KR101515879B1 - 전기보일러용 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터 내부에 스팀 발생부를 형성하여 사용함으로써, 난방수를 이중으로 가열하여 짧은 시간에 내에 실내 온도를 높일 수 있도록 하는 전기보일러용 히터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기보일러용 히터는 난방수를 순간 가열하는 전기보일러용 히터에 있어서, 히터는, 스팀 이송관 및 난방수 이송관 사이에 체결 고정되고, 내부에 다수개의 세라믹 볼이 구비된 스팀 발생부; 스팀 발생부의 외주면을 감싸도록 체결 고정되는 세라믹 관; 세라믹 관의 외주면에 코일형상으로 체결 고정되는 열선; 세라믹 관의 내부가 밀폐되도록 상측 및 하측에 각각 체결 고정되는 도체판; 도체판에 체결 고정되고, 도체판을 통해 열선에 전기를 공급하는 전극;을 포함할 수 있다.

Description

전기보일러용 히터{Electric boiler heater}

본 발명은 전기보일러용 히터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히터 내부에 스팀 발생부를 형성하여 사용함으로써, 난방수를 이중으로 가열하여 짧은 시간에 내에 실내 온도를 높일 수 있도록 하는 전기보일러용 히터에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 보일러는 기름보일러나 가스보일러가 주로 사용되어 지고 있으며, 이러한 기름이나 가스를 이용한 보일러는 기름이나 가스에 의해 불꽃을 발생 및 그 불꽃에 의해 동관 등의 물 가열기를 가열 및 그 가열기의 내부에 충전된 열매체(물)를 가열 및 가열된 열매체를 난방 및 온수로 공급하게 되는 것이다.

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

또한, 물이나 기름 등의 열매체를 가열시키는 종래의 전기 보일러 시스템은, 입구와 출구가 형성되고, 내부에 열매체가 수용될 수 있도록 중공부가 형성된 가열기로 구성되며, 가열기의 중공부에는 외부로부터 막대형 전기히터가 내입된 것으로, 중공부에 충전된 열매체를 히터의 작동에 의해 일정온도로 상승 및 가온된 열매체를 순환펌프에 의해 온수 및 난방수관으로 순환토록 하는 것이다.

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

이러한 점을 감안하여 한국등록특허 제10-1160525호 "꽈배기형 세라믹히터"에 개시된 바 있다.

상기 꽈배기형 세라믹히터의 종래 기술은 기존의 금속히터 가열방식에 따른 부식이나 파열을 방지하고, 열효율이 향상되어 에너지 절감을 꾀할 수 있는 꽈배기형 세라믹히터에 관한 것으로서, 온수기, 발전기 등에 이용되는 히터에 있어서, 카본발열체를 내장한 세라믹본체와 그 세라믹본체의 상단에 수밀하게 결합하는 상캡과 그 세라믹본체의 하단에 수밀하게 결합하는 하캡을 포함하여 구성되고, 상기 세라믹본체는 그 외표면에 균등하게 분할되고 반원형의 단면을 가지는 적어도 1 이상의 돌기를 형성하되, 상기 돌기는 꽈배기형으로 뒤틀리면서 형성됨으로써 체적면을 넓히도록 구성된다.

그러나 상기와 같은 종래 꽈배기형 세라믹히터는 짧은 시간내에 난방수의 온도를 순간적으로 상승시키기에는 한계가 있으며, 열효율이 낮아 전원소모량이 커지는 문제점이 있다.

또한, 물탱크 내부에 있는 물을 가열 시에는 물의 온도가 상승하기 전까지 정체되어 있으므로 온도를 올리기에는 상당한 시간이 필요한 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1160525호 (2012년06월21일 등록) 한국등록특허 제10-1008700호 (2011년01월10일 등록) 한국등록특허 제10-1084162호 (2011년11월10일 등록) 한국등록특허 제10-1321751호 (2013년10월18일 등록)

본 발명은 하우징 내부의 공간부가 진공상태를 유지함으로써, 열선의 수명과 부식되는 것을 방지하고, 히터에서 발생되는 열을 세라믹 볼을 이용하여 열손실을 방지하며, 리턴관을 통해 이송되는 난방수를 세라믹 볼을 통해 빠른 열 흡수가 되도록 하는 전기보일러용 히터을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 히터 하나로 난방수를 급속 가열 가능하게 함으로, 배관 설치에 따른 구조적인 간소화로 유지보수의 편리성 및 보일러의 고장을 최소화할 수 있는 전기보일러용 히터을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 히터 내부에서 발생되는 스팀을 사용함으로써, 최소의 시간으로 신속한 가열 사용이 가능하여 보일러 성능의 향상 및 열효율을 극대화시킬 수 있는 전기보일러용 히터을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 전기보일러용 히터는, 스팀 이송관 및 난방수 이송관 사이에 체결 고정되고, 내부에 다수개의 세라믹 볼이 구비된 스팀 발생부; 스팀 발생부의 외주면을 감싸도록 체결 고정되는 세라믹 관; 세라믹 관의 외주면에 코일형상으로 체결 고정되고, 스팀 발생부 내부에 저장된 난방수에 열을 가하는 열선; 세라믹 관의 내부가 밀폐되도록 상측 및 하측에 각각 위치하고, 열선의 일단과 타단에 각각 체결 고정되는 도체판; 및 도체판에 체결 고정되고, 도체판을 통해 열선에 전기를 공급하는 전극;을 포함하되, 스팀 발생부는, 난방수 이송관을 통해 저장된 리턴 난방수에 열이 가해지게 되면 스팀이 발생되고, 스팀은 스팀 이송관을 통해 난방수 저장탱크로 이동되어 난방수 저장탱크에 저장된 난방수의 온도가 상승되도록 하는 것을 포함할 수 있다.
스팀 발생부는, 내부에 저장된 리턴 난방수가 열선에 의해 1차 가열되고, 열선에서 발생되는 열을 저장하여 리턴 난방수와 열교환하는 세라믹 볼에 의해 2차 가열될 수 있다.
스팀 발생부는, 세라믹 관 내부로 삽입 고정되는 스팀 이송관 및 난방수 이송관 외주면에 각각 끼움 고정되고, 도체판에 흐르는 전기가 스팀 이송관 및 난방수 이송관으로 흐르는 것을 차단하는 제1 절연애자; 제1 절연애자 외주면에 체결 고정되고, 하우징의 내부가 밀폐되도록 하우징과 체결 고정되는 고정대; 및 고정대에 삽입 고정된 상태에서 전극이 끼움 고정되며, 전극에서 흐르는 전기가 외부로 흐르는 것을 차단하는 제2 절연애자;를 포함할 수 있다.
열선은, 열에 의해 변형 또는 부식되는 것을 차단하기 위해 밀폐되도록 세라믹 관 외주면에 도포되는 세라믹 접착제;를 포함할 수 있다.
고정대는, 하우징 내부로 공기가 유입되는 것을 차단되도록 상측에 세라믹 접착제를 도포하여 형성된 세라믹 접착부;를 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

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본 발명에 따른 전기보일러용 히터는 하우징 내부의 공간부가 진공상태를 유지함으로써, 열선의 수명과 부식되는 것을 방지하고, 히터에서 발생되는 열을 세라믹 볼을 이용하여 열손실을 방지하며, 리턴관을 통해 이송되는 난방수를 세라믹 볼을 통해 빠른 열 흡수가 되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기보일러용 히터는 히터 하나로 난방수를 급속 가열 가능하게 함으로, 배관 설치에 따른 구조적인 간소화로 유지보수의 편리성 및 보일러의 고장을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기보일러용 히터는 히터 내부에서 발생되는 스팀을 사용함으로써, 최소의 시간으로 신속한 가열 사용이 가능하여 보일러 성능의 향상 및 열효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러 전제 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 난방수 열교환기를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 보조 열교환기를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 온수 열교환기를 나타낸 단면도이다.
도 6은 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기보일러용 히터에 대한 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러 전제 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 난방수 열교환기를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 보조 열교환기를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러에서 온수 열교환기를 나타낸 단면도이고, 도 6은 발명에 따른 전기보일러용 히터의 전기보일러 평면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전기보일러용 히터는 하우징(100), 히터(200), 난방수 열교환기(300) 보조 열교환기(400) 및 온수 열교환기(500)를 포함할 수 있다.

참고로, 하우징 내부에 구비된 난방수 저장탱크(110), 온수 저장탱크(140), 제2 난방수 저장탱크(120), 직수 저장탱크(130)에 각각 저장되고 이송되는 난방수, 리턴수, 리턴 난방수, 온수 들은 모두 외부에서 이송받은 직수를 이용한 것으로 모두 동일한 열매체이다.

하우징(100)은 난방수 저장탱크(110), 온수 저장탱크(140), 제2 난방수 저장탱크(120), 직수 저장탱크(130) 및 열교환용 챔버(150)를 포함할 수 있다.

난방수 저장탱크(110)는 하우징(100)의 상측에 위치하고, 가정용 또는 산업용 난방배관(20)으로 난방수를 이송시키기 위해 구비될 수 있다. 난방수 저장탱크(110)는 원통 형상으로 형성되고, 중앙에는 히터(200)가 삽입될 수 있도록 중앙이 관통된 도넛 형상으로 형성될 수 있다. 난방수 저장탱크(110)는 상측에 보충수 저장탱크(30)와 연결되고, 보충수 저장탱크(30)에서 직수를 공급받을 수 있다. 난방수 저장탱크(110)는 난방수 출수관(113), 스팀 이송관(111) 및 센서(115)를 포함할 수 있다.

스팀 이송관(111)은 일단이 히터(200)의 상측과 연결되고, 타단은 난방수 저장탱크와 연결되며, 히터(200)에서 발생되는 스팀이 난방수 저장탱크(110)로 이송되기 위해 구비될 수 있다.

난방수 출수관(113)은 일단이 난방수 저장탱크(110)에 연결되고, 타단은 난방배관의 일단과 연결되며, 난방수 저장탱크(110)에 저장된 난방수가 순환모터(123)의 작동에 의해 난방배관(20)으로 이송되기 위해 구비될 수 있다.

센서(115)는 난방수 저장탱크(110) 내부에 설치 고정되고, 난방수 저장탱크(110)의 내부 온도를 감지하기 위해 구비될 수 있다. 센서(115)는 제어부와 전기적으로 연결되고, 난방수 저장탱크(110)의 내부온도가 제어부를 통해 기 설정된 온도보다 높게 감지되면 작동될 수 있다. 그리고, 난방수 저장탱크(110)에 저장된 난방수는 센서(115)가 작동되면 제어부와 전기적으로 연결된 순환모터(123)를 작동시켜 난방수 출수관(113)을 통해 난방배관(20)으로 이동될 수 있다.

제2 난방수 저장탱크(120)는 하우징(100)의 내주면에 위치하고, 원통 형상으로 형성되며, 난방배관(20)을 통해 이송되는 리턴 난방수를 저장하기 위해 구비될 수 있다. 제2 난방수 저장탱크(120)는 난방수 입수관(121) 및 난방수 이송관(125)을 포함할 수 있다. 여기서 리턴 난방수는 고온의 난방수가 난방배관(20)을 통해 빠져나온 온도가 내려간 난방수를 말한다.

난방수 입수관(121)은 일단이 난방배관(20)의 타단과 연결되고, 타단은 제2 난방수 저장탱크(120)와 연결되어 난방배관(20)을 통해 이송되는 리턴 난방수가 제2 난방수 저장탱크(120)로 이송되기 위해 구비될 수 있다. 난방수 입수관(121)은 순환모터(123)를 포함할 수 있다.

순환모터(123)는 난방수 입수관(121)과 연결되어 난방수 저장탱크(110)에 저장된 난방수를 제2 난방수 저장탱크(120)로 이송시키기 위해 구비될 수 있다.

난방수 이송관(125)은 일단이 제2 난방수 저장탱크(120)에 연결되고, 타단은 히터(200)의 하측과 연결되며, 히터(200)로 난방수를 공급하기 위해 구비될 수 있다. 난방수 이송관(125)은 밸브(127)를 포함할 수 있다.

밸브(127)는 난방수 이송관(125)에 체결 고정되고, 히터(200) 내부에 저장된 난방수가 히터(200)의 열에 의해 스팀이 발생 되면서 줄어드는 난방수를 공급 또는 차단하기 위해 구비될 수 있다.

직수 저장탱크(130)는 하우징(100)의 하단에 위치하고, 직수를 공급받아 저장하기 위해 구비될 수 있다. 직수 저장탱크(130)는 일단이 수전과 연결되고, 타단은 직수 저장탱크(130)의 외주면에 체결 고정된 직수 입수관(131)이 구비될 수 있다.

온수 저장탱크(140)는 난방수 저장탱크(110)의 외주면을 감싸도록 원통 형상으로 형성되고, 직수 저장탱크(130)에서 이송되는 직수가 온수 열교환기(500)를 통해 가열되며, 가열된 온수를 저장하기 위해 구비될 수 있다. 온수 저장탱크(140)는 내부에 저장된 온수를 가정용 또는 산업용으로 사용할 수 있도록 외부로 이송시키는 온수 출수관(141)이 연결될 수 있다.

열교환용 챔버(150)는 난방수 저장탱크(110)의 하부에 위치하고, 내부 공간에는 히터(200)에서 발생되는 열에 의해 진공상태가 될 수 있다. 또한, 열교환용 챔버(150)의 내부가 진공 상태가 되면 내부에 설치되는 히터(200), 난방수 열교환기(300), 보조 열교환기(400) 및 온수 열교환기(500)에 구비된 각각의 축열조에 열효율을 최대로 상승시켜 빠른 열 전달이 될 수 있도록 하는 효과가 있다.

히터(200)는 하우징(100)의 중앙에 위치하고, 난방수 열교환기(300), 보조 열교환기(400) 및 온수 열교환기(500)에 각각 열을 전달하기 위해 구비될 수 있다. 히터(200)는 스팀 발생부(210), 세라믹 관(220), 열선(230), 도체판(240), 제1 절연애자(250), 고정대(260), 세라믹 접착부(280) 및 제2 절연애자(270)를 포함할 수 있다.

스팀 발생부(210)는 상측 및 하측에 각각 개구부가 형성된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 스팀 발생부(210)는 상측에 형성된 개구부에 스팀 이송관(111)이 삽입되어 체결 고정되고, 하측에 형성된 개구부에는 난방수 이송관(125)이 삽입되어 밀폐되도록 체결 고정될 수 있다. 스팀 발생부(210)는 내부에 난방수 이송관(125)을 통해 이송된 난방수가 유입되어 저장될 수 있다. 스팀 발생부(210)는 내부에 열선에서 발생하는 열을 전달받아 저장하는 세라믹 볼(211)이 구비될 수 있다. 또한, 스팀 발생부(210)로 이송되는 난방수는 난방배관(20)을 통해 이송된 리턴 난방수를 이용한 것으로 작업자에 의해 선택적으로 밸브(127)를 열어 공급될 있고, 제어부에서 타이머를 이용하여 주기적으로 공급하도록 할 수 있다.

세라믹 볼(211)은 열선(230)에서 발생하는 열을 전달받은 상태에서 다시 스팀 발생부(210) 내부로 유입된 난방수에 열을 전달하여 난방수의 온도를 이중으로 가열함으로써, 난방수의 온도를 빠르게 상승시켜 스팀이 발생되도록 할 수 있다.

세라믹 관(220)은 스팀 발생부(210)의 외주면을 감싸도록 파이프 형상으로 형성될 수 있다.

열선(230)은 외부로부터 전기를 공급받아 열을 발생하기 위해 구비될 수 있다. 열선(230)은 세라믹 관(220) 외주면에 코일 형상으로 감아 올라간 상태로 형성될 수 있다. 열선(230)은 일단 및 타단이 각각 도체판(240)에 연결되고, 도체판(240)과 연결된 전극(241)에 의해 전기를 공급받을 수 있다. 열선(230)은 고열에 의해 늘어지거나 변형이 되는 것을 방지하기 위해 세라믹 접착제(231)를 이용하여 세라믹 관(220) 외주면에 체결 고정하여 밀착되도록 밀폐시켜 형성될 수 있다.

도체판(240)은 세라믹 관(220) 상측 및 하측에 각각 위치하고, 세라믹 관(220) 내부가 밀폐되도록 원판 형상으로 형성되며, 스팀 이송관(111) 및 난방수 이송관(125)이 관통되어 체결 고정될 수 있다. 도체판(240)은 열선(230)에 전기를 공급하기 위해 구비될 수 있다. 즉, 열선(230)의 일단은 상측 도체판과 연결하고, 타단은 하측 도체판과 연결하여 열선(230)에 전기를 공급한다.

제1 절연애자(250)는 도체판(240) 내부로 삽입된 스팀 이송관(111) 및 난방수 이송관(125)에 전기가 전달되는 것을 차단하기 위해 구비될 수 있다. 제1 절연애자(250)는 스팀 이송관(111) 및 난방수 이송관(125) 외주면에 각각 끼움 고정되어 도체판(240)에 을 통해 세라믹 관(220) 내부로 삽입 고정될 수 있다.

고정대(260)는 제1 절연애자(250) 외주면에 끼움 고정되고, 열교환용 챔버(150) 내부가 밀폐되도록 하우징(100)과 체결 고정될 수 있다.

제2 절연애자(270)는 외부전기를 전달받은 전극(241)에서 발생되는 전기가 고정대(260)에 전달되는 것을 방지하기 위해 전극(241) 외주면에 끼움 고정될 수 있다.

세라믹 접착부(280)는 고정대(260)에 결합된 제1 절연애자(250) 및 제2 절연애자(270) 틈 사이로 공기가 통하는 것을 차단하기 위해 세라믹 재질의 접착제를 고정대(260) 상에 도포하여 밀폐할 수 있다.

난방수 열교환기(300)는 히터(200)의 중심을 기준으로 일정간격 이격되게 방사형으로 다수개로 구비되고, 열교환용 챔버(150)에 체결 고정될 수 있다. 난방수 열교환기(300)는 제2 난방수 저장탱크(120)에서 난방수 저장탱크(110)로 이송되는 난방수의 온도를 상승시키기 위해 구비될 수 있다. 난방수 열교환기(300)는 제1 보호관(310), 제1 축열조(320) 및 제1 코일 스프링(330)을 포함할 수 있다.

제1 보호관(310)은 원통 형상으로 형성되고, 하측 외주면에는 제1 난방수 리턴관(311) 및 상측에는 제1 난방수 공급관(313)이 구비될 수 있다.

제1 난방수 리턴관(311)은 일단은 제2 난방수 저장탱크(120)와 연결되고, 타단은 제1 보호관(310)의 하측 바닥면에서 이격된 상태로 외주면에 연결될 수 있다. 제1 난방수 리턴관(311)은 제2 난방수 저장탱크(120)에 저장된 리턴 난방수를 제1 보호관(310) 내부로 이송되기 위해 구비될 수 있다.

제1 난방수 공급관(313)은 일단은 제1 보호관(310) 상측에 연결되고, 타단은 난방수 저장탱크(110)와 연결되어 제1 보호관(310)을 통해 이송된 난방수가 난방수 저장탱크(110)로 이송되기 위해 구비될 수 있다.

제1 축열조(320)는 히터(200)에서 발생하는 열을 전달받아 저장하기 위해 구비될 수 있다. 제1 축열조(320)는 제1 보호관(310) 내부에 설치 고정되고, 내부에는 다수개의 세라믹 볼(211)이 구비될 수 있다. 제1 축열조(320)는 내부에 구비된 세라믹 볼(211)에 저장된 열이 오랜 시간 저장될 수 있도록 내부가 진공상태로 형성될 수 있다. 제1 축열조(320)는 히터(200)에서 발생되는 열을 세라믹 볼(211)에 직접 전달될 수 있도록 제1 보호관(310)의 바닥면에서 일정간격 이격된 위치에서 내부가 밀폐되도록 형성될 수 있다.제1 축열조(320)는 하부에 일정량의 액체(340)가 주입되어 히터에서 발생되는 열을 저장하여 히터가 꺼진 상태에서도 내부의 온도가 고온으로 유지될 수 있다. 여기서 액체(340)는 고온의 열을 오랜 시간 저장할 수 있는 액체물질이면 어떠한 액체라도 사용이 가능하다.

제1 코일 스프링(330)은 제1 축열조(320) 외주면에 코일 형상으로 감아 올라간 상태로 형성될 수 있다. 제1 코일 스프링(330)은 난방수가 제1 축열조(320) 외주면을 따라 나선형으로 회전되면서 이동될 수 있도록 구비될 수 있다. 제1 코일 스프링(330)은 히터(200)에서 발생되는 열을 전달받아 저장할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 난방수 열교환기(300)는 제1 난방수 리턴관(311)을 통해 이송되는 리턴 난방수를 제1 코일 스프링(330)에 의해 나선형 방향으로 이송되면서 리턴 난방수가 제1 코일 스프링(330)에 의해 1차로 가열되도록 하고, 제1 축열조(320) 내부에 구비된 세라믹 볼(211)에 저장된 열이 리턴 난방수로 전달되도록 하여 2차 가열되면서 난방수 저장탱크(110)로 이송되도록 한다. 한편, 2중으로 가열된 리턴 난방수는 별도의 가열장치에 의해 가열하지 않아도 온도를 상승시키는 효과가 있어 다시 난방수 저장탱크(110)로 이송시켜 저장될 수 있다.

보조 열교환기(400)는 다수개로 구비된 난방수 열교환기(300) 사이에 다수개로 구비되고, 열교환용 챔버(150)에 체결 고정될 수 있다. 보조 열교환기(400)는 제2 보호관(410), 파이프관(420), 제2 축열조(430) 및 제2 코일 스프링(421)을 포함할 수 있다.

제2 보호관(410)은 하측에 제2 축열조(430)가 삽입 고정될 수 있도록 개구부가 형성되고, 상측에는 리턴 난방수가 난방수 저장탱크(110)로 이송되도록 제2 난방수 공급관(413)이 연결될 수 있다.

제2 난방수 공급관(413)은 일단이 제2 보호관(410) 상측에 연결되고, 타단은 난방수 저장탱크(110)에 연결될 수 있다.

파이프관(420)은 상측이 밀폐되도록 막혀있고, 하측은 개방되도록 형성되며, 제2 보호관(410)의 내부벽과 일정간격 이격되게 설치 고정될 수 있다. 파이프관(420)은 외주면에 체결 고정하여 밀착 되도록 코일 형상으로 감아 올라간 상태로 형성된 제2 코일 스프링(421)이 구비될 수 있다. 제2 코일 스프링(421)은 난방수가 외주면을 따라 나선형으로 회전되면서 이동될 수 있도록 구비될 수 있다. 제2 코일 스프링(421)은 히터(200)에서 발생되는 열을 전달받아 저장할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

제2 축열조(430)는 내부 공간부가 형성되고, 중앙이 관통되며, 관통된 하단에 리턴 난방수가 유입되도록 제2 난방수 리턴관(411)이 연결될 수 있다. 제2 축열조(430)는 내부 공간에 다수개의 세라믹 볼(211)이 구비될 수 있다. 제2 축열조(430)는 외주면에 체결 고정하여 밀착 되도록 코일 형상으로 감아 올라간 상태로 형성된 제3 코일 스프링(431)이 구비될 수 있다.

제3 코일 스프링(431)은 히터(200)에서 발생되는 열을 전달받아 저장할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 보조 열교환기(400)는 제2 난방수 리턴관(411)을 통해 이송되는 리턴 난방수가 세라믹 볼(211)에 의해 1차 가열되고, 1차 가열된 리턴 난방수는 다시 파이프관(420) 내부로 유입되어 제2 코일 스프링(421)에 의해 나선형으로 회전되면서 이송됨과 동시에 제2 코일 스프링(421)에 저장된 열이 리턴 난방수로 열이 전달되어 2차 가열된 상태가 되며, 2차 가열된 리턴 난방수는 다시 파이프관(420) 외부로 유턴되어 제2 보호관(410)과 파이프관(420) 사이로 이송되면서 파이프관(420) 외주면에 감아진 제3 코일 스프링(431)을 따라 이동된다. 그리고, 리턴 난방수는 제3 코일 스프링(431)을 따라 이동되면서 제3 코일 스프링(431)에 저장된 열을 전달받아 3차 가열될 수 있다. 한편, 3중으로 가열된 리턴 난방수는 종래 직수에 직접 담아 사용하는 히터와 달리 동일한 전력으로 열 효율을 최고로 상승시키는 효과가 있다.

온수 열교환기(500)는 직수 저장탱크(130)에 저장된 직수를 가정용 또는 산업용으로 사용되는 온수로 온도변화시키기 위해 구비될 수 있다. 온수 열교환기(500)는 열교환용 챔버(150) 내부에 위치하고, 보조 열교환기(400)와 이격되게 방사형으로 다수개로 구비될 수 있다. 온수 열교환기(500)는 온수 공급관(510), 직수관(520) 및 온수관(530)을 포함할 수 있다.

온수 공급관(510)은 내부 중앙에 설치 고정되는 동봉(511) 및 동봉(511) 외주면에 체결 고정하여 밀착되도록 제4 코일 스프링(513)이 구비될 수 있다.

동봉(511)은 히터(200)에서 발생되는 열을 저장하여 직수가 온수 공급관(510)을 통해 이동할 시 직수에 열을 전달하기 위해 구비될 수 있다.

제4 코일 스프링(513)은 상기에 설명된 제3 코일 스프링(431)과 동일한 것으로 자세한 설명은 생략한다.

직수관(520)은 일단은 직수 저장탱크(130)와 연결되고, 타단은 온수 공급관(510)의 하측과 연결되어 직수 저장탱크(130)에 저장된 직수를 이송시키기 위해 구비될 수 있다.

온수관(530)은 일단은 온수 저장탱크(140)에 연결되고, 타단은 온수 공급관(510)의 상측에 연결되어, 온수 공급관(510)을 통해 이송되는 온수를 온수 저장탱크(140)로 이송 시키기 위해 구비될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 전기보일러용 히터에서 전기보일러 시스템의 전체적인 작동방법을 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 보충수 저장탱크(30)에 저장된 직수가 난방수 저장탱크(110)로 이송된다. 그리고, 히터(200)에서 발생되는 열에 의해 난방수 저장탱크(110)에 저장된 난방수의 온도를 상승시킨다. 제어부에서 기 설정된 온도로 상승하게 되면 센서가 작동되어 제어부로 신호를 보내고, 신호를 받은 제어부는 다시 순환모터(123)를 작동시킨다.

그 다음, 순환 모터(123)에 의해 이동되는 난방수는 난방배관(20)을 통해 다시 제2 난방수 저장탱크(120)로 이송되고, 여기서, 제2 난방수 저장탱크(120)로 이송된 리턴 난방수는 일정온도가 내려간 상태이다.

또한, 난방수 저장탱크(110)에 저장된 난방수의 온도를 빠르게 상승시키기 위해 난방수 이송관(125)의 밸브(127)가 열린 상태가 되면, 제2 난방수 저장탱크(120)에 저장된 리턴 난방수가 난방수 이송관(125)을 통해 스팀 발생부(210)로 일정량 이송된다. 그리고, 스팀 발생부(210)에 일정량 난방수가 채워지면 밸브(127)는 닫힌 상태가 되어 난방수 공급을 차단한다.

이어서, 제2 난방수 저장탱크(120)에 저장된 리턴 난방수는 온도가 내려간 상태이므로 온도를 다시 상승시키기 위해 난방수 열교환기(300) 및 보조 열교환기(400)를 통해 다시 난방수 저장탱크(110)로 이송시킨다. 이때, 난방수 열교환기(300) 및 보조 열교환기(400)를 통해 이송되는 리턴 난방수의 온도를 상승시킬 수 있다.

따라서, 난방수 열교환기(300) 및 보조 열교환기(400)를 사용함으로써, 종래 전기보일러와 동일한 전력으로 열 효율을 극대화시켜 난방수를 순간적으로 온도를 상승시키는 효과가 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10; 전기보일러 20; 난방배관
30; 보충수 저장탱크 100; 하우징
110; 난방수 저장탱크 111; 스팀 이송관
113; 난방수 출수관 115; 센서
120; 제2 난방수 저장탱크 121; 난방수 입수관
123; 순환모터 125; 난방수 이송관
127; 밸브 130; 직수 저장탱크
131; 직수 입수관 140; 온수 저장탱크
141; 온수 출수관 150; 열교환용 챔버
200; 히터 210; 스팀 발생부
211; 세라믹 볼 220; 세라믹 관
230; 열선 231; 세라믹 접착제
240; 도체판 241; 전극
250; 제1 절연애자 260; 고정대
270; 제2 절연애자 280; 세라믹 접착부
300; 난방수 열교환기 310; 제1 보호관
311; 제1 난방수 리턴관 313; 제1 난방수 공급관
320; 제1 축열조 330; 제1 코일 스프링
400; 보조 열교환기 410; 제2 보호관
411; 제2 난방수 리턴관 413; 제2 난방수 공급관
420; 파이프관 421; 제2 코일 스프링
430; 제2 축열조 431; 제3 코일 스프링
500; 온수 열교환기 510; 온수 공급관
511; 동봉 513; 제4 코일 스프링
520; 직수관 530; 온수관

Claims (6)

1. 난방수에 스팀을 제공하는 스팀 이송관 및 온도가 내려간 리턴 난방수를 제공하는 난방수 이송관 사이에 체결 고정되고, 내부에 다수개의 세라믹 볼이 구비되고, 스팀이송관 및 난방수 이송관 사이에 위치하는 난방수 상에 리턴 난방수가 가열되어 형성된 스팀을 제공하는 스팀 발생부;
   스팀 발생부의 외주면을 감싸도록 체결 고정되는 세라믹 관;
   세라믹 관의 외주면에 코일형상으로 체결 고정되고, 스팀 발생부 내부에 저장된 난방수에 열을 가함과 동시에, 스팀 발생부 외부로 열을 발산하여 스팀이송관 및 난방수 이송관 사이에 존재하는 리턴 난방수에 열을 가하여 난방수를 형성할 수 있게 하는 열원을 제공하는 열선;
   세라믹 관의 내부가 밀폐되도록 상측 및 하측에 각각 위치하고, 열선의 일단과 타단에 각각 체결 고정되는 도체판;
   세라믹 관 내부로 삽입 고정되는 스팀 이송관 및 난방수 이송관 외주면에 각각 끼움 고정되고, 도체판에 흐르는 전기가 스팀 이송관 및 난방수 이송관으로 흐르는 것을 차단하는 제1 절연애자;
   제1 절연애자 외주면에 체결 고정되고, 하우징의 내부가 밀폐되도록 하우징과 체결 고정되는 고정대;
   고정대에 삽입 고정된 상태에서 전극이 끼움 고정되며, 전극에서 흐르는 전기가 외부로 흐르는 것을 차단하는 제2 절연애자;
   고정대에 결합된 제1 절연애자 및 제2 절연애자의 틈 사이로 공기가 통하는 것을 차단하기 위해 세라믹 재질의 접착제가 고정대 상에 도포되어 형성된 세라믹 접착부; 및
   도체판에 체결 고정되고, 도체판을 통해 열선에 전기를 공급하는 전극;을 포함하되,
   스팀 발생부는,
   난방수 이송관을 통해 저장된 리턴 난방수에 열이 가해지게 되면 스팀이 발생되고, 스팀은 스팀 이송관을 통해 난방수 저장탱크로 이동되어 난방수 저장탱크에 저장된 난방수의 온도를 가열하여 상승되도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기보일러용 히터.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   스팀 발생부는,
   내부에 저장된 리턴 난방수가 열선에 의해 1차 가열되고, 열선에서 발생되는 열을 저장하여 리턴 난방수와 열교환하는 세라믹 볼에 의해 2차 가열되는 것을 특징으로 하는 전기보일러용 히터.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   열선은,
   열에 의해 변형 또는 부식되는 것을 차단하기 위해 밀폐되도록 세라믹 관 외주면에 도포되는 세라믹 접착제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기보일러용 히터.
   
6. 삭제

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