KR101173183B1

KR101173183B1 - 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러

Info

Publication number: KR101173183B1
Application number: KR1020120005657A
Authority: KR
Inventors: 최재혁; 박성훈
Original assignee: 최재혁
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2012-08-10

Abstract

본 발명은 내장형 축열 물질의 사용으로 용수를 가온시키되, 해당 축열 물질을 가장효율적으로 활용할 수 있는 구조를 채택함으로써 상기 축열 물질에 의해 최초 가열된 온수가 보일러 내부 공간에서 실시간 순환됨에도 열 손실 없이 균일한 온도로 유지될 수 있는 적정 구조에 관하여 개시된다.
상기 온수 순환 보일러는 전기의 인가로 열매체유를 가온하여 수개의 히팅관이 일괄적으로 가열되고, 가열된 히팅관으로 축열 물질의 가온을 유도하여 해당 용수를 가열시키며, 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 상호 결합으로 이루어지고, 외부하우징의 내측 공간에서 내부하우징이 인입 고정되게 하되, 외부하우징과 내부하우징은 간극이 형성되도록 서로 이격 배치시켜 외부하우징(100)의 용수공급관(130)으로 유입된 용수를 저수하고, 축열 물질이 충만된 내부하우징의 외면을 통해 상기 용수가 가열되며, 가열된 용수는 용수관(210)으로 유입되어 열매체유로 가온된 히팅관(230)을 나선 형태로 경유하면서 온수배출관(120)을 통해 출수되는 것을 반복하는 것을 특징으로 한다.

Description

축열 물질 내장형 온수 순환 보일러{BOILER FOR HOT WATER CIRCULATION}

본 발명은 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 에너지 저장 능력이 탁월한 축열 물질을 내장시켜 공급되는 용수를 실시간 가열하되, 열손실을 최소화하면서 용수의 가열이 보다 신속하게 이루어질 수 있는 구조를 채택하여 유지 관리비의 현저한 절감을 도모할 수 있도록 구성되는 온수 순환 보일러에 관한 것이다.

통상적으로, 산업용 내지 주택용 등으로 사용되고 있는 보일러의 경우 유류를 연료로 하는 기름보일러와 전기를 이용하는 전기보일러로 대별될 수 있다.

상기의 전기보일러는 단순히 심야시간대(오후 10시부터 익일 오전 8시까지)의 전기를 이용하여 저장탱크 내에 저수되어 있는 많은 양의 용수를 가열하였다가 주간 시간대에 저장된 열로 난방 등을 행할 수 있도록 구성되어 있으므로, 그 규모가 대형화될 수밖에 없음은 물론 설치비 및 운전비 또한 증가할 수밖에 없는 바, 특히 에너지원으로 사용되는 유류나 가스 등의 부존자원이 없는 우리나라에서는 에너지 절약형 보일러의 개발이 절실하다 하겠다.

한편, 에너지를 획기적으로 절약할 수 있는 전기보일러를 제공하기 위해서는 많은 열을 효과적으로 저장할 수 있고, 저장된 열을 사용 시에 필요한 만큼의 열량을 발생하면서도 비축된 열의 소모가 가급적 적은 축열 물질의 개발이 선행되어야 한다.

상기한 의도에 의해 저장성이 우수한 축열 물질이 다양하게 개발된 바 있으며, 대표적으로는 이산화규소(SiO2)와 물을 주성분으로 하며, 이에 각종 무기물을 투입하여 제조한 것(특허등록 제0420008호)을 들 수 있다.

이와 더불어, 등록실용신안 제20-0428527호 "축열 물질을 이용한 전기보일러"에서는 전기히터에 의해 가온되는 매체조의 내부에 축열 물질(蓄熱物質)이 충진된 축열조와 난방수가 내입되는 온수조를 함께 설치하여 축열조 및 매체조에 축열되어 있는 잠열(潛熱)이 서서히 온수조 내의 용수로 전이되게 함으로써, 일반 전기를 사용하면서도 저렴한 비용으로 고효율의 난방이 이루어질 수 있게 한 전기보일러에 관하여 개시되어 있다.

그러나, 상기의 선등록 고안의 경우 매체조 내측에 온수조 및 축열조가 설치되어 있는 구성으로 매체조의 열이 온수조에 완벽하게 전달되지 못하므로 열손실이 크며, 축열조를 통과하는 온수가 수평방향으로 이동하므로 온수의 가열시간이 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창작된 것으로, 내장형 축열 물질의 사용으로 용수를 가온시키되, 해당 축열 물질을 가장효율적으로 활용할 수 있는 구조를 채택함으로써 상기 축열 물질에 의해 최초 가열된 온수가 보일러 내부 공간에서 실시간 순환됨에도 열 손실 없이 균일한 온도로 유지될 수 있는 적정 구조를 제공하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.

또한, 보일러 내부 공간에 보다 많은 양의 용수를 담수할 수 있는 구조로 이루어지고, 담수된 용수는 각기 상이한 분리된 공간에서 최소 3번 이상 가열될 수 있는 구조를 구현하는 것이 다른 해결 과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 온수 순환 보일러를 구성함에 있어서,

상기 온수 순환 보일러는 전기의 인가로 열매체유를 가온하여 수개의 히팅관이 일괄적으로 가열되고, 가열된 히팅관으로 축열 물질의 가온을 유도하여 해당 용수를 가열시키며, 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 상호 결합으로 이루어지고, 외부하우징의 내측 공간에서 내부하우징이 인입 고정되게 하되, 외부하우징과 내부하우징은 간극이 형성되도록 서로 이격 배치시켜 외부하우징(100)의 용수공급관(130)으로 유입된 용수를 저수하고, 축열 물질이 충만된 내부하우징의 외면을 통해 상기 용수가 가열되며, 가열된 용수는 용수관(210)으로 유입되어 열매체유로 가온된 히팅관(230)을 나선 형태로 경유하면서 온수배출관(120)을 통해 출수되는 것을 반복하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 내부하우징(200)은 상?하방에서 열매체유를 저장하기 위한 매체조(220)와, 소켓을 통해 전기히터(270)와 결부되어 복수의 매체조 중 어느 하나에서 외부로 돌출 배치되는 히터결합부(280)와, 상하 매체조와 내통되지 않고 중앙 영역에 구비되는 중공부(250)와, 중공부로부터 방사형으로 배열되고 상하 매체조와 관통 형성되도록 직립되는 다수의 히팅관(230)과, 공급되는 용수를 안내하면서 히팅관에 의해 전달되는 열로 해당 용수를 가열되게 유도하는 용수관(210)과, 상하 매체조의 각 단부를 연결 형성하여 용수관 및 히팅관이 배치된 공간을 밀폐시켜 축열 물질을 저장하기 위한 격막(240)과, 격막의 외측 공간과 중공부의 내측 공간을 내통되게 하는 하나 이상의 유입관(260)을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 용수관(210)은 제1히팅관 라인(A)과 제2히팅관 라인(B) 사이 공간에서 나선형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 용수관(210)은 제1히팅관 라인(A)과 제2히팅관 라인(B)의 사이 공간에서 나선 형태로 상하 경유하여 중공부(250) 방향으로 절곡 연장된 후 직선형으로 상향 절곡 형성되고, 제2히팅관 라인(B)과 제3히팅관 라인(C)의 사이 공간에서 나선 형태로 상하 경유되어 외부하우징의 온수배출관(120)으로 이어지는 것을 포함한다.

한편, 상기 용수관(210)은 중공부(250)를 통해 저수된 용수가 진입될 수 있도록 입수부를 중공부의 상방에서 내통되게 형성하고, 입수부에 의해 안내된 용수의 진출을 위한 출수부가 중공부의 하방에서 온수배출관(120)에 이어지도록 연장 형성되는 것을 포함한다.

한편, 상기 용수는 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 사이 간극과, 내부하우징의 중공부(250)와, 나선 형태의 용수관(210)에서 순차적으로 반복 가열될 수 있게 구성됨을 특징으로 한다.

한편, 상기 용수관의 입수부는 유입관(260)의 위치보다 하향되게 배치하는 것을 포함한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 내장형 축열 물질의 사용으로 일정량의 용수를 실시간 가온하게 됨으로써 열효율 향상 및 에너지 절감을 적극 유도함은 물론, 이러한 축열 물질 및 다수의 히팅관을 최대 활용하여 보다 신속하게 해당 용수를 가온할 수 있는 구조, 즉 히팅관과 히팅관 사이 공간에 각 용수관이 적절히 배치되고, 해당 용수가 온수조 역할을 하는 외부하우징과 내부하우징의 사이 공간을 거쳐 내부하우징 중공부로 유입된 후 재차 용수관으로 하여금 히팅관 사이 공간을 통해 나선형 순환을 반복하면서 지속적인 가열이 이루어질 수 있는 구조를 채택함에 따라 상기 축열 물질에 의해 가열된 온수가 보일러 내부 공간에서 순환됨에도 열 손실 없는 상태가 유지되므로, 보일러 내부 어느 영역에서나 온수의 온도를 균일하게 지속시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 온수 순환 보일러의 외부하우징 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 온수 순환 보일러의 내부하우징 사시도.
도 3은 본 발명의 요부인 외부하우징과 내부하우징의 결합 관계를 도시한 결합 구성도.
도 4는 도 3의 단면 구성도.
도 5는 본 발명의 내부하우징을 발췌하여 상세 도시한 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다수의 히팅관 라인이 구축됨을 도시한 예시도.

본 발명은 열 손실을 최소화하면서 용수의 가열이 보다 신속하게 이루어질 수 있으며, 나아가 가열된 온수가 식지 않는 상태로 보존 및 순환될 수 있는 구조를 제공하여 관련 유지비의 절감을 적극 유도할 수 있는 온수 순환 보일러에 관련된 것임을 주지한다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 작용, 그로 인해 파생되는 효과에 대해 일괄적으로 기술하면 다음과 같다.

또한, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 온수 순환 보일러의 외부하우징 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 온수 순환 보일러의 내부하우징 사시도이다.

본 발명은 전기히터(270)로 가열되는 열매체유로 소정의 축열 물질을 가열하고, 이러한 축열 물질에서 점차 배출되는 잠열로 인해 해당 용수를 적절하게 가온할 수 있게 한 공지의 축열 물질을 이용한 보일러의 한 실시 양태이다.

상세하게는, 전기의 인가로 열매체유를 가온하여 수개의 히팅관(230)이 일괄적으로 가열되고, 가열된 히팅관으로 축열 물질의 가온을 유도하여 해당 용수를 가열시키는 보일러에 있어서, 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 상호 결합으로 이루어지고, 외부하우징의 내측 공간에서 내부하우징이 인입 고정되게 하되, 외부하우징과 내부하우징은 간극이 형성되도록 서로 이격 배치시켜 외부하우징(100)의 용수공급관(130)으로 유입된 용수를 저수하고, 축열 물질이 충만된 내부하우징의 외면을 통해 상기 용수가 가열되며, 가열된 용수는 용수관(210)으로 유입되어 열매체유로 가온된 히팅관(230)을 나선 형태로 경유하면서 온수배출관(120)을 통해 출수되는 것을 반복하는 것에 그 특징이 있다.

상기 외부하우징(100)은 도 1에 도시한 바와 같이 내부가 중공이 되도록 원통형의 함체형으로 형성하고, 가열된 온수의 배출 및 순환을 유도하기 위하여 온수배출관(120)이 외면 하방에 위치되며, 이와 대응되는 상방 외면에는 최초 용수의 내부 인입을 위한 용수공급관(130)이 구비될 수 있다.

상기 내부하우징(200)은 도 2에 도시한 바와 같이 외부하우징의 내측 공간에 삽입 수용되어 위치 고정될 수 있도록 외부하우징의 형상과 동일하게 원통형의 함체형으로 형성될 수 있으며, 그 외면에는 다수의 전기히터(270)와 결부되는 히터결합부(280); 온수배출관(120)과 연결 형성되는 용수관(210);이 구비된다. 더욱 상세하게는, 첨부된 도면에서와 같이 용수관(210); 매체조(220); 다수의 히팅관(230); 격막(240); 중공부(250); 유입관(260); 전기히터(270);를 포함한 제반 구성요소로 이루어질 수 있는바, 이와 관련하여서는 하기에서 상세히 기술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 요부인 외부하우징과 내부하우징의 결합 관계를 도시한 결합 구성도이고, 도 4는 도 3의 단면 구성도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 내부하우징(200)은 외부하우징(100)의 내측 공간부에서 외부하우징 내면과 일정 거리 이격되도록 배치하여 이들 사이 공간에 간극이 형성되게 함이 바람직하고, 이러한 공간으로 하여금 외부하우징의 용수공급관(130)을 통해 유입되는 용수가 저수될 수 있게 하였다. 즉, 본 발명에서는 해당 용수를 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 사이 간극에서 1차 가열한 다음, 내부하우징의 중공부(250)에서 2차 가열하고, 이후 나선 형태의 용수관(210)에서 3차 가열되게 하는 구조로 이루어져, 이들 각 공간을 통해 순차적으로 해당 용수를 반복 가열함에 따라 열 손실을 최소화할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 내부하우징을 발췌하여 상세 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다수의 히팅관 라인이 구축됨을 도시한 예시도를 나타낸다.

본 발명의 내부하우징(200)은 도 5에 도시된 바와 같이 상?하방에서 열매체유를 저장하기 위한 매체조(220)와, 소켓을 통해 전기히터(270)와 결부되어 복수의 매체조 중 어느 하나에서 외부로 돌출 배치되는 히터결합부(280)와, 상하 매체조와 내통되지 않고 중앙 영역에 구비되는 중공부(250)와, 중공부로부터 방사형으로 배열되고 상하 매체조와 관통 형성되도록 직립되는 다수의 히팅관(230)과, 공급되는 용수를 안내하면서 히팅관에 의해 전달되는 열로 해당 용수를 가열되게 유도하는 용수관(210)과, 상하 매체조의 각 단부를 연결 형성하여 용수관 및 히팅관이 배치된 공간을 밀폐시켜 축열 물질을 저장하기 위한 격막(240)과, 격막의 외측 공간과 중공부의 내측 공간을 내통되게 하는 하나 이상의 유입관(260)을 포함하여서 이루어진다.

즉, 상기 내부하우징(200)은 축열물질이 내입된 상태로 격막에 의해 밀폐된 내부 공간의 상하측에 열매체유가 내입되어 있는 매체조(220)를 각각 배치하고, 상하측에 배치된 2개의 매체조는 서로 개방된 내통 공간을 구축할 수 있도록 상하로 관통하는 다수개의 히팅관(230)으로 상호 연결하여 상하측 매체조 내의 매체유가 자유롭게 이동될 수 있도록 하였다. 또한, 상기 매체조(220) 중 어느 하나에는 외부하우징(100) 외부로 노출되는 히터결합부(280)가 형성되고, 상기 히터결합부(280)에는 수개의 소켓(식별번호 없음)을 설치하여 각 소켓에 전기히터(270)를 장착한다. 상기 소켓은 매체조(220) 내측으로 내입된 상태에서 전기히터(270)가 내입되어 매체유의 배출 없이 전기히터의 교환이 쉽게 이루어질 수 있게 구성되고, 전기히터에서 발생하는 열을 매체조에 채워져 있는 매체유로 전달하는 역할을 하게 된다.

상기 매체조 중 상측에 구비되는 매체조의 상방으로는 하나 이상의 공급관(미도시함)을 형성하는 것이 바람직하고, 공급관의 일측은 캡에 의해 밀폐되게 하고 타측은 특정 압력에 도달시 자동으로 개방될 수 있도록 압력밸브를 설치하였는바, 축열 물질을 투입할 경우에는 캡이 결합되어 있는 공급관을 이용하고, 가열로 인해 압력이 발생할 경우에는 압력밸브에 의해 높아진 압력을 대기 배출하여 폭발 위험을 일소할 수 있게 설계하였다.

상기와 같은 구성의 상측 매체조(220)에는 이와 일체 형성된 팽창조(290)를 형성하고, 상기 팽창조(290)에는 전술한 바와 같은 매체유의 공급을 위한 공급관을 형성하여 커버부재 등으로 밀폐한다. 상기 팽창조와 하측 매체조에는 각각 돌출관을 더 구비하여 소정의 유량계를 설치할 수 있고, 상기 유량계는 내열성 호스(테플론 계열)로 이루어질 수 있다.

상기 내부하우징(200)에는 상하 2개의 매체조(220)를 연결하는 히팅관(230)의 각 사이 공간으로 스파이럴 형상의 용수관(210)이 배치되며, 용수관(210)의 하단부(출수부)는 온수배출관(120)과 연결되어 외부로 연장되는바, 결과적으로 외부하우징의 용수공급관(130)과 상호 연결되는 구성을 취한다.

상기 히팅관(230)은 주지한 바와 같이 상하 매체조 사이 공간에 개재되어 그 내부 공간이 매체조와 내통되게 함으로써 상하 매체조 내의 열매체유가 자유롭게 이동될 수 있게 하되, 특히 본 발명에서는 도 6에서와 같이 세 개의 중첩되는 원주 형상으로 배치할 수 있는바, 설명의 편의상 가장 바깥 영역에 배치되는 원형의 히팅관을 제1히팅관 라인(A), 중공부(250)와 밀접되도록 가장 안쪽 영역에 배치되는 원형의 히팅관을 제3히팅관 라인(C), 제1히팅관 라인과 제3히팅관 라인 사이 영역에 배치되는 원형의 히팅관을 제2히팅관 라인(B)으로 지칭하였다. 즉, 본 발명의 히팅관(230)은 방사상 배열 구조를 취하면서도 규칙적인 배열을 위하여 각 라인별 위치를 지정하였는바, 이들 각 라인의 사이 공간으로 용수관(210)이 나선형 혹은 직선형으로 배치함으로써 해당 용수가 가열되는 최적의 조건을 부여하게 된다.

특히, 상기 용수관(210)은 제1히팅관 라인(A)과 제2히팅관 라인(B) 사이 공간에서 나선형으로 배치되는 것을 포함하는 한편, 제1히팅관 라인(A)과 제2히팅관 라인(B)의 사이 공간에서 나선 형태로 상하 경유하여 중공부(250) 방향으로 절곡 연장된 후 직선형으로 상향 절곡 형성되고, 제2히팅관 라인(B)과 제3히팅관 라인(C)의 사이 공간에서 나선 형태로 상하 경유되어 외부하우징의 온수배출관(120)으로 이어지는 것을 포함할 수 있다. 또한, 직선형으로 상향되는 용수관(210)의 일부 영역을 제2히팅관 라인 혹은 제3히팅관 라인을 이루는 다수의 각 히팅관 중 어느 하나의 히팅관 외주연을 감싸는 형태로 구비하여 축열 물질과 더불어 히팅관에 의해서도 본 발명의 용수관이 간접 가열될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.

상기 용수관(210)은 중공부(250)를 통해 저수된 용수가 진입될 수 있도록 입수부를 중공부의 상방에서 내통되게 형성하고, 입수부에 의해 안내된 용수의 진출을 위한 출수부가 중공부의 하방에서 온수배출관(120)에 이어지도록 연장 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기에서 입수부는 용수가 진입되는 영역을 지칭하는 것으로 용수관의 상측 단부에 해당되고, 출수부는 용수가 배출되는 하측 단부에 해당되는 영역을 지칭한다.

상기 격막(240)은 축열 물질이 내장된 내부 공간을 밀폐하기 위하여 구비되는 구성요소로, 상하 매체조(220)의 각 단부를 연결 형성하여 용수관(210) 및 히팅관(230)이 배치된 공간을 밀폐시킴으로써 축열 물질을 저장하기 위한 공간으로 활용된다. 또한, 격막의 상단에는 중공부(250)와 내통될 수 있도록 하나 이상의 유입관(260)이 더 구비되고, 상기 유입관은 도면에서와 같이 격막의 외측 공간과 중공부의 내측 공간을 연통할 수 있도록 히팅관 및 용수관에 간섭되지 않는 공간에 구비하는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 하나 이상의 유입관(260)을 용수관의 입수부에 비해 높은 위치에 구비하여 횡 방향으로 가로 배열함에 따라 내부하우징과 외부하우징의 사이 간극으로 집수되는 용수가 상기 유입관을 통해 중공부(250)로 진입될 수 있게 하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 내부하우징(200)에 중공부(250)를 구축하여 일정량의 용수를 저수할 수 있게 하였는바, 이는 기존 방식에 비해 용수의 가온을 유도하는 가장 이상적인 조건을 부여하는 구조가 된다. 즉, 최초 용수공급관(130)을 통해 외부하우징 내부로 유입되는 용수는 내부하우징과의 사이 공간에서 집수되고, 외부하우징과 내부하우징이 제공하는 공간으로 용수의 집수가 이루어지는 과정에서 해당 용수는 내부하우징(200)으로부터 발산되는 열에 의해 1차 가열되고, 이렇듯 집수와 동시에 1차 가열이 완료된 용수는 격막(240)의 상단에 구비된 유입관(260)으로 하여금 중공부(250)에 안내되어 또다시 상기 중공부가 제공하는 공간을 통해 서서히 집수되는바, 중공부에 집수되는 용수는 이러한 집수 과정에서도 다수의 히팅관(230) 및 축열 물질로 인해 2차 가열이 이루어져 유입관의 하방에 구비된 용수관의 입수부로 흘러나가게 된다. 결국, 용수관의 입수부로 유입된 용수는 나선 형태로 유도되면서 인접한 다수의 히팅관 및 축열 물질에 의해 3차 가열된 후 출수부와 연계된 온수배출관(120)으로 유도되는 것을 반복하게 되는 것이다.

한편, 내부하우징(200)의 내측 공간부에 충진되는 축열 물질은 부피비로 분말 형태의 이산화규소(SiO2) 37~42%와, 알루미늄(Al) 3.8~7.8%, 칼슘(Ca) 0.5~1.1%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.1%, 칼륨(K) 0.5~1.1%, 나트륨(Na) 1.7~2.3% 및 철(Fe) 0.3~0.9%를 고르게 혼합한 다음 이에 물 46~56%를 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성을 슬러리화 한 것 혹은 부피비로 분말 형태의 이산화규소(SiO2)50~52%, 산화알루미늄(Al2O3)7~10%, 산화칼슘(CaO)2~3%, 산화마그네슘(MgO)1~3%, 탄산칼슘(CaCO3)1~1.5%, 탄산마그네슘(MgCO3)1~4% 및 철(Fe)0.1~0.5%를 고르게 혼합한 다음 이에 물 26~40%를 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성의 슬러리화 한 것으로, 화학적으로 무해성이면서 물과 혼합하였을 때 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자간극에 물을 보유하는 성질이 있고, 외부에서 열이 공급되면 각 구성 물질 자체뿐 아니라, 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열 능력에 따른 잠열 효과가 우수한 특징이 있음을 주지한다.

상기의 구성으로 이루어지는 본 발명의 작동개요 및 이로 인한 부가 효과에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에서 제공하는 온수 순환 보일러(1)는 난방 혹은 기타 목적을 위하여 외부하우징의 용수공급관(130) 및 온수배출관(120)에 해당 지역을 경유하는 소정의 관을 각각 연결하거나, 별도의 저장탱크를 마련하여 이와 연계되도록 할 수 있으며, 보충수관 등을 수도관에 연결 배관하여 설치 완료한다.

또한, 본 발명을 이용하여 난방을 행하고자 할 경우에는 제어부의 조작에 따른 전원의 인가 방식으로 전기히터 일체를 가동하게 되고, 이러한 전기히터(270)의 가동으로 매체조(220) 내부의 열매체유가 가온되게 함과 동시에 열매체유의 가온(250℃)에 따라 내부하우징 내부의 축열 물질과 용수가 간접 가열되며, 이때 용수는 최고 100℃, 무기물 구성을 슬러리화한 축열물질은 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자 간극에 물을 보유한 상태로 있게 되는바, 가열된 열매체유로부터 열이 전이되면 각 구성 물질 자체뿐 아니라 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열하게 되고 열매체유와 같이 250℃ 까지 상승하게 된다. 그리고, 전기히터를 이용하여 매체조(220) 내의 열매체유를 가열하면 매체조 내부에서 열매체유가 팽창하게 되므로, 본 발명에서는 매체조 상측으로 팽창조(290)를 별도 설치하여 팽창되는 열매체유를 수용할 수 있도록 하였다. 이상과 같이 최초 가열이 이루어지게 되면 전기히터로 공급되는 전원이 차단되고, 이러한 상태에서 가압펌프만을 구동하여 난방을 행하게 되는데, 해당 용수가 난방지역을 경유함으로 인해 손실되는 열량은 내부하우징 내부에 충진되어 있는 축열 물질로부터 매체조 내의 열매체유로 방열되는 열량으로 보충된다.

본 발명에서는 용수의 전체 온도를 균일하게 유지할 수 있도록 모든 제반 구조가 용수의 하향 흐름에 맞추어 이루어져 있는바, 보일러 내부로 유입되는 용수의 흐름은 상방에서 하방에 이르도록 경유하면서 배출이 되는 구조이다. 다시 말해서, 보일러 하측 공간에 열매체유가 배치되는 구조의 특성상 상측에 이를수록 열 전도율은 저하되므로 자연스럽게 상방의 자체 온도는 하방의 온도에 비해 낮을 수 있는바, 본 발명에서는 이러한 구조의 취약점을 극복하기 위하여 상측에서 하측으로 경유한 후 다시 상측으로 향하고 재차 하측 방향으로 이동되어 배출되는 과정을 반복되게 함과 더불어 반드시 용수의 배출은 열매체유가 내장된 매체조의 가장 인접된 영역에서 이루어지게 하였다. 이로써, 상하 위치에 따른 온도 편차가 발생하지 않도록 적극 유도하여 온도의 평균화가 도모될 수 있는 것이다.

그리고, 축열 물질의 외부에서 물이 충진된 구조이므로 보온 및 흡열에 유리한 조건일 뿐 아니라, 기타 요인에 의해 폭발할 경우에도 자체 완충 작용에 기인하여 폭발의 위험성을 불식시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 온수 순환 보일러 100: 외부하우징
120: 온수배출관 130: 용수공급관
200: 내부하우징 210: 용수관
220: 매체조 230: 히팅관
240: 격막 250: 중공부
260: 유입관 270; 전기히터
280: 히터결합부 290: 팽창조
A: 제1히팅관 라인
B: 제2히팅관 라인
C: 제3히팅관 라인

Claims

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전기의 인가로 열매체유를 가온하여 수개의 히팅관이 일괄적으로 가열되고, 가열된 히팅관으로 축열 물질의 가온을 유도하여 해당 용수를 가열시키되, 외부하우징(100)과 내부하우징(200)의 상호 결합으로 이루어지고, 외부하우징의 내측 공간에서 내부하우징이 인입 고정되게 하되, 외부하우징과 내부하우징은 간극이 형성되도록 서로 이격 배치시켜 외부하우징(100)의 용수공급관(130)으로 유입된 용수를 저수하고, 축열 물질이 충만된 내부하우징의 외면을 통해 저수된 용수가 가열되게 하는 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러에 있어서,
상기 내부하우징(200)은 상?하방에서 열매체유를 저장하기 위한 매체조(220)와, 소켓을 통해 전기히터(270)와 결부되어 복수의 매체조 중 어느 하나에서 외부로 돌출 배치되는 히터결합부(280)와, 상하 매체조와 내통되지 않고 중앙 영역에 구비되는 중공부(250)와, 중공부로부터 방사형으로 배열되고 상하 매체조와 관통 형성되도록 직립되는 다수의 히팅관(230)과, 공급되는 용수를 안내하면서 히팅관에 의해 전달되는 열로 해당 용수를 가열되게 유도하는 용수관(210)과, 상하 매체조의 각 단부를 연결 형성하여 용수관 및 히팅관이 배치된 공간을 밀폐시켜 축열 물질을 저장하기 위한 격막(240)과, 격막의 외측 공간과 중공부의 내측 공간을 내통되게 하는 하나 이상의 유입관(260)을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러.
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제2항에 있어서,
상기 용수관(210)은 내부하우징의 중앙 영역에서 상하 매체조와 내통되지 않도록 입설된 중공부(250)를 통해 저수된 용수가 진입될 수 있도록 중공부의 상방에서 내통되게 형성한 입수부에 연결되는 것을 포함하는 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러.
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제5항에 있어서,
상기 용수관의 입수부는 유입관(260)의 위치보다 하향되게 배치하는 것을 포함하는 축열 물질 내장형 온수 순환 보일러.