KR20100090375A - 공기순환식 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기순환식 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세히는 보일러의 내부에서 용수와 접촉하는 공기탱크의 내부 공기를 신속하게 가열함과 동시에 고온의 공기를 강제순환시켜 온수를 발생시킴으로, 열손실을 최소화하여 에너지효율을 월등히 향상시킬 수 있도록 하고자, 본 발명은 본 발명의 공기순환식 전기보일러는 보일러 본체(10)와, 상기 본체에 내장된 공기탱크(14)와, 상기 공기탱크의 내부 공기를 가열하는 전기히터(20)와, 상기 공기탱크의 내부 공기를 순환시키는 공기펌프(30)와, 상기 본체의 용수를 보충하는 팽창탱크(50)와, 제어수단(60) 등으로 구성된다.

전기보일러, 본체, 공기탱크, 전기히터, 공기펌프.

Description

공기순환식 전기보일러{An electrical boiler}

본 발명은 공기순환식 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세히는 보일러의 내부에서 용수와 접촉하는 공기탱크의 내부 공기를 신속하게 가열함과 동시에 고온의 공기를 강제순환시켜 온수를 발생시킴으로, 열손실을 최소화하여 에너지효율을 월등히 향상시킬 수 있는 공기순환식 전기보일러를 제공하는 것이다.

일반적으로 전기보일러는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 발열수단에 의해 물을 가열하여 온수를 발생시키고, 실내난방이나 급탕 등의 용도로 제공하는 것이다.

이러한 전기보일러를 개략적으로 살펴보면, 용수를 수용하는 저수조에 온수 공급관과 회수관이 구비되고, 상기 저수조의 내부에 설치된 전기적 발열수단에 의해 저온의 용수와 접촉하면서 온수로 가열되도록 이루어져 있다.

상기 전기보일러의 성능을 향상시키고자, 종래에는 국내등록특허 제:10-0459260호의 '순간온수 전기보일러'로 이미 공지된 바에 있으며, 이외에도 다수의 건으로 공지된 바에 있다.

상기의 순간온수 전기보일러를 개략적으로 살펴보면, 열교환기 하우징 내부로 히터가 설치되고, 상기 히터의 주위에 내/외부 용수관을 복열로 설치하여 저온의 용수가 순서대로 흐르는 동안 히터에 의해 가열된 축열수와 열교환하도록 구성되며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

하지만, 상기와 같이 종래의 기술에 따른 전기보일러는 발열수단(히터)이 발열하면서 고온의 온도에 도달하기까지 일정한 시간이 소요되는 단점 즉, 상기 발열수단이 저수조 내부의 용수 또는 열교환기 하우징 내부의 축열수와 직접적 접촉하고 있어서 히터가 일정온도로 발열하는데 시간이 늦어짐은 물론 온수로 가열하는데에 많은 시간이 소요되는 것이다. 이는 곧 온수의 발생시간이 지체될 뿐만 아니라, 이에 소요되는 전기에너지의 소모가 가중되며, 에너지효율이 저하되는 등의 비경제적인 문제점들이 있었다.

본 발명의 목적은 보일러 본체 내부의 용수와 접촉하는 공기탱크의 내부 공기를 가열하여 온수를 발생시킴과 동시에, 상기 공기탱크의 온열이 순환관로를 통해 용수와 접촉하도록 하여 신속하게 재차 가열하도록 된 비접촉식 공기순환식 전기보일러를 제공하는데 있다.

본 발명은, 전기에너지에 의한 열에너지로 온수를 발생시킬 수 있도록 전원부를 포함하는 제어수단이 구비된 전기보일러에 있어서, 일측의 커버플랜지(12)로 밀폐하여 용수가 담기고, 온수 공급관(16)과 회수관(17)이 구비된 본체(10)와; 상기 커버플랜지의 내측에 부착하여 상기 본체 내부의 용수와 접촉하도록 소정의 고정수단으로 지지된 공기탱크(14)와; 상기 커버플랜지의 내측으로 설치되는 발열체(22)가 상기 공기탱크의 내부 공기를 가열하도록 열을 발생시키는 전기히터(20)와; 상기 커버플랜지의 외측에서 공기탱크의 내부로 공기를 투입하여 강제순환시키는 공기펌프(30)와; 상기 공기탱크의 일측 통공(15)과 연결되고 상기 공기탱크의 주변을 감싸도록 충분한 길이로 연장하여 용수를 재차 가열하는 공기순환관로(40)와; 상기 공기순환관로의 배출관로(42)를 연결하여 내부에 담긴 저온의 용수를 데워서 본체 내부로 공급하는 팽창탱크(50)로 구성됨을 특징으로 하는 공기순환식 전기보일러를 제안한다.

본 발명은 본체 내부의 공기탱크의 공기를 전기히터로 가열함으로 발열이 신속하며 이때, 발생한 고온의 열로써 온수를 발생시킴과 동시에 고온의 공기가 본체 내부의 공기순환관로를 통해 강제순환하면서 용수를 재차 가열함으로, 용수를 신속하게 가열할 수 있음은 물론 열손실을 최소화하여 에너지효율을 극대화시킬 수 있는 효과와, 급속난방 및 급탕 등에 적합한 매우 효과적인 것이다.

또한, 본 발명은 보일러 본체 내부의 순환하고 배출되는 따뜻한 공기로 팽창탱크의 차가운 용수를 따뜻하게 데워서 본체 내부로 공급하여 보충함으로 열손실을 최소화하는 이점과, 본체 내부의 용수 온도를 보다 신속하게 상승시킬 수 있는 장점들이 있다.

또는, 본 발명은 상기 공기순환관로의 배출측을 본체 내부로 다시 연결하여 버려지기 쉬운 폐열로서 용수를 재차 가열할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명은 공기공급관로에 공기조절밸브가 구비되어 고온 상태의 공기의 흐름 또는 공기탱크 내부의 압력 등을 적절하게 제어할 수 있음은 물론, 발열체 및 온수의 온도 등을 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 본체 내부의 공기탱크 내지 전기히터, 공기순환관로 등이 커버플랜지와 일체로 구성되어, 상기 본체로부터 커버플랜지를 분리하면 청소는 물론 수리보수, 유지관리 등이 용이한 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 본 발명의 실시 예는 당업자가 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 제공되는 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기순환식 전기보일러의 개략적인 구성을 부분단면으로 나타낸 정면도이고, 도 1a는 상기 도 1의 "A"-"A"선 단면도이다.

도면에 따른 본 발명의 공기순환식 전기보일러는, 전기에너지에 의한 열에너지로 온수를 발생시킬 수 있도록 전원부를 포함하는 제어수단이 구비된 전기보일러에 있어서, 일측의 커버플랜지(12)로 밀폐하여 용수가 담기고, 온수 공급관(16)과 회수관(17)이 구비된 본체(10)와; 상기 커버플랜지의 내측에 부착하여 상기 본체 내부의 용수와 접촉하도록 소정의 고정수단으로 지지된 공기탱크(14)와; 상기 커버플랜지의 내측으로 설치되는 발열체(22)가 상기 공기탱크의 내부 공기를 가열하도록 열을 발생시키는 전기히터(20)와; 상기 커버플랜지의 외측에서 공기탱크의 내부로 공기를 투입하여 강제순환시키는 공기펌프(30)와; 상기 공기탱크의 일측 통공(15)과 연결되고 상기 공기탱크의 주변을 감싸도록 충분한 길이로 연장하여 용수를 재차 가열하는 공기순환관로(40)와; 상기 공기순환관로의 배출관로(42)를 연결하여 내부에 담긴 저온의 용수를 데워서 본체 내부로 공급하는 팽창탱크(50)로 구 성됨을 특징으로 한다.

또는 본 발명은, 상기 공기순환관로의 배출관로(42)에는 커버플랜지를 통해 본체 내부로 연결하는 재순환관로(46)가 구성됨을 특징으로 한다.

또는 본 발명은, 상기 공기펌프가 연결된 공기공급관(32)에 결합된 공기조절밸브(34)와; 상기 팽창관로(42)에 결합된 체크밸브(45)를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 공기순환식 전기보일러는 보일러 본체(10)와, 상기 본체에 내장된 공기탱크(14)와, 상기 공기탱크의 내부 공기를 가열하는 전기히터(20)와, 상기 공기탱크의 내부 공기를 순환시키는 공기펌프(30)와, 상기 본체의 용수를 보충하는 팽창탱크(50)와, 제어수단(60) 등으로 구성된다.

상기 보일러의 본체(10)는 일정량의 용수가 담기고, 일측의 개방부에 플랜지를 형성하고 커버플랜지(12)가 개폐 가능하도록 볼트/너트 등의 체결수단과 가스켓 등의 누설방지부재로 긴밀하게 조립하여 밀폐된다.

상기 본체(10)의 상부에 구비된 온수 공급관(16)을 통해 따뜻한 온수를 제공하고 하부의 회수관(17)을 통해 다시 유입되며, 상기 회수관(17)에는 순환펌프(18)를 구비하여 용수를 흡입하고 체크밸브를 설치하여 역류를 방지하도록 되며 또는, 상기 순환펌프(18)를 온수 공급관(16)에 설치하여 본체의 용수를 흡입하고 순환공급할 수도 있다. 그리고 상기 본체의 하부 일측에는 밸브를 가지는 소지구(19)가 구비된다.

상기 공기탱크(14)는 커버플랜지의 내측에 수평으로 설치하여 소정의 길이로 연장되며, 상기 공기탱크를 고정하기 위한 고정수단으로 본체 내부의 안쪽에 고정구(24)를 설치하여 공기탱크의 타단부를 지지한다.

상기 전기히터(20)는 커버플랜지의 외측에 부착되고 발열체(22)가 커버플랜지를 통해 공기탱크 내부에 구비되어 공기를 가열하게 된다.

상기 공기펌프(30)는 커버플랜지의 외측 상부에 설치되고 커버플랜지를 관통하는 공기공급관(32)을 통해 공기탱크 내부로 공기를 투입하여 강제순환시킨다.

상기 공기순환관로(40)는 공기탱크의 상부에 형성된 통공(15)과 연결되고 공기탱크의 둘레를 반복적으로 선회하면서 용수를 가열하도록 설치한다. 이는 도면에서처럼 전/후 지그재그로 설치하거나 또는 상기 공기탱크 길이방향의 코일형태로 감아서 설치할 수도 있으며, 상기 공기순환관로가 용수와의 열접촉시간을 연장하여 충분한 시간동안에 열교환이 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 공기탱크의 외측에는 공기순환관로를 지지하기 위한 소정의 지지수단이 부착된다.

상기 공기순환관로(40)의 타측은 커버플랜지를 통해 외부로 노출되고, 이렇게 형성된 배출관로(42)는 팽창관로(44)와 재순환관로(46)으로 나뉘게 되며, 상기 팽창관로(44)는 팽창탱크(50)와 연결되고, 상기의 재순환관로(46)는 커버플랜지를 통해 다시 본체 내부로 연결하여 버려지기 쉬운 폐열을 재활용하게 된다.

아울러, 상기의 공기탱크(14) 및 공기순환관로(40)에는 통상의 방열판들을 부착하여 열교환효율을 한층더 향상시킬 수도 있음은 자명하다.

상기 팽창탱크(50)는 일측에 부착된 볼탑(54)을 통해 상수도용 용수관로(55)와 연결되고, 하부의 보충수관로(52)를 통해 본체 내부로 용수를 공급하며, 또는 상기 용수관로(55)를 본체 내부로 직접연결하여 온수의 사용량이 많은 때 신속하게 용수를 보충할 수 있도록 된다.

상기의 제어수단(60)은 전기히터(20)와 에어펌프(30) 등이 연결되며, 상기 전기히터의 발열량 및 상기 에어펌프의 동작 등 보일러의 전반적인 작동을 제어하며, 안정적인 전원공급을 위해 전원부를 포함하고 있다.

상기 본체(10)의 상부 일측에 설치된 공기배출관로(58)를 팽창탱크에 연결하여 배출되는 공기로 팽창탱크의 용수를 예열할 수 있고, 본체의 오버플로어(Overflow) 역학을 수행한다.

상기 팽창관로(44)에는 체크밸브(45)를 설치하여 팽창탱크의 용수가 공기순환관로로 역류하지 않도록 방지한다. 그리고, 도면에 나타나지는 않지만 상기 재순환관로(46)와 급수관로(56)에도 체크밸브를 설치하여 역류하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 커버플랜지의 일측에는 안전밸브(26)를 구비하여 상기 공기탱크의 내부 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하고, 압력상승에 의한 누설, 폭발 등의 손상 및 안전사고를 예방한다. 도면에 도시하지는 않았지만 상기 본체에도 역시 안전밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기의 본체에 내장되는 공기탱크(14) 내지 전기히터(20), 공기순환관로(40) 등은 커버플랜지(12)에 장착되어 있어서, 상기 본체로부터 커버플랜지와 함께 간편하게 분리할 수 있음은 물론 내부 청소 및 수리보수 등이 용이하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 공기순환식 전기보일러는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 상기 공기탱크(14)는 전기히터(20)가 작동함과 동시에 내부 발열체(22)의 온도가 급속히 상승하면서 공기가 신속히 가열되고 이렇게 가열된 고온의 공기는 본체 내부의 용수와 열교환하여 온수를 발생시키게 된다.

또한, 상기 공기펌프(30)는 외부 공기를 공기탱크 내부로 투입하여 공기탱크 내부의 공기를 강제순환시킴으로 대류현상을 촉진시켜 용수(W)와의 열교환을 향상시킨다. 이어, 상기 공기탱크의 고온의 공기는 팽창 및 순환하면서 통공(15)을 통해 공기순환관로(40)로 유입되고, 상기 공기순환관로를 통해 용수와 재차 열교환하여 재가열이 이루어짐으로 열에너지를 효율적으로 재사용할 수 있게 된다.

이후, 상기 공기순환관로를 빠져나온 공기는 배출관로를 거쳐 팽창관로(44)를 따라 팽창탱크(50)의 용수를 데우거나 또는, 상기의 재순환관로(46)를 통해 본체 내부로 공급되어 용수를 재차 가열하는데 사용됨으로 열손실을 최소화함은 물론 에너지의 효율을 극대화시킬 수 있다.

또는, 상기 배출관로(42)를 공기펌프의 공기흡입구와 연결하여 반복적으로 재순환시킬 수도 있으며, 이로써 상기 공기탱크 내부의 공기를 보다 신속하게 가열할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전기히터(20)의 작동시간 및 작동온도 등을 줄일 수 있어 더욱더 효율적인 보일러의 작동이 가능하게 된다.

다음, 상기 팽창탱크(50)에서 데워진 따뜻한 물이 보충수관로(52)를 통해 본 체 내부로 공급됨으로 보다 신속하게 용수의 온도저하를 방지하고 보다 신속하게 용수의 가열이 가능하도록 한다.

본 발명의 공기순환식 전기보일러는 본체 내부의 용수를 신속하게 가열하여 상기 온수 공급관(16)을 통해 단시간에 온수를 제공할 수 있으며, 이후, 필요한 용도로 사용된 온수는 상기 회수관(17)을 통해 본체로 유입된다.

아울러, 본 발명의 공기순환식 전기보일러는 열손실 및 에너지효율이 뛰어나 보일러의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 중·대용량 보일러에 연결 설치하여 보조적인 열교환수단으로도 적합하며 매우 효율적인 역할이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기순환식 전기보일러의 개략적인 구성을 부분단면으로 나타낸 정면도.

도 1a는 상기 도 1의 "A"-"A"선 단면도.

Claims (3)

1. 전기에너지에 의한 열에너지로 온수를 발생시킬 수 있도록 전원부를 포함하는 제어수단이 구비된 전기보일러에 있어서,

   일측의 커버플랜지(12)로 밀폐하여 용수가 담기고, 온수 공급관(16)과 회수관(17)이 구비된 본체(10)와;

   상기 커버플랜지의 내측에 부착하여 상기 본체 내부의 용수와 접촉하도록 소정의 고정수단으로 지지된 공기탱크(14)와;

   상기 커버플랜지의 내측으로 설치되는 발열체(22)가 상기 공기탱크의 내부 공기를 가열하도록 열을 발생시키는 전기히터(20)와;

   상기 커버플랜지의 외측에서 공기탱크의 내부로 공기를 투입하여 강제순환시키는 공기펌프(30)와;

   상기 공기탱크의 일측 통공(15)과 연결되고 상기 공기탱크의 주변을 감싸도록 충분한 길이로 연장하여 용수를 재차 가열하는 공기순환관로(40)와;

   상기 공기순환관로의 배출관로(42)를 연결하여 내부에 담긴 저온의 용수를 데워서 본체 내부로 공급하는 팽창탱크(50)로 구성됨을 특징으로 하는 공기순환식 전기보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공기순환관로의 배출관로(42)에는 커버플랜지를 통해 본체 내부로 연결하는 재순환관로(46)가 구성됨을 특징으로 하는 공기순환식 전기보일러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 공기펌프가 연결된 공기공급관(32)에 결합된 공기조절밸브(34)와;

   상기 팽창관로(42)에 결합된 체크밸브(45)를 포함하는 구성임을 특징으로 하는 공기순환식 전기보일러.

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