KR100296481B1 - 유체히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터(1)의 빠른 스위칭 온 및 스위칭 오프를 가능하게 하는 유체 히터(1)에 관한 것이며, 유체가 흐르는 튜브(2)는 석영 케이스(3)에 의해 둘러싸인 방사체를 구비한다.

Description

유체 히터 {FLUID HEATER}

이러한 종류의 가열 장치는 미국 특허 제 5,371,830호, 유럽 특허 제 0 570 586호, 미국 특허 제 5,054,108호, 미국 특허 제 5,045,107호 및 일본 특허 요약집 Vol. 101, No.304(M-526) 및 일본 특허 제 61 116 246A호에 개시되어 있다.

독일 특허 출원 제 44 20 493호 또는 미국 특허 제 3,906,188호에는 가열 요소가 유체 파이프의 외부 둘레에 제공된 전기적 저항성의 밴드이거나 유체 파이프의 외부에 배치된 할로겐 램프인 유체 히터가 개시되어 있다. 파이프 벽을 통한 유체의 간접적인 가열로 인해, 가열 작동의 지연 및 유체의 가열 작동 정지에 대한 지연 없이 히터를 빠르게 스위칭 온 및 스위칭 오프시키는 것은 불가능하다. 이러한 공지된 장치는 느린 응답 거동을 가진다. 히터를 스위칭 온한 이후에 가열되어야할 유체를 가열하는 데에는 상대적으로 긴 시간이 소요되고, 유체의 히터 가열을 스위칭 오프시킨 후에 유체의 가열은 즉시 중단되지 않는다.

독일 실용신안 제 19 06 191호, 독일 실용신안 제 89 13 683호, 독일 특허 제 38 41 448호 및 독일 공개 번호 제 12 69 748호에는 가열 요소 및 복사 히터가개시되었으나, 파이프를 통해 흐르는 유체를 가열하도록 설계되지는 않았다.

일본 특허 요약집 Vol.103, No. 500(M-891)에는 전기 가열식 가열 요소를 지나 용기 내로 유도되는 전기적 가열 장치를 사용하는 연속 흐름식 물 히터가 개시되어 있다.

본 발명은 유체가 흐르는 파이프를 포함하고 석영 외벽으로 둘러싸인 복사 히터를 중심으로 동심으로 배열된 유체 히터에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 유체 히터의 제 1 실시예의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 유체 히터의 제 2 실시예의 단면도이다.

본 발명의 목적은 저렴하게 제조될 수 있고 지연 없이 제어된 방식으로 유체를 가열할 수 있는 유체 히터를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 온도 센서가 상기 가열 요소에 대향하여 유체 파이프의 외부 둘레에 배치된 상술한 종류의 유체 히터에 의해 달성된다.

바람직하게, 제 1 온도 센서가 미리 결정된 온도값을 초과하는 온도를 측정할 때 가열 와이어를 통해 흐르는 가열 전류는 스위칭 오프된다. 이러한 경우, 가열 에너지가 유동 매체에 의해 유체 파이프의 외부 둘레로 전달되기 때문에, 제 1 온도 센서에 의해 제공된 온도값은 또한 가스가 유체 파이프를 통해 흐르는지의 여부를 나타낸다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 2 온도 센서는 유체 파이프의 배출구에 제공된다. 바람직하게, 상기 제 2 온도 센서에 의해 측정된 온도값은 가열 출력을 제어하기 위해 사용된다. 유체 히터를 스위칭 오프한 직후에 유체가 더 이상 가열되지 않도록 석영 외벽만이 최소의 열을 유지한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 석영 외벽은 전기적 가열 요소 형태의 복사 히터를 포함하는 석영 튜브이다. 바람직하게 상기 석영 튜브의 적어도 일부는 가열 와이어를 포함한다. 석영 튜브의 여러 부분이 가열 요소를 포함하는 경우, 다수개의 가열 요소를 함께 스위칭하는 것은 증가된 가열 출력을 제공한다.

바람직하게, 복사 히터는 적외선 히터이며, 유체 파이프는 스테인레스강, 세라믹 파이프 또는 세라믹 물질이나 세라믹 튜브로 라이닝된 강철 파이프로 이루어진다. 이러한 실시예를 사용하여, 복사 히터로부터 방사된 열에너지의 대부분은 유체 파이프의 내부 둘레에서 유체 파이프 내부로 반사된다.

본 발명의 상기 기술들은 도면을 참조한 아래와 같은 상세한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 유체 히터의 제 1 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 유체 히터(1)는 도시되지 않은 가스가 흐르는 유체 파이프(2)를 구비하며, 흐름 방향은 도 1의 화살표로 표시되어 있다. 유체 파이프(2)에 있어서, 가열 와이어(4)를 포함하는 석영 튜브(3)는 동심으로 배열된다. 상기 가열 와이어(4)는 석영 파이프(3)와 유체 파이프(2)의 개구부를 통해 외부로 유도되는 두 개의 전원 공급 와이어(5,6)를 구비한다. 전원 공급 와이어(5,6)에 전압을 인가하므로써, 가열 와이어(4)에 에너지가 인가되며, 상기 가열 와이어는 연속 흐름 방식으로 화살표 방향으로 흐르는 가스를 가열하는 적외선을 방사한다.

제한 온도를 초과할 때, 제 1 온도 센서(7)는 히터에 전류를 스위치 오프시키기 위해 석영 외벽의 외부측의 온도를 감지한다. 제 2 온도 센서(8)는 유사한 방식으로 유체 히터(1)의 가스 흐름 하류의 온도를 감지한다. 제 2 온도 센서(8)에 의해 측정된 온도값은 가스의 온도를 일정하게 유지하기 위해, 전원 공급 와이어(5,6)를 통해 가열 와이어(4)로 제공되는 전기적 출력을 제어하는 데에 사용될 수 있다.

도 2에는 본 발명의 제 2 실시예에 대한 단면도가 도시되어 있다. 유체 히터(1)는 도시되지 않은 가스, 예를 들어 질소가 흐르는 연마된 스테인레스강으로 이루어진 유체 파이프(2)를 구비한다. 흐름 방향은 화살표로 표시되어 있다. 가스는 유체 파이프(2)에 대해 횡방향으로 배열된 유입구(9)를 통해 파이프(2)로 유입되며, 유체 파이프(2)에 대해 횡방향으로 연장되고 유입구(9)에 대해 90°만큼 회전된 배출구(10)를 통해 배출된다. 유체 파이프(2)에 있어서, 유입구(9) 및 배출구(10)를 지나쳐서 연장되는 석영 튜브(3)로서 구현된 석영 외벽은 축선방향으로 대칭적으로 배열된다. 석영 튜브(3)에 있어서, 도시되지 않은 가열 와이어는 석영 외벽(3)의 부분(11)의 개략적으로 나타내어진 길이(L) 방향을 따라 연장하여 배열된다. 전원 공급 와이어(5,6)가 제공되며 가열 와이어를 가열하기 위해 전압이 상기 전원 공급 와이어를 통해 제공된다. 도 1에 도시된 실시예와는 다르게, 전원 공급 와이어(5,6)는 석영 튜브(3)내에서 유도되며, 유체 파이프(2) 외부의 석영 파이프의 단부로 유도된다. 석영 튜브(3)가 유체 파이프(2)로부터 배출되는 위치에는 바람직하게 밀봉 링 또는 가스켓으로 구현된 밀봉 부재(12,13)가 유입구(9) 및유출구(10)에 각각 제공된다. 제 1 온도 센서(7)는 유체 파이프(2)의 외부 둘레 온도를 감지한다. 제 2 온도 센서(8)는 유체를 유도하는 튜브의 외부 둘레에서 석영 파이프(3)의 가열된 부분(11)의 하류의 가스 온도를 감지한다.

본 발명은 두 가지의 바람직한 실시예를 사용하여 설명되었는데, 상기한 가스 대신에 액체가 본 발명의 히터에 의해 가열될 수도 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되었지만, 다양한 개조 및 변형이 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 개념 및 범위 내에서 이루어질 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (17)

1. 유체가 흐르는 파이프(2)가 복사 히터를 둘러싸고 있는 석영 외벽을 중심으로 동심으로 배열된 유체 히터(1)에 있어서,

   온도 센서(7)는 가열 요소에 대향하여 상기 유체 파이프(2)의 외부 둘레부에 배열되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복사 히터는 가열 와이어(4)이며, 상기 가열 와이어(4)를 통해 흐르는 가열 전류는 상기 온도 센서(7)에 의해 측정된 온도가 미리 결정된 온도값을 초과할 때 스위칭 오프되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
3. 제 1 항에 있어서, 제 2 온도 센서(8)가 상기 유체 파이프(2)의 배출구(10)에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 온도 센서(8)에 의해 측정된 온도값은 가열 출력을 제어하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 복사 히터는 적외선 복사 히터인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 복사 히터는 전기적 가열 요소인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 복사 히터는 가열 와이어(4)인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 석영 외벽은 복사 히터를 포함하는 석영 튜브(3)인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 가열 와이어(4)의 전원 공급 와이어(5,6)는 상기 석영 튜브(3)의 적어도 일측 단부에서 외부로 유도되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 가열 와이어(4)의 전원 공급 와이어(5,6)는 상기 석영 튜브(3)의 벽의 하나 이상의 개구부를 통해 외부로 유도되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 석영 튜브(3)의 적어도 한 부분(11)은 가열 와이어(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
12. 제 1 항에 있어서, 복수의 가열 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 파이프(2)는 스테인레스강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 히터.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 파이프(2)는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 히터.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 파이프(2)는 세라믹을 사용하여 라이닝된 강철 파이프인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 질소와 같은 가스인 것을 특징으로 하는 유체 히터.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 유체는 100℃ 내지 200℃의 범위의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 유체 히터.