KR20150000517U - 고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고효율 증류기에 관한 것으로, 본 고안은 본체부(100)내에 마련되며 외부 수도관과 연결된 물공급관(112)을 통해 솔레노이드 밸브(111)를 개폐 제어하여 공급된 물을 저장하면서 수증기응축관(140)이 내장 배치된 예열냉각통(120)과, 예열냉각통(120)으로부터 물보충관(121)을 통해 물을 제공받아 가열하여 수증기로 상변화시켜 수증기응축관(140)으로 보낼 수 있게 전열히터(131)를 갖춘 보일러(130)와, 수증기응축관(140)의 일단 배출관이 연결되어 수증기응축관(140) 내에서 형성된 증류수(190)를 배출받아 모으는 저수통(150)을 포함하는 고효율 증류기에 있어서, 상기 보일러(130)에는 보일러(130) 내의 물 보충 완료시점을 제어할 수 있도록 물의 수면과 접촉 유무를 감지하는 저항 감지식 접촉센서(134) 및 접지부(135)와, 상기 접촉센서(134) 및 접지부(135)로부터의 전달신호를 판단 제어하는 PCB기판으로 이루어진 제어부(133)를 포함하는 감지센서를 갖추고 있고, 상기 감지센서에 의해 물 보충 완료시점을 판단하여 솔레노이드 밸브(111)를 폐쇄한 다음, 전열히터(131)가 작동하여 기 설정된 시간을 경과할 경우에는 보일러(130) 내에 항상 물이 남아 있는 시점에서 솔레노이드 밸브(111)를 개방하여 물 보충이 일어나도록 전열히터(131)의 작동 시간을 기 설정된 시간 변수로 하여 물 보충 시점을 제어하는 컨트롤러를 갖춘 고효율 증류의 보일러 물보충 조절구조를 제공한다.

Description

고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조{Water supply control structure of boiler in high effectiveness distiller}

본 고안은 고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러의 가열에 의해 수증기를 발생시킴에 따라 보일러 내의 물의 증발에 의해 물보충이 필요한 시점 및 물보충 완료 시점에 대해서 시간 제어 및 센서 감지를 통해 구현함으로써, 보일러 내에 항상 일정한 수준의 물이 차 있도록 하여 보일러가 과열되는 것을 방지함은 물론, 종래 물보충 시점을 감지하는 센서 방식을 변경하여 보일러의 외관 단열이 가능한 구조를 구현함으로써, 보일러의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조에 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 다양한 증류기 관련 기술이 개시되어 있다.

그 중에서 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는바, 이 고효율 증류기는 본 출원인에 의해 연구 개발되어 실용신안 출원 등록된 공냉식과 수냉식을 겸용으로 하여 증류수를 만듬으로써, 증류의 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 고효율 증류기는, 외관을 형성하는 본체부(1)와, 상기 본체부(1) 내에 마련되며, 공급된 물을 예열하는 예열냉각관(15)과, 상기 예열냉각관(15)으로 제공되는 물을 필터링(Filtering)하는 필터(10)와, 상기 예열냉각관(15)에서 미리 예열된 물을 제공받아 가열하여 액체 상태의 물을 기체 상태의 수증기로 상변화시키는 보일러(23)와, 상기 예열냉각관(15) 내에 마련되며, 수냉식에 의해 보일러(23)를 통해 최종적으로 형성된 기체 상태의 수증기가 액체 상태의 증류수로 액화되는 수증기 응축관(17)과, 상기 예열냉각관(15)의 일측에 배치되어 공랭식에 의해 수증기 응축관(17) 내에서 유동하는 수증기를 액화시키는 냉각팬(35)과, 상기 수증기 응축관(17)의 하부영역에 마련되어 수증기응축관(140) 내에서 형성된 증류수를 모으는 저수통(39)과, 상기 저수통(39)과 연결되고 본체부(1)의 외측에 마련되어 증류수를 선택적으로 배출시키는 적어도 하나의 물꼭지(43)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기의 경우, 상기 보일러(23) 내의 물을 가열하여 수증기를 생성하고, 이 수증기를 수증기 응축관(17)으로 보내어 수냉에 의한 응축으로 증류수를 제조하게 되는바, 상기 보일러(23) 내의 물이 수증기로 증발하면서 줄어들어 일정 수준에 도달하면, 이를 보일러(23) 측 무게 변동을 감지하여 예열냉각관(15)으로부터 물을 보충받도록 되어 있었다.

이를 위해 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보일러(23)는 보일러 고정축(29)에 결합된 별도의 보일러 고정대(27)에 의해 지지되고, 보일러 고정대(27)의 타측에는 보일러 추(31)와 보일러 스위치(33)가 더 구비됨으로써, 보일러(23) 내의 물이 줄어들게 되면, 보일러 추(31)의 무게가 상대적으로 보일러(23) 측 무게에 비해 무거워지면서 보일러 고정축(29)을 중심으로 시소작용이 일어나 보일러 스위치(33)를 작동하게 되고, 이에 따라 보일러 스위치(33)의 작동 신호를 전달받은 컨트롤러(도시안됨)에서 공급관(11) 상의 솔레노이드 밸브(13)를 개방하게 됨에 따라 공급관(11)을 통해 예열냉각관(15)으로 물이 공급되며, 결과적으로 예열냉각관(15)에 가득 찬 물이 물 보충관(19)으로 넘쳐서 보일러(23)로 공급될 수 있도록 되어 있었다.

그리고, 보일러(23) 내로 물이 보충되어 보일러(23) 측 무게가 증가되어 보일러 추(31)의 무게와 서로 수평을 이루게 되면, 보일러 스위치(31)와의 접촉이 떨어지면서 솔레노이드 밸브(13)가 폐쇄됨으로써, 예열냉각관(15)으로 물 공급이 차단됨에 따라 예열냉각관(15)에 물이 가득 찬 상태에서 더 이상 넘쳐나는 물이 없는 경우에 자연스럽게 보일러(23) 쪽으로 물 보충이 이루어지지 않도록 되어 있었다.

즉, 상기 고효율 증류기에서 증류가 지속되는 동안에는 상기와 같이 보일러(23) 내로 물 보충과정이 반복적으로 수행되도록 구성되어 있었다.

이처럼, 종래 기술에 따른 상기와 같은 보일러(23) 내의 물 보충 방식에 따르면, 보일러(23) 측의 무게 변동(즉, 물의 양의 변화)에 따라 보일러 고정축(29)을 중심으로 보일러 추(31)와의 사이에 시소작용이 일어나 보일러 스위치(33)의 작동으로 솔레노이드 밸브(13)를 개폐하여 물의 공급 여부를 제어하도록 되어 있었다.

그러나, 상기와 같은 물 보충 여부를 감지하는 방식의 경우, 보일러가 보일러 고정축(29)을 중심으로 시소 작용을 통해 상하로 움직여야만 하는 배치 구조를 가지고 있고, 특히 보일러(23)에는 물 보충과 수증기 응축관(17)으로 수증기를 보내기 위해 유리 이중관(21)이 연결되어 있는 관계로, 보일러(23) 측의 상하 이동이 반복되는 과정에서 구조적으로 보일러(23)의 상하 이동(시소작용)을 제한함으로써, 보일러(23)로 원활한 물 보충이 이루어지지 않아 보일러(23) 내의 물이 모두 증발하여 과열되는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 보일러(23)의 상하 이동(시소작용)을 제한하는 요소들(예를 들어, 보일러 고정축(29)이나 보일러(23) 아래쪽에 이물질이 끼거나 하는 등)이 상존하고 있어 감지 기능이 정밀하지 못해 제품 성능에 대한 고객 만족도를 떨어뜨리는 단점을 가지고 있었다.

더욱이, 보일러(23)의 효율을 향상시키기 위해서는 열손실을 최소화할 수 있도록 외부를 단열하는 것이 바람직하나, 상기와 같이 보일러(23)를 보일러 고정대(27)상에 지지되게 배치하여 보일러 고정축(29)을 중심으로 시소작용이 이루어지도록 배치하는 구조에 있어서는 보일러(23) 외관을 단열하는 데 구조적으로 어려움이 있었다.

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)

이에 본 고안은 상기한 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기에서 보일러 내로 물 보충이 이루어질 때의 문제점을 보완 개선하기 위해 안출된 것으로써, 본 고안의 목적은 보일러의 가열에 의해 수증기를 발생시킴에 따라 보일러 내의 물의 증발에 의해 물 보충이 필요한 시점 및 물 보충 완료 시점에 대해서 시간 제어 및 센서 감지를 통해 구현함으로써, 보일러 내에 항상 일정한 수준의 물이 차 있도록 하여 보일러가 과열되는 것을 방지할 수 있도록 하여 제품의 안정성을 확보할 수 있도록 한 고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조를 제공하는 데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 종래 물보충 시점을 감지하는 센서 방식을 변경하여 보일러의 외관 단열이 가능한 구조를 구현함으로써, 보일러의 효율을 향상시킬 수 있도록 한 고효율 증류기의 보일러 물보충 조절구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 본체부내에 마련되며 외부 수도관과 연결된 물공급관을 통해 솔레노이드 밸브를 개폐 제어하여 공급된 물을 저장하면서 수증기응축관이 내장 배치된 예열냉각통과, 상기 예열냉각통에서 물보충관을 통해 물을 제공받아 가열하여 수증기로 상변화시켜 수증기응축관으로 보낼 수 있게 전열히터를 갖춘 보일러와, 상기 수증기응축관의 일단 배출관이 연결되어 수증기응축관 내에서 형성된 증류수를 배출받아 모으는 저수통을 포함하는 고효율 증류기에 있어서, 상기 보일러에는 보일러 내의 물 보충 완료시점을 제어할 수 있도록 물의 수면과 접촉 유무를 감지하는 저항 감지식 접촉센서 및 접지부와, 상기 접촉센서 및 접지부로부터의 전달신호를 판단 제어하는 PCB기판으로 이루어진 제어부를 포함하는 감지센서부를 갖추고 있고, 상기 감지센서부에 의해 물 보충 완료시점을 판단하여 솔레노이드 밸브를 폐쇄한 다음, 전열히터가 작동하여 기 설정된 시간을 경과할 경우에는 보일러 내에 항상 물이 남아 있는 시점에서 솔레노이드 밸브를 개방하여 물 보충이 일어나도록 전열히터의 작동 시간을 기 설정된 시간 변수로 하여 물 보충 시점을 제어하는 컨트롤러를 갖춘 고효율 증류의 보일러 물보충 조절구조를 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

여기서, 상기 보일러의 외관에는 단열재를 감싸는 것이 보일러 효율을 향상시키는 데 있어 바람직하다.

본 고안에 따르면, 고효율 증류기에서 보일러의 가열에 의해 수증기를 발생시킴에 따라 보일러 내의 물의 증발에 의해 물 보충이 필요한 시점 및 물 보충 완료 시점에 대해서 시간 제어 및 센서 감지를 통해 구현함으로써, 보일러 내에 항상 일정한 수준의 물이 차 있도록 하여 보일러가 과열되는 것을 방지할 수 있도록 하여 제품의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 따르면, 종래 물보충 시점을 감지하는 센서 방식의 공간 제한 문제를 개선하여 보일러의 외관 단열이 가능한 구조를 제공함으로써, 보일러의 외관 단열에 따른 보일러의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기의 외관 형상을 보여주는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기의 내부 구성을 보여주는 개략적인 종단면도.
도 3은 본 고안에 따른 고효율 증류기의 내부 구성을 보여주기 위해 실제품의 배면커버를 제거한 상태로 바라본 배면도.
도 4는 본 고안에 따른 고효율 증류기의 내부 구성 중 냉각팬이 제거된 상태에서 실제품의 배면커버를 제거한 상태로 바라본 부분배면도.
도 5는 본 고안에 따른 고효율 증류기의 내부 구성을 보여주기 위해 실제품의 상면커버를 제거한 상태로 바라본 평면도.
도 6은 본 고안에 따른 고효율 증류기의 내부 구성을 보여주는 개략적인 종단면도.

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.

본 고안은 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기의 보일러에 물 보충할 때, 이를 정밀하게 감지함은 물론 시간 제어를 통해서 보일러 내에 항상 일정 수준의 물이 남아 있도록 함으로서, 보일러가 과열되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 고안한 것으로, 보일러 내의 물 보충 시점 및 물 보충 완료 시점을 제어하기 위한 본 고안에 따른 구성 외에는 등록실용신안공보 제0428779호에 개시된 고효율 증류기의 주요 구성을 대부분 그대로 채용하고 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 고효율 증류기는, 외관을 형성하는 본체부(100) 내부에 크게 필터부(110), 예열냉각통(120), 보일러(130), 수증기응축관(140), 저수통(150), 공냉응축관(160), 냉각팬(170) 및 물꼭지(180)를 포함한다.

여기서, 상기 본체부(100)는 고효율 증류기의 외관을 형성하는 부분으로써, 종래 도 1에 도시된 고효율 증류기와 마찬가지로, 본체부(100)는 대략 사각통 형상을 취하나, 여타의 다각형상 또는 원통 형상을 형성해도 무방하다.

상기 필터부(110)는 외부(즉, 수도관)에서 본체부(100) 내로 유입되는 물을 1차로 필터링(정화)하는 부분으로써, 헤파필터, 프리필터 등과 같이 물을 음용할 수 있도록 깨끗하게 정화시킬 수 있는 공지의 필터 중 어느 하나를 장착 적용하면 된다.

이러한 필터부(110)의 선단에는 도시되지 않은 수도관으로부터 유입되는 물의 흐름을 선택적으로 온오프(On/Off)하는 솔레노이드 밸브(111)를 갖추는 것이 바람직하다.

상기 솔레노이드 밸브(111)는 본체부(100) 내부에 구비된 도시 않은 컨트롤러에 의해 전자식으로 제어될 수 있고, 상기 보일러(130)의 물 보충에 필요한 물을 공급하는 물공급관(112)을 개폐하는 역할을 하게 된다.

상기 필터부(110)에 의해 1차로 필터링되어 정화된 물은 도 6에 표시된 화살표 방향으로 물공급관(112)을 통해서 예열냉각통(120)으로 공급되게 된다.

즉, 상기 물공급관(112)의 양단은 필터부(110)와 예열냉각통(120) 사이에 각각 연통되어 있고, 예열냉각통(120)에 연통되는 물공급관(112)의 일단은 예열냉각통(120)의 상부영역에 배치됨으로써, 필터부(110)를 거쳐 예열냉각통(120)으로 향하는 물은 예열냉각통(120)의 상부영역으로 공급되어 점차 상측으로 차 오르는 형태가 된다.

상기 예열냉각통(120)은 필터부(110)측에서 공급되는 물을 일시 저장할 뿐만 아니라 그 내부에 배치되는 수증기응축관(140) 내부를 흐르는 수증기를 수냉식으로 응축시키는 부분이다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 예열냉각통(120) 내에는 수증기가 흐르는 수증기응축관(140)이 배치되어 있다.

이러한 예열냉각통(120) 내에는 항상 물이 가득 차 있을 뿐만 아니라 보일러(130)로 물을 보충하는 역할을 겸한다. 이를 위해, 예열냉각통(120)의 상부영역에는 보일러(130)로 물을 보충하는 물보충관(121)이 연결되어 있다. 결국, 보일러(130)로 보충되는 물은 예열냉각통(120)의 상부영역에서 하향 공급되게 된다.

후술하겠지만, 상기 예열냉각통(120)에서 물보충관(121)을 통해서 보일러(130)로 물이 보충 공급되는 방식은 예열냉각통(120) 내에 물이 가득 찬 상태에서 물공급관(112)으로부터 물이 지속적으로 공급될 때, 예열냉각통(120)에서 넘쳐나는 물이 물보충관(121)을 통해서만 빠져나갈 수밖에 없도록 되어 있기 때문에 자연스럽게 보일러(130)로 물이 보충될 수 있도록 구성되어 있다.

물론, 상기 물공급관(112)을 통해 예열냉각통(120)으로 물이 공급될 때에는 물공급관(120) 앞쪽에 위치한 솔레노이드 밸브(111)가 개방된 상태에서 수도관의 수압에 의해 물이 자연스럽게 물공급관(112)을 거쳐 예열냉각통(120)으로 공급되도록 구성되어 있다.

이처럼, 상기 예열냉각통(120)은 물을 공급받아 예열냉각통(120) 내에 배치되는 수증기응축관(140) 내의 수증기를 수냉시켜 증류수(190)를 발생시킴과 아울러, 후술하는 보일러(130)로 물을 공급하는 임시 저장통 역할을 하는 곳으로써, 수증기응축관(140) 내부로 흐르는 수증기가 예열냉각통(120) 내에서 수냉을 통해 응축되는 과정에서 열교환이 이루어지면서 예열냉각통(120) 내의 물이 예열되고, 이렇게 예열된 물이 보일러(130)로 공급됨에 따라 보일러(130)의 효율을 높일 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 예열냉각통(120)에서 응축과정 중 물이 예열되도록 하여 보일러(130)에 공급할 경우, 상기 보일러(130)에서 증류에 필요한 수증기를 만들기 위해 물을 가열할 때, 보일러(130)에서 물이 가열되는 시간을 줄일 수 있고, 소비되는 연료 소비량(즉, 전기 사용량)을 줄일 수 있는 이점이 있다.

상기 보일러(130)는 예열냉각통(120)에서 미리 예열된 물을 제공받아 더 가열하여 최종적으로 증류에 필요한 수증기를 발생시키는 부분이다.

상기 보일러(130)는 예열냉각통(120)과 후술하는 저수통(150)의 하방에 위치하면서 내부에 물을 가열하기 위한 전열히터(131)를 갖추고 있어, 예열냉각통(120)으로부터 공급되는 물을 가열하여 증류에 필요한 수증기를 발생시키게 되는 것이다.

이때, 보일러(130)에는 증류 과정에서 수증기 발생으로 인해 줄어드는 물의 량을 감지하여 물을 보충할 수 있도록 하여 보일러(130) 내에 항상 일정한 수준의 물이 차 있게 제어하는 감지센서부가 마련되어 있다.

본 고안은 상기와 같이 보일러(130) 내로 보충되는 물의 공급 완료 시점을 감지하는 감지센서부를 보다 정밀하고 간편하게 구성하는 데 그 특징을 두고 있다.

즉, 본 고안에 따르면, 상기 감지센서부로는 물의 수면과 접촉 유무를 통해 물의 공급높이를 감지하는 저항 감지식 접촉센서(134) 및 접지부(135)와, 접촉센서(134) 및 접지부(135)로부터의 전달신호(즉, 저항값)를 판단 제어하는 PCB기판으로 이루어진 제어부(133)를 갖추고 있다.

상기 저항 감지식 접촉센서(134)는 동판과 같은 물과의 접촉을 통해서 저항값이 달라지는 재질이면 무엇이든지 가능하다. 즉, 보일러(130) 내의 기 설정된 물의 높이에 맞춰 접촉센서(134)의 끝단이 위치하고 있다가 보일러(130) 내로 물이 보충되어 물과 접촉센서(134)가 접촉하게 되면, 이때 접촉센서(134)에 흐르는 저항값이 달라지면서 이를 제어부(133)에서 판단하여 설정된 물의 높이에 맞춰 보일러(130) 내로 물이 보충되었음을 판단할 수 있도록 되어 있다.

이렇게 보일러(130) 내로의 물 보충 완료 시점을 접촉센서(134)를 통해 제어부(133)에서 감지하여 판단하게 되면, 도시되지 않은 컨트롤러에 신호를 보내어 개방된 솔레노이드 밸브(111)를 폐쇄함으로써, 수도관에서 공급되던 물이 더 이상 예열냉각통(120)으로 공급되지 않게 되고, 이에 따라 예열냉각통(120)에서 더 이상 물이 넘쳐나지 않게 되면서 보일러(130) 쪽으로 물이 공급되지 않게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 보일러(130) 내에 기 설정된 물 높이로 물이 공급되면, 보일러(130) 내의 전열히터(131)가 작동하여 보일러(130)의 물을 100℃까지 지속적으로 가열하게 되면, 물의 증발에 의해 수증기가 발생하여 물의 높이가 점차적으로 낮아지게 되는바, 이때, 본 고안에 따르면, 기 설정된 시간 동안 전열히터(131)의 가열이 이루어지면 전열히터의 작동 시간을 체크하여 자동으로 솔레노이드 밸브(111)를 개방하여 물 보충 작업이 이루어지도록 시간을 변수로 하는 시간 제어를 설정하고 있다.

이러한 전열히터(131)의 작동시간을 체크 제어하는 시간 제어 변수는 반복적인 실험에 의한 데이터 값을 기준으로 설정하게 되는바, 예를 들어, 전열히터(131)가 20분정도 작동하면, 보일러(130) 내의 물 높이가 기 설정된 높이까지 내려간다는 평균적인 데이터 값이 실험에 의해 파악된다면, 본 고안에 따른 시간 제어는 전열히터가 20분 동안 작동하여 물을 가열한 다음, 보일러(130) 내에 자동으로 물을 보충하도록 솔레노이드 밸브(111)를 개방하도록 제어 신호를 내보낼 수 있게 설정할 수 있는 것이다.

이처럼, 상기와 같은 전열히터(131)의 가열 시간을 시간 제어 변수로 제어하는 데 있어서, 보일러(130)의 규격 및 전열히터(131)의 규격 등을 고려하여 제조자가 선택적으로 적정한 시간을 설정하게 됨은 당연하다.

다만, 본 고안에서 시간 제어 변수를 결정하는 데 있어서는 보일러(130) 내에 항상 물이 어느 정도 남아 있도록 설계하여 보일러(130) 내의 물이 모두 증발함에 따라 발생할 수 있는 보일러(130)가 과열되는 것을 방지할 수 있도록 하고 있다.

더불어, 상기 보일러(130)의 일측에는 보일러(130) 내의 온도가 과열되는 것을 방지하기 위해 바이메탈 방식의 온도감지부(132)를 갖추는 것이 바람직하다.

상기 온도감지부(132)는 안전장치 역할을 하는 것으로, 만약에 전술한 보일러(130) 내의 물이 항상 일정 수준으로 남아 있도록 설정했음에도 불구하고, 감지 기능의 이상 등으로 인해 보일러(130) 내의 물이 모두 증발하여 보일러(130)가 과열될 경우, 바이메탈에 의한 온도감지부(132)에서 이를 감지하여 전열히터(131)의 작동을 차단하도록 함으로써, 보일러(130)가 과열되어 파손되는 것과 같은 안전사고를 미연에 방지하기 위함이다.

그리고, 전술한 바와 같이 보일러(130)의 반복적인 증류 과정에서 보일러(130)에 보충 공급되는 물은 예열냉각통(120)에서 예열된 후, 보일러(130)로 보낼 수 있도록 되어 있기 때문에 전열히터(131)에 의해 보일러(130) 내의 물을 빠른시간 내에 가열하여 많은 량의 수증기를 발생시킬 수 있게 된다. 따라서 물의 가열 시간이나 소비 전력을 크게 줄일 수 있음은 물론이다.

또한, 본 고안에 따르면, 상기와 같이 보일러(130)의 물 보충 완료 시점을 감지하는 구성을 구현함에 있어서, 상기와 같이 제어부(133), 접촉센서(134), 접지부(135)로 이루어진 구성으로 셋팅할 경우에는 도 2에 도시된 전술한 종래 보일러(23)를 보일러 고정대(27), 보일러 고정축(29), 보일러 추(31) 및 보일러 스위치(33)에 의한 감지 방식에 비해 구조적으로 간소화되면서 상대적으로 보일러(130) 외관의 공간 활용이 매우 용이한 관계로, 보일러(130) 외관을 단열재(136)로 용이하게 단열할 수 있게 되는 장점을 갖는다.

이처럼, 보일러(130)의 외관을 단열재(136)로 단열할 경우에는 열손실을 최소화할 수 있기 때문에 보일러(130)의 효율을 단열하지 않을 때보다 상대적으로 크게 향상시킬 수 있음은 열역학 분야에서는 이미 공지된 주지의 사실이다.

즉, 종래에는 보일러의 물 보충 감지를 위한 구조적인 제약으로 인해 보일러의 외관을 단열하는 데 제한적인 요소가 많았으나, 본 고안에 따른 감지 구조(혹은 제어 구조)를 적용하게 되면, 보일러(130)의 외관을 단열재(136)로 단열할 수 있는 공간적인 제한을 최소화할 수 있어 단열재(136) 시공을 용이하게 시행할 수 있는 것이다.

상기 수증기응축관(140)은 보일러(130)에서 발생한 수증기를 다수회 권선된 구조의 파이프관 내로 이동시키는 과정에서 응축시켜 증류기(190)를 제조할 수 있도록 구성된 부위로써, 본 고안의 고효율 증류기에서는 물이 저장된 예열냉각통(120)내에 수증기응축관(140)을 배치하여 수냉을 통해 수증기응축관(140)내 수증기를 응축시킬 수 있도록 구성하고 있다.

이처럼, 수증기응축관(140)은 그 대부분이 예열냉각통(120) 내에 권선된 파이프 구조로 배치되어 있고, 수증기응축관(140)의 일단인 수증기유동관(141)은 보일러(130)에서 제공되는 수증기가 유입될 수 있도록 보일러(130)에 연결되어 있으며, 수증기응축관(140)의 타단인 배출관(142)은 증류수(190)가 저수통(150)으로 배출될 수 있도록 저수통(150)의 상단면에 연결되어 있다.

상기 수증기응축관(140)은 그 길이가 길면 길수록 수증기의 액화 효율이 높아질 수 있다. 이에 수증기응축관(140)의 길이를 1.5 미터(m) 이상으로 감아서 설계하는 것이 바람직하며, 열교환이 용이한 재질로 제작되고 있다.

한편, 상기 수증기응축관(140)이 예열냉각통(120) 내에 마련됨으로써, 수증기응축관(140)의 내부로 유동하는 수증기가 수냉식에 의해 증류수(190)로 형성된다 하더라도 예열냉각통(120)내에 충전된 물로 모든 수증기를 증류수(190)로 만들 수 있는 것은 아니다.

상기 수증기응축관(140) 내에서 액화된 증류수(190)와 액화되지 못한 일부 수증기가 그대로 저수통(150) 내로 배출되게 되고, 저수통(150)의 상단 부위에는 수증기응축관(140)으로부터 일부 배출된 수증기와 저수통(150) 내의 높은 온도를 갖는 증류수(190)로 인해서 증류수(190) 표면에서 증발하는 수증기가 혼합된 상태로 상존하게 되는 것이다.

따라서, 본 고안의 고효율 증류기의 경우에는 수냉식 외에도 공냉식의 방식을 더 활용하고 있는 것이다. 공냉식을 활용하기 위해 아래와 같은 냉각팬(170)이 더 구비된다.

상기 냉각팬(170)은 예열냉각통(120)의 일측에 배치되어 예열냉각통(120)의 물을 공냉하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 예열냉각통(120)내의 물은 수증기응축관(140)내 수증기와 지속적인 열교환을 통해 예열되어 응축과정이 반복적으로 지속 될수록 물의 온도가 올라가게 되고, 이로 인해 시간이 지날수록 수냉 효과가 떨어지게 되는바, 냉각팬(170)에 의해 예열냉각통(120)의 물을 공냉 시켜줌으로써, 예열냉각통(120) 내의 수냉 효과가 일정 수준으로 유지될 수 있도록 하고 있다.

이러한 냉각팬(170)은 최소한의 소음 유발을 위해 분당회전수(rpm)가 1000 rpm 이하인 저용량으로 채용되는 것이 소음 문제를 고려할 때 바람직하다.

상기 저수통(150)은 수증기응축관(140)과 연통된 배출관(142)의 단부측에 마련되어 수증기응축관(140)에서 형성된 증류수(190)를 배출받아 모으는 역할을 한다. 이러한 저수통(150)의 하부에는 수압센서(151)가 더 마련되어 있다.

상기 수압센서(151)는 저수통(150) 내에 모아진 증류수(190)의 양을 측정하여 일정의 한계치 이상에 도달되면 증류수 제조과정이 정지되도록 할 수 있다.

실제로 저수통(150)은 증류수를 모으는 장소이기는 하지만, 항상 뜨거운 수증기가 일부 덜 응축된 상태로 저수통(150)으로 향한 후, 저수통(150)에서 응축되기도 하므로 저수통(150)은 항상 100℃에 가까운 수증기가 순환된다.

이처럼 저수통(150)에는 항상 고온의 수증기가 접하고 있으므로, 기존 정수기의 단점인 저수통(150) 오염의 문제를 함께 해소할 수 있다. 즉, 언제든지 저수통(150)의 물을 전부 비우고 새로이 증류수(190)를 가동시키면 저수통(150)이 증기로 소독되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 저수통(150) 내부의 상단 부위에는 수증기가 상존하고 있는바, 종래에는 이 수증기를 별도의 통공관을 통해 그대로 외부로 배출함으로써, 수증기 압력에 의한 저수통(150)내의 압력이 상승하는 것을 방지하도록 하고 있었다.

이로 인해 불필요하게 외부로 그대로 배출되어 소비되는 수증기가 많아 증류 효율이 떨어지는 문제점이 있었던 것으로써, 본 고안이 적용되는 고효율 증류기에서는 외부로 배출되는 수증기의 배출통로 상에서 수증기를 증류수로 재수거할 수 있도록 공냉응축관(160)을 구성하고 있다. 즉, 상기 저수통(150)의 일측에는 공냉응축관(160)이 결합되어 있다.

상기 공냉응축관(160)은 저수통(150) 내의 수증기 압력에 의해 저수통(150)이 팽창되는 것이 저지되도록 저수통(150)과 외부를 상호 연통시키는 역할을 함과 동시에 공냉응축관(160)을 통해 배출되는 수증기를 다시 한번 응축하여 증류수를 생성하는 역할을 겸한다.

즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 공냉응축관(160)은 예열냉각통(120)과 냉각팬(170) 사이에 배치되어 저수통(150)내 형성된 수증기를 외부로 배출하는 과정에서 공냉에 의해 수증기를 응축시켜 증류수로 액화될 수 있도록 되어 있다.

이때, 상기 공냉응축관(160)의 표면에는 넓은 표면적을 갖는 다수의 냉각핀이 구비되어 보다 효과적으로 공냉이 이루어지도록 되어 있다.

그리고, 상기 공냉응축관(160)의 일단은 저수통(150)에 연결됨과 동시에 공냉응축관(160)의 타단은 T자형 연결관(161)에 의해 분기됨에 따라 분기된 일단인 수증기배출관(162)의 끝단은 본체부(100) 외부로 연결되어 수증기를 배출할 수 있게 배치됨과 아울러, 분기된 다른 일단인 증류수배출관(163)의 끝단이 저수통(150)의 바닥면 가까이에 위치하게 배치되어 있다.

상기와 같이 공냉응축관(160)의 증류수배출관(163) 끝단이 저수통(150)의 바닥면 가까이로 위치하도록 배출하는 이유는, 저수통(150)의 수증기가 증류수배출관(163)으로 역류하는 것을 방지하기 위함이다.

그리고, 상기 공냉응축관(160)의 일측에 냉각팬(170)이 배치되어 있는 관계로, 냉각팬(170)의 작동으로 공냉응축관(160)의 공냉 효율이 매우 높아 공냉응축관(160)을 통해 배출되는 수증기의 대부분을 증류수(190)로 다시 액화시켜 증류수배출관(163)을 통해 저수통(150)으로 다시 모으게 되고, 공냉응축관(160) 내에서 증류수로 액화되지 않은 소량의 나머지 수증기는 자연스럽게 수증기배출관(162)을 통해서 외부로 배출되게 된다.

상기 물꼭지(180)는 저수통(150)에 모인 증류수를 선택적으로 배출시키는 수단이다. 도면에는 본체부(100)의 전면에 한 개 마련되어 있지만, 경우에 따라 2개 이상 결합시켜도 좋다.

이러한 구성을 갖는 고효율 증류기의 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도시되지 않은 외부 수도관에 연결된 물공급관(112)의 앞쪽에 위치한 솔레노이드 밸브(111)의 동작에 의해 고효율 증류기의 본체부(100) 내부로 제공된 물은 필터부(110)로 유입된 후, 1차로 필터링(정화)된다.

정화된 물은 필터부(110)와 연결되어 있는 물공급관(112)을 통해 예열냉각통(120)의 상부영역으로 유입된다.

상기 예열냉각통(120)의 상부영역으로 유입된 물이 예열냉각통(120) 내에서 계속 차오르면, 예열냉각통(120)의 상부영역에 형성된 보일러 물보충관(121)을 통해 배출되어 보일러(130)로 공급되게 된다.

상기 보일러(130)에 물이 보충되면, 제어부(133) 및 접촉센서(134)에서 보일러 내의 수면 높이를 감지하여 물 보충 완료시점을 판단하게 되고, 보일러(130)에 마련된 전열히터(131)가 가동되어 보일러(130) 내로 보충된 물을 가열한다.

이때, 상기 보일러(130) 내의 물이 충분히 보충되었는 지의 여부는 접촉센서(134)의 감지에 의해 이루어지고, 보일러(130) 내의 전열히터(131)에 의해 액체 상태의 물이 가열되어 수증기의 기체 상태로 상변화되면, 기체 상태의 수증기는 다시 보일러(130) 상부의 수증기유동관(141)을 통해 예열냉각통(120)의 내부에 위치한 수증기응축관(140)으로 향하여 수증기응축관(140)의 내부를 따라 유동하게 된다.

이에 따라 예열냉각통(120) 내에서 수증기응축관(140)은 필터부(110)에서 제공되는 상온의 물에 접촉되어 있기 때문에 수증기응축관(140) 내로 유동하는 수증기는 응축되어 다시 액체 상태의 물(증류수)로 상변화한다. 물론 이때, 상기 필터부(110)를 통해서 급수되는 물만으로 수증기응축관(140) 내의 모든 수증기가 액체 상태(증류수)로 상변화하기는 힘들다.

따라서, 상기 수증기응축관(140) 내에서 액화된 증류수와 액화되지 못한 일부 수증기가 그대로 저수통(150) 내로 배출되게 되고, 저수통(150)의 상단 부위에는 수증기응축관(140)으로부터 배출된 수증기와 저수통(150) 내의 높은 온도를 갖는 증류수(190)로 인해서 증류수(190) 표면에서 증발하는 수증기가 혼합된 상태로 상존하게 된다.

그리고, 상기 저수통(150)내의 수증기는 저수통(150) 내의 압력 상승에 따라 공냉응축관(160)을 통해 배출되게 되는바, 상기 공냉응축관(160)을 따라 배출되는 수증기는 냉각팬(170)에 의한 공냉을 통해 대부분 다시 증류수(190)로 액화되어 증류수배출관(163)으로 배출되어 저수통(150)에 모이게 되고, 공냉응축관(160) 내에서 증류수(190)로 액화되지 않은 소량의 나머지 수증기는 자연스럽게 수증기배출관(162)을 통해서 외부로 배출되게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같은 증류 과정이 반복되면서 전열히터(131)의 가열 시간이 기 설정된 시간이 지나면(즉, 보일러(130)의 물이 증발하여 물의 높이가 기 설정된 높이까지 도달하면), 도시되지 않은 컨트롤러에서 기 설정된 시간 제어 변수에 맞춰 솔레노이드 밸브(111)를 개방하여 자연스럽게 예열냉각통(120)으로부터 물이 보일러(130) 내로 공급되어 보충되도록 제어하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 증류과정을 반복하는 과정에서 전술한 바와 같이 예열냉각통(120)으로 유입된 물은 수증기응축관(140) 내의 수증기를 응축하는 과정에서 열교환을 통해서 예열된 후 보일러(130)로 향하게 됨으로써, 상온 이상으로 예열된 물이 보일러(130)에 공급됨에 따라 전열히터(131)에 의해 물이 빠르게 가열되어 수증기로 변할 수 있게 된다.

이처럼 본 고안의 고효율 증류기에서는 열을 이중으로 사용할 수 있도록 함으로써 전기 사용량에 비해 증류의 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 예열냉각통(120)의 주변에 위치한 냉각팬(170)이 동작하여 예열냉각통(120) 및 공냉응축관(160)을 공냉시켜 줌으로써, 예열냉각통(120) 내에 위치한 수증기응축관(140)의 냉각 작용을 도모할 뿐만 아니라 공냉응축관(160)의 응축을 도모하여 증류수(190)를 최대한 수거할 수 있도록 함에 따라 증류 효율을 크게 향상시키게 되는 것이다.

이처럼, 예열냉각통(120)내의 물에 의한 수냉식 및 냉각팬(170)의 공기에 의한 공냉식이 함께 병행됨으로써, 수증기응축관(140)내로 유동하는 수증기 및 공냉응축관(160) 내로 유동하는 수증기를 두 번에 걸쳐 증류수(190)로 바뀌게 된다.

이후, 상기 수증기응축관(140)과 공냉응축관(160)에서 형성된 증류수(190)가 배출관(142)과 증류수배출관(163)을 통해 저수통(150)으로 각각 저장되면, 사용자는 물꼭지(180)를 동작시킴으로써 저수통(150)에 모아진 증류수(190)를 이용할 수 있게 된다.

한편, 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 : 본체부 110 : 필터부
111 : 솔레노이드 밸브 112 : 물공급관
120 : 예열냉각통 121 : 물보충관
130 : 보일러 131 : 전열히터
132 : 온도감지부 133 : 제어부
134 : 접촉센서 135 : 접지부
136 : 단열재 140 : 수증기응축관
141 : 수증기유동관 142 : 배출관
150 : 저수통 151 : 수압센서
160 : 공냉응축관 161 : T자형 연결관
162 : 수증기배출관 163 : 증류수배출관
170 : 냉각팬 180 : 물꼭지
190 : 증류수

Claims (2)

1. 본체부(100)내에 마련되며 외부 수도관과 연결된 물공급관(112)을 통해 솔레노이드 밸브(111)를 개폐 제어하여 공급된 물을 저장하면서 수증기응축관(140)이 내장 배치된 예열냉각통(120)과, 상기 예열냉각통(120)으로부터 물보충관(121)을 통해 물을 제공받아 가열하여 수증기로 상변화시켜 수증기응축관(140)으로 보낼 수 있게 전열히터(131)를 갖춘 보일러(130)와, 상기 수증기응축관(140)의 일단 배출관이 연결되어 수증기응축관(140) 내에서 형성된 증류수(190)를 배출받아 모으는 저수통(150)을 포함하는 고효율 증류기에 있어서,
   상기 보일러(130)에는 보일러(130) 내의 물 보충 완료시점을 제어할 수 있도록 물의 수면과 접촉 유무를 감지하는 저항 감지식 접촉센서(134) 및 접지부(135)와, 상기 접촉센서(134) 및 접지부(135)로부터의 전달신호를 판단 제어하는 PCB기판으로 이루어진 제어부(133)를 포함하는 감지센서부를 갖추고 있고,
   상기 감지센서부에 의해 물 보충 완료시점을 판단하여 솔레노이드 밸브(111)를 폐쇄한 다음, 전열히터(131)가 작동하여 기 설정된 시간을 경과할 경우에는 보일러(130) 내에 항상 물이 남아 있는 시점에서 솔레노이드 밸브(111)를 개방하여 물 보충이 일어나도록 전열히터(131)의 작동 시간을 기 설정된 시간 변수로 하여 물 보충 시점을 제어하는 컨트롤러를 갖춘 것을 특징으로 하는 고효율 증류의 보일러 물보충 조절구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보일러(130)의 외관에는 단열재(136)가 감싸져 있는 것을 특징으로 하는 고효율 증류의 보일러 물보충 조절구조.

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