KR101981070B1 - 직수형 온수공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 일측에 외부로부터 가열유체가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 유입된 가열유체가 외부로 배출되는 배출구가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 외측에 상기 본체를 감싸도록 설치되는 하우징과, 상기 본체의 일측에 결합되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 유입구로 유입된 상기 가열유체를 가열하는 가열수단 및 상기 하우징의 일측으로부터 외측방향으로 연장형성되고, 일측에 상기 수용공간과 연통되는 벤트공이 형성된 벤트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직수형 온수공급장치를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수가 지속적으로 공급되도록 하면서도 온수를 끊김없이 자연스럽게 공급할 수 있을 뿐 아니라 본체 내 진공현상을 미연에 방지하여 과열에 의한 본체 또는 히터부의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

직수형 온수공급장치{Staight type hot water supply device}

본 발명은 직수형 온수공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수가 지속적으로 공급되도록 하면서도 온수를 끊김없이 자연스럽게 공급할 수 있을 뿐 아니라 열교환관의 진공현상을 미연에 방지하여 열화에 따른 열교환관 또는 히터부의 손상을 미연에 방지할 수 있는 직수형 온수공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 온수공급장치는 가열수단을 통해 외부로부터 공급된 물을 가열하고, 가열된 물, 즉 온수를 온수공급처에 공급하는 장치로서, 온냉 정수기, 보일러, 온수매트등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

도1은 종래의 온수공급장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 온수공급장치(100)는 하우징(110)과, 하우징(110)의 내부에 설치되고 외부로부터 가열유체가 유입되며 유입된 가열유체를 일정시간 저장하는 물탱크(120)와, 물탱크(120) 내부에 설치되고 물탱크(120) 내부에 저장된 가열유체를 가열하는 히터부(130) 및 물탱크(120) 일측에 설치되어 가열된 가열유체를 외부로 강제배출하는 펌프(140)로 구성된다.

이러한 종래의 온수공급장치(100)는 물탱크(120)와 연결된 급수관을 통해 물탱크 내부로 일정량의 가열유체가 유입되면, 히터부(130)가 물탱크에 저장된 가열유체를 가열하고, 추후 펌프(140)를 통해 가열된 가열유체를 외부, 즉 온수공급처로 공급한다.

그러나, 종래의 온수공급장치(100)는 구동초기 온수를 공급하고자 하는 경우 가열수단인 히터부(130)를 통해 물탱크(120) 내에 저장된 가열유체를 가열하게 되는데, 물탱크(120) 내부에 저장된 가열유체의 용량에 따라 가열유체를 가열하여 원하는 온도까지 상승시키는데 상당한 시간이 요구될 뿐 아니라 물탱크(120) 내부의 용량이 한정되어 있는 바 연속적인 온수공급이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 온수공급장치(100)는 온수 배출량에 따라 물탱크 내부에 가열유체의 저장시간이 결정되는 것으로서, 온수가 식수로 사용되는 정수기에 적용되는 경우 온수사용량에 따라 가열유체의 저장시간이 증대되면서 인체에 유해한 세균이 증식되어 식수로 사용하기에 부적합한 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 최근에는 한국공개특허 2009-0098362호의 "직수형 온수공급장치"와 같이 외부로부터 공급되는 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수를 제공하는 장치가 개발된 바 있다.

도2는 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치를 도시한 도면이다.

도2에서 보는 바와 같이 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치(200)는 일측에 유입구(211)가 형성되고 타측에 배출구(212)가 형성되며 내부에 가열유체가 이송되는 열교환관(210)과, 열교환관(210)의 외측에 설치되는 하우징(220)과, 하우징(220)의 일측에 설치되고 열교환관(210) 내부를 이송하는 가열유체를 가열하는 히터부(230)로 구성된다.

이러한 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치(200)는 열교환관(210) 내부를 가열유체가 이송하는 경우 히터부(230)가 열교환관(210)을 통해 가열유체를 가열하여 가열된 가열유체, 즉 온수가 배출구(212)로 배출되도록 함으로써 온수의 생성시간을 단축시킬 수고 있고, 온수를 연속적으로 공급할 수 있을 뿐 아니라 가열유체 저장시간에 따른 세균증식 문제점을 미연에 방지할 수 있는 특징이 있다.

그러나, 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치(200)는 앞서 설명한 바와 같이 일정량의 가열유체가 높은 온도로 짧은 시간에 가열됨에 따라 순간적으로 열팽창한 가열유체, 즉 온수가 단속적으로 배출되는 문제점이 있었다.

또한, 그러나, 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치(200)는 일정량의 가열유체가 한번에 배출됨에 따라 순간적으로 열교환관(210)의 내부가 진공상태가 되는데, 히터부(230)가 지속적으로 진공상태의 열교환관(210)을 지속적으로 가열함에 따라 열화에 의해 열교환관(210) 또는 히터부(230)가 손상되어 수명이 현저하게 단축되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수가 지속적으로 공급되도록 하면서도 온수를 끊김없이 자연스럽게 공급할 수 있을 뿐 아니라 본체 내 진공현상을 미연에 방지하여 과열에 의한 본체 또는 히터부의 손상을 미연에 방지할 수 있는 직수형 온수공급장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 일측에 외부로부터 가열유체가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 유입된 가열유체가 외부로 배출되는 배출구가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 외측에 상기 본체를 감싸도록 설치되는 하우징과, 상기 본체의 일측에 결합되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 유입구로 유입된 상기 가열유체를 가열하는 가열수단 및 상기 하우징의 일측으로부터 외측방향으로 연장형성되고, 일측에 상기 수용공간과 연통되는 벤트공이 형성된 벤트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직수형 온수공급장치를 제공한다.

그리고, 상기 하우징은 일측에 상기 가열수단의 동작을 제어하는 기판이 수납되는 수납공간이 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 하우징의 수용공간 내에 설치되고, 상기 하우징 내 가열유체의 수위를 감지하여 감지된 상기 가열유체의 수위가 미리 설정된 수위 이하인 경우 상기 가열수단의 동작이 중단되도록 구동중지신호를 발생하는 수위센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 배출구가 형성된 상기 하우징의 일측에 설치되고, 상기 배출구로 배출되는 상기 가열유체의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 변형되면서 상기 가열수단으로 제공되는 전원을 차단하는 제1 바이메탈과, 상기 하우징의 외면 일측에 설치되고, 상기 하우징의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 형상이 변형되면서 상기 가열수단으로 제공되는 전원을 차단하는 제2 바이메탈을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수가 지속적으로 공급되도록 하면서도 온수를 끊김없이 자연스럽게 공급할 수 있을 뿐 아니라 본체 내 진공현상을 미연에 방지하여 과열에 의한 본체 또는 히터부의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 온수공급장치를 개략적으로 도시한 도면,
도2는 한국공개특허 2009-0098362호에 따른 직수형 온수공급장치를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 사시도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 분해사시도,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 단면도,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 수위센서가 동작되는 상태를 도시한 도면,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 동작을 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 사시도이고, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 분해사시도이며, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 단면도이다.

도3 내지 도5에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치(1)는 본체(10)와, 하우징(20)과, 가열수단(30)과, 벤트부(40)와, 수위센서(50)와, 제1 바이메탈(70) 및 제2 바이메탈(80)을 포함하여 구성된다.

본체(10)는 대략 내부에 수용공간(11)이 형성된 원통형상으로 형성되고, 상측에 외부로부터 가열유체가 유입되는 유입관(12)이 형성되며, 일단부에 가열된 가열유체, 즉 온수가 외부로 배출되는 배출관(13)이 형성되고, 배출관(13)이 형성되지 않은 타단부가 개방되어 수용공간(11)이 외부로 노출된다.

이러한 본체(10)는 유입관(12)을 통해 외부로부터 유입된 가열유체가 후술하는 가열공간과 열교환되는 열교환공간을 제공하는 역할을 하며, 열교환공간을 안정적으로 제공할 수 있도록 내열성이 높은 금속재질이 사용될 수 있다.

하우징(20)은 대략 직육면체의 박스형상으로 형성되되, 본체(10)의 외면을 감싸도록 형성되어 본체(10)를 외부와 격리함으로써 작업자가 높은 온도의 본체(10)에 직접 접촉되지 않도록 하여 안전사고를 미연에 방지하는 역할을 하며, 여기서 하우징(20)은 열전도도가 낮은 재질인 합성수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 하우징(20)은 일측에 후술하는 가열수단(30)의 동작을 제어하는 기판이 수납되는 수납공간(21)이 형성되어 기판과 일체로 배치됨으로써 장치를 소형화할 수 있을 뿐 아니라 기판과 각 구성의 전기적 연결구조를 간소화하여 제조시간 및 제조단가를 절감할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

가열수단(30)은 본체(10)의 일측에 결합되는 지지부(31)와, 일측이 지지부(31)의 일측에 고정결합되고 본체(10)의 수용공간(11) 내에 배치되는 히터부(32)를 포함하여 구성되며, 본체(10)의 내부로 유입된 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수를 생성하는 역할을 한다.

지지부(31)는 대략 본체(10)의 직경과 대응되는 직경을 갖는 원형의 플레이트 형상으로 형성되고, 개방방된 본체(10)의 타단부에 기밀하게 결합되어 본체(10)의 수용공간(11)이 외부로 노출되는 것을 방지함과 아울러 히터부(32)를 지지하는 역할을 한다.

히터부(32)는 대략 원통형의 막대형상으로 형성되고, 앞서 설명한 바와 같이 일단부가 본체(10)의 수용공간(11) 내에 배치되어 본체(10)의 내부로 유입된 가열유체를 순간적으로 가열하여 온수를 생성하는 역할을 하는데, 이러한, 히터부(32)는 내열성이 높은 세라믹 히터가 사용되는 것이 바람직하다.

벤트부(40)는 본체(10)의 상부 일측으로부터 상방으로 연장형성되고, 일측에 수용공간(11)과 연통된 벤트공(41)이 형성되는 것으로서, 히터부(32)가 가열유체를 가열하면서 발생되는 증기의 일부가 벤트공(41)을 통해 외부로 배출되도록 함으로써 가열유체의 순간 팽창력을 일정량 감소시켜 배출구로 배출되는 온수가 균일하게 배출되도록 하는 역할을 한다.

수위센서(50)는 본체(10)의 내부 상측에 설치되는 (+)전극(51)과, 본체(10)의 내부 하측에 설치되는 (-)전극(52)을 포함하여 구성되는데, 이러한 수위센서(50)는 본체(10)로 인입된 가열유체의 미리 설정된 수위 이상인 경우 (+)전극(51)과, (-)전극(52)이 가열유체에 의해 전기적으로 연결되어 가열수단(30)으로 전원이 제공되도록 하고, 가열유체의 수위가 미리 설정된 수위 미만인 경우 (+)전극(51)과, (-)전극(52)의 전기적 연결상태가 해제되면서 가열수단(30)으로 제공되는 전원제공이 중단되도록 하는 역할을 한다.

즉, 수위센서(50)는 본체(10) 내에 가열유체가 충분히 인입되어 히터부(32)가 가열유체에 침지된 상태에서만 구동되도록 함으로써 과열에 의한 히터부(32)의 손상을 미연에 방지하는 역할을 한다.

한편, 상기한 수위센서(50)는 (+)전극(51)과, (-)전극(52)가 전기적으로 연결되는 경우 저항값을 측정함으로써 측정된 저항값에 따라 온수의 온도를 측정할 수 있다.

제1 바이메탈(70)은 배출관(13)의 일측에 설치되고, 배출구로 배출되는 가열유체의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 형상이 변형되면서 가열수단(30)으로 제공되는 전원을 차단하는 역할을 한다.

제2 바이메탈(80)은 하우징(20)의 외면 일측에 설치되고, 하우징(20)의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 형상이 변형되면서 가열수단(30)으로 제공되는 전원을 차단하는 역할을 한다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 수위센서가 동작되는 상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치의 동작을 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 직수형 온수공급장치(1)의 동작을 첨부된 도6 및 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유입관(12)을 통해 본체(10)의 내부로 가열유체가 유입되어 본체(10) 내부에 가열유체가 미리 설정된 수위 이상 되는 경우 수위센서(50)의 (+)전극(51)과, (-)전극(52)이 전기적으로 연결되면서 가열수단(30)의 히터부(32)에 전원을 제공한다.

히터부(32)에 전원이 제공됨에 따라 히터부(32)가 구동되면서 가열유체가 순간적으로 가열되어 온수가 생성된다.

이때, 가열유체가 가열되는 과정에서 열팽창하는데, 열팽창하면서 발생하는 증기의 일부가 벤트부(40)를 통해 외부로 배출되면서 가열유체의 순간 팽창력이 감소함에 따라 생성된 온수가 배출관(13)으로 균일하게 배출된다.

여기서, 배출관(13)으로 배출된 온수의 온도가 미리 설정된 온도를 초과를 초과하는 경우 제1 바이메탈(70)이 형상변형하면서 히터부(32)로 제공되는 전원을 차단하여 히터부(32)의 구동을 중지함으로써 온수 및 배출관(13)의 과열을 미연에 방지한다.

또한, 하우징(20)의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 하우징(20) 외면에 설치된 제2 바이메탈(80)의 형상이 변형되면서 히터부(32)로 제공되는 전원을 차단하여 히터부(32)의 구동을 중지함으로써 열화에 의한 하우징(20)의 손상을 미연에 방지한다.

다시 말하면, 제1 바이메탈(70) 및 제2 바이메탈(80)은 배출관(13)의 온도 또는 하우징(20)의 온도 중 어느 하나의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 제1 바이메탈(70) 또는 제2 바이메탈(80) 중 어느 하나가 형상 변형되면서 가열수단(30)으로 제공되는 전원을 차단함으로써 과가열된 온수의 높은 온도에 의해 사용자가 화상을 입는 등 안전사고를 미연에 방지할 뿐 아니라 배출관(13) 및 하우징(20)의 과열을 미연에 방지하여 수명을 크게 향상시킨다.

한편, (+)전극(51)과, (-)전극(52)이 전기적으로 연결되는 경우 발생되는 저항값에 따라 온수의 온도를 측정하고, 설정온도와 측정된 온수의 온도를 비교분석한 후 히터부를 제어함으로써 온수의 온도를 용이하게 조절할 수 있다.

본 실시예에서는 온수의 온도를 조절하기 위해 수위센서(50)의 저항값이 사용되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 일반적인 온도센서(60)가 사용될 수 있다.

여기서, 온도센서(60)는 하우징(20)의 내부 하측에 설치되고, 하우징(20) 또는 외부로 배출되는 가열유체의 온도를 감지하며, 하우징(20) 또는 가열유체의 온도가 미리 설정된 기준온도를 초과하는 상기 가열수단(30)으로 제공되는 전원을 차단하도록 차단신호를 발생함으로써 배출되는 온수의 온도를 조절하도록 할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 본체 11 : 수용공간
12 : 유입관 13 : 배출관
20 : 하우징 21 : 수납공간
30 : 가열수단 31 : 지지부
32 : 히터부 40 : 벤트부
41 : 벤트공 50 : 수위센서
51 : (+)전극 52 : (-)전극
60 : 온도센서 70 : 제1 바이메탈
80 : 제2 바이메탈

Claims (4)

1. 일측에 외부로부터 가열유체가 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에 유입된 가열유체가 외부로 배출되는 배출구가 형성되며, 내부에 수용공간이 형성된 본체와;
   상기 본체의 외측에 상기 본체를 감싸도록 설치되는 하우징과;
   상기 본체의 일측에 결합되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 유입구로 유입된 상기 가열유체를 가열하는 가열수단과;
   상기 하우징의 일측으로부터 외측방향으로 연장형성되고, 일측에 상기 수용공간과 연통되는 벤트공이 형성된 벤트부와;
   상기 배출구가 형성된 상기 하우징의 일측에 설치되고, 상기 배출구로 배출되는 상기 가열유체의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 변형되면서 상기 가열수단으로 제공되는 전원을 차단하는 제1 바이메탈; 및
   상기 하우징의 외면 일측에 설치되고, 상기 하우징의 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우 형상이 변형되면서 상기 가열수단으로 제공되는 전원을 차단하는 제2 바이메탈을 더 포함하되,
   상기 하우징은 일측에 상기 가열수단의 동작을 제어하는 기판이 수납되는 수납공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 직수형 온수공급장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 수용공간 내에 설치되고, 상기 하우징 내 가열유체의 수위를 감지하여 감지된 상기 가열유체의 수위가 미리 설정된 수위 이하인 경우 상기 가열수단의 동작이 중단되도록 구동중지신호를 발생하는 수위센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직수형 온수공급장치.
   
4. 삭제

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