KR100218234B1 - 잠열축열식 냉.난방겸용 보일러 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

상변화물질(PCM)을 이용한 잠열축열식 냉ㆍ난방겸용 보일러에 관한것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

1기의 보일러로서 냉방과 난방을 겸할 수 있는 보일러를 제공하고 동시에 전력난이 극심한 요즘 심야전기를 이용하여 잠열축열재에 축열을 한후 이를 주간에 활용할 수 있도록 하고자할 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

보일러의 동체(1a)내부에 +잠열축열재(+58℃ PCM)와 -잠열축열재(-5℃ PCM)을 혼합하여 냉ㆍ온수재로 저장시키고 동시에 이 축열재들에 열이 공급되도록 냉동기(3) 및 히트펌프(4)로부터 열교환기(2)를 접속설치하여 하절기에는 냉동기에 의해 냉열을 그리고 동절기에는 히트펌프(4)와 전기히터(6)에 의해 열을 공급하여 잠열축열재인 냉ㆍ온순재가 열을 흡수하여 냉방 및 난방기구를 회류하면서 냉ㆍ난방이 이루어지도록 한 것으로 1기의 보일러로써 2가지기능(냉ㆍ난방기능)을 수행할 수 있도록 한 것이다.

4. 발명의 중요한 용도

냉ㆍ난방겸용의 보일러.

Description

잠열축열식 냉ㆍ난방겸용 보일러

제1도는 본 발명의 냉ㆍ난방겸용 보일러를 나타낸 개략적인 외부사시도.

제2도는 본 발명의 냉ㆍ난방겸용 보일러를 난방 및 냉방기구와 결합된 상태를 나타낸 개략적인 계통도.

제3도는 본 발명에 관한 제1도의 A-A선 단면도.

제4도는 본 발명에 관한 동체의 가로단면도.

제5도는 본 발명에 관한 +축열재저장통의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보일러 1a : 동체

2 : 열교환관 3 : 냉동기

4 : 히트펌프 5a,5b : 냉ㆍ온매체 주입회수관

6 : 전기히터 7 : 받침체

8 : +축열재저장통 9a,9b : 이송관

10a,10b : 유입.유출관 11 : 뚜껑

12 : 우레탄발포총

본 발명은 잠열축열식 냉난.방겸용 보일러에 관한 것이다.

더욱상세히는 전기료가 저렴한 심야전력을 이용하여 냉동기 혹은 전기히터를 작동시켜 보일러의 내부에 저장된 잠열물질에 의해 냉열 및 온열을 축냉(냉열을 축적함) 혹은 축열(온열을 축적함)을 하고 이와같이 축냉/축열된 잠열을 이용하여 주간에 냉ㆍ난방을 할 수 있도록 하되 1기의 기계로써 2기의 기능(냉방 및 난방기능)을 갖도록하므로써 경제성과 사용성을 향상시키고 또한 보일러내부가 팽창압이 발생하지 않는 개방형으로 구성하여 안정성을 향상시킴과 동시에 동체의 두께를 얇게 구성시키므로써 경량화 및 경제성을 제공하고자함에 목적을 둔 것이다.

종래에 있어서는 난방기구 및 냉방기구가 각각 구별되어 구성되어있고 사용자는 필요한 용도에 따라 적합한 냉ㆍ난방기구를 각각 구입하여 사용 하였던 것으로 경제적부담이 따랐고, 난방기구(전기보일러를 뜻함)의 경우 팽창압에 대응하여야 함에따라 동체의 두께가 두꺼워 원가상승요인을 가져와 비경제적임과 동시에 중량이 무거운 단점이 있었으며 내부에 에어가 찰 경우 온수의 순환이 제대로 이루어 지지않아 열효율이 저하되었던 것이다.

본원발명은 이와같은 재반 문제점을 해소하여 경제적이고 사용성이 향상된 2기능 1기의 냉ㆍ난방보일러를 제공하고, 특히 전기료가 저렴한 심야에 열을 축적하고 이와같이 축적된 잠열을 전기의 사용량이 많은 주간에 사용할 수 있도록 하므로써 넓게는 산업발전을 도모하고 사용자 개인에게 전기료의 절감을 꾀할 수 있도록 한 냉ㆍ난방겸용의 보일러를 제공하고자한 것으로 그 구성을 첨부도면을 토대로 하여보면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 개략적인 사시도로써 도면부호 1은 보일러이다. 이 보일러(1)는 동체(1a)의 내부에 열교환관(2)이 소정의 간격을 두고 지그재그로 설치되어 있으며 열교환관(2)의 양측끝부는 냉동기(3) 및 히트펌프(4)와 병행 설치된 냉ㆍ온매체주입관(5a) 및 회수관(5b)과 접속설치된다(제2도 참조).

보일러동체(1a)의 하부에는 전기히터(6)가 설치되어 동체(1a)의 내부에 저장된 액상의 물질(이하냉온수재라함)에 열을 공급하도록 되어있다.

그리고 보일러(1a)의 동체(1a)내부에 마치 탁자형상으로된 받침체(7)가 설치되고 이 받침체(7)위에는 상변화온도 섭씨+58도의 축열물질(상변화물질 ; PCM)이 저장된 육면체상의 +축열재저장통(8)이 다수개 쌓아 올려지며 이 +축열재저장통(8)은 열교환관(2)이 관통하여 열효율이 향상되도록 열교환관 관통공(8a)이 뚫어져있다.

또한 동체(1a)의 일측에는 동체(1a)내부에 내장된 냉온수재가 냉방 혹은 난방겸용의 이송관(9a)(9b)을 통해 소정의 냉난방기구(예로써 온돌,난방기 및 냉방기둥)를 회류하고 재차 유입되도록 유출입관(10a)(10b)이 설치되어있다.(제5도 참조)

상기에서 설명한 동체(1a)내에 저장되는 냉온수재는 이송관(9a)(9b)를 통해 냉ㆍ난방을 꾀하는 물질로써 적합하게는 축열재(열을 흡수저장하는 물질)+58℃의 상변화물질(+PCM)과 축냉재(냉열을 흡수 저장하는 물질)-5℃의 상변화물질(-PCM)이 적절히 혼합저장되며 이와같이된 냉난방재는 동체(1a)내부 체적의 90%만 충진된다. 그리고 동체(1a)상부는 뚜껑을 설치하여 필요시 내부의 세척 및 손질을 쉽게할 수 있도록 된다.

본 발명에 있어서 보일러동체(1a)에 뚜껑이 설치될 수 있는 이유는 동체(1a)내부에 저장되는 냉온수재가 내부체적의 90%만 충진되어 있으므로 가온 혹은 냉각에의해 부피팽창이 되더라도 그 외의 공간체적이 10%가 있으므로 부피팽창에 충분히 대응하게 되는 것이다.

제4도는 본 발명의 동체(1a)를 표시한 단면도로써 내외체(1a')(1a)로 2중으로 구성되는데 두께는 1t의 스텔레스재 혹은 PE재로 구성하며 그 사이에는 우레탄발포층(12)을 형성하여 이 우레탄발포층(12)을 중심으로하여 내외체(1a')(1a)가 일체화로 되게한다.

도면중 미설명부호 13은 뚜껑(11)의 개폐용힌지이고, 14는 손잡이이며, 15는 안전변, 16은 보일러의 조작을 위한 콘트롤박스이다.

이와같이 구성된 본원발명의 작용효과를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 하절기에 있어서 냉방을 살펴본다.

하절기에는 전기료가 저렴한 심야에 냉동기(3)를 가동하여 동체(1a)내부에 저장된 축열물질인 냉온수재에 의해 축냉을 시키고 주간에는 이와같이 야간에 저장된 냉열을 각 냉방기구에 보내 냉방을 행한다. 상기한 냉온수재가 냉동기에 의해 냉각될때는 이에 혼합되어있는 -5℃의 상변화물질인 잠열축열재(-PCM)가 상변화하여 냉열을 축열하고 그 외의 +58℃의 축열재(+PCM)은 현열축열재로서의 역할을 하면서 냉℃난방겸용의 이송관(9b)을 통해 냉방기구에 보내어져 냉방이 되는 것이다.

물론 이때는 난방기구로 통하여 이송관(9a)의 밸브를 폐쇄시키고 냉방기구로만 통하도록 하면 된다.

또한 동절기에 있어서 난방을 꾀하고자 할 경우에는 야간에 심야전기를 이용하여 냉동기(3)에 설치된 히트펌프(4)를 가동시키고 동시에 전기히터(6)를 작동시키게되면 받침체(7)의 +축열재 저장통(8)에 내장된 +58℃의 축열재는 상변화온도까지 축열을 행하고 동시에 동체내부의 냉℃온수재에 역시 축열을 하게되며 이와같이 축열된 열을 주간에 난방용으로 사용하면 되는 것이다.

이때는 냉방기구로 통하는 이송관(9b)의 밸브를 폐쇄시키고 난방기구로만 가열된 냉,온수재가 통하도록 하면 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 순환펌프(13)를 유입관(10a)측에 설치하여 강제 순환시키므로써 이송관(9a)(9b)을 통하여 각 냉난방기구를 회류하는 냉,온수재에 에어가 차더라도 순환에 아무런 지장이 없어 열효율에 문제가 없게된다.

그리고 에어는 동체(1a)상부가 공간부로 비어 있으므로 별도의 에어배출용기구가 필요없게 되는 것이다.

그리고, 본 발명의 동체(1a)는 내부에 팽창압이 발생하지 아니하므로 내외체(1a')(1a)의 두께를 얇게 할 수 있어 경제성과 경량화에 따른 이동운반성이 좋으며 특히 내외체(1a')(1a)사이에 우레탄발포층(12)을 형성하므로써 단열성이 향상됨과 동시에 종래 두께4.5t로 구성된 전기보일러와 동일한 강도를 유지할 수 있는 것이다.

이상 살펴본 바와같이 본원발명의 잠열축열식 냉ㆍ난방겸용 보일러는 심야 전력을 이용하여 보일러내부에 저장된 잠열축열물질인 냉ㆍ온수재에 의해 열을 축냉 축열한 후 이와같이 축냉/축열된 잠열을 이용하여 주간에 사용할수 있도록 한 것으로 주간 전력난의 해소에 일익을 줄 수 있을 뿐만 아니라 사용자에게는 경제성을 갖게 하며, 또한 1기의 보일러에 의해 냉ㆍ난방을 겸용할 수 있어 경제적인 것이다.

Claims (1)

1. 냉방과 난방을 겸할 수 있도록 한 보일러(1)를 구성함에 있어서, 동체(1a)내부에 열교환관(2)이 설치되고 열교환관(2)은 별도로 설치된 냉동기(3) 및 히트펌프(4)와 접속되어 냉, 온매체가 공급되어 동체(1a)내부에 냉, 온수재를 냉각 및 가열시키고, 동체(1a)내부에 탁자형상의 받침체(7)를 설치하여 그 상부에 육면체 형상으로 된 잠열축열물질이 내장된 +축열재저장통(8)을 다수 개 쌓아 올려 난방시에는 열을 축열하고, 냉방시에는 현열물질로 사용되도록 한 냉방과 난방을 겸할 수 있도록 한 보일러에 있어서, 동체(1a)내부의 냉, 온수재는 +, -잠열축열재를 혼합 내부 체적의 90%만 충전하여 냉, 온수재의 팽창에 적절히 대응하도록 하며, 상부에 개방형의 뚜겅(11)을 설치하여 내부의 세척 및 손질이 용이하도록 한 것을 특징으로 하는 잠열축열식 냉ㆍ난방겸용 보일러.