KR200238921Y1 - 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 심야전력을 사용하는 축열식 심야전기 보일러 및 심야전기 온수기에 관한 것으로, 축열식의 물 또는 잠열재 탱크에 내장되어 있는 히터의 주연부에 집열체(배출관 난방수 및 물 또는 잠열재 우선 가열장치)를 형성하고, 축열시 히터에 전원이 인가되면 히터의 열이 일차 배출관의 물 또는 잠열재의 온도를 집중적으로 상승시켜 히터의 작동과 동시에 온수 및 난방에 필요한 열량을 얻을 수 있게 하므로서, 기존 대용량의 축열시스템을 소용량의 히터만으로 축열시간을 늘려 심야전력부하를 분산시켜 전기가 인가된 즉시 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 축열량과 난방 및 온수 사용 효과를 얻을 수 있어 난방과 온수 사용 효과를 크게 향상시킬 뿐만 아니라 기계와 전기시설을 소량화하는 원가절감 효과가 있는 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 집열부(배출관 난방수 및 물 또는 잠열재 우선 가열장치)를 이용한 축열재 가열장치에 관한 것이다.

Description

축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치 {a heating device for heat-accumulation material using heat-concentration portion of heat-accumulation midnight electric boiler}

본 고안은 심야전력을 사용하는 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통상의 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 내부에 장착된 히터의 주연부에 집열부를 형성하므로서, 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 가동과 동시에 난방 및 온수에 필요한 고온의 온수를 얻을 수 있어 소규모 용량의 히터만 장착하여도 그 사용이 가능한 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 집열부를 이용한 축열재 가열장치에 관한 것이다.

축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기는 심야전력을 주로 사용하는 것으로, 전력사용량이 적은 심야시간인 밤 10시 이후부터 다음날 8시까지 또는 밤 11시 이후부터 다음날 9시까지만 사용하는 전기로서, 생산된 잉여전력을 공급하므로서 사용한 전기요금을 대폭 저렴하게 공급하여 낮에 편중된 전력소비량을 분산시키고 난방용 원유수입을 감소시키면서도 전력을 생산하는 발전설비의 효율을 극대화하는정책이다.

따라서, 통상의 축열식 심야전기보일러는 도 5의 도시와 같이 비교적 대형의 온수탱크(100)를 구비하고 그 내부에는 온수를 가열할 수 있는 전기히터(101)(101')가 다수 내장되어 있으며, 심야전력 시간대에 집중적으로 작동하여 축열조 내부의 물 또는 잠열재를 가열시켜 축열된 열을 낮시간대에 배출관(102) 및 유입관(103)을 이용하여 난방은 물론 온수를 사용하여 저렴한 가격으로 에너지를 사용할 수 있게 한 것이다.

그러나, 전기한 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기는 낮에 사용하여 축열탱크가 냉각된 상태에서는 난방 및 온수를 사용하고자 할 때, 그 축열탱크의 물 또는 잠열재가 사용가능한 일정온도가 될때까지 난방 및 온수가 공급되지 않는 문제점이 있는 것이다.

즉, 하나 또는 두개 이상의 히터가 심야시간이 시작되는 밤10시 또는 11시에 전원이 들어와 작동을 하여 빠른 시간내에 난방 및 온수를 사용할 수 있도록 축열탱크 전체를 가열해야 하므로 대용량의 전력을 필요로 할 뿐만 아니라 이로 인하여 전력을 공급하는 한국전력공사의 배전선로의 투자비가 과다 소요될 뿐만 아니라 발전소 전력의 효율적 사용에도 문제점이 있는 것이다.

따라서, 소용량의 히터만으로 지속적인 가열에 의해 전력부하를 분산시키면서도 더 좋은 난방효과를 누릴수 있고 심야시간대에 낮시간에 사용할 수 있는 열의 축열이 가능하지만, 난방시간 및 온수공급시간을 단축하기 위해 대용량의 히터를 설치하므로서 과다한 생산원가의 난방용기계와 온수기 사용 및 한국전력공사의 과다한 배전설비의 투자는 물론 발전소의 효율적 운용에도 심각한 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 통상의 축열탱크에 내장되는 히터의 주연부에 별도의 집열부(배출관 난방수 및 물 또는 잠열재 우선 가열장치)를 형성하고, 그 내부에 배출관을 통과시켜서 우선 가열된 물 또는 잠열재의 열이 난방과 온수의 사용을 소용량의 히터만으로 심야전력이 투입됨과 동시에 사용이 가능할 뿐만 아니라 충분한 축열효과가 있으므로 원가절감 및 축열시간을 늘려 심야전력부하를 분산시켜 투자비의 절감효과 및 보다 성능 좋고 경제적인 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안에 의한 축열식 심야전기보일러의 내부단면도

도 2는 본 고안에 의한 축열재 가열장치의 상세단면도

도 3은 본 고안에 의한 축열부의 타실시예도

도 4는 본 고안에 의한 축열부의 또다른 실시예도

도 5은 종래의 축열식 심야전기보일러를 보인 내부단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 단열층 2 : 축열재탱크

3,3' : 히터 4 : 배출관

5 : 유입관 6,6' : 통공

7 : 원통체 8 : 집열부

9,9' : 집열핀 10 : 보충수관

11 : 순환펌프

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 축열식 심야전기보일러의 전체 단면설명도이고, 도 2는 그 축열수단을 보인 요부 상세단면도이다.

단열층(1)이 형성된 축열재탱크(2)의 내부 일측에 히터(3)가 장착되고, 타측에는 배출관(4) 및 유입관(5)이 축열재탱크(2)의 내,외부로 관통되게 형성된 통상의 축열식 보일러에 있어서,

히터(3)의 주연부에는 다수의 통공(6)(6')이 형성된 원통체(7)를 장착하고, 그 원통체(7) 및 히터(3)의 이격공간부에는 전기한 배출관(4)의 중간부가 통과되게 한 집열부(8)을 형성되게 하되, 그 배출관(4)의 일측 단부가 온수탱크(2)의 내측에수직 입설되게 구성한 것이다.

또한, 전기한 배출관(4)의 중간부를 나선상 또는 파형 및 자유절곡상으로 형성하여도 무방하다.

도면중 미설명 부호 10은 보충수관, 11은 순환펌프이다.

이상과 같은 구성에 의한 본 고안의 작용을 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1의 도시와 같이 단열층(1)이 형성된 통상의 축열재탱크(2)의 내부에 보충수관(10)을 이용하여 그 내부에 물등의 축열재를 충전하면 되는 것이며,

이에 전원을 공급하면 그 내부에 장착된 히터(3)가 가열되며 그 히터(3)의 주변에 위치한 충전수 또는 잠열재 및 배출관(4)내의 물 또는 잠열재가 집중적으로 가열되는 것이다.

따라서, 심야시간이 시작되는 밤10시 또는 11시에 히터(3)에 전원이 공급되면 히터(3)에서 발생하는 열은 배출관(4) 축열재의 온도를 급격히 상승시켜서 전원이 공급됨과 동시에 난방 및 축열재의 사용에 필요한 축열재의 온도를 얻을 수 있으며, 원통체(7)는 히터(3)가 배출관(4)의 온도를 상승시킴에 있어서 축열재의 대류현상을 지연시켜 주므로서 배출관(4)을 통과하는 축열재를 가열하는데 효율을 증가시키는 역활을 하는 것이며, 또 다른 히터(3')는 계속해서 축열재탱크(2)의 축열재를 가열하고 통공(6)(6')은 배출관(4)의 축열재온도가 목표치까지 상승하면 순환펌프(11)가 정지하게 되므로 히터(3)에서 발생하는 열은 원통체(7) 내부의 축열재를 계속 가열하여 통공(6)(6')을 통하여 축열재의 대류현상에 의하여 축열재탱크 전체의 축열재를 가열하는데 사용되는 것이다.

따라서, 사용자에 의해 난방을 하기 위하여 순환펌프(11)을 작동시키면 배출관(4)의 단부를 통해 그 축열재탱크(2) 내부의 축열재가 유입되는 것이며, 배출관(4)의 단부를 통해 유입된 축열재는 그 히터(3)의 부근으로 이동되며 나선(코일)상 또는 파형 및 자유곡선상의 권취구간을 통과하면서 그 히터(3) 부근에 일정시간 머무르게 되는 것이며, 그 나선(코일)상의 권취구간을 통과하는 도중 배출관(4)의 나선부를 히터(3) 및 원통체(7)의 이격공간부에 위치되어 있으므로 히터(3) 및 원통체(7)에 의해 축적된 고온의 축열재에 의해 그 나선상 배출관(4) 내부의 축열재 온도를 급속히 상승시키며 축열재가 이동되게 하는 것이다.

또한, 도 3의 도시와 같이 그 배출관(4)의 중간부를 파형으로 형성하거나, 도 4의 도시와 같이 그 배출관(4)의 중간부에 다수의 집열핀(9)(9')을 형성하므로서 히터(2)의 발열에너지를 흡수하여 그 배출관(4) 내부의 축열재가 고온으로 온도 상승되게 하는 것이다.이렇게 순간적으로 가온된 축열재는 순환펌프(11)의 작동에 의해 순환 및 유입관(5)을 통하여 다시 축열재탱크(2)의 내부로 배출하므로 축열재 탱크(2) 내부의 축열재가 계속 순환하게 되는 것이다.

따라서, 비록 축열재탱크(2)의 축열재가 저온상태이라 하더라도, 히터(3)의 가열 및 원통체(7)의 집열작용에 의해 히터(3) 주연에 나선상으로 감겨있는 배출관(4) 내부의 축열재를 순간적으로 온도를 상승시키므로 보다 신속하게 난방 및 온수를 사용할 수 있는 것이다.

또한, 히터(3)의 지속적인 가열에 의한 고온의 열에너지는 원통체(7)의 통공(6)(6') 및 원통체(7) 자체의 열전도에 의해 축열재탱크(2) 내부 전체의 축열재를 가열시키므로 일정시간이 지나게 되면 전체축열재의 온도가 일정하게 상승되는 것이다.

따라서, 비교적 소용량의 히터를 사용하고도 사용자의 필요에 의해 순간적으로 난방 및 온수를 사용할 수 있으면서도 심야전력시간대에는 비교적 소용량의 히터만으로 지속적인 가열이 이루어지는 것이며, 그 히터를 적정 용량 즉 소용량의 히터 하나만을 장착하여도 충분히 순간난방 및 온수사용이 가능하므로 기기 전체의 규격을 축소할 수 있음은 물론 생산원가의 감소와 단순한 구성에 의해 기기의 고장 방지 및 사용수명을 연장할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 고안 축열식 심야전기보일러 및 심야전기온수기의 집열체를 이용한 축열재 가열장치는 전기의 투입과 동시에 온수 및 난방이 가능하게 함은 물론이고, 소용량의 히터로 심야전력을 사용하므로 잉여전력을 보다 많은 국민이 경제적인 전기난방의 혜택을 볼 수 있고 한국전력공사가 건설하는 투자비의 약 40%정도를 절감하게 되는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 단열층(1)이 형성된 축열재탱크(2)의 내부 일측에 히터(3)(3')가 장착되고, 타측에는 배출관(4) 및 유입관(5)이 축열재탱크(2)의 내,외부로 관통되게 형성된 통상의 축열식 심야전기보일러에 있어서,

   히터(3)의 주연부에는 다수의 통공(6)(6')이 형성된 원통체(7)를 장착하고, 그 원통체(7) 및 히터(3)의 이격공간부에는 전기한 배출관(4)의 중간부가 통과되게 한 집열부(8)를 형성함을 특징으로 하는 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치.
2. 제 1항에 있어서, 집열부(8)내의 배출관(4)이 나선상으로 권취되어 통과되게 함을 특징으로 하는 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치.
3. 제 1항에 있어서, 집열부(8) 내의 배출관(4)이 파형으로 형성되어 통과되게 함을 특징으로 하는 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치.
4. 제 1항에 있어서, 집열부(8) 내의 배출관(4) 주면에 다수의 집열핀(9)(9')을 부착 형성함을 특징으로 하는 축열식 심야전기보일러의 집열부를 이용한 축열재 가열장치.