KR101166771B1 - 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수 보일러에 관한 것으로, 상부에 에어벤트(11)가 구비되는 주탱크(10)와; 상기 주탱크(10)의 외주면에 결합되며, 열매체유입구(21) 및 상기 열매체배출구(22)가 형성되는 복수의 보조탱크(20)와; 상기 복수의 보조탱크(20)의 개수와 동일한 개수로 상기 주탱크(10)의 내부에 적층 수용되며, 유입구(31)와 유출구(32)가 구비된 가열유닛(30)과; 상기 열매체유입구(21)와 상기 유출구(32)를 연결하는 제1연결배관(40)과; 상기 열매체유출구(22)와 상기 유입구(31)를 연결하는 제2연결배관(50)과; 상기 제1,2연결배관(40, 50) 상에 설치되는 개폐밸브(60) 및; 상기 제1,2연결배관(40, 50)에 설치되어 열매체를 순환시키는 펌프(70)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 보조탱크마다 독립적으로 구비되는 가열유닛을 통해 가열된 열매체가 각각의 보조탱크에 저장되고, 이렇게 저장된 열매체는 각각의 유로를 따라 사용처별로 공급, 순환 및 재가열되기 때문에 열에너지 이용 효율이 향상된다.

Description

온수 보일러{A HOT-WATER BOILER}

본 발명은 온수 보일러에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 실내, 화장실, 주방 등에 각각 공급되는 온수를 독립적으로 가열하여 공급할 수 있도록 하는 온수 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 온수 보일러는 주로 석유나 가스 등의 화석연료를 사용하는 방식과 전기히터를 사용하는 방식이 있고, 이러한 온수 보일러는 물 등의 열매체를 저장하는 물탱크와, 물탱크 내의 물을 가열하는 히터 및 가열된 물이 통과되는 유로로 이루어진다.

이때 유로는 난방수가 필요한 실내, 주방, 화장실 등과 연결되어 있어 물탱크 내의 온수가 이들 장소에 공급되어 일부 소모되거나 또는 순환되어 다시 물탱크로 환수된다.

그러나 실내, 주방 및 화장실 등과 같이 각각 다른 사용처에 온수가 공급될 때에는 다른 온도범위의 온수를 공급하여야 할 뿐만 아니라 각각의 사용처에 공급된 온수가 물탱크로 환수될 때에는 각각의 사용처로부터 환수된 온수의 온도가 다를 수 있으며, 그러함에도 하나의 탱크에 환수된 전체 온수를 사용처에 필요한 온도까지 다시 가열시켜 공급하여야 하기 때문에 필요 이상의 열에너지가 소모된다는 문제가 있다.

또한 전기히터를 사용하는 전기보일러 같은 경우 물탱크에 저장된 물을 적정온도까지 가열하는 데에 상당한 시간이 소요된다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 온수 공급시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 복수의 물탱크를 구비하여 사용처에 따라 온수를 독립적으로 가열하여 공급할 수 있도록 하는 온수 보일러를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 상부에 에어벤트가 구비되는 주탱크와; 상기 주탱크의 외주면에 결합되며, 열매체유입구 및 상기 열매체배출구가 형성되는 복수의 보조탱크와; 상기 복수의 보조탱크의 개수와 동일한 개수로 상기 주탱크의 내부에 적층 수용되며, 유입구와 유출구가 구비된 가열유닛과; 상기 열매체유입구와 상기 유출구를 연결하는 제1연결배관과; 상기 열매체유출구와 상기 유입구를 연결하는 제2연결배관과; 상기 제1,2연결배관 상에 설치되는 개폐밸브 및; 상기 제1,2연결배관에 설치되어 열매체를 순환시키는 펌프로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 복수의 보조탱크는 상기 주탱크의 외주면을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있고, 또한 상기 복수의 보조탱크는 상기 주탱크에 용접 결합될 수 있다.

또한 상기 가열유닛은 상부 양측에 나란하게 관통 형성되는 한 쌍의 상부유로와, 상기 상부유로와 직교하여 배치되며 상기 상부유로의 하부에 나란하게 관통 형성되는 복수의 하부유로와, 상기 상,하부유로를 연결시키는 연결유로와, 상기 한 쌍의 상부유로와 각각 연결되는 복수 개의 열매체공급공 및 열매체배출공이 구비되는 본체와, 상기 상,하부유로에 각각 설치되는 전기히터와, 상기 열매체공급공 및 상기 열매체배출공과 연결되도록 상기 본체에 각각 결합되어, 상기 제1연결배관 및 상기 제2연결배관과 연결되는 한 쌍의 헤더를 포함하는 것으로 실시될 수 있다.

그리고 상기 주탱크는 상기 가열유닛이 적층 가능하도록 내부 공간이 구획되어 있는 것으로 실시될 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 가열유닛이 제1,2연결배관을 통해 복수의 보조탱크 각각과 연결되어 사용처에 따라 독립적으로 열매체를 가열하여 공급하기 때문에 열에너지 이용 효율이 증대된다.

또한 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 대폭 단축된다.

도 1은 본 발명에 따른 온수 보일러의 예를 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 온수 보일러의 예를 보인 구성도,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 가열유닛의 예를 보인 사시도,
도 5는 도 4의 분리된 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 가열유닛의 본체를 보인 사시도,
도 7은 도 4의 단면도이다.

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

본 발명은 온수 보일러에 관한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 주탱크(10), 보조탱크(20), 가열유닛(30), 제1연결배관(40), 제2연결배관(50), 개폐밸브(60) 및 펌프(70) 등을 포함한다.

주탱크(10)는 그 내부에 복수의 가열유닛(30)이 설치되고, 그 외주면에는 복수의 보조탱크(20)가 설치되는 원통형의 용기로서, 그 상부는 개폐가능하게 구성되어 내부에 수용된 가열유닛(30)을 필요에 따라 외부로 꺼내어 쉽게 유지 및 보수할 수 있도록 실시된다.

이를 위해 주탱크(10)의 상부에는 개폐 가능한 커버플레이트(12)가 구비되고, 이 커버플레이트(12)에는 주탱크(10)의 내부와 연통되는 에어벤트(11)가 구비된다.

에어벤트(11)는 가열유닛(30)에서 발생되는 열로 인해 주탱크(10) 내부의 공기가 팽창됨으로써 주탱크(10) 내부압력이 과도하게 상승되는 것을 방지한다. 또한 주탱크(10) 내부에 물이 충전되는 경우에는 가열유닛(30)에서 발생되는 열로 인해 가열된 온수를 외부로 취출하여 사용하기 위해 에어벤트(11)가 사용될 수도 있다.

주탱크(10)의 외주면에 독립적으로 구비되는 복수의 보조탱크(20)는 그 상하 측에 각각 열매체유입구(21)와 열매체배출구(22)가 구비되고, 주탱크(10) 내부에 구비된 가열유닛(30)의 유입구(31) 및 유출구(32)와 제1,2연결배관(40, 50)을 통해 연결된다.

이러한 보조탱크(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 주탱크(10)의 외주면을 따라 일정 간격으로 배치되어 주탱크(10)에 용접 결합되며, 각각의 보조탱크(20)는 각각의 사용처에 독립적으로 온수를 공급할 수 있도록 유로가 설치된다.

또한 열매체배출구(22)에는 도 3에 도시된 바와 같이 보조탱크(20) 내부로 연장되는 보조배관(22A)이 더 구비되어 보조탱크(20) 내에 저장된 열매체의 수위와 무관하게 열매체배출구(22)를 통해 열매체를 배출할 수 있는 구조로 실시됨이 바람직하다.

주탱크(10)의 내부에 설치되는 복수의 가열유닛(30)은 보조탱크(20)의 개수와 동일한 개수로 설치되는데, 각 가열유닛(30)의 유입구(31)와 유출구(32)는 보조탱크(20)와 연결된 제1,2연결배관(40, 50)을 통해 보조탱크(20) 각각에 구비된 열매체유입구(21)와 열매체배출구(22)와 연결되고, 이에 의해 보조탱크(20) 내의 열매체가 가열된다.

이러한 가열유닛(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 주탱크(10)의 내부에 상하로 적층되는 구조로 설치되는데, 이때 이들을 분리 수용하기 위해 주탱크(10)의 내부공간이 구획되어 실시될 수 있다.

본 발명에 사용되는 가열유닛(30)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 크게 본체(30B)와 전기히터(38)로 이루어진다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 본체(30B)는 사각 함체 형상으로서 고온에 견딜 수 있도록 금속재질로 이루어지며, 이러한 본체(30B)에는 그 내부를 관통하는 상,하부유로(33, 34)가 각각 형성되는데, 상부유로(33)는 본체(30B)의 상부쪽에 위치하며 본체(30B)를 관통하여 평행으로 한 쌍 형성되고, 하부유로(34)는 본체(30B)의 하부쪽에 위치하며 본체(30B)를 관통하여 평행으로 복수 개 형성된다. 이때 상부유로(33)와 하부유로(34)는 서로 직교하여 교차되도록 형성되고, 이들 상부유로(33)와 하부유로(34)의 양단을 연결하는 연결유로(37)가 형성된다.

그리고 본체(30B)의 4개의 외측면 중 상부유로(33)의 형성방향과 수직방향으로 배치되는 외측면 중 어느 한 면에는 열매체공급공(35)이 복수 개 형성되고, 이와 마주보는 다른 한 면에는 열매체배출공(36)이 복수 개 형성되는데, 이들 열매체공급공(35)과 열매체배출공(36)은 각각 본체(30B) 내측에 형성된 상부유로(33) 중 어느 하나와 연통되도록 형성된다. 이때 복수의 열매체공급공(35)과 열매체배출공(36)은 각각 상부유로(33)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

상부유로(33)는 본체(30B)의 외측면에 형성된 열매체공급공(35)과 열매체배출공(36)과 각각 연결되어야 하기 때문에 본체(30B) 내부에 양측으로 나란하게 한 쌍이 형성되는 반면, 하부유로(34)는 본체(30B)의 좌우 폭의 크기에 따라 그 수가 증감될 수 있다.

그리고 본체(30B)의 상,하부유로(33, 34)의 길이방향으로 전기히터(38)가 삽입 설치되는데, 이러한 전기히터(38)는 상,하부유로(33, 34) 각각의 양단에 설치되어 이들 상,하부유로(33, 34) 유로의 끝단을 밀폐시킬 수 있는 구조로 실시된다.

이를 위해 전기히터(38)는 도 7에 도시된 바와 같이 상,하부유로(33, 34)를 밀폐시키는 밀폐부(38A)와, 이 밀폐부(38A)에 구비되어 상,하부유로(33, 34) 내측으로 삽입되는 히팅부(38B)로 구성된다.

본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 상,하부유로(33, 34)의 각각의 양단에 한 조(set)씩, 즉 하나의 유로에 하나의 전기히터(38)가 설치되는 대신 한 쌍의 전기히터(38)가 설치되며, 이때 한 쌍의 전기히터(38)의 각각의 선단부는 서로 맞닿지 않도록 적정 간격 이격되어 전기히터(38)의 양 단부 사이에 공간이 형성되도록 실시되는데, 이는 하나의 전기히터(38)를 설치하는 것보다 상기한 바와 같이 공간을 형성하도록 설치하는 것이 훨씬 열효율 측면에서 효과적이라는 것을 실험에 의해 확인한 데에 따른 것이다.

상기와 같은 구성에 의해 본체(30B)의 외부면에 형성된 열매체공급공(35)을 통해 본체(30B) 내측의 상부유로(33)로 열매체가 공급되면, 이 공급된 열매체는 상부유로(33) 내에 설치된 전기히터(38)에 의해 가열된 다음 연결유로(37)를 따라 하부유로(34)에 유입되어 하부유로(34)에 설치된 전기히터(38)에 의해 재가열된다.

또한 하부유로(34)로 유입되어 가열된 열매체는 다시 연결유로(37)를 따라 상부유로(33)로 흐르고, 이렇게 상부유로(33)로 유입된 열매체는 다시 상부유로(33)에 설치된 전기히터(38)에 의해 더욱 가열된 후 열매체배출공(36)을 통해 배출된다.

이와 같이 가열유닛(30)에는 상, 하부유로(33, 34)가 형성되고, 이 상,하부유로(33, 34)의 길이방향으로 전기히터(38)가 설치되어 있어, 열매체가 유로를 따라 흐르는 동안에 전기히터(38)와 차례로 접촉하면서 가열된다.

한편, 열매체공급공(35)과 열매체배출공(36)은 상부유로(33)의 길이 방향을 따라 각각 복수 개 배치될 수 있는데, 이러한 복수의 열매체공급공(35)과 열매체배출공(36)이 각각 하나의 통합배관에 의해 연결되도록 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본체(30B)의 외주면에 볼트 등에 의해 각각 결합되는 한 쌍의 헤더(39)가 더 구비되는데, 이러한 헤더(39)에는 본체(30B) 내부의 열매체가 누출되지 않도록 본체(30B)의 외부면과 접촉되는 부분에 오링이나 개스킷과 같은 실링부재가 더 구비될 수 있다.

그리고 이러한 헤더(39)는 유입구(31) 및 유출구(32)를 통해 보조탱크(20)에 연결되는 제1연결배관(40) 및 제2연결배관(50)과 연결된다.

한편, 가열유닛(30)은 외부면을 통해 내부의 열이 외부로 방출되어 열에너지가 손실되는 것을 방지하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 가열유닛(30)의 외부면에 단열커버(30A)를 감싼 형태로 실시될 수도 있다.

그리고 보조탱크(20)의 열매체배출구(22)와 가열유닛(30)의 유입구(31)를 연결하는 제1연결배관(40)과 보조탱크(20)의 열매체유입구(21)와 가열유닛(30)의 유출구(32)를 연결하는 제2연결배관(50)은 가열유닛(30)을 통해 가열된 열매체가 제1,2연결배관(40, 50)을 따라 순환되면서 온수로 사용되도록 한 것인데, 이러한 제1,2연결배관(40, 50)의 유로에는 열매체의 공급을 조절하는 개폐밸브(60)와 열매체를 순환시키는 펌프(70)가 각각 구비된다.

이와 같은 제1,2연결배관(40, 50)은 보조탱크(20)의 개수에 대응되도록 독립된 유로를 형성하여, 열매체를 사용처에 따라 개별로 공급함과 아울러 사용된 열매체를 다시 회수하여 가열유닛(30)을 통해 재가열하는데, 이때 각각의 가열유닛(30)은 각 사용처에서 손실된 열량만큼만 재가열하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 주탱크(10)의 외주면에 복수의 보조탱크(20)가 구비되고, 이 보조탱크(20)에 대응되는 개수로 가열장치(30)가 설치되어 보조탱크(20)와 가열유닛(30)을 연결하는 개별 유로를 형성하고, 개별 유로를 통해 사용처에 독립적으로 공급된 열매체는 다시 개별 회수되어 재가열되므로 열에너지 이용 효율이 향상된다.

10: 주탱크 11: 에어벤트
12: 커버플레이트 20: 보조탱크
21: 열매체유입구 22: 열매체배출구
22A: 보조배관 30: 가열유닛
30A: 단열커버 30B: 본체
31: 유입구 32: 유출구
33: 상부유로 34: 하부유로
35: 열매체공급공 36: 열매체배출공
37: 연결유로 38: 전기히터
38A: 밀폐부 38B: 히팅부
39: 헤더 40: 제1연결배관
50: 제2연결배관 60: 개폐밸브
70: 펌프

Claims (5)

1. 상부에 에어벤트(11)가 구비되는 주탱크(10)와;
   상기 주탱크(10)의 외주면에 결합되며, 열매체유입구(21) 및 열매체배출구(22)가 형성되는 복수의 보조탱크(20)와;
   상기 복수의 보조탱크(20)의 개수와 동일한 개수로 상기 주탱크(10)의 내부에 적층 수용되며, 유입구(31)와 유출구(32)가 구비된 가열유닛(30)과;
   상기 열매체유입구(21)와 상기 유출구(32)를 연결하는 제1연결배관(40)과;
   상기 열매체유출구(22)와 상기 유입구(31)를 연결하는 제2연결배관(50)과;
   상기 제1,2연결배관(40, 50) 상에 설치되는 개폐밸브(60) 및;
   상기 제1,2연결배관(40, 50)에 설치되어 열매체를 순환시키는 펌프(70)로 구성되고,
   상기 가열유닛(30)은 상부 양측에 나란하게 관통 형성되는 한 쌍의 상부유로(33)와, 상기 상부유로(33)와 직교하여 배치되며 상기 상부유로(33)의 하부에 나란하게 관통 형성되는 복수의 하부유로(34)와, 상기 상부유로(33)와 상기 하부유로(34)의 양단을 연결시키는 연결유로(37)와, 상기 한 쌍의 상부유로(33)와 각각 연결되며, 상기 상부유로(33)의 길이 방향을 따라 각각 복수 개 배치되는 열매체공급공(35) 및 열매체배출공(36)이 구비된 본체(30B)와; 상기 상,하부유로(33, 34)에 각각 상기 상,하부유로(33, 34)의 길이방향으로 설치되는 전기히터(38) 및; 상기 열매체공급공(35) 및 상기 열매체배출공(36)과 연결되도록 상기 본체(30B)에 각각 결합되어, 상기 제1연결배관(40) 및 상기 제2연결배관(50)과 연결되는 한 쌍의 헤더(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 보조탱크(20)는 상기 주탱크(10)의 외주면을 따라 일정 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 복수의 보조탱크(20)는 상기 주탱크(10)에 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 주탱크(10)는 상기 가열유닛(30)이 적층 가능하도록 내부 공간이 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.

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