KR20100008088A - 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치에 관한 것으로서, 일차적으로 고주파유도코일의 고주파전류로 인해 가열되는 열로서 가열통의 내경에서 가열통 자체를 가열하여 가장자리측 물가열공간부에 채워진 물을 가열하여 이송하고, 가열통의 물배출구로부터 연결된 물배출라인은 다시 한번 가열통의 내부측 고주파유도코일이 감긴 공간부를 통과하여 최종적으로 가렬통의 하부측 밀폐판을 관통하여 사용 온수로서 배출되도록 함으로써, 온수의 배출되는 과정에서 이차적으로 가열하여 최종적으로 배출되는 순간까지 온수의 온도저하를 방지하여 효율적인 온수사용은 물론, 순간 온수기를 통해서는 열효율을 최대한 이용할 수 있기 때문에 제품에 대한 성능을 최대한 향상시킬 수 있는 효과가 제공된다.

고주파유도가열, 온수, 가열통, 물배출라인, 고주파유도코일

Description

고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치{Hot-water supply device using high frequency induction heating}

본 발명은 고주파유도가열을 이용한 순간 온수기에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고주파유도가열을 열원의 매체로서 원수를 가열함에 있어, 가열부재를 최종적으로 통과하여 배출되는 순간까지 열손실 없이 사용 온수를 최적의 온도로 공급시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 보일러는, 석유, 석탄, 가스 등과 같은 화석연료를 연소시켜 그 연소열을 물에 전하여 가열시키는 장치로서, 최근에는 석유 가스 등의 자원이 점차 고갈됨에 따라 그 가격이 지속적으로 상승하고 있으며, 이러한 석유 또는 가스는 그 태우는 과정에서 각종 유해가스가 발생하여 환경오염의 문제가 있으므로, 최근에는 전기에너지를 이용한 전기보일러가 널리 이용되고 있다.

이러한 전기보일러는 가열통의 내부에 발열코일관을 배치시키고, 이 발열코일관에 내장된 발열코일에 전기에너지를 인가하여 발열코일을 발열시킴으로써 가열 관이나 가열탱크 내의 액체를 직접 가열시키는 직접 가열방식을 채택하고 있지만, 이러한 발열코일에 의한 전기보일러는 가열시간이 오래 걸리고 전력 소모가 크며, 발열코일에서 발생된 열이 외부로 발산됨을 방지하기 위한 단열구조 등이 소요되는 등 그 구조가 매우 복잡한 단점이 있었다.

뿐만아니라 상기 발열코일가열방식은 그 수명이 짧은 문제점이 도출되었다.

최근에는 화석연료를 이용한 보일러 및 직열방식의 전기보일러의 단점을 극복하기 위하여 고주파 유도가열방식을 채택한 전기보일러가 개시된 바 있다.

이러한 고주파 유도가열방식은 유도코일측에 고주파 전류가 인가되면, 이 유도코일측에는 고주파 자기장이 발생하고, 이 고주파 자기장에 의해 자성체 재질의 가열통에 생기는 와전류(맴돌이전류)의 손실이나 히스테리시스손실에 의해 가열통 자체가 발열한다.

이러한 종래의 고주파 유도가열의 전기보일러는 가열통 내의 내부구조를 복잡한 미로형태이거나, 지그재그 형식으로 형성시켜 액체를 신속하게 가열할 수 있는 단계까지 발전하였는바, 가열통 내부의 유로를 복잡하게 설계하여야 함으로, ㅇ이는 제작 및 제품의 생산조건이 매우 까다롭고, 복잡한 유로의 형상설계는 향후 불량이 많아지는 단점이 있었다.

상기와 같은 유로를 복잡하게 함으로써, 가열시간을 줄이는 방법은 가열통의 크기에 비해 유로를 세밀하게 제작하는 것을 기본으로 하나, 유로를 빠져나가는 온수의 배출은 원활하지 못한 단점이 있고, 최종적으로 가열통에서 외부로 배출되는 구간의 온수 공급라인으로부터는 외부온도와 접촉하는 구간이 길어 열손실이 발생하는 단점이 있었다.

이 때문에, 통상적으로 작은 양의 적정 온수를 공급함에 있어, 순간 온수의 온도가 급격히 떨어지는 물론, 수시로 배출시켜 사용하는 싱크대의 수전, 화장실의 비데 등의 순간 온수의 연속사용은 어느 정도 충분한 시간을 주어져야 하기 때문에 순간온수기 제품에 대한 신뢰성이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고주파유도가열을 열원의 매체로서 원수를 가열함에 있어, 가열통을 최종적으로 통과하여 배출되는 순간까지 열손실 없이 사용 온수를 최적의 온도로 공급시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 고주파유도가열을 매체로 공급된 원수를 온수로 가열하여 사용수로 배출하도록 된 순간 온수공급장치에 있어서,

상기 순간 온수 공급장치는, 고주파전류발생 유닛과, 중공형으로 가장자리 내부에 물가열공간부가 형성되고, 상부에 물배출구가 형성되며, 하부측에 원수가 공급하기 위한 물유입구가 마련된 가열통과, 상기 고주파전류발생 유닛으로부터 인출되며, 가열통의 내부직경에서 코일형으로 밀착되게 구비되어 가열통을 가열하기 위한 고주파유도코일과, 상기 가열통의 물배출구측으로부터 연결 설치되는 한편, 가열통의 중심부를 지나 온수를 이차적으로 가열하여 가열통의 하부 외측에서 온수를 배출하는 온수배출라인과, 상기 가열통의 물유입구측에 연결 설치되어 원수를 공급하기 위한 원수공급라인과, 상기 가열통의 상,하부로부터 상기 고주파유도코일, 온수배출라인의 인입부분을 제외한 나머지 부분을 밀폐시켜 가열통 내부로부터 열 방출을 방치하는 밀폐판을 포함하여 구성된 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치가 제공된다.

본 발명에 따른 순간 온수공급장치는 일차적으로 고주파유도코일의 고주파전류로 인해 가열되는 열로서 가열통의 내경에서 가열통 자체를 가열하여 가장자리측 물가열공간부에 채워진 물을 가열하여 이송하고, 가열통의 물배출구로부터 연결된 물배출라인은 다시 한번 가열통의 내부측 고주파유도코일이 감긴 공간부를 통과하여 최종적으로 가렬통의 하부측 밀폐판을 관통하여 사용 온수로서 배출되도록 함으로써, 온수의 배출되는 과정에서 이차적으로 가열하여 최종적으로 배출되는 순간까지 온수의 온도저하를 방지하여 효율적인 온수사용은 물론, 순간 온수기를 통해서는 열효율을 최대한 이용할 수 있기 때문에 제품에 대한 성능을 최대한 향상시킬 수 있는 효과가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명인 순간 온수공급장치의 가열통을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 순간 온수공급장치의 전체 구성을 보여주는 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 가열통 내부를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 순간 온수공급장치의 가열통을 관통하는 온수배출라인인 설치된 일 예를 도시한 단면도이다.

본 발명은, 고주파유도가열을 매체로 공급된 원수를 온수로 가열하여 사용수로 배출하도록 된 순간 온수공급장치(100)에 있어서,

상기 순간 온수공급장치(100)는, 고주파전류를 인가하기 위해 구성된 고주파전류발생 유닛(10)과, 중공형으로 가장자리 내부에 물가열공간부(21)가 형성되고, 상부에 물배출구(22)가 형성되며, 하부측에 원수가 공급하기 위한 물유입구(23)가 마련된 가열통(20)과, 상기 고주파전류발생 유닛(10)으로부터 인출되며, 가열통(20)의 내부직경에서 코일형으로 밀착되게 구비되어 가열통(20)을 가열하기 위한 고주파유도코일(30)과, 상기 가열통(20)의 물배출구(22)측으로부터 연결 설치되는 한편, 가열통의 중심부를 지나 온수를 이차적으로 가열하여 가열통(20)의 하부 외측에서 온수를 배출하는 온수배출라인(40)과, 상기 가열통(23)의 물유입구(23)측에 연결 설치되어 원수를 공급하기 위한 원수공급라인(50)과, 상기 가열통(20)의 상,하부로부터 상기 고주파유도코일(30), 온수배출라인(40)의 인입부분을 제외한 나머지 부분을 밀폐시켜 가열통 내부로부터 열 방출을 방치하는 밀폐판(60)을 포함하여 구성된다.

한편, 첨부된 도 4에서 도시된 바와 같이,상기 가열통(20)을 가로지르는 온수배출라인(40)은 가열통(20)의 내부에서 지그재그 형태로 형성되거나, 첨부된 도 5에서 도시된 바와 같이 가열통(40)의 내부에서 나선형의 형태로 형성되도록 하여도 좋다.

상기 가열통(20)의 상,하부에 대응되게 설치되는 밀폐판(60)의 일면에는 열의 방출을 차단하는 단열층(61)이 코팅처리됨이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 순간 온수기의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 초기에 물공급라인(50)을 통해 가열통(20)의 물유입구(23)로 공급된 물(원수)은 가열통(20)의 물가열공간부(21)에 채워진 상태에서 상기 가열통(20)의 내경 둘레에 코일형으로 설치된 고주파유도코일(30)에 고주파 전류의 발생으로서 가열통(20)을 가열할 수 있게 된다.

상기 고주파유도코일(30)은 고주파전류발생 유닛(10)으로부터 전달되며, 이를 토대로 발생하는 열은 가열통(20)의 내부에서 가열통의 외부방향으로 열을 전달하여 물가열공간부(21)에 채워진 물을 순간적으로 가열한다.

상기와 같이 가열된 온수는 가열통(20)의 물배출구(22)로부터 연결 설치된 물배출라인(40)을 따라 사용수로 외부로 배출시켜 사용할 수 있게 된다.

상기 물배출라인(40)은 상기 가열통(20)의 상부에 위치하여 다시 역으로 가열통의 상부에 설치된 밀폐판(60)을 관통하여 가열통(20) 내부를 지나는 형태로서 다시한번, 고주파유도코일(30)에서 발생된 열을 전달받아 최종적으로 배출되는 온수를 고온으로 배출시켜 준다.

상기 가열통(20)은 상,하부측에 설치된 밀폐판(60)의 역할로서 내부에서도 상당한 열을 발생하는 것으로, 물배출라인(40)을 통해 배출되는 온수를 이차적으로 가열하는 효과를 갖게 하여 상술한 바와 같이 최종 배출되는 온수의 온도는 쉽게 떨어지지 않는 적합한 사용수로서 배출할 수 있게 된다.

상기와 같은 온수의 공급 및 배출은 물가열공간부(21)의 공간이 비교적 작은 체적으로 형성되어 있기 때문에 공급, 가열, 배출작용이 연속성을 가지면서도 온도가 떨어지짖 않는 상태로 공급할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 물배출라인(40)의 일 실시예로서, 도시된 도 4에서와 같이 물배출라인(40)을 지그재그 타입으로 가열통(20)의 내부, 즉, 고주파유도코일(30)이 감긴 내부 공간상에서 물이 배출되는 시간을 좀더 지연시켜 공급, 배출하도록 함으로써, 보다 사용수의 온구를 고온으로 유지시켜 배출시킬 수 있기 때문에 이는 가열통(20) 내부에서의 물배출라인(40)이 설치된 형상에 따라 온수의 공급조건을 충분히 만족시킬 수 있게 된다.

첨부된 도 5에서 도시한 물배출라인(40)은 나선형으로 형성시켜 물이 배출되어 나가면서 상기와 같이 고주파유도코일에서 발생하는 열을 간접적으로 받아 가열되는 구간을 연장한 것으로서 도 4와 같은 온수의 온도상승 효과를 가질 수 있게 된다.

상기와 같은 도 4 및 도 5에서 실시된 물배출라인(40)의 가열되는 범위를 확장함으로써 가열통(20)의 물가열공간부(21)로부터 빠져나오는 온수를 이차적으로 가열한다. 결국 가열되는 온수의 온도를 가열통(20)의 물가열공간부(21)에서 지나는 온수의 온도보다 상승시키는 효과로서 효율적인 고주파유도코일(30)의 가열을 실현할 수 있게 된다.

여기서 가열통(20)의 상부 및 하부에 설치된 밀폐판(60)의 일면에는 단열 층(61)이 코팅처리되어 있어, 가열통 내부에서의 열 발생 과정에서 보다 열 손실을 방지하는 효과와 더불어 상기 물배출라인(40)을 간접적으로 가열하는 작용에 도움을 준다. 여기서 각 가열통을 통과하는 온수는 상기 고주파유도코일(30)을 포함하는 밀폐판(60) 자체에서도 복사열로서 가열을 가속화할 수 있게 된다.

따라서 상기와 같은 작용으로서 배출되는 온수는 열손실을 최소로 하면서 연속적인 공급을 필요로 하는 제품 및 시설 등에 유효 적절하게 적용 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명인 순간 온수공급장치의 가열통을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 순간 온수공급장치의 전체 구성을 보여주는 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 가열통 내부를 확대하여 도시한 단면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 순간 온수장치의 가열통을 관통하는 온수배출라인인 설치된 일 예를 도시한 단면도.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ◎

10: 고주파전류발생 유닛 20: 가열통

21: 물가열공간부 22: 물배출구

23: 물유입구 30: 고주파유도코일

40: 물배출라인 50: 물공급라인

60: 밀폐판 61: 단열층

Claims (4)

1. 고주파유도가열을 매체로 공급된 원수를 온수로 가열하여 사용수로 배출하도록 된 순간 온수공급장치(100)에 있어서,

   상기 순간 온수 공급장치(100)는, 고주파전류발생 유닛(10)과, 중공형으로 가장자리 내부에 물가열공간부(21)가 형성되고, 상부에 물배출구(22)가 형성되며, 하부측에 원수가 공급하기 위한 물유입구(23)가 마련된 가열통(20)과, 상기 고주파전류발생 유닛(10)으로부터 인출되며, 가열통(20)의 내부직경에서 코일형으로 밀착되게 구비되어 가열통(20)을 가열하기 위한 고주파유도코일(30)과, 상기 가열통(20)의 물배출구(22)측으로부터 연결 설치되는 한편, 가열통의 중심부를 지나 온수를 이차적으로 가열하여 가열통(20)의 하부 외측에서 온수를 배출하는 온수배출라인(40)과, 상기 가열통(23)의 물유입구(23)측에 연결 설치되어 원수를 공급하기 위한 원수공급라인(50)과, 상기 가열통(20)의 상,하부로부터 상기 고주파유도코일(30), 온수배출라인(40)의 인입부분을 제외한 나머지 부분을 밀폐시켜 가열통 내부로부터 열 방출을 방치하는 밀폐판(60)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열통(20)을 가로지르는 온수배출라인(40)은 가열통(20)의 내부에서 지그재그 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가열통(20)을 가로지르는 온수배출라인(40)은 가열통의 내부에서 나선형의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가열통(20)의 상,하부에 대응되게 설치되는 밀폐판(60)의 일면에는 열의 방출을 차단하는 단열층(61)이 코팅처리된 것을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 순간 온수공급장치.

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