KR20000002883U - 현열 축열식 심야 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축열 성능이 우수한 열매체를, 가격이 저렴한 심야 전기를 이용하여 가열 및 축열하여 두고, 이 축열된 열매체의 열교환에 의해 난방수를 용이하게 데울 수 있어 에너지 절약 및 환경오염을 방지에 효과적일 뿐만 아니라, 열교환매체를 이용하여 간접 열교환식으로 보일러 수명의 연장이 가능하고 보일러의 크기를 소형화, 콤팩트하게 제작할 수 있는 현열 축열식 심야 전기 보일러에 관한 것으로, 전기히터 (24) 와, 상기 전기히터 (24) 에 의해 가열되도록 형성된 열매체가 충전된 열매체 탱크 (2) 와, 상기 열매체 탱크 (2) 에 설치된 전기히터 (24) 를 제어하도록 설치된 열매체온도센서 (22) 와, 상기 열매체 탱크 (2) 에서 가열된 열매체를 이동시켜 열교환시키도록 설치된 열매체 순환펌프 (26) 를 갖는 순환식 열교환파이프 (10) 와, 난방수를 수용하고 있으며, 공급된 열매체로 부터 난방수로의 열교환이 이루어지도록 상기 순환식 열교환파이프 (10) 가 내측으로 관통되어 형성되어 데워진 난방수를 순환시키도록 난방수 공급관 (16) 및 난방수 회수관 (18) 을 구비한 난방수 탱크 (4) 와, 상기 난방수 탱크 (4) 내의 난방수의 온도를 측정하여 열교환파이프 (10) 로 열매체를 공급 및 차단시키도록 열매체 순환펌프 (26) 를 작동시키도록 설치된 난방수 온도센서 (8) 로 이루어진 특징이 있다.

Description

현열 축열식 심야 전기 보일러

본 고안은 현열 축열식 심야 전기 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무연소 및 무소음의 심야전기를 이용하여 에너지 절약 및 환경오염을 방지 할 수 있을 뿐만 아니라, 열교환매체를 이용하여 간접 열교환식으로 보일러의 수명 연장 및 보일러의 크기를 콤팩트하게 제작할 수 있는 현열 축열식 심야 전기 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 보일러로는, 석탄 보일러, 기름 보일러, 가스 보일러, 전기 보일러 등이 있다.

상기의 석탄 보일러, 기름 보일러, 가스 보일러는 연료 등을 주입시켜 연료가 연소되면서 발생되는 연소열을 이용하여 그 열로 열전달매체인 물을 데워 순환펌프 등을 이용하여 난방하고자하는 장소로 순환시켜 난방시키는 것이다.

그중에서 석탄 보일러는, 보일러의 내측에 연탄화덕을 형성하여 연탄의 연소열에 의해 보일러의 기능 유지시켰던 것으로, 이는 연탄의 연소에 따라 발생되는 일부 유독가스로 인해 인체에 해를 가져다 줄뿐만 아니라, 연탄화덕내의 연탄을 자주 교체해 주어야 하므로 사용자에게 많은 불편함을 주며, 더욱이 연탄을 이용하는 보일러는 연탄의 연소상태의 조절이 정확하지 않기 때문에, 보일러내의 온수 온도조절이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

따라서, 근래에는 석탄 보일러보다 연소효율이 높고 사용하기 편리한 기름 보일러 및 가스보일러 등이 널리 사용되고 있다.

상기 기름 보일러는 열효율은 좋으나, 불연소시 그을음 등이 발생되어 그을음 등에 의해 보일러의 작동에 에러가 발생되고, 사용중에 소음이 매우 심할뿐만 아니라, 기름 보일러를 구성하는 구조체의 크기가 크고, 보일러를 사용할 수 있는 사용년수도 매우 짧은 문제점이 있다.

또한, 기름을 사용하는 보일러의 연소장치는, 보일러의 하부측에 형성된 버너로 기름을 이용하여 보일러의 기능을 유지되게 한 것도 있으나, 이와 같은 버너는 구동모우터의 구동에 따라 순간적으로 분사점화되는 기름이 불완전 연소되어 그을음을 발생시켜, 보일러실 내의 작동 및 환경조건이 저하됨은 물론, 오일의 불완전 연소에 따른 연료의 손실과 효율 저하를 가져다 주는 문제점이 있었다.

그 반면에 가스 보일러는, 열효율도 좋을 뿐만 아니라, 사용중에도 작동 및 환경조건이 양호함은 물론 도시가스를 이용하게 되면 연료비도 매우 절감되는 효과가 있기는 하지만, 가스 누출의 위험성이 클뿐만 아니라, 가스의 누출시 폭발의 위험성이 있어 대형사고를 일으키는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 전기를 이용한 보일러 등을 사용하고는 있으나 이는 전기의 사용료가 매우 비싸다는 문제점이 있어 그다지 많이 사용되고 있지는 않은 실정이다.

그렇지만, 저렴한 가격의 심야전력을 이용하여 난방하는 곳도 있다.

종래의 열교환방식으로 전기보일러의 일예를 살펴보면, 식초 등이 첨가된 잠열재를 이용하는 소위 잠열재 방식을 들 수 있으나, 이 방법을 사용하고 있는 보일러는 3년정도를 주기로 잠열재를 교체하여야 하므로 번거로우며, 보일러의 크기가 상당히 클뿐만 아니라, 전력량을 과다하게 소모함에도 불구하고 열효율이 떨어진다.

또한, 배관의 내구성도 저하되고 보일러의 부식도 빠르게 진행되어 장기간 사용할 수 없는 문제점을 안고 있는 실정이다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 사용료가 저렴한 심야전력을 이용하여 축열성이 크며 영구적인 열매체를 이용하여 그 열로 인하여 장시간동안 보일러를 가동시켜 난방시킬 수 있는 현열 축열식 심야 전기 보일러를 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러의 구성을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 열매체 탱크 4: 난방수 탱크

8: 난방수 온도센서 10: 순환식 열교환파이프

14: 팽창 탱크 16: 난방수 공급관

18: 난방수환수관 22: 열매체온도센서

24: 전기히터 26: 순환펌프

27: 방열핀

상기 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러는, 전기히터와, 상기 전기히터에 의해 가열되도록 형성된 열매체가 충전된 열매체 탱크와, 상기 열매체 탱크에 설치된 전기히터를 제어하도록 설치된 열매체온도센서와, 상기 열매체 탱크에서 가열된 열매체를 이동시켜 열교환시키도록 설치된 열매체 순환펌프를 갖는 순환식 열교환파이프와, 난방수를 수용하고 있으며, 공급된 열매체로 부터 난방수로의 열교환이 이루어지도록 상기 순환식 열교환파이프가 내측으로 관통되어 형성되어 데워진 난방수를 순환시키도록 난방수 공급관 및 난방수 회수관을 구비한 난방수 탱크와, 상기 난방수 탱크내의 난방수의 온도를 측정하여 열교환파이프로 열매체를 공급 및 차단시키도록 열매체 순환펌프를 작동시키도록 설치된 난방수 온도센서로 이루어지도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러를 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 설명한다.

도 1 은 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러의 구성을 나타내는 도면이다.

본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러는, 열매체가 충전되어 있는 열매체 탱크 (2) 에 열매체를 가열시켜 온도를 상승시켜 열매체를 축열시키도록 전기히터 (24) 가 설치되어 있다.

상기 열매체는 축열성이 우수한 것을 사용해야 한다.

또한, 원활한 온도조절이 가능하도록 열매체 온도센서 (22) 를 설치하여, 열매체의 과열 및 과냉을 방지할 뿐만 아니라, 이 온도센서 (22) 로 부터의 측정치에 따라 전기히터 (24) 가 작동되도록 한다.

상기 열매체 탱크 (2) 에서 가열된 열매체를 이동시켜 난방수 탱크 (4) 내의 난방수를 데울 수 있도록 난방수 탱크 (4) 내에는 열교환파이프 (10) 가 관통되어 있다.

상기 난방수 탱크 (4) 에는, 열매체 탱크 (2) 에서 데워진 열매체가 유동되어 순환되는 열교환파이프 (10) 에 의해 열교환되어, 그로인해 데워진 난방수를 공급 및 회수하도록 난방수 공급관 (16) 과 난방수 회수관 (18) 이 형성되어 있다.

또한, 상기 난방수 탱크 (4) 에는, 난방수의 온도를 조절하기 위하여 열교환파이프 (10) 로 순환되는 열매체를 차단 및 공급하도록 열매체펌프 (26) 가 설치되어 있으며, 난방수 탱크 (4) 의 난방수 온도를 측정하여, 난방수를 적절한 온도로 유지시키기 위해 난방수 온도센서 (8) 가 난방수 탱크 (4) 에 설치되어 있다.

난방수 탱크 (4) 에 저장되어 있는 난방수는, 온도상승에 의한 증발작용으로 인해 시간의 경과에 따라 소모되기 때문에, 팽창탱크 (14) 의 난방수 보충관 (30) 을 통하여 증발되는 소모량 만큼을 공급시켜, 난방수 탱크 (4) 내에 일정량이 난방수가 항상 유지되도록 팽창탱크 (14) 가 상부측에 설치되어 있다.

상기의 팽창탱크 (14) 에는, 팽창탱크 (14) 로 공급되는 난방수가 고장시에 과다하게 공급되거나 하여 넘치게 되는 것을 방지하기 위하여 오버플로우관 (7) 이 별도로 형성되어 있다.

또한, 난방수 탱크 (4) 에서 열교환파이프 (10) 에 의해 가열된 난방수가 난방수 공급관 (16) 을 통해 배출되지 못한 난방수로 인해 난방수 탱크(4) 내의 압력상승 방지를 위해 팽창관 (12) 을 연결시켜 팽창되는 난방수를 팽창탱크 (14) 로 회수되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러의 작용 및 구성을 보다 상세하게 아래와 같이 설명한다.

본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러는, 크게 나누어 두 개의 구성부로 분리되는 간접 열교환식으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 열매체를 갖는 열매체 탱크 (2) 와 난방수 탱크 (4) 가 서로 분리되어 있으며, 상기 열매체 탱크 (2) 에서 발생되는 열을 교환시키기 위하여 난방수 탱크 (4) 내에는 열교환파이프 (10) 가 촘촘하게 설치되어 있다.

상기의 열매체 탱크 (2) 에 충전되어 있는 열매체는 축열성이 큰 열매체로서 한 번 가열되어 온도가 상승되면, 쉽게 온도가 하강되지 않는 특성을 가지고 있으며, 이와 같은 특성을 이용하여 열매체 탱크 (2) 에 충전되어 있는 열매체를 축열시키기 위해 심야에 사용되지 않는 전력을 이용하여 열매체 탱크 (2) 에 설치되어 있는 전기히터 (24) 로 가열시켜 데운다.

상기 전기히터 (24) 로 가열되는 열매체는, 상기 열매체는 축열성이 우수한 것을 사용해야 하며, 열매체의 일예로는, 상표명으로 텍사썸 (TEXATHERM) 32 오일을 들 수 있으며, 이물질에 대한 물성치는 하기의 표 1 과 같다.

	텍사썸 32
밀도, KG/L @15℃인화점, ℃유동점, ℃동점도 cS1@40 ℃@100 ℃점도지수최초비등점	0.872224-2143.36.8114357

상기와 같은 특성을 갖는 텍사썸 32 는, 높은 비열 및 열전도성이 우수하며 효과적으로 운전에 필요한 많은 양의 열을 전달하며, 열 및 산화안정성은 산화로 인하여 오일의 점도가 높아지는 것을 최소로 하여 주며 장시간동안 높은 온도에서 사용이 가능한 특징이 있다.

심야 전기를 이용하여 전기히터 (24) 를 작동시켜 고온의 온도로 상승시킨 열매체를, 열매체 공급펌프 (26) 를 이용하여 난방수 탱크 (4) 내로 유동시켜 내부에 배열되어 있는 열교환파이프 (10) 를 통하여 강제적으로 흐르도록 순환시킨다.

상기와 같이 고온의 열을 갖고 열교환파이프 (10) 를 통하여 흐르는 열매체로 부터 난방수 탱크 (4) 내에 충전된 난방수로의 열전달에 의해 난방수는 쉽게 데워진다.

상기 난방수 탱크 (4) 에서 열교환파이프 (10) 에 의해 데워진 난방수는, 난방수 공급관 (16) 을 통하여 배출되어 집안 내부나 공장 등의 바닥, 온실 등에 배관되어진 배관파이프로 난방되도록 공급되며, 이송되면서 식혀진 난방수는 난방수 회수관 (18) 을 통하여 난방수 탱크 (4) 로 회수되어 다시 데워져 난방수 공급관 (16) 을 통하여 배출되는 단계를 반복적으로 실행한다.

상기와 같이 열교환파이프 (10) 에 의해 가열되는 난방수의 온도를 적절하게 조절하기 위하여 난방수 탱크 (4) 에는 난방수 온도센서 (8) 가 설치되어 있으며,상기의 난방수 온도센서 (8) 는, 난방수 탱크 (4) 내의 난방수 온도를 감지하여 특정온도 이하가 되면, 열매체 공급펌프 (26) 를 자동적으로 작동시켜 열매체 탱크 (2) 에서 데워진 열매체가 열교환 파이프 (10) 로 유동되도록 구성되어 있다.

상기 난방수 탱크 (4) 에서 열교환된 열매체는 열교환파이프 (10) 를 통과하여 열매체 회수구 (20) 를 통하여 열매체 탱크내로 귀환한다.

상기 본 고안의 현열 축열식 심야 전기 보일러는 열매체 탱크 (2) 에 충전되어 있는 열매체를 계속적으로 전기히터 (24) 를 이용하여 가열시키지 않고, 저렴한 심야 전기를 이용하여 심야에 열매체를 데워 축열시켜 두므로서, 낮동안에 충분하게 난방시킬 수 있다.

상기와 같이 축열된 열매체는 고온의 열로 축열되어 있기 때문에, 그보다 온도가 낮게 설정되어 있는 난방수 탱크 (4) 의 난방수를 반복해서 데워도 열매체 탱크 (2) 의 온도는 쉽게 떨어지지 않는다.

또한, 본 고안의 보일러는 난방수 탱크 (4) 와 열매체 탱크 (2) 가 분리되어 있어 장기간 사용하여 노후되었을때에는, 난방수 탱크 (4) 부분만을 교체하고, 상기 열매체 탱크 (2) 는 교체할 필요가 없이 영구적으로 사용할 수 있다.

지금까지 본 고안의 구성에 대하여 설명하였지만, 이는 본 고안의 일 실시예에 불과할 뿐, 첨부의 등록청구의 범위를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능함은 말할 나위도 없다. 일예로, 열매체 탱크내에 배치된 열교환 파이프의 외측면에 방열핀 (27) 을 형성해 두면, 방열면적의 증가로 열매체로 부터 난방수로의 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 전기를 이용한 보일러 뿐만 아니라, 태양열고집광방식 등으로 가열된 열매체나 물을 열매체 직열 탱크 또는 난방수 탱크에 직접 공급하여 보조열원으로도 사용가능함은 물론이다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 축열 성능이 우수한 열매체를, 심야에 가격이 저렴한 심야 전기를 이용하여 가열 및 축열하여 두고, 이 축열된 열매체의 열교환에 의해 난방수를 용이하게 데울 수 있어, 에너지 절약 및 환경오염의 방지 차원에서 매우 경제적인 효과도 있을 뿐만 아니라, 기존 여타의 보일러 제품에 비해 그 크기가 1/3가량 밖에 되지 않아 설치공간확보의 어려움을 극복할 수 있고, 소수의 작업인원만으로도 설치가 가능한 효과가 있으며, 기존 심야전기 보일러에 비해 1/2의 절전효과도 있다.

또한, 본 고안의 구성이 매우 간단하여 제작이 용이하며, 고장이 거의 없을뿐만 아니라, 장기간 사용후에는 난방수 탱크만을 교체하여 영구적으로 보일러를 재 사용할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 전기히터 (24) 와,

   상기 전기히터 (24) 에 의해 가열되도록 형성된 열매체가 충전된 열매체 탱크 (2) 와,

   상기 열매체 탱크 (2) 에 설치된 전기히터 (24) 를 제어하도록 설치된 열매체온도센서 (22) 와,

   상기 열매체 탱크 (2) 에서 가열된 열매체를 이동시켜 열교환시키도록 설치된 열매체 순환펌프 (26) 를 갖는 순환식 열교환파이프 (10) 와,

   난방수를 수용하고 있으며, 공급된 열매체로 부터 난방수로의 열교환이 이루어지도록 상기 순환식 열교환파이프 (10) 가 내측으로 관통되어 형성되어 데워진 난방수를 순환시키도록 난방수 공급관 (16) 및 난방수 회수관 (18) 을 구비한 난방수 탱크 (4) 와,

   상기 난방수 탱크 (4) 내의 난방수의 온도를 측정하여 열교환파이프 (10) 로 열매체를 공급 및 차단시키도록 열매체 순환펌프 (26) 를 작동시키도록 설치된 난방수 온도센서 (8) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현열 축열식 심야 전기 보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 난방수 탱크 (4) 의 상부측에는 팽창탱크 (14) 가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 현열 축열식 심야 전기 보일러.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환 파이프 (10) 의 외측면상에는 방열핀 (27) 이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현열 축열식 심야 전기 보일러.