KR101744236B1 - 열매체유 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방용으로 사용되거나 또는 식품공장이나 섬유공장 등에서 대상물을 건조하는데 이용될 수 있는 열매체유 보일러를 개시한다.
본 발명의 열매체유 보일러는 케이스에 제공되는 히터, 케이스에 배치되며 히터에 의해 가열된 열매체유가 이송되는 열매체유 이송관, 케이스에 제공되어 열매체유 이송관에 공급되는 열매체유가 수용된 열매체유 탱크, 케이스의 상부에 배치되며 열매체유 탱크와 통로로 연결되는 열매체유 보조탱크, 그리고 열매체유 이송관에서 가열된 열매체유를 공급받아 열교환을 하고, 열교환 후에 열매체유를 열매체유 보조탱크로 리턴시키는 열교환기를 포함한다.

Description

열매체유 보일러{Heating medium oil boiler}

본 발명은 난방용으로 사용되거나 또는 식품공장이나 섬유공장 등에서 대상물을 건조하는데 이용될 수 있는 열매체유 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기식 열매체유 보일러는 히터에 열매체유가 직접 접촉되어 가열되는 방식인 직접 가열방식이 사용되고 있다. 이러한 직접 가열방식은 히터의 높은 온도로 인해 열매체유가 히터와 접촉되는 부분에서 열매체유의 산화속도가 급격하게 진행되어 화재의 위험이 있으며, 열매체유가 쉽게 변형되어 보일러의 효율이 떨어질 수 있다.

또한 일반적인 열매체유 보일러는 열매체유가 수용되는 보조 탱크를 구비한다. 이러한 열매체유 보조 탱크는 열매체유 보일러와 떨어진 위치에 관로로 연결된다. 이러한 종래의 열매체유 보일러의 구조는 히터에 의해 가열된 열매체유의 온도가 상승하여 발화점까지 올라가게 되면 열매체유가 보조 탱크를 경유하여 보조 탱크의 열매체유가 섞이면서 열매체유의 온도가 내려가야 하지만 보조 탱크가 열매체유 보일러에 대해 일정한 거리가 떨어져 있어 가열된 열매체유가 이동하는 시간이 소요되면서 열매체유의 온도가 쉽게 내려 가지 않을 수 있다. 따라서 기존의 열매체유 보일러는 화재나 폭발의 위험성을 내포하고 있는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1117665호(2012. 02. 10. 등록)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 히터에 의해 가열되는 열매체유를 간접 방식으로 가열하여 화재의 위험을 줄임과 동시에 열매체유의 변형을 방지하여 보일러의 효율을 증대시킬 수 있는 열매체유 보일러를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 히터에 의해 가열된 열매체유가 발화점까지 올라가지 않도록 하여 화재 및 폭발을 방지하여 안전사고를 예방하는 열매체유 보일러를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케이스, 상기 케이스에 제공되는 히터, 상기 케이스에 배치되며 상기 히터에 의해 가열된 열매체유가 이송되는 열매체유 이송관, 상기 케이스에 제공되어 상기 열매체유 이송관에 공급되는 열매체유가 수용된 열매체유 탱크, 상기 케이스에 배치되며 상기 열매체유 탱크와 통로로 연결되는 열매체유 보조탱크, 그리고 상기 열매체유 이송관에서 가열된 열매체유를 공급받아 열교환을 하고, 열교환 후에 열매체유를 상기 열매체유 보조탱크로 리턴시키는 열교환기를 포함하는 열매체유 보일러를 제공한다.

상기 열매체유 보조탱크는 1개 또는 2개 이상으로 이루어지며 상기 열매체유 탱크의 상부에 적층되어 배치되는 것이 바람직하다.

상기 열매체유 보조탱크는 상기 열매체유 탱크의 상부에 배치되며 상기 열매체유 탱크와 제1 통로로 연결되고 상기 열매체유 탱크와 제1 격벽으로 구획되는 1차 열매체유 보조탱크, 상기 1차 열매체유 보조탱크의 상부에 배치되어 상기 1차 열매체유 보조탱크와 제2 통로로 연결되고 상기 1차 열매체유 보조탱크와 제2 격벽으로 구획되는 2차 열매체유 보조탱크를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 통로에는 제1 밸브가 설치되고, 상기 제2 통로에는 제2 밸브가 설치되며, 상기 제1 밸브와 상기 제1 밸브는 온도에 따라 열매체유를 유통시키거나 또는 제어부에 의해 개폐가 제어되는 것이 바람직하다.

상기 열교환기로 열매체유가 공급되는 관로에는 온도에 따라 열매체유를 유통시키거나 또는 제어부에 의해 개폐가 제어되는 제3 밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 케이스에는 상기 열매체유 이송관과 상기 히터 사이에 플라즈마 가스가 수용되는 챔버가 제공될 수 있다.

상기 히터는 플라즈마 히터로 이루어질 수 있다.

상기 케이스에는 상기 열매체유 탱크와 상기 열매체유 보조탱크에 수용된 열매체유의 온도를 센싱하여 제어부에 전송하는 온도센서가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 케이스에는 상기 열매체유 탱크, 상기 열매체유 보조탱크에 각각 열매체유를 공급하는 공급관로가 설치되고, 상기 공급관로에는 필터가 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 열매체유 이송관에 열매체유를 공급하는 열매체유 탱크와 열매체유 보조탱크가 케이스의 내부에 배치되어 열매체유 탱크에 수용된 열매체유의 온도가 급격하게 상승하는 경우 열매체유 보조탱크의 열매체유와 신속하게 섞여 열매체유 탱크에 수용된 열매체유의 온도가 발화점 이하의 온도를 유지할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 열매체유의 온도 상승으로 인한 화재나 폭발 등의 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 본 발명은 히터와 이 히터에 의해 가열되는 열매체유 이송관 사이에 쳄버를 제공하여 히터에 의해 열매체유가 간접 방식으로 가열되어 산화 또는 열화에 의해 열매체유가 변질되거나 변형되는 것을 방지하여 보일러의 효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 열매체유 보일러의 주요 부분을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 열매체유 보일러의 주요 구성과 작동을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 작동 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요부를 도시한 구성도로, 열매체유 보일러를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 열매체유 보일러는, 케이스(1), 히터(3), 열매체유 이송관(5), 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 2차 열매체유 보조탱크(11), 그리고 열교환기(13)를 포함한다.

케이스(1)는 외벽(1a)과 내벽(1b)의 이중벽으로 이루어지는 것이 바람직하다. 케이스(1)의 외벽(1a)은 내화성 및 단열성이 우수한 세라믹 보드로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 케이스(1)의 내벽(1b)은 내화성이 우수한 내화벽돌로 이루어지는 것이 바람직하다.

히터(3)는 케이스(1)의 내부 저면 측에 배치된다. 히터(3)는 일정한 간격을 이루어 다수가 배치될 수 있다.

그리고 히터(3)에서 일정한 거리가 떨어진 위치에 열매체유 이송관(5)이 배치된다. 열매체유 이송관(5)은 히터(3)와 대응되는 수로 배치될 수 있다. 그리고 케이스(1)는 히터(3)와 열매체유 이송관(5) 사이에 간격을 유지하여 공간부(15)가 제공될 수 있다. 이 공간부(15)는 히터(3)의 열이 열매체유 이송관(5)을 지나는 열매체유를 간접적으로 가열하는 역할을 한다.

이러한 열매체유의 간접 가열 방식은 열매체유의 급격한 열화를 방지하거나 또는 열매체유의 온도가 급격하게 상승하여 화재나 폭발의 위험을 줄일 수 있는 역할도 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서의 다른 예시로 히터(3)는 플라즈마 히터로 이루어질 수도 있다. 그리고 상술한 공간부(15)는 플라즈마 가스가 수용되는 챔버일 수 있다. 이와 같이 플라즈마 히터를 사용하거나 플라즈마 가스 챔버에 플라즈마 가스가 공급되는 별도의 장치가 추가된 경우에는 플라즈마 가스를 열원으로 사용하여 보일러의 효율을 극대화시킬 수 있다.

열매체유 탱크(7)는 케이스(1)의 저면 측에 제공되며, 열매체유 이송관(5)에 공급되는 열매체유가 수용될 수 있다.

1차 열매체유 보조탱크(9)는 열매체유 탱크(7)의 상부에 배치되며 제1 격벽(17)에 의해 구획된다. 열매체유 탱크(7)와 1차 열매체유 보조탱크(9)를 구획하는 제1 격벽(17)은, 도 2를 기준으로 볼 때, 수평방향으로 배치되는 플레이트이다. 1차 열매체유 보조탱크(9)에는 열매체유가 채워질 수 있다. 이러한 1차 열매체유 보조탱크(9)는 당연히 케이스(1) 내에 배치되는 것을 의미한다.

그리고 제1 격벽(17)에는 열매체유 탱크(7)와 1차 열매체유 보조탱크(9)에 수용된 열매체유가 서로 유통할 수 있는 제1 통로(19)가 제공된다. 이러한 제1 통로(19)는, 도 2를 기준으로 볼 때, 수직 방향으로 관통된 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 제1 통로(19)에는 제1 밸브(21)가 설치된다. 제1 밸브(21)는 열매체유 탱크(7)에 수용된 열매체유의 온도에 따라 개폐가 이루어질 수 있다.

또한 본 발명의 실시예의 다른 예시로 제1 밸브(21)는 별도의 제어부(C, 도 3 참조)의 제어에 따라 밸브의 개도율이 제어되는 밸브로 이루어지는 것도 가능하다.

2차 열매체유 보조탱크(11)는 1차 열매체유 보조탱크(9)의 상부에 배치될 수 있으며 제2 격벽(23)에 의해 구획된다. 1차 열매체유 보조탱크(9)와 2차 열매체유 보조탱크(11)를 구획하는 제2 격벽(23)은, 도 2를 기준으로 볼 때 수평방향으로 배치되는 플레이트이다. 2차 열매체유 보조탱크(11)에는 열매체유가 채워질 수 있다. 이러한 2차 열매체유 보조탱크(11)는 당연히 케이스(1) 내에 배치되는 것을 의미한다.

그리고 제2 격벽(23)에는 1차 열매체유 보조탱크(9)와 2차 열매체유 보조탱크(11)에 수용된 열매체유가 서로 유통할 수 있는 제2 통로(25)가 제공된다. 이러한 제2 통로(25)는, 도 2를 기준으로 볼 때, 수직 방향으로 관통된 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 제2 통로(25)에는 제2 밸브(27)가 설치된다. 제2 밸브(27)는 1차 열매체유 보조탱크(9) 또는 2차 열매체유 보조탱크(11)에 수용된 열매체유의 온도에 따라 개폐가 이루어질 수 있다. 또한 본 발명의 실시예의 다른 예시로 제2 밸브(27)는 제1 밸브(21)와 마찬가지로 별도의 제어부(C, 도 3 참조)의 제어에 따라 개도율이 제어되는 밸브로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서 열매체유 보조탱크가 1차 열매체유 보조탱크와 2차 열매체유 보조탱크로 나누어진 예시를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 열매체유 보조탱크가 열매체유 탱크의 상부에 설치되거나 또는 그 이상의 개수의 열매체유 보조탱크가 설치되는 것 도 가능하다.

열교환기(13)는 케이스(1)의 외부에 설치될 수 있다. 열교환기(13)는 열매체유 이송관(5)과 관로(p1)로 연결된다. 그리고 열교환기(13)는 열교환 후에 열매체유가 2차 열매체유 보조탱크(11)로 리턴될 수 있도록 2차 열매체유 보조탱크(11)와 리턴관로(p2)로 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 일 예시로 리턴관로(p2)는 열교환기(13)와 2차 열매체유 보조탱크(11)를 연결하는 예를 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 열교환기(13)와 1차 열매체유 보조탱크(9)를 연결하는 것도 가능하다. 이러한 경우에는 열교환기(13)를 지나온 열매체유가 1차 열매체유 보조탱크(9)로 리턴될 수 있음을 의미한다.

이러한 본 발명의 실시예는 열매체유 이송관(5)을 지나면서 가열된 열매체유가 관로(p1)을 통과하여 열교환기(13)로 공급되고 열교환기(13)에서 필요한 열교환이 이루어진 후에 열매체유는 리턴관로(p2)를 통해 2차 열매체유 보조탱크(11)로 리턴될 수 있다.

열교환기(13)로 열매체유가 공급되는 관로(p1)에는 온도에 따라 열매체유를 유통시키거나 또는 제어부(C)에 의해 개도율이 제어되는 제3 밸브(29)가 설치될 수 있다.

제3 밸브(29)는 열매체유 이송관(5)을 지나온 열매체유의 온도에 따라 개폐가 이루어질 수 도 있으며, 상술한 바의 제1 밸브(21)와 제2 밸브(27)와 마찬가지로 제어부(C)에 의해 제어될 수 도 있다.

케이스(1)에는 온도센서(31)가 설치된다. 온도센서(31)는 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 수용된 각각의 열매체유의 온도를 측정하여 제어부(C)에 전송할 수 있다. 제어부(C)는 온도센서(31)에서 전송받은 온도값에 따라 제1 밸브(21), 제2 밸브(27), 또는 제3 밸브(29)의 개폐를 제어할 수 있다.

한편, 케이스(1)에는 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 각각 열매체유를 공급할 수 있는 공급관로(33)가 설치될 수 있다. 이러한 공급관로(33)는 케이스(1)의 상부에 수직 방향으로 돌출되어 배치될 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 3중관으로 이루어질 수 있다.

즉, 공급관로(33)는 열매체유 탱크(7)에 열매체유를 공급하는 제1 공급관로(33a), 1차 열매체유 보조탱크(9)에 열매체유를 공급하는 제2 공급관로(33b), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 열매체유를 공급하는 제3 공급관로(33b)로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 공급관로(33a), 제2 공급관로(33b) 그리고 제3 공급관로(33c)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 3중관의 형태로 배치될 수 있다.

그리고 공급관로(33)에는 필터(35)가 결합되는 것이 바람직하다.

필터(35)는 외부의 먼지나 이물질이 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 유입되는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 또한, 필터(35)는 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 수용된 열매체유가 외부의 공기와 접촉할 수 있는 에어필터로 이루어질 수 도 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 제1 공급관로(33a), 제2 공급관로(33b), 그리고 제3 공급관로(33c)를 통해 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 각각 열매체유를 채운다. 이와 같이 분리된 공급관로(33)를 이용하여 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 열매체유를 채우며, 비교적 짧은 시간에 열매체유를 채울 수 있다. 그리고 각각 열매체유를 보충할 필요가 있는 경우에도 용이하게 보충 작업을 실시할 수 있다.

사용자는 스위치(S)를 온으로 작동시키면, 제어부(C)는 히터(3)가 가열되도록 제어한다. 히터(3)는 히터(3)와 열매체유 이송관(5) 사이에 제공된 공간부(15)에 열을 전달하고 공간부(15)에 전달된 열에 의해 열매체유 이송관(5)에 수용된 열매체유는 가열된다. 설정된 온도까지 열매체유 이송관(5)을 지나는 열매체유가 가열되면 제3 밸브(29)가 오픈된다. 그러면 열매체유는 관로(p1)를 통해 열교환기(13)로 공급되고, 열교환기(13)에서 열교환이 이루어진 후에는 리턴관로(p2)를 통해 1차 열매체유 보조탱크(9) 또는 2차 열매체유 보조탱크(11)로 리턴된다. 이때 제1 밸브(21)와 제2 밸브(27)는 리턴되는 열매체유의 양 만큼 지속적으로 열매체유 탱크(7)로 공급할 수 있도록 일부분이 오픈된 상태를 유지할 수 있다. 제1 밸브(21)와 제2 밸브(27)는 열매체유를 통과하는 유량이 조절되는 밸브로 이루어질 수 있기 때문이다.

만일, 열매체유 탱크(7)에 수용된 열매체유의 온도가 급격하게 상승하여 발화점에 인접한 온도까지 상승하는 경우에는 열매체유의 온도에 의해 제1 밸브(21)가 오픈될 수 있다. 그리고 1차 열매체유 보조탱크(9)에 수용된 열매체유의 온도에 의해 제2 밸브(27)도 오픈될 수 있다. 이때 제1 밸브(21)와 제2 밸브(27)는 충분한 양의 열매체유가 통과할 수 있도록 충분히 오픈되는 것이 바람직하다. 그러면 열매체유 탱크(7)에 있던 고온의 열매체유는 1차 열매체유 보조탱크(9)와 2차 열매체유 보조탱크(11)에 있는 비교적 저온의 열매체유와 섞이면서 온도가 급격하게 낮아지게 된다. 이러한 과정은 열매체유 탱크(7)에 수용된 열매체유가 급격하게 상승할 때 이루어지므로 열매체유 탱크(7)에 수용된 열매체유의 온도를 신속하게 낮추는 효과가 있어 화재나 폭발 사고를 예방할 수 있다.

물론, 본 발명의 실시예의 다른 예시로 제어부(C)가 온도센서(31)에서 측정된 열매체유 탱크(7), 1차 열매체유 보조탱크(9), 그리고 2차 열매체유 보조탱크(11)에 수용된 열매체유의 각각의 온도값을 입력받아 제1 밸브(21), 제2 밸브(27), 그리고 제3 밸브(29)의 개도율(개폐양)을 제어하여 상술한 목적을 달성할 수 도 있다. 이러한 실시예는 본 발명을 다양하게 실시할 수 있음을 의미한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 케이스, 1a. 외벽, 1b. 내벽,
3. 히터, 5. 열매체유 이송관,
7. 열매체유 탱크, 9. 1차 열매체유 보조탱크,
11. 2차 열매체유 보조탱크, 13. 열교환기,
15. 공간부, 17. 제1 격벽,
19. 제1 통로, 21. 제1 밸브,
23. 제2 격벽, 25. 제2 통로,
27. 제2 밸브, 29. 제3 밸브,
31. 온도센서, 33, 33a, 33b, 33c. 공급관로,
35. 필터

Claims (9)

1. 케이스,
   상기 케이스에 제공되는 히터,
   상기 케이스의 내부에 상기 히터를 감싸면서 배치되어 상기 히터에 열매체유가 직접 접촉되는 것을 차단하는 공간부,
   상기 케이스에 상기 공간부를 사이에 두고 배치되며 상기 히터에 의해 간접열로 가열된 열매체유가 이송되는 열매체유 이송관,
   상기 케이스에 제공되어 상기 열매체유 이송관에 공급되는 열매체유가 수용된 열매체유 탱크,
   상기 케이스의 내부에 배치되며 상기 열매체유 탱크와 통로로 연결되는 열매체유 보조탱크, 그리고
   상기 열매체유 이송관에서 가열된 열매체유를 공급받아 열교환을 하고, 열교환 후에 열매체유를 상기 열매체유 보조탱크로 리턴시키는 열교환기
   를 포함하는 열매체유 보일러.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열매체유 보조탱크는
   1개 또는 2개 이상으로 이루어지며 상기 열매체유 탱크의 상부에 적층되어 배치되는 열매체유 보일러.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열매체유 보조탱크는
   상기 열매체유 탱크의 상부에 배치되며 상기 열매체유 탱크와 제1 통로로 연결되고 상기 열매체유 탱크와 제1 격벽으로 구획되는 1차 열매체유 보조탱크,
   상기 1차 열매체유 보조탱크의 상부에 배치되어 상기 1차 열매체유 보조탱크와 제2 통로로 연결되고 상기 1차 열매체유 보조탱크와 제2 격벽으로 구획되는 2차 열매체유 보조탱크
   를 포함하는 열매체유 보일러.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 통로에는 제1 밸브가 설치되고,
   상기 제2 통로에는 제2 밸브가 설치되며,
   상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브는
   온도에 따라 열매체유를 유통시키거나 또는 제어부에 의해 개폐가 제어되는 열매체유 보일러.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환기로 열매체유가 공급되는 관로에는
   온도에 따라 열매체유를 유통시키거나 또는 제어부에 의해 개폐가 제어되는 제3 밸브가 설치되는 열매체유 보일러.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스에는
   상기 열매체유 이송관과 상기 히터 사이에 플라즈마 가스가 수용되는 챔버가 제공되는 열매체유 보일러.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 히터는 플라즈마 히터로 이루어지는 열매체유 보일러.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스에는
   상기 열매체유 탱크와 상기 열매체유 보조탱크에 수용된 열매체유의 온도를 센싱하여 제어부에 전송하는 온도센서가 설치되는 열매체유 보일러.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스에는
   상기 열매체유 탱크, 상기 열매체유 보조탱크에 각각 열매체유를 공급하는 공급관로가 설치되고, 상기 공급관로에는 필터가 제공되는 열매체유 보일러.

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