KR20090006918A - 열매체유를 이용한 축열전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열매체유를 이용한 축열전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열히이터가 설치된 에어탱크와, 이 에어탱크의 외부에 축열탱크를 형성하며, 축열탱크의 상부에 물탱크를 부설하며, 에어탱크의 외주연부 근접한 위치에 가열관을 권취하여 구성한 것으로, 가열히이터로 공기를 가열함과 동시에 급수파치프 및 열매체유를 가열토록 한 것으로,

축열탱크(1)의 중앙부에 에어탱크(2)를 형성하고, 이 에어탱크(2)의 내부 중앙부에 가열히이터(3)를 내장하여서 된 에어탱크 가열수단과; 상기 에어탱크(3)의 측벽에 상하로 연통되는 순환통로(4)를 형성하고, 일측의 통로에는 연장관(4a)을 축열탱크(1)의 외부로 연장형성하여 팬(5)을 내장하여 모우터(M)에 의해 구동토록 하며, 이 팬(5)에 의하여 가열된 공기를 강제로 순환시키도록 한 가열공기 강제이송수단과; 상기 에어탱크(2)의 외주연부에 코일형으로 권취한 가열관(6)을 설치하여 원수를 가열토록 한 원수가열수단과; 상기 축열탱크(1)의 상부에는 물탱크(7)를 형성하여 예열토록 한 원수 예열수단; 을 구비하여서 된 것이다.

축열탱크, 에어탱크, 열매체유, 순환통로, 가열관

Description

열매체유를 이용한 축열전기보일러{The electric boiler which uses the heat medium oil}

본 발명은 열매체유를 이용한 축열전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열히이터가 설치된 에어탱크와, 이 에어탱크의 외부에 축열탱크를 형성하며, 축열탱크의 상부에 물탱크를 부설하며, 에어탱크의 외주연부 근접한 위치에 가열관을 권취하여 구성한 것으로, 가열히이터로 공기를 가열함과 동시에 급수파치프 및 열매체유를 가열토록 하여, 신속한 온수를 얻을 수 있으며, 열매체유의 예비열로서 가열관을 충분히 예열시켜 전력의 낭비를 방지할 수 있도록 한 축열오일을 이용한 축열전기보일러에 관한 것이다.

전기히이터를 이용하여 온수를 얻는 보일러는, 고가의 전기를 이용하여 온수를 만들어야 하므로 에너지효율을 극대화시켜야 하는 방안이 필수이다.

전기를 절약하기 위한 가장 적합한 방안으로는 난방수를 가열하고 난 후의 폐열을 효과적으로 재활용하도록 하는 것이 적합한 방안으로 적용되고 있다.

이와 같은 폐열을 이용한 재활용 수단으로서 선등록 특허 제10-0160589호의 '열매체유를 이용한 축열식 전기보일러'가 제안되었다.

상기한 종래의 선등록발명은, 내부에 저장된 열매체유를 가열하여 축열해두는 축열탱크와, 필요시 이 축열탱크로부터 소정량의 축열된 고온의 열매체유를 인출하여 내부에 설치된 난방용 배관의 흡열부 및 급탕용 파이프와 열교환시켜 이를 내부의 물을 가열하는 열교환탱크로 구성되고, 상기 축열탱크의 안쪽 하부에는 전원입력단자부를 통하여 전력을 공급받아 발열하면서 축열탱크 내부의 열매체유를 가열해주는 가열부가 형성된 것이다.

이러한 구성으로 된 상기 선등록발명의 축열식 전기보일러는, 야간 심야시간대에 전원을 공급하여 축열탱크에 저장된 열매체유를 적정온도(약 300℃ 정도)로 가열하여 저장한 후, 주간에 상기 축열탱크에 저장된 고온의 열매체유를 이용하여 온수를 공급하도록 하는 것이다.

따라서, 야간 심야에 미리 축열해놓은 열매체유의 온도와, 주간에 보일러를 가동하였을때의 축열된 열매체유에 의하여 냉수를 온수로 가열하여 공급이 가능해지게 되는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 선등록발명은, 계절에 상관없이 심야시간에 미리 보일러를 작동시켜 열매체유를 적정온도까지 가열하여야 하는 낭비적인 요소가 있는 것이다.

즉, 여름철에 온수가 필요한 시점은, 샤워나 세안할 때, 식기를 세척할 때 등, 주로 주간에 단시간만 소량을 사용하게 되는데, 상기한 종래의 선등록발명에 의한 축열식 전기보일러는 사용자의 의사와는 상관없이 야간에 매일 반복적으로 보일러를 가동시켜야 주간에 사용할 수 있는 것이어서, 불필요하게 전기가 낭비되는 것이다.

또한, 상기한 종래의 선등록발명은, 전기보일러의 주요 고장원인인 발열부가 고장나게 되면, 축열탱크 내부의 열매체유를 제거하고 수리하여야 하는 관리상의 불편함이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 축열식 전기보일러의 단점을 보완화여 온수가 필요한 시점에서만 보일러를 가동하여 온수를 얻도록 하며, 냉수를 온수로 가열하는 동안 열매체유를 같이 가열하여 축열토록 함으로써, 차후 다시 온수가 필요한 시점에서는 상기 축열된 열매체유와 온수가열관을 동시에 가열토록하여 가열시간을 단축하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적으로서, 축열을 위한 가열히이터의 가동이 필요하지 않는 보일러를 제공하여 전기를 절약할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 열매체유를 가열하는 동안에 발열체의 외주연에 공기를 가열할 수 있는 에어탱크를 형성하여, 이 에어탱크 내부에 있는 공기를 고온으로 가열하여 순환시키면서 열매체유를 가열토록 하고, 온수가열관에 공급되는 냉수를 2중으로 가열함으로서 신속하게 고온의 온수를 공급하여 전기를 절약할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 부가적인 목적으로, 전기보일러의 주요 고장 원인이었던 전기 히이터의 분해가 용이하도록 하여 전기보일러의 관리와 정비가 용이하도록 함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가열히이터의 외부에 공기를 가열하도록 하는 에어탱크를 설치하고, 이 에어탱크의 외부로 열매체유를 저장하는 본체를 구성하며, 상기 본체의 상단에 물을 가열할 수 있는 물탱크를 구비하여서 된 것이다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 보일러는, 전원이 온으로 되면, 가열히이터가 작동하여 에어탱크내의 공기를 가열한다. 공기는 열매체유에 비해 짧은 시간에 고열을 가진 공기로 가열되며, 이 공기를 강제순환시켜 열매체유를 가열하게 되는 것이다.

즉, 단시간에 고열로 가열되는 공기를 이용하여, 넓은 면적에서 열매체유를 가열시킴으로써 짧은 시간에 상기 열매체유를 가열하고, 이 열매체유에 의해 가열관으로 유입되는 원수를 가열하도록 한 것이다.

상기에서와 같이 넓은 단위면적에서 열매체유를 가열하여 원수를 가열하도록 함으로써 가열시간을 최소한으로 단축하고, 이로 인해 보일러의 가동시간을 단축하여 전기를 절약할 수 있는 것이다.

또한, 그 구조가 극히 간단하므로 수리와 관리가 편리하여 장기간 사용할 수 있는 특징이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 나타낸 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로서, 가열수단으로 방열기를 적용한 상태를 나타낸 종단면도이다.

축열탱크(1)의 중앙부에 에어탱크(2)를 형성하고, 이 에어탱크(2)의 내부 중앙부에 가열히이터(3)를 내장하여서 된 에어탱크 가열수단과;

상기 에어탱크(3)의 측벽에 상하로 연통되는 순환통로(4)를 형성하고, 일측의 통로에는 연장관(4a)을 축열탱크(1)의 외부로 연장형성하여 팬(5)을 내장하여 모우터(M)에 의해 구동토록 하며, 이 팬(5)에 의하여 가열된 공기를 강제로 순환시키도록 한 가열공기 강제이송수단과;

상기 에어탱크(2)의 외주연부에 코일형으로 권취한 가열관(6)을 설치하여 원수를 가열토록 한 원수가열수단과;

상기 축열탱크(1)의 상부에는 물탱크(7)를 형성하여 예열토록 한 원수 예열수단; 을 구비하여서 된 것이다.

상기 축열탱크(1)에는 열매체유(O)가 충진되고, 열매체유보충탱크(10)와 압 력계(11) 및 압력배출밸브(12)가 설치되며, 온도센서(13)와 과열방지장치(14)가 연결되어 가열히이터(3)를 컨트롤 판넬(P)에서 조절 하도록 하였다.

상기 가열히이터(3)는 3개의 전열체를 정렬하여 구성하는 바, 중앙에는 500W 전열체(3a)을 설치하고, 좌,우 양측에는 100W 전열체(3b)를 각각 설치하며, 독립적으로 가동이 가능토록 하며, 상기 각 전열체(3a)(3b)에는 과열방지기(도시되지 않음)를 내장하였다.

상기 물탱크(7)는 그 저면부를 만곡지게 형성하여 열매체유(0)와의 접촉면을 최대한으로 확장하였고, 상부에는 원수보충탱크(15)를 설치하였다.

상기 본체(1)의 전면부에는 컨트롤 판넬(P)을 설치하여 각 부분의 동작을 제어 및 설정하도록 하였다.

미설명부호 16은 순환수유입관, 17은 온수배출관, 18은 단열재이다.

상기한 바와 같은 구조를 가진 본 발명의 축열전기보일러의 작용을 설명한다.

먼저, 난방수를 공급하는 상태를 설명한다.

축열탱크(1)의 내부에 설치된 가열히이터(3)에 전원을 공급하면, 에어탱크(2)내부에 설치된 가열히이터(3)를 구성하는 3개의 전열체(3a)(3b)중 100\ 용량을 가진 전열체(3a)가 가열되면서, 에어탱크(2)내의 공기를 뜨겁게 가열해 준다.

상기 에어탱크(3)에서 가열되는 공기는 순환통로(4)에서 연장된 연장관(4a)에 설치된 팬(5)의 작동으로 상기 가열된 공기는 순환통로(4)를 따라 강제순환된다.

따라서, 에어탱크(2)는 순환되는 뜨거운 공기에 의하여 신속하게 가열되는 것이다.

에어탱크(3)가 가열됨에 따라 축열탱크(1)내부에 충진 된 열매체유(O)가 가열되고, 가열된 열매체유(O)와 에어탱크(2)에서 발생되는 고열은, 상기 에어탱크(2)의 주변을 권취한 상태로 설치된 가열관(6)을 가열하여 온수를 공급하게 되는 것이다.

상기 축열탱크(1)의 상부에는 물탱크(7)가 구비되어 있는바, 축열탱크(1)내의 열매체유(O)가 고온으로 가열되면서 상기 물탱크(7)내의 원수도 가열시켜 주게 된다.

즉, 보일러에 전원을 차단하여 주게 되는 경우, 가열히이터(3)의 작동은 중지되나, 전원이 공급되어 보일러가 가동되는 동안 가열히이터(3)에 의하여 미리 고온으로 가열된 열매체유(O)가 상기 물탱크(7) 저면부를 가열하여 물탱크(7)내부의 원수를 예열시켜주는 것이다.

이렇게 물탱크(7)에서 예열 된 온수가 가열관(6)을 통과하면서 고온으로 가열되어 온수배출관(17)을 통하여 난방배관이나 기타 배출경로를 따라 배출되고, 이 난방관을 통과한 온수는 순환수유입관(16)을 통해 물탱크(7)로 다시 유입된다.

상기 물탱크(7)의 저면부가 만곡지게 형성되어 열매체유(0)와의 첩촉면이 최대한으로 확장되어 있어, 물탱크(7)내부의 원수 가열시간이 단축된다.

상기 열매체유(0)는 최고 300℃까지 가열 및 축열되는데, 축열 된 온도는 축 열탱크(1)의 외부를 감싸고 있는 단열재(18)에 의하여 충분히 보온 되고, 상기 열매체유(0)의 온도가 끓는점 이하로 냉각되기에는 많은 시간이 걸린다.

따라서, 보일러를 가동하였을 때에는 즉시 물탱크(7)의 예열 된 온수가 상기 에어탱크(2)의 주변에 권취된 가열관(6)을 통과하면서 충분히 가열되어 원하는 온수를 얻게 되는 것이다.

상기 가열히이터(3)는 축열탱크(1)에 저장된 열매체유(0)가 적정온도 이하로 낮아질때 가동시킬 수 있으며, 적정온도는 사용자의 의사에 따라 컨트롤 판넬(P)에서 설정한다.

다음으로 급탕을 적용하여 사용할 경우를 설명한다.

급탕으로 고온의 온수가 필요한 경우에는 컨트롤 판넬(P)의 급탕을 선택하면, 상기 가열히이터(3)의 중앙에 설치된 500W 전열관(3a)이 100W 전열체(3b)와 함께 작동한다.

상기 가열 히이터(3)가 에어탱크(2)를 가열하고, 동시에 가열관(6)을 가열하여, 물탱크(7)에서 예열 되어 있던 온수가 이 가열관(6)을 통과하면서 급격하게 고온으로 가열되어 짧은 시간에 고온의 온수를 배출할 수 있는 것이다.

상기 컨트롤 판넬(P)은 축열탱크(1)내의 열매체유(0) 온도를 온도센서(13)를 통하여 감지하고, 감지된 온도에 의하여 열매체유(0)의 예열 여부를 판단하여 가열히이터(3)의 작동 여부를 결정한다.

이때, 열매체유(0)의 온도는 70~150℃를 기준으로 설정하며, 설정온도에 따 라 가열 히이터(3)를 작동시키거나 정지시키게 되는데, 설정온도 이하로 낮아지면, 가열히이터(3)중 100W 용량을 가진 2개의 전열체(3a)만 가동시켜 열매체유(0)를 예열토록 하여 불필요한 전기의 소비를 제한하는 것이다.

또한, 가열 히이터(3)는, 전열체(3a)(3b)에 장착된 과열방지기(도시되지 않음)에 의하여 지나치게 과열되는 현상이 방지되고, 화재의 위험으로부터 예방할 수 있도록 한다.

상기 가열 히이터(3)는 본체의 하부에서 직접 에어탱크(2)로 진입하여 설치되어 있기 때문에, 상기 가열 히이터(3)를 에어탱크(2)로 부터 분리가 용이하게 이루어지므로 전열체(3a)(3b)의 정비나 수리 및 교체가 용이하게 이루어지는 것이다.

상기 가열 히이터(3)는, 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 전열체(21)가 내장된 방열기(20)를 적용하여 구성할 수 있다.

상기 방열기(20)에 일체로 형성되는 방열판(22)이 가열되면, 팬(5)에 의하여 강제로 순환되는 공기가 수많은 방열판(22)을 통과하면서 더욱 급속하게 가열된다.

이와 같이 급속하게 가열된 공기는, 에어탱크(2)와 열매체유(0)를 더욱 단순간에 가열하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 본 발명의 측단면도.

도 3은 본 발명의 가열수단으로서 방열기를 적용한 상태를 나타낸 종단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 ; 축열탱크 2 ; 에어탱크

3 ; 가열히이터 3a, 3b ; 전열체

4 ; 순환통로 4a ; 연장관

5 ; 팬 6 ; 가열관

7 ; 물탱크 10 ; 열매체유 보충탱크

11 ; 압력계 12 ; 배출밸브

13 ; 온도센서 14 ; 과열방지장치

15 ; 원수보충탱크 16 ; 순환수유입관

16 ; 온수배출관 P ;컨트롤판넬

Claims (5)

1. 축열탱크(1)의 중앙부에 에어탱크(2)를 형성하고, 이 에어탱크(2)의 내부 중앙부에 가열히이터(3)를 내장하여서 된 에어탱크 가열수단과;

   상기 에어탱크(2)의 측벽에 상하로 연통되는 순환통로(4)를 형성하고, 일측의 연장관(4a)에는 팬(5)을 내장하여, 이 팬(5)에 의하여 가열된 공기를 강제로 순환시키도록 한 가열공기 강제이송수단과;

   상기 에어탱크(2)의 외주연부에 코일형으로 권취한 가열관(6)을 설치하여 원수를 가열토록 한 원수가열수단과;

   상기 축열탱크(1)의 상부에는 물탱크(7)를 형성하여 예열토록 하는 원수예열수단; 을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 열매체유를 이용한 축열전기보일러.
2. 제 1 항에 있어서,

   가열수단은, 3개의 전열체(3a)(3b)를 정렬하여 구성하되, 중앙에는 500W 전열체(3a)을 설치하고, 좌,우 양측에는 100W 전열체(3b)를 각각 설치하여 독립적으로 가동이 가능토록 하며, 상기 각 전열체(3a)(3b)에는 과열방지기를 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 열매체유를 이용한 축열전기보일러.
3. 제 1 항에 있어서,

   가열수단은, 다수의 방열판(22)이 일체로 형성되고, 전열체(21)가 내장된 방열기(20)를 에어탱크(2)에 내장한 것을 특징으로 하는 열매체유를 이용한 축열전기보일러.
4. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,

   가열 히이터(3)에 장착되는 전열체(3a)(3b)에는 각각 과열방지기를 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 열매체유를 이용한 축열전기보일러.
5. 제 1 항에 있어서,

   물탱크(7)는 저면부를 만곡지게 형성한 것을 특징으로 하는 열매체유를 이용한 축열전기보일러.

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