KR200232984Y1

KR200232984Y1 - 진공전도 가온식 전기보일러

Info

Publication number: KR200232984Y1
Application number: KR2019990008411U
Authority: KR
Inventors: 장치국
Original assignee: 장치국
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2001-09-25
Also published as: KR20000020931U

Abstract

본 고안은 전기보일러에 관한 것으로, 특히 히트파이프, 즉 진공전도 가온식의 파이프구조물을 이상적으로 조합시켜 전기보일러를 구성함으로써 이러한 보일러의 구성을 크게 간소, 효율화하면서 보다 적은 전기로 더욱 높은 열효율 및 에너지효율을 제공할 수 있도록 된 진공전도 가온식 전기보일러에 관한 것이다.

본 고안은 원통상의 몸체 내부중앙에 진공전도 가온 파이프구조물(120)을 설치하고 그 히트파이프 주위로 물을 유통시킬 수 있도록 구성된 가열부(110)와, 상기 가열부(110)내측으로 물을 공급할 수 있도록 가열부(110)의 일측에 연결설치된 입수관(140)과, 상기 가열부(110)를 통해 가열된 물이 사용처로 출수되어지도록 가열부(110)의 타측에 연결설치된 출수관(150)과, 상기 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 증발부(121)를 전기적으로 가열시킬 수 있도록 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 증발부(121) 외측에 설치된 전기열선(170)과, 상기 입수관(140), 가열부(110), 출수관(150)을 통해 물을 순환시킬 수 있도록 입수관(140)상에 설치된 순환모터(160)를 포함하는 구성을 특징으로 하는 진공전도 가온식 전기보일러를 제공한다.

Description

진공전도 가온식 전기보일러{ELECTRIC BOILER UTILIZING VACUUM HEAT TRANSFER PIPE STRUCTURE}

본 고안은 전기보일러에 관한 것으로, 특히 진공전도 가온식의 파이프구조물을 이용하여 높은 열효율 내지 에너지효율을 제공하고 또 이러한 전기보일러의 구성을 크게 간소, 효율화할 수 있도록 고안된 진공전도 가온식 전기보일러에 관한 것이다.

일정 길이 및 직경의 파이프구조물 내부를 진공화하고 그 진공화된 파이프 내부에 수열 및 방열에 의해 액체 및 기체간의 상변화를 일으킬 수 있는 작동유체를 적당량 수용한 상태에서, 상기 파이프의 일측으로부터 예컨대 이 파이프의 일측을 가열하는 것과 같은 열적 변화를 가하게 되면 파이프내부에 수용되어 있는 작동유체가 액체 및 기체간의 상변화를 연속적으로 일으켜 파이프내부를 순환하면서 파이프 일측으로부터의 열을 파이프 타측으로 신속 전달하게 되며, 이때의 열전달성능은 은이나 구리와 같은 양질의 열전도체 자체를 통한 열전달의 경우보다 수백배내지 수십만배에 이르는 매우 큰 열전달성능으로 이루어지게 된다.

위와 같은 열전달작용을 이루어 내도록 된 진공전도 가온 파이프구조물은 내부의 진공화된 밀폐공간에서 순환하는 작동유체가 액체-기체간의 상변화를 연속적으로 수행할 때 동반하는 잠열을 이용하여 열을 이동시킴으로써 단일상의 열전달매체를 이용하는 통상적인 열전달기기에 비해 매우 큰 열전달성능을 발휘하는 열전달요소의 일종으로서, 그 탁월하고 특징적인 열전달성능으로 인해 전자, 정밀기계, 항공, 우주, 냉난방 등 열전달이 필요한 산업분야 전반에 걸쳐 광범위한 응용가능성을 지니고 있다.

도1은 본 고안이 관련된 진공전도 가온 파이프구조물의 구성 및 작동 개요를 도시한 것인데, 이는 양단이 폐쇄된 금속재의 파이프로 이루어지고 그 내부공간을진공화시킨 파이프구조물 몸체(10)와, 이 파이프구조물 몸체(10)의 내주면을 따라 배치된 위크(WICK)(20)와, 상기 파이프구조물 몸체(10)의 내부공간에 적정 비율로 수용시킨 작동유체(30)를 포함하는 구성으로 되어 있으며, 이와 같이 구성된 진공전도 가온 파이프구조물의 증발부(40)에 열이 가해지면 그 열은 열전도에 의해 파이프구조물 몸체(10)를 통해 내부의 작동유체(30)로 전달된다. 그러면 평형상태에 있던 작동유체(30)의 액체-기체 경계면에서 증발이 일어나면서 증발부(40)내의 밀도와 압력이 증가하여 압력 구배가 유발되며, 이에 의해 증기는 단열부(50)를 거쳐 응축부(60)쪽으로 이동하게 된다. 상기 응축부(60)의 외부에는 예컨대 실내공기와 같은 냉각원(HEAT SINK)이 존재하는데, 증발부(40)에서 이동된 증기의 온도가 응축부(60)에서의 액체 및 벽부온도보다 높은 상태에 있으므로 증기는 열을 방출한 후 액체상태로 응축된다. 응축된 액체는 위크(20)의 모세관작용에 의해 이 위크(20)를 따라 증발부(40)로 귀환되어지고 귀환된 액체는 다시 위의 과정을 반복하게 됨으로써 작동유체(30)의 연속적인 상변화 순환 및 이로 인한 높은 효율의 열전달이 이루어지게 되는 것이다. 여기에서, 상기 위크(20)는 적정의 모세관작용을 일으킬 수 있는 다공성 구조물이나 그루브(GROOVES) 형태로 이루어지게 된다.

본 고안의 위와 같은 열전달작용을 가지는 진공전도 가온 파이프구조물을 이용하여 전기 보일러를 구성할 경우 동 파이프구조물의 증발부에 해당하는 적은 영역의 부위를 가열해주는 것만으로 파이프구조물의 전체 방열면적에 상응하는 우수한 열효율을 이루어 낼 수 있고 이로써 종전의 일반적인 전기보일러에 비해 보다 간소하고 효율적인 구성을 지니면서 훨씬 더 높은 열효율 내지 에너지효율을 지닌전기보일러를 구성 제공할 수 있다는 점에 착안하여 연구된 것이다.

종래의 일반적인 전기보일러는 가열부에 배치된 전기열선만으로 가열부를 통과하는 물을 가열시켜 주도록 되어 있기 때문에 요구되는 보일러 작동을 이루어내기 위해서는 충분한 용량의 전기열선들을 다수 배치하여 보일러를 구성해야 하므로 그만큼 보일러의 구성이 복잡다단해지고 크기가 커지면서 과다한 전력소모로 에너지효율이 낮은 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 배경에서 연구고안된 것으로, 특히 상술한 바와 같은 작동원리의 진공전도 가온식의 파이프구조물을 전기보일러의 구성에 바람직하게 조합시킴으로써 이러한 전기보일러의 전체 구성을 크게 간소, 효율화할 수 있으면서 보다 적은 에너지 소모로 보다 높은 열효율의 보일러 작동을 이루어낼 수 있는, 새로운 타입의 진공전도 가온식 전기보일러를 제공함을 그 목적으로 하는 것이다.

도1은 본 고안이 관련된 히트파이프의 기본 구성 및 작동 개념도,

도2는 본 고안에 따른 전기보일러의 전체 구성개요도.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 진공전도 가온 파이프구조물 몸체 20 : 위크 30 : 작동유체

40 : 증발부 50 : 단열부 60 : 응축부

100 : 케이스 110 : 가열부 120 : 진공전도 가온 파이프구조물

121 : 증발부 122 : 방열핀 130 : 통수로

140 : 입수관 150 : 출수관 160 : 순환모터

170 : 전기열선 180 : 과열감지기 190 : 온도조절센서

200 : 안전변 210 : 물탱크 220 : 체크밸브

230 : 제어부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 원통상의 몸체 내부중앙에 진공전도 가온 파이프구조물을 설치하고 그 파이프구조물 주위로 물을 유통시킬 수 있는 환상의 통수로를 형성한 가열부와, 상기 가열부의 일측 및 타측에 그 내부의 통수로와 연통되도록 연결설치된 입수관 및 출수관과, 상기 파이프구조물의 증발부를 가열시킬 수 있도록 파이프구조물의 증발부 외측에 설치된 전기열선과, 상기 입수관, 가열부, 출수관을 통해 물을 순환시킬 수 있도록 입수관상에 설치된 순환모터를 포함하는 구성을 특징으로 하는 진공전도 가온식 전기보일러를 제공한다.

본 고안의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 진공전도 가온 파이프구조물의 외주면에는 나선상의 방열핀이 설치제공되고, 이에 따라 상기 가열부내측으로 인입된 물이 상기 나선상의 방열핀의 안내를 받아 파이프구조물의 외주면을 나선상으로 고르게 돌아나가게 됨으로써 더욱 우수한 열효율이 달성된다.

이하에서, 본 고안을 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본 고안의 한 바람직한 실시예에 따른 전기보일러의 전체적인 구성개요를 보여 준다.

여기에서, 부호 100은 본 전기보일러의 주요구성요소들을 내부에 적합하게 설치지지하는 외부 케이스를 나타내는데, 이 케이스(100)의 내부 일측에는 상하로 긴 원통형의 몸체로 된 가열부(110)가 설치되고, 상기 가열부(110)의 내부 중앙에는 진공전도 가온 파이프구조물(120)이 도시된 양태로 결합설치되며, 이와 같이 설치된 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 외주면 및 가열부(110)의 몸체 내주면사이에는 물이 유통될 수 있는 환상의 통수로(130)가 형성된다.

상기 가열부(110)의 입수측 및 출수측 적소에는 입수관(140)과 출수관(150)이 가열부(110) 내측의 통수로(130)와 연통되도록 연결설치되고, 입수관(140)상의 적소에는 상기 입수관(140), 가열부(110), 출수관(150)을 통해 물을 순환유통시킬 수 있는 순환모터(160)가 설치된다.

상기 파이프구조물(120)의 증발부(121)쪽의 일부는 가열부(110)의 외부로 인출설치되어서 그 외측에 전기적인 작동 및 제어가 가능한 전기열선(170)이 예컨대도시된 예와 같이 설치제공된다.

위와 같이 구성된 전기보일러의 다른 적소에는 통상의 보일러에서 보는 바와 같은 과열감지기(180), 온도조절센서(190), 안전변(200), 물탱크(210), 체크밸브(220)등이 도시된 양태로 설치제공될 수 있으며, 동 보일러의 전기적인 작동요소들, 즉 상기 순환모터(160), 전기열선(170), 과열감지기(180) 등은 한 제어부(230)에 전기적으로 연결설치되어 각각의 작동이 적합하게 제어된다.

작용에 있어서, 사용자가 급탕온도 등 원하는 사용조건을 설정한 상태에서 보일러의 작동을 개시하면 전기열선(170)이 작동되어 그 열로 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 증발부(121)가 가열되어지고, 이와 같이 파이프구조물(120)의 증발부(121)를 가열시킨 열은 상기 증발부(121)의 벽체를 통해 내부의 작동유체에 전달됨으로써 상기 작동유체의 증발이 일어나게 된다. 이에 따라 상기 파이프구조물(120)내부에서는 이에 수용되어 있는 작동유체가 전술한 바와 같은 원리로 액체-기체간의 연속적인 상변화를 일으켜 순환하면서 그 상변화에 상응하는 잠열을 연속 방출하게 된다.

이때, 상기 진공전도 가온 파이프구조물(120) 둘레의 통수로(130)를 통해서는 순환모터(160)의 작동에 의해 입수관(140)을 통해 들어 온 물이 파이프구조물(120)의 외면에 접해 흘러 출수관(150)쪽으로 나아가면서 상기 파이프구조물(120)로부터 방출되는 열로 가열되어지게 되고, 이와 같이 하여 파이프구조물(120)의 표면을 거쳐 흐르면서 충분한 온도로 가열된 물은 출수관(150)을 통해 사용처로 출수되어진다.

이러한 본 전기보일러의 작동에 있어서 과열감지기(180)를 통해서는 통상의 보일러에서와 같이 보일러의 과열이 방지되어지고, 온도조절센서(190)를 통해서는 보일러의 급탕온도를 원하는 대로 조절할 수 있으며, 안전변(200)을 통해서는 가열부(110)내의 압력이 과도하게 상승할 경우 그 과압이 안전하게 배출되고, 물탱크(210) 및 체크밸브(220)를 통해서는 순환수중에 공기가 함포되어 있을 경우 그 공기를 순환라인 외부로 배출시켜 보일러를 통한 정상적인 물 순환작동이 이루어지도록 도모된다.

본 고안의 보다 바람직한 실시예에 있어서, 상기 파이프구조물(120)의 외주면에는 도2에 예시된 바와 같이 나선상의 방열핀(122)이 형성제공되며, 이와 같이 함으로써 파이프구조물(120)로부터의 방열작용이 보다 원활히 촉진되게 되는 동시에 입수관(140)을 통해 가열부(110)내로 들어 온 물이 상기 방열핀(122)의 안내를 받아 파이프구조물(120)의 표면구역을 나선상으로 고르게 돌아 나가면서 파이프구조물(120)로부터의 열을 충분히 받아 가열된 후 출수관(150)쪽으로 출수되므로 주어진 범위내에서 최대한 효율적인 열이용이 달성된다.

도시된 실시예에 있어서, 상기 가열부(110)는 도면상 상하 수직방향으로 연장설치되어 있으나 설계에 따라서는 이 가열부(110)를 수평방향이나 혹은 적절한 각도로 경사지게 설치하는 것도 가능하며, 복수의 가열부(110)를 병렬 또는 직렬 배치하여 보일러를 구성하는 것도 가능하다. 또, 설계에 따라서는 상기 파이프구조물(120)외면에 나선상의 방열핀(122)을 설치하는 대신 파이프구조물(120) 표면을 엠보싱가공하여 방열면적을 넓히도록 할 수 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와 같이 진공전도 가온 파이프구조물(120)을 내장한 가열부(110)를 포함하는 특징적인 구성,작용에 의해 이러한 전기보일러의 구성을 크게 간소, 효율화할 수 있으면서 높은 열효율 및 에너지 효율울 제공할 수 있게 된 신규유용한 효과를 지닌 것이다.

Claims

원통상의 몸체 내부중앙에 진공전도 가온 파이프구조물(120)를 설치하고 그 파이프구조물(120) 주위로 물을 유통시킬 수 있는 환상의 통수로(130)를 형성한 가열부(110)와, 상기 가열부(110)의 일측 및 타측에 그 내부의 통수로(130)와 연통되도록 연결설치된 입수관(140) 및 출수관(150)과, 상기 파이프구조물(120)의 증발부(121)를 가열시킬 수 있도록 파이프구조물(120)의 증발부(121) 외측에 설치된 전기열선(170)과, 상기 입수관(140), 가열부(110), 출수관(150)을 통해 물을 순환시킬 수 있도록 입수관(140)상에 설치된 순환모터(160)를 포함하는 구성을 특징으로 하는 진공전도 가온식 전기보일러.
제1항에 있어서, 상기 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 외주면에 나선상의 방열핀(122)을 형성한 것을 특징으로 하는 진공전도 가온식 전기보일러.
제1항에 있어서, 상기 진공전도 가온 파이프구조물(120)의 외주면이 엠보싱가공되어 있는 것을 특징으로 하는 진공전도 가온식 전기보일러.