KR20180108944A - An electric boiler using heating tube coated with transparent thin film heating element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 주석(Sn)을 주성분으로 하는 투명 박막 발열체를 부도체이면서 열 충격에 강한 석영관의 표면에 코팅하여 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 직렬로 연결하여 난방수와의 접촉면적을 최대화하여 에너지 효율을 향상시키고 온도센서, 과열감지센서, 누전차단기, 수위센서 등을 구비하여 사용자가 사용하는데 위험요소가 모두 제거되고 팽창탱크에 수위센서를 장착하여 난방수가 부족할 때 난방수를 자동으로 보충할 수 있어 편리하게 사용하고 구성부분이 줄어들게 되어 저렴한 비용으로 신속하게 제조하는 것이 가능한 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러에 관한 것이다. The present invention relates to an electric boiler using a heat generating tube coated with a transparent thin film heating element, and more specifically, a transparent thin film heating element comprising tin (Sn) as a main component is coated on the surface of a quartz tube which is non- By connecting a heating tube coated with a transparent thin film heating element in series, it maximizes the contact area with heating water to improve the energy efficiency and has a temperature sensor, an overheat sensor, an earth leakage breaker, and a water level sensor, And the water level sensor is installed in the expansion tank, so that the heating water can be automatically replenished when the heating water is insufficient, so that the evaporator can be conveniently used and the constituent parts can be reduced, so that a transparent thin film heating element- The present invention relates to an electric boiler.
기존의 전기보일러는 대부분 선형의 발열체인 시즈히터를 사용하여 물탱크에 담겨진 난방수를 가열하고 가열된 난방수를 방열공간에 순환시켜 난방하는 구조이다. The conventional electric boiler uses a linear heater, a sheath heater, to heat the water contained in the water tank and to heat the heated water circulated in the heat dissipation space.
이때, 난방수를 가열하기 위하여 히터를 물탱크 내에 침지시켜 가열을 하게 되며, 이때 히터의 용량은 물탱크에 담겨지는 난방수의 용량에 따라 결정된다. At this time, in order to heat the heating water, the heater is immersed in the water tank and heated. At this time, the capacity of the heater is determined according to the capacity of the heating water contained in the water tank.
기존 전기보일러는 상기와 같은 구조를 갖게 되어 적정한 난방용량이 아닌 물탱크의 용량에 따라 난방용량이 결정되므로 적용되는 히터는 적정용량보다 큰 용량을 가져야 하므로 에너지의 낭비를 초래한다.Since the conventional electric boiler has the above structure and the heating capacity is determined according to the capacity of the water tank, not the proper heating capacity, the applied heater must have a capacity larger than the proper capacity, resulting in waste of energy.
기존의 보일러는 난방수가 담긴 물탱크에 선형의 발열장치를 침지시켜 난방수를 가열하고 그 난방수를 순환시켜 난방하게 되는 구조로서, 이러한 선형의 발열장치는 난방수와의 접촉면적이 작아 유체를 효과적으로 가열할 수 없으며, 따라서 난방수를 가열하기 위하여 물탱크를 설비하여 정체된 물을 가열시키게 되며, 또한 난방수를 순간적으로 가열할 수 없으므로 필요 용량보다 큰 탱크를 갖춰 내부의 난방수를 대량으로 가열할 수 밖에 없게 된다. Conventional boilers have a structure in which a linear heating device is immersed in a water tank containing a heating water to heat the heating water and circulate the heating water to heat the heating water. Such a linear heating device has a small contact area with the heating water, It is impossible to effectively heat the water. Therefore, a water tank is installed to heat the stagnant water to heat the stagnant water, and since the stagnant water can not be instantly heated, a tank larger than the required capacity is provided, It becomes necessary to heat.
기존 전기보일러 등 전기난방장치의 가장 큰 단점은 면상발열이 아닌 선형발열체를 사용함으로서 유체와의 접촉 면적이 작고, 이에 따른 과대 설계로 말미암은 에너지 낭비에 있다. The biggest disadvantage of electric heating devices such as existing electric boilers is that they use a linear heating element rather than a surface heating element, so that the contact area with the fluid is small, resulting in an energy waste due to over designing.
이러한 방식은 난방 면적에 따를 최적의 에너지가 투입될 수 없으므로 에너지의 낭비를 초래하게 되며, 또한, 물탱크의 존재는 아무리 단열이 잘 된 물탱크라 하더라도 물탱크 자체가 냉각되는 문제가 있으므로 자체 냉각되는 에너지까지 계산하여 용량을 계산해야 하기 때문에 아것 또한 에너지의 낭비가 발생되며, 기존의 전기보일러는 이런 단점을 가지고 있으므로 적정 난방용량의 2배 이상의 설계용량을 가지게 되는 것이 일반적이다. In such a system, since the optimum energy according to the heating area can not be supplied, energy is wasted. In addition, even if the water tank is a well-insulated water tank, In addition, since the conventional electric boiler has such disadvantages, it is general that the design capacity is more than twice the proper heating capacity.
이를 감안하여 최근에는, 면상발열체를 이용한 전기보일러가 제안되어 있다. 이 기술은 열매체, 예를 들어 물, 브라인(Brine), 오일 등이 통과할 수 있는 내부통로를 갖는 튜브와, 튜브의 외면에 도포되는 면상발열체 및 면상발열체에 전기를인가하는 전극을 포함한다. 이러한 면상발열체 전기보일러는, 튜브의 내부통로에 열매체를 유입시킨 상태에서, 면상발열체에 전기를 인가한다. 그러면, 전기가 인가된 면상발열체는 고온의 열을 발생시키시고, 발생된 열은 튜브의 내부통로를 통과하는 열매체를 고온의 난방수로 가열하며, 가열된 난방수는 튜브의 배출구를 통해 배출된다.In view of this, recently, an electric boiler using a planar heating element has been proposed. This technique includes a tube having an internal passage through which a heating medium, for example, water, a brine, oil or the like can pass, and an electrode for applying electric power to the surface heating element and the surface heating element applied to the outer surface of the tube. In this planar heating element electric boiler, electric power is applied to the planar heating element in a state in which the heating medium flows into the inner passage of the tube. Then, the applied surface heating element generates high temperature heat, and the generated heat heats the heating medium passing through the inner passage of the tube with hot heating water, and the heated heating water is discharged through the outlet of the tube.
그리고 이렇게 배출된 난방수는, 방열장치의 방열파이프를 통과하면서 고온의 열을 방출하고, 방출된 고온의 열은 난방 영역을 난방하게 된다. 한편, 난방을 마친 열매체는 펌프에 의해 다시 튜브로 순환되면서 가열되고, 가열된 열매체는 다시 방열장치로 순환된다.Then, the discharged hot water passes through the heat-radiating pipe of the heat-dissipating device and emits high-temperature heat, and the discharged high-temperature heat heats the heating area. On the other hand, the heated heat medium is circulated back to the tube by the pump, and the heated heat medium is circulated to the heat dissipating device again.
이러한 면상발열체 전기보일러에 의하면, 낮은 소비전력으로도 고온의 열을 발생하는 면상발열체를 이용함으로써, 에너지효율이 종래에 비하여 높아져 난방 비용을 최대한으로 줄일 수 있으며, 또한, 구성이 매우 간단하므로 소형화 및 경량화가 가능할 뿐만 아니라 시공 비용도 매우 저렴하고, 보관성과 운반성도 매우 좋으나, 이러한 종래의 면상발열체 전기보일러는 구조상 절연이 완벽하지 않아서 누전의 위험이 항상 존재함과 아울러 단열이 완벽하지 않으므로 화재의 위험성이 상존하게 되며 또한 사용되는 에너지의 사용효율을 월등하게 제고하지 못하는 문제점이 있었다.According to such a planar heating element electric boiler, since the planar heating element that generates heat at a high temperature with low power consumption is used, the energy efficiency becomes higher than the conventional one, the heating cost can be reduced to the utmost, The conventional electric heating boilers are not perfectly insulated from each other so that there is always a risk of electric leakage and the insulation is not perfect. Therefore, the risk of fire And the use efficiency of the used energy can not be improved so much.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직렬로 연결된 투명박막발열체가 코팅된 발열관의 내부로 난방수를 순환시켜 가열시키고, 순환되는 가열된 난방수는 순간적으로 가열되어 펌프를 통하여 방열공간으로 순환되고, 순환되는 난방수는 기존의 전기보일러와는 달리 유체 순간가열이므로 적정한 소요 에너지의 관리가 가능하며, 항상 일정한 온도의 난방수를 얻을 수 있으며, 유체를 순간적으로 가열하여 난방공간에 순환시키는 방법이므로 큰 용적을 갖는 물탱크가 필요하지 않고 공기를 배출시키는 소형의 팽창탱크를 사용하므로 그 전체적인 크기가 월등하게 소형으로 되며, 오직 난방을 위한 기능만이 구비되어 있으므로 적정한 난방용량에 따른 보일러의 설계가 가능하므로 에너지 비용을 획기적으로 절감되고 불필요한 구성부분이 제외되므로 제조가가 월등하게 절감되고 신속하게 제조되는 것이 가능한 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve such a problem by circulating heating water to the inside of a heating tube coated with a transparent thin film heating element connected in series and heating the circulating heated water instantaneously to be heated Unlike conventional electric boilers, the circulating circulating water circulates in the heat radiating space and instantaneous heating of the fluid makes it possible to manage the required energy appropriately. The heating water can always be obtained at a constant temperature, , It does not require a water tank having a large volume and uses a small expansion tank for discharging the air, so that the entire size of the expansion tank is made smaller and only the function for heating is provided. Therefore, It is possible to design the boiler according to the present invention. Therefore, the energy cost can be drastically reduced, Since the portion except to the manufacture is provided an electric boiler using the heat pipe coated with a transparent thin-film heating element capable of being quickly and hence reduce manufacturing.
본 발명의 이러한 목적은, 주석을 주성분으로 하는 투명 박막 발열체를 부도체이면서 열 충격에 강한 석영관 표면에 코팅하여 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 직렬로 연결하고, 상기 석영관의 표면에 코팅되는 주석을 주성분으로 하는 투명박막발열체를 이루는 조성물은, 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 40중량%로 포함되는 염화제2주석(SnCl4)과, 상기 염화제2주석(SnCl4)에 첨가되는 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는, 염화아연(ZnCl2)이 조성물의 총중량비를 기준으로 1 내지 1.5중량%, 염화안티몬(SbCl5)이 조성물의 총중량비를 기준으로 2 내지 2.5중량%, 염산(HCl)이 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 30중량%로 포함되고, 그 나머지가 증류수로 이루어지고, 이와 같이 코팅된 발열관을 통과한 난방수는 팽창탱크와 순환펌프를 통하여 외부의 난방이 필요한 방열공간으로 제공되는 본 발명에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러에 의하여 달성된다.The object of the present invention is to provide a transparent thin film heating element comprising tin as a main component coated on a surface of a quartz tube which is a nonconductor and resistant to heat shock to connect a heating tube coated with a transparent thin film heating element in series, The composition for forming a transparent thin-film heat generating element comprising tin as a main component contains stannic chloride (SnCl4) in an amount of 20 to 40% by weight based on the total weight ratio of the composition and an additive added to the second stannic chloride (SnCl4) Wherein the additive is selected from the group consisting of zinc chloride (ZnCl2) in an amount of 1 to 1.5 wt% based on the total weight ratio of the composition, antimony chloride (SbCl5) in an amount of 2 to 2.5 wt% based on the total weight ratio of the composition, And 20 to 30% by weight based on the total weight ratio of the composition, the remainder being distilled water, and the heating water passing through the coated heat pipe is discharged through the expansion tank and the circulation pump Is provided as a necessary heat dissipation space according to the present invention by the electric boiler using the coated heat pipe.
본 발명에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는, 발열부, 순환펌프, 팽창탱크를 포함하고, 상기 발열부는 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 적정 용량에 맞춰 직렬로 구성하며, 구성되는 발열관은 외부에 안전을 위하여 과열감지센서를 구비하고, 순환펌프는 발열부에 의하여 가열된 난방수를 방열공간에 순환시키고, 팽창탱크는 난방수의 자연 증발에 따른 난방수 부족이 발생할 경우 수위 센서에 의하여 자동으로 난방수를 보충하는 기능을 하며, 순환되는 난방수에 포함될 수 있는 추출하여 공기를 배출시키는 역할을 하고, 또한 발열부를 통과한 난방수가 온도에 의하여 팽창할 때 팽창되는 부피를 감당하여 배관의 안전을 지킬 수 있는 최소의 공간을 확보하여 완충장치의 역할도 함께 하며, 전기보일러의 장점인 무공해 난방과 안전한 난방을 제공할 수 있으며, 순간 가열식이므로 난방 면적에 필요한 난방수만을 가열하여 난방을 할 수 있으므로 기존 전기보일러와 비교하여 약 30% 이상의 에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 있는 우수한 효과가 있다.The electric boiler using the heating tube coated with the transparent thin film heating element according to the present invention includes a heating part, a circulation pump, and an expansion tank, and the heating part constitutes a heating tube coated with a transparent thin film heating element in series in accordance with an appropriate capacity And the circulation pump circulates the heating water heated by the heating unit to the heat dissipation space, and the expansion tank is provided with the heating water which is insufficient in the heating water due to the natural evaporation of the heating water The water level sensor automatically replenishes the heating water by the water level sensor, extracts air that can be included in the circulating heating water, discharges the air, and the heating water that has passed through the heating part is expanded when the temperature expands It is equipped with a minimum amount of space to protect the piping safety by covering the volume, Room can provide a safe heating, the instantaneous heating type, so it is possible to the heater to heat the heating only necessary for the heating area has a superior effect that is advantageous to increase at least about 30% energy efficiency compared to the conventional electric boiler.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러의 발열부의 개략적인 종단면도
도 3은 도 2의 발열부를 구성하는 발열관의 개략적인 부분절단된 확대 종단면도
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러의 팽창탱크의 개략적인 종단면도1 is a schematic diagram of an electric boiler using a heat generating tube coated with a transparent thin film heating element according to a first embodiment of the present invention
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a heat generating portion of an electric boiler using a heat generating tube coated with a transparent thin film heating element according to a first embodiment of the present invention
Fig. 3 is an enlarged vertical cross-sectional view of the heat generating tube of Fig. 2,
4 is a schematic longitudinal sectional view of an expansion tank of an electric boiler using a heat generating tube coated with a transparent thin film heating element according to a first embodiment of the present invention
일반적으로, 보일러는 난방장치로서 열교환기에 의하여 가열된 물을 순환시켜 난방공간에 방열함으로서 난방을 하는 것이다. 이 때 가장 중요한 것은 열교환기에서 물을 가열함에 있어 높은 에너지 효율과 친환경성을 향상시키는 것이 중요하다. Generally, a boiler is a heating device that circulates water heated by a heat exchanger to heat it in a heating space. Most importantly, it is important to improve the energy efficiency and eco-friendliness of heating water in heat exchangers.
여기서 높은 에너지 효율이라는 것은 사용된 에너지를 열교환기에서 높은 열효율로 열교환을 하여 난방수를 만드는 것이고 친환경성이란 요즈음 문제가 되고 있는 화석연료의 연소에 의한 온실가스의 발생 억제와 대기 오염물질의 발생을 억제한다는 것이다. The high energy efficiency means that the energy used is heat exchanged in the heat exchanger with high thermal efficiency to generate heating water. Environment-friendly is the problem of suppressing the generation of greenhouse gases by the combustion of fossil fuels and the generation of air pollutants .
본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관(이하 “발열관”이라고도 한다)을 이용한 전기보일러(A)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)이 직렬로 연결된 발열부(1), 상기 발열부(1)에서 가열된 온수가 직렬로 연결된 제1 난방수 유출관(P2)을 통하여 유출되고 유출된 온수가 유입되어 온수내에 들어 있는 공기와 같은 가스가 배출되고 온수만이 유출되는 팽창탱크(3), 상기 팽창탱크(3)에서 유출되는 온수가 제2 난방수 유출관(P1)을 통하여 연결되어 외부의 방열공간(7)으로 유출시키는 순환펌프(2), 상기 발열부(1)와 팽창탱크(3)와 순환펌프(2)를 둘러싸는 케이스(4)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an electric boiler (A) using a heating tube coated with a transparent thin film heating element according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as a "heating tube" The hot water flowing out through the first heating water outlet pipe P2 connected in series with the hot water heated by the
본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러(A)의 큰 특징은 온수를 별도로 이용하는 기능을 구비하지 않고 발열부(1)를 통하여 가열된 온수가 난방에만 사용되므로 그 구성부분들이 대폭적으로 줄어들게 되어 제조비용이 대폭적으로 줄어들게 되는 것에 큰 특징이 있게 되는 것이다.A major feature of the electric boiler (A) using the heat generating tube coated with the transparent thin film heating element according to the first embodiment of the present invention is that the hot water heated through the heat generating part (1) So that the manufacturing cost is greatly reduced because the components are greatly reduced.
상기 발열부(1)는 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)이 직렬로 연결되게 설치된 것으로서, 상기 발열관(11)은 부도체이면서 열 충격에 강한 석영관 표면에 주석을 주성분으로 하는 투명박막발열체를 코팅하여 제조된 것이다.The heat generating part (1) is provided with a heat generating tube (11) coated with a transparent thin film heating element so as to be connected in series. The heating tube (11) is made of a transparent thin film composed mainly of tin on the surface of a quartz tube, Which is manufactured by coating a heating element.
본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체를 이용한 전기보일러(A)의 발열관(11)은 스프레이 방식으로 위에 기술된 발열조성물을 석영관상에 코팅을 하여 발열관이 얻어진다. The
상기 석영관의 표면에 코팅되는 주석을 주성분으로 하는 투명박막발열체를 이루는 조성물은, 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 40중량%로 포함되는 염화제2주석(SnCl4)과, 상기 염화제2주석(SnCl4)에 첨가되는 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는, 염화아연(ZnCl2)이 조성물의 총중량비를 기준으로 1 내지 1.5중량%, 염화안티몬(SbCl5)이 조성물의 총중량비를 기준으로 2 내지 2.5중량%, 염산(HCl)이 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 30중량%로 포함되고, 그 나머지가 증류수로 이루어져 있다.The composition for forming the transparent thin-film heat generating element comprising tin, which is coated on the surface of the quartz tube, comprises stannic chloride (SnCl4) in an amount of 20 to 40% by weight based on the total weight ratio of the composition, (SnCl4), wherein the additive is selected from the group consisting of zinc chloride (ZnCl2) in an amount of 1 to 1.5 weight percent based on the total weight ratio of the composition, antimony chloride (SbCl5) in an amount of 2 to 2.5 % By weight, hydrochloric acid (HCl) in an amount of 20 to 30% by weight based on the total weight ratio of the composition, and the balance being distilled water.
종래 기술로 석영관의 표면에 코팅되는 도전성막이, 염화 제2주석 10 내지 30중량%, 염산 8 내지 18중량%, 염화안티몬 0.5 내지 2중량%, 플루오르 1 내지 10중량%, 불소 암모늄 0.2 내지 1중량%, 그리고 나머지는 증류수로 조성한다. 이때, 혼합물은 약 36시간 정도로 혼합되어 숙성된 것이 종래에 제안된 바가 있으나, 상기 종래의 도전성막은 염화 제2주석이 10 ~ 30 중량%, 염산 8 ~ 18중량%, 염화안티몬 0.5 ~ 2 중량%, 플루오르 1 ~ 10중량%, 불소 암모늄 0.2 ~ 1 중량% 가 함유되어, 종래의 도전성막은 불소를 함유하고 있으므로, 300 ~ 500℃의 고온에서는 내구성이 급격하게 저하되어 수명이 단축되면서 불소의 원가가 고가로 되어 고가의 제품을 만들 수 밖에 없는 문제가 발생되나, 본 발명에서는 이와 같은 불소는 함유되어 있지 않으며 제조공정이 다하게 되면 주석이 잔존하게 되며 고온에서도 내구성이 유지되므로 제품의 내구수명이 유지되므로 장기간의 사용이 가능하게 되고 저렴한 재료로 사용이 가능하게 되므로 제조가가 저렴하게 되며 누구나 , 본 발명의 투명박막발열체의 조성물을 사용하여 효과적으로 난방수를 가열할 수가 있게 되는 것이다.The conductive film coated on the surface of the quartz tube in the prior art is composed of 10 to 30% by weight of stannic chloride, 8 to 18% by weight of hydrochloric acid, 0.5 to 2% by weight of antimony chloride, 1 to 10% by weight of fluorine, 1% by weight, and the remainder in distilled water. In the conventional conductive film, 10 to 30% by weight of stannic chloride, 8 to 18% by weight of hydrochloric acid, 0.5 to 2% by weight of
투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)으로 이루어진 발열부(1)를 포함하여 만들어지는 전기보일러는, 기존의 전기보일러가 시지히터 등 선형(線型)의 발열체를 이용하여 전기보일러를 구성하는데 반하여, 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)은 면상(面狀)의 발열체로서 유체와의 접촉면적을 극대화 할 수 있으므로 기존의 전기보일러와 비교하여 높은 열효율을 얻을 수 있는 장점이 있다.The electric boiler including the
이렇게 뛰어난 열효율을 갖는 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)으로 이루어진 발열부(1)로 이용하는 전기보일러는 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)을 난방수가 흐르면서 순간적으로 가열되어 보일러 내에 구비된 순환 펌프를 통하여 강제로 난방공간의 방열장치, 예를 들면 엑셀관 등을 통과하면서 가열된 난방수의 열을 방열시켜 난방을 하게된다. In the electric boiler used as the
이러한 면상의 발열체로 사용되는 발열관(11)은 동일면적의 가열을 대비하여 보면 기존의 선형 발열체와 비교하여 약 30% 이상의 열효율 향상을 기대할 수 있다. The
본 실시예에서 상기 발열관(11)의 외측에 코팅되는 투명박막발열체의 코팅층(11a)의 두께는 5~30㎛ 로 코팅되었다. 상기 코팅층(11a)의 두께는 5㎛ 이하에서는 발열량이 미흡하게 되며, 30㎛ 이상에서는 발열량이 과도하게 되어 효율적인 전기의 사용이 어렵게 되므로, 5~30㎛ 로 코팅되었다.In this embodiment, the thickness of the
상기 투명박막발열체의 코팅층(11a)의 저항값은 10Ω 내지 9000Ω/㎠이며 인가전압에 따라 저항값을 조정할 수도 있다. 따라서, 발열장치는 발열온도 및 발열면적, 인가전압에 따른 소재의 온도, 도전성 물질 분무 시간, 소재의 회전 속도, 그리고 소재와 도전성 물질간의 반응성등이 고려되어 제조되어야 한다. The resistance value of the
상기 발열코팅층(11a)은 상기 투명박막발열체의 조성물이 액상형태로 증착되어 형성되는 것으로서, 상기 투명박막발열체의 조성물이 증착되어 상기 발열코팅층(11a)이 형성된 상기 발열관(11)은, 양단부에 전극(12)이 증착되어 상기 발열코팅층(11a)을 가열할 수 있게 하고, 상기 발열관(11)은 상하로 설치된 고정지지판(13)상에 삽입되어 고정되고, 상기 발열관(11)의 상하의 단부에는 U형 연결관(14)이 체결되어, 상기 발열관(11)에서 가열된 온수가 순환펌프(2)를 통하여 외부의 방열공간(7)으로 송출되게 되는 것이다. The
U형 연결관(14)은 실리콘으로 성형되며 상기 U형 연결관(14)은 전기보일러의 난방용량에 따라 석영관이 주재료인 발열관(11)의 지름을 달리하여 유연하게 적용되므로, 예를 들면, 12mm ~ 30mm 까지 실리콘으로 성형될 수가 있다. 상기 U형 연결관(14)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 발열관(11)의 양측 끝부분을 외측에서 감싸는 방식으로 연결하도록 배치하되, 발열관(11)의 양측 끝부분중 어느 한측의 끝부분의 일부를 다음 차순에 배열되어 이웃하는 발열관(11)의 어느 한측의 끝부분과 서로 연결되도록 설치된다.The U-shaped
U형 연결관(14)은 실리콘으로 성형되므로 원재료비가 저렴하여 제조가가 저렴하게 되면서도 대량생산이 가능하게 되어 다량으로 제조되므로 더욱 저렴하게 공급될 수가 있게 되며, 고온에 안정적으로 사용하는것이 가능하게 되고, 동관과는 다르게 부식이 발생되지 않으므로 스케일이 발생되지 않아 안정적으로 작동되면서 내구수명이 길게 되는 효과가 있게 되는 것이다.Since the U-shaped
상기 발열관(11)의 중간에는 전극(12)이 설치되어 전원공급장치와 연결되어 상기 투명박막발열체가 코팅된 발열코팅층(11a)을 가열시키는 전기를 공급하는 기능을 수행한다.In the middle of the
상기 전극(12)은 온도조절기를 포함하는 콘트롤러(5)에 연결되어 발열부(1)의 온도를 원하는 온도로 조절할 수가 있게 되는 것이다.The
상기 발열코팅층(11a)의 양측 끝단에는 전극(12)이 형성되고, 상기 전극(12)을 형성하는 물질은 주성분이 은이 73~80 중량%가 함유된 은페이스트를 사용하여 형성하고, 전극을 형성하는 물질을 증착하고 650℃ 내지 700℃에서 소성하여 전극(12)을 형성한다. 상기 은이 73 중량% 이하에서는 도전성이 불량하게 되고 80 중량%의 이상에서는 재료비가 고가로 되므로 효용성이 저하되게 되는 것이다.
상기 발열관(11)은 외측에 안전을 위하여 과열감지센서(15)를 구비하고 있다. The
상기 과열감지센서(15)는 발열관(11)이 과도하게 발열되어 고온의 상태, 예를 들면 80 ~ 99℃, 바람직하게는 90 ~ 97℃, 본 실시예에서는 95℃ 이상의 상태가 지속되어 화재가 발생될 우려가 있는 경우에는 과승온도를 방지하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 과열감지센서(15)는 제품의 안전성 확보하기 위하여 설치한 것으로 발열관(11)의 가열에 의하여 보일러의 온도가 안전한도를 초과함으로 인하여 발생하는 화재등의 위험을 제거하기 위하여 전원을 완전히 차단하는 기능을 한다.The
상기 순환펌프(2)는 발열부(1)에 의하여 가열된 난방수를 온돌패널과 같은 방열공간(7)으로 보내서 순환시킨다. 본 실시예에서는 상기 순환펌프(2)는 케이스(4)의 내부에 설치되었으나, 필요에 따라 순환펌프(2)는 전기보일러의 외부에 설치할 수도 있다. 상기 순환 펌프(2)는 펌핑동작에 의해 각각의 배관(미도시) 내부 또는 발열부(1)의 내부에 내재된 물을 이동시키도록 설치된다.The circulating
상기 팽창탱크(3)는 용적이 0.3리터에서 1리터의 사이의 용적을 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 그 용적이 0.5 리터로서 대단히 소형이며 아무리 용적이 크더라도 1리터를 넘지 않게 되며, 상기 팽창탱크(3)는, 탱크본체(30)와, 탱크본체(30)의 일측벽의 하단에 설치된 저준위 수위 센서(31)와, 일측벽의 상단에 설치된 만수위 수위 센서(32)와, 상기 탱크본체(30)에 충진된 난방수의 수위를 관찰하도록 종방향으로 연장되게 설치된 투시창(34)이 구비되며, 상기 팽창탱크(3)는 난방수의 자연 증발에 따른 난방수 부족이 발생할 경우, 저준위 수위 센서(31)에 의하여 자동으로 난방수를 보충하는 기능을 하며, 만수위 수위 센서(32)에 의하여 만수위에 근접할 경우에는 공급되는 난방수를 정지시키는 기능을 수행하며, 난방수에 포함될 수 있는 공기를 배출공(33)을 통하여 배출시키는 역할을 하고, 또한 발열부(1)를 통과한 난방수가 온도에 의하여 팽창할 때 팽창되는 부피를 감당할 수 있는 정도의 용적만을 가지므로, 팽창탱크(3)에 의하여 배관의 안전을 지킬 수 있는 완충장치의 역할도 함께한다. 이러한 팽창탱크(3)의 수위는 투시창(34)을 통하여 관할하는 것이 가능하다.As shown in FIG. 4, the
본 발명의 전기보일러(A)는 난방수가 순환되는 경로에 기포를 제거하고 팽창되는 유체의 압력을 분산시키며 난방수가 부족할 경우 이를 공급할 수 있는 장치인 팽창탱크(Buffer Tank)로서 기능을 하는 팽창탱크(3)가 구비되고 상기 팽창탱크(3)는 그 체적이 대단히 소형이라는 것이 특징이라고 할 것이다.The electric boiler (A) of the present invention is an expansion boiler (A) that functions as an expansion tank (Buffer Tank) which is a device capable of removing bubbles in a path through which heating water is circulated and dispersing the pressure of a fluid to be expanded, 3) and the expansion tank (3) is characterized by a very small volume.
본 발명의 전기보일러(A)는 전기를 에너지원으로 사용하므로 전기적인 안전을 위하여 콘트롤러(5)에 연결된 누전차단기(ELB)(6)를 구비하여 보일러의 안전성이 증대되었다.The electric boiler (A) of the present invention uses electricity as an energy source, so that an electric leakage circuit breaker (ELB) 6 connected to the
본 발명의 전기보일러(A)는 안전한 가동을 위하여 상기 팽창탱크(3)에서 가열되어 순환탱크(2)로 배출되는 제2 난방수 유입관(P1)상에 설치되어 난방수의 온도를 감지하는 온도센서(8)가 구비되어 항상 난방수의 온도를 감지하고 이와 같이 감지된 난방수의 온도는 콘트롤러(5)에 전달되어 실시간으로 난방수의 온도가 외부로 표시되게 되는 것이다. 상기 콘트롤러(5)는 내부에 유선 또는 무선으로 조절가능한 온도조절기(51)가 설치되어 있어 편리하게 사용자가 사용할 수가 있다.The electric boiler (A) of the present invention is installed on a second heating water inflow pipe (P1) heated in the expansion tank (3) to be discharged to the circulation tank (2) for safe operation and detects the temperature of the heating water The
상기 콘트롤러(5)의 내부에는 인터넷과 Wifi 신호를 이용하여 원격으로 운전할 수 있는 모듈(52)이 설치되어 원격지에서도 용이하게 본 발명의 전기보일러(A)를 가동할 수가 있어 사용이 편리하게 되는 것이다.A
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체를 이용한 전기보일러(A)는 투명박막발열체가 코팅된 관인 발열관(11)의 내부에 난방수를 순환시키고 순환되는 난방수를 발열관 내부를 통과하면서 발열코팅층(11a)에 면접촉하면서 순간적으로 가열시키는 구조를 가지고 있으므로, 따라서 본 발명의 전기보일러에서는 물탱크가 필요하지 않으므로 적정용량의 에너지만으로도 난방이 가능하다.As described above, in the electric boiler A using the transparent thin film heating element according to the first embodiment of the present invention, the heating water circulating in the
이런 가존 전기난방장치의 단점을 해소하기 위한 최적의 방법은 유체와의 접촉면적을 넓혀 에너지 효율을 높이는 것이다. The best way to overcome the disadvantages of such a gzone electric heating system is to increase the contact area with the fluid to increase the energy efficiency.
상기 발열관(11)은 면상의 발열면 전체에서 에너지를 전달할 수 있으므로 높은 에너지 효율을 나타낼 수 있어 에너지 사용량을 획기적으로 줄일 수 있다. Since the
본 발명의 제1실시예에 따른 투명박막발열체를 이용한 전기보일러(A)의 발열관(11)을 사용한 전기보일러는 난방면적에 따라 열량을 계산하고 그에 따른 최적의 용량으로 보일러의 제조가 가능하며 커다란 용적이 필요한 물탱크가 없기 때문에 그 크기가 기존 전기보일러와 비교하여 대단히 작게 제조할 수 있는 장점도 가지고 있으며, 발열관은 투명박막발열체의 발열코팅층의 코팅시, 계산된 에너지 용량에 따라 그 용량을 자유자재로 조절할 수 있기 때문에 구조의 단순화와 크기의 슬림화를 기할 수 있다.The electric boiler using the
본 발명의 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러(A)는, 투명박막발열체가 코팅된 관을 직렬로 연결하여 난방수와의 접촉면적을 최대화시켜 에너지 효율을 향상시켰으며 이러한 구조는 기존의 전기보일러와는 전혀 다른 형태의 전기보일러를 제공한다. In the electric boiler (A) using the heating tube coated with the transparent thin film heating element of the present invention, the tubes coated with the transparent thin film heating element were connected in series to maximize the contact area with the heating water to improve the energy efficiency. It provides a completely different type of electric boiler than the existing electric boiler.
이렇게 투명박막발열체가 코팅된 발열관에서 열교환이 된 난방수는 순환펌프를 통하여 난방공간으로 순환시켜 방열시킴으로서 난방을 하게 되는 것이고, 본 발명의 순환펌프(2)는 배관이 복잡하지 않고 직선으로 연결된 구조를 가지므로 대용량의 펌프가 필요하지 않으므로 종래의 순환펌프의 용량의 1/5의 용량을 사용하면 되므로 그 제조가도 월등하게 절감되게 되는 것이다. The heating water circulated in the heating tube coated with the transparent thin film heating element is circulated to the heating space through the circulation pump and is heated to be heated. In the
본 발명의 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는 온도조절기에 의하여 난방온도를 자유자재로 조절할 수 있으며 또한 보일러 내부 또는 외부에 온도센서, 과열감지센서, 수위센서 등을 구비하여 사용자가 사용하는데 위험요소를 모두 제거하였다. The electric boiler using the heating tube coated with the transparent thin film heating element of the present invention can freely adjust the heating temperature by the temperature controller and also has the temperature sensor, the overheat detection sensor, the water level sensor, etc. inside or outside the boiler, I have removed all the hazards in use.
본 발명에서 가장 중요한 것은 열교환기에서 물을 가열함에 있어 높은 에너지 효율과 친환경성을 향상시키는 것이 중요하는 점이다. 여기서 높은 에너지 효율이라는 것은 사용된 에너지를 열교환기에서 높은 열효율로 열교환을 하여 난방수를 만드는 것이고 친환경성이란 요즈음 문제가 되고 있는 화석연료의 연소에 의한 온실가스의 발생 억제와 대기 오염물질의 발생을 억제한다는 것이다. 본 발명인 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는 사용 에너지가 전기이므로 각종 대기오염물질과 온실가스의 발생이 전혀 없으며 열교환기의 구조상 높은 열효율을 기대할 수 있으므로 현대 사회가 기대하고 있는 친환경 고효율 보일러이다. The most important point in the present invention is that it is important to improve the energy efficiency and the environmental friendliness in heating the water in the heat exchanger. The high energy efficiency means that the energy used is heat exchanged in the heat exchanger with high thermal efficiency to generate heating water. Environment-friendly is the problem of suppressing the generation of greenhouse gases by the combustion of fossil fuels and the generation of air pollutants . In the electric boiler using the heat-generating tube coated with the transparent thin film heating element of the present invention, since the energy used is electricity, there is no occurrence of various air pollutants and greenhouse gases, and high heat efficiency can be expected in the structure of the heat exchanger. Therefore, It is a boiler.
본 발명의 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 직렬로 연결하여 난방수와의 접촉면적을 최대화시켜 에너지 효율을 향상시켰으며 별도로 온수를 공급하는 구조가 생략되어 있으므로 물탱크의 크기가 최소로 되며 보일러내의 배관의 구조가 단순하게 되므로 고용량의 순환펌프의 구조도 필요가 없게 되므로 이러한 구조는 기존의 전기보일러와는 전혀 다른 형태의 전기보일러를 제공한다. 이렇게 투명박막발열체가 코팅된 발열관에서 열교환이 된 난방수는 펌프를 통하여 난방공간으로 순환시켜 방열시킴으로서 난방을 하게 되는 것이다. In the electric boiler using the transparent thin film heating body coated with the transparent thin film heating body of the present invention, the heating tube coated with the transparent thin film heating body is connected in series to maximize the contact area with the heating water to improve the energy efficiency. Since the size of the water tank is minimized and the structure of the piping in the boiler is simplified, the structure of the high-capacity circulation pump is not necessary, so that this structure provides a completely different type of electric boiler from the conventional electric boiler . In this case, the heating water, which has been heat-exchanged in the heating tube coated with the transparent thin film heating element, is circulated through the pump to the heating space to heat it.
본 발명의 전기보일러(A)와 기존 전기보일러를 사용하여 동일한 공간에서 동일한 온도를 유지하면서 10시간을 사용하고 이를 시간당으로 계산한 난방의 효율을 비교하였더니, 아래의 <표1>에서와 같이 1평을 기준으로 기존 전기보일러는 500w/h가 소요됨에 비하여 본 발명의 전기보일러는 300w/h 를 사용하게 되어, 본 발명의 전기보일러의 효율이 기존 전기보일러를 사용한 것에 비하여 에너지의 절감율이 40%가 절감됨을 [표 1]에서 나타난 난방용량 설계 값 비교를 통하여 알 수가 있을 것이다.Using the electric boiler (A) of the present invention and the conventional electric boiler, 10 hours was used while maintaining the same temperature in the same space, and the efficiency of heating calculated in hours was compared. As shown in <Table 1> The electric boiler of the present invention uses 300 w / h, whereas the efficiency of the electric boiler of the present invention is 40% higher than that of the conventional electric boiler, The results of the comparison of the heating capacity design values shown in [Table 1] can be seen.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.
본 발명에 따른 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는, 일반적인 전기보일러를 제조하는 산업분야에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.The electric boiler using the heating tube coated with the transparent thin film heating element according to the present invention can be said to be industrially applicable because it is possible to repeatedly manufacture the same product in the industrial field where general electric boilers are manufactured.
1: 발열부
11: 투명박막발열체가 코팅된 발열관
2: 순환펌프
3: 팽창탱크
30: 탱크본체
31: 저준위 수위 센서
32: 만수위 수위 센서
34:투시창
P1: 제2 난방수 유출관
P2: 제1 난방수 유출관
4: 케이스
5: 콘트롤러
51: 온도조절기
7: 방열공간
8: 온도센서1: heating part 11: transparent thin film heating element coated heating tube
2: circulation pump 3: expansion tank
30: tank body 31: low level water level sensor
32: water level sensor 34:
P1: Second heating water outlet pipe P2: First heating water outlet pipe
4: Case 5: Controller
51: Temperature regulator 7: Heat dissipation space
8: Temperature sensor
Claims (5)
상기 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 이용한 전기보일러는, 주석을 주성분으로 하는 투명 박막 발열체를 부도체이면서 열 충격에 강한 석영관 표면에 코팅하여 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 직렬로 연결하고,
상기 발열관에 코팅된 조성물은, 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 40중량%로 포함되는 염화제2주석(SnCl4)과, 상기 염화제2주석(SnCl4)에 첨가되는 첨가제를 포함하며, 상기 첨가제는, 염화아연(ZnCl2)이 조성물의 총중량비를 기준으로 1 내지 1.5중량%, 염화안티몬(SbCl5)이 조성물의 총중량비를 기준으로 2 내지 2.5중량%, 염산(HCl)이 조성물의 총중량비를 기준으로 20 내지 30중량%로 포함되고, 그 나머지가 증류수를 포함하고,
상기 투명박막발열체가 코팅된 발열관을 통과한 난방수는 팽창탱크와 순환펌프를 통하여 방열공간으로 제공되는 것을 특징으로 하는 투명박막발열체가 코팅된 관을 이용한 전기보일러
In an electric boiler using a heating tube coated with a transparent thin film heating element,
In the electric boiler using the heating tube coated with the transparent thin film heating element, a transparent thin film heating element containing tin as a main component is coated on the surface of a quartz tube which is a nonconductor and resistant to heat shock, and a heating tube coated with a transparent thin film heating element is connected in series,
Wherein the composition coated on the heat generating tube comprises tin chloride (SnCl4) containing 20 to 40% by weight based on the total weight ratio of the composition, and an additive added to the tin (SnCl4) The additive is selected from the group consisting of zinc chloride (ZnCl2) in an amount of 1 to 1.5 wt% based on the total weight ratio of the composition, antimony chloride (SbCl5) in an amount of 2 to 2.5 wt% based on the total weight ratio of the composition, hydrochloric acid (HCl) By weight based on the total weight of the composition, the remainder comprising distilled water,
Wherein the heating water passing through the heating tube coated with the transparent thin film heating element is provided to the heat dissipation space through the expansion tank and the circulation pump.
상기 전기보일러는, 투명박막발열체가 코팅된 발열관(11)이 다수가 직렬로 연결된 발열부(1)와, 상기 발열부(1)에서 가열된 온수가 직렬로 연결된 제1 난방수 유출관(P2)을 통하여 유출되고 유출된 온수가 유입되어 온수내에 들어 있는 공기와 같은 가스가 배출되고 온수만이 유출되는 팽창탱크(3)와, 상기 팽창탱크(3)에서 유출되는 온수가 제2 난방수 유출관(P1)을 통하여 직렬로 연결되어 외부의 방열공간(7)으로 유출시키는 순환펌프(2)와, 상기 발열부(1)와 팽창탱크(3)와 순환펌프(2)를 둘러싸는 케이스(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명박막발열체가 코팅된 관을 이용한 전기보일러
The method according to claim 1,
The electric boiler comprises a heating unit 1 in which a plurality of heating tubes 11 coated with a transparent thin film heating element are connected in series and a first heating water outlet tube 1 in which hot water heated in the heating unit 1 is connected in series An expansion tank 3 in which hot water flowing out from the expansion tank 3 flows into the expansion tank 3 and flows out of the hot water such as air contained in the hot water, A circulation pump 2 connected serially through an outflow pipe P1 and flowing out to an external heat radiation space 7 and a case 2 surrounding the heat generation unit 1 and the expansion tank 3 and the circulation pump 2, (4), wherein the transparent thin film heating element
상기 팽창탱크는, 발열부의 난방수 유출구에서 난방수가 유입되며 순환되는 경로에 기포를 제거하고 팽창되는 유체의 압력을 분산시키며 난방수가 부족할 경우 이를 공급할 수 있도록,
상기 팽창탱크(3)는, 그 용적이 0.3 내지 1 리터의 범위를 가지며,
탱크본체(30)와, 탱크본체(30)의 일측벽의 하단에 설치된 저준위 수위 센서(31)와, 일측벽의 상단에 설치된 만수위 수위 센서(32)와, 상기 탱크본체(30)에 충진된 난방수의 수위를 관찰하도록 종방향으로 연장되게 설치된 투시창(34)이 구비된 것을 특징으로 하는 투명박막발열체가 코팅된 관을 이용한 전기보일러
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the expansion tank is provided with a heating water inlet and a heating water outlet for discharging heating water from a heating water outlet of the heating unit to remove air bubbles from the circulating path and distribute the pressure of the inflated fluid,
The expansion tank (3) has a volume of 0.3 to 1 liter,
A low water level sensor 31 provided at the lower end of one side wall of the tank main body 30; a full water level sensor 32 provided at the upper end of one side wall; And a viewing window (34) installed to extend in the longitudinal direction so as to observe the water level of the heating water. The electric boiler using the tube coated with the transparent thin film heating element
누전차단기가 설치된 것을 특징으로 하는 투명박막발열체가 코팅된 관을 이용한 전기보일러
The method of claim 3,
And a circuit breaker is installed on the bottom of the electric boiler
상기 팽창탱크(3)에서 가열되어 순환탱크(2)로 배출되는 제2 난방수 유입관(P1)상에 설치되어 난방수의 온도를 감지하는 온도센서(8)가 구비되어 항상 난방수의 온도를 감지하고 이와 같이 감지된 난방수의 온도는 콘트롤러(5)에 전달되어 실시간으로 난방수의 온도가 외부로 표시되게 되고,
상기 콘트롤러(5)는 내부에 유선 또는 무선으로 조절가능한 온도조절기(51)가 설치된 것을 특징으로 하는 투명박막발열체가 코팅된 관을 이용한 전기보일러
The method of claim 3,
A temperature sensor 8 installed on the second heating water inflow pipe P1 heated by the expansion tank 3 and discharged to the circulation tank 2 to sense the temperature of the heating water, And the detected temperature of the heating water is transmitted to the controller 5 so that the temperature of the heating water is displayed outside in real time,
The controller (5) is provided with a temperature controller (51) which can be adjusted by wire or wirelessly. The electric heater
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|---|---|---|---|
| KR1020170036886A KR20180108944A (en) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | An electric boiler using heating tube coated with transparent thin film heating element |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200057969A (en) * | 2018-11-19 | 2020-05-27 | 이종주 | a boiler apparatus having preheat means |
| CN111322763A (en) * | 2020-02-11 | 2020-06-23 | 华帝股份有限公司 | Double-line zero-cold-water temperature control method and wall-mounted furnace |
| KR102151820B1 (en) * | 2020-04-10 | 2020-09-03 | 풍성한 주식회사 | A quartz pipe for boiler, and the boiler applied the quartz pipe |
| CN111854147A (en) * | 2020-06-15 | 2020-10-30 | 宁波图兰多电器有限公司 | Heating system |
-
2017
- 2017-03-23 KR KR1020170036886A patent/KR20180108944A/en not_active Application Discontinuation
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