다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러

다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러{Repeat circulation of non-contact instantaneous water heater heating boilers}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 특히 연소가스와 같은 오염물질을 발생시키지 않으며 온수부의 체적이 작아 보일러의 전체 체적을 작게 제작할 수 있는 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 보일러로는 기름보일러나 가스보일러가 주로 사용되어 지고 있으며, 이러한 기름이나 가스를 이용한 보일러는 기름이나 가스에 의해 불꽃을 발생 및 그 불꽃에 의해 동관 등의 물 가열기를 가열 및 그 가열기의 내부에 충전된 열매체(물)를 가열 및 가열된 열매체를 난방 및 온수로 공급하게 되는 것이다.

한편, 근자에 들어 기름 및 가스값의 지속적인 상승으로 인하여 기름 및 가스보일러의 사용이 점차 줄어들고 있으며, 이를 대체하기 위해 기름이나 가스의 사용보다 저렴하면서도 내구성 및 안전도가 높은 전기보일러의 활용이 극도로 상승하는 실정이다.

이에, 일반적으로 물이나 기름 등의 열매체를 가열시키는 종래의 전기 보일러 시스템은, 입구와 출구가 형성되고, 내부에 열매체가 수용될 수 있도록 중공부가 형성된 가열기로 구성되며, 상기 가열기의 중공부에는 외부로부터 다수개의 막대형 전기히터가 내입된 것으로, 중공부에 충전된 열매체를 히터의 작동에 의해 일정온도로 상승 및 가온된 열매체를 순환펌프에 의해 온수 및 난방수관으로 순환토록 하는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 보일러 시스템은, 단순히 중공부에 부분적으로 내입된 전기히터에 의해 열매체의 가열이 가능한 것으로, 이는 열매체가 전기히터에 접촉되는 부분에서는 열매체의 가열이 가능 하나 전기히터로부터 떨어진 열매체 까지 그 열원이 전달되기는 미흡하여 본체 내에 충전된 열매체의 전체적인 가열시 상당한 시간이 소모되는 문제점이 있으며, 이로 인한 전력의 소모를 가져오는 문제점이 있었다.

이에, 대한민국 특허등록출원 제2010-0098127호와 같이 열판가열 방식을 갖는 가열기를 이용하여, 저온의 물을 최소의 시간에 신속히 가열시킬 수 있는 열판가열방식을 적용함과 동시에 가열된 가열수를 저장탱크에 의해 상시 일정한 온도로 저장 가능하게 하는 등 순간 가열성 및 열효율을 극대화 및 상시 가열수의 사용이 가능하며, 나아가 가열기 자체에 있어서도, 내구성이 뛰어나 보일러의 수명을 현저히 연장시킬 수 있는 전기보일러의 상시 가열수 시스템을 제안하였다.

그러나, 상기와 같은 전기보일러는 그 구조적으로 다수의 배관을 이용하여 순환 방식으로 온수 및 난방수를 가열하는 구조를 가지는 등 복잡한 구조로 이루여져 있으며, 특히, 온수를 사용하기 위해서는 가열기 자체에서 가열된 가열수를 별도의 열교환기를 통해 재차 직수를 가열하여야 하는 등 온수 및 난방수를 생성하기 위해 2중의 가온 수단을 구비하여야 하며, 온수를 가열함에 있어도 열교환기 내에서 가온된 가열수와의 열교환에 의해 얻어지는 특성상 그 가온 시간이 상당히 소요되는 문제점이 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 보일러는 버너로부터 전달되는 열이 물이 유동하는 유로를 직접 가열함으로써 열과 물에 의한 부식현상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래의 순간식 보일러는 부피가 크고 가열 효율이 낮아 사용상의 불편한 점이 있었다.

이로 인하여, 배기가스를 발생시키지 않고 화석연료를 사용하지 않아 친환경적이며, 작은 체적의 몸체에서 열 손실 없이 물을 여러 번 순환시키면서 물을 전도방식으로 가열하여 부식현상을 방지할 수 있으며, 물이 순환되는 몸체 전체를 통해 가열함으로써 가열 효율성이 증대되고 가열 시간을 단축할 수 있도록 개선된 순간온수기가 절실하게 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 연소가스를 발생시키지 않으며 기존의 보일러를 이용한 구조적 변경을 통해 설치가능한 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러를 제공하는데 목적이 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 순간온수부를 보일러의 용도에 맞게 분할 난방이나 일대일 난방방식으로 간단히 구조적으로 변경 및 추가설치가 용이하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 순환하는 물이 발열부의 열을 전도방식으로 여러 방향에서 동시적으로 전달받아 가열 효율성을 증대시켜 최단시간에 직접 공급되는 냉수를 온수로 가열하도록 하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 발열부의 열이 몸체를 통해 전도되는 간접 가열함으로써 발열부에 부식이 발생하지 않으며 순환로에 이물질이 생성되지 않도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 순환로의 사이를 이격하고 단열재를 충진함으로써 서로 온도가 다른 상태로 순환하는 물이 온도차 영향을 받지 않도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 순환되는 물을 분할하고 자기장을 조사하여 물을 클러스터 단위로 분할하여 가열 효율성을 증대시키도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 보일러 장치에 있어서, 직수를 공급하는 직수관을 통해 물을 공급받아 간접 가열 방식으로 여러 번의 순환과정시 부식 및 침착 이물질의 생성을 방지하도록 순간적으로 물을 가열하는 순간온수부를 형성하며, 상기 순간온수부에서 가열된 물은 난방배관이나 온수배관으로 온수를 선택적으로 공급하는 삼방밸브를 형성하고, 상기 난방배관을 순환한 환수가 환수관을 통해 순환탱크에 유입된 후 순환펌프의 작동으로 순간온수부로 유동하도록 형성하며, 상기 직수공급 및 순간온수부, 삼방밸브, 순환펌프 등의 작동을 제어하는 본체컨트롤러로 구성하는 것을 특징으로 하는 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 연소가스를 발생시키지 않으며 기존의 보일러에 구조적 변경을 통해 설치가능하여 친환경적이며 보일러를 재구매하지 않게 되어 시설비용을 절감하는 효과가 있다.

아울러, 순간온수부를 보일러의 용도에 맞게 분할 난방이나 일대일 난방방식으로 간단히 구조적으로 변경 및 추가설치가 용이하여 사용용도에 따른 변경이 간편한 효과가 있다.

순환하는 물이 발열부의 열을 전도방식으로 여러 방향에서 동시적으로 전달받아 가열 효율성을 증대시켜 최단시간에 직접 공급되는 냉수를 온수로 가열하여 빠르게 온수를 지속적으로 사용가능한 효과가 있다.

그리고, 발열부의 열이 몸체를 통해 전도되는 간접 가열함으로써 발열부에 부식이 발생하지 않으며 순환로에 이물질이 생성되지 않아 내구성이 증대되며 유지관리비용이 불필요한 효과가 있다.

아울러, 순환로의 사이를 이격하고 단열재를 충진함으로써 서로 온도가 다른 상태로 순환하는 물이 온도차 영향을 받지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 순환되는 물을 분할하고 자기장을 조사하여 물을 클러스터 단위로 분할하여 가열 효율성을 증대시켜 가열시간을 단축하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러의 구성도,
도 2는 제1실시 예에 따른 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러에 다수개의 순간온수부를 적용한 구성도,
도 3은 제2실시 예에 따른 하나의 순간온수부와 분배부를 이용하여 다수개의 구획난방을 동시에 시행하기 위한 구성도,
도 4는 제3실시 예에 따른 여러 개의 순간온수부와를 이용하여 다수개의 구획난방을 각각 시행하기 위한 구성도,
도 5는 제1실시 예에 따른 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러의 순간온수부를 나타낸 분해사시도,
도 6은 가열부의 발열부를 설치한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 가열부에 공급몸체와 마감몸체를 결합한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 가열부 및 공급몸체와 마감몸체의 외면에 외부단열재를 설치한 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 공급몸체와 마감몸체의 유입구와 배출구에서 확장부와 축소부를 나타낸 부분 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 순간온수부의 순환몸체 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 순환몸체의 내벽 및 날개판에 코팅층을 형성하는 일 예의 예시도,
도 12는 본 발명에 따른 공급몸체에 자석을 설치한 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 순간온수부의 순환과정도,
도 14는 발열부의 다른 실시 예로써 도면 a는 순환몸체와 발열부의 분해사시도, 도면 b는 순환몸체의 발열홀에 발열부가 설치된 단면도,
도 15는 제2실시 예에 따른 따른 순간온수부의 분해사시도,
도 16은 도 15의 순환몸체 단면도,
도 17은 도 15의 순환과정도,
도 18은 본 발명에 따른 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러의 직수, 난방수, 온수, 환수의 순환도이다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러는 공급되는 직수를 연속적으로 순간 가열하여 난방 및 온수에 사용하는 장치에 관한 것으로, 직수관(1)을 통해 공급되는 직수와 비 접촉이며 전도방식으로 여러 번 순환시켜 가열하는 순간온수부(20), 상기 순간온수부(20)의 가열온수를 난방이나 온수로 공급하는 삼방밸브(2), 난방기능을 마친 후 순환탱크(5)에 모여진 물을 순환펌프(6)의 작동으로 순환시키며, 각종 밸브 및 전원공급과 센서를 제어하는 본체컨트롤러(8)로 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)를 구성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 제1실시 예는 순간온수부(20)를 다수 개로 형성하여 제1순간온수부(20a)에서 가열된 물이 제2순간온수부(20b)로 유입되어 재가열되고, 상기 제2순간온수부(20b)에서 가열된 물이 제n순간온수부(20n)로 유입되어 다시 가열된 후 삼방밸브(2)로 유동하도록 다수 개의 순간온수부(20)를 직렬배치 방식을 통해 가열 효율을 극대화하도록 구성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 제2실시 예는 순간온수부(20)는 하나로 형성하고 삼방밸브(2) 및 환수관(5a)과 다수 개의 제1난방배관(2b)~제n난방배관(2n)의 사이에 분배기(9)를 설치하여, 상기 순간온수부(20)에서 가열된 물은 분배기(9)를 통해 각각의 제1난방배관(2b)~제n난방배관(2n)으로 분할 공급되고, 상기 제1난방배관(2b)~제n난방배관(2n)을 각각 순환한 환수는 분배기(9)를 통해 모여져 환수관(5a)을 따라 순환탱크(5)로 유동하도록 구성할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 제3실시 예는 순간온수부(20)를 난방배관(2a)의 개수와 대응하도록 형성하여, 제1순간온수부(20a)에서 가열된 물은 삼방밸브(2)를 통해 제1난방배관(2b)과 온수배관(3)에 선택적으로 공급하고, 제2순간온수부(20b)에서 가열된 물은 제2난방배관(2d)으로 직접 공급하고, 제n순간온수부(20n)에서 가열된 물은 제n난방배관(2n)으로 직접 공급하며, 상기 제1난방배관(2b)~제n난방배관(2n)을 순환한 환수는 환수관(5a)을 따라 순환탱크(5)로 유동하도록 순간온수부(20)를 병렬배치 방식으로 다수 개로 형성하여 난방배관(2a)의 개수에 따라 각각 대응하도록 구성할 수 있다.

도 5 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)를 자세하게 살펴보면 직수를 공급하는 직수관(1)을 통해 물을 공급받아 간접 가열 방식으로 여러 번의 순환 과정시 부식 및 침착 이물질의 생성을 방지하도록 순간적으로 물을 가열하는 순간온수부(20)를 형성한다.

우선, 상기 순간온수부(20)는 공급몸체(10)는 물을 유입하는 유입구(11)가 형성되며 물의 순환방향을 바꾸는 제1유로(12)를 공급몸체(10)의 일 끝단에 형성한다.

이때, 상기 유입구(11)는 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 내부로 찬 물을 공급하는 별도의 수도전에 연결되며 직수의 공급을 제어하는 직수밸브(1a)가 형성된 직수관(1)과 나선방식이나 커플러 방식을 이용하여 연결 구성하는 것이 바람직할 것이다.

아울러, 상기 공급몸체(10)의 유입구(11)는 외부로 노출되는 관 형태의 유입연결부(11a)와 연통되는 확장부(11b)를 형성하고, 상기 확장부(11b)에 간섭하지 않는 위치에 제1유로(12)는 반 원호 형태의 홈으로 구성한다.

여기서, 상기 확장부(11b)는 유입구(11)를 거쳐 유입되는 직수가 확산되면서 순환로(31)로 유입하여 물이 잘게 부서지도록 구성한다.

한편, 상기 가열부(40)는 공급몸체(10)가 일 끝단에 설치되고, 물을 가열하기 위한 발열부(20)가 설치되는 주변으로 물이 순환하는 다수 개의 순환로(31)를 서로 이격시켜 형성하는 순환몸체(30)를 프로파일 방식으로 제작하며, 상기 순환몸체(30)를 통 형상의 외부몸체(41)에 삽입 후 순환몸체(30)와 외부몸체(41)의 사이에 단열재(42)를 충진하여 형성한다.

여기서, 상기 가열부(40)의 순환몸체(30)는 중앙에는 발열부(20)가 설치되는 발열홀(33)을 형성하며, 상기 발열홀(33)의 주변으로 순환로(31)를 형성하는 다수개의 순환체(34)의 사이에 분리공간(35)을 형성한다.

즉, 상기 분리공간(35)에 의해 순환로(31)를 순환하는 물이 서로 다른 온도차에 의한 열 손실이 발생하지 않도록 구성한다.

더불어, 상기 순환몸체(30)의 순환체(34) 단면은 발열홀(33)을 중심으로 순환로(31)가 분할된 방사선 형태이며 일체로 형성하되, 상기 발열홀(33)을 기준으로 유입구(11)와 연결되는 순환로(31)쪽의 제1테두리(30a)는 열의 보관하며 발열하도록 두껍게 형성하고, 상기 발열홀(33)을 기준으로 배출구(51)와 연결되는 순환로(31)쪽의 제2테두리(30b)는 열을 빨리 발열하도록 얇게 구성한다.

즉, 상기 발열홀(33)은 순환몸체(30)의 단면 정 중앙에 설치되며, 직수가 유입되는 유입구(11)와 연결되는 순환로(31)쪽의 제1테두리(30a:단면의 두께)는 두껍게 형성하여 많은 열의 보관하며 발열하도록 형성하고, 마감몸체(50)의 온수가 배출되는 배출구(51)와 연결되는 순환로(31)쪽의 제2테두리(30b:단면의 두께)는 얇게 형성하여 열을 빨리 발산하도록 구성한 것이다.

아울러, 상기 순환몸체(30)의 순환체(34) 단면은 발열홀(33)을 중심으로 순환로(31)가 분할된 방사선 형태이며 일체로 형성하되, 상기 발열홀(33)과 연장되는 중앙부분은 두껍게 형성하고 외측으로 진행할수록 얇게 형성하여 열의 보관 능률과 발열 기능을 향상시켜 구성한다.

즉, 상기 순환체(34)를 형성하는 순환로테두리(34a) 중 방사테두리(34b)는 발열홀(33)의 근처에서는 두껍고 외측은 얇게 형성하여 발열부(20)의 열을 두꺼운테두리(34c) 부분에서 전달/축열하면서 얇은테두리(34d)에서 빠르게 발산하도록 구성한다.

그리고, 상기 발열부(20)는 절연성을 갖는 절연심재(21)의 외면을 따라 코일 형태로 발열선(22)을 감아 순환몸체(30)의 발열홀(33)에 중앙에 배치 형성하며, 상기 발열홀(33)의 유격 공간에 절연재(23)를 충진하여 구성할 수도 있다.

이때, 상기 절연심재(21)는 마그네슘이나 운모를 봉 형태로 성형하여 형성할 수 있으며, 상기 발열선(22)은 니크롬이나 니켈선으로 형성한 단선 형태 또는 단선을 여러 개로 꼬아 로프 형태로 형성하고, 상기 절연재(23)는 마그네슘 또는 운모를 입경이 5~125 메쉬의 범위로 분쇄하여 충진하도록 구성하는 것이다.

상기 발열홀(33)에 발열부(20)가 설치된 양 끝단에는 발열부(20)의 배출을 방지하며 발열부(20)를 절연시키도록 발열홀(33)의 각 양단을 막음하여 접속부(24)를 설치가능하도록 구성된다.

이러한, 상기 발열부(20)에 전원을 공급하기 위해서 발열선(22)의 양 끝단에 각각 +극선과 -극선을 연결하는데 연결된 전원선(25)은 공급몸체(10)와 순환몸체(30)가 결합되는 경계면 사이나 순환몸체(30)와 마감몸체(50)의 경계면 사이로 인출되거나 공급몸체(10)나 마감몸체(50)을 통해 노출될 수 있는 것으로 본 발명에서는 공급몸체(10)를 통과해 끝단에는 플러그를 형성할 수도 있을 것이다.

다른 실시 예로써, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 발열부(20)는 발열홀(33)에 연통홀(26a)이 형성된 절연분할판(26)을 길이 방향으로 삽입하고, 상기 절연분할판(26)에 의해 분할된 발열홀(33)에 흑연분말(27)을 투입한 후, 상기 흑연분말(27)이 이탈하지 않도록 발열홀(33)의 각 양단에 절연마개(28)를 설치하여 구성한다.

그리고, 상기 발열부(20)에 전원을 공급하기 위해서 절연분할판(26)에 의해 분할된 흑연분말(27)에 각각 +극선과 -극선을 연결하는데 연결된 전원선(25)은 공급몸체(10)와 순환몸체(30)가 결합되는 경계면 사이 및 순환몸체(30)와 마감몸체(50)의 경계면 사이로 인출되거나 공급몸체(10)나 마감몸체(50)을 통해 노출될 수 있는 것으로 본 발명에서는 공급몸체(10)를 통과해 끝단에는 플러그를 형성할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 마감몸체(50)는 가열부(40)의 타 끝단에 설치하고 가열된 물을 배출하는 배출구(51)가 형성되며 물의 순환방향을 바꾸는 제2유로(52)를 일 끝단에 형성한다.

이때, 상기 배출구(51)는 난방이나 온수를 사용하도록 선택적으로 작동하는 삼방밸브(2)의 배출관(4)에 연결하는데 나선방식이나 커플러 방식을 이용하여 연결 구성하는 것이 바람직할 것이다.

아울러, 상기 마감몸체(50)의 배출구(51)는 외부로 노출되는 관 형태의 배출연결부(51a)와 연통되는 축소부(51b)를 형성하고, 상기 축소부(51b)에 간섭하지 않는 위치에 제2유로(52)는 반 원호 형태의 홈으로 구성한다.

여기서, 상기 축소부(51b)는 순환로(31)를 거쳐 통과된 온수가 유입구(11)를 통해 공급되는 직수의 공급압력이나 순환펌프(6)의 펌핑력에 의해 유동할 때 물이 좁아지는 배출구(51)를 통해 빠르게 고압으로 분사하도록 구성한다.

그리고, 상기 순환로(31)의 길이방향을 따라 내 벽면에는 발열부(20)의 빠른 열 발산과 물을 분산시키는 날개판(36)을 하나 이상으로 각각 형성한다.

이러한, 상기 순환로(31) 및 제1,2유로(12)(52)의 내벽면, 날개판(36)의 표면에는 코팅층(37)을 형성하여 부식을 최소화하며 물에 열전달 및 열 흡수율을 향상시키도록 구성한다.

여기서, 상기 코팅층(37)을 형성하기 위해서는 순환몸체(30)를 프로파일방식으로 제조한 후 순환로(31)의 내부로 코팅노즐(80)을 삽입하여 분사하는 방식으로 형성할 수 있다.

특히, 상기 코팅층(37)은 식물성 PLA(Poly Lactic Acid)수지와 광물첨가제를 혼합한 혼합액을 코팅 또는 증착시켜 형성할 수 있으며, 상기 코팅층(23)을 이용하여 순환로(31)나 날개판(36)의 자체 표면 강도 보강 및 오염을 방지하도록 구성한 것이다.

여기서, 상기 날개판(36)은 두께를 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 단면의 형태는 일자 형태이거나 메인날개(36a)의 양 측면으로 보조날개(36b)가 빗살 형태로 구성할 수도 있다.

한편, 상기 공급몸체(10), 가열부(40)의 순환몸체(30), 마감몸체(50)에는 순환로(31)의 내부공간에 끝단이 노출되도록 자석(70)을 설치하여, 상기 순환로(31)를 따라 유동하는 물에 자기장 영향을 주어 클러스터 단위로 분해되도록 구성한다.

이러한, 상기 자석(70)은 순환로(31)를 따라 흐르는 물에 함유된 금속 이물질을 자기장이나 자력으로 부착시켜 필터링 하도록 구성한다.

한편, 상기 공급몸체(10)와 가열부(40), 마감몸체(50)의 외부를 외부단열재(60)로 감싸 구성한다.

추가로, 상기 가열부(40)는 순환몸체(30)와 외부몸체(41), 단열재(42)로 형성되는데, 상기 순환몸체(30)를 외부몸체(41)의 내부에 설치한 후 순환몸체(30)와 외부몸체(41)의 순환체(34)의 사이 및 외부로 단열재(42)를 충진하고, 공급몸체(10)와 마감몸체(50)를 가열부(40)의 양 끝단에는 밀폐링(43)을 결합한 상태에서 각각 접착방식이나 볼트 체결방식 등으로 결합하도록 구성한다.

이러한, 상기 순간온수부(20)는 물이 유입구(11), 순환로(31), 제1,2유로(12)(52), 배출구(51)의 순으로 유동시 발열부(20)의 열을 순환몸체(30)의 전체를 통해 전달받으며, 상기 발열부(20)와 물이 간접방식으로 가열되어 순환몸체(30)의 부식 및 순환로(31)의 내면에 침착 이물질의 생성을 방지하며 동시적으로 물을 가열하는 구성하는 것이다.

그리고, 상기 순간온수부(20)에서 가열된 물을 난방배관(2a)이나 온수배관(3)으로 온수를 선택적으로 공급하는 삼방밸브(2)를 형성한다.

즉, 상기 삼방밸브(2)는 순간온수부(20)에서 배출관(4)을 통해 유동하는 가열 온수를 사용자의 조작이나 설정 메뉴얼에 따라 난방용이나 온수용으로 배출하도록 작동하는 것이다.

한편, 상기 난방배관(2a)을 순환한 환수가 환수관(5a)을 통해 순환탱크(5)에 유입된 후 순환펌프(6)의 작동으로 순간온수부(20)로 유동하도록 형성한다.

여기서, 상기 환수관(5a)에는 순환탱크(5)로 유입되는 환수가 적정량을 넘어설 경우 드레인하도록 작동하는 드레인밸브(7)가 형성된 드레인관(7a)이 연결된다.

이때, 상기 순환탱크(5)에 모여진 환수를 순간온수부(20)로 재 순환시킬 경우에는 직수의 공급을 차단한 상태에서 순환펌프(6)의 작동으로 순환하도록 구성한다.

더불어, 상기 순환탱크(5)는 선택적인 사항으로서 순환탱크(5)를 구성하지 않을 경우에는 환수를 순환펌프(6)의 작동으로 순간온수부(20)로 직접 공급되도록 구성할 수도 있다.

아울러, 상기 직수 및 순간온수부(20), 삼방밸브(2), 순환펌프(6) 등의 작동을 제어 및 배출관(4), 온수배관(3), 환수관(5a), 드레인관(7a)에 흐르는 물의 온도를 체크하는 온도센서(도면번호 미도시)를 체크하는 본체컨트롤러(8)로 구성하는데, 상기 본체컨트롤러(8)는 실내에서 사용자가 조작하는 조작컨트롤러(8a)와 신호를 전달받을 수 있도록 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 13 및 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 구성적 설명을 위하여 일 예로 유입구(11)와 배출구(51)는 각각 하나씩 일직선상에 위치하도록 형성하고, 순환몸체(30)의 순환로(31)는 3개로 이루어지거나, 순환로(31)가 5개로 이루어진 순간온수부(20)를 예로 들어 설명한다.

도 5 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1실시 예에 따른 순환로(31)는 3개로 이루어진 순간온수부(20)의 순환로(31)는 제1~제3순환로(31a)(31b)(31c)로 형성하며, 공급몸체(10)의 제1유로(12)가 형성되고 마감몸체(50)에는 제2유로(52)가 형성되는데, 상기 제2유로(52)는 유입구(11) -> 확장부(11b)를 통해 유입된 냉수가 제1순환로(31a)를 거쳐 제2순환로(31b)로 유동하도록 하며, 제1유로(12)는 제2순환로(31b)를 유동하는 온수가 제3순환로(31c)로 유동하도록 한 다음 축소부(51b) -> 배출구(51) -> 배출구(4)를 통해 배출되도록 한다.

도 15 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제2실시 예에 따른 순환로(31)는 5개로 이루어진 순간온수부(20)의 순환로(31)는 제1~제5순환로(31a)(31b)(31c)(31d)(31e)로 형성하며, 공급몸체(10)의 제1,3유로(12)(13)가 형성되고 마감몸체(50)에는 제2,4유로(52)(53)가 형성되는데, 상기 제2유로(52)는 유입구(11) -> 확장부(11b)를 통해 유입된 냉수가 제1순환로(31a)를 거쳐 제2순환로(31b)로 유동하도록 하며, 제1유로(12)는 제2순환로(31b)를 유동하는 온수가 제3순환로(31c)로 유동하도록 하고, 제4유로(53)는 제3순환로(31c)를 유동하는 온수가 제4순환로(31d)로 유동하도록 하며, 제3유로(13)는 제4순환로(31d)를 유동하는 온수가 제5순환로(31e)로 유동하도록 한 다음 축소부(51b) -> 배출구(51) -> 배출구(4)를 통해 배출되도록 한다.

이러한, 상기 순간온수부(20)는 외부몸체(41)의 내부로 순환몸체(30)를 삽입한 후 분리공간(35) 및 순환몸체(30)와 외부몸체(41)에 형성되는 이격 공간에 단열재(42)를 틈새 없이 긴밀하게 충진한다.

도 1 내지 도 18에 도시된 바와 같0이, 상기 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100)의 순간온수부(20)는 순환몸체(30)의 발열홀(33)에 발열부(20)를 삽입하고 일 끝단에는 접속부(24)를 설치한 다음 접속부(24)에 +극,-극의 전원선(25)을 연결한다.

이후, 상기 순환몸체(30)와 외부몸체(41)가 결합된 일 끝단에는 공급몸체(10)를 배치하고 타 끝단에는 마감몸체(50)를 배치시킨 다음 접착방식이나 볼트(B)를 이용하여 공급몸체(10), 순환몸체(30), 마감몸체(50)를 누수되지 않도록 긴밀하게 일체로 연결한다.

이때, 상기 순환몸체(30)와 외부몸체(41)의 일 끝단에 공급몸체(10)를 결합시 공급몸체(10)에 형성된 전원선홀(14)을 통해 전원선(25)을 통과시켜 발열부(20)와 연결하고 내열 실리콘이나 내열 밀폐재를 이용하여 긴밀하게 충진하여 마감한다.

그리고, 상기 순간온수부(20)의 모든 외면을 외부단열재(60)를 이용하여 감싸서 발열부(20)의 발열 및 가열된 순환몸체(30)의 열이 외부로 방출되는 것을 완전하게 차단하는 특징이 있다.

다음으로, 상기 유입구(11)는 직수를 공급받을 수 있는 직수관(1)에 연결하고 배출구(51)는 삼방밸브(2)의 배출관(4)에 연결하고, 발열부(20)가 작동하도록 본체컨트롤러(8)로부터 전원을 공급받을 수 있도록 연결한다.

여기서, 상기 유입구(11)와 배출구(51)는 일직선상에 위치되어 직수관(1)과 배출관(4)에 연결하여 직립상태로 사용할 경우 무게가 편심되지 않아 일 측으로 편심되거나 회전하는 현상이 발생하지 않는 특징이 있다.

이때, 상기 발열부(20)가 발열작동을 하면 순환몸체(30)의 전체면적에 걸쳐 열이 빠르게 전도되어 순환로(31)를 따라 유동하는 물은 순환방향이나 순환지점에 관계없이 동시적으로 가열되는 특징이 있다.

그 다음으로, 상기 순간온수부(20)의 제1실시 예는 직수관(1)을 통해 공급되는 직수가 온수로 가열되어 배출되는 과정을 살펴보면, 공급몸체(10)의 유입구(11)를 통해 유동된 후 순환몸체(30)의 순환로(31) 중 제1순환로(31a)를 따라 유동 -> 마감몸체(50)의 제2유로(52)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제2순환로(31b)를 따라 유동 -> 공급몸체(10)의 제1유로(12)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제3순환로(31c)를 따라 유동 -> 배출구(51)를 통해 배출관(4)으로 배출된다.

아울러, 상기 순간온수부(20)의 제2실시 예는 직수관(1)을 통해 공급되는 직수가 온수로 가열되어 배출되는 과정을 살펴보면, 공급몸체(10)의 유입구(11)를 통해 유동된 후 순환몸체(30)의 순환로(31) 중 제1순환로(31a)를 따라 유동 -> 마감몸체(50)의 제2유로(52)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제2순환로(31b)를 따라 유동 -> 공급몸체(10)의 제1유로(12)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제3순환로(31c)를 따라 유동 -> 마감몸체(50)의 제4유로(53)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제4순환로(31d)를 따라 유동 -> 공급몸체(10)의 제3유로(52)를 따라 유동 -> 순환로(31) 중 제5순환로(31e)를 따라 유동 -> 배출구(51)를 통해 배출관(4)으로 배출된다.

이렇게, 상기 순간온수부(20)는 유입구(11)로 유입된 직수가 순환몸체(30)의 내부에서 순환로(31)를 따라 3번이나 5번을 순환하면서 발열부(20)의 열을 반복적으로 전달받음으로써 짧은 시간 동안 가열 효율이 급격히 증대하는 특징이 있다.

일 예로 상기 발열부(20)의 가열 효율은 전원선(25)을 통해 약 90~800w의 전력을 인가하면 발열부(20)의 발열 온도는 약 800~1000℃로 발열하고, 순환몸체(30)는 약 8~68℃로 가열됨으로써 순환로(31)를 순환하는 냉수는 약 약 3~5초 후에 배출구(51)를 통해 약 2~5℃의 온수로 배출되는 것이다.

아울러, 상기 물이 순환로(31)를 따라 유동시 코팅층(37)에 접촉함으로써 순환몸체(30)에서 고열이 발생하더라도 물의 소모를 최소화할 수 있으며 부식이나 경화 부착물이 발생하지 않는 특징이 있다.

더불어, 상기 물이 순환로(31)를 따라 유동시 날개판(36)에 의해 작은 입자 형태로 분할되거나 자석(70)으로 물에 자기장 영향을 주어 클러스터 단위로 분해함으로써 입자간 가열 시간이 단축되는 동시에 열 전달률이 빠르게 이루어져 순간 가열 효율이 증대되는 특징이 있다.

또한, 상기 자석(70)의 자력을 이용하여 순환로(31)를 따라 흐르는 물에 함유된 금속 이물질을 필터링 하여 순환로(31)에 금속 침착물의 부착을 방지하는 특징이 있다.

이후, 상기 배출관(4)으로 배출되는 가열온수는 사용자에 의해 설정되는 조작컨트롤러(8a)의 신호를 본체컨트롤러(8)에서 전달받아 난방을 요구할 경우에는 삼방밸브(2)를 난방배관(2a)으로 가열온수를 배출하도록 작동하고, 온수를 요구할 경우에는 삼방밸브(2)를 온수배관(3)으로 가열온수를 배출하도록 작동한다.

다음으로, 상기 난방배관(2a)을 순환하면서 난방을 마친 환수는 환수관(5a)을 통해 순환탱크(5)로 모여지는데, 온수 사용량이 적을 경우에는 직수관(1)의 직수밸브(1a)가 본체컨트롤러(8)의 신호에 의해 닫히고 순환펌프(6)를 작동시키는 동시에 순환밸브(6a)를 개방하여 순간온수부(20)로 순환시키면서 재가열함으로써 직수보다 수온이 높은 환수는 짧은 시간에 빠르게 가열온수로 가열되는 특징이 있다.

이러한, 상기 순간온수부(20)는 난방면적에 따라 길이나 체적을 증대시켜 가열온수 용량을 조절할 수 있으며, 다수개의 순간온수부(20)가 직렬연결을 통해 가열 효율을 증대시킬 수 있고, 순간온수부(20)가 병렬연결을 통해 다수개의 난방배관(2a)에 대하여 일대일 대응을 할 수 있어 난방효율을 증대시키는 동시에 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러(100) 자체의 체적을 크게 변화시키지 않은 상태에서 시공가능한 특징이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1 : 직수관 1a : 직수밸브
2 : 삼방밸브 2a : 난방배관
2c : 제1난방배관 2d : 제2난방배관
2n : 제n난방배관 3 : 온수배관
4 : 배출관 5 : 순환탱크
5a : 환수관 6 : 순환펌프
6a : 순환밸브 7 : 드레인밸브
7a : 드레인관 8 : 본체컨트롤러
8a : 조작컨트롤러 9 : 분배기
10 : 공급몸체 11 : 유입구
11a : 유입연결부 11b : 확장부
12 : 제1유로 13 : 제3유로
14 : 전원선홀
20 : 발열부 21 : 절연심재
22 : 발열선 23 : 절연재
24 : 접속부 25 : 전원선
26 : 절연분할판 26a : 연통홀
27 : 흑연분말 28 : 절연마개
30 : 순환몸체 30a : 제1테두리
30b : 제2테두리 31 : 순환로
31a~31e : 제1~제5순환로
33 : 발열홀 34 : 순환체
34a : 순환로테두리 34b : 방사테두리
34c : 두꺼운테두리 34d : 얇은테두리
35 : 분리공간 36 : 날개판
36a : 메인날개 36b : 보조날개
37 : 코팅층
40 : 가열부 41 : 외부몸체
42 : 단열재 43 : 밀폐링
50 : 마감몸체 51 : 배출구
51a : 배출연결부 51b : 축소부
52 : 제2유로 53 : 제4유로
60 : 외부단열재 70 : 자석
80 : 코팅노즐 100 : 다순환 비접촉 가열방식의 순간보일러
B : 볼트