KR101018852B1 - 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 보일러에 관한 것이다.

본 발명의 전기 보일러는 난방을 마치고 회귀하는 난방수를 유입하여 저장하도록 한 저장탱크와, 저장탱크 내의 난방수를 데우도록 한 전기히터와, 전기히터의 외측에 길이를 따라 코일 형태로 감겨, 1차 데워진 저장탱크 내의 난방수를 유입하여 전기히터를 경유시킨 후 출수하도록 한 2차가열라인과, 2차가열라인의 코일 부분과 전기히터를 감싸도록 설치되어 전기히터로부터의 열을 저장탱크 내의 난방수와 2차가열라인의 코일 부분으로 전도하도록 한 금속커버체와, 2차가열라인의 중간에 설치되어 저장탱크 내의 난방수를 순환시키도록 한 순환펌프를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의해, 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수와 온수를 충분히 데울 수 있어 에너지를 경제적으로 사용할 수 있도록 한 전기 보일러가 제공된다.

전기 보일러, 저장탱크, 전기히터, 코일, 금속커버체, 순환펌프

Description

전기 보일러{THE ELECTRIC BOILER}

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 특히 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수와 급탕 등에 사용되는 온수를 충분히 데울 수 있도록 한 전기 보일러에 관한 것이다.

한국 등록실용신안공보 제20-0198208호 '전기 보일러', 한국 등록실용신안공보 제20-0243215호 '소형 전기보일러' 등 다수 자료에 개시된 바와 같이, 전기 보일러는 저장탱크 내의 난방수를 전기히터로 가열하여 난방을 수행한다.

즉, 저장탱크에는 난방지역을 따라 배선되어 난방을 수행하는 난방라인과 각각 연결되는 난방수 출수관과 난방수 입수관이 연결되고, 전기히터는 저장탱크 내부에 장입 설치되어, 전기히터에 의해 데워진 저장탱크 내의 난방수가 난방수 출수관으로 출수되어 난방라인을 따라 이동하면서 난방을 수행하고, 난방을 마치고 회귀하는 난방수는 난방수 입수관을 통해 저장탱크로 유입되어 전기히터에 의해 다시 데워지는 과정을 반복함으로써 난방을 수행한다. 난방수 순환은 난방수 출수관, 난방수 입수관 또는 난방라인 중 어느 한 곳에 설치되는 순환펌프에 의해서 이루어진다.

또한, 전기 보일러는 한국 등록실용신안공보 제20-0198208호 '전기 보일러' 등에서 개시된 바와 같이, 저장탱크의 외부에 보충수공급수단을 설치하여 저장탱크의 수위를 조절하고, 또한 한국 등록특허공보 제10-0824411호 '직접가열식 전기보일러' 등에 개시된 바와 같이, 저장탱크 상부에 에어제거구를 설치하여 난방수 가열시 발생하는 기포 등을 외부로 배출한다.

그러나, 이와 같은 기존의 전기 보일러는 난방수를 난방에 필요한 온도로 데우는데 많은 에너지가 소모된다는 문제가 있다. 즉, 전기히터가 데운 난방수를 바로 빼내 난방을 수행하기 때문에, 난방수를 난방에 필요한 온도로 데우는데 그 만큼 많은 에너지가 필요했던 것이다.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기히터에 의해 1차 데워진 난방수를 다시 한번 그 전기히터에서 2차로 데움으로써 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수와 온수를 충분히 데울 수 있도록 한 전기 보일러를제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 난방지역을 따라 배선되는 난방라인과 연결되는 난방수 입수관과 연락하여, 내부에 난방을 마치고 회귀하는 난방수를 난방수 입수관으로부터 유입하여 저장하도록 한 저장탱크; 상기 저장탱크 내부에 설치되어, 저장탱크 내의 난방수를 데우도록 한 전기히터; 상기 전기히터의 외측에 길이를 따라 코일 형태로 감긴 상태에서 일단은 상기 저장탱크의 일측 외벽에 연결됨으로써 내부와 연락하고, 타단은 저장탱크 내부를 가로질러 저장탱크와 연락하는 난방수 출수관과 연결되어, 데워진 저장탱크 내의 난방수를 일단으로부터 유입하여 전기히터를 경유시킨 후 타단을 통해 난방수 출수관을 거쳐 난방라인으로 출수하도록 한 2차가열라인; 내부에 빈 공간이 없게 상기 2차가열라인의 코일 부분과 전기히터를 감싸도록 설치되어, 전기히터로부터의 열을 저장탱크 내의 난방수로 전도하여 데움과 아울러 그 열보다 높은 온도의 열을 2차가열라인으로 전도하여 2차가열라인의 코일 부분을 통과하는 저장탱크로부터의 난방수를 더 데우도록 한 금속커버체; 및 상기 2차가열라인의 중간에 설치되어 저장탱크 내의 난방수가 2차가열라인, 난방수 출수관, 난방라인 및 난방수 입수관을 따라 순환하도록 한 순환펌프를 포함하여 구성된다.

상기 금속커버체의 내부에는 전기히터의 외측에 2차가열라인보다는 인접하되 2차가열라인이 포개지 않도록 길이를 따라 코일 형태로 감겨 온수를 생성하도록 한 온수라인이 더 설치됨이 바람직하다.

또, 상기 온수라인은 저장탱크의 내부를 경유해서 온수를 생성하기 위한 원수를 외부로부터 유입하되, 저장탱크 내부에 설치되는 라디에이터 형태의 1차가열수단을 경유해서 1차 데워진 원수를 유입함이 바람직하다.

또, 상기 저장탱크의 내부 상측에는 저장탱크의 수위를 조절하기 위한 수위조절수단이 더 설치되며, 그 수위조절수단은 저장탱크의 상부를 통해 내부와 연락하는 보충수공급라인에 연결되는 솔레노이드밸브와, 저장탱크의 상면에 설치되는 가이드봉과, 그 가이드봉에 설치되어 저장탱크의 수위에 따라 가이드봉을 타고 승강하는 부구와, 그 부구를 사이에 두고 가이드봉에 설치되어 부구에 의해 온/오프 작동하여 솔레노이드밸브를 개폐 작동시키기 위한 밸브작동용 스위치로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 저장탱크의 상부에는 저장탱크에서 발생하는 기포를 외부로 배출하기 위한 에어제거구가 더 설치됨이 바람직하다.

또, 상기 저장탱크에는 내부를 상하부 공간으로 구획 분할하기 위한 경사판이 좌우를 가로질러 더 설치되고, 그 경사판의 하부에는 상부공간에 위치하는 수위조절수단으로부터의 보충수를 하부공간으로 배출하기 위한 제1구멍이 형성됨과 아 울러 상부에는 하부공간으로부터의 기포를 에어제거구가 위치하는 상부공간으로 배출하기 위한 제2구멍이 형성됨이 바람직하다.

또, 상기 저장탱크에는 난방수의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서가 더 설치됨이 바람직하다.

상기 해결 수단에 의해, 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수와 온수를 충분히 데울 수 있기 때문에, 에너지를 경제적으로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전기 보일러를 나타낸 사시도, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도, 도 3은 도 2에서 표시 A부분을 나타낸 부분 사시도, 도 4는 도 3에서 도면부호 51을 제외한 정면도이다.

도 5는 본 발명의 전기 보일러에서 난방수 순환경로를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 전기 보일러에서 온수 순환경로를 나타낸 도면, 도 7은 본 발명의 전기 보일러에서 보충수를 보충하는 모습을 나타낸 도면이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 전기 보일러는 내부에 일정 크기의 저장공간을 갖는 저장탱크(10)를 구비한다. 저장탱크(10)의 일측에는 난방지역을 따라 배선되어 난방을 수행하도록 한 난방라인(미도시)과 각각 연결되는 난방수 출수관(21)과 난방수 입수관(23)이 저장공간과 각각 연락하게 설치되고, 난방수 입수 관(23)으로부터 난방을 마치고 회귀하는 난방수를 유입하여 저장한다.

물의 대류현상을 고려해서 난방수 출수관(21)은 저장탱크(10)의 일측 상부에 설치됨이 바람직하고, 난방수 입수관(23)은 저장탱크(10)의 일측 하부에 설치됨이 바람직하다.

저장탱크(10)의 내부에는 전기히터(31)가 장입 설치되어 있다. 전기히터(31)는 외부 전원과 연결되는 단자만이 외부로 노출되게 저장탱크(10)의 내부에 설치되어, 저장탱크(10) 내의 난방수를 데운다.

이처럼 1차 데워진 난방수는 2차가열라인(41)과 금속커버체(51)를 따라 이동하면서 전기히터(31)에 의해 2차로 더 데워진다.

2차가열라인(41)은 전기히터(31)의 외측에 전기히터(31)의 길이를 따라 코일 형태로 감긴 상태에서 일단은 저장탱크(10)의 일측 외벽에 연결됨으로써 저장탱크(10)의 내부와 연락하고, 타단은 저장탱크(10)의 내부를 가로질러 난방수 출수관(21)과 연결되어, 1차 데워진 저장탱크(10) 내의 난방수를 일단으로부터 유입하여 전기히터(31)를 경유시킨 후 타단을 통해 난방수 출수관(21)을 거쳐 난방라인으로 출수한다.

2차가열라인(41)의 일단은 저장탱크(10)의 내부로부터 노출되게 외부로 빠져 나온 뒤 물의 대류현상을 고려해서 높은 온도의 난방수를 유입할 수 있도록 저장탱크(10)의 일측 상부에 연결 설치됨이 바람직하다.

전기히터(31)의 외부에 설치되는 금속커버체(51)는 내부에 빈 공간이 없게 2차가열라인(41)의 코일 부분과 전기히터(31)를 감싸 전기히터(31)로부터의 열을 저 장탱크(10) 내의 난방수로 전도하여 1차 데우고, 저장탱크(10) 내의 난방수로 전도하는 열보다 높은 온도의 열을 2차가열라인(41)으로 전도하여 2차가열라인(41)의 코일 부분을 통과하는 저장탱크(10)로부터의 난방수를 2차로 더 데운다.

금속커버체(51)의 내부열은 저장탱크(10) 내의 난방수로 전도되는 표면열 보다 높기 때문에, 높은 온도의 열을 2차가열라인(41)으로 전도할 수 있어, 저장탱크(10)에서 1차 데워진 난방수를 더 높은 온도로 데울 수 있다. 예컨대, 저장탱크(10) 내의 60℃의 난방수를 80∼90℃의 온도로 데워 출수할 수 있다.

본 발명자의 실험에 의하면, 기존 전기 보일러에서 난방수를 80∼90℃ 온도로 데워 출수하려면 10kW의 에너지가 필요했는데, 본 발명은 3kW의 에너지를 사용하여도 80∼90℃의 난방수를 출수할 수 있었다. 이처럼, 본 발명은 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수를 난방에 필요한 온도로 충분히 데울 수 있기 때문에 에너지를 경제적으로 사용할 수 있도록 한다.

금속커버체(51)는 열 전도성이 좋은 알루미늄 등과 같은 금속재질로 제작되며, 예컨대 몰드에 2차가열라인(41)이 감긴 전기히터(31)를 설치한 후 알루미늄 등의 용융물을 부어 냉각시킴으로써 전기히터(31)와 2차가열라인(41)의 코일 부분을 감쌀 수 있게 설치된다.

난방수의 순환은 2차가열라인(41)의 중간에 설치되는 순환펌프(61)에 의해서 이루어진다. 순환펌프(61)는 외부로 노출되는 2차가열라인(41)의 중간, 바람직하게는 일단에 인접하게 설치되어, 저장탱크(10) 내의 난방수가 2차가열라인(41), 난방수 출수관(21), 난방라인 및 난방수 입수관(23)을 따라 순환할 수 있도록 압력을 제공한다. 이 때문에, 기존과 같이 난방라인 등의 중간에 순환펌프를 별도로 설치할 필요가 없게 된다.

정리하면 도 5에 도시된 바와 같이, 순환펌프(61)의 작동에 의해, 저장탱크(10)에서 1차 데워진 난방수는 2차가열라인(41)을 따라 이동하면서 금속커버체(51)에 의해 더 높은 온도로 2차로 데워지고, 난방수 출수관(21)을 통해 출수된 후 난방라인을 따라 이동하면서 난방을 수행한 다음, 난방수 입수관(23)을 통해 저장탱크(10)로 재 유입되는 과정을 반복하여 난방을 수행한다.

한편, 금속커버체(51)의 내부에는 온수라인(43)이 설치되어 있다. 온수라인(43)은 전기히터(31)의 외측에 전기히터(31)의 길이를 따라 코일 형태로 감기도록 설치되는데, 2차가열라인(41)보다는 전기히터(31)에 인접하게 설치되되, 2차가열라인(41)이 바로 위에서 포개지 않도록 설치되어 온수를 생성한다.

이처럼 설치되는 온수라인(43)은 일단이 저장탱크(10)의 내부를 경유해서 예컨대, 수도관(1)과 연결됨으로써 온수를 생성하기 위한 원수를 유입하는데, 저장탱크(10) 내부에 설치되는 잘 알려진 바와 같은 라디에이터 형태의 1차가열수단(65)을 경유해서 1차 데워진 원수를 유입하여 높은 온도의 온수를 생성한다.

즉, 온수라인(43)의 일단으로 유입되는 원수는 1차가열수단(65)에서 저장탱크(10)의 난방수로부터 열을 받아 1차로 데워진 다음, 온수라인(43)의 코일 부분을 통과하면서 2차로 데워진 후, 저장탱크(10)의 내부를 가로질러 외부에 까지 연장되는 온수라인(43)의 타단을 통해 출수되어 급탕 등으로 사용된다(도 6 참조).

온수라인(42)의 코일 부분은 2차가열라인(41)의 코일 부분보다 전기히터(31) 에 더 인접해서 설치되기 때문에, 금속커버체(51)로부터 고열을 전달받아 고온의 온수로 데울 수 있고, 1차가열수단(65)에서 1차로 데워진 원수를 데우기 때문에, 전기히터(31)가 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 급탕 등에 필요한 온수를 충분히 데울 수 있다.

저장탱크(10)의 내부 상측에는 저장탱크(10)의 수위를 조절하기 위한 수위조절수단(70)이 설치되어 있다. 저장탱크(10)는 상부를 ㄴ자 모양으로 형성하여 ㄴ자 모양의 돌출 부위에 수위조절수단(70)을 설치하고 있는데, 수위조절수단(70)은 솔레노이드밸브(71)와 부구(75) 등을 구비해서 저장탱크(10)의 수위를 조절하고 있다.

즉, 수위조절수단(70)은 저장탱크(10)의 상부를 통해 내부와 연락하는 보충수공급라인(78)에 연결되는 솔레노이드밸브(71)와, 저장탱크(10)의 상면에 설치되는 가이드봉(73)과, 그 가이드봉(73)에 설치되어 저장탱크(10)의 수위에 따라 가이드봉(73)을 타고 승강하는 부구(75)와, 그 부구(75)를 사이에 두고 가이드봉(73)에 설치되어 부구(75)에 의해 온/오프 작동하여 솔레노이드밸브(71)를 개폐 작동시키기 위한 밸브작동용 스위치(77)로 이루어진다.

따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)의 수위가 줄어 부구(75)가 가이드봉(73)의 하부에 위치하는 스위치(77)를 작동시키면, 스위치(77)가 온됨으로써 솔레노이브밸브(71)가 개방되어 저장탱크(10)의 내부에 보충수가 유입되도록 하고, 이후 저장탱크(10)의 수위가 상승해 부구(75)가 가이드봉(73)의 상부에 위치하는 스위치(77)를 작동시키면, 스위치(77)가 온됨으로써 솔레노이브밸브(71)가 폐쇄 되어 보충수의 유입을 차단한다.

수위조절수단(70)은 기존과 달리 저장탱크(10)의 내부에 일체로 설치되어 있기 때문에, 전기 보일러의 설치작업을 편리하게 한다.

저장탱크(10)의 상부 즉, 돌출 부위에는 내부를 상하부 공간(11,13)으로 구획 분할하기 위한 경사판(80)이 좌우를 가로질러 설치되는데, 수위조절수단(70)은 상부공간(11)에 설치되며, 경사판(80)은 하부에 제1구멍(81)을 형성하여 수위조절수단(70)으로부터의 보충수를 하부공간(13)으로 배출한다. 경사판(80)은 수위조절수단(70)으로부터의 보충수를 낙차를 줄이면서 부드럽게 흘려 보내 기포 발생을 최소화 한다.

저장탱크(10)의 상부에는 에어제거구(91)가 설치되어 있다. 에어제거구(91)는 난방수 가열시 발생하는 기포 또는 보충수 보충시 발생되는 기포 등을 외부로 배출한다. 경사판(80)은 상부에 제2구멍(83)을 형성하여 하부공간(13)에서 발생하는 기포를 상부공간(11)으로 이동시키고, 에어제거구(91)는 제2구멍(83)을 통해서 상부공간(11)으로 이동하는 기포를 외부로 배출한다.

또한, 저장탱크(10)에는 난방수의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(93)가 설치되고, 온도감지센서(93)가 측정한 온도는 제어반(95)과 제어반(95)과 전기적으로 연결되어 건물 내부에 설치되는 온도조절기(96)에 표시된다. 사용자는 제어반(95)이나 온도조절기(96)를 사용해서 난방수나 온수의 온도를 조절할 수 있다.

제어반(95)은 저장탱크(10)를 감싸 보호하는 케이스(97)에 외벽에 설치되는데, 도면에서는 제어반(95)이 설치되는 케이스(97)의 일부만을 표시하여 내부 구조 를 보여주고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 에너지를 적게 소모함에도 불구하고 난방수와 온수를 충분히 데울 수 있어 에너지를 경제적으로 사용할 수 있도록 한 전기 보일러가 제공된다.

도 1은 본 발명의 전기 보일러를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

도 3은 도 2에서 표시 A부분을 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 3에서 도면부호 51을 제외한 정면도이다.

도 5는 본 발명의 전기 보일러에서 난방수 순환경로를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 전기 보일러에서 온수 순환경로를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 전기 보일러에서 보충수를 보충하는 모습을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:수도관 10:저장탱크

11:상부공간 13:하부공간

21:난방수 출수관 23:난방수 입수관

31:전기히터 41:2차가열라인

43:온수라인 51:금속커버체

61:순환펌프 65:1차가열수단

70:수위조절수단 71:솔레노이드밸브

73:가이드봉 75:부구

77:밸브작동용 스위치 78:보충수공급라인

80:경사판 81:제1구멍

83:제2구멍 93:온도감지센서

95:제어반 96:온도조절기

97:케이스

Claims (7)

1. 난방지역을 따라 배선되는 난방라인과 연결되는 난방수 입수관과 연락하여, 내부에 난방을 마치고 회귀하는 난방수를 난방수 입수관으로부터 유입하여 저장하도록 한 저장탱크;

   상기 저장탱크 내부에 설치되어, 저장탱크 내의 난방수를 데우도록 한 전기히터;

   상기 전기히터의 외측에 길이를 따라 코일 형태로 감긴 상태에서 일단은 상기 저장탱크의 일측 외벽에 연결됨으로써 내부와 연락하고, 타단은 저장탱크 내부를 가로질러 저장탱크와 연락하는 난방수 출수관과 연결되어, 데워진 저장탱크 내의 난방수를 일단으로부터 유입하여 전기히터를 경유시킨 후 타단을 통해 난방수 출수관을 거쳐 난방라인으로 출수하도록 한 2차가열라인;

   내부에 빈 공간이 없게 상기 2차가열라인의 코일 부분과 전기히터를 감싸도록 설치되어, 전기히터로부터의 열을 저장탱크 내의 난방수로 전도하여 데움과 아울러 2차가열라인으로 전도하여 2차가열라인의 코일 부분을 통과하는 저장탱크로부터의 난방수를 더 데우도록 한 금속커버체; 및

   상기 2차가열라인의 중간에 설치되어 저장탱크 내의 난방수가 2차가열라인, 난방수 출수관, 난방라인 및 난방수 입수관을 따라 순환하도록 한 순환펌프를 포함하여 구성된, 전기 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속커버체의 내부에는 전기히터의 외측에 2차가열라인보다는 인접하되 2차가열라인이 포개지 않도록 길이를 따라 코일 형태로 감겨 온수를 생성하도록 한 온수라인이 더 설치됨을 특징으로 하는 전기 보일러.
3. 제2항에 있어서, 상기 온수라인은 저장탱크의 내부를 경유해서 온수를 생성하기 위한 원수를 외부로부터 유입하되, 저장탱크 내부에 설치되는 라디에이터 형태의 1차가열수단을 경유해서 1차 데워진 원수를 유입함을 특징으로 하는 전기 보일러.
4. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크의 내부 상측에는 저장탱크의 수위를 조절하기 위한 수위조절수단이 더 설치되며, 그 수위조절수단은 저장탱크의 상부를 통해 내부와 연락하는 보충수공급라인에 연결되는 솔레노이드밸브와, 저장탱크의 상면에 설치되는 가이드봉과, 그 가이드봉에 설치되어 저장탱크의 수위에 따라 가이드봉을 타고 승강하는 부구와, 그 부구를 사이에 두고 가이드봉에 설치되어 부구에 의해 온/오프 작동하여 솔레노이드밸브를 개폐 작동시키기 위한 밸브작동용 스위치로 이루어짐을 특징으로 하는 전기 보일러.
5. 제4항에 있어서, 상기 저장탱크의 상부에는 저장탱크에서 발생하는 기포를 외부로 배출하기 위한 에어제거구가 더 설치됨을 특징으로 하는 전기 보일러.
6. 제5항에 있어서, 상기 저장탱크에는 내부를 상하부 공간으로 구획 분할하기 위한 경사판이 좌우를 가로질러 더 설치되고, 그 경사판의 하부에는 상부공간에 위치하는 수위조절수단으로부터의 보충수를 하부공간으로 배출하기 위한 제1구멍이 형성됨과 아울러 상부에는 하부공간으로부터의 기포를 에어제거구가 위치하는 상부공간으로 배출하기 위한 제2구멍이 형성됨을 특징으로 하는 전기 보일러.
7. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크에는 난방수의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서가 더 설치됨을 특징으로 하는 전기 보일러.

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