KR20020060999A - 온수기 - Google Patents

Abstract

이송된 물의 최고 온도점을 피하기에 적합한 온수기는 저장용기(2)의 외부벽(2')의 대향한 부분을 연결시키는 내부 강화수단(도 1의 9-11;도 5-18의 13-13"')로 구비된 저장용기(2)에 연결된 플레이트 열 교환기로 구성된다. 얇은 저장용기벽으로 구비되었다 할지라고 수압이 변하기 때문에 변형될 위험없이 박스 형태의 온수기를 사용하는 것이 가능하게 한다. 강화수단은 저장용기(2)에 연결된 플레이트 열교환기에 사용된 플레이트(12-12") 같은 동일한 형태 및 크기를 갖는 상호연결된 적층 플레이트(13-13"')로 구성된다.

Description

온수기{WATER HEATER}

위생수에서 온수는 냉수가 열교환기를 통과하여 얻어지는데, 뜨거운 유체는 제 2 도관에 공급된다. 가정에서 약 55에서 60℃ 사이의 온도를 일정하게 유지해야 한다. 많은 경우에 있어서 필요없이 저장하지 않기 위해 유동에 따라 물을 직접 가열하는 것이 필요하다. 그러나 열교환기와 탭(tap)의 관에 있는 물 같이 할 수 없이 저장해야 할 때가 있다. 최소한을 물을 저장하고 많은 양의 가열된 물을 공급하기 위한 효율적인 열교환을 얻기 위해 플레이트 열교환기를 사용하는 것이 공통적이다. 이러한 시스템의 본질적인 문제는 만약 온수가 유동없이 짧은 시간 후에 얼마간 흘러나온다면, 새로운 온수는 첫 번째 물의 온도가 원하는 것보다 더 높게 되도록 한다. 높은 물의 온도는 열교환기에서 가열된 물의 유동이 바람직하게 유동되어야 할 물의 온도보다 10-20℃ 높다는 사실에 기인한다. 열교환기에서 흐르는 유체가 정지할 때, 열교환기에 있는 위생수는 교환기에서 가열된 유체의 온도만큼 가열될 것이다. 안전하게 저장하기 위해서 온수를 위한 저장용기는 교환기와 수도꼭지 사이에 설치된다. 교환기와 수도꼭지를 길게 관으로 연결하여 저장용기를 설치할 수 있다. 그러나 이러한 관연결은 실용적이지 못하며 온수를 사용하지 않고 탭으로 처음 얼마간이 물이 긴 시간동안 전달되면 물이 차가워질 것이기 때문에 바람직하지 않다.

그러므로 부피가 작은 온수기를 제공하는 것이 바람직하지만 물을 오랫동안 튼 다음 짧게 정지한 후에 물을 틀기 시작했을 때 온수의 온도가 최고가 되지 않도록 한다. 게다가 부피가 작은 온수기는 외부 부피가 작다. 모든 경우에 있어서 구형의 저장용기를 사용하는 것이 불가능하며 다른 형태는 비교적 높은 수압으로 변형될 수 있다. 무거운 벽으로 된 저장용기는 비용문제로 사용이 제한된다.

본 발명은 온수기에 관련된다.

도 1은 본 발명의 기본적 원리를 도시하는데 도 3의 I-I 선을 따라 본 발명을 따르는 온수기의 수직단면도;

도 2는 도 1의 II-II 방향으로 도 1에 도시된 온수기의 플레이트 열교환기에 대한 우측면도;

도 3은 도 1의 III-III의 방향으로 도시된 도 1의 좌측면도;

도 4는 도 3의 IV-IV를 따르는 수직단면도;

도 5는 도 7의 V-V선을 따라 온수에 대한 저장용기가 플레이트 열교환기와 일체화되는 본 발명을 따라는 온수기의 실시예를 도시하는 도면;

도 6은 도 7의 VI-VI 선을 따르는 횡단면;

도 7은 도 5의 VII-VII의 화살표 방향을 따라 도 5의 장치에 대한 좌측면도;

도 8은 도 5의 VIII-VIII의 화살표 방향을 따라 도 5의 장치에 대한 우측면도;

도 9,10은 도 7의 X-X 선을 따르는 도면;

도 11은 장치의 동작원리를 도시하는 도 5에서 도 10에 도시된 온수기의 확대 사시도;

도 12는 도 14의 XII-XII 선을 따르는 본 발명의 또 다른 실시예의 수직단면도;

도 13은 도 14의 XIII-XIII를 따라는 동일한 장치의 도면;

도 14는 도 12의 XIV-XIV의 화살표 방향을 따라 도 12에 도시된 장치의 좌측면도;

도 15는 도 12의 XV-XV의 화살표 방향을 따라 도 12의 도시된 장치의 우측면도;

도 16은 도 14의 XVI-XVI를 따르는 도면;

도 17은 도 14의 XVII-XVII를 따르는 도면;

도 18은 자이의 작동원리를 도시하는 도 12에서 도 17에 도시된 온수기의 확대 사시도;

* 부호 설명 *

2 : 저장용기3 : 튜브

4,5 : 입구6 : 출구

7 : 출구튜브8 : 밸브

12,12',12" : 적층 플레이트14 : 분리 플레이트

17,18 : 종단 플레이트

본 발명을 따르면 온수를 이송하기 위한 출구 오프닝 및 외부경계벽을 갖는 저장용기와 연결된 플레이트 열교환기로 구성된 온수기는 저장용기의 내부는 상기 벽의 대향한 부분을 서로 연결시키기에 적합한 강화수단으로 구비되는데, 상기 강화수단은 서로 수직한 세 방향으로 힘을 전달하도록 한다.

이러한 강화수단은 바람직한 형성 및 치수를 갖는 저장용기를 설계하도록 하는데 또한 얇은 저장용기의 벽을 사용하는 것을 가능하도록 한다.

선호적으로 저장용기는 서로에 대해서 수직하게 두 방향으로 열 교환기와 동일한 외부 형상 및 크기로 설계될 수 있고, 연속된 플레이트 열교환기처럼 장착될 수 있도록 한다.

강화수단은 납땜, 용접 혹은 접착으로 연결되며 돌출 및 들어간 부분으로 된 적층 플레이트처럼 설계될 수 있는데, 상기 플레이트는 온수가 유동할 수 있는 오프닝으로 구비된다. 이것으로 저장용기에서 통과한 물의 유동이 완전히 혼합되도록할 것이다. 온도가 최고조로 올라가는 것을 피하기 위해 필요한 부피는 작아야 하며 압력하에서 내부 변화기 일어날지라도 변형에 대해서 저항성이 있고 단단해야 한다.

본 발명의 또 다른 관점을 따르면 저장용기 내의 플레이트는 가열된 물이 이송되는 플레이트 열 교환기에 사용된 플레이트와 동일한 크기 및 형상이 될 수 있다. 이로인해 제조단가가 낮아진다.

저장용기는 종래의 이중 회로 액체와 같이 하나의 회로만 사용되는 액체 플레이트 열교환기로 설계될 수 있다. 그러나 만약 적어도 하나의 플레이트가 두 개의 회로 사이를 연결시키도록 형성된다면, 이러한 두 개의 회로경로는 유리하게 이용될 수 있다.

가장 선호적으로 저장용기는 용기에 저장될 온수를 공급하는 플레이트 열교환기를 일체화하도록 설계될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고로 더 자세히 이해될 것이다.

도 1-4는 본 발명의 일반적인 원리를 도시한다. 도 1에서 열교환기는 화살표(1)로 표시되며, 튜브(3)에 의해 저장용기(2)에 연결된다. 열교환기(1)는 가열된 유체를 위한, 실제의 경우에서 물의 위생적으로 유동하는 입구(4)를 갖는 형식의 2중 회로 플레이트로 알려져 있다. 가열된 물은 튜브(3)를 통해 열교환기(1)를 떠난다. 도 3 및 도 4에 도시된 출구(6) 및 입구(5)를 갖는 온수회로와 함께 열을 교환하여 가열된다. 저장용기(2)는 밸브(8)에 의해 좌우되는 출구튜브(7)로 구비되는 외부경계벽(2')을 갖는다. 플레이트 열교환기(1)에서 위생수 회로에 대한 입구(4)는 도시 수도시스템 같은 곳에 연결된다. 온수는 열교환기(1)의 출구(6) 및 입구(5)에 연결된 보일러(도시 안됨)에 연결된다.

시스템이 작동하는 동안에 위생수가 밸브(8)를 열어서 흐를 때, 차가운 위생수는 열교환기(1)로 들어가고 10℃에서 55℃로 가열된 후 저장용기(2)로 공급된다. 동시에 온수의 유동은 80℃의 온도로 열교환기(1)의 입구(5)로 들어가고 65℃의 온도로 출구(6)에서 나온다. 수분간 뜨거운 위생수가 흐르지 않을 경우 짧은 시간후에 재시작하며, 위생수가 유동하지 않을 때 그동안 열교환기(1) 내부에 저장된 위생수는 70℃의 온도로 열교환기(1)를 떠난다. 만약 사람, 특히 어린아이에게 직접 사용하게 되면 매우 위험할 수 있다. 그러므로 저장용기(2)가 열교환기(1) 및 밸브(8) 사이에 구비된다. 저장용기(2)의 부피는 최고온도를 피하기 위해 필요한 위생수의 양을 유지하기에 매우 충분해야 한다. 저장용기(2)가 열교환기(1)와 동일한 높이 및 폭을 갖는 박스로 만들어서 공간이 가능 경제적으로 사용될 수 있을 것이다. 내부 압력이 매우 많이 변하기 때문에 저장용기 형상의 박스는 벽이 매우 얇지 않으면 좋지않게 변형될 것이다. 경제적인 측면에서 이것은 불가능하다. 본 발명을 따라 저장용기(2)는 얇게 될 수 있는데 본 발명을 따라는 박스형태의 저장용기(2)의 대향한 벽부분은 여러개의 인장로드(tension rod)(9,10,11)로 상호연결된다. 상기 로드는 서로에 대해서 수직인 세 방향으로 힘을 전단할 수 있을 것이다.

저장용기 벽(2')를 강화하기 위한 선택적인 방법은 종래의 플레이트 열 교환기 방법과 비슷하게 납땜, 접착, 용접으로 돌출 및 들어간 부분으로 된 내부 적층 플레이트를 갖는 저장용기(2)를 제공하는 것이다. 저장용기(2)는 선호적으로 두 가지 방향에서 열교환기(1)와 동일한 외부치수로 되어서 연속적인 열교환기(1)처럼 제조된다.

이러한 형식의 온수기에 대한 실시예가 도 5에서 도 10에 도시되었고 유동원리는 도 11에 도시되었다. 도 5에서 도 10에 도시된 온수기는 일체화된 열교환기(1) 및 저장용기(2)이다. 도 5는 도 7의 V-V 선을 따르는 도면인데 도 5의 VII-VII 화살표 방향으로 도 5의 좌측면도이다. 도 5는 입구(4)를 통해 열교환기부분(1)으로 위생수가 들어가는 것과 저장용기부분(2)으 하단에서 매니폴드 공간(3')에 연결된 매니폴드 공간(30)으로 여러개의 열교환기 플레이트(12) 사이 아래쪽으로 유동되는 것을 도시한다. 위생수는 여러개의 플레이트(13) 사이에서 위쪽으로 통과하고 밸브(8)에 구비된 출구(7)를 통해 저장용기부분(2)을 떠날 것이다. 분리된 플레이트(14)는 위생수가 입구(4)에서 출구(7)로 직접통과하지 않도록 한다.

도 6은 도 7의 VI-VI 선을 따르는 열교환기(1)의 가열매체에 대한 출구(6) 및 입구(5)를 통한 영역은 입구(5)를 통해 가열매체가 들어가는 회로를 도시하는데 출구(6)를 통해 열교환기(1)를 떠나고 여러개의 플레이트(12) 사이 위쪽으로 유동한다. 플레이트(14)는 가열매체가 저장용기(2)의 빈공간(15)으로 들어가지 않도록 하여 저장용기(2)로부터 열교환기(1)를 분리할 것이다.

각각 도 7의 IX-IX, X-X 선을 따르는 도 9 및 도 10은 가열매체에 대한 입구(5) 뿐만 아니라 위생수에 대한 출구(7) 및 입구(4), 가열매체에 대한 출구(6)를 도시한다.

도 11은 종단 플레이트(17), 적층 플레이트(12,12',12") 및 분리 플레이트(14)가 어떻게 도 5-10을 따르는 열교환기 부분(1)을 형성하는지는 도시하는데, 반면에 분리 플레이트(14), 적층 플레이트(13,13',13") 및 종단 플레이트(18)는 저장용기 부분(2)을 형성한다. 종단 플레이트(17)는 차가운 위생수를 위한 입구(4), 및 가열매체를 위한 입구(5), 가열매체를 위한 출구(6)로 구비된다. 종단 플레이트(17) 및 제 1 열교환기 플레이트(12) 사이의 공간은 사용되지 않고 링(19)은 위생수 유동에 대한 채널 역할을 한다. 제 1 열교환기 플레이트(12)및 적층 플레이트(12') 사이의 공간은 위생수 경로로부터 차단된다. 위생수는 플레이트(12') 및 인접한 플레이트(12") 사이에서 아래쪽으로 유동하고 출구 매니폴드부분(3)을 통해 열교환기를 떠나고 매니폴드 부분(3')를 통해 저장용기로 들어간다. 플레이트(12,12'),(12",14) 사이의 공간은 출구(6)를 통해 열교환기를 떠나는 가열매체가 위쪽으로 유동하는데 개방된다. 도 11에서 열교환기 플레이트는 플레이트 열교환기에서 일반적인 오늬모양(herringbone)으로 구비된 것으로 도시되었다.

도 5에서 도 11까지 도시된 온수기의 저장용기 부분(2)의 플레이트는 이러한 패턴으로 구비되지만 열교환 목적은 없다. 그러나 동일한 오늬모양으로 된 저장용기(2) 내부에 플레이트를 제공하는 것이 바람직한데, 부분적으로 몇 개 안되는 서로 다른 형식의 플레이트가 좀더 경제적이기 때문이며, 부분적으로 서로에 대해 수직한 세 방향에서 강화효과가 플레이트가 구비된 패턴을 납땜할 때 저장용기(2)에서 쉽게 얻어지기 때문이다.

(3')에서의 저장용기(2)로 들어가고 열교환기(1)를 떠나는 뜨거운 위생수의 제 1 부분(21)은 저장용기(2)의 제 1 플레이트(13) 및 분리 플레이트(14) 사이의 채널 위쪽으로 통과할 것이며, 뜨거운 위생수의 제 2 부분(22)은 저장용기 부분(2)의 플레이트 사이에 있는 채널 같이 플레이트(13',13") 사이 위쪽으로 통과할 것이다. 위생수의 상기 제 2 부분(22)은 출구(7)를 통해 저장용기 부분(2)을 떠나기 전에 유동부분(21)과 재결합한다. 플레이트(13,13') 사이의 채널과 플레이트(13",18) 사이의 채널 같은 저장용기 부분(2)에 있는 나머지 채널은 어떠한 매체물도 들어오지 않도록 차단된다. 그러므로 온수기의 열교환기 부분(1)은 평범한 두 개의 유동플레이트 열교환기로써 작동하는데, 저장용기 부분(2)은 출구(7)를 통해 저장용기(2)를 떠나기 전에 분할 및 재결합하는 가열된 위생수 유동에 대한 분배기 역할을 한다. 그래서 최고온도를 피할 수 있고 유동되지 않는 위생수가 계속 축적될 위섬이 없이 작동할 것이다.

온수기의 저장용기 부분(2)에 대한 개선사항은 도 12내지 도 18의 실시예로 도시되었다. 열교환기(1)에 존재하는 위생수의 유동을 분할하기 위한 저장용기(2)의 전체 부피를 이용하는 것이 목적이다.

열교환기 부분(1)은 도 5에서 도 11에 도시되고 전술된 바와 같이 동일하지만, 인접한 플레이트(13^..."')와 함께 저장용기 부분(2)의 종단 플레이트(30)는 하기 설명될 상단 및 하단에 있는 저장용기를 통해 여러개의 매니폴드 채널에 연결된 채널(31,32)을 공급하도록 설계되었다. (3')에 있는 저장용기(2)로 들어가는 위생수는 저장용기 부분(2)의 플레이트로 형성된 서로의 채널 사이 위쪽으로 이동한다. 하지만 도 16 및 도 18에 도시된 바와 같이 채널(31)은 위생수가 저장용기 부분(2) 나머지 채널을 통해 위쪽으로 유동시킨다. 저장용기 부분(2)을 통해 위생수가 위쪽으로 유동하는 것은 평행한 매니폴드(3",3"')와 연합되고(도17 참조), 출구(7)를 통해 저장용기(2)를 나오기 전에 채널(32)을 통해 최종적으로 결합된다.

매니폴드 부분(3')에 있는 저장용기 부분(2)을 들어가는 뜨거운 위생수의 유동은 제 1 유동부(33) 및 제 2 유동부(34)로 분할될 것이다. 제 1 유동부(33)는 저장용기 부분(2)에서 제 1 플레이트(13) 및 분리 플레이트(14) 사이 위쪽을 통과할것이다. 도 17에 도시된 바와 같이 매니폴드(3")를 통해 저장용기(2)에서 출구(7)로 직접 연속된다. 제 2 유동부(34)는 매니폴드(3')로 연속되지만, 유동부(35)는 갈라지고 플레이트(13',13") 사이 위쪽으로 통과할 것이다. 이때에 매니폴드(3")에 접근하고 제 1 유동부(33)로 재결합될 것이다. 제 2 유동부(34)의 나머지 부분은 채널(31)을 통과할 것이며 매니폴드(3"")를 통해(도 16 참조) 열교환기(1) 쪽 방향으로 되돌아갈 것이며, 플레이트(13"'-13"),(13'-13) 사이의 채널 같이 저장용기부분(2)에서 나머지 채널을 통해 매니폴드(3"') 위쪽으로 통과할 것이다. 매니폴드(3"')에서 나온 위생수는 채널(32)을 통해 출구(7)로 저장용기(2)를 떠날 것이다.

명확하게 하기 위해서 도 11 및 도 18은 도 5-10, 도 11-17에 도시된 플레이트의 개수가 표시되지 않았다.

도 11-18을 따르는 온수기는 비용이 많이 들기는 하지만 제조비용에 관련하여 최고의 성능을 갖을 것이다.

Claims (6)

1. 온수를 이송하기 위해 외부경계벽(2') 및 출구 오프닝(7)으로 구비된 저장용기(2)에 연결된 플레이트 열교환기(1)로 구성된 온수기(1,2)에 있어서,

   저장용기(2)의 내부는 벽(2')의 대향한 부분을 서로 연결하기에 적합한 강화수단(도 1에서 9-11; 도 5-18에서 13-13"')으로 구비되는데, 상기 강화수단은 서로 수직한 세 방향으로 힘을 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 온수기.
2. 제 1 항에 있어서, 두 개의 수직한 방향으로 저장용기의 외부 형상 및 크기는 저장용기(2)에 연결된 열교환기(1)에 상응하는 형상 및 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 온수기.
3. 제 1 항 혹은 제 2 항에 있어서, 저장용기(2)의 강화수단은 돌출 및 들어간 부분으로 된 적층플레이트(13-13"', 도 11 및 18 참조)이며 납땜, 용접, 접착으로 서로 연결되고, 상기 플레이트는 온수가 유동되는 채널(3',3",3"',3"")을 형성하는 오프닝으로 구비되는 것을 특징으로 하는 온수기.
4. 제 3 항에 있어서, 저장용기(2)는 하나의 회로만 사용되는(도 5-11) 액체 플레이트 열 교환기에 대해 종래의 이중 회로액체 같이 설계된 것을 특징으로 하는 온수기.
5. 제 3 항에 있어서, 두 회로 사이를 연결(31,32) 하도록 형성된 하나의 종단 플레이트(도 16-18, 30) 외에 액체 열교환기에 대해 종래의 이중회로 액체 같이 설계되는 것을 특징으로 하는 온수기.
6. 제 4,5,6 항 중 어느 한 항에 있어서, 저장용기(2)는 온수(도5-18)를 공급하는 플레이트 열교환기(1)와 일체화되는 것을 특징으로 하는 온수기.