KR20010069455A - 축열물질을 이용한 전기난방장치 - Google Patents

축열물질을 이용한 전기난방장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단시간에 가열됨과 동시에 장시간 열을 축열하는 난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치에 관한 것이다. 상기 난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치는 단시간에 가열되고 장시간 열을 축적하는 소금이 주성분인 축열물질을 사용하여 난방을 하므로 대단히 경제적이다. 그리고, 연료를 연소하기 위한 별도의 보일러가 필요 없으므로, 더욱 경제적임과 동시에 장소의 제한없이 간편하게 설치할 수 있다.

Description

난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치 {THERMAL STORAGE MATERIAL FOR HEATING AND ELECTRIC HEATING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 단시간에 가열됨과 동시에 장시간 열을 축열하는 난방용 축열물질및 이를 이용한 전기난방장치에 관한 것이다.
일반적으로, 난방장치는 기름 또는 가스를 연소하는 보일러와 상기 보일러에서 발생되는 연소열에 의하여 가열되는 물이 저장되는 금속파이프 또는 PVC파이프로 구성된다. 그리하여, 상기 물을 가열하고, 가열된 상기 물을 순환시켜서 난방을 한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 난방장치는 고가의 기름 또는 가스를 연료로 사용하므로 난방비가 많이드는 단점이 있다.
또한, 기름 또는 가스 등과 같은 연료를 연소하기 위한 별도의 보일러를 구입하여야 하므로, 더욱 비경제적이다.
또한, 소정의 부피를 가지는 보일러가 설치될 공간이 구비되어야 하므로, 설치장소가 제한적일 뿐만 아니라 공간활용을 극대화하기 어려운 단점이 있다.
또한, 밀도가 높은 물이 가열되므로 인하여 가열시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 가열된 물이 순환되므로 인하여 열손실이 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 단시간에 가열됨과 동시에 장시간 열을 축적하는 소금이 주성분인 축열물질을 이용하여 난방을 하므로써, 에너지를 절감할 수 있는 난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보일러를 사용하지 않고 전기만으로 난방을 하므로써, 간편하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 공간활용을 극대화 할 수 있는 난방용축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기난방장치의 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1의 "B"부 일부 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기난방장치의 설치상태를 보인 도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기난방장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기난방장치의 설치상태를 보인 도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 컨트롤박스 20 : 전선
25 : 온도감지기 27 : 열선
29 : 밀봉테 30 : 파이프
33,35 : 내부,외부마개 40 : 물통
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난방용 축열물질은, 물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 상기 소금을 액체로 용해시키는 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 상기 물의 가열을 촉진시키는 초산(CH4O2) 2±0.1중량％와, 숯 1±0.1 중량％를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축열물질을 이용한 전기난방장치는, 외부의 전원과 접속되며 스위치가 마련된 컨트롤박스; 바닥 또는 벽 등에 설치되고 소정 길이를 가지면서 밀폐된 PP-C(PolyPropropylen-Copolymer)재의 파이프; 물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 초산(CH4O2) 2±0.1중량％ 및 숯 1±0.1 중량％로 구성되어 상기 파이프에 저장된 축열물질; 일단부측은 상기 컨트롤박스와 접속되고 타단부측은 상기 파이프의 일단부측 및 타단부측에 각각 위치된 쌍을 이루는 전선; 상기 파이프에 내장되며 상기 쌍을 이루는 전선의 타단부와 접속되어 상기 축열물질을 가열하는 열선; 상기 컨트롤박스와 접속되며 상기 파이프의 일측에 설치되어 상기 파이프의 온도를 감지하는 온도감지기를 구비한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축열물질을 이용한 전기난방장치는, 외부의 전원과 접속되며 스위치가 마련된 컨트롤박스; 바닥 또는 벽 등에 설치되고 소정 길이를 가지면서 양단부가 개방된 금속재의 파이프; 상기 파이프의 양단부와 연통되게 설치된 저장통; 물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 초산(CH4O2) 2±0.1중량％ 및 숯 1±0.1 중량％로 구성되어 상기 저장통에 저장됨과 동시에 상기 파이프에 공급되는 축열물질; 일단부측은 상기 컨트롤박스와 접속되고 타단부측은 상기 파이프의 일단부측 및 타단부측에 각각 위치된 쌍을 이루는 전선; 상기 파이프에 내장되며 상기 쌍을 이루는 전선의 타단부와 접속되어 상기 축열물질을 가열하는 열선; 상기 컨트롤박스와 접속되며 상기 파이프의 일측에 설치되어 상기 파이프의 온도를 감지하는 온도감지기를 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치를 상세히 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 난방용 축열물질을 설명한다.
성분 성분비(중량％)
물(H2O) 20±1
소금(NaCl) 75±1
수산화나트륨(NaOH) 2±0.1
초산(CH4O2) 2±0.1
숯 1±0.1
표 1에 표시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 축열물질은 소금물이 사용된다. 소금은 60℃에서 4.56 x 102W/㎡ㆍ㎛의 적외선을 방사하는데, 방사율은 약 86％이다. 수산화나트륨은 소금을 고체에서 액체로 용해시켜 소금이 굳는 것을 방지하고, 초산은 소금물이 빨리 가열되게하는 촉매의 역활을 한다. 그리고, 숯은 소금으로인한 인체의 알레르기를 방지함과 동시에 이온효과를 일으킨다.
상기와 같은 성분으로 구성된 본 실시예에 따른 축열물질은 후술할 열선에 의하여 가열되면 약 85℃까지 상승된다. 그리고, 상기 열선으로 공급되는 전기를 차단하여 가열을 멈추면 오랫동안 열을 축적한다. 상세하게는, 상기 축열물질을 10분 정도 가열하면 약 85℃ 정도로 가열되고, 가열을 멈추면 가열시간을 포함하여 약 36분 정도 열을 축적한다. 즉, 단시간에 걸쳐서 온도를 상승시킬 수 있음과 동시에 장시간에 걸쳐서 열을 축적하고 있으므로 난방용으로는 대단히 적절하다.
상기 축열물질을 이용한 전기난방장치를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기난방장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 스위치(11)를 가지면서 벽 등에 설치되는 컨트롤박스(10)가 마련된다. 컨트롤박스(10)에는 전선(20)의 일측이 접속되고, 전선(20)의 타측은 후술할 PP-C재의 파이프(30)에 설치된다. 그리고, 컨트롤박스(10)에는 외부의 전원을 전선(20)으로 전달하는 전원공급선(13)이 접속된다.
본 실시예에 따른 파이프(30)는 소정 길이를 가지고, 양단부는 밀폐되어 바닥 또는 벽 등에 설치되며, PP-C(PolyPropropylen-Copolymer)재로 마련된다. PP-C재의 파이프는 강관이나 동관에 비해 부식이나 스케일 등이 없기 때문에 수명과 경제성, 무공해성 및 난방능력이 뛰어난 가장 이상적인 파이프이다.
전선(20)은 한쌍으로 마련되는데, 어느 하나의 전선(21) 및 다른 하나의 전선(22)의 타단부는 파이프(30)의 일단부 및 타단부의 내측에 각각 위치된다. 그리하여, 어느 하나의 전선(21) 및 다른 하나의 전선(22)은 타단부는 파이프(30)에 내장된 열선(27)과 접속된다.
그리고, 파이프(30)와 소정 거리 이격되게 온도감지기(25)가 설치되는데, 온도감지기(25)에서 감지된 파이프(30)의 온도는 동선(25a)을 통하여 컨트롤박스(10)로 전달된다. 그러면, 컨트롤박스(10)는 설정된 설정치와 감지된 온도를 비교하여 열선(27)으로 공급되는 전원을 차단할 것인가? 아닌가?를 결정한다. 즉, 열선(27)에 의하여 가열되는 축열부재의 가열여부를 결정한다.
밀폐된 파이프(30)의 내부에는 물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 초산(CH4O2) 2±0.1중량％ 및 숯 1±0.1 중량％로 구성된 상기 축열물질이 저장된다. 상기 축열물질은 외부의 전원이 열선(27)으로 공급되면 가열됨과 동시에 팽창되는데, 이로 인해 파이프(30)가 파손될 우려가 있다. 그런데, 본 실시예에 따른 PP-C재의 파이프(30)는 소금액의 부피팽창과 같이 팽창하기 때문에 파손의 우려가 전혀없다.
본 실시예에 따른 전기난방장치의 파이프(30)의 양단부에는 마개가 고주파로 용접되어 일체로 융착되고, 상기 마개와 전선(20)도 고주파용접에 의하여 일체로 융착되는데, 이를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 파이프(30)의 양단부 내측 및 외측에는 PP-C재의 내부마개(33) 및 외부마개(35)가 각각 결합되고, 전선(20)은 내부마개(33) 및 외부마개(35)를 관통하여 파이프(30)의 내측에 위치된다.
그리하여, 파이프(30)의 내주면과 내부마개(33)의 외주면 및 파이프(30)의외주면과 외부마개(35)의 내주면은 각각 고주파용접에 의하여 일체로 융착된다. 또한, 전선(20)의 피복(20a)도 PP-C재로 마련되어, 전선(20)의 피복(20a)과 내부마개(33) 및 전선(20)의 피복(20a)과 외부마개(35)는 고주파용접에 의하여 일체로 융착된다. 파이프(30)와 내부마개(33)와 외부마개(35) 및 전선(20)의 피복(20a)을 동일한 재질의 PP-C로 마련한 것은 파이프(30)와 내부마개(33)와 외부마개(35) 및 전선(20)의 피복(20a)을 고주파용접으로 상호 일체로 융착하기 위함이다. 즉, 파이프(30)를 완전하게 밀폐시켜 상기 축열물질이 누설되는 것을 방지하기 위함이다.
본 실시예에 따른 전기난방장치의 전선(20)과 열선(27)의 접속부위도 완전하게 밀봉되는데, 이를 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1의 "B"부 일부 절개 사시도이다.
도시된 바와 같이, 열선(27)의 피복(27a)도 PP-C재로 마련된다. 전선(20)과 열선(27)의 피복(20a)(27a)이 제거된 부위에는 PP-C재의 밀봉테(29)가 감싸이고, 밀봉테(29)는 전선(20)과 열선(27)의 피복(20)(27a)과 각각 고주파용접에 의하여 일체로 융착된다. 파이프(30)와 내부마개(33)와 외부마개(35) 및 전선(20)이 고주파용접에 의하여 일체로 융착된 것처럼, 전선(20)과 열선(27)도 밀봉테(29)에 의하여 일체로 융착되므로, 전선(20)과 열선(27)의 접속부위로 상기 축열물질이 전혀 유입되지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기난방장치의 설치상태를 보인 도이다. 도시된 바와 같이, 컨트롤박스(10)를 벽 등에 설치하고, 파이프(30)를 바닥에지그재그 형태로 설치한다. 그후, 파이프(30)의 일측에 온도감지기(25)를 설치한 후, 전원을 공급하면 상기 축열물질이 가열되면서 난방이 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기난방장치의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기난방장치의 설치상태를 보인 도로써, 도 1 및 도 4와의 차이점만을 설명한다.
이는, 파이프(30a)가 금속재로 제조되며, 양단부가 개방된다. 그리고, 파이프(30a)의 양단부에는 파이프(30a)로 상기 축열물질을 공급하기 위한 저장통(40)이 연통ㆍ설치된다. 저장통(40)에는 주입공(40a)이 형성되는데, 주입공(40a)으로 상기 축열물질을 구성하는 요소인 물 또는 소금 등을 주입한다.
다음 표 2는 본 실시예에 따른 전기난방장치와 일반적인 전기온돌판넬을 사용하여 난방을 하였을 때를 비교한 것이다.
구분 본 실시예에 따른 전기난방장치 전기온돌판넬
실내온도 22℃ 18℃
소비전력 2.8㎾h 9.6㎾h
* 조건 : 외부온도 : 영하 2℃, 난방면적 : 3평, 난방시간 : 10h
표 2에 표시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기난방장치는 전기온돌판넬에 비하여 약 4℃ 이상의 난방을 하면서도, 약 70∼80％ 정도의 에너지절감을 할 수 있다. 그리고, 일반적으로 사용되는 기름보일러에 비해서는 약 88％정도, 가스보일러에 80％정도 에너지를 절감할 수 있다.
이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 난방용 축열물질 및 이를 이용한 전기난방장치는 단시간에 가열되고 장시간 열을 축적하는 소금이 주성분인 축열물질을 사용하여 난방을 하므로 대단히 경제적이다.
그리고, 연료를 연소하기 위한 별도의 보일러가 설치될 필요 없으므로, 더욱 경제적임과 동시에 장소의 제한없이 간편하게 설치할 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 당연히 본 발명에 속한다.

Claims (6)

  1. 물(H2O) 20±1중량％와,
    소금(NaCl) 75±1중량％와,
    상기 소금을 액체로 용해시키는 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와,
    상기 물의 가열을 촉진시키는 초산(CH4O2) 2±0.1중량％와,
    숯 1±0.1 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열물질.
  2. 외부의 전원과 접속되며 스위치가 마련된 컨트롤박스;
    바닥 또는 벽 등에 설치되고 소정 길이를 가지면서 밀폐된 PP-C(PolyPropropylen-Copolymer)재의 파이프;
    물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 초산(CH4O2) 2±0.1중량％ 및 숯 1±0.1 중량％로 구성되어 상기 파이프에 저장된 축열물질;
    일단부측은 상기 컨트롤박스와 접속되고 타단부측은 상기 파이프의 일단부측 및 타단부측에 각각 위치된 쌍을 이루는 전선;
    상기 파이프에 내장되며 상기 쌍을 이루는 전선의 타단부와 접속되어 상기 축열물질을 가열하는 열선;
    상기 컨트롤박스와 접속되며 상기 파이프의 일측에 설치되어 상기 파이프의온도를 감지하는 온도감지기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기난방장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파이프의 양단부 내측 및 외측에는 PP-C재의 내부마개 및 외부마개가 각각 결합되되, 상기 내부마개 및 외부마개는 상기 파이프의 내주면 및 외주면에 각각 고주파용접에 의하여 일체로 융착된 것을 특징으로 하는 전기난방장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전선 및 열선의 피복(被覆)은 PP-C재로 마련되며,
    상기 전선의 타단부측은 상기 내부마개 및 외부마개를 관통하여 상기 파이프의 내측에 위치되고, 상기 전선의 피복과 상기 내부마개 및 상기 전선의 피복과 상기 외부마개는 고주파용접에 의하여 일체로 융착되며,
    상기 전선과 열선이 접속된 부위는 PP-C재의 밀봉테에 의하여 감싸이고, 상기 전선의 피복과 상기 밀봉테 및 상기 열선의 피복과 상기 밀봉테는 각각 고주파용접에 의하여 일체로 융착된 것을 특징으로 하는 전기난방장치.
  5. 외부의 전원과 접속되며 스위치가 마련된 컨트롤박스;
    바닥 또는 벽 등에 설치되고 소정 길이를 가지면서 양단부가 개방된 금속재의 파이프;
    상기 파이프의 양단부와 연통되게 설치된 저장통;
    물(H2O) 20±1중량％와, 소금(NaCl) 75±1중량％와, 수산화나트륨(NaOH) 2±0.1중량％와, 초산(CH4O2) 2±0.1중량％ 및 숯 1±0.1 중량％로 구성되어 상기 저장통에 저장됨과 동시에 상기 파이프에 공급되는 축열물질;
    일단부측은 상기 컨트롤박스와 접속되고 타단부측은 상기 파이프의 일단부측 및 타단부측에 각각 위치된 쌍을 이루는 전선;
    상기 파이프에 내장되며 상기 쌍을 이루는 전선의 타단부와 접속되어 상기 축열물질을 가열하는 열선;
    상기 컨트롤박스와 접속되며 상기 파이프의 일측에 설치되어 상기 파이프의 온도를 감지하는 온도감지기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기난방장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전선 및 열선의 피복(被覆)은 PP-C재로 마련되고,
    상기 전선과 열선이 접속된 부위는 PP-C재의 밀봉테에 의하여 감싸이고, 상기 전선의 피복과 상기 밀봉테 및 상기 열선의 피복과 상기 밀봉테는 각각 고주파용접에 의하여 일체로 융착된 것을 특징으로 하는 전기난방장치.
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