KR101787626B1

KR101787626B1 - 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템

Info

Publication number: KR101787626B1
Application number: KR1020170072808A
Authority: KR
Inventors: 오영한
Original assignee: (주)히트텍에너지; 오영한
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2017-10-19

Abstract

본 발명은 보일러 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 더욱 상세하게는 전기에너지를 열에너지의 변환이 가능한 트랜스포머(transformer)를 이용한 자기유도가열 방식을 통해 유체의 가열이 가능하게 하면서도 그 구조를 단순화시킴으로, 제작 비용의 절감과 냉수의 직접 가열이 가능하게 하며, 특히 전기에너지의 손실 없이 열에너지로의 변환이 가능하여 에너지 효율 및 열효율의 현격한 향상을 가져오게 하며, 또한 온도의 고른 분포가 가능한 수평분배기를 통한 가열된 유체의 분포 저장으로 가열되는 유체량의 증대와, 소비전력의 감소가 가능하게 하는 등 보일러의 성능이 한층 향상되게 하기 위한 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템에 관한 것이다.

Description

트랜스포머를 이용한 보일러 시스템{Boiler system using transformer}

본 발명은 보일러 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 더욱 상세하게는 전기에너지를 열에너지로 변환 가능한 변압기(transformer)를 이용한 자기유도가열을 통해 유체의 가열이 가능하게 하되, 에너지 효율 및 열효율의 향상을 가져오게 하기 위한 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는, 온수 공급이나 난방을 위해 물, 증기, 열매체유 등의 유체를 가열하고 가열된 유체를 직접 사용하거나 가열된 유체를 통해 일정한 온도로 실내를 난방하는 장치이다.

이러한 보일러는 통상적으로 보일러 동체내에 석유 또는 가스를 연소시켜 화염을 발생하는 복잡한 구조의 연소부와, 방이나 마루의 바닥을 경유한 난방파이프가 연결되며 연소부에 의해 가열되는 물이 수용된 수조를 가진다. 즉, 발생된 화염은 수조를 가열시키고 수조내에 수용된 물은 난방 파이프를 경유하여 방이나 마루 바닥을 난방하는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 보일러는 연소과정에서 다량의 공해물질이 배출되며, 소모된 화학연료 대비 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국실용신안등록 제20-0250501호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 전기에너지를 열에너지의 변환이 가능한 트랜스포머(transformer)를 이용한 자기유도가열 방식을 통해 유체의 가열이 가능하게 하면서도 그 구조를 단순화시킴으로, 제작 비용의 절감과 냉수의 직접 가열이 가능하게 하며, 특히 전기에너지의 손실 없이 열에너지로의 변환이 가능하여 에너지 효율 및 열효율의 현격한 향상을 가져오게 하기 위한 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한, 온도의 고른 분포가 가능한 수평분배기를 통한 가열된 유체의 분포 저장으로 가열되는 유체량의 증대와, 소비전력의 감소가 가능하게 하는 등 보일러의 성능이 한층 향상되게 하기 위한 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 자기유도 가열을 통해 유체를 가열하는 변압기; 및

변압기에서 가열된 유체를 저장하는 유체탱크를 포함하여 구성하되,

변압기는,

베이스판의 상부에 형성되며 코어에 각각 코일이 권선되는 3개의 제1,2,3 코일부를 이루는 3상 전압형 변압기 본체;

변압기 본체의 배면에서 이격되게 배치되는 수직판 형태의 동판; 및

변압기 본체의 일측으로 유체를 유입시키는 입수관과, 유입된 유체를 제1,2,3 코일부의 주변을 순환시키는 순환관과, 변압기 본체의 타측에서 유체를 배출시키는 출수관으로 구성되어 변압기 본체에 의해 유도전류가 흘러 내부에 통과되는 유체를 가열시키는 수관을 포함하여 구성하며,

변압기의 입수관 및 출수관과 유체탱크는 제1 유체관으로 연결되게 구성하거나,

변압기와 유체탱크의 사이에는 내부에 열매체가 충전된 열교환기가 더 포함되게 구성하되,

변압기의 입수관과 출수관은 열교환기를 경유하는 제1 유체관으로 연결되게 구성하고,

유체탱크는 열교환기를 경유하는 제2 유체관으로 연결되게 구성하거나,

유체탱크와 변압기의 사이에는 내부에 유체가 충전되는 수평분배기가 더 포함되게 구성하되,

변압기의 입수관과 출수관은 수평분배기(400)와 제1 유체관으로 연결되게 구성하고,

수평분배기와 유체탱크는 제2 유체관으로 연결되게 구성하며,

수평분배기에는 열풍기를 경유하는 제3 유체관과, 바닥난방을 경유하는 제4 유체관이 더 형성되게 구성하거나,

변압기와 수평분배기의 사이에는 내부에 열매체가 충전된 열교환기가 더 포함되게 구성하되,

수평분배기는 열교환기를 경유하는 제5 유체관으로 연결되게 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템은, 트랜스포머(transformer)의 전자유도작용 과정에서 발생되는 열을 이용하여 순환 가열관을 가열 및 냉수의 가열이 가능하게 되는 등 전기에너지를 열에너지로 변환하여주는 자기유도가열 방식을 통해 유체의 가열이 가능하면서도, 그 구조의 단순화가 가능하여, 제작 비용의 절감과 냉수의 직접 가열이 가능하며, 특히 전기에너지의 손실 없이 열에너지로의 변환이 가능하여 에너지 효율 및 열효율이 현격히 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 수평분배기를 이용하게 되면, 가열된 유체의 고른 분포 저장이 가능하게 되는 것인바, 열되는 유체량의 증대와, 소비전력의 감소가 가능하게 되는 등 보일러의 효율적인 운영과 성능이 한층 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제1 실시예 전체도.
도 2는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 트랜스포머 사시도.
도 3은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제2 실시예도.
도 4는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제3 실시예도.
도 5는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제4 실시예도.
도 6은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 수평분배기 전면 사시도.
도 7은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 수평분배기 배면 사시도.
도 6은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 수평분배기 단면도.
도 9는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제1 실시예 작동상태도.
도 10은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제2 실시예 작동상태도.
도 11은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제3 실시예 작동상태도.
도 12는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 제4 실시예 작동상태도.
도 13은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템이 케이스에 내장된 상태의 사시도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 전체도이고, 도 2는 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템의 트랜스포머 사시도이다.

도 1 및 도 2의 도시와 같이 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템은, 변압기(100)와, 유체탱크(200)로 구성된다.

상기 변압기(100)는, 자기유도에 의해 유체를 가열 가능하게 구성된 것으로, 먼저 변압기 본체(110)가 구성된다.

이때, 변압기 본체(110)는 베이스판(100)의 상부에 배치되게 구성된 것으로, 바람직하게는 통상의 투자율이 높고 전도성이 낮은 특성을 갖도록 페라이트로 만들어진 자기 철심 등으로 된 "E"형 코어에 1차코일(도면중 미도시함)이 3상 병렬 방식으로 전기 배선되어 3상 전압을 인가받을 수 있게 권선된 3개의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 이루는 3상 전압형으로 구성된다.

한편, 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 권선되는 코일은 이웃하는 부분이 코일 서로 다른 자극을 갖도록 권선되는 것으로, 복수의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111") 중 서로 인접하는 부분이 N극과 S극으로 서로 교대로 배치되게 권선된다.

즉, 코일은 일 예로, 양단에 배치된 제1,3 코일부(111)(111")는 베이스판(100)을 기준으로 상부가 N극, 하부가 S극을 갖도록 권선된다. 또한, 중간에 배치된 제2 코일부(111')는 상부가 S극, 하부가 N극을 갖도록 권선된다.

그러나. 코일은 다른 예로, 양단에 배치된 제1,3 코일부(111)(111")는 상부가 S극, 하부가 N극을 갖도록 권선될 수 있으며, 중간에 배치된 제2 코일부(111')는 상부가 N극, 하부가 S극을 갖도록 권선될 수 있다.

이에 따라, 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")의 인접한 부분 사이에 형성되는 자기장의 세기가 더 강해지므로, 강해진 교번자속 속에 배치되는 하기하는 수관(130)이 상대적으로 빨리 가열되므로 유체를 가열시키는 시간을 감소시킬 수 있다.

이때, 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")는 본 발명을 설명함에 있어 일측(우측)으로부터 타측(좌측)에 이르게 배열될 것이다.

한편, 변압기 본체(110)에는 상부 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 해당하게 단자(112)가 배치되게 구성된 것으로, 각각의 단자(112)는 각각 대응되는 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 연결되며, 위상이 서로 다른 3상 전압이 인가되게 결선될 것이다.

또한, 변압기(100)에는 동판(120)이 구성된 것으로, 동판(120)은 베이스판(101)에 배치되는 변압기 본체(110)의 배면에서 소정 이격 배치되게 구성된 것으로, 동 재질의 도체로 된 수직 판체 형태로 구성된다.

이때, 동판(120)은 별도의 브라켓(도면중 미도시함) 등을 통해 베이스판(101) 또는 변압기 본체(110)에 고정되게 구성될 것이다.

또한, 변압기(100)에는 수관(130)이 구성된 것으로, 수관(130)은 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 감싸도록 배치되며, 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")의 전자기 유도에 의해 전류가 유도되는 2차 코일의 역할을 수행하게 되는 것으로, 유도 가열이 될 수 있는 전기의 도체로 이루어지며, 도체 중에서도 비철금속에 비해 가열이 용이하며 가열효율이 좋은 자성체일 수 있다.

이때, 수관(130)은 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 대하여 수평을 이루도록 감싸게 구성된 것으로, 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 감쌀시 일부는 N극을 갖는 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 근접하게 배치되고, 또 다른 일부는 S극을 갖는 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 근접하게 배치된다.

즉, 수관(130)은 교번자속의 세기가 가장 큰 영역에 위치되므로 수관(130)에 흐르는 유도전류의 세기는 강해지고, 나아가, 수관(130)에 더 많은 열이 발생하게 되어 수관(130)에 흐르는 유체를 보다 효율적으로 가열시킬 수 있다.

이때, 수관(130)은 입수관(131)과, 순환관(132)과, 출수관(133)으로 구성된다.

먼저, 입수관(131)은 동판(120)의 후방에서 일측 즉, 제1 코일부(111)의 외측 하부에 연결되어 하부로 유체의 입수가 가능하게 구성된다.

또한, 순환관(132)은 입수된 유체를 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 순환 안내하게 구성된다.

이때, 순환관(132)은 먼저 그 일단이 동판(120)을 관통하여 입수관(131)과 연결되고, 그 타단이 제1 코일부(111)를 감싼 상태에서 제1,2 코일부(111)(111')의 사이를 통해 동판(120)을 관통하여 외측 하부로 인출되게 구성된다.

그리고, 순환관(132)은 다시 상부로 절곡 및 동판(120)을 관통하여 제1,2 코일부(111)(111')의 사이로 인출 및 제2 코일부(111')를 감싼 상태에서 제2,3 코일부(111')(111")의 사이를 통해 동판(120)을 관통하여 외측 상부로 인출되게 구성된다.

그리고, 순환관(132)은 다시 하부로 절곡 및 동판(120)을 관통하여 제2,3 코일부(220)(230)의 사이로 인출 및 제3 코일부(111")를 감싼 상태에서 동판(120)을 관통하여 외측 하부로 인출되게 구성된다.

또한, 출수관(133)은 동판(120)의 후방에서 동판(120)을 관통하는 순환관(132)의 타단과 연결되어 유체의 출수가 가능하게 구성된다.

즉, 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 경유하는 수관(130)은 1차 코일에 인가되는 교류에 의해 수관(130)에도 교류가 흐르게 되는 것으로, 수관(130)은 수관(130) 내를 통과하는 유체를 가열시킨다.

이때, 수관(130)은 각각의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 경유시 일부는 N극을 갖는 코일에 근접하게 배치되고, 또 다른 일부는 S극을 갖는 코일에 근접하게 배치된다.

즉, 수관(130)은 교번자속의 세기가 가장 큰 영역에 위치되므로 수관(130)에 흐르는 유도전류의 세기는 강해지고, 나아가 수관(130)에 더 많은 열이 발생하게 되어 유체를 보다 효율적으로 가열시킬 수 있다.

한편, 상기와 같이 수관(130)이 동판(120)을 관통시 그 동판(120)과 수관(130)은 서로 용접을 통해 긴밀하게 연결함으로 단락을 방지하게 되는 등 내구성의 향상 및 열전도성을 증대시킬 수 있게 된다.

즉, 동판(120)과 수관(130)은 서로 연결되어, 수관(130)에 흐르는 전류를 공유하고, 이에 따라 동판(120)과 함께 여러 개의 폐회로를 구성시킬 수 있도록 하며, 수관(130)과 동판(120)이 여러 개의 폐회로를 구성하는 경우, 유체를 가열시키는 가열 효율을 더 높일 수 있다.

상기 유체탱크(200)는 유체(물)이 충전되게 구성된 것으로, 상기 변압기(100)에서 가열된 유체의 저장이 가능하게 구성된다.

한편, 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템은, 변압기(100)를 이용하여 유체를 가열 및 사용이 가능하게 구성된 것으로, 그 가열 사용 방식은 다양한 실시예에 의해 가능하다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 제1 실시예를 살펴보면,

유체탱크(200)와 변압기(100)를 직접 연결하여 유체탱크(200)의 유체의 가열 사용이 가능하게 구성된다.

이를 위해서는 유체탱크(200)와 변압기(100)는 제1 유체관(210)을 통해 연결되게 구성된 것으로, 이때 제1 유체관(210)은 2열 구성되어 그 한 열은 유체탱크(200)와 변압기(100) 수관(130)의 입수관(131)과 연결되고, 다른 한 열은 유체탱크(200)와 수관(130)의 출수관(133)과 연결되게 구성할 수 있다.

이에, 도 9를 참조하여 유체탱크(200)로부터 출수되는 유체는 제1 유체관(210)을 통해 수관(130)의 입수관(131)으로 유입 및 순환관(132)을 통해 순환 및 출수관(133)을 통해 출수 및 제1 유체관(210)을 통해 유체탱크(200)로 회수되게 되는 것으로, 이때 변압기(100)에서는 통상의 변압기와 같이 전압을 인가하게 되면 전류가 흐르게 되는 것인바, 이에 전류의 변화가 발생하게 되면 자장이 발생하고, 이에 그 자장은 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")에 대응하는 순환관(132)에 가하여 순환관(132)의 전기적 고유 저항에 의해 와전류가 유도 및 와전류가 열로 변환되어 순환관(132)을 가열 및 내부로 순환되는 유체를 가열하게 된다.

즉, 그 수관(130)을 흐르는 유체는 교번자속 속에 배치된 순환관(132)에 열기가 가해지게 되는 것인바, 이러한 열기는 순환관(132)과 유체의 열교환을 통해 유체가 가열되는 것이며, 이렇게 가열된 유체는 출수관(133)으로 출수되어 유체탱크(200)로 인입되게 되는 것으로, 이러한 순환 과정에서 유체탱크(200) 내부 유체의 온도 상승이 가능하게 된다.

또한, 도 3을 참조하여 제2 실시예를 살펴보면,

유체탱크(200)와 변압기(100)의 사이에는 내부에 열매체가 충전된 열교환기(300)가 더 포함되게 구성하여 그 열교환기(300)를 통해 유체탱크(200)의 유체가 간접 가열되게 구성할 수 있는 것으로, 이때 열매체는 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 물, 공기, 브라인 또는 PCM(Phase Change Material; 상변화물질) 등 다양하게 적용 가능할 것이다.

이를 위해서는 먼저, 변압기(100)의 입수관(131)과 출수관(133)은 제1 유체관(210)을 통해 연결되게 구성할 수 있는 것으로, 이때 제1 유체관(210)은 한 열을 이루게 구성되어 열교환기(300)를 경유하게 구성할 수 있다.

그리고, 유체탱크(200)와 열교환기(300)는 제2 유체관(220)을 통해 연결되게 구성할 수 있는 것으로, 이때 제2 유체관(220)은 한 열을 이루게 구성되어 열교환기(300)를 경유하게 구성할 수 있다.

이에, 도 10을 참조하여 먼저 수관(130)에 충전되어 있는 유체는 순환관(132)을 순환하는 과정에서 전술한 바와 같이 가열되게 되는 것이며, 이렇게 가열된 유체는 제1 유체관(210)을 순환 및 열교환기(300)를 경유하는 과정에서 열교환기(300) 내부의 열매체와 열교환하여 그 열매체를 가열하게 된다.

또한, 유체탱크(200)로부터 배출되는 유체는 제2 유체관(220)을 순환 및 열교환기(300)를 경유하는 과정에서 열교환기(300) 내부의 열매체와 열교환하여 가열하게 되며, 이렇게 가열된 유체는 유체탱크(200)로 인입되게 되는 것으로, 이러한 순환 과정에서 유체탱크(200) 내부 유체의 온도 상승이 가능하게 된다.

즉, 유체탱크(200)의 유체는 열교환기(300)를 매개로 한 간접 가열이 가능하게 되는 것인바, 이러한 간접 가열 방식은 유체탱크(200)의 압력이 변압기(100)에 작용하는 것을 방지할 수 있을 것이다.

또한, 도 4를 참조하여 제3 실시예를 살펴보면,

유체탱크(200)와 변압기(100)의 사이에는 내부에 유체가 충전되는 수평분배기(400)가 더 포함되게 구성하여 그 수평분배기(400)를 통해 가열된 유체의 다양한 사용이 가능하게 구성하되, 수평분배기(400)를 통해 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)으로의 사용 가능하게 구성된다.

이때, 상기 수평분배기(400)는 도 6 내지 도 8을 참조하여 먼저, 분배기 몸체(410)가 구성된다.

먼저, 분배기 몸체(410)는 내부가 중공되고 수평 길이를 이루는 통체 형태로 구성되어 유체의 저장이 가능하게 구성된 것으로, 그 내부는 상부의 온수 저장부(411)와, 중앙의 혼합부(412)와, 하부의 냉수 저장부(413)가 상,하 방향으로 구획되게 구성된다.

이때, 분배기 몸체(410)의 상부에는 온수 저장부(411)와 연결되는 압력계(414)와 안전변(415)이 형성되며, 외측에는 온수 저장부(411)와 냉수 저장부(413)를 연결하는 수위게이지(416)가 형성된 것으로, 압력계(414)를 통해 분배기 몸체(410) 내부의 압력의 측정과, 안전변(415)을 통해 압력에 따른 에어의 배출과, 수위게이지(416)를 통해 수위의 측정이 가능하게 구성된다.

한편, 상기 온수 저장부(411)는 그 중앙이 혼합부(412)를 경유하여 하부의 냉수 저장부(413)에 이르게 함몰 형성되게 하여 "T" 형태를 이루게 구성된 것으로, 이러한 함몰 구성은 그 중앙의 가열부(411a)와 상부의 저장부(411b) 구분되어 가열부(411a)에서 가열된 유체가 상부의 저장부(411b)에 고르게 분포 저장이 가능하게 된다.

또한, 온수 저장부(411)가 혼합부(412) 및 냉수 저장부(413)와 접하여 서로 간에 열교환이 가능하게 구성된다.

그리고, 온수 저장부(411)와 혼합부(412)는 양측 한 쌍의 자연 통수관(412a)을 통해 연통되게 구성된 것으로, 이때 각각의 자연 통수관(412a)은 혼합부(412)로부터 온수 저장부(411)의 하부를 향하게 하방 경사를 이루게 구성되어 혼합부(412)의 유체가 온수 저장부(411)로 유입이 가능하게 구성된다.

그리고, 중앙의 혼합부(412)와 하부의 냉수 저장부(413)는 양측에 통로(413a)가 형성되어 서로 연통되게 구성된 것으로, 내수 저장부(411b)의 유체가 혼합부(412)로 이동이 가능하게 구성된다.

한편, 분배기 몸체(410)에는 먼저, 냉수 저장부(413)에는 냉수의 급수가 가능하도록 냉수 공급관(420)이 외부로 인출되게 구성된다.

그리고, 온수 저장부(411)의 가열부(411a)에는 그 하부에 온수 저장부(411)의 유체를 외부로 배출하기 위한 배출관(430)이 외부로 인출되게 구성된 것으로, 이때 배출관(430)은 통상의 유체는 대류현상에 의해 저온의 유체는 가라앉고 고온의 유체는 상승하게 되는 것인바, 온수 저장부(411)의 하부 저온의 유체의 배출이 가능하게 구성된다.

그리고, 온수 저장부(411)의 가열부(411a)에는 그 상부에 온수 저장부(411)로 유체의 인입이 가능하게 하는 온수 인입관(440)이 외부로 인출되게 구성된 것으로, 이때 온수 인입관(440)은 가열된 유체를 온수 저장부(411)의 상부로 고온의 유체를 공급하게 구성된다.

그리고, 온수 저장부(411)의 가열부(411a)에는 그 상부에 적어도 3개 이상의 온수 배출관(450)(450')(450")이 외부로 인출되게 구성된 것으로, 이때 각각의 온수 배출관(450)(450')(450")은 온수 저장부(411)의 상부에 위치되는 고온의 유체를 인출 및 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)으로의 공급 사용이 가능하게 구성된다.

그리고, 냉수 저장부(413)에는 하부에 적어도 3개 이상의 회수관(460)(460')(460")이 외부로 인출되게 구성된 것으로, 이때 각각의 회수관(460)(460')(460")은 온수 배출관(450)(450')(450")을 통해 배출되어 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)에서 사용된 유체의 회수가 가능하게 구성된다.

그리고, 냉수 저장부(413)에는 수평분배기(400) 내부 유체의 배출이 가능한 퇴수관(470)이 구성된다.

이에, 먼저 변압기(100)와 수평분배기(400)는 제1 유체관(210)을 통해 연결되게 구성된 것으로, 이때 제1 유체관(210)은 2열 구성되어 그 한 열은 변압기(100) 수관(130)의 입수관(131)과 수평분배기(400)의 배출관(430)과 연결되고, 다른 한 열은 수관(130)의 출수관(133)과 수평분배기(400)의 온수 인입관(440)과 연결되게 구성할 수 있다.

그리고, 수평분배기(400)와 유체탱크(200)는 제2 유체관(220)으로 연결되게 구성된 것으로, 이때 제2 유체관(220)은 2열 구성되어 그 한 열은 수평분배기(400)의 어느 하나의 온수 배출관(450)과 유체탱크(200)가 연결되고, 다른 한 열은 수평분배기(400)의 어느 하나의 회수관(460)과 유체탱크(200)가 연결되게 구성할 수 있다.

그리고, 수평분배기(400)와 열풍기(500)는 제3 유체관(230)으로 연결되게 구성된 것으로, 이때 제3 유체관(230)은 한 열을 이루게 구성되어 그 일단이 다른 하나의 온수 배출관(450')과 연결되고, 타단이 다른 하나의 회수관(460')과 연결되게 구성할 수 있다.

그리고, 수평분배기(400)와 바닥난방(600)은 제4 유체관(240)으로 연결되게 구성된 것으로, 이때 제4 유체관(240)은 한 열을 이루게 구성되어 그 일단이 또 다른 하나의 온수 배출관(450")과 연결되고, 타단이 또 다른 하나의 회수관(460")과 연결되게 구성할 수 있다.

한편, 상기와 같이 수평분배기(400)를 구성하여 가열된 유체를 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)으로 분배 가능하게 구성시에는, 먼저, 그리고, 급수관(130)에는 급수가 가능하도록 통상의 급수라인(도면중 미도시함)이 연결되게 구성된 것으로, 냉수 저장부(413)로 급수된 유체는 통로(413a)를 통해 상부의 혼합부(412)로 이동 및 그 이동된 유체는 통수관(412a)을 통해 온수 저장부(411)로 저장되게 된다.

이에, 도 11을 참조하여 먼저, 수평분배기(400)의 배출관(430)을 통해 배출되는 유체는 제1 유체관(210)을 통해 변압기(100) 수관(130)의 입수관(131)으로 인입 및 순환관(132)을 순환하는 과정에서 전술한 바와 같이 가열되게 되는 것이며, 이렇게 가열된 유체는 수관(130)의 출수관(133)을 통해 출수 및 제1 유체관(210)을 통해 수평분배기(400)의 온수 저장부(411) 상부로 인입되게 되는 것으로, 이러한 유체의 순환을 통해 온수 저장부(411)에는 고온의 유체가 저장되게 된다.

이에, 온수 저장부(411)의 상부로 인입된 가열된 유체는 대류 현상에 의해 상부에 위치되게 되는 것인바, 이렇게 온수 저장부(411)에 저장되는 가열된 유체는 먼저 어느 하나의 온수 배출관(450) 및 제2 유체관(220)을 통해 유체탱크(200)로 인입 저장되게 되고, 또한 그 유체탱크(200)의 저온의 유체는 다시 제2 유체관(220)을 통해 어느 하나의 회수관(460)을 회수되게 되는 것으로, 이러한 순환 과정에서 유체탱크(200) 내부 유체의 온도 상승이 가능하게 된다.

또한, 온수 저장부(411)에 저장된 가열된 유체는 다른 하나의 온수 배출관(450') 및 제3 유체관(230)을 통해 열풍기(500)를 순환하는 과정에서 공기와의 열교환을 통해 열풍의 생성이 가능하게 되며, 또한 그 열교환된 유체는 다시 제3 유체관(230)을 통해 다른 하나의 회수관(460')으로 회수되게 된다.

또한, 온수 저장부(411)에 저장된 가열된 유체는 또 다른 하나의 온수 배출관(450") 및 제4 유체관(240)을 통해 바닥난방(600)을 순환하는 과정에서 열교환을 통해 난방이 가능하게 되며, 또한 그 열교환된 유체는 다시 제4 유체관(240)을 통해 또 다른 하나의 회수관(460")으로 회수되게 된다.

즉, 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템을 적용함에 있어, 수평분배기(400)를 적용하게 되면 가열된 유체를 다양하게 분배 사용이 가능하게 되는 등 에너지 효율 및 열효율이 한층 향상되게 된다.

또한, 도 5를 참조하여 제4 실시예를 살펴보면,

변압기(100)와 수평분배기(400)의 사이에는 내부에 열매체가 충전된 열교환기(300)가 더 포함되게 구성하여 그 열교환기(300)를 통해 수평분배기(400)의 유체가 간접 가열되게 구성할 수 있다.

그리고, 수평분배기(400)와 열교환기(300)는 제5 유체관(250)을 통해 연결되게 구성할 수 있는 것으로, 이때 제5 유체관(250)은 한 열을 이루게 구성되어 그 일단이 수평분배기(400)의 배출관(430)과 연결하고, 타단이 온수 인입관(440)과 연결 및 그 중간부가 열교환기(300)를 경유하게 구성할 수 있다.

이에, 도 11을 참조하여 먼저 수관(130)에 충전되어 있는 유체는 순환관(132)을 순환하는 과정에서 전술한 바와 같이 가열되게 되는 것이며, 이렇게 가열된 유체는 제1 유체관(210)을 순환 및 열교환기(300)를 경유하는 과정에서 열교환기(300) 내부의 열매체와 열교환하여 그 열매체를 가열하게 된다.

또한, 배출관(430)을 통해 수평분배기(400)로부터 배출되는 유체는 제5 유체관(250)을 순환 및 열교환기(300)를 경유하는 과정에서 열교환기(300) 내부의 열매체와 열교환하여 가열하게 되며, 이렇게 가열된 유체는 온수 인입관(440)을 통해 수평분배기(400)의 온수 저장부(411)로 인입되게 되는 것으로, 이러한 순환 과정에서 수평분배기(400)의 온수 저장부(411) 내부 유체의 온도 상승이 가능하게 된다.

즉, 수평분배기(400)의 유체는 열교환기(300)를 매개로 한 간접 가열이 가능하게 되는 것인바, 이러한 간접 가열 방식은 수평분배기(400)의 압력이 변압기(100)에 작용하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같은 제3 실시예 및 제4 실시예에서와 같이 수평분배기(400)를 통해 가열된 유체의 분배 사용으로 효율성이 한층 향상되게 되며, 특히 적용되는 수평분배기(400)는 통상의 수직분배기에 비해 온도의 분포가 균일하게 되는 것인바, 가열되는 유체량의 증대가 가능한 한편, 소비전력의 절감 및 지속적인 순환 사용이 가능하게 되는 등 보일러 성능의 향상이 가능하게 된다.

한편, 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템을 구성함에 있어, 수관(130)의 입수관(131) 및 출수관(133)과, 수평분배기(400)의 냉수 공급관(420)과 배출관(430)과 온수 인입관(440)과 온수 배출관(450)(450')(450")과 회수관(460)(460')(460")과 퇴수관(470)에는 통상의 밸브 구성하여 선택적으로 개폐 작동이 가능하게 구성하고, 제1 내지 제5 유체관(210)(220)(230)(240)(250)에는 유체의 원활한 흐름을 위해 선택적으로 펌프 구성하여 적용할 수 있음은 당연할 것이다.

아울러, 본 발명 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템은 도 13에 도시한 바와 같이 케이스에 내장된 상태로 제공될 수 있으며, 이와 같이 일체형으로 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템을 구성하게 되면 사용장소를 적게 차지하고, 이동성도 향상되어 사용상 편의성을 도모할 수 있게 된다.

100 : 변압기 110 : 변압기 본체
111,111',111" : 제1,2,3 코일부 112 : 단자
120 : 동판 130 : 수관
131 : 입수관 132 : 순환관
133 : 출수관
200 : 유체탱크 210 : 제1 유체관
220 : 제2 유체관 230 : 제3 유체관
240 : 제4 유체관 250 : 제5 유체관
300 : 열교환기
400 : 수평분배기 410 : 몸체
411 : 온수 저장부 411a : 가열부
411b : 저장부 412 : 혼합부
412a : 자연 통수관 413 : 냉수 저장관
413a : 통로 414 : 압력계
415 : 안전변 416 : 수위게이지
420 : 냉수 공급관 430 : 배출관
440 : 온수 인입관 450,450',450" : 온수 배출관
460,460',460" : 회수관 470 : 퇴수관
500 : 열풍기 600 : 바닥난방

Claims

자기유도 가열을 통해 유체를 가열하는 변압기(100); 및 변압기(100)에서 가열된 유체를 저장하는 유체탱크(200)를 포함하여 구성하되,
변압기(100)는, 베이스판(101)의 상부에 형성되며 코어에 각각 코일이 권선되는 3개의 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")를 이루는 3상 전압형 변압기 본체(110); 변압기 본체(110)의 배면에서 이격되게 배치되는 수직판 형태의 동판(120); 및 변압기 본체(110)의 일측으로 유체를 유입시키는 입수관(131)과, 유입된 유체를 제1,2,3 코일부(111)(111')(111")의 주변을 순환시키는 순환관(132)과, 변압기 본체(110)의 타측에서 유체를 배출시키는 출수관(133)으로 구성되어 변압기 본체(110)에 의해 유도전류가 흘러 내부에 통과되는 유체를 가열시키는 수관(130)을 포함하며,
유체탱크(200)와 변압기(100)의 사이에는 내부에 유체가 충전되는 수평분배기(400)가 더 포함되게 구성하되,
변압기(100)의 입수관(131)과 출수관(133)은 수평분배기(400)와 제1 유체관(210)으로 연결되게 구성하고,
수평분배기(400)와 유체탱크(200)는 제2 유체관(220)으로 연결되게 구성하며,
수평분배기(400)에는 열풍기(500)를 경유하는 제3 유체관(230)과, 바닥난방(600)를 경유하는 제4 유체관(240)이 더 형성되게 구성하는 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템에 있어서,
변압기(100)와 수평분배기(400)의 사이에는 내부에 열매체가 충전된 열교환기(300)가 더 포함되게 구성하되,
변압기(100)의 입수관(131)과 출수관(133)은 열교환기(300)를 경유하는 제1 유체관(210)으로 연결되게 구성하고,
수평분배기(400)는 열교환기(300)를 경유하는 제5 유체관(250)으로 연결되게 구성함을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템.
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제 1항에 있어서,
수평분배기(400)는,
내측에는 상부의 온수 저장부(411)와, 중앙의 혼합부(412)와, 하부의 냉수 저장부(413)가 구획 형성되고, 상부에는 온수 저장부(411)와 연결되는 압력계(414)와 안전변(415)이 형성되며, 외측에는 온수 저장부(411)와 냉수 저장부(413)를 연결하는 수위게이지(416)가 형성된 수평방향 길이를 이루는 분배기 몸체(410);
냉수 저장부(413)로부터 인출되어 냉수의 급수가 가능한 냉수 공급관(420);
온수 저장부(411)의 하부로부터 인출되어 온수 저장부(411)의 유체를 가열하기 위해 변압기(100) 또는 열교환기(300)로 배출하는 배출관(430);
온수 저장부(411)의 상부로부터 인출되어 가열된 온수 저장부(411)로 인입 시키는 온수 인입관(440);
온수 저장부(411)의 상부로부터 인출되어 온수 저장부(411)의 유체를 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)으로 공급하는 적어도 3개 이상의 온수 배출관(450)(450')(450");
냉수 저장부(413)로부터 인출되어 유체탱크(200)와 열풍기(500)와 바닥난방(600)으로부터 배출되는 유체를 회수하는 적어도 3개 이상의 회수관(460)(460')(460"); 및
냉수 저장부(413)으로부터 인출되는 퇴수관(470)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템.
제 6항에 있어서,
온수 저장부(411)는,
중앙이 혼합부(412)를 경유하여 하부의 냉수 저장부(413)에 이르게 함몰 형성되게 구성하여 중앙의 가열부(411a)와 상부의 저장부(411b)로 구성하되,
온수 저장부(411)와 혼합부(412)는 온수 저장부(411)의 하부를 향하게 경사 형성되는 자연 통수관(412a)을 통해 연통되게 구성하며,
중앙의 혼합부(412)와 하부의 냉수 저장부(413)는 양측에 통로(413a)가 형성되어 서로 연통되게 구성함을 특징으로 하는 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템.