KR200474898Y1

KR200474898Y1 - 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러

Info

Publication number: KR200474898Y1
Application number: KR2020130006176U
Authority: KR
Inventors: 이상호
Original assignee: 이상호
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2014-10-27

Abstract

본 고안은 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러에 관한 것으로, 본 고안은 외부 수도관과 연결된 물공급관(111)을 통해 솔레노이드밸브(112)를 개폐 제어하여 공급된 물을 공급받아 전열히터(121)로 가열하여 수증기를 생성하는 물가열조(120)와, 상기 물가열조(120)에서 생성된 수증기를 전달받아 수냉에 의해 증류수(153)로 응축시키는 제1응축관(171)이 내장 배치됨과 아울러 수냉 과정에서 열교환을 통해 생성된 온수를 배출할 수 있는 온수배출관(132)을 갖춘 보조저탕조(130)와, 상기 보조저탕조(130)에 비해 상대적으로 큰 저수용량으로 갖으면서 보조저탕조(130)의 하방에 위치하여 물보충관(131)으로 연결됨과 아울러 냉수공급관(141)으로부터 냉수를 공급받아 보조저탕조(130)로 물을 보충해 줌과 아울러, 제1응축관(171)과 연결배관(172)으로 연결된 제2응축관(173)이 내장 배치되는 메인저탕조(140)와, 상기 제2응축관(173)의 일단 증류수배출관(174)이 연결되어 증류수(153)를 배출받아 모아서 물꼭지(154)로 배출할 수 있는 증류수저수조(150)와, 상기 물가열조(120)의 전열히터(121) 및 솔레노이드밸브(112)의 작동을 제어하는 제어부(160)를 포함하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러을 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

Description

음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러{Hot water boiler for manufacturing distilled water and hot water}

본 고안은 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 심야 전기와 같은 저비용의 열원을 이용하여 음용 증류수 및 온수를 제조하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 난방용 보일러로도 활용할 수 있게 구성할 수 있는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 물은 가열하면 온도가 100℃가 될 때까지 올라가고, 계속 가열하면 끓는점을 상회하여 수증기로 상변화한다. 이때, 상변화된 수증기가 외부로 누출되지 않도록 하면서 수증기의 온도보다 낮게 유지하면 다시 물방울(물)이 되는데, 이를 증류수라 한다.

물론, 이러한 일련의 동작에서 기압의 차이에 따라 증발된 후에 다시 물방울로 응결되는 온도에는 차이가 발생하기도 한다.

이러한 증류수는 살균/소독의 효과가 있을 뿐만 아니라 인체의 신진대사 작용에도 도움을 주는 것을 알려져 있다. 이에, 증류수를 제조하기 위한 일련의 장치들이 개발되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제0233391호(1999. 12. 01. 공고), 공개특허공보 제2002-27828호(2002. 4. 15. 공개), 공개특허공보 제2004-68090호(2004. 7. 30. 공개), 등록실용신안공보 제0428779호(2006.10.16. 공고) 등에는 증류수를 제조하는 다양한 증류기 관련 기술이 개시되어 있다.

그런데, 상기와 같은 선행문헌에 개시된 증류기는 음용에 필요한 증류수를 제조하기 위한 목적으로 개발된 것으로써, 가정에서 온수 및 난방용으로 활용할 수 있는 것은 아니었다.

즉, 가정에서 온수 및 난방을 위해서는 별도의 보일러 시스템을 갖추어야만 하는 것이 통상적이다.

이때, 가정에서 사용되는 보일러에는 등유와 같은 난방유를 연료로 하는 기름보일러, LPG 또는 LNG와 같은 가스를 연료로 하는 가스보일러, 전기를 연료원으로 하는 전기보일러 등이 있다.

이 중에서 기름보일러 및 가스보일러는 유가 및 가스 원가가 점차적으로 상승함에 따라 연료비가 많이 들어 경제적인 비용 부담이 있다는 문제점이 있고, 전기보일러 역시 전기를 생성하는 원가 상승 및 전기 사용량에 따른 누진세가 적용되는 관계로, 연료비가 크게 상승하고 있는 추세이다.

이에 최근 대한민국 등록실용신안공보 제0185677호(2000.6.15. 공고) 및 등록실용신안공보 제0423067호(2006.8.3. 공고) 외에 다수의 개시된 선행문헌들에는 심야전기를 활용하여 온수 및 난방을 구현할 수 있는 심야전기 보일러와 관련된 기술이 개시되어 있고, 많은 가정에 심야전기 보일러가 보급되어 사용되고 있는 실정이다.

이러한 심야전기 보일러는 심야전기요금을 적용받는 심야전기 공급시간대(22시부터 다음날 08시)에 심야전기를 이용하여 물을 끊여 축열한 후 이를 심야전기가 공급되지 않는 시간 동안 사용하는 축열식 온수 보일러가 주를 이루고 있다.

여기서, 심야전기요금이라 함은 산업설비 등이 가동되지 않는 심야시간(22시부터 다음날 08시)의 잉여전기를 해소하기 위하여 상기 심야시간대에 사용하는 전기요금을 할인하는 제도이며, 상기 심야시간대의 전기를 온수 보일러의 열원으로 이용하여 온수를 가열 축열하였다가 필요할 때 이용함으로써 그 유지비를 대폭적으로 절감할 수 있도록 된 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 음용을 위한 증류수를 제조하는 증류기는 물을 가열하여 수증기를 발생시킨 다음, 이 수증기를 응축시켜서 증류수를 제조하는 과정을 거치게 된다.

이때, 상기한 증류기는 기본적으로 물을 가열하기 위한 열원(주로 전열히터를 사용함)을 사용하게 되고, 상기 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기에 개시된 바와 같이 수증기를 증류수로 응축시키기 위한 방법으로 수냉식을 채택하고 있는 증류기가 있었다.

그런데, 상기 수증기를 증류기로 응축하기 위해 수냉식을 채택하는 경우, 수증기와 수냉하는 물 사이에 지속적인 열교환이 이루어지면서 수냉하는 물이 온수로 가열되게 된다.

그러나, 상기와 같이 수냉식 증류기에서 시스템적으로 온수가 발생됨에도 불구하고, 현재까지 증류수를 생성하는 과정에서 발생하는 온수를 가정용 온수로 활용할 수 있는 시스템을 갖춘 제품이 없었다.

대한민국 등록특허공보 제0233391호(1999.12.01. 공고, 명칭: 개선된 자동 차단 특징을 갖는 물 증류기) 대한민국 공개특허공보 제2002-27828호(2002.4.15. 공개, 명칭: 증류기) 대한민국 공개특허공보 제2004-68090호(2004.7.30. 공개, 명칭: 음용수로서의 증류수를 제조하는 증류기) 대한민국 등록실용신안공보 제0428779호(2006.10.16. 공고, 명칭: 고효율 증류기) 대한민국 등록실용신안공보 제0185677호(2000.6.15. 공고, 명칭: 심야전기 온수 보일러) 대한민국 등록실용신안공보 제0423067호(2006.8.3. 공고, 명칭: 축열식 심야전기 보일러)

이에 본 고안은 종래 증류수를 제조하는 증류기 시스템을 활용하여 가정에서 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 새로운 형태의 온수 보일러 시스템을 제공하고자 하는 것이며, 더불어 필요에 따라서는 난방 보일러로도 활용할 수 있는 온수 보일러 시스템을 제공하고자 연구 개발된 것이다.

특히, 본 고안의 목적은 심야 전기와 같은 저비용의 열원을 이용하여 음용 증류수 및 온수를 제조하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 난방용 보일러로도 활용할 수 있게 구성함으로써, 경제적인 측면에서 저비용으로 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 외부 수도관과 연결된 물공급관을 통해 솔레노이드밸브를 개폐 제어하여 공급된 물을 공급받아 전열히터로 가열하여 수증기를 생성하는 물가열조와, 상기 물가열조에서 생성된 수증기를 전달받아 수냉에 의해 증류수로 응축시키는 제1응축관이 내장 배치됨과 아울러 수냉 과정에서 열교환을 통해 생성된 온수를 배출할 수 있는 온수배출관을 갖춘 보조저탕조와, 상기 보조저탕조에 비해 상대적으로 큰 저수용량으로 갖으면서 보조저탕조의 하방에 위치하여 물보충관으로 연결됨과 아울러 냉수공급관으로부터 냉수를 공급받아 보조저탕조로 물을 보충해 줌과 아울러, 제1응축관과 연결배관으로 연결된 제2응축관이 내장 배치되는 메인저탕조와, 상기 제2응축관의 일단 증류수배출관이 연결되어 증류수를 배출받아 모아서 물꼭지로 배출할 수 있는 증류수저수조와, 상기 물가열조의 전열히터 및 솔레노이드밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러를 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

여기서, 상기 물가열조에는 물 보충 완료시점을 감지하는 감지센서가 마련되고, 상기 제어부에는 전열히터의 작동을 기 설정된 시간을 변수로 제어하도록 설정되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 물가열조의 선단 물공급관상에는 물을 정화 공급할 수 있는 필터부가 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 메인저탕조 내에는 온수와 열교환할 수 있는 열교환부가 배치되고, 이 열교환부는 실내의 난방배관과 난방수순환통로로 순환 연결되어 있으며, 이 난방수순환통로 상에 순환펌프가 구비될 수 있다.

본 고안에 따르면, 종래 증류수를 제조하는 증류기 시스템을 활용하여 가정에서 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 새로운 형태의 온수 보일러 시스템을 제공함으로써, 가정 등에서 심야 전기와 같은 저비용의 열원을 이용하여 음용 증류수 및 온수를 제조하여 사용할 수 있음은 물론, 열손실을 최대한 줄여줄 수 있어 경제적인 측면에서 우수한 저비용의 온수 보일러 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 온수를 생성하는 메인저탕조에 연계하여 난방 기능을 수행할 수 있도록 구성할 수 있음으로써, 가정 등에서 저비용으로 음용 증류수 및 온수를 제조하여 사용할 수 있음은 물론 난방 보일러로까지 그 기능을 확장 구현할 수 있는 효과가 있다.

이처럼, 본 고안에 따르면, 가정에서 심야전기를 활용할 수 있어 현재의 일반 가정에서 사용하는 연료비에 비해서 상대적으로 저렴한 범위 내에서 낭비되는 열손실을 최대한 줄여 줄 수 있는 온수 보일러 시스템을 제공하는 데 본 고안의 기술적 특징이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러의 개략적인 구성을 보여주는 시스템 구성도.
도 2는 본 고안의 다른 실시예로써, 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러에 난방 기능을 부가 구성한 상태를 보여주는 시스템 구성도.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

이때, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있고, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 실시예의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러는, 크게 필터부(110), 물가열조(120), 보조저탕조(130), 메인저탕조(140), 증류수저수조(150)를 포함하는 구성을 갖는다.

여기서, 상기 필터부(110)는 외부(즉, 수도관)에서 물공급관(111)을 통해 물가열조(120) 내로 공급하는 물을 사전에 필터링(정화)하는 부분으로써, 헤파필터, 프리필터 등과 같이 물을 음용할 수 있도록 깨끗하게 정화시킬 수 있는 공지의 필터 중 어느 하나를 장착 적용하면 된다.

상기 물공급관(111)에는 도시되지 않은 수도관으로부터 유입되는 물의 흐름을 선택적으로 필터부(110) 선단에서 온/오프(On/Off)하는 솔레노이드밸브(112)를 갖추는 것이 바람직하다.

상기 솔레노이드밸브(112)는 마이컴이 구비된 제어부(160)에 의해 전자식으로 제어될 수 있고, 상기 물가열조(120)의 물 보충에 필요한 물을 공급하는 물공급관(111)을 개폐하는 역할을 하게 된다.

상기 필터부(110)에 의해 1차로 필터링되어 정화된 물은 도 1에 표시된 화살표 방향으로 물공급관(111)을 통해서 물가열조(120)로 공급되게 된다.

상기 물가열조(120)는 필터부(110)를 거쳐 정화된 물을 공급받아 가열하여 증류에 필요한 수증기를 발생시키는 부위로써, 물을 가열하는 보일러 기능을 갖추고 있다.

이를 위해, 상기 물가열조(120)에는 전열히터(121)가 설치되어 있고, 이 전열히터(121)의 과열을 방지하기 위한 바이메탈 방식의 온도감지부(122)가 구비되어 있으며, 상기 물가열조(120)에서 수증기 발생으로 인해 줄어드는 물의 양을 감지하여 물을 보충할 수 있도록 제어하는 감지센서(123)를 갖추고 있다.

그리고, 상기 물가열조(120) 외관은 도시되지 않은 단열재로 단열하는 것이 바람직하다.

이처럼, 물가열조(120)의 외관을 단열재(미도시)로 단열할 경우에는 열손실을 최소화할 수 있기 때문에 물가열조(120)의 열 효율을 단열하지 않을 때보다 상대적으로 크게 향상시킬 수 있음은 열역학 분야에서는 이미 공지된 주지의 사실이다.

상기 전열히터(121)는 음용 증류수 및 온수 사용량 등을 고려하여 그 용량이 결정되는바, 예를 들어, 하루 취침시간대에 20ℓ정도의 온수와 6ℓ~7ℓ정도의 음용 증류수를 제조하고자 할 경우에는 2㎾ 정도의 용량을 갖는 전열히터(121)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따르면, 상기 물가열조(120)에 물이 공급된 상태에서 가열되어 수증기로 증발하는 과정을 반복하는 동안 물 보충시점과 물 보충 완료시점을 제어하는 방식은 감지센서(123)와 시간을 변수로 제어하는 방식을 채택하고 있다.

즉, 상기 감지센서(123)는 물가열조(120) 내에 항상 일정한 수준의 물이 공급되어 있도록 감지 제어하는 역할을 하는 것으로써, 상기 감지센서(123)로는 물의 수면과 접촉 유무를 통해 전류 저항값이 변하는 것을 감지하여 물의 공급높이를 감지하는 접촉방식의 센서를 채택하고 있다.

상기 감지센서(123)는 감지신호(즉, 전류 저항값)를 판단 제어하는 마이컴을 갖춘 제어부(160)에 연결되도록 구성되어 있다.

상기 감지센서(123)로는 동판과 같은 물과 접촉 시 전류 저항값이 달라지는 재질이면 무엇이든지 가능하다.

즉, 상기 물가열조(120) 내의 기 설정된 물의 높이에 맞춰 감지센서(123)의 끝단이 위치하게 되고, 이 상태에서 물가열조(120) 내로 물이 보충되어 물과 감지센서(123)가 접촉하게 되면, 이때 감지센서(123)에 흐르는 전류 저항값이 달라지게 됨에 따라 이를 제어부(133)에서 판단하여 설정된 물의 높이에 맞춰 물가열조(120) 내로 물이 보충되었음을 판단하게 되는 것이다.

예를 들어, 상기 물가열조(120) 내로의 물 보충 완료 시점이 감지센서(123)로 감지되고 이를 제어부(160)에서 판단하게 되면, 상기 솔레노이드밸브(112)를 제어부(160)에서 제어하여 폐쇄함으로써, 도시되지 않은 수도관에서 공급되던 물이 더 이상 물가열조(120)로 공급되지 않게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 물가열조(120) 내에 기 설정된 물 높이로 물이 공급된 상태에서 물가열조(120) 내의 전열히터(121)가 작동하여 물가열조(120)의 물을 100℃까지 지속적으로 가열하게 되면, 물의 증발에 의해 수증기가 발생하여 물의 높이가 점차적으로 낮아지게 된다.

이때, 본 고안에 따르면, 상기 전열히터(121)의 작동 시간을 체크하여 기 설정된 시간 동안 전열히터(121)의 가열이 이루어지면, 자동으로 솔레노이드밸브(112)를 개방하여 물 보충 작업이 이루어지도록 물 보충 시점을 시간 제어로 구현하고 있다.

이러한 전열히터(121)의 작동시간을 체크 제어하는 시간제어 변수는 반복적인 실험에 의한 데이터 값을 기준으로 설정하게 되는바, 예를 들어, 전열히터(121)가 20분 정도 작동하면, 물가열조(120) 내의 물 높이가 기 설정된 높이까지 내려간다는 평균적인 데이터 값이 실험에 의해 파악된다면, 본 고안에 따른 시간제어는 전열히터(121)가 20분 동안 작동하여 물을 가열한 다음, 물가열조(120) 내에 자동으로 물을 보충하도록 솔레노이드밸브(112)를 개방하도록 제어 신호를 내보낼 수 있게 설정할 수 있는 것이다.

이처럼, 상기와 같은 전열히터(121)의 가열 시간을 시간제어 변수로 제어하는 데 있어서, 물가열조(120)의 규격 및 전열히터(121)의 규격 등을 고려하여 제조자가 선택적으로 적정한 시간을 설정하게 됨은 당연하다.

이때, 본 고안에서 시간제어 변수를 결정하는 데 있어서는 물가열조(120) 내에 항상 물이 어느 정도 남아 있도록 설계하고 있으나, 감지센서(123)의 오작동이 있는 경우, 물가열조(120) 내의 물이 모두 증발할 때까지 가열될 수도 있다.

이와 같은 경우에는 물가열조(120)가 과열되어 안전사고가 발생할 수 있는바, 이와 같은 불가피한 상황을 미연에 방지하자고 전술한 바와 같이 물가열조(120)의 일측에는 온도 과열시 작동하는 바이메탈 방식의 온도감지부(122)를 갖추고 있는 것이다.

이처럼, 상기 온도감지부(122)는 안전장치 역할을 하는 것으로, 만약에 전술한 물가열조(120) 내의 물이 항상 일정 수준으로 남아 있도록 설정했음에도 불구하고, 감지 기능의 이상 등으로 인해 물가열조(120) 내의 물이 모두 증발하여 물가열조(120)가 과열될 경우, 온도감지부(122)의 바이메탈이 작동하여 자동적으로 전열히터(121)의 전원을 차단하게 되는 것이다.

상기 보조저탕조(130)는 물이 가득 찬 수조구조를 가짐으로써, 보조저탕조(130)의 내부에 배치된 제1응축관(171)내의 수증기를 1차 수냉(혹은 응축)을 통해 증류수(153)로 제조하는 역할을 수행함과 동시에 수냉에 위한 증류수(153) 제조과정에서 열 교환을 통해 물을 온수로 생성하는 부위이다.

여기서, 상기 보조저탕조(130) 내부에는 물가열조(120)에서 발생한 수증기가 수증기유동관(170)을 통해 전달되어 흐를 수 있게 배관 연결된 제1응축관(171)이 배치되고, 이 제1응축관(171)내의 수증기를 수냉하여 증류수(153)로 응축 제조하기 위한 물이 보조저탕조(130) 내에 가득 차 있는 구조를 갖는다.

이때, 상기 제1응축관(171)은 스테인레스스틸과 같은 열교환이 우수한 재질로 이루어져 코일 형태로 권선된 구조를 갖는바, 제1응축관(171)의 일단은 수증기유동관(170)과 연결되어 있고, 제1응축관(171)의 타단은 후술하는 메인저탕조(140) 내부에 배치되는 제2응축관(173)과 연결배관(172)을 통해 연결되어 있다.

상기 보조저탕조(130)의 하방에는 상대적으로 보조저탕조(130) 보다 훨씬 큰 저수 용량을 갖는 메인저탕조(140)가 배치되어 있고, 이 메인저탕조(140)는 물보충관(131)에 의해 보조저탕조(130)와 관통 연결된 구조를 갖고 있다.

이때, 본 고안의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 보조저탕조(130)는 20ℓ수준의 저수 용량을 갖도록 설계되고, 메인저탕조(140)는 200ℓ수준의 저수 용량을 갖도록 설계되는 것이 좋다.

그리고, 상기 보조저탕조(130)의 일측에는 사용자가 온수를 사용하고자 할 때 온수를 배출하는 온수배출관(132)이 마련되어 있다.

상기 제1응축관(171)은 그 길이가 길면 길수록 수증기의 액화 효율이 높아질 수 있다. 이에 제1응축관(171)의 길이를 1.5 미터(m) 이상으로 감아서 설계하는 것이 바람직하며, 열교환이 용이한 스테인레스스틸 재질로 제작되고 있는 것이다.

이처럼, 상기 제1응축관(171)이 보조저탕조(130)내에 마련됨으로써, 제1응축관(171)의 내부로 유동하는 수증기가 수냉식에 의해 증류수(153)로 형성된다 하더라도 보조저탕조(130)내에 수용된 물로 모든 수증기를 증류수(153)로 만들 수 있는 것은 아니다.

즉, 상기 제1응축관(171) 내에서 액화된 증류수(153)와 액화되지 못한 일부 수증기가 그대로 제1응축관(171)에서 배출되게 되는바, 본 고안에서는 이렇게 응축되지 않은 수증기를 재차 응축하여 증류수(153)로 제조하기 위하여 제1응축관(171)과 연결되는 제2응축관(173)을 구성하고 있는 것이다.

전술한 바와 같이 보조저탕조(130)에 배치된 제1응축관(171)이 메인저탕조(140) 내부에 배치된 제2응축관(173)과 연결배관(172)에 의해 상호 연결되어 있다.

이때, 상기 제2응축관(173)은 제1응축관(171)과 마찬가지로 스테인레스스틸과 같은 열교환이 우수한 재질로 이루어져 코일 형태로 권선된 구조를 갖는바, 제2응축관(173)의 일단은 제1응축관(171)의 일측 끝단과 연결배관(172)으로 연장 연결되어 있고, 제2응축관(173)의 타단은 증류수배출관(174)으로 연장 구성되어 이 증류수배출관(174)이 메인저탕조(140)를 관통한 상태로 후술하는 증류수저수조(150) 내부로 연결 배치되어 있다.

특히, 상기 제2응축관(173)은 제1응축관(171)에 비해 상대적으로 매우 길게 형성 배치됨으로써, 제1응축관(171)을 거쳐 제2응축관(173)으로 유동되는 수증기의 대부분이 증류수(153)로 응축될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 메인저탕조(140)의 일측면에는 냉수를 지속적으로 공급할 수 있는 냉수공급관(141)이 연결되어 있고, 이 냉수공급관(141)은 도시되지 않은 별도의 수도관에 연결되게 된다.

본 고안에 따르면, 상기와 같이 보조저탕조(130)의 하방에 메인저탕조(140)가 물보충관(131)으로 연결되고, 메인저탕조(140)에 냉수를 공급하는 냉수공급관(141)이 연결된 구성을 가짐으로써, 냉수가 냉수공급관(141)을 통해 메인저탕조(140)의 저수 용량 이상으로 공급되어 메인저탕조(140)를 차고 넘치게 되면, 상기 메인저탕조(140)의 냉수가 자연스럽게 물보충관(131)을 통해 보조저탕조(130)로 상향 공급되도록 되어 있다.

그리고, 상기 보조저탕조(130)의 제1응축관(171)에서 응축된 증류수(153)와 증류수(153)로 응축되지 않고 남아 있는 수증기는 메인저탕조(140)의 제2응축관(173)으로 하향 이동하여 재차 수냉에 의한 응축과정을 거쳐 수증기의 대부분이 증류수(153)로 응축됨으로써, 최종적으로 증류수배출관(174)을 통해 증류수저수조(150)로 모이도록 되어 있다.

한편, 본 고안의 보조저탕조(130)에서 제1응축관(171) 내의 수증기를 응축하는 과정에서 보조저탕조(130) 내의 물과 열교환이 일어나 온수로 제조될 때, 보조저탕조(130) 내의 물이 외부로 배출되지 않고 장시간 지속적으로 열교환을 할 경우에는 80℃~ 90℃ 수준까지도 가열될 수 있다.

이처럼, 상기 온수배출관(132)에서 배출되는 온수는 경우에 따라 80℃~ 90℃ 수준까지 가열되어 배출될 수 있는 관계로, 온수배출관(132)에서 고온의 온수가 배출될 경우, 사용자는 도시되지 않은 별도의 냉수관을 통해 공급되는 냉수와 혼합하여 사용하게 됨은 당연하다.

이와 같은 구성을 통해 물가열조(120)에서 전열히터(121)의 가열로 인해 수증기가 발생하게 되면, 물가열조(120)의 내부 압력이 증가하게 됨에 따라 물가열조(120) 내부에서 생성된 수증기는 자연스럽게 수증기유동관(170)을 통해서 제1응축관(171)으로 전달되게 된다.

그리고, 상기 제1응축관(171)내를 유동하는 수증기는 보조저탕조(130) 내의 물에 의해 수냉(혹은 응축)됨에 따라 증류수(153)가 생성되고, 증류수(153)로 응축되지 않은 수증기는 제2응축관(173)으로 이동하게 된다.

이때, 상기 보조저탕조(130) 내의 물은 수냉 과정에서 열교환이 이루어지면서 온수로 제조되게 된다.

여기서, 본 고안의 실시예에서는 보조저탕조(130)의 저수 용량을 20ℓ정도로 설계하는 것이 바람직한 것으로 제시되어 있으나, 보조저탕조(130)의 저수 용량을 20ℓ로 한정하는 것은 아니다.

즉, 본 고안에 따른 온수 보일러는 경제적인 측면에서 접근할 때, 야간 취침시간대에 저렴한 심야전기를 사용하여 연료비를 최대한 절약하는 수준에서 사용자가 필요한 온수 및 음용 증류수(153)를 일정량 제조할 수 있도록 하는데 그 추구하는 목적이 있다.

이를 구현하는 데 있어서, 심야전기 사용 시간대로 지정된 심야시간(22시부터 다음날 08시)동안 물가열조(120)에서 2㎾ 수준의 전열히터(121)로 물을 가열하여 수증기를 생성한 다음, 이 수증기를 보조저탕조(130)에서 응축시켜 음용 증류수(153)를 제조할 동안 보조저탕조(130) 내의 물을 80℃~ 90℃의 온수로 열교환 하는 데에는 20ℓ 정도의 저수 용량을 갖는 것이 바람직한 것으로 시제품 실험에서 확인되었기 때문에 예시적으로 보조저탕조(130)의 저수 용량을 20ℓ수준으로 제시하고 있는 것이다.

즉, 사용자가 요구하는 온수 용량이 20ℓ이상인 경우에는 전열히터(121)를 2㎾ 보다 큰 용량을 사용하고, 보조저탕조(130)의 저수 용량을 늘릴 수도 있음은 당연하다.

한편, 상기 보조저탕조(130)의 물(즉, 온수)을 사용자가 사용하여 보조저탕조(130)로 물을 보충해야 하는 경우에는 상기한 바와 같이 메인저탕조(140)로 냉수를 공급하여 보조저탕조(130)로 상향 공급하는 방식을 채택하고 있는바, 이러한 보조저탕조(130)의 물 보충 방식은 사용자의 수 작업을 통해 수동제어가 가능할 뿐만 아니라 보조저탕조(130)의 저수 용량을 감지하여 기 설정된 조건에서 자동으로 메인저탕조(140)로 냉수를 자동 공급할 수 있도록 자동제어 방식으로 설계할 수 있음은 당연하다.

특히, 본 고안에서 보조저탕조(130)와 메인저탕조(140)에 각각 별도의 물 보충 공급라인을 설치하여 개별적인 물 보충 방식을 채택하지 않고, 상기와 같이 메인저탕조(140)를 거쳐 보조저탕조(130)로 물이 공급 보충되도록 구성하는 이유는, 상기 제2응축관(173)이 메인저탕조(140) 내에 배치되어 응축과정에서 열교환이 이루어지는 관계로, 메인저탕조(140) 내에서도 보조저탕조(130)에 비해서는 상대적으로 온도가 조금은 낮겠지만 일정 수준의 온수가 발생되게 되고, 물 보충과정에서 메인저탕조(140)에서 발생된 온수를 보조저탕조(130)쪽으로 보냄으로써, 자연스럽게 열손실을 최대한 줄이면서 온수 제조 효율을 높일 수 있도록 하기 위함이다.

더욱이, 상기 보조저탕조(130)에서 지속적인 열교환을 통해 고온의 온수가 발생할 경우, 이 보조저탕조(130) 내 고온의 온수로부터 메인저탕조(140) 내의 물로 자연스럽게 열전달이 이루어지게 되고, 이에 따라 메인저탕조(140) 내에도 보조저탕조(130)의 온수온도보다는 상대적으로 낮지만 사용자가 사용하는 데 불편함이 없을 정도의 온수가 다량으로 저장되는 효과가 있기 때문이다.

물론, 상기 보조저탕조(130)와 메인저탕조(140) 사이의 물보충관(131)을 통해 장시간 동안 열전달이 일어나 열평형이 일어날 경우에는 보조저탕조(130)의 온수온도와 메인저탕조(140)의 온수온도가 동일한 온도를 유지하겠지만, 실질적으로 메인저탕조(140)의 저수용량이 보조저탕조(130)의 저수용량에 비해 상대적으로 월등히 많고, 보조저탕조(130)와 메인저탕조(140) 사이에서 물이 자유롭게 순환하는 구조가 아닌 관계로, 상호 열평형을 이루는데 있어서는 다소 부정적이고 제한적인 요소가 많다 할 것이다.

상기 증류수저수조(150)는 제2응축관(173)과 연통된 증류수배출관(174)의 단부측에 마련되어 제1응축관(171)과 제2응축관(173)에서 형성된 증류수(153)를 배출받아 모으는 역할을 한다.

이러한 증류수저수조(150)의 일측에는 증류수(153)를 음용하기 위한 물꼭지(154)가 마련되어 있고, 증류수저수조(150)의 하부에는 수압센서(151)가 마련되는 것이 바람직하다.

상기 수압센서(151)는 증류수저수조(150) 내에 모아진 증류수(153)의 양을 측정하여 일정의 한계치 이상에 도달되면 증류수(153) 제조과정이 정지되도록 할 수 있다.

상기 증류수저수조(150)의 상단 부위에는 제2응축관(173)으로부터 일부 배출된 수증기와 증류수저수조(150)내의 높은 온도를 갖는 증류수(153)로 인해서 증류수(153) 표면에서 증발하는 수증기가 혼합된 상태로 상존하게 된다.

실제로 증류수저수조(150)는 증류수(153)를 모으는 장소이기는 하지만, 항상 뜨거운 수증기가 일부 덜 응축된 상태로 증류수저수조(150)으로 배출되는 관계로, 증류수저수조(150)내에는 항상 100℃에 가까운 수증기가 순환된다.

이처럼, 증류수저수조(150)내에 항상 고온의 수증기가 접하고 있으므로, 증류수저수조(150)내 오염 문제를 염려할 필요가 거의 없다. 즉, 언제든지 증류수저수조(150)의 증류수(153)를 전부 비우고 새로이 증류수(153)를 모으게 되면 증류수저수조(150)가 증기로 소독되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 전술한 바와 같이 증류수저수조(150) 내부의 상단 부위에는 수증기가 상존하고 있는바, 이 수증기를 별도의 통공관(152)을 통해 그대로 외부로 배출함으로써, 수증기 압력에 의한 증류수저수조(150)내의 압력이 상승하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

상기 물꼭지(154)는 증류수저수조(150)에 모인 증류수를 선택적으로 배출시키는 수단이다. 즉, 상기 제1응축관(171) 및 제2응축관(173)에서 형성된 증류수(153)가 증류수배출관(174)을 통해 증류수저수조(150)으로 각각 저장되면, 사용자는 물꼭지(154)를 동작시킴으로써 증류수저수조(150)에 모아진 증류수(153)를 음용할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 사용자의 필요에 따라 난방보일러도 활용할 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 메인저탕조(140)에 제2응축관(173)과 별도로 열교환부(180)를 배치하고, 이 열교환부(180)와 난방이 필요한 실내(190)의 난방배관(181) 사이에 난방수가 순환할 수 있는 난방수순환통로(182)를 상호 연결하며, 난방수순환통로(182) 상에 순환펌프(183)를 구비함으로써, 난방 보일러 기능을 수행할 수 있도록 구성할 수도 있다.

여기서, 상기 열교환부(180)는 메인저탕조(140) 내 온수와의 열교환을 통해 난방수로 가열되는 부위로써, 통상적인 열교환기 기능을 수행하는 부위이다.

이와 같이 열교환부(180))와 난방배관(181) 사이를 난방수순환통로(182)로 순환 연결하여 순환펌프(183)를 통해 난방수를 순환시켜 난방 보일러 기능을 수행하도록 하는 구성은 주지 관용의 통상적인 구성임으로, 물 보충과정이나 난방온도 제어와 같은 그 구체적인 작동과 관련된 구성에 대해서는 도시 생략함은 물론 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다만, 본 고안은 메인저탕조(140)에서 생성되는 온수를 이용하여 구조적으로 난방수를 생성할 수 있음에 착안하여 난방 보일러를 구현하고자 하는 데 그 기술적 특징이 있으며, 특히, 상기와 같이 메인저탕조(140)를 이용하여 난방 보일러를 구성하기 위해서는 메인저탕조(140)에서 생성되는 온수가 난방수로 열교환될 수 있도록 충분한 열량을 확보해야 하기 때문에, 상기와 같은 본 고안에 따른 온수 보일러(100)를 별도의 난방 보일러로도 활용하고자 할 경우에는 물가열조(120)의 전열히터(121) 용량을 상대적으로 크게 높이는 것이 바람직하다.

예를 들어, 단순히 온수 및 음용 증류수를 야간 취침시간대의 심야전기를 이용하여 제조할 경우에는 2㎾ 용량의 전열히터(121)만으로도 충분히 구현이 가능하다고 할 수 있으나, 난방 보일러로까지 확장하고자 할 경우에는 빠른 시간내에 높은 온수를 생성하기 위해서 20㎾ 용량 수준의 전열히터(121)를 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있다.

물론, 20㎾ 용량의 전열히터(121)를 사용한다는 의미는 단순히 20㎾ 용량의 전열히터(121)를 꼭 사용하는 것으로 수치 한정한다는 의미가 아니라 온수 및 음용 증류수를 제조하기 위한 전열히터(121)에 비해서 난방 보일러로까지 활용할 경우에는 상대적으로 전열히터(121)의 용량을 크게 높이는 것이 바람직하다는 의미임을 이해해야 할 것이다.

즉, 본 고안은 기술적으로 심야전기와 같은 잉여되는 전기를 사용하여 온수 및 음용 증류수를 제조할 수 있도록 함은 물론, 난방 보일러도 활용할 수 있는 온수 보일러(100)를 제공하는 데 그 추구하는 기술적 사상을 가지고 있는바, 아무리 심야전기를 사용한다고 하더라도 전열히터(121)의 용량을 무작정 키우는 것은 저렴한 연료비를 구현한다는 취지에 다소 부합하지 않는 측면이 있다.

따라서, 현재의 일반 가정에서 사용하는 연료비에 비해서 상대적으로 저렴한 범위내에서 낭비되는 열손실을 최대한 줄여주고자 한다는 측면에서 본 고안의 기술적 특징이 있다는 것을 이해할 필요가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 실용신안청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 온수보일러 110 : 필터부
111 : 물공급관 112 : 솔레노이드밸브
120 : 물가열조 121 : 전열히터
122 : 온도감지부 123 : 감지센서
130 : 보조저탕조 131 : 물보충관
132 : 온수배출관 140 : 메인저탕조
141 : 냉수공급관 150 : 증류수저수조
151 : 수압센서 152 : 통공관
153 : 증류수 154 : 물꼭지
160 : 제어부 170 : 수증기유동관
171 : 제1응축관 172 : 연결배관
173 : 제2응축관 174 : 증류수배출관
180 : 열교환부 181 : 난방배관
182 : 난방수순환통로 183 : 순환펌프
190 : 실내

Claims

외부 수도관과 연결된 물공급관(111)을 통해 솔레노이드밸브(112)를 개폐 제어하여 공급된 물을 공급받아 전열히터(121)로 가열하여 수증기를 생성하는 물가열조(120)와,
상기 물가열조(120)에서 생성된 수증기를 전달받아 수냉에 의해 증류수(153)로 응축시키는 제1응축관(171)이 내장 배치됨과 아울러 수냉 과정에서 열교환을 통해 생성된 온수를 배출할 수 있는 온수배출관(132)을 갖춘 보조저탕조(130)와,
상기 보조저탕조(130)에 비해 상대적으로 큰 저수용량으로 갖으면서 보조저탕조(130)의 하방에 위치하여 물보충관(131)으로 연결됨과 아울러 냉수공급관(141)으로부터 냉수를 공급받아 보조저탕조(130)로 물을 보충해 줌과 아울러, 제1응축관(171)과 연결배관(172)으로 연결된 제2응축관(173)이 내장 배치되는 메인저탕조(140)와,
상기 제2응축관(173)의 일단 증류수배출관(174)이 연결되어 증류수(153)를 배출받아 모아서 물꼭지(154)로 배출할 수 있는 증류수저수조(150)와,
상기 물가열조(120)의 전열히터(121) 및 솔레노이드밸브(112)의 작동을 제어하는 제어부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러.
제1항에 있어서,
상기 물가열조(120)에는 물 보충 완료시점을 감지하는 감지센서(123)가 마련되고, 상기 제어부(160)에는 전열히터(121)의 작동을 기 설정된 시간을 변수로 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러.
제1항에 있어서,
상기 물가열조(120)의 선단 물공급관(111)상에는 물을 정화 공급할 수 있는 필터부(110)가 마련되는 것을 특징으로 하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인저탕조(140) 내에는 온수와 열교환할 수 있는 열교환부(180)가 배치되고, 이 열교환부(180)는 실내(190)의 난방배관(181)과 난방수순환통로(182)로 순환 연결되어 있으며, 이 난방수순환통로(182)상에 순환펌프(183)가 구비된 것을 특징으로 하는 음용 증류수 및 온수를 제조할 수 있는 저탕식 온수보일러.