KR101088143B1 - Boiler using thermal transfer oil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 저장공간을 형성하는 저장탱크와; 상기 저장탱크의 저장공간에 저장되는 열매체유와; 상기 열매체유에 혼합되고, 열전도성을 가지며 축열용량이 상대적으로 큰 열전도체 분말과; 상기 저장탱크에 구비되고 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말을 가열하는 가열수단과; 상기 저장탱크에 구비되고, 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말과 외부원수를 열교환하기 위한 열교환수단과; 상기 저장탱크에 구비되어 상기 열매체유에 혼합된 상기 열전도체 분말이 침전되지 않도록 상기 열전도체 분말을 교반시키는 교반수단을 포함하고 있다.The present invention is a storage tank for forming a storage space therein; A heat medium oil stored in a storage space of the storage tank; A heat conductor powder mixed with the heat medium oil, having thermal conductivity and having a relatively high heat storage capacity; Heating means provided in the storage tank and heating the heat medium oil and the thermal conductor powder; Heat exchange means provided in the storage tank for heat-exchanging the heat medium oil, the thermal conductor powder, and external raw water; And a stirring means provided in the storage tank to stir the thermal conductor powder so that the thermal conductor powder mixed in the heat medium oil does not precipitate.
본 발명은 열매체유에 상대적으로 축열용량이 큰 금속재질의 분말이 혼합됨으로써, 열매체유의 축열용량이 상대적으로 크게 되고, 이로 인해 단시간에 급격히 증가되는 온수의 사용량에도 충분히 외부원수를 가열하여 공급할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a metal powder having a relatively high heat storage capacity is mixed with the heat medium oil, and thus the heat storage capacity of the heat medium oil is relatively large, and thus the external raw water can be sufficiently heated and supplied even in the amount of hot water rapidly increased in a short time. There is this.
보일러, 열매체유, 축열, 열전도체 분말, 교반, 구리 Boiler, Thermal Oil, Heat Storage, Thermal Conductor Powder, Agitation, Copper
Description
본 발명은 열매체유를 이용한 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열매체유의 축열용량을 증가시킨 열매체유를 이용한 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a boiler using a heat medium oil, and more particularly to a boiler using a heat medium oil in which the heat storage capacity of the heat medium oil is increased.
일반적으로 보일러는 가열한 물을 순환시키는 것에 의해 방이나 마루를 난방하고, 또는 목욕실등에 온수를 공급하는 장치이다.In general, a boiler is a device that heats a room or a floor by circulating heated water, or supplies hot water to a bathroom.
이러한 보일러는 보일러의 본체내에 석유 또는 가스를 연소시켜 화염을 발생시키는 복잡한 구조의 연소부와, 방이나 마루의 바닥을 경유하는 난방파이프가 연결되며 연소부에 의해 가열되는 물이 수용되는 탱크로 이루어져 있다.Such a boiler is composed of a combustion section of a complex structure in which a flame is generated by burning oil or gas in a boiler body, and a tank in which a heating pipe passing through the floor of a room or a floor is connected and the water heated by the combustion section is accommodated. have.
그러나, 최근에는 물보다 비열이 낮아 가열속도가 빠르고, 일정한 온도를 지속적으로 유지할 수 있는 열매체유를 사용함으로써, 열의 손실을 최소화하고, 연료비용을 절감할 수 있는 열매체유를 사용하는 보일러가 개발되어 사용되고 있다.However, recently, a boiler using heat medium oil that minimizes heat loss and reduces fuel costs has been developed by using a heat medium that has a lower specific heat than water and thus heats up quickly and maintains a constant temperature. It is used.
열매체유를 사용하는 보일러의 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제88-14327호, 대한민국 공개실용신안공보 제1998-014609호, 대한민국 등록실용신안공보 제0405027호에 개시되어 있다.Conventional technologies for boilers using thermal oils are disclosed in Korean Patent Application Publication No. 88-14327, Korean Utility Model Publication No. 1998-014609, and Korean Utility Model Registration No. 0050525.
그러나, 상기의 종래기술은 열매체유가 방이나 마루의 바닥을 경유하는 난방 파이프를 통해 직접 순환하도록 구성되어 있기 때문에, 많은 양의 열매체유가 필요하게 되고, 난방 파이프를 순환하는 도중에 누유의 가능성이 있으므로 안전의 측면과 유지, 보수에도 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래기술은 급탕만이 필요하게 될 경우에도 다량의 열매체유를 가열해야 하는 불합리한 문제점이 있었다.However, since the above-mentioned prior art is configured to circulate the heat medium oil directly through the heating pipe passing through the floor of the room or the floor, a large amount of heat medium oil is required, and there is a possibility of leakage of oil during the circulation of the heating pipe. There was also a difficult problem in terms of maintenance and repair. In addition, the prior art has an unreasonable problem of heating a large amount of heat medium oil even when only hot water is required.
이에, 소량의 열매체유를 사용하여 순환하지 않고, 난방파이프를 경유하는 난방용수를 열교환에 의해 가열하는 열매체유를 이용한 보일러가 개발되었는데, 그 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제2001-0025466호에 개시되어 있다.Thus, a boiler using a thermal oil that heats heating water through a heating pipe without heat by using a small amount of thermal oil has been developed. As a conventional technique, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0025466 Is disclosed.
그러나, 소량의 열매체유를 사용하여 순환시키지 않는 종래기술의 열매체유를 이용한 보일러는 소량의 열매체유를 사용하기 때문에 열매체유의 축열용량이 상대적으로 작아지는 문제점이 있었다.However, the boiler using the heat medium oil of the prior art which does not circulate using a small amount of heat medium oil has a problem that the heat storage capacity of the heat medium oil is relatively small because it uses a small amount of heat medium oil.
따라서, 급탕으로 사용되는 온수의 량이 단시간에 증가될 경우에는 열매체유가 급격히 냉각되어 외부원수를 충분히 가열하지 못하는 문제점이 있었다. 물론, 이러한 문제점을 해결하기 위해 열매체유를 가열하는 가열수단의 가열용량을 높일 수 있으나, 열효율과 연료비용의 절감차원에서 가열용량을 무작정 높일 수 없는 어려움이 있었다.Therefore, when the amount of hot water used for hot water supply is increased in a short time, there is a problem that the heat medium oil is rapidly cooled to sufficiently heat external raw water. Of course, in order to solve this problem, the heating capacity of the heating means for heating the heat medium oil can be increased, but there is a difficulty in that the heating capacity can be inadvertently increased in order to reduce thermal efficiency and fuel cost.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소량의 열매체유를 사용하여 순환하지 않고, 열매체유의 축열용량을 상대적으로 증가시킨 열매체유를 이용한 보일러를 제공하는 데에 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a boiler using a heat medium oil with a relatively increased heat storage capacity of the heat medium oil without circulating using a small amount of heat medium oil. .
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 저장공간을 형성하는 저장탱크와; 상기 저장탱크의 저장공간에 저장되는 열매체유와; 상기 열매체유에 혼합되고, 열전도성을 가지며 축열용량이 상대적으로 큰 열전도체 분말과; 상기 저장탱크에 구비되고 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말을 가열하는 가열수단과; 상기 저장탱크에 구비되고, 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말과 외부원수를 열교환하기 위한 열교환수단과; 상기 저장탱크에 구비되어 상기 열매체유에 혼합된 상기 열전도체 분말이 침전되지 않도록 상기 열전도체 분말을 교반시키는 교반수단을 포함하고 있다.The present invention for achieving the above object and the storage tank for forming a storage space therein; A heat medium oil stored in a storage space of the storage tank; A heat conductor powder mixed with the heat medium oil, having thermal conductivity and having a relatively high heat storage capacity; Heating means provided in the storage tank and heating the heat medium oil and the thermal conductor powder; Heat exchange means provided in the storage tank for heat-exchanging the heat medium oil, the thermal conductor powder, and external raw water; And a stirring means provided in the storage tank to stir the thermal conductor powder so that the thermal conductor powder mixed in the heat medium oil does not precipitate.
상기 열교환수단은 상기 저장탱크 외면를 감싸고 내부에 상기 외부원수가 저장되며 상기 저장탱크 외면으로부터 발산되는 폐열과 상기 외부원수를 1차 열교환하기 위한 원수탱크와; 상기 저장탱크 내부에 설치되고, 상기 원수탱크와 연결되어 상기 외부원수와 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말를 2차 열교환하기 위한 열교환기를 포함하고 있다.The heat exchange means includes a raw water tank surrounding the outer surface of the storage tank and storing the external raw water therein and primarily heat-exchanging the waste heat radiated from the outer surface of the storage tank and the external raw water; It is installed inside the storage tank, and connected to the raw water tank includes a heat exchanger for secondary heat exchange between the external raw water, the heat medium oil and the thermal conductor powder.
상기 열전도체 분말은 금속분말로서, 구리분말, 철분말, 니켈분말중 적어도 어느 하나로 이루어진다.The thermal conductor powder is a metal powder, and comprises at least one of copper powder, iron powder, and nickel powder.
상기 교반수단은 상기 저장탱크에 상부에 위치되어 회전력을 발생하는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 저장탱크내에서 회전되어 상기 열매체유 및 상기 열전도체 분말을 교반하는 교반날개를 포함하고 있다.The stirring means is located in the upper portion of the storage tank and the drive motor for generating a rotational force; It receives a rotational force of the drive motor is rotated in the storage tank includes a stirring blade for stirring the heat medium oil and the thermal conductor powder.
또한, 상기 교반수단은 상기 저장탱크에 저장된 상기 열매체유를 펌핑하는 교반펌프와; 상기 교반펌프에 의해 펌핑된 상기 열매체유를 상기 저장탱크내에 침전된 상기 열전도체 분말에 분사시켜 상기 열전도체 분말이 교반되게 하는 분사노즐을 포함하고 있다.In addition, the stirring means includes a stirring pump for pumping the heat medium oil stored in the storage tank; And a spray nozzle for spraying the heat medium oil pumped by the stirring pump onto the heat conductor powder precipitated in the storage tank to stir the heat conductor powder.
본 발명은 열매체유에 상대적으로 축열용량이 큰 금속재질의 분말이 혼합됨으로써, 열매체유의 축열용량이 상대적으로 크게 되고, 이로 인해 단시간에 급격히 증가되는 온수의 사용량에도 충분히 외부원수를 가열하여 공급할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, a metal powder having a relatively high heat storage capacity is mixed with the heat medium oil, and thus the heat storage capacity of the heat medium oil is relatively large, and thus the external raw water can be sufficiently heated and supplied even in the amount of hot water rapidly increased in a short time. There is this.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예인 열매체유를 이용한 보일러의 구조를 첨부한 도 1, 도 2에 나타내 보였다.1 and 2 show the structure of a boiler using a heat medium oil according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시 예는 내부에 저장공간을 형성하는 저장탱크(10)와, 저장탱크에 저장되는 열매체유(20)와, 열매체유에 혼합되고 축열용량이 상대적으로 큰 열전도체 분말(30)과, 열매체유와 열전도체 분말을 가열하기 위한 가열수 단(40)과, 열매체유 및 열전도체 분말과 외부원수를 열교환시키기 위한 열교환수단(50)과, 열매체유에 혼합된 열전도체 분말이 침전되지 않도록 교반하는 교반수단(60)을 구비하고 있다.Referring to FIG. 1, the present embodiment includes a
열전도체 분말(30)은 축열용량이 상대적으로 큰 금속분말이 사용되는데, 금속분말로는 구리분말, 철분말, 니켈분말이 사용되고, 이들이 혼합되어 사용될 수 0있다. 열전도체 분말(30)은 8∼30마이크로미터의 입도를 형성된다. 그리고, 열전도체 분말(30)과 열매체유(20)는 1(열전도체 분말) : 3(열매체유)의 부피비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 그러나. 열재체유 1ℓ당 열전도체 분말 0.1∼0.5ℓ의 비율의 범위까지 혼합될 수 있다.As the
가열수단(40)은 저장탱크(10)의 저장공간으로 인입되고, 외부전원을 공급받아 발열하는 전기히터봉이 사용된다. 그러나, 가열수단(40)으로서 전기히터봉에 한정하지 않고, 전기열선, 버너등 열매체유를 가열할 수 있는 것이면 족하다.Heating means 40 is drawn into the storage space of the
열교환수단(50)은 저장탱크(10) 내부에 설치되고, 외부원수의 입구(52)와 출구(53)가 저장탱크(10)의 외면에 위치되게 설치되며, 외부원수가 이송되는 관형상의 열교환기(51)가 적용된다. 바람직하게는 열교환기(51)는 열매체유(20)와 열전도체 분말(30)과의 접촉면적을 늘리기 위해 나선형으로 형성되고, 외면에는 돌출된 다수의 핀이 형성된다. 그리고, 열교환기(51)는 열전도도가 좋은 동파이프를 사용한다. The heat exchange means 50 is installed in the
한편, 도 2를 참조하면, 열교환수단(50)은 저장탱크(10)의 외면을 감싸고 외부원수가 저장되는 원수탱크(54)가 더 구비된다. 원수탱크(54)에는 외부원수가 유 입되는 원수유입구(55)와, 유입된 원수가 배출되는 원수배출구(56)가 구비된다. 원수배출구(56)는 열교환기(51)의 입구(52)와 연결된다. 즉, 원수탱크(54)에 저장된 외부원수는 저장탱크(10)의 외면으로부터 발산되는 폐열과 1차 열교환되어 예열된다. On the other hand, referring to Figure 2, the heat exchange means 50 is further provided with a
따라서, 1차 열교환되어 예열된 외부원수는 단시간에 열교환기(51)에서 열매체유(20)와 열전도체 분말(30)과 2차 열교환되어 가열된다.Therefore, the external raw water preheated by the primary heat exchange is heat-exchanged by the secondary heat exchanger with the
교반수단(60)은 열매체유(20)에 혼합된 열전도체 분말(30)이 자중에 의해 저장탱크(10)에 침전되는데, 이를 방지하기 위해 열매체유(20)와 열전도체 분말(30)을 교반하기 위한 것이다.The
도 1,2에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)의 밑면이 중앙부가 뾰족한 원뿔형으로 형성되어 열전도체 분말(30)이 뾰족한 저장탱크(10)의 밑면 중심부로 침전되도록 하고, 모여진 열전도체 분말(30)을 교반수단(60)에 의해 교반함으로써 교반수단(60)의 교반효율을 향상시키게 된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the bottom surface of the
교반수단(60)은 도 1을 참조하면, 저장탱크(10)에 저장된 열매체유(20)를 펌핑하는 교반펌프(61)와, 교반펌프(61)에 의해 펌핑된 열매체유(20)가 저장탱크(10)의 밑면 중앙부에 침전된 열전도체 분말(30)에 분사되도록 저장탱크(10)의 밑면 중앙부에 설치된 분사노즐(62)로 이루어져 있다. 분사노즐(62)은 열매체유(20)가 방사상으로 분출되도록 방사상으로 다수 구비되거나, 분사공이 방사상으로 다수 형성된다.1, the stirring means 60 stores the
교반펌프(61)는 열매체유(20)에 금속분말인 열전도체 분말(30)이 혼합되어 있으므로 점도가 있는 고온의 액체 이송용인 로터리 기어펌프를 사용하는 것이 좋다.Since the
또한, 교반수단(60)의 다른 실시 예는 도 2를 참조하면, 저장탱크(10)의 상부에 위치되어 회전력을 발생하는 구동모터(63)와, 구동모터의 회전력을 전달받아 회전하며 저장탱크(10)의 밑면 중앙부에 침전된 열전도체 분말(30)을 교반하는 교반날개(64)로 이루어져 있다. 교반날개(64)는 구동모터(63)의 회전축에 축이음된 동력전달축(65)에 연결되고, 교반효율을 높이기 위해 경사진 저장탱크(10)의 밑면에 나란한 방향으로 경사지게 연결된다.In addition, referring to FIG. 2, another embodiment of the
한편, 미설명된 부호 70,80은 가열로 인해 팽창되는 열매체유(20)의 압력을 조절하기 위한 팽창탱크(70)와 압력밸브(80)이고, 부호 71은 팽창탱크(70)의 내부를 확인할 수 있는 투시창(71)이다.Meanwhile,
이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the present embodiment configured as described above will be described.
가열수단(40)인 전기히터봉을 구동시켜 열매체유(20)와 열전도체 분말(30)을 가열한다. 열매체유(20)와 열전도체 분말(30)이 가열된 상태에서 외부원수를 열교환기(51)에 공급하게 되면, 외부원수는 열매체유(20) 및 열전도체 분말(30)과 열교환으로 가열된다. 가열된 외부원수는 난방용수 또는 급탕용수로 사용하게 된다.The
특히, 외부원수가 저장탱크(10)의 외면을 감싸는 원수탱크(54)에서 저장탱크(10)의 외면으로부터 발산되는 폐열에 의해 1차 열교환으로 가열됨으로써, 열교환기(51)에서의 열교환효율이 향상된다.In particular, since the external raw water is heated by the primary heat exchange by the waste heat radiated from the outer surface of the
한편, 열매체유(20)에 비해 상대적으로 축열용량이 큰 금속재질인 열전도체 분말(30)에 의해 열매체유(20)의 축열용량이 상대적으로 증가된다. 이에, 단시간에 온수의 사용량이 급증하더라도 열매체유(20)는 쉽게 냉각되지 않고, 가열수단(40)의 가열량을 증가시키지 않으면서도 외부원수를 열교환에 의해 원하는 온도로 가열할 수가 있다. On the other hand, the heat storage capacity of the
그리고, 교반수단(60)에 의해 열전도체 분말(30)이 열매체유(20)에 고루 퍼지도록 함으로써, 열매체유(20)에 축열이 편중되는 것을 방지하고, 열전도체 분말(30)이 대류되어 열매체유(20)의 가열효율이 향상된다.Then, the thermally
앞에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따른 열매체유를 이용한 보일러의 실시 예를 도시한 도면,1 is a view showing an embodiment of a boiler using a heat medium oil according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 열매체유를 이용한 보일러의 다른 실시 예를 도시한 도면.2 is a view showing another embodiment of a boiler using a heat medium oil according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 저장탱크 20 : 열매체유10: storage tank 20: heat medium oil
30 : 열전도체 분말 40 : 가열수단30: thermal conductor powder 40: heating means
50 : 열교환수단 51 : 열교환기50: heat exchange means 51: heat exchanger
54 : 원수탱크 60 : 교반수단54: raw water tank 60: stirring means
61 : 교반펌프 62 : 분사노즐61: stirring pump 62: injection nozzle
63 : 구동모터 64 : 교반날개63: drive motor 64: stirring blade
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