KR100422411B1 - 히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식심야전기보일러 - Google Patents

Abstract

보일러 본체는 진공 이중관형열교환기를 구성하여 상기 보일러 본체에 히팅유를 장입시켜 가열수단으로부터 고온을 흡수 발열하여 히팅유가 고온으로 상승되면서 발열된 고온에 의해 진공상태에서 빠른 열교반이 이루어져 밀착된 온수관으로 열전달이 이루어짐으로써, 전체온도를 고르게 유지할 수 있고, 지속적으로 공급할 수 있는 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러를 제공한다.

상기 열을 전달하는 진공상태의 이중관형열교환기로 구성되는 보일러 본체와, 상기 고온조절 및 축열유지를 위해 진공으로 형성된 진공관과, 상기 진공관을 통하여 열 전달이 이루어지는 온수관과, 상기 진공 이중관형열교환기의 균형을 잡아주는 지지대와, 열효율을 극대화되도록 장착되는 저밀도 전기히터와, 상기 히팅유의 고열로 인한 압조절을 위해 압력밸브 및 과열방지감지센서와, 충격에 의한 내부구조 보호와 열 손실을 최대한 방지하는 보온력이 뛰어난 폴리우레탄폼으로 단열을 하고, 보일러 상부 양측에 보충오일탱크 및 보충수탱크가 밀착설치되며, 에너지 전달관으로 온수공급관 및 환수관, 난방용 온수공급관 및 환수관을 포함하는 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러를 제공한다.

Description

히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러{Hot-Water Heating Combination Midnight Electric Boiler Using Heating Oil and Fossil Energy}

본 발명은 히팅유를 이용하여 고효율의 에너지를 얻고자 진공 이중관형열교환기로 형성된 보일러 본체내에 히팅유를 장입시켜 가열수단으로부터 발열하는 고온을 이용하여 상기 진공 이중관형열교환기에 내재된 진공관의 진공물질 메탄올, 증류수에 의해 빠른 열교반이 이루어져 밀착된 온수관으로 빠른 열전달이 이루어짐으로써, 물의 온도가 진공물질(메탄올, 증류수) 온도와 동일한 온도로 일정하게 유지되어 저비용 고효율의 에너지를 지속적으로 공급할 수 있는 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 크게 일반보일러와 심야전기보일러 및 축열식 보일러로나눌 수 있다.

종래의 심야전기보일러는 고효율을 얻고자 설치되는 히터가 물속에서 열을 극대화 시키려면 많은 전력이 필요하고 전기히터에 스케일이 끼므로해서 열발산이 지연되어 과열, 단락으로 인한 전기히터 교체시기가 자주 발생하므로 수명이 단축되며 수리비용, 인건비 등 문제점이 있다.

상기와 같은 종래의 심야전기보일러는 원자력, 석탄과 같이 원가가 싼 발전소의 이용율을 높이고 수입원가가 비싼 가스와 석유 발전소의 비율을 줄여 국가적차원의 에너지 절약 효과로 연료비를 줄일 수 있지만 필요로 하는 에너지에 비해 비축열 열효율이 부족하므로 보일러 부피가 커지고 온수/난방 전용으로 설치면적을 차지하는 공간을 많이 차지함에 따라 설치비용과 건물의 활용공간이 좁아진다.

더욱이 고유가 상승으로 에너지 절약 효과로 보급화가 이루어지고 있지만, 아직은 설치 공간확보와 설치비용 부담때문에 보급화가 미진한점이 있다.

본 발명은 "진공속의 복사가 전파할 때는 어떠한 감쇠 또는 약화도 일어나지 않는다"는 에너지보존의 원리를 응용하여 히팅유 및 /또는 열매체로 고효율의 에너지를 얻을 수 있는 것으로 이루어진, 저비용 고효율의 에너지 활용가치로 절약할 수 있도록 구성한 것이다.

본 발명의 목적은 소형 경량화로 고효율의 에너지를 극대화할 수 있는 히팅유를 이용하여 가열수단으로부터 고온을 흡수 발열하여 히팅유가 고온으로 상승되면서 진공물질(메탄올, 증류수)에 의해 이 빠른 열교반이 이루어져 밀착된 온수관으로 열전달이 이루어짐으로써, 전체온도를 고르게 유지할 수 있고, 안정적, 지속적으로 공급할 수 있도록 하여 저비용 고효율의 온수와 난방을 겸할 수 있는 보일러를 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 일실시예에 있어서 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 일실시예에 있어서 진공 이중관형열교환기를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러 일실시예에 있어서 온수난방공급 순환경로를 나타내는 부분단면도.

도 4는 본 발명에 따른 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 일실시예에 있어서 난방파이프를 나타내는 부분단면 측면도.

본 발명은 히팅유를 이용하여 고효율의 에너지를 얻고자 진공 이중관형열교환기로 형성된 보일러 본체내에 히팅유를 장입시켜 가열수단으로부터 발열하는 고온을 이용하여 상기 진공 이중관형열교환기내 진공물질(메탄올, 증류수)의 온도상승에 의해 열 교반이 이루어져 온수관내 물의 온도를 높여 주는 것이 가능하고, 전체온도를 고르게 유지함으로써, 지속적으로 공급할 수 있도록 구성된다.

위의 목적 달성을 위하여 본 발명은 히팅유 보일러 본체 중앙에 적정 온도 유지를 위해 진공 이중관형열교환기가 고정 설치되고, 상기 히팅유를 보일러 본체내 금속용기에 장입시키고 발열수단으로 전기히터에 의해 직접가열 방식으로 축열하여 고온효과를 얻을 수 있도록 하는 열매체부와, 상기 진공 이중관형열교환기로 감싸져 피가열체를 간접적으로 가열하여 국부가열을 피할 수 있고, 온도조절이 가능하게 가열되는 온수관과, 상기 진공 이중관형열교환기의 균형을 잡아주는 지지대와, 가열수단으로 열효율을 극대화되도록 보일러 하단부에 장착되는 저밀도 전기히터와, 상기 보일러의 과열감지센서 및 팽창밸브장치와, 충격에 의한 내부구조 보호와 열 손실을 최대한 방지하는 보온력이 뛰어난 폴리우레탄 폼 단열재와, 연료의 비축으로 보충용 오일용기 및 보충수용기를 보일러 상부에 밀착설치되고 온수공급관 및 환수관, 난방수공급관 및 환수관이 설치되는 것을 포함한다.다음으로 본 발명에 따른 히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 히팅유 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 일실시예는 도 1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 보일러 본체(3) 내부에 히팅유(23)가 공급되는 보일러 본체(3)의 열매체부(23)와, 중앙에 진공 이중관형열교환기(5)가 고정 설치되어 상기한 진공 이중관형열교환기(5)내에 설치되는 진공관(6)과 밀착되어 진공물질(메탄올, 증류수)에 의해 빠른 열교반이 이루어지면서 열전달을 통해 물을 데우는 온수관(7)과, 보일러 본체(3) 하단에 설치되는 저밀도 전기히터 (11)와, 상기한 열매체부(23) 하단 중앙 설치되어 히팅유 교환시 필요한 배유관 (22)과, 상기한 진공 이중관형열교환기(5) 고정을 위해 지지대(8)를 상하로 설치하고, 열매체 및 또는/히팅유의 과열방지장치(12) 팽창밸브(13)와, 충격에 의한 내부구조 보호와 열 손실을 최대한 방지하는 보온력이 뛰어난 폴리우레탄 폼(10)과, 연료의 비축용 오일용기(15)와, 보충수용기(17)가 보일러 본체 외각 상부에 밀착 설치되며, 온수공급관(18)/온수환수관(19)이 설치되어 지속적으로 공급이 가능하도록 구성하고, 또한 상기한 열전도 구성요소와 같은 방법으로 난방용 온수의 공급과정으로 난방용 온수공급관(20)/난방환수관(21)이 설치되는 것을 포함한다.

상기한 히팅유 열매체(23)는 보일러 본체 내부에 장입시켜 가열수단으로부터 가열됨으로써, 진공 이중관형열교환기(5)를 고정 설치하여 상기 진공 이중관열교환기(5)에 의해 감싸지는 온수관(7)으로 설치되는 것이 바람직하다.

이는 진공 이중관형열교환기(5)에 진공물질(메탄올, 증류수)(6)을 주입 봉입시켜 진공관내로 온수관이 통과되면서 열전달이 이루어지도록 설치됨으로써, 진공 이중관형열교환방식에 의한 비축열을 지속적으로 공급할 수 있기 때문이다.

상기한 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 히팅유 및 또는/열매체로는 셀세미오 오일, 해바라기유, 폐식용유, 폐오일 등을 가열하여 고효율의 열량을 얻는 방식으로 진공 열교환기를 통하여 진공관내로 온수관이 통과되면서 열전달이 이루어져 고효율의 열량을 지속적으로 공급할 수 있도록 함으로써, 온수 및 난방겸용이 가능하도록 구성한다.상기에서 진공 이중관형열교환기(5)는 고온의 열팽창계수를 감안하여 굴곡을 주고, 상기한 히팅유 및/또는 열매체(23)는 셀세미오 오일, 폐식용유, 해바라기유 등이 고열을 발산할 수 있도록 진공 이중관형열교환기(5)의 내열성, 내구성 있는 재질을 선택하는 것이 바람직하다.도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 보일러 본체 히팅유(23)의 가열 활성화에 의한 산폐 또는 산화방지 촉매제로 톤실, 벤토나이트를 혼합하여 히팅유(23)의 품질을 유지하므로 고효율의 에너지를 얻을 수 있도록 하고, 입출구(16,22)를 상하로 구성하여 지속적으로 공급이 가능하도록 구성한다.

또한 보일러 본체 히팅유(23)의 가열에 의한 열 팽창을 해소하기 위하여 보일러 상단부에 설치되는 팽창밸브(13)와, 과열방지를 위한 과열방지기 온도계(14')와, 보충용 오일용기(15)를 설치하여 상기한 히팅유(23)의 고열에 의하여 밀봉된 공간에는 보일러의 압력을 정확하게 감지할 수 있도록 저유감지기(24)가 설치되며, 상기한 온수환수관(19), 난방환수관(21)에 체크밸브(13)를 설치하여 환수의 통제가 가능하도록 하고, 상기한 온수공급관(18), 난방공급관(20)에는 필요에 따라 온수 및 난방수 공급을 차단할 수 있는 개폐밸브(34)를 설치하는 것도 가능하다. 상기한 보일러 외부 상단에 보충수탱크(17)(Reserver Tank)를 설치하여 원활한 온수공급이 이루어지도록 구성한다.

다음으로 상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 심야전기보일러의 작용과정을 설명한다.

먼저 보일러 본체는 진공 이중관형열교환기(5)를 구성하여 상기 보일러 본체에 히팅유(23)를 장입시켜 가열수단으로부터 고온을 흡수 발열함으로써, 상기 히팅유가 고온으로 상승되면서 진공물질(메탄올, 증류수)을 주입봉입한 상태에서 빠른 작동유체와 교반이 이루어져 밀착된 온수관으로 빠른 열전달이 이루어지도록 하는 것으로, 전체적으로 고온효과를 얻을 수 있도록 형성된다.

그리고 상기한 히팅유의 고온이 진공 이중관형열교환기(5)내에 열전달이 되어 직접가열 방식과는 다른 진공 이중열교환방식으로서 진공물질(메탄올, 증류수)이 빠르게 열교반이 이루어져 단시내 온수관(7)으로 열 전달이 이루어져 전체온도를 고르게 유지시킬뿐만 아니라 축열에 의해 지속효과를 얻고, 고밀도 단열에 의해 열손실이 없도록 하여 소형경량화로 가정용, 산업용 등 다목적으로 활용가능하도록 구성된다.

상기에서 공급되는 온수는 열효율을 극대화 하기 위하여 고밀도의 폴리우레탄 폼(10)으로 단열하여 열손실을 차단한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 난방용 공급과정은 이중진공관 열파이프(26)를 U자형(27)으로 구성하고, 진공물질(6)은 메탄올, 증류수를 주입 봉입하여 열교반이 빠르게 전달되도록 구성한다.

상기에서 난방용 이중진공관 열파이프(26)는 외관 및 내관으로 제작한다. 상기한 난방용 이중진공관 파이프(26)는 열매체의 활성화로 효율을 극대화되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기에서는 본 발명에 따른 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러에 의하면, 보일러수관의 전열면적이 작아도 되므로 소형경량화로 설치공간의 활용과 경제적 시설비용이 절감된다.그리고 보일러 본체 내에 온수 및 난방이 각각 형성됨으로 고온축열효과와 일정한 온도로 온수를 공급할 수 있으므로 에너지절약효과가 매우크다.그리고 본체내 뿐만 아니라 외부에 열교환장치를 장치하여 용이하게 고효율을 얻을 수 있다.

또한 히팅유로 폐오일, 해바라기유, 폐식용유 등은 기존 보일러에 비해 고온으로 축열할 수 있으므로 온수난방겸용으로 활용범위가 가정용뿐만 아니라 산업용까지 다양하다.

Claims (3)

1. 보일러 본체내에 히팅유를 장입시켜 가열수단으로부터 얻어진 고온을 이용하여 진공물질 메탄올, 증류수를 주입 후 봉입되는 진공관과, 상기 진공관과 밀착되어 열전달에 의해 온수로 공급되는 온수관으로 형성되는 진공 이중관형열교환기와, 상기 히팅유를 통하여 얻어진 고온이 진공물질 메탄올, 증류수에 의해 빠른 열교반이 이루어져 상기 밀착된 온수관으로 열전달이 이루어짐으로써, 전체적으로 고효율을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러.
2. 제 1항에 있어서, 보일러 본체 형성과정으로 가열수단에 의해 고온으로 상승되는 히팅유와, 상기 얻어진 고온을 적정 온도로 유지하여 축열 및 저탕유지를 가능하게 하는 진공관 및 온수관과, 히팅유의 고열로 인한 팽창압조절을 위해 유연성을 요구하는 진공 이중관형열교환기와, 상기 진공 열교환기의 균형을 잡아주는 지지대와, 열효율이 극대화되도록 장착되는 저밀도 전기히터와, 상기 히팅유의 과열방지감지센서 및 압력밸브와, 충격에 의한 내부구조 보호와 열 손실을 최대한 방지하는 보온력이 뛰어난 폴리우레탄폼과, 보충오일탱크 및 보충수탱크가 보일러 본체 상부에 밀착설치되며, 온수공급관 및 난방수공급관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히팅유, 화석에너지를 이용한 온수난방겸용 저탕식 심야전기보일러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 히팅유는 셀세미오 오일, 해바라기유, 폐식용유, 폐오일 중 선택적 사용이 가능하며, 히팅유의 산화방지를 위해 톤실, 벤토나이트를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 히팅유, 화석에너지를 이용한 저탕식 심야전기보일러.