KR20100023730A

KR20100023730A - 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러

Info

Publication number: KR20100023730A
Application number: KR1020090049027A
Authority: KR
Inventors: 최기철
Original assignee: 최기철
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-03-04

Abstract

본 발명은 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 관한 것으로, 난방수 유동로와 온수 유동로를 내부에 형성하여 외측을 흐르는 난방수로부터 내측을 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛과, 열교환 유닛의 양측 외측면에 밀착되도록 구비되어 고열을 발생시키는 전기 히터 판을 포함한다.

따라서, 전기 히터 판과 플레이트형 열교환 유닛을 이용하여 매우 단순한 구조 및 작은 크기로 형성될 수 있으면서 우수한 열 효율을 제공할 수 있는 효과가 있다.

보일러, 전기, 난방수, 온수, 열교환

Description

난방수 및 온수 겸용 전기 보일러{ELECTRIC BOILER FOR SUPPLYING HEATING-WATER AND HOT-WATER}

본 발명은 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 히터 판과 플레이트형 열교환 유닛을 이용하여 매우 단순한 구조 및 작은 크기로 형성될 수 있으면서 우수한 열 효율을 제공할 수 있는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러(boiler)는 가열 수단으로 물을 가열시키고 가열된 물을 순환시켜 소정 공간을 난방하는 장치로서, 가열 수단의 사용 연료에 따라 전기 보일러, 가스 보일러, 기름 보일러 등으로 구분된다.

그 중, 전기 보일러는 다른 종류의 보일러에 비해 전기만 공급되면 연료의 보충이 불필요하여 사용이 편리하고, 비교적 구조가 간단하며, 주변 청결성을 유지할 수 있고, 과열 등으로 인한 사고 발생의 위험도 상대적으로 낮다는 등의 여러 장점에서 널리 사용되고 있다.

한편, 일반 가정이나 공공 건물 등에서 사용되는 대부분의 보일러는 난방수와 온수를 함께 제공하는 기능을 갖는다.

통상적인 난방수 및 온수 겸용 보일러는 가열 수단으로 난방수를 가열시키고, 가열된 난방수를 열교환부로 이동시켜, 열교환부에서의 열교환에 의해 온수를 생성한다.

그러나, 종래의 난방수 및 온수 겸용 보일러는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 가열 수단이 위치된 부분으로부터 열교환부로 가열된 난방수가 이동되는 과정에서 열 손실이 발생되는 문제점이 있다.

열 손실의 발생은 곧 에너지의 손실로, 가열 수단의 연료 소비를 증가시켜 가동에 따른 비용 소요를 상승시킨다.

둘째, 가열 수단 부분과 열교환부가 별도로 구비되고, 그들 간을 연결하는 배관이 구비되는 구조임에 따라, 그 크기 및 부피가 크고, 제조 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

셋째, 난방수와 온수가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구의 배치가 복잡함으로써, 그에 대해 연결되는 배관의 연결 작업이 난이하고, 그 연결에 소요되는 배관의 길이 및 부피가 많이 소요되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 열 손실을 최대한 줄여 에너지 소비비를 대폭 절감할 수 있음과 아울러, 작은 크기 및 부피를 갖도록 컴팩트하게 제조될 수 있고, 또한 구성이 매우 단순하여 그 제조 비용이 절감될 수 있으며, 나아가 외부 배관의 연결 작업이 용이하면서 그 연결을 위한 소요 배관의 길이 및 부피를 줄일 수 있는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러는, 난방수 유동로와 온수 유동로를 내부에 형성하여 외측을 흐르는 난방수로부터 내측을 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛; 및 상기 열교환 유닛의 양측 외측면에 밀착되도록 구비되어 고열을 발생시키는 전기 히터 판; 을 포함한다.

바람직하게, 상기 플레이트형 열교환 유닛은, 일측의 외측을 폐쇄하며 난방수 유입구와 난방수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트; 타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 온수 유입구와 온수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트; 상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 상기 난방수 유동로를 형성하고 그들 사이에 상기 온수 유동로를 형성하는 전열 플레이트; 양측의 상기 난방수 유동로 간을 연통되게 연결하도록 2매의 상기 전열 플레이트 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 구비되는 연통관; 및 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 로 구성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 전열 플레이트 상에는 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 반복되도록 형성될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 전기 히터 판은, 일정 두께 및 면적을 갖는 판 형태로 상기 플레이트형 열교환 유닛의 외측면에 대향되는 일 측면 상에 전반적으로 배치되도록 수용 홈이 형성되는 지지 판; 및 상기 수용 홈 내에 위치되어 통전에 따라 발열되는 발열선; 으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 높은 열 효율을 달성할 수 있으므로, 그 만큼 자체 크기 및 부피를 줄일 수 있음과 아울러, 그에 대해 연결되는 배관의 소요 길이 및 부피도 줄일 수 있음에 따라, 전체적인 크기 및 부피를 대폭적으로 줄여 소형화에 매우 적합할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 높은 열 효율을 달성할 수 있으므로, 가동에 따른 전력 소요 비용을 줄일 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 컴팩트하게 제조될 수 있음과 아울러, 그 구성이 매우 단순하므로, 제조 비용이 대폭 절감될 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러의 외장을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 절단에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선 절단에 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러(100)는, 난방수 유동로와 온수 유동로를 내부에 형성하여 외측을 흐르는 난방수로부터 내측을 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트(plate)형 열교환 유닛(110)과, 열교환 유닛(110)의 양측 외측면에 밀착되도록 구비되어 발열 작동에 의해 고열을 발생시키는 전기 히터 판(120)을 포함한다.

플레이트형 열교환 유닛(110)은 다른 형태의 열교환 유닛에 비해 열교환 효율이 매우 우수하고, 용이하게 제조될 수 있음은 물론, 컴팩트한 크기를 갖는다.

구체적으로, 플레이트형 열교환 유닛(110)은, 일측의 외측을 폐쇄하며 가열 대상의 난방수가 유입되는 난방수 유입구(112a)와 내부를 통과하여 가열된 난방수가 유출되는 난방수 유출구(112b)가 각기 상·하단부 위치에서 외측을 향해 연장되도록 구비되는 제1 외곽 플레이트(112)와, 타측의 외측을 폐쇄하며 온수용 물이 유입되는 온수 유입구(114a)와 내부를 통과하여 고온 상태로 변환된 온수가 유출되는 온수 유출구(114b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되는 형 태로 구비되는 제2 외곽 플레이트(114)와, 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 각 외곽 플레이트(112, 114)와의 사이에 난방수가 흐르는 난방수 유동로(hw)를 형성하고 그들 사이에 온수가 흐르는 온수 유동로(lw)를 형성하며 그 양측면 상에는 융기부(116a)와 함몰부(116b)가 전반적으로 반복되도록 형성되는 전열 플레이트(116)와, 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 사이의 개방되는 측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트(118)로 이루어진다.

본 발명에 따른 플레이트형 열교환 유닛(110)은 그 외형이 육면체 형상으로 컴팩트하게 형성된다.

해당 열교환 유닛(110)은 제1 외곽 플레이트(112), 제2 외곽 플레이트(114) 및 2매의 전열 플레이트(116)가 서로 일정 간격씩 이격되어 평행하게 적층되고, 측면 플레이트(118)를 포함하여 총 5개의 플레이트로 구성되며, 플레이트들은 금속 재질의 박판이다.

금속 재질임에 따라 측면 플레이트(118)는 용접을 통해 결합되어 일체화될 수 있으며, 측면 플레이트(118)의 결합에 따라 내부가 밀폐되고, 아울러 난방수와 온수의 유입·출구(112a, 112b, 114a, 114b)도 용접을 통해 적절히 결합되도록 구비될 수 있다.

제1 외곽 플레이트(112)는 좌측 또는 우측의 어느 일측을 외측에서 폐쇄하는 것으로, 가열 대상의 난방수가 유입되는 난방수 유입구(112a)와 내부를 통과하여 가열된 난방수가 유출되는 난방수 유출구(112b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로 부터 외측을 향해 연장되도록 구비된다.

제2 외곽 플레이트(114)는 제1 외곽 플레이트(112)가 구비되는 반대편 측을 외측에서 폐쇄하는 것으로, 온수용 물이 유입되는 온수 유입구(114a)와 내부를 통과하여 가열된 상태의 온수가 유출되는 온수 유출구(114b)가 각기 상·하단부 위치에서 그로부터 외측을 향해 연장되는 형태로 구비된다.

이와 같이, 난방수가 유출입되는 유입·출구(112a, 112b)가 동일 측에 구비되고, 마찬가지로 온수가 유출입되는 유입·출구(114a, 114b)가 동일 측에 구비되면, 해당 유입·출구(112a, 112b, 114a, 114b)에 대한 외부 배관의 연결 작업이 매우 용이하게 실시될 수 있으면서, 그 연결을 위한 외부 배관의 소요 길이 및 부피를 줄일 수 있다.

즉, 난방수는 방 바닥의 난방을 위해 방이 있는 방향으로 공급되어야 하므로 난방수 유입·출구(112a, 112b)가 구비되는 측을 최대한 방을 향하도록 하고, 온수는 욕실이 있는 방향으로 공급되어야 하므로 온수 유입·출구(114a, 114b)가 구비되는 측을 최대한 욕실을 향하게 하면 되는 것으로, 연결을 위해 외부 배관을 절곡시킬 필요가 최대한 방지될 수 있다.

덧붙여, 난방수가 유입되는 난방수 유입구(112a)와 온수가 유입되는 온수 유입구(114a)는 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비된다.

물론, 그에 따라 난방수가 유출되는 난방수 유출구(112b)와 온수가 유출되는 온수 유출구(114b)도 서로 반대되는 상·하단부에 멀리 이격되도록 구비된다.

전열 플레이트(116)는 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114) 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격씩 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비된다.

각 전열 플레이트(116)와 각 외곽 플레이트(112, 114)의 사이에는 난방수가 흘러 유동되는 난방수 유동로(hw)가 형성되며, 2매의 전열 플레이트(116)의 사이에는 온수가 흘러 유동되는 온수 유동로(lw)가 형성된다.

상기한 온수 유입·출구(114a, 114b)는 온수 유동로(lw)와 연통되도록 구비되며, 난방수 유입·출구(112a, 112b)는 난방수 유동로(hw)와 연통되도록 구비되고, 양측의 난방수 유동로(hw) 간을 연통되게 연결할 수 있도록 2매의 전열 플레이트(116) 간을 수평되게 연결하도록 내부의 상·하단부에 각기 하나 이상씩의 연통관(119)이 결합 구비된다.

전열 플레이트(116) 상에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 양 측면 상에 볼록하게 돌출되는 형태의 융기부(116a)와 오목하게 함몰되는 형태의 함몰부(116b)가 전반적으로 반복되도록 형성된다.

해당 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 그 일 측면과 타 측면에 대한 반복적인 펀칭 가공을 통해 형성될 수 있으며, 동일 위치에서 일 측면 상에 융기부(116a)가 형성되면, 타 측면 상에는 함몰부(116b)가 형성된다.

융기부(116a)와 함몰부(116b)의 배열은 규칙적이든 불규칙적이든 큰 관계가 없다.

이러한 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 열교환 면적을 증대시켜 열교환 효율을 제고시킨다.

즉, 전열 플레이트(116)를 사이에 두고 양측에 형성되는 난방수 유동로(hw) 와 온수 유동로(lw)를 각기 난방수와 온수가 흐르는 과정에서 난방수로부터의 고열이 전열 플레이트(116)를 통해 전열되어 온수를 가온시킴에 있어, 전열 플레이트(116) 상의 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 전열 면적을 증대시켜 전열 효율을 증대시킨다.

따라서, 열교환 효율이 우수해지는 만큼, 크기 및 부피를 줄일 수 있다.

또한, 융기부(116a)와 함몰부(116b)는 난방수 및 온수의 진행을 방해하여 난방수 및 온수의 난류 흐름이 형성되도록 함으로써, 난방수 및 온수가 균일하게 가열 및 냉각되도록 하는 기능도 제공한다.

전열 플레이트(116)는 기본적으로 열전도성과 방열성이 우수하면서 기계적, 화학적 특성이 좋은 금속 재질로 형성되되, 바람직하게는 고온에서 내구성 있게 견딜 수 있는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.

측면 플레이트(118)는 양측의 제1 외곽 플레이트(112)와 제2 외곽 플레이트(114)가 이루는 사이 측면을 외측에서 둘러싸 폐쇄하는 것으로, 용접을 통해 결합되어 일체화될 수 있다.

한편, 전기 히터 판(120)는 열교환 유닛(110)의 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114)를 외측에서 밀착하도록 구비되는 것으로, 제1·제2 외곽 플레이트(112, 114)와 동일 내지 유사한 넓은 면적을 갖는다.

구체적으로, 전기 히터 판(120)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 소정 두께 및 면적을 갖는 판 형태의 것으로 그 일 측면 상에 전반적으로 배치되도록 수용 홈(122a)이 형성되는 지지 판(122)과, 지지 판(122) 상의 수용 홈(122a) 내에 위치 되어 전류의 공급에 따라 발열되는 발열선(124)으로 이루어진다.

지지 판(122)은 발열선(124)을 지지하는 역할을 하는 것으로, 그 재질은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 절연성을 갖으면서 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.

발열선(124)은 외부로부터의 급전에 따라 저항열을 발생시키는 것으로, 잘 알려진 금속 재질의 저항 발열체인 니크롬(Ni-Cr) 또는 철 크롬(Fe-Cr)의 것이 이용될 수 있고, 그 형상은 발열량의 증대를 위해 반복되게 권선된 코일 형태를 갖을 수 있다.

이러한 발열선(124)은 지지 판(122) 상의 전 면적에 걸쳐 균일하게 배치되도록 구비된다.

지지 판(122)은 발열선(124)이 수용되는 수용 홈(122a)이 형성된 측면이 열교환 유닛(110)의 외측면에 대향되도록 위치된다.

덧붙여, 본 발명에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러(100)는 외측에서 감싸도록 구비되어 단열하는 단열재(미도시)와, 단열재를 외측에서 감싸도록 구비되어 외장 케이스를 형성하는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 구성으로, 그 작용은, 전기 히터 판(120)의 발열 작용에 따라 열교환 유닛(110)의 외측 유로를 흐르는 난방수가 고온으로 가열되고, 고온으로 가열된 난방수로부터 전열 플레이트(116)를 통한 효율적인 전열에 의해 내측 유로를 흐르는 온수가 가열되어 공급될 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러의 외장을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 A-A'선 절단에 따른 단면도,

도 3은 도 1의 B-B'선 절단에 따른 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 구비되는 플레이트형 열교환 유닛의 전열 플레이트를 나타내는 사시도

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 구비되는 플레이트형 열교환 유닛의 적층 구조를 나타내는 분리 사시도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러에 구비되는 전기 히터 판을 나타내는 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 열교환 유닛 110 : 플레이트형 열교환 유닛

112 : 제1 외곽 플레이트 112a : 난방수 유입구

112b : 난방수 유출구 114 : 제2 외곽 플레이트

114a : 온수 유입구 114b : 온수 유출구

116 : 전열 플레이트 116a : 융기부

116b : 함몰부 118 : 측면 플레이트

119 : 연통관 120 : 전기 히터 판

122 : 지지 판 122a : 수용홈

124 : 발열선 hw : 난방수 유동로

lw : 온수 유동로

Claims

난방수 유동로와 온수 유동로를 내부에 형성하여 외측을 흐르는 난방수로부터 내측을 흐르는 온수로 고열이 전열되도록 하는 플레이트형 열교환 유닛; 및

상기 열교환 유닛의 양측 외측면에 밀착되도록 구비되어 고열을 발생시키는 전기 히터 판; 을 포함하는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러.
제 1 항에 있어서,

상기 플레이트형 열교환 유닛은,

일측의 외측을 폐쇄하며 난방수 유입구와 난방수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제1 외곽 플레이트;

타측의 외측을 폐쇄하며 그에 대해 온수 유입구와 온수 유출구가 각기 상·하단부에서 외측을 향해 연장되는 형태로 구비되는 제2 외곽 플레이트;

상기 제1·제2 외곽 플레이트 간의 사이에 각기 양측으로 일정 간격 이격되도록 평행하게 2매가 삽입되어 구비되며 상기 제1·제2 외곽 플레이트와의 사이에 상기 난방수 유동로를 형성하고 그들 사이에 상기 온수 유동로를 형성하는 전열 플레이트;

양측의 상기 난방수 유동로 간을 연통되게 연결하도록 2매의 상기 전열 플레이트 간을 수평되게 연결하도록 상·하단부에 구비되는 연통관; 및

측면을 폐쇄하도록 구비되는 측면 플레이트; 로 구성되는 것을 특징으로 하 는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러.
제 2 항에 있어서,

상기 전열 플레이트 상에는 양 측면을 통해 전반적으로 함몰부와 융기부가 반복되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전기 히터 판은,

일정 두께 및 면적을 갖는 판 형태로 상기 플레이트형 열교환 유닛의 외측면에 대향되는 일 측면 상에 전반적으로 배치되도록 수용 홈이 형성되는 지지 판; 및

상기 수용 홈 내에 위치되어 통전에 따라 발열되는 발열선; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 난방수 및 온수 겸용 전기 보일러.