KR101166770B1 - 보일러용 급속 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러용 급속 가열장치에 관한 것으로, 상부 양측에 나란하게 관통 형성되는 한 쌍의 상부유로(11)와, 상기 상부유로(11)와 직교하여 배치되며 상기 상부유로(11)의 하부에 나란하게 관통 형성되는 복수의 하부유로(12)와, 상기 상부유로(11)와 상기 하부유로(12)를 연결시키는 연결유로(13)가 구비되는 본체(10)와; 상기 상,하부유로(11, 12) 상에 각각 설치되는 전기히터(20);를 포함하고,
상기 본체(10)의 외측면에는 상기 한 쌍의 상부유로(11)와 각각 연결되는 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)이 각각 복수 개 형성되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 열매체를 빠른 시간 내에 효과적으로 가열할 수 있다.

Description

보일러용 급속 가열장치{RAPID HEATING DEVICE USED FOR BOILER}

본 발명은 보일러용 급속 가열장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 내부에 복수의 전기히터를 설치하여 열매체가 복수의 전기히터를 차례로 거치면서 빠르게 가열할 수 있도록 하는 보일러용 급속 가열장치에 관한 것이다.

보일러는 석유나 가스 등의 화석에너지 또는 전기에너지를 사용하여 물 등의 열매체를 가열하여 공급하는데, 이렇게 가열된 열매체는 제조공정 등에 사용되거나 또는 난방을 위해 사용된다.

전기에너지를 사용하여 제조공정이나 난방에 사용되는 열매체를 가열할 때에는 통상 전기히터를 보일러의 내부에 설치하여 사용하는데, 이러한 전기히터는 그 특성상 열매체의 가열속도가 석탄연료 등을 사용하는 보일러보다 열매체의 가열속도가 느리기 때문에 열매체의 가열속도를 높이기 위한 방안이 강구되며, 이러한 열매체의 가열속도를 높이기 위한 방안으로서 열매체의 순환방식을 효열적으로 하는 방안이 강구되고 있다.

전기히터를 사용하여 순환유로를 적절히 선택함으로써 열매체의 가열속도를 높이기 위한 장치에 대한 하나의 예로서 실용신안등록 제433110호로 등록된 급속 가열식 전기보일러를 들 수 있다.

상기 실용신안등록의 급속 가열식 보일러는 도 1에 도시된 바와 같이 단열기능을 가지는 단열케이스(100)와; 단열케이스(100) 내부에 연결관체를 구비하고, 이 연결관체를 다단 배치한 다음, 연결관체의 선단부를 각각 접속관(112)으로 수직 연결하여 지그재그로 선회되어 용수가 하부 입수구(113)에서 상부 출수구(114)로 순환 공급되게 하는 용수순환관(110)과; 접속관(112)의 접속구(111) 일측에 형성된 결합구멍에 봉상의 히터(120)를 각각 장착하여 용수순환관(110)의 길이방향 내부에 일정 간극을 두고 수평 상태로 내장되는 히터(120)로 구성된다.

그러나 상기와 같은 구조로 이루어진 종래의 급속 가열식 전기보일러는 가열 효율을 향상시키고 아울러 급속 가열을 위해 단열케이스(100) 내부에 설치되는 연결관체와 접속구(111) 및 접속관(112)을 연결하여 사행상의 유로가 형성되도록 한는데, 연결관체와 접속구(111) 및 접속관(112) 등이 복잡하게 연결되어 있기 때문에 조립하에 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라, 또한 배관의 연결부위를 통해 열매체가 누출되는 것을 방지하기 위해 연결관체와 접속구(11) 및 접속관(112)의 연결부위를 용접에 의해 연결하고 있으나 좁은 공간 내에 복잡하게 설치된 연결관체와 접속구(111) 및 접속관(112)을 용접하기가 쉽지 않다.

또한 용접된 연결관체와 접속구(111) 및 접속관(112) 중 일부가 손상되는 경우 이 손상된 부분을 보수하거나 교체하기 어렵다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 급속 가열식 보일러가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 배관을 복잡하게 연결하지 않고도 열매체가 복수의 전기히터를 차례로 통과하도록 밀폐된 유로를 형성함으로써 열매체의 가열효율과 가열속도를 향상시킬 수 있는 보일러용 급속 가열장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 보일러용 급속 가열장치를, 상부 양측에 나란하게 관통 형성되는 한 쌍의 상부유로와, 상기 상부유로와 직교하여 배치되며 상기 상부유로의 하부에 나란하게 관통 형성되는 복수의 하부유로와, 상기 상부유로와 상기 하부유로를 연결시키는 연결유로가 구비되는 본체와; 상기 상,하부유로 상에 각각 설치되는 전기히터를 포함하고, 상기 본체의 외측면에는 상기 한 쌍의 상부유로와 각각 연결되는 열매체공급공과 열매체배출공이 각각 복수 개 형성되도록 구성하는 것에 의해 달성된다.

또한 본 발명은 상기 전기히터는 상기 본체에 착탈 가능하게 결합되어 상기 상,하부유로의 개방부를 밀폐시키는 밀폐부와; 상기 밀폐부에 연결되어 상기 상,하부유로의 내부에 각각 수용되는 히팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 히팅부는 상,하부유로의 각각의 양단에 각각 한 조씩 설치되되, 상기 히팅부의 각각의 선단부는 서로 맞닿지 않도록 적정 간격 이격되어 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더하여 본 발명은 상기 본체에는 상기 열매체공급공 및 상기 열매체배출공과 연결되는 한 쌍의 헤더가 더 포함되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 열매체공급공과 상기 열매체배출공 각각은 상기 상부유로의 길이방향을 따라 일정 간격으로 복수 개 배치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명은 서로 직교하여 배치된 상,하부유로와 연결유로로 이루어진 일련의 유로를 따라 열매체가 흐르면서 이들 유로에 설치된 복수 개 설치된 전기히터를 차례로 통과하면서 가열되기 때문에 열매체의 가열시간이 단축된다.

또한 본 발명은 열매체의 유로가 본체 내에 일체로 형성되기 때문에 유로를 형성하기 위해 배관을 복잡하게 연결할 필요가 없고, 아울러 배관을 용접하지 않기 때문에 조립과 설치가 용이할 뿐만 아니라 배관의 용접부위에서 발생하는 누수와 부식 등을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 보일러용 급속 가열장치의 예를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 보일러용 급속 가열장치의 예를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리된 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본체 내의 상하부유로 및 연결유로를 보인 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 상부유로에 설치되는 전기히터를 보인 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 하부유로에 설치되는 전기히터를 보인 사시도,
도 7은 도 2의 단면도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 보일러용 급속 가열장치에 관한 것으로 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본체(10), 전기히터(20) 및 헤더(30)를 포함한다.

본체(10)는 사각 함체 형상의 하우징으로서 고온에 견딜 수 있고, 아울러 후술하는 바와 같이 보일러 내부에 유닛(unit) 형태로 설치될 수 있도록 금속재질로 이루어진다.

이러한 본체(10)에는 그 내부를 관통하는 상,하부유로(11, 12)가 각각 형성되는데, 상부유로(11)는 본체(10)의 상부쪽에 위치하며 본체(10)를 관통하여 평행으로 한 쌍 형성되고, 하부유로(12)는 본체(10)의 하부쪽에 위치하며 본체(10)를 관통하여 평행으로 복수 개 형성된다. 이때 상부유로(11)와 하부유로(12)는 서로 직교하여 교차되도록 형성되고, 이들 상부유로(11)와 하부유로(12)의 양단을 연결하는 연결유로(13)가 복수 개 형성된다.

그리고 본체(10)의 4개의 외측면 중 상부유로(11)의 형성방향과 수직방향으로 배치되는 외측면 중 어느 한 면에는 열매체공급공(14)이 복수 개 형성되고, 이와 마주보는 다른 한 면에는 열매체배출공(15)이 복수 개 형성되는데, 이들 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)은 각각 본체(10) 내측에 형성된 상부유로(12) 중 어느 하나와 연통되도록 형성된다. 이때 복수의 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)은 각각 상부유로(11)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

상부유로(11)는 본체(10)의 외측면에 형성된 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)과 각각 연결되어야 하기 때문에 본체(10) 내부에 양측으로 나란하게 한 쌍이 형성되는 반면, 하부유로(12)는 본체(10)의 좌우 폭의 크기에 따라 그 수가 증감될 수 있다.

이러한 본체(10)는 주물이나 금형 등의 성형방법을 통해 일체형으로 형성되는데, 이때 상,하부유로(11, 12)는 본체(10)를 성형할 때 이와 함께 형성되거나 또는 공작기계를 사용한 별도 기계가공을 통해 형성된다.

그리고 본체(10)의 상,하부유로(11, 12)의 길이방향으로 전기히터(20)가 삽입 설치되는데, 이러한 전기히터(20)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상,하부유로(11, 12) 각각의 양단에 설치되어 이들 상,하부유로(11, 12) 유로의 끝단을 밀폐시킬 수 있는 구조로 실시된다.

이를 위해 전기히터(20)에는 본체(10)에 형성된 상,하부유로(11, 12)에 각각 착탈 가능하게 결합되어 상,하부유로(11, 12)의 양단 즉, 상,하부유로(11, 12)의 개방부를 밀폐시키는 밀폐부(21)와, 이 밀폐부(21)에 연결되어 상,하부유로(11, 12)의 내부에 각각 수용되는 히팅부(22)가 구비된다.

이때 상,하부유로(11, 12)의 개방부의 밀폐는 밀폐부(21)의 외주면에는 스크루가 형성되고, 본체(10)의 상,하부유로(11, 12)의 양단에는 각각 밀폐부(21)의 스크루와 결합되는 스크루가 형성되어 이들이 체결됨으로써 이루어지는 것으로 실시될 수 있다. 또한 밀폐부(21)에는 O링이 더 구비되어 상,하부유로(11, 12) 양단에 체결됨과 동시에 수밀이 유지되도록 실시될 수 있다.

본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 상,하부유로(11, 12)의 각각의 양단에 한 조(set)씩, 즉 하나의 유로에 하나의 히팅부(22)가 설치되는 대신 한 쌍의 히팅부(22)가 설치되며, 이때 한 쌍의 히팅부(22)의 각각의 선단부는 서로 맞닿지 않도록 적정 간격 이격되어 히팅부(22)의 양 단부 사이에 공간이 형성되도록 실시되는데, 이는 하나의 히팅부를 설치하는 것보다 상기한 바와 같이 공간을 형성하도록 설치하는 것이 훨씬 열효율 측면에서 효과적이라는 것을 실험에 의해 확인한 데에 따른 것이다.

한편, 본 발명은 복수의 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)이 각각 하나의 통합배관에 의해 연결되도록 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본체(10)의 외주면에 볼트 등에 의해 각각 결합되는 한 쌍의 헤더(30)가 더 구비되는데, 이러한 헤더(38)에는 본체(31) 내부의 열매체가 누출되지 않도록 본체(10)의 외주면과 접촉되는 부분에 오링이나 개스킷과 같은 실링부재가 더 구비될 수 있다.

또한 본 발명에는 본체(10)가 외부에 노출됨으로써 본체(10)의 열이 외부로 방출되는 것을 최소화하기 위해 본체(10)의 외주면에는 단열커버(40)가 더 구비될 수 있는데, 이때 단열커버(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 본체(10)의 외주면을 감싸는 구조로 실시된다.

이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 보일러용 급속 가열장치의 작용을 설명하면 도 7에 도시된 바와 같이 먼저 열매체 공급배관을 통해 본체(10)에 부착된 일측 헤더(30)를 통해 열매체가 공급되면, 이 공급된 열매체는 본체(10)의 외부면에 형성된 열매체공급공(14)을 따라 일측 상부유로(11) 중 하나로 유입된 후 상부유로(11) 내부에 설치된 전기히터(20)와 접촉하면서 가열된다.

이후, 열매체는 상부유로(11)와 하부유로(12)를 연결하는 연결유로(13)를 따라 상부유로(11)의 아래쪽에 설치된 하부유로(12)로 유입된 후 하부유로(12)를 따라 흐르면서 하부유로(12) 내부에 설치된 전기히터(20)에 의해 열매체가 다시 가열된다.

이렇게 하부유로(12)로 유입된 열매체는 하부유로(12)를 따라 흐르면서 다시 타측 상부유로(11)로 유입되고, 상부유로(11)로 유입된 열매체는 다시 전기히터(20)에 의해 가열된 후 열매체배출공(15)을 통해 배출된 다음, 헤더(30)를 통해 하나의 유로로 합류된 후, 배출배관을 통해 실내 등의 사용처로 보내진다.

한편, 본 발명의 보일러용 급속 가열장치는 난방을 위한 유로 상에 설치되거나 또는 보일러용 온수 저장용기 내에 설치되어 사용될 수 있는데, 열매체가 본체(10) 내로 유입 및 배출되면서, 본체(10) 내부에 설치된 전기히터(20)를 차례로 통과하면서 누적 가열되므로 열매체의 가열속도가 향상되며, 또한 본체(10)가 금속으로 이루어져 있어 가열과정에서 열이 외부로 배출되더라도 이 배출된 열이 다시 외부의 열매체에 의해 회수되기 때문에 열효율이 향상된다. 물론 이때에는 본체(10)의 외주면에는 단열커버(40)가 설치되지 않는 것으로 실시된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 서로 엇갈리게 배치된 상,하부유로와 연결유로로 이루어진 일련의 유로를 따라 열매체가 흐르면서 이들 유로에 설치된 복수 개 설치된 전기히터를 차례로 통과하면서 가열되기 때문에 열매체의 가열시간이 단축되며, 또한 열매체의 유로가 본체 내에 일체로 형성되기 때문에 유로를 형성하기 위해 배관을 복잡하게 연결할 필요가 없고, 아울러 배관을 용접하지 않기 때문에 조립과 설치가 용이할 뿐만 아니라 배관의 용접부위에서 발생하는 누수와 부식 등을 방지할 수 있는 이점이 있다.

10: 본체 11: 상부유로
12: 하부유로 13: 연결유로
14: 열매체공급공 15: 열매체배출공
20: 전기히터 21: 밀폐부
22: 히팅부 30: 헤더
40: 단열커버

Claims (6)

1. 상부 양측에 나란하게 관통 형성되는 한 쌍의 상부유로(11)와, 상기 상부유로(11)와 직교하여 배치되며 상기 상부유로(11)의 하부에 나란하게 관통 형성되는 복수의 하부유로(12)와, 상기 상부유로(11)와 상기 하부유로(12)의 양단을 연결시키는 연결유로(13)가 구비되는 본체(10)와;
   상기 상,하부유로(11, 12) 상에 각각 상기 상,하부유로(11,12)의 길이방향으로 설치되는 전기히터(20);를 포함하고,
   상기 본체(10)의 외측면에는 상기 한 쌍의 상부유로(11)와 각각 연결되는 열매체공급공(14)과 열매체배출공(15)이 상기 상부유로(11)의 길이 방향을 따라 각각 복수 개 배치되며,
   상기 열매체공급공(14)과 상기 열매체배출공(15)에는 각각 헤더(30)가 연결되는 것을 특징으로 하는 보일러용 급속 가열장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기히터(20)는 상기 본체(10)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 상,하부유로(11, 12)의 개방부를 밀폐시키는 밀폐부(21)와; 상기 밀폐부(21)에 연결되어 상기 상,하부유로(11, 12)의 내부에 각각 수용되는 히팅부(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 급속 가열장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 히팅부(22)는 상,하부유로(11, 12)의 각각의 양단에 각각 한 조씩 설치되되, 상기 히팅부(22)의 각각의 선단부는 서로 맞닿지 않도록 적정 간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러용 급속 가열장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체(10)의 외주면에는 단열커버(40)가 설치되는 것을 특징으로 하는 보일러용 급속 가열장치.

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