KR100957822B1 - 고주파 가열 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고주파 가열 보일러는 일측이 개방되어 있는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되어 한쪽 끝이 상기 하우징의 바닥면에 고정되어 상기 하우징의 내부 공간을 복수의 공간으로 구획하며, 수납공간을 가지는 가열 격벽, 상기 수납공간에 배치되어 있는 유도코일, 상기 하우징의 개방된 일측에 연결되어 있고, 상기 하우징의 내부를 세부적으로 구획하는 분할부, 그리고 상기 하우징의 내부와 연결되어 있는 유입관 및 배출관을 포함하며, 상기 유도코일은 외부에 마련된 고주파 발생기로부터 제공되는 고주파 전류를 인가 받아 자기장을 발생시키고, 상기 가열격벽은 상기 자기장에 의해 여기되는 2차전류에 의해 발열된다.

고주파, 보일러, 가열격벽, 공간 분할

Description

고주파 가열 보일러{A TREATMENT DVICE FOR WARM WATER BOILER USING AND HIGH FREGUEREY}

본 발명은 고주파 가열 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순환수가 순환 흐름하는 고주파 가열 보일러의 내부에 고주파의 여기 현상을 가능하게 하는 격벽을 복수개로 설치하여 순환수의 가열온도를 상승시키도록 하는 동시에 순환수의 순환 흐름의 경로를 확장시킴에 따라 유도코일에서 발생되는 발열 온도를 충분히 순환수로 열전달 할 수 있도록 하는 고주파 가열 보일러에 관한 것이다.

근래, 유가의 지속적인 상승으로 경유나 가스 보일러에 비하여 그 유지비용이 저렴한 전기보일러에 대한 관심이 집중되고 있다.

이러한 전기보일러 중에서도, 유도전류를 이용한 고주파 발열(High Frequency Heating) 방식의 보일러가 각광을 받고 있다.

이는 상기 유도가열방식의 전기보일러가 일반 히터가열방식의 전기보일러에 비하여 소비전력이 월등하게 적게 소모되기 때문이다.

이러한 배경하에서, 선행기술로 실용신안등록 제352635호(고주파 유도가열을 이용한 보일러장치)가 개시된 바 있다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 보일러(10)는 난방수가 채워지는 사각형상의 본체(11)가 구성되고, 상기 본체(11)의 내부 중앙에는 제1 가열실(13)과 제2가열실(14)로 구분하는 격판(12)이 설치되며, 상기 격판(12)의 상부는 일정부분 개구되어 제1가열실(13)과 제2가열실(14)로 난방수의 흐름이 있도록 구성한다.

상기 제1가열실(13)의 저면에는 난방수환수관(16)을 형성하고, 상기 제2가열실(14)의 측면에는 난방수입수관(15)을 형성하여, 난방수가 난방수입수관(15)을 통해 난방배관(17)으로 흐르고, 상기 난방배관(17)을 경유한 난방수가 순환펌프(18)를 통해 난방수환수관(16)으로 유입 순환하는 구조로 형성된다.

또한, 상기 제1 및 제2가열실(13)(14)에는 난방수를 온도를 상승시키기 위한 발열장치인 유도가열장치(20)(40)와 가열부재(30)(50)가 각각 한 쌍으로 형성된다.

상기 유도가열장치(20)(40)는 내부에 유도코일(22)(42)이 형성된 원통형의 절연관(21)(41)과, 상기 절연관(21)(41)의 외부에 일정간격을 두고 설치되는 원통형의 가열관(23)(43)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 유도가열장치(20)(40)의 발열원리를 살펴보면, 상기 유도코일(22)(42)에 소정의 주파수(20~25kHz)를 가진 전압이 인가되면 이 코일에 유도 기전력이 발생되고, 이 기전력은 절연관(21)(41)과 일정간격을 두고 설치된 가열관(22)(42)을 2차 여기 시킴으로써 상기 가열관(22)(42) 주위의 온도는 급격하게 상승하게 된다.

또한, 상기 가열부재(30)(50)는 상기 유도가열장치(20)(40)의 외부를 각각 감싸도록 설치되는 것으로, 원통형상이고 전도성 재질로 구성되며, 인가된 전압에 비례하여 스스로 발열하는 일종의 히터와 같은 기능을 수행한다.

또한, 상기 보일러(10)에는 온수관(40)이 더 설치된다.

상기 온수관(40)의 설치구조를 보면, 본체(11)의 제1가열실(13)로 유입되는 온수관(60)은 상기 유도가열장치(20)의 가열관(23)과 가열부재(30) 사이의 공간에 스프링 형상으로 감싸도록 설치된 후, 격벽(12) 상부에 형성된 개구를 통해 제2가열실(14)로 이어지도록 구성된다.

상기 제2가열실(14)로 인입된 온수관(60)은 상기와 동일한 구조로, 유도가열장치(40)의 가열관(43)과 가열부재(50) 사이의 공간에 스프링 형상으로 감싸도록 설치된 후, 제2가열실(14)의 일측을 통해 온수 수도꼭지로 연결되도록 구성되며, 상기 온수관(60)에는 온수의 흐름을 감지하는 유수감지기(70)가 더 설치된다.

여기서, 상기 온수관(60)의 설치 구조를 스프링 구조로 형성하는 것은 관의 표면적을 크게 함으로써 수온이 보다 효율적으로 상승 되도록 하기 위함이다.

따라서 이와 같이 구성되는 보일러(10)는 난방시에는 유도가열장치(20)(40)의 유도가열에 의해, 가열관(23)(43)의 표면온도가 급격히 상승함과 동시에 가열부재(30)(50)의 발열로 상기 유도가열장치(20)(40)와 가열부재(30)(50) 사이의 공간에 있는 난방수의 온도는 급격히 상승하게 된다. 이렇게 급격히 상승된 난방수는 제1 및 제2가열실(13)(14) 전체의 난방수의 온도를 상승시키게 되고, 상기 제2가열실(14)의 난방수가 난방수입수관(15)을 통해 난방배관(17)으로 흘러 난방작용을 수 행하고 다시 난방수환수관(16)을 통해 제1가열실(13)로 입수되는 과정을 반복하게 된다.

한편, 온수 사용시에는 유수감지기(70)가 이를 감지하여 온수 사용에 따른 보일러 구동을 개시한다. 따라서 온수관(60)으로 유입되는 온수는 제1가열실(13)에 위치한 온수관(60)을 흐르면서 1차적으로 수온이 상승 된다. 그리고 제2가열실(14) 에 위치한 온수관(60)으로 흐르면서, 더욱 수온이 상승하게 된다.

결과적으로 온수는 2번의 가열과정을 통해 매우 신속하게 수온이 상승 되는 효과를 가지게 된다. 이와 같이 수온이 상승한 온수는 유수감지기(50)를 통해 수도꼭지로 배출된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 고주파 보일러(10)는 순환수의 순환 흐름이 유도가열장치(20,40)만을 거쳐 순환되기 때문에 순환 경로가 단순하여 제1가열실과 제2가열실에서 제공되는 발열 온도를 충분히 순환수로 전달하지 못하여 열요휼이 떨어지는 문제점이 있었다.

그리고, 종래기술의 고주파 보일러는 발열량을 케이스의 내부에 고주파유도가열부가 하나 이상으로 설치됨에 따라 발열 효율에 비하여 고주파 발열보일러의 부피가 커져 공간을 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 고주파 발열 보일러의 구성부품이 많이 소요됨에 따라 부품의 잔고장을 유발시키고 제조 단가를 절감시키지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 다수의 격벽을 통하여 고주파 보일러의 하우징 내부공간을 세부적으로 복수의 공간으로 구획시켜 순환수의 순환 흐름의 경로를 확장시킴에 따라 유도코일에서 발생되는 발열 온도를 충분히 순환수로 열전달 할 수 있도록 하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 유도코일을 수용하는 가열격벽에 인접하게 금속재질의 제1격벽 내지 제3격벽을 설치하여 유도코일에서 발생하는 고주파가 2차 여기 될 수 있도록 하여 각 개소의 격벽이 자체 발열할 수 있도록 함에 따라 고주파 보일러의 발열량을 향상시키는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 제1격벽 내지 제3격벽 사이 공간에 망 형태의 스틸메쉬를 설치하여 순환수의 흐름을 방해하지 않으면서 고주파의 2차 여기에 의한 발열량을 향상시킬 수 있도록 하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고주파 가열 보일러는 일측이 개방되어 있는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되어 한쪽 끝이 상기 하우징의 바닥면에 고정되어 상기 하우징의 내부 공간을 복수의 공간으로 구획하며, 수납공간을 가지는 가열 격벽, 상기 수납공간에 배치되어 있는 유도코일, 상기 하우징의 개방된 일측에 연결되어 있고, 상기 하우징의 내부를 세부적으로 구획하는 분할부, 그리고 상기 하우징의 내부와 연결되어 있는 유입관 및 배출관을 포함하며, 상기 유도코일은 외부에 마련된 고주파 발생기로부터 제공되는 고주파 전류를 인가 받아 자기장을 발생시키고, 상기 가열격벽은 상기 자기장에 의해 여기되는 2차전류에 의해 발열된다.

본 발명에 따르면, 상기 하우징의 내부공간의 중앙부에 배치되어 있으며 내부가 길이방향으로 관통되어 한쪽 끝이 상기 하우징의 바닥면에 연결되어 상기 배출관과 연결되어 있는 제1 격벽을 더 포함할 수 있고, 상기 분할부는, 상기 하우징의 개방된 일측에 결합된 몸체, 상기 가열격벽의 내측과 상기 제1 격벽 사이에 배치되어 있고, 한쪽 끝이 상기 몸체의 저면에 연결되어 있는 제2 격벽, 그리고 상기 가열격벽의 외측과 상기 하우징의 최외측면 사이에 배치되고, 한쪽 끝이 상기 몸체의 저면에 연결되어 있는 제3 격벽을 포함할 수 있으며, 상기 제1 격벽의 다른 쪽 끝은 상기 몸체의 저면과 떨어져 있고, 상기 제2 격벽 및 상기 제3 격벽의 다른 쪽 끝은 상기 하우징의 바닥면과 떨어져 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 유입관은 상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이의 공간과 연결되어 있으며, 상기 유입관으로 유입된 순환수는, 상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이의 공간, 상기 제3 격벽과 상기 가열격벽 사이의 공간, 상기 가열격벽과 상기 제2 격벽 사이의 공간, 상기 제2 격벽과 상기 제1 격벽의 외측면 사이의 공간 및 상기 제1 격벽의 내측 공간을 거치면서, 상기 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되는 상기 제1, 제2, 제3격벽들에 의해 순차적으로 가열되어 상기 배출관으로 빠져나갈 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제2 격벽과 상기 가열격벽 사이의 공간, 상기 가열격벽과 상기 제3 격벽 사이의 공간, 상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이 공간에 배치 된 스틸메쉬를 더 포함할 수 있으며, 상기 스틸메쉬는 상기 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되고, 상기 유입된 순환수는 상기 스틸메쉬를 통과하며 상기 스틸메쉬에 의해 가열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 유도코일은 상기 고주파 발생기로부터 제공되는 고주파 전류를 인가받아 자체 발열하여 상기 가열격벽을 가열시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 고주파 가열 보일러는 다수의 격벽을 통하여 고주파 보일러의 하우징 내부공간을 세부적으로 복수의 공간으로 구획시켜 순환수의 순환 흐름의 경로를 확장시킴에 따라 유도코일에서 발생되는 발열 온도를 충분히 순환수로 열전달 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 고주파 가열 보일러는 유도코일을 수용하는 가열격벽에 인접하게 금속재질의 제1격벽 내지 제3격벽을 설치하여 유도코일에서 발생하는 고주파가 2차 여기 될 수 있도록 하여 각 개소의 격벽이 자체 발열할 수 있도록 함에 따라 고주파 보일러의 발열량을 향상시키는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 고주파 가열 보일러는 제1격벽 내지 제3격벽 사이 공간에 망 형태의 스틸메쉬를 설치하여 순환수의 흐름을 방해하지 않으면서 고주파의 2차 여기에 의한 발열량을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 부분 단면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 정단면도이고, 도 5는 본 발명의 고주파 가열 보일러의 다른 실시예를 나타낸 정단면도이며, 도 6은 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 평단면도이다.

도 2 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 고주파 가열 보일러(100) 는 순환수를 제공받는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 장착되어 고주파를 통하여 순환수를 가열하는 유도코일(120)과, 상기 하우징(110)의 내부공간(111)을 공간 분할하는 가열공간 분할부(130)로 구성된다.

상기 하우징(110)은 일측이 개방되어 있으며, 하우징(110)의 내부공간(111)에는수납공간(112a)을 가지는 가열격벽(112)이 배치되어 있고, 가열격벽(112)의 한쪽 끝은 하우징(110)의 바닥면에 연결되어 있다. 바닥면과 연결된 부분은 도 2에서 나타낸 바와 같이 개방되어 있다. 하우징(110)의 내부공간(111)은 가열격벽(112)에 의하여 복수의 공간으로 구획된다.

하우징(110)의 내부공간(111) 중심부에는 내부가 길이방향을 따라 관통되어 있는 제1 격벽(113)이 배치되어 있으며, 제1 격벽(113)의 한쪽 쪽 끝은 하우징(110)의 바닥면에 고정되어 있다. 제1 격벽(113)의 내부로 하우징(110)의 바닥면을 관통한 배출관(134)이 연결되어 있다.

상기 분할부(130)은 몸체(136), 제2 격벽(131), 그리고 제3 격벽(132)을 포함한다.
몸체(136)는 하우징(110)의 개방된 일측에 배치되어 하우징(110)의 내부공간(111)을 폐쇄한다.
몸체(136)는 제1 격벽(113) 및 가열격벽(112)과 떨어져 있다. 이에 따라 몸체(136)와 제1 격벽(113)및 가열격벽(112)의 사이에는 공간이 형성된다.
제2 격벽(131)은 제1 격벽(113)과 가열격벽(112)의 내측 사이 공간에 배치되어 있으며 한쪽 끝은 몸체(136)와 연결되어 있다. 제2 격벽(131)의 다른 쪽 끝은 하우징(110)의 바닥면과 기설정된 간격으로 떨어져 있다.
제3 격벽(132)은 제2 격벽(131)과 떨어져 가열격벽(112)의 외측과 하우징(110)의 최외측면 사이 공간에 배치되어 있으며, 한쪽 끝이 몸체(136)에 연결되어 있고, 다른 쪽 끝은 하우징(110)의 바닥에서 떨어져 있다.
가열격벽(112)의 외측과 하우징(110)의 최외측면 사이 공간에는 순환수가 유입되는 유입관(133)이 배치되어 있다.
그리고 하우징(110)의 바닥면 제1 격벽(113)의 내부와 연결되어 유체가 배출되는 배출관(134)이 결합되어 있다.

유도코일(120)은 가열 격벽(112)의 수납공간(112a) 내부에 배치되어 있다.
유도코일(120)은 외부에 마련된 고주파 발생기(131)로부터 제공되는 고주파 전류를 인가 받아 자기장을 발생시킨다. 이때 가열격벽(112)은 유도코일(120)에서 발생한 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되어 순환수를 가열하게 된다.

한편, 제2 격벽(131)과 가열격벽(112) 사이의 공간, 가열격벽(112)과 제3 격벽(132) 사이의 공간, 제3 격벽(132)과 하우징(110)의 최외측면 사이 공간에는 스틸메쉬(135)가 배치되어 있다.
스틸메쉬(135)는 유도코일(120)에서 발생한 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열된다. 이때 스틸메쉬를 통과하는 순환수는 가열된다. 그러나 스틸메쉬(135)는 도 6에서 나타낸 바와 같이 생략될 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 고주파발생기는 전원이 인가되면 저 전력 및 전원 전압을 각각 입력하는 다수의 콘트롤 보드에 의해 고출력으로 고주파 전류가 발생한다. 이렇게 발생한 고주파 전류를 유도코일(120)이 인가 받게되면 유도코일(120)에 자기장이 발생한다.

이때, 자기장에 의해 여기되는 2차전류에 의해 가열격벽(112)이 발열된다. 스틸메쉬(135) 또한 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열된다.

그리고, 유입관(133)으로 유입된 순환수는 제3 격벽(132)과 하우징(110)의 최외측면 사이의 공간, 제3 격벽(132)과 가열격벽(112) 사이의 공간 가열격벽(112)과 제2 격벽(131) 사이의 공간, 제2 격(131)벽과 제1 격벽(113)의 외측면 사이의 공간 및 제1 격벽(113)의 내측 공간을 거치면서 지그재그 형태로 순환 흐름되어 배출관(134)으로 배출되는 순환수가 발열되는 가열격벽(112), 제1 내지 제3 격벽(113, 131, 132), 및 스틸메쉬(135)에 의하여 가열된다.

이렇게, 유도코일(120)에서 발생한 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 가열격벽(112), 제1격벽(113), 제2격벽(131) 및 제3격벽(132)이 가열되면서 유입관(133)으로 유입되어 순환되면서 배출관(113)으로 배출되는 순환수를 가열하게 됨으로 순환수의 가열 효율을 향상시킨다.

유도코일(120)의 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되는 스틸메쉬(135)의 배치로 순환수의 가열 효율을 향상시킨다.

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도 1은 종래기술에 따른 고주파 보일러를 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 부분 단면 사시도.

도 3은 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 분해사시도.

도 4는 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 정단면도.

도 5는 본 발명의 고주파 가열 보일러를 나타낸 평단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고주파 가열 보일러를 나타낸 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 고주파 가열 보일러 110 : 하우징

111 : 내부공간 112 : 가열격벽

112a : 수납공간 113 : 제1격벽

120 : 유도코일 121 : 고주파 발생기

130 : 가열공간 분할부 131 : 제2격벽

132 : 제3격벽 133 : 유입관

134 : 배출관 135 : 스틸메쉬

Claims (5)

1. 일측이 개방되어 있고, 순환수가 수용되는 하우징,

   상기 하우징의 내부와 연통되어 상기 순환수를 유입시키고 배출시키는 유입관 및 배출관

   상기 하우징 내부공간의 중앙부에 배치되어 있으며 한쪽 끝이 상기 하우징의 바닥면에 고정되어 있으며, 내부가 길이방향으로 관통되어 상기 배출관과 연결되어 있는 제1 격벽,

   상기 하우징의 내부 바닥면에 고정되어 상기 하우징의 내부 공간을 복수의 공간으로 구획하며, 수납공간을 가지는 가열 격벽,

   상기 수납공간에 배치되어 있으며, 마련된 고주파 발생기로부터 제공되는 고주파 전류를 인가 받아 자기장을 발생시키는 유도코일,

   상기 하우징의 개방된 일측에 장착되어 있고, 상기 하우징의 내부를 세부적으로 구획하는 분할부

   를 포함하고,

   상기 가열격벽은 상기 유도코일에서 발생한 자기장에 의해 여기되는 2차전류에 의해 발열되어 상기 순환수를 가열하며,

   상기 분할부는,

   상기 하우징의 개방된 일측에 결합된 몸체,

   상기 가열격벽의 내측과 상기 제1 격벽 사이에 배치되어 있고, 한쪽 끝이 상기 몸체의 저면에 연결되어 있는 제2 격벽, 그리고

   상기 가열격벽의 외측과 상기 하우징의 최외측면 사이에 배치되고, 한쪽 끝이 상기 몸체의 저면에 연결되어 있는 제3 격벽

   을 포함하는

   고주파 가열 보일러.
2. 제 1항에서,

   상기 제1 격벽의 다른 쪽 끝은 상기 몸체의 저면과 떨어져 있고, 상기 제2 격벽 및 상기 제3 격벽의 다른 쪽 끝은 상기 하우징의 바닥면과 떨어져 있는 고주파 가열 보일러.
3. 제2항에서,

   상기 유입관은 상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이의 공간과 연결되어 있으며,

   상기 유입관으로 유입된 순환수는,

   상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이의 공간, 상기 제3 격벽과 상기 가열격벽 사이의 공간, 상기 가열격벽과 상기 제2 격벽 사이의 공간, 상기 제2 격벽과 상기 제1 격벽의 외측면 사이의 공간 및 상기 제1 격벽의 내측 공간을 거치면서,

   상기 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되는 상기 제1, 제2, 제3격벽들에 의해 순차적으로 가열되어 상기 배출관으로 빠져나가는

   고주파 가열 보일러.
4. 제2항에서,

   상기 제2 격벽과 상기 가열격벽 사이의 공간, 상기 가열격벽과 상기 제3 격벽 사이의 공간, 상기 제3 격벽과 상기 하우징의 최외측면 사이 공간에 배치되어 상기 순환수가 통과하는 스틸메쉬를 더 포함하되,

   상기 스틸메쉬는 상기 자기장에 의해 여기되는 2차 전류에 의해 발열되어 통과하는 상기 순환수를 가열하는

   고주파 가열 보일러.
5. 제1항에서,

   상기 유도코일은 상기 고주파 발생기로부터 제공되는 고주파 전류를 인가받아 자체 발열하여 상기 가열격벽을 가열시키는

   고주파 가열 보일러.

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