KR101041305B1 - 고주파 유도 코일을 이용한 열 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 유도 가열방식(인덕션 히팅 방식)을 이용하여 수조에 저장된 물이나 기름 등의 가열매체를 가열하여 열을 발생하는 장치에 관한 것이다.

일반적인 온수 발생 장치의 경우는, 전기로 작동하는 히터를 설치하여 수조 내측의 물을 가열시키는 구조를 가지고 있다.

그러나 이러한 종래 가열 방식은 전기 히팅 코일에 전류를 흘려 히터를 발열시키는 구조를 채택하고 있기 때문에 소모되는 전기량에 비하여 온수 효과가 뛰어나지 아니하여 열효율이 높지 않은 단점이 있다.

따라서, 이를 해결하고자 본 발명이 개발된 것으로, 본 발명은 인덕션 히팅 방식으로 수조 내측의 가열매체를 가열시킴으로써, 종래 전기 히팅코일(전열선)을 이용한 열 발생 장치보다 열효율을 월등히 향상시킨 것이다.

인덕션, 온수, 난방, 코일

Description

고주파 유도 코일을 이용한 열 발생 장치{A device to generate heat by induction heating type}

본 발명은 고주파 유도 가열방식(인덕션 히팅 방식)을 이용한 히팅장치로 수조에 저장된 물이나 기름 등의 가열매체를 가열하여 열을 발생하는 고주파 코일을 이용한 열 발생 장치에 관한 것이다.

전기를 이용한 일반적인 온수 발생 장치의 경우는, 전기 히팅 코일로 작동하는 히터를 설치하여 수조 내측의 물을 가열시키는 구조를 가지고 있다.

그러나 이러한 종래 가열 방식은 전기 히팅 코일에 전류를 흘려 히터를 발열시키는 구조를 채택하고 있기 때문에 소모되는 전기량에 비하여 온수 효과가 뛰어나지 아니하여 열효율이 높지 않은 단점이 있다.

따라서, 이를 해결하고자 본 발명이 개발된 것으로, 본 발명은 인덕션 코일을 이용하여 수조 내측의 물이나 기름을 가열시키고, 상기 가열한 물이나 기름을 방열기로 방출하는 것으로, 종래의 전기 히팅 방식에 비해 열효율을 월등히 향상시킨 것이다.

원래 본 발명에서 사용되는 인덕션 히팅 방식은 전자유도 가열방식을 의미하는 바, 상기 전자유도 가열 방식(Induction heating)이란 고효율 자력선 유도기술 을 응용한 것으로, 유도가열코일에 교류 전류를 통하면 자력선이 발생하고, 상기 자력선 근처에 금속체를 접근시키면 전기저항에 의해 금속체가 발열되는 방식이다.

한편, 이러한 인덕션 히팅 방식은 불꽃이나 유해가스 등이 발생하지 않기 때문에 화재의 위험성이 없으며, 가스를 열원으로 사용하지 않기 때문에 일산화탄소의 발생이 없고, 실내 산소의 소모가 적어 쾌적한 실내를 유지할 수 있는 특징이 있어, 최근에는 조리기구에 사용되는 인덕션 렌지를 비롯하여, 인덕션 온풍기, 인덕션 난방 침대 등 다양하게 여러 방면으로 사용되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명 또한 이러한 맥락에서 발명된 것으로, 인덕션 히팅 코일을 이용하여 수조 내측의 물이나 기름을 가열시킴으로써, 보다 효율적으로 고온의 열을 발생시키고자 개발된 것이다.

본 발명과 그 구성은 상이하지만, 고주파 유도 가열 방식을 이용한 인덕션 온수 발생 장치로는

특허 제858353호(인덕션 보일러 장치),

특허 제762951호(인덕션 보일러)가 있다.

본 발명은 고주파 가열방식을 사용함으로써 기존의 전기식 온수보일러에 비하여 열 효율을 월등히 향상시킨 것이다.

다수개의 금속재파이프(12)의 양단이 수조(20)의 양측면을 관통하여 설치되며, 수조(20)의 양측면에 돌출되는 다수개의 금속재파이프(12)의 양단부는 연결구(12')로 연결되며, 상기 금속재파이프(12)의 외측에는 방열판(11)을 가지며,

상기 금속재파이프(12)의 내측에는 외측세라믹파이프(13)와, 인덕션히팅코일(14)을 외주면에 감은 내측세라믹파이프(15)가 삽입되며, 상기 수조(20)에는 가열매체(40)가 배출 및 유입되는 배출구(21)와 유입구(22)를 가지며, 상기 배출구(21)와 유입구(22) 사이에는 방열관(30)이 설치되며, 상기 배출구(21)와 유입구(22) 중 어느 하나 일측에는 가열매체(40)를 순환시키는 펌프(50)가 설치되도록 하였다.

상기에 있어 인덕션히팅코일(14)을 감은 내측 세라믹파이프(15) 내측에 내측금속재파이프(16)를 각각 설치하며,

상기 내측금속재파이프(16)의 양단부는 내측파이프연결구(16')로 서로 연결하여 가열매체(40)가 순환되도록 하며, 상기 내측금속재파이프(16) 중 하나의 내측금속재파이프 단부(17)는 유입구(22)와 연결되며, 또 다른 내측금속재파이프(16)의 단부(18)는 상기 배출구(21)와 연결되도록 하였다.

상기 수조(20) 내측에 충진하는 가열매체(40)는 물이나, 기름을 사용하게 되며, 상기 수조(20)에는 드레인밸브(80), 가열매체보충밸브(70)가 부착되며, 상기 수조(20) 내측에 충진하는 가열매체(40)가 물일 경우에는 공기배출기(60)를 부착토록 하였다.

또한 상기 인덕션히팅코일(14)은 구리파이프를 나선형으로 감아 형성토록 하며, 상기 다수개의 금속재파이프(12)나, 상기 금속재파이프(12) 내측에 삽입되는 다수개의 내측금속재파이프(16)는 모두 자성을 갖는 금속재로 구성되도록 하였다.

본 발명은 수조(탱크) 내의 가열매체를 인덕션 히팅 방식으로 가열하므로 종래의 전기 히터 방식에 비하여 가열 시간이 빠르며, 열 효율이 매우 높아 전기 소비가 절감되는 잇점이 있다.

또한, 인덕션 히팅 내측에 위치하는 내측파이프로 가열매체를 순환시키도록 함으로써, 가열매체를 이중으로 가열시키게 되며, 내측파이프로 순환되는 가열매체는 인덕션 히팅 코일을 냉각시킬 수가 있어 히팅 코일이 고열로 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

수조 양측벽 밖으로 금속재파이프의 양단을 돌출시키고 그 돌출부를 U자형 연결구로 개폐토록 하여, 금속재파이프 내측의 인덕션 히팅코일이나, 기타 부속이 고장날 시 용이하게 고장 수리할 수 있는 간단한 구조를 갖게 된다.

따라서 본 발명은 고장의 염려가 거의 없어 장기간 사용이 가능하며, 그 구조가 매우 간단하므로 일반 소비자들이 아주 편리하게 사용할 수가 있다.

수조(20) 양측면을 관통하여 설치되는 다수개의 금속재파이프(12)의 양단부는 수조(20)와 절연 및 밀폐용 결합구(23)로 결합되며,

수조(20) 양측면을 관통한 금속재파이프(12)의 양단부는 연결구(12')로 서로 연결되어 진다.

상기 다수개의 금속재파이프(12)의 내측에는 외측세라믹파이프(13)를 각각 삽입하며, 상기 외측세라믹파이프(13) 내측에는 인덕션히팅코일(14)을 나선형으로 외주면에 감은 내측세라믹파이프(14)를 장착하며, 상기 인덕션히팅코일(14)에 고주파발생회로(미도시)에 의한 고주파가 작용될시, 외측세라믹파이프(13) 외측의 금속재파이프(12)가 전자유도 작용에 의해 발열되어, 수조(20) 내측의 가열매체(40)를 가열하는 것이다.

상기 금속재파이프(12)의 외주면에는 방열판(11)이 부착되어, 열을 효과적으로 가열매체(40)로 전달하게 되며, 가열된 가열매체(40)는 수조(20)에 결합된 배출구(21)를 통해 방열관(30)으로 순환되어 열을 방사하게 된다.

이후 열 방사로 인해 냉각된 가열매체(40)는 다시 수조(20)에 결합된 유입구(22)를 통해 재차 수조(20)를 순환하게 된다.

상기 배출구(21) 또는 유입구(22)의 일측에는 펌프(50)가 장착되어, 가열매체(40)를 강제순환시키게 된다.

원래 인덕션히팅코일에 의한 가열방식은 고주파 유도 가열방식으로, 전기가 흐르는 전선 주변에 발생하는 자기장에 자성물체가 유입될 시 자기장과 자성물체의 간섭(저항)으로, 자성물체 즉 자성을 갖는 금속체가 발열되는 것으로, 본 발명에 있어 내측 세라믹파이프(15)에 감겨진 인덕션히팅코일(14)은 절연체인 외측세라믹파이프(13) 외측의 금속재파이프(12)를 고주파유도방식에 의해 가열하여 열을 발생시키게 되며,

내측세라믹파이프(15)에 감겨진 인덕션히팅코일(14)에 의해 발생되는 자기장은 외측세라믹파이프(13) 밖으로 전파되어 금속재파이프(12)를 가열할 뿐만 아니라, 동시에 인덕션히팅코일(14)이 감겨진 내측세라믹파이프(15) 안쪽으로도 작용하게 된다.

따라서 내측세라믹파이프(15) 내경으로 내측금속재파이프(16)를 삽입할 경우 내측금속재파이프(16)도 자기장에 의해 발열되어 지게 된다.

이와 같은 것을 감안하여 본 발명의 타 실시예로, 내측세라믹파이프(15)에 내장된 각각의 내측금속재파이프(16)는 폐회로를 구성하게 되며, 인덕션히팅코일(14)에 의해 가열되는 내측금속재파이프(16) 내측에 가열매체(40)를 순환시킬 경우, 상기 가열매체(40)가 가열되면서 내측세라믹파이프(15)에 감겨진 인덕션히팅코일(14)을 냉각하게 된다.

이와 같이 내측세라믹파이프(15) 내측에 삽입한 내측금속재파이프(16) 내측으로 가열매체(40)를 순환시킬 경우 전체 가열매체(40)의 가열 온도를 높여줌과 동시에 인덕션히팅코일(14)을 냉각시켜 인덕션히팅코일(14)의 수명을 연장하는 효과를 갖게 된다.

상기와 같이 내측금속재파이프(16)의 양단을 내측파이프연결구(16')로 서로 연결하여 폐회로를 구성하되 그중 하나의 내측금속재파이프(16)의 단부(17)는 수조(20)의 유입구(22)와 서로 연결하며, 다른 내측금속재파이프(16)의 단부(18)는 수조의 배출구(21)로 연결하여 내측금속재파이프(16) 내측을 흐르는 가열매체(40)는 순환되는 구성을 갖게 된다.

상기 수조(20) 내측에 충진되는 가열매체(40)는 물 또는 기름을 사용하게 되며, 물을 가열매체(40)로 사용할 경우, 수조(20)에 별도의 온수배출구(80)와 급수구(70)를 설치할 경우, 수조(20)는 온수 탱크 내지 온수보일러 역할을 하게 된다.

또한 상기 수조를 온수탱크로 사용할 경우에는 가열할 때 발생되는 공기를 배출하는 공기배출구(60)를 설치하게 된다.

그러나 온수는 기름과 같이 고온으로 가열할 수 없음으로 인해 수조(20) 내측에 충진하는 가열매체(40)는 기름이 보다 효과적이며, 상기 기름은 광물유가 적절하게 된다.

이와 같이 수조(20) 내측에서 인덕션히팅방식으로 가열되는 가열매체(40)는 방열관(30)을 통해 방열된 후 냉각된 후 재차 수조로 유입되어 가열되는 순환을 반복하게 된다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 해당하는 고주파 유도 코일을 이용한 열 발생 장치는 기존의 전기 히터 방식에 비하여 그 구조가 간단하고, 열효율이 매우 높아 산업상 이용가능성은 충분하다 할 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 개략적인 내부도.

도2는 본 발명의 타 실시예를 나타낸 개략적인 내부도.

도3은 도1에 있어 A 부분의 횡단면도.

도4는 도2에 있어 B 부분의 횡단면도.

도5는 도1에 있어 A 부분의 종단면도.

도6은 도2에 있어 B 부분의 종단면도.

도7은 도1에 있어 C 부분의 확대단면도.

도8은 도2에 있어 D 부분의 확대단면도.

Claims (6)

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2. 다수개의 금속재파이프(12)의 양단이 수조(20)의 양측면을 관통하여 설치되며, 수조(20)의 양측면에 돌출되는 다수개의 금속재파이프(12)의 양단부는 연결구(12')로 연결되며, 상기 금속재파이프(12)의 외측에는 방열판(11)을 가지며, 상기 금속재파이프(12)의 내측에는 외측세라믹파이프(13)와, 인덕션히팅코일(14)을 외주면에 감은 내측세라믹파이프(15)가 삽입되며, 상기 수조(20)에는 가열매체(40)가 배출 및 유입되는 배출구(21)와 유입구(22)를 가지며, 상기 배출구(21)와 유입구(22) 사이에는 방열관(30)이 설치되며, 상기 배출구(21)와 유입구(22) 중 어느 하나 일측에는 가열매체(40)를 순환시키는 펌프(50)가 설치되도록 한 고주파 유도 코일을 이용한 열 발생 장치에 있어서,

   인덕션히팅코일(14)을 감은 내측세라믹파이프(15) 내측에 내측금속재파이프(16)를 각각 설치하며,

   상기 내측금속재파이프(16)의 양단부는 내측파이프연결구(16')로 서로 연결하여 가열매체(40)가 순환되도록 하며, 상기 내측금속재파이프(16) 중 하나의 내측금속재파이프 단부(17)는 유입구(22)와 연결되며,

   또 다른 내측금속재파이프(16)의 단부(18)는 상기 배출구(21)와 연결되도록한 것을 특징으로 하는 고주파 유도 코일을 이용한 열 발생 장치.
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