KR20010084877A - 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 내부에 지그재그 형의 유도로를 형성하여 열접촉 길이를 길게 형성하고, 판재형의 히터를 이용하여 유도로를 따라 흐르는 물과 히터가 직접 접촉하여 열전달 효율이 상승되도록 한 구조를 갖는 다수개의 단일 보일러 유니트를 연결시킨 것으로, 종래의 전기 보일러에 비해 훨씬 짧은 시간내에 온수 및 증기를 얻을 수 있는 보일러이며, 보일러 크기를 줄여 소형으로 제작 가능하므로 벽걸이 식으로 실내공간에서 설치가 용이하여 설치장소를 따로 마련하지 않아도 되고, 전기 보일러의 특성상 연통이 따로 필요 없고, 적은 소요전력으로도 난방이 가능하므로 운영비용이 저렴하다. 보일러에 컴퓨터를 이용한 자동제어 방식과 원격제어 기능을 구비시켜 화재경보나 가스누출 및 인터폰 등의 기능을 구비시켜 종합적인 다기능 보일러를 구현시킬 수 있다.

Description

전기 보일러{Electric Boiler}

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 특히 판재형의 직육면체 내에 지그재그 형의 물이 흐르는 유도로를 형성하고, 그 측면에 판재형의 히터가 설치된 단일 보일러 유니트를 다수개 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 연속적으로형성되어 길이가 매우 긴 것으로 인해 원하는 소정의 온도로 된 난방수 및 온수를 얻는데 소요되는 시간이 종래에 비해 개선은 되었으나 여전히 많은 시간이 소요되고, 단일 보일러 유니트내의 공동부상에 히터가 설치되어 히터에서 발생된 열이 공동부의 측벽을 통해 간접적으로 전달되어 열효율이 다소 떨어지는 것과 히터의 공급 용량도 큰 문제점 등이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 단일 보일러 유니트 본체의 형상을 판재형의 직육면체 내에 물이 흐르는 유도로를 지그재그 형으로 형성하고, 그 일측면에 판재형의 히터를 결착시켜 히터와 순환되는 물이 직접 접촉하도록 함으로써 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 전체 외관을 도시한 사시도

도 2 는 상기 도 1 에 도시된 전기 보일러의 내부의 단일 보일러 유니트의 연결상태를 도시한 사시도

도 3 은 본 발명의 보일러에 사용된 단일 보일러 유니트의 사시도

도 4 는 상기 도 3의 A-A′선에 따른 단면도

도 5a 는 본 발명의 보일러내 물의 유도로를 도시한 도면

도 5b 는 상기 도 5a 의 B-B' 선에 따른 단면도

도 5c 는 본 발명의 보일러에 구비되는 히터를 도시한 도면

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 히터 2 : 히터 전원선

3,4 : 보일러 상,하 헤드부 5 : 결착공

7a,7b : 외부 하우징 9 : 단일 보일러 유니트 하부몸체

11 : 단일 보일러 유니트 본체 13 : 유도로 형성 안내부재

15 : 유도로 16 : 물 공급세관

17 : 보일러 물 공급 주 배관 17 : 온수 및 증기 배출세관

19 : 온수 및 증기 주 배출배관 21 : 보일러 최외부 하우징

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러는,

몸체 내부에 공급된 물이 하부에서 상부로 이동할 수 있도록 지그재그 형의 유도로가 일정간격으로 형성되고, 상기 수로가 형성된 단일 보일러 유니트 몸체의 상부에 판재형의 덮개가 결착되어 상기 수로를 따라 흐르는 온수가 히터의 일측면에서 접촉에 의한 열전달이 이루지게 한 단일 보일러 유니트와(10);

상기 각 단일 보일러 유니트(10)의 하부 일측에 각각 형성된 보일러 물 공급세관(16)의 각각에 그 단부가 각각 연결되어 물을 상기 각 단일 보일러 유니트(10)로 각각 공급하는 보일러 물 주 공급배관(17)과;

상기 각 단일 보일러 유니트(10)에서 나오는 온수를 한 곳으로 모아 외부로 유출하는 온수 및 증기 주 배출배관(19)과;

상기 각 배관(17,19)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 전체 외관을 도시한 사시도이고,

도 2 는 상기 도 1 에 도시된 전기 보일러 내부의 단일 보일러 유니트의 연결상태를 도시한 사시도이다.

참고로, 상기 도면은 전체 전기 보일러의 구조 중 순환펌프나 배관상에 형성되는 조절변 등의 주변 구성부재들은 생략하고, 보일러(10)의 외관만을 도시한 것이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보일러(20)는 다수개의 단일 보일러 유니트(10)가 다수개 횡으로 연결된 것으로, 각각의 단일 보일러 유니트(10)내로 유입된 물을 내부에 수용된 히터(1)로 가열시켜 온수 및 증기 배출 세관(18)으로 배출시키는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 도 1 에 도시된 본 발명의 전기 보일러(20)의 전체 크기는 가능한 소형으로 하여 실내의 임의의 위치에 본 발명의 보일러(20)를 용이하게 장착할수 있도록 한다. 예컨데, 본 발명의 판재 형상이 단일 보일러 유니트(10)의 전체 크기는 폭이 40∼80mm, 전체 길이는 150∼400mm 의 크기인, 비교적 작은 크기가 되도록 하여 다수개의 단일 보일러 유니트(10)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.

본 발명의 전기 보일러(20)의 내부에는 다수개의 단일 보일러 유니트(10)가 다수개 횡으로 연결되어 있으며, 상기 각 단일 보일러 유니트(10)의 상측 및 하측 헤드부(3,4)로부터 온수 및 증기 주 배출배관(19)과 물 주 공급배관(17)이 각각 연결되어 있어 각 단일 보일러 유니트(10)내로 물이 공급되고, 공급된 물은 각 단일 보일러 유니트(10)에서 가열된 후 빠져 나와 한 개의 온수 및 증기 주 배출배관(19)으로 흘러들어가게 된다.

한편, 도 3 은 본 발명의 보일러에 사용된 단일 보일러 유니트의 사시도이고,

도 4 는 상기 도 3의 A-A′선에 따른 단면도이며,

도 5a 내지 도 5c 는 본 발명의 단일 보일러 유니트 본체의 구조를 도시한 것으로,

도 5a 는 단일 보일러 유니트 본체내에 형성된 유도로의 형상을 도시한 도면이고,

도 5b 는 상기 도 5a 의 B-B' 선에 따른 단면도이며,

도 5c 는 상기 도 5a 에 도시된 단일 보일러 유니트 하부몸체의 상부에 결착되는 히터를 도시한 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기 보일러(10)는 단일 보일러 유니트(10) 내로 유입된 물이 히터에 의해 가열되는 단일 보일러 유니트 본체(11)가 판재형의 직육면체로 형성되어 있다. 즉 도 5a 에 도시된 바와 같이 본체(11)내의 유입된 물이 흐르는 유도로(15)가 지그재그 형으로 형성되어 물이 유도로(15)를 따라 흘러가면서 판재형의 히터(1)와 직접 접촉하면서 가열되도록 구성되어 있다.

상기 유도로(15)를 형성하는 유도로 형성 안내부재(13)는 길이 방향을 따라 서로 어긋나게 일정간격으로 배열되어 유도로(15)를 형성하게 하되, 그 폭(w)과 깊이(d)는 0.1∼40mm 가 유지되도록 한다. 한편, 판재형의 히터(1)는 상기 단일 보일러 유니트 하부몸체(9)의 상부에 결착되어 유도로(15)를 지나는 물과 접촉하여 물을 가열하게 된다. 이때 상기 히터(1)는 히터 전원선(2)을 통해 외부의 전원과 연결되도록 한다.

따라서 상기 단일 보일러 유니트 본체(11)내의 유도로(15)를 따라 흐르는 물은 측면에서 직접 접촉하는 히터(1)에서 발생된 열을 흡수하여 가열되고, 가열된 물은 지그재그 형의 수로(23)를 따라 하부에서 상부로 이동하게 되고, 상기 이동경로 중에서도 히터(1)로부터 발생된 열을 계속적으로 전달받아 가열되게 된다.

상기한 본 발명의 단일 보일러 유니트(10)의 구조는 물의 통로가 지그재그 형으로 되어 있어 물의 흐름 길이가 길어 물로 전달되는 가열시간이 길고, 히터(1)와 물이 직접 접촉하게 되어 있어 열손실을 최대한 줄일 수 있다.

한편, 상기 도면에 도시되지는 않았지만, 순환펌프와 조절밸브 등을 이용하여 상기 물 공급 주 배관(17)으로 공급되는 물의 압력을 조절하거나 단일 보일러 유니트(10)의 설치 수를 조절할 경우, 소정 온도의 온수를 얻는 데 까지의 소요되는 시간 및 온수량 등을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 단일 보일러 유니트 본체(11) 내의 지그재그 형의 수로의 수를 조절할 경우에도 단위시간내에 소정 온도의 온수 및 증기를 형성시키는 양을 조절할 수 있다. 예컨데, 상기 순환펌프에 의해 보일러로 공급되는 물의 유속은 상기한 점을 감안하여 (0.1∼2m)/sec 로 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 보일러(20)에 있어서 온수의 흐름은 물 공급 주 배관(17)으로부터 단일 보일러 유니트(10)로 물이 공급되는 보일러 물 공급 세관(16)이 단일 보일러 유니트 본체(11)의 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(1)에서 발생된 열은 단일 보일러 유니트 본체(11)의 내부 유도로(15)를 따라 흐르는 물과 접촉하여 물을 데우며, 데워진 물은 본체(9)의 상부로 지그재그형의 수로(15)를 따라 이동하면서 단일 보일러 유니트 본체(9)의 상부로 이동한다.

상부로 이동된 온수는 상기 도 2 에 도시된 바와 같이, 온수 및 증기 배출세관(18)을 통해 하나로 연결되는 온수 주 배출배관(19)으로 빠져 나가게 된다.

상기와 같이 각각의 단일 보일러 유니트(10)를 통해 데워진 온수는 쉽게 가열되어 빠른 시간 내에 고온으로 온도가 상승하게 되고, 또한 각각의 데워진 온수는 하나의 온수 주 배출배관(19)으로 합쳐지기 때문에 형성되는 전체 물의 양도 많아지게 된다.

그리고, 상기 본 발명의 히터(5)는 그 용량이 100∼500W 이 되게 하고, 히터의 에너지원으로 전기 뿐만 아니라 태양 에너지를 사용할 수도 있다.

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 판재형의 육면체로 된 다수개의 단일 보일러 유니트 본체내에 그 길이 방향을 따라 수로를 형성하되, 지그재그 형으로 하여 수로의 길이를 길게 하여 열접촉시간이 길도록 하고, 히터를 단일 보일러 유니트 몸체의 상부에 결착되도록 하여 흐르는 물과 히터가 직접적인 열접촉이 이루어지도록 하고 있어 종래의 전기 보일러에 비해 훨씬 짧은 시간내에 온수 및 증기를 얻어 에너지 효율을 높일 수 있다.

또한, 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 (6)

1. 전기 보일러에 있어서,

   몸체 내부에 공급된 물이 하부에서 상부로 이동할 수 있도록 지그재그 형의 유도로가 일정간격으로 형성되고, 상기 수로가 형성된 단일 보일러 유니트 몸체의 상부에 판재형의 덮개가 결착되어 상기 수로를 따라 흐르는 온수가 히터의 일측면에서 접촉에 의한 열전달이 이루지게 한 단일 보일러 유니트와(10);

   상기 각 단일 보일러 유니트(10)의 하부 일측에 각각 형성된 보일러 물 공급세관(16)의 각각에 그 단부가 각각 연결되어 물을 상기 각 단일 보일러 유니트(10)로 각각 공급하는 보일러 물 주 공급배관(17)과;

   상기 각 단일 보일러 유니트(10)에서 나오는 온수를 한 곳으로 모아 외부로 유출하는 온수 및 증기 주 배출배관(19)과;

   상기 각 배관(17,19)과 연결되어 공급 또는 배출되는 물의 속도와 양을 조절하는 순환펌프 및 제어변을 포함하는 전기 보일러
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단일 보일러 유니트 본체에 형성된 지그재그형의 유도로의 폭과 깊이는 0.1∼40mm 로 하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러
3. 제 1 항에 있어서,

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

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

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

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