KR19990006352A

KR19990006352A - 가열장치

Info

Publication number: KR19990006352A
Application number: KR1019980005875A
Authority: KR
Inventors: 마사후미 사다히라; 요우지 우에타니; 신지 곤도; 히데카즈 야마시타; 히데키 오모리; 데추오 오바타; 다카유키 우라타
Original assignee: 모리시타 요우이치; 마쓰시타 덴키산교 주식회사
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-01-25
Also published as: EP0884928B1; DE69837419D1; US6297483B2; US20010019052A1; CN1202082A; KR100326509B1; CN1130109C; DE69837419T2; EP0884928A1

Abstract

맴돌이 전류가 흐르는 전기적인 폐회로를 적어도 일부분이 형성하고 있는 컨덕터를 구비하는 가열 소자와; 가열 소자를 수용하기 위한 컨테이너와; 가열 소자를 유도 가열시키기 위한 자기장 유도부와; 그리고 고주파력을 자기장 유도부에 공급하기 위한 고주파력 공급 장치를 포함하고, 상기 가열 소자가 자기장 유도부가 발생한 AC 자기장에 의해 유도 가열되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.

Description

가열 장치

본 발명은 기체, 액체, 고체 등을 가열하기 위한 가열 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 즉석 온수기와 같이 가스로 가열시키는 가열 시스템은 액체의 온도를 신속하게 올리기 위하여 사용되어왔다. 고체를 가열하기 위해서는 금속 피복관 소자가 사용되었다.

종래의 즉석 온수기로 물을 신속하게 가열할 때, 물에 대한 열전달 표면의 온도는 과도한 열량 밀도 때문에 끓는점을 상회하였다. 따라서, 부분 끓음이 발생하기 쉬우므로 안전상의 문제가 있었다.

부분 끓음을 방지하기 위해서는 열교환 면적을 증가시켜야 하지만, 연소부의 구조상 열교환 면적이 증가하면 가열 장치도 크게 해야 한다.

더구나, 물이 흐르는 관의 외부로부터 수행되는 가스에 의한 가열은 열효율이 낮다.

전기 수온기의 경우, 과도한 전기 밀도 때문에 부분 정상 온도가 상승하기 쉽다. 이와 같은 형태의 온수기도 온수기의 가열이나 작동 중단시 안전성이 낮기는 마찬가지이다. 따라서, 전기 온수기는 물을 끓는점에 가까운 온도로 가열시키는 데에 부적합하다.

열전도율이 낮은 고체를 금속 피복관 소자로 가열시키는 경우, 열원으로서 역할을 하는 금속 피복관 소자의 반대 부분에만 온도가 지나치게 상승한다.

부분 가열의 발생을 막기 위해서 열교환 표면을 증가시킨 경우, 가열 장치는 크기가 확대되어 가열기의 열용량이 증가하게 된다. 그러므로, 온도 반응이 저하된다.

활성탄이나 제올라이트와 같은 흡착제를 가열하여 회수하기 위한 가열 장치에 있어서, 열교환 면적을 늘여서 흡착제와의 접촉면을 증가시켜야 한다. 종래의 전기 가열기를 사용하는 경우, 가열 장치는 크기가 커지고 전기 가열기의 온도가 불균일하기 때문에 회수 효율이 낮다.

물을 발생 증기로 가열시키기 위한 종래의 가열 장치에 있어서, 물저장기의 물이 가열되므로 온도 상승이 느리고 에너지 효율이 낮다. 증기가 즉시 발생되는 구조에서, 열교환 면적을 늘여야 하므로 가열 장치의 크기가 커진다.

촉매를 이용하여 공기를 정화하기 위한 가열 장치에 종래의 전기 가열기를 사용하는 경우, 캐리어(촉매)의 열전도에 한계가 있으므로 유효 반응 면적을 늘이기 어렵다.

또한, 종래의 가열 장치는 서머스탯과 온도 퓨즈를 열원 근처에 장착해야 하므로 가열 장치의 구조가 복잡해진다.

종래의 전기 온수기는 또한 가열기의 표면에 스케일이 끼게 되므로 정상적인 가열 작동으로도 스케일이 침착된 전기 가열기 부분에 단절이 생긴다.

본 발명에 따른 가열 장치는 맴돌이 전류가 흐르는 전기적인 폐회로를 적어도 일부분이 형성하고 있는 컨덕터를 구비하는 가열 소자와; 가열 소자를 수용하기 위한 컨테이너와; 가열 소자를 유도 가열시키기 위한 자기장 유도부와; 그리고 고주파력을 자기장 유도부에 공급하기 위한 고주파력 공급 장치를 포함한다. 가열 소자는 자기장 유도부가 발생한 AC 자기장에 의해 유도 가열된다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 소자의 컨덕터가 맴돌이 전류가 폐회로를 따라 흐르게 하는 기전력을 발생시키기에 적당한 전체 두께를 갖는다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 소자의 컨덕터가 외주연상이나 나선상으로 감겨져 있다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 소자가 집중 배열된 복수개의 비자성 금속체를 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 장치가 적어도 한 개의 비자성 금속체와, 상기 적어도 한 개의 비자성 금속체 내부에 형성된 적어도 한 개의 자성 금속체를 포함하고, 금속체가 집중 배열되어 있다.

발명의 일 실시예에 있어서, 집중 배열된 복수개의 가열 소자를 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 소자의 컨덕터가 파형으로 가공된다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치된 흡착제를 추가로 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치된 수분 흡착 물질을 추가로 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치되고 보습성이 큰 물질을 추가로 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터 상에 촉매를 추가로 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 홀을 구비한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 유체를 컨덕터의 한 표면으로부터 다른 표면으로 전달하기 위하여 홀의 근처에 날개를 구비한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 다공성이다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 유체로 하여금 열교환이 이루어지는 컨테이너의 일부를 통과하도록 한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 가열 소자의 온도가 소정의 온도에 이르렀을 때 접속이 끊어지는 폐회로를 가열 소자에 구비한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 온도에 따라 변화하는 저항을 갖는 물질로 이루어진다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터가 온도에 따라서 소정의 형상을 기억하고 상기 소정의 형상으로 되돌아가는 물질로 이루어진다.

발명의 일 실시예에 있어서, 컨덕터의 형상 변화를 제한하기 위한 스프링을 추가로 포함한다.

발명의 일 실시예에 있어서, 자기장 유도부가 컨테이너의 외표면에 형성된 코일을 포함하고, 상기 코일의 단위 길이당 권취수가 코일의 중심 영역보다 일단 근처의 영역에서 더 많다.

발명의 일 실시예에 있어서, 자기장 유도부가 양끝이 컨테이너의 외표면에 형성된 코일을 포함하고, 상기 코일의 단위 길이당 권취수가 코일의 일단 근처의 영역에서 나머지 단부 근처의 영역보다 더 많다.

그러므로, 본 발명은 효과적인 제어가 가능하고, 열교환 면적을 충분히 넓혀서 균일한 가열을 수행함으로써 열효율이 높은 가열 장치를 제공하는 이점이 있다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 장점은 첨부된 도면을 참조하여 발명의 상세한 설명을 통하여 명확히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 가열 장치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2a, 2b 및 2c는 각각 도 1에 나타낸 가열 장치에 사용할 수 있는 가열 소자의 상면도, 측면도 및 투시도.

도 3은 도 1에 나타낸 가열 장치에 사용할 수 있는 가열 소자의 변형예를 나타낸 개략도.

도 4a, 4b 및 4c는 도 1에 나타낸 가열 장치에 사용되는 가열 소자의 변형예를 나타낸 상면도.

도 5는 도 1에 나타낸 가열 장치의 변형예를 나타낸 개략도.

도 6a 와 6b는 각각 본 발명에 따른 제 2 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 상면도와 측면도.

도 7a와 7b는 각각 본 발명에 따른 제 3 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 상면도와 측면도.

도 8은 제 3 실시예에 따른 가열 장치 내에서 자속(magnetic flux)의 분포를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 따른 제 4 실시예에서 가열 장치에 포함된 복수개의 가열 소자를 나타낸 평면도.

도 10은 본 발명에 따른 제 5 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 11은 본 발명에 따른 제 6 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 12는 온도 상승과 금속 피복관 소자로부터 활성탄의 거리와의 관계를 나타낸 도면.

도 13은 본 발명에 따른 제 7 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 14는 본 발명에 따른 제 8 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 15는 본 발명에 따른 제 9 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 16a는 본 발명에 따른 제 10 실시예에서 가열 장치의 가열 소자의 컨덕터를 확대하여 나타낸 도면.

도 16b는 제 10 실시예에서 가열 소자와 가열 소자의 유도 코일을 나타낸 개략도.

도 16c는 도 16b에 도시된 가열 소자의 부분 확대도.

도 17은 본 발명에 따른 제 11 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 18a는 본 발명에 따른 제 12 실시예에서 가열 장치를 나타낸 개략도.

도 18b는 본 발명에 따른 제 12 실시예의 변형예에서 가열 장치를 나타낸 개략도.

도 19는 본 발명에 따른 제 13 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 20은 본 발명에 따른 제 14 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 21은 도 20에 도시된 가열 소자의 컨덕터의 저항 특성을 나타내는 그래프.

도 22는 본 발명에 따른 제 15 실시예에서 가열 장치의 가열 소자를 나타낸 투시도.

도 23a와 23b는 도 22에 도시한 서로 다른 상태에 놓인 가열 소자를 나타낸 평면도.

도 24a와 도 24b는 본 발명에 따른 제 16 실시예에서 가열 장치를 나타낸 부분 개략도.

도 25는 본 발명에 따른 제 17 실시예에서 가열 장치를 나타낸 개략도.

도 26은 본 발명에 따른 제 18 실시예에서 가열 장치를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 가열 장치 101 :가열 소자

102 :유도 가열 코일 103 : 고주파력 공급 장치

104 : 유체 전달 장치 105 : 컨테이너

이후, 첨부된 도면을 참조하여 나타낸 실시예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 가열 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 가열 장치(1)는 예를 들면 금속으로 이루어진 컨덕터를 구비한 가열 소자(101)를 포함한다. 적어도 컨덕터의 일부는 전기적인 폐회로를 형성하고, 맴돌이 전류가 이 폐회로를 따라 흐른다. 가열 장치(1)는 가열 소자(101)를 유도 가열시키기 위한 유도 가열 코일(102)과, 유도 가열 코일(102)에 고주파력을 공급하기 위한 고주파력 공급 장치(103)와, 가스, 액체 또는 입자들과 같은 유체를 가열 소자(102)로 전달하기 위한 유체 전달 장치(104)와, 그리고 가열 소자(101)를 수용하기 위한 컨테이너(105)를 추가로 포함한다.

예를 들어, 가열 소자(101) 내의 컨덕터는 스테인레스 강철판으로 이루어지고, 고주파력 공급 장치(103)는 인버터 회로를 포함하고, 유체 전달 장치(104)는 펌프나 팬을 포함한다.

가열 장치(1)는 다음 방법에 따라 작동한다.

사용자가 조작하여 가열이 시작되면, 유체 전달 장치(104)가 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 유체는 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101) 근처를 흐르고 컨테이너(105)로부터 방출된다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 고주파 AC 자기장은 가열 소자(101)의 컨덕터 내에서 맴돌이 전류를 발생시킨다. 주울 열이 컨테이너(105) 내의 유체에 전달된다. 이 때, 가열 소자(101)가 유체에 묻혀 있으므로 정상 상태에서 열 효율은 100%가 된다.

도 2a, 2b 및 2c는 가열 소자(101)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 가열 소자(101)는 외주연 방향으로 감겨져 원통형을 하고 있는 스테인레스 강철판(201)과, 스테인레스 강철판(201)의 양단을 서로 연결 시키기 위한 커넥터(202)를 포함한다. 스테인레스 강철판(201)과 커넥터(202)가 전기적인 폐회로를 형성하므로, 균일한 맴돌이 전류가 도 2c의 화살표(E)로 나타낸 외주연 방향으로 스테인레스 강철판(201) 내에서 흐른다. 그 결과, 스테인레스 강철판(201)은 열을 균일하게 발생한다. 스테인레스 강철판(201)의 중첩부분 사이의 거리를 감소시킨 경우, 열원으로서 가열 소자(101)는 단위 부피당 열교환 면적이 증가하여 열을 보다 균일하게 발생시킬 수 있다.

다음으로, 가열 소자(101)의 컨덕터(이 실시예에서는 스테인레스 강철판(201))를 설명하고자 한다.

유도 가열에 의해 발생한 자기장은 스킨 효과라고 일컫는 현상 때문에 맴돌이 전류가 흐르는 컨덕터의 표면에 집중된다. 자기장이 표면(e: 자연 로그)의 자기장에 대하여 (1-1/e)인 스킨 깊이(6)를 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다:

ρ = (2ρ/(ω·μ)^1/2

여기서, ρ는 부피 저항을 나타내고, ω는 각주파수, μ는 자기 투과도이다.

자기장이 컨덕터를 통과할 때에만 맴돌이 전류가 유도 가열을 수행하도록 하는 기전력이 발생한다. 그러므로, 스킨 깊이는 유도 가열 수행의 기준이 된다.

따라서, 스테인레스 강철판(201)의 중첩 부분의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 함으로써 자기장을 효과적으로 이용하면 스테인레스 강철판(201)의 중첩 부분 각각에서 맴돌이 전류가 발생된다. 상기에서, 전체 두께는 도 2a의 방향 r로 나타낸 컨덕터의 중첩 부분의 두께의 합을 말한다.

예를 들어, 두께가 0.3 mm인 비자성 스테인레스 강철판이 컨덕터로 사용되면, 고주파 AC 자기 유체의 20 kHz의 주파수 근처에서 스킨 깊이가 약 3 mm가 된다. 그러므로, 스테인레스 강철판의 권취수가 약 10에 이르는 것이다.

이 예에서, 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루고 있으므로 적당한 두께를 갖고 양단이 커넥터(202)에 의해 서로 연결된 스테인레스 강철판(201)은 가열 소자(101) 내에서 전기적인 폐회로를 형성한다. 그러므로, 스테인레스 강철판(201)이 흔히 사용되고 있는 비자성 스테인레스 강철판으로 이루어져 있다 하더라도 가열 소자(101) 내에 충분히 크고 균일한 맴돌이 전류가 흐르게 된다.

도 3은 가열 소자(101)의 또다른 예를 나타낸 것이다. 가열 소자(101)는 나선상으로 감겨진 스테인레스 강철선(301)과, 스테인레스 강철선(301)의 양단을 서로 접속시키기 위한 커넥터(302)를 포함한다. 스테인레스 강철선(301)과 커넥터(302)는 전기적인 폐회로를 형성한다. 가열 소자(101)가 일정 길이의 원통형 솔레노이드로 에워싸여 있는 경우, 축방향으로 솔레노이드의 자속 밀도는 솔레노이드의 개구부 근처에는 낮고 솔레노이드 중심 근처에는 높게 분포된다. 그러나, 이 예에서 스테인레스 강철선(301)의 양단이 커넥터(302)에 의해 양단이 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 가지 유속 밀도가 가열 소자(101)의 축방향으로 불균일하게 분포되어 있다 하여도 전류량은 균일하고 발생되는 열량도 가열 소자(101) 전체에 대하여 균일하다.

상기에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 실시예의 가열 장치(1)는 단위 부피당 열교환 면적이 충분히 크므로 유체를 균일하게 가열시킬 수 있다. 가열 소자(101)의 부피가 상대적으로 작다고 해도, 액체를 끓는점에 가까운 온도로 가열시킬 수 있고 열교환 효율도 높다.

제 1 실시예에서, 가열 소자(101)의 컨덕터가 스테인레스 강철로 이루어져 있다. 컨덕터는 맴돌이 전류를 발생하는 물질이라면 어떠한 물질로 만들어져 있어도 무방하다. 제 1 실시예에서는 컨덕터가 단면적이 원형이 되도록 외주연 또는 나선상으로 감겨져 있지만, 사각형(도 4a)이나 다각형(도 4b) 또는 타원형(도 4c)의 단면적을 갖도록 외주연 또는 나선상으로 감길 수도 있다. 가열 소자(101)의 전체 모양은 가열 소자(101)의 일부가 폐회로를 형성하는 한 어떠한 형태라도 무방하다.

제 1 실시예에서, 유도 가열 코일(102)(도 1)이 가열 소자(101)의 외부에 위치한다. 대신에, 유도 가열 코일(102)을 가열 소자(101)의 내부나 상·하측에 위치시킬 수도 있다.

가열되는 유체는 물이나 오일과 같은 액체이거나 기체일 수 있다. 이 점은 다음에 이어지는 실시예들에도 적용된다.

(실시예 2)

도 6a 와 6B는 각각 본 발명에 따른 제 2 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(601)를 나타낸 상면도와 측면도이다. 가열 소자(601)는 비자성 스테인레스 강철로 이루어지고 집중 배열된 복수개의 원통판(601a)을 포함한다. 복수개의 원통판(601a)은 폐회로를 이루는 컨덕터들이다.

제 2 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 6a 와 도 6B에 나타낸 가열 소자(601)로 대체한 것이다.

제 2 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(601) 내의 원통판(601a) 각각에서 발생되고, 원통판(601a)에서 맴돌이 전류와 전기 저항이 주울 열을 발생한다.

제 1 실시예에서 설명한 바와 같은 이유 때문에, 도 6a 의 방향 r을 따라 원통판(601a)의 전체 두께가 스킨 깊이 δ보다 충분히 작으면, 각 원통판(601a)이 효율적으로 열을 발생하여 가열 소자(601) 내의 열 발생 분포가 균일해진다. 원통판(601a)의 수를 증가시켜서 열교환 면적을 넓힐 수 있다.

제 2 실시예에서, 복수개의 원통형 비자성 스테인레스 강철판(601a)이 집중적으로 배열되어 있는 단순한 형태의 구조를 이루므로 단위 부피당 열교환 면적이 커진다. 이 실시예에서, 액체를 끓는점에 가까운 온도로 가열시킬 수 있고 열교환 효율이 높은 가열 장치를 비교적 낮은 비용으로 제작할 수 있다.

컨덕터는 스테인레스 강철 대신에 다른 비자성 물질로 형성시킬 수 있다.

원통판(601a)의 두께가 최외곽 판으로부터 최내각 판으로 갈수록 줄어드는 경우, 내측판의 단면적이 외측판의 단면적보다 작다. 따라서, 내측판에서 발생되는 열량이 증가된다. 이렇게 하여 내측판의 자기 밀도가 낮아서 생기는 내측판의 열량 감소를 보상할 수 있다. 그러므로, 열 발생 분포가 보다 균일해진다.

(실시예 3)

도 7a와 7b는 각각 본 발명에 따른 제 3 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(701)를 나타낸 상면도와 측면도이다. 가열 소자(701)는 집중 배열된 복수개의 원통판(701a)(701b)(701c)(701d)을 포함한다. 상기 복수개의 원통판(701a-d)은 폐회로를 이루는 컨덕터들이다.

최내곽 원통판(701a)은 자기성 스테인레스 강철로 이루어지고, 다른 원통판(701b-d)들은 비자성 스테인레스 강철로 만들어져 있다.

제 3 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 7a와 도 7b에 나타낸 가열 소자(701)로 대체한 것이다.

제 3 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(701) 내의 원통판(701a-d) 각각에서 발생하고, 원통판(701a-d)에서 맴돌이 전류와 전기 저항이 주울 열을 발생한다.

제 1 실시예에서 설명한 바와 같은 이유 때문에, 도 6a 의 방향 r을 따라 원통판(701a-d)의 전체 두께가 스킨 깊이 δ보다 충분히 작으면, 각 원통판(701a-d)이 효율적으로 열을 발생하여 가열 소자(701) 내의 열 발생 분포가 균일해진다. 원통판(701a-d)의 수를 증가시켜서 열교환 면적을 넓힐 수 있다.

유도 가열 코일(102)에서 발생한 고주파수 자기장에 의해 가열 소자(701) 내에 흐르는 맴돌이 전류는 자기장의 변화를 막는 방향으로 흐른다. 따라서, 자기장이 많이 통과하는 부분에 보다 많은 맴돌이 전류가 발생한다. 자기성 스테인레스 강철의 자기 투과도(자기장이 통과하기 쉬운 정도를 나타냄.)는 비자성 스테인레스 강철의 약 100 배에 이른다. 그러므로, 자기성 스테인레스 강철로 이루어진 최내곽 원통판(701a)에는 다른 원통판보다 자기장이 쉽게 통과할 수 있고 보다 많은 맴돌이 전류가 발생된다.

유도 가열 코일(102)에서 발생한 자기장은 컨테이너(105)의 축방향과 나란하지 않다. 도 8에 간단히 나타낸 바와 같이, 자기장은 타원형이나 포물선 형태를 이룬다. 따라서, 자기장은 모든 원통판(701a-d)을 투과하여 모든 원통판이 열을 발생시킬 수 있도록 한다.

최내곽 원통판(701a)이 자기장이 통과하기 가장 쉽고 상기에서 설명한 바와 같이 맴돌이 전류가 발생하기가 쉽기 때문에 가열 소자(701)의 중심부의 온도가 다른 부위에 비하여 높아진다. 이와 같은 온도 차이는 오일과 같이 가열될 유체의 점도가 높은 경우 특히 효과적이다. 유체가 가열 소자(701)의 다른 부위보다 중앙에 빠르게 통과한다고 생각하면, 가열 소자(701)의 중심부의 온도를 다른 부위보다 더 높게하여 컨테이너(105)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

가열 소자(701)가 네 개의 원통판(701a-d)을 포함하지만 실시예에서 원통판의 수는 제한적이지 않다. 원통판은 내측판이 외측판에 비해 자기 투과도가 높아지는 경우라면 어떠한 물질로 이루어져 있어도 무방하다.

(실시예 4)

도 9는 본 발명에 따른 제 4 실시예에서 가열 장치에 포함된 복수개의 가열 소자(901)를 나타낸 평면도이다. 가열 소자(901)들은 컨테이너(105) 내에서 병렬로 배열되어 있다. 각각의 가열 소자(901)는 맴돌이 전류가 흐르는 전기적인 폐회로를 적어도 부분적으로 형성하는 구조를 가지고 있다. 제 1 내지 제 3 실시예에서 설명한 가열 소자들이 컨테이너(105) 내에 복수개가 수용될 수 있을 정도의 높이라면 제 1 내지 제 3 실시예의 어떠한 가열 소자라도 무방하다.

제 4 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 9에 나타낸 가열 소자(901)로 대체한 것이다.

제 4 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 각각의 가열 소자(901)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(901)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 각 가열 소자 내의 컨덕터의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

도 9에는 다섯 개의 가열 소자(901)가 형성되어 있지만, 가열 장치의 이용 목적에 따라 가열 소자(901)의 수를 더 많게 하거나 적게 하여 단위 면적당 발생하는 열량과 열교환 면적을 적당히 조절할 수 있다.

예를 들어, 물을 50 ℃까지의 온도로 데우는 경우에 가열 장치를 사용하여 샤워를 하기 위한 욕실이나 화장실에서 사용할 수 있는 온수를 마련할 수 있다. 이 경우, 가열 소자(901)의 수를 적게 하여 물의 사용 부피를 줄이고 온도 조절능을 향상시킬 수 있다. 그러므로, 사용하기 쉬운 가열 장치를 얻을 수 있다.

가열 장치가 물을 끓는점에 가까운 온도로 가열시키는 데에 사용하는 경우, 가열 소자(901)의 수를 많게 하여 열교환 면적을 크게 한다. 따라서, 물을 끓이지 않고도 안전하게 데울 수 있다. 더 높은 입력 전원을 수용할 수 있는 가열 장치를 구현하기 위해서는 가열 소자(901)의 수를 보다 증가시킨다.

가열 소자(901)는 적당한 경우 어떠한 모양이라도 무방하다. 복수개의 가열 소자(901)가 각기 다른 열량을 발생할 수 있다.

(실시예 5)

도 10은 본 발명에 따른 제 5 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(1001)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(1001)는 파형을 이루도록 처리되고 외주연 방향으로 감겨져 원통형을 이루는 금속재로 이루어진 컨덕터(1002)와, 컨덕터(1002)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(1004)와, 그리고 컨덕터(1002)의 중첩부분 사이에 개재된 절연판(1003)을 포함한다. 컨덕터(1002)와 커넥터(1004)는 폐회로를 형성한다.

제 5 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 10에 나타낸 가열 소자(1001)로 대체한 것이다.

제 5 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(1001)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(1001)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터(1002)의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제 5 실시예에서 이용되는 파형 컨덕터(1002)는 평판을 구부려서 형성한 컨덕터보다 단위 부피당 열교환 면적이 넓다. 그러므로, 열교환 효율이 보다 향상된다. 파형 컨덕터(1002)는 또한 절연판(1003)을 중간에 간단히 삽입하여 별도의 다른 장치를 구비하지 않고도 컨덕터(1002)의 중첩 부분 사이의 틈 b를 적당하게 유지한다.

또다른 형태로서, 복수개의 파형 컨덕터가 집중 배열되고 그 사이에 절연판을 삽입시킬 수 있다.

(실시예 6)

도 11은 본 발명에 따른 제 6 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2001)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2001)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2002)과, 스테인레스 강철판(2002)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2003)와, 그리고 스테인레스 강철판(2002)의 중첩부분 사이에 개재된 활성탄(1101)을 포함한다. 스테인레스 강철판(2002)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2003)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 6 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 11에 나타낸 가열 소자(2001)로 대체한 것이다.

제 6 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2001)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2001)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제 6 실시예에 따른 가열 장치를 물을 데우는 목적으로 이용할 수 있다. 물은 가열 소자(2001)를 통해 흐르고, 활성탄(1101)이 물에 함유된 트리할로메탄을 흡착한다. 그러나, 가열 소자(2001)를 통과하는 물의 총량이 증가할수록 활성탄(1101)의 흡착력(흡착 용량)이 급격히 떨어진다. 활성탄(1101)의 흡착력을 회복하기 위해서는, 통과한 물의 총량이 커질 때 활성탄(1101)을 가열한다. 이 때, 트리할로메탄은 증기와 함께 방출되고 활성탄(1101)의 흡착력이 회복된다. 이를 가열 회수라고 한다.

가열 회수는 활성탄(1101)이 지나치게 고온으로 가열되어 종래의 금속 피복관 소자 등을 사용할 때 화재의 위험이 있다는 점에서 문제가 있다. 예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같이 금속 피복관 소자(1201)가 활성탄 조각(1202) 가까이 있는 경우에 활성탄 조각(1201)이 가열되면, 활성탄 조각(1202)과 금속 피복관 소자(1201) 사이의 거리가 증가함에 따라 활성탄 조각(1202)의 내부 온도가 상승하는 데에 시간이 오래 걸린다. 그러므로, 금속 피복관 소자(1202)와 가까운 부위와 먼 부위 사이에는 활성탄 조각(1202)에서 큰 온도 차이가 발생한다. 활성탄 조각(1202)의 흡착력 회복에 걸리는 시간을 단축시키기 위해 금속 피복관 소자(1201)에 인가되는 파워를 증가시키면, 금속 피복관 소자(1201)와 접하고 있는 활성탄 조각(1202)의 부위만이 가열되고 이 부위의 온도가 활성탄 조각(1202)의 점화점까지 상승하게 된다.

그러나, 본 실시예에 따른 가열 장치에 있어서, 활성탄(1101)을 가열하기 위한 단위 부피당 가열 면적, 즉 활성탄(1101)과 가열 소자(2001)의 접촉 면적이 충분히 크므로 활성탄(1101) 전체를 균일하게 가열시킬 수 있다. 따라서, 활성탄(1101) 전체가 효율적으로 가열되어 활성탄(1101)의 온도를 점화점까지 올리지 않고도 흡착력이 회복된다.

본 실시예에 따른 가열 장치를 이용하여, 활성탄(1101)이 트리할로메탄을 연속적으로 제거할 수 있는 정수기를 구현할 수 있다.

본 실시예에서는 스테인레스 강철판(2002)이 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루지만, 스테인레스 강철판을 나선상으로 감거나 제 2 내지 제 5 실시예에 설명한 바와 같은 형태를 갖도록 형성시킬 수 있다. 활성탄(1101)의 흡착력을 회복시키기 위해 가열 방법을 사용함으로써 활성탄(1101)을 살균시킬 수도 있다.

(실시예 7)

도 13은 본 발명에 따른 제 7 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2201)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2201)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2202)과, 스테인레스 강철판(2202)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2203)와, 그리고 스테인레스 강철판(2202)의 중첩부분 사이에 개재된 제올라이트(1301)를 포함한다. 스테인레스 강철판(2202)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2203)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 7 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 13에 나타낸 가열 소자(2201)로 대체한 것이다.

제 7 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2201)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2201)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제 7 실시예에 따른 가열 장치는 공기를 데우는 목적으로 이용할 수 있다. 유체 공급 장치(104)는 공기를 컨테이너(105)에 공급한다. 제올라이트(1301)가 공기에 함유된 수분을 흡착하고 이같은 방식으로 건조된 공기가 컨테이너(105)로부터 배출된다. 그러므로 본 실시예에 따른 가열 장치를 공기 건조기로도 사용할 수 있다.

그러나, 제올라이트(1301)의 흡착력에는 제한이 있다. 제올라이트(1301)의 흡착력을 회복하기 위해서는, 가열 소자(2201)를 주기적으로 가열시킴으로써 제올라이트(1301)를 소정의 온도 수준으로 데워주어야 한다. 그러므로, 흡착된 수분이 증기로써 방출된다. 이것도 가열 회수라고 한다.

종래의 금속 피복관 소자 등으로 가열 회수를 수행하면 다음과 같은 문제가 발생한다. 제올라이트(1301)의 흡착력 회복에 걸리는 시간을 단축시키기 위해서 금속 피복관 소자에 인가되는 파워를 증가시키면, 제 6 실시예에서와 같이 제올라이트(1301) 중에서 금속 피복관 소자와 접하고 있는 부위만이 지나치게 높은 온도로 가열된다.

그러나, 본 실시예에 따른 가열 장치에 있어서, 제올라이트(1301)를 가열하기 위한 단위 부피당 가열 면적, 즉 제올라이트(1301)와 가열 소자(2201) 간의 접촉 면적이 충분히 크므로 제올라이트(1301) 전체를 균일하게 가열시킬 수 있다. 따라서, 제올라이트(1301) 전체가 효율적으로 가열되어 가열 소자(2201)와 접하고 있는 제올라이트(1301)의 온도를 지나치게 상승시키지 않고도 제올라이트(1301)의 흡착력을 회복시킬 수 있다.

본 실시예에서는 스테인레스 강철판(2202)이 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루지만, 스테인레스 강철판을 나선상으로 감거나 제 2 내지 제 5 실시예에 설명한 바와 같은 형태를 갖도록 형성시킬 수 있다.

(실시예 8)

도 14는 본 발명에 따른 제 8 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2301)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2301)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2302)과, 스테인레스 강철판(2302)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2303)와, 그리고 스테인레스 강철판(2302)의 중첩부분 사이에 개재되어 보습성이 비교적 높은 스폰지(1401)를 포함한다. 스테인레스 강철판(2302)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2303)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 8 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 14에 나타낸 가열 소자(2301)로 대체한 것이다.

제 8 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2301)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2301)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제 8 실시예에 따른 가열 장치를 물을 데우는 목적으로 이용할 수 있다. 유체 공급 장치(104)는 물을 소량의 단위로 컨테이너(105)에 공급한다. 스폰지(1401)는 물을 흡수하고 물이 스테인레스 강철판(2302)으로 흐르지 않도록 한다. 물이 열을 발생시키는 스테인레스 강철판(2302)에 닿으면, 물이 증발된다. 그러므로, 본 실시예에 따른 가열 장치를 증기 발생기로도 사용할 수 있다.

물이 스테인레스 강철판(2302)으로 직접 공급되는 경우, 물은 스테인레스 강철판(2302)의 표면에 물방울을 형성하고 물과 스테인레스 강철판(2302) 사이의 접촉 면적을 줄인다. 이와 같이 접촉 면적이 감소함으로써 증발 효율이 저하된다.

그러나, 본 실시예에서, 물은 스테인레스 강철판(2302)에 닿지만 스폰지(1401)에 흡수된다. 따라서, 물이 스테인레스 강철판(2302) 전체와 접하게 되어 증발 효율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 가열 장치는 물방울을 형성하지 않고도 증기를 단일 방향으로만 발생시키므로 휴대용 증기 발생기로 편리하게 사용할 수 있다.

상기에 설명한 바와 같이, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 보습성이 비교적 높은 물질이 삽입되고, 물질이 물을 함유하는 동안 가열 소자(2302)가 유도 가열 코일(102)(도 1)에 의해 가열되기 때문에, 가열 소자(2302)가 가리키는 일정한 방향으로 증기를 발생시킬 수 있다.

증기를 보다 더 가열시키면, 과열된 증기를 발생시킬 수 있다. 이 때, 증기를 보다 가열시키기 위하여 물을 가열 소자(2301)를 통과시키는 후속 단계에서 스폰지를 제외시킨 가열 소자를 이용한다.

(실시예 9)

도 15는 본 발명에 따른 제 9 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2401)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2401)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2402)과, 스테인레스 강철판(2402)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2403)와, 그리고 스테인레스 강철판(2402)의 표면에 위치한 백금 촉매(2404)를 포함한다. 스테인레스 강철판(2402)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2403)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 9 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 14에 나타낸 가열 소자(2401)로 대체한 것이다.

제 9 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2401)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2401)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 스킨 깊이보다 작게 하는 것이 바람직하다.

제 9 실시예에 따른 가열 장치를 다음과 같은 방법으로 이용할 수 있다. 먼저, 가열 소자(2401)를 가열하여 스테인레스 강철판(2402) 상의 백금 촉매(2404)를 활성화 온도로 가열시킨다. 이 상태에서, 유체 공급 장치(104)는 공기를 컨테이너(105)에 보낸다. 컨테이너(105) 내에서, 공기 중에 포함된 암모늄과 같은 냄새 성분을 산화시키고 스테인레스 강철판(2402)의 표면상에 있는 백금 촉매의 작용으로 분해한다.

종래의 금속 피복관 소자 등을 사용하여 백금 촉매(2404)를 작용시키면 다음과 같은 문제가 발생한다. 백금 촉매(2404)의 작용에 걸리는 시간을 단축하기 위하여 금속 피복관 소자에 인가되는 파워를 증가시키면, 촉매(2404)와 히터가 접하고 있는 영역의 온도가 지나치게 높아진다.

그러나, 본 실시예에 따른 가열 장치에 있어서, 백금 촉매(2404)와 공기가 접하는 면적이 충분히 크고 열발생 분포가 균일하기 때문에 부분 과열에 의한 촉매(2404)의 성능 저하 없이 냄새 제거 효과를 효율적으로 얻을 수 있다.

상기에 설명한 바와 같이, 가열 소자(2401)에 촉매(2404)를 구비함으로써 촉매(2404)가 효율적으로 가열된다.

(실시예 10)

도 16a는 본 발명에 따른 제 10 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2501)의 컨덕터를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 18b는 제 10 실시예에서 가열 소자(2501)와 유도 가열 코일(102)을 나타낸 개략도이고, 도 16c는 유체의 흐름을 나타내는 가열 소자(2501)의 부분 확대도이다.

도 16b에 나타낸 바와 같이, 가열 소자(2501)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 컨덕터(2502)와, 컨덕터(2502)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2503)를 포함한다. 컨덕터(2502)는 커넥터(2503)와 함께 폐회로를 형성한다.

도 16a에 나타낸 바와 같이, 컨덕터(2502)는 복수개의 날개(2502a)와 각각의 홀(2502b)를 구비한다.

제 10 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 16b에 나타낸 가열 소자(2501)로 대체한 것이다.

제 10 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2501)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2501)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 적당하게 설정해야 한다.

홀(2502b)과 날개(2502a) 때문에, 유체는 컨덕터(2502) 근처를 통과하는 동안 날개(2502a)에 의해 흐름이 안내되고 홀(2502b)을 통하여 컨덕터(2502)의 한 표면에서 다른 표면으로 흐른다.

결과적으로, 유체의 흐름이 복잡해지고 유체와 가열 소자(2501) 간의 열교환 표면이 보다 넓어진다. 따라서, 열교환 효율이 향상된다. 더구나, 흐름 외란 때문에 유체가 충분히 혼합되어 전체 온도가 균일해진다.

흐름을 외란시키기 위한 홀(2502b)의 구조는 어떠한 것이든 무방하다. 흐름이 외란되는 한, 한 개의 날개(2502a)와 한 개의 홀(2502b)을 제거할 수도 있다.

(실시예 11)

도 17은 본 발명에 따른 제 11 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(1701)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(1701)는 다공성의 발포성 금속 물질로 이루어진 실린더를 포함한다. 다공성의 발포성 금속 물질은 컨덕터로서 작용하고 폐회로를 형성한다.

제 11 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 17에 나타낸 가열 소자(1701)로 대체한 것이다.

제 11 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(1701)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(1701)에서 주울 열을 발생한다. 가열 소자(1701)의 두께를 조절하여 가열 소자(1701)의 컨덕터 부위의 전체 두께가 스킨 깊이와 거의 같도록 함으로써, 가열 소자(1701) 내에 맴돌이 전류의 흐름을 균일하게 하고 자기장을 효율적으로 이용한다.

가열 소자(1701)가 다공성의 발포성 물질로 이루어졌기 때문에 유체와의 열교환 면적이 커진다. 가열 소자(1701)에 형성된 많은 기공 때문에 유체 흐름에 외란이 형성되어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

가열 소자(1701)는 발포성 금속 물질을 단순히 절단하여 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 가열 장치로 물을 가열시키는 경우, 물이 가열 소자(1701)의표면상에 큰 물방울을 형성하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 그러므로, 물과 가열 소자(1701) 사이의 접촉 면적이 충분히 크게 유지된다. 따라서, 본 실시예에 따른 가열 장치를 증발 효율이 좋은 증기 발생기로서 사용할 수 있다.

(실시예 12)

도 18a는 본 발명에 따른 제 12 실시예에서 가열 장치(2)를 나타낸 개략도이다. 도 18a에 나타낸 바와 같이, 가열 장치(2)는 원통형 가열 소자(1801)와, 가열 소자(1801)를 수용하기 위한 원통형 컨테이너(1805)와, 그리고 컨테이너(1805) 중앙의 공간부에 위치한 정수장치(1806)를 포함한다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 가열 장치(2)는 유도 가열 코일(102)과, 고주파력 공급 장치(103)와, 그리고 유체 전달 장치(104)를 추가로 포함한다.

가열 소자(1801)의 경우, 원통형 구조이기만 한다면 앞선 실시예에서 설명한 어떠한 가열 소자라도 무방하다. 컨테이너(1805)는 정수장치(1806)를 수용할 수 있기만 한다면 어떠한 종류라도 상관 없다. 정수장치(1806)는 속이 빈 섬유막이나 활성탄으로 이루어진 일반적인 형태의 것이다.

가열 장치(2)는 다음과 같은 방법으로 작동된다.

먼저 정수장치(1806)가 정화시킨 물이 유체 전달 장치(104)로 흐른다. 물은 컨테이너(1805)로 보내져서 가열 소자(1801)에 의해 가열되고 컨테이너(1805)로부터 배출된다.

이와 같은 구조에서, 물은 항상 가열 소자(1801)의 중심이 아닌 가열 소자(1801)의 근처를 통과한다. 그러므로, 열교환 효율이 개선된다. 컨테이너(1805)의 공간부에 정수장치(1806)를 설치함으로써 사용 공간을 줄일 수 있다. 본 실시예에 따른 가열 장치(2)를 음료로 적합한 온수를 공급하기 위한 온수 공급기로서 이용할 수 있다.

도 18b는 본 발명에 따른 제 12 실시예의 변형예에서 가열 장치(3)를 나타낸 개략도이다. 가열 장치(3)는 컨테이너(1805)의 공간부에 정수장치(1806) 대신이 페라이트 같은 물질로 이루어진 강자성체(1807)를 포함한다.

이와 같은 구조에서, 유도 가열 코일(102) 내부에 위치한 강자성체(1807)는 가열 소자(1801)를 가로질러 자속 밀도를 높이므로 유도 기전력을 향상시킨다. 따라서, 유도 가열 코일(102) 내에 흐르는 전류나 유도 가열 코일(102)의 날개 수를 줄일 수 있다. 유도 가열 코일(102) 내에 흐르는 전류를 감소시킴으로써 고주파력 공급 장치(103)의 손실을 줄일 수 있다. 유도 가열 코일(102)의 날개 수를 줄이면 유도 가열 코일(102)의 저항이 줄어들므로 유도 가열 코일(102)의 주울 열에 의한 손실을 막을 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 유체가 열교환에 이용되지 않는 부위로 흐르는 것을 막기 위한 구조를 갖는 컨테이너를 사용하여 열교환 효율을 개선할 수 있다. 또한, 정수나 열교환 효율의 개선을 위하여 자유 공간을 활용할 수 있다.

(실시예 13)

도 19는 본 발명에 따른 제 13 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2601)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2601)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2602)과, 스테인레스 강철판(2602)의 양단을 접속시키기 위한 온도 퓨즈로 이루어진 커넥터(2603)를 포함한다. 스테인레스 강철판(2602)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2603)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 13 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 19에 나타낸 가열 소자(2601)로 대체한 것이다.

제 13 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2601)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2601)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 적당하게 조절하는 것이 바람직하다.

제 13 실시예에 따른 가열 장치를 다음과 같은 방법으로 이용할 수 있다. 먼저, 물이 유체 전달 장치(104)로부터 공급되어 가열 소자(2601)에 의해 가열된다. 물이 컨테이너(105)로 공급되지 않는 경우에는, 가열 소자(2601)의 온도가 지나치게 높아진다. 컨테이너(105)가 저항을 받는 온도가 비교적 낮을 때에는, 컨테이너(105)가 저하된다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서, 온도 퓨즈로 이루어진 커넥터(2603)의 용융점을 조절하여 커넥터(2603)의 온도를 컨테이너(105)의 용융점보다 낮은 소정의 온도 수준이 될 때 커넥터(2603)가 녹아서 접속이 끊어지도록 한다. 이렇게 조절함으로써, 가열 소자(2601)의 온도가 컨테이너(105)의 용융점보다 높아지기 전에 커넥터(2603)가 접속이 끊어지므로 스테인레스 강철판(2601)과 커넥터(2603)로 형성된 폐회로를 열어서 가열 소자(2601) 내의 맴돌이 전류의 흐름을 중단시킬 수 있다. 이것은 유체 없이 컨테이너를 가열시켜서 발생하는 비정상적인 온도 상승을 안전하게 방지할 수 있는 효과를 가져온다.

이와 같은 구조에서, 온도 퓨즈로 이루어진 커넥터(2603)는 가열 소자(2601)의 온도가 지나치게 높아질 때 가열 소자(2601)의 가열 동작을 중단시키는 안전 장치로서 역할을 한다.

이러한 안정 장치는 온도가 지나치게 높을 때 폐회로를 열기 위한 바이메탈로도 구현시킬 수 있다.

(실시예 14)

도 20은 본 발명에 따른 제 14 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2701)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2701)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 스테인레스 강철판(2702)과, 스테인레스 강철판(2702)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2703)를 포함한다. 스테인레스 강철판(2702)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2703)와 함께 폐회로를 형성한다. 컨덕터는 양성적 특성 저항 변화 금속판(하기에 설명됨)으로 이루어진다.

제 14 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 20에 나타낸 가열 소자(2701)로 대체한 것이다.

제 14 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2701)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2701)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 적당하게 조절하는 것이 바람직하다.

컨덕터로서 사용되는 양성적 특성 저항 변화 금속판은 도 21에 나타낸 바와 같이 온도에 따라 변화하는 저항을 갖는다. 저항이 급격히 변화하는 큐리점을 원하는 온도(예: 95 ℃)로 조절할 수 있다.

이같은 상태에서, 가열 소자(2701)의 온도가 95 ℃에 이르면, 커넥터(2703)의 저항이 급격하게 높아져서 스테인레스 강철판(2702)과 커넥터(2703)로 형성된 폐회로 내부 맴돌이 전류의 흐름이 어려워진다. 맴돌이 전류량이 감소하면, 가열 소자(2701)의 온도가 떨어지고 커넥터(2703)의 저항이 이전의 수준으로 되돌아가서 폐회로 내의 맴돌이 전류 흐름을 쉽게 한다. 그러므로 가열 작동을 회복할 수 있다.

이러한 방식에 있어서, 커넥터(2703)는 가열 소자(2701)의 온도를 자동적으로 조절한다.

(실시예 15)

도 22는 본 발명에 따른 제 15 실시예에서 가열 장치의 가열 소자(2801)를 나타낸 투시도이다. 가열 소자(2801)는 외주연 방향으로 감겨져서 원통형을 이루는 형상 기억 합금판(2802)과, 형상 기억 합금판(2802)의 양단을 접속시키기 위한 유연성 커넥터(2803)를 포함한다. 유연성 커넥터(2803)는 형상을 자유롭게 변형시킬 수 있다. 형상 기억 합금판(2802)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2803)와 함께 폐회로를 형성한다.

제 15 실시예의 가열 장치는 도 1에 도시한 구조와 같으나, 컨테이너(105) 내의 가열 소자(101)를 도 22에 나타낸 가열 소자(2801)로 대체한 것이다.

제 15 실시예의 가열 장치는 다음과 같은 방법으로 작동한다.

유체 전달 장치(104)는 유체를 컨테이너(105)로 공급한다. 이와 함께, 고주파력 공급 장치(103)는 고주파력을 유도 가열 코일(102)에 공급하여 고주파 AC 자기장을 유도 가열 코일(102)로부터 발생시킨다. 그러면, 맴돌이 전류가 가열 소자(2801)에서 발생되고, 맴돌이 전류와 전기 저항이 가열 소자(2801)에서 주울 열을 발생한다. 자기장을 최대한 효율적으로 이용하기 위해서는, 컨덕터의 전체 두께를 적당하게 조절하는 것이 바람직하다.

형상 기억 합금판(2802)은 소정의 온도(예: 95 ℃)까지는 도 23a에 나타낸 모양을 하고 있다. 즉, 형상 기억 합금판(2802)이 컨테이너(105)가 허용하는 최대한의 정도로 확장되어 있다. 소정의 온도 이상에서 형상 기억 합금판(2802)은 도 23b에 도시한 바와 같이 축소된다.

도 23a의 상태에서, 형상 기억 합금판(2802)은 유도 가열 코일(102)이 발생한 고주파 AC 자기장에 의해 충분히 가열된다. 형상 기억 합금판(2801)의 온도가 95 ℃에 이르면 도 23b에 나타낸 형상으로 변형된다. 이 때, 형상 기억 합금판(2802)은 유도 가열 코일(102)로부터 더 멀리 이격되어 합금판(2802)과 코일(102) 간의 자성 결합이 저하된다. 그러므로, 형성 기억 합금판(2802) 내에 흐르는 맴돌이 전류량이 감소되어 형성 기억 합금판(2802)의 가열이 중단된다. 형상 기억 합금판(2802)의 온도가 일정 시간 후에 95 ℃ 이하로 떨어지면, 형상 기억 합금판(2802)은 도 23a의 모양으로 복귀하여 열 발생을 재개한다. 이렇게 하여 온도를 자동적으로 조절할 수 있다.

제 15 실시예에 따른 가열 장치를 수돗물 등을 가열하는 목적으로 사용하는 경우, 탄산 칼슘의 용해도가 온도 상승에 따라 낮아지므로 수돗물에 함유된 탄산칼슘이 침전되어 가열 소자(2801)의 컨덕터 표면에 붙을 염려가 있다. 이렇게 침착된 탄산칼슘을 스케일이라고 한다. 가열 소자의 표면이 스케일로 덮이면 열교환이 중단된다.

그러나 본 실시예에서는 형상 기억 합금(2802)이 도 23a의 모양과 도 23b의 모양 사이에서 각각 변화하므로, 이와 같은 형상 변화로 인한 기계적인 힘을 탄산칼슘의 침착을 막고 컨덕터에 붙은 탄산칼슘을 벗겨낸다.

상기에서 설명한 바와 같이, 온도를 자동으로 조절하기 위하여 가열 소자(2802)에 형상 기억 합금을 이용함으로써 스케일의 침착을 막을 수 있고 별도의 장치 없이도 침착된 스케일을 제거할 수 있게 된다.

(실시예 16)

도 24a와 도 24b는 본 발명에 따른 제 16 실시예에서 서로 다른 상태에 있는 가열 장치(4)를 나타낸 부분 개략도이다. 가열 장치(4)는 가열 소자(2901)와, 코일 스프링(2906)과, 가열 소자(2901)와 코일 스프링(2906)을 수용하기 위한 컨테이너(105)와, 그리고 가열 소자(2901)와 코일 스프링(2906) 사이에 삽입된 평판(2907)을 포함한다. 또한, 가열 장치(4)는 유도 가열 코일(102)과, 유도 가열 코일(102)에 고주파력을 공급하기 위한 고주파력 공급 장치(도시되어 있지 않음.)와, 그리고 유체를 가열 소자(2901)로 전달하기 위한 유체 전달 장치(도시되어 있지 않음.)를 추가로 포함한다. 코일 스프링(2906)은 평판(2907)을 통하여 가열 소자(2901)를 일정하게 누른다.

가열 소자(2901)는 나선상 감겨져 있는 형상 기억 합금(2902)과, 형상 기억 합금(2902)의 양단을 접속시키기 위한 커넥터(2903)를 포함한다. 형상 기억 합금(2902)은 컨덕터로서 작용을 하고, 커넥터(2903)와 함께 폐회로를 형성한다.

형상 기억 합금(2902)은 도 24a에 나타낸 바와 같이 소정의 온도(예: 95 ℃) 이하에서 수축되어 전체적으로 유도 가열 코일(102) 내부 중앙에 위치하게 된다. 형상 기억 합금(2902)은 도 24b에 나타낸 형상을 기억하여 온도가 95 ℃에 이르면 이 형상으로 확장된다. 이 때, 형상 기억 합금(2902)과 코일 스프링(2906)의 탄성력이 서로 균형 상태를 이루면서 형상 기억 합금(2902)의 형상이 안정화된다. 이 상태에서, 형상 기억 합금(2902)의 일부가 유도 가열 코일(102)에 의해 덮이게 된다.

도 24a의 상태에서, 형상 기억 합금(2902)은 유도 가열 코일(102)이 발생한 고주파 AC 자기장에 의해 충분히 가열된다. 형상 기억 합금(2902)의 온도가 95 ℃에 이르면 형상 기억 합금(2902)은 도 24b에 나타낸 형상으로 변형된다. 이 때, 형상 기억 합금(2902)의 일부가 유도 가열 코일(102)에 의해 덮이지 않게 되므로 이 부분에서 유도 기전력이 발생하지 않는다. 따라서, 형상 기억 합금(2902) 내에 흐르는 맴돌이 전류량이 감소하여 형상 기억 합금(2902)이 생성하는 열량이 줄어든다. 그러므로, 형상 기억 합금(2902)의 온도가 떨어진다. 형상 기억 합금(2902)의 온도가 95 ℃ 이하로 낮아지면, 형상 기억 합금(2902)은 도 24a의 모양으로 복귀하고 열 발생량이 증가한다. 이렇게 하여 온도를 자동적으로 조절할 수 있다.

제 16 실시예에 따른 가열 장치를 수돗물 등을 가열하는 목적으로 사용하는 경우, 상기에 설명한 이유에 의해 스케일이 형성되어 열교환을 방해한다. 그러나 본 실시예에서는 형상 기억 합금(2902)이 반복적으로 형상을 바꾸므로 스케일을 이루는 탄산칼슘의 침착이 방지되고 컨덕터에 붙은 탄산칼슘도 제거된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 온도를 자동으로 조절하기 위하여 가열 소자(2902)에 형상 기억 합금을 이용함으로써 스케일의 침착을 막을 수 있고 별도의 장치 없이도 침착된 스케일을 제거할 수 있게 된다.

(실시예 17)

도 25는 본 발명에 따른 제 17 실시예에서 가열 장치(5)를 나타낸 개략도이다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 가열 장치(5)는 두 개의 외부 영역(3001a)과 한 개의 내부 영역(3001b)을 갖는 유도 가열 코일(3001)을 포함한다.

단위 길이당 외부 영역(3001a)의 권취수는 단위 길이당 내부 영역(3001b)의 권취수보다 많다.

양단 사이에 균일하게 감겨진 일정 길이의 원통형 솔레노이드를 유도 가열 코일(3001)에 사용하는 경우, 원통형 솔레노이드의 축을 따라 발생하는 자속 밀도가 솔레노이드의 개구부 근처에는 낮고 솔레노이드 중심 근처에는 높다. 그러므로, 자속 밀도가 가열 소자(101)의 양단에는 낮고 그 중앙부에는 높다. 이와 같은 경우에는 열 분포가 불균일해진다.

이러한 불편함을 방지하기 위하여, 외부 영역(3001a) 각각의 권취수를 내부 영역(3001b)의 권취수보다 많게 한다. 따라서, 유도 가열 코일(3001) 전체에서 자속 밀도가 균일해진다. 그러므로, 가열 소자(101) 전체의 자속 밀도도 균일해지고 열 발생이 균일하게 이루어진다.

(실시예 18)

도 26은 본 발명에 따른 제 18 실시예에서 가열 장치(6)를 나타낸 개략도이다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 가열 장치(6)는 컨테이너(105)의 유체 흡입구(105a)에 근접하게 형성된 제 1 영역(3101a)과, 유체 흡입구(105a)에서 약간 이격되어 형성된 제 2 영역(3101b)과, 그리고 유체 흡입구(105a)에서 가장 멀리 떨어진 제 3 영역(3101c)을 포함한다.

유체 흡입구(105a)에 근접하게 형성된 제 1 영역(3101a)의 단위 길이당 권취수가 가장 많고, 유체 흡입구(105a)에서 가장 멀리 떨어진 제 3 영역(3101c)의 단위 길이당 권취수는 가장 작다.

고주파 AC 자기장의 세기는 유도 가열 코일의 권취수와 전류량에 의해 결정된다. 본 실시예에서는 유체 흡입구(105a)에 가장 근접한 코일의 단위 길이당 권취수가 가장 많으므로, 이 영역에서의 자속 밀도가 가장 크고 가열 소자(101)가 발생하는 열량도 가장 많다.

제 18 실시예에 따른 가열 장치를 수돗물 등을 가열하는 목적으로 사용하는 경우, 상기에 설명한 바와 같이 온도가 높아질 수록 탄산칼슘의 용해도가 증가하므로 온도가 상승함에 따라 스케일의 형성이 쉬워진다. 물과 가열 소자(101) 간의 온도차가 증가할수록 두 가지 다른 온도에서 탄산칼슘의 용해도 차이가 커져서 가열 소자(101) 표면에 더 많은 스케일이 형성된다.

유체와 가열 소자(101) 간에 열교환이 이루어지는 경우, 열교환 표면상의 파워 밀도가 감소할수록 유체와 가열 소자(101)간의 온도차가 줄어든다.

따라서, 가열 소자(101)의 파워 밀도를 낮추어서 열발생량을 줄이면 수온을 비교적 높게 하면 스케일의 발생이 억제된다.

본 실시예에 따른 가열 장치(6)에 있어서, 컨테이너(105)의 유체 흡입구(105a) 근처에 스케일 형성이 억제될 만큼 수온이 충분히 낮다. 이로써, 물과 가열 소자(101)간의 온도차가 증가한다. 따라서, 컨테이너(105)의 유체 흡입구(105a) 근처에는 유도 가열 코일(3101)의 단위 길이당 권취수를 증가시켜 물을 충분히 가열시킬 만큼 열발생량을 늘인다.

컨테이너(105)의 유체 흡입구(105a)로부터 이격된 영역에서, 수온은 비교적 높다. 그러므로, 물과 가열 소자(101)간의 온도차를 낮게 유지하여 스케일 형성을 억제하도록 물의 가열을 제한시켜야 한다. 이를 위하여, 컨테이너(105)의 유체 흡입구(105a)로부터 이격된 영역에서 유도 가열 코일(3101)의 단위 길이당 권취수는 나머지 부분보다 적다.

상기에 설명한 실시예들에 따른 가열 장치의 구조를 서로 결합시켜 형성할 수 있음에 주목해야 한다.

상기에 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고주파력이 고주파력 장치로부터 유도 가열 코일로 공급되고, 가열 소자가 유도 가열의 원리에 의해 가열된다. 가열 소자가 외주연 방향이나 나선상으로 감겨진 컨덕터를 포함하는 경우, 단위 부피당 열교환 면적이 넓어져서 가열이 균일하게 이루어진다. 가열 장치를 액체를 가열시키는 목적으로 사용하는 경우, 작은 부피의 가열 소자로도 액체의 온도가 끓는점에 가까운 온도로 상승하고 열교환 효율도 개선된다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자는 집중 배열된 비자성 금속체를 포함한다. 이와 같은 형태를 가진 가열 장치는 낮은 비용으로 비교적 용이하게 제작가능하다. 단위 부피당 열교환 면적이 넓어지므로 액체를 끓는점에 가까운 온도로 가열시킬 수 있다. 그러므로, 열교환 효율이 향상된다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자는 적어도 한 개의 비자성 금속체와, 적어도 한 개의 비자성 금속체 내부에 형성된 적어도 한 개의 자성 금속체를 포함한다. 이 경우, 가열 소자의 중앙부를 흐르는 액체의 온도가 가열 소자의 나머지 부분을 흐르는 액체의 온도보다 높아져서 가열 소자 전체의 온도 분포가 균일해진다.

본 발명의 일 실시예에서, 높이가 낮게 형성된 복수개의 가열 소자가 적층 방식으로 배열되어 있다. 이와 같은 구조에서, 가열 소자에 입력되는 힘과 가열 소자의 파워 밀도를 적당히 조절함으로써 가열 소자의 전체 길이를 비교적 낮은 비용으로 쉽게 변화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자의 컨덕터는 파형을 이루도록 가공된다. 이렇게 가공함으로써 가열 소자와 액체간의 접촉 면적을 넓히고 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 활성탄과 같은 흡착제가 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치한다. 유도 가열 코일로 가열 소자를 가열시키면, 흡착제에 의해 흡착된 트리할로메탄이 증기와 함께 방출된다. 그러므로, 흡착제의 트리할로메탄 흡착력이 회복된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제올라이트와 같이 물을 흡착하는 물질을 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치한다. 유도 가열 코일로 가열 소자를 가열시키면, 물이 흡착제에 의해 흡착되고 증발된다. 그러므로, 스폰지의 물 흡착력이 회복된다.

본 발명의 일 실시예에서, 보습성을 갖는 물질을 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치한다. 유도 가열 코일로 수분을 함유하는 가열 소자를 가열시키면, 가열 소자가 향한 방향으로 증기가 발생된다.

본 발명의 일 실시예에서, 균일하게 열을 발생시키는 가열 소자에 포함된 금속 컨덕터 상에 촉매를 가한다. 이 구조에서, 촉매는 균일하게 가열된다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자의 금속 컨덕터에는 홀이 형성된다. 이 구조에서, 유체의 흐름이 외란되어 열교환 효율이 개선된다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자의 금속 컨덕터가 홀과, 컨덕터의 한 표면에서 다른 표면으로 유체를 전달하기 위하여 홀 근처에 날개를 구비한다. 이 구조에서, 열교환 효율이 개선된다.

본 발명의 일 실시예에서, 컨테이너는 열교환이 이루어지지 않는 컨테이너 부분을 유체가 통과하는 것을 방지하는 구조를 갖는다. 이 구조에서, 열교환 효율이 개선되고 열교환이 이루어지지 않는 부분을 물의 정화나 가열 특성 향상에 이용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자가 소정의 온도에 이를 때 접속이 끊어지는 폐회로가 가열 소자에 구비된다. 가열 소자의 온도가 지나치게 높아지면, 가열 소자의 부품이 안전 장치로 작용하여 가열 소자가 다시 가열되는 것을 막는다.

본 발명의 일 실시예에서, 컨덕터가 온도에 따라 저항이 변화하는 물질로 이루어져 있다. 따라서, 컨덕터에 의해 온도가 자동적으로 조절된다.

본 발명의 일 실시예에서, 컨덕터가 형상 기억 합금으로 이루어져 있다. 따라서, 컨덕터에 의해 온도가 자동적으로 조절된다. 또한, 형상 기억 합금 표면에 스케일이 침착되는 것을 방지할 수 있고 형상 기억 합금 표면에 붙은 스케일을 별도의 장치 없이 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 가열 소자의 컨덕터가 형상 기억 합금으로 이루어져 있고, 가열 소자가 컨덕터의 형상 변화를 억제하기 위한 스프링을 포함한다. 이 구조에서, 온도가 자동적으로 조절된다. 또한, 형상 기억 합금 표면에 스케일이 침착되는 것을 방지할 수 있고 형상 기억 합금 표면에 붙은 스케일을 별도의 장치 없이 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 컨테이너의 바깥 표면에 형성된 코일의 단위 길이당 권취수가 코일의 일단 근처 영역이 중심 영역보다 더 많다. 따라서, 자속 밀도를 균일화시켜 가열 소자를 균일하게 가열시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 코일의 단위 길이당 권취수가 코일의 일단 근처 영역이 중심 영역보다 더 많다. 따라서, 고온의 물과 접하는 가열 소자의 영역에서 파워 밀도가 감소되어 스케일의 침착을 억제할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.

Claims

컨덕터와, 맴돌이 전류가 흐르는 전기적인 폐회로인 적어도 일부분을 가진 가열 소자와;

가열 소자를 수용하기 위한 컨테이너와;

가열 소자를 유도 가열시키기 위한 자기장 유도부와;

고주파전력을 자기장 유도부에 공급하기 위한 고주파 전력 공급 장치를 포함하고,

상기 가열 소자가 자기장 유도부에 의해 발생된 교류(AC) 자기장에 의해 유도 가열되는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자의 컨덕터는 맴돌이 전류가 폐회로를 따라 흐르게 하는 기전력을 발생시키기에 적합한 전체 두께를 갖는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자의 컨덕터는 원주형 및 나선형으로 감겨져 있는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자는 동심으로 배열된 복수개의 비자성 금속체를 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자는 적어도 한 개의 비자성 금속체와, 상기 적어도 한 개의 비자성 금속체 내부에 제공된 적어도 한 개의 자성 금속체를 포함하고, 금속체는 동심으로 배열된 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨테이너에 배열된 복수개의 가열 소자를 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자의 컨덕터는 파형상으로 가공된 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치된 흡착제를 부가적으로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치된 흡수재를 부가적으로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터의 중첩 부분 사이의 틈에 설치되는 보습성을 가진 재료를 부가적으로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터상에 촉매를 부가적으로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터는 구멍을 가지는 가열 장치.
제 12 항에 있어서, 컨덕터는 유체를 컨덕터의 한 표면으로부터 도체의 다른 표면으로 전달하기 위하여 구멍의 근처에 날개를 가지는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터는 다공성인 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터는 유체가 열교환이 이루어지는 컨테이너의 일부를 통과하도록 하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 가열 소자는 가열 소자가 소정의 온도에 이르렀을 때 접속이 끊어지는 폐회로를 가지는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터는 열에 따라 변화하는 저항을 갖는 재료로 형성되는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터는 온도에 따라서 소정의 형상을 기억하고 상기 소정의 형상으로 복원될 수 있는 재료로 형성되는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 컨덕터의 형상 변화를 제한하기 위한 스프링을 부가적으로 포함하는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 자기장 유도부는 컨테이너의 외면에 형성된 코일을 구비하고, 코일은 코일의 중심에서의 영역보다 코일의 단부 근처 영역에서 단위 길이당 더 많은 권취수를 가지는 가열 장치.
제 1 항에 있어서, 자기장 유도부는 양단부가 컨테이너의 외면에 형성된 코일을 구비하고, 코일은 코일의 다른 단부 근처 영역보다 코일의 일단부의 근처 영역에서 단위 길이당 더 많은 권취수를 가지는 가열 장치.