KR20020068683A - 액체 가열용 전기 히터봉 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수조나 용기의 내부에서 액체속에 잠길 수 있는 상태로 설치하여 그 수조나 용기에 담긴 액체를 가열하기 위한 전기 히터봉에 관한 것으로, 발명의 주된 목적은 전기 히터봉의 파이프부분이 직접 끓이고자 하는 액체에 접촉되지 않도록 캡슐을 씌우므로써 열선의 부분적 과열로 인해 파손되는 현상이 발생되지 않도록 하고자 하는데 있으며, 더 나가서 전기 히터봉 자체의 수명과, 전기 히터봉을 사용하는 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있도록 하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 히터봉은 수조의 내벽에 고정할 수 있는 착설 가이드부재(6)와, 상기 착설 가이드부재에 양측 끝단이 끼워진 채 U자 형으로 길게 연장된 하나 이상의 파이프(3)와, 상기 파이프의 내부에 채워진 열전달용 고형물(4)과, 상기 고형물의 속에 뭍힌 채 파이프의 중앙을 따라 내장된 열선(5)으로 이루어진 전기 히터봉(H)에 있어서, 상기한 착설 가이드부재(6)에서 파이프(3)의 둘레를 따라 원형으로 돌출되도록 형성한 조립환테부(61)와, 상기 조립환테부를 이용하여 내단을 고정하되 상기 파이프(3)를 모두 감싸도록 형성한 캡슐부재(7)와, 상기 캡슐부재의 내부에 진공상태로 내장된 열전달 매체(8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

액체 가열용 전기 히터봉 { Heater for Liquid }

본 발명은 수조나 용기의 내부에서 액체속에 잠길 수 있는 상태로 설치하여 그 수조나 용기에 담긴 액체를 가열하기 위한 전기 히터봉에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기 히터봉의 발열부 둘레에 보호 캡슐을 형성하여 전기 히터봉의 부분 과열로 인한 파손을 예방하고자 하는데 특징이 있는 것이다.

예컨데, 전기 히터봉(H)은 도 1에서 보는 바와 같이 보일러(B)의 수조(1) 등에 설치하였을 경우 수조속의 물(W)을 가열하는데 사용하게 되는 바, 이때의 전기 히터봉 구조를 보면, 도 2에서 보는 바와 같다.

나사식으로 체결 조립하거나 또는 리벳이나 보울트로써 수조(1) 내벽에 고정할 수 있는 착설 가이드부재(2)가 있고, 이 착설 가이드부재(2)에서 양쪽 내단이 관통된 채 U자 형으로 길게 연장된 파이프(3)가 하나, 둘 또는 그 이상 복수로 고정 설치되며, 이 파이프(3)의 속에는 열전달용 고형물(4)을 채워 넣은 다음 파이프의 중앙을 따라 열선(일반적으로 니크롬선 등)(5)을 내장하여 전원이 공급되면 상기 열선(5)이 발열하여 주변의 액체나 물을 가열할 수 있게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 전기 히터봉은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 열선(5)이 발열하면 그 열이 고형물(4)에 전달되고, 고형물에 전달된 열은 최종 표면인 파이프(3)에 전달되며, 파이프에 전달된 열은 물 등의 끓이고자 하는 액체에 전달된다.

상기와 같이 열선(5)에 의해 발열된 열이 정상적인 상태로 끓이고자 하는 액체에 전달되면 전기 히터봉(H)의 기능에 손상을 주지 않고 정상적으로 계속 작동하게 되지만 열선(5)에 의해 발열된 열이 정상적인 상태로 그리고 지속적인 상태로 끓이고자 하는 액체에 전달되지 못하면, 그 잉여분의 열이 열선(5)의 과열로 이어지고, 열선(5)이 과열되면 과열된 부분의 파이프(3)표면이 터지는 현상이 발생하므로 결국 전기히터봉 자체를 교체하여야 하는 결과를 초래한다.

그리고 이와 같이 부분적으로 과열현상이 발생하여 파이프가 터지는 원인은 끓이고자 하는 액체속에 포함되어 있는 불순물이다.

더 자세히 말해서 물 등의 액체에는 이물질(석회석입자 등의 미세한 광물)이 포함되어 있는 경우가 많은데 전기 히터봉 속의 열선으로 전원이 공급되면 히터봉의 파이프(3)에 약간씩의 자기력이 발생하게 되며, 이런 상태로 장시간 사용하게 되면 액체속의 이물질이 전기 히터봉의 파이프(3) 표면에 적층 또는 흡착되는 현상이 발생하며, 이와 같이 이물질이 적층 또는 흡착되어 있는 부분에서는 열선으로부터 액체로의 열전달 효율이 떨어지기 때문에 그 잉여분의 열이 열선(5) 과열현상을 유발하는 것이다.

특히 지하수를 사용하는 축열식 전기 보일러의 경우 이와 같은 문제가 자주 발생하기 때문에 전기 히터봉(H)의 평균 수명이 1~2년으로 매우 짧아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완하고자 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 전기 히터봉의 파이프부분이 직접 끓이고자 하는 액체에 접촉되지 않도록 캡슐을 씌우므로써 열선의 부분적 과열로 인해 파손되는 현상이 발생되지 않도록 하고자 하는데 있으며, 더 나가서 전기 히터봉 자체의 수명과, 전기 히터봉을 사용하는 제품의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있도록 하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 수조의 내벽에 고정할 수 있는 착설 가이드부재와, 상기 착설 가이드부재에 양측 끝단이 끼워진 채 U자 형으로 길게 연장된 하나 이상의 파이프와, 상기 파이프의 내부에 채워진 열전달용 고형물과, 상기 고형물의 속에 뭍힌 채 파이프의 중앙을 따라 내장된 열선으로 이루어진 전기 히터봉에 있어서, 상기한 착설 가이드부재에서 파이프의 둘레를 따라 원형으로 돌출되도록 형성한 조립환테부와, 상기 조립환테부를 이용하여 내단을 고정하되 상기 파이프를 모두 감싸도록 형성한 캡슐부재와, 상기 캡슐부재의 내부에 진공상태로 내장된 열전달 매체로 이루어 진다.

도 1은 전기 히터봉의 사용상태를 예시한 보일러 수조의 단면도.

도 2는 종래의 전기 히터봉을 보인 사시도.

도 3은 종래의 전기 히터봉 구조를 보인 단면도.

도 4는 본 발명의 전기 히터봉을 보인 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 전기 히터봉 구조를 보인 횡단면도.

도 6은 본 발명의 전기 히터봉을 구조를 보인 종단면도.

도 7은 본 발명의 전기 히터봉 구조를 달리한 실시예의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

H : 전기 히터봉B : 보일러

W : 물1 : 수조

3 : 파이프4 : 고형물

5 : 열선6 : 착설 가이드부재

7 : 캡슐부재8 : 열전달 매체

61 : 조립환테부62 : 암나사부

71 : 숫나사부

이하 본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부 도면에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명의 전체 구성을 보이기 위한 전기 히터봉의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 내부 구성을 보이기 위한 조립상태에서의 단면도이다.

본 발명의 구성은 상기 도 4에서 보는 바와 같이 착설 가이드부재(6)와, 파이프(3)와, 그 외부의 캡슐부재(7)를 볼 수 있다.

파이프(3)들은 U자형으로 구부려 그 양측 끝단을 통해 속으로 고형물(4)을 채워 넣고, 또 도 6에서 보듯이 고형물에 뭍힌 채 통과되도록 내장시킨 열선(5)으로 이루어 진다.

착설 가이드부재(6)는 상기와 같은 파이프(3)들의 양측 끝단이 중앙에 집중되도록 끼워져 있고, 그 파이프(3)들의 둘레에 원형의 조립환테부(61)가 형성되어 있는데 조립환테부의 내경에는 암나사부(62)를 형성되어 있다.

또, 상기 캡슐부재(7)는 튜브 형태로서 속에 열전달 매체(8)가 채워져 있고, 그 내경 및 길이는 상기한 U자 형태의 파이프(3)들을 모두 내장할 수 있는 크기이며, 끝단부의 외경에는 숫나사부(72)를 형성하여 상기한 착설 가이드부재(6)의 암나사부(62)에 기밀이 유지되는 상태로 체결하여 고정할 수 있도록 되어 있다.

상기 파이프(3)는 통상적으로 열전달 효율이 높은 구리, 스테인레스 스틸, 철 또는 합성수지재를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 고형물(4)은 역시 열전달 효율이 높은 광물로 미립자 형태로 내장되어 있으며, 열선(5)은 통상적인 니크롬선 등을 사용한 것이고, 캡슐부재(7)의 속에 내장한 열전달 매체(8)는 액체상태의 매체 또는 고체상태의 매체를 선택적으로 채워 넣을 수 있다.

한편, 본 발명의 캡슐부재(7)는 도 7에서 보는 바와 같이 외주면의 모양을 돌조(72)들이 반복되는 형상으로 형성하거나 날개(73)들을 부착형성하여 열전달 효율을 높일 수 있다.

도면중 미설명 부호 9는 기밀 유지에 도움을 주기 위한 패킹이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전기 히터봉(H)을 효과적으로 조립하기 위해서는 미리 제작된 캡슐부재(7)의 속에 열전달 매체(8)를 먼저 채우고, U자 형태의 파이프(3)를 그 속으로 넣는다.

U자형 파이프(3)가 다 들어가면 캡슐부재(7)의 숫나사부(72)를 착설 가이드부재(6)의 조립환테부(61)에 형성되어 있는 암나사부(62)에 나삽하여 밀폐되도록 체결하되, 그 내부 바닥에 끼운 패킹(9)에 닿도록 끝까지 체결하면 전기 히터봉(H)의 조립작업이 완료되는 것이며, 이 상태에서 착설 가이드부재(6)를 액체를 담는 수조 또는 용기의 내부에 설치하면 되는 것이다.

이와 같이 설치한 후에 전원이 공급되면 전기 히터봉(H)이 작동하게 되는데 파이프(3) 속의 열선(5)이 발열하면 그 열이 고형물(4)에 전달되고, 고형물에 전달된 열은 다시 파이프(3)를 통해 캡슐부재(7) 속의 열전달 매체(8)에 전달되며, 열전달 매체(8)를 통해 발산되는 열로 수조나 용기 내부의 액체를 가열하게 되는 것이다.

이때, 캡슐부재(7)의 표면에 이물질(석회석입자 등의 미세한 광물)이 적층되거나 흡착되어 그 부분에서 열발산 작용이 미약하다 하더라도 파이프(3) 내부의 열선(5)이 과열되지 않으며, 설사 어느정도 잉여부분의 열이 있다 하더라도 그 열이 전적으로 내부의 열선(5)에 작용하지 않고, 열전달 매체(8)와, 파이프(3)들과, 고형물(4)에 골고루 넓게 작용하기 때문에 열선이 쉽게 과열되지 않고, 따라서 끊어지거나 파이프가 터지는 등의 일이 미연에 방지되는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발은 캡슐부재의 직경이 크기 때문에 그 외주면 면적이 기존의 파이프들이 갖는 총체적인 면적보다 크기 때문에 열전달 효율이 크게 향상된다.

뿐만 아니라 열선에 의해 열을 발산하는 파이프가 캡슐부재의 속에 들어 있고, 캡슐부재 속의 열전달 매체를 거쳐 열이 전달되도록 하였기 때문에 열선이 단선되지 않는 것이며, 더 나가서 전기 히터봉은 물론 전기 히터봉을 사용하는 제품 자체의 수명을 크게 연장시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 수조의 내벽에 고정할 수 있는 착설 가이드부재(6)와, 상기 착설 가이드부재에 양측 끝단이 끼워진 채 U자 형으로 길게 연장된 하나 이상의 파이프(3)와, 상기 파이프의 내부에 채워진 열전달용 고형물(4)과, 상기 고형물의 속에 뭍힌 채 파이프의 중앙을 따라 내장된 열선(5)으로 이루어진 전기 히터봉(H)에 있어서,

   상기한 착설 가이드부재(6)에서 원형으로 돌출되도록 형성한 조립환테부(61)와, 상기 조립환테부의 암나사부에 숫나사부를 체결하여 내단을 고정하되 상기 파이프(3)를 모두 감싸도록 형성한 캡슐부재(7)와, 상기 캡슐부재의 내부에 진공상태로 내장된 열전달 매체(8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 가열용 전기 히터봉.
2. 제 1항에 있어서,

   상기한 캡슐부재(7)는 그 표면에 열전달 효율을 높이기 위하여 요철형 돌기들을 가지는 것과 다수의 돌출날개들을 가지는 것중 어느 한가지 형태로 선택하여 형성한 것을 특징으로 하는 액체 가열용 전기 히터봉.