KR200307973Y1

KR200307973Y1 - 열전 소자를 이용한 난방 보일러

Info

Publication number: KR200307973Y1
Application number: KR20-2002-0038337U
Authority: KR
Inventors: 권태복
Original assignee: 권태복
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2003-03-17

Abstract

본 고안은 난방을 위한 열전 소자를 이용한 보일러에 관한 것으로, 열전 소자(50)의 발열부(52)에 내부 유로가 형성되고 급수구(15)와 배수구(17)가 형성된

수냉 키트(13)가 접하게 되고, 상기 열전 소자(50)의 흡열부(54)에는 팬(41)이 장착된 콜드 싱크(31)가 부착되고, 상기 수냉 키트(13)와 콜드 싱크(31) 사이에 단열재(21)가 위치되는 열전 소자 유니트(11)에 의해 고효율의 열에너지를 수냉 키트(13)로 공급하여 상기 수냉 키트(13)의 내부에 형성된 유로를 보일러 수(水)가 순환하면서 열교환되는 구조로서 공해가 없어 쾌적한 환경에 부합되며 효율이 높아 유지비가 저렴하고, 소형 경량형의 열전 소자를 이용한 난방 보일러에 관한 것이다.

Description

열전 소자를 이용한 난방 보일러 { The boiler with the thermo electric module}

본 고안은 난방을 위한 보일러에 관한 것으로서 열전 소자의 발열부에 수냉 키트를 부착하여 작동 유체 즉 보일러 수(水)와 열교환시키고, 열전 소자의 흡열부에 팬을 달아서 냉기를 펌핑함으로써 그 효율을 높인 열전 소자를 사용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 화석 연료를 많이 사용하는데, 이 경우 공해 문제가 야기되고, 연소시 소음이 심하며, 배기 가스로 열량이 유출되어 열효율이 낮아서 유지비가 많이 들고, 연료의 저장고를 필요로 함으로써 자리를 많이 차지하는 데다가

상기 화석 연료는 유한성이어서 대체 에너지를 열에너지로 전환시키는 고효율의 보일러가 요구된다.

그래서 태양 에너지를 이용한 보일러가 나와 있지만, 우리 나라의 일조량으로서는 필요한 열량을 얻을 수 없어서 석유 보일러의 보조적인 역할만을 할 뿐이고, 집광판 등 부수적인 장치가 필요한 탓에 설치비가 고가이다.

전기 에너지는 무공해, 무소음이어서 쾌적한 환경을 유지할 수 있어 많은 분야에 응용되고 있지만, 전기를 열선에 흘려서 작동 유체 즉 보일러 수(水)에 열에너지를 공급하는 방식은 난방용 보일러에 적용될 경우, 효율이 낮아서 유지비를 감당할 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 열전 소자의 발열부에 열전도율이 우수하고, 지그재그로 유로가 형성된 수냉 키트가 부착되고, 상기 열전 소자의 흡열부에는 팬이 장착된 콜드 싱크가 부착돼, 보다 효율적으로 보일러 수(水)가 가열되며, 전기를 에너지원으로 사용하여도 열효율이 높아서 유지비가 저렴하고, 무소음이며, 소형으로도 큰 효율을 출력할 수 있는 유지비가 저렴한 열전 소자를 이용한 보일러를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안의 사용예를 나타낸 사시도

도 2는 본 고안에 의한 열전 소자 유니트의 분해도

도 3은 본 고안에 부착되는 수냉 키트의 사시도

도 4는 본 고안에 부착되는 콜드 싱크의 사시도

도 5는 본 고안이 적용된 보일러 회로도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 열전 소자를 이용한 난방 보일러 10, 30, 40: 볼트

11-1: 열전 소자 유니트 13: 수냉 키트

13a: 상판 13b: 하판

13a-1, 13b-1: 요홈 13c, 40a-1: 탭구멍

13d: 카운트 보링 구멍 15: 급수구

15-1, 17-1: 니플 16: 급수 관로 파이프

17: 배수구 19, 21a, 31c, 41a: 볼트 구멍

21: 단열재 21b: 관통 구멍

31: 콜드 싱크 31a: 냉각핀

41: 팬 46: 배수 관로 파이프

50: 열전 소자 52: 발열부

54: 흡열부 61: 연결 파이프

101: 순환 펌프 103: 난방 관로

105: 보충수 탱크 200: 실내 센서

201: 컨트롤러

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성을 도 1내지 도5를 통해 살펴 본다.

먼저 열전 소자(50)를 이용한 난방 보일러의 단위인 열전 소자 유니트(11)의 구성을 보면 도 1 내지 도 4처럼 전기의 극성에 의해 일면은 발열부가 되고, 타면은 흡열부가 되는 열전 소자(50)의 상면인 발열부(52)에 수냉 키트(13)가 부착되고, 상기 열전 소자(50)의 하면인 흡열부(54)에는 콜드 싱크(31)가 접촉 설치되며, 수냉 키트(13)와 콜드 싱크(31) 사이에는 열전 소자(50)가 관통되는 관통 구멍(21b)과 볼트 구멍(21a)이 가공된 단열재(21)가 위치한다.

그리고 볼트(30)가 콜드 싱크(31)의 상면에 형성된 볼트 구멍(31c)과 이와 대응되도록 형성된 단열재(21)의 볼트 구멍(21a)을 통과하여 도 3에서 보듯이 수냉 키트(13)에 형성된 탭구멍(13c)에 체결됨으로써 수냉 키트(13)와 단열재(21), 열전 소자(50), 콜드 싱크(31)가 일체로 결합되는데, 도 4에서 처럼 카운트 보오링 구멍(40a-1)이 가공돼 있어 볼트(30)의 머리부가 튀어 나오지 않게 된다. 카운트 보오링은 이미 공지된 당해 업자라면 누구나 아는 일반적인 사항이기에 설명은 생략한다.

그리고 팬(41)은 콜드 싱크(31)에 열전 소자(50)가 부착되는 면의 하단측, 즉 냉각핀(31a)이 형성된 쪽으로 냉각핀(31a)과 냉각핀(31a) 사이에 가공된 탭 구멍(도4의 13d)에 볼트(40)가 팬(41)에 형성된 볼트 구멍(41a)를 통해 체결됨으로써 콜드 싱크(31)에 고정되고, 상기 볼트(40)는 머리부에 길게 형성된 고무캡(40a)이 끼워짐으로써 열전 소자 유니트(11)를 지지하고 팬(41)을 지면에서 떨어뜨려 효율적으로 냉기가 펌핑되게 한다.

다음 상기 언급한 수냉 키트(13)의 보다 상세한 구조를 도 2와 도 3을 통해 볼 것 같으면, 수냉 키트(13)는 상판(13a)과 하판(13b)으로 구성되어 있으며 상기 상판(13a)의 일면에는 급수구(15)와 배수구(17)가 형성되어 있으며 타측면에는 상기 급수구(15)에서 배수구(17)까지 지그재그 형의 요홈(13a-1)이 가공되어 있고 외곽에 볼트 구멍(19)이 다수 개 형성되어 있다. 다음 하판(13b)에는 상판(13a)의 요홈(13a-1)과 대응되는 요홈(13b-1)이 형성되고 상판(13a)에 형성된 볼트 구멍(19)과 부합되는 탭 구멍(20)이 관통하지 않도록 가공되어 있으며, 상기 하판(13b)의 아랫면에는 콜드 싱크(31)에 삽입되는 볼트(30)가 체결되는 탭 구멍(13c)이 요홈(13b-1)에 간섭되지 않고 하판(13b)을 관통하지 않게 가공되어 있다. 그래서 다수 개의 볼트(10)에 의해 상판(13a)과 하판(13b)이 결합되어 단일 냉각 유로가 형성되게 되고, 상기 수냉 키트(13)와 단열재(21), 열전 소자(50), 콜드 싱크(31)가 서로 체결되는 것이다.

다음 상기 구조의 열전 소자 유니트(11)로 보일러(1)를 형성하기 위해 도 1에서 처럼 열전 소자 유니트(11)를 다수 개 놓고 각 급수구(15, 25,35,45)와 배수구(17,27,37,47)에 엘보우 니플(15-1, 17-1, 25-1, 27-1,35-1, 37-1, 45-1, 47-1))이 체결되고 보일러 수(水)를 맨 처음으로 급수 받는 열전 소자 유니트(11)의 급수구(15)에 체결된 엘보우 니플(15-1)에 급수 관로 파이프(16)가 연결되고, 배수구(17)에 연결된 엘보우 니플(17-1)과 타 열전 소자 유니트(11-A)의 급수구(25)에 체결된 엘보우 니플(25-1)에 연결 파이프(61)가 체결되고, 다음 배수구(27)를 또 다른 열전 소자 유니트(11-B)의 급수구(35)와 상기한 바와 같은 방식과 같이 연결 파이프(62)로 연결하고, 이와 같은 식으로 필요한 만큼 열전 소자 유니트(11)를 다수 개 설치할 수 있으며, 맨 마지막 열전 소자 유니트(11-C)의 배수구(47)에 배수 관로 파이프(46)가 연결된다. 그리고 컨트롤러(201)는 각 열전 소자유니트(11, 11-A, 11-B, 11-C)의 열전 소자(50)와, 팬(41) 그리고 도 5에 표시된 보일러 회로 상의 순환 펌프(101)와 연결되어 난방 온도를 감지하는 실내 센서(200)의 신호를 받아 이들의 작동을 제어한다.

다음 상기 구조의 작동예를 살펴보면 전원에 의해서 각 열전 소자 유니트(11, 11-1, 11-2, 11-3)의 열전 소자(50)의 일면이 발열부(52)가 되고 타면은 흡열부(54)가 된다. 이 경우 흡열부(54)로 발열부(52)의 열량이 전달될 수 있으므로 팬(41)이 부착되고 냉각핀(31a)이 다수 개 형성된 콜드 싱크(31)가 흡열부(54)의 냉기를 펌핑하게 되고 단열재(21)가 수냉 키트(13)로부터 콜드 싱크(31)로 전달되는 열을 차단함으로써 열효율을 증강시킨다. 본 고안의 보일러(1)는 열전 소자(50)의 흡열부(54)로 전달되는 열을 최대한 차단한 구조로서 수냉 키트(13)의 급수구(15)로 공급된 보일러 수(水)는 지그재그 형의 유로를 통과하면서 열전 소자(50)에 의해 흡열된 후 배수구(17)로 배수되고 다시 다른 열전 소자 유니트(11-A)의 급수구(25)로 공급되고 다시 배수구(27)로 배수된다. 이러한 사이클이 반복됨으로써 보일러 수(水)에 필요한 열에너지가 전달되는 데, 만약 보다 큰 보일러의 용량을 원한다면 열전 소자 유니트(11)의 수(數)를 늘이면 된다.

다음 도 5를 통해 상기 구조의 열전 소자 유니트(11) 다수개로 구성된 보일러가 실제 응용되는 예를 살펴본다.

먼저 순환 펌프(101)에 의해 보일러(1)에 공급된 보일러 수(水)가 난방 관로(103)로 보내져서 난방이 된 후, 다시 보일러(1)에 공급되고 부족한 보일러 수(水)는 보충수 탱크(105)에 의해 공급된다. 이 때 실내 센서(200)에 의해 실내온도가 감지되고 이 실내 센서(200)가 컨트롤러(201)를 작동시켜 열전 소자(50)와 팬(41) 그리고 순환 펌프(101)를 제어하게 됨으로써 원하는 온도의 난방을 유지할 수 있고, 전력을 절약할 수 있게 된다.

따라서, 본 고안에 의하면 전류의 흐름에 의해 열전 소자(50)의 발열부(52)에서 발생되는 열에너지를 보일러 수(水)에 공급함으로써 적은 전력으로 높은 열에너지를 얻을 수 있고 유지비가 저렴한데 실험에 의하면 그 효율이 매우 높고, 무공해, 무소음이어서 쾌적한 환경을 유지할 수 있으며, 연료 저장고가 필요없으므로 작은 공간에서도 충분히 설치될 수 있어 공간 활용에 유리한 효과가 있다.

Claims

열전 소자를 이용한 난방 보일러에 있어서,

열전 소자(50)의 발열부(52)에 상판(13a)과 하판(13b)으로 분리돼 각각의 요홈(13a-1,13b-1)이 상호 대응되게 형성되고 상판(13a)에 급수구(15)와 배수구(17)가 구비된 수냉 키트(13)가 부착되고,

상기 열전 소자(50)의 흡열부(54)에는 콜드 싱크(31)가 접촉 설치되고,

상기 콜드 싱크(13)에 팬(41)이 부착되고,

상기 수냉 키트(13)와 콜드 싱크(31) 사이에 열전 소자(50)가 관통하는 구멍이 형성된 단열재(21)가 첨입되는 열전 소자 유니트(11) 다수 개가 각각의 수냉 키트(13)에 형성된 급수구(15, 25, 35, 45), 배수구(17, 27, 37, 47)와 연결 파이프(61, 62)에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 열전 소자를 이용한 난방 보일러.