KR20160048560A

KR20160048560A - 전기 보일러

Info

Publication number: KR20160048560A
Application number: KR1020140145474A
Authority: KR
Inventors: 김수철
Original assignee: 김수철
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-05-04

Abstract

본 발명은 적은 전력으로 고효율의 난방을 수행하면서 생활온수를 사용할 수 있도록 한 전기 보일러에 관한 것으로서;
난방에 필요한 난방온수를 생성하는 온수발생기와, 상기 온수발생기에 의하여 생성된 난방온수를 난방지역으로 공급하면서 난방온수로 가열되어 생활에 필요한 온수로 사용하기 위한 생활온수를 생성하는 온수탱크로 구성하고;
상기 온수발생기는 전기히터를 하방에 가지는 가열탱크 내부에 열매유를 충진하여 전기히터의 열을 용이하게 전도받도록 하고, 가열탱크에는 2중 나선형으로 설치되는 난방수파이프가 열매유와 열교환을 통하여 난방온수의 온도를 높이고, 가열탱크의 중앙에 진공공간을 형성하여 열전도성을 높이도록 구성한 것이 특징이다.

Description

전기 보일러{ELECTRIC BOILER}

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 넓은 난방면적에 적용할 수 있으면서 난방수의 온도를 신속하게 높여 난방효율성을 극대화 할 수 있으면서 에너지를 절감하여 난방비용을 줄일 수 있도록 개선한 전기 보일러의 제공에 관한 것이다.

통상적으로 기온이 낮은 계절에 난방을 위하여 사용되는 보일러는 연소열로 물을 가열하는 연소보일러와 전기히터로 물을 가열하는 전기보일러로 구분되고, 보일러에서 생성되는 온수는 난방지역에 매설된 난방배관을 순환하는 난방수로 사용되거나 일상 생활용 온수로 사용된다.

근자에 들어서는 에너지낭비를 줄이면서 화석연료 사용으로 야기될 수 있는 지구온난화 등으로부터 벗어날 수 있도록 전기를 이용한 보일러들이 많이 개발되어 사용되고 있는 실정이며, 지금까지의 전기 보일러는 전기히터가 원수에 직접 접촉하여 원수를 가열하는 형식의 보일러는 가열원인 히터의 용량에 의해 원수 가열량이 결정될 수 밖에 없어 수득되는 열효율이 제한적일 뿐만 아니라, 전기히터가 물에 의해 부식되거나 파손되어 전기히터의 수명 단축과 효율 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 다앙한 방식의 전기 보일러가 개발되고 있는 실정이면 대표적인 예를 도 5를 통하여 살펴보면 다음과 같다.

종래 기술이 적용되는 전기 보일러(1)는, 상측에 원수유입구(2)와 온수유출구(3)를 형성한 원통형상의 온수탱크(4)를 구비하고, 상기 온수탱크(4) 내부에는 난방에 필요한 온수를 가열하기 위한 가열통체(5)를 설치한다.

상기 가열통체(5)는 온수탱크(4) 내부에 직립형으로 설치하고 내부 중앙에는 온수 가열을 위한 전기히터(6)를 설치하고, 원수가 가열통체(5)의 상부로부터 하부를 향하여 흐를 수 있도록 상부 일측에 상기 원수유입구(2)와 연결되는 유입부(7)를 형성하고, 하부에는 가열된 온수가 온수탱크(4)에 채워지도록 출수부(8)를 형성한다.

상기 전기히터(6)가 원수에 직접 접촉하지 않도록 상기 가열통체(5) 내부에는 공기를 채우고, 상기 가열통체(5) 내부에서 전기히터(6) 주위를 코일 형태로 감싸면서 상기 유입부(7)와 출수부(8)를 연결하는 파이프(9)를 구비하고, 상기 가열통체(5)의 저면에는 온수탱크(4) 바닥으로부터 이격되도록 지지대(10)를 부착하여 구성하고 있다.

특허 제 10 - 0411514 - 0000 호 특허 제 10 - 1069068 - 0000 호 특허 제 10 - 1134388 - 0000 호 특허 제 10 - 1314922 - 0000 호

상기와 같은 종래 기술이 적용되는 전기 보일러는, 전기히터를 이용하여 난방수를 가열하는 데 한계가 있기 때문에 일반적인 가정의 난방용으로 사용하는 정도에 지나지 않고 있는 실정이며, 난방면적이 넓은 농업, 상업 또는 산업용으로 사용하기에는 무리가 따른다.

히터의 용량을 키우거나 히터의 수를 증가시킬 경우에는 높은 온도의 온수를 많이 발생시킬 수 있을 것이나 이 경우에는 과도하게 많은 전류를 사용하게 되므로 이용자들의 전력사용량 증가에 따르는 전기요금이 많아지기 때문에 사용되는 비용에 비하여 열효율성이 낮아지게 된다.

난방을 위하여 가열된 온수를 난방용도 외에도 온수용으로도 사용하기 때문에 난방과정에서 온수를 빼내어 사용할 경우에는 난방온도가 급격하게 낮아지는 문제가 발생하고, 이를 보상하기 위하여 보일러가 계속하여 가동되기 때문에 전기를 많이 사용하게 되는 악순환이 연속되어 앞서 언급한 바와 같이 효율적이지 못하면서도 과도한 비용이 발생하는 원인이 된다.

또한, 난방영역을 넓게하고자 할 경우에는 여러 대의 전기 보일러를 설치하여 가동하여야하기 때문에 초기에 많은 설치비용이 소요되는 것은 물론, 운영과정과 더불어 이를 유지하는 과정에서도 많은 비용이 소요되므로 효율성이 저하되는 원인이 되고 있어 근자에 들어서는 넓은 난방영역에는 전기 보일러를 기피하는 현상이 발생하고 이로 인하여 전기 보일러의 기술발전이 저하되고 있는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 난방에 필요한 난방온수를 생성하는 온수발생기와, 상기 온수발생기에 의하여 생성된 난방온수를 난방지역으로 공급하면서 난방온수로 가열되어 생활에 필요한 온수로 사용하기 위한 생활온수를 생성하는 온수탱크로 구성하여;

온수발생기를 구성하는 가열수단의 가열탱크 내부에 열매유를 충진하여 전기히터의 열을 용이하게 전도받도록 하면서 열매유는 다시 2중 나선형으로 설치되는 난방수파이프와 열교환을 통하여 난방온수의 온도를 높이고, 가열탱크의 중앙에는 진공공간을 형성하여 열전도성을 높이게 되므로 적은 전력으로 고효율의 난방을 수행할 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 난방영역이 넓은 농업, 상업 및 산업용으로 사용하면서 고효율을 통하여 난방효율을 극대화할 수 있으면서 전기사용량을 줄여 에너지 낭비를 막으면서, 전기 보일러의 설치와 유지관리 과정에서 필요한 전반적인 비용을 절감할 수 있고, 난방수를 이용하여 온수를 사용할 수 있도록 함으로서 난방에 지장을 초래하지 않으면서 이용자들의 편의성을 증대시킬 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 외관을 도시한 입체상태의 구성도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 A - A선을 따라서 취한 단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 B - B선을 따라서 취한 단면도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러를 블록화하여 도시한 전체적인 구성도.
도 5는 종래 기술이 적용된 전기 보일러를 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 외관을 도시한 입체상태의 구성도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 A - A선을 따라서 취한 단면도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러의 B - B선을 따라서 취한 단면도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러를 블록화하여 도시한 전체적인 구성도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 전기 보일러(100)는, 난방에 필요한 난방온수(101)를 생성하는 온수발생기(110)와 상기 온수발생기(110)에 의하여 생성된 난방온수(101)를 난방지역(102)으로 공급하면서 난방온수(101)로 가열되어 생활에 필요한 온수로 사용하기 위한 생활온수(103)를 생성하는 온수탱크(130)로 구성한다.

상기 온수발생기(110)는, 육면체 형상으로 구비되는 케이스(111)의 내부에 원통형상을 한 한 쌍의 가열수단(112)을 설치하여 난방에 필요한 난방온수(101)를 생성할 수 있도록 한다.

상기 가열수단(112)은 하측에 다수개의 전기히터(113)를 장착한 히팅베이스(114)를 구비하고, 상기 히팅베이스(114)의 상부에는 전기히터(113)의 열을 전달받아 신속하게 고온으로 상승할 수 있도록 열매유(115)를 충진하고 온도 상승을 도울 수 있도록 내부에 원통형상의 진공공간(116)을 형성한 가열탱크(117,118)를 설치한다.

상기 가열탱크(117,118)는 서로 순환배관(119)으로 연결하여 온도상승과정에서 열매유 팽창시 대류 현상에 의하여 순환되도록 함으로서 폭발을 방지할 수 있도록 한다.

상기 가열탱크(117,118)의 내부에는 온수발생기(110) 외부에 설치되는 급송펌프(120)와 연결되어 가열하고자 하는 난방수를 공급받아 열매유(115)와 열교환에 의하여 난방온수(101)가 만들어지도록 2중나선형의 난방수파이프(121)를 권취한다.

상기 난방수파이프(121)는 열전도율이 높은 동재질의 파이프를 사용하는 것이 좋으며, 인접한 가열탱크(117,118)와 연결하기 위한 연결관(122)과 온수탱크(130)로 공급하기 위한 출수관(123)을 가지도록 한다.

상기 케이스(111)의 내부에는 열손실을 방지할 수 있도록 단열수단을 강구함은 당연할 것이며, 케이스(111)의 외부 어느 한 곳에는 온수발생기(110)와 온수탱크(130)를 제어하여 효율적인 난방을 수행할 수 있도록 하기 위한 콘트롤러(150)를 설치함은 당연할 것이다.

상기 온수탱크(130)는, 단열수단을 강구하고 내부에 온수발생기(110)에 의하여 생성된 난방온수(101)를 저장할 수 있는 원통 또는 육면체 형상으로 탱크바디(131)를 구비하고, 상기 탱크바디(131)의 일측에는 난방온수(101)를 난방지역(102)으로 공급시키기 위한 순환펌프(132)와 연결한다.

상기 난방지역(102)을 경유하여 열교환에 의하여 낮아진 난방온수(101)는 급송펌프(120)와 연결하여 온수발생기(110)로 공급되어 재가열을 통하여 난방온수(101)로 만들어져 다시 탱크바디(131)로 저장될 수 있도록 한다.

상기 탱크바디(131)의 일측에는 난방온수(101)의 자연발생적인 소모를 보충할 수 있도록 보충수유입수단(133)을 구비하고, 탱크바디(131)의 내부에는 일상 생활에 필요한 온수로 사용할 수 있도록 생활온수(103)를 만들기 위한 생활온수생성기(135)를 설치한다.

상기 생활온수생성기(135)는, 탱크바디(131) 내부에 지지대 또는 서포터로 유지되는 나선형의 온수관(136)을 설치하고, 상기 온수관(136)의 일측은 급수구(137)와 연결하여 생활온수(103)을 만들기 위한 물을 공급받도록 하고, 다른 측은 출수구(138)와 연결하여 생성된 생활온수(103)를 사용할 수 있도록 구성한다.

상기 콘트롤러(150)는, 난방온수(101)와 생활온수(103), 열매유(115), 난방지역(102)의 온도 또는 수위를 감지하는 감지수단(151)과, 상기 감지수단(151)의 감지정보를 인가받아 설정된 값과 비교하여 전기히터(113)와 급송펌프(120) 및 순환펌프(132)를 제어하는 제어부(152)와, 상기 제어부(152)와 연결되어 제어 및 설정값을 입력하거나 수정하기 위한 수단으로 다수개의 버턴으로 구성되는 조작부(153)와, 상기 제어부(152)와 조작부(153)의 제어 및 조작정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이(154)와, 제어 및 작동 상태를 이용자들에게 알려주기 위한 표시램프 또는 스피커로 구성되는 경보수단(155)을 포함하여 구성된다.

상기 감지수단(151)은, 가열탱크(117,118)에 설치되어 가열탱크(117,118)에 채워진 열매유(115)의 온도를 감지하기 위한 열매유센서(160)와 난방수파이프(121), 연결관(122) 또는 출수관(123)에 설치되어 난방온수(101)의 온도를 감지하는 난방온수센서(161)와, 탱크바디(131)에 설치되어 저장되는 난방온수(101)의 온도를 감지는 저장센서(162)와, 탱크바디(131) 내부에 설치되는 생활온수생성기(135)에 의하여 생성되는 생활온수(103)의 온도를 감지는 생활온수센서(163)와, 탱크바디(131)의 수위를 감지하기 위한 수위센서(164) 및 난방지역(102)의 난방온도를 감지하는 난방센서(165)로 구성되어 제어부(152)로 실시간 제공하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 전기 보일러(100)의 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

전기 보일러(100)를 작동시키면 전기히터(113)가 발열하고 이 발열을 가열탱크(117,118)에 채워진 열매유(115)가 전도받게 되며, 상기 가열탱크(117,118) 내부에 나선형으로 설치된 난방수파이프(121)가 전도받아 난방수파이프(121) 내부의 난방수를 가열하게 된다.

이와 같이 가열된 난방온수(101)는 연결관(122)과 출수관(123)을 통하여 온수탱크(130)를 구성하는 탱크바디(131) 내부로 저장되는 데, 이는 급속펌프(120)의 작동에 의하여 가열된 난방온수(101)가 급송 공급되어진다.

상기와 같이 가열되어 탱크바디(131)로 급송된 난방온수(101)는 순환펌프(132)에 의하여 난방지역(102)으로 이동되어 난방지역(102)과 열교환을 통하여 난방을 수행하고, 열교환에 의하여 온도가 낮아진 난방온수(101)는 다시 급송펌프(120)에 의하여 가열탱크(117,118) 내부에 권취된 난방수파이프(121)로 이동되어 가열되는 순환이 이루어지게 된다.

이 과정에서 탱크바디(131)에 저장된 고온 상태의 난방온수(101)는 탱크바디(131) 내부에 설치되는 생활온수생성기(135)와 열교환을 이루어 나선형의 온수관(136)에 채워진 물을 데워 생활온수(103)로 사용할 수 있도록 하게 된다.

상기와 같이 난방온수(101)를 이용하여 난방을 수행하고 생활온수(103)를 이용하는 과정에서는 콘트롤러(150)에 의하여 난방과 온수사용에 적합하도록 지속적인 제어가 이루어지는 것은 물론, 이용자의 선택에 의하여 설정값을 변경하거나 일시적으로 설정값과 다르게 제어할 수 있게 되므로 효율적인 이용을 가능하게 한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 열매유센서(160)와 난방온수센서(161)에 의하여 열매유(115)와 난방온수(101)의 현재온도를 감지하여 설정된 온도 범위 내에 유지되도록 전기히터(113)를 제어부가 제어하게 되고, 설정된 온도 범위 이상 또는 이하게 될 경우에는 제어부(152)는 디스플레이(154)에 표시함과 아울러 경보수단(155)으로 하여금 경보하여 이용자가 인식할 수 있도록 하게 된다.

또한, 탱크바디(131) 내부에 설치되는 저장센서(162)와 수위센서(164)의 정보를 인가받아 수위가 상한선 또는 하한선 사이에 난방온수(101)가 유지되도록 급송펌프(120)와 순환펌프(132)를 제어하고, 생활온수센서(163)의 정보를 통하여 생활온수(103)의 온도가 낮을 경우 또는 난방지역(102)에 설치되는 난방센서(165)의 잠지정보를 토대로 전기히터(113)를 작동시켜 난방온수(101)를 가열시켜 적합한 온도의 생활온수(103)를 얻거나 난방온도를 유지할 수 있도록 한다.

이러한 난방온수(101)와 생활온수(103) 및 난방지역(102)의 난방온도는 감지수단(151)의 감지정보를 인가받는 제어부(152)에 의하여 설정된 값 범위 내에서 자동적으로 이루어질 수 있는 것은 물론, 이용자의 필요에 의하여 설정값을 변경할 수 있는 것과 아울러 설정값의 변경없이 일시적으로 난방온수(101)의 온도를 상승 또는 하강시키는 작동이 가능함은 당연할 것이다.

이와 같이 제어부(152)의 제어상태를 변경하고자 할 경우에는 조작부(153)의 버턴을 이용하여 설정값을 올리고 내리면 되며, 조작부(153)의 버턴을 이용하여 설정과, 잠금 및 해제 등을 선택할 수 있는 것은 조작부(153)를 구성하는 버턴의 누름시간이나 터치시간 또는 횟수 등으로 하는 주지된 기술내용이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이러한 본 발명은, 가열수단(112)을 구성하는 가열탱크(117,118)의 내부에 열매유(115)를 충진하여 전기히터(113)의 열을 용이하게 전도받도록 하면서 열매유(115)는 다시 2중 나선형으로 설치되는 난방수파이프(121) 와 열교환을 통하여 난방온수(101)의 온도를 높이고, 가열탱크(117,118)의 중앙에는 진공공간(116)을 형성하여 열전도성을 높이게 되므로 적은 전력으로 고효율의 난방을 수행할 수 있게 되는 것이다.

100; 전기 보일러 102; 난방지역
110; 온수발생기 112; 가열수단
113; 전기히터 115; 열매유
117,118; 가열탱크 119; 순환배관
120; 급송펌프 121; 난방수파이프
122; 연결관 123; 출수관
130; 온수탱크 131; 탱크바디
133; 보충수유입수단 135; 생활온수생성기
136; 온수관 150; 콘트롤러
151; 감지수단 152; 제어부
153; 조작부 154; 디스플레이
155; 경보수단

Claims

난방에 필요한 난방온수(101)를 생성하는 온수발생기(110)와;
상기 온수발생기(110)에 의하여 생성된 난방온수(101)를 난방지역(102)으로 공급하면서 난방온수(101)로 가열되어 생활에 필요한 온수로 사용하기 위한 생활온수(103)를 생성하는 온수탱크(130)로 구성하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러.
제 1 항에 있어서;
상기 온수발생기(110)는, 케이스(111)의 내부에 설치하여 난방온수(101)를 생성할 수 있도록 한 쌍의 가열수단(112)을 설치하고;
상기 가열수단(112)은 다수개의 전기히터(113)를 하측에 장착한 히팅베이스(114)와;
상기 히팅베이스(114)의 상부에 설치하여 전기히터(113)의 열을 전달받도록 열매유(115)를 충진한 가열탱크(117,118)와;
상기 가열탱크(117,118) 내부에 온도 상승을 도울 수 있도록 형성하는 진공공간(116)과;
상기 가열탱크(117,118)를 서로 연결하여 열매유 팽창시 대류 현상에 의하여 순환시켜 폭발을 방하는 순환배관(119)과;
상기 가열탱크(117,118)의 내부에 온수발생기(110) 외부의 급송펌프(120)와 연결되어 난방수를 공급받아 열매유(115)와 열교환에 의하여 난방온수(101)가 만들어지도록 2중나선형으로 설치하는 난방수파이프(121)와;
상기 난방수파이프(121)는 인접한 가열탱크(117,118)와 연결하기 위한 연결관(122)과 온수탱크(130)로 공급하도록 형성하는 출수관(123)으로 구성하고;
상기 케이스(111)의 어느 한 곳에는 온수발생기(110)와 온수탱크(130)를 제어하도록 설치하는 콘트롤러(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러.
제 1 항에 있어서;
상기 온수탱크(130)는, 난방온수(101)를 저장할 수 있는 탱크바디(131)와;
상기 탱크바디(131)의 일측에 연결하여 난방온수(101)를 난방지역(102)으로 공급시키는 순환펌프(132)와;
상기 난방지역(102)을 경유하여 열교환에 의하여 낮아진 난방온수(101)는 급송펌프(120)와 연결하여 순환되도록 하고;
상기 탱크바디(131)의 일측에 난방온수(101)의 자연발생적인 소모를 보충할 수 있도록 형성하는 보충수유입수단(133)과;
상기 탱크바디(131)의 내부에 설치하여 일상 생활에 필요한 온수로 사용할 수 있도록 생활온수(103)를 만들도록 나선형의 온수관(136)을 설치하는 생활온수생성기(135)로 구성하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러.
제 1 항에 있어서;
상기 콘트롤러(150)는, 난방온수(101)와 생활온수(103), 열매유(115), 난방지역(102)의 온도 또는 수위를 감지하는 감지수단(151)과;
상기 감지수단(151)의 감지정보를 인가받아 설정된 값과 비교하여 전기히터(113)와 급송펌프(120) 및 순환펌프(132)를 제어하는 제어부(152)와;
상기 제어부(152)와 연결되어 제어 및 설정값을 입력하거나 수정하기 위한 수단으로 다수개의 버턴으로 구성되는 조작부(153)와;
상기 제어부(152)와 조작부(153)의 제어 및 조작정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이(154)와;
제어 및 작동 상태를 이용자들에게 알려주기 위한 표시램프 또는 스피커로 구성되는 경보수단(155)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러.
제 4 항에 있어서;
상기 감지수단(151)은, 가열탱크(117,118)에 설치되어 가열탱크(117,118)에 채워진 열매유(115)의 온도를 감지하기 위한 열매유센서(160)와;
난방수파이프(121), 연결관(122) 또는 출수관(123)에 설치되어 난방온수(101)의 온도를 감지하는 난방온수센서(161)와;
탱크바디(131)에 설치되어 저장되는 난방온수(101)의 온도를 감지는 저장센서(162)와;
탱크바디(131) 내부에 설치되는 생활온수생성기(135)에 의하여 생성되는 생활온수(103)의 온도를 감지는 생활온수센서(163)와;
탱크바디(131)의 수위를 감지하기 위한 수위센서(164) 및 난방지역(102)의 난방온도를 감지하는 난방센서(165)로 구성되어 제어부(152)로 실시간 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 보일러.