KR20010026860A

KR20010026860A - 잠열저장물질을 이용한 보일러장치

Info

Publication number: KR20010026860A
Application number: KR1019990038350A
Authority: KR
Inventors: 박일순
Original assignee: 박일순; 주식회사 피씨엠보일러
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-04-06

Abstract

본 발명은 왁스/파라핀인 잠열저장물질을 이용한 보일러장치에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 상·하단으로 나뉘어져 열매체유(油)가 내장되는 상부탱크와 하부탱크; 상기 하부탱크의 내부 적소에 구비되며, 내부에 잠열재가 수납되는 적어도 하나 이상의 수납실; 상기 하부탱크의 일측 적소에 구비되며, 열매체유를 가열하는 적어도 하나 이상의 전기히터; 상기 상·하부탱크의 사이 적소에 요홈과 구멍이 적어도 하나 이상 형성되며, 이 요홈에 삽입 설치되는 적어도 하나 이상의 열감지개폐수단; 상기 상부탱크의 내부 적소에 구비되며, 물이 순환되도록 한 온수파이프; 상기 상부탱크의 상부 적소에는 적어도 하나 이상의 급배기관이 구성되어 상(狀)변화물질(P·C·M)인 특수열 왁스/파라핀과 열매체유(油)를 이용하여 성능면에서 잠열을 최대한 활용함에 따라 난방유지에 필요한 열량을 유지할 수 있도록 하는 한편 규격면에서는 최소형화된 심야전기 보일러를 제공한다.

Description

잠열저장물질을 이용한 보일러장치{equipment boiler used latent heat}

본 발명은 왁스/파라핀인 잠열저장물질을 이용한 보일러장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상(狀)변화물질(P·C·M)인 특수열 왁스/파라핀과 열매체유(油)를 이용하여 성능면에서 잠열을 최대한 활용함에 따라 난방유지에 필요한 열량을 유지할 수 있도록 하는 한편 규격면에서는 최소형화된 심야전기 보일러에 관한 것이다.

주지하다시피 지금까지의 일반적인 보일러는 물(水)만을 이용한 축열(蓄熱)식 보일러장치가 주종을 이루고 있다.

그러나 상기한 종래의 축열식 보일러장치는 구조적으로 저장설비(예: 온수저장설비)가 커다란 부피를 요구하는 문제점이 발생되었으며 또한 잠열(潛熱), 즉 열에너지를 저장할 수 없다는 문제점 및 저장된 열에너지는 저장설비내에서 실제적으로 이용 가능한 에너지의 양에 상관없이 일정한 온도를 지니고 방출할 수 없고, 이로인해 높은 열에너지 수용능력을 발휘할 수 없다는 등의 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 잠열저장물질인 특수열 왁스/파라핀을 이용하여 열에너지를 저장할 수 있도록 함을 제1목적으로 하는 것이고, 제2목적은 저장된 열에너지는 저장설비 내에서 실제적으로 이용 가능한 에너지의 양에 상관없이 거의 일정한 온도를 지니고 방출할 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 이로인해 높은 열에너지를 방출할 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 보일러의 규격면에서 초소형으로 제작할 수 있도록 한 잠열저장물질을 이용한 보일러장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 상·하단으로 나뉘어져 열매체유(油)가 내장되는 상부탱크와 하부탱크; 상기 하부탱크의 내부 적소에 구비되며, 내부에 잠열재가 수납되는 적어도 하나 이상의 수납실; 상기 하부탱크의 일측 적소에 구비되며, 열매체유를 가열하는 적어도 하나 이상의 전기히터; 상기 상·하부탱크의 사이 적소에 요홈과 구멍이 적어도 하나 이상 형성되며, 이 요홈에 삽입 설치되는 적어도 하나 이상의 열감지개폐수단; 상기 상부탱크의 내부 적소에 구비되며, 물이 순환되도록 한 온수파이프; 상기 상부탱크의 상부 적소에는 적어도 하나 이상의 급배기관이 이루어짐을 특징으로 하는 잠열저장물질을 이용한 보일러장치를 제공한다.

이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 적용된 잠열저장물질을 이용한 보일러장치를 보인

사시도.

도 2 는 본 발명 잠열저장물질을 이용한 보일러장치에 적용된 열감지개폐수

단이 구멍을 개방하여 열이 상부탱크로 전달되는 상태의 단면도.

도 3 은 본 발명 잠열저장물질을 이용한 보일러장치에 적용된 열감지개폐수

단이 구멍을 폐쇄하여 열이 상부탱크로 전달되지 못하는 상태의

단면도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10: 상부탱크 12: 요홈

13: 구멍 20: 온수파이프

30: 열감지개폐수단 40: 하부탱크

50: 수납실 51: 잠열재

60: 열매체유(油) 70: 전기히터

본 발명에 적용된 잠열저장물질을 이용한 보일러장치는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

즉, 보다 상세히 설명하면 본 발명 보일러장치의 외관은 상·하부로 나뉘어지는 상부탱크(10)와 하부탱크(40)로 이루어지는 것으로, 상기 상·하부탱크(10)(40)의 내부에는 열매체유(油)가 내장된다.

또한 상기 하부탱크(40)의 내부 적소에는 적어도 하나 이상의 수납실(50)이 형성되는 것으로, 이 수납실(50)의 내부에는 잠열(潛熱)재(51)가 수납된다.

상기 잠열재(51)는 상(狀)변화물질(P·C·M: Phase Change Material)인 특수열 왁스/파라핀(Waxes/Paraffing)으로 이루어지는 물질이다. 즉 물질이 상태변화를 거치게 되면 (예를 들어 고체에서 액체로 변활할 때) 이 물질이 비교적 정온을 유지하는 동안 다량의 에너지가 저장되며, 이러한 상태변화시 발생되는 열에너지가 잠열(潛熱)이고, 물질이 응고된 때 다시 한번 방출되는 것이다.

상기 왁스/파라핀은 원유정제과정 중에서 채취되거나 또는 인공적으로 생산되는 유기물질로서 이것은 포화 탄화수소라고도 말할 수 있는데 일반적인 화학식은 CnH_2n+2이다. 또한 잠열 저장물질의 용융시 열량은 160에서 230kJ/Kg을 기록하는데 이것은 유기물질로서는 매우 높으며, 다른 종류의 열저장물질들과 비교해 볼 때 파라핀은 매우 높은 에너지 저장 민도를 가지고 있다.

그리고 상기 열 파라핀은 약 250℃에 이르는 온도까지는 안정한 상태를 유지하고, 이 물질들은 고온의 실험 온도에서조차 쉽게 끓지 않으며, 높은 증기압을 나타내지도 않으며, 화학적으로는 거의 모든 물질에 대하여 비활성이다. 따라서 보존용기 내에서 부식으로 인한 문제가 발생할 소지가 없을 뿐 아니라, 열을 운반하는 물질들과 화학반응을 하지도 않는다.

한편 상기 하부탱크(40)의 일측 적소에는 상·하부탱크(10)(40)에 내장된 열매체유(60)를 가열시키는 적어도 하나 이상의 전기히터(70)가 구비된다.

또한 상기 상·하부탱크(10)(40)의 사이 적소에는 적어도 하나 이상의 요홈(12)과 구멍(13)이 형성되는 것으로, 이 요홈(12)에는 적어도 하나 이상의 열감지개폐수단(30)이 구비되며, 이 열감지개폐수단(30)은 상부탱크(10)에 내장된 열매체유(60)의 온도가 60℃ 이하일 경우에는 구멍(13)을 개방시키고 80℃ 이상일 경우에는 구멍(13)을 폐쇄시키도록 셋팅 구성된 것이다.

또한 상기 상부탱크(10)의 내부 적소에는 물이 순환되는 온수파이프(20)가 설치되는 동시에 상부 적소에는 열매체유(60)를 인출시키는 적어도 하나 이상의 급배기관(11)이 구성된다.

또한 본 발명에서는 하부탱크(40)에 내장된 열매체유(60)의 온도가 160℃ 이상일 경우에는 전원을 차단하는 스위치(도면상 미 도시됨)가 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 잠열저장물질을 이용한 보일러장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 보일러를 작동시키기 위해서는 전기히터(70)에 전원(도면상에는 미 도시됨)을 인가시킨다.

상기와 같이 전기히터(70)에 전원이 인가되면 하부탱크(40)에 내장된 열매체유(60)가 가열되는 것으로, 이때 수납실(50)에 내장된 잠열재(51)는 열이 전달되지 않은 관계로 고체상태의 물질로 있게 되며, 상부탱크(10)에 내장된 열매체유(60)도 가열되지 않은 관계로 열감지개폐수단(30)은 구멍(13)을 개방시킨 상태를 유지하는 것이다.

상기 전기히터(70)가 열을 발산하여 하부탱크(40)에 내장된 열매체유(60)를 계속 가열하게 되면 수납실(50)에 내장된 잠열재(51)가 고체에서 액체상태로 변하면서 축열을 계속하게 되는데 이때 최고 160℃ 까지 열을 잠열(潛熱)하는 것이다. 그리고 이러한 물질, 즉 잠열재(51)가 상태변화를 거치게 되면 (예를 들어 상기 잠열재가 고체에서 액체로 변화할 때)이 물질이 비교적 정온을 유지하는 동안 다량의 에너지가 저장되는 것이며, 이러한 상태변화시 발생되는 열 에너지를 잠열이라고 하고 물질, 즉 잠열재(51)가 응고된 때 다시 한번 방출되는 것이다.

상기와 같이 방출되는 열에너지에 의해 기름성분인 열매체유(60)는 더욱 더 가열되는 것이며, 이 열은 도 2 에 도시된 바와 같이 개방된 구멍(13)을 통해 상부탱크(10)의 내부로 유입된 후 열매체유(60)를 가열시키는 것이다.

상기 상부탱크(10)에 내장된 열매체유(60)가 가열됨에 따라 온수파이프(20)도 가열되면서 이 온수파이프(20)의 내부를 순환하는 물이 데워지게 되어 사용자가 난방수로 사용할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서는 상기 상부탱크(10)에 내장된 열매체유(60)가 80℃ 이상일 경우에는 열감지개폐수단(30)이 이를 감지한 후 도 3 에 도시된 바와 같이 열감지개폐수단(30)의 머리부가 구멍(13)을 폐쇄시켜 하부탱크(40)의 열이 더 이상 상부탱크(10)로 유입됨을 방지하는 것이고, 이후 시간이 흘러 상부탱크(10)의 열매체유(60)의 온도가 60℃ 이하로 내려갈 경우에는 다시 열감지개폐수단(30)이 작동하여 도 2 에 도시된 바와 같이 구멍(13)을 개방시킴으로 하부탱크(40)의 열이 상부탱크(10)로 유입될 수 있도록 하여 이러한 동작이 반복됨으로써 항상 일정한 온도를 유지시킬 수 있도록 하는 것이다.

한편 본 발명에 적용된 보일러는 주로 심야에 사용하는 것으로, 상기 하부탱크(40)에 내장된 열매체유(60)의 온도가 160℃ 이상일 경우에는 도면상 미 도시된 스위치가 전기히터(70)의 전원을 차단하는 것이고, 이후 열매체유(60)의 열이 감소하면 다시 전원을 인가시키는 동작을 반복하는 것이다.

또한 상기 상부탱크(10)의 상부에 구비된 급배기관(11)은 열매체유(11)를 인출시킬 수 있도록 하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 잠열저장물질인 특수열 왁스/파라핀을 이용하여 열에너지를 저장할 수 있도록 한 것이고, 저장된 열에너지는 저장설비 내에서 실제적으로 이용 가능한 에너지의 양에 상관없이 거의 일정한 온도를 지니고 방출할 수 있도록 한 것이며 또한 이로인해 높은 열에너지를 방출할 수 있도록 하는 동시에 보일러의 규격면에서 초소형으로 제작할 수 있도록 한 유용한 발명인 것이다.

Claims

상·하단으로 나뉘어져 열매체유(油)가 내장되는 상부탱크와 하부탱크;

상기 하부탱크의 내부 적소에 구비되며, 내부에 잠열재가 수납되는 적어도 하나 이상의 수납실;

상기 하부탱크의 일측 적소에 구비되며, 열매체유를 가열하는 적어도 하나 이상의 전기히터;

상기 상·하부탱크의 사이 적소에 요홈과 구멍이 적어도 하나 이상 형성되며, 이 요홈에 삽입 설치되는 적어도 하나 이상의 열감지개폐수단;

상기 상부탱크의 내부 적소에 구비되며, 물이 순환되도록 한 온수파이프;

상기 상부탱크의 상부 적소에는 적어도 하나 이상의 급배기관이 이루어짐을 특징으로 하는 잠열저장물질을 이용한 보일러장치.
제1항에 있어서,

상기 잠열재는 왁스/파라핀인 것을 특징으로 하는 잠열저장물질을 이용한 보일러장치.