KR200316469Y1 - 축열물질을 이용한 전기보일러 - Google Patents

축열물질을 이용한 전기보일러 Download PDF

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KR200316469Y1
KR200316469Y1 KR20-2003-0009708U KR20030009708U KR200316469Y1 KR 200316469 Y1 KR200316469 Y1 KR 200316469Y1 KR 20030009708 U KR20030009708 U KR 20030009708U KR 200316469 Y1 KR200316469 Y1 KR 200316469Y1
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최용학
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Abstract

본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 본 고안자가 선출원(특허출원2001-0016067호)한 축열물질이 충진된 축열조를 난방용 수조 내에 설치하여 축열물질에 축열되어 있는 잠열을 이용하여 난방 및 온수 가열이 이루어질 수 있도록 함으로써 설비비 및 유지관리비를 저감할 수 있는 고효율의 전기보일러를 제공코자 한 것이다.
즉, 본 고안은 난방용 수조(3)에 난방지역을 경유하는 난방관(2)이 배관되는 순환수유출구(3a)와 순환수유입구(3b) 및 용수를 보충하는 보충수관(14)이 배관된 전기보일러(1)에 있어서, 난방용 수조(3)의 내측 중앙에는 축열물질(5)이 충진된 축열조(6)를 상하단이 난방용 수조(3)의 바닥과 천장에 맞닿게 고정 설치하되, 축열조(6)의 상하부에는 공기유로(7)에 의해 연결되는 공기실(8)(9)이 형성되며, 공기유로(7)와 직각방향으로는 난방용 수조(3)의 용수가 유동할 수 있는 용수이동구멍(10)을 공기유로(7)와 엇갈리게 형성하되, 난방용 수조(3)의 하측과 축열조(6)의 하측 공기실(9)에는 각각 적어도 한 개소 이상의 전기히터(11)를 설치하며, 난방용 수조(3)와 축열조(6)에는 각각 온도감지센서(21)가 설치하되, 이들은 난방용 수조(3) 외부에 부착되며 상기 전기히터(11)를 제어하는 컨트롤박스(22)와 전기적으로 연결하여 난방용 수조(3)내의 용수나 축열조(6)내의 축열물질(5)이 일정 온도 이상에서 전기히터(11)를 OFF시키고 일정온도 이하에서는 전기히터(11)를 ON시키도록 하여 난방이 이루어질 수 있도록 하고, 난방용 수조(3)의 내부 상측으로는 축열조(6)의 양측으로 축열조(6)와 근접하는 위치에 공기배출밸브(17)가 배관된 2개의 온수조(15)(15')를 설치하여 연결관체(16)로 연결 구성하되, 일측 온수조(15)에는 냉수공급관(18)을 배관하고, 타측 온수조(15')에는 온수공급관(19)을 배관하여 온수사용이 이루어질 수 있도록 함으로써, 일반 전기를 이용하면서도 저렴한 비용으로 고효율의 난방 및 온수사용이 가능하게 한 것이다.

Description

축열물질을 이용한 전기보일러{Regenerative electric boiler}
본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 본 고안자가 선출원(특허출원2001-0016067호)한 축열물질이 충진된 축열조를 난방용 수조 내에 설치하여 축열물질에 축열되어 있는 잠열을 이용하여 난방 및 온수 가열이 이루어질 수 있도록 함으로써 설비비 및 유지관리비를 저감할 수 있는 고효율의 전기보일러를 제공코자 한 것이다.
산업용 주택용 등으로 사용되고 있는 보일러의 경우 유류를 연료로 하는 기름 보일러와 전기를 이용하는 전기보일러로 대분된다.
상기한 통상의 전기보일러는 단순히 심야시간대(오후 10시부터 익일 오전 8시까지)의 전기를 이용하여 온수저장탱크내의 많은 양의 용수를 가열하였다가 주간시간대에 저장된 열로 난방 등을 행할 수 있도록 구성되어 있는바, 그 규모가 대형화 될 수밖에 없고, 그 만큼 시설이나 설치비 및 운전비도 증가할 수밖에 없으며, 특히 에너지원으로 사용되는 유류나 가스 등 부존자원이 없는 우리나라에서는 에너지 절약형 보일러의 개발이 절실하였던 것이다.
에너지를 획기적으로 절약할 수 있는 전기보일러를 제공하기 위해서는 많은 열을 효과적으로 저장할 수 있고, 저장된 열을 사용 시에 필요한 만큼의 열량을 발생하면서도 비축된 열의 소모가 가급적 적은 축열물질의 개발이 선행되어야 한다.
이에 본 고안자는 열 저장성이 우수한 축열물질을 개발하여 출원(특허출원2001-0016067호)한바 있으며, 이 축열물질을 이용하여 설비비 및 유지관리비를 저감할 수 있는 소형 전기보일러를 제작코자 한 것이다.
즉, 본 고안에서는 온수조의 내측으로 기체(氣體)에 의해 가열될 수 있도록 본 고안자가 선출원한 바 있는 축열물질(蓄熱物質)이 충진된 축열조를 배치하여 축열조 내에 충진된 축열물질에 축열되어 있는 잠열(潛熱)이 서서히 온수조 내의 용수로 전이되게 함으로써, 일반 전기를 사용하면서도 저렴한 비용으로 고효율의 난방이 이루어질 수 있도록 함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.
도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 사시도
도 2는 본 고안의 내부 구성을 보이기 위한 일부 파절상태 사시도
도 3은 도 1의 A-A선 단면도
도 4는 도 1의 B-B선 단면도
도 5는 본 고안에 적용될 수 있는 다른 실시예의 축열조 발췌 사시도
도 6은 본 고안의 온수조 설치상태를 보인 평단면도
도 7은 본 고안의 온수조 설치상태를 보인 다른 실시예의 평단면도
■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■
1:전기보일러 2:난방관
3:난방용 수조 3a:순환수유출구
3b:순환수유입구 4:보온재
5:축열물질 6:축열조
7:공기유로 8,9:공기실
10:용수이동구멍 11:전기히터
12,13:감압밸브 14:보충수관
15,15':온수조 16:연결관체
17:압력밸브 18:냉수공급관
19:온수공급관 20:온도감지센서
22:컨트롤박스
도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 사시도이고, 도 2는 본 고안의 내부 구성을 보이기 위한 일부 파절상태 사시도를 도시한 것이고, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도 등을 도시한 것으로서, 이하에서 본 고안의 구성을 설명하기로 한다.
본 고안에서 제공하는 전기보일러(1)는 도시된 바와 같이 상하측에 난방지역을 경유하는 난방관(2)이 배관되는 순환수유출구(3a)와 순환수유입구(3b)가 배관되며 외부에 보온재(4)(도 6 내지 도 7 참조) 등으로 감싸진 난방용 수조(3)의 내측 중앙으로 상하단이 난방용 수조(3)의 바닥과 천장에 맞닿는 축열물질(5)이 충진된 축열조(6)를 고정 설치한다.
상기 축열조(6)는 상하부에 공기유로(7)에 의해 연결 구성되는 공기실(8)(9)이 형성되며, 공기유로(7)와 직각방향으로는 난방용 수조(3)의 용수가 유동할 수 있는 용수이동구멍(10)이 공기유로(7)와 엇갈리게 형성된다. 상기 공기유로(7)와 용수이동구멍(10)은 파이프 등을 이용하여 형성할 수도 있으나, 흡열 및 방열이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 장공 형상으로 형성할 수도 있다.
상기 난방용 수조(3)의 하측과 축열조(6)의 하측 공기실(9)에는 각각 적어도 한 개소 이상의 전기히터(11)를 설치하여 난방용 수조(3) 내부의 용수와 공기실(8)(9) 내부의 공기를 가열할 수 있도록 구성하며, 난방용 수조(3)의 상측과 상부 공기실(8)에는 내부 압력을 외부로 배출할 수 있는 감압밸브(12)(13)를 각각 설치하여 난방용 수조(3)내의 용수 또는 공기실(8)(9)내의 공기가 가열 팽창할 시발생하는 압력을 대기중으로 배출할 수 있도록 하며, 또한 난방용 수조(3)에는 용수를 보충하는 보충수관(14)이 배관되어 있다.
상기 난방용 수조(3)의 내부 상측으로는 축열조(6)의 양측으로 축열조(6)와 근접하는 위치에 2개의 온수조(15)(15')를 설치하여 상호 연결관체(16)로 연결 구성하되, 일측 온수조(15)에는 냉수공급관(18)을 배관하고, 타측 온수조(15')에는 온수공급관(19)을 배관한 구성으로 이루어진다. 상기 연결관체(16)는 1개 이상 배관되며 축열조(6)와 근접하는 위치에 설치하거나 또는 축열조(6) 내부로 통과되게 하여 보다 신속한 열 전이가 이루어질 수 있도록 하고(도 7 참조), 각 온수조(15)(15')에는 내부의 공기를 배출할 수 있는 공기배출밸브(17)를 설치된다.
그리고 상기 난방용 수조(3)와 축열조(6)에는 각각의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서(20)가 설치되며, 이들은 난방용 수조(3) 외부에 부착되며 상기 전기히터(11)를 제어하는 컨트롤박스(21)와 전기적으로 연결하여 난방용 수조(3)내의 용수나 축열조(6)내의 축열물질(5)이 일정 온도에 도달할 시 전기히터(11)를 OFF시키도록 한다.
상기 축열조(6)에 충진되는 축열물질(5)은 부피비로 분말 형태의 이산화규소(SiO2) 37~42%와, 알루미늄(Al) 3.8~7.8%, 칼슘(Ca) 0.5~1.1%, 마그네슘(Mg) 0.5~1.1%, 칼륨(K) 0.5~1.1%, 나트륨(Na) 1.7~2.3% 및 철(Fe) 0.3~0.9%의 산화물로 구성된 혼합물을 고르게 혼합한 다음 이에 물 46~56%을 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성을 슬러리화 한 것으로, 화학적으로 무해성이면서 물과 혼합하였을 때 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자간극에 물을 보유하는 성질이 있고, 외부에서 열이 공급되면 각 구성물질자체뿐 아니라 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열 능력에 따른 잠열효과가 우수한 특징이 있는 것이다.
도면중 미설명 부호 22는 난방관(2) 중도에 배관되는 가압펌프를 도시한 것이다.
이상과 같이 구성되는 본 고안의 전기보일러(1)는 주로 산업용, 가정용을 사용될 수 있는 것으로, 이하에서 본 고안의 작용을 설명하기로 한다.
본 고안에서 제공하는 전기보일러(1)는 난방지역을 경유하는 난방관(2)을 난방용 수조(3)에 형성되어 있는 순환수유출구(3a)와 순환수유입구(3b)에 각각 연결하고 또한 보충수관(14)을 수도관에 연결 배관하며, 온수조(15)(15')에는 냉수공급관(18)과 온수공급관(19)을 배관한 상태에서 콘트롤박스(22)에 전원을 인가하면 선치가 완료되는 것으로써, 난방용 수조(3) 및 축열조(6) 하측의 공기실(9)에 설치되어 있는 전기히터(11)에 전원을 인가하면 난방용 수조(3)내의 용수와 공기실(8)(9)내의 공기가 가열되며, 공기실(9)내에서 가열된 공기는 공기유로(7)를 따라서 축열조(6) 상하부에 형성되어 있는 공기실(8)(9)로 순환되면서 축열조(6) 내부에 충진되어 있는 축열물질(5)을 가열하게된다.
이때 축열조(6) 내부에 충진되어 있는 축열물질(5)의 경우 분말 형태의 이산화규소, 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 및 철의 산화물로 구성된 혼합물을 고르게 혼합한 다음 이에 물을 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성을 슬러리화 한 것으로, 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자간극에 물을 보유한 상태로 있게 되는바, 가열된 공기로부터 열이 전이되면 각 구성물질자체뿐 아니라 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열하게 되고, 흡열 및 축열된 열량은 서서히 방열하게 된다.
상기와 같이 전기히터(11)를 이용하여 난방용 수조(3) 및 축열조(6)를 가열하여 설정된 일정온도에 도달하게 되면 난방용 수조(3) 및 축열조(6)에 각각 설치되어 있는 온도감지센서(21)가 이를 감지하고 컨트롤박스(22)에서는 전기히터(11)의 전원을 차단하게 되며, 난방용 수조(3) 및 축열조(6)내의 용수와 축열물질(5)이 가열된 상태에서 난방이 이루어지게 된다. 이때 전기히터(11)의 가열에 의해 발생하는 난방용 수조(5) 및 공기실(8)(9) 내부에 발생하는 팽창압력은 감압밸브(12)(13)에 의해 대기중으로 배출된다.
상기한 상태에서 난방을 행하여 난방용 수조(3)내의 용수가 난방지역을 경유함으로 인해 손실되는 열량은 축열조(6) 내부에 충진되어 있는 축열물질(5)로부터 지속적으로 방열되는 열량으로 보충된다. 이때 난방용 수조(3) 내부의 용수는 축열조(6)에 형성되어 있는 용수이동구멍(10)을 통해 이동되면서 축열물질(5)로부터 신속한 가열이 이루어지게 되므로 난방을 원활하게 행할 수 있는 것이며, 난방을 행하는 중에 축열물질(5)의 온도가 설정치 이하로 내려가면 온도감지센서(21)가 이를 감지하여 공기실(9) 내의 전기히터(11)를 재 가동시키게 된다.
한편 본 고안의 난방용 수조(3) 내부 상측에는 축열조(6)와 근접하는 위치에2개의 온수조(15)(15')가 별도로 구비되고 온수조(15)(15')를 상호 연결하는 연결관체(16)가 축열조(6)와 근접한 위치 또는 축열조(6) 내부를 통과하는 구성으로 되므로 축열조(6) 내에 충진되어 있는 축열물질(5)로부터 열전달이 신속하게 이루어질 수 있어 온수 공급을 원활하게 행할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에서 제공하는 축열물질(5)을 이용한 전기보일러(1)는 난방용 수조(3)의 내부에 상하측으로 공기실(8)(9)이 형성되어 공기유로(7)로 연결된 축열조(6)를 내장설치하고, 난방용 수조(3)와 하측 공기실(9)에 각각 전기히터(11)를 설치하여 난방이 이루어질 수 있도록 하고, 축열조(6)와 근접하는 위치에 별도의 온수조(15)(15')를 마련하여 온수 공급이 이루어질 수 있도록 한 것으로서, 본 고안에 의하면 축열조(6)에 충진되어 있는 흡열 및 축열 효과가 우수한 축열물질(5)의 잠열을 이용하여 지속적으로 난방용 수조(3)내의 용수를 가열할 수 있으므로 종래의 심야전기보일러가 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있고, 일반 전기를 이용하더라도 저렴한 비용으로 난방을 행할 수 있게 되는 등 실익이 보장되는 매우 우수한 고안이다.

Claims (6)

  1. 난방용 수조(3)에 난방지역을 경유하는 난방관(2)이 배관되는 순환수유출구(3a)와 순환수유입구(3b) 및 용수를 보충하는 보충수관(14)이 배관된 전기보일러(1)에 있어서,
    상기 난방용 수조(3)의 내측 중앙에는 축열물질(5)이 충진된 축열조(6)를 상하단이 난방용 수조(3)의 바닥과 천장에 맞닿게 고정 설치하되,
    상기 축열조(6)의 상하부에는 공기유로(7)에 의해 연결되는 공기실(8)(9)이 형성되며, 공기유로(7)와 직각방향으로는 난방용 수조(3)의 용수가 유동할 수 있는 용수이동구멍(10)을 공기유로(7)와 엇갈리게 형성하되,
    상기 난방용 수조(3)의 하측과 축열조(6)의 하측 공기실(9)에는 각각 적어도 한 개소 이상의 전기히터(11)를 설치하며,
    상기 난방용 수조(3)와 축열조(6)에는 각각 온도감지센서(21)가 설치하되, 이들은 난방용 수조(3) 외부에 부착되며 상기 전기히터(11)를 제어하는 컨트롤박스(22)와 전기적으로 연결하여 난방용 수조(3)내의 용수나 축열조(6)내의 축열물질(5)이 일정 온도 이상에서 전기히터(11)를 OFF시키고 일정온도 이하에서는 전기히터(11)를 ON시키도록 한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축열조(6)에 형성되는 공기유로(7)와 용수이동구멍(10)은 단면을 장공으로 형성하여 흡열 및 방열이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 난방용 수조(3)의 상측과 상부 공기실(8)에는 각각 내부 압력을 외부로 배출할 수 있는 감압밸브(12)(13)를 설치한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 난방용 수조(3)의 내부 상측으로는 축열조(6)의 양측으로 축열조(6)와 근접하는 위치에 공기배출밸브(17)가 배관된 2개의 온수조(15)(15')를 설치하여 연결관체(16)로 연결 구성하되,
    상기 일측 온수조(15)에는 냉수공급관(18)을 배관하고, 타측 온수조(15')에는 온수공급관(19)을 배관한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연결관체(16)는 축열조(6)와 근접하는 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 연결관체(16)는 축열조(6) 내부를 통과되게 구성한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
KR20-2003-0009708U 2003-03-31 2003-03-31 축열물질을 이용한 전기보일러 KR200316469Y1 (ko)

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KR20-2003-0009708U KR200316469Y1 (ko) 2003-03-31 2003-03-31 축열물질을 이용한 전기보일러

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101109115B1 (ko) * 2009-05-22 2012-02-14 송주만 상변화물질이 충전된 이중 파형통을 이용한 축열식 보일러
KR101589417B1 (ko) 2015-09-08 2016-01-27 백진순 열매체유와 축열물질을 이용한 온수 가열장치
KR20170029959A (ko) 2015-09-08 2017-03-16 백진순 열매체유와 축열물질을 이용한 복합 온수 가열장치
KR20210012392A (ko) * 2019-07-25 2021-02-03 최승호 공기 축열식 보일러
KR102428610B1 (ko) * 2021-09-13 2022-08-05 김경곤 녹여 응고된 소금을 열매체로 이용한 온열기

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