KR100827468B1 - Electric boiler using high frequency induction heaing - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 고주파유도가열방식 전기보일러를 개념적으로 도시한 구성도. 1 is a block diagram conceptually showing a high frequency induction heating type electric boiler of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고주파유도가열방식의 전기보일러를 도시한 단면도. Figure 2 is a cross-sectional view showing an electric boiler of the high frequency induction heating method according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면도. 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 4는 도 2의 화살표 B선을 따라 취한 저면도. 4 is a bottom view taken along the line B in FIG. 2;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 고주파유도가열방식의 전기보일러를 도시한 단면도이다. 5 is a cross-sectional view showing an electric boiler of a high frequency induction heating method according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings
10 : 가열통 21, 22 : 유도코일10:
31, 32 : 제1 및 제2 가열체31, 32: 1st and 2nd heating body
본 발명은 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파유도가열방식을 이용한 전기보일러에 관한 것이다. The present invention relates to a boiler, and more particularly to an electric boiler using a high frequency induction heating method.
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. A boiler is a device that burns fossil fuel such as petroleum, coal, and gas and transmits the heat of combustion to water to heat it. In recent years, the price continues to rise as resources such as petroleum and gas are gradually exhausted. Since there is a problem of environmental pollution due to the generation of various harmful gases in the burning process, in recent years electric boilers using electric energy has been widely used.
이러한 전기보일러는 가열통의 외주에 발열코일을 배치시키고, 이 발열코일에 전기에너지를 인가하여 발열코일을 발열시킴으로써 가열관이나 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. The electric boiler adopts a direct heating method in which a heating coil is disposed on the outer circumference of the heating tube, and heats the heating coil or the liquid in the heating tank by heating the heating coil by applying electrical energy to the heating coil. Electric boilers by coils take a long time to heat up, consumes a lot of power, and has a very complicated structure, such as an insulation structure for preventing heat generated from a heating coil from dissipating to the outside.
이에 따라, 최근에는 화석연료를 이용한 보일러 및 직열방식의 전기보일러의 단점을 극복하기 위하여 고주파 유도가열방식을 채택한 전기보일러가 개시된 바 있다. Accordingly, recently, an electric boiler using a high frequency induction heating method has been disclosed in order to overcome the disadvantages of a boiler and a direct heat type electric boiler using fossil fuel.
이러한 고주파 유도가열방식은 유도코일측에 고주파 전류가 인가되면, 이 유도코일측에는 고주파 자기장이 발생하고, 이 고주파 자기장에 의해 자성체 재질의 가열통에 생기는 와전류(맴돌이전류)의 손실이나 히스테리시스 손실에 의해 가열통 자체가 발열한다. In the high frequency induction heating method, when a high frequency current is applied to the induction coil side, a high frequency magnetic field is generated on the induction coil side, and the high frequency magnetic field causes loss of eddy current (eddy current) or hysteresis loss generated in a heating tube made of a magnetic material. The heating box itself generates heat.
하지만, 이러한 종래의 고주파 유도가열의 전기보일러는 가열통 내의 액체를 균일하고 신속하게 가열할 수 없어 그 가열효율이 실질적으로 저하되고, 또한 일정온도까지 가열시키는데 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 그 전력 소모가 여전히 큰 단점을 내포하고 있다. However, such a conventional high-frequency induction heating electric boiler is not able to heat the liquid in the heating tube uniformly and quickly, so that the heating efficiency is substantially lowered, and it takes a long time to heat up to a constant temperature and its power consumption There are still big drawbacks.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 고주파 유도가열에 의해 가열되는 전체 가열면적을 대폭 증대시킴으로써 가열통 내로 전달하는 열을 보다 균일하고 신속하게 전달함과 더불어 그 가열효율을 대폭 증대시킬 수 있는 고주파유도가열방식의 전기보일러를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above, and by greatly increasing the total heating area heated by high frequency induction heating, the heat transfer into the heating vessel is more uniformly and quickly delivered and the heating efficiency is greatly increased. The purpose is to provide a high-frequency induction heating electric boiler that can be made.
또한, 본 발명은 액체의 흐름을 직선방향으로 유도하여 액체의 흐름을 보다 원활하게 함과 더불어, 액체의 가열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 고주파유도가열방식의 전기보일러를 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a high-frequency induction heating type electric boiler that can further improve the heating efficiency of the liquid by inducing the flow of the liquid in a linear direction more smoothly. .
그리고, 본 발명은 가열통 내부를 통과하는 액체가 고주파유도가열에 의해 가열되는 도중에 기포가 발생됨을 방지할 수 있는 고주파유도가열방식의 전기보일러를 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide an electric boiler of the high frequency induction heating method that can prevent the bubbles generated during the heating of the liquid passing through the inside of the heating tube by the high frequency induction heating.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,
가열통; Heating tube;
가열통의 내부에 구비된 유도코일;Induction coil provided inside the heating vessel;
상기 유도코일의 내측면에 배치된 제1가열체; 및 A first heating body disposed on the inner side of the induction coil; And
상기 유도코일의 외측면에 배치된 제2가열체;를 포함한다. It includes; the second heating body disposed on the outer surface of the induction coil.
상기 유도코일은 제1 및 제2 가열체 사이에 2개 이상의 유도코일이 병렬접속되어 가열통의 길이방향으로 배치된 것을 특징으로 한다. The induction coil is characterized in that the two or more induction coils are connected in parallel between the first and second heating elements arranged in the longitudinal direction of the heating tube.
상기 유도코일은 그 내주면 및 외주면에 내열성 재질의 보빈을 구비한다. The induction coil has a bobbin of a heat resistant material on its inner circumferential surface and its outer circumferential surface.
상기 가열통은 그 길이방향으로 상호 대향되는 단부측에 입수구 및 배수구를 각각 구비함으로써, 상기 가열통 내부를 통과하는 액체는 제1 및 제2 가열체에 인접하여 직선으로 흐르는 것을 특징으로 한다. The heating tube is provided with water inlets and drains on the end sides opposite to each other in the longitudinal direction, so that the liquid passing through the inside of the heating tube flows in a straight line adjacent to the first and second heating bodies.
상기 가열통의 하단부에는 제1 및 제2 입수구가 구비되고, 상기 가열통의 상단부에 배수구가 구비되며, 상기 제1입수구는 제1가열체의 내측공간으로 액체가 유입되도록 하고, 상기 제2입수구는 제2가열체 및 가열통의 측벽 사이 공간으로 액체가 유입되도록 한다. First and second inlets are provided at the lower end of the heating vessel, a drain is provided at the upper end of the heating vessel, and the first inlet allows the liquid to flow into the inner space of the first heating body, and the second inlet. The liquid is introduced into the space between the second heating body and the side wall of the heating vessel.
상기 가열통의 상단부에는 제1 및 제2 입수구가 구비되고, 상기 가열통의 하단부에 배수구가 구비되며, 상기 제1입수구는 제1가열체의 내측공간으로 액체가 유입되도록 하고, 상기 제2입수구는 제2가열체 및 가열통의 측벽 사이 공간으로 액체가 유입되도록 한다.First and second inlets are provided at an upper end of the heating tube, a drain hole is provided at a lower end of the heating tube, and the first inlet port allows liquid to flow into an inner space of the first heating body, and the second inlet port. The liquid is introduced into the space between the second heating body and the side wall of the heating vessel.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 고주파유도가열방식의 전기보일러를 도시한 구성도이다. 1 is a block diagram showing an electric boiler of the high frequency induction heating method of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 전기보일러는 가열통(10), 가열통(10) 내에 구비된 하나 이상의 유도코일(21, 22), 유도코일(21, 22)의 내외측에 개별적으로 배치된 제1 및 제2 가열체(31, 32)를 포함한다. As shown, the electric boiler of the present invention is disposed separately inside and outside the
가열통(10)은 내부에 물 등과 같은 액체가 수용되거나 흐를 수 있는 공간(15a, 15b)을 구비하고, 평면상에서 원형 또는 각형 단면을 가질 수 있다. The
유도코일(21, 22)은 가열통(10) 내에 배치되고, 이 유도코일(21, 22)에는 고주파전류를 공급하는 고주파전류 공급부(25)가 접속되어 있다. The
제1가열체(31)는 유도코일(21, 22)의 내측면에 유도코일(21, 22)의 내경면에 소정간격으로 이격되게 설치된다. 고주파전류 공급부(25)로부터 고주파전류가 유도코일(21, 22)측에 인가되면 유도코일(21, 22)에는 고주파 자장이 형성되고, 이 고주파 자기장에 의해 유도코일(21, 22)의 내주면에 인접하는 제1가열체(31)측에는 와전류(맴돌이전류)의 손실이나 히스테리시스 손실에 의해 발열하여 제1가열체(31)의 내측공간을 통과하는 액체를 가열한다.The
제2가열체(32)는 유도코일(21, 22)의 외측면에 유도코일(21, 22)의 외경면에 소정간격으로 이격되게 설치된다. 마찬가지로, 고주파전류 공급부(25)로부터 고주파전류가 유도코일(21, 22)측에 인가되면 유도코일(21, 22)에는 고주파 자장이 형성되고, 이 고주파 자기장에 의해 유도코일(21, 22)의 외주면에 인접하는 제2가열체(32)측에는 와전류(맴돌이전류)의 손실이나 히스테리시스 손실에 의해 발열하여 제2가열체(32)의 내측공간을 통과하는 액체를 가열한다.The
이와 같이 본 발명은 유도코일(21, 22)의 내측 및 외측 즉, 2중관 구조로 배치된 제1 및 제2 가열체(31, 32)에 의해, 가열통(10) 내의 액체를 보다 균일하고 넓은 범위 걸쳐 신속하게 가열시킴으로써 그 가열효율을 대폭 증대시킨다. 즉, 본 발명은 가열면적을 대폭 확대시킴으로써 그 가열효율을 증진시키는 장점을 가진다. As described above, the present invention makes the liquid in the
또한, 유도코일는 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 유도코일(21, 22)이 가열통(10)의 길이방향으로 배치되고, 각 유도코일(21, 22)은 고주파전류공급부(25)측에 병렬로 접속된다. In addition, as shown in FIG. 1, at least two
이러한 본 발명의 다중 유도코일(21, 22)는 그 병렬 접속구조에 의해 그 인덕턴스의 합성용량이 산출되고, 이 산출된 인덕턴스의 합성용량을 단일의 유도코일이 설치된 경우의 인덕턴스와 동일하게 설정할 경우 각 유도코일(21, 22)의 권수를 대폭 증대시킬 수 있고, 이에 따라 그 유도코일(21, 22)에 의한 발열면적이 증대된다. 여기서, 단일의 유도코일이 설치된 경우와 본 발명의 다중 유도코일(21, 22)은 각 코일의 굵기가 동일하고, 각 유도코일(21, 22)의 권수는 동일한 것을 전제로 한다. In the
이에 의해, 본 발명은 병렬접속된 다중 유도코일(21, 22)이 제1 및 제2 가열체(31, 32) 사이에 개재시킴으로써 그 유도발열량을 증대시킬 수 있다.As a result, in the present invention, the induction calorific value can be increased by interposing
그리고, 유도코일(21, 22)은 그 내주면 및 외주면에 내열성 재질의 보빈(23, 24)이 구비되고, 이 보빈(23, 24)은 세라믹 등과 같은 내열성 재질로 이루어져 제1 및 제2 가열체(31, 32)로부터 유도코일(21, 22)측으로 열이 전달됨을 차단할 수 있다. The
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 고주파유도가열방식의 전기보일러를 도시한 단면도이다. 2 to 4 are cross-sectional views showing the electric boiler of the high frequency induction heating method according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1실시예에 따른 전기보일러는 가열통(10)의 하단부(10a)에 제1 및 제2 가열체(31, 32)의 하단부가 고정결합되고, 가열통(10)의 하단부(10a)에 제1 및 제2 입수구(12, 13)가 구비되고, 가열통(10)의 상단부(10b)에 가열된 액체를 배출하는 배수구(11)가 구비된다. In the electric boiler according to the first embodiment of the present invention, the lower ends of the first and
제1 및 제2 가열체(31, 32)는 각 하단부가 가열통(10)의 하단부(10a)에 용접 등에 의해 고정결합되고, 제1 및 제2 가열체(31, 32)의 상단부에는 밀폐부재(33)가 용접 등에 의해 고정결합됨에 따라 제1 및 제2 가열체(31, 32) 사이의 공간(즉, 유도코일(21, 22)이 설치되는 공간)은 가열통(10)의 수용공간(15a, 15b)에 대해 밀폐된다. The lower end portions of the first and
그리고, 제1 및 제2 가열체(31, 32)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유도코일(21, 22)의 내측면 및 외측면에 환형으로 배치된다. The first and
가열통(10)은 그 하단부(10a)에 구비된 제1입수구(12)를 통해 액체가 유입되고, 이 제1입수구(12)를 통해 유입된 액체는 제1가열체(31)의 내측면에 형성된 제1공간(15a)를 통과하거나 일시 저장될 수 있다. The liquid is introduced into the
또한, 가열통(10)의 하단부(10a)에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2입수구(13)를 구비할 수 있고, 제2입수구(13)를 통해 액체가 제2가열체(32)와 가열통(10)의 측벽(10c) 사이에 형성된 제2공간(15b)으로 유입되어 배수구(11)로 흐름으로써 액체의 흐름을 보다 원활하고, 이러한 액체의 원활한 흐름에 의해 그 가열 효율이 보다 증대된다. In addition, the
또한, 본 발명은 가열통(10)의 길이방향으로 상호 대향하는 단부측에 개별적으로 입수구(12, 13) 및 배수구(11)를 구비함으로써 액체가 가열통(10) 내의 공간(15a, 15b)을 통과할 때 제1 및 제2 가열체(31, 32)에 인접하여 직선의 흐름(straight flow)을 유도할 수 있고, 이에 따라 제1 및 제2 가열체(31, 32)에 의해 액체의 가열을 보다 신속하고 균일하게 수행할 수 있다. In addition, in the present invention, the
한편, 제1 및 제2 가열체(31, 32)에 의해 가열된 액체는 배수구(11)측에 연결되는 송수관을 통해 유출되어 난방수 배관으로 보내져 난방수 또는 온수 등으로 이용될 수 있다. Meanwhile, the liquid heated by the first and
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 고주파유도가열방식의 전기보일러를 도시한다. Figure 5 shows an electric boiler of the high frequency induction heating method according to a second embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 제2실시예에 따른 전기보일러는 가열통(10)의 상단부(10b)에 제1 및 제2 입수구(12, 13)를 구비하고, 가열통(10)의 하단부(10a)에 배수구(11)를 구비하며, 제1 및 제2 가열체(31, 32)의 상단부가 가열통(10)의 상단부(10b)에 고정결합된 것을 특징으로 한다. As shown, the electric boiler according to the second embodiment includes first and
본 제2실시예는 가열통(10)의 상단부에 제1 및 제2 입수구(12, 13)를 구비함으로써 가열통(10)의 상부에서 하부로 액체가 유입되어 제1 및 제2 가열체(31, 32)에 의해 가열되는 액체에 기포가 발생됨을 최소화할 수 있다. In the second embodiment, the first and
그외 나머지 구성 및 작용은 선행하는 실시예와 유사 내지는 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. Since the rest of the configuration and operation is similar or identical to the preceding embodiment, detailed description thereof will be omitted.
상기와 같은 본 발명은, 고주파 유도가열에 의해 가열되는 전체 가열면적을 대폭 증대시킴으로써 가열통 내로 전달하는 열을 보다 균일하고 신속하게 전달함과 더불어 그 가열효율을 대폭 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, by significantly increasing the total heating area heated by the high frequency induction heating, there is an effect that can be more uniformly and quickly transfer the heat to be transferred into the heating vessel and significantly increase the heating efficiency.
또한, 본 발명은 액체의 흐름을 직선방향으로 유도하여 액체의 흐름을 보다 원활하게 함과 더불어, 액체의 가열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that can guide the flow of the liquid in a straight direction to smooth the flow of the liquid, and further improve the heating efficiency of the liquid.
그리고, 본 발명은 가열통 내부를 통과하는 액체가 고주파유도가열에 의해 가열되는 도중에 기포가 발생됨을 방지할 수 있는 특징이 있다. In addition, the present invention has a feature that can prevent the bubbles generated during the heating of the liquid passing through the inside of the heating tube by the high-frequency induction heating.
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