KR102655998B1 - 인덕션 열풍기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이송되는 공기를 유도 가열 방식으로 가열하여 배출하는 인덕션 열풍기에 관한 것으로, 내주면에 방열핀(15)이 방사상으로 형성된 발열관(10) 외주면에 절연관(35)이 결합되고, 절연관(35)에는 나선형 유도코일(30)이 권선되며, 발열관(10) 후단에는 송풍기(50)가 장착되어, 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 및 방열핀(15)에 의하여 가열되어 방출되는 것이다.
본 발명을 통하여, 열풍기 통과 기류를 인덕션 발열체로 가열함에 있어서, 발열체가 기류 주위를 완전히 연속적으로 포위하도록 구성할 수 있으며, 이로써 열효율을 제고하고 전체 구성을 간소화할 수 있다.

Description

인덕션 열풍기{INDUCTION HEATER}
본 발명은 이송되는 공기를 유도 가열 방식으로 가열하여 배출하는 인덕션 열풍기에 관한 것으로, 내주면에 방열핀(15)이 방사상으로 형성된 발열관(10) 외주면에 절연관(35)이 결합되고, 절연관(35)에는 나선형 유도코일(30)이 권선되며, 발열관(10) 후단에는 송풍기(50)가 장착되어, 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 및 방열핀(15)에 의하여 가열되어 방출되는 것이다.
건조로 및 건조기를 비롯한 각종 건조 설비나, 표면 가열, 열처리, 난방 등 이 필요한 다양한 산업 현장에서, 가열된 공기를 토출하는 열풍기가 활용되고 있는데, 이러한 열풍기는 공기를 가열하는 열원에 따라 연소식 및 전기식으로 분류될 수 있다.
연소식은 연료를 연소하여 공기를 가열하는 방식으로서, 유해 연소 가스의 발생이 불가피하고 화재의 위험이 상존하는 바, 사용상 상당한 제약이 있을 수 밖에 없으므로, 전기를 열원으로 활용하는 전기식이 각광받고 있는데, 특히 전통적인 저항 발열 전열식에 비하여 에너지 효율이 우수하고 온도 조절이 용이한 유도 가열 방식의 인덕션 열풍기가 개발된 바 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제2026583호를 들 수 있다.
인덕션 열풍기는 여타의 유도 가열 장치에서와 같이, 자기장에 의한 와전류 손실 효과를 통하여 금속제 유도판에 주울열을 발생시키는 방식으로 작동하며, 따라서 코일 및 유도판 등으로 구성되는 발열체 즉, 인덕션 발열체가 필수 구성이라 할 수 있다.
특허 제2026583호를 비롯한 종래의 인덕션 열풍기는 일반적인 주방용 인덕션 발열체를 단순 전용한 방식으로서, 다수의 판상(板狀) 인덕션 발열체가 송풍관로를 포위하는 구조를 가진다.
즉, 종래의 인덕션 열풍기는 평면상 동심원으로 배치되는 코일과, 코일에 근접 설치되는 유도판 등으로 판상의 인덕션 발열체가 구성되되, 이러한 발열체 다수가 송풍관로 주변에 횡단면상 방사상으로 다수 배치되어, 송풍관로 통과 기류를 다수의 판상 발열체가 불연속적으로 포위하여 가열하는 방식으로 작동된다.
따라서, 사실상 독립적으로 구동되는 다수의 인덕션 발열체를 운용 및 제어할 필요가 있는 바, 관련 배선은 물론, 구동 및 제어 기기가 복잡해질 수 밖에 없을 뿐 아니라, 송풍관로의 횡단면상 가열 지점이 연속적이 아닌 간헐적으로 구성되므로 열효율이 낮을 수 밖에 없다.
특히, 상술한 다수 판상 인덕션 발열체의 방사상 배치 구조로 인하여 전체 구성의 소형화가 극히 어려울 뿐 아니라, 막대한 제조 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 인덕션 열풍기에 있어서, 금속제 관체인 발열관(10)의 내주면에는 다수의 판상 방열핀(15)이 방사상으로 접합 형성되고, 발열관(10) 외주면에는 절연관(35)이 결합되며, 절연관(35)의 외주면에는 유도코일(30)이 나선형으로 권선되고, 발열관(10)의 내부에는 삽입관(20)이 삽입되며, 발열관(10)의 후단부에는 송풍기(50)가 장착되어 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 내부를 통과하면서 발열관(10) 내주면과 방열핀(15)에 의하여 가열되어 방출됨을 특징으로 하는 인덕션 열풍기이다.
또한, 본 발명은 상기 삽입관(20)의 후단에는 원추형 콘캡(25)이 결합되되, 콘캡(25)의 삽입관(20) 결합부 외경은 삽입관(20)의 외경과 일치함을 특징으로 하는 인덕션 열풍기이다.
본 발명을 통하여, 열풍기 통과 기류를 인덕션 발열체로 가열함에 있어서, 발열체가 기류 주위를 완전히 연속적으로 포위하도록 구성할 수 있으며, 이로써 열효율을 제고하고 전체 구성을 간소화할 수 있다.
특히, 종래의 인덕션 발열체 적용 열풍기에서는 발열체의 판상 구조로 인하여 기류 주변에 발열체를 불연속 간헐적으로 배치할 수 밖에 없었으며, 이로 인하여 열손실 및 효율 저하가 불가피하였으나, 횡단면상 기류를 완전 연속 단일 폐곡선 형태로 발열체가 포위할 수 있는 본 발명에서는 상술한 종래기술의 문제점을 일거에 완벽하게 해소할 수 있다.
또한, 전술한 원관형 발열체 및 나선형 권선 구조를 통하여 인덕션 열풍기의 전체 구성을 획기적으로 간소화할 수 있으며, 이로써 인덕션 열풍기의 소형화 및 경량화가 가능할 뿐 아니라, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사시도
도 2는 본 발명의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 발열부 발췌 정면 사시도 및 배면 사시도
도 4는 본 발명의 발열부 발췌 분해 사시도
도 5는 콘캡이 탈거된 상태의 본 발명 대표 단면도
도 6은 콘캡이 결합된 상태의 본 발명 대표 단면도
도 7은 삽입관 양단에 콘캡이 결합된 상태의 본 발명 대표 단면도
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1은 본 발명의 외관을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 본체 전단(前端)에 방출구(47)가 구성되고, 본체 후단에는 송풍기(50)가 장착되며, 본체를 피복하여 발열 부품의 노출을 방지함으로써 내부 구성의 보호 및 사용자 안전을 도모하는 커버(49)가 구성된다.
도 2는 본 발명의 내부 구조를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명은 발열관(10), 절연관(35) 및 유도코일(30) 등이 결합되어 인덕션 발열체를 구성하며, 다수의 절연링(41), 절연판(45) 및 고정판(43) 등이 구성되어 상기 인덕션 발열체를 지지하고 송풍기(50) 등과 연결한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 인덕션 발열체 구성을 발췌하여 도시한 것으로, 금속제 관체(管體)인 발열관(10)의 내주면에는 다수의 판상 방열핀(15)이 접합 형성되되, 발열관(10)의 횡단면상 방열핀(15)은 방사상(放射狀)으로 배열되고, 발열관(10)의 외주면에는 절연관(35)이 동심(同心)으로 밀착 결합되며, 절연관(35)의 외주면에는 유도코일(30)이 나선형으로 권선된다.
또한, 발열관(10)의 내부에는 삽입관(20)이 삽입되며, 도 2에서와 같이, 발열관(10)의 후단부에는 송풍기(50)가 장착되어, 도 5에서와 같이, 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 내부를 통과하면서 발열관(10) 내주면과 방열핀(15)에 의하여 가열되어 방출된다.
이러한, 발열관(10), 방열핀(15) 및 삽입관(20)은 모두 SUS430 스테인리스강을 사용하는 것이 바람직한데, SUS430 스테인리스강은 자기장 발생시 강력한 주울열이 발생되고, 내식성과 내구성이 우수하며 열에도 강한 장점이 있다.
도 3 및 도 4에서와 같이, 외부 전원이 연결되어 유도 가열용 자기장을 형성하는 유도코일(30)은 절연관(35)에 나선형으로 조밀하게 권선되며, 절연관(35)의 내부에는 발열관(10)이 결합되는데, 여기서 절연관(35)은 그 사전적 의미에서와 같이 유도코일(30)과 발열관(10)을 전기적으로 절연하는 기능을 수행하는 것으로, 유리섬유 또는 각종 내열성 절연체가 적용될 수 있다.
한편, 도 2에서와 같이, 본 발명의 발열관(10) 전단(前端) 및 후단에는 각각 절연링(41)이 설치되고, 고정판(43) 및 절연판(45)도 순차적으로 설치되는데, 이들 절연링(41) 및 절연판(45) 역시 전기적인 절연은 물론 열전달 차단 효과도 발현하게 된다.
도 4에서와 같이, 절연관(35)에 횡단면상 동심(同心)으로 결합되는 발열관(10)은 절연관(35)의 내주면에 발열관(10)의 외주면이 밀착되도록 결합되어, 구조적 안정성 및 진동 대처 등 작동상 안정성을 확보한다.
본 발명의 유도코일(30)에 전원이 공급되면, 유도코일(30)에서 발생된 자기장에 의하여 발열관(10)에 주울열이 발생되어 발열관(10)을 통과하는 공기가 가열되는데, 전술한 바와 같이, 발열관(10)의 내주면에는 다수의 방열핀(15)이 접합 형성되어, 발열관(10)과 공기의 접촉면적을 확대함으로써 가열 효과를 극대화하게 된다.
발열관(10) 내주면의 방열핀(15)은 발열관(10)의 횡단면상 발열관(10)의 중심을 축으로 등각 방사상으로 배열되며, 이로써 발열관(10)을 통과하는 기류를 차단 또는 방해하지 않으면서도 기류 접촉 면적을 효과적으로 증대할 수 있다.
도 4 및 도 5에서와 같이, 발열관(10)의 내부에는 삽입관(20)이 삽입되어, 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10)과 발열관(10) 내주면의 방열핀(15) 사이는 물론, 삽입관(20) 내부를 통하여도 전방으로 배출될 수 있으며, 이로써 삽입관(20) 외측의 기류는 발열관(10) 내주면 및 방열핀(15)과 접촉되면서 고온으로 가열되고, 삽입관(20) 내측의 기류는 상대적으로 저온으로 가열되어, 이들 고온 기류 및 저온 기류가 방출구(47)를 통하여 전방으로 동반 방출되는데, 이때 삽입관(20) 내측을 통과한 저온의 기류는 중심축을 형성하고 외곽부의 고온의 기류가 중심축을 감싸는 형태로 방출되면서, 최종 방출 기류의 직진성이 확보될 수 있다.
즉, 삽입관(20) 내부를 통과하면서 상대적으로 저온 가열되어 고밀도 상태가 조성된 기류가 운동량을 유지하면서 고도의 직진성을 발휘하고, 삽입관(20) 외측을 통과하면서 상대적으로 고온 가열된 기류는 중심부의 고밀도 기류를 포위하면서 전체 기류의 온도를 유지하는 것이다.
또한, 도 4 및 도 6에서와 같이, 발열관(10)의 내부에 삽입관(20)이 삽입되되, 삽입관(20)의 송풍기(50)측 후단에는 원추형 콘캡(25)이 착탈 가능하도록 결합됨으로써, 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 내부의 중심부가 아니라 외곽부만을 통과하여 배출될 수도 있는데, 이로써 실질적 발열체인 발열관(10) 및 방열핀(15)과 기류간 일층 긴밀한 접촉을 유도하고, 기류 가열 효과 및 속도를 상승시킬 수 있다.
이렇듯, 발열관(10) 내주면에 근접된 기류를 형성하고, 기류의 발열관(10) 중심부 통과를 억제하기 위하여 삽입관(20)의 송풍기(50)측 후단을 폐합함에 있어서, 삽입관(20)의 후단에 결합되는 콘캡(25)은 확경부 외경 즉, 삽입관(20) 결합부의 콘캡(25) 외경은 삽입관(20)의 외경과 일치하도록 하고, 그 송풍기(50)측 말단에는 예리한 첨부(尖部)를 형성함으로써, 송풍기(50)에서 토출된 기류가 삽입관(20) 외곽으로 진입하는 과정에서 야기될 수 있는 충격 및 와류를 억제하고 안정적인 열풍 생성을 도모한다.
한편, 상술한 콘캡(25)은 필요에 따라 도 7에서와 같이 삽입관(20) 전단에도 착탈 가능하도록 구성할 수 있으며, 이로써 도 6에서 가상선으로 도시한 바와 같은 삽입관(20) 전단에서의 와류 형성을 억제하고 일층 안정적인 열풍 방출이 가능하게 된다.
10 : 발열관
15 : 방열핀
20 : 삽입관
25 : 콘캡
30 : 유도코일
35 : 절연관
41 : 절연링
43 : 고정판
45 : 절연판
47 : 방출구
49 : 커버
50 : 송풍기

Claims (2)

  1. 인덕션 열풍기에 있어서,
    금속제 관체인 발열관(10)의 내주면에는 다수의 판상 방열핀(15)이 방사상으로 접합 형성되고;
    발열관(10) 외주면에는 절연관(35)이 결합되며, 절연관(35)의 외주면에는 유도코일(30)이 나선형으로 권선되고;
    발열관(10)의 내부에는 삽입관(20)이 삽입되며, 발열관(10)의 후단부에는 송풍기(50)가 장착되어 송풍기(50)에서 토출된 공기가 발열관(10) 내부를 통과하면서 발열관(10) 내주면과 방열핀(15)에 의하여 가열되어 방출되되,
    삽입관(20) 외측의 기류는 발열관(10) 내주면 및 방열핀(15)과 접촉되면서 고온으로 가열되고 삽입관(20) 내측의 기류는 상대적으로 저온으로 가열되어, 삽입관(20) 내측을 통과한 저온의 기류는 중심축을 형성하고 외곽부의 고온의 기류가 중심축을 감싸는 형태로 방출되면서, 최종 방출 기류의 직진성이 확보됨을 특징으로 하는 인덕션 열풍기.
  2. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910008503Y1 (ko) * 1989-08-19 1991-10-21 김중군 유도가열 방식 팬 히이터
JP2002033183A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Hitachi Hometec Ltd 加熱装置

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