KR20050004272A - 가스 작동식 온수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너(2)와 가열될 물 탱크(3)가 내부에 배열되어 있는 이중벽 콘테이너(1)를 포함하는 가스 작동식 온수기에 관한 것이다. 적어도 상기 콘테이너(1)의 이중벽 사이의 사이공간(5)의 상기 버너(2)에 인접한 부분(5')에, 유리솜 또는 암면의 내부층(6)과 100나노메터 이하의 평균 입자 크기를 갖는 불활성 재료 분말을 둘러싸는 밀봉체를 포함하는 적어도 하나의 진공 패널로 형성된 외부층(7)을 포함하는 단열 시스템이 위치된다.

Description

가스 작동식 온수기 {GAS FED WATER-HEATER}

일반적으로 "히터"로 표시되는 온수기가 가스에 의해 또는 전기적으로 작동될 수 있음이 공지되어 있다. 축열(accumulation) 타입의 가스 작동식 온수기는 일반적으로 가스 버너 및 가열될 물을 함유하는 탱크가 내부에 위치되는 원통형 또는 평행육면체형 콘테이너를 포함한다. 버너는 일반적으로 콘테이너의 하부를 차지하고 상부에서 상기 탱크를 가로질러 배치된 열교환기에 연결되어 내부에 함유된 물을 가열시킨다.

상기 콘테이너는 일반적으로 이중벽으로 형성되며 그 사이공간에는 명백히 온수기의 에너지 효율(energetic yield)을 낮출 열 손실을 방지하는데 필요한 단열 재료가 배열된다. 특히, 탱크에 인접한 사이공간 부분에서는 폴리머 단열체, 예를 들어 폴리우레탄 포옴이 삽입되며, 버너 위치에 인접한 부분에서는 유리솜(glass wool) 또는 암면(rock wool)이 단열 재료로 사용된다.

그러나, 이러한 절연 형태는 매우 고온(250-300℃에 도달할 수 있음)인 버너영역에서 양호한 열적 기밀성(thermal tightness)을 보장하기 위해, 보다 두꺼운 층의 암면을 이용할 필요가 있어서, 온수기의 총 지출부담을 증가시키거나 성능을 감소시킨다.

본 발명은 가스 작동식 온수기(gas fed water-heater)에 관한 것이며, 보다 구체적으로 열 손실을 방지하기 위해 버너 영역 주위에 위치된 단열 시스템을 구비한 가스 작동식 온수기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수기의 종단면도이며,

도 2는 도 1의 선 Ⅰ-Ⅰ'를 따른 온수기의 횡단면도이다.

그러므로 본 발명의 목적은 지금까지 사용되어 왔던 시스템에 대해 단열체의 부피를 증가시키지 않고 열 손실을 효과적으로 방지할 수 있는 단열 시스템을 구비한 온수기를 제공하고자 하는 것이다. 상기 목적은 주특징이 청구항 제 1 항에 특정되고 다른 특징이 종속항에 특정된 온수기에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 2층 단열 시스템을 적어도 버너에 인접한 온수기의 사이공간 부분에 위치시킴으로써, 온수기의 단열을 개선시켜, 약 10%의 동력 절감을 가져옴이 발견되었다.

특히, 온수기의 최상의 에너지 효율은 암면 또는 유리솜에 기초한 내부층이 단열 시스템용으로 이용가능한 부피의 약 70-80%를 차지하고, 나머지 부분이 진공 패널에 의해 차지될 때 달성된다.

본 발명에 따른 온수기의 장점 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스 작동식 온수기는 공지된 방식으로 원통형 형상이며, 내부에 버너(2)와 가열될 물 탱크(3)가 위치된 이중벽 콘테이너(1)를 포함한다. 버너(2)는 상부에서 상기 탱크(3)를 가로질러 배치된 열교환기(4)에 연결되어 내부에 함유된 물을 가열시킨다. 이중벽은 사이공간(5)을 형성하며, 이중 하부(5')는 버너가 위치한 영역에 인접하고, 상부(5")는 탱크 영역에 인접하며, 도 1의 점선은 두 부분(5' 및 5")의 분리부를 나타낸다.

도 2는 부분(5')의 높이에서 온수기의 축선에 수직한 온수기의 단면을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 사이공간의 하부 영역에는 2 이상의 상이한 층, 즉 암면 또는 유리솜으로 형성되고 버너(2)에 가까운 내부층(6)과 적어도 하나의 진공 단열 패널로 형성된 외부층(7)을 포함하는 단열 시스템이 삽입된다.

플라스틱 재료를 포함하는 패널은 250℃ 이상의 온도에 도달하는 버너를 한정하는 벽과 직접 접촉할 수 없다. 그러나 층(6)은 단열 특성을 가져, 버너와 접촉하고 있는 층에 반대된 층의 표면은 패널이 견딜 수 있는 보다 낮은 온도에 있게 된다. 교대로, 층(6)을 둘러싸는 패널은 유리솜 또는 암면 층으로 된 동일한 두께의 패널이 갖는 단열 특성 보다 크다. 층(6) 주위에서 패널을 둘러쌈으로써, 내부층이 패널의 열적 열화를 보호하고, 패널이 동일한 총 두께에서 시스템의 단열을 현저하게 증가시키는 시너지 효과가 얻어진다.

2층 단열 시스템은 사이공간의 부분(5") 내에도 존재할 수 있지만, 상기 영역 내의 온도는 보다 낮고 매우 높은 효율의 단열을 필요로 하지 않기 때문에, 상기 부분(5")을 소정의 공지된 단열 재료, 예를 들어 포옴 폴리머 재료(foamedpolymeric material)로 충진시키는 것이 바람직하다(심지어 경제적인 이유에서도). 사이공간의 부분(5' 및 5")의 분리는 단지 구조적이거나 분리 요소를 통해 얻어질 수도 있다.

공지된 바와 같이, 진공 단열 패널은 충진 재료가 진공하에 내부에 존재하는 밀봉체로 구성된다. 상기 밀봉체는 적용분야에서 요구되는 단열 정도와 양립할 수 있는 진공 정도를 유지하기 위해 대기 가스가 패널 내부로 유입되는 것을 방지하는 기능을 가지며, 가스 투과성이 가능한 한 낮은 것을 특징으로 하는 소위 "배리어" 시이트를 갖도록 제조된다. 충진 재료는 패널 내에 진공상태가 형성될 때 밀봉체의 두 대향면을 이격시키는 것을 주 목적으로 하고, 다공성 또는 불연속 내부 구조를 가져 단열 작업을 수행하기 위해 그 공극 또는 틈새가 배기될 수 있다.

본 발명에 따른 온수기에 사용되는 진공 패널은 충진 재료로서 100나노메터 이하, 바람직하게 2 내지 20나노메터 범위의 평균 입자 크기를 갖는 불활성 재료 분말을 포함한다. 공지된 것처럼, 이러한 형태의 패널의 단열 특성은 이러한 특성을 손상시킴 없이 수 십 밀리바아에 도달할 수 있는 패널의 내부 압력의 함수로서 약간 변한다. 이러한 이유 때문에, 이러한 패널의 밀봉체는 유리하게도 플라스틱 재료, 예를 들어 가능하게 금속화된 폴리오레피닉(polyolefinic)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 불활성 재료의 분말은 상대적으로 용이하게 구부러질 수 있는 수 밀리미터 이하 두께의 보드를 형성하도록 용이하게 압축되기 위해 유리 섬유와 같은 광섬유(mineral fiber)와 바람직하게 혼합된 실리카이다.

본 발명에서 사용되는 실리카는 예를 들어 독일 회사 Degussa GmbH에 의해 제조된 예를 들어 석출경화된 실리카일 수 있다. 바람직하게, 예를 들어 미국 회사 CABOT Corp.에 의해 Nanogel(등록상표)의 이름으로 또는 독일 회사 Wacker GmbH에 의해 제조되고 판매되는, 적절한 챔버 내에서 SiCl₄를 산소와 연소시킴으로써 얻어지는 실리카 형태의 실리카 입자(pyrogenic silica)가 사용된다.

가능한 변형예 및/또는 추가예가 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 설명되고 도시된 본 발명의 실시예에 가능함을 당업자는 이해할 것이다.

Claims (9)

1. 버너(2)와 가열될 물 탱크(3)가 내부에 배열된 이중벽 콘테이너(1)를 포함하는 가스 작동식 온수기로서, 상기 이중벽이 단열 시스템을 포함하는 사이공간(5)을 형성하는 가스 작동식 온수기에 있어서,

   상기 단열 시스템이, 적어도 상기 버너에 인접한 상기 사이공간의 부분(5') 내에 암면 또는 유리솜의 내부층(6)과, 100나노미터 이하의 평균 입자 크기를 갖는 불활성 재료 분말을 둘러싸는 밀봉체를 포함하는 적어도 하나의 진공 패널로 형성된 외부층(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단열 시스템에서 상기 내부층(6)의 부피%는 전체 부피의 70-80%인 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   암면 또는 유리솜의 내부층과 적어도 하나의 진공 패널을 포함하는 상기 단열 시스템은 상기 버너(2)에 인접한 사이공간의 부분(5')만을 차지하는 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 탱크(3)에 인접한 사이공간의 부분(5")은 포옴 폴리머 재료로 충진되는 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 불활성 재료 분말의 평균 입자 크기는 2 내지 20나노메터인 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밀봉체는 가능하게 금속화되는 플라스틱 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 불활성 재료 분말은 광섬유와 혼합되는 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 광섬유는 유리 섬유인 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 불활성 재료는 실리카 입자(pyrogenic silica)인 것을 특징으로 하는,

   가스 작동식 온수기.