KR101495550B1

KR101495550B1 - 순간 온수기

Info

Publication number: KR101495550B1
Application number: KR20130027238A
Authority: KR
Inventors: 윤상기
Original assignee: 윤상기
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2015-02-25
Also published as: CN105264301B; CN105264301A; KR20140112765A; WO2014142561A1

Abstract

본 발명의 순간 온수기는, 온수 출구가 구비된 워터 탱크; 상기 워터 탱크의 내부에 삽입되며 제1원수 입구와 제1원수 출구가 각각 형성된 코일 헝태의 원수 파이프; 상기 워터 탱크의 개방된 부위를 마감하는 커버; 및 상기 커버를 가로질러 워터 탱크의 내부에 설치되는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

순간 온수기{Water Heater}

본 발명은 순간 온수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원수를 간접 및 직접 2회에 걸쳐 가열하여 빠르게 온수를 공급하는 순간 온수기에 관한 것이다.

일반적으로 온수기는 에너지원으로 열에너지를 발생시킨 다음, 발생한 열에너지를 사용하여 물을 가열하므로서 얻게 되는 온수를 사용하게 되는 장치이다.

이러한 온수 장치는 원수를 가열시키는 에너지원으로서 기름이나 가스 또는 전기를 사용하고 있다.

이 중 전기를 사용하는 온수기는 소음이 없고 안전성도 우수하며, 원수를 가열하기 위한 전기적 발열체를 온수 탱크내에 설치하게 된다.

이와 같은 온수기에 관한 대표적인 예가 하기 특허문헌 1(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시되어 있으며, 이하 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 온수기는 직접 가열식으로 저장탱크(10)의 하부에 히터(20)가 구비되고 저장탱크(10)의 하부측과 상부측에 급수관(11) 및 급탕관(12)이 각각 연결된다.

상기 급수관(11)에 의해 저장탱크(10)의 내부에 저장된 물(30)은 히터(20)에 의해 직접 가열되어 급탕관(12)을 통해 사용자에게 공급된다. 이때, 저장탱크(10)의 물(30)은 대류에 의해 전체적으로 가열되며 균일한 온도를 이루게 된다.

또한, 종래기술의 온수기는 물(30)의 온도가 올라가고 팽창하게 되므로 저장탱크(10) 내부의 압력이 증가하며, 상기 저장탱크(10)가 압력에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 저장탱크(10)의 상부에는 팽창관(13) 또는 안전밸브가 설치되어 이를 통해 증기가 배출됨으로써 압력이 적정수준으로 유지된다.

그러나, 종래기술의 온수기는 저탕식으로서 저장탱크(10)에 저장된 물을 가열한 후 사용자에게 온수를 공급하는 방식인데, 이에 따라 저장된 물이 가열되는 시간이 소요되고, 저장된 물이 전체적으로 가열되어 균일한 온도를 유지하기 위해서는 대류에 의한 열전달 시간이 소요되기 때문에 순간식과 같이 신속한 온수 공급이 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 상기 급수관(11)을 통해 유입된 원수는 빠른 유속과 저온상태로 저장탱크(10) 내부로 유입되어 저장탱크(10)의 내부에서 가열된 온수와 충돌이 발생하여 외란(disturbance)이 발생하게 된다.

따라서, 신속하게 온수를 공급함과 동시에 원수 유입에 따른 외란을 억제하는 순간 온수기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2008-0039214호(2008.05.07. 공개)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 직접 가열과 간접 가열에 의해 원수를 2회 가열하여 신속하게 온수를 공급할 수 있는 순간 온수기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 원수 유입에 따른 외란을 억제하는 순간 온수기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순간 온수기는, 온수 출구가 구비된 워터 탱크; 상기 워터 탱크의 내부에 삽입되며 제1원수 입구와 제1원수 출구가 각각 형성된 코일 형태의 원수 파이프; 상기 워터 탱크의 개방된 부위를 마감하는 커버; 및 상기 커버를 가로질러 워터 탱크의 내부에 설치되는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버의 테두리를 따라 상기 원수 파이프의 원수가 유입되는 오목한 요(凹) 형상의 외란방지홈이 형성되며, 상기 외란방지홈의 개방된 단부는 외란방지판에 의해 마감된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외란방지홈의 폐쇄된 단부는 반원형단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외란방지판에는 상기 제1원수 출구에 대응되는 제2원수 입구가 형성되며, 상기 제2원수 입구의 주변으로 복수의 제2원수 출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외란방지판은 링형상으로 형성되며, 상기 제2원수 출구는 히터와 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버에는 히터가 가로질러 설치되는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버에는 히터의 하부가 설치되는 공간부가 형성되며, 상기 커버와 히터는 에폭시에 의해 접착되고, 상기 히터가 설치된 상기 공간부에는 실리콘으로 채워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터 탱크에는 온도센서가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터 탱크에는 온수의 상한 온도와 하한 온도를 설정하여 히터의 전원을 ON/OFF시키는 복수의 바이메탈이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터 탱크에는 에어 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는 원수 파이프의 중앙으로 가로질러 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 워터 탱크와 커버는 원형 단면 또는 사각 단면으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 순간 온수기에 따르면, 원수 파이프를 통해 유입된 원수는 히터와 직접접촉하여 직접가열되며, 원수 파이프 내부의 원수는 히터의 직접가열에 의해 가열된 온수와의 열교환에 의해 간접가열되어 원수를 2회 가열하여 신속하게 온수를 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외란방지판을 구비한 커버에 의해 원수 유입에 따른 외란을 방지하게 된다.

또한, 외란방지판의 제2원수 입구와 제2원수 출구를 통해 원수의 토출속도를 일정하게 유지하여 히터의 열에너지를 일정하게 전달받아 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.

또한, 바이메탈에 의해 온수의 온도를 설정할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 온수기를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 순간 온수기를 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 순간 온수기를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 순간 온수기를 분해 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 순간 온수기를 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 순간 온수기(H)는, 온수 출구(110)가 구비된 워터 탱크(100)와, 상기 워터 탱크(100)의 내부에 삽입되며 제1원수 입구(210)와 제1원수 출구(220)가 각각 형성된 코일 형태의 원수 파이프(200)와, 상기 워터 탱크(100)의 개방된 부위를 마감하는 커버(300) 및 상기 커버(300)를 가로질러 워터 탱크(100)의 내부에 설치되는 히터(400)로 구성된다.

먼저, 상기 워터 탱크(100)는 내부로 온수를 수용하도록 상측은 폐쇄되고 하측은 개방된 형태로 형성되며, 상기 워터 탱크(100)는 유압프레스로 성형된다.

또한, 상기 원수 파이프(200)는 중공형의 파이프를 코일형태로 형성하여 원수의 유입에 따른 유속을 감소시키는 역할 및 상기 워터 탱크(100) 내부의 온수와의 열교환 면적을 넓혀주는 역할을 담당하게 된다.

이에 따라, 코일형태의 상기 원수 파이프(200)에 의해 원수의 유속을 감소시키며 상기 히터(400)에 의해 1차 가열된 워터 탱크(100)의 내부 온수와의 열교환이 발생하게 된다.

그리고, 상기 커버(300)는 워터 탱크(100)의 개방된 부위를 마감하도록 상기 워터 탱크(100)와 동일한 단면 형상으로 형성되며, 상기 커버(300) 또한 유압프레스로 성형된다.

한편, 상기 워터 탱크(100)와 커버(300)는 설치 위치 및 사용 목적에 부합하도록 도 2 내지 도 4와 같이 원형 단면으로 형성되거나 도 5와 같이 사각 단면으로 형성된다. 이외의 구성 또한 워터 탱크(100)와 커버(300)에 실장됨에 따라 상기 워터 탱크(100)와 커버(300)의 실장되도록 형상이 일부 변경된다.

또한, 상기 커버(300)는 원수 파이프(200)를 통해 1차 유속이 감소된 원수의 유속을 다시 한번 감소시키게 된다.

구체적으로, 상기 커버(300)의 테두리를 따라 상기 원수 파이프(200)를 통과한 원수가 유입되는 오목한 요(凹) 형상의 외란방지홈(310)이 형성되며, 상기 외란방지홈(310)의 개방된 단부는 외란방지판(320)에 의해 마감된다.

그리고, 상기 외란방지홈(310)의 폐쇄된 단부는 반원형 단면으로 형성되어 유입 원수가 곡면을 따라 이동하며 충돌로 인한 외란을 방지하게 된다. 즉, 유입 원수와 외란방지홈(310)의 바닥과의 충격을 억제하며 유속속도를 줄여주게 된다.

한편, 상기 외란방지판(320)에는 상기 제1원수 출구(220)에 대응되는 제2원수 입구(321)가 형성되며, 상기 제2원수 입구(321)의 주변으로 복수의 제2원수 출구(322)가 형성된다.

더욱이, 상기 제1원수 출구(220)는 상기 제2원수 입구(321)에 가로질러 설치된다. 이 또한 상기 제1원수 출구(220)를 통과한 유입 원수가 외란방지홈(310)으로의 낙하를 방지하여 외란을 방지하기 위함이다.

이에 따라, 상기 제2원수 입구(321)를 통해 유입된 유입 원수는 외란방지홈(310)에 의해 충격이 1차 완화되며, 충격이 1차 완화된 유입 원수는 제2원수 출구(322)를 통해 균일한 유속으로 토출되어 상기 워터 탱크(100)의 내부로 유입되는 원수의 유속을 균일하게 유지하게 된다.

또한, 상기 외란방지판(320)은 링형상으로 형성되며, 상기 제2원수 출구(322)는 히터(400)와 이격된 위치에 형성된다.

이 경우, 통상 유입원수는 공기가 포함되며, 공기가 포함된 유입원수와 히터(400)의 접촉시간이 긴 경우에는 열 평행계수가 달라져서 상기 히터(400)가 파손될 수 있게 된다.

이를 방지하기 위해 링형상의 상기 외란방지판(320)에 형성된 제2원수 출구(322)는 히터(400)와 이격되어 있어 유입 원수에 포함된 공기는 제2원수 출구(322)를 통해 토출되며 분리되어 상기 히터(400)의 파손을 방지하게 된다.

이때 분리된 공기는 상기 워터 탱크(100)에 형성된 에어 배출구(120)로 배출된다.

그리고, 상기 커버(300)에는 히터(400)가 가로질러 설치되는 관통공(301)이 형성된다.

한편, 상기 커버(300)에는 히터(400)의 하부가 설치되는 공간부(330)가 형성되며, 상기 커버(300)와 히터(400)는 에폭시에 의해 접착되고, 상기 히터(400)가 설치된 상기 공간부(330)에는 실리콘(500)으로 채워지게 된다.

이에 따라, 상기 히터(400)의 설치부위로의 누수를 방지하게 된다.

또한, 상기 워터 탱크(100)에는 온도센서(130)가 구비되어 워터 탱크(100) 내부의 온수의 온도를 시각적으로 표시하거나 과열시에 전원을 제어하는 용도로 사용하게 된다.

그리고, 상기 워터 탱크(100)에는 온수의 상한 온도와 하한 온도를 설정하여 히터(400)의 전원을 ON/OFF시키는 복수의 바이메탈(140)이 구비된다.

이러한 온도에 따라 휘어짐이 발생하여 전원을 ON/OFF하는 바이메탈(140)은 서멀프로텍터 등에 사용되는 공지의 구성으로 구성 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

마지막으로, 상기 히터(400)는 원수 파이프(200)의 중앙으로 가로질러 설치된다.

이 경우, 상기 히터(400)의 설치위치에 따라 원수로의 열전달이 용이할 뿐만아 아니라 원수 파이프(200)의 내부로 실장된 히터(400)에 의해 공간활용도를 향상시켜 순간 온수기(H)를 소형으로 제작이 용이하게 된다.

또한, 상기 히터(400) 세라믹 히터 또는 지로코늄 히터로 형성된다. 더욱이 상기 히터(400)는 2개 설치되어 직렬 또는 병렬로 연결된다.

본 발명에 따른 순간 온수기(H)에 따르면, 상기 원수 파이프(200)를 통해 유입된 원수는 히터(400)와 직접접촉하여 직접가열되며, 원수 파이프(200) 내부의 원수는 히터(400)의 직접가열에 의해 가열된 온수와의 열교환에 의해 간접가열되어 원수를 2회 가열하여 신속하게 온수를 공급할 수 있게 된다.

또한, 상기 외란방지판(320)을 구비한 커버(300)에 의해 원수 유입에 따른 외란을 방지하게 된다.

또한, 상기 외란방지판(320)의 제2원수 입구(321)와 제2원수 출구(322)를 통해 원수의 토출속도를 일정하게 유지하여 히터(400)의 열에너지를 일정하게 전달받아 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

H - 순간 온수기 100 - 워터탱크
200 - 원수 파이프 300 - 히터

Claims

온수 출구가 구비된 워터 탱크;
상기 워터 탱크의 내부에 삽입되며 제1원수 입구와 제1원수 출구가 각각 형성된 코일 형태의 원수 파이프;
상기 워터 탱크의 개방된 부위를 마감하며 관통공이 형성된 커버; 및
상기 커버의 관통공을 가로질러 워터 탱크의 내부에 설치되는 히터;를 포함하되,
상기 커버의 테두리를 따라 상기 원수 파이프의 원수가 유입되는 오목한 요(凹) 형상의 외란방지홈이 형성되며, 상기 외란방지홈의 개방된 단부는 외란방지판에 의해 마감된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 외란방지홈의 폐쇄된 단부는 반원형단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 외란방지판에는 상기 제1원수 출구에 대응되는 제2원수 입구가 형성되며, 상기 제2원수 입구의 주변으로 복수의 제2원수 출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 4항에 있어서,
상기 외란방지판은 링형상으로 형성되며, 상기 제2원수 출구는 히터와 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 커버에는 히터의 하부가 설치되는 공간부가 형성되며,
상기 커버와 히터는 에폭시에 의해 접착되고, 상기 히터가 설치된 상기 공간부에는 실리콘으로 채워지는 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 워터 탱크에는 온도센서가 구비된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 워터 탱크에는 온수의 상한 온도와 하한 온도를 설정하여 히터의 전원을 ON/OFF시키는 복수의 바이메탈이 구비된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 워터 탱크에는 에어 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 히터는 원수 파이프의 중앙으로 가로질러 설치된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.
제 1항에 있어서,
상기 워터 탱크와 커버는 원형 단면 또는 사각 단면으로 형성된 것을 특징으로 하는 순간 온수기.