KR101008844B1 - 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식전기보일러에 사용하는 온수가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 히터에서 발생하는 열을 충분히 활용하여 높은 열효율을 가지며 또한 제작이 용이한, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치를 제공하는 것을 목적으로 하고,

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전기보일러 급수통의 물을 가열하는데 사용되는 물 순환파이프는 틈이 없는 코일형으로 제작하여, 히터로부터 발생되는 열의 사용을 극대화한다.

Description

개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치{Heater having improved heat-change structure and heating structure, and used in electric boiler}

본 발명은 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에 관한 것으로서, 특히 전기로 가열되는 히터로부터의 열을 충분히 이용하여 높은 열교환율을 가지는 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 온수가열장치에 관한 것이다.

통상적으로 물을 데우는 보일러는 석유나 가스를 사용하는 것들이 대부분이지만, 심야전기할인에 힘입어 전기보일러를 사용하여 난방이나 물을 데우는 경우가 점차로 늘고 있는 추세이다.

상기와 같은 전기보일러를 이용하여 물을 데우는 방식은 온수탱크에 전기발열체를 삽입하여 발열체로부터의 열을 이용하는 것이다.

이와 같은 발열방식에는 여러가지가 있다. 먼저 전기발열체인 히터를 직접 물과 접촉하도록 하는 것과, 오일과 같은 비도전성 액체를 먼저 히터로 가열한 후 가열된 비도전성 액체로 물을 간접으로 가열하는 방식과, 그리고 히터를 물로부터 격리되게 설치한 후 히터 주변에 히터의 길이를 따라 물이 순환할 수 있는 파이프 를 설치하여 대류현상으로 물을 가열하는 방식 등이 있다.

그러나, 전기발열체인 히터를 물과 직접 접촉하도록 하는 경우에, 히터 주변에 세라믹 재질 등의 재료를 덮어 사용하지만, 그러나 이 경우에는 반복적인 가열로 인해 세라믹 등이 파손되어 히터가 직접 물에 접촉하게 되어 장치 전체가 망가질 염려가 있어서 지금은 잘 사용하지 않는 방식이다.

오일과 같은 비도전도성 액체를 먼저 히터로 가열한 다음, 가열된 액체를 물과 열교환 방식으로 물을 가열하는 방식에 있어서, 히터로 비도전성 액체를 가열하는데 시간이 많이 걸리고 또한 가열된 액체로 물을 가열하는데 시간이 많이 걸려, 신속한 난방이나 온수공급이 어려워 대용량의 전기보일러에는 적합하지 않은 방식이다.

히터를 물로부터 격리시킨 다음 히터의 길이를 따라 물이 순환하는 파이프를 설치하여 대류현상으로 물을 가열하는 방식에 있어서, 히터를 이용하여 직접적으로 물을 가열하게 되어 빠른 난방 또는 온수공급이 가능해지지만, 히터의 길이를 따라 설치할 수 있는 파이프의 갯수가 한정되는 관계로 히터로부터의 열을 충분히 이용하지 못하는 단점이 있다.

한편, 보편적으로 사용되고 있는, 대류현상으로 물을 가열하는 방식을 이용하는 전기보일러는, 물을 순환시키기 위한 다수의 순환파이프를 용접 등의 방식으로 설치해야 하고, 가열체인 히터를 전기보일러에 고정함에 있어서도 다수의 단계를 통해 용접 또는 나사조립을 이용하여야만 하여, 전기보일러의 제작에 다소의 어려움이 있었다.

따라서, 열효율을 충분히 이용할 수 있고 또한 제작인 용이한 전기보일러를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 목적은 히터에서 발생하는 열을 충분히 활용하여 높은 열효율을 가지며 또한 제작이 용이한, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치는 히터본체와, 히터본체를 고정하기 위한 제1플랜지부와, 전기보일러에서 상기 히터본체를 수밀되게 수납하며 일단부가 상기 제1플랜지부에 용접 등의 방법을 통해 연결되는 히터본체 수납부와, 가열부를 전기보일러 몸체, 즉 온수통에 결합하기 위한 제2플랜지부와, 그리고 상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 결합할 때 플랜지부들 사이에 위치하는 패킹부로 구성된다.

상기 본 발명에 따른 온수가열장치에 있어서, 히터본체 수납부에는 히터본체의 히터로부터 발생하는 열을 축적하여, 전기보일러의 히트가 오프된 후에 축적된 열을 서서히 방출하여 전기보일러 급수통의 가열된 물이 급격히 식는 것을 방지해주는, 세라믹볼을 수용하는 세라믹볼 수용부가 형성된다.

또한, 상기 본 발명에 따른 온수가열장치에 있어서, 전기보일러 급수통의 물 을 가열하는데 사용되는 물 순환파이프는 틈이 없는 코일형으로 제작하여, 히터로부터 발생되는 열의 사용을 극대화한다. 여기에서, 물 순환파이프는 하나의 파이프로 구성될 수 있지만, 필요에 따라서 두 부분 또는 세 부분 이상으로 구성하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 온수가열장치에 있어서, 히터본체의 히터가 위치하게 되는 히터 지지부의 표면에, 히터의 형상에 대응하는 요홈을 형성하여, 차후에 히터의 산화 또는 열화에 의해 히터가 쳐지는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에서, 전기보일러 저수통의 물을 가열하는데 사용되는 물 순환파이프를 틈이 없은 코일형으로 제작하게 됨으로써, 전기보일러의 히터로부터 방출되는 열을 대부분 물 가열에 사용하게 되어 전기보일러의 열효율을 극대화시키는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전기보일러의 구성요소들을 간단하게 구성함으로써, 일반적인 전기보일러에 비해 조립단계가 감소하여 전기보일러의 제조비용을 감소시키는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 온수가열장치에 사용되는 히터본체의 히터 지지부의 표면에 코일형 히터에 대응하는 요홈을 형성함으로써, 오랜 사용기간에 걸쳐 히터가 열화 또는 산화로 인해 쳐지는 것을 방지하게 되어 내구성을 증가시키는 효과가 있게 된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에서 사용되는 온수가열장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치를 설치하였을 때의 단면을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에 사용되는 히터본체의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하여 보면, 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에서 사용되는 온수가열장치(1000)는 히터본체(100)와, 히터본체를 고정하기 위한 제1플랜지부(200)와, 전기보일러에서 상기 히터본체를 수밀되게 수납하며 일단부가 상기 제1플랜지부에 용접 등의 방법을 통해 연결되는 히터본체 수납부(300)와, 가열부를 전기보일러 몸체, 즉 온수통에 결합하기 위한 제2플랜지부(400)와, 그리고 상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 결합할 때 플랜지부들 사이에 위치하는 패킹부(500)로 구성된다.

상기 히터본체는(100)는 코일형 히터(110)와, 코일형 히터를 지지하는 원통형의 히터 지지부(120)와, 히터본체를 고정하는 제1플랜지부(200)와 결합을 위한 히터본체 플랜지부(130)로 구성된다. 상기 코일형 히터가 감겨져 있는 히터 지지부(120)는 히터본체 플랜지부(130)와 연결봉(140)을 통해 결합되고, 히터본체 플랜지부의 상부에는 코일형 히터에 전원 공급을 위한 전원공급단자(150)가 설치된다. 상기 전원공급단자들 중 하나는 연결봉(140)에 가까운 쪽의 코일형 히터(110)의 일단에 연결되고, 다른 하나는 코일형 히터의 타단에 연결된다. 상기 전원공급단자들을 히터에 연결시켜 주는 도선들은, 히터에 의해 많은 열을 받아 파손될 염려가 있기 때문에, 필요에 따라 도선들을 스테인레스 파이프로 대용하고, 그 주위에 애자를 설치하여 도선들이 열에 의해 녹아 파손되는 것을 방지하게 된다.

히터본체 수납부(300)는 그 내부에 상기 히터본체를 수납하고 또한 수납된 히터본체와 수납부 벽체 간에 코일형의 물 순환파이프(310)가 설치된다.

또한, 히터본체 수납부의 하단부, 즉 제1플랜지(400)로부터 멀리 떨어진 부분의 중앙부분에는 세라믹볼 수용부(320)가 설치되어 그 내부에 세라믹볼(321)이 수납된다.

히터본체 수납부에 히터본체가 수납되면, 세라믹볼 수용부는 히터본체 내부로 삽입되게 되어, 히터본체의 히터가 열을 방출하게 되면 세라믹볼들이 열에 의해 가열되게 된다. 세라믹볼 수용부를 설치하여 세라믹볼을 수납하는 이유는, 전기보일러 특성상 전기보일러가 오프가 되면, 급격히 온도가 내려가 온수탱크의 온수가 식을 염려가 있다. 따라서, 전기보일러 가동중에 히터에서 나오는 열을 세라믹볼이 받아들여, 히터가 꺼진 후에도 서서히 열을 방출하여 온수탱크의 온수가 빨리 식는 것을 방지하게 되어 열효율을 극대화할 수 있게 된다.

상기 히터본체 수납부에서, 히터본체 수납부의 벽체와 히터본체 사이에 설치되는 물 순환파이프(310)는 틈이 거의 없는 코일형으로 구성되기 때문에, 히터본체 의 히터에서부터 나오는 열을 거의 다 받아들이게 되어, 물 순환파이프를 흐르게 되는 물을 더 효율적으로 가열할 수 있게 된다. 도면에서는, 코일형 물순환파이프를 두 개 설치한 것으로 도시하고 있지만, 필요에 따라서, 하나의 물순환파이프를 구성할 수 있거나, 또는 세 개 이상으로 구성할 수 있다.

상기에서 설명한 것과 같은 구성요소들을 다음과 같이 조립하여 전기보일러의 가열부(1000)를 형성하게 된다.

먼저 히터본체의 히터본체 플랜지부(130)와 제1플랜지부(200)를 나사와 볼트를 이용하여 결합시킨다. 그런 다음에, 히터본체 수납부(300)에 세라믹볼을 수납하는 세라믹볼 수용부(320)를 설치하고, 그리고 히터본체 수납부 벽체에 코일형 물 순환파이프(310)를 설치한다. 그럼 다음, 가열하고자 하는 물이 들어있는 전기보일러 저수통(600)에 제2플랜지부(400)를 결합시킨다. 이 경우에는, 통상적으로 사용하는 용접을 사용하여 결합시키게 된다. 그런 다음에, 제2플랜지부(400) 위에 패킹부(500)를 설치한 다음에, 제1플랜지부(200)에 연결된 히터본체(100)를 제2플랜지부를 관통시켜 삽입시킨 다음에, 제1플랜지부와 제2플랜지부를 나사와 볼트를 이용하여 체결함으로써, 가열부(1000)를 전기보일러의 저수통(600)에 결합시켜 전기보일러를 완성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기보일러는 기존의 전기보일러에 비해, 구성요소들을 결합하는 단계가 많이 축소되기 때문에, 제조비용이 저렴해질 뿐만 아니라 내구성 또한 강해지게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 히터본체에서 원통형 지지부(120)의 구성을 보여주는 것이다.

통상적으로, 일반적인 전기보일러에 사용되는 코일형 히터는 오랜 사용기간에 걸쳐 산화되거나 또는 열화되어 그 탄성이 없어져 쳐지게 되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 코일형 히터가 쳐지게 되어, 감져진 히터가 서로 접촉하게 되면 과도한 저항이 발생하여 히터 자체가 파손되어 못쓰게 되는 경우가 있다. 이와 같이 히터들이 서로 접촉하게 되어 과도한 저항이 발생하는 경우에는, 단순히 히터의 파손 뿐만 아니라 경우에 따라서는 장치 전체의 파손을 일으킬 가능성이 있게 된다. 이와 같은 경우를 방지하기 위해서는, 기존 전기보일러에서는, 코일 아래에 석회와 같은 점토질을 발라 코일을 고정시키게 된다. 그러나, 이와 같이 석회와 같은 점토질을 바르는 경우에는, 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 미관 자체도 좋지 않게 된다.

따라서, 본원 발명에서는, 히터본체의 지지부(120) 표면에 코일형 히터의 형상에 대응하는 요홈(121)을 형성하여, 상기 요홈을 따라 코일을 설치하게 함으로써, 차후에 코일의 산화 또는 열화로 인해 코일이 쳐지는 것을 방지하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에서 사용되는 온수가열장치의 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치를 설치하였을 때의 단면을 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치에 사용되는 히터본체의 구성을 보여주는 도면.

Claims (6)

1. 히터본체와, 히터본체를 고정하기 위한 제1플랜지부와, 상기 히터본체를 수밀되게 수납하며 일단부가 상기 제1플랜지부에 용접을 통해 연결되는 히터본체 수납부와, 히터본체와 히터본체 수납부를 전기보일러 몸체, 즉 저수통에 결합하기 위한 제2플랜지부와, 그리고 상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 나사와 볼트를 이용하여 결합할 때 플랜지부들 사이에 위치하는 패킹부로 구성되고,

   상기 히터본체는 코일형 히터와, 코일형 히터를 지지하는 원통형의 히터 지지부와, 히터본체를 고정하는 제1플랜지부와 결합을 위한 히터본체 플랜지부로 구성되고, 상기 히터 지지부는 연결봉을 통해 히터본체 플랜지부와 결합되고, 히터본체 플랜지부의 상부에는 코일형 히터에 전원 공급을 위한 전원공급단자가 설치되며, 전원공급단자들 중 하나는 상기 연결봉에 가까운 쪽의 코일형 히터의 일단에 연결되고, 다른 하나는 코일형 히터의 타단에 연결되며,

   상기 히터본체 수납부는 그 내부에 상기 히터본체를 수납하고 또한 수납된 히터본체와 수납부 벽체 간에 코일형의 물 순환파이프가 설치되는 것을 특징으로 하는, 개선된 열교환구조와 발열구조를 가지는 축열식 전기보일러에 사용하는 온수가열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수납된 히터본체와 수납부 벽체 간에 설치되는 코일형의 물 순환파이프는 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수가열장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 수납된 히터본체와 수납부 벽체 간에 설치되는 코일형의 물 순환파이프는 두 개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 온수가열장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전원공급단자들을 히터에 연결시켜 주는 도선들을 더 포함하고, 상기 도선들은 스테인레스로 구성하여, 그 주위에 애자를 설치하는 것을 특징으로 하는 온수가열장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 히터본체 수납부의 하단부, 즉 제1플랜지로부터 멀리 떨어진 부분의 중앙부분에 세라믹볼 수용부가 설치되어 그 내부에 세라믹볼이 수납되는 것을 특징으로 하는 온수가열장치.
6. 제5항에 있어서, 히터본체의 지지부 표면에 코일형 히터의 형상에 대응하는 요홈을 형성하여, 상기 요홈을 따라 코일을 설치하는 것을 특징으로 하는 온수가열장치.

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