KR20000013021A - 전기 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직접 전기 난방이나 온수 난방 시스템의 문제점들을 해소하기위한 것이다. 전기로서 직접 피가열 물체를 가열하지 아니하고, 열전달 매체로서 유체(물, 또는 공기)를 사용하는 본 발명의 전기 히터는 밀폐된 내부 공간을 가진 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부 공간에 설치된 전기 발열체와, 상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고, 양단 출구가 상기 밀폐용기의 외부 공간과 연결되고, 표면적이 커지도록 코일 모양으로 형성되어 열 전달 매체를 통과시키는 파이프와, 상기 밀폐 용기 내부 공간과 상기 용기 외부 공간을 연결하도록 밀폐용기의 일부에 설치되 압력조절용 밸브와, 상기 밀폐용기의 내부 공간에 1기압 이하의 압력으로 존재하는 열전달용 기체를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 전기 가열 방법은 대기압 이하의 압력 상태로 밀폐되고 봉입가스가 충진된 밀폐공간 내에 열전달용 유체를 통과시키는 코일 형태의 파이프와 전기 발열체를 설치하고, 상기 밀폐공간 내에 설치된 전기 발열체를 발열시켜서, 상기 전기 발열체에서 발생된 열이 상기 봉입가스를 통하여 상기 파이프를 가열하여 파이프 내를 흐르는 열전달용 유체 가열하도록 한 방법이다.

Description

전기 히터

본 발명은 전기 히터에 관한 것으로서, 특히 열 전달 매체로 사용되는 기체를 가열할 때 열 손실을 최소화 할 수 있는 구조를 가진 전기 히터에 관한 것이다.

전력을 열에너지로 이용하는 일반적인 방법은 전기 발열선(니크롬선)등에서 발생되는 열을 직접 피가열물(요리하는 음식물, 목욕탕 샤워용 수돗물, 전기 가열 침대, 실내의 공기) 전도되게 하여 가열하는 방법과 발열선에서 발생되는 열을 중간 열 전달 매체에 가한 다음 이 열전달매체를 이용하는 피가열물을 가열하는 방식이 있다. 후자의 경우에는 전기보일러를 예로 들 수가 있는데, 이는 중간 열전달 매체로서 물을 이용하고 전기로서 물을 가열한 다음 이 가열된 물을 온돌이나 라디에이터에 보내어 희망하는 물체를 가열하는 방법을 사용하고 있다.

개인 주택 또는 건물의 난방을 위한 방법으로는 방바닥에 온수 파이프를 매설하여 난방용 온수를 공급하거나, 거실 등에 라디에이터를 설치하고 온수를 공급하여 거실의 공기를 따뜻하게 하는 등의 방법을 사용하고 있다.

또 침대 자체에 난방용 히터 기능을 가지게 하기 위하여 침대에 전기 히터를 설치하거나 온수 파이프를 설치하고 히팅용 온수를 공급하는 방법 등을 사용하고 있다.

온수를 열전달 매체로 사용하는 경우에는 온수의 누수로 인하여 파이프 설치를 다시 하여야 하는 등의 여러 가지 어려운 문제를 야기한다.

전기를 이용하여 가열하는 방식에서는 전기 기기에서 발생되는 전자파 때문에 인체가 나쁜 영향을 받기 때문에 건강을 해치는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 난방시스템이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 전기로서 직접 피가열 물체를 가열하지 아니하고, 열전달 매체로서 유체(물, 또는 공기)를 사용한다.

본 발명의 전기 히터는 밀폐된 내부 공간을 가진 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부 공간에 설치된 전기 발열체와, 상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고, 양단 출구가 상기 밀폐용기의 외부 공간과 연결되고, 표면적이 커지도록 코일 모양으로 형성되어 열 전달 매체를 통과시키는 파이프와, 상기 밀폐 용기 내부 공간과 상기 용기 외부 공간을 연결하도록 밀폐용기의 일부에 설치되 압력조절용 밸브와, 상기 밀폐용기의 내부 공간에 1기압 이하의 압력으로 존재하는 열전달용 기체를 포함하여 이루어진다.

밀페용기는 열절연체로 둘러싸인 원통형으로 형성하고, 파이프는 전기 발열체 주위를 나선형으로 둘러싸서 만든다.

열전달용 기체로는 공기를 사용하는 것이 좋으나 질소, 아르곤, 등 인체에 무해하고 열전도율이 좋은 가스를 사용하면 된다.

본 발명의 전기 가열 방법은 대기압 이하의 압력 상태로 밀폐되고 봉입가스가 충진된 밀폐공간 내에 열전달용 유체를 통과시키는 코일 형태의 파이프와 전기 발열체를 설치하고, 상기 밀폐공간 내에 설치된 전기 발열체를 발열시켜서, 상기 전기 발열체에서 발생된 열이 상기 봉입가스를 통하여 상기 파이프를 가열하여 파이프 내를 흐르는 열전달용 유체 가열하도록 한 방법이다.

도1은 본 발명의 전기 히터의 다면도.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도

도3은 도1의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10: 외피 12: 밀폐 용기 20: 파이프 코일

30: 전기 발열체 40: 밸브

이하, 첨부된 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.

본 발명은 열 전달 유체는 액체와 기체를 사용할 수가 있는데, 본 예에서는 기체를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 경우를 예로 들어 설명한다. 기체 중에서도 공기를 열 매체로 이용하면 매체가 누설이 되어도 인체에 전혀 해가 없고, 시스템에도 큰 영향을 미치지 아니하기 때문에 매우 편리하다.

본 발명의 전기 히터는 밀폐용기(12, 14) 내부에 전기 발열체(30)와 코일 형태의 파이프(20)를 포함하여 이루어진다.

밀폐용기(12,14)에는 내부 공간(19)과 외부 공간을 개폐하기 위한 압력 조절용 밸브(40)가 설치되고, 밀폐용기외부에는 열 절연을 위하여 단열재(15, 17)가 부착된다. 밀폐용기는 일 측이 막힌 원통(12)에 뚜껑(14)을 용접이나 패킹을 사이에 두고 볼트 조임 하여 만든다. 단열재는 발포폴리우레탄, 석면, 유리섬유, 등 기존에 알려진 것을 사용하면 되고, 원판형 단열재(17)은 강도가 있는 합성수지 제품으로 제작한 것이다. 이 원판형 단열재에는 파이프(20)의 인출력 라인이 관통하는 구멍과, 전선 연결 단자(32)들의 부착구멍들이 형성되어 있다. 밸브(40)은 체크 밸브나 코크 등을 사용할 수가 있다. 압력 조절용 밸브(40)는 상기 밀폐 용기 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 높으면 통로가 열리고, 상기 밀폐 용기 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 낮으면 통로가 닫히도록 작동하는 체크밸브를 사용하면 편리하다. 단열재(15)외부에는 전기 히터 전부를 커버하는 외피(10, 11)가 부착되어 있다. 이 외피는 원통(10)의 양측에 뚜껑(11)을 결합하여 만든다. 그리고 이 외피에는 건축물에 설치하기 편리하도록 하는 앵글(13)이 부착되어 있다.

전기 발열체(30)는 일반적인 전기히터를 사용하는데 시즈히터나 니크롬선을 사용하면 된다. 이 전기 발열체(30)는 외부 전원과 연결되는 전지 접속단자(32)에 전기 도선(34)으로 연결된다.

파이프(20)는 밀폐 용기 내부 공간(19)에 설치되면서 파이프 내부는 밀폐 용기 외부 공간과 연결되어 있고, 이 파이프는 전기 발열체 주위를 나선형으로 둘러싸서 만든다. 이 파이프의 일 측에는 펌프가 연결되어서 파이프내의 유체를 강제적으로 순환시키도록 한다. 여기에 사용되는 펌프는 공지된 여러 종류를 펌프를 사용할 수가 있다.

밀폐용기(12) 내부공간(19)은 대기압보다 낮은 기압 상태로 유지시키는데, 밸브에 연결된 진공 펌프로 내부 공간 공기를 뽑아낸 후 열전달용 기체를 봉입한다. 이 기체로는 공기를 사용하는 것이 좋으나 질소, 아르곤, 등 열전도율이 좋은 가스를 사용하면 된다.

이렇게 구성된 본 전기히터는 전기 발열체에서 발생되는 열을 파이프 내를 흐르는 유체에 전달한다.

본 발명의 전기 가열 방법은 이상 설명한 바와 같은 전기 히터를 사용하여 전력으로 연 전달용 유체를 가열하는 것으로서, 대기압 이하의 압력 상태로 밀폐되고 봉입가스가 충진된 밀폐공간 내에 열전달용 유체를 통과시키는 코일 형태의 파이프와 전기 발열체를 설치하고, 상기 밀폐공간 내에 설치된 전기 발열체를 발열시켜서, 상기 전기 발열체에서 발생된 열이 상기 봉입가스를 통하여 상기 파이프를 가열하여 파이프 내를 흐르는 열전달용 유체 가열하도록 한다.

밀페용기의 내부 공간 압력은 진공펌프를 이용하여 1기압 이하로 유지되게 하면 된다. 최초 사용시 진공 펌프를 사용하지 아니하여도 체크밸브의 기능에 의하여 1기압 이하로 된다. 즉 청구항 1에 있어서, 압력 조절용 밸브로서 체크 밸브를 사용하면 밀폐 용기 내부 온도 가 상승하여 압력이 증가되고, 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 높으면 체크 밸브가 열리어서 내부 공기가 외부로 방출되고, 히팅 작용이 중지되거나 발열량이 줄어들어서 온도가 내려가면 밀폐 용기 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 낮아지고, 그러면 체크 밸브가 닫혀서 외부 공기가 내부로 인입되지 아니한다. 따라서 밀페용기 내부 공간의 압력은 대기압보다 낮아지게 된다.

압력 조절용 밸브로서 체크 밸브가 아니 일반적인 밸브를 사용하거나 코크 등을 사용할 경우에는 진공 펌프로서 밀폐 용기 내부 압력을 줄인 후 밸브를 잠그거나, 전기 가열 작용을 최대로 하여 용기 내부 온도를 최대로 높인 후 내부 공기가 외부로 충분히 방출된 후에 밸브를 잠가서 내부 압력이 대기압보다 낮게 유지하면 된다. 그러나 실제 사용 시에는 대기압보다도 조금 높은 압력이 되어도 사용상 지장이 없다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 전기 히터는 가열 대상 물체에 결합된 히팅 파이프에 기체를 흘려서 가열하는 것이므로 기체의 누설로 인한 피해가 거의 없고, 전자파가 발생되지 아니한다. 전기 히터에서 발생된 열이 전도 대류 및 복사에 의하여 파이프 코일에 전달되고 코일 파이프 내의 기체가 가열되어 이 기체가 대상물체에 열을 전달하므로 종래의 온수 온돌 파이프 여러 가지 문제점이 해결된다 . 즉 가열 유체로 공기를 사용하면 가열 매체가 누설되어도 가열 대상물에 나쁜 영향을 주는 일이 없고, 가열 시스템에도 가열 유체로 공기가 자동적으로 보충되게 되므로 부정적인 영향을 주지 아니하므로 종래의 시스템에서 누수 되면 온돌 장판과 방바닥을 파서 다시 매설하여야 하는 문제점이 완전히 해소가 된다.

Claims (5)

1. 밀폐된 내부 공간을 가진 밀폐용기와

   상기 밀폐용기의 내부 공간에 설치된 전기 발열체와,

   상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고, 양단 출구가 상기 밀폐용기의 외부 공간과 연결되고, 표면적이 커지도록 코일 모양으로 형성되어 열 전달 매체를 통과시키는 파이프와,

   상기 밀폐 용기 내부 공간과 상기 용기 외부 공간을 연결하도록 밀폐용기의 일부에 설치되 압력조절용 밸브와,

   상기 밀폐용기의 내부 공간에 1기압 이하의 압력으로 존재하는 열전달용 기체를 포함하여 이루어지는 전기 히터
2. 청구항 1에 있어서, 상기 밀페용기는 열절연체로 둘러싸인 원통형으로 형성된 것이고,

   상기 파이프는 상기 전기 발열체 주위를 나선형으로 둘러싸도록 형성된 것이 특징인 전기 히터
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 열전달용 기체는 질소인 것이 특징인 전기 히터
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 압력 조절용 밸브는 상기 밀폐 용기 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 높으면 통로가 열리고, 상기 밀폐 용기 내부 압력이 용기 외부 압력 보다 낮으면 통로가 닫히도록 작동하는 체크밸브인 것이 특징인 전기 히터
5. 대기압 이하의 압력 상태로 밀폐되고 봉입가스가 충진된 밀폐공간 내에 열전달용 유체를 통과시키는 코일 형태의 파이프와 전기 발열체를 설치하고,

   상기 밀폐공간 내에 설치된 전기 발열체를 발열시켜서,

   상기 전기 발열체에서 발생된 열이 상기 봉입가스를 통하여 상기 파이프를 가열하여 파이프 내를 흐르는 열전달용 유체 가열하는 것이 특징인 전기 가열 방법.