KR101686923B1

KR101686923B1 - 저전력 순간온수기

Info

Publication number: KR101686923B1
Application number: KR1020160061840A
Authority: KR
Inventors: 안제진
Original assignee: (주) 태인테크
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-12-16

Abstract

본 발명의 저전력 순간온수기는 본체(10) 내부에 히터(20)가 장착되고 수돗물의 냉수가 공급되는 입수밸브(11)와 가열된 온수가 배출되는 출수밸브(12)를 구비하는 순간온수기에 있어서, 상기 히터가 상기 본체(10)의 내부 하부면에 밀착하도록 조립되는 판상의 히터(20)이고, 상기 판상의 히터 상부에 설치되어 3개의 공간(A, B, C)을 형성하고 물이 통과하도록 다수개의 구멍(31)이 일정한 간격으로 형성된 2개의 격벽(30a, 30b)이 설치된다. 상기 히터(20)의 열이 하부쪽으로 발산하는 것을 방지하기 위하여 상기 본체(10) 하부와 상기 히터(20) 사이에 단열재(40)가 더 충진될 수 있다. 상기 히터(20)는 일정한 간격으로 배열된 열선(21) 및 상기 열선을 지지하기 위한 지지대(22)를 포함하는 그 상부면과 하부면은 유리로 코팅하여 약 2㎜ 두께의 판상의 히터인 것을 특징으로 한다. 상기 구멍(31a, 31b)은 이동하는 물이 공간 B에서 와류를 형성하도록 서로 일직선 상에 위치하지 않는 것이 바람직하다.

Description

저전력 순간온수기{Low-Power Real-Time Water Heater}

본 발명은 순간온수기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 새로운 구조를 갖는 히터와 새로운 구조를 갖는 온수기를 개발하여 종래의 순간온수기에 비하여 낮은 전력으로 온수를 공급할 수 있는 저전력 순간온수기에 관한 것이다.

순간온수기는 일반 가정의 주택이나 임시주택 또는 샤워 시설을 필요로 하는 곳에 널리 설치되어 사용되고 있다. 순간온수기는 보일러의 급탕과 같은 원리로써 제작되어 공급되는 수돗물을 순간적으로 가열하여 필요한 온수를 사용할 수 있도록 개발된 것이다. 순간온수기는 가열된 온수를 저장하지 않고 냉수로 공급되는 수돗물을 순간적으로 가열하기 때문에 가열된 온수를 저장하는 보일러 시스템과 비교하여 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.

순간온수기는 사용하기에 적절히 가열된 온수를 얼마만큼 빨리 가열하느냐가 핵심적인 기술이라 할 수 있다. 물을 빨리 가열할수록 전력을 적게 소모하기 때문이다. 이러한 적은 전력으로 공급되는 수돗물을 빠른 시간 내에 가열할 수 있도록 다양한 구조를 갖는 순간온수기가 개발되어 사용되고 있다.

특허공개 제2011-6913호에는 온수관으로 유입되는 용수를 가열하는 전기발열체, 온수관의 입구측에 구비되어 상기 전기발열체의 가동 여부를 판단할 수 있도록 유입되는 용수의 온도를 측정하는 온도센서, 및 상기 전기발열체의 가동 여부를 판단할 수 있도록 상기 온수관으로 유입된 용수의 무게를 측정하는 압력센서를 구비한 전기 순간온수기를 개시한다. 특허공개 제2011-20015호에는 교류자속에 의해서 발열되는 발열체는 4개의 원형 막대형의 석영유리, 세라믹, 테프론, 동, 스텐 등 열에 강한 재질로 만들어진 통속에 발열 효율이 높은 스텐레이스 재질로 구경 Ø2∼Ø20인 다수의 구형태의 발열체로 이루어지는 전기 순간온수기를 개시한다. 그 외에도 특허공개 제2011-31710호, 제2015-25785호, 제2015-71857호, 제2015-89190호 등에는 서로 다른 구조를 갖는 순간온수기가 다양하게 개시되어 있다.

본 발명자는 종래에 공지된 어떤 순간온수기보다도 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열하여 온수를 공급할 수 있는 새로운 구조를 갖는 본 발명의 순간온수기를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열하여 온수를 공급할 수 있는 새로운 구조를 갖는 저전력 순간온수기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열할 수 있도록 온수기 내부에서 물이 와류를 형성할 수 있는 구조를 갖는 저전력 순간온수기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 냉수가 공급되지 않는 경우 히터의 전원을 자동으로 차단하여 과열을 방지할 수 있는 저전력 순간온수기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열하여 온수를 공급할 수 있도록 순간온수기에 내장되는 새로운 구조를 갖는 저전력 순간온수기용 히터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 저전력 순간온수기는 본체(10) 내부에 히터(20)가 장착되고 수돗물의 냉수가 공급되는 입수밸브(11)와 가열된 온수가 배출되는 출수밸브(12)를 구비하는 순간온수기에 있어서, 상기 히터가 상기 본체(10)의 내부 하부면에 밀착하도록 조립되는 판상의 히터(20)이고, 상기 판상의 히터 상부에 설치되어 3개의 공간(A, B, C)을 형성하고 물이 통과하도록 다수개의 구멍(31)이 일정한 간격으로 형성된 2개의 격벽(30a, 30b)이 설치되는 것을 그 특징으로 한다.

상기 히터(20)의 열이 하부쪽으로 발산하는 것을 방지하기 위하여 상기 본체(10) 하부와 상기 히터(20) 사이에 단열재(40)가 더 충진될 수 있다.

상기 히터(20)는 일정한 간격으로 배열된 열선(21) 및 상기 열선을 지지하고 열선에 발열량을 균일하게 하기 위한 지지대(22)를 포함하는 그 상부면과 하부면은 유리로 코팅하여 약 2㎜ 두께의 판상의 히터인 것을 그 특징으로 한다.

상기 격벽(30a, 30b)은 본체(10) 내부에서 3개의 공간(A, B, C)을 구획하도록 설치되며, 공간 A의 물이 공간 B로 이동하도록 결벽(30a)에 다수개의 구멍(31a)이 형성되고, 공간 B의 물이 공간 C로 이동하도록 격벽(30b)에 다수개의 구멍(31b)이 형성된다. 상기 구멍(31a, 31b)은 이동하는 물이 공간 B에서 와류를 형성하도록 서로 일직선 상에 위치하지 않는 것이 바람직하다.

상기 격벽(30a, 30b)은 직선형태로 가능하지만, 타원형의 호(弧) 형태가 바람직하다, 타원형의 호인 경우, 중앙부가 반경이 가장 크며 측부로 갈수록 반경이 작아지는 것이 바람직하다. 한 예로, 중앙부의 반경은 360㎜, 측부의 반경은 295㎜가 적용될 수 있다. 상기 구멍(31a, 31b)은 1.0~1.8㎜의 직경을 갖는 것이 바람직하다.

순간온수기에 물이 공급되지 않는 경우에 히터의 전원을 차단하도록 본체 내부의 물을 감지하기 위한 물감지센서(50)가 본체 상부의 한 위치에 설치될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열하여 온수를 공급할 수 있고, 온수기 내부에서 물이 와류를 형성할 수 있으며, 냉수가 공급되지 않는 경우 히터의 전원을 자동으로 차단하여 과열을 방지할 수 있는 저전력 순간온수기를 제공하는 발명의 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 적은 전력을 사용하여 순간적으로 냉수의 수돗물을 필요로 하는 온도의 온수로 가열하여 온수를 공급할 수 있도록 순간온수기에 내장되는 새로운 구조를 갖는 저전력 순간온수기용 히터를 제공한다.

제1도는 본 발명에 따른 저전력 순간온수기의 외관을 도시하는 개략적인 사시도이다.
제2도는 제1도의 순간온수기의 내부를 도시하기 위한 개략적인 평면도이다.
제3도는 제1도의 순간온수기의 내부를 도시하기 위한 개략적인 단면도이다.
제4도는 제1도의 순간온수기의 내부에 조립되는 판상(板狀) 히터(20)를 도시하는 개략적인 평면도이다.

본 발명은 순간온수기에 관한 것으로, 새로운 구조를 갖는 히터와 새로운 구조를 갖는 온수기를 개발하여 종래의 순간온수기에 비하여 낮은 전력으로 온수를 공급할 수 있는 저전력 순간온수기에 관한 것이다.

종래의 일반적인 순간온수기는 본체 내부에 물을 가열하기 위한 히터가 장착되고 수돗물의 냉수가 공급되는 입수밸브와 가열된 온수가 배출되는 출수밸브를 필수적으로 구비한다. 본 발명의 저전력 순간온수기도 본체(10)의 내부 하부면에 밀착하도록 판상의 히터(20)가 조립되고, 상기 판상의 히터 상부에 설치되어 3개의 공간(A, B, C)을 형성하고 물이 통과하도록 다수개의 구멍(31)이 일정한 간격으로 형성된 2개의 격벽(30a, 30b)이 설치되는 것을 그 특징으로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 저전력 순간온수기의 외관을 도시하는 개략적인 사시도이고, 제2도는 제1도의 순간온수기의 내부를 도시하기 위한 개략적인 평면도이다. 본 발명에 따른 한 구체예의 저전력 순간온수기는 295x220x70 mm의 사양을 갖는다. 제1도의 저전력 순간온수기에는, 종래의 순간온수기와 같이, 전원스위치(16), 급수스위치(17) 및 온도조절스위치(18)가 구비되며, 전원코드(13)도 구비된다.

본 발명에서는 물을 순간적으로 가열하기 위하여 본체(10)의 내부 하부면에 밀착하도록 판상의 히터(20)가 조립된다. 제4도는 본 발명의 한 구체예인 제1도의 순간온수기의 내부에 조립되는 판상(板狀) 히터(20)를 도시하는 개략적인 평면도이다. 상기 295x220x70 mm의 사양을 갖는 저전력 순간온수기는 150x170x2 mm의 사양을 갖는 히터가 바람직하게 사용된다. 상기 히터(20)는 일정한 간격으로 배열된 열선(21) 및 상기 열선을 지지하고 열선에 발열량을 균일하게 하기 위한 지지대(22)를 포함하는 그 상부면과 하부면은 유리로 코팅하여 약 2㎜ 두께의 판상의 히터로 제작된다. 본 발명에서 판상의 히터를 사용하는 것은 물과 접촉하는 면적을 크게 함으로써 물을 순간적으로 가열하기 위한 것이다. 본 발명에서 사용되는 히터(10)는 판상의 히터 또는 필름(film heater)라고도 하는데, 일정한 간격으로 배열된 열선(21)을 지지대(22)와 함께 그 상부면 및 하부면에서 유리로 코팅하여 약 2㎜ 두께를 갖는 두꺼운 필름 히터(thick film heater)의 일종이다.

제2도는 제1도의 순간온수기의 내부를 도시하기 위한 개략적인 평면도이고, 제3도는 내부를 도시하기 위한 개략적인 단면도로서, 제2도와 제3도를 참조하면 본 발명의 순간온수기 내부 구조를 쉽게 이해할 수 있다.

제3도에 도시된 바와 같이, 히터(20)의 열이 하부쪽으로 발산하는 것을 방지하기 위하여 상기 본체(10) 하부와 상기 히터(20) 사이에 단열재(40)가 더 충진될 수 있다. 단열재(40)는 유리섬유 등과 같은 통상의 단열재가 사용될 수 있다.

제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(30a, 30b)은 본체(10) 내부에서 3개의 공간(A, B, C)을 구획하도록 설치되며, 공간 A의 물이 공간 B로 이동하도록 결벽(30a)에 다수개의 구멍(31a)이 형성되고, 공간 B의 물이 공간 C로 이동하도록 격벽(30b)에 다수개의 구멍(31b)이 형성된다. 상기 구멍(31a, 31b)은 이동하는 물이 공간 B에서 와류를 형성하도록 서로 일직선 상에 위치하지 않는 것이 바람직하다. 상기 구멍(31a, 31b)이 서로 일직선 상에 위치하도록 배열되면 격벽(30a)을 통과한 물이 곧바로 격벽(30b)을 통과하기 때문에 와류가 형성되지 않는다. 공간 B에서 와류를 형성하는 이유는 공간 B에서 물의 체류 시간을 길게 함으로써 하부의 히터(20)에 의하여 물이 충분히 가열되도록 하기 위한 것이다. 물론 수도관을 통하여 배출되는 물의 속도가 상당히 빠르기 때문에 매우 순간적으로 진행된다. 통상의 순간온수기 1 kg.f/cm²의 압력에서 9.8m/sec의 속도로 분출되도록 설계되기 때문에, 통상 3 내지 4 kg.f/cm²의 압력을 갖는 수돗물의 경우 약 30 내지 40 m/sec의 속도로 분출된다. 공간 B 내에서 물이 빠르게 이동하더라도 상기 구멍(31a, 31b)을 일직선 상에 위치하지 않도록 하여 와류를 형성하도록 하면 물의 체류 시간을 길게 함으로써 하부의 히터(20)에 의하여 물이 충분히 가열할 수 있다.

상기 격벽(30a, 30b)은 직선형태로 가능하지만, 타원형의 호(弧) 형태가 바람직하다, 타원형의 호인 경우, 중앙부가 반경이 가장 크며 측부로 갈수록 반경이 작아지는 것이 바람직하다. 한 예로, 중앙부의 반경은 360㎜, 측부의 반경은 295㎜가 적용될 수 있다. 상기 구멍(31a, 31b)은 1.0~1.8㎜의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 295x220x70 mm의 사양을 갖는 저전력 순간온수기인 경우에 1.4mm의 직경을 갖는다.

본 발명의 295x220x70 mm의 사양을 갖는 저전력 순간온수기인 경우에, 수압을 1 내지 3 kg.f/cm²으로 유지하고 방출되는 온수량을 1.8 ℓ/분로 하였을 때, 입수온도가 10℃일 때 출수온도가 42℃로 할 수 있다. 이러한 조건에서 최대 소비전력은 2.8kW로 나타났으며, 이는 동일 조건하에서 종래의 순간온수기가 대략 6 kW의 전력을 소비하는 것에 비하면 획기적으로 전력을 절감할 수 있다. 또한 본 발명의 저전력 순간온수기는 온수의 온도편차가 ±2℃ 이내로써 균일한 온도의 온수를 공급할 수 있다.

본 발명의 저전력 순간온수기는 종래의 순간온수기와 같이 일반주택, 아파트, 오피스텔, 병원이나 의원 등에 용이하게 설치되어 사용될 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

1: 순간 온수기 10: 본체
11: 입수밸브 12: 출수밸브
13: 전원코드 16: 전원스위치
17: 급수스위치 18: 온수조절스위치
20: 히터 30a, 30b: 격벽
31a, 31b: 구멍 40: 단열재
21: 열선 22: 지지대
50: 물감지 센서

Claims

본체(10) 내부에 히터(20)가 장착되고 수돗물의 냉수가 공급되는 입수밸브(11)와 가열된 온수가 배출되는 출수밸브(12)를 구비하는 순간온수기에 있어서,
상기 히터가 상기 본체(10)의 내부 하부면에 밀착하도록 조립되는 판상의 히터(20)이고, 상기 판상의 히터 상부에 설치되어 3개의 공간(A, B, C)을 형성하고 물이 통과하도록 다수개의 구멍(31a, 31b)이 일정한 간격으로 형성된 2개의 격벽(30a, 30b)이 설치되며,
상기 격벽(30a, 30b)은 중앙부의 반경이 가장 크며 측부로 갈수록 반경이 작아지는 타원형의 호(弧) 형태이고, 상기 구멍(31a, 31b)은 이동하는 물이 공간 B에서 와류를 형성하도록 서로 일직선 상에 위치하지 않는 것을 특징으로 하는 저전력 순간온수기.
제1항에 있어서, 상기 히터(20)는 일정한 간격으로 배열된 열선(21) 및 상기 열선을 지지하고 열선에 발열량을 균일하게 하기 위한 지지대(22)를 포함하는 상부면과 하부면이 유리로 코팅하여 형성된 판상의 히터인 것을 특징으로 하는 저전력 순간온수기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터(20)의 열이 하부쪽으로 발산하는 것을 방지하기 위하여 상기 본체(10) 하부와 상기 히터(20) 사이에 단열재(40)가 더 충진되는 것을 특징으로 하는 저전력 순간온수기.
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제3항에 있어서, 순간온수기에 물이 공급되지 않는 경우에 히터의 전원을 차단하도록 본체 내부의 물을 감지하기 위한 물감지센서(50)가 본체 상부의 한 위치에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 저전력 순간온수기.