KR20170020203A - 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치 - Google Patents

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Abstract

순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치가 개시된다. 개시되는 순간 온수기는, 내부에 물이 흐르는 유로가 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외부 표면 중 적어도 일부에 투명전도성 발열물질이 증착된 도전성 막부재를 구비하는 유로형성부재; 및 상기 도전성 막부재를 발열시키기 위하여 상기 도전성 막부재에 전원을 공급하는 전극부;를 포함하여 구성된다. 또한, 개시되는 온수 공급장치는, 원수가 공급되는 원수공급관; 상기 원수공급관에 연결되어 공급되는 원수를 가열하기 위한, 전술한 순간 온수기; 및 상기 순간 온수기에서 공급된 원수를 배출하는 온수공급부;를 포함하여 구성된다.

Description

순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치{WATER HEATER AND HOT WATER SUPPLYING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정수기, 냉온수기, 온수기 등 사용자에게 음용수를 제공하는 기기, 각종 수전, 비데, 연수기 등과 같이 사용자에게 비음용수를 제공하는 기기, 난방수를 공급하기 위한 난방기기, 산업용 기기 등 온수가 필요한 장치에 구비되어 온수를 공급할 수 있는 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 온수기는 에너지원으로 열에너지를 발생시킨 다음, 발생한 열에너지를 사용하여 물을 가열하여 온수를 사용할 수 있게 하는 장치이다.
이러한 온수기는 원수를 가열시키는 에너지원으로서 기름이나 가스 또는 전기를 사용하고 있다.
이 중 전기를 사용하는 온수기는 소음이 없고 안전성도 우수하며, 원수를 가열하기 위한 전기적 발열체에 의해 저장탱크에 수용된 물을 가열하여 온수를 공급하게 된다.
이러한 종래의 저탕식 온수기는 온수탱크에 저장된 물을 가열한 후 사용자에게 온수를 공급하는 방식인데, 이에 따라 저장된 물이 가열되는데 시간이 소요되고, 저장된 물이 전체적으로 가열되어 균일한 온도를 유지하기 위해서는 대기 전력이 필요하다는 문제점이 있다.
또한, 온수 저장을 위해 온수탱크를 구비해야 하기 때문에 크기가 대형이 될 수밖에 없으며, 이로 인해 온수기의 제작 및 설치가 어렵고, 사용자에게 설치부담이 가중되는 등의 문제점이 있었다.
특히, 사용자에게 음용수를 제공하기 위한 저탕식 온수기의 경우 탱크 내부에 세균이 발생하거나 물때가 끼는 등 위생상의 문제점도 있다.
공개실용신안 제20-2008-0000851호(2008.05.07. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 온수탱크가 필요하지 않고 온수가 필요한 시점에만 순간적으로 온수를 공급할 수 있는 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 공급되는 온수의 온도를 획기적으로 높일 수 있는 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 열효율이 높은 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 종래에 비하여 내구성이 향상되고 내스크레치성이 향상된 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 지그재그 형상(나선 형상)의 유로를 형성하기 위하여 직관부재와 그 단부를 연결하는 연결부재가 사용되는 경우 직관부재와 연결부재 사이에서 누수가 발생하는 것을 방지하는 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 연결부재가 형성된 관연결구에 직관부재를 결합하는 작업을 용이하게 할 수 있고, 이에 따라 조립 및 설치 작업이 용이한 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서, 직관부재와 연결부재 사이에서 유체가 이동할 때 연결부분에서 유체의 압력에 의해 직관부재와 관연결구 사이에서 적극적인 실링을 구현할 수 있는 순간 온수기 및 이를 포함하는 온수 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 내부에 물이 흐르는 유로가 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외부 표면 중 적어도 일부에 투명전도성 발열물질이 증착된 도전성 막부재를 구비하는 유로형성부재; 및 상기 도전성 막부재를 발열시키기 위하여 상기 도전성 막부재에 전원을 공급하는 전극부;를 포함하는 순간 온수기를 제공한다.
이때, 상기 투명전도성 발열물질은 염화제2주석(Stannic Chloride; SnCl4:5H2O), 염산(HCl), 아연(Zinc) 및 기타 첨가물을 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 투명전도성 발열물질은 염화제2주석 10~50 중량%, 염산 20~30 중량%, 아연 20~30 중량%, 기타 첨가물 10~30 중량%를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 도전성 막부재는 300~800℃에서 증착되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 유리 또는 석영 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 의한 순간 온수기는 상기 유로형성부재에 공급되는 유량을 측정하는 유량센서; 및 상기 유량센서에서 감지된 유량에 따라 상기 전극부에 공급되는 전류의 양을 제어하는 제어부;를 추가로 포함할 수 있다.
그리고, 상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 유로가 형성된 관형상의 부재를 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 유로가 형성된 복수의 직관부재와, 상기 복수의 직관부재의 유로를 서로 연결하도록 상기 직관부재의 단부에 연결되는 연결부재를 구비하여, 지그재그 형상의 유로를 가질 수 있다. 그리고, 상기 직관부재와 연결부재는 이음부재에 의해 서로 연결될 수도 있다. 또한, 상기 직관부재와 연결부재는 일체형으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 유로형성부재는 상기 직관부재의 단부가 연결되도록 상기 직관부재의 양단에 각각 설치된 관연결구를 추가로 구비하며, 상기 연결부재는 상기 관연결구의 내부에 형성될 수 있다.
이때, 상기 직관부재와 연결부재는 패킹부재를 개재하여 연결될 수 있다.
그리고, 상기 패킹부재는 상기 직관부재의 단부와 상기 연결부재 사이에서 유체의 압력에 의해 팽창하는 팽창실을 구비할 수 있다. 이때, 상기 패킹부재는 상기 팽창실을 형성하는 부분의 두께가 상기 직관부재가 설치되는 부분의 두께보다 더 얇게 형성될 수 있다.
또한, 상기 패킹부재는 내부에 상기 직관부재가 안착되는 안착홈이 형성되고 그 외주면이 상기 관연결구에 형성된 장착홈에 밀착 설치될 수 있다. 그리고, 상기 패킹부재는 상기 안착홈에 설치된 상기 직관부재의 단부가 끼워지며 지지되는 지지홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전극부는 각각의 상기 직관부재의 외부 표면에 구비된 상기 도전성 막부재에 전원을 인가하기 위한 복수의 전극단자와, 서로 이웃하는 상기 직관부재의 전극에 동시에 전원을 인가하면서 상기 복수의 전극단자를 지지하는 도전성의 전극지지체를 구비할 수 있다.
또한, 상기 복수의 직관부재 중 적어도 일부는 다른 평면상에 설치될 수도 있다.
변형예로서, 상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 공간이 형성되도록 간격을 두고 배치된 판부재를 구비할 수 있다. 이때, 상기 몸체부는 상기 판부재 사이에 지그재그 형상의 유로가 형성되도록 상기 판부재 사이에 구비된 격벽부재를 추가로 구비할 수도 있다.
그리고, 상기 몸체부는 절연부재에 의해 둘러싸이도록 구성될 수 있다.
다른 측면으로서, 본 발명은, 원수가 공급되는 원수공급관; 상기 원수공급관에 연결되어 공급되는 원수를 가열하기 위한, 전술한 순간 온수기; 및 상기 순간 온수기에서 공급된 원수를 배출하는 온수공급부;를 포함하는 온수 공급장치를 제공한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 유로형성부재의 외부 표면에 도전성 막부재를 설치하고, 상기 도전성 막부재에 전원을 인가함으로써 유로형성부재의 내부 유로공간을 흐르는 물을 가열하여 온수를 공급하므로 온수탱크가 필요하지 않고 이로 인해 대기전력의 소모가 없을 뿐만 아니라, 부피가 작아 설치공간의 확보가 용이하다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 수도관 등 원수가 공급될 수 있는 유로에 유로형성부재를 연결하는 간단한 작업을 통하여 순간 온수기를 설치할 수 있으므로 설치 및 이동이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 온수탱크가 필요치 않으므로 정수기 등 음용수 공급을 위한 장치에서 세균 증식이나 물때 발생 등을 방지하여 위생성이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 유로형성부재의 몸체부의 외부 표면에 투명전도성 발열물질(TCM: transparent conductive material)이 증착된 도전성 막부재를 설치함으로써 공급되는 온수의 온도를 획기적으로 높일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 투명전도성 발열물질의 재료로서 염화제2주석(Stannic Chloride; SnCl4:5H2O), 염산(HCl), 아연(Zinc) 등을 사용하고 300~800℃의 고온 분위기에서 유리나 석영 재질의 유로형성부재에 증착하여 도전성 막부재를 형성하는 경우 유리나 석영 결정 사이의 공극에 주석이나 아연이 침투(diffusion)하여 발열저항체를 형성하므로 내스크레치성 및 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 큰 저항을 가질 수 있어 도전성 막부재의 증착두께를 증가시키는 경우 수초 내에 대략 500℃까지의 높은 온도로 발열하므로 일반적인 온수기뿐만 아니라 고온 고압의 온수 공급이 필요한 산업용 기기에도 사용할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도전성 막부재의 두께나 도전성 막부재에 인가되는 전류의 크기를 조정함으로써 다양한 온도의 온수의 공급이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 니크롬선 등과 같은 통상적인 금속저항 발열체를 사용하는 경우의 열효율(대략 90%)보다 높은 열효율(대략 95% 이상)을 가질 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도전성 막부재를 투명으로 형성하는 것이 가능하여 온수가 흐르는 유로공간을 확인할 수 있어 필요에 따라 심미성을 가질 수 있는 순간 온수기를 제작하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지그재그 형상(나선 형상)의 유로를 형성하기 위하여 관연결구에 형성된 연결부재와 직관부재를 패킹부재를 매개로 하여 연결함으로써 직관부재와 연결부재 사이에서 누수가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면 패킹부재에 직관부재의 외주면과 단부가 각각 안착되는 안착홈과 지지홈을 형성함으로써 직관부재를 결합하는 작업을 용이하게 할 수 있고, 이에 따라 조립 및 설치 작업이 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 패킹부재에 유체의 압력에 의해 팽창하는 팽창실을 형성함으로써 직관부재와 연결부재 사이에서 유체가 이동할 때 팽창실의 부피가 커져 관연결구와 직관부재 사이에서 적극적인 실링을 구현할 수 있으므로 누수 및 패킹부재 및 직관부재의 이탈을 안정적으로 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 온수 공급장치의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 순간 온수기의 일 예를 도시한 것으로서, (a)는 개략도, (b)는 전극형성부재의 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 순간 온수기의 여러 가지 실시예를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 의한 순간 온수기의 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 순간 온수기의 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 직관부재와 연결부재의 연결구조를 도시한 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 직관부재와 연결부재의 연결구조의 작용을 설명하기 위한 단면도.
도 10은 도 6에 도시된 순간 온수기의 변형에를 도시한 개략도.
도 11는 본 발명에 의한 순간 온수기의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 순간 온수기의 내부구조의 여러 가지 예를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.
이하, 본 발명의 여러 가지 실시예들에 의하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 측면에 의한 온수 공급장치(200)에 대해 살펴본다.
본 발명의 일 측면에 의한 온수 공급장치(200)는, 외부의 수도관 등으로부터 원수가 공급되는 원수공급관(210)과, 상기 원수공급관(210)에 연결되어 공급되는 원수를 가열하기 위한 순간 온수기(100)와, 상기 순간 온수기(100)에서 공급된 온수를 배출하는 온수공급부(230)를 포함할 수 있다.
상기 원수공급관(210)은 외부의 수도관 등에 연결되어 수도수와 같은 원수가 공급된다. 이러한 원수공급관(210)은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉수와 온수를 공급하기 위하여 온수공급부(230)에 2개가 연결되는 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 온수공급부(230)는 일 예로서 조절레버(231)와 배출구(232)를 갖는 수전금구 등으로 이루어질 수 있으며, 이러한 수전금구는 세면기용 수전, 샤워기용 수전, 주방용 수전, 세탁실용 수전 등 사용자에게 온수를 공급하게 된다. 그러나, 사용자에게 온수를 공급할 수 있다면 온수공급부(230)는 수전금구에 제한되는 것은 아니며, 난방을 위하여 난방수를 공급하는 구성 등 다양한 장치에 활용될 수 있다.
그리고, 순간 온수기(100)는 원수공급관(210)에 연결되어 순간 온수기(100) 내부를 흐르는 원수를 가열하여 온수를 생성하게 되며 이를 위하여 유로형성부재(110)와 전극부(120)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이러한 유로형성부재(110)는 내부에 물이 흐르는 유로가 형성되는 몸체부(111)와, 상기 몸체부(111)의 외부 표면에 투명전도성 발열물질(TCM: transparent conductive material)이 증착된 도전성 막부재(115)를 구비할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(111)는 유입구(IN)와 유출구(OUT)를 갖고 내부에 물이 흐르는 유로(112)가 형성된 관형상의 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도전성 막부재(115)는 상기 몸체부(111)의 외부 표면 중 적어도 일부에 투명전도성 발열물질이 증착되어 형성된다. 이하, 본 명세서 및 특허청구범위에서 증착은 코팅의 개념을 포함하는 것으로 정의하기로 한다.
이러한 투명전도성 발열물질은 염화제2주석(Stannic Chloride; SnCl4:5H2O), 염산(HCl), 아연(Zinc) 및 기타 첨가물을 포함할 수 있다.
이와 같이, 투명전도성 발열물질의 재료로서 염화제2주석, 염산, 아연 등을 사용하고 300~800℃의 고온 분위기에서 유리나 석영 재질의 유로형성부재(110)의 외부 표면에 증착하여 도전성 막부재(115)를 형성하는 경우 유리나 석영 결정 사이의 공극에 주석이나 아연이 침투(diffusion)하여 발열저항체를 형성하므로 내스크레치성 및 내구성이 향상될 수 있다. 이러한 증착은 상압에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전술한 투명전도성 발열물질을 통하여 도전성 막부재(115)를 형성하는 경우 큰 저항을 가질 수 있어 도전성 막부재(115)의 증착 두께를 크게 하는 경우 수초 내에 대략 500℃의 높은 온도로 발열하도록 설정할 수 있으므로 일반적인 온수기뿐만 아니라 고온 고압의 온수 공급이 필요한 산업용 기기에도 사용할 수 있게 된다.
그리고, 도전성 막부재(115)의 두께를 조정함으로서 다양한 발열온도를 설정하는 것이 가능하다. 즉, 낮은 온도(예를 들어, 50~100℃)의 발열온도를 설정하고자 하는 경우에는 도전성 막부재(115)의 증착 두께를 얇게 하고, 높은 온도(예를 들어, 300~500℃)의 발열온도를 설정하고자 하는 경우에는 도전성 막부재(115)의 증착 두께를 두껍게 하여 온수 공급 온도 및 압력의 조절이 가능하게 된다.
이러한 투명전도성 발열물질은 염화제2주석 10~50 중량%, 염산 20~30 중량%, 아연 20~30 중량%, 기타 첨가물 10~30 중량%를 포함할 수 있으며, 이를 통하여 고온의 발열이 가능할 뿐만 아니라 투명한 도전성 막부재(115)의 형성이 가능하게 된다.
한편, 상기 전극부(120)는 상기 도전성 막부재(115)를 발열시키기 위하여 상기 도전성 막부재(115)에 전원을 공급하게 된다.
이를 위하여 상기 전극부(120)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 막부재(115)에 접촉하는 전극단자(121) 및 이에 연결된 연결선(129)을 포함할 수 있다. 이때, 전극단자(121)는 도전성 막부재(115)의 전체적 이용을 위하여 도전성 막부재(115)의 양단 끝에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 전극부(120)는 연결선(129)을 통하여 전원공급부(130)에 연결되어 전원공급부(130)로부터 전원을 공급받게 된다. 또한, 전원공급부(130)는 콘센트(미도시)로와 연결되는 코드(도 1의 135)를 갖는다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았으나, 전극부(120) 및 도전성 막부재(115)로 인한 감전사고 등을 방지하기 위하여 도전성 막부재(115) 및 이에 연결된 전극단자(121)를 둘러싸는 절연부재(미도시)가 설치되는 것도 가능하다. 또한, 유로형성부재(110)를 감싸는 형태로 단열부재가 설치될 수도 있다. 그리고, 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 유로형성부재(110) 및 전극단자(121)를 둘러싸는 하우징(도 10의 160 참조)이 설치될 수도 있다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 의한 순간 온수기(100)는 유량센서(140) 및 제어부(150)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 유량센서(140)는 유로형성부재(110)의 유로와 연결되어 유로형성부재(110)에 공급되는 유량을 측정하게 되며, 상기 제어부(150)는 유량센서(140)에서 감지된 유량에 따라 전극부(120)에 공급되는 전류의 양을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 사용자가 조절레버(131)를 개방하여 온수를 사용하고자 하는 경우 온수 공급부(230)와 연결된 원수공급관(210)에 원수가 공급되고 이에 따라 유량센서(140)에서 유량이 감지된다. 그리고, 유량센서(140)에서 유량이 감지되면 제어부(150)는 전원공급부(130)에서 전극부(120)에 전원이 공급되도록 하여 도전성 막부재(115)의 발열이 이루어지고, 이에 따라 온수의 공급이 가능해진다.
또한, 제어부(150)는 유량센서(140)에서 감지된 유량을 감지하여 유량이 증가함에 따라 도전성 막부재(115)에 공급되는 전류의 양을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 온수 공급장치(200)는 수전에 온수를 공급하는 것으로 예시되어 있지만, 본 발명에 의한 순간 온수기(100)는 수전뿐만 아니라, 비데, 연수기 등과 같이 사용자에게 비음용수를 제공하는 기기에 사용될 수도 있고, 정수기, 냉온수기, 온수기 등 사용자에게 음용수를 제공하는 기기, 난방수를 공급하기 위한 난방기기, 산업용 기기 등 온수가 필요한 다양한 형태의 온수 공급장치(200)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 순간 온수기(100)는 도전성 막부재(115)의 증착 두께를 조절함으로써 필요한 온수의 온도에 따라 발열온도를 구현하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 도 3 내지 도 13을 본 발명의 다른 실시예에 의한 순간 온수기(100)에 대해 살펴본다. 도 3 내지 도 13에 도시된 순간 온수기(100)는 도 2에 도시된 전원공급부(130), 유량센서(140) 및 제어부(150)의 도시가 생략된 것으로서, 유로형성부재(110) 및 전극부(120)의 다양한 실시예에 관한 것이다. 도 3 내지 도 13에 도시된 순간 온수기(100)의 경우, 유로형성부재(110)의 몸체부(111)에 구비되는 도전성 막부재(115)의 구성은 도 2의 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 순간 온수기(100)는 유로형성부재(110)가 지그재그 형상(S자 형태)의 유로를 형성하여 유로형성부재(110)의 유로(112)를 흐르는 원수의 가열면적을 넓히도록 구성되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 유로형성부재(110)의 몸체부(111)는 내부에 물이 흐르는 유로(112)가 형성된 복수의 직관부재(111a)와, 상기 복수의 직관부재(111a)의 유로를 서로 연결하도록 상기 직관부재(111a)의 단부에 연결되는 연결부재(111b)를 구비하여, 지그재그 형상의 유로를 가지도록 구성된다. 즉, 유입구(IN)로부터 유입된 원수는 지그재그 형상의 유로를 통하여 흐르면서 가열되고, 최종적으로 유출구(OUT)를 통하여 배출된다.
이때, 상기 직관부재(111a)와 연결부재(111b)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이음부재(111c)에 의해 서로 연결될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 직관부재(111a)의 단부를 연결부재(111b)에 의해 직접 연결하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 직관부재(111a)와 연결부재(111b)는 일체형으로 형성될 수도 있다.
이 경우, 직관부재(111a)는 유리나 석영재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 직관부재(111a)에 도전성 막부재(115)가 증착되어 형성될 수 있다.
또한, 연결부재(111b)는 금속관이나 가요성의 튜브 등으로 이루어질 수 있으나, 유리나 석영재질로 이루어지는 것도 가능하다. 또한, 도 3에서 이음부재(111c)는 가요성의 튜브로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 다수의 직관부재(111a)를 구비하는 경우 전극부(120)는 각각의 직관부재(111a)의 외부 표면에 구비된 도전성 막부재(115)에 전원을 인가하기 위한 복수의 전극단자(121)와, 서로 이웃하는 상기 직관부재(111a)의 전극단자(121)에 동시에 전원을 인가하면서 상기 복수의 전극단자(121)을 지지하는 도전성의 전극지지체(125)를 구비할 수 있다. 이 경우 전극단자(121)는 단자 연결부재(123)를 통하여 전극지지체(125)에 고정되고, 전극지지체(125)는 연결선 고정부재(127)를 통하여 연결선(129)과 연결될 수 있다. 이러한 전극지지체(125)는 도전성 막부재(115)의 양단에 설치된 이웃하는 전극단자(121)를 연결하기 위하여 도전성 막부재(115)의 양단에 적어도 2개 구비될 수 있다. 그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 직관부재(111a)에 3개의 전극을 설치하고 3개의 전극지지체(125)를 설치하는 것도 가능하며, 이러한 전극단자(121)의 행 수 및 전극지지체(125)의 개수는 2개 이상을 가질 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 순간 온수기(100)에 대해 살펴본다.
도 5 내지 도 7에 도시된 순간 온수기(100)는 이웃하는 직관부재(111a)를 서로 연결하기 위한 연결부재(111b), 유입구(IN) 및 유출구(OUT)가 관연결구(111d)에 형성된다는 점을 제외하고는 도 4에 도시된 실시예와 동일하며, 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 관연결구(111d)는 직관부재(111a)의 단부가 연결되도록 상기 직관부재(111a)의 양단에 각각 설치되며, 연결부재(111b), 유입구(IN) 및 유출구(OUT)가 관연결구(111d)의 내부에 형성되는 구조를 갖는다. 즉, 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예의 경우에 연결부재(111b), 유입구(IN) 및 유출구(OUT)는 관연결구(111d) 내부에 형성되는 공간으로 이루어진다.
이러한 관연결구(111d)는 플라스틱 등 사출성형이 가능한 재질로 형성될 수 있고, 직관부재(111a)를 관연결구(111d)에 연결하기만 하면 지그재그 형상의 유로를 용이하게 형성할 수 있다는 이점이 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 관연결구(111d)에 고정되는 복수의 직관부재(111a)는 그 중심선이 하나의 평면상에 일렬로 배치될 수 있으나, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 직관부재(111a) 중 적어도 일부는 그 중심선이 다른 평면상(예를 들어 각각의 직관부재의 중심이 횡단면상 삼각형, 사각형 형상을 이룸)에 설치될 수도 있다. 도 5에 도시된 유로형성부재(110)는 순간 온수기(100)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 되며, 도 6 및 도 7에 도시된 유로형성부재(110)는 순간 온수기(100)의 폭을 얇게 하는 것이 가능하므로, 순간 온수기(100)의 형상 및 크기를 용이하게 변경할 수 있게 된다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시되지는 않았지만, 관연결구(111d)의 내부 또는 외부에 유량센서(140)가 일체로 설치되는 것도 가능하다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 직관부재(111a)와 연결부재(111b)의 연결구조에 대해 살펴본다.
통상적으로, 순간 온수기는 유체의 체류시간을 늘리고 그에 따라 열 보유효율을 높이기 위하여 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 나선형의 유로를 형성하게 된다. 이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 나선형의 유로를 형성하기 위하여 인발 등의 방법에 의하여 일체형 구조를 갖도록 할 수 있다.
그러나, 도 3, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 직관부재(111a)와 그 양단을 연결하기 위하여 '∪'자형 또는 '∩'자형(역∪자형) 형상을 갖는 연결부재(111b)를 사용하여 나선형의 유로를 형성할 수도 있다.
이 경우, 직관부재(111a)와 연결부재(111b)는 누수를 방지하기 위하여 연결 부분에 밀봉을 위하여 패킹이나 실링재 등으로 이루어지는 패킹부재(114)를 개재하여 연결될 수 있다.
그러나, 직관부재(111a)의 단부가 '∪'자형 또는 '∩'자형 형상의 유로가 형성된 연결부재(111b), 또는 연결부재(111b)가 형성된 관연결구(111d)와 결합될 때, 직관부재(111a)의 유로공간에서는 유체의 압력이 낮고 유체의 이동 속도가 빠르지만 '∪'자형 또는 '∩'자형 형상으로 휘어진 연결부재(111b) 부분에서는 유체의 압력이 높고 유체의 이동속도가 느려 직관부재(111a)와 연결부재(111b)의 연결부분에 설치된 패킹부재(114) 부분에서 누수가 발생하고 인해 충분한 밀봉을 유지할 수 없다는 문제점이 발생하게 된다. 특히, 이러한 밀봉의 문제는 온도가 높은 온수가 유체로서 유통하는 경우에 더욱 증가하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 패킹부재(114)는 직관부재(111a)의 단부와 연결부재(111b) 사이에 위치하며 유체의 압력에 의해 팽창하는 팽창실(114d)을 구비할 수 있다.
이러한 패킹부재(114)의 구체적인 구조에 대해서는 도 8 및 도 9에 일 예로서 도시된 패킹부재(114)를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 패킹부재(114)는 양단이 관통된 형상을 가지며 일측의 개구 부분이 직관부재(111a)와 연통되며 타측의 개구 부분이 연결부재(111b)와 연통되도록 구성된다.
또한, 패킹부재(114)의 외주면은 관연결구(111d)에 형성된 장착홈(OP)에 밀착 설치되며, 패킹부재(114)의 단부는 장착홈(OP)의 단부(OP')에 지지되어 패킹부재(114) 타측의 개구 부분이 연결부재(111b)와 연통하게 된다.
그리고, 패킹부재(114)의 내주면에는 직관부재(111a)의 외주면이 안착 설치되는 안착홈(114b)이 형성된다. 이때, 안착홈(114b)에 설치된 직관부재(111a)의 단부가 끼워지면서 지지되도록 패킹부재(114)의 안착홈(114b) 단부에는 지지홈(114e)이 형성될 수 있다. 따라서, 직관부재(111a)는 외주면과 단부가 각각 패킹부재(114)의 안착홈(114b)과 지지홈(114e)에 확실히 끼워지므로 한 번의 결합작용에 의해 직관부재(111a)의 조립 및 위치 고정이 용이하게, 그리고 확실하게 이루어질 수 있다.
이때, 직관부재(111a)가 패킹부재(114)의 안착홈(114b)에 용이하게 진입할 수 있도록 안착홈(114b)의 입구 부분에는 안착홈(114b) 바깥쪽으로 갈수록 직경이 넓어지도록 안내면(114a)이 형성될 수 있다.
또한, 패킹부재(114)는 전술한 바와 같이, 직관부재(111a)의 단부와 연결부재(111b) 사이에서 유체의 압력에 의해 팽창할 수 있는 구조를 갖는 팽창실(114d)을 구비할 수 있다.
이러한 팽창실(114d)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 직관부재(111a)의 단부와 연결부재(111b) 사이에 형성된 공간으로 이루어질 수 있다.
또한, 팽창실(114d)은 유체의 압력에 의해 공간이 넓어질 수 있도록, 팽창실(114d)을 형성하는 내벽(114c) 부분의 두께(L2)가 직관부재(111a)가 설치되는 안착홈(114b) 부분의 두께(L1)보다 더 얇게 형성될 수 있다.
따라서, 직관부재(111a)와 연결부재(111b)를 통하여 유체가 이동할 때 연결 부분에서 유체의 압력이 높아지면 높아질수록, 도 9에 도시된 바와 같이 팽창실(114d)의 내벽(114c)이 화살표 방향으로 가압되어 팽창실(114d)의 부피가 커지면서 팽창실(114d)의 내벽(114c)의 두께가 감소하게 되고 이에 따라 팽창실(114d)의 내벽(114c)과 장착홈(OP) 사이에서 패킹부재(114)가 강한 압력을 받게 되어 패킹부재(114)의 이탈을 막을 수 있게 된다. 나아가, 팽창실(114d)의 부피 증가에 따라 장착홈(OP)과 직관부재(111a)의 외주면 사이에 위치한 패킹부재(114)도 가압되고 이로 인해 직관부재(111a)의 이탈이 방지될 뿐만 아니라 직관부재(111a)와 연결부재(111b) 사이의 실링이 적극적으로 이루어질 수 있게 된다.
다음으로, 도 10을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 순간 온수기(100)에 대해 살펴본다.
도 10에 도시된 순간 온수기(100)는 도 7에 도시된 순간 온수기(100)에서 유로형성부재(110) 및 전극단자(121)가 외부로 노출되지 않도록 하우징(160)이 설치될 수 있다. 이러한 하우징(160)은 도 10에 도시된 바와 같이 관연결구(111d)가 구비되는 경우에는 관연결구(111d)의 양단 사이의 공간에 설치될 수 있으나, 관연결구(111d)까지 둘러싸는 형태로 설치되는 것도 가능하다. 이와 같이, 하우징(180)이 구비되는 경우에는 도전성 막부재(115) 및 전극단자(121)에 물이 유입되는 것을 방지하여 감전사고 등 안전사고를 예방할 수 있게 된다. 또한, 하우징(160)의 내부공간(165)에는 단열부재(미도시)가 설치되는 것도 가능하다.
마지막으로, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 순간 온수기(100)에 대해 살펴본다.
도 1 내지 도 10에 도시된 관 형상의 유로형성부재(110)를 갖는 순간 온수기(100)와는 달리, 도 11 내지 도 13에 도시된 순간 온수기(100)는 유로형성부재(110)가 판 형상을 갖는다는 점에서 차이가 있다.
즉, 유로형성부재(110)를 구성하는 몸체부(111)는 내부에 물이 흐르는 유로 공간(112)이 형성되도록 간격을 두고 배치된 판부재(111e, 111f)를 구비할 수 있다. 이러한 판부재(111e, 111f)는 그 둘레에 막음부재(111g)가 설치되어 내부에 유로 공간(112)을 형성하게 되며, 유입구(IN) 및 유출구(OUT)가 구비된다. 이와 같이, 판 형상의 유로형성부재(110)를 갖는 경우에는 도전성 막부재(115)와 판부재(111e, 111f)의 접촉면적을 크게 할 수 있어 빠른 시간 이내에 설정온도의 온수의 출수가 가능하다는 이점이 있다. 이때, 상기 판부재(111e, 111f)는 도전성 막부재(115)의 증착을 위하여 유리나 석영재질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이 유로형성부재(110)는 내부에 아무런 구조물을 갖지 않는 형태를 가질 수 있으나, 도 13에 도시된 바와 같이, 몸체부(111)는 판부재 사이에 지그재그 형상의 유로가 형성되도록 판부재 사이에 구비된 격벽부재(113)를 추가로 구비할 수도 있다. 이와 같이, 격벽부재(113)가 설치되는 경우에는 유로공간(112)에 유입된 원수가 지그재그 형상의 유로를 따라 흐르면서 가열되므로 균일하게 가열된 온수의 추출이 가능하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100... 순간 온수기 110... 유로형성부재
111... 몸체부 111a... 직관부재
111b... 연결부재 111c... 이음부재
111d... 관연결구 111e, 111f... 판부재
111g... 막음부재 112... 유로(유로공간)
113... 격벽부재 114... 패킹부재
114a... 안내면 114b... 안착홈
114c... 내벽 114d... 팽창실
114e... 지지홈 115... 도전성 막부재
120... 전극부 121... 전극단자
123... 단자 연결부재 125... 전극지지체
127... 연결선 고정부재 129... 연결선
130... 전원 공급부 140... 유량센서
150... 제어부 160... 하우징
165... 내부공간 200... 온수 공급장치
210... 원수 공급관 230... 온수 공급부
IN... 유입구 OUT... 유출구
OP... 장착홈

Claims (22)

  1. 내부에 물이 흐르는 유로가 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외부 표면 중 적어도 일부에 투명전도성 발열물질이 증착된 도전성 막부재를 구비하는 유로형성부재; 및
    상기 도전성 막부재를 발열시키기 위하여 상기 도전성 막부재에 전원을 공급하는 전극부;
    를 포함하는 순간 온수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명전도성 발열물질은 염화제2주석(Stannic Chloride; SnCl4:5H2O), 염산(HCl), 아연(Zinc) 및 기타 첨가물을 포함하는 순간 온수기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명전도성 발열물질은 염화제2주석 10~50 중량%, 염산 20~30 중량%, 아연 20~30 중량%, 기타 첨가물 10~30 중량%를 포함하는 순간 온수기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 막부재는 300~800℃에서 증착되어 형성되는 순간 온수기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 유리 또는 석영 재질로 형성되는 순간 온수기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로형성부재에 공급되는 유량을 측정하는 유량센서; 및
    상기 유량센서에서 감지된 유량에 따라 상기 전극부에 공급되는 전류의 양을 제어하는 제어부;
    를 추가로 포함하는 순간 온수기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 유로가 형성된 관형상의 부재를 포함하여 형성되는 순간 온수기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 유로가 형성된 복수의 직관부재와, 상기 복수의 직관부재의 유로를 서로 연결하도록 상기 직관부재의 단부에 연결되는 연결부재를 구비하여, 지그재그 형상의 유로를 갖는 순간 온수기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 직관부재와 연결부재는 이음부재에 의해 서로 연결되는 순간 온수기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 직관부재와 연결부재는 일체형으로 형성되는 순간 온수기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유로형성부재는 상기 직관부재의 단부가 연결되도록 상기 직관부재의 양단에 각각 설치된 관연결구를 추가로 구비하며,
    상기 연결부재는 상기 관연결구의 내부에 형성되는 공간으로 이루어지는 순간 온수기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 직관부재와 연결부재는 패킹부재를 개재하여 연결되는 순간 온수기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 패킹부재는 상기 직관부재의 단부와 상기 연결부재 사이에서 유체의 압력에 의해 팽창하는 팽창실을 구비하는 순간 온수기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패킹부재는 상기 팽창실을 형성하는 부분의 두께가 상기 직관부재가 설치되는 부분의 두께보다 더 얇게 형성된 순간 온수기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 패킹부재는 내부에 상기 직관부재가 안착되는 안착홈이 형성되고 그 외주면이 상기 관연결구에 형성된 장착홈에 밀착 설치되는 순간 온수기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 패킹부재는 상기 안착홈에 설치된 상기 직관부재의 단부가 끼워지며 지지되는 지지홈이 형성된 순간 온수기.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 전극부는 각각의 상기 직관부재의 외부 표면에 구비된 상기 도전성 막부재에 전원을 인가하기 위한 복수의 전극단자와, 서로 이웃하는 상기 직관부재의 전극에 동시에 전원을 인가하면서 상기 복수의 전극단자를 지지하는 도전성의 전극지지체를 구비하는 순간 온수기.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 직관부재 중 적어도 일부는 다른 평면상에 설치되는 순간 온수기.
  19. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 내부에 물이 흐르는 공간이 형성되도록 간격을 두고 배치된 판부재를 구비하는 순간 온수기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 판부재 사이에 지그재그 형상의 유로가 형성되도록 상기 판부재 사이에 구비된 격벽부재를 추가로 구비하는 순간 온수기.
  21. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체부는 절연부재에 의해 둘러싸이는 순간 온수기.
  22. 원수가 공급되는 원수공급관;
    상기 원수공급관에 연결되어 공급되는 원수를 가열하기 위한, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 순간 온수기; 및
    상기 순간 온수기에서 공급된 원수를 배출하는 온수공급부;
    를 포함하는 온수 공급장치.
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