KR102060445B1

KR102060445B1 - 가스 가열 장치

Info

Publication number: KR102060445B1
Application number: KR1020180077907A
Authority: KR
Inventors: 홍성덕; 박병하; 김응선; 이성종; 최영구
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2019-12-30

Abstract

본 발명은 스프링형 가열 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력을 인가 받는 가열부가 직접 가스를 가열하고, 가열부가 열에 의한 팽창 또는 수축이 가능하도록 변형부재를 구비함으로써, 내부로 흐르는 유체를 효과적으로 가열할 수 있는 가열 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 스프링형 가열 장치는 전류가 직접 인가되어 내부에 흐르는 가스를 가열하는 가열부와, 상기 가열부의 양단을 지지하는 지지부 및 상기 가열부에 전류를 인가하는 전원부를 포함하며, 상기 가열부에는 열에 의한 팽창 또는 수축이 가능하도록 변형 부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 가열 장치{Gas heating device}

본 발명은 가스 가열 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력을 인가 받는 가열부가 직접 가스를 가열하고, 가열부가 열에 의한 팽창 또는 수축이 가능하도록 스프링 형태의 가열 튜브를 가열부 자체적으로 구비함으로써, 내부로 흐르는 유체를 효과적으로 가열할 수 있는 가스 가열 장치에 관한 것이다.

가스 등의 유체, 구체적으로, 고압의 가스를 활용하는 계통에서 주입되는 가스를 고온으로 가열하기 위해 가스가열기를 사용하게 된다. 이러한 종래의 가스가열기는 하우징 내부에 카트리지 형태의 가열부가 구비되고, 하우징과 가열부 사이의 공간으로 가스가 흐르면서 가열되는 간접가열 방식으로 제작하는 것이 일반적이다.

다만, 이러한 종래의 가스가열기는 앞서 언급한 카트리지 형태의 가열부 제작 특성상 가열 길이도 2 ~ 3 미터 정도로 제한되는 문제가 있었다.

또한, 가스가 가열부의 외부를 따라 흐르면서 가열되는 경우 하우징을 통한 열손실이 발생하게 되므로 열효율이 저하되는 문제도 있었다.

아울러 가열부 내부에 배치된 절연체로 인해 가열부 자체의 온도가 한계 온도까지 급격히 상승하게 되므로 가열부의 내구성 유지를 위해 공급되는 열량을 제한하게 되며, 이로 인해 가열부 외부를 따라 흐르는 가스를 충분히 가열할 수 없는 문제도 있었다.

따라서 이러한 문제에 대한 개선이 필요한 실정이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 가열 장치의 전체 크기가 정해져 있는 제한된 조건에서도 필요에 따라 가열 길이를 효과적으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 가열부에 열 팽창이 발생한 경우에도 안정적인 지지가 가능한 가스 가열 장치를 제공하는 것이다.

또한, 가스가 가열 튜브의 내부를 흐르면서 직접 가열이 가능하여 간접가열 방식에 비해 열 효율이 높은 가스 가열 장치를 제공하는 것이다.

또한, 가스 가열 시 가열부 자체의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있는 가스 가열 장치를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가스 가열 장치는 내부에 가스가 흐르는 가열 튜브를 구비하고, 전류가 직접 인가되어 상기 가열 튜브의 온도를 상승시켜서 상기 가열 튜브의 내부에 흐르는 가스를 가열하는 가열부와, 상기 가열부의 양단을 지지하는 지지부 및 상기 가열부에 전류를 인가하는 전원부를 포함하며, 상기 가열 튜브는 열에 의한 팽창 또는 수축이 가능하도록 구성되고, 상기 지지부는 상기 가열부의 일단과 타단을 각각 지지하는 제1 및 제2 지지 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 지지 부재는 전류가 인가되는 내측 플랜지와, 상기 내측 플랜지와 체결되는 외측 플랜지를 각각 포함하며, 상기 내측 플랜지와 상기 외측 플랜지의 사이에는 절연 개스킷이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 측면에 따른 가스 가열 장치는 가열 장치의 전체 크기가 정해져 있는 제한된 조건에서도 필요에 따라 가열 길이를 조절할 수 있으므로 필요로 하는 가스의 출구온도를 얻을 수 있으며, 가열부에는 변형 부재가 구비되어 열 팽창 또는 수축이 발생한 경우에도 안정적인 지지가 가능한 효과가 있다.

또한, 가스가 가열 튜브의 내부를 흐르면서 직접 가열되고, 절연관 외부에 반사 부재를 구비하여 복사열이 외부로 방출되지 않도록 함으로써 열손실이 최소화되고, 이를 통해 열효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

아울러 가열부 내부를 통해 가스가 흐르면서 직접 가열되므로 가열부를 감싸는 절연체가 불필요하여 가열부 자체의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 가열부에 충분한 열량 공급이 가능하여 가스의 고온 가열이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 가열 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 가열 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 체결 볼트를 절연하는 절연 부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I 부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 측정부를 절연하는 피복 프레임을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스 가열 장치를 도시한 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 스프링형 가열 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스프링형 가열 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 체결 볼트를 절연하는 절연 부재를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 I-I 부분의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 측정부를 절연하는 피복 프레임을 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 스프링형 가열 장치를 도시한 측면도이다.

본 발명에 따른 스프링형 가열 장치에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전류가 직접 인가되어 내부에 흐르는 가스를 가열하는 가열부(100)가 구비된다. 가열부(100)는 가열 튜브(111)와, 이러한 가열 튜브(111)와 지지부(200)를 연결하는 피팅(112)으로 구성된다. 이러한 가열부(100)에 직접 전류를 인가하게 되면 줄(Joule) 열에 의해 가열부(100)의 온도가 상승하게 되고, 이를 통해 가열부(100) 내부에 흐르는 가스를 직접 가열하는 것이다.

이러한 가열부(100)의 지지를 위해 가열부(100)의 양단에는 지지부(200)가 구비되고, 가열부(100)는 피팅(112) 또는 용접을 통해 지지부(200)에 고정될 수 있다.

아울러 가열부(100)에 전류를 인가하기 위해 전원부(300)가 구비된다. 전원부(300)로는 DC 또는 AC 전류를 사용할 수 있으나, 저전압 고전류의 DC 전원부(300)를 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 가열부(100)에 전류가 인가되어 가열부(100)가 고온으로 가열되면 열에 의한 팽창 현상이 발생하게 되고, 가열부(100)에 인가되는 전류가 차단되면 가열부(100)가 냉각되면서 가열부(100)에는 수축 현상이 발생하게 된다. 이러한 열 팽창 또는 수축 현상이 발생하는 경우에도 가열부(100)가 구조적으로 안정될 수 있도록 가열부(100)에는 변형 부재(110)가 구비된다.

이러한 변형 부재(110)는 스프링 형상의 가열 튜브(111)일 수 있다. 즉, 가열 튜브(111) 내부로 가스가 흐르도록 구성함과 동시에 가열 튜브(111)를 스프링 형상으로 구성하면 가열 장치의 전체 크기가 정해져 있는 제한된 조건에서도 스프링 코일의 권선수(Turn 수)를 조정하는 방식으로 가열 튜브(111)의 길이 조절이 가능하여 필요로 하는 가스의 출구온도를 얻을 수 있게 되며, 열 팽창이나 수축이 발생하는 경우에도 스프링 형상의 가열 튜브(111)가 탄성 변형하면서 이러한 열 팽창 또는 수축으로 인한 변형을 흡수하게 되어 구조적 안정성이 유지되는 효과가 있다.

지지부(200)는 가열부(100)의 일단과 타단을 각각 지지하는 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)를 포함하고, 이러한 각각의 지지 부재(210, 220)는 가열부(100)가 직접 고정되는 내측 플랜지(211, 221)와, 이러한 내측 플랜지(211, 221)에 체결되는 외측 플랜지(212, 222)를 포함한다. 이때, 내측 플랜지(211, 221)에는 전류가 인가되도록 전원부(300)가 연결되며, 내측 플랜지(211, 221)에 전류가 인가되면 이에 고정된 가열부(100)로 전류가 이동하게 되고, 이를 통해 가열부(100)가 고온으로 가열되는 것이다.

이러한 내측 플랜지(211, 221)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원 고정홀(10)이 형성되고, 전원부(300)를 통해 제공되는 전기 단자가 전원 고정홀(10)에 삽입된 상태에서 나사와 같은 체결 수단을 이용해서 전원부(300)를 고정하는 것이 가능하다.

이때, 내측 플랜지(211, 221)와 외측 플랜지(212, 222) 사이에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 개스킷(213, 223)이 구비되어 내측 플랜지(211, 221)에 인가되는 전류가 외측 플랜지(212, 222)로 이동하는 것을 방지함으로써 이들 상호 간을 절연하고, 전기적 안정성이 향상시킨다. 이러한 절연 개스킷(213, 223)으로는 230° 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 테프론 또는 러버 재질을 사용할 수 있다.

이러한 내측 플랜지(211, 221)에는 제1 관통홀(214)이 형성되고, 외측 플랜지(212, 222)에는 제2 관통홀(224)이 형성되며, 제1 관통홀(214)과 제2 관통홀(224)은 상호 연통되도록 구성된다. 아울러 지지부(200)에는 이러한 제1 관통홀(214)과 제2 관통홀(224)을 동시에 관통하여 내측 플랜지(211, 221)와 외측 플랜지(212, 222)를 체결하는 체결 볼트(230)가 구비된다.

이때, 내측 플랜지(211, 221)와 체결 볼트(230) 사이, 외측 플랜지(212, 222)와 체결 볼트(230) 사이에는 절연 부재(240)가 구비되어 내측 플랜지(211, 221)에 인가되는 전류가 체결 볼트(230)를 통해서 외측 플랜지(212, 222) 또는 가열 장치 외부로 이동하는 것을 방지한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 절연 부재(240)는 내측 플랜지(211, 221)와 체결 볼트(230) 사이를 절연하는 내측 절연 부재(241)와, 외측 플랜지(212, 222)와 체결 볼트(230) 사이를 절연하는 외측 절연 부재(242)를 포함한다. 이때, 내측 절연 부재(241)는 제1 관통홀(214)에 삽입되는 제1 바디면(241a)과, 이러한 제1 바디면(241a)의 일단에서 반경 외측 방향으로 연장 형성되는 제1 헤드면(241b)을 포함하고, 이와 대응되도록 외측 절연 부재(242)는 제2 관통홀(224)에 삽입되는 제2 바디면(242a)과, 이러한 제2 바디면(242a)의 일단에서 반경 외측 방향으로 연장 형성되는 제2 헤드면(242b)을 포함한다.

이와 같이 구성된 내측 절연 부재(241)와 외측 절연 부재(242)는 체결 볼트(230) 삽입 이전에 제1 관통홀(214)과 제2 관통홀(224)에 각각 삽입하게 된다. 이후 체결 볼트(230)를 이용해서 내측 플랜지(211, 221)와 외측 플랜지(212, 222)를 체결하게 되며, 체결 볼트(230)의 바디는 제1 바디면(241a)과 제2 바디면(242a)을 통해 제1 관통홀(214)과 제2 관통홀(224)의 내주면과 절연된다. 아울러 체결 볼트(230)의 헤드가 외측 플랜지(212, 222)에 위치하는 경우 제2 헤드면(242b)은 이러한 체결 볼트(230)의 헤드와 외측 플랜지(212, 222)가 직접 접촉하지 않도록 절연하게 되고, 제1 헤드면(241b)은 체결 너트(231)와 내측 플랜지(211, 221)가 직접 접촉하지 않도록 절연하게 된다. 이와는 반대로 체결 볼트(230)의 헤드가 내측 플랜지(211, 221)에 위치하는 경우 제1 헤드면(241b)은 이러한 체결 볼트(230)의 헤드와 내측 플랜지(211, 221)가 직접 접촉하지 않도록 절연하게 되고, 제2 헤드면(242b)은 체결 너트(231)와 외측 플랜지(212, 222)가 직접 접촉하지 않도록 절연하게 된다.

즉, 내측 절연 부재(241) 및 외측 절연 부재(242)와 같은 간단한 구성을 통해 각각의 플랜지와 체결 볼트(230) 및 체결 너트(231)를 효과적으로 절연하는 것이 가능하게 된다.

지지부(200)에는 가열부(100)의 외부를 감싸는 절연관(250)이 더 포함되고, 이러한 절연관(250)의 양측 내주면에는 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)가 각각 압입 고정되도록 구성된다.

즉, 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)를 절연관(250) 내주면에 압입 고정하는 방식으로 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)를 고정함과 동시에 전류가 흐르는 고온의 가열부(100)에 전원부(300)나 후술하는 측정부(400)가 임의로 접촉하게 되는 것을 방지함으로써 전기적 안정성이 향상된다.

아울러 이러한 절연관(250)으로는 고온에서 사용이 가능한 석영(quartz)이나 파이렉스(pyrex)와 같은 재질을 사용할 수 있다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연관(250)의 외주면에는 가열부(100)에서 발산되는 열을 반사시키는 반사 부재(251)가 구비될 수 있다. 이러한 반사 부재(251)는 고온의 가열부(100)를 통해 발산되는 복사열이 외부로 방출되지 않도록 반사시킴으로써 열손실을 최소화하여 열효율을 극대화하게 된다.

반사 부재(251)로는 알루미늄 호일을 사용할 수 있으나, 복사열을 반사할 수 있는 얇은 금속이라면 어떠한 재질이라도 사용이 가능하다.

또한, 이러한 반사 부재(251)의 외부에는 세라믹 재질의 외부 단열재(253)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 외부로 방출되는 열손실을 감소시킬 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이, 가열부(100)에 전류가 인가되어 고온으로 가열되면 이러한 가열부(100)에는 열팽창 현상이 발생하게 되는데, 가열부(100)의 열팽창으로 인해 가열부(100) 양단을 각각 지지하는 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)가 상호 멀어지는 방향으로 힘을 받게 된다. 만일 가열부(100)의 열팽창으로 인해 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)에 가해지는 힘이 절연관(250)의 내주면에 압입 고정된 제1 지지 부재(210) 및 제2 지지 부재(220)의 마찰력보다 크게 된다면 제1 지지 부재(210)나 제2 지지 부재(220)가 절연관(250)의 내주면으로부터 이탈하는 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220)가 상호 멀어지지 않도록 지지하는 지지 프레임(252)이 구비될 수 있다.

가열부(100)가 과열되지 않도록 가열부(100)를 보호하기 위해 가열부(100)의 온도를 측정하는 측정부(400)가 구비된다. 이러한 측정부(400)는 비접지 방식(unground type)의 열전대를 사용할 수 있다. 아울러 이러한 측정부(400)가 전류가 인가되는 내측 플랜지(211, 221)나 전원부(300)에 접촉하는 경우 전기적인 루프가 형성되어 단선이 되는 등 측정부(400)가 파손되는 문제가 발생할 수 있으므로 측정부(400)의 외주면에는 전류가 인가되는 내측 플랜지(211, 221)나 전원부(300)와 절연되도록 절연 피복(401)이 구비되는 것이 바람직하다.

측정부(400)는 스테인리스 스틸 재질의 철사를 이용해서 온도 측정 부분에 고정할 수 있다.

이때, 측정부(400)는 가열부(100)의 중앙부 온도를 측정하는 제1 측정 부재(410)와, 가열부(100)의 단부 온도를 측정하는 제2 측정 부재(420)를 포함할 수 있다. 즉, 가열부(100)의 온도를 정밀하게 측정하기 위해 제1 측정 부재(410) 및 제2 측정 부재(420)와 같이 복수의 측정 부재를 구비할 수 있다. 제1 지지 부재(210)나 제2 지지 부재(220)와 인접한 위치의 경우 이러한 제1 지지 부재(210)나 제2 지지 부재(220)를 통해 외부로 열손실이 발생할 수 있으므로 복수의 측정 부재를 구비하여 가열부(100)의 온도를 측정하는 것이 바람직하다.

아울러 전술한 바와 같이, 복수의 제1 측정 부재(410)와 제2 측정 부재(420)가 전류가 인가되는 내측 플랜지(211, 221)나 전원부(300)에 접촉하는 것을 방지하도록 절연 피복(401)으로 각각의 측정 부재를 절연하는 것이 바람직하며, 제1 측정 부재(410)와 제2 측정 부재(420)의 상호 간에도 절연이 가능하도록 피복 프레임(402)이 구비될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 피복 프레임(402)에는 상호 이격된 제1 피복홀(402a)과 제2 피복홀(402b)이 형성되고, 제1 측정 부재(410)는 제1 피복홀(402a)을 관통하고, 제2 측정 부재(420)는 제2 피복홀(402b)을 관통하도록 배치함으로써 제1 측정 부재(410)와 제2 측정 부재(420) 상호 간의 절연이 가능하게 된다.

전술한 전원부(300)나 측정부(400)는 가열 장치 외부에 구비된 전원 단자나 측정 장비와 연결된 상태에서 가열 장치 내부에 설치되며, 이를 위해 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220) 중 적어도 어느 하나의 지지 부재에는 전원부(300)나 측정부(400)가 관통 가능하도록 추가 관통홀(215)이 형성될 수 있다.

아울러 이러한 제1 측정 부재(410) 및 제2 측정 부재(420)를 통해 측정되는 온도 신호를 이용해서 인가되는 전류를 제어하여 가스의 출구온도를 조절할 수 있도록 별도의 제어부(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제어부가 구비됨으로써 가열부(100)의 온도가 한계 온도까지 상승하는 것을 방지하여 가열부(100)의 파손을 방지할 수 있게 된다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 가열부(100) 내부를 통해 가스가 흐르면서 직접 가열되므로 이러한 가열부(100)를 감싸는 절연체가 불필요하게 되고, 이와 같이 가열부(100)를 감싸는 절연체가 없으므로 가열부(100) 자체의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서 가열부(100)에 충분한 열량을 공급해서 가열 튜브(111) 내부의 가스를 고온으로 가열하는 것이 가능하게 된다.

즉, 앞서 살펴본 바와 같이, 가스가열기는 전력 인가방식에 따라 크게 간접가열 방식과 직접가열 방식으로 나눌 수 있고, 종래의 간접가열 방식은 카트리지 히터와 같이, 가열부 내부에 니크롬선 등 발열부를 삽입하고, 발열부에 전류를 인가하여 열을 간접적으로 발생시키는 방식으로 가열부와 발열부 사이에 절연 부재를 두어 전기적으로 분리하는 것이 특징이고, 본 발명과 같은 직접가열 방식은 전원부(300)를 가열부(100)에 직접 연결하는 방식으로 전류를 인가하여 가열부(100)와 같은 가열 금속의 자체 저항으로 열을 발생시키는 방식이다.

종래와 같은 간접가열 방식의 경우 가열부 길이, 니크롬선의 두께 등 제작 상의 한계 때문에 최대 출력에 제한이 따르고, 또한 금속의 허용 온도도 니크롬선의 자체 열 상승으로 인해 표면 사용온도가 최대 870도 정도이나, 본 발명과 같은 직접가열 방식은 가열 금속에 전류를 직접 인가하므로 큰 출력을 낼 수 있으며, 또한 표면 사용온도도 950도 이상으로 높일 수 있으며, 전원부(300)를 통해 제공되는 전기 단자를 가열부(100)에 연결하는 방식으로 전원 공급이 가능하므로 가열부(100)의 길이 및 유로 직경 등의 변화를 주는데 매우 용이한 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 전원 고정홀 100 : 가열부
110 : 변형 부재 111 : 가열 튜브
112 : 피팅
200 : 지지부 210 : 제1 지지 부재
211 : 내측 플랜지 212 : 외측 플랜지
213 : 절연 개스킷 214 : 제1 관통홀
215 : 추가 관통홀 220 : 제2 지지 부재
221 : 내측 플랜지 222 : 외측 플랜지
223 : 절연 개스킷 224 : 제2 관통홀
230 : 체결 볼트 231 : 체결 너트
240 : 절연 부재 241 : 내측 절연 부재
242 : 외측 절연 부재 241a : 제1 바디면
241b : 제1 헤드면 242a : 제2 바디면
242b : 제2 헤드면 250 : 절연관
251 : 반사 부재 252 : 지지 프레임
253 : 외부 단열재
300 : 전원부 400 : 측정부
401 : 절연 피복 402 : 피복 프레임
402a : 제1 피복홀 402b : 제2 피복홀
410 : 제1 측정 부재 420 : 제2 측정 부재

Claims

내부에 가스가 흐르는 가열 튜브를 구비하고, 전류가 직접 인가되어 상기 가열 튜브의 온도를 상승시켜서 상기 가열 튜브의 내부에 흐르는 가스를 가열하는 가열부;
상기 가열부의 양단을 지지하는 지지부; 및
상기 가열부에 전류를 인가하는 전원부;
를 포함하며,
상기 가열 튜브는 열에 의한 팽창 또는 수축이 가능하도록 구성되고,
상기 지지부는 상기 가열부의 일단과 타단을 각각 지지하는 제1 및 제2 지지 부재를 포함하고,
상기 제1 및 제2 지지 부재는 전류가 인가되는 내측 플랜지와, 상기 내측 플랜지와 체결되는 외측 플랜지를 각각 포함하며,
상기 내측 플랜지와 상기 외측 플랜지의 사이에는 절연 개스킷이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 튜브는 스프링 형상인 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
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제1항에 있어서,
상기 내측 플랜지와 상기 외측 플랜지에는 상호 연통되는 제1 및 제2 관통홀이 형성되고,
상기 지지부에는 상기 제1 및 제2 관통홀을 동시에 관통하여 체결하는 체결 볼트가 구비되며,
상기 내측 플랜지 및 상기 외측 플랜지와 상기 체결 볼트 사이에는 절연 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제4항에 있어서,
상기 절연 부재는 상기 내측 플랜지와 상기 체결 볼트를 절연하는 내측 절연 부재와, 상기 외측 플랜지와 상기 체결 볼트를 절연하는 외측 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제5항에 있어서,
상기 내측 절연 부재와 상기 외측 절연 부재는 상기 제1 및 제2 관통홀에 각각 삽입 배치되는 제1 및 제2 바디면과, 상기 제1 및 제2 바디면의 일단에서 반경 외측 방향으로 연장 형성되는 제1 및 제2 헤드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제6항에 있어서,
상기 지지부에는 상기 가열부의 외부를 감싸는 절연관이 더 포함되고,
상기 절연관의 양측 내주면에는 상기 제1 지지 부재와 상기 제2 지지 부재가 각각 압입 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제7항에 있어서,
상기 절연관의 외주면에는 상기 가열부에서 발산되는 열을 반사시키는 반사 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 지지 부재와 상기 제2 지지 부재가 상기 절연관의 내주면으로부터 이탈하는 것을 방지하는 지지 프레임이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열부의 온도를 측정하는 측정부를 더 포함하고,
상기 측정부의 외주면에는 절연 피복이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제10항에 있어서,
상기 측정부는 상기 가열부의 중앙부 온도를 측정하는 제1 측정 부재와 상기 가열부의 단부 온도를 측정하는 제2 측정 부재를 포함하며,
상기 제1 측정 부재와 상기 제2 측정 부재가 상호 절연되도록 피복 프레임이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.
제11항에 있어서,
상기 피복 프레임에는 상호 이격된 제1 피복홀과 제2 피복홀이 형성되고,
상기 제1 측정 부재는 상기 제1 피복홀을 관통하며, 상기 제2 측정 부재는 상기 제2 피복홀을 관통하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 가열 장치.