축열식 전기 온수보일러

축열식 전기 온수보일러{Thermal Storage type Electric Boiler}

본 발명은 축열식 전기 온수보일러에 관한 것으로,

전기히터(1)로서 점도가 낮고 열전달 계수가 크며 잠열성이 높으면서 300℃의 고온으로 가열될 수 있는 열매체유(2)를 가열하여 축열하는 축열탱크(3)를 구성하고,

축열탱크(3)의 외부로 발산소모되는 손실열을 회수하는 외부흡열관(4)으로서 1차적인 흡열을 한 후,

축열탱크(3)의 내부에 저장된 고온의 열매체유(2)에 잠겨진 내부흡열관(5)으로서 2차적인 흡열을 하여,

소모되는 폐열의 효율적인 회수수단에 의하여 열을 흡수한 온수를 난방용이나 온수를 사용하는 급탕용으로 활용할 수 있도록 구성함으로써 에너지 비용을 획기적으로 절감하는 효과를 얻을 수 있는 발명이다.

본 발명은 건물내에서 필요한 난방온수나 급탕온수를 공급하기 위하여 축열탱크(3)내의 열매체유(2)를 전기히터(1)로 가열,축열시킨후 이 고온의 축열된 열매체유(2)로부터 열전달을 받은 온수를 얻기 위한 축열식 전기 온수보일러에 관한 것으로서,

이러한 전기 온수보일러는 사용하는 에너지가 발전과정을 거쳐서 얻게되는 가공된 2차 에너지인 전기이므로 매연 등의 발생이 없는 무공해 및 사용편리성 등의 장점이 있으나 종래의 축열탱크(3)에서는 축열탱크(3) 바깥외면으로 발산되어 손실,폐기되는 열량이 과다하여 전기소모량이 많게 됨에 따라 전기사용비용이 과다하게 소요되는 문제점이 심각하여 온수에의 열전달목적이외로 손실되는 열의 회수수단이 절실히 요구되고 있었다.

상기와 같이 종래의 축열식 전기 온수보일러에서의 문제점인 전기히터(1)에 의하여 고온으로 가열된 열매체유(2)를 저장하고 있는 축열탱크(3)의 바깥외면으로의 발산소실되는 열을 회수할 수 있는 장치를 적은 비용으로 간단하게 설치하는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 과제이다.

본 발명은 축열식 전기 온수보일러에서 전기히터(1)로서 300℃정도의 고온으로 가열된 축열탱크(3)내의 열매체유(2)가 난방용이나 급탕용으로 공급될 온수에 열을 전달하고 축열탱크(3) 바깥외면으로 발산소실되는 폐열을 회수하기 위하여 난방용도로 사용되고 냉각되어 회수되는 물이나 보충적으로 급수되는 상수도물이 축열탱크(3)에 유입될 때,축열탱크(3)의 바깥외면으로 발산소실되는 폐열로서 예열된 다음에 축열탱크(3)내부로 유입되어 고온의 열매체유(2)로부터 열전달을 받을 수 있게 구성하여 축열탱크(3)에서 외부로 소실되는 폐열을 회수하도록 구성한 것이다.

이러한 폐열회수수단으로서, 난방에 사용되고 회수되는 물이나 보충급수되는 상수도물이 축열탱크(3)에 유입될 때, 우선 축열탱크(3)의 바깥외면을 감싸고 감겨있는 외부흡열관(4)을 통하도록 하여 1차적인 흡열에 의한 예열의 과정을 거쳐서 축열탱크(3)내부에서 나선형으로 설치된 내부흡열관(5)으로 유입되어 밖에서 1차적으로 예열된 물이 고온의 열매체유(2)로부터 2차적으로 본격적인 열전달을 받을 수 있도록 구성하므로서, 전기사용효율을 제고하여 전기사용비용이 최소화될 수 있도록 한 것이다.

이상과 같은 본 발명의 축열식 전기 온수보일러의 구성은 열원으로서 전기를 사용하게 되므로 매연 등의 발생이 없는 무공해 및 사용편리성의 장점이 있고,

특히 축열탱크(3)의 외부로 소실되는 폐열을 외부흡열관(4)을 통하여 완전회수하게 되므로 절전에 의하여 전기사용비용을 획기적으로 감소시킨 발명이다.

도 1은 본 발명의 축열식 전기 온수보일러의 종단면도.

도 2는 도 1의 A - A'선 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 전기히터

2 : 열매체유

3 : 축열탱크

4 : 외부흡열관

5 : 내부흡열관

6 : 온수공급관

7 : 난방배관

8 : 난방회수관

9 : 상수도관

10 : 급수관

11 : 전원

14 : 급탕배관

15 : 팽창탱크

16 : 콘트롤박스

17 : 공기흡배기구

18 : 온도센서

19 : 보일러케이스

20 : 단열재

21 : 순환펌프

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1에서와 같이 축열탱크(3)로부터 온수공급관(6)을 통하여 난방배관(7)에 공급된 난방온수가 난방기능을 수행하고 난방회수관(8)을 통하여 회수되는 물과 상수도관(9)을 통하여 급수되는 물이 급수관(10)을 통하여 축열탱크(3)에 유입하게 된다.

이때에 급수관(10)을 통하여 축열탱크(3)에 유입되는 물을 직접 축열탱크(3)의 내부로 유입시키지 않고, 축열탱크(3) 바깥외면을 감싸고 감겨있는 외부흡열관(4)을 통하여 유입되도록 하고, 이어서 축열탱크(3)의 내부에 나선형으로 배관된 내부흡열관(5)으로 유입되도록 한다.

축열탱크(3)의 내부에는 잠열성, 열저장성 등이 높고, 300℃의 고온으로 가열될 수 있으며 점도가 낮은 액상의 공지된 열매체유(2)(Daphne thermic oil, Shell thermic oil, Thermelf bta 등)가 공간이 없도록 완전충전되어 있다.

열매체유(2)는 전원(11)과 연결된 전기히터(1)의 발열에 의하여 가열되어 60℃ 내지 300℃의 고온상태를 유지하며 축열되도록 한다.

이러한 구성에 의하여 가열되는 난방온수 및 급탕온수는 급수관(10)을 통하여 축열탱크(3)에 유입될 때, 먼저 축열탱크(3)외부에 배관된 외부흡열관(4)으로 유입되므로 축열탱크(3)외부로 발산소실되는 폐열에 의하여 1차적으로 예열된 다음에 축열탱크(3)내부의 내부흡열관(5)에서 고열의 열매체유(2)로부터 2차적으로 본격적인 열전달을 받아 고온의 온수로 되어 온수공급관(6)으로 출수되고 순환펌프(21)에 의하여 난방배관(7)이나 목욕용 등의 급탕배관(14)에 온수를 공급하게 된다.

또한, 축열탱크(3)내의 열매체유(2)가 고온으로 팽창하게 될 때를 대비하여 축열탱크(3)상부의 위치에 보일러케이스(19)외부로 관통되는 공기흡배기구(17)가 있는 팽창탱크(15)를 설치하여 팽창되는 열매체유(2)를 안전하게 흡수할 수 있고, 공기흡배기구(17)에 의하여 팽창탱크(15)내의 공기가 배기되거나 외부로부터 공기가 흡기될 수 있도록 하였고, 반대로 열배체유(2)의 온도가 저온으로 되어 수축 될 때에는 팽창탱크(15)의 열매체유(2)가 하강하여 축열탱크(3)에 열매체유(2)가 가득 차도록 한 것이다.

여기서, 열매체유(2)가 적정한 온도로서 축열상태가 유지될 수 있도록 열매체유(2)의 온도가 콘트롤박스(16)에 미리 설정하여 둔 최저온도인 60℃ 이하로 떨어지게 되어 원하는 난방용 또는 급탕용 온수 공급을 받을 수 없게 되면 온도센서(18)가 온도를 감지한 신호를 콘트롤박스(16)에 보내어 콘트롤박스(16)의 제어작동에 의하여 자동적으로 전기히터(1)에 전원을 인가하여 전기히타(1)의 발열로 열매체유(2)를 가열하게되고,

반대로 열매체유(2)의 온도가 콘트롤박스(15)에 미리 설정하여 둔 최고온도인 300℃ 이상의 고온으로 올라가게 되면 온드센서(18)가 온도를 감지한 신호를 콘트롤박스(16)에 보내어 콘트롤박스(16)의 제어작동에 의하여 자동적으로 전기히터(1)에 인가되는 전원을 차단하여 항상 열매체유(2)의 온도가 60℃ 내지 300℃로 유지되어 축열될 수 있도록 하였다.

기타, 외부흡열관(4)의 열이 보온될 수 있도록 외부흡열관(4)의 바깥쪽이 단열재(20로 피복되어 있다.

결국, 본 발명의 요지는 축열식 전기 온수보일러에 있어서,

축열탱크(3)내의 열매체유(2)를 전기히터(1)로 가열하되 열매체유(2)로부터 열전달을 받기 위하여 급수관(10)을 통하여 급수되는 물이 축열탱크(3)외부의 외부흡열관(4)으로 유입되어 축열탱크(3)의 외부로 발산되는 폐열로 1차적으로 예열된 다음에 축열탱크(3)내부의 내부흡열관(5)으로 유입되어 2차적으로 열매체유(2)로부터 열전달을 받아서 가열된 온수가 되어 난방용 및 급탕용으로 공급되도록 구성한 것이고,

축열탱크(3)의 상측에 팽창탱크(15)를 설치하여 열매체유(2)의 팽창및 수축에 대응하도록 구성한 것이며,

축열탱크(3)에 온도센서(18) 및 콘트롤박스(16)를 설치하여 열매체유(2)의 온도가 콘트롤박스(15)에 미리 설정하여 둔 적정온도이하 또는 이상으로 될 때에 온도센서(18)가 온도를 감지한 신호를 콘트롤박스(16)에 보내어 콘트롤박스(16)의 제어에 의하여 자동적으로 전기히터(1)에 전원을 차단 또는 인가하여 열매체유(2)가 적정범위의 온도로 축열유지될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 축열식 전기 온수보일러이다.