KR20040011899A - 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기에 관한 것으로, 절연 파이프에 카본 블랙재가 혼합되어 성형되는 발열 고무재로 구성되는 호스를 전극 밴드를 통해 발열 고무재 호스에 전원을 공급하여 발열 고무재 호스를 발열되게 하여 파이프를 통해 흐르는 물을 가열 할 수 있도록 구성되어 그 구조가 매우 간단하게 구성할 수 있고, 제조에 있어서 시간과 작업 인원을 감축할 수 있고, 또한 비용을 줄일 수 있으며, 전기를 이용하기 때문에 발열 파이프의 외부면에 단열재를 이용하여 외부로 방출되는 열 손실을 방지할 수 있도록 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기에 관한 것이다.

Description

발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기{HEAT EXCHANGER COMPOSED OF CALORIFIC RUBBER}
본 발명은 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기에 관한 것으로, 특히, 절연 파이프에 카본 블랙재가 혼합되어 성형되는 발열 고무재로 구성되는 호스를 결합하고, 전극 밴드로 발열 고무재 호스에 전원을 공급하여 발열 고무재 호스를 발열되게 하며 절연 파이프를 통해 흐르는 물을 가열할 수 있도록 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열 교환기는 난방기 또는 온수기 등의 급수되는 물의 온도를 상승시키기 위하여 사용되고 있다.
이와 같은 종래의 열 교환기는 전기 온수기 또는 가스 보일러/온수기 등의 발열 수단으로 철 또는 니크롬 등의 열선으로 구성되는 시즈 히터 또는 "PTC 소자(정온 계수 소자)"를 이용하고 있다. 상기 기술들은 모두 니크롬 히터, "PTC" 히터, 가스버너 등으로 구성되는 발열체로부터 열 교환을 하는 방식으로 주로 라디에이터와 같은 구조로 구성되고 있다.
그러나, 이와 같은 구성은 구조가 매우 복잡하고 또한, 많은 구성요소를 필요로 하기 때문에 제조에 따른 시간과 인원 및 비용이 매우 많이 소요된다는 단점이 있다.
그리고, 종래의 열 교환기들은 구성요소가 많기 때문에, 이로 인한 고장의 발생 확률도 높아지고, 또한 열 교환을 하는 과정에서 발생되는 열손실이 높다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절연 파이프에 카본 블랙재가 혼합되어 성형되는 발열 고무재로 구성되는 호스를 결합하고, 전극 밴드로 발열 고무재 호스에 전원을 공급하여 발열 고무재 호스를 발열되게 하며 절연 파이프를 통해 흐르는 물을 가열할 수 있도록 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기를 제공하는 데에 있다.
다시 말하면, 적은 전력으로 발열을 하는 카본 블랙재가 혼합되어 성형된 발열 고무재를 호스의 형태로 가공하여 공급되는 물의 온도를 상승시킬 수 있도록 함과 동시에 발열 고무재 호스의 외부에 단열재를 적층시켜 열손실을 방지할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 특징은 온수기, 보일러 또는 난방기에 사용되는 열 교환기에 있어서, 전원 공급실과 열 교환실로 구성되며, 열 교환실에는 중앙부가 관통된 형상의 절연 및 열 전도특성을 갖는 재질로 구성되고, 양 단부에 근접한 위치에 외주면을 따라 걸림턱이 형성된 절연 파이프; 두 걸림턱 사이에 결합되는 한 쌍의 전극밴드; 및 두 걸림턱 사이에 상기 한 쌍의 전극밴드를 감싸도록 결합되는 고무재 호스로 구성되는 발열 파이프가 연결관에 의해 다수개로 연결되어 배치되고, 마지막 두 발열 파이프의 단부에는 각각 유입관과 배출관이 결합되게 구성되며, 전원 공급실에는 전극밴드에 전기를 인가시키기 위한 전원공급부를 갖도록 구성되는 것에 있다.
상기 발열 파이프는 절연 및 열 전도특성을 갖는 재질로 구성된 중앙부가 관통된 원통형으로 한 쌍의 절연 파이프; 절연 파이프 사이에 결합되는 발열 고무재 호스; 발열 고무재 호스의 양 단부에 결합되는 고정밴드; 및 발열 고무재 호스의외부면에 코일 형태로 감겨지는 한 쌍의 전극밴드로 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 발열 파이프는 전원 공급의 안정성을 위하여 각각 병렬로 연결되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 발열 고무재 호스의 외부에 단열재가 결합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 발열 고무재 호스는 카본 블랙재의 함량이 약 1 내지 50%의 중량부로 함유되도록 하고, 표면 저항이 10 내지 5000Ω이 되도록 조정되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 발열 고무재로 구성되는 열 교환기의 구성요소인 발열 파이프의 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 발열 고무재로 구성되는 열 교환기의 구성요소인 발열 파이프의 다른 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 열 교환기의 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 열 교환기의 다른 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100,200 ... 발열 파이프 110,210a,210b ... 절연 파이프
111a,111b ... 걸림턱 120,220 ... 발열 고무재 호스
130a,130b,240a,240b ... 전극밴드 140,250 ... 단열재
150a,150b ... 전선 160,260 ... 전원공급부
230a,230b ... 고정밴드
우선 본 발명의 구성 요소를 이루는 발열 수단인 도전성 발열 고무에 대한 설명을 개략적으로 하면, 도전성 고무는 다우 코닝, 일본의 신에츠 등에 의해 개발되어 제조되는 물질이다.
본 발명에 이용되는 도전성 발열 고무는 이와 같은 물질을 이용하는 것으로 실리콘 및 부틸계의 합성 고무재에 카본 블랙재를 10 내지 50%(중량부)를 기타 첨가제를 혼합하여 성형한 CF 또는 XCF(extra conductive furnace:초전도성)계 즉, ASTM(american standard test method) CODE 기준 N400 계열의 도전성 고무를 기초하여 카본 블랙재의 혼합량(중량부)을 이하 설명하는 바와 같이 조정되어 호스의 형태로 성형된다.
상기 카본 블랙재의 함량은 열 교환기가 사용되는 용도에 따라 약 1 내지 50%의 중량부로 함유되도록 하고, 도전성 고무 호스의 표면 저항이 10 내지 5000Ω이 되도록 조정된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통해 본 발명의 구성을 설명하도록 하겠다.
도 1에는 본 발명에 따른 열 교환기의 주요 구성요소인 발열 파이프가 도시되어있다. 상기 발열 파이프(100)는 절연 파이프(110)와 발열 고무재 호스(120) 및 전극밴드(130) 그리고 단열재(140)로 구성된다.
상기 절연 파이프(110)는 중앙부가 관통된 형상으로 일정한 길이를 갖는 파이프로 절연 및 높은 열 전도특성을 갖는 재질로 구성된다. 상기 파이프(110)가 절연 및 높은 열 전도특성을 갖는 재질로 구성되는 이유는 이하 설명되는 바와 같이 발열 고무재 호스(120)에 인가된 전원이 방전/감전되지 않도록 하기 위함이다. 그리고, 상기 절연 파이프(110)는 양 단부에 근접한 위치에 외주면을 따라 걸림턱(111a)(111b)이 형성된다.
상기 두 걸림턱(111a)(111b) 사이에는 한 쌍의 전극밴드(130a)(130b)가 결합되는데 상기 각 전극밴드(130a)(130b)는 상기 각 걸림턱(111a)(111b)과 인접하게 위치되는 것이 이하 설명되는 발열 고무재 호스(120) 전체에 충분한 전원을 공급하기 에 바람직하다.
그리고, 상기 두 걸림턱(111a)(111b) 사이에는 상기 한 쌍의 전극밴드(130a)(130b)를 감싸도록 발열 고무재 호스(120)가 결합된다.
상기 발열 고무재 호스(120)의 외부면에는 단열재(140)가 적층된다. 상기 단열재(140)는 상기 발열 고무재 호스(120)와 같이 호스의 형상으로 구성될 수도 있고, 이하 설명되는 열 교환기의 구조에서와 같이 몸체의 내부에 채워질 수 있는 형태로 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 전극밴드(130a)(130b)에는 전선(150a)(150b)이 연결되어 전원공급부(160)로부터 전력을 공급받게 된다.
이와 같은 구성에 의해 상기 전원공급부(160)에 의해 전기가 상기 전극밴드(130a)(130b)로 전달되어 상기 발열 고무재 호스(120)에 흐르게 되면, 상기 발열 고무재 호스(120)가 발열을 하게 되고, 이때 발생된 열이 상기 절연 파이프(110)를 통해 흐르는 물로 전달되게 된다.
도 2에는 본 발명에 따른 열 교환기의 주요 구성요소인 발열 파이프의 또 다른 일 실시예가 도시되어 있다.
상기 발열 파이프(200)는 절연 파이프(210)와 발열 고무재 호스(220) 그리고, 전극 밴드(240) 및 단열재(250)로 구성된다.
상기 절연 파이프(210)는 중앙부가 관통된 원통형으로 상기 발열 고무재 호스(220)의 양측 단부에 결합될 수 있도록 한 쌍의 절연 파이프(210a)(210b)로 구성된다. 상기 절연 파이프(210a)(210b)는 첫 번째 실시예에서와 같이 발열 고무재 호스(120)에 인가된 전원이 방전/감전되지 않고, 또한 열전달 효율을 충분히 갖도록 하기 위해 절연 및 높은 열 전도특성을 갖는 재질로 구성된다.
상기 절연 파이프(210a)(210b) 사이에는 발열 고무재 호스(220)가 결합된다. 그리고, 상기 발열 고무재 호스(220)의 양 단부, 상기 절연 파이프(210a)(210b)와 결합된 부분에는 두 절연 파이프(210a)(210b)와 상기 발열 고무재 호스(220)가 분리되는 것을 방지하기 위하여 고정밴드(230a)(230b)가 감겨진다.
그리고, 상기 두 고정밴드(230a)(230b) 사이, 상기 발열 고무재 호스(220)의 외부면에는 한 쌍의 전극밴드(240a)(240b)가 코일 형태로 감겨지고, 두 전극밴드(240a)(240b)는 전원공급부(260)에 연결된다.
그리고, 상기 발열 고무재 호스(220)의 외부면에는 단열재(250)가 적층된다. 상기 단열재(250)는 상기 발열 고무재 호스(220)와 같이 호스의 형상으로 구성될 수도 있고, 이하 설명되는 열 교환기의 구조에서와 같이 몸체의 내부에 채워질 수 있는 형태로 구성될 수도 있다.
이와 같은 구성에 의해 상기 전원공급부(260)에 의해 전기가 상기 전극밴드(240a)(240b)로 전달되어 상기 발열 고무재 호스(220)에 흐르게 되면, 상기 발열 고무재 호스(220)가 발열을 하게 되어 발생된 열이 상기 절연 파이프(210a)(210b)와 발열 고무재 호스(220)를 통해 흐르는 물로 전달되게 된다.
상기 실시예에서는 발열 고무재 호스(220)에 의해 발생된 열이 직접 물로 전달된다.
이와 같이 구성되는 각 발열 파이프(100)(200)는 도 3 또는 도 4에 도시된 것과 같이 열 교환기를 구성하게 된다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 여기서는 첫 번째 실시예인 발열 파이프(100)로 구성된 열 교환기를 설명하도록 하겠다.
상기 도 3에 도시된 열 교환기(300)의 구조는 전원 공급실(311)과 열 교환실(312)을 갖는 몸체(310)로 구성된다. 상기 열 교환실(312)에는 상기 설명된 발열 파이프(100)가 다수개 배치되는데 상기 각 발열 파이프(100)는 "U"자형의 연결관(340)에 의해 서로 연통되게 연결된다.
그리고, 마지막에 위치되는 두 발열 파이프(100)의 단부에는 각각 유입관(320)과 배출관(330)이 결합된다. 상기 각 유입관(320)과 배출관(330)의 다른 단부는 몸체(310)의 열 교환실(312) 일 측면을 통해 외부로 돌출되게 결합된다.
그리고, 상기 전원공급실(311)에는 전원공급부(160)가 위치되어 상기 발열 파이프(100)의 각 전극밴드(130a)(130b)와 연결된다. 이때, 전원공급의 안정성을 위하여 병렬로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도 4에 도시된 열 교환기(400)의 구조는 도 3에 도시된 열 교환기와 유사하게 전원 공급실(411)과 열 교환실(412)을 갖는 몸체(410)로 구성된다.
상기 열 교환실(412)에는 사기 설명된 발열 파이프(100)가 한 쌍으로 구성된다. 상기 한 쌍의 발열 파이프(100)는 "U"자형 연결관(440)에 의해 서로 연통되게 연결된다.
그리고, 상기 각 발열 파이프(100)의 각 단부에는 각각 유입관(420)과 배출관(430)이 결합되고, 상기 각 유입관(420)과 배출관(430)의 다른 단부는 몸체(410)의 열교환실(412) 일 측면을 통해 외부로 돌출되게 결합된다.
그리고, 상기 전원공급실(411)에는 전원공급부(160)가 위치되어 상기 발열 파이프(100)의 각 전극밴드(130a,130b)와 연결된다. 이때에도 전원 공급의 안정성을 위하여 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의해 상기 각 유입관(320)(420)을 통해 유입되는 물이 상기 연결관(340)(440)에 의해 연결된 발열 파이프(100)를 지나면서 온도가 상승되어 배출관(330)(430)을 통해 배출되게 된다.
본 발명에 따른 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기는 절연 파이프에 카본 블랙재가 혼합되어 성형되는 발열 고무재로 구성되는 호스를 전극 밴드를 통해 발열 고무재 호스에 전원을 공급하여 발열 고무재 호스를 발열되게 하여 파이프를 통해 흐르는 물을 가열 할 수 있도록 구성되기 때문에 그 구조가 매우 간단하고, 또한 제조에 있어서 시간과 작업 인원을 감축할 수 있는 효과가 있고, 또한 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 전기를 이용하기 때문에 발열 파이프의 외부면에 단열재를 이용하여 외부로 방출되는 열 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 구조가 간단하기 때문에 구성요소의 고장 발생율을 줄일 수 있고, 따라서, 제품의 안정성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 온수기, 보일러 또는 난방기에 사용되는 열 교환기에 있어서,
    전원 공급실(311)과 열 교환실(312)로 구성되며, 상기 열 교환실(312)에는 중앙부가 관통된 형상의 절연 및 열 전도특성을 갖는 재질로 구성되며, 양 단부에 근접한 위치에 외주면을 따라 걸림턱(111a)(111b)이 형성된 절연 파이프(110); 상기 두 걸림턱(111a)(111b) 사이에 결합되는 한 쌍의 전극밴드(130a)(130b); 및 상기 두 걸림턱(111a)(111b) 사이에 상기 한 쌍의 전극밴드(130a)(130b)를 감싸도록 결합되는 고무재 호스(120)로 구성되는 발열 파이프(100)가 연결관(340)에 의해 다수개로 연결되어 배치되고, 상기 마지막 두 발열 파이프(100)의 단부에는 각각 유입관(320)과 배출관(330)이 결합되게 구성되며, 상기 전원 공급실(311)에는 상기 전극밴드(130a)(130b)에 전기를 인가시키기 위한 전원공급부(160)를 갖는 것을 특징으로 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열 파이프는 절연 및 열 전도특성을 갖는 재질로 구성된 중앙부가 관통된 원통형으로 한 쌍의 절연 파이프(210a)(210b); 상기 절연 파이프(210a)(210b) 사이에는 결합되는 발열 고무재 호스(220); 상기 발열 고무재 호스(220)의 양 단부에 결합되는 고정밴드(230a)(230b); 및 상기 발열 고무재 호스(220)의 외부면에 코일 형태로 감겨지는 한 쌍의 전극밴드(240a)(240b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발열 파이프는 전원 공급의 안정성을 위하여 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발열 고무재 호스의 외부에 단열재가 결합되는 것을 특징으로 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발열 고무재 호스는 카본 블랙재의 함량이 약 1 내지 50%의 중량부로 함유되도록 하고, 표면 저항이 10 내지 5000Ω이 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 발열 고무재 호스로 구성되는 열 교환기.
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