KR20200057969A - 예열 기능을 가지는 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열장치에 의해 가열된 온수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류시켜 신속하게 온도를 가열할 수 있는 예열 기능을 가지는 전기 보일러에 관한 것이다.
내부에 공간을 가지며 일단에 입수구와 출수구가 형성된 케이스; 상기 케이스 내에 내장되어 열을 빼앗긴 순환수를 가열시키는 발열장치; 순환수를 강제 순환시키는 펌프; 순환수를 보충해주는 급수탱크; 발열장치, 펌프, 급수탱크에 각각 연결되는 다수의 연결관; 을 포함한 전기 보일러에 있어서, 상기 발열장치에 의해 가열된 순환수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류되도록 하는 우회관을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러는 발열장치에 의해 가열된 순환수 중 일부를 우회관을 통해 가열 직전의 순환수에 합류시켜 예열된 상태에서 가열시킴으로써 신속하게 온도를 올릴 수 있다. 이에 따라 작은 히팅 용량으로도 에너지 효율이 우수하므로 소형화가 가능한 효과가 있다.

Description

예열 기능을 가지는 전기 보일러{a boiler apparatus having preheat means}

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열장치에 의해 가열된 온수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류시켜 신속하게 온도를 가열할 수 있는 예열 기능을 가지는 전기 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기 보일러는 펌프에 의해 순환하는 물을 발열장치를 통해 가열하는 장치이다. 이러한 전기 보일러의 구조를 살펴보면, 냉각된 순환수를 발열시키는 발열장치와, 배관을 따라 강제 순환시키는 펌프와, 순환수를 보충해주는 급수탱크와, 발열장치, 펌프, 급수탱크를 연결하는 다수의 연결관으로 이루어진다.

이러한 구조로 이루어진 전기 보일러는 발열장치에 구비된 히터봉에 의해 열교환이 이루어지는데, 소형화 하는데 한계가 있다.

또한, 히터봉에 의해 순환수가 가열되는 과정에서 기포가 발생하는데, 이러한 기포는 보일러의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 하지만, 종래의 전기 보일러는 기포를 제거하는 기능이 없거나, 있더라도 기포 제거작업을 별도의 조작에 의해 이루어짐으로써 매우 번거로운 문제점이 있다.

또한, 종래의 히터봉은 기다란 봉 형태를 이루면서 정면이 수직의 벽면 또는 곡면으로 형성됨에 따라 순환수의 흐름을 방해하는 요인으로 작용하면서 이에 따른 마찰 소음이 발생하는 문제점이 있다.

KR 등록실용신안공보 제20-0453865호(2011.05.24)

본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 발열장치에 의해 가열된 순환수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류시켜 예열된 상태에서 가열시킴으로써 신속하게 온도를 올릴 수 있는 예열 기능을 가지는 전기 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 순환수가 가열되는 과정에서 발생하는 기포를 별도의 작업없이 자동으로 제거되도록 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 순환수가 히터봉을 지나는 과정에서 흐름이 방해되지 않으면서도 넓은 표면적 및 오랜시간에 거쳐 통과함으로써 열전도율이 상승되는 예열 기능을 가지는 전기 보일러를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러는,

내부에 공간을 가지며 일단에 입수구와 출수구가 형성된 케이스;

상기 케이스 내에 내장되어 열을 빼앗긴 순환수를 가열시키는 발열장치;

순환수를 강제 순환시키는 펌프;

순환수를 보충해주는 급수탱크;

발열장치, 펌프, 급수탱크에 각각 연결되는 다수의 연결관; 을 포함한 전기 보일러에 있어서,

상기 발열장치에 의해 가열된 순환수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류되도록 하는 우회관을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열장치는 한쌍의 직선부와 양 직선부의 일단을 연결하는 곡선부로 이루어진 U형상의 관체로 이루어져 직선부 사이로 가열된 순환수가 지나가는 연결관이 접하도록 설치되며, 직선부의 양단에 유입구와 유출구가 각각 형성되고, 양단으로부터 히터봉이 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열장치의 상부에 펌프를 구비하고, 펌프의 상부에 급수탱크를 구비하되,

상기 발열장치는 양 직선부가 상하부에 각각 위치하도록 수평으로 배열하고,

상기 펌프는 펌핑실 하부에 유입구를 형성하여 발열장치의 유출구와 연결되고, 펌핑실의 상부에 방출구를 형성하여 급수탱크 하부와 연결하며,

상기 급수탱크는 내부의 보충수가 펌핑실에 일정부분 압력을 유지하도록 팽창 기능을 가짐으로써 순환수가 급수탱크로 유입되지 않도록 하여,

상기 히터봉의 가열에 의해 발생하는 기포는 펌핑실을 거쳐 급수탱크로 배출되도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열장치의 유출구와 펌프의 유입구 간에는 제1 연결관에 의해 연결되고, 펌프의 유출구와 케이스의 출수구 간에는 제2 연결관에 의해 연결되며, 제2 연결관의 일부는 발열장치의 직선부 사이를 접하며 설치되고, 제2 연결관과 발열장치의 유입구 간에는 우회관이 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터봉은 그 선단이 뾰족한 원뿔 형상으로 이루어지고, 그 외주연에 나선형의 홈이 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 발열장치의 직선부와 가열된 순환수가 지나가는 연결관이 접하는 부분에 다수의 열전달 핀이 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러는 발열장치에 의해 가열된 순환수 중 일부를 우회관을 통해 가열 직전의 순환수에 합류시켜 예열된 상태에서 가열시킴으로써 신속하게 온도를 올릴 수 있다. 이에 따라 작은 히팅 용량으로도 에너지 효율이 우수하므로 소형화가 가능한 효과가 있다.

또한, 순환수가 가열되는 과정에서 발생하는 기포는 펌핑실 및 급수탱크를 통해 배출되므로 별도의 작업 없이 자동으로 기포가 제거됨으로써 기능 저하 없이 지속적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 히터봉의 말단이 뾰족하게 형성됨으로써, 순환수가 히터봉을 지나는 과정에서 부딪힘 없이 원환할 흐름이 이루어져 소음이 발생하지 않으며, 통과하는 과정에서 나선형 홈을 통해 와류를 형성하며 통과하므로 종래 대비 넓은 표면적 및 오랜시간 거치므로 열전도율이 상승되므로 에너지 효율이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 구조를 도시한 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 순환수 흐름 및 기포 배출 과정을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 히터봉 구조를 도시한 단면도.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 급수탱크가 가열 탱크로 이용되는 전기 보일러의 구조를 도시한 예시도.

이하, 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 구조를 도시한 정면도이고, 도 2는 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 순환수 흐름 및 기포 배출 과정을 도시한 예시도, 도 3은 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 히터봉 구조를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러는 내부에 공간을 가지며 일단에 입수구와 출수구가 형성된 케이스(10); 상기 케이스(10) 내에 내장되어 열을 빼앗긴 순환수를 가열시키는 발열장치(20); 순환수를 강제 순환시키는 펌프(30); 순환수를 보충해주는 급수탱크(40); 발열장치(20), 펌프(30), 급수탱크(40)에 각각 연결되는 다수의 연결관(51)(52)(53); 을 포함하며, 상기 발열장치(20)에 의해 가열된 순환수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류되도록 하는 우회관(54)을 더 구비한다.

상기 케이스(10)는 내부에 공간을 가지는 통 형상으로 이루어져 그 내부에 발열장치(20), 펌프(30), 급수탱크(40), 연결관(51)(52)(53) 등이 설치된다. 케이스(10)의 일단에는 입수구(11)와 출수구(12)가 외부로 노출되게 구비되어 보일러 배관(60)이 연결된다. 또한, 케이스(10)에는 컨트롤러 및 조작버튼 그리고 디스플레이부가 설치되어 전기 보일러를 제어하게 된다.

상기 케이스(10)의 내부 하부에는 발열장치(20)를 설치하고, 발열장치(20)의 상부에 펌프(30)를 구비하며, 펌프(30)의 상부에 급수탱크(40)를 순차적으로 설치한다.

상기 발열장치(20)는 한 쌍의 직선부(21a)(21b)와 양 직선부(21a)(21b)의 일단을 연결하는 곡선부(22)로 이루어진 U형상의 관체로 이루어진다. 이러한 양 직선부(21a)(21b)와 곡선부(22)는 서로 연통된다. 곡선부(22)와 연결되지 않는 직선부(21a)(21b)의 타단은 직교하는 방향으로 유입구(23)와 유출구(24)가 각각 형성되어 유입구(23)로부터 유입된 순환수는 직선부(21a), 곡선부(22), 직선부(21b)를 순차적으로 거쳐 유출구(24)를 통해 유출된다.

그리고 양 직선부(21a)(21b)의 내부에는 히터봉(25)이 내장 설치되어 순환수가 양 직선부(21a)(21b)를 통과하는 과정에서 히터봉(25)에 의해 가열된다. 상기 히터봉(25)은 직선부(21a)(21b)의 말단으로부터 삽입되어 설치되는 것으로, 그 선단이 뾰족한 원뿔(25a) 형상으로 이루어지고, 그 외주연에 나선형의 홈(25b)이 형성된다. 따라서, 히터봉(25)의 선단이 뾰족한 원뿔(25a) 형상으로 이루어짐에 따라 부딪힘 및 저항이 발생하지 않아 원활한 흐름이 유지되고, 소음이 발생하지 않으며, 나선형 홈(25b)을 따라 이동함으로써 종래의 동일한 지름 및 길이 대비 넓은 표면적과 긴 길이로 통과하여 열전도율이 우수하다.

상기 펌프(30)는 모터에 의해 회전하는 임펠러(32)가 펌핑실(31) 내에 회전하도록 설치되고, 펌핑실(31)의 하부에는 발열장치(20)에 의해 가열된 순환수가 유입되는 유입구(33)가 형성되고, 측면에는 일펠러(32) 회전에 의해 배출되는 유출구(34)가 형성되며, 상부에는 방출구(35)를 형성하여 급수탱크(40) 하부와 연결한다. 따라서 모터에 의해 임펠러(32)가 회전하면 유입구(33)를 통해 유입된 순환수가 유출구(34)로 강제 배출됨으로써 순환수는 계속 순환하게 된다.

상기 발열장치(20)는 양 직선부(21a)(21b)가 상하부에 각각 위치하도록 수평으로 배열한 상태에서 발열장치(20)의 유입구(23)는 케이스(10)의 입수구(11)와 연결되고, 발열장치(20)의 유출구(24)는 제1 연결관(51)에 의해 펌프(30)의 유입구(33)와 연결되며, 펌프(30)의 유출구(34)는 제2 연결관(52)에 의해 케이스(10)의 출수구(12)와 연결된다. 여기서 상기 제2 연결관(52)은 금속제로 형성하고, 발열장치(20)의 양 직선부(21a)(21b) 사이로 제2 연결관(52) 일부가 지나가도록 하되, 제2 연결관(52)과 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b)는 접촉이 이루어지도록 하여 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b)에 의해 제2 연결관(52)과 열교환이 이루어진다. 따라서 제2 연결관(52)의 순환수는 출수구(12)에 이르기까지 열을 빼앗기기 않는다. 또한, 상기 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b)와 제 연결관(52)이 접하는 부분에 다수의 열전달 핀을 설치하여 원활한 열전달이 이루어지도록 할 수 있다.

그리고 상기 제2 연결관(52)과 발열장치(20)의 유입구(23) 간에는 우회관(54)이 설치된다. 우회관(54)은 제2 연결관(52)의 지름보다 작게 형성하여 가열된 순환수의 일부만 발열장치(20)의 유입구(23)로 흘러가도록 한다. 이러한 구조에 의해 가열된 순환수 일부를 가열 직전의 순환수에 합류시켜 예열된 상태에서 가열시킴으로써 신속하게 온도를 올릴 수 있다. 이에 따라 작은 히팅 용량으로도 에너지 효율이 우수하여 소형화가 가능해진다.

상기 급수탱크(40)는 보충수를 저장하여 순환수의 양이 부족할 경우 해당하는 양만큼 펌프(30)로 공급하여 보충이 이루어지도록 한다. 펌프(30)와 급수탱크(40) 간에는 제3 연결관(53)에 의해 연결된다.

단, 급수탱크(40)는 내부의 보충수가 펌핑실(31)에 일정부분 압력을 유지하도록 팽창 기능을 가짐으로써 순환수가 급수탱크(40)로 유입되지 않도록 한다.

이러한 구조에 의해 상기 히터봉(25)의 가열에 의해 발생하는 기포는 발열장치(20)의 상부에 구비된 펌핑실(31)을 거쳐 급수탱크(40)로 자동 배출되어 별도의 작업 없이 자동으로 기포가 제거됨으로써 기능 저하 없이 지속적으로 사용 가능하다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 예열 기능을 가지는 전기 보일러의 작용효과를 상세히 설명한다.

먼저, 입수구(11)를 통해 유입되는 순환수는 열을 빼앗길 상태로 유입된다. 이러한 순환수는 입수구(11)와 연결된 발열장치(20)의 유입구(23)로 유입되어 유출구(24)를 통해 펌프(30)로 이동한다. 이 과정에서 순환수는 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b)에 내설된 히터봉(25)의 외주연과 접촉하면서 가열이 이루어지는데, 히터봉(25)의 나선형 홈(25b)을 따라 안내되면서 와류를 형성한다. 여기서 나선형의 홈(25b) 표면적이 넓으므로 이동하는 과정에서 열전달이 빨리 이루어지고, 직선보다 긴 나선형 홈(25b)을 따라 이동함으로써 긴 체류시간에 의해 가열되는 시간 또한 길어 충분한 열전달이 이루어진다. 또한, 히터봉(25)의 선단이 뾰족하게 원뿔(25a) 형태로 형성됨에 따라 물의 흐름에 방해되지 않고, 마찰에 의한 소음이 발생하지 않으며, 열전도 계수가 증가하게 된다.

이와 같이 발열장치(20)에 의해 가열된 순환수는 발열장치(20)의 유출구(24)를 통해 배출되고 제1 연결관(51)으로 통해 펌핑실(31)로 안내된다. 펌프(30)의 펌핑실(31)로 안내된 순환수는 회전하는 임펠러(32)의 회전에 의해 유출구(34) 및 제2 연결관(52)을 통해 출수구(12)로 안내된다.

제2 연결관(52)으로 안내되는 가열된 순환수는 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b)와 일부분이 접촉함으로써 한번더 가열이 이루어지고, 결과적으로 출수구(12)를 통해 토출되기 전까지 열손실이 최소화되어 효율이 극대화된다.

특히, 제2 연결관(52)과 발열장치(20)의 유입구(23)에 설치된 우회관(54)을 통해 가열된 순환수의 일부가 발열장치(20)로 유입되는 순환수에 공급됨으로써 가열 직전의 순환수는 예열된 상태로 유입됨으로써 신속하게 가열된다.

한편, 상술한 과정에서 히터봉(25)의 가열로 인해 발생하는 기포는 부상하려는 현상에 의해 발열장치(20)의 유출구(24) 및 제1 연결관(51)을 거쳐 펌프(30)의 방출구(35)를 통해 급수탱크(40)로 배출된다. 즉, 발열장치(20)의 상부에 펌프(30)가 구비되고, 펌프(30)의 상부에 급수탱크(40)가 순차적으로 수직 배열됨으로써 히터봉(25)으로부터 발생한 기포는 부상하여 자동으로 배출된다. 이때, 펌핑실(31)의 순환수는 급수탱크(40)의 팽창 압력에 의해 급수탱크(40)로 유입되지 않아 열 에너지가 낭비되는 것을 방지하게 된다.

출수구(12)를 통해 배출되는 가열된 순환수는 보일러 배관(60)을 따라 이동하면서 주변과 열교환하여 열을 빼앗기고 열을 빼앗긴 순환수는 다시 입수구(11)로 안내되어 상기 과정을 반복한다.

도 4a, 4b는 본 발명에 따른 급수탱크(40)가 가열 탱크로 이용되는 전기 보일러의 구조를 도시한 예시도로서, 도면에 도시된 바와 같이 급수탱크(40)에 발열장치(20)가 설치된 것이다. 이러한 구조로 이루어진 전기 보일러는 입수구(11)를 통해 유입되는 순환수는 급수탱크(40)로 유입되고, 급수탱크(40)로 유입된 순환수는 급수탱크(40)에 내장된 발열장치(20)에 의해 가열되며, 가열된 급수탱크(40)의 순환수는 출수구(12)로 배출된다. 그리고 입수구(11)와 출수구(12) 간에는 우회관(54)이 설치되어 가열된 순환수 일부가 우회관(54)을 통해 급수탱크(40)로 유입됨으로써 급수탱크(40)로 유입되는 순환수의 온도를 상승시켜 예열한다.

10 : 케이스 11 : 입수구 12 : 출수구
20 : 발열장치 21a, 21b : 직선부 22 : 곡선부
23, 33 : 유입구 24, 34 : 유출구 25 : 히터봉
25a : 원뿔 25b : 나선형 홈 30 : 펌프
31 : 펌핑실 32 : 임펠러 35 : 방출구
40 : 급수탱크 51 : 제1 연결관 52 : 제2 연결관
53 : 제3 연결관 54 : 우회관 60 : 보일러 배관

Claims (5)

1. 내부에 공간을 가지며 일단에 입수구(11)와 출수구(12)가 형성된 케이스(10);
   상기 케이스(10) 내에 내장되어 열을 빼앗긴 순환수를 가열시키는 발열장치(20);
   순환수를 강제 순환시키는 펌프(30);
   보충수를 보충해주는 급수탱크(40);
   발열장치(20), 펌프(30), 급수탱크(40)에 각각 연결되는 다수의 연결관(51)(52)(53); 을 포함한 전기 보일러에 있어서,
   상기 발열장치(20)에 의해 가열된 순환수 중 일부를 가열 직전의 순환수에 합류되도록 하는 우회관(54)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러.
   
2. 제1 항에 있어서, 상기 발열장치(20)는 한쌍의 직선부(21a)(21b)와 양 직선부(21a)(21b)의 일단을 연결하는 곡선부(22)로 이루어진 U형상의 관체로 이루어져 직선부(21a)(21b) 사이로 가열된 순환수가 지나가는 연결관이 접하도록 설치되며, 직선부(21a)(21b)의 양단에 유입구(23)와 유출구(24)가 각각 형성되고, 양단으로부터 히터봉(25)이 직선부(21a)(21b) 내부로 삽입 설치 됨을 특징으로 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러.
   
3. 제2 항에 있어서, 상기 발열장치(20)의 상부에 펌프(30)를 구비하고, 펌프(30)의 상부에 급수탱크(40)를 구비하되,
   상기 발열장치(20)는 양 직선부(21a)(21b)가 상하부에 각각 위치하도록 수평으로 배열하고,
   상기 펌프(30)는 펌핑실(31) 하부에 유입구(33)를 형성하여 발열장치(20)의 유출구(24)와 연결되고, 펌핑실(31)의 상부에 방출구(35)를 형성하여 급수탱크(40) 하부와 연결하며,
   상기 급수탱크(40)는 내부의 보충수가 펌핑실(31)에 일정부분 압력을 유지하도록 팽창 기능을 가짐으로써 순환수가 급수탱크(40)로 유입되지 않도록 하여,
   상기 히터봉(25)의 가열에 의해 발생하는 기포는 펌핑실(31)을 거쳐 급수탱크(40)로 배출되도록 함을 특징으로 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러.
   
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 발열장치(20)의 유출구(24)와 펌프(30)의 유입구(33) 간에는 제1 연결관(51)에 의해 연결되고, 펌프(30)의 유출구(34)와 케이스(10)의 출수구(12) 간에는 제2 연결관(52)에 의해 연결되며, 제2 연결관(52)의 일부는 발열장치(20)의 직선부(21a)(21b) 사이로 접하며 설치되고, 제2 연결관(52)과 발열장치(20)의 유입구(23) 간에는 우회관(54)이 설치됨을 특징으로 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러.
   
5. 제2 항에 있어서, 상기 히터봉(25)은 그 선단이 뾰족한 원뿔(25a) 형상으로 이루어지고, 그 외주연에 나선형 홈(25b)이 형성됨을 특징으로 하는 예열 기능을 가지는 전기 보일러.

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