전기보일러

전기보일러{An electric boiler}

본 발명은 전기보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러 내부의 물 저탕량을 줄이고, 물공급라인 둘레에 단열재를 내장하여 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 난방 시설이나 욕탕 등에 더운물을 보내기 위하여 물을 끓이는 장치를 말하는 것으로, 주로 날씨가 추운 겨울철에 난방을 하거나 온수를 공급받기 위해 사용하는 것이다.

이러한, 보일러는 본체의 구조, 노의 위치, 물의 순환방식, 사용되는 연료의 종류 등에 따라 다양한 형태로 분류되는데 이 중에서도 사용되는 연료에 따라, 중유나 경유를 연료로 하는 기름보일러, 가스를 연료로 하는 가스보일러, 목재를 연료로 하는 화목보일러, 전기를 사용하는 전기보일러 등으로 나눌 수 있고, 이 외에도 제철소의 고로가스·코크스로가스의 폐가스와 폐열, 원자로 핵분열의 열, 태양열 등을 열원으로 하는 보일러도 있다.

이처럼 구분되는 보일러 중에서 기름보일러와 가스보일러는 연료의 공급이 원활한 장점으로 인해 도심지에 거주하는 일반 가정에서 주로 많이 사용되는데, 기 름보일러의 경우에는 열효율이 좋고 안전성이 뛰어난 장점이 있고, 가스보일러의 경우에는 도시가스(LNG)를 연료로 하는 특성상 유지비가 저렴한 장점이 부각되어 사용하는 가정이 점차적으로 증가하고 있는 추세에 있다.

그러나, 상기한 가스보일러는 대단위 거주지역이나 이미 상권 등이 형성되어 발달된 도심지의 경우에 국한되어 설치 및 사용됨으로써, 도심지에서 떨어진 외곽 지역 거주민들은 가스보일러의 사용이 어려운 문제가 있었다.

즉, 대부분의 농어촌과 같이 인구밀도가 낮거나 사람들의 발길이 많지 않은 곳은 도심지에 비해 상대적으로 도시가스의 보급율이 저조하므로, 저렴한 가격의 LNG연료가 사용되는 가스보일러는 사용이 불가능한 것이다.

아울러, 기름보일러의 경우는 갈수록 심화되는 유가상승 요인으로 인해 일반의 가정이나 특히 축산농가와 같이 장시간의 난방이 필요한 경우에는 그 유지비를 감당하기가 어려운 문제가 있었다.

이에 따라, 상기한 문제점을 해결하기 위해 근래에는 전기를 열원으로 하여 난방 및 온수를 공급하는 전기보일러의 사용이 증가 추세에 있다.

도 1은 상기한 바와 같은 전기보일러 중 특허 공개번호 제2003-0062373호로 공지된 "급가열 장치가 내장된 전기보일러"에 대한 것으로, 간략하게 설명하면 상단에 입수관(8)이 연결 설치된 수조(1) 내부에 난방순환관(3A)을 다수 설치하고, 상기 난방순환관(3A) 내부에 발열봉(Ha)을 내장 장착하며, 최상단에 설치된 난방순환관(3A)에 물이 유입되는 순환유입구(2)를 형성한다.

그리고, 상기 난방순환관(3A)은 이웃하는 다른 난방순환관(3A)과 유입연결 관(4B)을 통해 연결되어 그 내부를 서로 연통 설치하고, 최하단에 장착된 난방순환관(3A)에는 수조(1) 외부로 관통되는 온수출구(7)를 연통 설치한다.

즉, 입수관을 통해 물을 유입하여 수조(1) 내부에 물이 채워지면, 물은 순환유입구를 통해 난방순환관(3A) 내부로 유입되고, 이처럼 유입되는 물은 발열봉(Ha)에 의해 가열되면서 온수출구(7) 방향으로 이송되어 온수를 공급하고 실내에 난방을 실시할 수 있게 된다.

그러나, 상기한 종래의 전기보일러는 물을 가열하기 위해 반드시 수조 내부에 물을 가득 채워야 함으로써, 보일러 내부의 저탕량이 많아지고 이로 인해 보일러의 열효율이 떨어지는 문제가 있다.

즉, 종래의 전기보일러는 수조 내부에 물이 충진되는 구조 특성상, 난방순환관 외부에 위치한 수조 내부의 차가운 물이 난방순환관 내부의 물의 열을 계속해서 흡수하게 됨으로써, 난방 및 온수로 공급되는 물의 온도를 신속하게 상승시킬 수 없어 열효율이 현저히 떨어지는 것이다.

더욱이, 상기와 같은 열효율 저감으로 인해 난방 및 온수에 필요한 물의 온도를 일정 수준으로 올리기 위해서는 보일러의 구동이 장시간 지속되어야 하고, 이로 인해 보일러 유지에 필요한 전력소모가 커져 유지비용이 상승하는 폐단도 있었다.

또한, 종래의 전기보일러는 수조 내부에 난방순환관이 침수되는 구조로써, 그 구조가 복잡하여 제조단가가 높고 고장 위험이 높으며, 유지 관리가 어려운 문제점도 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 보일러 내부의 물 담수 용량을 줄이고 물이 통과되는 물공급라인 둘레에 열유지 효율이 좋은 재질의 부품을 내장 구비하여 보일러의 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 전기보일러를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 입수관을 통해 본체 내부로 유입된 물을 물공급라인에 내장된 히터를 이용하여 가열하고, 출수관을 통해 가열된 물을 배수시켜 온수를 공급하는 전기보일러에 있어서, 상기 본체 내부 중앙에 단열재를 내장 구비하며, 상기 단열재 상, 하부에 물이 담수되는 상, 하부 공간부를 조성하고, 상기 단열재 내부에 상, 하부 공간부와 연통되어 물이 통과되는 다수의 물공급라인을 성형하며, 어느 하나의 물공급라인을 통해 유입 및 유출되는 물이 이웃하는 다른 어느 하나의 물공급라인으로 유입될 수 있게 상, 하부 공간부에 칸막이를 설치한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 본체 내부에 단열재가 내장되어 담수되는 물의 저탕량을 줄이고, 특히 물공급라인을 따라 이송되는 물의 열이 외부로 흡수되지 않도록 함으로써, 물공급라인을 통과하는 물을 보다 신속하고 확실하게 가열하여 전기보일러의 열효율을 가일층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 상기와 같은 신속한 물 가열 작용에 의해 원하는 온수 및 난방효율을 손쉽게 확보할 수 있으므로, 보일러 가동에 필요한 전력수요를 줄여 그에 따른 유지비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과도 있고, 본체 내부에 담수되는 물의 양이 적고, 물을 이송시키기 위한 물공급라인의 구조가 간단하여, 고장이 적고 유지 보수가 간편한 장점과 아울러, 제조 단가를 절감할 수 있는 효과도 있다.

또한, 다수의 물공급라인을 통해 물을 계속해서 순환시키면서 가열하므로, 물 가열에 따른 소음 발생을 제거함은 물론, 히터의 과열을 방지하여 보일러의 수명을 연장시킬 수 있는 효과도 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5b는 본 발명의 전기보일러에 대한 것으로, 상, 하부 공간부(21)(22)와, 다수의 물공급라인과, 히터(40)와, 칸막이로 구성된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 보일러 외관을 구성하는 본체(10)는 대략 직육면체의 형상으로 형성되는 것으로, 하면 일측에 물이 공급되는 입수관(11)을 설치하고, 상기 입수관(11)의 대각에 위치한 본체(10) 일측면 상부에는 물이 출수되는 출수관(12)을 설치한다. 그리고, 상기 입수관(11)과 출수관(12)에는 순환배관(13)을 각각 연결하되, 상기 순환배관(13)은 통상 난방 및 온수 공급을 위해 벽체나 바닥 등에 내장 구비된다.

또한, 상기 출수관(12)과 근접된 순환배관(13) 중간에는 물을 순환시키는 역 할의 순환모터(14)를 설치하여, 입수관(11)을 통해 유입된 물을 본체(10)와 순환배관(13)을 통해 계속해서 순환시킨다.

계속해서, 상기 본체(10) 내부의 상단과 하단에는 물이 담수되는 상부 공간부(21)와, 하부 공간부(22)를 각각 조성하여, 상기 상부 공간부(21)는 출수관(12)과 연통 연결시키고, 상기 하부 공간부(22)는 입수관(11)과 연통 연결시킨다.

그리고, 상기 상부 공간부(21)와 하부 공간부(22) 사이에 위치한 본체(10) 중앙에는 단열재(20)를 내장 구비한다. 여기서, 상기 단열재(20)는 상부 공간부(21)와 하부 공간부(22)에 담수된 물과 접촉되는 구조 특성상 물을 흡수하지 않는 재질의 것을 사용하는 것이 적절하다.

또한, 상기 단열재(20) 내부에는 상, 하부 공간부(21)(22)와 연통되어 물을 통과시킬 수 있는 다수의 물공급라인을 등간격으로 조성하고, 상기 물공급라인 내부에는 히터(40)를 내장 구비한다. 이때, 상기 히터(40)의 단부는 본체(10) 상단에 고정된 상태로 수직 장착하여 물공급라인 내부에 관통 장착하고, 상기 히터(40) 상단에 전원을 연결한다.

그리고, 상기 상, 하부 공간부(21)(22)에는 칸막이를 각각 설치하여 어느 하나의 물공급라인을 통해 유입 및 유출되는 물을 이웃하는 다른 어느 하나의 물공급라인으로만 제한적으로 유입시키므로, 물 가열 효율을 향상시킨다.

이러한, 상기 물공급라인은 각각의 실시예에 따라 일렬 형태의 직렬형으로 배치할 수 있고, 전, 후 이열 형태의 병렬형으로 배치할 수도 있게 되는데, 본 발명에서는 직렬형의 경우 3개의 물공급라인을 조성하였고, 병렬형의 경우 7개의 물 공급라인을 조성한 것을 실시예로 도시하였으나, 이 외에도 보일러의 성능 및 설치 환경에 따라 물공급라인과 히터(40)의 수는 자유롭게 조절 가능함을 밝혀둔다.

이에, 물공급라인을 직렬형으로 배치한 실시예의 칸막이 구조에 대해 도 2와 도 3을 통해 구체적으로 설명하면, 최초 물이 유입되는 제1물공급라인(31)과 제2물공급라인(32) 사이의 하부에 조성된 하부 공간부(22) 내에 제1칸막이(51)를 설치하고, 제2물공급라인(32)과 제3물공급라인(33) 사이 상부에 조성된 상부 공간부(21) 내에 제2칸막이(52)를 설치한다.

즉, 상기한 구성을 통해 입수관(11)을 통해 유입된 물이 제1,2,3물공급라인(31)(32)(33)을 순차적으로 거치며 가열되고, 결국 출수관(12)을 통해 배출될 수 있는 것이다.

아울러, 물공급라인을 병렬형으로 배치한 실시예의 칸막이 구조에 대해 도 4 내지 도 5b를 통해 구체적으로 설명하면, 전방의 물공급라인들과 후방의 물공급라인들 사이 하부에 조성된 하부 공간부(22) 내에 중앙칸막이(50')를 설치하여, 하부의 전방 물공급라인들과 후방 물공급라인들 사이를 분리시킨다.

그리고, 최초 물이 유입되는 제1물공급라인(31')과 제4물공급라인(34') 사이 하부에 조성된 하부 공간부(22) 내에 상기 중앙칸막이(50')와 접촉되게 제1칸막이(51')를 설치하고, 제1,2물공급라인(31')(32')과 제3,4물공급라인(33')(34') 사이 상부에 조성된 상부 공간부(21) 내에 제2칸막이(52')를 설치하며, 제3물공급라인(33')과 제6물공급라인(36') 사이 하부에 조성된 하부 공간부(22) 내에 상기 중앙칸막이(50')와 접촉되게 제3칸막이(53')를 설치한다.

또한, 상기 제3,4물공급라인(33')(34')과 제5,6물공급라인(35')(36') 사이 상부에 조성된 상부 공간부(21) 내에 제4칸막이(54')를 설치하고, 제5,6물공급라인(35')(36')과 제7물공급라인(37') 사이 상부에 조성된 상부 공간부(21) 내에 제5칸막이(55')를 설치한다.

즉, 상기한 구성을 통해 입수관(11)을 통해 유입된 물이 제1,2,3,4,5,6,7물공급라인(31')(32')(33')(34')(35')(36')(37')을 순차적으로 거치며 가열되고, 결국 출수관(12)을 통해 배출될 수 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전기보일러를 이용하여 온수를 공급하고 실내 난방을 하기 위해서는 먼저 전원을 인가하여 순환모터(14)를 작동시킴과 동시에 히터(40)를 작동시켜 열을 발생시킨다. 이처럼, 순환모터(14)의 작동에 의해 물이 순환되기 시작하면 입수관(11)을 통해 하부 공간부(22) 내로 물이 유입되고, 유입된 물이 물공급라인을 통해 계속해서 이송되면서 히터(40)의 열에 의해 가열이 된다. 그리고, 가열된 물이 출수관(12)을 통해 배출되어 순환배관(13)을 따라 이송하면서 실내를 난방시키거나 온수를 공급할 수 있게 된다.

이에, 상기 물공급라인이 직렬형으로 배치된 도 3의 실시예를 통해, 본체(10) 내부에서의 물 순환 경로를 보다 구체적으로 설명하면, 입수관(11)을 통해 유입된 물은 하부 공간부(22) 내에 유입되고, 하부 공간부(22) 내에 유입된 물은 제1물공급라인(31)을 따라 상승 이동되면서 1차적으로 가열이 된다. 그리고, 제1물 공급라인(31) 상부로 이송된 물은 이웃하는 제2물공급라인(32)을 따라 하강 이동하면서 2차적으로 가열이 되고, 제2물공급라인(32) 하부로 이동된 물은 이웃하는 제3물공급라인(33)을 따라 상승 이동하면서 3차적으로 가열이 된다. 이처럼 가열이 완료되어 제3물공급라인(33) 상부로 이동된 물은 출수관(12)으로 배출이 되어, 순환배관(13)을 통해 순환이 된다.

즉, 하부 공간부(22) 내부에 제1칸막이(51)가 설치되고, 상부 공간부(21) 내부에 제2칸막이(52)가 설치됨으로써, 입수관(11)을 통해 입수된 물이 제1,2,3물공급라인(31)(32)(33)을 따라 순차적으로 이동될 수 있고, 이로 인해 물을 확실하게 가열할 수 있는 것이다.

계속해서, 상기 물공급라인이 병렬형으로 배치된 도 5a, 5b의 실시예를 통해, 본체(10) 내부에서의 물 순환 경로를 보다 구체적으로 설명하면, 입수관(11)을 통해 유입된 물은 하부 공간부(22) 내에 유입되고, 하부 공간부(22) 내에 유입된 물은 제1물공급라인(31')을 따라 상승 이동되면서 1차적으로 가열이 된다. 그리고, 제1물공급라인(31') 상부로 이송된 물은 이웃하는 제2물공급라인(32')을 따라 하강 이동하면서 2차적으로 가열이 되고, 제2물공급라인(32') 하부로 이동된 물은 이웃하는 제3물공급라인(33')을 따라 상승 이동하면서 3차적으로 가열이 된다.

또한, 제3물공급라인(33') 상부로 이송된 물은 이웃하는 제4물공급라인(34')을 따라 하강 이동하면서 4차적으로 가열이 되고, 제4물공급라인(34') 하부로 이동된 물은 이웃하는 제5물공급라인(35')을 따라 상승 이동하면서 5차적으로 가열이 된다. 또, 제5물공급라인(35') 상부로 이송된 물은 이웃하는 제6물공급라인(36')을 따라 하강 이동하면서 6차적으로 가열이 되고, 제6물공급라인(36') 하부로 이동된 물은 이웃하는 제7물공급라인(37')을 따라 상승 이동하면서 7차적으로 가열이 된다. 이처럼 가열이 완료되어 제7물공급라인(37') 상부로 이동된 물은 출수관(12)으로 배출이 되어, 순환배관(13)을 통해 순환이 된다.

즉, 하부 공간부(22) 내부에 중앙칸막이(50')와 제1,3칸막이(51')(53')가 설치되고, 상부 공간부(21) 내부에 제2,4,5칸막이(52')(54')(55')가 각각 설치됨으로써, 입수관(11)을 통해 입수된 물이 제1,2,3,4,5,6,7물공급라인(31')(32')(33')(34')(35')(36')(37')을 따라 순차적으로 이동될 수 있고, 이로 인해 물을 확실하게 가열할 수 있는 것이다.

이처럼, 본 발명의 전기보일러는 본체(10) 내부에 담수된 물이 물공급라인들을 통해 이송되어 확실하게 가열되고, 특히 본체(10) 내부에 단열재(20)가 내장되어 담수되는 물의 저탕량을 줄임과 동시에 물공급라인을 따라 이송되는 물의 열을 외부로 빼앗기지 않게 됨으로써, 물공급라인을 통과하는 물을 보다 신속하고 확실하게 가열하여 전기보일러의 열효율을 가일층 향상시킬 수 있는 것이다.

더욱이, 본 발명의 전기보일러는 상기와 같은 신속한 물 가열 작용에 의해 단시간 구동하더라도 난방시간에 대비한 난방효율이 뛰어나 일정 이상의 난방효율을 손쉽게 확보할 수 있으므로, 전기보일러 가동에 필요한 전력수요를 줄여 보일러 유지비용을 획기적으로 절감할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 전기보일러는 본체(10) 내부에 담수되는 물의 양이 적고, 물을 이송하기 위한 물공급라인의 구조가 간단하여, 고장이 적고 유지 보수가 간편 한 장점과 아울러, 제조 단가를 절감할 수 있는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 전기보일러는 전술한 바와 같이 다수의 물공급라인을 통해 물을 계속해서 순환시키면서 가열하므로, 물 가열에 따른 소음 발생을 제거함은 물론, 히터의 과열을 방지하여 보일러의 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기보일러의 개념도,

도 2는 본 발명에 의한 전기보일러 일실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도,

도 3은 도 2에 도시한 칸막이 구조와 물공급라인을 통해 이송되는 물 이송작용을 나타내기 위한 정단면도,

도 4는 본 발명에 의한 전기보일러의 다른 일실시예의 내부 구조를 개략적으로 도시한 사시도,

도 5a, 5b는 도 4에 도시한 칸막이 구조와 물공급라인을 통해 이송되는 물 이송작용을 나타내기 위해 A-A'선과 B-B'선을 나타낸 평단면도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 본체 11 : 입수관

12 : 출수관 13 : 순환배관

20 : 단열재 21 : 상부 공간부

22 : 하부 공간부 31, 32, 33 : 제1,2,3물공급라인

31', 32', 33', 34', 35', 36', 37' : 제1,2,3,4,5,6,7물공급라인

40 : 히터 50' : 중앙칸막이

51, 52 : 제1,2칸막이

51', 52', 53', 54', 55' : 제1,2,3,4,5칸막이