KR100285228B1 - Thermal medium heater for direct current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열매체 히터에 관한 것으로, 특히 발열원으로서 직류가 인가되면 열을 발생하는 순수 저항 성분을 갖는 발열체를 사용하여 발열 효율이 증대되는 직류용 열매체 히터에 관한 것이다.The present invention relates to a heat medium heater, and more particularly, to a heat medium heater for direct current, in which heat generation efficiency is increased by using a heat generating element having a pure resistance component that generates heat when a direct current is applied as a heat generating source.
일반적으로 히터는 열을 발생하는 것으로, 특히 전기 히터는 발열원으로서 전기가 인가되면 열을 발생하는 발열체를 사용하는 것으로서, 일반 가정의 난방용이나 건조용으로 사용되어 왔으며, 또한, 산업용으로도 사용되고 있다.In general, a heater generates heat, and in particular, an electric heater uses a heating element that generates heat when electricity is applied as a heat source, and has been used for heating or drying in a general household, and is also used for industrial purposes.
상기와 같은 종래의 전기를 사용하는 히터는 니크롬선과 같이 저항 성분과 리액턴스 성분을 갖는 발열체에 고전압, 저전류의 교류를 인가하여 열을 발생시키고 있다.The heater using the conventional electricity as described above generates heat by applying alternating current of high voltage and low current to a heating element having a resistance component and a reactance component, such as a nichrome wire.
하지만, 상기와 같은 종래의 전기 히터의 발열체는 저항 성분 뿐만 아니라 리액턴스 성분을 갖고 있기 때문에 발열 효율이 저하되어 전체 히터의 성능이 떨어지고, 전체 발열체의 길이를 길게 할수록 리액턴스의 성분이 증가되어 전체 효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 더욱이 가정에서 사용되는 용량이 작은 히터의 경우에는 그 영향이 그다지 크지 않지만, 산업용과 같이 용량이 큰 히터의 경우에는 소모되는 전기량에 비해 발생되는 열량이 매우 저감되어 전체 히터의 성능이 저하되며, 또한, 히터의 온도를 조절하기 위해서는 발열체를 여러개 설치하여 개별 발열체를 온오프시켜 온도를 조정해야 하는 문제점이 있다.However, since the heating element of the conventional electric heater as described above has not only a resistance component but also a reactance component, the heating efficiency is lowered so that the performance of the entire heater is lowered, and as the length of the entire heating element is increased, the reactant component is increased to increase the overall efficiency. There is a problem that is sharply lowered. Moreover, in the case of a heater with a small capacity used in the home, the effect is not so great, but in the case of a large capacity heater such as an industry, the amount of heat generated is significantly reduced compared to the amount of electricity consumed, and the performance of the entire heater is deteriorated. In order to control the temperature of the heater, there is a problem in that the temperature is adjusted by turning on and off individual heating elements by installing a plurality of heating elements.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 직류를 사용하는 발열 효율이 높은 직류용 열매체 히터를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heat transfer heater for direct current having a high heat generating efficiency using direct current.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 직류용 열매체 히터를 도시한 도면이다.1 is a view showing a heat medium heater for direct current according to an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10...발열관, 12...방열관,10 ... heating tube, 12 ... heating tube,
14...방열핀, 16...열매체,14 ... heat sink, 16 ... heat medium,
18...직류 입력부, 19...절연체,18 DC input, 19 insulator,
20...가포화 리액터, 22...정류기.20 ... saturable reactor, 22 ... rectifier.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 직류용 열매체 히터는, 고전압, 저전류의 교류를 입력하여 저전압, 대전류의 교류로 변환하는 전류 변환 장치; 상기 전류 변환 장치에서 출력되는 저전압, 대전류의 교류를 직류로 변환하는 정류기; 상기 정류기에서 출력되는 직류가 인가되어 열을 발생시키며 순수 저항 성분을 갖는 진공 상태의 발열관; 상기 발열관에서 발생된 열을 전달하는 열매체; 상기 열매체의 열을 외부로 전달하는 방열관; 상기 방열관 외주에 형성되어 상기 방열관의 열을 외부로 방출하는 방열핀; 및 상기 발열관과 상기 방열관을 절연시키기 위한 절연체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a direct current heater for direct current according to the present invention comprises: a current converter for converting an alternating current of a high voltage and a low current into an alternating current of a low voltage and a large current; A rectifier for converting alternating current of low voltage and high current into direct current from the current converter; A heating tube in a vacuum state in which a direct current output from the rectifier is applied to generate heat and has a pure resistance component; Heating medium for transferring heat generated in the heating tube; A heat dissipation tube transferring heat of the heat medium to the outside; A heat dissipation fin formed on an outer circumference of the heat dissipation tube to discharge heat from the heat dissipation tube to the outside; And an insulator for insulating the heat generating tube and the heat radiating tube.
상기 열매체는 가해진 열에 따라 고체, 액체, 기체 상태로 상태 변화하는 파라핀인 것이 바람직하다.The heat medium is preferably paraffin which changes state in a solid, liquid, or gas state according to the applied heat.
또한, 상기 발열관은 소정의 저항값을 갖는 스테인레스 강인 것이 바람직하다.In addition, the heating tube is preferably stainless steel having a predetermined resistance value.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 직류용 열매체 히터의 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the heat medium heater for direct current according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 본 발명의 실시예에 의한 직류용 열매체 히터를 도시하였다. 도 1에 도시된 직류용 열매체 히터는, 고전압, 저전류의 교류를 입력하여 저전압, 대전류의 교류로 변환하는 가포화 리액터(20)와, 가포화 리액터(20)에서 출력되는 저전압, 대전류의 교류를 직류로 변환하는 정류기(22)와, 정류기(22)에서 출력되는 직류가 인가되어 열을 발생시키며 순수 저항 성분을 갖는 진공 상태의 발열관(10)과, 발열관(10)에서 발생된 열을 전달하는 열매체(16)와, 열매체(16)의 열을 외부로 전달하는 방열관(12) 과, 방열관(12) 외주에 형성되어 방열관의 열을 효과적으로 외부로 방출하는 나선형의 방열핀(14) 및 발열관(10)과 방열관(12)을 절연시키기 위한 절연체(19)를 구비하고 있다.1 illustrates a direct current heater for direct current according to an embodiment of the present invention. The heat transfer heater for direct current shown in FIG. 1 includes a saturable reactor 20 for inputting an alternating current of high voltage and low current to a low voltage and large current alternating current, and an alternating current of low voltage and high current output from the saturable reactor 20. Rectifier 22 converts the direct current into a direct current, a direct current output from the rectifier 22 is applied to generate heat, and a heat generating tube 10 having a pure resistance component and a heat generated in the heat generating tube 10 The heat dissipation tube 16 which transmits the heat dissipation, the heat dissipation tube 12 which transmits heat of the heat dissipation body 16 to the outside, and the spiral heat dissipation fin which is formed on the outer circumference of the heat dissipation tube 12 to effectively discharge the heat of the heat dissipation tube to the outside ( 14 and an insulator 19 for insulating the heat generating tube 10 and the heat radiating tube 12.
또한, 상기 발열관(10)의 양단에는 정류기(22)에서 출력되는 직류가 인가되는 직류 입력부(18)가 구비되어 있다. 열매체(16)는 발열관(10)에서 발생된 열을 방열관(12)으로 전달하기 위한 것으로, 고체, 액체 또는 기체 형태의 열전도가 잘되는 매체를 사용하며, 평상시에는 고체 상태로 있다가 열이 가해지면 액체상태로 변하기 때문에 폭발의 위험성이 없는 파라핀과 같은 안전한 열매체를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, both ends of the heat generating tube 10 are provided with a DC input unit 18 to which a DC output from the rectifier 22 is applied. The heat medium 16 is used to transfer the heat generated from the heat generating tube 10 to the heat dissipating tube 12, and uses a medium having a good thermal conductivity in the form of a solid, liquid or gas. It is preferable to use a safe heating medium, such as paraffin, which is not in danger of explosion because it changes to a liquid state when applied.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 직류용 열매체 히터는, 고전압, 저전류의 교류(AC)가 전류 변환 장치인 가포화 리액터(20)에 의해 저전압, 대전류의 교류로 변환되고, 가포화 리액터(20)에서 출력되는 대전류의 교류는 정류기(22)에 의해 직류(DC)로 변환된다.In the heat medium heater for direct current according to the embodiment of the present invention configured as described above, the alternating current (AC) of high voltage and low current is converted into alternating current of low voltage and large current by the saturable reactor 20, which is a current converter, and saturation. The alternating current of the large current output from the reactor 20 is converted into direct current (DC) by the rectifier 22.
정류기(22)에서 출력된 직류는 발열관(10)의 양단에 있는 직류 입력부(18)에 인가되어 발열관(10)이 발열된다. 여기서 발열관(10)으로는 소정값의 순수 저항 성분만을 갖는 스테인레스 강과 같은 재질의 발열체를 사용하여 종래 히터와 같이 리액턴스에 의한 손실을 방지할 수 있다. 또한, 발열관(10) 내부는 열 발생을 촉진시키기 위하여 진공 상태가 유지되도록 한다.The direct current output from the rectifier 22 is applied to the direct current input unit 18 at both ends of the heat generating tube 10 to heat the heat generating tube 10. Here, as the heat generating tube 10, a heating element made of a material such as stainless steel having only a pure resistance component having a predetermined value can be used to prevent loss due to reactance as in a conventional heater. In addition, the inside of the heat generating tube 10 is to maintain a vacuum state to promote heat generation.
한편, 발열관(10)에서 발생된 열은, 온도가 상승되면 팽창되는 열매체(16)의 고유 특성에 따라 방열관(12)으로 전도된다. 여기서 방열관(12)은 외부로 열을 전달하는 역할을 하는 것으로 통상 아연도금된 파이프를 사용하며, 용도에 따라 열전도가 잘되는 다른 재질의 파이프를 사용할 수도 있다. 방열관(12)의 열은 다시 나선형의 방열핀(14)에 의해 외부로 방출된다. 방열핀(14)은 방열 면적을 크게하여 외부로 열을 효과적으로 방출시키기 위한 것으로, 구리, 철, 알루미늄 또는 스테인레스 강 등을 사용하여 형성한다.On the other hand, heat generated in the heat generating tube 10 is conducted to the heat radiating tube 12 according to the inherent characteristics of the heat medium 16 which expands when the temperature rises. Here, the heat dissipation tube 12 serves to transfer heat to the outside, and generally uses a galvanized pipe, and may be a pipe of another material having good thermal conductivity depending on the purpose. The heat of the heat dissipation tube 12 is released to the outside by the spiral heat dissipation fins 14 again. The heat dissipation fins 14 are for dissipating heat to the outside by increasing the heat dissipation area, and are formed using copper, iron, aluminum, stainless steel, or the like.
본 발명에 의한 직류용 열매체 히터는 발열체(10)로서 순수한 저항 성분을 갖는 재질을 사용하여 종래 히터와 같이 리액턴스에 의한 손실이 없기 때문에 종래히터에 비해 전체 길이를 길게 하여 발열량을 증가시킬 수 있으며, 가포화 리액터(20)를 조정하여 출력되는 전류의 양을 조절하면, 발열체(10)에서 발생되는 열의 온도를 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 저전압, 대전류의 직류를 사용하므로, 고전압, 저전류의 교류를 사용하는 종래 히터보다 전기적인 안정성이 우수하다.The heat medium heater for direct current according to the present invention uses a material having a pure resistance component as the heating element 10, so there is no loss due to reactance as in a conventional heater, so that the total length is increased compared to a conventional heater, thereby increasing the amount of heat generated. By adjusting the amount of current output by adjusting the saturable reactor 20, it is possible to easily adjust the temperature of the heat generated from the heating element (10). In addition, in the present invention, since a low voltage and a large current of direct current are used, the electrical stability is superior to a conventional heater using an alternating current of high voltage and low current.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 직류용 열매체 히터는, 직류를 전원으로 사용하여 전체 열효율을 높일 수 있고 발열 온도를 용이하게 조정할 수 있으며 전기적인 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.As described above, the heat medium heater for direct current according to the present invention has the advantage of using the direct current as a power source to increase the overall thermal efficiency, to easily adjust the exothermic temperature, and to increase the electrical stability.
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