KR20200046950A - 온수탱크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온수탱크에 관한 것이다. 보다 상세하게는 온수 탱크 내부에 가이드부를 삽입하여 보다 짧은 시간 내에 온수가 제공될 수 있도록 하기 위한 가이드부를 포함하는 온수탱크를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온수탱크는 유체가 유입되는 하우징부; 상기 하우징부의 하부에 형성되는 냉수 투입부; 상기 하우징부의 상부에 형성되는 온수 배출부; 상기 하우징부의 내부에 결합되는 가열부; 및 상기 가열부를 감싸는 원통 형상의 가이드부;를 포함하는 것일 수 있다.

Description

온수탱크{A HOT WATER TANK}
본 발명은 온수탱크에 관한 것이다. 보다 상세하게는 온수 탱크 내부에 가이드부를 삽입하여 보다 짧은 시간 내에 온수가 제공될 수 있도록 하기 위한 가이드부를 포함하는 온수탱크를 제공하기 위한 것이다.
온수탱크는 유입된 물을 가열한 후 배출하는 장치이다. 이러한, 온수탱크에는 히터가 구비되어 있어서 유입된 물을 가열할 수 있다.
온수탱크는 그 크기 별로 분류되거나, 사용되는 분야에 따라 다양하게 분류된다. 예를 들어 산업용으로 온수가 필요한 시설에 대형 또는 중형온수탱크가 사용되며, 보일러에서도 온수탱크를 사용하는 것이 일반적이다. 또한 최근에는 냉, 온수 정수기가 널리 보급됨에 따라 소형 온수탱크가 다양한 형태로 제공되고 있다. 나아가 자판기 보급대수가 증가함에 따라 자판기에 사용되는 온수 탱크 역시 그 사용 목적에 따라 다양한 형태와 구성을 가지도록 연구되고 있다.
또한 다양한 분야에서 대형, 중형, 소형 온수탱크 전범위에 있어 그 사용되는 분야에 따라 온수탱크 내에 공급된 물을 빠르게 데워 짧은 시간 내에 온수를 제공받을 수 있도록 하는 급탕장치에 관한 요구가 높아지고 있다.
일반적으로 이러한 온수 급탕 시스템을 살펴보면, 온수탱크 측으로 물을 지속적으로 공급하는 물탱크가 설치되어 이들이 공급관으로 연결되어 있고 상기 온수탱크의 내부에는 보일러에서 발생된 고온의 온수 또는 스팀이 공급되어 온수탱크 내의 물과 열 교환이 이루어지도록 하는 열 교환기가 위치되어 있으며 상기 온수탱크의 상부에는 온수를 각 방의 온수라인으로 공급하는 배출관이 연결되어 있다.
위와 같이 스팀을 사용하는 급탕 시스템의 경우 산업분야에서 주로 사용되는데, 비교적 짧은 시간 내에 온수를 제공할 수 있도록 하는 장점이 있으나, 진동과 소음이 심하고, 보일러가 필요하고 진동과 소음이 상당하기 때문에 중형 및 소형 온수탱크에서는 사용하는데 어려움이 있다는 문제가 있다.
한편, 스팀 외에 다른 가열체를 사용하는 경우 온수를 빠르게 제공받기 어렵거나 에너지 비용이 많이 든다는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 다양한 온수탱크의 형태 및 구성을 반복적으로 연구하면서 가이드부 및 코팅조성물을 연구하여 온수가 보다 빠르게 제공될 수 있도록 하는 온수탱크를 완성하였다.
관련하여 선행기술 1(KR 20-0425023 Y1)을 참조하면, 온수탱크에 외부에서 공급되는 직수관과 온수탱크 내부에서 급탕된 물을 난방수 및 온수로 공급하는 공급관에 연결되는 기류차단노즐을 설치하여 직수관에서 공급관으로 직수가 바로 공급되는 것을 방지하여 안정된 난방수 및 온수를 제공하기 위한 온수탱크에 관한 온수 공급장체를 제공하고 있다. 그러나 본원발명과 같이 온수탱크 자체를 개량하여 보다 빠르게 온수를 제공하기 위한 형태를 제시하는 것이 아니며, 위 선행기술로는 본 발명에서 인식한 문제를 해소할 수 없다.
또한 선행기술 2(KR 10-2011-0116358 A)를 참조하면, 심야전기 등을 사용하여 가정이나 공장 등의 내부 난방이나 온수를 사용할 수 있도록 한 전기보일러용 온수탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입수구와 출수구를 갖는 온수탱크의 가열수단으로서 코일형 가열히터를 적용하고, 상기 온수탱크에는 상기 가열히터가 내측으로 삽입될 수 있도록 한 별개의 히터삽입관을 결합 형성하여 개방된 히터삽입관을 통해 가열히터가 온수탱크와 분리된 상태로 삽입되게 하며, 상기 온수탱크의 내부에는 가열히터의 사이를 구획하는 배출지연판을 지그재그 형태로 고정 형성함으로써, 뛰어난 발열 효과 및 높은 온도의 발열량을 갖는 코일형 발열히터를 적용시킴에 따라 전력 소모량이 절감되도록 한 것이다. 이는 발열 발명에 관한 것으로 본 발명에서 제공하는 온수탱크의 구성자체를 개량하기 위한 본 발명과 인식하는 문제에 차이를 가진다.
KR 20-0425023 Y1 KR 10-2011-0116358 A
본 발명의 목적은 온수탱크 내부에 가이드 부를 설치하여 작은 부피의 물이 가열체를 통하여 급속히 가열되도록 하여 온수를 보다 빠르게 제공되도록 하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 상기 가이드부에 코팅층을 형성하여 급속히 가열된 가이드 부 내의 온수와 가열되지 않은 가이드 밖의 냉수 간에 열교환을 차단함으로서 급속히 온수를 제공하는 온수탱크의 효율을 높이기 위한 것이다.
본 발명은 따른 가이드부 및 코팅조성물을 사용하여 냉수 및 온수 자체를 오염시키지 않고, 제공되는 열용량을 그대로 유지하면서도 보다 신속하게 온수가 제공될 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 온수탱크는 유체가 유입되는 하우징부; 상기 하우징부의 하부에 형성되는 냉수 투입부; 상기 하우징부의 상부에 형성되는 온수 배출부; 상기 하우징부의 내부에 결합되는 가열부; 및 상기 가열부를 감싸는 원통 형상의 가이드부;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 가이드부는 금속으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 가이드부는 일정한 간격으로 직경이 0.1 내지 1mm인 구멍이 형성된 것일 수 있다.
상기 가이드부의 외측 또는 내측 표면 중 어느 하나 이상이 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제로 코팅된 것일 수 있다.
상기 코팅제는 콜로이달 실리카; 제2 인산나트륨 및 탄산칼슘을 포함하는 것일 수 있다.
상기 코팅제는 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 액상 리튬 실리케이트 1 내지 30 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온수탱크의 제조방법은 원통 형상의 가이드부 내측 또는 외측 중 어느 한 측 이상에 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제를 도포하는 코팅 단계; 상기 코팅 단계 이후에 열풍 건조하는 건조단계; 상기 코팅 단계 및 건조단계를 3회 이상 반복하는 코팅층 형성단계 및 상기 코팅층 형성단계에 따라 코팅층이 형성된 가이드 부를 유체가 유입되는 하우징부의 내부에 결합된 가열부를 감싸도록 설치하는 가이드부 설치단계를 포함한다.
상기 온수탱크의 제조방법에 있어서, 상기 코팅제는 콜로이달 실리카; 제2 인산나트륨; 탄산칼슘 및 액상 리튬 실리케이트를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온수탱크는 유체가 유입되는 하우징부; 상기 하우징부의 하부에 형성되는 냉수 투입부; 상기 하우징부의 상부에 형성되는 온수 배출부; 상기 하우징부의 내부에 결합되는 가열부; 및 상기 가열부를 감싸는 원통 형상의 가이드부;를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서 말하는 온수탱크는 소형, 중형, 대형으로 그 크기에 상관없이 물을 일정한 온도 이상으로 높이기 위하여 사용하는 모든 형태의 온수탱크를 포함하는 것으로 정의한다.
또한 본 발명에서 말하는 가열부는 열처리를 통하여 물을 일정한 온도 이상으로 높이기 위한 수단으로 사용될 수 있는 것을 의미하며, 스팀가열, 전기식 가열, 기타 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 가열 방식을 모두 포함하는 것으로 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 냉수는 사전적 의미에 한정하지 않으며, 인위적으로 열처리 되지 않은 물을 가리키는 의미로 정의한다. 본 발명에서는 열처리 단계 이전에 냉수 투입부를 통하여 공급된 물을 의미한다.
본 발명에서 말하는 온수는 열처리를 통하여 일정 온도 이상으로 가열시킨 물을 의미한다.
본 발명에서 말하는 가이드 부는 하우징 내부에 설치되고 속이 빈 원통형으로 이루어진 구조물을 의미한다. 상기 냉수 투입부를 통하여 공급된 물이 상기 가이드 부를 먼저 채우면서 상대적으로 적은 량의 물을 빠르게 열처리 하여 보다 신속하게 온수를 제공할 수 있도록 한다.
일반적인 온수탱크는 탱크 내부로 공급된 물전체가 일정 온도가 될 때까지 열처리를 가해야 원하는 온수를 공급받을 수 있다. 따라서 열처리 후 일정온도 이상의 온수를 공급 받는데 탱크 내부의 냉수 전체가 일정정도의 열처리가 되어야 하기 때문에 열처리 시작 후 일정 온도 이상의 온수를 공급받는데 까지 상당한 시간이 소요된다는 문제가 있다.
그러나 상기 온수탱크는 하우징 내부에 가열체가 설치되며, 상기 가열체를 감싸는 형태로 설치된 원통형의 가이드부를 통하여 가이드부 내부에 위치하는 냉수를 먼저 데우고 이를 온수 배출부로 공급할 수 있도록 함으로서, 보다 짧은 시간 내에 온수를 공급받을 수 있는 효과를 가진다.
일반적으로 온수탱크는 온수탱크에 공급된 물 전체를 사용하기 보다는 물에 열처리를 한 후 온수탱크에 공급된 물 중 일정한 양만을 사용한다. 이러한 일반적인 사용태양을 감안하는 경우에 있어 예를 들면, 일반적인 온수탱크는 온수 5L를 얻기 위하여 온수탱크 전체 500L의 물을 상당 정도로 데워야 한다는 문제가 있다. 따라서 열처리 후 온수를 공급받는데 소요되는 시간이 길어질 뿐만 아니라 열처리 효율이 낮다는 문제가 있다.
반면 본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크는 가이드부를 사용하여 가이드부 내측에 위치하는 물을 먼저 데워 공급하기 때문에 필요한 소량의 온수를 보다 신속하게 제공할 수 있다. 따라서 열처리 후 일정한 온도 이상의 온수를 공급받는데 걸리는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 온수탱크의 용량에 비하여 소량의 온수가 필요한 경우 열효율을 높일 수 있다는 장점을 가진다.
상기 가이드부는 금속으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 가이드부는 그 내부에 물을 가두어야 하고 열처리가 되어야 하기 때문에 상기 가이드 부는 금속으로 이루어진 것이 바람직하다. 다만, 금속으로 된 가이부드의 내측의 열처리된 온수와 외측의 열처리되지 않은 냉수 또는 온수와 혼합된 냉수의 온도차이에 의하여 내측의 온수에 열손실이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 온수탱크가 열처리 후 짧은 시간 내에 일정한 온도 이상의 온수를 제공하기 위한 것이라는 점을 감안할 때, 상기 가이드부 금속에는 단열효과를 낼 수 있도록 하는 코팅층을 형성할 필요가 있다. 상기 코팅층과 관련된 사항은 후술한다.
상기 가이드부는 일정한 간격으로 직경이 0.1 내지 1mm인 구멍이 형성된 것일 수 있다.
상기 가이드부 내부에서 열처리 된 물은 냉수에 비하여 상대적으로 비중이 낮아지기 때문에 온수 배출구 쪽으로 이동하게 된다. 그 과정에서 공급되는 냉수의 속도와 열처리의 속도가 맞지 않는 경우 가이드부 내에 압력이 가해지거나 하우징 부 상단에 압력을 가하게 되는 문제가 생긴다.
따라서 상기 구멍을 형성하는 경우 위와 같은 문제를 해소할 수 있다. 가이드부 내부에 일정한 압력이 발생하는 경우 온수가 상기 구멍을 통하여 가이드부 외측으로 이동하여 압력을 줄일 수 있다. 또한 일정량의 온수가 가이드부 밖으로 빠져나와 온수와 혼합 됨으로서 가이드부 내측 및 외측의 온도차이를 줄이는 효과를 낼 수 있다.
한편, 상기 구멍의 직경이 0.1mm 미만인 경우 물의 장력 등의 힘에 의하여 가이드부 내측에서 발생한 압력을 효과적으로 감소시킬 수 없다. 반면 1mm를 초과하는 경우 가이드부 내측의 온수와 가이드부 외측의 냉수가 바로 혼합될 수 있어 가이드부 사용에 따라 적은 양의 물이 먼저 열처리되어 온수를 신속하게 공급할 수 있는 효과가 저하된다는 문제가 있다.
상기 가이드부의 외측 또는 내측 표면 중 어느 하나 이상이 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제로 코팅된 것일 수 있다.
상기 콜로이달 실리카는 실리카가 용질이 되어 그 입자의 크기가 1 내지 100nm이고, 상기 입자가 콜로이달 상태로 분산되어 침강이 일어나지 않고 용매에 안정적으로 분산된 것을 말한다.
특히 콜로이달 실리카는 그 표면에 다수의 OH기를 가지고 있으며, 내부에는 실록산 결합(Si-O-Si)을 이루고 있다.
이에 따라 상기 콜로이달 실리카는 금속 표면에 쉽게 부착되어 강한 결합성을 가진 코팅층을 형성할 수 있으며 형성된 코칭성을 내열성 및 단열성을 나타내도록 할 수 있다.
상기 가이드 부의 내측 또는 외측면 중 어느 일면 이상을 상기 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅층을 형성하는 경우 가이드부에 강하게 결합되어 내열성 및 단열성을 가진 코팅층을 형성하게 한다. 이에 따라 가이드부 내측의 온수와 외측의 냉수의 열 온도 차이에 따른 열교환을 줄여줌으로서 상기 가이드 내측에 포함된 물을 일정 정도 이상으로 열처리 함으로서 신속하게 온수를 제공하는 효과를 배가시킬 수 있다.
상기 코팅제는 콜로이달 실리카; 제2 인산나트륨 및 탄산칼슘을 포함하는 것일 수 있다.
코팅제에 제2 인산나트륨 및 탄산칼슘을 포함하는 경우 상기 코팅제의 두께를 높여 그 단열성을 증대시킬 수 있고, 제2 인산나트륨을 사용하여 코팅층 자체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 코팅제는 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 액상 리튬 실리케이트 1 내지 30 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 리튬 실리케이트를 혼합하는 경우 상기 가이드부에 대한 부착성이 크게 증가될 뿐만 아니라 코팅층의 두께를 높이면서도 코팅층 자체의 내구성을 크게 높일 수 있다. 이에 따라 상기 범위에 액상 리튬 실리케이트가 포함되는 경우 가이드부에 부착성, 내구성 및 단열성이 우수한 코팅층이 형성되어 온수를 보다 빨리 제공하게 할 수 있다.
따라서 상기 콜로리달실리카 100 중량부에 대하여 상기 액상 리튬 실리케이트가 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 액상 리튬 실리케이트 사용에 따른 내구성 및 부착성 향상효과를 낼 수 없다는 문제를 가진다. 반면 30 중량부를 초과하는 경우 액상 리튬 실리케이트에 포함된 Li 이온이 상대적으로 증가하기 때문에 연쇄적인 겔화 반응으로 인하여 코팅층 자체가 만들어지지 않는다는 문제가 있다.
바람직하게 상기 코팅제는 콜로이달 실리카를 포함하고 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 제 2 인산나트륨 0.005 내지 0.02 중량부; 탄산칼슘 10 내지 50 중량부 및 액상 리튬 실리케이트 1 내지 30 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
더 바람직하게 상기 코팅제는 콜로이달 실리카를 포함하고 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 제 2 인산나트륨 0.005 내지 0.02 중량부 및 탄산칼슘 10 내지 50 중량부가 혼합된 혼합물에 액상 리튬 실리케이트 1 내지 30 중량부가 혼합된 것일 수 있다.
상기 액상 리튬 실리케이는 소량의 Li 이온을 포함하기 때문에 상기 리튬 실리케이트와 직접 반응하는 문제가 있다. 따라서 상기 액상 리튬 실리케이트를 바로 콜로이달 실리카와 혼합시키는 경우 급격한 겔화가 연쇄적으로 진행되어 코팅층을 형성할 수 없다는 문제를 가진다.
따라서 콜로이달 실리카와 액상 리튬 실리케이트는 직접 반응하지 않도록 하는 것이 필요하다. 나아가 반응 지연제로서 제2 인산 나트륨을 사용함으로서 반응속도를 조절하는 것이 필요하다.
상기 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 제2 인산 나트륨이 0.005 중량부 미만으로 포함되는 경우 반응속도를 진연시키는 촉매의 역할을 수행하지 못하기 때문에 반응속도가 지연되지 않고 탄산칼슘과 콜로이달 실리카가 급격히 반응하여 코팅층이 고른 표면을 형성하지 못하고 부착성 및 내구성이 크게 저하되는 문제가 있다. 따라서 제2 인산 나트륨이 0.005 중량부 미만으로 포함되는 경우 코팅층이 만들어지지 않는다.
반면, 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 제2 인산 나트륨이 0.02 중량부를 초과하여 포함되는 경우 제2 인산 나트륨에 의한 지연효과로 콜로이달 실리카와 탄산칼슘의 반응이 일어나지 않게 된다. 따라서 아무리 장시간 교반을 진행하여도 결합반응이 진행되지 않기 때문에 가이드부에 대한 코팅층 자체가 만들어지지 않는다.
상기 탄산칼슘은 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것인데, 10 중량부 미만으로 포함되는 경우 탄산칼슘 사용에 따른 내구성 및 코팅층의 조직력을 강화하는 효과를 낼 수 없다. 또한 50 중량부를 초과하는 경우 상기 가이드부에 대한 부착력이 저하되어 코팅층이 형성될 수 없다는 문제가 있다.
한편, 상기 콜로이달 실리카, 제2 인산 나트륨 및 탄산칼슘의 혼합물에 상기 액상 리륨 실리케이트가 혼합되는 것일 수 있다. 상기 액상 리튬 실리케이트는 상기 콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부의 범위로 혼합되는 것이다.
상술한 바와 같이 콜로이달 실리카는 액상 리튬 실리케이트와 직접 반응하여 연쇄적인 겔화반응을 일으키기 때문에 콜로이달 실리카가 액상 리튬 실리케이트와 직접 혼합되는 경우에는 코팅층을 형성하기 매우 어렵다. 따라서 상기 콜로이달 실리카, 제2 인산 나트륨 및 탄산칼슘의 혼합물에 상기 액상 리륨 실리케이트가 혼합시켜야 콜로이달 실리카 및 액상 리튬 실리케이트의 직접 반응에 의한 연쇄적인 겔화 반응을 방지할 수 있다.
바람직하게 상기 코팅층은 상기 코팅제를 도포하여 형성된 제1 코팅층 위에 산화 알루미늄(Al2O3)을 처리하여 제2 코팅층을 형성한 것일 수 있다.
상기 제2 코팅층에 의하는 경우 코팅층의 내구성이 향상되고, 제1 코팅층을 안정적으로 보호할 수 있다.
특히 상기 제1 코팅층은 상술한 범위로 구성된 경우 강한 결합력에 의하여 산화 알루미늄과 강한 결합을 형성할 수 있다. 따라서 상기 코팅제의 범위에 의하는 경우 제1 코팅층과 제2 코팅층이 안정적으로 결합함으로서 물리적인 내구성이 크게 증대될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온수탱크의 제조방법은 원통 형상의 가이드부 내측 또는 외측 중 어느 한 측 이상에 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제를 도포하는 코팅 단계; 상기 코팅 단계 이후에 열풍 건조하는 건조단계; 상기 코팅 단계 및 건조단계를 3회 이상 반복하는 코팅층 형성단계 및 상기 코팅층 형성단계에 따라 코팅층이 형성된 가이드 부를 유체가 유입되는 하우징부의 내부에 결합된 가열부를 감싸도록 설치하는 가이드부 설치단계를 포함한다.
상기 온수탱크의 제조방법에 있어서, 상기 코팅제는 콜로이달 실리카; 제2 인산나트륨; 탄산칼슘 및 액상 리튬 실리케이트를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에 의하는 경우 온수탱크 내부에 가이드 부가 설치되어 작은 부피의 물이 가열체를 통하여 급속히 가열되도록 하여 온수를 보다 빠르게 제공되도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에 의하는 경우 상기 가이드부에 코팅층을 형성하여 급속히 가열된 가이드 부 내의 온수와 가열되지 않은 가이드 밖의 냉수 간에 열교환을 차단함으로서 급속히 온수를 제공하는 온수탱크의 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에 의하는 경우 가이드부 및 코팅조성물을 사용하여 냉수 및 온수 자체를 오염시키지 않고, 제공되는 열용량을 그대로 유지하면서도 보다 신속하게 온수가 제공될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 일반적인 온수탱크를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에 관한 것이다.
도 4은 일반적인 온수탱크의 가열 및 온수가 제공되는 방식을 표현하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부를 포함하는 온수탱크에서 가열 및 온수가 제공되는 방식을 표현하기 위한 것이다.
도 6은 일반적인 온수탱크의 가열 및 온수가 제공되는 방식을 표현하기 위한 것이다.
도 7은 일반적인 온수탱크의 가열 및 온수가 제공되는 방식을 표현하기 위한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 가이드부 코팅 조성물 제조]
1. 코팅 조성물의 제조
가이드부 외측 표면에 코팅층을 형성하기 위하여 하기의 [표 1]과 같은 조성으로 이루어진 코팅 조성물을 제조하였다. 한편, S1 내지 S3를 먼저 혼합하여 혼합물을 제조한 뒤 상기 혼합물에 대하여 일정한 비율로 S4 내지 S6 중 어느 하나를 선택하여 추가적 혼합하는 방법으로 코팅 조성물을 제조하였다.
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
S1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
S2 0.001 0.003 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
S3 30 30 5 10 30 50 60 30 30 30 30 30 30 30
S4 - - - - - - - 0.5 1 15 30 35 - -
S5 - - - - - - - - - - - - 15 -
S6 - - - - - - - - - - - - 15
(단위: 중량부)- S1: 콜로이달 실리카(평균 입경 40~80nm, SiO2 함량 18~22w%)
- S2: 제2 인산나트륨
- S3: 탄산칼슘
- S4: 액상 리튬 실리케이트
- S5: 액상 규산나트륨
- S6: 액상 규산 칼륨
2. 겔화 및 미반응성 평가
상기 [표 1]에 따른 조성물에 대한 코팅액의 상기 가이드부에 도포하기 전에 코팅층을 형성할 수 있는지 여부를 평가하여 하기의 [표 2]에 나타내었다.
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
S1 XX X X O O O XX O O O O XX XX XX
- 안정: O- 겔화: XX
- 비경화 또는 미반응: X
상기 [표 2]를 참조하면, 일정한 조건범위로 혼합되지 않는 경우 연쇄적인 겔화 반응이 진행되어 코팅층을 형성하기 위한 코팅 조성물로 사용할 수 없다는 점을 알 수 있다.
특히 A2의 경우 제2 인산나트륨의 함량이 많아 콜로이달 실리카와 탄산칼슘의 반응이 진행되지 않았으며, A3의 경우에는 탄산칼슘의 양이 적어 부분적으로 반응이 진행될 뿐 전체적으로 코팅층을 형성할 수 있는 정도의 점도를 나타내지 못하였다. 따라서 위 경우 코팅층으로 활용하는 것이 불가능하다.
또한 연쇄적인 겔화 반응이 진행된 A1, A7, A12의 경우 코팅 조성물로 활용할 수 없다. 특히 A13, A14의 경우 특정 함량의 혼합 예시만 나타내었으나, 실험결과 위 함량 범위 뿐만 아니라, 액상 규산나트륨 및 액상 규산 칼륨이 그 혼합범위에 상관없이 혼합 즉시 겔화가 진행되기 때문에 코팅층을 형성할 수 없다는 점을 확인하였다. 따라서 액상 리튬 실리케이트가 일정한 혼합비로 혼합되는 경우를 제외하고는 겔화가 진행되어 코팅조성물로 사용을 할 수 없다는 점을 확인하였다.
3. 가이드부 코팅층 형성
가이드 부에 형성된 코팅층에 따른 효과를 확인하기 위하여 하기의 [표 3]과 같이 콜로이달 실리카, 상기 코팅액 중 코팅층을 형성할 수 있는 A4 내지 A6, A8 내지 A11을 가이드 부에 3번씩 도포하여 건조시킨 뒤 제 1코팅층을 형성하였다. 또한 상기 제1 코팅층 위에 산화 알루미늄(Al2O3)을 처리하여 제2 코팅층을 형성하도록 하였다.
Con C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10
제1 코팅층 - S1 A4 A5 A6 A8 A9 A10 A11 A5 A10
제2 코팅층 - - - - - - - - - O O
액상 리튬 실리케이트가 포함되지 않는 경우 제 2코팅층이 강하게 결합되지 않아 고른 표면의 제2 코팅층이 만들어지지 않는 것을 확인하였다. 즉 상기 C9 은 제2 코팅층이 고르게 형성되지 않아, 이를 제외하고 각 코팅층이 형성된 C1 내지 C8, C10에 대한 가이드부를 설치하고 온수배출 효과를 시험하였다.
[실험예: 온수효과 실험]
코팅층이 없는 가이드부(con, 대조군)가 설치된 온수탱크(1m3)에서 80℃의 온수가 제공되는데 소요되는 시간을 측정하고 상기 코팅층이 형성된 가이드부에 따라 온수탱크에서 온수가 제공되는 시간을 측정하여 상기 대조군과 비교하였다. 객관적인 비교가 가능하도록 지수로 평가하여 그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다. 하기의 지수는 그 숫자가 낮을수록 그 효과가 우수한 것이다.
한편, 내구성 평가는 상기 코팅층에 동일한 강도의 물리적 힘을 가하면서 벗겨지는 정도를 지수로 평가하였다. 그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다. 하기의 지수는 그 숫자가 낮을수록 그 효과가 우수한 것이다.
Con C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C10
단열성 10 9.5 8 8 8.5 9.5 6 5.5 5.5 5
내구성 - 3 5 4 4 10 3 3 3 2
상기 [표 4]를 참조하면, 리튬 실리케이트를 일정한 범위로 혼합하는 경우 단열성 증가로 온수를 얻는데 걸리는 시간이 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 코팅층의 내구성이 높아지는 점을 알 수 있다.
한편, C5의 경우 내구성이 약하고, 가이드부에 제대로 부착되지 않으므로 안정성 있는 코팅층이 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 C5 내지 C7에 의하는 경우 단열성 증가로 온수를 얻는데 걸리는 시간을 줄일 수 있고, 부착성 및 내구성이 높아 가이드 부에 안정성 있는 코팅층을 형성하게 한다는 점을 알 수 있다. 결국 C5 내지 C7의 범위로 액상 리튬 실리케이트가 혼합되어야 위와 같은 효과를 낼 수 있다는 점을 확인하였다.
한편, 액상 리튬 실리케이트를 사용하는 경우 더 두꺼우면서도 표면이 매끄러운 제1 코팅층이 형성되어 그 위에 제 2 코팅층이 형성되도록 함으로서 내구성을 더 증진하는 효과를 내도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 온수탱크
200: 가열체
300: 온수배출관
400: 냉수투입관
500: 가이드부
600: 가이드 부 구멍

Claims (8)

  1. 유체가 유입되는 하우징부;
    상기 하우징부의 하부에 형성되는 냉수 투입부;
    상기 하우징부의 상부에 형성되는 온수 배출부;
    상기 하우징부의 내부에 결합되는 가열부; 및
    상기 가열부를 감싸는 원통 형상의 가이드부;를 포함하는
    온수탱크.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 가이드부는 금속으로 이루어진 것인
    온수탱크.
  3. 제 2항에 있어서
    상기 가이드부는 일정한 간격으로 직경이 0.1 내지 1mm인 구멍이 형성된 것인
    온수탱크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드부의 외측 또는 내측 표면 중 어느 하나 이상이
    콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제로 코팅된 것인
    온수탱크.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 코팅제는
    콜로이달 실리카;
    제2 인산나트륨 및
    탄산칼슘을 포함하는 것인
    온수탱크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 코팅제는
    콜로이달 실리카 100 중량부에 대하여
    액상 리튬 실리케이트 1 내지 30 중량부를 더 포함하는 것인
    온수탱크.
  7. 원통 형상의 가이드부 내측 또는 외측 중 어느 한 측 이상에 콜로이달 실리카를 포함하는 코팅제를 도포하는 코팅 단계;
    상기 코팅 단계 이후에 열풍 건조하는 건조단계;
    상기 코팅 단계 및 건조단계를 3회 이상 반복하는 코팅층 형성단계 및
    상기 코팅층 형성단계에 따라 코팅층이 형성된 가이드 부를 유체가 유입되는 하우징부의 내부에 결합된 가열부를 감싸도록 설치하는 가이드부 설치단계를 포함하는
    온수탱크의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 코팅제는
    콜로이달 실리카;
    제2 인산나트륨;
    탄산칼슘 및
    액상 리튬 실리케이트를 포함하는 것인
    온수탱크의 제조방법.
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