KR200406993Y1 - Electric boiler using carbon fiber heater - Google Patents

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KR200406993Y1 KR2020050032176U KR20050032176U KR200406993Y1 KR 200406993 Y1 KR200406993 Y1 KR 200406993Y1 KR 2020050032176 U KR2020050032176 U KR 2020050032176U KR 20050032176 U KR20050032176 U KR 20050032176U KR 200406993 Y1 KR200406993 Y1 KR 200406993Y1
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Abstract

본 고안은 직각 육면체 모양으로 이루어진 커버 하우징과; 상기 커버 하우징 내에 내장된 이너 하우징과; 상기 이너 하우징 내부 바닥에 설치된 직각 육면체 모양의 히터 하우징과, 상기 히터 하우징에 내장되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터로 이루어진 탄소섬유 히터 유닛과; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터 유닛에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와; 상기 탄소섬유 히터 유닛 상측에 사각형 모양으로 감긴 모양으로 설치되며, 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 수관을 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터 전기 보일러를 제공한다.The present invention is a cover housing made of a rectangular hexahedral shape; An inner housing embedded in the cover housing; A carbon fiber heater unit comprising a rectangular hexahedral heater housing installed at an inner bottom of the inner housing, and a carbon fiber heater built in the heater housing to generate heat by power supplied from the outside; A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater unit; It is installed in a shape wound in a square shape on the upper side of the carbon fiber heater unit, and provides a carbon fiber heater electric boiler, characterized in that it comprises a water pipe through which the water transferred from the heat medium oil conducts.

탄소섬유 히터, 보일러 Carbon Fiber Heaters, Boilers

Description

탄소섬유 히터 전기 보일러{ELECTRIC BOILER USING CARBON FIBER HEATER}Carbon Fiber Heater Electric Boiler {ELECTRIC BOILER USING CARBON FIBER HEATER}

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러의 절개 사시도,1 is a cutaway perspective view of a carbon fiber heater electric boiler according to a preferred embodiment of the present invention,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러의 내부 구성도. Figure 2 is an internal configuration of a carbon fiber heater electric boiler according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 커버 하우징 120 : 이너 하우징110: cover housing 120: inner housing

130 : 탄소섬유 히터 유닛 140 : 열매체유130: carbon fiber heater unit 140: heat medium oil

150 : 수관 160 : 수온 센서150: water pipe 160: water temperature sensor

170 : 열매체유 온도 센서 180 : 열매체유 유량 센서170: heat medium oil temperature sensor 180: heat medium oil flow sensor

본 고안은 전기 보일러에 관한 것으로서, 특히 탄소섬유 히터를 내장한 전기 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to an electric boiler, and more particularly to an electric boiler containing a carbon fiber heater.

통상적으로, 전기 보일러는 급수원으로부터 공급된 물을 저장하는 대용량의 저장 탱크 및 상기 저장 탱크 내부에 수용된 물을 가열하는 전기 히터가 구비되어 저장 탱크 내에서 가열된 물을 건물의 난방 용수나 생활 온수로 공급하는 장치로서, 가스 보일러나 기름 보일러에 비해 구조가 간단하고 과열의 위험이 상대적으로 낮으면서도 고효율을 얻을 수 있어 널리 사용되고 있다. Typically, the electric boiler is provided with a large storage tank for storing the water supplied from the water supply source and an electric heater for heating the water contained in the storage tank to heat the water heated in the storage tank to the building's heating water or domestic hot water. As a device to supply a furnace, the structure is simpler than a gas boiler or an oil boiler, and a high efficiency can be obtained with a relatively low risk of overheating.

상기 전기 보일러의 전기 히터로는 보통 시즈 히터(Sheath Heater)가 사용된다. 상기 시즈 히터는 금속재질의 보호관체 내부에 전열선을 코일 모양으로 내장하고 절연분말을 넣어 구성한 발열체이다. As the electric heater of the electric boiler, a sheath heater is usually used. The sheath heater is a heating element in which a heating wire is built in a coil shape and an insulating powder is inserted into a protective tube made of a metal material.

그러나, 종래의 시즈 히터를 사용한 전기 보일러는 좁은 발열 면적에서 고온 발열이 이루어져야 하므로 직접 물을 가열할 수 밖에 없어 열전달 손실이 발생하며, 높은 온도차 및 시즈 히터 표면의 이물질 부착에 따른 열손실이 크다. 또한, 상기 시즈 히터 내부의 전열선이 과열되어 수명이 짧으며, 사용 조건에 따라 다르긴 하지만 1 ~ 2년 안에 50 ~ 60%의 효율 저하를 낳기도 하는 문제점이 있었다. However, the electric boiler using the conventional sheath heater has to heat the water directly because the high temperature heat should be made in a narrow heat generating area, the heat transfer loss occurs, the heat loss due to the high temperature difference and foreign matter adhered to the sheath heater surface. In addition, the heating wire inside the sheath heater is overheated, the service life is short, and depending on the use conditions, there was a problem that the efficiency is reduced by 50 to 60% within 1 to 2 years.

그에 따라 본원 출원인은 종래 전기 보일러의 문제점을 해결하기 위하여 특허출원번호 제2004-57866호 "탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러"를 통해 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러를 제시한 바 있으며, 보다 높은 열효율을 가진 전기 보일러 기술 개발이 요구되고 있다. Accordingly, the present applicant has proposed an electric boiler using a carbon fiber heater through Patent Application No. 2004-57866 "Electric boiler using a carbon fiber heater" in order to solve the problem of the conventional electric boiler, the higher thermal efficiency Development of electric boiler technology is required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안의 목적은 전기 소모 및 열손실을 최소화하여 보다 높은 열효율을 가진 탄소섬유 히터 전기 보일러를 제공하는데 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a carbon fiber heater electric boiler with higher thermal efficiency by minimizing electricity consumption and heat loss.

본 고안의 다른 목적은 별도의 순환 펌프없이 자연 대류를 이용한 탄소섬유 히터 전기 보일러를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber heater electric boiler using natural convection without a separate circulation pump.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 직각 육면체 모양으로 이루어진 커버 하우징과; 상기 커버 하우징 내에 내장된 이너 하우징과; 상기 이너 하우징 내부 바닥에 설치된 직각 육면체 모양의 히터 하우징과, 상기 히터 하우징에 내장되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터로 이루어진 탄소섬유 히터 유닛과; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터 유닛에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와; 상기 탄소섬유 히터 유닛 상측에 사각형 모양으로 감긴 모양으로 설치되며, 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 수관을 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터 전기 보일러를 제공한다.The present invention to achieve the above object is a cover housing made of a rectangular hexahedron shape; An inner housing embedded in the cover housing; A carbon fiber heater unit comprising a rectangular hexahedral heater housing installed at an inner bottom of the inner housing, and a carbon fiber heater built in the heater housing to generate heat by power supplied from the outside; A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater unit; It is installed in a shape wound in a square shape on the upper side of the carbon fiber heater unit, and provides a carbon fiber heater electric boiler, characterized in that it comprises a water pipe through which the water transferred from the heat medium oil conducts.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러의 절 개 사시도이고, 도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러의 내부 구성도이다. 1 is a cutaway perspective view of a carbon fiber heater electric boiler according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is an internal configuration of the carbon fiber heater electric boiler according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러(100)는 커버 하우징(110), 이너 하우징(120), 탄소섬유 히터 유닛(130), 열매체유(140) 및 수관(150)을 포함하며, 수온 센서(160), 열매체유 온도 센서(170), 열매체유 유량 센서(180)를 추가로 구비한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the carbon fiber heater electric boiler 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a cover housing 110, an inner housing 120, a carbon fiber heater unit 130, and a heat medium oil ( 140) and a water pipe 150, and further includes a water temperature sensor 160, heat medium oil temperature sensor 170, heat medium oil flow rate sensor 180.

(1) 커버 하우징(Cover Housing)(1) Cover Housing

상기 커버 하우징(110)은 이너 하우징(110)을 보호하고, 열의 유출을 막는 외장 구조물이다. The cover housing 110 is an exterior structure that protects the inner housing 110 and prevents leakage of heat.

상기 커버 하우징(110)은 직각 육면체 모양으로 이루어진다. The cover housing 110 has a rectangular hexahedron shape.

(2) 이너 하우징(Inner Housing)(2) Inner Housing

상기 이너 하우징(120)은 열매체유 저장 수단으로서, 축열조 역할을 하는 구조물이다. The inner housing 120 is a structure that serves as a heat storage tank as a heat medium oil storage means.

상기 이너 하우징(120)은 커버 하우징(110) 내에 내장되며, 직각 육면체 모양으로 구성한다. The inner housing 120 is embedded in the cover housing 110 and is configured in a rectangular hexahedron shape.

상기 이너 하우징(120)은 직각 육면체 모양으로 이루어져 발열 면적이 넓으므로, 열효율을 높이는 작용을 한다. Since the inner housing 120 has a rectangular hexahedron shape and a wide heat generating area, the inner housing 120 serves to increase thermal efficiency.

(3) 탄소섬유 히터 유닛(Carbon Fiber Heater Unit)(3) Carbon Fiber Heater Unit

상기 탄소섬유 히터 유닛(130)은 탄소섬유를 이용한 열발생 수단이다. The carbon fiber heater unit 130 is a heat generating means using carbon fiber.

상기 탄소섬유 히터 유닛(130)은 이너 하우징(120) 내부 바닥에 설치된 직각 육면체 모양의 히터 하우징(132)과, 상기 히터 하우징(120)에 내장되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터(134)로 이루어진다. The carbon fiber heater unit 130 is a rectangular hexahedral heater housing 132 installed on the inner bottom of the inner housing 120, and the carbon is built in the heater housing 120 to generate heat by the power supplied from the outside Made of a fiber heater 134.

상기 히터 하우징(132)은 직각 육면체 모양의 이너 하우징(120)과 부합하도록 직각 육면체 모양으로 구성함으로써 발열 면적 증가에 따른 열효율 상승 효고를 얻을 수 있다. The heater housing 132 may be configured to have a rectangular hexahedron shape so as to match the rectangular hexahedral inner housing 120 to obtain a thermal efficiency increase effect according to an increase in heat generation area.

상기 탄소섬유 히터(134)의 탄소섬유 배열 형태는 지그재그형, 코일형, 적층형 등 다양하게 구현할 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유 히터(134)로는 단상/삼상 모두 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다. The carbon fiber arrangement of the carbon fiber heater 134 may be implemented in various ways such as zigzag type, coil type, and stacked type. In addition, as the carbon fiber heater 134, it is preferable to use a single phase / three phase.

(4) 열매체유(Heat Transfer Oil)(4) Heat Transfer Oil

상기 열매체유(140)는 이너 하우징(120) 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터 유닛(130)에서 발생한 열을 수관(150) 내부의 물로 전달하는 열전달 유체이다. The heat medium oil 140 is a heat transfer fluid filled in the inner housing 120 to transfer heat generated from the carbon fiber heater unit 130 to water in the water pipe 150.

상기 열매체유(140)는 물에 비해 비열과 비등점이 매우 높아 많은 열량을 저장/전달한다. The heat medium oil 140 stores and delivers a large amount of heat due to its very high specific heat and boiling point.

또한, 상기 열매체유(140)는 물과 달리 증기압이 발생하지 않아 안전하며, 100℃까지만 가열할 수 있는 물과 달리 300℃ 이상의 고온까지 가열할 수 있다. In addition, unlike the water, the heat medium oil 140 is safe because no steam pressure is generated, and unlike the water, which can only be heated up to 100 ° C., it can be heated to a high temperature of 300 ° C. or more.

(5) 수관(Water Pipe)(5) Water Pipe

상기 수관(150)은 열매체유(140)로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 통로이다. The water pipe 150 is a passage through which water received heat from the heat medium oil 140 conducts.

상기 수관(150)은 탄소섬유 히터 유닛(130) 상측에 설치되며, 특히 사각형 모양으로 감긴 모양으로 설치된다. The water pipe 150 is installed on the upper side of the carbon fiber heater unit 130, in particular installed in a shape wound in a square shape.

상기 수관(150)은 발열체인 탄소섬유 히터 유닛(130) 상부에 설치됨으로써, 가열된 열매체유(140)의 자연 대류에 의해 열을 효율적으로 전달받음으로써, 열효율을 극대화할 수 있는 효과를 얻는다. The water pipe 150 is installed on the carbon fiber heater unit 130 that is a heating element, thereby efficiently receiving heat by natural convection of the heated heat medium oil 140, thereby obtaining an effect of maximizing thermal efficiency.

또한, 상기 수관(150)은 충분히 길게 설치함으로써 열매체유(140)와의 접촉 면적을 넓혀 열전달 효과를 극대화하도록 한다. In addition, the water pipe 150 is installed long enough to maximize the heat transfer effect by widening the contact area with the heat medium oil (140).

상기 수관(150)의 권취수 및 높이는 탄소섬유 히터 유닛(130)의 열량 등을 고려하여 결정한다. The number of windings and the height of the water pipe 150 are determined in consideration of the heat amount of the carbon fiber heater unit 130 and the like.

상기 수관(150)은 열손실을 줄이기 위해 외주면이 상호 접촉하도록 권취하는 것이 바람직하다. The water pipe 150 is preferably wound so that the outer peripheral surface is in contact with each other to reduce heat loss.

(6) 센서부(Sensor Portion)(6) Sensor Portion

상기 수온 센서(160)는 수관(150) 내부를 도통하는 물의 온도를 감지하는 센서이다. 상기 수온 센서(160)는 수관(150)의 입구와 출구에 각각 설치된다. The water temperature sensor 160 is a sensor for sensing the temperature of the water conducting inside the water pipe 150. The water temperature sensor 160 is installed at the inlet and the outlet of the water pipe 150, respectively.

상기 열매체유 온도 센서(170)는 열매체유(140)의 온도를 감지하는 센서이다. 상기 열매체유 온도 센서(170)는 이너 하우징(120) 일측에 설치된다. The heat medium oil temperature sensor 170 is a sensor for sensing the temperature of the heat medium oil 140. The heat medium oil temperature sensor 170 is installed at one side of the inner housing 120.

상기 열매체유 유량 센서(180)는 열매체유의 잔류량을 감지하는 센서이다. 상기 열매체유 유량 센서(180)는 이너 하우징(120) 일측에 설치된다. The heat medium oil flow sensor 180 is a sensor for detecting a residual amount of heat medium oil. The heat medium oil flow sensor 180 is installed at one side of the inner housing 120.

<실험예>Experimental Example

각각 동일한 전력 4.8KW의 탄소섬유 히터를 종래의 전기 보일러(본원 출원인에 의해 출원된 특허출원번호 제2004-57866호 "탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러"에 개시된 것과 동일한 모델)와 본 고안인 탄소섬유 히터 전기 보일러에 장착한 후 50ℓ의 열매체유를 가열하여 발열 속도(20℃를 100℃까지 올리는데 소요된 시간)와 열효율을 비교한 결과, 아래 표와 같은 결과를 얻었다. A carbon fiber heater with a power of 4.8 kW each having the same power as a conventional electric boiler (same model as disclosed in Patent Application No. 2004-57866 "Electric Boiler Using Carbon Fiber Heater" filed by the present applicant) and the carbon fiber of the present invention 50 L heat medium oil was heated after being installed in a heater electric boiler to compare the exothermic rate (time required to raise 20 ° C. to 100 ° C.) and thermal efficiency. The results are as shown in the following table.

구분division 발열 속도Fever rate 열효율Thermal efficiency 실시예Example 28분28 minutes 85%85% 비교예Comparative example 22분22 minutes 91%91%

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러는 종래의 탄소섬유 히터를 이용한 전기 보일러에 비해 발열 속도(10 ~ 15%) 및 열효율(5 ~ 10%) 개선 효과가 있다.As described above, the carbon fiber heater electric boiler according to the embodiment of the present invention has an effect of improving the heat generation rate (10 to 15%) and thermal efficiency (5 to 10%) as compared to the electric boiler using the conventional carbon fiber heater.

또한, 본 고안의 실시예에 따른 탄소섬유 히터 전기 보일러는 순환 펌프에 의한 강제 순환이 아니라 열매체유의 자연 대류 현상을 이용함으로써 순환 펌프에 소비되던 전기를 절약할 수 있는 효과가 있다. In addition, the carbon fiber heater electric boiler according to the embodiment of the present invention has the effect of saving the electricity consumed in the circulation pump by using the natural convection phenomenon of the heat medium oil rather than forced circulation by the circulation pump.

Claims (3)

직각 육면체 모양으로 이루어진 커버 하우징과;A cover housing formed of a right angle cube; 상기 커버 하우징 내에 내장된 이너 하우징과;An inner housing embedded in the cover housing; 상기 이너 하우징 내부 바닥에 설치된 직각 육면체 모양의 히터 하우징과, 상기 히터 하우징에 내장되어 외부로부터 공급된 전원에 의해 열을 발생하는 탄소섬유 히터로 이루어진 탄소섬유 히터 유닛과;A carbon fiber heater unit comprising a rectangular hexahedral heater housing installed at an inner bottom of the inner housing, and a carbon fiber heater built in the heater housing to generate heat by power supplied from the outside; 상기 이너 하우징 내에 충진되어 상기 탄소섬유 히터 유닛에서 발생한 열을 전달하는 열매체유와;A heat medium oil filled in the inner housing to transfer heat generated from the carbon fiber heater unit; 상기 탄소섬유 히터 유닛 상측에 사각형 모양으로 감긴 모양으로 설치되며, 상기 열매체유로부터 열을 전달받은 물이 도통하는 수관을 포함함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터 전기 보일러. The carbon fiber heater electric boiler is installed in a shape wound in a rectangular shape on the upper side of the carbon fiber heater unit, and the water pipe through which the water transferred from the heat medium oil conducts. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수관의 입구와 출구에는 각각 수관 내부를 도통하는 물의 온도를 감지하는 수온 센서를 구비함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터 전기 보일러. Carbon water heater electric boiler characterized in that the inlet and outlet of the water pipe is provided with a water temperature sensor for sensing the temperature of the water conducting inside the water pipe, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이너 하우징에는 열매체유의 온도를 감지하는 열매체유 온도 센서와 열매체유의 잔류량을 감지하는 열매체유 유량 센서를 구비함을 특징으로 하는 탄소섬유 히터 전기 보일러. The inner housing has a carbon fiber heater electric boiler comprising a heat medium oil temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium oil and a heat medium oil flow rate sensor for detecting the residual amount of the heat medium oil.
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