KR101865504B1 - 온수탱크 - Google Patents

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KR101865504B1
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hot water
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water tank
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pressure sensor
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임미경
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주식회사 썬빅대성에너텍
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Abstract

본 발명은 산업용 전기나 태양열 전기 또는 가스를 매개체로 전원을 공급하여 산업용 또는 가정용으로 사용하는 온수탱크에 관한 것으로, 내측관 또는 외측관 중 어느 하나의 관이 상대적으로 길게 돌출 구성된 이중관 구조의 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합 고정된 하부덮개; 상기 몸체의 상부에 슬라이드 되며 결합된 상부덮개; 상기 몸체의 내부에 설치된 온도센서 및 압력센서; 상기 상부덮개가 몸체를 따라 승 하강되도록 구성된 상부덮개제어부; 상기 온도센서 및 압력센서에서 감지된 데이터를 수신받아 상기 상부덮개제어부를 제어하는 컨트롤러; 상기 몸체의 내부에 설치된 전열코일; 그리고 상기 몸체 내부에 물을 공급 및 배출시키는 인출관; 을 포함한다.

Description

온수탱크{Heat Storage Tank}
본 발명은 산업용 전기나 태양열 전기 또는 가스를 매개체로 전원을 공급받아 산업용 또는 가정용으로 사용하는 온수탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용 보일러 또는 일반 가정에서 사용되고 있는 온수 보일러는 온수탱크를 구비하게 된다.
보일러를 가동시키기 위한 매개체의 경우 석유나 가스, 전기, 화목, 필렛, 석탄 등 매우 다양한 재료가 사용되고 있으나, 가장 대중적으로 사용되고 있는 매개체는 산업용 전기나 일반전기, 태양열 전기 또는 가스가 대표적이라 하겠다.
온수탱크는 매개체에서 공급되는 열원을 통해 내부에 설치된 전열코일이 발열하게 되면서 물의 온도가 약 80℃정도까지 상승하게 된다. 이렇게 상승된 고온의 물은 난방용으로 사용되거나 온수로 사용하게 된다.
이와 같은 온수탱크를 축열식 온수탱크라 하며, 건물 주변에 배치되어 사용된다.
그런데, 종래 온수탱크는 매개체를 통해 온수탱크 내부에 충진된 물을 가열하여 사용하게 되지만, 온수탱크의 상부가 항상 개구되어 있어 보온기능이 크게 저하되는 문제점이 있다.
즉, 종래 온수탱크는 내부에 충진된 물이 전열코일을 통해 가열되면, 물의 온도가 상승하게 되는 과정에서 온수탱크 내부에 팽창압이 발생하게 된다. 이러한 팽창압은 온수탱크 내부에 일정한 여유 공간이 구비되지 않을 경우 온수탱크의 외벽에 상당한 압력으로 작용하여 온수탱크의 형상을 변형시킴으로써, 내구성을 저하시키게 된다.
이러한 문제점을 방지하고자 종래 온수탱크는 온수탱크 상부에 주로 격자형의 개구부를 형성하게 되지만, 개구부에 의해 가열된 물의 온도가 대기온도와 열평형을 이루면서 낮아지게 됨에 따라 불필요하게 열손실이 발생되는 문제점이 있다.
참고문헌: 대한민국특허공개 제 20170000078호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 온수탱크 내부에 충진된 물의 온도 및 압력변화에 따라 온수탱크 상부에 결합된 상부덮개의 높이가 가변되도록 구성한 온수탱크를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 온수탱크마다 부수적으로 설치되는 보충수탱크를 삭제하여 보충수탱크에 의한 열손실을 방지할 수 있도록 하는데 있다.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 내측관 또는 외측관 중 어느 하나의 관이 상대적으로 길게 돌출 구성된 이중관 구조의 몸체; 상기 몸체의 하부에 결합 고정된 하부덮개; 상기 몸체의 상부에 슬라이드 되며 결합된 상부덮개; 상기 몸체의 내부에 설치된 온도센서 및 압력센서; 상기 상부덮개가 몸체를 따라 승 하강되도록 구성된 상부덮개제어부; 상기 온도센서 및 압력센서에서 감지된 데이터를 수신받아 상기 상부덮개제어부를 제어하는 컨트롤러; 상기 몸체의 내부에 설치된 전열코일; 그리고 상기 몸체 내부에 물을 공급 및 배출시키는 인출관; 을 포함한다.
상기 상부덮개는 중앙 상부가 만곡된 형상을 갖도록 구성된다.
상기 내측관의 상단부에는 온수가 누수되지 않도록 오링이 결합된다.
상기 상부덮개제어부는 상부덮개의 하단부 둘레면을 따라 수직 돌출된 적어도 하나의 랙과 상기 상부덮개의 랙과 치합되어 회전되는 피니언과 상기 피니언과 결합되어 동력을 제공하는 전동모터로 구성된다.
상기 몸체에는 랙이 승하강을 안내하도록 상기 랙이 끼워지는 랙가이드홈이 구비된다.
또한 상기 상 하부덮개 또는 몸체 중 적어도 어느 하나의 내벽면에는 내식성 소재가 코팅될 수 있다.
그리고, 상기 상부덮개의 만곡된 부위에는 온수의 가열에 따라 발생된 증기가 배출되도록 개폐구가 더 구비된다.
본 발명의 실시예에 따른 온수탱크는 온수탱크 내부에 충진된 물의 온도 및 압력변화에 따라 온수탱크 상부에 결합된 상부덮개의 높이가 가변되도록 구성함으로써, 팽창압력의 조절을 통해 온수탱크의 내구성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 보충수탱크의 기능을 온수탱크 자체에서 수행이 가능하여 설치공간을 줄일 수 있음은 물론, 자동화된 작동방식을 통해 사용상의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 상부덮개에 구성된 개폐구를 확대 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 덮개가 상승하는 상태를 보인 작용 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 상부덮개에 구성된 개폐구를 확대 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 덮개가 상승하는 상태를 보인 작용 예시도이다.
도 1 내지 도 4을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크(100)는 몸체(10)와 몸체(10)의 하부에 결합 고정된 하부덮개(20) 및 몸체(10)와 상부에 슬라이드 되며 결합된 상부덮개(30)와 몸체(10) 내부에 설치된 센서와 덮개를 승 하강시키도록 구성된 상부덮개제어부(50)와 상부덮개제어부(50)를 제어하는 컨트롤러(60)와 몸체(10) 내부에 설치된 전열코일(70)과 몸체(10) 내부에 물을 공급 및 배출하는 인출관(80)을 포함한다.
몸체(10)는 내측관(12)의 외면에 외측관(14)이 밀착 고정된 이중관의 구조를 갖는다. 내측관(12)의 길이는 외측관(14)의 길이보다 상대적으로 길게 형성될 수 있으며, 반대로 외측관(14)이 내측관(12)보다 상대적으로 길게 형성될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 내측관(12)의 길이가 외측관(14)의 길이보다 상대적으로 길게 구성된 것으로 실시예로 도시하였다.
또한 내측관(12)의 표면에는 내부식성을 갖도록 니켈이나 스테인레스와 같은 내식성 소재가 코팅된다.
이때, 내측관(12)과 외측관(14)은 동일한 소재로서 구성되거나 이종 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 내측관(12)은 금속판넬을 이용하여 관체로 제조되고, 외측관(14)은 합성수지 관체로 제조된 후 내측관(12)과 연결되도록 구성할 수도 있다.
이때, 내측관(12)과 외측관(14)에는 일정크기를 갖는 홀(미도시)이 천공될 수 있다. 상기 홀에는 투명 합성수지를 소재로 구성된 투명창(15)이 끼워져 고정될 수 있다.
몸체(10)의 하부에는 내식성 소재가 코팅된 하부덮개(20)가 끼워지거나 밀착된 후 고정된다. 하부덮개(20)는 몸체(10)의 내측관(12)과 동일 소재로서 제조된 후 용접과 같은 고정수단을 통해 고정될 수 있다.
또한 몸체(10)의 상부에는 내측관(12)과 밀착되며 슬라이드 되도록 상부덮개(30)가 결합된다.
상부덮개(30)는 중앙부위가 만곡된 캡 형상을 가지며, 내부면에 내식성 소재가 코팅되어 있다.
이러한 상부덮개(30)의 만곡된 중앙부위에는 몸체(10)의 내부 압력이 증가함에 따라 일정각도 개방되도록 개폐구(32)가 더 구성된다.
개폐구(32)는 상부덮개(30)와 힌지 결합되어 몸체(10) 내부의 압력에 따라 일정각도 개방과 밀폐되도록 구성된다.
이때, 개폐구(32)의 열림각도는 개폐구(32)가 힌지축을 중심으로 완전히 개방되지 않도록 걸림턱(미도시)을 형성하는 등 설계상에 따라 개폐구(32)의 열림각도를 제한할 수 있음은 물론이다.
또한 내측관(12)의 상단부에는 몸체(10) 내부에 충진된 물이 누수되지 않도록 오링(40)이 결합된다. 오링(40)은 상부덮개(30)와 내측관(12) 사이에 공간이 형성되지 않도록 기밀을 유지시켜 견고한 밀착력을 제공하게 된다.
한편, 몸체(10)의 내부에는 온도센서(45) 및 압력센서(46)가 설치된다. 온도센서(45)의 경우 몸체(10) 내부의 중앙부위나 하측에 설치될 수 있으며, 압력센서(46)는 몸체(10) 내부의 상측에 설치될 수 있다. 여기서, 압력센서(46)의 경우 설치위치를 몸체(10) 내부로 지정하여 설명하였으나, 상부덮개(30)의 내부에 설치될 수도 있다.
또한 몸체(10)의 외부 둘레면에는 온도센서(45) 및 압력센서(46)와 무선 또는 유선으로 연결된 컨트롤러(60)가 설치된다.
컨트롤러(60)는 온도센서(45) 및 압력센서(46)에서 제공되는 데이터를 제공받아 상부덮개제어부(50)를 제어하게 된다.
상부덮개제어부(50)는 몸체(10)의 내측관(12)을 따라 상부덮개(30)가 승 하강하게 될 수 있도록 상부덮개(30)의 하단부 둘레면을 따라 수직 돌출된 적어도 하나의 랙(52)과 상부덮개(30)의 랙(52)과 치합되어 회전되는 피니언(54)과 피니언(54)과 결합되어 동력을 제공하는 전동모터(56)를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면, 상부덮개(30)의 하단부에는 적어도 하나의 랙(52)이 연결되고, 연결된 랙(52)이 몸체(10)의 외측관(14)에 형성된 랙가이드홈(16)으로 끼워진다.
랙(52)이 끼워진 랙가이드홈(16)의 외측에는 피니언(54)이 밀착배치되고, 피니언(54)의 중심에 전동모터(56)가 끼워져 전동모터(56)의 회전에 따라 피니언(54)이 회전하게 되면서 랙(52)을 승 하강시키게 된다.
따라서, 랙(52)과 결합된 상부덮개(30)는 일정높이 상승하거나 하강할 수 있다.
이때, 상부덮개제어부(50)의 구동은 몸체(10) 내부에 설치된 온도센서(45)와 압력센서(46)에서 감지된 데이터에 따라 컨트롤러(60)의 제어에 의해서 이루어진다.
또한 몸체(10) 내부에는 전열코일(70)과 몸체(10) 내부에 물을 공급 및 배출시키는 인출관(80)이 설치된다.
전열코일(70)은 태양광이나 가스, 산업용 전기 등의 매개체로부터 전원을 공급받아 열을 발생시켜 몸체(10) 내부에 충진된 물의 온도를 상승시키게 된다.
이러한 전열코일(70)은 물의 온도가 80℃ 내외까지 상승하게 되면 컨트롤러(60)의 제어에 따라 발열이 멈추게 된다. 컨트롤러(60)에 의해 전열코일(70)이 제어되지 않도록 구성할 경우에는 바이메탈에 의한 전원 차단도 가능하다.
또한 몸체(10) 내부에는 물을 공급 및 배출시키도록 인출관(80)이 연결된다. 일출관은 몸체(10)의 바닥면을 통해 연결되거나 몸체(10)의 중앙부위에 연결될 수 있으며, 내식성이 우수한 스테인레스관 또는 열경화성 합성수지관이 선택적으로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크의 작용을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하여 설명하면, 온수탱크(100)와 연결된 매개체로부터 전원이 전열코일(70)로 공급되기 시작하면, 온수탱크(100) 내부에 충진되어 있는 물의 온도가 점차 상승하기 시작한다.
물의 온도가 상승하기 시작하여 온도센서(45)와 압력센서(46)에 미리 설정된 온도 및 압력까지 도달하게 되면, 온도센서(45) 및 압력센서(46)에서 감지된 온수탱크(100) 내부의 온도와 압력에 대한 데이터를 컨트롤러(60)에 계속적으로 전송하게 된다.
컨트롤러(60)는 수신된 데이터에 따라 전동모터(56)에 전원을 인가하게 되는데, 온도 및 압력의 상승폭이 커지기 전에는 전동모터(56)의 회전이 매우 느리게 진행되도록 하고, 상승폭이 커지기 시작하면 전동모터(56)의 회전수가 전보다 빨라지도록 제어하게 된다.
이에 따라 전동모터(56)의 회전으로 피니언(54) 역시 회전하기 시작하면서 랙(52)을 승강시켜 상부덮개(30)가 몸체(10)의 내측관(12)을 따라 일정높이 상승할 수 있게 된다.
상부덮개(30)가 일정높이 상승하여 임계점에 도달한 시점은 온수탱크(100)에 충진된 물의 온도가 최고치에 도달한 상태이며, 전열코일(70)에 공급되는 전원 역시 차단되는 시점이다.
이때, 물의 온도가 80℃ 이상으로 상승하게 되면, 온수탱크(100) 내부의 팽창압력이 상당하며, 비등현상 역시 활발하게 진행되는 상태이므로 개폐구(32)가 내부 압력에 의해 일정각도의 개방과 밀폐를 반복하게 된다.
따라서, 온수탱크(100) 내부의 압력은 신속하게 떨어지게 되지만, 온수의 온도는 큰 영향 없이 고온의 상태를 유지할 수 있게 된다.
반대로, 온수탱크(100) 내부 물의 온도가 천천히 내려가기 시작하면, 온도센서(45)와 압력센서(46)에서 감지된 신호를 컨트롤러(60)에 전송하게 되고, 데이터를 수신받은 컨트롤러(60)는 피니언(54)의 회전방향을 역방향으로 바꿔 랙(52)이 하강하도록 제어하게 된다.
또한 투명창(15)에서는 온수탱크(100) 내부의 상황을 시각적으로 확인이 가능하며, 특히 전열코일(70)이 과부하되어 발생될 수 있는 문제점을 사용자가 직접 보고 컨트롤러(60)를 조작할 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 도시하지 않았지만 상부덮개(30)의 내부에는 구 형상을 갖는 일정크기의 부레가 설치되어 물의 온도가 상승하게 되면서 팽창되는 물의 압력을 부레를 통해 감지하여 컨트롤러(60)로 전송할 수도 있다.
즉, 부레의 내부에는 물의 온도와 압력을 동시에 측정할 수 있도록 센서를 별도로 내장하고, 센서에서 감지된 신호를 컨트롤러(60)에 무선을 통해 전송함으로써 몸체(10) 내부에 온도센서(45)와 압력센서(46)를 각각 설치하지 않더라도 동일한 효과를 기대할 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크(100)는 물의 온도와 팽창압력에 따라 길이를 가변시켜 사용할 수 있어 보충수를 별도로 연결할 필요성이 전혀 없으며, 물의 온도 상승으로 인한 팽창압력을 개폐구(32)를 통해 효과적으로 줄일 수 있어 안전한 사용이 가능하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 몸체
12: 내측관
14: 외측관
15: 투명창
16: 랙가이드홈
20: 하부덮개
30: 상부덮개
32: 개폐구
40: 오링
45: 온도센서
46: 압력센서
50: 상부덮개제어부
52: 랙
54: 피니언
56: 전동모터
60: 컨트롤러
70: 전열코일
80: 인출관
100: 온수탱크

Claims (7)

  1. 내측관 또는 외측관 중 어느 하나의 관이 상대적으로 길게 돌출 구성된 이중관 구조의 몸체;
    상기 몸체의 하부에 결합 고정된 하부덮개;
    상기 몸체의 상부에 슬라이드 되며 결합된 상부덮개;
    상기 몸체의 내부에 설치된 온도센서 및 압력센서;
    상기 상부덮개가 몸체를 따라 승 하강되도록 구성되며, 상기 상부덮개의 하단부 둘레면을 따라 수직 돌출된 적어도 하나의 랙과 상기 상부덮개의 랙과 치합되어 회전되는 피니언과 상기 피니언과 결합되어 동력을 제공하는 전동모터로 구성된 상부덮개제어부;
    상기 온도센서 및 압력센서에서 감지된 데이터를 수신받아 상기 상부덮개제어부를 제어하는 컨트롤러;
    상기 몸체의 내부에 설치된 전열코일; 그리고
    상기 몸체 내부에 물을 공급 및 배출시키는 인출관; 을 포함하는 온수탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상부덮개는 중앙 상부가 만곡된 형상을 갖도록 구성된 온수탱크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내측관의 상단부에는 온수가 누수되지 않도록 오링이 결합된 온수탱크.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체에는 랙이 승하강을 안내하도록 상기 랙이 끼워지는 랙가이드홈이 구비된 온수탱크.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상 하부덮개 또는 몸체 중 적어도 어느 하나의 내벽면에는 내식성 소재가 코팅된 온수탱크.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 상부덮개의 만곡된 부위에는 온수의 가열에 따라 발생된 증기가 배출되도록 개폐구가 더 구비된 온수탱크.

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110028615A (ko) * 2008-06-12 2011-03-21 헨리 페테리 비히어 비.브이. 온수 히터 및 온수 공급방법
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KR20170000078A (ko) 2015-06-23 2017-01-02 주식회사 썬빅대성에너텍 보일러의 온수탱크

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