KR200327853Y1 - 축열식 전기 보일러 - Google Patents

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KR200327853Y1
KR200327853Y1 KR20-2003-0019222U KR20030019222U KR200327853Y1 KR 200327853 Y1 KR200327853 Y1 KR 200327853Y1 KR 20030019222 U KR20030019222 U KR 20030019222U KR 200327853 Y1 KR200327853 Y1 KR 200327853Y1
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Abstract

본 고안은 물보다 비열 및 비등점이 월등히 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 축열매체로 하는 축열식 전기 보일러에 관한 것으로, 별도의 열교환기 없이도 축열매체의 열을 효과적으로 이용하여 원활하게 난방용수 및 온수를 공급할 수 있도록 함으로써, 구조가 간단하여 제작 및 설치가 용이하고 제작비용 역시 절감할 수 있도록 된 축열식 전기 보일러를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제1온수탱크(106)와, 이 제1온수탱크(106)의 내부에 설치되며 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제2온수탱크(112)와, 상기 제1온수탱크(106)의 내부에 물에 잠기도록 설치되며 그 내부에는 열 저장을 위한 축열매체(102)가 충전된 축열탱크(108)와, 이 축열탱크(108)의 내부에 설치되며 외부의 전원에 연결되어 상기 축열매체(102)를 가열하는 전기히터(104)를 포함하며, 상기 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112) 중의 어느 하나는 난방수 공급관(121) 및 난방수 회수관(123)을 통해 난방용 배관에 연결되고, 다른 하나는 급수용 온수관(118)에 연결되며, 상기 축열탱크(108)는 그 일측이 상기 제2온수탱크(112) 내부에 삽입되어 제2온수탱크(112) 내부의 물과 접촉되도록 설치되고, 그 벽체는 내부에 단열층(108c)이 구비된 다층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 축열식 전기 보일러를 제공한다.

Description

축열식 전기 보일러 {A regenerative type electric boiler}
본 고안은 비열 및 비등점이 물보다 현저하게 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 축열매체로 하는 축열식 전기 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 축열매체의 열을 이용하여 외부에서 공급된 물을 가열하기 위한 별도의 열교환기가 필요 없는 간단한 구조로 이루어져 제작 및 설치가 용이하고 제작비용 역시 절감할 수 있도록 된 축열식 전기 보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 보일러는 급수원으로부터 공급된 물을 저장하는 대용량의 저장탱크 및 저장탱크 내부에 수용된 물을 가열하는 전기히터가 구비되어 저장탱크내에서 가열된 물을 건물의 난방용수나 생활용 온수로 공급하도록 된 것으로, 주로 전기요금이 싼 심야에 전기히터를 작동시켜 물을 가열한 후, 주간에는 심야에 가열된 물의 축열을 이용하여 난방용 배관 및 상수도 배관에 온수를 공급함으로써, 경제적으로 건물의 난방과 온수의 공급을 해결할 수 있다. 즉, 전기료가 싼 심야전력을 이용하여 발생된 열을 저장하여 낮시간 동안 난방 및 급수용 온수의 공급에 사용하는 것이다.
그런데, 이러한 축열식 전기 보일러는 비등점과 비열이 낮은 물을 이용하여 열을 저장하므로, 많은 양의 열을 저장하기 위해서는 상기 저장탱크가 매우 커야 되며, 따라서, 전기 보일러 자체의 크기도 대형화될 수밖에 없어 설치공간이 작은일반 가정에서는 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본원 고안 출원인은 전기히터에 의해 발생된 열을 저장하는 축열매체로서 일반적인 물보다 비열 및 비등점이 월등히 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 사용하여 저장탱크를 현저하게 소형화시킬 수 있도록 된 '전기보일러(대한민국 실용신안등록 제0247507호)'를 제시한 바 있으며, 그 내부 구성이 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 종래의 축열식 전기 보일러는, 내부에 물이 저장되는 외부탱크(6)와, 이 외부탱크(6)의 내부에 설치되며 그 내부에 열을 저장하는 축열매체(2)가 충전되고 중심부에는 외부 전원과 연결되어 상기 축열매체(2)를 가열하는 전기히터(4)가 구비된 내부탱크(8)와, 이 내부탱크(8)의 내부 일측에 설치되며 일측은 급수파이프(10)를 통해 급수원에 연결되고 그 타측은 온수파이프(18)를 통해 수도꼭지 등의 온수공급부에 연결된 제1열교환기(12)와, 상기 내부탱크(8)의 내부 타측에 설치되며 그 양측이 난방배관(16)에 연결된 제2열교환기(14)를 포함하여, 상기 전기히터(4)의 작동에 따라 축열매체(2)에 축적된 열을 제1 및 제2열교환기(12, 14)를 통해 전달하여 급수용 온수와 난방용수를 공급할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 축열매체(2)로 열처리용 오일이나 염욕용 솔트 등을 사용함으로써, 특히, 바람직하게는 소정 용도로 사용된 후 폐기 처리될 것들을 사용함으로써, 저렴한 심야전기를 이용하여 경제적으로 생활 및 난방용 온수공급이 가능할 뿐 아니라, 상기 축열매체(2)의 높은 비등점과 비열을 이용하여 전기 보일러의 사이즈를 줄일 수 있고, 폐기 처리될 재료를 축열매체(2)로 활용하여 환경오염을 줄일 수 있는 등의 우수한 효과를 구현할 수 있게 되는 것이다.
그러나, 상기한 전기 보일러는 급수용 온수를 공급하기 위한 제1열교환기(12)와 난방수를 공급하기 위한 제2열교환기(14)가 각각 구비되고 그에 따른 내부배관도 각각 설치되어야 하기 때문에, 그 구조가 복잡하여 제작 및 설치에 상대적으로 많은 노력이 소요되며, 일반적으로 열교환기는 소재 및 구조적 특성으로 인해 제작비용이 높기 때문에 보일러 전체의 제조비용 역시 높아지게 되는 문제점이 있었다.
본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 물보다 비열 및 비등점이 월등히 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 축열매체로 하는 축열식 전기 보일러에 있어서, 별도의 열교환기 없이도 축열매체의 열을 효과적으로 이용하여 원활한 난방용수 및 온수 공급이 이루어지도록 함으로써, 구조가 간단하여 제작 및 설치가 용이하고 제작비용 역시 절감할 수 있도록 된 축열식 전기 보일러를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 축열식 전기 보일러의 내부 구성도
도 2는 본 고안에 따른 축열식 전기 보일러의 일실시예를 도시한 내부 구성도
도 3은 본 고안에 따른 축열식 전기 보일러의 다른 실시예를 도시한 내부 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102 : 축열매체 104 : 전기히터
106 : 제1온수탱크 108 : 축열탱크
110 : 입수관 112 : 제2온수탱크
118 : 급수용 온수관 120 : 보조온수탱크
121 : 난방수 공급관 123 : 난방수 회수관
124 : 밸브 141 : 교반기
본 고안에 따르면, 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제1온수탱크(106)와, 이 제1온수탱크(106)의 내부에 설치되며 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제2온수탱크(112)와, 상기 제1온수탱크(106)의 내부에 물에 잠기도록 설치되며 그내부에는 열 저장을 위한 축열매체(102)가 충전된 축열탱크(108)와, 이 축열탱크(108)의 내부에 설치되며 외부의 전원에 연결되어 상기 축열매체(102)를 가열하는 전기히터(104)를 포함하며, 상기 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112) 중의 어느 하나는 난방수 공급관(121) 및 난방수 회수관(123)을 통해 난방용 배관에 연결되고, 다른 하나는 급수용 온수관(118)에 연결되며, 상기 축열탱크(108)는 그 일측이 상기 제2온수탱크(112) 내부에 삽입되어 제2온수탱크(112) 내부의 물과 접촉되도록 설치되고, 그 벽체는 내부에 단열층(108c)이 구비된 다층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 축열식 전기 보일러가 제공된다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 축열탱크(108)의 내부에 축열매체(102)에 잠기도록 설치되며 모터(132)에 연결되어 그 회전에 따라 축열매체(102)를 강제 순환시키는 교반기(141)를 더 포함하는 축열식 전기 보일러가 제공된다.
상술한 본 고안의 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 축열식 전기 보일러의 일실시예 구성을 도시한 내부 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 축열식 전기 보일러는 축열매체(102)를 이용하여 전기히터(104)에 의해 발생된 열을 저장하고, 이 축열매체(102)에 저장된열을 이용하여 난방을 하거나 급수용 온수를 공급할 수 있도록 된 것은 종래의 전기 보일러와 동일하다. 이때, 상기 축열매체(102)로는 염욕용 솔트나 열처리용 오일 또는 차량의 엔진오일을 이용한다. 이러한 염욕용 솔트나 열처리용 오일 및 차량용 엔진오일은 보일러에서 사용하는 물에 비해, 비열과 비등점이 매우 높아, 적은 양으로도 매우 많은 열량을 저장할 수 있을 뿐 아니라, 고온으로 가열하여도, 체적의 변화가 적고, 증기가 매우 적게 발생되는 특징이 있다. 또한, 이 축열매체(102)로 사용되는 솔트나 오일은 산업용으로 사용된 후 폐기처리될 폐오일이나 폐솔트를 사용하여도 동일한 효과를 낼 수 있다.
그리고, 상기 전기 보일러는 입수관(110)을 통해 상수도 등의 외부 급수원과 연결된 제1온수탱크(106)와, 이 제1온수탱크(106)의 내측 저부에 설치되며 상기 입수관(110)에 연결된 제2온수탱크(112)와, 상기 제1온수탱크(106)의 내부에 수용된 물에 잠기도록 설치되며 그 내부에는 상기 축열매체(102)가 충전된 축열탱크(108)와, 이 축열탱크(108)의 중심부에 직립 설치된 전기히터(104)와, 상기 축열매체(102)에 잠기도록 축열탱크(108)의 일측에 설치되며 모터(132)에 의해 구동되는 교반기(141)로 구성된다.
본 실시예는, 예시적으로, 상기 제1온수탱크(106)가 난방용수를, 상기 제2온수탱크(112)가 급수용 온수를 공급하도록 구성된 것으로, 상기 제1온수탱크(106)의 소정 위치에는 건물의 난방용 배관에 연결되는 난방수 공급관(121) 및 난방수 회수관(123)이 연결 설치되고, 상기 제2온수탱크(112)에는 급수용 온수관(118)이 연결되며, 경우에 따라서는 상기 제1온수탱크(106)가 급수용 온수를 공급하고 상기 제2온수탱크(112)가 난방용수를 공급하도록 구성될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 상기 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112)는 그 벽체를 통한 열전달이 가급적 차단되도록 단열구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 입수관(110)은 제1온수탱크(106) 내부로 진입 설치되며, 일측은 제2온수탱크(112)에 연결되어 급수용 온수로 사용될 물을 공급할 수 있도록 구성됨과 동시에, 그 중간부에 상기 제1온수탱크(106) 내부 공간으로 개방되는 별도의 밸브(124)가 더 구비되어 제1온수탱크(106)에 난방용수로 공급될 물을 공급하도록 구성된다. 이때, 상기 밸브(124)에는 제1온수탱크(106) 내부의 수위를 조절하는 플로터(126)가 장착되어 제1온수탱크(106) 내부의 수위가 낮아지면 자동으로 상기 밸브(124)가 개방되어 제1온수탱크(106)에 물이 공급되도록 구성된다.
또한, 상기 제1온수탱크(106)의 외부에는 제2온수탱크(112)와 연결 설치되어 다량의 온수가 필요할 때 신속한 공급이 가능하도록 제2온수탱크(112)에서 가열된 급수용 온수를 저장하는 보조온수탱크(120)가 구비된다.
상기 축열탱크(108)는 그 하측 일부가 상기 제2온수탱크(112)의 내부에 삽입되어 제2온수탱크(112) 내부의 물과 접촉되도록 설치되고, 그 벽체는 내부용기(108a)와 외부용기(108b) 사이에 단열층(108c)이 구비된 다층구조로 이루어진다. 상기 내부용기(108a) 및 외부용기(108b)는 내부식성 금속 또는 도장이나 코팅에 의해 내부식 처리된 금속 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 단열층(108c)은 석고보드 등의 단열재로 이루어질 수도 있고, 공기층으로 이루어질 수도 있다.
상기 전기히터(104)는 전기 요금이 저렴한 심야에 작동되어 상기축열매체(102)를 가열함으로써 상기 축열매체(102)에 가급적 많은 양의 열이 저장되도록 하는 것으로, 본 실시예에서는 봉 형상으로 이루어져 상기 축열탱크(108)의 상측에서 제1온수탱크(106)의 외부로 연장된 삽입관(128)을 통해 축열탱크(108)의 내부에 삽입 설치되며, 상기 삽입관(128)의 외측 단부에는 축열탱크(108) 내부와 외부를 연통시키는 동시에 축열매체(102)의 유증기를 포집하는 유증기필터(130)가 착탈 가능하게 장착된다. 이에 따라, 상기 유증기필터(130)를 개폐하여 전기히터(104)를 보수하거나 축열탱크(108)에 축열매체(102)를 보충할 수 있음은 물론이고, 축열매체(102)의 가열에 따른 열팽창에 의해 축열탱크(108)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때, 상기 유증기필터(130)에 의해 유증기가 걸러지므로 축열매체(102)의 누출도 방지된다.
또한, 상기 전기히터(104)의 일측에는 축열매체(102)의 온도를 감지하는 온도센서(131)가 연결 설치되며, 감지된 온도에 따라 전기히터(104)로 공급되는 전원이 온/오프되어 축열매체(102)가 적정 온도로 가열되도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 축열식 전기 보일러의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
전기료가 싼 심야시간에 상기 전기히터(104)가 작동되어 축열탱크(108)에 수용된 축열매체(102)에 가급적 많은 양의 열이 저장된다. 이와 같이 축열매체(102)에 저장된 열은 축열탱크(108)의 벽체를 통해 지속적으로 전달되어 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112)에 수용된 물이 각각 용도에 맞는 온도로 가열된다. 이때, 축열탱크(108)의 단열층(108c)에 의해 열전달이 적절하게 지연되므로, 제1 및 제2온수탱크(106, 112) 내부에 수용된 물의 과열이 방지된다. 또한, 상기 교반기(141)에 의해 축열매체(102)가 지속적으로 순환되므로, 전기히터(104)의 작동이나 외부로의 열전달이 이루어져도 축열매체(102)의 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있게 된다.
상기 제1온수탱크(106)에서 가열된 물은 난방수 공급관(121)을 통해 난방배관으로 공급되어 건물의 난방용수로 이용되고, 제2온수탱크(112)에서 가열된 물은 급수용 온수관(118)을 통해 주방이나 욕실 등으로 공급되어 소정 용도의 생활온수로 이용된다. 또한, 급수용 온수의 경우에는 단시간에 고온의 물이 다량으로 필요한 경우가 많으므로, 제2온수탱크(112)에서 적절하게 가열된 물은 보조온수탱크(120)로 이송되어 온수의 신속한 공급이 가능하도록 저장되며, 난방용수의 경우에는 급하게 고온의 온수가 필요한 경우가 거의 없으므로, 상기 축열탱크(108)로부터 전달된 열에 의해 서서히 가열된 제1온수탱크(106) 내부의 물을 충분히 난방용수로 사용될 수 있게 된다. 더욱이, 본 고안의 전기 보일러는 물보다 비열 및 비등점이 월등히 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 축열매체(102)로 사용하므로, 가열된 상태의 축열매체(102)의 온도 및 저장 열량이 물을 축열매체로 사용하는 경우보다 월등하게 높아지게 되어 별도의 열교환기 없이도 축열탱크(108) 내부에서 외부로의 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있는 것이다.
따라서, 본 고안의 축열식 전기 보일러는 축열매체(102)의 열을 전달하기 위한 별도의 열교환기가 필요 없도록 구성되었으므로, 종래에 비해 매우 간단한 구조로 이루어져 제작 및 설치가 용이하고 제작비용 역시 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 축열탱크(108)의 구성에 있어서, 보일러가 사용되는 환경에 따라, 제1온수탱크(106)에 수용된 물에 접촉되는 부분과 제2온수탱크(112)에 수용된 물에 접촉되는 부분의 면적, 열전도율 등을 다르게 하여 각 탱크(106, 112)에 저장되는 온수의 온도 차이를 조절할 수 있다.
그리고, 본 고안의 전기 보일러에서 상기 축열매체(102)로 사용되는 오일이나 솔트는 대략 200~500℃ 정도로 가열되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 축열탱크(108)에 하나의 전기히터(104)만을 장착하여 축열매체(102)를 가열하도록 된 것을 예시하였으나, 공장 등에서 사용하는 산업용 보일러와 같이 다량의 온수가 필요한 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 축열탱크(108)에 복수개의 전기히터(104)를 장착한 구조로 이루어질 수도 있다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 축열탱크(108)에 충전되는 축열매체(102)로 물보다 비열 및 비등점이 월등히 높은 열처리용 오일, 염욕용 솔트, 자동차 엔진오일 등을 사용하고, 이 축열매체(102)에 저장된 열이축열탱크(108)의 벽체를 통해 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112) 내부로 전달되어 각 탱크(106, 112)에 수용된 물을 급수용 온수 및 난방용수로 공급할 수 있도록 구성함으로써, 물의 가열을 위한 별도의 열교환기가 필요 없는 간단한 구조로 이루어져 제작 및 설치가 용이하고 제작비용 역시 절감할 수 있도록 된 축열식 전기 보일러를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제1온수탱크(106)와, 이 제1온수탱크(106)의 내부에 설치되며 입수관(110)을 통해 급수원에 연결된 제2온수탱크(112)와, 상기 제1온수탱크(106)의 내부에 물에 잠기도록 설치되며 그 내부에는 열 저장을 위한 축열매체(102)가 충전된 축열탱크(108)와, 이 축열탱크(108)의 내부에 설치되며 외부의 전원에 연결되어 상기 축열매체(102)를 가열하는 전기히터(104)를 포함하며, 상기 제1온수탱크(106) 및 제2온수탱크(112) 중의 어느 하나는 난방수 공급관(121) 및 난방수 회수관(123)을 통해 난방용 배관에 연결되고, 다른 하나는 급수용 온수관(118)에 연결되며, 상기 축열탱크(108)는 그 일측이 상기 제2온수탱크(112) 내부에 삽입되어 제2온수탱크(112) 내부의 물과 접촉되도록 설치되고, 그 벽체는 내부에 단열층(108c)이 구비된 다층구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 축열식 전기 보일러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축열탱크(108)의 내부에 축열매체(102)에 잠기도록 설치되며 모터(132)에 연결되어 그 회전에 따라 축열매체(102)를 강제 순환시키는 교반기(141)를 더 포함하는 축열식 전기 보일러.
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