KR20130058095A

KR20130058095A - 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러

Info

Publication number: KR20130058095A
Application number: KR1020110123916A
Authority: KR
Inventors: 조근제
Original assignee: 조근제
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-06-04

Abstract

본 발명은 보일러탱크 내부에 형성되는 물의 온도구배를 없애고, 배출되는 물의 온도가 보일러탱크 내부에서도 고온의 물이 먼저 배출될 수 있도록 하며, 히터봉에 쌓이는 스케일의 발생을 억제하면서도 배출되는 물의 온도를 더욱 정확하게 유지할 수 있는 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러에 관한 것으로서, 일측에서 타측까지 장형의 원통 형상으로 수평설치된 보일러탱크와, 상기 보일러탱크의 일측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제1그룹 히터봉과, 상기 복수의 제1그룹 히터봉과 대칭되도록 상기 보일러탱크의 타측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제2그룹 히터봉과, 상기 보일러탱크의 일측 상부와 연결되어 저온의 물이 유입되는 입수관과, 상기 보일러탱크의 타측 상부와 연결되어 상기 제1그룹 히터봉 또는 제2그룹 히터봉에 의해 가열된 고온의 물이 배출되는 출수관과, 상기 보일러탱크의 하부와 연결되고, 관로를 개폐하는 배수개폐밸브가 구비된 배수관을 포함하여 이루어진다.

Description

양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러{ELECTRIC BOILER FOR INSTALLING TWO-WAY HEATING PIPES}

본 발명은 보일러탱크로 입수되는 물을 온수 또는 난방수로 사용하는데 적합한 온도로 가열하기 위하여 전기저항에 의한 히터봉이 설치되는 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 난방기기는 열원의 종류에 따라 전기식, 가스식 또는 석유식 등으로 구분되고, 난방방식에 따라 히터펌프식 또는 히터가열식으로 구분된다.

히터펌프식은 냉동사이클의 발열부(응축기)와의 열교환을 통해 열매체를 가열하는 방식이고, 히터가열식은 발열체가 열매체를 직접적으로 가열하는 방식이다.

히터가열식의 발열체에는 시이즈히터, 반도체소자의 일종인 PTC, 램프히터 등이 있다. 이 중에서 시이즈히터는 스텐레스 등의 파이프 속에 절연체와 함께 열선을 봉입하여 만든 것으로서 고열을 얻을 수 있고 수명이 길어서 전기보일러 등에서 물을 직접 가열하는 용도로 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 히터가열식 전기보일러의 발열체를 봉형상의 히터라고 하여 히터봉으로 불리우는데, 히터봉의 내부에 설치된 열선에 전류를 흘려 전기저항에 따라 열을 발생시켜 물을 온수 또는 난방수로 사용한다.

이러한 히터봉이 설치되는 전기보일러의 경우 물을 수용하는 보일러탱크의 설치방식에 따라 수직식 또는 수평식으로 분류할 수 있고, 물의 수용량에 따라 대용량 또는 소용량으로 분류할 수 있다. 소용량의 전기보일러는 보통 수직식으로 설치되고, 보일러탱크 내에 설치되는 히터봉의 개수도 적다.

그러나, 대용량의 전기보일러의 경우 수평형으로 설치되며, 보일러탱크 내에 많은 수의 히터봉이 설치되어 보일러탱크에 유입 및 배출되는 많은 양의 물을 한번에 가열할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 히터봉이 설치된 전기보일러를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 측단면도이다,

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 히터봉이 설치된 전기보일러는, 수평으로 설치된 원통형 보일러탱크(10)와, 상기 보일러탱크(10)의 일측면을 관통하여 상기 보일러탱크(10)의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 히터봉(20)과, 상기 보일러탱크(10)의 일측 상부와 연결되어 저온의 물이 유입되는 입수관(30)과, 상기 보일러탱크(10)의 타측 하부와 연결되어 상기 히터봉(20)에 의해 가열된 고온의 물이 배출되는 출수관(40)을 포함하여 이루어진다. 상기 입수관(30) 및 출수관(40)은 각각 난방수를 운반 및 회수하는 난방관(미도시)과 각각 연결되어 있다.

또한, 상기 입수관(30)의 관로 상에는 난방관을 지난 저온의 물이 보일러탱크(10)로 유입되도록 보일러펌프(50)가 구비되고, 전기보일러의 조립, 운반 및 설치를 위하여 입수관(30)의 관로를 개폐하는 입수개폐밸브(60)가 구비된다. 출수관(40)의 경우에도 역시 출수개폐밸브(70)가 관로 상에 구비되고, 출수관(40)이 보일러탱크(10)의 타측 하부와 연결되는 이유는 히터봉(20)의 교체 및 수리시 보일러탱크(10) 내부의 물을 제거할 때 출수관(40)의 출수개폐밸브(70)를 열어 물을 배출하기 위한 것이다.

한편, 출수관(40)에는 온도센서(80)가 구비되어 출수관(40)으로부터 배출되는 고온의 물이 과열되는지 여부를 감지하여 히터봉(20)의 작동을 제어하기 위한 것이다. 즉, 출수관(40)으로 배출되는 고온의 물이 설정된 과열온도에 도달하기 전까지는 히터봉(20)을 작동시키되, 온도센서(80)로부터 설정된 과열온도에 도달하면 히터봉(20)의 작동을 중지시켜 출수관(40)으로 배출되는 물의 온도를 적절하게 유지하기 위한 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 히터봉이 설치된 전기보일러의 경우, 보일러탱크(10) 내부의 물을 제거하기 위한 출수관(40)의 연결 위치가 보일러탱크(10)의 타측 하부에 설치되므로 도 2에 도시된 바와 같이 입수관(30)으로부터 보일러탱크(10) 내부로 물이 유입된 후 진행경로를 살펴볼 때 타측 상부의 고온의 물이 출수관(40)으로 배출되지 못하고 정체되어 보일러탱크(10) 내부가 과열 및 파손될 위험이 있다.

더욱이, 히터봉(20)이 보일러탱크(10)의 일측에만 과다하게 설치되어 보일러탱크(10)의 단면적은 커지고, 히터봉(20)을 지나는 물에 의해 히터봉(20)에 물에 포함된 철분, 미네랄 또는 유리질 등의 스케일이 쌓여 히터봉(20)의 전열효율이 점점 떨어지는 문제와 함께, 물의 온도에 따른 밀도차이에 의해 상하로 온도구배가 심화되어 유입 및 배출되는 물의 효율적인 가열이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있다.

특히, 출수관(40)에 설치되는 온도센서(80)에 의해 보일러탱크(10)로부터 출수되는 물의 온도가 과열상태임을 확인하더라도 이때는 보일러탱크(10) 내의 타측 상부에 정체된 물의 온도는 과열온도를 훨씬 지난 상태이고, 히터봉(20)의 작동을 중지하더라도 과열온도를 훨씬 넘은 고온의 물이 출수관(40)으로 출수되면서 난방관으로 공급되는 물의 온도를 적절하게 유지하기 어렵다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 보일러탱크 내부에 형성되는 물의 온도구배를 없애고, 배출되는 물의 온도가 보일러탱크 내부에서도 고온의 물이 먼저 배출될 수 있도록 하며, 히터봉에 쌓이는 스케일의 발생을 억제하면서도 배출되는 물의 온도를 더욱 정확하게 유지할 수 있는 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러는, 일측에서 타측까지 장형의 원통 형상으로 수평설치된 보일러탱크와, 상기 보일러탱크의 일측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제1그룹 히터봉과, 상기 복수의 제1그룹 히터봉과 대칭되도록 상기 보일러탱크의 타측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제2그룹 히터봉과, 상기 보일러탱크의 일측 상부와 연결되어 저온의 물이 유입되는 입수관과, 상기 보일러탱크의 타측 상부와 연결되어 상기 제1그룹 히터봉 또는 제2그룹 히터봉에 의해 가열된 고온의 물이 배출되는 출수관과, 상기 보일러탱크의 하부와 연결되고, 관로를 개폐하는 배수개폐밸브가 구비된 배수관을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 입수관의 관로를 개폐하는 입수개폐밸브와, 상기 입수관의 관로 상에 설치되어 상기 보일러탱크의 내부로 저온의 물을 유입시키는 보일러펌프와, 상기 출수관의 관로를 개폐하는 출수개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보일러탱크의 중앙 상부에 구비된 보일러온도센서와, 상기 출수관에 구비된 출수온도센서와, 상기 보일러온도센서 및 출수온도센서로부터 신호를 받아 상기 제1그룹 히터봉 및 제2그룹 히터봉의 작동을 각각 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 보일러온도센서로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제2그룹 히터봉의 작동을 중지하고, 상기 출수온도센서로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제1그룹 히터봉의 작동을 중지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러는, 입수관 및 출수관의 보일러탱크에 대한 연결방향을 각각 일측 상부 및 타측 상부에 두고, 보일러탱크를 작은 단면적에 길이를 길게 형성하여 일측 및 타측에 각각 제1그룹 히터봉 및 제2그룹 히터봉을 양방향으로 대칭되게 설치함으로써, 보일러탱크 내부에 형성되는 물의 온도구배를 없애고, 배출되는 물의 온도가 보일러탱크 내부에서도 고온의 물이 먼저 배출될 수 있도록 하며, 히터봉에 쌓이는 스케일의 발생을 억제할 수 있다.

특히, 보일러온도센서 및 출수온도센서로부터 감지되는 신호를 전송받은 제어부가 각각의 제1그룹 히터봉 및 제2그룹 히터봉의 작동을 제어함으로써, 배출되는 물의 온도를 더욱 정확하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 히터봉이 설치된 전기보일러를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 실시예의 측단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치된 전기보일러의 일 실시예를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 측단면도이며,
도 5는 도 4의 실시예에서 배수관이 개폐된 상태를 도시한 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러는, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 보일러탱크(100), 제1그룹 히터봉(200), 제2그룹 히터봉(300), 입수관(400), 출수관(500) 및 배수관(600)을 포함하여 이루어진다. 또한, 보일러온도센서(110), 입수개폐밸브(410), 보일러펌프(420), 출수개폐밸브(510), 출수온도센서(520) 및 배수개폐밸브(610)를 더 포함할 수 있다.

보일러탱크(100)는 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 일측에서 타측까지 장형의 원통 형상으로 수평설치된다. 도 1 및 2의 종래기술과 비교할 때, 같은 용량을 기준으로 본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치된 전기보일러의 보일러탱크(100)는 단면적이 1/2이고, 길이가 2배이다.

제1그룹 히터봉(200)은 복수가 구비되어 상기 보일러탱크(100)의 일측면을 관통하여 상기 보일러탱크(100)의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시킨다. 또한, 제2그룹 히터봉(300) 역시 복수가 구비되어 상기 복수의 제1그룹 히터봉(300)과 대칭되도록 상기 보일러탱크(100)의 타측면을 관통하여 상기 보일러탱크(100)의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시킨다.

입수관(400)은 상기 보일러탱크(100)의 일측 상부와 연결되어 저온의 물이 유입되고, 출수관(500)은 상기 보일러탱크(100)의 타측 상부와 연결되어 상기 제1그룹 히터봉(200) 또는 제2그룹 히터봉(300)에 의해 가열된 고온의 물이 배출된다.

배수관(600)은 제1그룹 히터봉(200) 또는 제2그룹 히터봉(300)의 수리나 교체를 위해 보일러탱크(100) 내부의 물을 제거하기 위하여 구비되는 것으로서, 상기 보일러탱크(100)의 하부와 연결되고, 관로를 개폐하는 배수개폐밸브(610)가 구비된다. 또한, 입수관(400)의 관로를 개폐하기 위해 입수관(400)의 관로 상에 설치된 입수개폐밸브(410)와, 상기 입수관(400)의 관로 상에 설치되어 상기 보일러탱크(100)의 내부로 저온의 물을 유입시키는 보일러펌프(420)를 포함할 수 있고, 상기 출수관(500)의 관로를 개폐사기 위해 출수관(500)의 관로 상에 설치된 출수개폐밸브(510)를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러의 경우, 제품 출고시 입수관(400)의 입수개폐밸브(410), 출수관(500)의 출수개폐밸브(510) 및 배수관(600)의 배수개폐밸브(610)는 모두 잠금상태이고, 난방을 위한 난방관(미도시)과 입수관(400) 및 출수관(500)을 연결하게 된다. 이후, 보일러탱크(100)의 내부에 물을 가득 채운 후 입수관(400)의 입수개폐밸브(410) 및 출수관(500)의 출수개폐밸브(510)를 개방하고, 도 4에 도시된 바와 같이 보일러펌프(420)를 작동시켜 보일러탱크(100) 내부로 저온의 물이 유입 및 배출되면서 순환하도록 한다. 다음으로 난방으로 하고자 할 경우 제1그룹 히터봉(200) 및 제2그룹 히터봉(300)을 작동시켜 보일러탱크(100) 내부로 들어온 저온의 물을 가열한 후 고온의 물을 배출하게 됨으로써, 배출된 고온의 물은 온수 또는 난방수로서 사용된다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 입수관(400) 및 출수관(500)의 보일러탱크(100)에 대한 연결방향을 각각 일측 상부 및 타측 상부에 둠으로써, 보일러탱크(100) 내부에 형성되는 물의 온도구배를 없애고, 배출되는 물의 온도가 보일러탱크(100) 내부에서도 고온의 물이 먼저 배출될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 보일러탱크(100)를 작은 단면적에 길이를 길게 형성하여 일측 및 타측에 각각 제1그룹 히터봉(200) 및 제2그룹 히터봉(300)을 양방향으로 대칭되게 설치함으로써, 보일러탱크(100) 내부를 유동하는 물의 유속은 빨라지고 상하 고르게 뒤섞이면서 물의 가열효율은 상승하고, 각각의 히터봉(200)(300)에 쌓이는 스케일의 발생을 억제할 수 있다.

만일, 제1그룹 히터봉(200) 또는 제2그룹 히터봉(300)의 수리나 교체를 위해 보일러탱크(100)로부터 분해할 경우와, 전기보일러 전체를 운반 또는 분해하기 위해서는, 보일러탱크(100) 내부의 물을 제거할 필요가 있다. 이를 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 입수관(400)의 입수개폐밸브(410) 및 출수관(500)의 출수개폐밸브(510)를 잠근 후 배수관(600)의 배수개폐밸브(610)를 열어 보일러탱크(100) 내부의 물을 용이하게 배수할 수 있는 것이다.

한편, 제1그룹 히터봉(200) 및 제2그룹 히터봉(300)이 서로 대칭되게 양방향으로 보일러탱크(100)에 길게 설치되므로 보일러탱크(100) 내부의 일측 및 타측방향에서의 온도차이가 확연히 구분되고, 입수관(400)으로부터 입수되는 저온의 물과 출수관(500)으로 배출되는 고온의 물의 구분도 확실시된다. 따라서, 출수관(500)으로 출수되는 고온의 물의 온도를 더욱 적절하게 조절하기 위하여, 보일러탱크(100)의 중앙 상부에 구비된 보일러온도센서(110)와, 상기 출수관(500)에 구비된 출수온도센서(520)를 더 포함할 수 있고, 이때 제어부(미도시)는 상기 보일러온도센서(110) 및 출수온도센서(520)로부터 신호를 받아 상기 제1그룹 히터봉(200) 및 제2그룹 히터봉(300)의 작동을 각각 제어할 수 있다.

즉, 출수온도센서(520) 이전에 보일러온도센서(110)로부터 감지되는 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달한 후라면, 출수온도센서(520)에서 감지되는 신호는 과열온도로부터 훨씬 높은 온도로 물이 출수되므로 난방을 위한 온도제어에 실패하게 된다. 따라서, 제어부는 상기 보일러온도센서(110)로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제2그룹 히터봉(300)의 작동을 중지한다. 그에 따라, 제1그룹 히터봉(200)에 의해 벌써 과열온도에 도달한 보일러탱크(100)의 일측방향의 물은 타측방향을 지나면서 과열되지 않고, 출수관(500)을 통해 출수될 수 있다. 만일, 출수온도센서(520)에서 감지되는 신호가 과열온도에 도달한 경우라면 보일러온도센서(110)로부터 전달받은 신호 역시 과열온도에 도달한 경우가 된다. 따라서, 이러한 경우에 제어부는, 상기 출수온도센서(520)로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제1그룹 히터봉(200)의 작동을 중지한다. 그에 따라, 제1그룹 히터봉(200)의 작동 중지는 제2그룹 히터봉(300)의 작동 중지가 먼저 일어난 경우로서, 보일러탱크(100) 내의 물의 온도를 낮추어 출수관(500)으로 출수되는 물의 온도를 적절하게 제어할 수 있는 것이다.

상기와 같이 제어부의 제어를 통해 제1그룹 히터봉(200) 및 제2그룹 히터봉(300)의 작동을 각각 제어할 수 있으므로 난방의 단계를 보다 세밀하게 조절할 수 있음은 물론, 최대난방시에도 출수관(500)으로 출수되는 고온의 물이 과열되지 않도록 더욱 정확하게 제어할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 보일러탱크 110 : 보일러온도센서
200 : 제1그룹 히터봉
300 : 제2그룹 히터봉
400 : 입수관
410 : 입수개폐밸브 420 : 보일러펌프
500 : 출수관
510 : 출수개폐밸브 520 : 출수온도센서
600 : 배수관 610 : 배수개폐밸브

Claims

일측에서 타측까지 장형의 원통 형상으로 수평설치된 보일러탱크와,
상기 보일러탱크의 일측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제1그룹 히터봉과,
상기 복수의 제1그룹 히터봉과 대칭되도록 상기 보일러탱크의 타측면을 관통하여 상기 보일러탱크의 내부로 삽입 설치되고, 전압의 인가에 따라 열을 발생시키는 복수의 제2그룹 히터봉과,
상기 보일러탱크의 일측 상부와 연결되어 저온의 물이 유입되는 입수관과,
상기 보일러탱크의 타측 상부와 연결되어 상기 제1그룹 히터봉 또는 제2그룹 히터봉에 의해 가열된 고온의 물이 배출되는 출수관과,
상기 보일러탱크의 하부와 연결되고, 관로를 개폐하는 배수개폐밸브가 구비된 배수관을 포함하여 이루어진 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러.
제1항에 있어서,
상기 입수관의 관로를 개폐하는 입수개폐밸브와,
상기 입수관의 관로 상에 설치되어 상기 보일러탱크의 내부로 저온의 물을 유입시키는 보일러펌프와,
상기 출수관의 관로를 개폐하는 출수개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러.
제1항에 있어서,
상기 보일러탱크의 중앙 상부에 구비된 보일러온도센서와,
상기 출수관에 구비된 출수온도센서와,
상기 보일러온도센서 및 출수온도센서로부터 신호를 받아 상기 제1그룹 히터봉 및 제2그룹 히터봉의 작동을 각각 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 보일러온도센서로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제2그룹 히터봉의 작동을 중지하고,
상기 출수온도센서로부터 전달받은 신호가 미리 설정된 과열온도에 도달하면 상기 제1그룹 히터봉의 작동을 중지하는 것을 특징으로 하는 양방향으로 히터봉이 설치되는 전기보일러.