KR100711734B1 - Electric boiler using carbon fiber heater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 보일러에 있어서, 원통형으로 이루어진 아우터 하우징과; 상기 아우터 하우징 내에 내장된 이너 하우징과; 상기 이너 하우징 내에 설치된 히터 서포터와; 상기 히터 서포터에 결합되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터와; 상기 탄소섬유 히터로 구동전압을 공급하는 전원 공급 라인과; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와; 상기 이너 하우징 내에 나선형으로 설치되며 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 순환 파이프와; 상기 순환 파이프 내의 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공하는 순환 펌프를 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 제공한다.The present invention provides an electric boiler comprising: an outer housing made of a cylindrical shape; An inner housing embedded in the outer housing; A heater supporter installed in the inner housing; A carbon fiber heater coupled to the heater supporter to generate heat by power supplied from the outside; A power supply line for supplying a driving voltage to the carbon fiber heater; A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater; A circulation pipe helically installed in the inner housing and configured to conduct water receiving heat from the heat medium oil; It provides an electric boiler using a carbon fiber heater, characterized in that it comprises a circulation pump for providing a driving force for circulating the water in the circulation pipe.

탄소섬유 히터, 전기 보일러Carbon fiber heater, electric boiler

Description

탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러{ELECTRIC BOILER USING CARBON FIBER HEATER} Electric boiler using carbon fiber heater {ELECTRIC BOILER USING CARBON FIBER HEATER}             

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 나타낸 부분 절개 사시도,1 is a partial cutaway perspective view showing an electric boiler using a carbon fiber heater according to a preferred embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 나타낸 단면 구성도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an electric boiler using a carbon fiber heater according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 아우터 하우징 120 : 이너 하우징110: outer housing 120: inner housing

130 : 히터 서포터 140 : 탄소섬유 히터130: heater supporter 140: carbon fiber heater

150 : 전원 공급 라인 160 : 열매체유150: power supply line 160: heat medium oil

170 : 순환 파이프 180 : 순환 펌프170: circulation pipe 180: circulation pump

210 : 보온재 220 : 열매체유 공급/배출 파이프210: thermal insulation material 220: heat medium oil supply / discharge pipe

본 발명은 전기 보일러에 관한 것으로서, 특히 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to an electric boiler, and more particularly to an electric boiler using a carbon fiber heater.

통상적으로, 전기 보일러는 급수원으로부터 공급된 물을 저장하는 대용량의 저장 탱크 및 상기 저장 탱크 내부에 수용된 물을 가열하는 전기 히터가 구비되어 저장 탱크 내에서 가열된 물을 건물의 난방 용수나 생활 온수로 공급하는 장치로서, 가스 보일러나 기름 보일러에 비해 구조가 간단하고 과열의 위험이 상대적으로 낮으면서도 고효율을 얻을 수 있어 널리 사용되고 있다. Typically, the electric boiler is provided with a large storage tank for storing the water supplied from the water supply source and an electric heater for heating the water contained in the storage tank to heat the water heated in the storage tank to the building's heating water or domestic hot water. As a device to supply a furnace, the structure is simpler than a gas boiler or an oil boiler, and a high efficiency can be obtained with a relatively low risk of overheating.

상기 전기 보일러의 전기 히터로는 보통 시즈 히터(Sheath Heater)가 사용된다. 상기 시즈 히터는 금속재질의 보호관체 내부에 전열선을 코일 모양으로 내장하고 절연분말을 넣어 구성한 발열체이다. As the electric heater of the electric boiler, a sheath heater is usually used. The sheath heater is a heating element in which a heating wire is built in a coil shape and an insulating powder is inserted into a protective tube made of a metal material.

그러나, 종래의 시즈 히터를 사용한 전기 보일러는 좁은 발열 면적에서 고온 발열이 이루어져야 하므로 직접 물을 가열할 수 밖에 없어 열전달 손실이 발생하며, 높은 온도차 및 시즈 히터 표면의 이물질 부착에 따른 열손실이 크다. 또한, 상기 시즈 히터 내부의 전열선이 과열되어 수명이 짧으며, 사용 조건에 따라 다르긴 하지만 1 ~ 2년 안에 50 ~ 60%의 효율 저하를 낳기도 하는 문제점이 있었다. However, the electric boiler using the conventional sheath heater has to heat the water directly because the high temperature heat should be made in a narrow heat generating area, the heat transfer loss occurs, the heat loss due to the high temperature difference and foreign matter adhered to the sheath heater surface. In addition, the heating wire inside the sheath heater is overheated, the service life is short, and depending on the use conditions, there was a problem that the efficiency is reduced by 50 to 60% within 1 to 2 years.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 열전달 손실을 최소화하여 열효율을 극대화하면서도 사용 수명이 긴 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 제공하는데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electric boiler using a carbon fiber heater with a long service life while maximizing thermal efficiency by minimizing heat transfer loss.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기 보일러에 있어서, 원통형으로 이루어진 아우터 하우징과; 상기 아우터 하우징 내에 내장된 이너 하우징과; 상기 이너 하우징 내에 설치된 히터 서포터와; 상기 히터 서포터에 결합되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터와; 상기 탄소섬유 히터로 구동전압을 공급하는 전원 공급 라인과; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와; 상기 이너 하우징 내에 나선형으로 설치되며 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 순환 파이프와; 상기 순환 파이프 내의 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공하는 순환 펌프를 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 제공한다.
The present invention to achieve the above object, in the electric boiler, the outer housing made of a cylindrical; An inner housing embedded in the outer housing; A heater supporter installed in the inner housing; A carbon fiber heater coupled to the heater supporter to generate heat by power supplied from the outside; A power supply line for supplying a driving voltage to the carbon fiber heater; A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater; A circulation pipe helically installed in the inner housing and configured to conduct water receiving heat from the heat medium oil; It provides an electric boiler using a carbon fiber heater, characterized in that it comprises a circulation pump for providing a driving force for circulating the water in the circulation pipe.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 나타낸 부분 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 나타낸 단면 구성도이다.1 is a partial cutaway perspective view showing an electric boiler using a carbon fiber heater according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing an electric boiler using a carbon fiber heater according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬 유 히터를 이용한 전기 보일러(100)는 아우터 하우징(110), 이너 하우징(120), 히터 서포터(130), 탄소섬유 히터(140), 전원 공급 라인(150), 열매체유(160), 순환 파이프(170) 및 순환 펌프(180)를 포함하며, 보온재(210) 및 열매체유 공급/배출 파이프(220)를 추가로 구비한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the electric boiler 100 using the carbon fiber heater according to the preferred embodiment of the present invention includes an outer housing 110, an inner housing 120, a heater supporter 130, and carbon fiber. It includes a heater 140, a power supply line 150, a heat medium oil 160, a circulation pipe 170 and a circulation pump 180, and further includes a heat insulating material 210 and a heat medium oil supply / discharge pipe 220. Equipped.

상기 아우터 하우징(110)은 이너 하우징(120)을 보호하는 외장 구조물이다. 상기 아우터 하우징(110)은 여러 형태로 구현할 수 있으나, 바람직하게는 원통형으로 구성한다. The outer housing 110 is an exterior structure that protects the inner housing 120. The outer housing 110 may be implemented in various forms, but preferably configured in a cylindrical shape.

상기 이너 하우징(120)은 아우터 하우징(110) 내에 내장된 열매체유 저장 수단이며, 축열조의 역할을 수행한다. The inner housing 120 is a heat medium oil storage means built in the outer housing 110, and serves as a heat storage tank.

상기 히터 서포터(130)는 이너 하우징(120) 내에 설치되어 탄소섬유 히터(140)를 지지하는 구조물이다. The heater supporter 130 is a structure that is installed in the inner housing 120 to support the carbon fiber heater 140.

상기 탄소섬유 히터(140)는 본 발명의 열원 수단이다. 상기 탄소섬유 히터(140)는 히터 서포터(130)에 결합되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생한다. 상기 탄소섬유 히터(140)는 전도 복사 발열 방식으로서 연소에 의한 발열이 아니므로 발열시에는 유해 물질이 발생하지 않으며, 전자파의 발생이 종래의 시즈 히터에 비해 1/10 수준에 그친다. 또한, 상기 탄소섬유 히터(140)는 가열에 소비되는 시간이 짧을 뿐만 아니라, 발열후에도 물성 변화가 적어 수명이 매우 길다. The carbon fiber heater 140 is a heat source means of the present invention. The carbon fiber heater 140 is coupled to the heater supporter 130 to generate heat by the power supplied from the outside. The carbon fiber heater 140 is a conduction radiant heat generation method, and thus does not generate heat by combustion, and thus no harmful substances are generated during heat generation, and the generation of electromagnetic waves is only 1/10 of that of the conventional sheath heater. In addition, the carbon fiber heater 140 not only has a short time required for heating, but also has a long service life due to a small change in physical properties even after heating.

상기 전원 공급 라인(150)은 탄소섬유 히터(140)로 구동전압을 공급하는 연결 수단이다. The power supply line 150 is a connecting means for supplying a driving voltage to the carbon fiber heater 140.

상기 열매체유(160)는 이너 하우징(120) 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터 (140)에서 발생한 열을 전달하는 유체이다. 상기 열매체유(160)는 물에 비해 비열과 비등점이 매우 높아 많은 열량을 저장/전달할 수 있다. 상기 열매체유(160)는 보일러의 규모 및 설치 장소 등에 따라 적합한 특성을 가진 것을 사용하는데, 솔트나 오일 등을 사용할 수 있다. (예를 들어, 교육용 시설에 설치하기 위한 보일러에는 한계온도 340℃, 인화점 223℃, 비중 0.818, 비열 0.56, 사용 최고온도 160 ~ 180℃인 열매체유를 사용할 수 있다.)The heat medium oil 160 is a fluid that is filled in the inner housing 120 to transfer heat generated by the carbon fiber heater 140. The heat medium oil 160 may store / transfer a large amount of heat due to a very high specific heat and boiling point compared to water. The heat medium oil 160 may be one having a suitable characteristic depending on the size and installation location of the boiler, such as salt or oil. (For example, a boiler for installation in educational facilities may use thermal fluids with a limit temperature of 340 ° C, flash point of 223 ° C, specific gravity of 0.818, specific heat of 0.56, and maximum temperature of 160 to 180 ° C.)

상기 순환 파이프(170)는 이너 하우징(120) 내에 나선형으로 설치되며, 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 통로이다. 상기 순환 파이프(170)의 일단에는 공급부(172)를, 타단에는 배출부(174)를 가진다. The circulation pipe 170 is spirally installed in the inner housing 120, and is a passage through which water received heat from the heat medium oil conducts. One end of the circulation pipe 170 has a supply part 172 and the other end has a discharge part 174.

상기 순환 펌프(180)는 순환 파이프(170) 내의 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공하는 수단이다. 상기 순환 펌프(180)는 순환 파이프(170)의 배출구 쪽에 설치할 수 있다. The circulation pump 180 is a means for providing a driving force for circulating water in the circulation pipe 170. The circulation pump 180 may be installed at the outlet side of the circulation pipe 170.

상기 보온재(210)는 이너 하우징(120) 내의 열이 외부로 유출되어 손실되는 것을 막기 위한 수단이다. 상기 보온재(210)는 아우터 하우징(110)과 이너 하우징(120) 사이의 공간에 충진된다. 상기 보온재(210)로는 스티로폼과 같은 여러 종류의 단열재를 사용할 수 있다. The thermal insulation material 210 is a means for preventing the heat in the inner housing 120 from leaking out. The thermal insulation material 210 is filled in the space between the outer housing 110 and the inner housing 120. As the heat insulating material 210, various types of heat insulating materials such as styrofoam may be used.

상기 열매체유 공급/배출 파이프(220)는 열매체유를 공급하거나 배출하기 위한 통로이다. 상기 열매체유 공급/배출 파이프(220)는 이너 하우징(120)의 내부와 아우터 하우징(110)의 외부간을 연결한다. The heat medium oil supply / discharge pipe 220 is a passage for supplying or discharging the heat medium oil. The heat medium oil supply / discharge pipe 220 connects the inside of the inner housing 120 with the outside of the outer housing 110.

또한, 본 발명인 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러는 별도의 제어 수단인 콘트롤 패널(230)을 구비할 수 있다. In addition, the electric boiler using the carbon fiber heater of the present invention may be provided with a control panel 230 as a separate control means.

<열효율 실예><Heat efficiency example>

4.8KW의 탄소섬유 히터를 장착하여 55ℓ의 열매체유를 가열하였을 때, 25℃를 120℃까지 올리는데 36분이 소요되었다. 그에 따른 실발생열량은 2476.8 kcal였고, 이론상 필요열량은 2393.5kcal이므로, 열효율은 2393.5/2476.8 = 0.966368로서 거의 97%에 가까운 열효율을 얻을 수 있었다. When heating 55 liter of heat medium oil by mounting a 4.8KW carbon fiber heater, it took 36 minutes to raise 25 degreeC to 120 degreeC. As a result, the actual generated heat was 2476.8 kcal, and theoretically, the required heat was 2393.5 kcal, so the thermal efficiency was 2393.5 / 2476.8 = 0.966368, which was nearly 97%.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러는 종래의 전기 보일러에 비해 발열 면적이 10 ~ 40배까지 증가되어 발열 속도 및 열효율(96% 내외)이 향상되고, 열매체유에 의한 열전달로 열손실이 적고 사용 수명이 현저히 길어지는 효과가 있다.As described above, the electric boiler using the carbon fiber heater according to the embodiment of the present invention increases the heat generating area by 10 to 40 times compared to the conventional electric boiler, thereby improving the heating rate and thermal efficiency (about 96%), The heat transfer is effective in reducing heat loss and significantly extending the service life.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러는 인체에 유해한 물질을 배출하지 않으며, 보일러를 소형화할 수 있어 실내의 공간 활용도를 넓힐 수 있는 효과가 있다. In addition, the electric boiler using a carbon fiber heater according to an embodiment of the present invention does not discharge harmful substances to the human body, it is possible to miniaturize the boiler has the effect of extending the space utilization of the room.

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 전기 보일러에 있어서,In an electric boiler, 원통형으로 이루어진 아우터 하우징과;An outer housing made of a cylindrical shape; 상기 아우터 하우징 내에 내장된 이너 하우징과;An inner housing embedded in the outer housing; 상기 아우터 하우징과 이너 하우징 사이에 충진된 보온재와;A heat insulating material filled between the outer housing and the inner housing; 상기 이너 하우징 내에 설치된 히터 서포터와;A heater supporter installed in the inner housing; 상기 히터 서포터에 결합되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터와;A carbon fiber heater coupled to the heater supporter to generate heat by power supplied from the outside; 상기 탄소섬유 히터로 구동전압을 공급하는 전원 공급 라인과;A power supply line for supplying a driving voltage to the carbon fiber heater; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와;A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater; 상기 이너 하우징에 설치된 열매체유 공급/배출 파이프와; A heat medium oil supply / discharge pipe installed in the inner housing; 상기 이너 하우징 내에 나선형으로 설치되며 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 순환 파이프와;A circulation pipe helically installed in the inner housing and configured to conduct water receiving heat from the heat medium oil; 상기 순환 파이프 내의 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공하는 순환 펌프를 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러. An electric boiler using a carbon fiber heater, characterized in that it comprises a circulation pump for providing a driving force for circulating the water in the circulation pipe. 삭제delete
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