KR200428527Y1 - 축열물질을 이용한 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 특허(10-0420008) 및 본 고안자가 특허출원(10-2006-068518호)한 축열물질의 잠열을 이용하여 온수의 가열이 이루어질 수 있도록 함으로 해서 설비비 및 유지관리비를 절감할 수 있는 우수한 열효율을 갖는 전기보일러를 제공코자 한 것이다.

즉, 본 고안은 지지대(2)의 상측으로 외부가 보온재(4)로 감싸지며 내부에 열매체유(5)가 충진된 매체조(3)와, 매체조(3)에 설치한 소켓(6)과, 소켓(6)에 결합되어 열매체유(5)에 침지되는 전기히터(7) 및 온도센서(8)와, 전기히터(7) 및 온도센서(8)와 전기적으로 연결되는 제어부(9)와, 매체조(3)의 상부에 설치되며 열매체유(5)가 가온 팽창되는 것을 수용하는 팽창조(10)와, 매체조(3)의 내측에 설치되는 축열물질(21)이 충진되어 있는 축열조(20)와, 축열조(20)의 좌우측에 배치되며 난방지역을 경유하는 난방관(35)이 배관되도록 유입구(32) 및 유출구(33)가 각각 구비되고 순환관(34)으로 연결 구성되는 온수조(30)(31)와, 팽창조(10)와 축열조(20) 및 온수조(30)(31)에 각각 설치된 감압밸브(11)(23)(37)를 포함하는 것으로서, 축열조(20)에 충진되어 있는 흡열 및 축열 효과가 우수한 축열물질(21)이 열매체유(5)를 통해서 가열되고, 또한 열매체유(5)에 잠열을 지속적으로 제공하여 온수조(30)(31)내의 용수를 가열 난방하게 되므로 저렴한 비용으로 난방을 행할 수 있는 것이다.

전기보일러, 매체조, 전기히터, 축열조, 축열물질, 온수조

Description

축열물질을 이용한 전기보일러{Regenerative electric boiler}

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 외형 사시도

도 2는 본 고안의 구성을 보인 정단면도

도 3은 본 고안의 축열조 결합상태를 보인 측단면도

도 4는 본 고안의 온수조 결합상태를 보인 측단면도

도 5는 본 고안의 온수조를 연결하는 순환관의 다른 결합상태를 보인 측단면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:전기보일러 2:지지대

3:매체조 4:보온재

5:열매체유 6:소켓

6:전기히터 8:온도센서

9:제어부 10:팽창조

20:축열조 21:축열물질

22,36:유로 30,31:온수조

본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 특허(10-0420008) 및 본 고안자가 특허출원(10-2006-068518호)한 축열물질의 잠열을 이용하여 온수의 가열이 이루어질 수 있도록 함으로 해서 설비비 및 유지관리비를 절감할 수 있는 우수한 열효율을 갖는 전기보일러를 제공코자 한 것이다.

산업용 주택용 등으로 사용되고 있는 보일러의 경우 유류를 연료로 하는 기름보일러와 전기를 이용하는 전기보일러로 대분된다.

상기한 전기보일러는 단순히 심야시간대(오후 10시부터 익일 오전 8시까지)의 전기를 이용하여 저장탱크 내에 저수되어 있는 많은 양의 용수를 가열하였다가 주간 시간대에 저장된 열로 난방 등을 행할 수 있도록 구성되어 있는바, 그 규모가 대형화 될 수밖에 없고, 설치비 및 운전비 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 발 생하면서도 비축된 열의 소모가 가급적 적은 축열물질의 개발이 선행되어야 한다.

상기한 의도에 의해 저장성이 우수한 축열물질이 다양하게 개발된 바 있으며, 대표적으로는 이산화규소(SiO₂)와 물을 주성분으로 하며, 이에 각종 무기물을 투입하여 제조한 것(특허등록 제0420008호 및 특허출원10-2006-068518호)등을 들 수 있다.

이에 본 고안자는 상기한 열 저장성이 우수한 축열물질을 이용한 전기보일러를 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것으로서,

상기 기술적 과제를 해결할 수단으로 본 고안에서는 전기히터에 의해 가온되는 매체조의 내부에 축열물질(蓄熱物質)이 충진된 축열조와 난방수가 내입되는 온수조를 함께 설치하여 축열조 및 매체조에 축열되어 있는 잠열(潛熱)이 서서히 온수조 내의 용수로 전이되게 함으로 해서 일반 전기를 사용하면서도 저렴한 비용으로 고효율의 난방이 이루어질 수 있게 한 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 고안의 구성을 보인 정단면도, 도 3은 본 고안의 축열조 결합상태를 보인 측단면도, 도 4는 본 고안의 온수조 결합상태를 보인 측단면도를 도시한 것으로 서, 이하에서 본 고안의 구성을 설명하기로 한다.

본 고안에서 제공하는 축열물질을 이용한 전기보일러(1)는 도시된 바와 같이 지지대(2)의 상측으로 외부가 보온재(4)로 감싸지며 내부에 열매체유(5)가 충진된 매체조(3)를 마련하고, 매체조(3)의 일측 상부에 수평방향으로 수개의 소켓(6)을 설치하여 열매체유(5)에 침지되는 전기히터(7)와 온도센서(8)를 설치하되, 전기히터(7)와 온도센서(8)는 제어부(9)와 전기적으로 연결하여 열매체유(5)를 적정의 온도로 가열할 수 있게 하며, 매체조(3)의 상부에는 팽창조(10)를 마련하여 열매체유(5)가 가온 팽창되는 것을 수용할 수 있게 한다.

그리고 매체조(3)의 내측으로는 축열물질(21)이 충진되어 있는 축열조(20)와, 축열조(20)의 좌우측에 배치되며 난방지역을 경유하는 난방관이 배관되도록 유입구(32) 및 유출구(33)가 각각 구비되고 순환관(34)으로 연결 구성되는 온수조(30)(31)를 스페이스(12)로 매체조(3)와 일정간격이 유지되게 배치하되, 축열조(20) 및 온수조(30)(31)에는 좌우 혹은 상하로 관통하는 유로(22)(36)를 형성하고 이를 통해 열매체유(5)가 유통되게 함으로 해서 열 전위가 쉽게 이루어질 수 있게 한다.

상기 양측 온수조(30)(31)를 연결하는 순환관(34)은 단면상으로 볼 때 도 2 내지 도 3과 같이 축열조(20)의 외부에 방사상으로 배열하거나, 도 5와 같이 축열조(20)의 내부를 관통되게 배열할 수 있다.

그리고 상기 팽창조(10)와 축열조(20) 및 온수조(30)(31)에는 감압밸브(11)(23)(35)가 각각 설치되어 있어 이들 팽창조(10)와 축열조(20) 및 온수 조(30)(31)에 과도한 압력이 발생할 때 압력이 조절되게 한다.

상기 축열조(20)에 충진되는 축열물질(21)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%를 고르게 혼합한 다음 이에 물 46~56%를 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성을 슬러리화 한 것 혹은 부피비로 분말 형태의 이산화규소(SiO₂)50~52%, 산화알루미늄(Al₂O₃)7~10%, 산화칼슘(CaO)2~3%, 산화마그네슘(MgO)1~3%, 탄산칼슘(CaCO₃)1~1.5%, 탄산마그네슘(MgCO₃)1~4% 및 철(Fe)0.1~0.5%를 고르게 혼합한 다음 이에 물 26~40%를 첨가하여 교반하는 공정을 통하여 무기물 구성의 슬러리화 한 것으로, 화학적으로 무해성이면서 물과 혼합하였을 때 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자간극에 물을 보유하는 성질이 있고, 외부에서 열이 공급되면 각 구성 물질 자체뿐 아니라 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열 능력에 따른 잠열효과가 우수한 특징이 있는 것이다.

도면 중 미설명 부호 37은 온수조(30)(31)에 배관되는 보충수관을 도시한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 전기보일러(1)는 주로 산업용, 가정용으로 사용될 수 있는 것으로, 이하에서 본 고안의 작용을 설명하기로 한다.

본 고안에서 제공하는 전기보일러(1)는 난방지역을 경유하는 난방관을 온수 조(30)(31)에 마련되는 유입구(32) 및 유출구(33)에 각각 연결하고 또한 보충수관(37)을 수도관에 연결 배관하면 설치가 완료되는 것으로서, 본 고안을 이용하여 난방을 행하고자 할 시에는 제어부(9)를 통해 전기히터(7) 등에 전원을 인가하면 된다.

상기와 같이 전원이 인가되면 전기히터(7)에 의해 매체조(3) 내부의 열매체유(5)가 가온되고, 열매체유(5)의 가온(250℃)에 따라 축열조(20) 및 온수조(30)(31) 내부의 축열물질(21)과 용수가 간접 가열되며, 이때 용수는 최고 100℃, 무기물 구성을 슬러리화한 축열물질(21)은 이산화규소를 포함하는 각 무기물의 격자 내부 및 입자간극에 물을 보유한 상태로 있게 되는바, 가열된 열매체유(5)로부터 열이 전이되면 각 구성 물질 자체뿐 아니라 보유된 수분의 온도상승으로 인해 흡열 및 축열하게 되고 열매체유(5)와 같이 250℃ 까지 상승하게 된다.

또한 전기히터(7)를 이용하여 매체조(3) 내의 열매체유(5)를 가열하면 매체조(3) 내의 열매체유(5)가 팽창하게 되는데 본 고안에 의하면 매체조(3) 상측으로 팽창조(10)가 설치되어 팽창되는 열매체유(5)를 수용하게 되는 것이다.

이상과 같이 가열된 상태에서는 전기히터(7)로 공급되는 전원이 차단된 상태에서 가압펌프만을 구동하여 난방을 행하게 되는데, 본 고안에 의하면 온수조(30)(31)가 열매체유(5) 내에 침지된 상태이므로 용수가 난방지역을 경유함으로 인해 손실되는 열량은 축열조(20) 내부에 충진되어 있는 축열물질(21)로부터 매체조(3) 내의 열매체유(5)로 방열되는 열량으로 보충된다.

그리고 본 고안은 매체조(3)에 설치되는 전기히터(7)의 경우 매체조(3)의 일 측 상부에 수평방향으로 형성되어 있는 소켓(6)을 이용하여 조립 구성되므로 전기히터(7)의 고장 시 등에 열매체유(5)의 방유 없이도 간편하게 교체 작업 등을 행할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에서 제공하는 축열물질을 이용한 전기보일러(1)는 열매체유(5)가 내입되어 있는 매체조(3) 내부에 축열물질(21)이 충진된 축열조(20)와 용수가 내입되는 온수조(30)(31)를 함께 내장 설치한 것으로서, 본 고안에 의하면 축열조(20)에 충진되어 있는 흡열 및 축열 효과가 우수한 축열물질(21)이 열매체유(5)를 통해서 가열되고, 또한 열매체유(5)에 잠열을 지속적으로 제공하여 온수조(30)(31)내의 용수를 가열 난방하게 되므로 저렴한 비용으로 난방을 행할 수 있는 실용성 매는 매우 유용한 고안이다.

Claims (4)

1. 지지대(2)의 상측으로 외부가 보온재(4)로 감싸지며 내부에 열매체유(5)가 충진된 매체조(3)와,

   매체조(3)에 설치한 소켓(6)과,

   소켓(6)에 결합되어 열매체유(5)에 침지되는 전기히터(7) 및 온도센서(8)와,

   전기히터(7) 및 온도센서(8)와 전기적으로 연결되는 제어부(9)와,

   매체조(3)의 상부에 설치되며 열매체유(5)가 가온 팽창되는 것을 수용하는 팽창조(10)와,

   매체조(3)의 내측에 설치되는 축열물질(21)이 충진되어 있는 축열조(20)와,

   축열조(20)의 좌우측에 배치되며 난방지역을 경유하는 난방관(35)이 배관되도록 유입구(32) 및 유출구(33)가 각각 구비되고 순환관(34)으로 연결 구성되는 온수조(30)(31)와,

   축열조(20) 및 온수조(30)(31)에 각각 설치된 감압밸브(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 축열조(20) 및 온수조(30)(31)에는 좌우 혹은 상하로 관통하는 유로(22)(36)를 형성하여 열매체유(5)가 유통되게 함으로 해서 열 전위가 쉽게 이루 어질 수 있게 한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 양측 온수조(30)(31)를 연결하는 순환관(34)은 단면상으로 볼 때 축열조(20)의 외부에 배열된 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 양측 온수조(30)(31)를 연결하는 순환관(34)은 단면상으로 볼 때 축열조(20)의 내부를 관통되게 배열된 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.

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