KR102306361B1 - 온수 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 투입량 대비 열효율을 높이고 유출 압력을 높이며 또한 공급 온수의 오염도를 낮출 수 있도록 하는 온수 공급 장치에 관한 것으로, 제1 방향의 유입관; 상기 유입관 내에 설치되어 상기 유입관의 입구를 통해 유입된 상온수에 진동을 가하고 소용돌이를 발생하기 위한 소용돌이발생부; 상기 유입관의 출구에 연결되고 상기 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 설치된 복수의 유동관; 상기 복수의 이웃하는 유동관을 순차 연결하되 상부와 하부를 번갈아가며 연결하는 연결관; 상기 유동관의 입구를 통해 유입되어 출구를 통해 유출되는 물의 유로를 나선형으로 안내하도록 상기 각 유동관 내에 상기 제2 방향을 따라 나선형으로 설치된 발열체; 상기 복수의 유동관의 후단에 연결된 제1 방향의 유출관; 상기 유출관의 출구에 설치된 온수공급탱크; 및 이온을 발생시키고 발생된 이온을 가압 용해시켜 상기 유입관의 유입구를 통해 유입된 상온수에 투입하기 위한 정수장치를 포함할 수 있다.

Description

온수 공급 장치{Apparatus for supplying hot water}

본 발명은 온수를 공급하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 투입량 대비 열효율을 높이고 유출 압력을 높이며 또한 공급 온수의 오염도를 낮출 수 있도록 하는 온수 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 보일러를 포함하는 온수공급장치는 가정용과 공업용을 포함하여 물을 일정한 온도까지 끓이기 위한 장치로서, 등유 등의 액화연료 또는 가스 등의 기체 연료를 연소시켜 발생하는 연소열을 열원으로 사용하여 물을 끓이는 방식으로 구성되어져 있다.

종래의 석유나 가스를 이용한 보일러는 연통으로 열이 빠져나가거나 불완전연소 등에 따라 그 열효율이 매우 떨어지고, 연소과정에서 많은 양의 가스를 발생시켜 환경오염이나 미세먼지 발생의 원인이 되고 있다.

한편, 전기를 이용한 전기보일러는 급수관을 통해 유입된 냉수를 전기히터를 통해 가열하여 온수를 가열하는 것으로, 온수를 가열하는 방법에 따라 저탕식 보일러와 급탕식 보일러로 나뉜다.

저탕식 전기보일러는 급수관을 통해 대형으로 구비된 난방가열탱크에 저수된 저온수를 저수조에 설치된 전기히터를 통해 고온으로 가열하여 배수관으로 배출한다. 이때, 난방가열탱크에 저수된 물은 전기히터에 의해 서서히 가열되며, 온도차에 의해 난방가열탱크의 내부를 순환하면서 전체적으로 가열된다. 즉, 난방가열탱크에 저수된 물은 시간이 경과함에 따라 전체적으로 가열된다.

그러나 저탕식 전기보일러는 전기히터가 빠른 시간 내에 난방가열탱크의 전부분에 걸쳐 가열하지 못하므로 난방가열탱크내에 저장된 물을 가열하는데 많은 시간이 소요되고 난방가열탱크의 크기로 인해 설치장소에 제약을 받는 문제점이 있다.

또한, 히터가 열에 의하여 쉽게 부식되어 효율이 현저히 떨어지며 히터가 부식에 의해 빈번한 수리가 요구되고, 전기의 유입량에 비하여 열효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

급탕식 보일러는 대용량의 전기히터 의해 순간적으로 가열하여 냉수를 온수로 전환하는데 신속하고 별도의 온수탱크가 사용되지 않으므로 소형으로 구비하여 벽걸이 형태로도 사용이 가능하므로 소형의 실내를 난방하거나 순간온수기용으로 많이 사용되고 있다.

그러나 종래의 급탕식 전기보일러는 전기히터에 순간적으로 과부하가 걸려 발생된 열이 작동수로 충분히 전달되지 못할 경우 보일러의 잦은 고장을 유발할 수 있고, 대량의 작동수를 가열할 경우, 전기소비량 증가에 따른 경제적인 부담이 커지게 되는 문제점이 있다.

또한, 가열된 작동수가 고온발생장치 외부로 유출될 때 유출압력이 낮아 먼 거리까지 고온의 작동수를 보내기가 용이하지 않아 농업용, 공업용 등 대용량으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.

또한 전기보일러 또는 석유나 가스를 이용한 보일러 등의 온수는 기존의 물탱크속의 온수를 이용하다 보니 물탱크의 오염상태나 물의 오염상태 때문에 식기나 음식물 등을 세척하는데 문제점이 있고 주기적으로 물을 빼는 사후 관리를 해야 한다는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2010-0021255호(2010.02.24.)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 전기 투입량 대비 열효율을 높이고 유출 압력을 높이며 또한 공급 온수의 오염도를 낮출 수 있도록 하는 온수 공급 장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 온수 공급 장치는, 제1 방향의 유입관; 상기 유입관 내에 설치되어 상기 유입관의 입구를 통해 유입된 상온수에 진동을 가하고 소용돌이를 발생하기 위한 소용돌이발생부; 상기 유입관의 출구에 연결되고 상기 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 설치된 복수의 유동관; 상기 복수의 이웃하는 유동관을 순차 연결하되 상부와 하부를 번갈아가며 연결하는 연결관; 상기 유동관의 입구를 통해 유입되어 출구를 통해 유출되는 물의 유로를 나선형으로 안내하도록 상기 각 유동관 내에 상기 제2 방향을 따라 나선형으로 설치된 발열체; 상기 복수의 유동관의 후단에 연결된 제1 방향의 유출관; 상기 유출관의 출구에 설치된 온수공급탱크; 이온을 발생시키고 발생된 이온을 가압 용해시켜 상기 유입관의 유입구를 통해 유입된 상온수에 투입하기 위한 정수장치; 상기 온수공급탱크내의 온수의 온도와 상기 발열체의 온도를 감지하기 위한 온도센서, 및 상기 온수공급탱크로부터 출수되는 온수의 수압을 감지하기 위한 수압센서를 포함하는 센서부; 및 상기 감지된 온도 정보 및 수압 정보를 기초로 상기 발열체의 발열 정도, 상기 소용돌이발생부의 진동 정도 및 소용돌이 발생 정도를 제어하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 발열체는 상기 유동관의 길이 방향을 따라 그 유동관의 중앙에 위치된 막대형 발열부재와, 상기 막대형 발열부재의 둘레에 상기 유동관의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 나선면을 이룬 나선날개로 형성된 나선형 발열부재를 포함할 수 있고, 상기 나선날개의 표면상에 돌출 형성된 복수개의 돌기를 더 포함할 수 있다.

상기 발열체는 상기 유동관의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 일정폭의 나선면을 가진 나선형의 발열부재를 포함할 수 있고, 상기 나선면의 표면상에 돌출 형성된 복수개의 돌기를 더 포함할 수 있다.

상기 온수공급탱크로부터 출수되는 온수를 일정 경로로 순환시킨 다음 상기 유입관으로 되돌리기 위한 순환관을 더 포함할 수 있다.

상기 정수장치는 가압 용해된 이온을 상기 순환관을 통해 상기 유입관으로 유입되는 온수에 투입할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 전기 투입량 대비 열효율을 높여 온수 생산 비용을 절감하고, 유출 압력을 높여 먼 거리까지 고온의 작동수를 보낼 수 있으므로 농업용, 공업용 등 대용량으로 사용할 수 있으며, 또한 공급 온수의 오염도를 낮춰 물탱크를 오염도를 획기적으로 줄이면서 식기나 음식물 등의 세척 등에도 유용하게 사용할 수 있는 효과를 창출한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 온수 공급 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 발열체의 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 발열체의 구성도이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명에 따른 각 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 또는 개별 기능 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 온수 공급 장치(1)의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 온수 공급 장치(1)는 유입관(10), 소용돌이발생부(20), 유동관(30), 연결관(40), 발열체(50), 유출관(60), 온수공급탱크(70), 순환관(75), 정수장치(110), 센서부(120), 제어부(130), 및 전원부(140)를 포함할 수 있다.

유입관(10)은 제1 방향으로 설치되어 온수를 생성하기 위한 원수 예를 들어 상온수를 고온발생장치(100)로 유입하는 유로를 형성하기 위한 것이다.

소용돌이발생부(20)는 유입관(10) 내에 설치되어 유입관(10)의 입구를 통해 유입된 상온수에 진동을 가하고 소용돌이를 발생하기 위한 것으로, 유입된 물 분자에 진동을 가하여 1차 가열하고 소용돌이를 발생하여 추진력을 더해 출력할 수 있다.

유동관(30)과 연결관(40)은 유입관(10)을 통과한 물이 지그재그 유로를 따라 유동한 후 유출관(60)을 통해 유출되도록 하기 위한 것으로서, 예를 들어, 유동관(30)은 유입관(10)의 출구에 연결되고 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 복수개 설치되며, 복수의 이웃하는 유동관(30)과 유동관(30)은 연결관(40)을 통해 순차 연결되되, 연결관(40)은 유동관(30)의 상부와 하부를 번갈아가며 연결하여 'ㄹ'자 형태의 지그재그 유로를 형성할 수 있다.

발열체(50)는 각 유동관(30) 내에 설치되어 유동관(30)을 통과하는 물에 열을 가해 온수를 생성하되, 각 유동관(30) 내에 유동관(30)의 길이 방향(즉, 제2 방향)을 따라 나선형으로 설치되어, 각 유동관(30)의 입구를 통해 유입되어 출구를 통해 유출되는 물의 유로를 나선형으로 안내하여 유동관(30) 내에서 와류를 형성할 수 있다.

유출관(60)은 복수의 유동관(30)의 후단에 제1 방향으로 연결되어 유동관(30)을 통과하면서 발열체(50)에 의해 덮여지고 와류로 형성되어 추진력이 더해진 온수를 출수하여 온수공급탱크(70)로 제공하거나 또는 외부로 직접 제공하여 식기 또는 음식물 세척 등의 생활 온수로 사용할 수 있도록 할 수 있다.

온수공급탱크(70)는 유출관(60)의 출구에 설치되어 온수를 일정량 저장하고 필요에 따라 공급하기 위한 것이다.

순환관(75)은 온수공급탱크(70)로부터 출수되는 온수를 일정 경로로 순환시킨 다음 유입관(10)으로 되돌리기 위한 것으로, 예를 들어, 보일러 배관 등으로 사용될 수 있다.

온수공급탱크(70)와 순환관(75)은 선택적으로 구성될 수 있다.

정수장치(110)는 양이온 또는 음이온을 발생시키고 발생된 이온을 가압 용해시켜 유입관(10)의 입구를 통해 유입된 상온수 또는 순환관(75)을 통해 유입관(10)으로 유입되는 온수에 투입하기 위한 것이다.

센서부(120)는 온도를 감지하기 위한 온도 센서, 수압을 감지하기 위한 수압센서, 및 물의 오염도를 감지하기 위한 오염 센서 등를 포함하는 것으로, 온도 센서는 유출관(30) 또는 온수공급탱크(70) 내의 온수의 온도와 발열체(50)의 발열 온도를 실시간 감지하고, 수압 센서는 유출관(30) 또는 온수공급탱크(70)로부터 출수되는 온수의 수압을 실시간 감지할 수 있다.

제어부(130)는 센서부(120)를 통해 감지된 각종 온도 정보, 수압 정보, 및/또는 오염 정보 등을 기초로 발열체(50)의 발열 정도, 소용돌이발생부(20)의 진동 정도, 소용돌이 발생 정도, 이온 발생 및 투입량 등을 제어하기 위한 것이다.

제어부(130)는, 일 예로 온수의 온도가 설정된 기준보다 낮거나 높다면 발열체(50)의 발열 정도를 제어하여 온수의 온도가 설정된 기준이 되도록 할 수 있고, 다른 예로 온수의 출수압이 설정된 기준보다 낮을 경우 소용돌이발생부(20)의 소용돌이 발생 정도를 제어하여 온수의 출수압이 설정된 기준 이상이 되도록 할 수 있으며, 또 다른 예로 온수의 오염 정도에 따라 정수장치(110)에서 발생하는 이온의 종류와 이온의 발생량 및 투입량을 제어하여 오염된 물이 양질의 물로 정수되도록 할 수 있다.

전원부(140)는 온수 공급 장치(1)에 전원을 제공하기 위한 것으로, 예를 들어, 태양광 발전 장치(미도시)를 이용하여 축적된 에너지를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 예에 따른 발열체(50)의 구성도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 발열체(50)는 유동관(30)의 길이 방향을 따라 그 유동관(30)의 중앙에 위치된 막대형 발열부재(51)와, 막대형 발열부재(51)의 둘레에 유동관(30)의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 나선면을 이룬 나선날개로 형성된 나선형 발열부재(53)를 포함하여 형성될 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, 발열체(50)는 유동관(30)의 길이 방향을 따라 그 유동관(30)의 중앙에 위치된 막대형 발열부재(51)와, 막대형 발열부재(51)의 둘레에 유동관(30)의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 나선면을 이룬 나선날개로 형성된 나선형 발열부재(53)와, 나선날개(53)의 표면상에 돌출 형성된 복수개의 돌기(55)를 포함하여 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 발열체의 구성도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 발열체(50)는 유동관(30)의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 일정폭의 나선면을 가진 나선형의 발열부재(53)를 포함하여 형성될 수 있다.

도3의 (b)를 참조하면, 발열체(50)는 유동관(30)의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 일정폭의 나선면을 가진 나선형의 발열부재(53)와, 나선형의 발열부재(53)의 나선면의 표면상에 돌출 형성된 복수개의 돌기(55)를 포함하여 형성될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 소용돌이발생부(20) 및 나선형 발열체(50)에 의해 와류가 형성되어 빠른 시간 내에 유입된 물의 온도를 고온 상태로 올릴 수 있어 저 전류로 에너지효율을 극대화시킬 수 있고 작동수가 외부로 유출될 때 압력이 상승하여 먼 거리까지 열손실 없이 고온의 온수를 이송시킬 수 있다.

즉, 소용돌이발생부(20)에서 1차 진동 가열되고 와류로 형성되어 유동관(30)으로 입수된 물은 나선형 발열체(50)의 나선날개의 나선면(53)을 따라 나선형으로 안내되면서 흐르게 되어 물과 발열체(50) 간의 접촉면적을 최대화하면서 물이 가열되므로 열효율을 극대화함과 이울러 2차 와류를 형성하여 추진력이 더욱 향상된다.

또한, 소용돌이발생부(20)의 소용돌이 발생 정도를 제어하여 온수의 출수압이 설정된 기준 이상이 되도록 할 수 있으며, 온수의 오염 정도에 따라 정수장치(110)에서 발생하는 이온의 종류와 이온의 발생량 및 투입량을 제어하여 오염된 물이 양질의 물로 정수되도록 할 수 있다.

따라서 전기 투입량 대비 열효율을 높여 온수 생산 비용을 절감하고, 유출 압력을 높여 먼 거리까지 고온의 작동수를 보낼 수 있으므로 농업용, 공업용 등 대용량으로 사용할 수 있으며, 또한 공급 온수의 오염도를 낮춰 물탱크를 오염도를 획기적으로 줄이면서 식기나 음식물 등의 세척 등에도 유용하게 사용할 수 있다.

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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: 유입관
20: 소용돌이발생부
30: 유동관
40: 연결관
50: 발열체
60: 유출관
70: 온수공급탱크
75: 순환관
110: 정수장치
120: 센서부
130: 제어부
140: 전원부

Claims (5)

1. 제1 방향의 유입관;
   상기 유입관 내에 설치되어 상기 유입관의 입구를 통해 유입된 상온수에 진동을 가하고 소용돌이를 발생하기 위한 소용돌이발생부;
   상기 유입관의 출구에 연결되고 상기 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 설치된 복수의 유동관;
   상기 복수의 이웃하는 유동관을 순차 연결하되 상부와 하부를 번갈아가며 연결하는 연결관;
   상기 유동관의 입구를 통해 유입되어 출구를 통해 유출되는 물의 유로를 나선형으로 안내하도록 각각의 상기 유동관 내에 상기 제2 방향을 따라 나선형으로 설치된 발열체;
   복수의 상기 유동관의 후단에 연결된 제1 방향의 유출관;
   상기 유출관의 출구에 설치된 온수공급탱크;
   이온을 발생시키고 발생된 이온을 가압 용해시켜 상기 유입관의 유입구를 통해 유입된 상온수에 투입하기 위한 정수장치;
   상기 온수공급탱크내의 온수의 온도와 상기 발열체의 온도를 감지하기 위한 온도센서, 온수의 오염 정도를 감지하기 위한 오염센서, 및 상기 온수공급탱크로부터 출수되는 온수의 수압을 감지하기 위한 수압센서를 포함하는 센서부; 및
   상기 감지된 온도 정보, 오염 정도 정보 및 수압 정보를 기초로 상기 발열체의 발열 정도, 상기 정수장치에서 발생하는 이온의 종류와 이온의 발생량과 투입량, 및 상기 소용돌이발생부의 진동 정도와 소용돌이 발생 정도를 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열체는 상기 유동관의 길이 방향을 따라 그 유동관의 중앙에 위치된 막대형 발열부재와, 상기 막대형 발열부재의 둘레에 상기 유동관의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 나선면을 이룬 나선날개로 형성된 나선형 발열부재와, 상기 나선날개의 표면상에 돌출 형성된 복수개의 돌기를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발열체는 상기 유동관의 길이 방향과 일정 각도를 유지하는 일정폭의 나선면을 가진 나선형의 발열부재를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 온수공급탱크로부터 출수되는 온수를 일정 경로로 순환시킨 다음 상기 유입관으로 되돌리기 위한 순환관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 정수장치는 가압 용해된 이온을 상기 순환관을 통해 상기 유입관으로 유입되는 온수에 투입하는 것을 특징으로 하는 온수 공급 장치.

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