KR20020061847A - 열교환식 전기온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환식 전기온수기에 관한 것으로, 축열조(10)에 내장되어진 열교환라인(70)의 분기구(73)를 통해서 배출되는 저온의 온수와, 열교환라인(10)의 유출구(72)를 통해서 배출되는 고온의 온수가 믹싱밸브(65)에 의해서 혼합된 후, 메인 온수배출라인(60)을 통해서 외부로 출수되는 구조로 되어, 온수를 장시간 사용하더라도 출수되는 온수의 온도가 일정하게 유지되도록 된 것이다.

Description

열교환식 전기온수기{Heat exchange type electric water heater}

본 발명은 열교환식 전기온수기에 관한 것으로, 특히 온수를 장시간 사용하더라도 출수되는 온수의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 열교환식 전기온수기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 전기히터를 가열수단으로 이용하는 전기온수기는, 연소식 온수기에 비해 냉수를 임의의 온도까지 가열하는데 있어서 상대적으로 많은 시간이 소요되므로, 축열조에 충만되어진 저장수가 항상 임의의 설정온도로 유지되도록, 전기히터를 매개로 축열조의 저장수를 가열한 상태에서, 축열조에 내장된 열교환라인의 냉수가 가열된 축열조의 저장수에 의해 간접적으로 가열되도록 하는 열교환식이 일반적이다. 이러한 열교환식 전기온수기는, 축열기능과 열전도율을 향상시키기 위해서는 축열조의 부피를 크게 하여 보다 많은 양의 저장수를 미리 가열시키는 것이 유리하므로, 소형제작이 사실상 불가능하고, 또한 온수를 사용하기 위해서는 축열조의 저장수가 임의의 설정온도로 항상 유지되어야 하므로, 전기온수기를 가동시키지 않은 상태에서 온수를 사용하기 위해서는 축열조의 저장수가 가열될 때까지 기다려야 하는 사용상의 번거로움이 있지만, 연소식 온수기에서와 같은 유해 배기가스의 방출로 인한 대기오염이 발생되지 않고, 작은 열손실로 인해서 에너지이용효율이 높으며, 유지비용이 절감되는 잇점으로 인해서 널리 이용되고 있다.

도 4를 참조하여 종래 열교환식 전기온수기를 설명해 보면, 우선 전기온수기를 작동시킨 상태에서, 축열조(10)에 설치되어진 온도감지센서(31,32)에서 작동제어수단(1 ; 도 1 참조)으로 입력되는 저장수의 온도가 미리 셋팅되어진 최저 온도보다 낮아지게 되면, 작동제어수단(1)에서 축열조(10)에 설치된 전기히터(20)에 전원을 공급하여, 축열조(10)에 저장된 저장수가 연속적으로 가열되도록 한다.

이후, 전기히터(20)에 의해 연속적으로 가열되는 저장수의 온도가 미리 셋팅되어진 최고 온도보다 높아지게 되면, 작동제어수단(1)에서 전기히터(20)로의 전원공급을 차단하여, 저장수가 필요이상으로 과열되지 않도록 한다.

이와 같이 축열조(10)의 저장수가 설정온도범위 내로 가열되면, 가열된 저장수에 의해 나선형으로 권취되어진 열교환라인(70)의 냉수가 간접적으로 가열되는데, 사용자가 메인 온수배출라인(60)으로부터 온수를 출수시키면, 냉수공급라인(50)으로부터 열교환라인(70)으로 연속적으로 냉수가 유입되면서, 열교환라인(70)으로 유입되어진 냉수는 열교환라인(70)을 따라서 메인 온수배출라인(60)으로 유동되면서 가열된 후, 메인 온수공급라인(60)을 통해서 고온의 온수가 연속적으로 출수된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기의 경우에는, 냉수공급라인(50)과 메인 온수배출라인(60)이 열교환라인(70)의 양쪽 선단에 직렬로 연결되어진 구조로 되어 있어서, 사용자가 온수를 출수시키게 되면, 처음에는 고온의 온수가 출수되지만, 시간이 경과될수록 축열조(40)의 난방수가 빠르게 냉각되므로, 출수되는 온수의 온도가 시간이 경과될수록 낮아지게 되는 문제가 발생되었다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 종래에는 축열조(40)의 용량을 고려해서 열교환라인(70)의 권수를 적절하게 조절하여, 메인 온수배출라인(60)을 통해서 외부로 출수되는 온수의 온도가 가급적 일정하게 유지되도록 하고 있지만, 종래 열교환식 전기온수기의 구조로는 이러한 문제를 해결하는데 한계가 발생된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 온수를 장시간 사용하더라도 출수되는 온수의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 열교환식 전기온수기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기를 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 열교환식 전기온수기의 주요 부분을 부분절개한 단면도,

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기와 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기의 사용성능을 비교도시한 그래프이다.

도 4는 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기의 주요 부분을 부분절개한 단면도로서, 도 2에 대한 대응도이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

1 ; 작동제어수단,10 ; 축열조,

20 ; 전기히터,31,32 ; 온도감지센서,

35 ; 저수위감지센서,40 ; 축열조급수라인,

50 ; 냉수공급라인,60 ; 메인 온수배출라인,

61,62 ; 보조 온수배출라인,65 ; 믹싱밸브,

70 ; 열교환라인,71 ; 유입구,

72 ; 유출구,73 ; 분기구,

80 ; 팽창라인,90 ; 팽창탱크,

100 ; 지지구조체,111,112 ; 축열조 받침대,

121,122 ; 외곽틀,130,140 ; 외곽틀 고정부재.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온도감지센서와 전기히터를 갖추고서 축열조 급수라인에 연통되어진 축열조에 나선형으로 권취되어진 열교환라인이 내장되고, 열교환라인의 양쪽 선단으로 개구된 유입구와 유출구가 축열조의 냉수공급라인과 메인 온수배출라인에 각각 연통되어진 구조로 되어, 전기히터에 의해 가열되어진 축열조의 저장수에 의해 열교환라인의 냉수가 간접가열되는 열교환식 전기온수기에 있어서, 상기 메인 온수배출라인에 믹싱밸브가 구비되고, 열교환라인의 임의의 부분으로부터 분기되어진 분기구와, 상기 유출구가 각각 보조 온수배출라인을 매개로 믹싱밸브에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 열교환식 전기온수기의 주요 부분을 부분절개한 단면도로서, 본 발명의 하나의 실시예를 도시하고 있는 바, 이에 의하면, 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기는, 각 구성요소들의 동작을 자동으로 제어하는 작동제어수단(1)과, 축열조 급수라인(40)에 연통되는 원통형태의 축열조(10), 축열조(10)의 둘레면 하부에 설치되어 축열조(10) 내의 저장수를 가열하는 전기히터(20), 축열조(10)의 둘레면에 설치되어 축열조(10) 내의 저장수의 온도를 감지하는 온도감지센서(31,32), 축열조(10)에 내장되어 이의 양쪽 선단으로 개구된 유입구(71)와 유출구(72)가 축열조(10)의 냉수공급라인(50)과 보조 온수배출라인(61)에 각각 연통되면서, 임의의 부분으로부터 분기되어진 분기구(73)가 보조 온수배출라인(62)에 연통되는 열교환라인(70), 메인 온수배출라인(60)에 구비되어 유출구(72)의 보조 온수배출라인(61)과 분기구(73)의 보조 온수배출라인(62)이 병렬로 연결되는 믹싱밸브(65), 축열조(10)의 상부에 팽창라인(80)을 매개로 연통되는 팽창탱크(90), 이들 각 구성요소들을 지지하는 지지구조체(100)로 이루어진 구조로 되어 있다.

상기 열교환식 전기온수기의 작동상태를 설명해 보면, 축열조 급수라인(40)을 통해서 축열조(10) 내부에 저장수가 충만되고, 냉수공급라인(50)을 통해서 열교환라인(70) 내부에 냉수가 충진된 상태에서, 전원제어수단(2)을 ON으로 전환하면, 셋팅 조건에 따라서 작동제어수단(1)에 의해 축열조(10)의 저장수를 가열하기 위한 동작이 수행된다.

상기 축열조(10) 내의 저장수의 온도가 설정 온도보다 낮으면,전원제어수단(2)에 의해 전기히터(20)로 전원이 인가되어, 전기히터(20)에 의해 축열조(10)의 저장수가 가열되고, 반면 온도감지센서(31,32)를 매개로 감지되는 축열조(10) 내의 저장수의 온도가 설정 온도보다 높으면, 전원제어수단(2)에 의해 전기히터(20)로의 전원이 차단되어, 전기히터(20)에 의한 축열조(10)의 저장수 가열이 정지된다.

상기 열교환라인(70) 내에 충진된 냉수는 고온으로 가열된 축열조(10)의 저장수에 의해 간접 가열되는데, 사용자가 온수를 이용하게 되면, 냉수 공급라인(50)을 통해서 유입되는 냉수가 열교환라인(70)을 통과하면서 가열된 후, 유출구(72)와 분기구(73)을 통해서 보조 온수배출라인(61,62)으로 배출되어 믹싱밸브(65)에서 의해 혼합되고, 이후 메인 온수배출라인(60)을 통해서 외부로 출수되므로, 연속적으로 온수를 사용할 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기의 경우에는, 열교환라인(70)의 일부분을 통과하면서 축열조(10)의 저장수에 의해 부분적으로 가열된 저온의 온수와, 열교환라인(70)의 전체 부분을 통과하면서 축열조(10)의 저장수에 의해 완전히 가열되어진 고온의 온수가 보조 온수배출라인(61,62)을 통해서 믹싱밸브(65)로 유입되어 혼합된 후 메인 온수배출라인(60)을 통해서 외부로 출수되도록 되어 있다는 점을 주목할 필요가 있다.

이러한 경우, 사용자가 온수를 이용하기 위해서 메인 온수배출라인(60)을 개구시켜서 이의 온수를 출수하더라도, 축열조(10)의 저장수가 열교환라인(70)의 냉수를 가열하면서 빠르게 냉각되어지는 것이 억제되므로, 장시간에 걸쳐서 온수를출수하더라도, 출수되는 온수의 온도가 일정한 온도로 안정적으로 유지되게 된다.

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기와 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기의 사용성능을 비교도시한 그래프로서, 도 3a는 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기를, 도 3b는 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기를 도시하고 있는 바, 이를 참조해 보면, 본 발명에 따른 열교환식 전기온수기의 경우에는, 온수 출수시간이 경과되더라도 임의의 시간까지 출수되는 온수의 온도가 일정하게 유지되는 반면, 종래 기술에 따른 열교환식 전기온수기의 경우에는, 온수 출수시간이 경과됨에 따라서 점진적으로 출수되는 온수의 온도가 낮아지는 것을 알 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 축열조(10)에 팽창라인(80)을 매개로 팽창탱크(90,91,92)가 연통되도록 하면, 축열조(10)의 저장수가 온도변화에 따라서 부피변화되더라도, 축열조(10)의 내압이 일정하게 유지되는 잇점이 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 저수위감지센서(35)를 팽창탱크(90)에 설치하게 되면, 저수위감지센서의 오작동을 쉽게 판별할 수 있고, 이의 교체작업도 수월하게 되는 잇점이 있다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 축열조에 내장되어진 열교환라인의 분기구를 통해서 배출되는 저온의 온수와, 열교환라인의 유출구를 통해서 배출되는 고온의 온수가 믹싱밸브에 의해서 혼합된 후, 메인 온수배출라인을 통해서 외부로 출수되므로, 온수를 연속적으로 출수하더라도, 축열조의 저장수가 빠르게 온도저하되지 않게 되어, 사용자가 온수를 장시간에 걸쳐서 출수시키더라도, 출수되는 온수의 온도가 일정하게 유지되므로, 사용기능이 향상되고, 상품성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 온도감지센서(31,32)와 전기히터(20)를 갖추고서 축열조 급수라인(40)에 연통되어진 축열조(10)에 나선형으로 권취되어진 열교환라인(70)이 내장되고, 열교환라인(70)의 양쪽 선단으로 개구된 유입구(71)와 유출구(72)가 축열조(10)의 냉수공급라인(50)과 메인 온수배출라인(60)에 각각 연통되어진 구조로 되어, 전기히터(20)에 의해 가열되어진 축열조(10)의 저장수에 의해 열교환라인(70)의 냉수가 간접가열되는 열교환식 전기온수기에 있어서,

   상기 메인 온수배출라인(60)에 믹싱밸브(65)가 구비되고, 열교환라인(70)의 임의의 부분으로부터 분기되어진 분기구(73)와, 상기 유출구(72)가 각각 보조 온수배출라인(61,62)을 매개로 믹싱밸브(65)에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환식 전기온수기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 축열조(10)에 팽창라인(80)을 매개로 팽창탱크(90,91,92)가 연통되어진 것을 특징으로 하는 열교환식 전기온수기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 팽창탱크(90,91 ; 92)에 저수위감지센서(35)가 설치되어진 것을 특징으로 하는 열교환식 전기온수기.