KR100696168B1 - 열매체를 이용한 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적은 에너지로 신속하게 온수를 공급하는 열매체를 이용한 전기 보일러를 개시한다.

본 발명은 순환 파이프의 내부와 외부에 설치된 가열수단으로 순환 파이프에 통과하는 유체를 신속하게 가열시키기 위한 것으로, 순환 파이프 일단에 급수관을 연결하고 타단에 난방 또는 온수를 공급하도록 공급관을 연결한 전기 보일러에 있어서, 길이방향으로 형성된 요홈에 전기 히터를 설치한 발열판과, 상기 발열판 상면에 열매체를 저장한 제1가열통이 고정되고, 제1가열통의 외주면에 나선 형태로 감긴 순환 파이프가 설치되며, 순환 파이프의 외측에 중공 형태로 이루어져 내부 공간에 열매체가 저장된 제2가열통으로 이루어진 가열통을 포함하는 열매체를 이용한 전기 보일러를 제안한다.

이와 같은 본 발명은 순환 파이프의 내·외측에서 통과되는 물을 가열시켜 줌으로써 온수를 신속하게 얻을 수 있고, 저장탱크의 용량에 구애됨이 없이 순환 파이프에서 가열된 온수를 직접적으로 사용할 수 있으며, 전기 보일러의 구조가 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 가열된 열매체의 열전도를 이용함으로써 전력소모를 줄일 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

전기 보일러, 발열판, 가열통, 순환 파이프, 전기 히터

Description

열매체를 이용한 전기 보일러{Electricity Boiler using Heating Medium}

도1은 종래의 축열식 전기 보일러 단면도.

도2a는 종래의 전기 보일러 평단면도.

도2b는 종래의 전기 보일러 종단면도.

도3은 본 발명에 의한 전기 보일러의 분해 사시도.

도4는 본 발명에 의한 전기 보일러의 횡단면도.

도5는 본 발명에 의한 전기 보일러의 요부 분해 사시도.

도6은 본 발명에 의한 전기 보일러 가열통의 결합 단면도.

도7은 본 발명에 의한 전기 보일러의 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 발열판 11: 케이싱

12: 전기 히터 13: 요홈

14: 온도감지센서 15: 단열재

16: 원형홈 20: 가열통

21: 제1가열통 22a,22b: 제1,2연결관

23: 순환 파이프 24: 급수관

25: 제어밸브 26: 공급관

27: 저장 탱크 28: 모터펌프

29: 제2가열통 30: 고정핀

본 발명은 열매체를 이용한 전기 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 내부에 저장된 열매체를 가열시킴으로써 난방 및 온수 사용이 가능한 열매체를 이용한 전기 보일러에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 전기 보일러는 주택이나 산업현장 등에서 난방 및 온수를 공급하기 위하여 사용되는 것으로, 액체 연료인 등유를 연소시켜 발생된 열원으로 가열된 물을 순환시킴으로써 난방 및 온수를 얻는 기름 보일러와, 열매체 탱크 내의 열매체를 가열시킴으로써 열매체조 외측에 설치된 나선형 파이프를 통과하는 물을 순환시켜 난방 및 온수를 얻는 전기 보일러 등이 있다.

상기 전기 보일러에 대한 종래기술로서 대한민국 특허출원 제2000-57779호(이하 "종래기술1"이라 한다)의 "열매체유를 이용한 축열식 전기 보일러"가 개시되어 있으며, 이를 도1에 도시하였다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래기술1의 전기 보일러는 원통형의 열매체유조(101) 하방에 전기히터(102)를 구성하고, 그 외곽에는 수조(103)를 배치하여 구성되는 축열식 전기 보일러로서, 열매체유조(101)와 수조(103) 사이에 단열재(110) 를 충진시키고, 수조(103) 외곽으로는 보온 단열재(111)를 충진 구성하며, 열매체유조(101)의 하부공간(112)에는 순환펌프(113)를 수납시켜 열매체유조(101)의 열매체유를 순환펌프(113)를 통하여 수조(103) 내에 나선형으로 설치한 열교환 파이프(114)와 연결하고, 하부공간(112)의 또 다른 순환펌프(113a)는 열매체유조(101)의 열매체유를 순환펌프(113a)를 통하여 급탕용 탱크 또는 온풍기 등과 연결되게 하는 것이다.

이러한 종래기술1은 열매체유조(101) 내에 열매체를 저장시키고, 그 내부에 설치된 전기히터(102)에 전원을 인가시켜 열매체유조(102) 내의 열매체를 가열시킨 다음 하부공간(112)에 설치된 순환펌프(113)로 열교환 파이프(114)에 이송시켜 수조(103) 내에서 가열된 물을 난방용 온수순환펌프(120)에 의하여 난방을 하게 된다.

또한, 하부공간(112)에 설치된 순환펌프(113a)로 열매체유조(101)에서 가열된 열매체를 급탕탱크 또는 온풍기 등에 사용하도록 배출시킨다.

그런데 이와 같은 종래기술1은, 열매체유조 내의 열매체를 1차 가열시킨 다음 수조 내의 열매체를 2차로 가열시킴에 따라 열효율이 저하됨은 물론 난방이 더디게 이루어지는 단점이 있고, 열매체유조 내에 저장되는 열매체유의 용량이 제한되어 있어 급격하게 많은 양을 사용하게 되면 열매체유 및 수조 내의 온수를 재차 가열시키는데 상당한 시간이 소요되어 온수 및 난방 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 특허출원 제2002-41683호(이하 "종래기술2"라 한다)에는 또 다른 "열매체유를 이용한 축열식 전기 보일러"가 개시되어 있으며, 이를 도2a 및 도2b에 도시하였다.

상기 종래기술2의 전기 보일러는, 난방지역을 경유하는 난방수 관의 양단이 결합되도록 결합관체(도면상 미도시됨)가 돌출된 온수조(202) 내에 전기에 의해 가열되는 히터(204)를 설치하여 온수조(202) 내의 용수를 가열하도록 한 전기 보일러(201)로서, 상기 온수조(202) 내측에는 서로 다른 각도로 히터(204)가 내장된 간접가열수단(205)을 설치하되, 상기 간접가열수단(205)에는 온수조(202)에 용접 고정된 파이프 관체(206) 내측 하단으로 히터(204)가 나사 결합된 히터 내입관(207)을 용접 고정하여 히터 내입관(207) 양측으로 가열실(208)을 형성한다.

또한, 파이프 관체(206) 양측단에는 커버를 용접하며, 용접된 양측 커버에는 단속밸브(210)가 구비된 주입관체(211)를 배관하여 파이프 관체(206) 내부를 진공 구성하며, 진공 상태의 파이프 관체(206) 내에는 적량의 열매체를 주입하여 히터(204)의 가열로 파이프 관체(206) 내의 열매체가 가열되어 외부에 형성된 가열실의 열매체와 대기 순환이 이루지게 구성한다.

아울러 상기 파이프 관체(206)의 표면에는 적당한 간격으로 열전도성이 우수한 방열핀(213)을 권취 고정하여 파이프 관체(206) 내부의 열매체가 기화 및 액화를 반복하면서 발생하는 잠열이 온수조(202) 내의 용수에 신속하게 전이되도록 한다.

이러한 종래기술2는 온수조(202) 내에 서로 다른 각도로 다수개의 간접가열수단(205)을 설치함으로써 히터 내입관(207) 내의 히터(204)에 전원이 인가되어 가 열되면 히터 내입관(207) 내에서 기화된 열이 파이프 관체(206)의 외부에 형성된 방열핀(213)으로 가열실 내의 열매체를 가열시키고, 가열된 열매체를 결합관체로 배출시켜 난방을 하게 된다.

그런데 이와 같은 종래기술2는, 열매체와 접하는 다수의 히터 내입관(207)을 가열시키므로 단시간에 가열된 열매체를 사용할 수 있는 편리성은 가지나, 온수조 외부로 다수의 간접가열수단이 돌출되어 설치되므로 이에 연결되는 전선 및 난방 배관 등이 복잡하게 얽히게 되는 폐단이 있으며, 전선 및 난방 배관이 연결되어야 하는 공간을 확보하여야 하므로 협소한 공간에는 설치가 곤란하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 순환 파이프의 내부와 외부에 설치된 가열수단으로 순환 파이프에 통과하는 유체를 신속하게 가열시키도록 하는 열매체를 이용한 전기 보일러를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로, 순환 파이프 일단에 급수관을 연결하고 타단에 난방 또는 온수를 공급하도록 공급관을 연결한 전기 보일러에 있어서, 길이방향으로 형성된 요홈에 전기 히터를 설치한 발열판과, 상기 발열판 상면에 열매체를 저장한 제1가열통이 고정되고, 제1가열통의 외주면에 나선 형태로 감긴 순환 파이프가 설치되며, 순환 파이프의 외측에 중공 형태로 이루어져 내부 공간에 열매체가 저장된 제2가열통으로 이루어진 가열통을 포함하는 열매체를 이용한 전기 보일러를 제안한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도3은 본 발명에 의한 전기 보일러의 분해 사시도이고, 도4는 본 발명에 의한 전기 보일러의 횡단면도이며, 도5는 본 발명에 의한 전기 보일러의 요부 분해 사시도이고, 도6은 본 발명에 의한 전기 보일러 가열통의 결합 단면도이며, 도7은 본 발명에 의한 전기 보일러의 종단면도이다.

도3 내지 도7에 도시된 바와 같이 본 발명은 전기 보일러의 케이싱(11) 내부에 설치되는 발열판(10)과, 가열된 발열판(10)으로 순환 파이프에 통과하는 물을 가열시키는 가열통(20)으로 이루어진다.

상기 발열판(10)은 적정 두께를 가지는 직사각형 형상으로 이루어지고, 발열판(10)의 길이 방향으로 요홈(13)을 형성하며, 상기 요홈(13)에 발열판(10)을 가열시키는 전기 히터(12)를 설치한다. 이러한 발열판(10)은 동, 알루미늄, 황동 등을 사용하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 발열판(10)의 일측에는 발열판(10)의 온도를 감지하는 온도감지센서(14)를 설치하고, 그 상부에는 전기 보일러의 외관을 이루는 케이싱(11)이 결합되는 한편, 가열된 발열판(10)의 열원이 케이싱(11)으로 전달되지 않도록 상기 케이싱(11)과 접하는 부분에는 단열재(15)를 설치한다.

이러한 발열판(10)에는 요홈(13)의 양측에 일정한 간격으로 다수의 원형홈(16)을 형성하고, 상기 원형홈(16)에는 가열통(20)이 설치된다.

상기 가열통(20)은 열매체를 저장한 제1가열통(21)과, 제1가열통(21)의 외측에 물이 통과되는 순환 파이프(23)와, 순환 파이프(23) 외측에 열매체를 저장한 제2가열통(29)으로 이루어진다.

상기 제1가열통(21)은 적정 길이를 가지는 원통으로 이루어지고, 그 내부의 저장공간 내에 열매체인 물, 유기 용매, 기름 등을 저장한다.

상기 순환 파이프(23)는, 제1가열통(21)의 외주면에 나선 형태로 감아 제1가열통(21)과 접촉시킨다. 이러한 순환 파이프(23)는 높은 열전도율을 가지는 동 파이프로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 순환 파이프(23) 일단에는 급수관(24)을 연결하고, 순환 파이프(23)와 급수관(24) 사이에 순환 파이프(23)로 유입되는 유량을 제어하는 제어밸브(25)를 설치하며, 순환 파이프(23)의 타단에는 가열된 온수로 온수 및 난방이 이루어지도록 공급관(26)을 연결한다.

또한, 공급관(26)에는 온수를 일정량 저장하는 저장탱크(27)를 설치하고, 온수를 원활하게 공급하기 위한 모터펌프(28)를 설치한다.

한편, 제2가열통(29)은 상하가 막힌 중공 형태로 이루어지되, 그 내부에는 원통형의 칸막이(29a)로 구획되며, 상기 칸막이(29a)의 안쪽에는 순환 파이프(23)가 감긴 제1가열통(21)을 설치한다. 여기서, 상기 칸막이(29a)의 내주벽에는 상기 순환 파이프(23)가 접촉되며, 칸막이(29a)와 제2가열통(29) 사이의 공간에는 제1가 열통(21)과 같은 열매체가 저장된다.

이러한 가열통(20)은 발열판(10)의 원형홈(16)에 이와 동일한 직경으로 이루어진 제2가열통(29)을 직접 삽입시켜 고정하거나, 고정핀(30)을 개재하여 원형홈(16)에 고정할 수 있음은 물론, 발열판(10) 상면에 제2가열통(29)을 용접하여 고정할 수 있다.

또한, 제어밸브(25) 및 모터펌프(28)를 제어하도록 컨트롤러(도면상 미도시됨)가 설치된다.

이와 같은 본 발명은 전기 보일러에 전원을 인가시킴으로써 기동하게 되며, 급수관(24)에 설치된 제어밸브(25)가 개방되어 순환 파이프(23)로 물을 계속적으로 공급하게 된다.

이와 함께 발열판(10)의 요홈(13)에 설치된 전기 히터(12)에 전원이 인가되어 전기 히터(12)가 가열됨에 따라 발열판(10) 전체를 가열시키고, 가열된 발열판(10)의 열원이 가열통(20)인 제1가열통(21) 및 제2가열통(29)으로 전달되어 내부에 저장된 열매체가 가열된다.

이에 따라 순환 파이프(23)를 통과하는 물이 가열되는데, 이는 순환 파이프(21)의 내측과 외측에서 가열된 열매체의 열원이 순환 파이프(23)로 열전도 되어 통과하는 물을 가열시킴으로써 신속하게 가열시킬 수 있게 된다.

아울러 발열판(10)에 다수개의 가열통(20)이 설치되어 있으므로, 일시에 많은 양의 온수를 사용하게 되더라도 급수관(24)에서 이송된 물을 분배시켜 신속하게 가열시킬 수 있게 된다.

이때, 발열판(10) 및 제1,2가열통(21,29)이 과도한 온도로 상승되면, 전기 보일러가 소손될 우려가 있으므로, 온도감지센서(14)로 발열판(10)의 온도를 감지하여 전기 히터(12)에 인가된 전원을 차단시킨다.

이는 열매체의 종류에 따라 온도감지센서(14)를 달리 설치하게 되는데, 열매체가 물인 경우에는 끓는 온도인 100℃ 전후로 설정하고, 기름일 경우에는 200~300℃ 정도로 설정하여 사용할 수 있도록 한다.

이와 같이 순환 파이프(23)에서 가열된 온수는 공급관(26)으로 보내어져 저장탱크(27)의 저장용량 만큼 저장되며, 이에 저장된 온수는 모터펌프(28)에 의하여 난방용으로 사용함은 물론 온수 사용이 가능한 수도전 등에 연결되어 볼 밸브의 개폐 정도에 따라 온수와 함께 급수관의 물을 적정하게 혼합하여 사용할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명은 단시간에 많은 양의 온수를 사용하게 되더라도 순환 파이프(23)에 통과되는 물을 적정 온도로 가열시켜 사용할 수 있으며, 난방용으로 사용하더라도 높은 열효율로 전기 에너지 소모를 절감할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명은 순환 파이프의 내·외측에서 통과되는 물을 가열시켜 줌으로써 온수를 신속하게 얻을 수 있고, 저장탱크의 용량에 구애됨이 없이 순환 파이프에서 가열된 온수를 직접적으로 사용할 수 있으며, 전기 보일러의 구조가 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 제작할 수 있고, 가열된 열매 체의 열전도를 이용함으로써 전력소모를 줄일 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 순환 파이프 일단에 급수관을 연결하고 타단에 난방 또는 온수를 공급하도록 공급관을 연결한 전기 보일러에 있어서,

   전기 히터를 구비한 발열판의 상면에 가열통을 설치하되,

   상기 가열통은 열매체를 저장한 제1가열통의 외주면에 나선 형태로 감긴 순환 파이프가 설치되며, 상기 순환 파이프의 외측에 중공 형태로 이루어져 내부 공간에 열매체가 저장된 제2가열통으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열매체를 이용한 전기 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발열판에는 가열통을 고정하기 위한 원형홈이 상기 전기 히터를 사이에두고 일정 간격으로 다수 형성되며, 상기 원형홈에 가열통이 설치되는 것을 특징으로 하는 열매체를 이용한 전기 보일러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2가열통은 그 내부가 원통형의 칸막이로 구획되며, 상기 칸막이의 안쪽엔느 순환 파이프가 감긴 제1가열통이 설치되고, 상기 칸막이와 제2가열통 사이의 내부 공간에 열매체가 충진되는 것을 특징으로 하는 열매체를 이용한 전기 보일러.

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