 이후 난방에 적용하기까지의 시간을 단축하고, 가열된 난방을 저탕실의 상부에 응집하여 배출관을 통해 난방수를 직접 공급함으로써 순간 가열 난방수의 열손실이 저감되는 본 발명에 따른 이중 순간 가열식 전기보일러를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명은 난방 매질의 가열매체가 전기이고 내부의 상,하부의 일측에는 매질이 유출입되는 유입관과 배출관을 마련한 저탕실의 내부에 위치하도록 외측으로 설치되는 히터로 이루어진 이중 순간 가열식 전기보일러에 있어서,
관통공이 형성되며 상기 저탕실의 내부 상부측에 저탕실의 상부와 하부를 구분하도록 구비된 격리판과;
상기 유입관 상측의 저탕실의 내측으로 부터 저탕실의 내부로 연장하여 설치한 가이드판과;
상기 가이드판과 일정간격 이격된 위치의 저탕실의 내부에 구비되며 상기 유입관으로부터 유입되는 매질을 내부로 유도하도록 하측에 다수개의 유입공을 형성한 제1격리챔버와;
상기 제1격리챔버의 내부에 제1격리챔버의 내측과 간격을 두고 설치되며 상,하부에 관통홀을 형성한 제1가열챔버와;
상기 저탕실과 제1격리챔버 및 제1가열챔버의 일측을 각각 관통하여 일측은 제1가열챔버의 내부에 위치하고 타측은 저탕실의 외측으로 설치되는 1히터와;
상기 제1격리챔버의 상부측에 구비되는 제2격리챔버와;
상기 제2격리챔버의 내부에서 소정의 간격을 두고 설치되며 상,하부에 관통홀을 형성한 제2가열챔버와;
상기 저탕실과 제2격리챔버 및 제2가열챔버의 일측을 각각 관통하여 일측은 제2가열챔버의 내부에 구비되고 타측은 저탕실의 외측으로 설치되는 2히터와;
상기 제1격리챔버와 제2격리챔버의 사이에 구비되어 하부는 1연통관으로 제1격리챔버의 상부와 연결하고, 상부는 4연통관으로 제2격리챔버의 상부와 연결된 저장실과;
상기 제2격리챔버의 상측과 격리판을 연결하는 2,3연통관; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명에 따른 이중 순간 가열식 전기보일러에 의하면 저탕실 내부에 별도의 듀얼 가열구간(제1가열챔버, 제2가열챔버)을 마련하여 매질을 급속 가열한 후 난방에 사용함으로써 초기 운전 이후 난방에 적용하기까지의 시간을 단축할 수 있는 효과가 있고, 가열된 난방을 저탕실의 상부에 응집하여 배출관을 통해 난방수를 직접 공급함으로써 순간 가열 난방수의 열손실이 저감되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들과 관련하여 상세히 설명한다.

본 발명은 난방 매질의 가열매체가 전기인 보일러에 관한 것으로, 매질은 물 또는 열매체유일 수 있으며, 본 발명은 저탕실(10)과 격리판(13)과 가이드판(14)과 제1격리챔버(21)와, 제1가열챔버(22)와, 1히터(51)와, 저장실(41)을 포함한다.

저탕실(10)은 도 2에 도시한 바와 같이 내부의 상,하부의 일측에 매질이 유출입되는 유입관(11)과 배출관(12)을 마련하며, 상부측에는 저탕실(10)의 상부와 하부를 구분하며 관통공(13a)이 형성된 격리판(13)을 구비하고, 하부측은 상기 유입관(11)의 상측의 저탕실(10)의 내측으로부터 저탕실(10)의 내부로 연장한 가이드판(14)이 구비된다.

제1격리챔버(21)는 상기 가이드판(14)과 일정간격 이격된 위치의 저탕실(10) 내부에 구비되는데, 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이 가이드판(14)의 우측과 제1격리챔버(21)의 하단 좌측이 일정간격을 유지하여 유입관(11)으로 유입되는 매질이 가이드판(14)과 제1격리챔버(21)의 사이를 통해 저탕실(10)의 내부 상측으로 유입되게 구성한다. 또한, 제1격리챔버(21)는 유입관(11)을 통해 유입되는 매질이 제1격리챔버(21)의 내부로 유입되도록 제1격리챔버(21)의 하측에 다수개의 유입공(21a)을 형성하여 구성한다.

제1가열챔버(22)는 상기 제1격리챔버(21)의 내부에 제1격리챔버(21)의 내측과 간격을 두고 설치되며 상,하부에 다수개의 관통홀(22a)을 형성하여 구성된다.

1히터(51)는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 저탕실(10)과 제1격리챔버(21)와, 제1가열챔버(22)의 일측을 각각 관통하여 일측은 제1가열챔버(22)의 내부에 구비되게 하고 타측은 저탕실(10)의 외측으로 설치되도록 구성한다.

이러한 1히터(51)는 제1가열챔버(22)로 유입된 매질을 가열하는 역할을 수행하도록 저탕실(10)의 외측에 돌출된 접속구는 전기적으로 접속되어 전원과 연결된다.

저장실(41)은 상기 제1격리챔버(21)의 상측에 구비되어 하부는 1연통관(43)으로 제1격리챔버(21)의 상부와 연결하고, 상부는 2,3연통관(61,62)으로 상기 격리판(13)과 연결하여 구성된다.

한편, 본 발명은 저탕실(10)과 격리판(13)과 가이드판(14)과 제1격리챔버(21)와 제1가열챔버(22)와 1히터(51)와 저장실(41)에 더하여 제2격리챔버(31)와 제2가열챔버(32)와 2히터(52)를 포함하여 구성되는 것이다.

여기서, 저탕실(10)과 격리판(13)과 가이드판(14)과 제1격리챔버(21)와 제1가열챔버(22)와 1히터(51)는 도 2에 도시한 바와 같이 제2격리챔버(31)는 저탕실(10)의 내부에 구성된 제1격리챔버(21)의 상부측에 구비되고, 제2가열챔버(32)는 상기 제2격리챔버(31)의 내부에 제2격리챔버(31)의 내측과 간격을 두고 설치되며 제1가열챔버(22)와 같이 상,하부에 다수개의 관통홀(22a)이 형성되어 구성된다.

2히터(52)는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 저탕실(10)과 제2격리챔버(31)와 제2가열챔버(32)의 일측을 각각 관통하여 일측은 제2가열챔버(32)의 내부에 구비되게 하고 타측은 저탕실(10)의 외측으로 설치되도록 구성한다.

이러한 2히터(52)는 상기 전술한 1히터(51)와 같이 제2가열챔버(32)로 유입도니 매질을 가열하는 역할을 수행하도록 저탕실(10)의 외측에 돌출된 접속구는 전기적으로 접속되어 전원과 연결된다.

저장실(41)은 상기 제1격리챔버(21)와 제2격리챔버(31)의 사이에 구비되어 하부는 1연통관(43)으로 제1격리챔버(21)의 상부와 연결하고, 상부는 4연통관(42)으로 제2격리챔버(31)의 상부와 연결되어 구성된다.
상기 4연통관(42)과 1연통관(43)은 도 2에 도시한 바와같이 일직선으로 설치하지 않고 서로 어긋나게 설치하는 것이 바람직하다.

2,3연통관(61,62)은 상기 제2격리챔버(31)의 상측과 격리판(13)을 연결하기위해 구성된다.

한편, 이와 같은 본 발명에 따른 이중 순간 가열식 전기보일러의 격리판(13)은 관통공(13a)을 도 3및 도 4에 도시한 바와 같이 격리판(13)의 둘레에 등간격으로 다수개 배열하여 형성하거나 격리판(13)의 내측으로 다수개 형성될 수 있다.

아울러, 상기 격리판(13)은 도 5에 도시한 바와 같이 2,3연통관(61,62)을 설치하고, 외경에서 각각의 사 방향에 등간격으로 관통공(13a)을 대신하여 절개 관통공(13b)을 형성할 수 있는 것이며, 상기 절개 관통공(13b)은 원형이나 타원형 또는 호상으로 절개하여 형성할 수 있는 것이다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 이중 순간 가열식 전기보일러의 동작관계를 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이 유입관(11)으로 매질이 유입되면 매질의 이동경로는 가이드판(14)의 하측을 타고 일부는 가이드판(14)과 제1격리챔버(21)의 사이를 통해 저탕실(10)의 상부측으로 이동하고, 일부는 제1격리챔버(21)의 유입공(21a)을 통해 제1격리챔버(21)의 내부로 유입된다.

여기서, 제1격리챔버(21)의 유입공(21a)을 통해 유입된 매질은 제1가열챔버(22)의 관통홀(22a)을 통해 제1가열챔버(22)로 유입되며 유입된 매질은 1히터(51)에 의해 가열된다. 다음 가열된 매질은 1연통관(43)을 통해 저장실(41)로 이동되는데 이때, 가열된 매질의 일부는 제1격리챔버(21) 내에서 대류현상이 일어나 결국 이러한 현상은 제1가열챔버(22)에서 가열된 매질의 열손실을 차단한다.

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한편, 저장실(41)로 유입된 가열된 매질은 4연통관(42)을 통해 제2격리챔버(31)에 유입되고, 유입된 매질은 제2가열챔버(32)의 관통홀(22a)을 통해 제2가열챔버의 내부로 진입하고, 2히터(52)에 의해 2차 가열되어, 2연통관(61) 및 3연통관(62)에 의해 저탕실(10)의 상부측으로 이동된다. 이때 제2격리챔버(31)의 내부에도 대류현상이 일어나 제2가열챔버(32)에서 가열된 매질의 열손실을 방지하며, 저탕실(10)의 상부측에 이동된 매질의 일부는 배출관(12)을 통해 배출되고 일부는 격리판(13)의 관통공(13a)을 통해 저탕실(10)의 하부측으로 이동하여 대류현상이 일어남으로써 전체적으로 저탕실(10)의 내부의 온도를 높여준다.

상기 제1가열챔버(22)와 제2가열챔버(32)는 도 6에 도시한 바와 같이 설치하지 않고 제1,2격리챔버(21,31)만 설치하여 사용하는 경우 열효율이 저하될 수 있지만, 다른 실시예로 적용할 수 있다.

그리고 도 2와 도 3의 2, 3연통관(61, 62)은 도 7에 도시한 바와 같이 2, 3연통관(61, 62)에 연속해서 상승 배출관(61a, 62a)를 더 돌출되도록 하되, 상승 배출관(61a, 62a)는 배출관(12)의 방향으로 향하도록 설치하고, 배출관(12)의 위치보다 더 높은 위치에서 배출될 수 있도록 형성하여 가열된 매질이 배출됨과 동시에 배출관(12) 방향으로 공급되어 가장 높은 온도를 유지하면서 배출될 수 있도록 하는 것이다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술분 야에 속하는 자들은 볼 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 전기보일러의 일예를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 따른 이중 순간 가열식 전기보일러의 실시예를 나타낸 단면도

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도 3은 본 발명의 도 2 및 도 3의 격리판의 일예를 나타낸 평단면도

도 4는 본 발명의 도 2 및 도 3의 격리판의 다른 예를 나타낸 평단면도

도 5는 본 발명의 도 2 및 도 3의 격리판의 또 다른 예를 나타낸 평단면도

도 6은 본 발명의 도 2의 다른 실시예를 나타낸 단면도

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도 7은 본 발명의 1, 2연통관에 대한 다른 실시예의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 저탕실 11 : 유입관

12 : 배출관 13 : 격리판

14 : 가이드판 21 : 제1격리챔버

22 : 제1가열챔버 31 : 제2격리챔버

32 : 제2가열챔버 41 : 저장실

43 : 1연통관 61 : 2연통관

62 : 3연통관 42 : 4연통관

51 : 1히터 52 : 2히터

61a, 62a : 상승 배출관

Claims (7)

1. 삭제
2. 난방 매질의 가열매체가 전기이고 내부의 상,하부의 일측에는 매질이 유출입되는 유입관(11)과 배출관(12)을 마련한 저탕실(10)의 내부에 위치하도록 외측으로 설치되는 히터로 이루어진 이중 순간 가열식 전기보일러에 있어서,

   관통공(13a)이 형성되며 상기 저탕실(10)의 내부 상부측에 저탕실(10)의 상부와 하부를 구분하도록 구비된 격리판(13)과;

   상기 유입관(11) 상측의 저탕실(10)의 내측으로 부터 저탕실(10)의 내부로 연장하여 설치한 가이드판(14)과;

   상기 가이드판(14)과 일정간격 이격된 위치의 저탕실(10)의 내부에 구비되며 상기 유입관(11)으로부터 유입되는 매질을 내부로 유도하도록 하측에 다수개의 유입공(21a)을 형성한 제1격리챔버(21)와;

   상기 제1격리챔버(21)의 내부에 제1격리챔버(21)의 내측과 간격을 두고 설치되며 상,하부에 관통홀(22a)을 형성한 제1가열챔버(22)와;

   상기 저탕실(10)과 제1격리챔버(21) 및 제1가열챔버(22)의 일측을 각각 관통하여 일측은 제1가열챔버(22)의 내부에 위치하고 타측은 저탕실(10)의 외측으로 설치되는 1히터(51)와;

   상기 제1격리챔버(21)의 상부측에 구비되는 제2격리챔버(31)와;

   상기 제2격리챔버(31)의 내부에서 소정의 간격을 두고 설치되며 상,하부에 관통홀(32a)을 형성한 제2가열챔버(32)와;

   상기 저탕실(10)과 제2격리챔버(31) 및 제2가열챔버(32)의 일측을 각각 관통하여 일측은 제2가열챔버(32)의 내부에 구비되고 타측은 저탕실(10)의 외측으로 설치되는 2히터(52)와;

   상기 제1격리챔버(21)와 제2격리챔버(31)의 사이에 구비되어 하부는 1연통관(43)으로 제1격리챔버(21)의 상부와 연결하고, 상부는 4연통관(42)으로 제2격리챔버(31)의 상부와 연결된 저장실(41)과;

   상기 제2격리챔버(31)의 상측과 격리판(13)을 연결하는 2,3연통관(61,62); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기 보일러.
3. 제 2항에 있어서,

   격리판(13)의 관통공(13a)은 격리판(13)의 둘레에 등간격으로 다수개 배열하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기보일러.
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서,

   제1가열챔버(22)와 제2가열챔버(32)는 상,하부에 관통홀(22a, 32a)을 형성함을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기 보일러.
6. 제 2항에 있어서,

   격리판(13)은 중앙에서 소정의 간격을 두고 2,3연통관(61,62)을 설치하고, 외경으로 사 방향에 등간격의 절개 관통공(13b)을 형성함을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기 보일러.
7. 제 2항에 있어서,

   2, 3연통관(61,62)은 상측으로 상승 배출관(61a, 62a)을 형성하되, 배출관(12)이 형성된 방향으로 향하도록 설치하고, 상기 배출관(12)의 위치보다 더 높은 위치에서 배출되도록 형성함을 특징으로 하는 이중 순간 가열식 전기 보일러.

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