KR101525358B1 - 스팀발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열이 발생되는 발열부 및 물이 흐르는 공급관(가열유체흐름부)이 열전도부에 의해 일체로 형성되어 잦은 고장을 방지하고, 다이캐스팅공법으로 제조되어 일체로 형성된 구성으로 인해 발열부의 열기를 전달받은 열전도부가 가열유체흐름부를 감싸면서 전면적으로 물을 가열하기 때문에 가열효율이 향상되는 스팀발생장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 특징은 스팀발생장치에 있어서, 전기를 공급받아 열을 발생시키는 발열부; 물이 통과하며 발열부의 열기에 의해 스팀이 발생되게 하는 가열유체흐름부; 상기 가열유체흐름부 및 발열부가 내부에 포함되고 용융된 금속을 거푸집 또는 금형에 채워 주조로 제조된 열전도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스팀발생장치{STEAM GENERATOR}

본 발명은 스팀발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열이 발생되는 발열부 및 물이 흐르는 공급관(가열유체흐름부)이 열전도부에 의해 일체로 형성되어 잦은 고장을 방지하고, 다이캐스팅공법으로 제조되어 일체로 형성된 구성으로 인해 발열부의 열기를 전달받은 열전도부가 가열유체흐름부를 감싸면서 전면적으로 물을 가열하기 때문에 가열효율이 향상되는 스팀발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 물을 가열하여 발생되는 스팀은, 보일러스팀발생, 대형 건물의 난방공급, 스팀청소기, 스팀고압세척기, 스팀활용요리, 찜질방, 온실보온, 세탁소 다림질, 해빙기 등을 위하여 사용하기도 한다. 기타 찜질방이나 온실 보온 등을 위하여 다양한 방식, 다양한 형태로 하여 스팀을 이용할 수 있는 것이다.

이처럼 다양하게 이용하고 있는 스팀발생장치는 주로 외부로부터 공급되는 일정량의 물을 탱크 형태의 수조에 먼저 채우고 가열장치에 의하여 가열되도록 하는 것으로, 내부에 물이 많이 담겨지는 경우 많은 전기가 소모되어 효율이 낮게 된다.

일부 스팀발생장치는 물이 흐르는 관 주위를 가열전기선을 여러 회 감아 가열되게 하지만, 이러한 장치는 누전으로 인해 전기적 고장이 잦은 단점이 있다.

특히 일부 소형의 스팀 가습기의 경우, 가열 구간이 아주 짧기 때문에, 순간 가열된 뜨거운 물방울이 스팀으로 변화되지 않고 뜨거운 물방울이 튀는 경우가 종종 발생된다. 이럴 때 뜨거운 물방울이 사용자 피부에 닿게 되면 화상을 입을 수도 있다. 또한 물방울이 튀는 소리가 나는 경우 소음으로 인해 생활의 불편을 초래하기도 한다.

이에 더하여 커다란 수조에 물을 담는 방식, 또는 물흐름관 주위에 가열전기선을 감는 경우 등에 대해서는 발열부분과 가열부분 및 물이 흐르는 부분이 일체로 형성되지 않아 항상 유동되기 때문에 유동으로 인한 구조 불안정으로 인하여 장치의 고장이 잦게 되는 문제점도 발생되는 것이다.

따라서 구조적으로 안정적인 형태를 갖으면서 작동에도 오작동이 없으면서 안전한 스팀을 이용할 수 있는 스팀발생장치의 요구가 절실한 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 열이 발생되는 발열부 및 물이 흐르는 공급관(가열유체흐름부)이 열전도부에 의해 일체로 형성되어 잦은 고장을 방지하기 위한 목적이 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은, 발열부의 열기를 전달받은 열전도부가 가열유체흐름부를 감싸면서 전면적으로 물을 가열하기 때문에 가열효율이 향상되게 하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 발열부, 열전도부, 가열유체흐름부 등이 일체로 형성되고 간소한 형태를 이루기 때문에 소형으로 구성하여 사용이 간편하게 되는 것이다.

아울러 본 발명의 또 다른 목적은, 열전도부가 알루미늄재로 이루어지되 흐르는 물과 직접 접하지 않아 산화에 따른 단점을 해소하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스팀발생장치에 있어서, 전기를 공급받아 열을 발생시키는 발열부; 물이 통과하며 발열부의 열기에 의해 스팀이 발생되게 하는 가열유체흐름부; 상기 가열유체흐름부 및 발열부가 내부에 포함되고 용융된 금속을 거푸집 또는 금형에 채워 주조로 제조된 열전도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀발생장치를 제공한다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 가열유체흐름부는, 금속관으로 이루어져 내부에 흐르는 물이 외부의 열전도부와의 접촉이 방지되어 물에 의한 열전도부의 형태변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 스팀발생장치를 제공한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 열전도부는, 다이캐스팅 공법, 정밀주조 공법, 분말야금 공법, 중력주조 공법 중 어느 하나의 공법으로 제조되고, 상기 열전도부에 의하여 발열부, 가열유체흐름부 및 열전도부가 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스팀발생장치를 제공한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 열전도부의 외부를 감싸며 열전도부의 열기 방출을 방지하는 단열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀발생장치를 제공한다.

나아가 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 열전도부는 동, 알루미늄 및 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 상기 가열유체흐름부는 동, 스테인레스, 합금 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 발열부는 피티시(PTC) 발열체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스팀발생장치를 제공한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 열이 발생되는 발열부 및 물이 흐르는 공급관(가열유체흐름부)이 열전도부에 의해 일체로 형성되어 잦은 고장을 방지하게 되는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 다른 효과는, 발열부의 열기를 전달받은 열전도부가 가열유체흐름부를 감싸면서 전면적으로 물을 가열하기 때문에 가열효율이 향상되는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 효과는, 발열부, 열전도부, 가열유체흐름부 등이 일체로 형성되고 간소한 형태를 이루기 때문에 소형으로 구성하여 사용이 간편한 것이다.

아울러 본 발명의 또 다른 효과는, 열전도부가 알루미늄재로 이루어지되 흐르는 물과 직접 접하지 않아 산화의 부식이 없어 안정적인 스팀발생이 이루어지는 것이다.

그리고 본 발명의 또 다른 효과는, 발열부를 PTC 발열체로 이루어져 소정의 온도 이상으로 가열되지 않기 때문에 전체 스팀발생장치가 안정적으로 이루어지고, 외부를 단열부에 의해 열을 차단하기 때문에 효율적으로 가열작용이 이루어지는 것이다.

나아가 본 발명의 또 다른 효과는, 발열부 및 가열유체흐름부에 더하여 열전도부의 제조가 주조에 의하기 때문에 제작 과정이 단순하여 제조비용이 저렴하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스팀발생장치에 있어서 발열부와 가열유체흐름부가 서로 반대측 방향으로 연결되는 실시예에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스팀발생장치의 발열부와 가열유체흐름부에 결합 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스팀발생장치의 가열유체흐름부에 대한 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스팀발생장치의 발열부에 대한 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스팀발생장치에 대한 단면 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스팀발생장치의 가열유체흐름부 내부로 흐르는 물의 흐름과정 중에 스팀으로 상태전환되는 상태에 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스팀발생장치의 가열유체흐름부가 내부에 위치된 열전도부에 대해서 물의 흐름과정 중에 스팀으로 상태전환되는 상태에 따른 영역별 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스팀발생장치에 따른 제조 및 작동에 대한 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스팀발생장치에 있어서 발열부와 가열유체흐름부가 모두 한 방향으로 연결되는 실시예에 대한 사시도이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉 본 발명에 따른 다이캐스팅 공법으로 제조된 스팀발생장치(10)는 첨부된 도 1 내지 도 9 등에서와 같이, 일측으로 물을 공급받아 물을 가열하여 타측으로 스팀을 배출하는 스팀발생장치에 관한 것이다.

통상 스팀은 다양한 분야에 활용되고 있다. 즉 본 발명에 따른 스팀발생장치(10)에 의하여 발생되는 스팀은, 고온을 유지하도록 하여, 대형 건물의 난방용, 찜질방이나 보온 난방용, 그리고 온수 공급을 위한 용도 등 다양한 분야에서 다양한 방법으로 이용이 가능한 것이다. 그리고 보일러스팀발생, 스팀청소기, 스팀고압세척기, 스팀활용요리, 찜질방, 온실보온, 세탁소 다림질 등에서 이용이 가능하고 또한 고온의 스팀을 이용하여 얼어있는 부분을 녹이는 작업, 고온의 스팀을 활용하여 요리에 이용하는 작업 등 다양한 작업에도 이용될 수 있을 것이다.

즉 스팀청소기, 스팀고압세척기, 보일러증기발생장치, 고층 건물에 지하에서 증기로 상층으로 보내도록 하는 장치, 스팀난방용장치, 세탁소 다림질 스팀공급장치, 스팀세척기, 스팀요리용증기발생장치 등, 스팀을 사용하는 곳에 적용이 가능한 것이다.

아울러 얼어있는 부분은 녹이던가 요리에 이용하는 등 많은 경우에는 스팀발생장치를 가볍게 들고 다니면서 작업도 가능하도록 하며, 이에 알맞도록 본 발명이 마련될 수도 있을 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 스팀발생장치(10)의 구성을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선 전기를 공급받아 열을 발생시키는 발열부(20)와 함께 물이 통과하며 발열부(20)의 열기에 의해 스팀이 발생되게 하는 가열유체흐름부(30)가 마련된다. 이러한 발열부(20)는 다양한 양태의 발열체를 포함할 수 있으며 특히 전기공급부재와 연결되어 전기공급에 의해 열을 발생하는 발열체를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 발열부(20)는 티탄산바륨계, 세라믹재 등으로 이루어질 수 있고 또한 직사각형단면 또는 원형단면을 이루어 마련될 수 있다. 또한 실시 상황에 따라서는 금속외부체를 보호체로 하여 내부의 발열부재의 손상을 방지하도록 실시될 수도 있다. 아울러 발열부(20)에 의한 온도 상승이 소정의 온도(대략 250℃ 내지 350℃)를 갖는 것이 바람직하며, 이처럼 소정의 온도를 갖게 하기 위해 발열부(20)가 소정 온도에 이르면 저항값이 커져서 온도상승이 억제되는 소재나 장치로 이루어질 수도 있다. 이처럼 소정 온도 이상으로 온도상승이 억제되게 하는 것으로, PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor) 발열체가 이용되면 더욱 안정적으로 발열작동을 하는 스팀발생장치를 마련할 수 있다.

아울러 PTC 발열체 및 기타 전기공급을 통한 발열체 등을 포함하는 발열부(20)에 대해서 외부에 금속파이프나 금속보호층을 형성하는 실시예가 이루어질 수 있으며, 이처럼 금속보호층에 의하여 열안정성 및 외압의 안정성을 확보함으로써, 본 발명의 예에서처럼 열전도부(40) 형성시 주조에 의한 형성과정에 의하더라도 발열부(20)의 형태, 층구성, 발열특성이라던가 금속층에 의한 내부구성손상방지에 의해 전기적 절연특성이 손상되지 않도록 실시될 수도 있는 것이다. 그외 발열부(20)는 일반적으로 이용되는 다양한 양태의 발열체를 포함하여 실시될 수도 있는 것이다.

그리고 상기 가열유체흐름부(30) 및 발열부(20)가 내부에 포함되고 용융된 금속을 거푸집 또는 금형에 채워 주조로 제조된 열전도부(40)가 마련되는 것이다.

즉 열전도부(40)는 단순히 가열유체흐름부(30)와 발열부(20)를 고정시키는 외부체역할을 하면서도 또한 발열부(20)에 의해 발열된 열기가 열전도부(40)에 의해 전달되어 가열유체흐름부(39)가 가열되게 하는 것이다. 이처럼 열전도부(40)는 이중의 역할을 담당하게 된다.

그리고 도 1에서처럼 열전도부(40)에 대해서 발열부(20)와 가열유체흐름부(30) 등이 설치되는 방향이 반대방향으로 이루어질 수 있고, 또한 도 9에서처럼 발열부(20)와 가열유체흐름부(30) 등이 같은 방향으로 설치되는 것이다. 기타 서로 반대방향 및 같은 방향 이외에 다른 방향으로 설치되는 실시예가 이루어질 수 있으며, 발열부(20)의 양단자, 또는 가열유체흐름부(30)의 양단자 사이에도 첨부된 도면의 예에서처럼 동일방향으로 설치되기도 하고, 또는 동일하지 않은 방향으로 설치되기도 하는 등, 본 발명에 따른 스팀발생장치(10)가 설치되는 실시 상황에 알맞게 정하여져 실시되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스팀발생장치에 있어서 발열부와 가열유체흐름부가 서로 반대측 방향으로 연결되는 실시예에 대한 사시도이다.

아울러 상기 가열유체흐름부(30)는, 금속관으로 이루어져 내부에 흐르는 물이 외부의 열전도부(40)와의 접촉이 방지되어 물에 의한 열전도부(40)의 형태변형을 방지하는 것이 주요 특징인 것이다. 이에 대부분 열전도부(40)는 금속재로 이루어지는 것이고, 열전도성능을 높이기 위하여 알루미늄재로 이루어질 수 있다. 이러한 알루미늄재는 물과 접촉으로 산화의 특질을 나타낼 수 있으나, 본 발명에서처럼 가열유체흐름부(30)가 금속관으로 이루어지면 가열유체흐름부(30) 내부로 흐르는 물이 열전도부(40)와 직접 접촉되지 않게 된다. 따라서 물에 의해 열전도부(40)가 산화될 가능성을 방지하기 때문에 열전도부의 산화와 같은 형태변형을 방지하는 것이다.

만약 물이 흘러 스팀으로 변환되는 흐름 경로 중에 물에 의해 산화된 알루미늄 일부가 산화로 탈리되어 스팀속에 포함된다면, 이러한 산화알루미늄이 포함된 스팀이 다른 장치나 음식물, 또는 사람이 흡입하거나 피부에 접촉하게 되면 심각한 우려 상황이 전개될 수 있다. 따라서 본 발명에서처럼 가열유체흐름부(30)가 금속관으로 이루어지고, 물에 형태변형이 없는 재질로 이루어지는 경우에는 단지 물이 스팀으로의 상태변화만 있기 때문에 안전하게 스팀을 이용할 수 있는 장점을 갖는 것이다.

이를 위해 상기 가열유체흐름부(30)는 동, 스테인레스, 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이처럼 내부에 물 및 스팀이 흐르는 가열유체흐름부(30)는 동, 스테인레스, 합금 등 물과 접촉으로 부식반응이 일어나지 않는 재질로 이루어짐으로써, 가열유체흐름부(30)의 형태 변형이 일어나지 않아 안정적으로 열교환작용 및 스팀발생이 일어나는 것이다.

아울러 상기 열전도부(40)는 동, 알루미늄 및 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이다. 특히 발열부(20)의 열기를 효과적으로 가열유체흐름부(30)로 전달하기 위해 열전도부(40)는 알루미늄 재질로 이루어짐이 바람직하다. 이에 앞서 설명한 바와 같이 가열유체흐름부(30) 없이 물이나 스팀이 열전도부(40)에 직접 접하게 되어 열전도부(40)의 산화가 일어나는 것을 가열유체흐름부(30)에 의해 미연에 방지하게 된다.

특히 상기 열전도부(40)는, 다이캐스팅 공법, 정밀주조 공법, 분말야금 공법, 중력주조 공법 중 어느 하나의 공법으로 제조된 것이 주요 특징인 것이다. 이를 위해 발열부(20) 및 가열유체흐름부(30)가 먼저 절단, 절곡 등에 의해 준비된 상태에서, 주조 등에 의해 제조될 열전도부(40)의 제조를 위해, 열전도부(40)의 형태에 알맞은 틀을 먼저 구성하게 된다. 즉 열전도부(40)의 형태에 맞는 거푸집이나 금형틀을 먼저 마련하여, 열전도부(40)를 제조하게 된다.

이와 같은 열전도부(40)용 틀 내부에 발열부(20)와 가열유체흐름부(30)를 도 2에서처럼 위치시킨 후, 열전도부(40)의 형성을 위한 용융된 재료를 넣어 굳혀 열전도부(40)를 제조하게 된다.

이러한 열전도부(40)의 제조 공법으로는 앞서 설명한 바와 같이 다이캐스팅 공법, 정밀주조 공법, 분말야금 공법, 중력주조 공법 중 어느 하나의 공법으로 제조된다. 이에 다이캐스팅 공법의 주조방법으로 제조됨이 바람직할 것이다.

이에 더하여 본 발명에 따른 다이캐스팅 공법으로 제조된 스팀발생장치(10)에 있어서, 상기 열전도부(40)의 외부를 감싸며 열전도부(40)의 열기 방출을 방지하는 단열부(50)를 포함하는 것이다.

이러한 단열부(50)의 내부로는 직접적으로 열전도부(40)가 접하게 되어 열전도부(40)의 열기가 외부로 방열되는 것을 방지한다. 아울러 단열부(50)는 열전도부(40)에 더하여 발열부(20) 및 가열유체흐름부(30) 등의 열기도 외부로의 방열을 방지하므로, 내부에 흐르는 물이 스팀으로의 상태변화가 용이하게 되는 것이다.

이러한 단열부(50)는 외부와 내부의 열기가 차단되게 하는 것으로, 이러한 단열특성을 갖는 재질이라면 일반적으로 이용되는 단열재가 적용될 것이다. 그리고 단열부(50)는 단일의 재질로 이루어질 수도 있고, 복층의 여러 재질로 단열부(50)를 구성하는 것도 가능할 것이다.

이와 같이 마련되는 본 발명에 다른 스팀발생장치(10)는 전체적으로 물이 공급되어 스팀이 배출되는 가열유체흐름부(30), 전기 공급으로 열이 발생되는 발열부(20), 발열부(20)의 열기가 가열유체흐름부(30)로 전달하는 열전도부(40), 더 나아가 스팀발생장치(10)의 열기가 외부로 방출되는 것을 방지하는 단열부(50) 등으로 이루어진다.

이에 발열부(20) 및 열전도부(40)에 의해 가열유체흐름부(30) 내부에서 흐르는 물이 스팀으로 상태변화를 일으킴에 따라서, 물이 스팀으로 변화되는 가열유체흐름부(30)를 구역별로 나누어 설명하면 다음과 같이 예시를 들 수도 있을 것이다.

우선 가열유체흐름부(30)는 도 6의 일 실시 예시에서처럼, 지그재그 형태로 되고, 금속관의 가열유체흐름부(30)가 3개의 회전점을 형성하면서, 각 회전점 사이의 4개의 지속구역에서 열교환 작용이 활발하게 이루어져 스팀이 형성된다.

이에 물이 스팀발생장치(10)의 열전도부(40)의 가열 영역으로 유입되는 물유입구역(31)으로 물이 들어가게 된다.

그리고 가열유체흐름부(30)로 유입된 물은 발열부(20) 및 열전도부(40)로 도입되는 물도입구역(32)을 지나게 되어 서서히 가열되는 것이다.

이에 물도입구역(32)과 직선의 파이프 형태를 이루는 물가열구역(33)을 지나면서 점차로 물에 열전달되어 가열되는 것이다. 이러한 물도입구역(32) 및 물가열구역(33)을 지나는 물은 파이프 형상의 가열유체흐름부(30)의 파이프 벽면과 접하는 물은 흡열로 가열되나 물의 중앙 부분은 미처 덜 가열된다.

이처럼 가열유체흐름부(30) 및 가열 영역인 물가열구역(33)에 물이 흐르면서 서서히 가열되는 물유입영역(111)을 형성하게 된다.

이처럼 물유입영역(111)에서는 물의 일부만 가열되고 또한 일부는 아직 덜 가열된 상태가 되며, 이러한 상태에서 회전점인 물-스팀전환회전가속점(301)을 지나게 된다. 물-스팀전환회전가속점(301) 이전의 직선 구간을 지나면서 각 물입자들이 서로의 관성력을 가지고 흐르지만, 물-스팀전환회전가속점(301)을 지나면서 가열유체흐름부(30)의 파이프 벽면과 가까운 물과 중앙의 물이 서로 섞이게 되면서 가열상태가 서로 다른 물입자들이 섞이게 된다. 따라서 이후의 가열영역에서 골고루 물이 가열될 수 있을 것이다.

이에 본격적으로 물이 가열되는 초기기화구역(34)을 지나게 된다. 이러한 초기기화구역(34)을 지나는 물에는 아직까지 스팀상태가 되지 않은 액체상태의 물과, 이미 스팀상태를 형성할 만큼 열을 흡수한 물이 뒤섞여 있게 되며, 이처럼 액체상태의 물과 스팀이 뒤섞여 공존하는 물가열영역(112)을 형성하게 된다. 대부분 스팀발생장치들에서는 이처럼 액체상태의 물과 스팀이 섞여있는 상태에서 스팀을 배출하기 때문에 스팀에 의한 효과를 덜 얻게 되고, 따라서 효율적인 스팀발생이 이루어지기 곤란한 것이다. 이에 본 발명에 따른 스팀발생장치(10)는 더욱 스팀이 잘 발생되게 하는 영역을 더 마련한 것이다.

즉 아직 덜 스팀이 형성된 물은 대부분 중앙에 있고, 스팀을 이루는 물은 대부분 가열유체흐름부(30)의 파이프 면과 접하는 부분에 형성되며, 이러한 상태에서 다시 한번 입자들을 회전시켜 서로 섞이게 하는 스팀초기형성회전점(302)을 지나게 된다. 이러한 스팀초기형성회전점(302)을 지나면서 액체상태의 물과 스팀이 골고루 섞이게 된다. 그리하여 이후의 과정에서 더욱 골고루 스팀이 분포되면서 스팀을 형성하게 된다.

이에 직선 구간인 스팀가속구역(35)을 물이 지나면서 아직 액체 상태의 물이 스팀으로 활성화되는 것으로, 대부분의 물이 스팀으로 변화되는 것이 가속되는 스팀가속-활성영역(113)을 지나는 것이다.

이러한 스팀가속-활성영역(113)을 지나면서 물은 대부분 스팀 상태를 갖게 되고, 일부는 작은 크기의 액체상태를 갖게 된다.

이에 다시 한번 흐르는 물이 골고루 섞이게 하는 스팀활성회전점(303)을 지나게 된다.

또한 직선 구간인 스팀활성구역(36) 및 스팀완숙구역(37)을 지나면서 작은 크기의 액체상태의 물이라도 스팀으로 상태가 변하여 양호한 상태의 스팀을 발생하게 된다. 그리하여 스팀배출구역(38)으로 상태가 양호한 스팀이 발생되며, 이러한 영역을 스팀완성영역(114)으로 구분하게 된다.

즉 스팀완성영역(114)에서 발생되는 스팀은 거의 안정적이면서 스팀이 골고루 분포되며, 따라서 이러한 스팀을 이용함에 최적의 스팀상태를 갖게 되는 것이다.

이상에서처럼 본 발명에 따른 가열유체흐름부(30)에 있어서, 물유입구역(31) - 물도입구역(32) - 물가열구역(33) - 초기기화구역(34) - 스팀가속구역(35) - 스팀활성구역(36) - 스팀완숙구역(37) - 스팀배출구역(38) 등으로 물이 지나면서 발열부(20) 및 열전도부(40)로부터 전달되는 열기에 의해 스팀이 안정적으로 발생되는 것이다.

아울러 다수의 회전점들을 포함하여 물과 스팀이 골고루 섞이면서 스팀이 알맞게 형성되게 하는 혼합회전점구성이 마련된 것으로, 이러한 혼합회전점구성으로는 물-스팀전환회전가속점(301), 스팀초기형성회전점(302), 스팀활성회전점(303) 등을 포함한다. 이에 의하면 초기 직선 유입구간에 대해 물이 회전되게 하는 물-스팀전환회전가속점(301), 일부 발생된 스팀과 물이 섞이게 하는 스팀초기형성회전점(302), 그리고 대부분 스팀으로 변한 상태에서도 완벽하게 골고루 스팀이 섞이면서 가열되게 하기 위한 스팀활성회전점(303) 등이 마련되어, 가열되는 중에 액체상태의 물과 스팀이 여러번 골고루 섞이면서 상태가 양호한 스팀이 발생되게 하는 것이다.

이처럼 유입된 물이 스팀으로 상태변화되는 것이, 물유입영역(111) -> 물가열영역(112) -> 스팀가속-활성영역(113) -> 스팀완성영역(114) 등을 포함하는 다수 물-스팀변환계층들로 이루어져, 물-스팀변환계층의 다수 영역들을 지나면서 스팀으로 상태변화되도록 하는 것으로, 다수의 영역으로 된 다수 단계를 거치기 때문에 물로부터 스팀이 잘 발생되는 것이다.

이상에서와 같이 마련되는 본 발명에 따른 다이캐스팅 공법으로 제조된 스팀발생장치(10)에 대한 제조 및 작동방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선 각 부재들을 성형하여 준비하는 성형준비단계(S10)가 수행된다.

이에 바람직하게는 PTC 발열체로 되는 발열부에 전기공급 회선을 연결하여 발열부(20)를 준비하는 발열부준비단계(S11)가 수행된다. 이에 발열부(20)는 주조로 성형되는 열전도부(40)의 구성에 알맞은 형태로 하여 다수의 구부러진 형상으로 준비하게 된다.

또한 파이프 형태로 이루어져 내부에 물이 흐르게 되는 파이프 형상의 가열유체흐름부(30)를 준비하는 가열유체흐름부준비단계(S12)가 수행된다. 이러한 가열유체흐름부는 도 3에서처럼 다수회 영역별로 구부려진 형태를 갖추게 된다.

아울러 열전도부(40) 및 단열부(50)의 제조를 위한 준비단계를 수행하는 열전도부주조준비단계(S13)가 수행된다.

이에 열전도부(40)의 제조를 위해, 열전도부(40)의 형태에 맞는 틀로, 거푸집 또는 금형틀을 미리 제작하게 된다.

이와 같이 성형준비단계(S10)를 수행한 후, 각 부재들을 조합하여 단일체의 스팀발생장치(10)를 제조하게 되는 장치성형단계(S20)가 수행된다.

이에 일체로 형성되기 위한 발열부(20) 및 가열유체흐름부(30)를 제조하기 위한 위치로 각각의 부재를 틀 내부에 각각 위치시키는 발열부-가열유체흐름부위치단계(S21)가 수행된다.

그리고 발열부(20) 및 가열유체흐름부(30)가 틀 내부에 위치된 상태에서 용융된 열전도부의 용융재를 틀 내부로 투입하고 굳혀서 열전도부(40)를 성형시키는 열전도부주조성형단계(S22)가 수행된다. 이에 이용되는 주조는 다이캐스팅 공법을 이용함이 바람직할 것이다. 이로써 열전도부(40)와 더불어 발열부(20) 및 가열유체흐름부(30)가 서로 단일체로 형성되어, 열효율이 양호하게 될 뿐만 아니라 외력이 작용하여도 구조적 안정성을 갖기 때문에 누전이라던가 누수 등의 문제가 없게 된다.

아울러 열전도부(40) 외부를 단열부(50)로 감싸게 하는 단열부성형단계(S23)가 수행된다.

이처럼 제조된 스팀발생장치(10)를 이용하여 공급되는 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생장치작동단계(S30)가 수행된다.

우선 물 공급에 앞서 약간의 시간을 앞서서 발열부(20)를 가열하여 발열부(20)와 더불어 열전도부(40) 및 가열유체흐름부(30)를 앞서 데게 하는 발열부가열단계(S31)가 수행된다.

그리고 가열유체흐름부(30) 내부로 물을 공급하는 물공급단계(S32)가 수행된다.

물론 물공급단계(S32)를 먼저 수행하는 중에 발열부가열단계(S31)가 수행되는 등, 실시 상황에 알맞게 순서를 정할 수 있을 것이다.

이처럼 발열부(20)의 발열, 열전도부(40)의 가열 등에 의해 가열유체흐름부(30) 내부로 흐르는 물이 가열되어 스팀으로 상태 변환되어 스팀을 발생시키는 스팀발생단계(S33)가 수행된다.

이처럼 단일체로 이루어진 발열부(20), 가열유체흐름부(30), 그리고 열전도부(40), 단열부(50) 등에 의해 스팀발생이 효율적으로 이루어지는 것이다.

이상에서와 같이 마련되는 본 발명에 따른 다이캐스팅공법으로 제조된 스팀발생장치(10)에 의하면, 첫째 사용중 주조불량에 의한 누수 불량이 발생하지 않는다. 즉 물과 알루미늄이 직접 접촉하지 않아 알루미늄 부식에 의한 누수가 발생되지 않는다.

둘째 발열부의 발열량에 따라 계산된 적당한 물공급이 이루어지면 스팀에 물방울이 섞여 나오는 불량이 발생하지 않는다. 즉 다수의 가열 및 스팀발생영역을 거치기 때문에 거의 완벽하게 스팀이 형성되는 것이다.

셋째 스팀에 물방울이 섞여나올 때 발생하는 큰소리의 파열음이 없어진다. 즉 스팀발생구간이 짧으면 파열음이 나거나 스팀이 아닌 물방울이 나올 수 있지만 다수의 가열구역, 다수의 가속회전점 및 다수의 스팀형성을 위한 영역을 지나기 때문에 물방울이라던가 파열음이 없게 된다.

넷째 제조 과정 중 전기발열부가 황산, 수산화나트륨 등의 액체에 들어가지 않아 전기 발열부의 누전 불량이 없어진다. 알루미늄이 물과 접촉할 경우 알루미늄에 대한 아노다이징을 처리해야 하는데 본 발명에서는 직접적으로 알루미늄이 물과 접하지 않아 아노다이징처리가 없어 전기발열부에 대한 누전의 우려가 없다.

다섯째 발열부와 물공급파이프가 여러 번 겹쳐져 작은 알루미늄 주조 체에 들어가서 주조로 제조되기 때문에 다수의 단계에 걸치는 가열로 초기 전원 투입시에도 짧은 시간에 스팀을 생산할 수 있어 에너지 효율이 높다.

여섯째 본 발명에서처럼 부피가 작은 스팀발생장치를 마련하기에 쉽게 단열처리를 할 수 있어 작고 에너지 효율이 높은 안전한 해빙기, 청소기 등을 가장 효율적으로 간단하게 만들 수 있게 되는 것이다.

일곱째 본 발명에 따른 스팀 발생장치는 전기 발열부의 열이 쉽게 효율적으로 물공급 파이프에 옮겨지고 전기 발열부의 온도는 고온으로 올라가지 않아 발열부의 수명이 길어지고 에너지 효율이 아주 높아지는 것이다.

여덟째 종래의 전기 발열부의 온도가 500~700도의 고온으로 올라가는 경우 외부로 유출되는 에너지가 많아지기 때문에 기기의 전체 온도가 올라가 고온으로 기기가 오동작을 하는데 반해, 본 발명에 따른 스팀발생장치(10)는 발열부의 온도를 스팀온도 250℃ 내지 300℃ 내외의 낮은 온도로 유지할 수 있어 기기 오동작을 방지할 수 있다.

아홉째 물공급 파이프를 구리관으로 하면 알루미늄 산화물(ALO3) 부스러기가 만들어지지 않는다. 따라서 스팀에 산화물과 같은 이물질이 없어 스팀사용이 안정적으로 이루어진다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

10 : 스팀발생장치 20 : 발열부
30 : 가열유체흐름부 40 : 열전도부
50 : 단열부

Claims (3)

1. 삭제
2. 스팀발생장치에 있어서,
   전기를 공급받아 열을 발생시키는 발열부;
   물이 통과하며 상기 발열부의 열기에 의해 스팀이 발생되게 하는 가열유체흐름부;
   상기 가열유체흐름부 및 상기 발열부가 내부에 포함되는 열전도부; 및
   상기 열전도부의 외부를 감싸며 상기 열전도부의 열기 방출을 방지하는 단열부:
   를 포함하며,
   상기 열전도부는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질이며,
   상기 발열부 및 상기 가열유체흐름부가 상기 열전도부 내부에 포함된 상태로 일체로 이루어지도록, 상기 열전도부는 그 내부에 상기 가열유체흐름부 및 발열부가 포함된 상태로 용융된 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 금형에 채워 다이캐스팅 공법으로 제조되며,
   상기 가열유체흐름부는 동, 스테인레스, 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어지며,
   상기 가열유체흐름부는, 물의 일부만 가열되고 또한 일부는 아직 덜 가열된 상태의 물유입영역; 상기 물유입영역을 지난 후의 액체상태의 물과 스팀이 뒤섞여 공존하는 물가열영역; 상기 물가열영역을 지나 아직 액체 상태의 물이 스팀으로 활성화되는 것으로, 대부분의 물이 스팀으로 변화되는 것이 가속되는 스팀가속-활성영역; 및 상기 스팀가속-활성영역 지나 작은 크기의 액체상태의 물도 스팀으로 상태가 변하여 스팀을 발생하게 하는 스팀완성영역;을 포함하여, 다수의 물-스팀변환계층들로 이루어져, 물-스팀변환계층의 다수 영역들을 지나면서 스팀으로 상태변화되도록 하며, 그리고
   상기 스팀발생장치가 들고 다니면서 작업이 가능한 소형 장치인 것,
   을 특징으로 하는 들고 다니면서 작업이 가능한 기기에 사용하기 위한 스팀발생장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 발열부는 피티시(PTC) 발열체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 들고 다니면서 작업이 가능한 기기에 사용하기 위한 스팀발생장치.

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