온수탱크{HOT WATER STORAGE TANK}
본 발명은 온수탱크에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 온수탱크의 물을 가열할 때 드는 전력소비량을 감소시키는 온수탱크에 관한 것이다.
온수탱크는 이에 유입되어 저장된 물을 가열하여 유출시키는 장치이다. 이러한 온수탱크는, 예컨대 정수기에 구비된다면 한개나 복수 개의 정수필터를 거치면서 여과된 물을 저장하는 정수탱크 등과 같은 물공급원으로부터 공급된 물이 유입되어 저장된다. 그리고, 온수탱크에는 가열히터가 구비되어 있어서 온수탱크에 저장된 물을 추출온도로 가열한다. 이러한 가열히터는 온수탱크의 내부에 구비되거나 외부에 구비된다. 이러한 온수탱크는 내부에 저장된 물을 기설정된 온도로 가열하고 온수의 온도를 최대한 유지시켜 주어야 한다. 그런데, 온수탱크 특히, 학교나 회사와 같은 큰 단체에서 사용하는 대용량 정수기에 적용되는 온수탱크는 소정의 온도로 가열하거나, 가열한 온도로 유지하기 위하여 전기에너지가 많이 소요되는 문제가 있다. 특히 대용량의 온수탱크는 탱크본체의 온수를 절반정도 공급하면 온수의 온도가 급격히 떨어져 온수기의 기능을 제대로 발휘하지 못하는 경우가 있다. 따라서, 전력소비를 줄이면서 온수탱크에 저장된 물을 원하는 온도로 가열하고 일정한 온도로 유지하는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 온수의 온도를 유지하는데 드는 전력소비량을 줄이고, 전기에너지의 효율을 높이는 온수탱크를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 탱크본체;와, 상기 탱크본체의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 탱크본체에 저장된 정수를 가열하는 히터부;와, 상기 탱크본체에 구비되며, 상기 히터부에 접촉되어 상기 히터부로부터 공급된 열에 의해 상변화가 이루어지는 상변화물질이 충진된 상변화물질 충진부;를 포함하는 온수탱크를 제공한다. 바람직하게, 상기 히터부는, 상기 탱크본체의 외부를 감싸는 밴드형 가열히터로 제공되며, 상기 상변화물질 충진부는, 상기 탱크본체와 상기 밴드형 가열히터 사이에 구비될 수 있다. 바람직하게, 상기 상변화물질 충진부는, 내부에 상기 상변화물질이 충진되는 하우징을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 탱크본체는 내부로 절곡 형성된 수용부를 포함하며, 상기 상변화물질 충진부는, 상기 수용부 내부에 수용될 수 있다. 바람직하게, 상기 히터부는, 상기 탱크본체의 외부로 감싸는 밴드형 가열히터로 제공되며, 상기 탱크본체는 내벽과 외벽 사이에 공간부를 구비한 이중벽을 포함하고, 상기 상변화물질 충진부는, 상기 공간부에 상변화물질이 충진됨으로써 이루어질 수 있다. 바람직하게, 상기 히터부는 상기 탱크본체 내부로 삽입고정된 코일형 가열히터로 제공되며, 상기 상변화물질 충진부는, 상기 코일형 가열히터의 표면에 부착될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크에 의하면, 탱크본체에 저장된 온수의 온도를 유지하기 위하여 히터부와 함께 상변화물질이 사용되므로, 온수의 온도를 유지하는데 드는 전력소비량을 줄이고, 전기에너지의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 상변화물질 충진부가 히터부와 접촉하도록 설치되므로, 상변화에 필요한 열원을 효율적으로 전달받을 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수탱크의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 온수탱크의 단면을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다. 먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 온수탱크의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 같이, 탱크본체(110)와, 히터부(130)와, 상변화물질 충진부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 탱크본체(110)는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 같이, 유입관(12)과 유출관(11)이 연결될 수 있고, 상기 유입관(12)은 물공급원에 연결될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 온수탱크(100)가 정수기에 구비된다면, 물 공급원은 한개나 복수 개의 정수필터를 거쳐서 여과된 물을 저장하는 정수탱크일 수 있다. 그러나, 물공급원은 정수탱크에 한정되지 않고 유입관(12)에 연결되어 상기 탱크본체(110) 물을 공급할 수 있다면 제한 없이 적용될 수 있다. 또한, 상기 히터부(130)는 상기 탱크본체(110)의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 탱크본체(110)에서 저장된 정수를 가열할 수 있다. 따라서, 상기 유출관(11)으로는 상기 탱크본체(110)에 저장되어 상기 히터부(130)에 의해서 일정 온도범위를 유지하도록 가열된 물이 유출될 수 있다. 상기 유출관(11)은 도시된 바와 같이 탱크본체(110)의 상부에 연결될 수 있으며, 상기 히터부(130)에 의해 가열된 온도가 높은 물이 유출관(11)을 통해 탱크본체(110)의 상부로부터 유출될 수 있다. 이때, 상기 히터부(130)는 탱크본체(110)의 내부나 외부에 구비될 수 있다. 단, 상기 히터부(130)는 상기 탱크본체(110)에 유입되어 저장된 물을 가열할 수 있는 위치라면 탱크본체(110)의 어떠한 위치에라도 제한 없이 구비될 수 있다. 또한, 히터부(130)의 종류 및 구성은 탱크본체(110)에 가열된 물을 저장할 수 있다면 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 상변화물질 충진부(150)는 상기 탱크본체(110)에 구비되며, 상기 히터부(130)에 접촉되어 상기 히터부(130)로부터 공급된 열에 의해 상변화가 이루어지는 상변화물질(P)이 충진될 수 있다. 일반적으로 잠열(latent heat)이란 어떤 물질이 상전이 될 때, 즉 고체에서 액체(또는 액체에서 고체), 액체에서 기체(또는 기체에서 액체)가 될 때 흡수하거나 방출하는 열을 의미하며, 상전이가 일어나지 않은 상태에서 온도 변화에 따라 흡수 또는 방출하는 열인 현열(sensible heat)보다 축열용량이 매우 크다는 특징이 있다. 예를 들어, 물의 경우 섭씨 0도 얼음(고체)에서 물(액체)로 바뀔 때 1g당 80cal(335J)의 열을 흡수하고, 이러한 열은 같은 양의 섭씨 0도의 물을 80도까지 올릴 때 필요한 열량과 같다. 이처럼, 잠열의 큰 열흡수/방출 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 온도를 일정하게 유지시키는 목적으로 사용되는 물질을 잠열 저장물질, 상전이 물질 또는 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이라 한다. 본 발명은 이러한 상변화물질을 온수탱크(100)에 이용하여 상기 온수탱크(100) 내부에 저장된 물의 온도를 일정온도로 유지하는 것에 관한 것이다. 즉, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 상기 히터부(130)에 접촉되게 설치하고 상기 탱크본체(110)에 구비하여 상기 히터부(130)가 작동하면 상기 히터부(130)로부터 열을 전달받아 고체상태에서 액체상태로 변하면서 일정한 양의 에너지를 저장하게 된다. 그리고, 상기 히터부(130)의 작동이 중지되고 온도가 하강하면 액체상태에서 고체상태로 상이 변화하면서 저장된 에너지를 상기 탱크본체(110)에 저장된 물에 방출하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 탱크본체(110)에 저장된 물은 상기 히터부(130)의 작동이 중지된 경우에도 상기 상변화물질 충진부(150)로부터 에너지를 받아 물의 온도를 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 상기 탱크본체(110)에 저장된 온수의 온도를 유지하기 위하여 상기 히터부(130)와 함께 상기 상변화물질(P)이 사용되므로, 상기 온수의 온도를 유지하는데 드는 전력소비량을 줄이고, 전기에너지의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 1 및 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크(100)가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 히터부(130)는, 상기 탱크본체(110)의 외부를 감싸는 밴드형 가열히터(131)로 제공될 수 있다. 또한, 상기 상변화물질 충진부(150)는 상기 탱크본체(110)와 상기 밴드형 가열히터(131) 사이에 구비될 수 있다. 상기 밴드형 가열히터(131)는 상기 탱크본체(110)의 외주면의 일부 또는 전체의 둘레에 설치되어 상기 탱크본체(110)의 내부에 저장된 물을 가열할 수 있다. 또한, 상기 상변화물질 충진부(150)는 상기 밴드형 가열히터(131)와 상기 탱크본체(110) 사이에 구비되어, 상기 밴드형 가열히터(131)와 직접 접촉하여 열을 전달받아 상변화함으로써 에너지를 저장할 수 있다. 이때, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 내부에 상기 상변화물질(P)이 충진되는 하우징(151)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 하우징(151)은 내부에 공간부가 형성되어 상기 공간부에 상기 상변화물질(P)을 충진하고, 상기 탱크본체(110)와 상기 밴드형 가열히터(131) 사이에 구비될 수 있다. 한편 바람직하게, 상기 탱크본체(110)는 내부로 절곡 형성된 수용부(111)를 포함하며, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 상기 수용부(111) 내부에 수용될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수용부(111)는 상기 탱크본체(110)를 절곡하여 홈부를 형성되면서 구성될 수 있고, 상기 하우징(151)은 상기 수용부(111)에 수용되는 형상으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 히터부(130)와 상기 탱크본체(110) 사이의 간격이 좁혀져 효율적으로 히터부(130)의 열을 전달할 수 있으며, 상기 상변화물질 충진부(150)의 설치로 인하여 돌출되는 부분을 감소할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수탱크(100)를 설명한다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 히터부(130)는, 상기 탱크본체(110)의 외부로 감싸는 밴드형 가열히터(131)로 제공되며, 상기 탱크본체(110)는 내벽(113)과 외벽(114) 사이에 공간부를 구비한 이중벽을 포함하고, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 상기 공간부에 상변화물질(P)이 충진될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예는, 상기 본 발명의 일실시예에 따른 온수탱크(100)에 비해, 상변화물질(P)이 상기 탱크본체(110)의 벽체에 직접 구비된다는 점에서 차이가 있다. 도 3을 참조하면, 상기 탱크본체(110)의 벽을 이중벽으로 하고, 상기 이중벽의 내벽(113)과 외벽(114) 사이에 상변화물질(P)을 충진하여, 상기 탱크본체(110)의 외벽(114) 둘레에 설치된 밴드형 가열히터(131)로부터 열원을 전달받을 수 있다. 또한, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 상기 탱크본체(110)의 외벽(114)에 구비됨으로써 탱크본체(110)의 단열효과를 높임과 동시에, 내부에 데워진 물로부터 상변화에 필요한 열을 지원받을 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 온수탱크(100)를 설명한다. 도 4를 참조하면, 상기 히터부(130)는 상기 탱크본체(110) 내부로 삽입고정된 코일형 가열히터(135)로 제공되며, 상기 상변화물질 충진부(150)는, 상기 코일형 가열히터(135)의 표면에 부착될 수 있다. 상기 코일형 가열히터(135)는, 상기 탱크본체(110)의 내부에 설치되어, 상기 탱크본체(110) 내부에 저장되는 물을 일정한 온도로 가열할 수 있다. 이때, 상기 상변화물질 충진부(150)는 상기 코일형 가열히터(135)의 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 코일형 가열히터(135)의 외주면을 따라 형성된 하우징(151)의 내부에 충진될 수 있다. 이에 따라, 상기 상변화물질(P)은 상기 코일형 가열히터(135)로부터 상변화에 필요한 열원을 직접 전달받을 수 있으며, 히터로부터 받은 열로 상변화 하면서 저장된 에너지를 이후 상기 탱크본체(110)에 저장된 물에 방출할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 온수탱크를 이용하면, 탱크본체에 저장된 온수의 온도를 유지하기 위하여 히터부와 함께 상변화물질이 사용되므로, 온수의 온도를 유지하는데 드는 전력소비량을 줄이고, 전기에너지의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 상변화물질 충진부가 히터부와 접촉하도록 설치되므로, 상변화에 필요한 열원을 효율적으로 전달받을 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
100 : 온수탱크 110 : 탱크본체
130 : 히터부 131 : 밴드형 가열히터
135 : 코일형 가열히터 150 : 상변화물질 충진부
151 : 하우징 P : 상변화물질 |
