KR20150059841A - 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터의 열원을 간접가열방식으로 하여 물과의 열교환을 최적화함과 아울러 히터의 교체시 용이한 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치에 관한 것이다.

Description

전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치{Heat exchanging Device of electric boiler}

본 발명은 온수 열교환장치에 관한 것으로, 더 상세히는 온수 열교환장치의 구조를 개선하여 물의 열교환을 극대화함과 아울러 히터의 고장시 교체 및 수리작업이 용이한 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치에 관한 것이다.

도 1은 본인이 선출원하여 등록받은 " 전기보일러의 직렬식 열교환장치 " 에 대해 간략히 설명하면, 물탱크와 지지프레임이 구비된 케이스와; 상기 지지프레임에 설치되고, ' ⊃ ' 자 형상을 가지며, 일정간격을 두고 복수개 직렬로 설치되는 히팅관과; 상기 히팅관의 일측부에 서로 연통되게 구비되는 연결관과; 상기 히팅관의 양단부에 설치되며 이 히팅관의 내부에 배치되는 히팅봉이 구비된 히터와; 상기 히팅관의 수평관부 내주면과 상기 수평관부의 내측 중심에 설치되는 원통형 히팅봉(61) 외주면 사이의 간격을 5mm∼20mm 로 유지하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 종래의 직렬식 열교환장치는 지그재그로 구비된 히팅관의 내부에 히터의 히팅봉이 삽입되고, 이 히팅관과 히터사이에 통과하는 물과 히터의 열교환을 최적화한 상태로 열교환되어 열교환 효율을 극대화할 수 있는 것이다. 그러나 상기 히터와 물이 열교환되면서 상기 히터의 표면에 물이 직접적으로 접촉되다보니, 물에 함유된 성분에 의해 상기 히터에 스케일이나 이물질 등이 달라붙거나 고착되어 일정기간이 지나면 상기 히터의 열교환 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 그리고 상기 히터에 스케일 성분이 고착되면서 물의 흐름을 막게 되어 상기 히터의 고장의 원인이 되었다.

또한, 상기 히터의 고장시 상기 히터와 물이 접촉된 상태이기 때문에 상기 히터의 교체작업시 외부로 물이 흘러나와 작업성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본인이 선등록한 특허등록 제10-1256113호

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 히터의 열원을 간접가열방식으로 하여 물과의 열교환을 최적화함과 아울러 히터의 교체시 용이한 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치를 제공한다.

상기의 과제를 해소하기 위한 본 발명의 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치는 물탱크와; 관체로 이루어지며, 복수개 직렬로 설치되는 히팅유도관과; 상기 히팅유도관의 일측에 서로 연통되게 구비되는 연결관과; 상기 히팅유도관의 양단부에 설치되며, 내부에 히터가 구비된 히팅수단과; 상기 히팅유도관의 내부에 설치됨과 아울러 상기 히터를 감싸도록 설치되는 열교환관과; 상기 히터와 열교환관 사이에 열원을 보관하는 열원공급부와; 상기 열원공급부의 내측에 설치되는 히터에 의해 발생된 열원을 온도를 감지하는 온도센서와; 상기 열교환관과 히팅유도관 사이에 물이 통과되는 물흐름공간부와; 펌프의 동작에 의해 물탱크의 물이 상기 히팅관의 물흐름공간부와 연결관을 따라 지그재그로 이동됨과 아울러 열원공급부의 열원이 상기 열교환관에 전달되어 상기 열교환관에 접촉되는 물의 열교환을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치는 히터의 열원을 간접가열방식으로 하여 물과의 열교환을 최적화함과 아울러 히터의 교체이 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 열교환장치를 보인 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 온수 열교환장치를 보인 개략도,
도 3은 도 2에 도시된 히팅유도관의 일단면도,
도 4는 본 발명에 따른 히팅유도관과 열교환관의 다른실시예를 보인 일단면도.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치는 케이스(10)와, 이 케이스(10)의 내부에 물탱크(20)와, 바닥에서 수직되게 설치되는 지지프레임(30)과, 상기 지지프레임(30)에 설치되며, 복수개 직렬로 구비되는 히팅유도관(40)과, 상기 히팅유도관(40)의 일측에서 서로 연통되게 구비되는 연결관(50)과, 상기 히팅유도관(40)의 내부에 설치되는 히팅수단(60) 및 열교환관(70)과, 상기 히팅수단(60)의 히터(61)와 열교환관(70)의 사이에 열원을 보관하는 열원공급부(80)와, 상기 열교환관(70)과 히팅유도관(40) 사이에 물이 통과하는 물순환부(90)로 구성된다.

상기 물탱크(20)는 수위를 감지하는 레벨게이지가 구비되고, 내부 온도를 인식하는 온도센서(도시하지 않음)가 설치된다.

그리고 상기 물탱크(20)내에 일정온도로 가열된 물은 분배기를 통해 목욕 및 난방수 등으로 이용되는 것이다.

상기 히팅유도관(40)은 원형 파이프 형상을 가지며, 상기 지지프레임(30)의 양측에 설치되어 일정간격을 두고 복수개 직렬로 구비된다.

그리고 상기 히팅유도관(40)은 양측에 플랜지 결합가능하게 구비되며, 내측면을 따라 복수의 나선돌기(41)가 형성된다.

또한, 상기 히팅유도관(40)의 하부에는 물탱크(20)의 물이 유입되는 물유입구(42)가 형성되고, 상기 히팅유도관(40)의 상부에는 물탱크(20)측으로 리턴되도록 하는 물배출구(43)가 형성된다.

상기 연결관(50)은 히팅유도관(40)과 동일하거나 내경이 작게 구비되는 것이 바람직하며, 지그재그로 이동되는 물의 흐름을 자연스럽게 유도할 수 있도록 소정각도로 경사지게 설치될 수 있는 것이다.

상기 히팅수단(60)은 히팅유도관(40)의 내부에 배치되도록 히터(61)가 설치되며, 상기 히터(61)는 나노 탄소히터 등 다양한 구조로 구비됨은 물론이다.

상기 열교환관(70)은 두께 1-2mm 이내로 동 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 히터(61)를 감싸며 기밀을 유지하게 설치된다.

그리고 상기 열교환관(70)에는 내측면에 히터(61)에서 발생된 열원의 온도를 감지하는 감지센서(71)가 설치된다.

상기 열원공급부(80)는 히터(61)에서 발생된 열을 열교환하기 위해 잠시 보관하는 공간인 것이다.

상기 물순환부(90)는 물유입구(42)를 통해 일정량의 물이 순환되는 통로인 것이다.

그리고 상기 히터(61)와 열교환관(70)의 내경은 L1 이고, 상기 히팅유도관(40)의 내경과 열교환관(70)의 외경은 L2 이며, 상기 L1과 L2는 2∼3 : 1 간격으로 설치하여, 상기 물순환부(90)로 순환되는 물이 상기 열원공급부(80)에 전달되는 열원에 의해 최적화된 상태를 열교환이 이루어지는 것이다.

이처럼 상기 L1과 L2의 간격이 범위 이상/이하인 경우, 상기 열원공급부(80)에 보관되는 열원의 낭비를 초래되는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히팅유도관(40)과 열교환관(70)은 사각 파이프 형상으로 구비될 수 있는 것이다.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명은 전기보일러 직렬식 온수 열교환장치의 작용을 설명하면, 상기 펌프(100)의 동작에 의해 물탱크(20)의 물이 상기 히팅유도관(40)의 물순환부(90)로 공급된다. 이와 동시에 외부 전원을 인가받아 상기 히팅수단(60)의 히터(61)에 의해 발생된 열원이 상기 열원공급부(80)를 거쳐 상기 열교환관(70)측에 전달되는 구조인 것이다. 먼저 하부에 구비된 상기 히팅유도관(40)의 물순환부(90)를 따라 물이 이동되면서 상기 열교환관(70)에 의해 1차적으로 열교환이 이루어지고, 이어서 1차 열교환이 이루어진 물은 상기 연결관(50)을 통해 상측 또 다른 상기 히팅유도관(40)의 물순환부(90)로 이동되어 2차 열교환이 이루어진다. 이와 같이, 물이 지그재그로 연결되는 상기 히팅유도관(40)의 물순환부(90)를 따라 순환되면서 상기 히터(61)에 의해 순차적으로 열교환되어 단시간내 상기 물탱크(20)의 온도를 보상받을 수 있는 것이다.

그리고 상기 열교환관(70)에 의해 상기 히터(61)와 물순환부(90)가 구획되어 상기 히터(61)의 열원이 간접가열방식으로 전달되어 상기 히터(61)의 고장시 교체작업이 용이한 장점이 있다.

또, 상기 히팅유도관(40)의 내측면에 나선방향으로 복수의 나선돌기(41)가 형성되어 상기 물순환부(90)를 통과하는 물이 나선방향으로 이동되어 상기 열교환관(70)의 외측면에 접촉을 최대한 확보함에 따라 물과의 열교환이 골고루 이루어진다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 과제와 동일한 범위 내에서 다양한 설계 변경을 시도할 수도 있을 것이나, 이러한 설계변경으로 인해 본 발명에서 전혀 예상치 못한 새로운 효과가 나타나지 않는 한, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 못할 것이다.

10: 케이스 20: 물탱크
30: 지지프레임 40: 히팅유도관
50: 연결관 60: 히팅수단
70: 열교환관

Claims (3)

1. 물탱크(20)와;
   관체 형상을 가지며, 복수개 직렬로 설치되는 히팅유도관(40)과;
   상기 히팅유도관(40)의 일측에 서로 연통되게 구비되는 연결관(50)과;
   상기 히팅유도관(40)의 양단부에 설치되며, 내부에 히터(61)가 구비된 히팅수단(60)과;
   상기 히팅유도관(40)의 내부에 설치됨과 아울러 상기 히터(61)를 감싸도록 설치되는 열교환관(70)과;
   상기 히터(61)와 열교환관(70) 사이에 열원을 보관하는 열원공급부(80)와;
   상기 열원공급부(80)의 내측에 설치되는 히터(61)에 의해 발생된 열원을 온도를 감지하는 감지센서(71)와;
   상기 열교환관(70)과 히팅유도관(40) 사이에 물이 통과되는 물순환부(90)와;
   펌프(100)의 동작에 의해 물탱크(20)의 물이 상기 히팅관의 물순환부(90)와 연결관(50)을 따라 지그재그로 이동됨과 아울러 열원공급부(80)의 열원이 상기 열교환관(70)에 전달되어 상기 열교환관(70)에 접촉되는 물의 열교환을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 히팅유도관(40)의 내측면에는 물의 흐름이 나선방향으로 이동되도록 유도하는 복수의 나선돌기(41)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 히터(61)의 외경과 열교환관(70)의 내경은 L1 이고,
   상기 히팅유도관(40)의 내경과 열교환관(70)의 외경은 L2 이며,
   상기 L1과 L2는 2∼3 : 1 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 전기보일러의 직렬식 온수 열교환장치.
   

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