KR101484981B1 - 유도가열 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열 보일러에 관한 것으로, 동파이프를 감아서 워킹코일을 형성하고, 그 내부로 난방 또는 온수용 물을 흘려서 1차 가열한 다음 다시 수조에서 2차 가열하여 열효율을 높인 유도가열 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열 보일러는,
동파이프를 이용하여 워킹코일을 형성하고, 상기 워킹코일에 근접하여 자계성 재질된 수조를 위치시키며, 상기 워킹코일의 내부로 물을 유입시켜 순환시킨 다음 유출된 물이 수조로 공급되도록 함과 아울러 상기 워킹코일에는 IGBT에 의해 컨트롤러의 제어에 의한 스위칭 전류가 공급되도록 구성된다.

Description

유도가열 보일러{Induction heating boiler}

본 발명은 유도가열 보일러에 관한 것으로, 특히 동파이프를 이용하여 워킹코일을 구성한 유도가열 보일러에 관한 것이다.

실내의 난방이나 온수를 공급하기 위하여 보일러를 사용하게 되는데, 이러한 일반적인 보일러는 석유, 석탄, 가스 등과 같은 화석연료를 연소시켜 그 연소열에 의해 물을 가열하게 된다.

그런데, 이러한 화석연료를 연소시키는 과정에서 환경을 오염시킬 수 있는 배기가스가 발생하게 되는 문제점이 있어서, 최근에는 전기를 이용하여 물을 가열하는 전기보일러가 보급되고 있다.

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.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 새롭게 대두되고 있는 보일러가 유도가열 보일러인 바, 이는 유도가열 방식을 이용하여 물을 가열함으로써 난방이나 온수를 사용할 수 있도록 한다.

유도가열 방식은 유도가열코일을 고속으로 스위칭할 때 발생하는 유도 자계가 유도가열코일에 인접한 자계성 가열대상의 표면에 와전류(Eddy Current)를 흐르게 함으로써 와류손(Eddy Current Loss)및 교번 자계에 의한 히스테리시스 손실에 의한 열을 발생하도록 한 방식으로, 유도가열 보일러는 이를 이용하여 수조내의 물을 가열하도록 한다.

도1은 일반적인 유도가열 방식의 보일러 구조를 보인 도로서, 자계성 재질로 되어 물을 수용하고 있는 수조(130)의 하부에 간격을 두고 워킹코일(100)이 위치하며, 컨트롤러(120)의 제어에 의해 고속 스위칭 소자인 IGBT(Insulated Gate Bi-Polar Transistor)(110)가 스위칭함으로써 유도 자계가 발생하고, 이로인해 수조(130) 내의 물이 가열됨으로써 난방이나 온수를 공급할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래의 유도가열 보일러는 수조(130)가 가열되면서 발생한 복사열에 의해 워킹코일(100)을 가열되는 것을 방지하기 위하여 냉각팬(140)을 사용하므로 소음과 부피가 커지는 문제점과 아울러 제조비용의 증가요인이 된다.

또한, 워킹코일(100)의 형태를 유지하면서 절연시키기 위하여 에나멜 코팅을 하게 되지만, 냉각팬(140)에 의해서도 워킹코일(100)의 냉각이 원할하게 이루어지지 않으면 에나멜 코팅이 녹으면서 플라스틱 타는 냄새와 같은 불쾌한 냄새가 심하게 발생함과 아울러 워킹코일(100)의 형태가 변형되어 수명단축과 고장 등의 심각한 문제점이 발생한다.

그리고, 고속 스위칭 소자인 IGBT(110)에서 많은 열이 발생되므로, 이러한 열을 방출하기 위한 별도의 방열판(111)이 구비되어야 하므로 이또한 제조비용의 증가원인이 된다.

본 발명은 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 동파이프를 감아서 워킹코일을 형성하고, 그 내부로 난방 또는 온수용 물을 흘려서 1차 가열한 다음 다시 수조에서 2차 가열하여 열효율을 높인 유도가열 보일러를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열 보일러는,

동파이프를 이용하여 워킹코일을 형성하고, 상기 워킹코일에 근접하여 자계성 재질된 수조를 위치시키며, 상기 워킹코일의 내부로 물을 유입시켜 순환시킨 다음 유출된 물이 수조로 공급되도록 함과 아울러 상기 워킹코일에는 IGBT에 의해 컨트롤러의 제어에 의한 스위칭 전류가 공급되도록 구성된다.

또한, 상기 IGBT는 워킹코일에 직접 접촉되어 열을 방출하도록 구성된다.

이와같은 본 발명은 워킹코일을 동파이프로 구성함으로써 워킹코일 내부에 흐르는 물이 1차로 가열되어 수조로 유입되므로 열효율이 높고, 또한 워킹코일 내부에 흐르는 물에 의해 워킹코일이 스스로 냉각되므로 별도의 냉각팬이 필요가 없어 소음이 적고, 부피가 최소화되며, 이로인해 제조비용의 절감효과를 갖는다.

또한, 동파이프의 강성에 의해 워킹코일의 형태가 유지되므로 에나멜 코팅이 필요없는 장점이 있다.

아울러, 워킹코일에 IGBT가 직접 접촉하여 열을 방출하는 구조로서 IGBT로부터 발생한 열에 의해 워킹코일 내의 물의 가열효율이 증가됨과 아울러 별도의 방열판을 가지지 않아도 되므로 비용절감의 효과를 더 갖는다.

도1은 종래의 유도가열 보일러의 구조를 보인 도.
도2는 본 발명에 의한 유도가열 보일러의 구조를 보인 도.
도3는 본 발명에 의한 워킹코일의 형태를 보인 도.
도4는 워킹코일에 IGBT가 접촉된 상태를 보인 도.

이와같이 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 구조를 보인 도로서, 워킹코일(200)은 동파이프를 감아서 형성하게 되는데, 도면에서는 자계성 재질로 된 수조(300)의 하부에 위치하는 형태를 도시하였지만 수조(300)의 외측에서 간격을 두고 스파이럴 형태로 감거나 또는 그외의 다양한 방식으로 워킹코일을 형성할 수 있다.

이러한 워킹코일(200)은 도3에서와 같이 동파이프로 형성되므로 동파이프의 자체 강성에 의해 워킹코일 형태를 유지할 수 있어서 종래와 같이 형태를 유지하기 위한 에나멜 코팅을 행하지 않아도 된다.

워킹코일(200)의 일측에서 내부로 난방을 위한 순환수 또는 온수를 위한 냉수를 유입시켜 워킹코일(200) 내부를 흐르게 한 다음 수조(300)로 유입시킨다.

그리고, 컨트롤러(120)의 제어에 의해 IGBT(110)가 고속 스위칭함으로써 워킹코일(200)에 유도 자계가 발생하고, 이로인해 수조(300)를 가열함으로써 온수를 생성하게 된다.

이때 수조(300)로부터 복사된 열이 워킹코일(200)을 가열하게 되지만, 워킹코일(200)의 내부에 흐르는 물에 의해 자체 냉각이 행해지면서 물을 1차로 가열하게 되며, 이로인해 종래와 같이 별도의 냉각팬이 필요하지 않게 된다.

또한, 워킹코일(200)의 내부에서 1차 가열된 물은 수조(300)로 유입되어 2차 가열되므로 짧은 시간과 저전력에 의해 물을 효율적을 가열할 수 있는 것이다.

아울러, 도4에서와 같이 IGBT(110)를 워킹코일(200)의 외측에 직접 접촉하도록 구성함으로써 IGBT(110)로부터 발생한 열이 열전도성이 높은 동파이프로 된 워킹코일(200)에 전달되어 물 가열 효율을 더욱 높일 수 있다.

110 : IGBT 120 : 컨트롤러
200 : 워킹코일 300 : 수조

Claims (2)

1. 자계성 재질로 된 수조의 외측에서 간격을 두고 스파이럴 형태로 동파이프를 감아서 워킹코일을 형성하고, 상기 워킹코일의 내부로 물을 유입시켜 순환시킨 다음 유출된 물이 수조로 공급되도록 함과 아울러 상기 워킹코일에는 IGBT에 의해 컨트롤러의 제어에 의한 스위칭 전류가 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열 보일러.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 IGBT는 워킹코일에 직접 접촉되어 열을 방출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열 보일러.
   

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