KR200412472Y1 - 이중 스팀가열식 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열효율을 높이고 에너지를 절약할 수 있는 난방 및 온수공급용 스팀 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상하길이는 길고 좌우폭이 좁은 직육면체형으로 내측 하부에는 물가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있고 하단부에서 1/5 ~ 1/4 높이의 일측벽면에는 수위감지센서가 구비되어 있어 상기 물가열용전기히터로 수위감지센서까지 저장된 물을 가열하여 수증기를 발생시키도록 되어 있으며 내측 가운데부분에는 스팀가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있어 상기 물가열용전기히터에 의해 발생된 수증기를 2차적으로 고온 고압으로 가열하도록 되어 있고 내측 상부에는 코일형의 열교환배관이 횡방향으로 길게 배관되어 있어 고온 고압으로 가열된 수증기에 의해 내부의 순환수가 빠르게 고온으로 가온되도록 되어 있는 스팀가열통과, 상기 스팀가열통의 상부에 연설되어 있고 상기 열교환배관과 연결되어 있어 가열된 순환수가 일시 저장된 상태에서 상부 일측에 구비된 온수배출관을 통해 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 온수저장통으로 구성된 것을 특징으로 하는 이중 스팀가열식 전기보일러에 관한 것이다.

이중 스팀가열식 전기보일러, 스팀가열통, 온수저장통, 물가열용전기히터, 스팀가열용전기히터, 금속보강대

Description

이중 스팀가열식 전기보일러{An electric boiler for a double steam-heating}

도 1은 본 고안에 따른 이중 스팀가열식 전기보일러의 사시개략도

도 2는 본 고안에 따른 이중 스팀가열식 전기보일러의 종단면 개략도

도 3은 도 2의 A-A'선의 단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1. 이중 스팀가열식 전기보일러 2. 스팀가열통

3. 물가열용전기히터 4. 수위감지센서

5. 스팀가열용전기히터 6. 열교환배관

7a, 7b. 금속보강대 8. 순환수유입관

9. 고정편 10. 보충수공급관

11a, 11b. 밸브 12. 스팀안전변

13. 압력계 14. 스팀온도감지센서

15. 온수저장통 16. 온수배출관

17. 기포배출장치 18. 칸막이

19. 온수온도감지센서 20. 단열층

본 고안은 열효율을 높이고 에너지를 절약할 수 있는 난방 및 온수공급용 스팀 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 저장된 물을 다수개의 전기히터로 가열하여 고온의 수증기를 발생시키고 고온의 수증기로 순환수가 순환되는 열교환배관을 가열하여 온수를 발생시키며 가온된 온수를 온수저장통에 일시 저장하여 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 스팀가열식 전기보일러에 있어서, 전체적으로 상하길이는 길고 좌우폭이 좁은 직육면체형으로 내측 하부에는 물가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있고 하단부에서 1/5 내지 1/4 높이의 일측 벽면에는 수위감지센서가 구비되어 있어 상기 물가열용전기히터로 상기 수위감지센서까지 저장된 물을 가열하여 수증기를 발생시키도록 되어 있으며 내측 가운데부분에는 스팀가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있어 상기 물가열용전기히터에 의해 발생된 수증기를 2차적으로 고온 고압으로 가열하도록 되어 있고 내측 상부에는 코일형의 열교환배관이 횡방향으로 길게 배관되어 있어 고온 고압으로 가열된 수증기에 의해 내부의 순환수가 빠르게 고온으로 가온되도록 되어 있는 스팀가열통과, 상기 스팀가열통의 상부에 연설되어 있고 상기 열교환배관과 연결되어 있어 가열된 순환수가 일시 저장된 상태에서 상부 일측에 구비된 온수배출관을 통해 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 온수저장통으로 구성된 것을 특징으 로 하는 이중 스팀가열식 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 전기보일러는 급수원으로부터 공급된 물을 저장하는 대용량의 저장탱크와 상기 저장탱크 내부에 저장, 순환되는 물을 전기에 의해 발열되는 전기히터로 직·간접적으로 가열하도록 되어 있으며, 상기 저장탱크 내에서 가열된 물을 난방배관과 난방펌프 등으로 건물의 난방용수나 생활용 온수로 공급하여 사용하도록 되어 있는 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 낮 시간 동안 난방 및 급수용 온수의 공급에 사용하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 일반적인 전기보일러는 비등점과 비열이 낮은 물을 이용하여 축열식으로 열을 저장하므로 많은 양의 열을 저장하기 위해서는 상기 저장탱크가 매우 커야 되고, 전기 보일러 자체의 크기도 대형화 될 수밖에 없어 설치공간이 작은 장소에서는 사용하기 어려운 문제점이 있었으며, 또한, 전기히터로 대형의 저장탱크에 저장된 난방수를 직접 가열하는 방식의 전기보일러는 전열소모가 매우 클 뿐 아니라 난방이 이루어지기까지 걸리는 소요시간이 너무 길고, 반면에 열교환을 통해 난방수를 간접적으로 가열하는 방식은 직접 가열방식에 비해 전력소모는 적지만 가열효과가 비교적 낮고 구성이 복잡하여 제품단가 및 그에 따른 유지보수비가 상승되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 개선하고자 본 출원인에 의해 출원 등록된 실용신안등록 제 0364727호에서는 「 저장탱크 내부에 저장된 물을 다수개의 전기히터로 가열하여 고온의 수증기를 다량 발생시키도록 되어 있는 스팀발생부와, 상기 스팀발생부의 상부에 일체로 연통 설치되어 있으며 내부에는 고온의 수증기에 의해 가열되는 원추형의 열교환배관이 구비되어 있고 상기 열교환배관의 상부에는 온수저장통이 연설된 스팀가열부로 구성되어 있어 상기 스팀발생부에서 지속적으로 발생된 고온의 수증기로 원추형의 열교환배관 내부를 순환하는 물을 가온시켜 온수저장통에 저장하고 저장된 온수를 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스팀가열식 전기보일러. 」가 개시되었으나, 상기 스팀가열식 전기보일러는 스팀발생부에 다량의 물이 저장되고 이 다량의 물을 가열하여 수증기를 발생시키기 위해서는 많은 전력이 소모되며, 상기 스팀발생부에서 발생된 수증기가 스팀가열부의 열교환배관을 직접 가열시키도록 되어 있어 100℃정도로만 가열된 수증기에 의해 열교환배관 내부의 순환수가 빠르게 가온되지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 스팀가열통의 내측 1/4 ~ 1/5 높이까지만 물을 저장하고 물가열용전기히터로 1차 가열하여 적은 전력소모로 수증기를 빠르게 발생시키고 상기 수증기를 다시 스팀가열용전기히터로 2차적으로 가열하여 180 ~ 250℃ 정도의 고온 고압의 수증기를 발생시켜 열교환배관 내부의 순환수를 빠르게 고온으로 가온시키도록 하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 내부에 저장된 물을 다수개의 전기히터로 가열하여 고온의 수증기를 발생시키고 고온의 수증기로 순환수가 순환되는 열교환배관을 가열하여 온수를 발생시키며 가온된 온수를 온수저장통에 저장하여 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 스팀가열식 전기보일러에 있어서, 전체적으로 상하길이는 길고 좌우폭이 좁은 직육면체형으로 내측 하부에는 물가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있고 하단부에서 1/5 내지 1/4 높이의 일측 벽면에는 수위감지센서가 구비되어 있어 상기 물가열용전기히터로 상기 수위감지센서까지 저장된 물을 가열하여 수증기를 발생시키도록 되어 있으며 내측 가운데부분에는 스팀가열용전기히터가 횡방향으로 길게 설치되어 있어 상기 물가열용전기히터에 의해 발생된 수증기를 2차적으로 고온 고압으로 가열하도록 되어 있고 내측 상부에는 코일형의 열교환배관이 횡방향으로 길게 배관되어 있어 고온 고압으로 가열된 수증기에 의해 내부의 순환수가 빠르게 고온으로 가온되도록 되어 있는 스팀가열통과, 상기 스팀가열통의 상부에 연설되어 있고 상기 열교환배관과 연결되어 있어 가열된 순환수가 일시 저장된 상태에서 상부 일측에 구비된 온수배출관을 통해 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 온수저장통으로 구성된 것에 본 고안의 특징이 있다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 이중 스팀가열식 전기보일러(1)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 밀폐식으로 내부에서 지속적으로 순환 발생되는 고온의 수증기로 순환수를 단시간내에 가온시키고 이 가온된 온수를 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 전기보일러에 관한 것으로, 내부에 저장된 물을 1차가열하여 수증기를 발생시키고 상기 수증기를 다시 2차 가열하여 고온 고압의 수증기를 발생시켜 순환수를 가온시키도록 되어 있는 스팀가열통(2)과, 상기 스팀가열통(2)에서 가열된 온수를 일시저장하여 상부 일측에 구비된 온수배출관(16)을 통해 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 온수저장통(15)으로 구성되어 있다.

상기 스팀가열통(2)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 밀폐식으로 되어 있고 상하길이는 길고 좌우폭이 좁은 직육면체형으로, 내측 하부에는 물가열용전기히터(3)가 횡방향으로 길게 설치되어 있고 스팀가열통(2)의 하단부에서 1/5 내지 1/4 높이의 일측 벽면에는 수위감지센서(4)가 구비되어 있어 상기 수위감지센서(4)까지만 저장된 물을 저장된 물속에 위치된 물가열용전기히터(3)로 가열하여 수증기를 발생시키도록 되어 있으며, 내측 가운데부분에는 스팀가열용전기히터(5)가 횡방향으로 길게 설치되어 있어 상기 물가열용전기히터(3)에 의해 발생되어 자연상승된 수증기를 2차적으로 고온 고압으로 가열하도록 되어 있고, 내측 상부에는 코일형의 열교환배관(6)이 횡방향으로 길게 배관되어 있어 고온 고압으로 가열된 수증기에 의해 내부의 순환수가 빠르게 고온으로 가온되도록 되어 있되, 상기 수위감지센서(4)와 스팀가열용전기히터(5)의 사이와 상기 스팀가열용전기히터(5)와 열교환배관 (6) 사이에는 수평위치에서 각각 가로 및 세로방향으로 교차된 상태의 금속보강대(7a)(7b)가 다수개 설치되어 있어 상기 스팀가열용전기히터(5)에 의해 2차 가열되면서 지속적으로 고온 고압상태로 유지되는 수증기에 의해 스팀가열통(2)이 변형되거나 손상되는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 물가열용전기히터(3)는 통상의 전열선이 내장된 전기히터로 스팀가열통(2)의 내측 1/5 ~ 1/4 정도의 높이로 저장된 소량의 물을 빠르게 가열시켜 100℃ 정도의 수증기를 발생시키도록 되어 있다.

상기 스팀가열용전기히터(5)는 통상의 전열선이 내장된 전기히터로 스팀가열통(2)의 가운데 부분에 구비되어 있어 상기 물가열용전기히터(3)에 의해 가열되어 상승된 100℃ 정도의 수증기를 다시 2차 가열하여 180 ~ 250℃ 정도의 고온 고압상태의 수증기를 발생시키도록 되어 있다.

상기 열교환배관(6)은 코일관 형태로 감겨있는 열교환기로서 스팀가열통(2)을 가로질러 횡방향으로 길게 설치되어 있되 일측 끝단은 순환수유입관(8)과 연통 설치되어 있고 타측 끝단은 상부에 위치된 온수저장통(15)과 연설되어 있어 상기 순환수유입관(8)을 통해 유입된 저온의 순환수가 코일관 형태의 열교환배관(6)을 통과하면서 고온의 수증기에 의해 빠르게 열교환으로 가온되어 상부의 온수저장통(15)에 저장되도록 되어 있으며, 상기 열교환배관(6)의 외주면 상하 양측면은 다수개의 고정편(9)으로 스팀가열통(2)의 내주면 상부에 일체로 고정되어 스팀가열통(2)의 상부에 안정적으로 설치됨으로써 고온 고압상태로 유지되는 스팀가열통(2)의 내부에서 열교환배관(6)이 변형되거나 손상되는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 순환수유입관(8)은 통상의 순환펌프(도시하지 않음)와 연설되어 있어 순환펌프의 작동에 의해 순환수가 지속적으로 열교환배관(6) 내부로 공급 순환되도록 되어 있으며, 순환수유입관(8)에는 스팀가열통(2)의 하부와 연결된 보충수공급관(10)이 연설되어 있어 상기 수위감지센서(4)가 경보작동하면 밸브(11a)(11b)를 개방하여 순환수유입관(8)을 따라 흐르는 순환수를 스팀가열통(2)으로 공급하여 물을 보충하도록 되어 있다.

또한, 상기 스팀가열통(2)은 일측 상부에 스팀안전변(12)과 압력계(13)가 설치되어 있어 스팀가열통(2) 내부의 압력수치를 자동으로 체크하면서 내부의 압력이 일정수치 이상일 경우에는 자동으로 배기작동하여 스팀가열통(2) 내부의 압력수치를 낮추도록 되어 있으며, 상기 스팀가열통(2)의 일측면 상부에는 수증기의 온도를 측정하는 스팀온도감지센서(14)가 구비되어 있어 고온으로 2차 가열된 수증기의 온도를 측정하여 제어판(도시하지 않음)에서 설정한 온도 이상일 경우에는 스팀가열용전기히터(5)의 작동을 정지시키고 설정온도 이하일 경우에는 다시 스팀가열용전기히터(5)를 작동시켜 수증기의 온도를 일정하게 유지시키도록 되어 있다.

상기 온수저장통(15)은 얇고 긴 직육면체형으로 스팀가열통(2)의 상부에 일체로 구비되어 있으며 하부에 연설된 열교환배관(6)을 따라 이송되면서 가온된 순환수가 일시 저장되고 상부 일측에 구비된 온수배출관(16)을 통해 배출되어 난방 및 온수용으로 공급되도록 되어 있으며, 상단부에는 기포배출장치(17)가 설치되어 있어 온수저장통(15) 내부에 기포가 찬 경우 내부의 기포를 외부로 자동배출하도록 되어 있고, 상기 열교환배관(6)이 연설된 부분과 온수배출관(16)이 구비된 사이에는 상하로 다수개의 칸막이(18)가 설치되어 있어 열교환배관(6)을 통해 공급된 온수가 상기 칸막이(18)를 따라 안정적으로 이송되면서 온수배출관(16)을 통해 배출되도록 되어 있고, 일측면에는 온수의 온도를 측정하는 온수온도감지센서(19)가 구비되어 있어 가온된 온수의 온도가 제어판(도시하지 않음)에서 설정한 온도 이상일 경우에는 물가열용전기히터(3)와 스팀가열용전기히터(5)의 작동을 정지시키고 설정온도 이하일 경우에는 다시 물가열용전기히터(3)와 스팀가열용전기히터(5)를 작동시켜 온수의 온도를 일정하게 유지시키도록 되어 있다.

한편, 본 고안의 이중 스팀가열식 전기보일러(1)의 스팀가열통(2) 내부는 밀폐식으로 구성되어 있어 내부에서 발생되는 수증기가 계속적으로 순환되어 사용되도록 되어 있고, 이중 스팀가열식 전기보일러(1)의 외주면에는 전체적으로 단열층(20)이 형성되어 있어 내부의 열이 외부로 손실되는 것을 방지하도록 되어 있다.

본 고안에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 이중 스팀가열식 전기보일러(1)는 스팀가열통(2)의 하부 1/5 ~ 1/4정도의 높이로 저장된 소량의 물을 상기 스팀가열통(2)의 내측 하부에 구비된 물가열용전기히터(3)로 1차 가열하여 단시간내에 100℃ 정도의 수증기를 발생시키고, 이 수증기를 다시 상기 스팀가열통(2)의 내측 가운데 부분에 구비된 스팀가열 용전기히터(5)로 2차 가열하여 180 ~ 250℃ 정도의 고온 고압의 수증기를 발생시키며, 상기 고온 고압의 수증기가 자연 상승하면서 스팀가열통(2)의 내측 상부에 구비된 코일형의 열교환배관(6)을 가열하여 순환수유입관(8)을 통해 유입되어 열교환배관(6)을 따라 흐르는 저온의 순환수가 열교환으로 빠르게 가온되며, 가온된 순환수는 열교환배관(6)을 따라 상부의 온수저장통(15)으로 이송되고 상기 온수저장통(15)에 일시 저장된 온수는 내측에 상하로 설치된 칸막이(18)를 따라 이송되어 일측 상부에 설치된 온수배출관(16)을 통해 난방 및 온수용으로 공급되며, 난방을 하여 식은 순환수는 순환되어 다시 상기 순환수유입관(8)을 통해 열교환배관(6)으로 유입된다.

상기와 같이 본 고안에 의하면 스팀가열통의 내측 1/5 ~ 1/4 높이까지만 물이 저장되도록 되어 있어 상기 소량의 물을 물가열용전기히터로 1차 가열하여 100℃의 수증기를 발생시킴으로써 상대적으로 적은 전력소모로 수증기를 빠르게 발생시킬 수 있고, 상기 수증기를 다시 스팀가열용전기히터로 2차적으로 가열하여 180 ~ 250℃ 정도의 고온 고압의 수증기를 발생시켜 열교환배관 내부의 순환수를 빠르게 고온으로 가온시킴으로써 전력사용량이 매우 적어 종래의 전기보일러보다 경제적이고 스팀가열통의 크기가 작고 구조가 간단하여 설치면적이 좁은 장소에서도 효율적으로 설치 운영할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부에 저장된 물을 다수개의 전기히터로 가열하여 고온의 수증기를 발생시키고 고온의 수증기로 순환수가 순환되는 열교환배관을 가열하여 온수를 발생시키며 가온된 온수를 온수저장통에 일시 저장하여 난방 및 온수용으로 공급하도록 되어 있는 스팀가열식 전기보일러에 있어서, 스팀가열통(2)과 상기 스팀가열통(2)의 상부에 일체로 구비된 온수저장통(15)으로 되어 있으며, 상기 스팀가열통(2)은 밀폐식으로 되어 있고 상하길이는 길고 좌우폭이 좁은 직육면체형으로 내측 하부에는 물가열용전기히터(3)가 횡방향으로 길게 설치되어 있고 하단부에서 1/5 내지 1/4 높이의 일측 벽면에는 수위감지센서(4)가 구비되어 있어 상기 수위감지센서(4)까지만 저장된 물을 물가열용전기히터(3)로 가열하여 수증기를 발생시키도록 되어 있으며 내측 가운데부분에는 스팀가열용전기히터(5)가 횡방향으로 길게 설치되어 있어 상기 물가열용전기히터(3)에 의해 발생되어 자연상승된 수증기를 2차적으로 고온 고압으로 가열하도록 되어 있고 내측 상부에는 코일형의 열교환배관(6)이 횡방향으로 길게 배관되어 있어 고온 고압으로 가열된 수증기에 의해 내부의 순환수가 빠르게 가온되어 상기 온수저장통(15)으로 공급하도록 되어 있되, 상기 수위감지센서(4)와 스팀가열용전기히터(5)의 사이와 상기 스팀가열용전기히터(5)와 열교환배관(6) 사이에는 수평위치에서 각각 가로 및 세로방향으로 교차된 상태의 금속보강대(7a)(7b)가 다수개 설치되어 있어 상기 스팀가열용전기히터(5)에 의해 2차 가열되면서 지속적으로 고온 고압상태로 유지되는 수증기에 의해 스팀가열통(2)이 변형되 거나 손상되는 것을 방지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 스팀가열식 전기보일러.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열교환배관(6)은 일측 끝단은 순환수유입관(8)과 연통 설치되어 있고 타측 끝단은 상부에 위치된 온수저장통(15)과 연설되어 있되, 열교환배관(6)의 외주면 상하 양측면은 다수개의 고정편(9)으로 스팀가열통(2)의 내주면 상부에 일체로 고정되어 있어 고온 고압상태로 유지되는 스팀가열통(2)의 내부에서 열교환배관(6)이 변형되거나 손상되는 것을 방지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 스팀가열식 전기보일러.

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