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KR101255822B1 - 전기보일러의 가열기 구조 - Google Patents

전기보일러의 가열기 구조 Download PDF

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KR101255822B1
KR101255822B1 KR1020100126036A KR20100126036A KR101255822B1 KR 101255822 B1 KR101255822 B1 KR 101255822B1 KR 1020100126036 A KR1020100126036 A KR 1020100126036A KR 20100126036 A KR20100126036 A KR 20100126036A KR 101255822 B1 KR101255822 B1 KR 101255822B1
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Abstract

본 발명은 전기보일러의 가열기 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일형상으로 형성되어 있는 히트파이프에 물분배장치를 이용하여 물이 골고루 분배 및 접촉되도록 함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있는 전기보일러의 가열기 구조에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 가열탱크; 상기 가열탱크의 일측벽면에 구비되는 히트파이프; 상기 가열탱크의 타측벽면에 구비되는 급수부; 상기 가열탱크의 내부에 구비되며 일단이 상기 급수부와 결합되는 물분배장치 및 상기 가열탱크의 일측벽면에 구비되는 배수부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전기보일러의 열교환기는, 내부가 원통형상인 다수개의 셀(cell)이 병렬로 구성되며 각 셀이 서로 연결되어 있는 가열탱크; 상기 가열탱크의 각 셀의 일측벽면에 구비되는 히트파이프; 상기 가열탱크의 제1 셀의 타측벽면에 구비되는 급수부 및 상기 가열탱크의 마지막 셀의 일측벽면에 구비되는 배수부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기보일러의 가열기 구조{A HEAT EXCHANGER OF ELECTRIC BOILER}
본 발명은 전기보일러의 가열기 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일형상으로 형성되어 있는 히트파이프에 물분배장치를 이용하여 물이 골고루 분배 및 접촉되도록 함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있는 전기보일러의 가열기 구조에 관한 것이다.
전기보일러는 히트파이프로 물을 가열하여 생활용수로 공급하거나 가열된 물을 온수관을 따라 이동시키면서 주변의 매체를 가열하여 난방에 이용되도록 하는 장치를 말한다. 전기보일러는 열효율이 뛰어나고, 오염물질이 유발되지 않으며, 순간 급탕이 가능하다는 이점으로 인하여 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
열교환기는 전기저항에 의하여 발생된 열을 이용하여 물을 가열하는 장치로, 열교환기에서의 열교환효율에 따라 전기보일러 전체의 성능이 좌우되므로 매우 중요한 부분을 차지한다.
도 1은 종래기술에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전기보일러의 가열기 구조는 가열탱크(10)와, 상기 가열탱크(10)의 내부에 구비되는 히트파이프(20)와, 상기 가열탱크(10) 내로 물을 공급하는 급수부(30) 및 상기 가열탱크(10) 내에서 가열된 물을 배출하는 배수부(40)로 구성된다.
가열탱크(10)는 내부가 중공으로, 원통 또는 다각형의 형상으로 구성되는 것이 일반적이다. 다만 보일러의 용량과 형상에 따라 세부적인 형상은 변형되어 사용되기도 한다.
히트파이프(20)는 외부로부터 전원(미도시)을 공급받아 전기저항에 의하여 발열되는 장치로, 양단이 가열탱크(10)의 일측면에 고정되고 몸체는 코일형상으로 구성되어 상기 가열탱크(10)의 내부를 가로지르면서 놓여있다. 히트파이프는 공지의 구성요소로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
급수부(30)는 가열탱크(10)의 일측에 구비되어 있으며 상기 급수부(30)의 외측에는 급수관(미도시)이 연결되어 상기 가열탱크(10) 내로 물을 공급한다. 그리고 배수부(40)는 가열탱크(10) 내에서 가열된 온수가 외부로 배출되는 것으로, 상기 배수부(40)의 외측에는 배수관(미도시)이 연결되어 상기 가열탱크(10) 내에서 가열된 온수가 생활용수나 난방용으로 필요한 장소에 공급된다.
이와 같이 구성된 전기보일러의 열교환기는 급수부(30)로 공급된 물이 가열탱크(10)를 통과하여 배수부(40)를 통하여 배출된다. 이때 가열탱크(10) 내부에 구비된 히트파이프(20)가 외부전원에 의하여 발열 되면서 상기 가열탱크(10) 내부를 지나는 물을 가열하게 된다. 가열탱크(10) 내부를 통과하면서 가열된 온수는 배수부(40)를 통하여 외부로 배출된 다음 생활용수나 난방을 위해 사용된다.
그러나 종래기술에 따른 전기보일러의 가열기 구조는 급수부로 공급된 물이 히트파이프에 골고루 접촉하지 못하기 때문에 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가열탱크 내부로 공급된 물을 물분배장치를 이용하여 골고루 분배 및 공급함으로써 가열탱크 내부로 공급된 물이 히트파이프에 골고루 접촉하게 하는 전기보일러의 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 가열탱크의 내부로 공급된 물이 회전 및 와류되도록 상기 가열탱크의 구조를 변경하여 열교환효율을 향상시킬 수 있는 전기보일러의 가열기 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 가열탱크; 상기 가열탱크의 일측벽면에 구비되는 히트파이프; 상기 가열탱크의 타측벽면에 구비되는 급수부; 상기 가열탱크의 내부에 구비되며 일단이 상기 급수부와 결합되는 물분배장치 및 상기 가열탱크의 일측벽면에 구비되는 배수부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 전기보일러의 열교환기는, 내부가 원통형상인 다수개의 셀(cell)이 병렬로 구성되며 각 셀이 서로 연결되어 있는 가열탱크; 상기 가열탱크의 각 셀의 일측벽면에 구비되는 히트파이프; 상기 가열탱크의 제1 셀의 타측벽면에 구비되는 급수부 및 상기 가열탱크의 마지막 셀의 일측벽면에 구비되는 배수부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기보일러의 가열기 구조에 의하며, 가열탱크의 내부로 공급된 물이 상기 가열탱크의 내부에 구비된 다수개의 히트파이프에 골고루 공급되어 열교환효율이 증가하는 이점이 있다. 또한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기보일러의 가열기 구조에 의하면 가열탱크의 내부로 공급된 물이 와류 및 회전하면서 히트파이프와 접촉하는 횟수가 증가하여 열교환효율이 증가하는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 측단면도.
도 3은 도 2에 도시된 전기보일러의 가열기 구조의 상부단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 측단면도.
도 5는 도 4에 도시된 전기보일러의 가열기 구조의 물흐름을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전기보일러의 가열기 구조의 상부단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기보일러의 가열기 구조는 가열탱크(100)와, 상기 가열탱크(100)의 일측벽면에 구비되는 히트파이프(200)와, 상기 가열탱크(100)의 타측벽면에 구비되는 급수부(300)와, 상기 가열탱크(100)의 내부에 구비되며 일단이 상기 급수부(300)와 결합되는 물분배장치(350) 및 상기 가열탱크(100)의 일측벽면에 구비되는 배수부(400)를 포함하여 구성된다.
가열탱크(100)는 열교환기의 외부를 형성하는 동시에 후술하여 설명할 히트파이프(200)와 급수부(300) 및 배수부(400)가 결합되어 지지 및 고정되는 것으로 보일러에 필수적으로 구비되는 장치이다. 가열탱크(100)는 일반적으로 내부가 중공인 원형 또는 다각형으로 구성된다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예로 가열탱크(100)는 히트파이프(200)와 물분배장치(350)가 서로 마주보며 구비될 수 있도록 최소한 서로 마주보는 두 평면이 구비되도록 하는 것이 바람직하다.
히트파이프(200)는 외부의 전원(미도시)을 공급받아 전기저항에 의하여 발열되는 장치로, 양단이 가열탱크(100)의 일측벽면에 결합되어 있다. 이때 히트파이프(200)의 양단은 가열탱크(100)의 벽면을 관통하여 외부로 노출되어 있으며, 상기 히트파이프(200)와 가열탱크(100)가 결합되는 부위는 오링(O-ring) 등과 같은 방수부재(미도시)에 의하여 방수처리가 되어 상기 가열탱크(100) 내부의 물이 외부로 유출되는 것을 방지한다. 가열탱크(100)의 일측벽면의 외부로 노출된 히트파이프(200)의 양단은 외부전원(미도시)에 연결된다.
가열탱크(100)의 내부에 구비되는 히트파이프(200)의 몸체는 코일형상으로 형성되어 상기 가열탱크(100)의 타측벽면 방향으로 연장되어 있다. 가열탱크(100)에서의 열교환효율에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 상기 가열탱크의 내부로 공급된 물이 히트파이프와 접촉하는 면적과 접촉시간에 의하여 결정된다. 따라서 히트파이프는 물과의 접촉면적을 증가시키기 위하여 코일형상으로 형성되거나 외부면에 방열핀이 형성되는 것이 일반적이다.
한편 히트파이프(200)는 가열탱크(100)의 일측벽면을 따라 다수개가 구비되며, 상기 다수개의 히트파이프(200)는 서로 나란하게 배열되도록 하는 것이 바람직하다.
급수부(300)는 가열탱크(100)의 타측벽면에 구비되어 상기 가열탱크(100)의 내부로 물을 공급한다. 본 발명의 바람직한 실시예로 급수부(300)는 가열탱크(100)의 타측벽면의 일단 또는 이와 인접한 벽면에 구비되도록 한다.
급수부(300)는 가열탱크(100)의 벽면을 관통되어 구비되며, 상기 급수부(300)의 일단으로서 상기 가열탱크(100)의 외부에 구비되는 단부에는 급수관(미도시)이 연결되어 외부로부터 물이 공급되고, 상기 급수부(300)의 타단에는 물분배장치(350)가 결합된다.
물분배장치(350)는 급수부(300)를 통하여 공급된 물을 다수개의 히트파이프(200)로 분배하여 공급하는 장치로, 상기 급수부(300)를 통하여 공급된 물을 안내하는 메인파이프(355)와 상기 메인파이프(355)의 일측면에 구비되는 다수개의 분배구(353)로 구성된다.
메인파이프(355)는 가열탱크(100)의 타측벽면에 인접하여 나란하게 구비되며, 상기 메인파이프(355)의 일단은 급수부(300)의 타단에 연통되도록 결합되고 타단은 밀폐되어 있다. 또한 메이파이프(355)의 일측면으로 가열탱크(100)의 내측방향에는 다수개의 분배구(353)가 구비되어 있으며, 상기 분배구(353)는 전술한 히트파이프(200)와 대응되는 위치에 구비된다.
따라서 급수부(300)를 통하여 공급된 물은 메인파이프(355)를 따라 이동하여 분배구(353)를 통하여 가열탱크(100)의 내부로 공급된다. 이때 분배구(353)는 히트파이프(200)와 대응되는 위치에 구비되므로 상기 분배구(353)를 통하여 공급된 물은 각 히트파이프(200)에 직접 분사되면서 공급된다. 이와 같이 분배구(353)를 통하여 히트파이프(200)에 직접 물을 공급함으로써 가열탱크(100)의 배부로 공급된 물이 히트파이프(200)와 골고루 접촉할 수 있음은 물론, 히트파이프(200)로 곧바로 공급된 물은 상기 히트파이프(200)와 부딪치면서 와류 및 회전현상을 일으켜 열교환효율을 더욱 향상시키게 된다.
배수구(400)는 가열탱크(100)의 일측벽면에 구비되어 상기 가열탱크(100)의 내부에서 가열된 온수를 외부로 배출한다. 배수구(400)를 통하여 외부로 배출된 온수는 생활용수나 난방수로 사용된다. 본 발명의 바람직한 실시예로 상기 배수구(400)는 가열탱크(100)의 일측벽면의 타단 또는 이와 인접한 벽면에 구비되도록 한다.
이와 같이 배수구(400)는 가열탱크(100)의 일측벽면의 타단에 구비되고, 급수부(300)는 상기 가열탱크(100)의 타측벽면의 일단에 구비되도록 함으로써 상기 가열탱크(100)의 내부로 공급된 물이 상기 가열탱크(100) 내에 잔류하는 시간을 최대로 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기보일러의 가열기 구조를 나타내는 측단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전기보일러의 가열기 구조의 물흐름을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기보일러의 가열기 구조는 내부가 원통형상의 다수개의 셀(cell)이 병렬로 구성되며 각 셀이 서로 연결되어 있는 가열탱크(100)와, 상기 가열탱크(100)의 각 셀의 일측벽면에 구비되는 히트파이프(200)와, 상기 가열탱크(100)의 제1 셀(110)의 타측벽면에 구비되는 급수부(300) 및 상기 가열탱크(100)의 마지막 셀의 일측벽면에 구비되는 배수부(400)를 포함하여 구성된다.
가열탱크(100)는 내부가 원통형상의 다수개의 셀(cell)로 구성되며, 각 셀은 병렬로 구비되어 서로 연결되어 있어서 상기 가열탱크(100)의 내부로 공급된 물이 다수개의 셀을 모두 거쳐갈 수 있는 구조로 형성되어 있다.
가열탱크(100)는 일단에 구비되는 제1 셀(110)과 상기 제1 셀의 측면에 구비되는 다수개의 셀로 구성된다. 다만 이하에서는 편의를 위하여 제1 셀(110), 제2 셀(120) 및 제3 셀(130) 등 3개의 셀로 구성된 열교환기를 예를 들어 설명하기로 한다.
제1 셀(110), 제2 셀(120) 및 제3 셀(130)은 원통형상으로 나란하게 배열되어 있고, 상기 각 셀(110, 120, 130)의 일측벽면에는 히트파이프(200)가 구비되어 있다. 제1 셀(110)의 타측벽면 또는 이와 인접한 벽면에는 급수부(300)가 구비되어 있고, 제3 셀(130)의 일측벽면 또는 이와 인접한 벽면에는 배수부(400)가 구비되어 있다. 히트파이프(200), 급수부(300) 및 배수부(400)는 전술하여 설명하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 가열탱크(100)의 일측벽면에 인접한 부분으로, 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)의 사이에는 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)을 연결하는 제1 통수유로(150)가 구비되어 있고, 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130) 사이에는 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130)을 연결하는 공기배출홀(160)이 구비되어 있다. 그리고 가열탱크(100)의 타측벽면에 인접한 부분으로, 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)의 사이에는 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)을 연결하는 배수홀(170)이 구비되어 있으며, 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130) 사이에는 제2 통수유로(180)가 구비되어 있다.
상기와 같은 구성에서, 제1 셀(110)의 타측벽면에 구비된 급수부(300)를 통하여 공급된 물은 제1 셀(110)의 일측벽면으로 흘러가게 된다. 이때 제1 셀(110)을 통과하는 물은 히트파이프(200)의 코일에 의하여 소용돌이를 형성하면서 흘러가게 된다. 제1 셀(110)의 일측벽면에 도착한 물은 제1 통수유로(150)를 통하여 제2 셀(120)로 흘러가게 된다. 이때 제2 셀(120)로 흘러간 물은 상기 제2 셀(120)의 벽면에 부딪힌 다음 다시 상기 제2 셀(120) 내부에 구비된 히트파이프(200)를 따라 소용돌이를 형성하면서 상기 제2 셀(120)의 타측벽면쪽으로 흘러가게 된다. 제2 셀(120)의 타측벽면에 도착한 물은 다시 제2 통수유로(180)를 통하여 제3 셀(130)로 흘러간 다음 상기 제3 셀(130)의 내부를 소용돌이치면서 통과하여 배수부(400)를 통하여 배출된다. 배수홀(170)은 가열탱크(100) 내부의 물을 배출하는 경우에 제2 셀(120)과 제3 셀(130)에 채워져 있는 물이 원활히 배수되도록 하며, 공기배출홀(160)은 가열탱크(100) 내부로 흘러들어온 공기가 원활히 배출되어 물의 흐름을 방해하지 않도록 한다.
이상에서는 3개의 셀로 구성된 열교환기를 예를 들어 설명하였으나 셀의 개수는 필요에 따라 다양하게 할 수 있으며, 각 셀의 구성은 전술하여 설명한 원리에 의하여 구현된다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 가열탱크 110: 제1 셀
120: 제2 셀 130: 제3 셀
150: 제1 통수유로 160: 공기배출홀
170: 배수홀 180: 제2 통수유로
200: 히트파이프 300: 급수부
350: 물분배장치 353: 분배구
355: 메인파이프 400: 배수부

Claims (6)

  1. 가열탱크(100); 상기 가열탱크(100)의 일측벽면에 구비되는 히트파이프(200); 상기 가열탱크(100)의 타측벽면에 구비되는 급수부(300); 및 상기 가열탱크(100)의 일측벽면에 구비되는 배수부(400);를 포함하는 전기보일러의 가열기 구조에 있어서,
    상기 히트파이프(200)의 몸체는 코일형상을 가지면서 다수개로 구성하고, 상기 가열탱크(100)의 내부에 구비되며 일단이 상기 급수부(300)와 결합되는 물분배장치(350)는 상기 가열탱크(100)의 타측벽면에 인접하여 나란하게 구성하고, 그 물분배장치(350)의 타단은 밀폐되어 있는 메인파이프(355)와 상기 메인파이프(355)의 일측면에 구비되면서 히트파이프(200)와 대응되는 위치에 형성되는 다수개의 분배구(353)로 구성한 것을 특징으로 하는 전기보일러의 가열기 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 내부가 원통형상인 다수개의 셀(cell: 110, 120, 130)이 병렬로 구성되며 각 셀이 서로 연결되어 있는 가열탱크(100); 상기 가열탱크(100)의 각 셀(110, 120, 130)의 일측벽면에 구비되는 히트파이프(200); 상기 가열탱크(100)의 제1 셀(110)의 타측벽면에 구비되는 급수부(300) 및 상기 가열탱크(100)의 마지막 셀의 일측벽면에 구비되는 배수부(400);를 포함하는 전기보이러의 가열기 구조에 있어서,
    상기 히트파이프(200)의 몸체는 코일형상을 가지면서 다수개로 구성하고, 상기 가열탱크(100)는 일측벽면에 인접한 부분으로, 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)의 사이에는 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)을 연결하는 제1 통수유로(150)가 형성되고, 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130)의 사이에는 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130)을 연결하는 공기배출홀(160)이 형성되며, 타측벽면에 인접한 부분으로, 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)의 사이에는 상기 제1 셀(110)과 제2 셀(120)을 연결하는 배수홀(170)아 형성되고, 상기 제2 셀(120)과 제3 셀(130) 사이에는 제2 통수유로(180)가 형성되며, 상기와 같은 원리에 의하여 서로 연결되는 셀이 복수개가 구비되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기보일러의 가열기 구조.
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