KR101867329B1 - 토네이도 유도 액체 전기 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토네이도 유도 액체 전기 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원형으로 형성되는 가열공간을 일정한 간격에서 막아 설치하는 차단부재의 상측과 하측에 경사면을 번갈아 가면서 형성함으로써 가열되는 액체가 요철형태로 통과하면서 가열되도록 하는 토네이도 유도 액체 전기 가열장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 공급관이 연결된 입수관을 통하여 액체를 공급하는 가열공간이 형성되고 외경에 코일이 감겨져 가열되도록 하되;
원형의 내경부재와; 상기 내경부재의 외경에 일정한 간격으로 하측 경사면과 상측 경사면을 교대로 설치하는 차단부재와; 상기 차단부재의 외경을 감싸는 외경부재와; 상기 내경부재와 차단부재 및 외경부재의 하측에 용접하는 받침대와; 상기 내경부재와 차단부재 및 외경부재의 상측에 용접하는 덮개와; 상기 내경부재와 외경부재의 사이에 형성되는 가열공간을 한 부분에서 차단하는 차단벽이 설치되는 액체 전기 가열장치에 있어서,
상기 차단부재는 내경부재의 외경에 가열공간이 구획되도록 일정한 간격에 설치되며 인접한 위치에서 하측 경사면과 상측 경사면이 교대로 설치되어 하측 이동공간과 상측 이동공간에 요철형태로 액체가 가열되며 공급되도록 설치하고,
상기 덮개는 원형으로 형성되며 양쪽 선단 사이와 가열공간이 차단벽으로 양쪽에서 차단되도록 설치되고, 상기 분리되는 부분의 양쪽에 입수구와 출수구가 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

토네이도 유도 액체 전기 가열장치{Tornado-induction liquid electric heater}

본 발명은 토네이도 유도 액체 전기 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원형으로 형성되는 가열공간을 일정한 간격에서 막아 설치하는 차단부재의 상측과 하측에 경사면을 번갈아 가면서 형성함으로써 가열되는 액체가 요철형태로 통과하면서 가열되도록 하는 토네이도 유도 액체 전기 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기 보일러는 급수관을 통해 유입된 냉수를 전기히터를 통해 가열하여 온수를 가열하는 것으로, 이와 같이 가열된 온수를 난방이나 생활용수로 이용하게 되고, 온수를 가열하는 방법에 따라 급탕식 보일러와 저탕식 보일러로 나누어지며, 폭발이나 유독가스의 누출 위험이 적고 소임이 작게 발생하는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다.

또한 최근에는 고유가로 인하여 난방비용이 적게 든다는 장점이 부각되면서 전기보일러에 대한 관심이 고조되고 있다.

종래의 기술에 따른 전기보일러의 가열장치는 하나의 가열통 내부에 코일식 또는 직열식 가열히터를 설치하고 상기 가열통 내부로 냉수를 공급하여 가열하거나, 여러 개의 내통이 층상으로 구비되어 각각의 내통에 다수 개의 가열히터를 구비하여 냉수를 통과시키면서 가열하는 구조로 되어 있다.

그러나 이러한 종래의 전기보일러는 가열통을 하나로 사용하는 경우 가열통의 부피가 커서 내부에 주입된 냉수를 가열하는데 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있고, 가열통이 여러 층으로 형성되는 경우에는 가열통의 부피가 증가하고 구조의 복잡성으로 인하여 생산비용이 증가하는 문제점이 있었다.

그리고 가열통은 내부의 유량이 자연유속에 의해 느리기 때문에 고온에서 가열히터 주변에 유분이나 석회석이 형성되어 열전도율을 떨어뜨리고, 가열히터의 수명을 단축시키며, 전기소모량이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 짧은 시간에 온수 사용자에게 충분한 양의 순환수를 공급하기 위해서는 많은 전력소모가 발생하게 되므로 온수를 급탕하기 위해서는 일반적으로 화석연료 보일러를 사용하게 되며, 기존의 단점을 보완하기 위해 유체를 최대한 정지시키는 탱크를 보일러 자체에 장착하는 관계로 부피가 커지고, 히터의 수명에 많은 영향을 주는 결점이 발생하게 되었다.

한편, 인덕션히터(Induction heater)는 고주파 교류전류가 통고할 수 있는 전자석으로 구성되어 있으며, 전자기 유도 현상에 의해 금속 내부에 생긴 와전류가 줄(joule)열을 발생시키는 것으로서 자기(磁氣)를 열(熱)로 바꾸는 것이다.

인덕션히터는 도체에 코일이 감긴 전자석으로 구성되어 있으며, 코일에 교류전류를 통과시키면 코일에는 시간에 따라 방향이 변화는 교류자기장이 형성된다.

이때 도체에 교류자력이 가해지게 되며 도체에는 전자기유도 현상에 의해 와전류(eddy current)가 생기고 소용될이 전류로 인해 생성되는 줄열에 의해 자성체를 띈 물체가 가열된다.

인덕션히터는 순간적으로 강한 열을 내는 특성을 가지고 있으며, 과거에는 주로 공업분야에서 활용되었으나 최근에는 생활가전에도 활용되고 있다. 인덕션히터에 의한 발열을 위해서는 받드시 철(Fe) 성분을 포함하는 자성체(magnetic material)가 포함되어 있어야 한다는 제한이 있다.

종래의 히터는 일본 공개특허공보 제2011-043313호(2011. 03. 03. 공개)와 같이, 제1차 가열관과 제2차 가열관, 바닥공간, 3차 가열관 및 마그네슘을 구비하는 것으로 발열제는 전자 유도에 따라, 500℃ 이상, 바람직하게는 600～900℃의 고온으로 소망 온도에 발열시킬 수 있는 전자유도형 발열체가 이동되어 금속이나 탄소 등의 자성재에 따라 금속입자와 유리, 세라막, 시멘트 등의 고형재와 혼련물을 고체화한 것이 제안되었다.

또한, 특허등록번호 제0815719호(2008. 03. 20. 공고)는 제2내통과 제1내통, 통로 및 케이스가 도시되어 열전달 효율을 증가시키는 구조가 공지되어 있다.

그러나 이러한 공지기술은 하나의 전기 보일러를 사용하여 원하는 효율을 제공해야만 하기 때문에, 가열공간이 커지고 쉽고 빠르게 소망하는 온도로 발열시키기 위해서는 많은 에너지를 필요로 하게 되므로 효율이 떨어지고 비용의 소모가 많아지는 결점이 발생하였다.

(문헌 1). 특허등록번호 제1190273호(2012. 10. 05. 등록) (문헌 2). 특허등록번호 제1069068호(2011. 09. 23. 등록) (문헌 3). 특허등록번호 제0723062호(2007. 05. 22. 등록) (문헌 4). 특허등록번호 제0811637호(2008. 03. 03. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명의 해결과제는, 인덕션히터를 사용 전자기유도현상의 가열 원리를 전기 보일러에 적용하여 직접가열방식에서 발생하는 유체 이동시 효율저하의 단점을 극복하여 간접가열방식으로 가열하는 전기 보일러를 제공하되;

가열되는 내, 외경 부재의 사이에 위치하는 차단부재를 인접한 부분에서 상측과 하측에 요철형태가 되도록 교대로 이동공간을 형성하여 유체의 가열이 이루어져 효율을 크게 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는 하나의 원형 보일러를 통하여 소망하는 온도를 쉽게 올릴 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 공급관이 연결된 입수관을 통하여 액체를 공급하는 가열공간이 형성되고 외경에 코일이 감겨져 가열되도록 하되;
원형의 내경부재와; 상기 내경부재의 외경에 일정한 간격으로 하측 경사면과 상측 경사면을 교대로 설치하는 차단부재와; 상기 차단부재의 외경을 감싸는 외경부재와; 상기 내경부재와 차단부재 및 외경부재의 하측에 용접하는 받침대와; 상기 내경부재와 차단부재 및 외경부재의 상측에 용접하는 덮개와; 상기 내경부재와 외경부재의 사이에 형성되는 가열공간을 한 부분에서 차단하는 차단벽이 설치되는 액체 전기 가열장치에 있어서,
상기 차단부재는 내경부재의 외경에 가열공간이 구획되도록 일정한 간격에 설치되며 인접한 위치에서 하측 경사면과 상측 경사면이 교대로 설치되어 하측 이동공간과 상측 이동공간에 요철형태로 액체가 가열되며 공급되도록 설치하고,
상기 덮개는 원형으로 형성되며 양쪽 선단 사이와 가열공간이 차단벽으로 양쪽에서 차단되도록 설치되고, 상기 분리되는 부분의 양쪽에 입수구와 출수구가 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명은 인덕션히터를 사용 전자기유도현상의 가열 원리를 전기 보일러에 적용하여 직접가열방식에서 발생하는 유체 이동시 효율저하의 단점을 극복하여 간접가열방식으로 가열하는 전기 보일러를 제공하되;

가열되는 내, 외경 부재의 사이에 형성되는 가열공간을 차단부재로 일정한 간격에서 분리하여 아주 작은 공간을 형성하도록 하고, 상기 차단부재의 인접한 부분에서 상측과 하측에 요철형태가 번갈아 가면서 이동공간을 형성하여 유체의 이동이 요철형태로 형성되면서 가열이 이루어져 효율을 크게 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 하나의 원형 보일러를 통하여 입수관과 출수관이 연결되어 원통형으로 유체가 공급되며 요철형태로 가열벽과 내, 외경부재에 접촉되어 소망하는 온도를 쉽게 올릴 수 있도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도
도 3 은 본 발명의 주요 부분에 대한 부품의 분리상태 단면도
도 4 는 본 발명의 받침대에 대한 정면도
도 5 는 본 발명의 외경부재에 대한 정면도
도 6 은 본 발명의 내경부재와 차단부재에 대한 설치상태 정면도
도 7 은 본 발명의 덮개에 대한 정면도
도 8 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면 단면도
도 9 는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태를 나타낸 평면 단면도
도 10 은 본 발명의 차단부재에 대한 설치상태 단면도
도 11 은 본 발명의 차단부재에 대한 다른 위치의 설치상태 단면도
도 12 는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태를 나타낸 정면 단면도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면을 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도에 관한 것으로, 공급관(51)에 제어부(55)와 미터기(50) 및 압력 게이지(52), 기타 필요한 부품을 연결하여 보일러(10)에 액체가 공급되도록 하고, 상기 보일러(10)를 지나면서 가열되어 밸브(53)가 설치된 배출관(54)을 지나 온수를 공급하도록 설치하는 것이다.

상기 보일러(10)를 제외한 나머지 장비들은 필요에 따라서 추가하여 설치할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 주요 부분에 대한 부품의 분리상태 단면도, 도 4는 본 발명의 받침대에 대한 정면도, 도 5는 본 발명의 외경부재에 대한 정면도, 도 6은 본 발명의 내경부재와 차단부재에 대한 설치상태 정면도, 도 7은 본 발명의 덮개에 대한 정면도를 나타낸 것이다.

보일러(10)는 원형의 내경부재(11)와 외경부재(13)가 일정한 간격의 가열공간(20)을 갖도록 형성되고, 상기 내경부재(11)에 일정한 간격에서 설치되는 차단부재(12)는 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)이 교대로 용접 고정되어 상, 하측 이동공간(21, 21a)을 서로 요철형태가 되도록 설치하는 것이다.

상기 내경부재(11)와 외경부재(13)의 하측에는 받침대(15)를 원형으로 형성하여 용접에 의해 마감되도록 하고, 내경부재(11)와 외경부재(13)의 상측에는 덮개(14)를 원형으로 형성하여 용접에 의해 마감되도록 한다.

상기 덮개(14)는 한 부분에서 간격을 갖도록 절단되어 있고, 양쪽으로 입수구(140)와 출수구(141)가 형성되어 있는 것이다.

도 8은 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면 단면도, 도 9는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태를 나타낸 평면 단면도, 도 10은 본 발명의 차단부재에 대한 설치상태 단면도, 도 11은 본 발명의 차단부재에 대한 다른 위치의 설치상태 단면도, 도 12는 본 발명의 주요 부분에 대한 설치상태를 나타낸 정면 단면도에 관한 것이다.

원형의 내경부재(11)에는 외경으로 일정한 간격에서 차단부재(12)가 돌출되도록 용접고정하되;

상기 차단부재(12)는 인접한 위치에서 교대로 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)이 형성되는 것이다.

상기 내경부재(11)의 외측에 형성되는 가열공간(20)에 일정한 간격으로 고정되는 차단부재(12)는 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)이 교대로 형성되어 액체가 요철형태로 상, 하측 이동공간(21, 21a)을 통과하며 가열되도록 설치하는 것이다.

상기 덮개(14)의 양쪽 선단 사이와 가열공간(20)은 차단벽(25)에 의하여 양쪽이 차단되도록 설치하는 것이다.

상기 입수구(140)에는 입수관(40)이 연결되어 공급관(51)에서 액체를 공급받게 되고,

상기 출수구(141)에는 출수관(41)이 연결되어 배출관(54)에 가열된 액체를 공급하도록 설치하는 것이다.

상기 내, 외경부재(11, 13)와 덮개(14) 및 받침대(15)의 외경에는 220W의 전압이 공급되는 코일(30)이 감겨지게 되고, 외측으로 접지선(31)이 돌출되어 전선이 연결되는 것이다.

상기 코일(30)은 고주파 교류전류가 통과할 수 있도록 감긴 전자석으로 구성되어 있으며, 절연커버(32)에 의해 감겨져 보호되고, 절연커버(32)가 외부에 노출되도록 설치하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 전선이 연결된 접지선(31)을 통하여 전원을 공급하게 되면 고주파 교류전류가 통과할 수 있는 코일(30)이 감긴 전자석으로 구성되어 있으며, 코일(30)에 교류전류를 통과시키면 코일(30)에는 시간에 따라 방향이 변화하는 교류자기장이 형성된다

여기서 도체인 내경부재(11)와 외경부재(13)에 교류자력이 가해지게 되어 전자기유도 현상에 의해 와전류가 생기고 소용돌이 전류로 인해 생성되는 줄열에 의해 가열된다.

상기 코일(30)을 통하여 가열현상이 발생할 때 공급관(51)이 연결된 입수관(40)을 통하여 입수구(140)로부터 가열공간(20)에 공급되는 액체는 순환펌프를 통하여 3∼4kg의 압력으로 공급되고, 입수구(140)로부터 가열공간(20)에 공급된 액체는 가열이 이루어지는 동안 코일(30)를 통하여 발생하는 전자기유도 현상에 의한 와전류와 소용돌이로 인해 가열되는 유체상호 간의 분자운동과 와류현상으로 열이 발생하게 되어 가열되는 동시에 순환펌프를 통하여 일정한 압력으로 액체를 공급하게 되어 내부의 압력을 상승시켜 코일(30)을 통하여 가열 효과를 상승시키게 되는 것이다.

상기 순환펌프를 통하여 일정한 압력을 제공함으로써 액체의 운동에너지를 활성화할 수 있으며, 가열공간(20)의 내부 압력을 높여주어 액체가 이동하는 가운데에서도 분자운동을 통해 열효율을 향상시키고, 항상 일정한 온수를 계속해서 제공할 수 있는 것이다.

상기 입수구(140)를 통하여 가열공간(20)에 유입된 액체는 차단부재(12)를 통하여 일정한 크기의 공간에 머무는 상태에서 가열이 이루어지며, 하측 경사면(120)과 하측 이동공간(21)을 통하여 다음의 가열공간(20)에 이동된 후 다음의 차단부재(12)를 통하여 일정한 크기의 공간에 머무는 상태에서 가열이 이루어지고, 상측 경사면(121)과 상측 이동공간(21a)을 통하여 다음의 가열공간(20)에 이동되는 방식으로 이동하는 것이다.

유입된 액체는 차단부재(12)의 하측 경사면(120)을 통하여 제공되는 하측 이동공간(21)에서 액체가 이동한 다음 상측 경사면(121)을 통하여 제공되는 상측 이동공간(21a)에서 액체가 이동하는 과정을 제공하므로 액체는 원형의 가열공간(20)을 통과하면서 다수의 요철형태로 이동하면서 발열되므로 발열에 의한 열효율을 향상시키는 것이다.

상기 가열공간(20)을 통과한 액체는 차단벽(25)에 의해 양쪽으로 차단되어 있으므로 출수구(141)에 연결된 출수관(41)에서 배출관(54)으로 가열된 상태로 배출되는 것이다.

상기 내경부재(11)의 외경에는 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)이 형성된 차단부재(12)를 교대로 용접 고정하여 상, 하측 이동공간(21, 21a)을 상측과 하측에서 교대로 제공하게 되며, 외경부재(13)를 결합한 상태에서 덮개(14)와 받침대(15)를 용접에 의해 일체형으로 제공하는 것이다.

상기 덮개(14)는 선단에서 분리되어 차단벽(25)이 결합되어 가열공간(20)을 양쪽으로 완전 차단하도록 하며, 입수구(140)와 출수구(141)를 통하여 액체의 공급과 배출이 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 코일을 통한 교류전류로 교류자기장을 형성하여 교류자력이 가해지는 전자기유도 현상에 의한 와전류와 소용돌이 전류로 가열되는 현상에 의한 액체의 간접가열방식과 보일러 내부의 압력을 높여주어 유체의 이동시 효율을 극대화 시키면서, 차단부재의 상, 하측 경사면을 통해 액체가 요철형태로 이동하며 열효율을 크게 향상시키는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 보일러 11 : 내경부재
12 : 차단부재 13 : 외경부재
14 : 덮개 15 : 받침대
20 : 가열공간 21 : 하측 이동공간
21a : 상측 이동공간 25 : 차단벽
30 : 코일 31 : 접지선
32 : 절연커버 40 : 입수관
41 : 출수관 51 : 공급관
54 : 배출관 120 : 하측 경사면
121 : 상측 경사면 140 : 입수구
141 : 출수구

Claims (3)

1. 공급관(51)이 연결된 입수관(40)을 통하여 액체를 공급하는 가열공간(20)이 형성되고 외경에 코일(30)이 감겨져 가열되도록 하되;
   원형의 내경부재(11)와; 상기 내경부재(11)의 외경에 일정한 간격으로 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)을 교대로 설치하는 차단부재(12)와; 상기 차단부재(12)의 외경을 감싸는 외경부재(13)와; 상기 내경부재(11)와 차단부재(12) 및 외경부재(13)의 하측에 용접하는 받침대(15)와; 상기 내경부재(11)와 차단부재(12) 및 외경부재(13)의 상측에 용접하는 덮개(14)와; 상기 내경부재(11)와 외경부재(13)의 사이에 형성되는 가열공간(20)을 한 부분에서 차단하는 차단벽(25)이 설치되는 액체 전기 가열장치에 있어서,
   상기 차단부재(12)는 내경부재(11)의 외경에 가열공간(20)이 구획되도록 일정한 간격에 설치되며 인접한 위치에서 하측 경사면(120)과 상측 경사면(121)이 교대로 설치되어 하측 이동공간(21)과 상측 이동공간(21a)에 요철형태로 액체가 가열되며 공급되도록 설치하고,
   상기 덮개(14)는 원형으로 형성되며 양쪽 선단 사이와 가열공간이 차단벽(25)으로 양쪽에서 차단되도록 설치되고, 분리되는 부분의 양쪽에 입수구(140)와 출수구(141)가 형성되는 것을 특징으로 하는 토네이도 유도 액체 전기 가열장치.
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