KR101080878B1 - 순간온수 가열장치를 이용하여 온수를 배출하는 방법 및 상기 방법에 사용되는 순간온수 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순간온수 가열장치를 이용하여 온수를 배출하는 방법 및 상기 방법에 사용되는 순간온수 가열장치에 관한 것으로 저장수를 일정온도 즉 중온(약 50℃)으로 가열 하여 온수 저장 조에 저장 하였다가 온수를 배출시 고온의 온수로 순간 가열 하여 배출 하는 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.

종래의 냉온정수기 자동판매기 등은 온수 저장 조에 고온(90℃이상)으로 저장 하므로 온수 저장 조에서 외기로 유실되는 열이 많다.

그런데 본 발명에 의한 순간온수 가열장치는 50-60℃ 정도의 온도를 유지하였다가 온수를 배출시 순간적으로 가열하여 고온의 온수를 배출하고 그리고 배출 후 남은 가열 수 및 전열기 등에 잔존한 고온의 열은 대기중으로 유실되지 않고 저장 수를 예열하므로 에너지의 유실을 최소화하기 위하여 발열체를 온수저장 조 내부에 두므로 종래의 고온의 온수저장 조에서 대기로 유실되는 열을 절약 하는 효과가 있다.

순간 온수 가열, 가열기, 예열, 중온

Description

순간온수 가열장치를 이용하여 온수를 배출하는 방법 및 상기 방법에 사용되는 순간온수 가열장치{Drinking water instantaneous heating system}

냉온수기, 냉온 정수기, 자판기, 등의 온수 저장에 관한 것으로 온수 저장 조에 유실되는 열은 온수 저장 조에 저장된 저장수의 온도와 온수 저장 조 주위의 대기온도의 차에 비례한다.

본 발명은 이렇게 유실되는 열을 줄이기 위하여 고온으로 유지되는 온수 저장조의 온도를 중온(약 50-60℃)으로 유지하고 온수를 배출하는 순간에 순간적으로 중온의 물을 고온(85-95℃)가열 배출하는 것이다.

종래의 냉온수기, 냉온정수기 및 자동판매기는 도1에서와 같이 온수저장 조 내부에 발열체(104)를 두고 이 발열체로 가열하여 온수를 85-95℃의 고온으로 항상 유지한다.

열은 고온에서 저온으로 전도되어 대기 중으로 유실된다. 그래서 온수를 배출하여 사용하는 것은 가끔 하지만 온수는 항상 고온 상태를 유지하여 고온의 열이 대기 중으로 유실된다. 이러한 손실을 줄이기 위하여 온수를 배출하는 순간 가열하는 순간 가열을 하려면 많은 양의 전력이 순간적으로 필요 한 데 그러나 가정이나 사무실 가게 등에 설치된 전력은 필요한 온수를 순간적으로 가열할 만큼의 전력이 설치되어 있지 않다.

그리고 도1에서와 같이 온수배출 밸브(102)와 온수 저장 조(100)을 별도로 두고 호스(101)로 연결되어 있다.

온수를 배출하려고 밸브를 열면 밸브와 호스에 차 있는 낮은 온도의 미지근한 물이 먼저 배출되어 컵에 담기고 그리고 고온의 온수가 다음에 담기므로 배출되는 온수의 온도는 저장수의 온도보다 낮다.

통상 살균이 가능 한 온수의 온도는 75℃를 유지하여야 하므로 저장수의 온도는 대략 90℃이상으로 유지하여야 컵에 담기는 물의 온도를 75℃이상을 유지 할 수 있다.

그래서 초기에 배출되는 물을 버리고 다시 받는 경우도 있다. 그러므로 아까운 에너지와 전력을 소모한다.

이러한 여건 하에서 많은 양의 전력을 소비 하지 않고 순간적으로 온수를 가열할 수 있는 수단을 제공 하는 것과 그리고 온수 저장 조와 온수배출 밸브 간 연결호스를 없애고 온수가 필요한 순간 일정온도 이상의 온수를 생성하여 배출하는 것이 본 발명의 기술적 과제이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온수 배출 방법은,
발열체가 설치된 배출관을 구비하는 순간온수가열장치를 온수 저장조 내부에 설치하여 온수배출 필요시 배출관내 물을 가열하여 85~95℃의 고온으로 가열수를 배출시키고, 온수배출 대기시에는 배출관내 물을 가열하여 가열수의 고온의 열이 온수저장조의 저장수로 전도되어 상기 저장수가 50~60℃로 유지되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 상기와 같이 온수를 배출하는 방법에 사용되는 순간온수 가열장치는,
발열체가 설치되어 물을 가열시킨 후 배출시키기 위한 배출관과, 상기 배출관 일단을 개폐하여 가열수의 배출을 제어하는 밸브와, 상기 밸브를 통해 배출된 가열수가 배출되는 연결관과, 상기 밸브의 개폐여부를 제어하는 배출레버를 포함하여 이루어지고, 상기 배출관은 온수저장조 내부에 설치되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 상기 배출레버가 연결되는 상기 밸브에 있어 밸브 단부와 배출레버가 연결된 부분 사이에 간극을 형성하여,
배출레버가 간극 사이를 움직일 때는 발열체에 대한 전력 공급이 일어나고, 간극 사이 이동완료 후 배출레버에 대한 추가 푸싱이 이루어질 때 밸브가 개방되어 가열수가 배출되는 것을 기술적 특징으로 한다.

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상기와 같은 발명의 수단으로 온수를 배출 시 나타나는 여러 효과를 실시 예를 들어 설명한다.

종래에는 가정이나 가게에 설치된 수용전력이 3kw정도의 전력이므로 냉온정수기 자판기 등의 발열체에 공급되는 전력은 대략 1kw이내의 전력을 공급되게 한다. 그래서 이정도의 전력으로는 온수를 배출하는 순간 가열하는 순간온수가열장치를 제작하기가 불가능 하다.

그래서 냉온정수기 자판기 등에는 저장수를 조리를 위한 온수의 온도를 살균이 가능한 75℃이상의 온수를 얻기 위하여 온수저장 조에 약 90℃이상의 온도를 유지 저장한다.

실내의 연간 평균온도를 20℃일 경우 저장수와의 온도 차는 약 70℃이고 본 발명에 의한 저장 수 온도는 60℃이다 그래서 온도차는 40℃이므로

저장수의 열이 외기로 유실되는 열을 4/7로 나출 수 있고

그리고 온수를 배출하는 빈도에 따라 다르지만 온수를 배출하고 연결호스 및 배출 관에 남은 고온의 열은 대기 중으로 유실된다.

장시간 배출하지 않은 상태에서 호스(101)와 밸브내부에 정체된 물을 컵에 받아 그대로 사용할 경우 살균 온도인 75℃이하일 경우 위생적인 문제가 되고

이를 피하기 위하여 배출 하여 버릴 때는 아까운 물과 이물을 가열 하는 에너지를 버리는 결과가 된다.

본 발명에 의하여 온수를 가열하여 사용하므로 종래의 온수발생 수단에 비하 여 온수 배출 빈도에 따라 차이가 있지만 평균적으로 대략 40％이상의 전기적 에너지를 절약 함 과 동시에 많은 양의 음용수를 절약하는 효과 가 있다.

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본 발명에 의한 순간온수 가열장치(300)를 냉온수기, 냉온 정수기, 자판기, 등 등 온수가 필요한 모든 장치에 적응할 수 있고 이를 구체적으로 설명하면, 도 2에서 물을 저장한 온수저장조(200) 외주면의 적당한 부위에 설치할 구멍을 뚫고 삽입 하여 체결 볼트(305) 와 체결 너트(306)를 조이면 설치가 되는데,
상기 순간온수 가열장치(300)를 보다 구체적으로 설명하면,
도 3에서와 같이 온수가 배출되는 관(배출관(315))로 내주 면에 얇은 전기적 절연 층(301)을 두고 그 외부에 발열 층(302), 단열 보온 층(303)을 차례로 두고 외부에는 물이 스며들지 않는 방수 소재로 감싸 순간 온수 가열장치(300)를 형성한다.
그리고 온수를 배출하기 위하여 온수배출용 밸브(308)를 여닫게 하기 위하여 개폐장치인 배출레버(311)를 두고 밸브와 개폐장치를 연결하는 연결구(310)를 순간온수 가열장치와 일체가 되게 하고
이를 도 2에서와 같이 온수저장 조(200)에 구멍내고 볼트(305)와 체결 너트(306)를 조이면 온수저장 조(200) 와 순간온수가열장치(300) 간에 O링(307)에 의하여 수밀이 되어,
온수저장조(200) 내부에 순간온수 가열장치(300) 설치가 완료된다.

그리고 온도 센서(203)로 저장수의 온도를 감지하여 저장수를 일정온도(50-60℃)로 예열한다.

온수를 배출하지 않을 때는 스프링(309)의 힘으로 밸브를 닫고,
온수가 필요하여 배출시키고자 한다면 배출레버(311)를 누르면 온수가 배출되게 한다.
이때 배출 레버(311)를 누르면 먼저 배출 레버의 이동을 감지하는 근접스위치(204)가 작동하여 작동된 신호에 의하여 발열층(302)의 발열체에 최대 전력을 공급하여 상기 발열체는 순간온수가열장치의 배출관(315)에 채워진 물을 가열하고 배출 레버를 더 밀면 배출레버에 연결된 밸브가 열려서 온수가 배출된다.

즉 배출레버(311)를 밀 때 두 가지 동작이 일어나는데 먼저 발열체에 전력을 공급하고 다음에 레버를 더밀 때 밸브(308)가 열려 가열수가 배출된다. 이를 구분하기 위하여 배출레버(311)가 연결되는 밸브(308)에 있어 밸브 단부와 배출레버가 연결된 부분 사이에 간극(313)을 두고 발열체에 전력이 공급되는 것을 표시하는 표시기를 둔다.
따라서 배출레버를 밀어 배출레버(311)가 간극 사이를 움직일 때는 발열체에 대한 전력 공급이 일어나고, 간극 사이 이동완료 후 배출레버에 대한 추가 푸싱이 이루어질 때 밸브가 개방되어 가열수가 배출되는 것이다.

발열체는 상기 언급된 바와 같이 배출관(315) 내주 면에 위치하고 외부로 보온을 위한 단열보온층(303)으로 감싸여 있고 상기 단열보온층은 방수소재로 된 내열 플라스틱 본체(304)로 감싸여 있다. 그래서 발열체의 열은 배출수로 직접 전도되어 이를 가열시키게 된다.

온수 배출이 완료되면 밸브(308)는 닫히고, 밸브(308)가 닫힌 후 배출관(315)에서 가열된 가열수의 고온의 열은 저장수로 서서히 전도되어 저장수를 가열함으로써 아까운 열이 대기로 유실되지 않는다.

그리고 배출밸브(308)가 닫힌 순간 연결관로의 물은 모두 다 배출되어 음용수로 사용되고 연결관(201)에 남아있지 않아 열이 대기로 유실되는 것을 최소화한다.
특히 배출수가 배출되는 연결 관(201)은 하부가 경사가 지게 하여 배출수가 신속히 모두 배출 되게 된다.
한편 온수를 장시간 배출하지 않을 경우 저장수의 온도를 일정온도이상으로 유지하기위하여 발열체에 적은양의 전력을 가하여 저장수의 온도를 일정온도 이상으로 항상 유지하게 한다.

이런 모든 동작은 마이크로 프로세서(206)에 의하여 자동 제어된다.

인류가 생존하기위하여 물은 마셔야 하고 마시는 물은 그대로 마시는 것이 아니라 물을 가열하여 살균을 하고 살균된 물에 여러 가지 음식물을 혼합하여 마신다.

이 때 전력에너지를 이용하여 음용수를 가열시 전력에너지가 마시는 물만 가열하기보다 여러 가지형태로 대기 중으로 유실되는 것이 더 많다.

유실되는 아까운 전력 에너지를 최소화 하는 것이 본 발명의 궁극적인 목적이고

이러란 목적을 산업상 이용은 인류생존과 지구환경을 위하여 필수적이다.

현재 시중에 설치된 냉온수기 냉온정수기 자판기 등의 저장수의 온도를 30％이상 낮게 유지 하므로 이에 대한 전력 에너지의 절약은 이에 비례하여 절약됨은 물론 마시지 않고 버리는 물을 최소화 할 수 있다.

그래서 산업상 이용가능성은 지대하다.

도1 : 종래의 온수 배출 장치의 개략도

도2 : 본 발명에 의한 순간온수 가열장치를 온수저장조에 연결하여 온수를 배출하는 장치의 개략도.

도3 : 본 발명의 순간온수 가열장치 구조를 도시한 단면도.

[도면의 중요부분에 대한 부호 설명]

100 : 종래의 온수 저장 조

101 : 호스

102 : 온수 배출밸브

103 : 밸브 작동 레버

104 : 발열체

200 : 본 발명에 따른 온수저장조

201 : 연결관

202 : 배출레버

203 : 온도센서

204 : 근접 스위치

205 : 전력제어용 반도체 스위치

206 : 마이크로 프로세서

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300 : 본 발명에 따른 순간온수가열장치

301 : 전기적 절연 층

302 : 발열 층

303 : 단열보온층

304 : 내열 플라스틱 본체

305 : 체결 볼트

306 : 체결 너트

307 : 수밀을 위한 O링

308 : 밸브

309 : 스프링

310 : 연결구

311 : 배출레버

312 : 온수 배출구

313 : 간극
315 : 배출관

Claims (3)

1. 발열체가 설치된 배출관을 구비하는 순간온수가열장치를 온수 저장조 내부에 설치하여 온수배출 필요시 배출관내 물을 가열하여 85~95℃의 고온으로 가열수를 배출시키고, 온수배출 대기시에는 배출관내 물을 가열하여 가열수의 고온의 열이 온수저장조의 저장수로 전도되어 상기 저장수가 50~60℃로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 순간온수 가열장치를 이용하여 온수를 배출하는 방법.
2. 제 1 항에 의한 온수를 배출하는 방법에 사용되는 순간온수 가열장치는,

   발열체가 설치되어 물을 가열시킨 후 배출시키기 위한 배출관과,

   상기 배출관 일단을 개폐하여 가열수의 배출을 제어하는 밸브와,

   상기 밸브를 통해 배출된 가열수가 배출되는 연결관과,

   상기 밸브의 개폐여부를 제어하는 배출레버를 포함하여 이루어지고,

   상기 배출관은 온수저장조 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 순간온수 가열장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 배출레버가 연결되는 상기 밸브에 있어 밸브 단부와 배출레버가 연결된 부분 사이에 간극을 형성하여,

   배출레버가 간극 사이를 움직일 때는 발열체에 대한 전력 공급이 일어나고, 간극 사이 이동완료 후 배출레버에 대한 추가 푸싱이 이루어질 때 밸브가 개방되어 가열수가 배출되는 것을 특징으로 하는 순간온수 가열장치.

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