KR200442961Y1 - 축열물질을 이용한 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 열손실을 최소화하면서 온수의 가열이 신속하게 이루어질 수 있게 함으로 해서 유지관리비를 대폭 절감할 수 있는 열효율이 우수한 전기보일러를 제공코자 한 것이다.

즉, 본 고안은 전기히터(8)로 가열되는 매체유로 축열물질을 가열하고, 축열물질에서 서서히 배출되는 잠열로 용수를 가온할 수 있게 한 공지의 축열물질을 이용한 전기보일러(1)를 구성함에 있어서, 외부에 보온재가 씌워지며 온수가 채워지는 온수조(2)와, 상기 온수조(2) 내측에 일정공간이 유지되게 설치되는 축열물질이 내입된 축열조(3) 및 축열조(3)의 상하측에 배치되며 축열조(3)를 관통하는 수개의 연결관(5)으로 연결되고 매체유가 내입된 매체조(4)와, 상기 온수조(2)의 상측으로 노출되게 축열조(3)에 배관되며 각각 캡(10)과 압력밸브(11)가 설치된 공급관(9)과, 상기 온수조(2) 외부로 노출되도록 상측 매체조(4)에 형성한 팽창조(12) 및 팽창조(12)에 형성되며 커버(14)로 밀폐되는 공급관(13)과, 상기 온수조(2) 외부로 노출되도록 하측 매체조(4)에 형성한 히터결합부(6)와, 상기 히터결합부(6)에 설치되는 소켓(7) 및 소켓(7)에 설치한 전기히터(8)와, 상기 축열조(3) 내에 설치되며 하단부가 온수조(2)의 외부로 노출되어 용수공급관(23)과 상호 연결되고, 상단부는 온수조(2) 내부에 위치되는 스파이럴 구성의 열교환관(19)과, 상기 온수조(2)의 상단과 온수저장탱크(20)를 연결하는 배수관(24)과, 상기 온수조(2) 및 매체조(4)에 결합된 온도센서(18)(26)와, 상기 전기히터(8)와 온도센서(18)(26)가 전기적으로 연결되는 제어기(27)를 포함하는 것으로서, 전기히터(8)에 의해 가열된 매체조(4)의 열 손실이 없고, 축열조(3)로 공급되는 용수가 스파이럴 형태의 열교환관(19)을 통과하면서 신속하게 가열되는 구성이므로, 전력 소비량을 최소화 할 수 있고, 온수를 신속하게 가열할 수 있다.

전기보일러, 축열조, 매체조, 전기히터, 열교환관

Description

축열물질을 이용한 전기보일러{Regenerative electric boiler}

본 고안은 축열물질(蓄熱物質)을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열손실을 최소화하면서 온수의 가열이 신속하게 이루어질 수 있게 함으로 해서 유지관리비를 대폭 절감할 수 있는 열효율이 우수한 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 운전비도 증가할 수밖에 없으며, 특히 에너지원으로 사용되는 유류나 가스 등 부존자원이 없는 우리나라에서는 에너지 절약형 보일러의 개발이 절실하였다.

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.

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.

한편 본 고안자는 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 전기보일러를 고안하여 출원 등록(20-0428527) 한 바 있다.

그러나 상기한 선 등록 고안의 경우 매체조 내측에 온수조 및 축열조가 설치되어 있는 구성으로 매체조의 열이 온수조에 완벽하게 전달되지 못하므로 열손실이 크며, 축열조를 통과하는 온수가 수평방향으로 이동하므로 온수의 가열시간이 많이 소요되는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 고안자는 상기한 종래의 전기보일러가 갖는 제반 문제점을 일소코자 본 고안을 안출한 것으로,

본 고안에서는 열 손실이 없도록 하고, 온수의 가열이 보다 신속하게 이루어질 수 있도록 하여 유지비를 절감할 수 있는 축열물질을 이용한 전기보일러를 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 고안에서는 매체조의 외부에 온수조를 배치하여 매체조에서 전이되는 열 손실 없이 온수조로 제공될 수 있게 하였으며, 외부에서 유입되는 용수가 축열조에 스파이럴 형태로 설치된 가열관을 통과하게 구성하여 온수의 신속한 가열이 이루어질 수 있게 하였다.

본 고안에 의하면 전기히터에 의해 가열된 매체조의 열 손실이 없고, 축열조로 공급되는 용수가 스파이럴 형태의 가열관을 통과하면서 신속하게 가열되는 구성이므로, 전력 소비량을 최소화 할 수 있고, 온수를 신속하게 가열할 수 있는 것이다.

본 고안은 전기히터로 가열되는 매체유로 축열물질을 가열하고, 축열물질에서 서서히 배출되는 잠열로 용수를 가온할 수 있게 한 공지의 축열물질을 이용한 전기보일러를 구성함에 있어서, 외부에 보온재가 씌워지며 온수가 채워지는 온수조와, 상기 온수조 내측에 일정공간이 유지되게 설치되는 축열물질이 내입된 축열조 및 축열조의 상하측에 배치되며 축열조를 관통하는 수개의 연결관으로 연결되고 매체유가 내입된 매체조와, 상기 온수조의 상측으로 노출되게 축열조에 배관되며 각각 캡과 압력밸브가 설치된 공급관과, 상기 온수조 외부로 노출되도록 상측 매체조에 형성한 팽창조 및 팽창조에 형성되며 커버로 밀폐되는 공급관과, 상기 온수조 외부로 노출되도록 하측 매체조에 형성한 히터결합부와, 상기 히터결합부에 설치되는 소켓 및 소켓에 설치한 전기히터와, 상기 축열조 내에 설치되며 하단부가 온수조의 외부로 노출되어 용수공급관과 상호 연결되고, 상단부는 온수조 내부에 위치되는 스파이럴 구성의 열교환관과, 상기 온수조의 상단과 온수저장탱크를 연결하는 배수관과, 상기 온수조 및 매체조에 결합된 온도센서와, 상기 전기히터와 온도센서가 전기적으로 연결되는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 매체조에는 온수저장탱크 내에 위치하는 열교환기에 배관 연결되는 2개의 소켓을 결합한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 팽창조와 하측 매체조에는 돌출관을 형성하고 이들에는 온수조 외부에 위치하도록 유량계를 설치한 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부도면에 의거하여 본 고안의 구성을 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 고안의 정면도, 도 4는 본 고안의 정단면도, 도 5는 본 고안의 평단면도를 도시한 것이다.

본 고안은 전기히터로 가열되는 매체유로 축열물질을 가열하고, 축열물질에서 서서히 배출되는 잠열로 용수를 가온할 수 있게 한 공지의 축열물질을 이용한 전기보일러(1)를 적극적으로 개량한 것으로서, 도시된 바와 같이 외부에 보온재가 씌워지며 온수가 채워지는 온수조(2)의 내측에는 일정공간이 유지되게 축열조(3)와 매체조(4)를 설치하되, 이들의 배치는 축열물질이 내입된 상태로 밀폐된 축열조(3)의 상하측에 열매체유가 내입되어 있는 매체조(4)가 배치되며, 상하측에 배치된 2개의 매체조(4)는 축열조(3)를 상하로 관통하는 다수개의 연결관(5)으로 상호 연결하여 상하측 매체조(4) 내의 매체유가 자유롭게 이동될 수 있게 한다.

상기 매체조(4)의 하단에는 온수조(2) 외부로 노출되는 히터결합부(6)가 형성되며, 히터결합부(6)에는 수개의 소켓(7)을 설치하고 이들 소켓(7)에는 전기히터(8)를 설치한다.

상기 소켓(7)은 도시된 바와 같이 매체조(4) 내측으로 내입된 상태에서 전기히터(8)가 내입되어 매체유의 배출없이 전기히터(8)의 교환이 쉽게 이루어질 수 있게 구성되어 있으며, 전기히터(8)에서 발생하는 열을 매체조(4)에 채워져 있는 매체유로 전달하는 역할을 하게 된다.

상기 온수조(2)의 상측으로는 축열조(3)와 연결되는 2개의 공급관(9)이 형성되며, 이들 2개의 공급관(9) 중 일측은 캡(10)에 의해 밀폐되고 타측은 특정 압력 에 도달하면 자동으로 개방되는 압력밸브(11)를 설치한다.

상기 2개의 공급관(9)은 축열물질을 투입할 때 캡(10)이 결합되어 있는 공급관(9)을 이용하고, 가열되어 압력이 발생할 때는 압력밸브(11)에 의해 높아진 압력을 대기 배출하여 폭발 위험을 일소할 수 있게 설계한 것이다.

그리고 상측 매체조(4)에는 매체조(4)와 일체 형성된 팽창조(12)를 형성하고, 이 팽창조(12)에는 매체유를 공급하는 공급관(13)을 형성하여 커버(14)로 밀폐한다. 또한 팽창조(12)와 하측 매체조(4)에는 각각 돌출관(15)을 형성하고 이들에는 온수조(2) 외부에 위치하는 투명의 유량계(16)를 설치한다. 상기 유량계(6)는 내열성 호스(테플론 계열)를 사용하면 된다.

또한 상기 상측 매체조(4)에는 온수조(2) 외부로 노출되는 3개의 소켓(17)을 결합하고 이들 소켓(17) 중 2개의 소켓(17)에는 온수저장탱크(20)의 내부에 설치되는 열교환기(21)와 배관(22)으로 연결하여 용수의 공급이 없을 경우 매체조(4)의 매체유가 급격하게 가온되는 것을 방지할 수 있게 하며, 나머지 하나에는 온도센서(18)를 설치하여 매체유의 온도를 체크할 수 있게 한다.

상기 축열조(3)에는 2개의 매체조(4)를 연결하는 연결관(5) 외측으로 스파이럴 형상의 열교환관(19)이 배치되며 열교환관(19)의 하단부는 온수조(2)의 외부로 노출되어 용수공급관(23)과 상호 연결되고, 상단부는 온수조(2) 내부에 위치되어 열교환관(19)을 통해서 가온된 용수를 온수조(2)에 공급하게 하고, 온수조(2)의 상단에는 배수관(24)을 연결하여 온수저장탱크(20)로 온수를 공급할 수 있게 한다.

그리고 온수조(2)의 상단에 소켓(25)을 결합하고 이에는 온도센서(26)를 결 합하여 온수 온도를 체크할 수 있게 한다.

그리고 상기 전기히터(8)와 온도센서(18)(26)들은 제어기(27)와 전기적으로 연결되어 일괄 제어되도록 한다.

도면 중 미설명 부호 28은 용수공급관(23)에 설치된 공급펌프를 도시한 것이고, 29는 온수조(2)에 설치된 압력밸브를 도시한 것이다. 그리고 30은 온수조(2)가 안치되는 받침대를 도시한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 고안은 대형 시설하우스의 난방용, 대중목욕탕의 온수 공급용, 산업시설에서의 온수공급용 등의 용도로 사용할 수 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보인 정면도

도 2는 본 고안의 측면도

도 3은 본 고안의 평면도

도 4는 본 고안의 내부 구성을 보인 정단면도

도 5는 본 고안의 내부 구성을 보인 평단면도

■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:전기보일러 2:온수조

3:축열조 4:매체조

5:연결관 6:히터결합부

8:전기히터 9:공급관

12:팽창조 16:유량계

18:온도센서 19:열교환관

20:온수저장탱크 21:열교환기

23:용수공급관 24:배수관

26:온도센서 27:제어기

Claims (3)

1. 전기히터(8)로 가열되는 매체유로 축열물질을 가열하고, 축열물질에서 서서히 배출되는 잠열로 용수를 가온할 수 있게 한 공지의 축열물질을 이용한 전기보일러(1)를 구성함에 있어서,

   외부에 보온재가 씌워지며 온수가 채워지는 온수조(2)와,

   상기 온수조(2) 내측에 일정공간이 유지되게 설치되는 축열물질이 내입된 축열조(3) 및 축열조(3)의 상하측에 배치되며 축열조(3)를 관통하는 수개의 연결관(5)으로 연결되고 매체유가 내입된 매체조(4)와,

   상기 온수조(2)의 상측으로 노출되게 축열조(3)에 배관되며 각각 캡(10)과 압력밸브(11)가 설치된 공급관(9)과,

   상기 온수조(2) 외부로 노출되도록 상측 매체조(4)에 형성한 팽창조(12) 및 팽창조(12)에 형성되며 커버(14)로 밀폐되는 공급관(13)과,

   상기 온수조(2) 외부로 노출되도록 하측 매체조(4)에 형성한 히터결합부(6)와,

   상기 히터결합부(6)에 설치되는 소켓(7) 및 소켓(7)에 설치한 전기히터(8)와,

   상기 축열조(3) 내에 설치되며 하단부가 온수조(2)의 외부로 노출되어 용수공급관(23)과 상호 연결되고, 상단부는 온수조(2) 내부에 위치되는 스파이럴 구성의 열교환관(19)과,

   상기 온수조(2)의 상단과 온수저장탱크(20)를 연결하는 배수관(24)과,

   상기 온수조(2) 및 매체조(4)에 결합된 온도센서(18)(26)와,

   상기 전기히터(8)와 온도센서(18)(26)가 전기적으로 연결되는 제어기(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 매체조(4)에는 2개의 소켓(17)을 결합하여 온수저장탱크(20) 내에 위치하는 열교환기(21)에 배관(22)으로 연결한 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 팽창조(12)와 하측 매체조(4)에는 돌출관(15)을 형성하고 이들에는 온수조(2) 외부에 위치하도록 유량계(16)를 설치하되,

   상기 유량계(16)는 투명의 테플론계 내열성 호스인 것을 특징으로 하는 축열물질을 이용한 전기보일러.

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