용량 및 소비전력 가변형 축열조, 및 이를 이용한 전기보일러와 히트펌프

용량 및 소비전력 가변형 축열조, 및 이를 이용한 전기보일러와 히트펌프{CAPACITY AND POWER CONSUMPTION ADJUSTABLE HEAT STORAGE TANK, ELECTRIC BOILER AND HEATPUMP USING THE SAME}

본 발명은 축열조 및, 이를 이용한 전기보일러와 히트펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용량과 소비전력을 조절할 수 있는 축열조 및, 이를 이용한 전기보일러와 히트펌프에 관한 것이다.

전기보일러는 물을 가열하여 난방공급수를 각 방에 공급함으로써 각 방의 난방을 도모하는 장치이다. 또한, 난방수를 생성하기 위한 일시적인 가열 수단으로 전기를 사용하며, 축열조 내에 전기히터를 구비한다.

종래의 전기보일러는 큰 축열조 안에 한두 개의 전기히터를 구비하고, 축열조 내에 저장된 물을 전체적으로 가열하여 난방수를 생성하고, 생성된 난방수를 공급하면, 난방분배기가 이를 각 방으로 인도하여 난방 효과를 이룬다. 이러한 종래 구조의 전기보일러는 축열조 내의 물을 고온 상태로 유지하기 위해 지속적으로 전기히터를 작동시켜야 하며, 전기히터가 가열시켜야 할 대상은 축열조 내에 채워진 전체 물의 양이 되므로, 큰 소비전력을 요구하게 된다. 또한, 한두 개의 전기히터를 구비하므로, 물을 가열하는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 하나의 전기히터에서 소비되는 전력이 커질 수밖에 없다는 문제가 있다.

특히, 심야 전기보일러는 주간 시간대에 비해 상대적으로 전기요금이 저렴한 심야 시간대의 전기를 사용하여 축열조에 저장된 물을 가열시킨 후 난방이 필요하면 가열된 온수를 이용하여 난방시키는 축열식 난방장치이다.

종래의 심야 전기보일러는 대부분 보급 초기 표준 난방 면적에 맞추어 축열조 용량과 정격소비전력이 고정되어 보급되었다. 이렇게 축열조 용량과 정격소비전력이 고정된 보일러는 1인 또는 2인 가정에서 사용하는 경우, 표준 난방 면적이 감소했음에도 축열조 내부의 물을 일정 온도까지 상승시키는 데 필요 이상의 온수를 가열하게 되므로, 많은 에너지가 소비되어 난방비가 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 심야 전기보일러의 특성상 밤 사이에 심야 전력이 심야전기가 들어오는 시간(밤 10시~익일 아침 8시)인 10시간 동안 물을 가열시켜 저장된 온수로 주간 시간대(아침 8시~밤 10시)인 14시간 동안 난방을 유지하게 된다.

이때 심야 전기의 소비전력을 줄이기 위해서는 히터가 가동되는 시간을 줄여야 하는데 이는 다음 심야전기가 투입되는 시간까지 대기 중에 방출되는 열손실, 즉, 축열조 내의 온도의 하락을 최소화해야 한다.

일반주택이나 아파트의 구조가 점점 다양화하고 있을 뿐만 아니라, 평수도 소형에서 대형까지 다양하기 때문에, 전기보일러가 공급해야 할 난방수의 양도 달라질 수밖에 없지만, 종래 구조의 전기보일러에 의하면, 1개의 대형 축열조에서 한꺼번에 물을 가열하여 공급하기 때문에, 매우 비효율적인 면이 없지 않았다. 특히, 많은 방을 구비한 주택이나 아파트의 경우, 소가족화로 인해 사용하지 않는 방이 생기는 경우가 많기 때문에, 1개의 대형 축열조에서 전체적으로 물을 가열하여 공급하는 것은 불필요하게 전기를 사용하는 것이 되어, 사용자 입장에서는 난방비 상승 요인으로 작용하게 된다.

즉, 종래 구조의 전기보일러는 다양한 구조와 형태를 가진 현대 주택이나 아파트에 적합하지 않으며, 이를 보완할만한 새로운 구조의 전기보일러에 대한 필요성이 필요해졌다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소비전력과 용량을 조절할 수 있도록 복수의 구획으로 분할된 구조를 갖는 축열조를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 다양한 구조와 형태를 가진 주택이나 아파트에 적합하도록, 전력과 용량을 조절할 수 있도록 복수의 구획으로 분할된 구조를 갖는 축열조를 구비한 전기보일러를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 불필요한 전력 소모를 방지하기 위하여, 전력과 용량을 조절할 수 있도록 복수의 구획으로 분할된 구조를 갖는 축열조를 구비한 히트펌프를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조는, 물을 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 내부를 분할하는 하나 이상의 격벽 및 상기 저장탱크에 저장된 물을 가열하기 위하여, 상기 격벽으로 나누어진 저장탱크 내 분할공간마다 구비된 전기히터를 구비한다.

또한, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 이동할 수 있도록 형성된 적어도 하나의 구멍을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 한 방향으로만 이동하도록 안내하는 체크밸브를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러는, 축열조에서 가열된 물을 이용하여 난방수를 공급하는 전기보일러에 있어서, 상기 축열조에서 가열된 물을 공급하기 위한 난방공급구, 상기 난방공급구로 공급된 물을 각 공간으로 분배하는 난방분배기 및 상기 난방분배기에서 분배된 후 환수된 물을 상기 축열조로 재공급하는 난방환수구를 포함하며, 상기 축열조는, 물을 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 내부를 분할하는 하나 이상의 격벽 및 상기 저장탱크에 저장된 물을 가열하기 위하여, 상기 격벽으로 나누어진 저장탱크 내 분할공간마다 구비된 전기히터를 구비한다.

또한, 상기 저장탱크 내에서 팽창한 물이 이동하는 팽창관 및 상기 팽창관의 끝단에 위치하고, 내부에 정수위밸브를 구비하는 팽창탱크를 더 포함하고, 상기 팽창탱크에 물이 차오르면 상기 팽창탱크의 정수위밸브가 닫혀 상기 저장탱크로 보충수 공급이 차단될 수 있다.

그리고, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 이동할 수 있도록 형성된 적어도 하나의 구멍을 포함할 수 있다.

또한, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 한 방향으로만 이동하도록 안내하는 체크밸브를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 난방환수구는 각각의 분할공간마다 구비되고, 상기 난방환수구의 개폐를 결정하는 밸브가 연결되며, 상기 분할공간마다 구비된 전기히터의 동작과 상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프는, 축열조로부터 저온수를 공급받는 환수관, 상기 축열조로 고온수를 공급하는 공급관, 저온의 기체를 압축하는 압축기, 고온부 열교환 기능을 가지는 응축기와 저온부 열교환 기능을 가지는 증발기 및 상기 응축기에서 배출된 냉매의 압력을 감소시키는 팽창밸브를 구비하며, 상기 축열조는, 물을 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 내부를 분할하는 하나 이상의 격벽 및 상기 저장탱크에 저장된 물을 가열하기 위하여, 상기 격벽으로 나누어진 저장탱크 내 분할공간마다 구비된 전기히터를 구비한다.

또한, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 이동할 수 있도록 형성된 적어도 하나의 구멍을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 격벽은, 물이 상기 분할공간 사이를 한 방향으로만 이동하도록 안내하는 체크밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 축열조, 전기보일러 및 히트펌프에 의하면, 소비전력과 용량을 조절할 수 있어, 다양한 구조와 형태를 가진 주택이나 아파트에 적합하고, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 상면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 일구성인 격벽의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 일구성인 격벽에 구비된 체크밸브의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프의 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 구성도이다. 도 1과 관련하여, 본 발명의 특징이 되는 구성을 중심으로 설명하되, 보일러와 관련한 일반적인 구성이나 부품에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조는, 저장탱크(100), 복수의 격벽(110,120,130), 난방공급구(140), 난방환수구(145), 케이싱(150), 단열재(160), 전기히터(170) 및 퇴수구(175)를 포함한다. 본 실시예에 따른 도면에서는 총 3개의 격벽을 포함하는 축열조를 도시하였고, 이해의 편의를 위해 이에 맞추어 설명하기로 한다.

저장탱크(100)는 난방에 이용될 물을 저장한다. 저장탱크(100)에 채워진 물은 전기히터(170)에 의해 가열된다. 저장탱크(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 격벽(110,120,130)으로 분할되어 있다(분할된 각각의 영역을 '분할공간'이라 칭한다). 격벽(110,120,130)에 의해 분할된 각 분할공간에는 저장탱크(100)에 채워진 물을 가열하기 위한 전기히터(170)가 각각 구비되어 있다. 각 분할공간에 구비된 전기히터(170)의 용량은 분할공간의 크기에 따라 달라질 수 있지만, 종래의 분할되지 않은 축열조에 비하여, 적은 용량의 전기히터가 사용 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 쉽게 이해될 것이다.

각 분할공간에 구비된 전기히터(170)는 개별적으로 제어되며, 필요한 전기히터(170)만 동작시킴으로써, 특정 분할공간에 저장된 물만을 가열할 수 있다. 물론, 전체 전기히터(170)를 동작시켜, 저장탱크(100) 내의 물을 전체적으로 가열하는 것도 가능하다.

상부에 위치한 분할공간에는 난방공급구(140)가 구비된다. 가열된 물은 위로 상승하기 때문에, 가장 상부에 위치한 분할공간에 난방공급구(140)가 구비되는 것이 바람직하지만, 이와 달리 각 분할공간에 난방공급구가 각각 설치되어 있어도 무방하다.

난방공급구(140)는 최상부 분할공간에 저장된 온수를 공급하는 기능을 가진다. 난방공급구(140)에 의해 공급된 온수는 주택이나 아파트 등의 각 방마다, 혹은 특정 공간에 한정하여 공급됨으로써, 난방 효과를 도모한다. 난방에 이용된 온수는 다시 난방환수구(145)를 통해 각 분할공간으로 환수되며, 이러한 물순환에 의하여 난방을 유지할 수 있다. 도 1에서는 각 분할공간마다 각각의 난방환수구(145)가 구비된 것으로 도시되어 있지만, 이와 달리 최하부의 분할공간에만 난방환수구가 구비되어도 무방하며, 특정 분할공간에만 난방환수부가 구비되어도 무방하다.

케이싱(150)은 축열조의 외부를 감싸도록 형성되어, 내부를 보호하는 기능을 가지며, 보온재(160)는 열효율을 높이기 위하여, 저장탱크(100)에서 가열된 온수의 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 기능을 가진다.

그 외의 구성으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조는 팽창하는 물을 처리하기 위한 팽창소켓(190) 등의 구성을 더 구비할 수 있다. 이와 관련해서는, 도 4를 참조하면서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

또한, 도 1에서는 저장탱크(100)가 총 3개의 격벽(110,120,130)으로 나뉘어져, 4개의 분할공간이 형성되어 있지만, 이는 2개의 격벽으로 나뉜 3개의 분할공간일 수도 있고, 4개의 격벽으로 나뉜 5개의 분할공간으로 형성될 수도 있다. 물론, 그보다 많은 수의 격벽으로 나뉘는 경우 더욱 많은 수의 분할공간으로 형성할 수 있다. 또한, 각 격벽은 저장탱크(100)를 균등하게 분할할 수도 있지만, 상황에 따라 서로 다른 비율로 분할할 수도 있음은 물론이다. 이는 제조비용, 용도, 난방이 필요한 주택이나 아파트의 구조, 열효율 등에 따라 자유로이 변경 가능하다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 상면도이다. 도 2a에 도시된 축열조 내부의 저장탱크(100)는 원형이지만, 이와 다른 형상일 수도 있다. 축열조 내부의 저장탱크 용량 역시 다양하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 용량이 2700리터인 경우, 도 1에서와 같이 3개의 격벽으로 균등하게 분할하는 경우, 각 분할공간의 용량은 675리터가 되고, 이를 개별적으로 제어가능하기 때문에, 소형 전기보일러 4대를 구비한 것과 동일한 성능을 가진다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 일구성인 격벽의 상면도이다. 격벽에는 도 1에도 도시되어 있지만, 구멍(115,125,135)이 형성되어 있다. 이는 도 1의 도면에서 보면, 가열된 물이 하부 분할공간에서 상부 분할공간으로 이동하는 통로가 된다. 각 격벽(110,120,130)에 형성된 구멍(115,125,135)은 다른 장치가 없어도, 가열된 물은 위로 상승하는 성질을 가지므로, 아래에서 위로 물이 이동하게 되지만, 각 분할공간을 완벽히 독립된 공간으로 구성하기 위하여, 도 3에서와 같은 체크밸브(117,127,137)를 더 구비할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열조의 일구성인 격벽에 구비된 체크밸브의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 체크밸브(117,127,137)는 각 격벽(110,120,130)에 형성된 구멍(115,125,135)을 밀폐하는 기능을 가진다. 다만, 체크밸브(117,127,137) 내부로 물이 이동할 수 있고, 물의 흐름은 위에서 언급한 바와 같이 하부에서 상부로 형성된다. 이렇게 체크밸브(117,127,137)를 둠으로써, 각 격벽(110,120,130)에 의해 형성된 각각의 분할공간이 독립된 전기보일러와 같이 동작할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러의 동작을 구체적인 실시예로 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러의 구성도이다. 도 4의 실시예도 도 1의 실시예와 마찬가지로, 3개의 격벽(110,120,130)에 의해 4개의 분할공간으로 나뉘어 있다. 도 4를 설명함에 있어서는, 저장탱크(100)의 상면과 제1 격벽(110)에 의해 형성되는 분할공간을 제1 보일러실이라 하고, 제1 격벽(110)과 제2 격벽(120)에 의해 형성되는 분할공간을 제2 보일러실이라 하고, 제2 격벽(120)과 제3 격벽(130)에 의해 형성되는 분할공간을 제3 보일러실이라 하며, 제3 격벽(130)과 저장탱크(100)의 하면에 의해 형성되는 분할공간을 제4 보일러실이라 칭하기로 한다. 아울러, 제1 보일러실에는 난방공급구(140) 및 제1 난방환수구(145-1)가 구비되고, 제2 보일러실에는 제2 난방환수구(145-2), 제3 보일러실에는 제3 난방환수구(145-3), 제4 보일러실에는 제4 난방환수구(145-4)가 구비된다. 또한, 제1 난방환수구(145-1)에는 제1 밸브(146-1)가 연결되어 있고, 제2 난방환수구(145-2)에는 제2 밸브(146-2), 제3 난방환수구(145-3)에는 제3 밸브(146-3)가, 그리고 제4 난방환수구(145-4)에는 제4 밸브(146-4)가 연결되어 있다. 아울러, 각각의 보일러실에는 전기히터가 구비되어 있다. 즉, 제1 보일러실에는 제1 전기히터(170-1), 제2 보일러실에는 제2 전기히터(170-2), 제3 보일러실에는 제3 전기히터(170-3), 제4 보일러실에는 제4 전기히터(170-4)가 구비된다.

한편, 저장탱크(100) 내부의 온수는 순환펌프(315)에 의해 난방공급구(140)에서 배출되어 난방분배기(300)로 인도되어, 각 방으로 공급된다. 각 방으로 공급된 온수는 다시 난방분배기(310)에 의해 환수되어, 제1 난방환수구(145-1), 제2 난방환수구(145-2), 제3 난방환수구(145-3), 제4 난방환수구(145-4)를 통해, 저장탱크(100) 안으로 유입된다.

총 4개의 방이 있는 경우를 상정하여 본 발명에 따른 전기보일러의 작동원리를 살펴보면, 먼저 방 1칸만을 난방하는 경우(1/4난방), 최상부에 위치한 제1 보일러실의 제1 전기히터(170-1)만 가동되고, 제1 난방환수구(145-1)와 연결된 제1 밸브(146-1)만 자동 혹은 수동에 의해 열림 상태로 설정된다. 그리고, 난방공급구(140)와 연결된 순환펌프(315)를 동작시켜, 저장탱크(100) 내부의 온수를 방으로 유입시켜 난방을 한 후, 다시 제1 난방환수구(145-1)를 통해 제1 보일러실로 환수되는 방식으로, 1개의 방에 난방이 이루어진다. 이때, 제2 밸브(146-2), 제3 밸브(146-3), 제4 밸브(146-4)는 닫혀 있고, 제2 전기히터(170-2), 제3 전기히터(170-3), 제4 전기히터(170-4)도 동작하지 않기 때문에, 결국, 제1 보일러실만 동작하는 결과가 된다.

방 2칸을 난방하는 경우(1/2난방)에는, 최상부에 위치한 제1 보일러실과, 바로 아래에 위치한 제2 보일러실이 동작한다. 즉, 제1 전기히터(170-1)와 제2 전기히터(170-2)가 동작하고, 제1 밸브(146-1)와 제2 밸브(146-2)가 열림 상태로 되어, 방 2칸에 적절한 온수가 방으로 공급된다. 이때, 제3 밸브(146-3)와 제4 밸브(146-4)는 닫혀 있고, 제3 전기히터(170-3)와 제4 전기히터(170-4)도 동작하지 않기 때문에, 결국, 제1 보일러실과 제2 보일러실만 동작하는 결과가 된다.

방 3칸을 난방하는 경우(3/4난방)에는, 제4 보일러실을 제외한 모든 보일러실이 동작한다. 즉, 제1 전기히터(170-1), 제2 전기히터(170-2) 및 제3 전기히터(170-3)가 동작하고, 제1 밸브(146-1), 제2 밸브(146-2) 및 제3 밸브(146-3)가 열림 상태로 되어, 방 3칸에 적절한 온수가 각 방으로 공급된다. 이때, 제4 밸브(146-4)는 닫혀 있고, 제4 전기히터(170-4)도 동작하지 않기 때문에, 결국, 제1 보일러실, 제2 보일러실 및 제3 보일러실만 동작하는 결과가 된다.

방 4칸을 난방하는 경우(전체난방)에는, 모든 보일러실이 동작한다. 즉, 모든 전기히터(170-1,170-2,170-3,170-4)가 동작하고, 모든 밸브(146-1,146-2,146-3,146-4)가 열림 상태로 되어, 방 4칸에 적절한 온수가 각 방으로 공급된다.

상기 설명에 있어서, 제1 밸브 내지 제4 밸브(146-1,146-2,146-3,146-4)는 수동밸브이어도 무방하고, 전기적으로 제어되는 자동밸브이어도 무방하다.

한편, 상기 각 동작모드를 자동으로 제어하는 제어기(미도시)를 더 부가해도 무방하다. 제어기는 제1 보일러실만 동작하는 모드(1/4모드), 제1 보일러실과 제2 보일러실이 동시에 동작하는 모드(1/2모드), 제1 보일러실 내지 제3 보일러실이 동작하는 모드(3/4모드), 전체 보일러실이 동작하는 모드(Full모드)를 구비하여, 스위칭 동작만으로, 조작을 쉽게 할 수 있다.

구체적으로, 1/4모드를 선택하면, 제1 전기히터(170-1)이 동작하는 한편, 제1 밸브(146-1)만 열림 상태로 되며, 1/2모드를 선택하면, 제1 전기히터(170-1)와 제2 전기히터(170-2)가 동작하는 한편, 제1 밸브(146-1)와 제2 밸브(146-2)가 열림 상태로 되며, 3/4모드를 선택하면, 제1 전기히터 내지 제3 전기히터(170-1,170-2,170-3)가 동작하는 한편, 제1 밸브 내지 제3 밸브(146-1,146-2,146-3)가 열림 상태로 되고, Full모드를 선택하면, 전체 전기히터가 동작하는 한편, 전체 밸브가 열림 상태로 된다.

제어기의 또 다른 실시예를 설명하면, 먼저, 4개의 보일러실을 모두 사용하여 방 4칸 전체를 난방시키다, 방 3칸만을 난방하고 싶은 경우, 제어기의 선택스위치 4번을 정지모드로 돌려 작동하면, 제4 밸브(146-4)만 닫힘 상태로 되고, 제4 전기히터(170-4)가 동작을 멈추기 때문에, 제1 보일러실에서 제3 보일러실만 동작하게 된다.

방 4칸을 난방시키다가 방 2칸만 난방시키고자 하는 경우, 선택스위치 3번과 4번을 정지모드로 돌려 작동하면, 제3 밸브(146-3)와 제4 밸브(146-4)가 닫힘 상태로 되면서, 제3 전기히터(170-3)와 제4 전기히터(170-4)가 동작을 멈추기 때문에, 제1 보일러실과 제2 보일러실만 작동하는 결과를 가져온다.

보일러의 온도는 제1 보일러실 내지 제4 보일러실에 각각 장착된 온도조절기(미도시)에 의해 자동으로 조절될 수도 있다. 설정 온도까지 온도가 상승하면, 자동으로 전기 투입이 정지되어 전기히터가 동작을 멈출 수 있다. 이후 설정 온도 이하로 온도가 하락하면, 자동으로 전기가 투입되어 전기히터가 가동되어 저장탱크(100) 내의 물이 가열된다. 이에 따라 전기를 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

각 보일러실의 격벽(110,120,130)은 저장탱크(100)를 균등 혹은 불균등하게 분할하고, 철이나 스테인리스 등의 내구성이 강한 재질로 제작하며, 보일러실의 격벽(110,120,130)은 물의 온도가 상승했을 때, 물의 팽창량이 상부 보일러실로 유입되어 팽창탱크(200)에 저장되도록, 저장탱크의 모양이 원형일 때는 원형으로, 저장탱크의 모양이 사각일 때는 사각형으로 제작될 수 있다.

또한, 각 격벽에 형성된 구멍은 다양한 모양일 수 있고, 제1 격벽(110)의 구멍(115)과 제3 격벽(130)의 구멍(135)은 정면에서 보았을 때 왼쪽 90도에 위치하여 형성되고, 제2 격벽(120)의 구멍(125)은 정면에서 보았을 때 오른쪽 90도에 위치할 수 있다.

이는 팽창된 물이 원활하게 상부 보일러실로 흘러 유입되도록 하여, 팽창된 물이 팽창탱크(200)에 저장되도록 한 것이다. 본 발명에 따른 전기보일러는, 물의 층화현상을 이용하여 설계된 것으로, 물의 층화현상은 물의 이동이 없을 때 전기히터가 가동되면, 전기히터 상부에 위치한 물의 온도만 상승되고, 하부에 위치한 물의 온도는 상승하지 않으며, 물의 특성상 온도가 높은 물은 위로, 온도가 낮은 물은 아래로 이동하는 성질이 있다. 따라서 물의 이동이 없는 경우, 즉, 정체된 경우에, 저장탱크의 상부는 물의 온도가 높고 하부는 물의 온도가 낮아지는 형상이 생기는데 이를 온도층화(Thermal layering) 현상이라고 한다.

또한, 각 격벽에 구비된 구멍에 구비된 체크밸브는, 상부 보일러실에서 하부 보일러실로 물의 이동이 있는 경우, 이러한 물의 역류 이동을 방지하기 위한 구성임은 위에서 설명한 바와 같다. 최하부에 위치한 제4 보일러실의 겨울철 동파를 방지하기 위하여, 동파 방지 기능을 설치해도 무방하다. 별도의 온도 조절기를 설치하여 보일러실의 온도가 5℃ 이하가 되면 자동으로 제4 전기히터(170-4)가 가동되고, 온도가 상승하면, 다시 제4 전기히터(170-4)가 정지하도록 설정하면, 저장탱크(100) 내의 온도가 항상 5℃ 이상을 유지할 수 있어, 겨울철 동파 방지 효과까지 도모할 수 있다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러에 의하면, 난방 면적에 따라서 보일러 축열조 용량과 정격 소비전력을 조절하여, 필요 난방 면적에 따라 경제적이고 편리하게 사용 가능하고, 자연 발생적으로 손실되는 열량을 최소화하여, 에너지를 절감하여 난방비를 최소화할 수 있으며, 전력량의 최대 피크치도 줄일 수 있는 기술적 효과를 도모하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프의 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프(400)는 위에서 설명한 축열조의 구성을 그대로 채용하므로, 축열조와 관련한 설명은 생략하기로 한다.

히트펌프는 열을 자체적으로 생산하는 것이 아니라, 저온의 열원에서 열을 흡수하고, 고온의 열원으로 열을 운송하는 장치다. 히트펌프의 원리는 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적이므로 여기서는 개념만 설명하기로 한다. 일반적으로, 실내기에서 냉기가 나오고 실외기에서 열기가 나오는 냉방 사이클과 핵심장치의 역할을 정반대로 역전시켜, 실내기에서 열기가 나오고 실외기에서 냉기가 나오도록 한다. 히트펌프를 구성하려면, 기존 냉방기에 사방변(4-way 밸브), 체크밸브 등 냉매의 흐름을 자유자재로 제어할 수 있는 전환장치 및 난방용 모세관이 필요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프(400)는, 도 5에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 저온의 기체를 압축하는 압축기, 고온부 열교환기인 응축기, 응축기에서 나온 냉매의 압력을 낮추는 팽창밸브, 저온부 열교환기인 증발기로 구성된다. 그리고, 위에서 설명한 사이클을 반복함으로써, 외부의 저온 열원으로부터 증발기를 통해 열을 흡수하고, 압축기 동력을 부가하여, 필요한 고온의 열을 발생시키며, 응축기를 통해 열을 이용하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 축열조는 히트펌프(400)와 연결되어 있고, 제1 보일러실 내지 제4 보일러실에는 히트펌프(400)의 공급관(410)로부터 공급되는 고온수가 유입되는 고온수공급관(142-1,142-2,142-3,142-4)이 구비되어 있고, 최상부 보일러실에는 저온수환수관(142)이 구비되고, 이는 히트펌프(400)의 환수관(420)과 연결되어, 저온수를 히트펌프(400)로 이동시킨다. 이때, 물을 순환시키기 위한 순환펌프(430)가 이용된다. 이렇게 저온수를 공급받은 히트펌프(400)는 위에서 말한 히트펌프(400)의 사이클을 진행하여 열기를 내보내고, 이에 따라 온도가 높아진 물을 공급관(410)을 통해 배출하게 된다.

한편, 각 고온수공급관(142-1,142-2,142-3,142-4)에는 밸브(143-1,143-2,143-3,143-4)가 연결되어 있고, 이들의 개폐를 조절함으로써 각 보일러실 중 일부만 동작하게 할 수 있다. 이때, 도 5의 우측에 도시된 밸브(145-1,145-2,145-3,145-4)들과 연계하여 개폐가 조절되며, 축열조 양측의 밸브를 조절하여, 각 보일러실을 동작 혹은 정지시킴으로써, 효율적으로 난방을 유지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있음을 이해하여야 한다.

100‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥저장탱크
110,120,130‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥격벽
115,125,135‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥구멍
117,127,137‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥체크밸브
140‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥난방공급구
145,145-1,145-2,145-3,145-4‥‥‥‥‥‥‥‥난방환수구
146-1,146-2,146-3,146-4‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥밸브
150‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥케이싱
160‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥보온재
170,170-1,170-2,170-3,170-4‥‥‥‥‥‥‥‥전기히터
175‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥퇴수구
190‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥팽창소켓
195‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥팽창관
200‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥팽창탱크
300‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥난방분배기(공급)
310‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥난방분배기(환수)
315‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥순환펌프
400‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥히트펌프
410‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥공급관
420‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥환수관
430‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥순환펌프