KR101187929B1 - 스팀보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압의 스팀을 안정적으로 배출할 수 있도록 하는 예열탱크가 구비되어 소규모의 실내공간에 용이하게 설치될 수 있도록 함으로써 스팀보일러의 사용이 편리하고 안정적일 뿐만 아니라, 스팀탱크내의 온도 및 압력 변화에 따른 전기히터를 효율적으로 제어하여 종래의 불안정한 증기압의 변화와 급속한 온도 냉각을 막아 전력의 낭비를 줄임으로써 유지비용을 절약하고, 예열효율성을 높여 신속하게 다량의 스팀을 지속적으로 공급할 수 있는 스팀보일러에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스팀보일러는, 급수를 공급하기 위한 급수펌프와; 전기히터가 구비되어 상기 급수펌프에서 급수관을 통해 공급받은 물을 예열하기 위한 예열탱크와; 공급관을 통해 상기 예열탱크에서 예열된 물을 공급받아 가열하기 위한 전기히터가 구비되고, 상기 전기히터에 의해 가열되어 발생하는 스팀이 배출되기 위한 스팀배출구가 구비된 스팀탱크를; 포함하여 구성된 스팀보일러에 있어서, 상기 예열탱크는, 상기 급수펌프에서 공급되는 급수가 들어오기 위한 입수구가 상기 스팀탱크로 배출되기 위한 출수구보다 아래 방향에 위치하도록 비스듬하게 설치되고, 상기 스팀탱크는, 바닥 부분에서 수평방향으로 길게 설치되는 수평탱크와, 상기 수평탱크의 상부로 길게 설치되는 수직탱크가 일체로 구성되어 내부공간이 가로와 세로로 분기되게 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

스팀보일러{STEAM BOILER}

본 발명은 스팀보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압의 스팀을 안정적으로 배출할 수 있도록 하는 예열탱크가 구비되어 소규모의 실내공간에 용이하게 설치될 수 있도록 함으로써 스팀보일러의 사용이 편리하고 안정적일 뿐만 아니라, 스팀탱크내의 온도 및 압력 변화에 따른 전기히터를 효율적으로 제어하여 종래의 불안정한 증기압의 변화와 급속한 온도 냉각을 막아 전력의 낭비를 줄임으로써 유지비용을 절약하고, 예열효율성을 높여 신속하게 다량의 스팀을 지속적으로 공급할 수 있는 스팀보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기 스팀보일러는 전기에너지로부터 전환된 열에너지로 증기발생탱크 내부로 공급된 물을 가열하여 수증기를 발생시키기 위한 장치이다. 대한민국 등록실용 신안공보 등록번호 제20-0247503호, 대한민국 공개특허공보 특2002-00

13018호, 대한민국 공개특허공보 특1999-0079424호 및 대한민국 공개실용 제94-13123호에는 다양한 전기 스팀보일러가 개시되어 있으며, 이들은 일반적으로 유입된 물과 상기 물로부터 발생된 수증기를 수용하는 증기발생탱크와, 전기에너지를 열에너지로 전환하여 상기 증기발생탱크의 내부로 공급된 물을 가열하도록 상기 증기발생탱크에 설치된 전열기와, 상기 증기발생탱크 내부의 수위를 감지하기 위한 수위센서를 포함하여 구성되는 형태로 되어 있다. 상기 종래의 전기 스팀보일러는 유입구를 증기발생탱크의 내부로 물이 직접 공급되며, 상기와 같은 스팀보일러를 통해 얻어지는 고압의 스팀은 세탁소, 봉제공장, 취사장 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

하지만, 종래의 스팀보일러는 수도관 등을 통해 물이 급수 탱크에 유입되어 체류 되는 상태로 저장된 다음 수조에 곧바로 공급되는 형태이므로 계절적으로 온도가 낮은 차가운 물이 수도관으로부터 급수 탱크를 통해 수조에 급수되는 경우에 수조에서는 이러한 차가운 물이 뜨거운 물과 혼합되면서 수조의 가열온도를 저하시키게 되므로 수조에서 스팀을 발생시키기 위해 가열하는 시간이 많이 걸리게 되어 스팀발생효율이 크게 저하되고 가열온도가 일정하지 않게 되므로 이에 따른 스팀발생량이 불규칙적으로 되기 때문에 스팀공급이 일정하지 못한 문제점이 있었다.

특히, 떡방앗간과 같은 장소에서는 고온의 스팀을 이용하여 떡을 찌기 위해 지속적으로 스팀이 제공될 수 있는 스팀보일러가 요구되고 있는 실정인데, 종래에 사용되던 일반적인 전기 스팀보일러는 가열온도가 일정한 상태로 유지되지 못하여 스팀 배출량과 스팀의 온도가 불안정해지게 되는 것이었고, 이에 따라 전기히터를 사용하는 데 따른 전기소비량이 크게 증가할 뿐만 아니라, 보일러 가동이 중단되는 경우에는 곧바로 난방관에 있는 고온수의 냉각이 급속히 진행되기 때문에 스팀의 신속한 배출을 위해 주기적으로 보일러를 작동시켜 예열하여 사용하여야 하는 등 난방비용이 과도하게 발생되어 경제적인 부담이 커지게 되는 것이었다.

이에, 종래의 기술 대한민국등록실용신안 제20-0451625호 "전기 스팀보일러"에서는 횡형으로 구비되어 받침대(110a)에 안착되게 설치되는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 내부에 수직으로 분리구획되는 차단벽(115)을 설치하여 일측은 수조(120)이고, 타측은 상기 수조(120)로 급수가 이루어지는 급수탱크(130)로 구성되어 상기 수조(120)에는 다수의 히터(122)가 횡설되도록 이루어지며, 상기 급수탱크(130)의 입수구(132)는 물을 유입시키는 펌프(134)가 설치되고 출수구(136)는 체크밸브(137)를 거쳐 급수관(139)을 통해 수조(120)로 급수가 이루어지도록 하고, 스팀실(145)을 구비하기 위한 스팀통체(140)가 직립상태로 설치되어 상기 수조(120)의 상부 중앙부분에 상향개구시킨 개구부(124)의 둘레에 스팀통체(140) 하단이 용접되는 형태로 부착되어 수조(120)내의 물이 스팀실(145)에 유통될 수 있도록 하며, 상기 스팀통체(40)의 상측에는 수위감지봉(150)이 설치되어 스팀실(145) 내에 직립되게 설치되도록 구성되어 수조 내의 물을 히터로 가열하여 고온의 스팀(증기)을 다량 발생시키는 스팀보일러에서 수조에 공급하기 위한 급수 탱크의 물이 수조의 가열된 열원에 의해 예열되어 공급되도록 함으로써 스팀을 안정적으로 공급할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 상기와 같은 기술은 상기 급수탱크(130)를 수조(120)의 히터(122)에 의한 열원이 상기 차단벽(115)을 통과하여 전달되는 형태로 구성되어 있는 것으로, 보일러를 초기 시동하여 예열시키기에는 많은 시간과 전력이 사용되기 때문에 효율적이지 못한 것이며, 상기 수조(120)의 가열온도가 낮아지면 탱크 내부의 물의 온도가 급격히 떨어져 증기압도 급격히 떨어지게 되며, 이에 따라 상기 급수탱크(130)의 내부의 물도 급속하게 냉각되어 버리는 문제점이 발생될 수 있는 것이므로 보일러의 재시동을 위한 전력이 과도하게 소모될 수 있는 것이고, 이러한 현상은 상기 히터(122)가 오랜 시간 동작되지 않았을 때 그 냉각속도가 더욱 빠르게 이루어지므로 효율적이지 못한 것이다.

또한, 통상적으로 급수 탱크 내부의 물은 대류되면서 가열되는데, 상기 대류가 원활하게 이루어져야 물이 빨리 가열되어 수증기가 빨리 발생된다. 그런데, 상기의 기술은 수조(120)와 스팀통체(140)가 용접을 통해 직립 방향으로 높게 설치됨으로써 단순하게 냉크 내의 물 수위가 높아지도록 하고 있어 물이 가열되는 부분이 한 곳에 집중되어 있어 물의 대류에 의한 순환에 도움을 주는 특별한 구조로 이루어지 않는 것이며, 수위를 감지하기 위한 수위감지봉(150)이 상기 수조(120) 내부에 설치됨으로써 증기량이 많아지거나 물이 끓어 상기 수위감지봉(150)이 오작동되는 문제점을 갖는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 급수가 공급되는 예열탱크를 구비하여 예열된 급수부터 우선적으로 스팀탱크에 유입되도록 함으로써 예열효율성을 높여 신속하게 다량의 스팀이 발생되도록 하고, 스팀탱크의 내부 구조를 개선시켜 스팀탱크 내에 물의 대류가 원활하게 이루어져 고온수가 증발로 인한 스팀실의 스팀 발생이 보다 신속하게 이루어지도록 함으로써 고압의 스팀을 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 탱크 내의 지나친 압력상승 및 온도상승 변화에 따라 자동으로 다수개의 전기히터를 효율적으로 제어하여 과도한 온도상승과 냉각이 급속하게 이루어지는 것을 예방하여 과도하게 공급되는 전력의 낭비를 줄임으로써 유지비용을 절약하고, 사용이 편리하고 안정적인 스팀보일러를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스팀보일러는, 급수를 공급하기 위한 급수펌프와; 전기히터가 구비되어 상기 급수펌프에서 급수관을 통해 공급받은 물을 예열하기 위한 예열탱크와; 공급관을 통해 상기 예열탱크에서 예열된 물을 공급받아 가열하기 위한 전기히터가 구비되고, 상기 전기히터에 의해 가열되어 발생하는 스팀이 배출되기 위한 스팀배출구가 구비된 스팀탱크를; 포함하여 구성된 스팀보일러에 있어서, 상기 예열탱크는, 상기 급수펌프에서 공급되는 급수가 들어오기 위한 입수구가 상기 스팀탱크로 배출되기 위한 출수구보다 아래 방향에 위치하도록 비스듬하게 설치되고, 상기 스팀탱크는, 바닥 부분에서 수평방향으로 길게 설치되는 수평탱크와, 상기 수평탱크의 상부로 길게 설치되는 수직탱크가 일체로 구성되어 내부공간이 가로와 세로로 분기되게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 스팀보일러는, 상기 스팀탱크내의 수위를 감지하기 위한 수위감지부와; 상기 스팀탱크내의 압력을 측정하기 위한 압력센서와; 상기 스팀탱크내의 온도를 측정하기 위한 온도센서와; 상기 수위감지부에서 감지된 수위에 따라 상기 급수펌프의 동력을 온오프 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 따라 상기 예열탱크와 스팀탱크의 전기히터에 인가되는 전력을 온오프 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 스팀보일러는, 상기 스팀탱크의 전기히터는 복수개로 구성되되, 상기 제어부는, 상기 스팀탱크 내부의 온도가 설정된 온도를 유지하도록 상기 온도센서에서 측정된 온도범위의 변화에 따라 상기 복수개의 전기히터 각각의 전원을 순차적으로 인가 및 차단하고, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정최고값을 초과한 경우 상기 스팀탱크의 전기히터 전부 및 상기 예열탱크의 전기히터를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 스팀보일러는 예열효율성을 높여 신속하게 다량의 스팀이 발생되도록 하고, 스팀탱크 내에 물의 대류가 원활하게 이루어져 고온수가 증발로 인한 스팀실의 스팀 발생이 보다 신속하게 이루어지도록 함으로써 고압의 스팀을 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 탱크 내의 과도한 온도상승과 냉각이 급속하게 이루어지는 것을 예방하여 과도하게 공급되는 전력의 낭비를 줄임으로써 유지비용을 절약하고, 스팀보일러의 사용이 편리하고 안정적인 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 전기 스팀보일러를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러의 실시예를 개략적으로 도시한 측면도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 스팀보일러를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러의 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러는, 급수펌프(10), 예열탱크(20), 스팀탱크(30), 수위감지부(40), 압력센서(50), 온도센서(60), 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러는 세탁소, 봉제공장, 취사장, 방앗간 등 주로 일상 생활과 밀접한 장소에 비치되어 사용이 편리하도록 설치된 것을 특징으로 한다. 이에, 본 발명 스팀보일러는 앵글 형태로 간편하게 제작될 수 있는 이동형 본체(1) 내에 설치되는 것으로 바닥 부분에는 이동이 편리하도록 캐스터(1a)가 설치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기 이동형 본체(1)의 내부가 노출된 형태로 구성되어 있지만, 설치되는 장소에 따라 상기 이동형 본체(1)의 내부를 가리는 형태로 구성될 수 있을 것이다.

상기 급수펌프(10)는 후술하기 위한 상기 예열탱크(20) 및 스팀탱크(30) 내에 급수를 공급하기 위한 것으로 상기 제어부(70)를 통해 작동되도록 상기 이동형 본체(1) 내측에 고정되게 설치된다.

상기 예열탱크(20)는 상기 급수펌프(10)에서 상기 스팀탱크(30)에 급수되는 물을 예열하기 위한 것으로, 탱크 내부의 물을 가열하기 위한 전기히터(21)가 구비되어 상기 급수펌프(10)에서 급수관(15)을 통해 공급받은 물을 예열할 수 있도록 한다. 상기 전기히터(21)는 전원이 인가되면 발열되는 전기히터봉인 것으로 물을 가열하기 위해 보일러 탱크 내에 설치될 수 있는 통상적으로 사용되는 발열수단이다.

상기 스팀탱크(30)는 상기 예열탱크(20)와 연결된 공급관(25)을 통해 상기 예열탱크(20)에서 예열된 물을 공급받아 가열시키기 위한 구성이다. 상기 스팀탱크(30)는 상기 이동형 본체(1) 내부 바닥부분에 구비될 수 있는 받침대 상부에서 수평 방향으로 길게 설치되는 수평탱크(31)와 상기 수평탱크(31) 상부로 수직한 방향으로 길게 설치되는 수직탱크(32)가 일체로 구성되어 내부공간이 가로와 세로 방향으로 분기되게 형성된다.

상기 수평탱크(31)는 탱크 내부의 물을 가열시키기 위한 전기히터(33) 즉, 상기 예열탱크(20)에 설치된 것과 같은 전기히터봉이 설치되고, 상기 공급관(25)을 통해 상기 예열탱크(20)로부터 물을 공급받을 수 있도록 길이 방향으로 긴 원통형으로 형성되어 내부에 물이 채워질 수 있도록 한다.

상기 수직탱크(32)는 상기 수평탱크(31) 내부의 전기히터(33)에 의해 가열된 물이 상승하여 채워질 수 있도록 상기 수평탱크(31)와 내부가 통하게 형성되는데, 상부에는 스팀이 배출될 수 있는 스팀배출구(30a)가 구비되고, 물이 채워지는 내측 상부 공간으로 스팀실(35)이 구비되도록 수직 방향으로 긴 원통형으로 형성된다.

또한, 상기 스팀탱크(30)는 상술한 바와 같이 상기 수평탱크(31) 및 수직탱크(32)의 내부공간이 통하도록 외측이 서로 융접되어 일체로 형성됨으로써 각각의 내부공간이 서로 분기되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는데, 상기 수평탱크(31)는 수평 방향 즉, 가로 방향으로 면적이 넓게 형성되고, 상기 수직탱크(32)는 상기 수평탱크(31)의 중앙 상부에서 수평 방향 즉, 세로 방향으로 면적이 넓어지도록 형성된다. 이와 같은 구조를 통해 본 발명 스팀보일러는 다음과 같은 작용효과가 발생하게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 예열탱크(20)를 통해 예열된 물이 상기 수평탱크(31) 내부로 유입되면 상기 스팀탱크(30) 내부에 채워진 물이 상기 수평탱크(31) 내에 설치된 전기히터(33)에 의해 가열이 진행되면서 뜨거워진 물은 상기 수평탱크(31) 상부로 설치되어 폭 방향으로의 면적이 좁아지게 설치된 상기 수직탱크(32) 방향으로 이동하기 위해서 스팀탱크(30) 내부에 담긴 물의 대류 현상이 활발하게 이루어지게 된다. 이는, 상기 전기히터(33)의 가열온도가 상승함에 따라 대류 현상이 더욱 활발하게 이루어질 수 있는 것이며, 이에 따라 상기 수직탱크(32) 내의 스팀실(35)에 다량의 스팀을 신속하게 제공할 수 있게 되고, 상기 스팀배출구(30a)를 통해 스팀탱크(30) 외부로 신속하고 안정적인 스팀배출량을 공급할 수 있게 된다.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 예열탱크(20)는 상기 스팀탱크(30) 측부에 브라켓으로 고정되는데, 상기 급수펌프(10)에서 공급되는 물이 들어오는 입수구(20a)가 상기 스팀탱크(30)로 배출되기 위한 출수구(20b)보다 아래 방향에 위치하도록 비스듬하게 설치된 것을 특징으로 한다. 이와 같이 설치된 상기 예열탱크(20)는 다음과 같은 작용효과가 발생된다.

상기 예열탱크(20)는 상술한 바와 같이 상기 급수펌프(10)에서 공급되는 급수가 들어오는 입수구(20a)가 상기 스팀탱크(30)로 배출되기 위한 출수구(20b)보다 아래 방향에 위치하게 된다. 이와 같이 설치된 상기 예열탱크(20)는 탱크 내부로 급수된 물이 상기 전기히터(21)에 의해 우선적으로 가열되면서 탱크 내의 활발한 대류 현상을 유도하게 되고, 가열된 급수 중 고온의 급수가 상기 출수구(20b)를 통해 상기 스팀탱크(30)로 우선 배출되도록 한다. 따라서, 상기 스팀탱크(30)에는 상기 예열탱크(20)에서 예열을 거친 물이 공급되므로 유입되는 물의 온도에 편차가 발생하는 경우, 예를 들어 계절적으로 낮은 온도의 차가운 물이 수도관 등을 통해 유입이 되더라도 예열탱크(20)를 통해 예열된 물이 스팀탱크(30)에 급수되어 스팀(증기)를 발생시킬 수 있게 되므로 안정적이고, 신속하게 스팀을 공급할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 작용 효과는 상기 예열탱크(20) 및 상기 스팀탱크(30)의 상호간에 유기적인 결합을 통해 발생되는 것으로 종래의 일반적인 구조로 이루어진 급수탱크에 물을 가열하여 스팀을 배출하는 기술에 비해 지속적인 스팀량을 안정되게 제공할 수 있게 되고, 이하에서 추가로 후술하게 되는 구성요소들의 편리한 제어를 통해 지속적인 스팀을 제공하는데에 따른 열효율을 더욱 극대화할 수 있도록 하게 된다.

상기 수위감지부(40)는 상기 스팀탱크(30)내의 수위를 감지하기 위한 구성이다. 종래의 전기 스팀보일러는 증기발생탱크의 수위를 감지하기 위한 수위센서가 상기 증기발생탱크 내부에 설치됨으로써 증기량이 많아지거나 물이 끓어 상기 수위센서에 튀김으로써 수위센서가 오작동되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명의 일실시예에서는 상기 수위감지부(40)가 상기 수직탱크(32) 외측에서 수직 방향으로 연장된 원통형 관에 검수콕 등이 구비된 수주관으로 이루어져 수위센서와 같은 오작동이 발생되지 않으며, 상기 수위감지부(40)와 같은 수주관에 전극봉을 삽입하고, 그 전극에 흐르는 전류의 유무에 따라 보일러 수위의 상태를 검출하며, 검출한 수위를 전기 신호로 변환하여 상기 제어부(70)에 신호를 전달할 수 있게 연결하고, 상기 제어부(70)의 조작 신호에 의해 회로를 개폐하여, 급수 조절기나 저수위 차단기의 기능을 할 수 있도록 한 것이다. 이와 같은 수위감지부(40)는 전극식 수위 검출기의 형태로 구조가 간단하고, 전극봉의 수를 증가함에 따라 수위 제어, 저수위 차단, 고수위 경보 등 임의의 신호를 얻을 수 있어 종래의 스팀탱크 내부에 설치되는 수위감지센서에 비해 고장률과 오작동이 감소하게 되는 효과를 가질 수 있는 것이다.

상기 압력센서(50)는 상기 스팀탱크(30) 내의 압력을 감지하여 상기 제어부(70)에 설정된 압력 이상임을 감지하면 상기 제어부(70)의 제어신호에 의해 스팀압력변(도면미도시) 등의 장치를 통해 자동으로 배기작동이 이루어지도록 하기 위한 구성이다. 상기 압력센서(50)는 후술하기 위한 상기 제어부(70)에서 자동으로 제어할 수 있도록 구성된 것이며, 상기 제어부(70)에 설치될 수 있는 디스플레이 장치와 상기 스팀배출구(30a) 주변에 설치될 수 있는 스팀압력계 등을 통해 모니터링 할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 온도센서(60)는 상기 스팀탱크(30) 내의 온도를 측정하기 위한 구성으로, 상기 수직탱크(32) 상부에서 탱크 내측으로 길게 입설되는 온도측정봉(61)에 의해 실시간으로 측정하여 사용자로부터 모니터링할 수 있게 함과 동시에, 상기 제어부(70)에서 설정된 온도범위의 변화에 따라 상기 제어부(70)에서 상기 급수펌프(10)의 가동을 제어하여 상기 예열탱크(20) 및 스팀탱크(30) 내에 공급되는 급수량을 조절하고, 상기 전기히터(21,33)의 가동을 제어하여 상기 스팀탱크(30) 내의 온도를 조절할 수 있도록 한다.

상기 제어부(70)는 상기 수위감지부(40)에서 감지된 수위에 따라 상기 급수펌프(10)의 동력을 온오프 제어하고, 상기 온도센서(60)에서 측정된 온도에 따라 상기 예열탱크(20)와 스팀탱크(30)의 전기히터(21,33)에 인가되는 전원을 온오프 제어하기 위한 구성이다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러는, 상기 스팀탱크(30)는 상기 수평탱크(31)에 설치되는 전기히터(33)가 다수개로 구성되되, 상기 제어부(70)는 상기 스팀탱크(30) 내부의 온도가 설정된 온도를 유지하도록 상기 온도센서(60)에서 측정된 온도범위의 변화에 따라 상기 복수개의 전기히터(33) 각각의 전원을 순차적으로 인가 및 차단하고, 상기 온도센서(60)에서 감지된 온도가 설정최고값을 초과한 경우 상기 스팀탱크(30)의 전기히터(33) 전부 및 상기 예열탱크(20)의 전기히터(21)를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성들과 상기 제어부(70)의 제어를 통한 스팀보일러의 동작 과정을 통해 발생되는 작용효과를 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러는 상기 스팀탱크(30)의 전기히터(33)가 두 개 이상 다수개로 이루어질 수 있는 것으로 본 발명의 일실시예에서는 스팀탱크(30)에 세 개의 전기히터(33)가 상기 제어부(70)를 통해 각각 동작할 수 있도록 구성되는데, 이 전기히터(33)는 각각 제1 히터봉(331), 제2 히터봉(332), 제3 히터봉(333)으로 구성된다. 이 때문에, 상기 제어부(70)는 상기 스팀탱크(30)의 전기히터(33)와 상기 예열탱크(20)의 전기히터(21)를 상기 온도센서(60)에서 측정된 온도범위의 변화를 통해 각각 제어할 수 있게 되며, 상기와 같은 제어 방법은 다음과 같은 온도범위의 감지단계가 설정되어 그 범위에 따라 상기 제어부(70)에 제어신호가 전달될 수 있도록 하게 된다.

우선, 상기 제어부(70)에서 설정될 수 있는 온도범위의 감지단계는 상기 온도센서(60)에서 측정되는 온도범위 감지단계가 2단계 이상으로 이루어지도록 설정될 수 있는 것이다. 이에, 본 발명의 일실시예에서는 상기 제어부(70)에서 총 4단계의 온도범위 감지단계로 이루어지도록 구성되는데, 상기 제어부(70)에 설정되는 온도범위의 감지단계가 제1단계 감지단계(Tｌ), 제2단계 감지단계(Tｍ), 제3단계 감지단계(Tｈ), 제4단계 감지단계(Tｏ)로 설정되어 설정 온도의 최저값과 최고값의 범위 안에서 순차적으로 단계가 진행될 수 있도록 제어하게 된다. 예를 들어, 상기 스팀탱크(30) 내부의 온도를 일정 온도로 유지하도록 사용자가 임의로 설정한 설정온도값이 120°이고 설정최고값이 150°인 경우, 설정값과 최고값의 범위가 120°부터 150°까지이고 이때, 제1단계 감지단계(Tｌ)는 120°~130°, 제2단계 감지단계(Tｍ)는 130°~140°, 제3단계 감지단계(Tｈ)는 140°~150° 정도로 각각의 온도범위가 설정될 수 있을 것이며, 제4단계 감지단계(Tｏ)는 150°를 초과하는 온도에 도달할 경우 상기 제어부(70)로부터 제어 신호가 전달될 수 있도록 설정될 수 있는 것으로, 지속적으로 안정된 스팀을 발생시킬 수 있고 설정최고값이 고압으로 팽창된 압력에 의한 위험수위를 초과하지 않는 범위 안에서 바람직한 온도를 정하여 설정될 수 있는 것이다.

도 3을 참조하면, 상기와 같은 온도범위 감지단계를 통해 상기 제어부(70)는 다음과 같이 제어를 하게 된다. 우선, 상기 예열탱크(20) 및 스팀탱크(30) 내부에 담긴 물을 가열하기 위해서 초기 시동하는 경우에는 상기 제어부(70)에서 모든 가열수단에 전력을 인가하도록 제어 신호를 출력하여 사용자가 미리 설정한 온도에 미치기까지 상기 전기히터(21,33)에 인가되는 전원을 ON 신호로 계속 유지하게 된다. 그리고, 설정된 온도에 도달한 후 설정 온도 이상으로 점차적으로 온도가 상승함에 따라 상기 온도센서(60)에서 감지되는 온도가 제1단계 감지단계(Tｌ)에 해당하는 온도일 경우, 상기 제어부(70)에서 상기 제1 히터봉(331)에 공급되는 전원을 차단하도록 제어 신호를 출력하게 된다. 또한, 제2단계 감지단계(Tｍ)에 해당하는 온도일 경우에는 상기 제어부(70)에서 상기 제2 히터봉(332)에 공급되는 전원을 추가로 차단하는 제어 신호를 출력하며, 제3단계 감지단계(Tｈ)에 해당하는 온도일 경우에는 제3 히터봉(333)에 공급되는 전원을 추가로 차단하여 순차적으로 제1 히터봉(331) 내지 제3 히터봉(333)을 차례로 차단시킬 수 있게 되는 것이다. 그리고, 상기 온도센서(60)에서 감지되는 온도가 최종 단계인 제4단계 감지단계(Tｏ)에 도달할 경우 즉, 상기 제어부(70)로부터 설정된 온도범위의 설정최고값을 초과한 경우에는 상기 제1 히터봉(331) 내지 제3 히터봉(333) 전부에 공급되는 전원를 차단하도록 제어신호를 출력함과 동시에, 상기 예열탱크(20)의 전기히터(21)에 공급되는 전원을 함께 차단하여 급수된 물을 가열하는 모든 가열수단을 차단하여 탱크 내의 과도한 온도상승과 압력팽창으로 인한 위험을 예방할 수 있도록 한다. 이때, 상기 스팀탱크(30) 내에 물이 일정 온도 이하로 냉각되는 것을 예방하기 위해 상기 제어부(70)를 통해 미리 최저 온도값을 설정하는 것이 바람직한 것이고, 설정 온도값을 현재의 온도보다 높게 설정되도록 변경할 경우 상술한 바와 같은 온도범위 감지단계가 차단 신호에서 작동 신호 즉, OFF신호에서 ON신호로 변경되어 순차적으로 다시 상기와 같은 온도범위 감지단계가 반복되면서 제1단계 감지단계(Tｌ)에서 제4단계 감지단계(Tｏ)에 해당하는 온도 중 설정온도값에 도달하는 온도까지 상승하도록 상기 제1 히터봉(331) 내지 제3 히터봉(333)에 전원을 공급하기 위한 제어 신호를 출력하게 된다.

또한, 상기와 같은 작동은 상기 제어부(70)를 통해 자동 또는 수동으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직한 것이며 이때, 상기 온도센서(60)를 통해 고온에서 점차적으로 냉각되는 물의 온도 차이를 계속적으로 감지함으로써 상기 제어부(70)에서 새롭게 설정된 설정온도값에 해당되는 온도가 일정하게 유지되도록 온도범위를 상기 실시예와 같이 몇몇 단계로 세분화하여 설정된 온도값에 따라 상기 전기히터(21,33)에 인가되는 전력을 최소화하도록 조절할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 스팀보일러는 상기와 같은 제어부(70)의 제어를 통해 과도한 온도 상승으로 인한 열손실을 예방함은 물론, 스팀 배출에 따른 급격한 압력손실을 빠르게 보상할 수 있도록 제어할 수 있어 탱크 내부의 압력 변화폭을 최소화하여 안정적인 스팀을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 설정 온도에 따라 소비되는 전력을 더욱 세밀하게 조절할 수 있어 스팀을 발생시키기 위한 스팀보일러 유지에 따른 연료비를 절감하여 경제적인 부담을 해소할 수 있는 것이다.

또한, 상기 예열탱크(20) 및 스팀탱크(30)의 유기적인 결합 작용과 상기 제어부(70)의 편리한 제어를 통해 설정된 온도범위에 보다 신속하게 도달할 수 있도록 함과 동시에, 일정 온도를 유지하여 고압의 스팀을 지속적으로 제공할 수 있도록 함으로써 열효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 발생되는 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 스팀보일러는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>
1 이동형 본체 1a 캐스터
10 급수펌프 15 급수관
20 예열탱크 20a 입수구
20b 출수구 21 전기히터
25 공급관 30 스팀탱크
30a 스팀배출구 31 수평탱크
32 수직탱크 33 전기히터
331 제1 히터봉 332 제2 히터봉
333 제3 히터봉 40 수위감지부
50 압력센서 60 온도센서
61 온도측정봉 70 제어부

Claims (3)

1. 급수를 공급하기 위한 급수펌프와; 전기히터가 구비되어 상기 급수펌프에서 급수관을 통해 공급받은 물을 예열하기 위한 예열탱크와; 공급관을 통해 상기 예열탱크에서 예열된 물을 공급받아 가열하기 위한 전기히터가 구비되고, 상기 전기히터에 의해 가열되어 발생하는 스팀이 배출되기 위한 스팀배출구가 구비된 스팀탱크를; 포함하여 구성된 스팀보일러에 있어서,
   상기 예열탱크는, 상기 급수펌프에서 공급되는 급수가 들어오기 위한 입수구가 상기 스팀탱크로 배출되기 위한 출수구보다 아래 방향에 위치하도록 비스듬하게 설치되고,
   상기 스팀탱크는, 바닥 부분에서 수평방향으로 길게 설치되는 수평탱크와, 상기 수평탱크의 상부로 길게 설치되는 수직탱크가 일체로 구성되어 내부공간이 가로와 세로로 분기되게 형성된 것을 특징으로 하는 스팀보일러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스팀탱크내의 수위를 감지하기 위한 수위감지부와;
   상기 스팀탱크내의 압력을 측정하기 위한 압력센서와;
   상기 스팀탱크내의 온도를 측정하기 위한 온도센서와;
   상기 수위감지부에서 감지된 수위에 따라 상기 급수펌프의 동력을 온오프 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 따라 상기 예열탱크와 스팀탱크의 전기히터에 인가되는 전력을 온오프 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스팀보일러.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스팀탱크의 전기히터는 복수개로 구성되되,
   상기 제어부는, 상기 스팀탱크 내부의 온도가 설정된 온도를 유지하도록 상기 온도센서에서 측정된 온도범위의 변화에 따라 상기 복수개의 전기히터 각각의 전원을 순차적으로 인가 및 차단하고,
   상기 온도센서에서 감지된 온도가 설정최고값을 초과한 경우 상기 스팀탱크의 전기히터 전부 및 상기 예열탱크의 전기히터를 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스팀보일러.

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