KR20010084150A - 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 본체 외측면에 형성된 공급수 수로의 형상을 물의 흐름이 원활하도록 일정한 크기의 횡방향 수로를 상하 일정 간격으로 다수개 형성하고, 상기 횡방향 수로를 따라 가열된 온수가 상부로 이동할 수 있도록 종방향 수로를 길이 방향으로 다수개 형성함에 의해 보다 짧은 시간내에 소정의 온수를 얻을 수 있고, 상기 얻어진 온수나 증기를 난방기의 발열관으로 공급함으로써 전기의 공급만 있으면 장소에 관계없이 용이하게 사용할 수 있고, 종래의 온수 및 증기를 이용한 난방시스템에서 구비해야 하는 배관이 필요 없고, 소요전력이 낮으므로 보일러의 운영에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 보일러 본체의 하우징내 예약 및 알람기능을 구비시켜 필요한 시간에만 가동이 되게 하여 보다 효율적인 보일러의 운용을 도모할 수 있다.

Description

전기 보일러{Electric Boiler}

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 특히 히터가 설치된 단일 보일러 유니트 본체의 원주 둘레를 따라 일정 폭의 횡방향 수로를 상하 일정간격으로 형성하고, 상기 횡방향 수로를 흐르는 물이 상부로 이동될 수 있도록 길이 방향으로 종방향 수로를 형성한 다수개의 단일 보일러 유니트를 연결하여 짧은 시간내에 원하는 소정의 온수 및 증기를 공급할 수 있는 에너지 절약형 전기 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기 보일러는 연료를 연소실내에서 연소시키거나 전기히터 등에서 발생되는 열로 물을 가열하여 증기 또는 온수를 만들고 이것을 필요로 하는 곳에 공급하는 장치이다.

상기 보일로의 용도로는 발전용, 선박용, 공장용, 난방용 등 크게는 발전사업용에서 작게는 가정 난방용까지 그 사용이 광범위하다.

상기 보일러 중 특히 가정이나 건물 등에서 사용하고 있는 종래의 보일러 형태는 연소재료로 기름을 사용하는 기름 보일러, 가스 보일러, 전기 보일러 등이 있다.

상기한 종래의 보일러에 있어서, 가스 보일러에 있어서는 가스가 누출됨에 따른 질식사의 위험성, 폭발의 위험성 및 연통을 설치해야 하는 등의 문제점이 있으며, 기름(등유) 보일러에 있어서는 원유단가의 상승으로 고비용이 소요되며, 일정량의 연료가 소진된 후에는 매번 기름을 체크하여 보충해 주어야 하는 번거로움이 있으며, 연통을 설치해야 하는 등의 문제점이 있다.

또한 연통을 설치하지 않아도 되는 종래의 심야 전기 보일러에 있어서는, 온수의 사용이 불가능하고 심야에만 전기를 공급받음으로써 필요에 따라 자유롭게 사용할 수 없는 불편이 따르고, 설치시 고비용이 소요되며, 보일러의 크기 또한 커서 설치에 따른 장소의 점유공간이 크다는 단점이 있다.

또한, 상기한 각 보일러를 운영하는 데 따른 비용을 고려하면, 월 소요연료비는 약 15만 내지 20만원에 이르러 보다 넓은 공간이나 지속적인 난방이 요하는 경우에는 보일러의 사용에 따른 비용부담이 크게 작용하게 되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 감안하여 짧은 시간내에 원하는 온도의 난방수 및 온수를 얻어 공급할 수 있는 전기 보일러가 제시되어 있다. 즉, 상기 전기 보일러는 본 출원인이 2000.1 18 일자로 특허출원한 것으로(특허출원 제2000-2261호), 그 주요 구성은 단일 보일러 유니트의 외측 원주 둘레를 따라 소량의 물만이 흐를 수 있는 난방수 통로가 연속적으로 형성되고, 단일 보일러 유니트의 내부 공동부에 전기 히터가 삽착되어 있음과 동시에 열을 전달하는 열매가 충진되어 있는 구조로 되어 있다.

상기한 구조로써 열을 발생시키는 히터 주위로 일정 크기의 공간 내부로 맴돌아 흐르는 소량의 물만을 빠른 시간내에 세팅된 온도까지 올릴 수 있고, 순환되는 물의 속도를 또한 조절함에 의해 최소의 열량으로 원하는 난방수 및 온수를 얻게 하고 있다.

그러나 상기한 개선된 전기 보일러에 있어서, 단일 보일러 유니트의 외측 둘레로 형성된 물이 흐르는 통로의 공간이 대체로 좁고 원주 둘레를 따라 연속적으로 형성되어 길이가 매우 긴 것으로 인해 원하는 소정의 온도로 된 난방수 및 온수를 얻는데 소요되는 시간이 종래에 비해 개선은 되었으나 여전히 많은 시간이 소요되고, 히터의 공급 용량도 큰 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 단일 보일러 유니트 본체의 둘레에 형성된 수로의 형상을 횡방향 수로와 종방향 수로의 형상으로 개선시켜 물의 흐름을 보다 원활히 되도록 하고, 최소의 열량으로 소기의 원하는 난방수 및 온수를 얻게 함으로써 종래의 전기 보일러의 사용 및 설치에 따른 비용을 줄일 수 있고, 에너지의 효율적인 운용을 도모할 수 있는 에너지 절약형 전기 보일러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 보일러의 외관을 도시한 사시도

도 2 는 상기 도 1 에 도시된 전기 보일러의 내부에 단일 보일러 유니트의 연결 상태를 도시한 사시도

도 3 은 상기 도 2 의 A-A′선에 따른 단면도

도 4 와 도 5 는 단일 보일러 유니트의 본체 구조를 도시한 사시도

도 6a 는 상기 도 5 의 평면도

도 6b 는 상기 도 5의 B-B' 선에 따른 단면도

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 외부 하우징 3 : 히터 연결 전원선

5 : 히터(heater) 7 : 온수 및 증기 배출배관

9 : 물 공급 주 배관 10 : 전기 보일러

11 : 단일 보일러 유니트 13 : 온수 및 증기 배출세관

15 : 보일러 물 공급 세관 17 : 단일 보일러 유니트 하우징

19 : 단일 보일러 유니트 본체 21 : 횡방향 수로

23 : 종방향 수로 25 : 돌출부

27 : 공동부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러는,

내부가 일정 크기의 공동부로 된 원통형의 단일 보일러 유니트 본체(19)의 둘레로 일정폭의 횡방향 수로(21)가 상하 일정 간격으로 다수개 형성되고, 상기 각 횡방향 수로(21)를 따라 흐르는 온수가 상부로 이동할 수 있도록 상기 횡방향 수로(21)를 가로 지르며 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 길이 방향을 따라 종방향 수로(23)가 형성되고, 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 내부에 히터(5)가 장착되며, 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 외측면을 하우징(17)이 감싸는 구조로 된 단일 보일러 유니트(11)와;

상기 각 단일 보일러 유니트(11)의 하부 일측에 각각 형성된 보일러 물 공급세관(15)의 각각에 그 단부가 각각 연결되어 물을 상기 각 단일 보일러 유니트(11)로 각각 공급하는 보일러 물 주 공급배관(9)과;

상기 각 단일 보일러 유니트(11)에서 나오는 온수를 한 곳으로 모아 외부로 유출하는 온수 및 증기 주 배출배관(7)과;

상기 각 배관(7,9)과 연결되어 공급 또는 배출되는 물의 속도와 양을 조절하는 순환펌프 및 제어변을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 보일러의 외관을 도시한 사시도이고,

도 2 는 상기 도 1 에 도시된 전기 보일러의 내부에 단일 유니트 보일러의 연결 상태를 도시한 사시도이며,

도 3 은 상기 도 2 의 A-A′선에 따른 단면도이다.

상기 도면 중 도 1 은 도시된 바와 같이, 전체 전기 보일러의 구조 중 순환펌프나 배관상에 형성되는 조절변 등의 주변 구성부재들은 생략하고, 보일러(10)의 전체 외관만을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 전기 보일러(10)는 상기 도 1 과 도 2 에 도시된 바와 같이, 다수개의 단일 보일러 유니트(11)가 다수개 횡으로 연결된 것으로, 각각의 단일 보일러 유니트(11)내로 유입된 물을 내부에 수용된 히터(5)로 가열시켜 온수 배출배관(7)으로 배출시키는 구조로 되어 있다.

즉, 각각의 단일 보일러 유니트(11) 내로 물 공급 세관(15)을 통해 물이 각각 유입되면, 각 단일 보일러 유니트 본체(19) 둘레로 형성된 수로(21,23)를 따라 흐르는 물을 가열시키고, 가열된 온수는 각각의 온수 배출세관(13)을 통해 흘러나가 한 개의 온수 주 배출배관(7)으로 합쳐져 배출된다.

또한, 상기 도 1 에 도시된 본 발명의 전기 보일러(10)의 전체 크기는 가능한 소형으로 하여 실내의 임의의 위치에 본 발명의 보일러(10)를 용이하게 장착할 수 있도록 한다. 예컨데, 본 발명의 단일 보일러 유니트(11)의 전체 크기는 그 직경이 40∼80mm, 전체 길이는 150∼400mm 의 크기인, 비교적 작은 크기가 되도록 하여 다수개의 단일 보일러 유니트(11)가 다수개 결합되어도 종래의 일반 보일러의 크기에 비해 매우 작은 크기가 되게 한다. 그리고 보일러(10)의 전체 중량은 약 20∼30kg 정도 되게 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 4 와 도 5 는 단일 보일러 유니트의 본체 구조를 도시한 사시도이고,

도 6a 는 상기 도 5 의 평면도이며,

도 6b 는 상기 도 5의 B-B' 선에 따른 단면도이다.

상기 각 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에서 사용하고 있는 단일 보일러 유니트(11)의 구조는 내부가 비어 있는 원통형 부재로 되고, 그 외측면에 원주방향으로 소정 깊이의 홈으로 형성된 횡방향 수로(21)가 상하 일정간격으로 형성되고, 상기 횡방향 수로(21)를 흐르는 물이 가열된 후 상부로 이동할 수 있도록 종방향 수로(23)가 그 길이 방향으로 형성되어 있는 단일 보일러 유니트 내부 본체(19)와,상기 내부 본체(19)의 외측면을 감싸고 있는 외부 하우징(17)으로 구성되어 있다. 이때 상기 종방향 수로(23)는 도 6a 에 도시된 바와 같이, 본체의 원주 둘레로 일정간격 다수개 형성되어 있다. 이때 상기 수로(21,23)를 형성하는 홈의 형상은 정사각형, 직사각형, 원형중 임의의 어느 한 형상으로 할 수 있으며, 크기는 정사각형인 경우 한변의 길이가 0.5mm∼50mm(원형인 경우 직경)로 하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 내부 본체(19)의 외측면으로 형성된 횡방향 수로(23)를 따라 흐르는 물은 내부에 장착된 히터(5)로부터 발생된 열을 흡수하여 가열되고, 가열된 물은 종방향 수로(23)를 따라 하부에서 상부로 이동하게 되고, 상기 이동경로중 또한 히터로부터 발생된 열을 전달받아 가열되게 된다.

상기한 단일 보일러 유니트(11)의 구조는 우선, 물의 통로가 넓어 물의 흐름이 원활할 뿐만 아니라 접촉면적이 넓어서 보다 짧은 시간 내에 소정의 온도로 물을 가열시킬 수 있다.

한편, 상기 도면에 도시되지는 않았지만, 순환펌프와 조절밸브 등을 이용하여 상기 물 공급 주 배관(9)으로 공급되는 물의 압력을 조절하거나 단일 보일러 유니트(11)의 수를 조절할 경우, 소정 온도의 온수를 얻는 데 까지의 소요되는 시간 및 온수량 등을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 단일 보일러 유니트 본체(19)의 형상에 있어서, 원주상으로 형성되는 횡방향 수로(21)와 종방향 수로(23)의 수를 조절할 경우에도 상기 가열시간 및 온수량을 조절할 수 있다. 예컨데, 상기 순환펌프에 의해 보일러로 공급되는 물의 유속을 (0.1∼2m)/sec 로 조절하도록 한다.

한편, 본 발명의 보일러(10)에 있어서 온수의 흐름은 물 공급 주 배관(9)으로부터 단일 보일러 유니트(11)로 물이 공급되는 보일러 물 공급 세관(15)이 단일 보일러 유니트 본체의 하부에 형성되어 있으므로 공급되는 물의 압력으로 물의 순환속도를 조절할 수 있다.

다음으로, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 전기 보일러의 동작 및 작용에 대해 설명한다.

먼저, 히터(5)에서 발생된 열은 단일 보일러 유니트(11)의 내부 공동부를 통해 단일 보일러 유니트 본체(19)의 외주면에 형성된 수로(23)를 따라 흐르는 물에 열을 공급하여 물을 데우며, 데워진 물은 본체(19)의 상부로 종 방향 수로(23)를 따라 이동하면서 단일 보일러 유니트 본체(19)의 상부로 이동한다.

상부로 이동된 온수는 상기 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 온수 배출세관(13)을 통해 하나로 연결되는 온수 주 배출배관(7)으로 빠져 나가게 된다.

상기와 같이 각각의 단일 보일러 유니트(11)를 통해 데워진 온수는 쉽게 가열되어 빠른 시간 내에 고온으로 온도가 상승하게 되고, 또한 각각의 데워진 온수는 하나의 온수 주 배출배관(7)으로 합쳐지기 때문에 형성되는 전체 물의 양도 많아지게 된다.

그리고, 상기 본 발명의 히터(5)는 그 용량이 100∼500W 로서, 히터 표면에서의 발열온도는 대략 800℃까지 상승하나 열전달 과정 중 열손실 등으로 인해 자체 발열온도가 100℃∼200℃ 까지 상승시킬 수 있는 것으로 한다. 또한 상기 히터의 에너지원으로 태양 에너지를 사용할 수도 있다.

한편, 상기한 본 발명의 전기 보일러를 이용하여 실제 온수를 형성한 결과, 상기 본 출원인이 기 출원한 특허(특허출원 제2000-2261호)에서의 경우보다 훨씬 짧은 시간내에 온수를 얻게 되는 결과를 얻을 수 있었다.

또한 상기 본 발명의 보일러를 구동시킴에 있어서, 리모콘 등을 이용한 외부 콘트롤 시스템으로 구동할 수 있게 하여 홈 오토메이션의 역할, 예컨데 가스누출이나 화재발생 감지 및 외부인의 칩입 등을 감지할 수 있는 기능을 추가시킬 수 있으며, 더 나아가 보일러내에 시간을 알려주는 알람기능, 오디오 기능, 전화, 인터폰 기능등을 동시에 구비시킬 수 있다. 또한, 외부설정모드로 인터넷을 통한 보일러 감시나 인터넷 휴대폰을 통한 온도설정, 홈오토 기능 검색 등을 할 수 있도록 콘트롤러를 제작할 경우 보일러의 기능을 한층 향상시킬 수 있다.

아울러, 난방수나 온수의 온도를 조절함에 있어서, 각 배관의 출구의 온도와 입구의 온도를 각각 감지하여 비례제어 방식으로 히터의 용량(전압 및 전류)을 자동으로 조절할 수 있도록 하고, 보일러의 작동과 꺼짐을 예약 프로그램에 의해 작동시간 및 실내의 온도를 보일러 자체에서 실행하도록 할 수 있으며, 더 나아가 상기 작동 프로그램을 네트웍에 연결시켜 인터넷상에서도 보일러의 작동을 실현할 수 있도록 할 수 있다.

이상 상술한 바와 같은, 본 발명의 전기 보일러는 다수개의 단일 보일러 유니트 본체 외측면에 형성된 공급수 수로의 형상을 물의 흐름이 원활하도록 일정한 크기의 횡방향 수로를 상하 일정 간격으로 다수개 형성하고, 상기 횡방향 수로를따라 가열된 온수가 상부로 이동할 수 있도록 종방향 수로를 다수개 형성함에 의해 보다 짧은 시간내에 온수 및 증기를 얻어 에너지 효율을 높일 수 있으며, 단일 보일러 유니트를 이용하여 보일러 크기를 줄여 소형으로 제작 가능하므로 벽걸이 식으로 실내공간에서 설치가 용이하여 설치장소를 따로 마련하지 않아도 되며, 전기 보일러의 특성상 연통이 따로 필요 없고, 난방수가 원하는 소정의 평균온도에 도달한 경우, 소요 전력이 100W∼200W 으로도 난방이 가능하므로 운영비용이 저렴하다.

또한 본 발명의 전기 보일러는 보일러 작동에 따른 소음이 전혀 없으며, 보일러의 제어를 컴퓨터를 이용한 자동제어 방식과 원격제어 기능을 구비시켜 화재경보나 가스누출 및 인터폰 등의 기능을 구비시켜 종합적인 다기능 보일러를 구현시킬 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 상기한 수정 및 변경 등의 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (7)

1. 전기 보일러에 있어서,

   내부가 일정 크기의 공동부로 된 원통형의 단일 보일러 유니트 본체(19)의 둘레로 일정폭의 횡방향 수로(21)가 상하 일정 간격으로 다수개 형성되고, 상기 각 횡방향 수로(21)를 따라 흐르는 온수가 상부로 이동할 수 있도록 상기 횡방향 수로(21)를 가로지르며 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 길이 방향을 따라 종방향 수로(23)가 형성되고, 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 내부에 히터(5)가 장착되며, 상기 단일 보일러 유니트 본체(19)의 외측면을 하우징(17)이 감싸는 구조로 된 단일 보일러 유니트(11)와;

   상기 각 단일 보일러 유니트(11)의 하부 일측에 각각 형성된 보일러 물 공급세관(15)의 각각에 그 단부가 각각 연결되어 물을 상기 각 단일 보일러 유니트(11)로 각각 공급하는 보일러 물 주 공급배관(9)과;

   상기 각 단일 보일러 유니트(11)에서 나오는 온수를 한 곳으로 모아 외부로 유출하는 온수 및 증기 주 배출배관(7)과;

   상기 각 배관(7,9)과 연결되어 공급 또는 배출되는 물의 속도와 양을 조절하는 순환펌프 및 제어변을 포함하는 전기 보일러
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 횡방향 수로 및 종방향 수로를 형성하는 홈의 형상은 정사각형, 직사각형, 원형중 임의의 어느 한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 보일러
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 홈의 크기는 정사각형인 경우 한변의 길이가 0.5mm∼50mm(원형인 경우 직경)인 것을 특징으로 하는 전기 보일러
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터의 가열원으로 전기를 사용하며, 이 경우 상기 히터의 용량은 100W∼500W 로 하는 것을 특징으로 하는 보일러
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터의 가열원으로 태양 에너지를 이용하는 것을 특징으로 하는 보일러
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 보일러의 하우징내에 원격 제어 시스템을 구비하여 리모콘에 의한 작동이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 보일러
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 순환펌프에 의해 공급되는 물의 유속을 (0.1∼2m)/sec 로 조절하는 것을 특징으로 하는 보일러