KR200220770Y1 - 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기를 이중의 코일형으로 형성하되, 그 외경이 서로 다르고 권취되는 상.하부 배관이 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 형성함으로써 온수탱크 내부의 지나친 압력으로 인해 온수탱크가 파손되는 것을 방지하는 등 안정된 작동과 더불어, 온수에 따른 열효율을 향상시키도록 한 것이다.

이는 상기 온수기(100)의 가열탱크(10)내에 열교환기(40)를 형성하여 간접식으로 열교환이 이루어지도록 하되, 열교환기(40)는 물이 유통될 수 있는 스테인레스 재질의 배관으로서 이중의 코일형으로 형성하되, 그 외경이 서로 다르고 권취되는 상.하부 배관이 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 하는 외부열교환부(42) 및 내부열교환부(43)로 형성하며, 상기 내.외부열교환부(42)(43)의 상.하부에는 별도의 연결관(44)(44a)으로 연결하여 상호 연통되도록 구성한 것이다.

Description

심야전기를 이용한 온수기의 열교환기{Heat exchanger for hot water equipment using night electric}

본 고안은 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기를 이중의 코일형으로 형성하되, 그 외경이 서로 다르고 권취되는 상.하부 배관이 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 형성함으로써 온수탱크 내부의 지나친 압력으로 인해 온수탱크가 파손되는 것을 방지하는 등 안정된 작동과 더불어, 온수에 따른 열효율을 향상시키도록 한 것이다.

일반적으로 온수기는 온수탱크내로 공급되는 물을 여러 가지 가열수단으로 가온하여 온수를 얻도록 하는 것으로, 이러한 온수기는 지금까지 그 형태나 원리, 또는 가열수단에 사용되는 연료 등에 따라 다양하게 제안되어 실제로 널리 사용되고 있다.

상기 온수기 중에서도 근자에는 에너지의 절감차원에서 심야의 값싼 전기를 활용하여 온수를 얻도록 하는 온수기가 널리 사용되고 있다.

상기 온수기의 종래 구성을 일예를 들어 살펴보면, 이는 적정량의 물을 저장토록 하는 온수탱크를 형성함과 동시에, 이 온수탱크내에 심야전기에 의해 구동되는 가열히터를 형성함으로써 온수탱크내의 물을 직접 가온하여 온수를 얻도록 하는 것이었다.

그러나, 이와 같은 온수기의 종래구조는 온수탱크내의 물을 가열히터가 직접 가열토록 하는 방식임에 따라 온수탱크내의 압력이 지나치게 상승되어 오작동의 유발과 더불어 온수탱크가 파손되는 등의 문제점이 야기되었다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위하여 근자에는 온수탱크내에 별도의 열교환기를 형성하여 온수탱크내의 가열수에 의해 간접적인 열교환이 이루어지도록 함으로써 온수를 얻도록 하는 간접열교환식 온수기가 제안된 바 있다.

그러나, 상기와 같은 구조에 있어서는 기름, 가스 또는 전기 등을 이용한 겸용 난방장치에서 난방수를 가열하였다가 이를 온수로 사용할 수 있도록 하는 구조이다.

따라서, 이러한 상기 구조는 본 고안에서 제공되는 온수를 전용으로 사용하는 온수기와는 전혀 다른 구조로 형성되어 있기 때문에 열효율을 충분히 기대할 수가 없는 문제점이 있고, 또한 무엇보다도 열교환기를 단순한 형태의 코일형으로 형성함으로써 기대하는 열효율을 충분히 얻지 못하고 있는 문제점이 있다.

즉, 종래의 열교환기는 코일형으로 형성되어 있으나, 단순히 한번으로 권취된 코일형으로 형성되고, 상.하 배관이 이격된 형태를 유지하게 됨에 따라 열교환면적이 적거나 구조적인 문제로 인하여 온수탱크 내부의 가열수와 충분한 열교환이 이루어지지 않는 단점이 있고, 이에 따라 실제로는 거의 적용이 되지 못하고 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 심야전기를 이용한 전용의 전기식 온수기에 있어서, 온수탱크내에 열교환기를 설치하여 간접열교환방식에 의해 온수를 얻도록 하되, 이 열교환기를 이중의 코일형으로 형성함으로써 충분한 열효율을 얻도록 하는 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 일정량의 물을 저장토록 하는 가열탱크를 형성하고, 이 가열탱크내에 심야전기에 의해 작동되는 가열히터를 형성함과동시에 가열탱크내의 가열수와 열교환을 이루어 온수를 얻도록 하는 열교환기를 형성함으로써 달성되는 것이고, 상기 열교환기를 이중의 코일형으로 형성하되, 그 외경이 서로 다르고 권취되는 상.하부 배관이 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 함으로써 열교환에 따른 열교환면적을 증대시켜 충분한 열효율이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구성을 보인 정단면구성도

도 2는 본 고안 열교환기의 구성을 보인 일부단면구성도

도 3은 도2의 평면구성도

도 4는 본 고안 열교환기의 다른 실시예를 보인 구성도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 온수기 10 : 가열탱크

11 : 상부경판 12 : 하부경판

13 : 단열재 14 : 저장공간

20 : 가열히터 21 : 히터소켓

30 : 케이스 31 : 콘트롤박스

32 : 온도센서 33 : 과열방지센서

40 : 열교환기 41 : 지지대

42 : 외부열교환부 43 : 내부열교환부

44,44a: 연결관 45 : 취수공급구

46 : 온수배출구 47 : 공급구

48 : 배출구

이하에서 본 고안의 구성을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면의 도 1에서는 본 고안의 온수기를 상세히 나타내고 있으며, 이의 도면에서 부호 100은 온수기의 본체를 표시하고 있다.

상기 온수기(100)는 원통형의 스테인레스 재질의 가열탱크(10)를 갖추어 구성되고, 이 가열탱크(10)의 상,하부에 각각 상.하부경판(11)(12)이 형성되어 전체적으로 밀폐형으로 구성된다.

상기 가열탱크(10)와 상.하부경판(11)(12)은 용접의 방법으로 형성되고, 이들의 외표면에는 열손실을 방지토록 하는 통상에서와 같은 단열재(13)가 일체형으로 접착형성된다.

또한, 가열탱크(10)의 내부에는 가열수가 일정량 저장될 수 있는 저장공간(14)을 가지면서 전면의 히터소켓(21)에 의해 가열히터(20)가 형성된다.

이 가열히터(20)는 저장공간(14)내의 저면에 위치될 수 있도록 형성되며, 심야의 값싼 전기를 이용하여 작동되는 것이고, 이는 히터소켓(21)을 통하여 전면 케이스(30)에 형성된 콘트롤박스(31)와 연결되어 제어된다.

상기 콘트롤박스(31)에는 저장공간(14)내의 소정위치에 설치되는 온도센서(32) 및 과열방지센서(33) 등이 연결되어 온수기(100)를 전체적으로 제어하게 된다.

그리고, 상기 온수기(100)내의 저장공간(14)에는 열교환기가 내장되며, 이는 도면의 도 2 및 도 3에서 부호 40 으로 표시하고 있다.

상기 열교환기(40)는 저장공간(14)내의 대략 중심부에서 상부측으로 치우쳐 위치되도록 지지대(41)에 의해 형성되고, 전체적으로 이중의 코일형으로 권취되어 형성된다.

즉, 물이 원활히 유통될 수 있는 스테인레스 등의 재질로 이루어지는 배관이 이중으로 권취되어 그 외경이 서로 다르고 상.하부가 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 하는 외부열교환부(42) 및 내부열교환부(43)로 형성된다.

또한, 외부에서 찬물이 유입되는 취수공급구(45)가 내부열교환부(43)의 중심부를 통하여 하부까지 연장되게 형성됨과 동시에, 하단부가 연결관(44)을 통해 내,외부열교환부(42)(43)에 각각 분기되게 형성된다.

즉, 취수공급구(45)를 통해 유입되는 물은 열교환기(40)의 하부까지 공급되었다가 연결관(44)을 통하여 양측의 내.외부열교환부(42)(43)로 분기되어 공급된다.

또, 내.외부열교환부(42)(43)의 상부에는 또 다른 연결관(44a)이 상호 연통되게 연결됨과 동시에 외부열교환부(42)의 끝단에는 열교환기(40)에서 열교환된 온수가 외부로 배출되는 온수배출구(46)와 연결된다.

다시말해서, 취수공급구(45)를 통해 공급되는 물이 하부의 연결관(44)을 통해 각 내.외열교환부(42)(43)를 거쳐 분산 공급되었다가 다시 상부의 연결관(44a)을 통해 모아진 후 온수배출구(46)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

이때, 상기 상.하 연결관(44)(44a)은 내,외부열교환부(42)(43)를 상.하부에서 상호 연통되게 연결하는 기능을 가지는 것임으로 그 연결구조는 본 고안의 도면에서 나타내지 않은 다른 구조를 적용하더라도 무방하다 할 것이다.

또한, 상기 취수공급구(45)와 온수배출구(46)는 온수기(100)의 상부경판(11)에 일정한 간격을 가지면서 각각 형성되고, 취수공급구(45)는 미도시된 직수와 연결되어 온수에 필요한 물을 공급하게 됨과 동시에, 온수배출구(46)는 온수배출밸브 등과 연결되어 사용자가 통상에서와 같이 온수를 유용하게 사용할 수 있도록 형성되는 것이다.

그리고, 상기 가열탱크(10)의 상부 일측에는 가열탱크(10)로 가열수를 공급토록 하는 공급구(47)가 형성됨과 동시에, 하부의 일측에는 드레인을 위한 배출구(48)가 형성된다.

계속해서 본 고안의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 온수기(100)는 먼저, 가열탱크(10)의 공급구(47)를 통해 저장공간(14)내에 적정량의 물을 공급하여 저장하고, 별도의 미도시된 제어밸브를 개방하여 저장탱크(10)내의 열교환기(40)로 물을 순환되게 한다.

열교환기(40)로 순환되는 물은 취수공급구(45)를 통해 열교환기(40)이 하부까지 공급되었다가 하부의 연결관(44)을 통해 내.외부열교환부(42)(43)측으로 분기되어 각각의 내.외부열교환부(42)(43)로 동시에 공급되고, 이들 내.외부열교환부(42)(43)를 통과하여 열교환된 온수는 상부 연결관(44a)을 통해 다시 하나로 합수되어 온수배출구(46)를 통해 외부로 배출되는 과정을 거치게 되는 것이다.

본 고안의 온수기(100)는 심야 시간대에 공급되는 값싼 심야전기를 사용토록 하는 것으로, 심야전기 공급시 콘트롤박스(31)의 조작스위치를 조작하여 가열히터(20)를 구동시키게 되면, 이 가열히터(20)는 구동되어 가열탱크(10)내에 저장된 물을 높은 온도로 가열하게 된다.

이때, 가열탱크(10)내의 가열온도 등은 온도센서(32) 및 과열방지센서(33) 등과 연결된 콘트롤박스(31)의 제어부를 통해 통상에서와 같이 제어할 수 있다.

이와 같이 가열되는 가열수는 그 내부의 열교환기(40)를 간접적으로 가열하게 되어 상기 열교환기(40)로 순환되는 물을 가온하게 됨으로써 사용자는 통상에서와 같이 배출구(48)와 연결된 밸브를 개방하여 온수를 사용할 수가 있는 것이다.

이때, 상기 열교환기(40)를 통과하는 물은 이중으로 권취된 외부열교환부(42) 및 내부열교환부(43)를 거치는 동안 충분히 열교환이 이루어지게 되어 온수를 간접적으로 가온하더라도 충분한 효율을 얻을 수가 있는 것이다.

한편, 본 고안의 다른 실시예로서 첨부도면의 도4에서 보는 바와 같이 내부열교환부(43)의 상부에 취수공급구(45)를 연결하고, 외부열교환부(42)의 상부에는 온수배출구(46)를 연결하며, 상기 상.하부열교환부(420(43)의 하단부분을 연결관(44)으로 연결할 수도 있다.

이 경우는 취수공급구(45)를 통해 공급되는 찬물이 내부열교환부(43)를 통과하는 동안 1차 열교환되고, 다시 외부열교환부(42)를 거치는 동안 재차 열교환됨으로써 열교환 효율을 향상시킬 수도 있는 것이다

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 고안의 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기는 단순한 코일형으로 형성하는 것이 아니라, 가열탱크 내부의 저장공간의 체적에 따라 이중의 코일형으로 형성함으로써 충분한 열교환을 기대할 수가 있는 것이다.

즉, 가열탱크내의 열교환기를 일체형으로 형성하면서 그 경이 서로 다른 이중의 코일형으로 형성하여 외부의 찬물이 취수공급구를 통해 공급된 후 하부에서 양측의 내.외부 코일관을 통해 분기되어 충분한 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환된 온수는 상부에서 다시 하나의 관체로 모아져 온수배출구를 통해 배출되도록 함으로써 온수효율을 향상시키게 되는 효과를 가지게 되는 것이다.

또한, 열교환기가 저장탱크내에 고르게 배치됨에 따라 고른 열교환이 이루어지게 됨으로써 저장탱크내의 가열수가 지나치게 가열되는 것을 방지할 수가 있고, 이에 따라 저장탱크의 과압력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있는 등 작동의 안전성을 기할 수 있는 효과를 가지게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 일정량의 물을 저장하는 가열탱크내에 심야전기를 이용한 가열히터로 가열토록 함과 동시에 가열탱크내에 물을 순환시켜 온수를 얻도록 하는 열교환기를 갖춘 것에 있어서,

   상기 온수기(100)의 가열탱크(10)내에 열교환기(40)를 형성하여 간접식으로 열교환이 이루어지도록 하고,

   열교환기(40)는 물이 유통될 수 있는 스테인레스 재질의 배관으로서 이중의 코일형으로 형성하되, 그 외경이 서로 다르고 권취되는 상.하부 배관이 서로 긴밀히 밀착되어 전체적으로 상.하부가 관통되는 이중 관체형을 이루도록 하는 외부열교환부(42) 및 내부열교환부(43)로 형성하며,

   상기 내.외부열교환부(42)(43)의 상.하부에는 별도의 연결관(44)(44a)으로 연결하여 상호 연통되도록 구성함을 특징으로 하는 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열교환기(40)는 내부열교환부(43)의 상부에 외부의 찬물이 공급되도록 하는 취수공급부(45)를 연결하고, 외부열교환부(42)의 상부에는 열교환된 온수를 배출토록 하는 온수배출구(46)를 연결하며, 상기 상.하부열교환부(42)(43)의 하부는 연결관(44)으로서 연통되게 연결함을 특징으로 하는 심야전기를 이용한 온수기의 열교환기.