KR101053327B1

KR101053327B1 - 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판

Info

Publication number: KR101053327B1
Application number: KR1020110009211A
Authority: KR
Inventors: 이진성
Original assignee: 이진성
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-08-01

Abstract

본 발명은 전기보일러의 난방수 및 온수로 사용되는 물(열매체)을 가열하기 위한 가열판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열판의 상.하부면에 소정 깊이의 발열면을 갖는 물수용부를 형성하되, 그 발열면으로부터 소정 높이로 제1유로 및 확장유로를 형성함으로, 발열면과 물의 접촉면적을 크고 연장되게 하여 가열시간을 단축함과 동시에, 특히 제1유로에 의한 집중적인 물의 가열과, 제2유로와의 원활한 열교환이 가능하게 함으로 열효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 한 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

Description

이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판{Heating plate of planar heater for electric boiler having dual feedpipe}

본 발명은 전기보일러의 난방수 및 온수로 사용되는 물(열매체)을 가열하기 위한 가열판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 두께를 갖는 가열기로부터 상부와 하부 양면에 형성된 유로를 통해 물을 흐르게 함과 동시에 물의 고온 가열이 가능하게 하여, 원활한 물의 흐름과 짧은 시간에 저온의 물을 고온 가열이 가능하게 하는 등 전열효율을 크게 향상시킬 수 있게 한 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판에 관한 것이다.

보일러는 열매체로 사용되는 물을 어떠한 열원에 의해 저온에서 일정한 온도로 가열 및 가열된 물을 난방수 및 온수로 공급하기 위한 것으로,

일반적으로 사용되는 보일러로는 기름보일러나 가스보일러가 주로 사용되어 지고 있으며, 이러한 기름이나 가스를 이용한 보일러는 기름이나 가스에 의해 불꽃을 발생 및 그 불꽃에 의해 동관 등의 열교환수단을 가열 및 그 열교환기의 내부에 충전된 물을 가열 및 가열된 물을 난방관 및 온수로 공급하게 되는 것이다.

한편, 근자에 들어 기름 및 가스값의 지속적인 상승으로 인하여 기름 및 가스보일러의 사용이 점차 줄어들고 있으며, 이를 대체하기 위해 기름이나 가스의 사용보다 저렴하면서도 내구성 및 안전도가 높은 전기보일러의 활용이 극도로 상승하는 실정이다.

이에, 일반적으로 물을 가열시키는 종래의 전기 보일러의 가열장치는, 입구와 출구가 형성되고, 내부에 물이 수용될 수 있도록 중공부가 형성된 본체로 구성되며, 상기 본체의 중공부에는 외부로부터 다수개의 막대형 전기히터가 내입 및 침전된 것으로, 중공부에 충전된 물을 히터의 작동에 의해 일정온도로 상승 및 가온된 물을 순환펌프에 의해 순환토록 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 가열장치는, 단순히 중공부에 부분적으로 내입된 전기히터에 의해 물의 가열이 가능한 것으로, 이는 물이 전기히터에 접촉되는 부분에서는 물의 가열이 가능 하나, 전기히터로부터 떨어진 물 까지 그 열원이 전달되기는 미흡하여 본체 내에 충전된 물의 전체적인 가열시 상당한 시간이 소모되는 문제점이 있으며, 이로 인한 전력의 소모를 가져오는 문제점이 있었다.

또한, 물의 가온 상태를 온도센서에 의해 측정 및 측정된 온도값에 의해 물의 순환 공급이 이루어지는 것인바, 물의 불규칙한 가온으로 인해 미처 가열되지 못한 물의 순환이 이루어지는 등 물의 공급이 원활하지 못하여 보일러의 성능저하 및 열손실을 가져오는 문제점이 발생하였다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은, 특허출원 제10-2010-0093211호와 같이 면 가열식 전기보일러의 물 가열기를 출원한 바 있으며, 상기 출원을 통해 발열면과 물의 접촉면적을 크게 하여, 저온의 물이 가열기에 정체하는 시간을 최소화하고, 이에 물의 가열시간을 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한, 전력 소모의 감소 및 항시 일정한 온도의 물의 공급이 가능하여 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 하였다.

그러나, 상기와 같은 물 가열기는, 일체화된 공간 구조를 갖는 물 수용부를 이루고 있는 것으로, 발열면에 의해 물의 가열 속도를 빠르게 할 수는 있었으나, 직선화된 물의 흐름에 의해 물의 순환시 그 물의 순환 속도가 빠르게 발생함으로, 미처 가열되지 못한 물이 배출되는 문제점이 표출되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가열판의 상.하부면에 소정 깊이의 발열면을 갖는 물수용부를 형성하되, 그 발열면으로부터 소정 높이로 제1유로 및 확장유로를 형성함으로, 발열면과 물의 접촉면적을 크고 연장되게 하여 가열시간을 단축함과 동시에, 특히 제1유로에 의한 집중적인 물의 가열과, 제2유로와의 원활한 열교환이 가능하게 함으로 열효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이로 인한 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 한 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 내부에 지그재그 상으로 전기히터가 매입되고, 상.하부면에 소정 깊이로 함몰되어 발열면을 갖는 물수용부가 일측 요홈의 통공에 의해 연결되며 상기 물수용부의 주연부에 내열패킹이 삽입되는 패킹홈이 형성된 일정 두께를 갖는 판형 가열판과, 상기 가열판의 상부 및 하부의 물수용부를 마감하는 배출관을 갖는 상부커버와, 유입관을 갖는 하부커버로 된 가열기에 있어서,

상기 가열판의 물수용부 내에 각각의 발열면으로부터 가열판의 상.하부면에 못 미치는 높이로 소정 돌출되는 다수의 격벽을 형성하되,

상기 격벽은, 각각 서로 어긋나게 교대 배치하여 지그재그 상의 제1유로를 형성하고, 상기 격벽의 최상 돌출면과 가열판의 상.하부면의 사이에는 통합된 공간을 이루는 확장유로를 형성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판은, 발열판으로부터 소정높이를 갖는 지그재그상의 제1유로와 그 제1유로의 상부로 연장형성된 공간상의 확장유로를 형성함으로, 길게 연장 형성된 제1유로를 따라 흐르는 물의 집중적인 가열이 가능하게 하고, 제1유로부터 오버플로우 되는 물을 확장유로에 수용 및 제1유로와의 원활한 열교환이 가능함으로, 동일한 속도의 물의 흐름에서도 그 물의 집중 가열이 가능하게 하는 등 흐르는 물의 안정된 가열로 열효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이는 안정된 가열수의 공급으로 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 사시도.
도 2는 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 평면도.
도 3은 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 단면도.
도 4는 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 작동상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 실시예를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 사시도이고, 도 2는 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 평면도이며, 도 3은 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 단면도이다.

도 1 내지 도 3의 도시와 같이 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판(1)은, 내부에 지그재그 상으로 전기히터(10)가 매입되고, 상.하부면에 소정 깊이로 함몰되어 발열면(21)(21')을 갖는 물수용부(20)(20')가 일측 요홈(30)의 통공(31)에 의해 연결되며 상기 물수용부(20)(20')의 주연부에 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 일정 두께를 갖는 판형 가열판(1)과, 상기 가열판(1)의 상부 및 하부의 물수용부(20)(20')를 마감하는 배출관(51)을 갖는 상부커버(50)와, 유입관(61)을 갖는 하부커버(60)로 된 가열기에 있어서,

상기 가열판(1)은, 소정의 두께를 갖는 열전도율이 뛰어난 알루미늄 재질 등의 사각형상의 금속 판형으로 이루어진 것이다.

이때, 상기 가열판(1)의 내부에는 지그재그 상으로 평행하게 수평 배열된 절곡 막대형 전기히터(10)가 외부로 노출된 전기단자와 연결되게 매입되는 것이다.

또한, 가열판(1)의 상.하부면에는 소정 깊이(약 5~10㎜)로 각각 물수용부(20)(20')가 형성된 것으로,

상기 물수용부(20)(20')에는, 내부 양단에 각각 직선형으로 물이 밀집될 수 있는 요홈(30)이 형성되며, 상기 어느 한측의 요홈(30)에는 상.하부의 물수용부(20)(20')를 연통하는 다수의 통공(31)이 형성된 것이다.

또한, 물수용부(20)(20')의 바닥면은, 전기한 전기히터(10)에 의해 가열되는 발열면(21)(21')을 이루는 것이다.

또한, 가열판(1)의 상.하부면 물수용부(20)(20')의 주연부에는 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 것으로, 삽입되는 내열패킹(41)에 의해 가열판(1)의 상부를 마감하는 상부커버(50)와, 하부를 마감하는 하부커버(60)가 밀착되어 수밀 작용을 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 가열판(1)의 각각의 물수용부(20)(20')에는 물의 흐름을 안내하는 제1유로(100)(100')와, 확장유로(200)(200')가 형성된 것으로,

상기 제1유로(100)(100')는, 가열판(1)의 물수용부(20)(20') 내에 각각의 발열면(21)(21')으로부터 가열판(1)의 상.하부면에 못 미치는 높이로 소정 돌출되는 다수의 격벽(110)(110')에 의해 형성된 것이다.

이때, 상기 격벽(110)(110')은, 물수용부(20)(20')의 폭보다 짧은 길이로 각각 서로 어긋나게 교대 배치되어 지그재그 상으로 형성되며, 그 격벽(110)(110')의 배치에 의해 지그재그상의 제1유로(100)(100')가 형성된 것이며, 전기히터(10)에 의해 발열면(21)(21')을 가열시 직접적인 물의 흐름과 동시에 가열이 이루어지는 공간에 해당하는 것이다.

또한, 확장유로(200)(200')는, 각각의 물수용부(20)(20')에 형성된 제1유로(100)(100')의 상부 또는 하부로 연장되게 형성되는 것으로, 상기 격벽(110)(110')의 최상 돌출면과 가열판(1)의 상.하부면 사이의 약 3mm의 단차에 의해 통합된 공간을 이루게 형성된 것으로, 제1유로(100)(100')에서 오버플로우 되는 물의 수용 및 제1유로(100)(100') 내에서 가열된 물과의 열교환함과 동시에 물의 흐름을 원활하게 하기 위한 것이다.

한편, 상기 전기히터(10)는, 상기 가열판(1)의 제1유로(100)(100')를 따라 지그재그 상으로 매입되게 구성함이 바람직한 것으로, 전기히터(10)의 가열시 발열면(21)(21')의 가열은 물론, 제1유로(100)(100')를 따라 흐르는 물의 집중 가열이 가능하게 구성된 것이다.

또한, 본 발명 가열판(1)을, 상부의 물수용부(20)의 주연부에 만 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 별도의 가열판(1')을 더 구비하되, 가열판(1)과 가열판(1')의 적층 사용이 가능하게 구성할 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판의 작용을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판은, 동일한 속도의 물의 흐름에서도 그 물의 집중 가열이 가능하게 하는 등 흐르는 물의 안정된 가열로 열효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이는 안정된 가열수의 공급으로 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 것으로,

본 발명 가열판(1)은, 통상의 전기보일러(도면중 미도시함)에 사용되는 가열기로 사용되는 것으로, 저온의 물을 고온으로 가열 및 난방수 및 온수로 공급하게 되는 것이다.

한편, 본 발명 가열판(1)을 가열기(2)로 사용키 위해서는 도 4의 도시와 같이 가열판(1)의 상부 및 하부에 물수용부(20)(20')를 마감하는 배출관(51)을 갖는 상부커버(50)와 유입관(61)을 갖는 하부커버(60)가 패킹홈(40)에 삽입되는 내열패킹(41)에 의해 밀폐 결합되는 것이다.

이에, 그 가열작용을 살펴보면, 먼저, 보일러의 펌프(도면중 미도시함)를 작동시켜 가열기(2)의 하부로부터 유입관(61)을 통해 가열판(1)의 하부 및 상부의 물수용부(20)(20')로 저온의 물을 충전 및 순환시킴과 동시에, 전기히터(10)에 전기가 공급되면 전기히터의 발열과 함께 물수용부(20)(20')의 바닥면을 이루는 발열면(21)(21')에 그 열원이 전달되는 것이며, 가열된 발열면(21)(21')에 의해 물수용부(20)(20') 내에 충전된 물의 가열이 이루어지는 것이다.

여기서, 상기 발열면(21)(21')은, 제1유로(100)(100')를 따라 매입된 전기히터(10)에 의해 제1유로(100)(100')에 집중적인 가열이 이루어지는 것이다.

즉, 하부의 물수용부(20')에 수용된 물은 지그재그 상으로 길게 형성된 하부의 제1유로(100')를 따라 이동하면서 집중적인 1차 가열이 이루어지는 것이고, 1차 가열이 이루어진 물은 통공(31)을 통해 상부의 물수용부(20)로 이동 및 상부의 제1유로(100)에 의해 2차로 가열이 이루어져, 고온의 물로 교환 및 배출관(51)을 통해 별도의 보일러 저장탱크(도면중 미도시함)에 저장 또는 난방수 및 온수로의 사용이 가능한 것이다.

이때, 상기 확장유로(200)(200')는, 제1유로(100)(100')와 상.하부커버(50)(60)의 사이 단차에 의해 공간을 이루는 것으로, 물수용부(20)(20')에 물의 충전시 제1유로(100)(100')로부터 오버플로우 되는 물의 수용 및 제1유로(100)(100') 내에서 가열된 물과 열교환하며, 유속에 의한 수압 발생으로 물의 흐름이 원활치 못할 시 또 다른 유로의 형성으로 물이 원활히 흐를 수 있게 하는 것이다.

이와 같이 가열판(1)은, 비교적 낮은 깊이의 물수용부(20)(20')를 갖는 것인바, 물수용부(20)(20')에 충전된 물과 발열면(21)(21')과의 접촉 면적이 크게 하면서도, 지그재그상으로 길게 형성된 제1유로(100)(100')에 의해 동일한 유속에서도 집중적인 가열이 가능하게 하는 등 열효율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명 가열판(1)은, 도 5의 도시와 같이 보일러의 용량에 따라 가열판(1)을 다수층으로 적층 형성할 수 있는 것으로,

이때에는, 저온의 물이 가열판(1) 내부에서 다수회에 걸친 순환식 가열이 가능하여, 물이 가열기(2) 내부에서 머무는 시간을 단축할 수 있어 빠르게 고온의 물을 공급할 수 있는 것이다.

또한, 도 6의 도시와 같이 상부의 물수용부(20)의 주연부에 만 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 별도의 가열판(1')을 더 포함하되, 최 하단측에 가열판(1)을 형성하고, 또 다른 가열판(1')을 다수열 적층 사용하는 것으로, 각각의 가열판(1)(1')을 구분 사용 및 중복되지 않은 하나의 내열패킹(41)으로도 그 밀폐 및 수밀작용을 할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판은 순간적인 집중 가열 방식을 가지므로 열효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 항시 신속하면서도 일정한 온도로의 가열로 고온의 난방수 및 온수의 공급이 가능하여 보일러의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

1 : 가열판 2 : 가열기
10 : 전기히터 20,20' : 물수용부
21,21' : 발열면
30 : 요홈 31 : 통공
40 : 패킹홈 41 : 내열패킹
50 : 상부커버 51 : 배출관
60 : 하부커버 61 : 유입관
100,100' : 제1유로 110,110' : 격벽
200,200' : 확장유로

Claims

내부에 지그재그 상으로 노출된 전기단자와 연결되는 전기히터(10)가 매입되고, 상.하부면에 소정 깊이로 함몰되어 발열면(21)(21')을 갖는 물수용부(20)(20')가 일측 요홈(30)의 통공(31)에 의해 연결되며 상기 물수용부(20)(20')의 주연부에 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 일정 두께를 갖는 판형 가열판(1)과, 상기 가열판(1)의 상부 및 하부의 물수용부(20)(20')를 마감하는 배출관(51)을 갖는 상부커버(50)와, 유입관(61)을 갖는 하부커버(60)로 된 가열기에 있어서,
상기 가열판(1)의 물수용부(20)(20') 내에 각각의 발열면(21)(21')으로부터 가열판(1)의 상.하부면에 못 미치는 높이로 소정 돌출되는 다수의 격벽(110)(110')을 형성하되,
상기 격벽(110)(110')은, 각각 서로 어긋나게 교대 배치하여 지그재그 상의 제1유로(100)(100')를 형성하고, 상기 격벽(110)(110')의 최상 돌출면과 가열판(1)의 상.하부면의 사이에는 통합된 공간을 이루는 확장유로(200)(200')를 형성함을 특징으로 하는 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판.
제 1항에 있어서,
상기 전기히터(10)는, 상기 가열판(1)의 각각의 제1유로(100)(100')를 따라 지그재그 상으로 매입되게 하되,
상기 제1유로(100)(100')를 따라 흐르는 물의 집중 가열이 가능하게 구성함을 특징으로 하는 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판.
제 1항에 있어서,
상기 상부의 물수용부(20)의 주연부에만 내열패킹(41)이 삽입되는 패킹홈(40)이 형성된 별도의 가열판(1')을 더 포함함을 특징으로 하는 이중 유로를 갖는 전기보일러용 면 가열식 물 가열기의 가열판.