전열 온수 보일러{Electric heating hot water boiler}
본 발명은 전열 온수 보일러에 관한 것이다.
보일러는 석유 따위의 연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 증기를 발생시키는 장치를 말하는 것으로, 터빈에 고온고압의 증기를 공급하거나 각종 공장의 작업용 또는 일반 가정의 난방용으로 널리 사용되고 있다. 최근 환경 오염을 고려하여 석유나 석탄 대신 천연가스나 전열에 의한 보일러 가열방식으로 변화되는 추세이다. 전열을 이용하는 보일러는 비교적 가격이 저렴한 심야전기를 이용하여 보일러 공급수를 가열한 상태에서 배관을 통해 실내에 난방을 실시한다. 그런데, 종래 기술에 의하면, 난방은 하지 않고 온수만을 따로 사용할 경우에도 보일러 수조의 내부 공급수 전체를 가열해야 하기 때문에, 전력 낭비가 컸다. 나아가 온수를 가열시키는 방식이 보일러 수조를 가열시킨 상태에서 온수를 간접적으로 가열하는 방식이므로, 온수의 온도 제어가 어려웠다. 또한, 종래 기술에 의하면, 전열선이 공급수와 접촉하여 누전이 발생되지 않도록 하기 위해 전열선을 보일러수조의 외측에 형성하여 보일러 수조 자체를 가열하거나, 가열 수조를 별도를 설치하였다. 따라서 열전달 효율이 낮았다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 온수의 온도를 안정적으로 제어할 수 있고, 열전달 효율이 높은 전열 온수 보일러를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전열 온수 보일러는, 수용 공간을 가지는 보일러 수조, 상기 수용 공간에 배치되어 있고 기설정된 길이를 가지는 온수관, 상기 온수관의 내부에 배치되어 있는 발열 부재, 상기 온수관의 일측과 연결되어 있고 상기 온수관의 내부 및 상기 수용 공간으로 공급수를 공급하는 공급부, 상기 온수관의 타측과 연결되어 있고 상기 온수관을 거친 상기 공급수를 내보내는 배출부, 상기 보일러 수조에 연결되어 있으며 상기 수용 공간에 있는 유체를 상기 보일러 수조의 외부로 흐르게 하는 배관, 그리고 상기 배관과 연결되며, 상기 배관을 따라 흐르는 유체를 상기 수용 공간으로 흐르게 하는 회수관을 포함한다. 상기 전열 온수 보일러는 상기 온수관의 내부에 위치하며 상기 발열 부재를 감싸고 있는 방수 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 발열 부재 및 상기 방수 부재는 상기 온수관의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 연장될 수 있다. 상기 전열 온수 보일러는, 일측이 상기 수용 공간에 위치하고 타측이 상기 배관에 연결되어 있으며, 상기 수용 공간에 있는 유체를 상기 배관으로 공급하는 공급관, 그리고 일측이 상기 공급부와 연결되어 있고 타측이 상기 공급관의 측면에 연결되어 있으며 내측 공간이 상기 공급관의 내측 공간과 연결되어 통하는 제1 연결관을 더 포함할 수 있으며, 상기 공급수는 상기 제1 연결관 및 상기 공급관을 거쳐 상기 수용 공간에 공급될 수 있다. 상기 전열 온수 보일러는, 상기 공급부에 설치되어 있으며 상기 공급수의 공급량을 조절하는 공급밸브, 상기 배출부에 설치되어 있으며 상기 공급수의 배출량을 조절하는 배출밸브, 그리고 상기 공급부에 연결되어 있으며, 상기 수용 공간에 채워진 유체가 기설정된 수위를 초과하면 상기 제1 연결관으로 유입되는 상기 공급수의 유입을 차단하는 과수 방지 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 전열 온수 보일러는, 상기 보일러 수조에 형성되어 있으며, 상기 수용 공간에 채워진 유체가 기설정량을 초과하면 초과된 상기 유체를 상기 보일러 수조의 외부로 내보내는 과수 배출구를 더 포함할 수 있다. 상기 전열 온수 보일러는, 일단이 상기 공급부와 결합되어 있고 타단이 상기 온수관의 일측과 결합되어 있는 제2 연결관, 일단이 상기 배출부와 결합되어 있고 타단이 상기 온수관의 타측과 결합되어 있는 제3 연결관, 상기 보일러 수조의 내측면에 배치되어 있고, 상기 온수관의 일측 가장자리에 연결되어 있으며 상기 발열 부재와 전원 공급부를 연결하는 제1 소켓부, 상기 보일러 수조의 내측면에 배치되어 있고, 상기 온수관의 타측 가장자리에 연결되어 있으며, 상기 발열 부재와 상기 전원 공급부를 연결하는 제2 소켓부를 더 포함할 수 있다. 상기 전열 온수 보일러는, 상기 배관에 설치되어 있으며 상기 유체의 배출량을 조절하는 유체공급밸브, 상기 회수관에 설치되어 있으며 상기 유체의 회수량을 조절하는 회수밸브, 그리고 상기 보일러 수조에 설치되어 있으며 상기 수용 공간에 있는 유체를 드레인하는 드레인부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 보일러 수조 내부에 배치된 발열 부재에 의해 보일러 수조 내부의 물을 직접 가열하므로 열전달 효율이 높다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 내측에 발열 부재가 있는 온수관으로 공급 수를 공급하므로 안정적으로 온도를 제어하면서 온수를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면 방수 부재가 발열 부재를 감싸고 있으므로 누전을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전열 온수 보일러에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전열 온수 보일러의 사시도이고, 도 2는 도 1의 전열 온수 보일러 커버를 열어놓은 상태에서의 사시도이고, 도 3은 도 1의 전열 온수 보일러의 뒷면을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 전열 온수 보일러의 내부 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시한 온수관의 확대도이다. 도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 전열 온수 보일러(100)는, 내부에 보일러 수조(118)가 배치되는 몸체(111), 보일러 수조(118) 내측에 위치한 온수관(124), 온수관(124) 내부에 설치되어 있는 발열 부재(131), 온수관(124)과 연결되어 있는 공급부(121) 및 배출부(128), 그리고 보일러 수조(118)에 연결되어 외부로 난방수를 공급하거나 다수 회수하는 배관(145) 및 회수관(146)을 포함한다. 몸체(111)의 전면에는 힌지(113)로 개폐되는 커버(112)가 형성되어 있고, 커버(112)의 내측에는 전원 공급부(117), 제어부(114)가 형성되어 있으며, 커버(112)의 외측에는 온도 표시구(116)와 스위치(115)가 형성되어 있다. 온도 표시구(116)는 보일러 수조(118) 내부에 있는 유체 온도를 나타낼 수 있으며, 스위치(115)의 동작에 의해 전열 온수 보일러(100)의 동작이 결정될 수 있다. 보일러 수조(118)의 상부 일면에는 과수 배출구(119)가 형성되어 있다. 보일러 수조(118)의 내부 즉 수용 공간에 있는 물이 기설정된 양을 초과하는 경우, 초과된 물은 과수 배출구(119)를 통해 수용 공간의 외부로 빠져나간다. 이하에서는 설명의 편의상, 공급부(121)를 통해 유입되는 물을 공급수라 칭하고, 온수관(124)을 통해 배출부(128)로 흐르는 물을 온수라 칭하며, 보일러 수조(118)의 수용 공간에 채워져 배관(145)으로 흐르는 물을 난방수라 칭한다. 보일러 수조(118)의 상부 일면에는 공급부(121) 및 배출부(128)가 형성되어 있으며, 공급부(121) 및 배출부(128)는 보일러 수조(118) 내부 수용 공간에 배치된 온수관(124)과 연결되어 있다. 공급수는 공급부(121)를 통해 온수관(124) 및 보일러 수조(118)의 수용 공간으로 공급된다. 배출부(128)를 통해서는 온수관(124)을 거쳐 열을 전달받은 온수가 빠져나간다. 보일러 수조(118)의 수용 공간에 채워진 난방수는 후술하는 배관(145)을 통해 빠져나간다. 공급부(121)에는 공급수의 공급량을 조절하는 공급밸브(122)가 설치되어 있으며, 배출부(128)에는 온수의 배출량을 조절하는 배출밸브(129)가 설치되어 있다. 보일러 수조(118)의 하부 일면에는 배관(145) 및 회수관(146)이 형성되어 있 다. 배관(145)에는 유체공급밸브(144)가 설치되어 보일러 수조(118)로부터 유체의 배출량을 조절한다. 회수관(146)에는 회수밸브(148)가 설치되어 보일러 수조(118)로 유입되는 유체의 회수량을 조절한다. 회수관(146)에는 난방수의 흡입을 원활하게 하기 위하여 회수펌프(147)가 설치되어 있다. 배관(145)은 보일러 수조(118)로부터 배출된 난방수를 순환시켜 대상 영역에 열을 공급하며, 회수관(146)은 배관(145)을 순환하면서 열을 전달하여 온도가 낮아진 난방수를 보일러 수조(118)로 흐르게 한다. 배관(145)은 보일러 수조(118) 내부에 위치한 공급관(141)의 일단과 연결되어 있다. 공급관(141)의 타단은 보일러 수조(118)의 수용 공간에 위치하며, 이 공급관(141)의 타단으로 수용 공간에 있는 난방수가 유입되어 배관(145)으로 전달된다. 한편, 공급관(141)은 제1 연결관(142)을 통해 공급부(121)와 연결되어 있다. 제1 연결관(142)의 일측은 공급부(121)와 연결되어 있고, 타측은 공급관(141)의 타측 둘레면에 연결되어 있다. 따라서, 공급수는 제1 연결관(142) 및 공급관(141)을 거쳐 보일러 수조(118)의 수용 공간에 공급된다. 공급부(121)에는 부레를 포함하는 과수 방지 장치(123)가 설치되어 있다. 과수 방지 장치(123)는 보일러 수조(118)의 수용 공간에 채워진 난방수가 기설정된 수위를 초과하면 공급구(121)로부터 제1 연결관(142)으로 유입되는 공급수의 유입을 차단시켜, 난방수의 수위를 유지시킨다. 보일러 수조(118)의 하부 일면에는 보일러 수조(118)의 수용 공간에 있는 유 체를 드레인하는 드레인부(149)가 형성될 수도 있다. 보일러 수조(118)의 내부 수용 공간에는 복수로 권회되어 있는 온수관(124)가 배치되어 있다. 온수관(124)의 일측은 제2 연결관(143)을 통해 공급부(121)와 연결되어 있고, 타측은 제3 연결관(153)을 통해 배출부(128)와 연결되어 있다. 온수관(124)의 내부에는 온수관(124)의 길이와 거의 동일하며 온수관(124)의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 연장되어 있는 발열 부재(131)가 배치되어 있다. 온수관(124)으로 유입된 공급수는 발열 부재(131)로부터 열을 전달 받으며, 온수는 다시 보일러 수조(118)의 수용 공간에 있는 난방수로 열을 전달한다. 발열 부재(131)의 둘레에는 방수 부재(133)가 감싸고 있다. 따라서 온수관(124)의 내부에 공급되는 공급수는 발열 부재(131)와 접촉하지 않는다. 온수관(124)의 일측과 제2 연결관(143)은 제1 소켓부(125)에 의해 직접 연결되고, 온수관(124)의 타측과 제3 연결관(153)은 제2 소켓부(126)에 의해 직접 연결된다. 제1 및 제2 소켓부(125, 126)는 보일러 수조(118)의 내측면에 설치되어 있고, 발열 부재(131)와 전극(132)을 연결한다. 전극(132)은 전극 연결구(134)를 통해 전원 공급부(117)와 연결되어 있다. 전극(132)은 제1 및 제2 소켓부(125, 126)에 삽입되어 발열 부재(131)와 연결되며, 전극 연결구(134) 및 전원 공급부(117)는 보일러 수조(118)의 외측에 배치되어 있다. 전원 공급부(117)의 동작 여부는 스위치(115) 및 제어부(114)에 의해 결정될 수 있다. 다음, 위에서 설명한 전열 온수 보일러 동작의 일례를 설명한다. 먼저, 공급부(121)를 통해 공급수가 제2 연결관(143)을 통해 온수관(124)으로 에 유입된다. 이와 동시에 공급수는 제1 연결관(142) 및 공급관(141)을 거쳐 보일러 수조(118)의 수용 공간으로 공급된다. 수용 공간 내에 난방수가 채워져 기설정된 수위가 되면 과수 방지 장치(123)가 동작하여 공급부(121)로부터 제1 연결관(142)으로 유입되는 공급수의 유입을 차단한다. 이로써, 수용 공간에 있는 난방수의 수위를 조절한다. 만약, 난방수가 기설정된 수위 이상으로 공급될 경우 과수 배출구(119)로 배출될 수 있다. 따라서 수용 공간에 난방수의 과잉 공급을 방지할 수 있다. 온수관(124)에 공급수가 채워지고, 수용 공간에 난방수가 채워진 상태에서 스위치(115)를 작동시키면 발열 부재(131)가 온수관(124)에 채워진 공급수를 가열하고, 가열된 온수관(124) 내부의 온수는 난방수를 가열한다. 이때, 온도 표시구(116)를 통해 온수와 난방수의 온도를 파악할 수 있다. 배출밸브(129) 제어를 통해 배출부(128)로부터 배출된 온수는 욕실이나 주방에서 사용할 수 있다. 이때, 온수관(124) 내부의 온수는 발열 부재(131)에 의해 직접 가열됨에 따라 온도조절이 용이하고, 직접 가열 방식으로 온수 자체를 먼저 가열함에 따라 온수만 사용할 때도 열효율을 증대시킬 수 있다. 온수를 사용하다가 난방을 실시하게 되면 보일러 수조(118) 내부의 난방수가 공급관(141)을 통해 배관(145)으로 공급된다. 난방수는 배관(145)을 흐르며 대상 영역을 열을 전달한 후 회수관(146)을 통해 수용 공간으로 회수된다. 가열된 난방수는 수용 공간 상부로 이송되고, 이 가열된 난방수가 수용 공간 상부에 위치한 공 급관(141)을 통해 배관(145)으로 공급된다. 즉 가열되어 일정한 온도를 가지는 난방수가 배관(145)으로 공급되므로 난방을 효율적으로 진행할 수 있다. 전열 온수 보일러(100)를 장시간 동작시키지 않거나 내부에 이물질을 제거하기 위한 청소 시에 드레인부(149)를 통해 난방수를 드레인할 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전열 온수 보일러의 사시도이고, 도 2는 도 1의 전열 온수 보일러 커버를 열어놓은 상태에서의 사시도이고, 도 3은 도 1의 전열 온수 보일러의 뒷면을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 전열 온수 보일러의 내부 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시한 온수관의 확대도이다. |
