KR100417500B1 - An electric boiler - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로서, 특히 보일러를 다수의 단위보일러로서 구성하고 단위보일러의 각각에는 일정량의 초열전도특성이 있는 열매체유를 진공상태로 충진하고 히터로서 순간 가열하여 기화시킴으로서 단위보일러를 순간 가열하게 되며 이 순간 가열된 단위보일러간의 사이로 온수를 최장거리의 가열면을 따라 흐르도록 지그재그 흐름으로서 유도하여 온수를 필요로 하는 온도 까지 짧은 시간 안에 가열되는 것임과 동시에 난방수를 공급하게 됨으로서 에너지 소비효율을 극대화 하고 고효율적인 난방을 이룰수 있도록 함과 동시에 최소의 전력으로 소망하는 난방효과를 이루어 초절전형 운전을 하게 되는 등의 효과가 있는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric boiler. Particularly, the boiler is configured as a plurality of unit boilers, and each of the unit boilers is filled with a thermal fluid having a certain amount of superheat conductivity in a vacuum state, and instantaneously heated as a heater to vaporize the unit boiler. At this moment, the hot water is zigzag-flowed to flow along the heating surface of the longest distance between the unit boilers heated at this moment, and it is heated up to the temperature that needs the hot water in a short time and supplies heating water. It maximizes efficiency, achieves high efficiency heating, and achieves the desired heating effect with minimum power.
Description
본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로서, 특히 보일러를 다수의 단위보일러로서 구성하고 단위보일러의 각각에는 일정량의 초열전도특성이 있는 열매체유를 진공상태로 충진하고 히터로서 순간 가열하여 기화시킴으로서 단위보일러 사이를 지그재그 흐름으로 통과하게 되는 온수를 필요로 하는 온도 까지 짧은 시간 안에 가열하여 난방수를 공급하게 됨으로서 에너지 소비효율을 극대화 하고 고효율적인 난방을 이룰수 있도록 함과 동시에 최소의 전력으로 소망하는 난방효과를 이룰 수있도록 한 전기 보일러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric boiler, and in particular, a boiler is configured as a plurality of unit boilers, and each of the unit boilers is filled with a thermal fluid having a certain amount of superheat conductivity in a vacuum state and vaporized by instantaneous heating as a heater to vaporize it. By supplying heating water by heating up to the temperature that needs hot water passing through zigzag flow in a short time, it can maximize energy consumption efficiency and achieve high efficiency heating and achieve desired heating effect with minimum power. So that it relates to one electric boiler.
일반적으로 가정 특히 건물 등에서 사용하고 있는 보일러의 형태는 온수 및 증기 순환관로를 이루는 보일러와 전기히터를 직접 가열하여 히터에서 나오는 열을 난방에 이용하는 전기 난방기와, 가스나 기름등의 연료를 소모하여 그 발산열로서 난방을 하게되는 기름 및 가스 보일러등이 개발되어 있다.In general, the type of boilers used in homes, especially buildings, etc., is an electric heater that directly heats boilers and electric heaters that form hot water and steam circulation lines, and uses the heat from the heaters for heating, and consumes fuel such as gas or oil. Oil and gas boilers that are heated as radiant heat have been developed.
상기한 온수 및 증기 순환관로를 이루는 보일러에 있어서는 발열관로를 건물의 구획된 방안에 각각 구비하고 이 발열관로는 중앙보일러에 공급배관으로서 연결되어 증기 및 온수를 공급하여 난방을 하는 구성을 이루는 것이나, 이는 별도의 연료인 기름등을 이용한 중앙보일러를 이용함과 동시에 공급배관 작업이 이루어져야 하므로 설치시의 비용이 많이 들어가게 되고, 난방효율도 떨어지는 것이었며 한 번 설치하면 이동이 어려워 원하는 곳에 적절하게 난방을 하지 못하게 되는 문제점이 발생되었다. 또한 전기 히터와 가스 및 기름보일러는 실내 산소 소모량이 극심하고 CO2발생률이 높아 사용자에게 두통 등의 통증을 유발하는 것이었으며 전력 소모량이 많고 연료 비용등으로 경제적으로 부담을 안겨 주는 것이었고 난방효과도 주위에 국한되는 문제점이 있었다.In the boiler constituting the hot water and steam circulation pipe line, the heating pipe line is provided in a separate room of the building, and the heating pipe line is connected to the central boiler as a supply pipe to supply steam and hot water to form a heating, This requires the use of a central boiler using oil, which is a separate fuel, and at the same time, the supply piping work has to be carried out, which leads to a high cost in installation and a low heating efficiency. There was a problem that prevented. In addition, electric heaters, gas and oil boilers have a lot of indoor oxygen consumption and a high CO 2 incidence, causing headaches and pain for users, costly power consumption, economical burden on fuel costs, and heating effects. There was a problem localized.
또한 히터를 이용하여 온수를 가열하게 되는 보일러는 일반적으로 물을 가열하여 순환 시킴으로서 난방수가 가열되는데 상당한 시간을 요하게 되므로서 효율적인 물의 가열이 되지 못하고 전력낭비가 심한 것일 뿐 아니라 시간의 경과에 따른 적절한 실내의 난방이 이루어 지지 않는 등 여러가지 문제점이 발생되었다.In addition, boilers that use hot water to heat hot water generally require considerable time to heat the heating water by heating and circulating the water. Various problems occurred, such as not heating.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 보일러를 다수의 단위보일러로서 구성하고 단위보일러의 각각에는 일정량의 초열전도특성이 있는 열매체유를 진공상태로 충진하고 히터로서 순간 가열하여 기화시킴으로서 단위보일러 사이를 지그재그 흐름으로 통과하게 되는 온수를 필요로 하는 온도 까지 짧은 시간 안에 가열하여 난방수를 공급하게 됨으로서 에너지 소비효율을 극대화 하고 고효율적인 난방을 이룰수 있도록 함과 동시에 최소의 전력으로 소망하는 난방효과를 이룰 수 있도록 한 전기 보일러를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to conceive in view of the above-described conventional problems, comprising a boiler as a plurality of unit boilers, each of the unit boilers filled with a heat medium oil having a certain amount of super-thermal conductivity in a vacuum state and as a heater By instantaneous heating and vaporization, it supplies heating water by heating it to the temperature that needs hot water passing through the unit boiler in a zigzag flow in a short time to maximize energy consumption efficiency and achieve high efficiency heating and at the same time It is to provide an electric boiler which can achieve a desired heating effect with electric power.
도1은 본 발명에 따른 전기 보일러의 전체적인 구성을 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an electric boiler according to the present invention;
도2는 본 발명에 따른 도1의 A-A선 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 1 in accordance with the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100 ; 보일러 110 ; 출수관로 120 ; 회수관로100; Boiler 110; Outlet pipe 120; Recovery pipeline
130 ; 수위조절기 140 ; 순환펌프 200 ; 단위보일러130; Water level regulator 140; Circulating pump 200; Unit boiler
210 ; 히터 220 ; 열매체유 300 ; 온수흐름통로210; Heater 220; Thermal oil 300; Hot Water Flow Pathway
310 ; 유도흐름판 311 ; 통로 400 ; 온수저장탱크310; Induced flow plate 311; Passage 400; Hot water storage tank
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 가열수단에 의해 가열된 온수를 실내에 내설된 온수순환관로를 따라 순환시키어 난방을 하게 되는 전기 보일러에 있어서,In the present invention as a means for achieving the above object, in the electric boiler that is heated by circulating the hot water heated by the heating means along the hot water circulation pipe installed in the room,
상기 온수순환관로와 연결되어 고온의 온수가 출수되는 출수관로는 상측부에 구비되고 저온의 온수가 회수되는 회수관로는 하측부에 위치하게 되는 보일러와, 상기 출수관로와 회수관로 사이에 다수가 구비되며 하측 내부 공간에는 히터와 일정량의 열매체유가 진공상태로 충진되는 단위보일러와, 상기 다수의 단위보일러 각각의 마주보는 면사이로 온수가 흘러 열교환 될수 있도록 일정한 폭을 가지도록 구비되는 온수흐름통로와, 상기 온수흐름통로에는 단위보일러의 열교환면을 따라 최장의 거리를 흘러 열교환될수 있도록 지그재그 흐름을 유도하게 되는 유도흐름판을 구비하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.A water outlet pipe line connected to the hot water circulation pipe line to discharge hot water is provided at an upper side and a recovery pipe line for recovering low temperature hot water is provided at a lower side of the boiler, and a plurality of water outlet pipes are provided between the outlet pipe line and the recovery pipe line. A lower portion of the inner space includes a unit boiler in which a heater and a predetermined amount of heat medium oil are filled in a vacuum state, and a hot water flow passage provided to have a constant width so that hot water flows and exchanges heat between the facing surfaces of each of the plurality of unit boilers; The hot water flow passage is provided with an induction flow plate which induces a zigzag flow so that heat can be exchanged through the longest distance along the heat exchange surface of the unit boiler.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 전기 보일러를 나타낸 단면 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 도1의 A-A선 단면도이다.1 is a cross-sectional configuration diagram showing an electric boiler according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
본 발명은 진공 밀폐된 상태에서 발생되는 열매체유의 초열전도성과 진공상태에서는 모든 물체의 끓는 점이 달라진다(예:물은 대기권에서는 100℃에서 끓으나 진공상태에서는 약60℃ 이상이면 끓는다)는 특성 및 상승비점에 도달하면 그 체적이 커진다는 화학적 이론에 근거한 특성을 이용한 것으로서, 상기 열매체유로는 증류수, 메탄올등이 있는데 본 발명은 기화성이 뛰어난 아세톤을 열매체유로서 채택 하였으며 온수와 접촉되는 면의 재질은 구리,니켈,스테인레스강등의 재질로서 이루어진다.The present invention is characterized in that the superheat conductivity of the heat medium oil generated in the vacuum sealed state and the boiling point of all objects in the vacuum state (for example, water boils at 100 ℃ in the atmosphere, but boils at about 60 ℃ or more in the vacuum) and When the temperature rises, the volume is increased based on a chemical theory. The heat medium oil includes distilled water and methanol. The present invention adopts acetone having excellent vaporization as a heat medium oil, and the material of the cotton contacted with hot water is It is made of materials such as copper, nickel and stainless steel.
또한 본 발명은 물의 가열시간을 최대한도로 단축시키어 에너지 효율을 향상 시킴과 동시에 최소의 전력만으로 소기의 난방을 수행할수 있도록 하여 초절전을 할수 있는 것으로서, 그 구성은 온수순환관로와 연결되어 고온의 온수가 출수되는 출수관로(110)는 보일러(100) 상측부를 따라 구비되고 이 출수관로(110)에서 온수순환관로로 인입되어지는 부의 관은 보일러(100) 내의 에어참을 방지하고 수위조절기능을 수행하는 수위조절기(130)가 관로상에 구비되며, 상기 출수관로(110)와 온수순환관로중 고온의 온수가 인입되어 지는 관로 사이에는 순환펌프(140)가 구비되고, 상기 출수관로(110)와 회수관로(120) 사이에는 단위보일러(200)를 사용 용량에 따라 선택하여 다수(4∼8개) 구비하며 이 단위보일러(200)의 하측 내부 공간에는히터(210)와 일정량의 열매체유(220)가 진공상태로 충진되어진 형태로 단위보일러(200)를 각각 구비하고, 상기 다수의 단위보일러(200) 각각의 마주보는 가열면사이로는 온수가 흘러 열교환 될수 있도록 일정한 폭을 가지도록 온수흐름통로(300)를 형성하고, 상기 온수흐름통로(300)에는 단위보일러(100)의 열교환면을 따라 최장의 거리를 흘러 열교환될수 있도록 지그재그 흐름을 유도하게 되는 유도흐름판(310)을 포함하여 구성된다.In addition, the present invention is to reduce the heating time of the water to the maximum as possible to improve energy efficiency and at the same time can perform ultra-low power to perform the desired heating with a minimum power, the configuration is connected to the hot water circulation pipe, the hot water is The water outlet pipe 110 to be discharged is provided along the upper portion of the boiler 100 and the pipe which is introduced into the hot water circulation pipe from the water discharge pipe 110 prevents air trap in the boiler 100 and performs a water level control function. The controller 130 is provided on the pipeline, and the circulation pump 140 is provided between the outlet pipe 110 and the pipeline into which hot water is introduced into the hot water circulation pipe, and the outlet pipe 110 and the recovery pipe. Between the 120, the unit boiler 200 is selected according to the used capacity and provided with a plurality (4 to 8), and the heater 210 and a predetermined amount of heat medium oil 22 are disposed in the lower inner space of the unit boiler 200. The unit boilers 200 are respectively provided in a form in which 0) is filled in a vacuum state, and the hot water flow passages have a predetermined width so that hot water flows and exchanges heat between the heating surfaces facing each of the plurality of unit boilers 200. Formed 300, the hot water flow passage 300 is configured to include an induction flow plate 310 to induce a zigzag flow to be heat-exchanged to flow through the longest distance along the heat exchange surface of the unit boiler 100 .
여기에서 상기 온수흐름통로(300)의 폭은 물의 신속한 가열과 최적의 에너지 소비효율을 이루는 1.5mm의 폭이 바람직하나 이는 1∼10mm 사이에서 선택적으로 적용되는 것이며, 단위보일러(100)의 폭은 충진되는 열매체유와 히터용량에 따라 10∼30mm의 폭이 선택 적용되는 것이고 본 발명에서는 13mm의 폭을 선택 적용하였다.Here, the width of the hot water flow passage 300 is preferably a width of 1.5mm to achieve a rapid heating and optimum energy consumption efficiency of water, which is selectively applied between 1 to 10mm, the width of the unit boiler 100 is The width of 10 to 30mm is selectively applied according to the heat medium oil and the heater capacity to be filled. In the present invention, the width of 13mm is selectively applied.
또한 상기 온수흐름통로(300)에 구비되는 유도흐름판(310)은 도2에서 보는 바와 같이 온수흐름통로(300)를 일정간격으로 분할 구획하게 되며, 분할부에 구비된 각각의 유도흐름판(310)의 일측부에는 지그재그 형식 흐름을 이루도록 통로(311)가 형성되어 진다. 그리고 본 발명에서는 상,하측의 유도흐름판(310)이 수평을 유지하도록 되는 것을 예로 들었으나 이는 상측 유도흐름판(310)의 통로(311)가 형성된 일측단이 하측 유도흐름판(310) 쪽을 향해 일정한 기울기를 가지고 경사지도록 구비할수도 있는 것이다.In addition, the induction flow plate 310 provided in the hot water flow passage 300 divides and divides the hot water flow passage 300 at a predetermined interval, as shown in FIG. One side of the 310 is formed with a passage 311 to form a zigzag flow. In the present invention, the upper and lower induction flow plate 310 is an example to maintain the horizontal, but this is one side end of the passage 311 of the upper induction flow plate 310 is the lower induction flow plate 310 side It may be provided to be inclined with a constant slope toward.
그리고 보일러(100)의 상측부로 형성되는 관로 상에는 일정량(약 30리터)의 온수를 저장할수 있도록 온수저장탱크(400)를 부설하여 사용자가 세면 및 샤워시에 충분한 온수를 공급 하는 것임과 동시에 일정부위에는 보충수 탱크도 구비되는 것이다.And on the pipeline formed by the upper portion of the boiler 100 to install a hot water storage tank 400 to store a predetermined amount (about 30 liters) of hot water by the user to supply sufficient hot water at the time of washing and showering at the same time There is also a replenishment water tank.
한편, 도면중에는 미도시 되었지만 보일러의 히터온도, 입수온도, 출수온도를 측정하기 위해 일정부위에는 온도센서가 각각 구비되는 것이고, 이 온도센서에 의해 측정된 값은 선로적으로 연결되는 제어부로 전송되고, 이 전송된 값을 제어부에서는 입력받아 프로그램에 따라 히터(210),순환펌프(140)를 각각 제어하여 보일러(100)를 동작시키도록 구성된다.On the other hand, although not shown in the drawing, the temperature sensor is provided at each part to measure the heater temperature, the water inlet temperature, and the water outlet temperature of the boiler, and the value measured by the temperature sensor is transmitted to the controller connected to the line. In response to the transmitted value, the control unit is configured to operate the boiler 100 by controlling the heater 210 and the circulation pump 140 according to a program.
이와 같이 구성된 본 발명은 먼저, 전원이 투입되면은 가열원인 히터(210)가 발열을 시작하고 단위보일러(100) 내에 일정량 진공상태로 충진된 열매체유(220)가 순간적으로 증발됨과 동시에 대류현상에 따라 단위보일러(200) 내측 공간부를 순환 이동하게 되며, 이때 이동되는 증기는 증발 잠열을 가열면 주위에 전달하고 응축되며, 응축된 액체는 히터(210)가 설치된 하측부로 낙하되어 재가열 되는 흐름을 반복하게 된다.According to the present invention configured as described above, first, when the power is turned on, the heater 210, which is a heating source, starts to generate heat, and the heat medium oil 220 filled in a predetermined amount of vacuum in the unit boiler 100 is evaporated momentarily and at the same time convection. According to the unit boiler 200, the inner space portion is circulated to move, wherein the vapor is transferred to the latent heat transfer around the heating surface and condensed, the condensed liquid is dropped to the lower side where the heater 210 is installed to repeat the flow of reheating Done.
상기 히터(210)에 의해 가열되어 지는 부위에는 비교적 비열이 높고 초열전도성의 특성이 있는 아세톤등의 열매체유(220)가 비교적 소용량 충진되므로 최소의 전력으로도 짧은 시간에 필요로 하는 온도까지 순간 가열 되는 것이다.In the portion to be heated by the heater 210 is relatively small heat is filled with a relatively small amount of heat medium oil 220, such as acetone, which has a relatively high heat conductivity, so that the heating is instantaneous to a temperature required in a short time with a minimum power Will be.
이때 단위보일러(200)간의 사이에 형성된 각각의 온수흐름통로(300)로 흐르게 되는 온수는 비교적 소량의 온수(1.5mm의 폭을 통과하는 온수)가 유도흐름판(310)을 따라 지그재그로 단위보일러(200)의 가열면을 따라 최장거리를 흐르게 됨으로서 순간 가열됨과 동시에 에너지 소비효율을 극대화 하여 열교환 되어 지는 것이다.At this time, the hot water flowing to each hot water flow passage 300 formed between the unit boilers 200 is a relatively small amount of hot water (hot water passing through the width of 1.5mm) unit boiler in a zigzag along the induction flow plate 310 By heating the longest distance along the heating surface of the (200) is instantaneous heating and at the same time maximizing the energy consumption will be heat exchange.
이후 각각의 온수흐름통로(300)를 흘러 열교환 된 고온의 온수는 상측부에 구비된 출수관로(110)에서 합류하게 되고 이 합류된 온수는 에어참을 방지하고 수위조절 기능을 수행하는 수위조절기(130)를 거쳐서 온수순환관로로 순환 되어 실내에 난방을 하게 되며, 실내에서 열교환 된 저온의 온수는 순환펌프(140)에 의해 회수관로(120)로 회수하게 되며, 이 회수된 저온의 온수는 각각의 온수흐름통로(300)로 다시 분할되어 유도흐름판(310)을 따라 각각 지그재그로 흐르게 됨과 동시에 열교환되어 짧은 시간안에 가열되어지는 고온의 온수는 출수관로(110)에서 재합류하는 흐름을 반복하여 온수 공급과 난방운전을 하게된다.After each hot water flow passage 300 through the heat exchanged high temperature hot water is joined in the outlet pipe 110 provided in the upper portion and the joined hot water level controller 130 to prevent air charms and perform a water level control function Circulated through the hot water circulation pipe to heat the room, and the low-temperature hot water heat-exchanged in the room is recovered to the recovery pipe line 120 by the circulation pump 140, and the recovered low-temperature hot water is The hot water that is divided into the hot water flow path 300 again and flows in a zigzag along the induction flow plate 310 and heat exchanges and is heated in a short time is repeatedly heated in the water outlet pipe 110 to repeat the flow of hot water. Supply and heating operation.
한편 제어부에서는 사용자의 설정온도에 따라 회수관로(120)와 출수관로(110) 및 단위보일러(100)마다 구비되는 각각의 온도센서의 측정값을 입력 받아 프로그램에 따라 순환펌프(140) 및 히터(210)를 각각 제어하여 능률적이고도 효과적인 운전을 하게 됨으로서 초절전형 난방을 하게 되는 것이다.On the other hand, the control unit receives a measurement value of each temperature sensor provided for each of the recovery pipe line 120, the water discharge pipe 110 and the unit boiler 100 according to the user's set temperature, the circulation pump 140 and the heater ( By controlling each of the 210 to operate efficiently and effectively will be the ultra-low power heating.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 보일러를 다수의 단위보일러로서 구성하고 단위보일러의 각각에는 일정량의 초열전도특성이 있는 열매체유를 진공상태로 충진하고 히터로서 순간 가열하여 기화시킴으로서 단위보일러 사이를 지그재그 흐름으로 통과하게 되는 온수를 필요로 하는 온도 까지 짧은 시간 안에 가열하여 난방수를 공급하게 됨으로서 에너지 소비효율을 극대화 하고 고효율적인 난방을 이룰수 있도록 함과 동시에 최소의 전력으로 소망하는 난방효과를 이루어 초절전형 운전을 하게 되는 등의 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, the boiler is configured as a plurality of unit boilers, and each of the unit boilers is filled with a thermal fluid having a certain amount of superheat conductivity in a vacuum state, and is instantaneously heated as a heater to vaporize between the unit boilers. By supplying heating water by heating up to the temperature that needs hot water passing through the zigzag flow in a short time, it maximizes energy consumption efficiency and achieves high efficiency heating while achieving desired heating effect with minimum power. It is effective such as driving a brother.
그리고 상기와 같은 본 발명은 대표적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이의 실시예로 한정되는 것은 아니고 본 발명의 구성요건을 구비하여 목적을 달성하고 작용 효과를 기대할 수 있다면 다양한 범위내에서 변경 실시할 수 있는 것이다.And the present invention as described above has been described through a representative embodiment, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments thereof, if it is provided with the configuration requirements of the present invention to achieve the object and to expect the effect of action within a variety of ranges It can be done.
Claims (2)
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