KR100923749B1 - 전기식 열매체 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기식 열매체 난방장치에 관한 것으로, 열매체가 충진되고 다수의 전열선이 삽입된 난방관과, 상기 난방관 내의 다수의 전열선에 전원을 공급하는 전원연결부와, 케이스 외측으로부터 전원을 공급받아 상기 전원연결부로 공급하는 전원단자부와, 상기 전원단자부에 외부의 전원을 공급하는 전원공급단자와, 상기 난방관을 상기 전원연결부에 연결하는 신축성연결부재와, 상기 전원연결부의 압력연결관에 연결되어 상기 난방관 내부 압력의 증가 또는 감소에 따라 팽창 또는 수축되는 압력해소부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 난방관 내에 삽입되는 전열선을 다수로 함과 아울러 각각의 전열선을 전원공급부측으로 회귀하도록 하여, 설비를 단순화함과 아울러 각각의 개별 전열선에 인가되는 부하를 줄여 전열선의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

열매체, 전기, 난방장치

Description

전기식 열매체 난방장치{Electricity heating medium heater}

본 발명은 전기식 열매체 난방장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방관내에 충진된 열매체를 전열선을 이용하여 직접 가열하고, 이를 난방에 이용하는 전기식 열매체 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기식 열매체 난방장치는, 밀폐된 난방관 내에 실내에 설치된 난방관의 내측에 전열선을 가지고 있으며, 그 전열선에 전원을 공급하여 난방관 내측에 위치하는 열매체를 가열하고, 그 가열된 열매체의 열교환을 통해 난방을 하는 장치이다.

이러한 종래 전기식 열매체 난방장치는, 밀폐된 난방관 내에서 열매체를 직접 가열하는 동안 열매체의 기화 또는 팽창에 의해 내부 압력이 증가하여 폭발이 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 안전성의 확보가 요구되고 있으며, 또한 과열을 방지하기 위한 수단이 필요하다.

이와 같은 요구들을 수용하기 위해서는 전기식 열매체 난방장치의 설비가 커지고, 기존 가스연소식 난방장치에 비하여 저가로 공급되어야 할 전기식 열매체 난방장치의 가격이 비싸지는 문제점이 있었으며, 설비비용이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.

이처럼 종래 전기식 열매체 난방장치가 가지고 있는 안전성에 대한 문제를 보다 낮은 비용과 적은 설비를 이용하여 해결할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.

또한 종래 전기식 열매체 난방장치는 난방관 내에서 열매체를 직접가열하는 전열선을 단일한 선으로 삽입하여 사용하고 있으며, 이는 열매체의 가열온도의 제어가 어렵고, 열효율 및 에너지효율이 낮은 문제점을 가지고 있어 열매체를 가열하는 방법에도 상당한 개선이 요구되고 있다.

아울러 단일한 전열선을 사용하는 종래 전기식 열매체 난방장치는, 전열선에 걸리는 부하가 크기 때문에 그 수명이 단축될 수 있다. 이와 같이 전열선에 문제가 발생하게 되면, 실내의 바닥을 철거하고 난방관 내에 삽입된 전열선을 교체해야 하는 등 고장의 발생시 그 고장에 대한 대처 방법이 매우 용이하지 않은 문제점이 있었다.

따라서 전열선에 걸리는 부하를 줄이고 전열선의 수명 단축을 방지할 수 있는 방법 또한 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

그리고 전열선을 포함하는 난방관과 함께 그 전열선에 전원을 공급하는 전원공급부도 외부 온도와의 차이에 의해서 습기가 발생할 수 있으며, 이러한 습기의 발생은 전원의 쇼트 등을 유발하여 고장이나 화재의 원인이 될 수 있어, 매립식으로 전원공급부를 설치할 때 습기를 확실하게 방지할 수 있는 방법의 개발도 요구되고 있다.

상기와 같이 전원공급부를 매립 설치할 때 공간이 협소하기 때문에 난방관과 전원공급부의 연결이 쉽지 않았으며, 보다 좁은 매립 설치 공간 내에서도 용이하게 난방관과 전원공급부를 연결할 수 있는 방법도 요구되고 있다.

상기와 같은 시장의 요구사항들을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전열선에 인가되는 부하를 줄여 그 전열선의 수명 단축을 방지할 수 있는 전기식 열매체 난방장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 간단한 구조를 사용하여 열매체의 가열시 발생하는 난방관 내부 압력을 증가를 해소할 수 있으며, 메인 콘트롤러의 온도제어 이외에 그 난방관의 과열을 방지할 수 있는 전기식 열매체 난방장치를 제공함에 있다.

아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 전원공급부를 매립 설치할 때 설치공간이 협소한 경우에도 설치가 용이하며, 습기에 의해 전기적인 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전기식 열매체 난방장치를 제공함에 있다.

그리고 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 난방 온도의 제어가 용이하며 운전 조건에 따라 소비전력을 줄일 수 있는 전기식 열매체 난방장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 전기식 열매체 난방장치는, 열매체가 충진되고 다수의 전열선이 삽입된 난방관과, 상기 난방관 내의 다수의 전열선에 전원을 공급하는 전원연결부와, 케이스 외측으로부터 전원을 공급받아 상기 전 원연결부로 공급하는 전원단자부와, 상기 전원단자부에 외부의 전원을 공급하는 전원공급단자와, 상기 난방관을 상기 전원연결부에 연결하는 신축성연결부재와, 상기 전원연결부의 압력연결관에 연결되어 상기 난방관 내부 압력의 증가 또는 감소에 따라 팽창 또는 수축되는 압력해소부를 포함한다.

본 발명은 난방관 내에 삽입되는 전열선을 다수로 함과 아울러 각각의 전열선을 전원공급부측으로 회귀하도록 하여, 설비를 단순화함과 아울러 각각의 개별 전열선에 인가되는 부하를 줄여 전열선의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 간단한 설비구조를 사용하여 전원공급부 측에서 열매체의 가열에 따른 난방관 내부압력을 해소할 수 있어, 설비비용의 증가 없이 안정성을 확보할 수 있으며, 그 전원공급부와 난방관의 연결부를 탄성을 가지는 연결부를 사용하여 좁은 공간에서도 설치가 용이하도록 하는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 전원공급부에 마련되어 열매체의 온도에 따라 전원을 공급 또는 차단하는 수단을 두어 과열이 발생하는 것을 차단하여 안정성을 더욱 확보할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 다수의 전열선을 설정온도에 따라 선택적으로 사용함으로써, 그 전열선의 수명을 증가시킴과 아울러 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명 전기식 열매체 난방장치의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 전기식 열매체 난방장치의 바람직한 실시예의 전체 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명 전기식 열매체 난방장치의 바람직한 실시예는, 외부전원을 공급하는 전원공급단자부(410)와, 실내 바닥에 매립설치되고 열매체가 충진되며 다수의 전열선(310,320,330)이 삽입되어 있는 난방관(200)과, 상기 난방관(200)의 일단에 연결됨과 아울러 상기 전원공급단자부(410)로부터 전원을 공급받아 상기 다수의 전열선(310,320,330)에 전원을 공급하는 전원공급부(100)를 포함하여 구성된다.

상기 전원공급부(100)는, 습기가 침투될 수 없도록 내부를 외부로부터 차폐하는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 내측에서 상기 전원공급단자부(410)로부터 전선(141)을 통해 전원을 공급받아 다시 전원을 공급하는 전원단자부(140)와, 신축성연결부재(124)에 의해 상기 난방관(200)에 연결됨과 아울러 상기 전원단자부(140)의 전원을 상기 다수의 전열선(310,320,330)에 공급하는 전원연결부(120)와, 상기 전원연결부(120)의 내측 공간부까지 관통되어 있으며, 압력에 따라 부피가 팽창 또는 수축되는 압력해소부(123)를 연결하는 압력연결관(122)과, 상기 전원연결부(120)의 온도를 감지하여 상기 전원단자부(140)로부터 상기 전원연결부(120)로 공급되는 전원을 차단할 수 있는 다수의 과열방지부(131,132,133)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 전기식 열매체 난방장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 케이스(110)의 외측에는 외부의 전원을 공급받아 전선(141)을 통해 상기 케이스(110)의 내측으로 공급하는 전원단자부(140)가 마련되어 있다. 상기 전원단자부(140)는 케이스(110)와는 별도의 케이스로 외부와 차폐될 수 있으며, 그 차폐부분에는 소수성 절연체 물질로 충진되어 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.

상기 전원단자부(140)의 전원은 상기 전열선(310,320,330)의 수에 대응하도록 분할되어 공급됨이 바람직하다. 즉 각 전열선(310,320,330)에 전원을 연결하기 위하여 각각 양극과 음극의 두 라인이 각 전열선(310,320,330)에 연결될 수 있도록 한다.

상기 전선(141)을 통해 전원을 공급받은 전원단자부(140)는 전열선을 통해 전원을 공급한다. 상기 전열선은 상기 다수의 전열선(310,320,330) 각각의 양단에 연결되어 다수의 전열선(310,320,330)에 전원을 공급하며, 그 전열선(310,320,33)들은 전원의 공급에 따라 열을 발생시켜 난방관(200) 내에 충진되어 있는 열매체를 직접 가열하게 된다.

상기 전열선(310,320,330)을 다수로 사용하여 얻어지는 효과는 열매체와 직접 접촉되는 표면적을 넓혀 열효율을 높일 수 있게 되며, 공급되는 전원을 전열선 각각에 분할하여 공급하기 때문에 각각의 전열선에 인가되는 부하를 줄여 그 전열선(310,320,330)들의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

아울러 각 전열선(310,320,330)들은 전원연결부(120)측에 양단이 위치하는 구조로서 그 난방관(200)의 끝단부측에서 U자형으로 구부러진 구조를 가진다.

이와 같은 구조는 전원의 공급배선을 용이하게 연결할 수 있을 뿐만 아니라 상기 난방관(200)의 배치도 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

도 2는 상기 전원단자부(140)로부터 전원이 공급되는 전원연결부(120)의 단면구성도이다.

도 2를 참조하면 상기 전원연결부(120)는 내측에서 상기 난방관(200)과 연통되는 연통관(121)이 마련되어 있으며, 그 전원연결부(120)의 일면으로부터 상기 연통관(121)에 연결되는 다수의 통공(125)이 마련되어 있다.

상기 통공(125)들에는 상하 분할된 패킹(126)이 각각 다수의 전열선(310,320,330)의 일단이 삽입된 상태로 삽입되어지며, 중앙부에 관통공이 마련된 조임나사(127)가 전원연결부(120)에 체결됨에 따라 상기 패킹(126)에 압력이 가해져 삽입된 전열선(310,320,330)과의 틈새가 없도록 밀착되어진다.

이와 같은 구성에 의하여 상기 전원연결부(120)는 내외가 완전히 차폐될 수 있으며, 열매체의 누수 또는 증기의 유출을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 전원연결부(120)는 전원단자부(140)의 전원을 쇼트가 발생하지 않도록 분리하여 안정적으로 상기 난방관(200) 내에 삽입된 다수의 전열선(310,320,330)에 연결하는 역할을 함과 아울러 열매체의 누수가 발생하지 않도록 한다.

또한, 상기 연통관(121)의 개방된 일측에는 신축성연결부재(124)가 연결되며, 그 신축성연결부재(124)에 의해 연통관(121)과 난방관(200)이 연결되어 진다. 상기 신축성연결부재(124)를 사용함으로써 전원공급부(100)를 매립하는 공간이 협소한 경우에도 그 난방관(200)과의 연결이 용이하게 된다.

도 3은 상기 신축성연결부재(124)와 난방관(200)의 연결부분의 상세 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 상기 난방관(200)은 엑셀(X-L) 파이프를 사용할 수 있으며, 열매체의 가열에 의해 그 난방관(200) 또는 신축성연결부재(124)가 변형되는 경우에도 열매체의 누설이 발생하지 않는 구조를 가지고 있다.

즉, 열경화성연결구(210)가 상기 난방관(200)과 신축성연결부재(124)의 충접된 부분의 내측에 삽입되어 있어, 열에 의하여 변형되지 않는 열경화성연결구(210)의 작용에 의해 난방관(200)과 신축성연결부재(124) 사이에 틈이 발생하지 않게 된 다.

또한, 상기 열경화성연결구(210)와 난방관(200) 및 신축성연결부재(124)의 중첩부분 외측에서 클립(220)을 이용하여 견고하게 결합시켜 열에 의한 변형으로 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고 상기 전원연결부(120)의 외면에는 다수의 과열방지부(131,132,133)가 마련되어 있다. 상기 과열방지부(131,132,133)는 각각 전원연결부(120)의 온도에 따라 상기 전열선(310,320,330)에 공급되는 전원을 차단할 수 있는 것으로, 그 예로는 바이메탈을 사용할 수 있다.

상기 과열방지부(131,132,133) 각각은 동일한 온도에서 각각 전열선(310,320,330)에 공급되는 전원을 차단할 수 있도록 설정할 수도 있고, 각기 다른 온도에서 전열선(310,320,330)에 공급되는 전원을 차단할 수 있도록 설정할 수 있다.

예를 들어 과열방지부(131)은 30℃가 되면 전열선(310)에 공급되는 전원을 차단하고, 과열방지부(132)는 40℃가 되면 전열선(320)에 공급되는 전원을 차단하며, 과열방지부(133)는 50℃가 되면 전열선(330)에 공급되는 전원을 차단하도록 설정할 수 있다.

이와 같은 설정에 의하여 상기 전원연결부(120)의 온도가 30℃가 넘는 경우 에는 전열선(310)에는 전원이 공급되지 않으며, 두 전열선(320,330)에만 전원이 공급되어, 사용되지 않는 전열선(310)의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 소비전력을 절감할 수 있게 된다.

또한 전원연결부(120)가 40℃를 넘는 경우에는 과열방지부(133)을 통해 전열선(330)에만 전원이 공급되도록 제어할 수 있으며, 온도가 50℃를 넘는 경우는 과열을 방지하기 위하여 전체 과열방지부(131,132,133)가 그 전열선(310,320,330) 각각에 공급되는 전원을 차단하여 더 이상 온도가 상승하는 것을 방지하게 된다.

한편 상기 전열선들(310,320,330)은 3선 이상으로 구성되어 각각의 전열선에는 8W/m이하가 인가되는 것이 바람직하다. 일반적으로 난방관(200)은 내열온도 80℃를 넘지 않도록 규정하고 있다. 만약 상기 전열선들(310,320,330) 각각에 1미터당 9와트(W) 이상이 인가된다면 발열로 인한 전열선의 피복 및 난방관(200)의 용융 또는 단선이 생길 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 전열선들(310,320,330)을 3선 이상으로 함과 동시에 U자 형상으로 회귀되도록 함으로써 단위 길이당 인가되는 와트(W)를 낮춤으로써 전열선들(310,320,330)의 안정성을 보장할 수 있다.

상기 전원연결부(120)에는 그 내측의 연통관(121)에 연결되는 한쌍의 압력연결관(122)이 마련되어 있다. 이 한쌍의 압력연결관(122)의 타단에는 압력해소부(123)의 양단이 각각 연결되어 있어, 열매체의 팽창 또는 기화에 의해 발생하는 압력을 해소할 수 있다. 이와 같은 구조로 인해 케이스(110)를 크게 하지 않더라도 압력해소부(123)를 케이스(110) 내부에 수용가능하다.

상기 압력해소부(123)는 압력에 따라 부풀어 오르거나 수축되는 신축성을 가지는 튜브이며, 이러한 신축성 튜브의 예로는 실리콘 또는 고무를 들 수 있다.

즉, 상기 압력해소부(123)는 열매체의 팽창 또는 기화에 의해 난방관(200) 내의 압력이 증가하는 경우 자체가 부풀어 올라 그 팽창되는 부피를 수용함으로써, 난방관(200) 내의 압력을 해소할 수 있게 된다.

또한 상기 압력해소부(123)는 그 설치시 내부에 공기가 존재하지 않는 상태로 만들어 설치하여, 압력해소의 정도를 향상시킬 수 있다. 공기가 존재하지 않도록 하기 위해서는 그 압력해소부(123)를 꼬아 내경부가 밀착되도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 종래 전기식 열매체 난방장치에서 요구되는 안정성의 확보, 설비비용의 절감, 용이한 설치 및 소비전력의 절감을 모두 충족할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 전기식 열매체 난방장치의 구성도이다.

도 2는 도 1에서 전원연결부의 상세 단면 구성도이다.

도 3은 도 1에서 신축성연결부재와 난방관의 연결부분 상세 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100:전원공급부 110:케이스

120:전원연결부 121:연통관

123:압력해소부 124:신축성연결부재

125:통공 126:패킹

127:조임나사 131 내지 133:과열방지부

140:전원단자부 141:전선

200:난방관 210:열경화성연결구

220:클립 310 내지 330:전열선

410:전원공급단자부

Claims (8)

1. 열매체가 충진되고 다수의 전열선이 삽입된 난방관;

   상기 난방관 내의 다수의 전열선에 전원을 공급하는 전원연결부;

   케이스 외측으로부터 전원을 공급받아 상기 전원연결부로 공급하는 전원단자부;

   상기 전원단자부에 외부의 전원을 공급하는 전원공급단자;

   상기 난방관을 상기 전원연결부에 연결하는 신축성연결부재; 및

   상기 전원연결부의 양측에 한 쌍으로 마련된 압력연결관에 양단이 연결되어 상기 난방관 내부 압력의 증가 또는 감소에 따라 팽창 또는 수축되는 압력해소부를 포함하고,

   상기 전원연결부는,

   상기 신축성연결부재에 의해 난방관과 연통되는 연통관;

   일면의 외측으로부터 상기 연통관에 연결되는 다수의 통공;

   상기 통공들 각각에 삽입되며, 각각의 중앙부에 상기 전열선들 각각의 일단이 삽입된 패킹; 및

   상기 패킹에 삽입된 전열선들에 전원을 공급할 수 있도록 중앙부에 관통공이 마련되며, 상기 패킹에 압력을 가하여 열매체의 누설을 방지하는 조임나사들을 더 포함하는 전기식 열매체 난방장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전원연결부의 외측에 위치하여, 검출된 온도에 따라 상기 다수의 전열선 각각에 공급되는 전원을 차단함이 가능한 다수의 과열방지부를 더 포함하는 전기식 열매체 난방장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 다수의 과열방지부는,

   각각의 전원 차단 온도가 다르게 설정된 것을 특징으로 하는 전기식 열매체 난방장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 전원공급단자는,

   별도의 케이스에 의해 보호되며, 그 케이스의 내측에는 소수성 절연체가 충진되는 것을 특징으로 하는 전기식 열매체 난방장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 신축성연결부와 난방관이 상호 중첩되는 부분의 내측에 삽입된 열경화성연결구; 및

   상기 열경화성연결구와 신축성연결기재 및 난방관이 중첩되는 부분을 더욱 견고하게 결합하는 클립을 더 포함하는 전기식 열매체 난방장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 전열선들 각각은 양단이 상기 전원공급부측에 위치할 수 있도록 난방관의 끝부분에서 U자형으로 접혀 회귀되도록 설치되고, 상기 전열선들은 3선 이상으로 구성되어 각각의 전열선에는 8W/m이하가 인가되는 것을 특징으로 하는 전기식 열매체 난방장치.
8. 삭제

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