KR20040041130A

KR20040041130A - 유도가열을 이용한 전기보일러

Info

Publication number: KR20040041130A
Application number: KR1020040028483A
Authority: KR
Inventors: 송승호; 박일문
Original assignee: (주)엘버스
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2004-05-14

Abstract

본 발명은 난방수가 발열체 둘레부에 직접 접촉되어 나선형으로 진행됨으로써 작은 규격으로 난방수의 가열효과를 높이며, 난방수를 이중으로 가열하는 구조로 이루어져 난방효율을 극대화시킬 수 있도록 된 유도가열을 이용한 전기보일러에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 내벽면에 나선형의 난방수유입경로(50)가 형성된 저수조(52)와, 상기 저수조(52)의 내벽면에 밀착되도록 삽입되며 금속재질로 성형된 중공형의 코어(54)와, 상기 코어(54) 내부에 삽입되며 둘레부에 코어(54)를 유도가열하기 위한 코일(56)이 권취된 내통체(58)와, 상기 코어(54)와 코일(56) 사이에 개재되어 코어(54)를 코일(56)로부터 절연시키는 절연통체(60)를 포함하여 구성되며, 상기 저수조(52)의 내벽면에 형성된 나선형의 난방수유입경로(50)가 상기 코어(54)에 근접되어 형성됨으로써, 코어(54)의 발열이 난방수에 직접 전달되도록 구성되어 발열효과를 높일 수 있도록 된 유도가열을 이용한 전기보일러가 제공된다.

Description

유도가열을 이용한 전기보일러{Electric Boiler using induction heating}

본 발명은 유도가열을 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작은 규격으로 난방수의 가열효과를 높이며, 난방수를 이중으로 가열하여 난방효율을 극대화시킨 유도가열을 이용한 전기보일러에 관한 것이다.

근래에 들어, 석유나 가스 등의 자원이 점차 고갈되어 감에 따라 그 가격이 지속적으로 상승하고 있고, 석유나 가스 등의 연료를 태우는 과정에서 발생되는 유해가스가 환경을 오염시키는 등으로 인하여, 석유나 가스 등의 연료를 연소시키는 방식의 보일러에서 전기에너지를 이용한 보일러의 전환이 시도되고 있다.

종래, 전기보일러는 대부분 심야의 값싼 전기를 이용한 축열 방식이 주류를 이루었으나, 최근에는 환형 코일에 전류를 인가하고 이 코일에 의해 금속 재질의 코어를 유도가열하여 난방수를 가열하는 방식의 전기보일러가 개발되고 있다.

도 1은 국내실용신안공개공보 실1989-2739호에 개시된 종래 유도가열형 전기보일러의 일예를 보인 것이다. 이를 참조하면, 종래 유도가열형 전기보일러는 냉수유입관(10)과 온수유출관(12)이 구비된 금속재질의 탱크(14) 외부에 코일(16)을 나선형으로 감은 내통(18)을 결합시키고, 코일(16)의 외부를 절연재(20)로 밀폐되게 도포하여 형성되었다. 이러한 유도가열형 전기보일러는 상기 코일(16)에 전류를 인가하면, 금속재질의 탱크(14)가 유도가열되면서 내부의 난방수를 가열하는 방식이었다. 그러나, 탱크(14)의 내벽면에서는 난방수가 쉽게 가열되는 반면, 탱크(14)의 중심부로 가면서 열전도율이 크게 저하되어, 종래 난방수를 연소열에 의해 직접 가열하는 방식에 비해 발열효과가 떨어지는 문제점이 발생되었다. 또한, 탱크(14) 내부의 난방수를 일정 온도로 끌어올리기까지 많은 시간이 필요하여 난방효율이 크게 떨어지는 문제점이 발생되었다.

한편, 상기 실용신안에서는 탱크(14) 내부에 '??'자 형상의 예열관(22)을 구비하여, 이 예열관(22)을 통과하면서 냉수의 온도가 서서히 증가한 후 탱크(14) 내부로 유입되도록 하고 있으나, 이 예열관(22)은 탱크(14) 내부에 수용되는 온수에 의하여 2차적으로 가열되는 것으로서, 상대적으로 저온으로 가열되므로, 상기와 같은 탱크 가열방식의 유도가열형 전기보일러의 원천적인 문제점은 여전히 존재하고 있다고 하겠다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유도가열된 코어의 둘레부를 따라 난방수의 경로가 형성되어 작은 규격으로 높은 가열효과를 나타내며, 코일의 방사방향 외측과 내측에서 모두 유도가열을 일으키도록 구성되어 작은 규격 내에서 난방수를 이중으로 가열함으로써 난방효율을 극대화시킬 수 있도록 된 유도가열을 이용한 전기보일러를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 유도가열을 이용한 전기보일러의 일예를 보인 단면도

도 2는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 전기보일러의 분해사시도

도 3은 본 발명의 단면도

도 4는 본 발명의 변형 실시예를 보인 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50. 난방수유입경로 52. 저수조

54. 코어 56. 코일

58. 내통체 60. 절연통체

62. 내부코어 64. 열매체

66. 난방수배관

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 내통체(58)는 절연물질로 성형되고, 이 내통체(58) 내부에는 코일(56)에 의해 유도가열되는 금속재질의 내부코어(62)가 더 삽입되며, 이 내부코어(62) 내부에는 열매체(64)가 충전되고, 상기 난방수유입경로(50)에서 연장된 난방수배관(66)이 상기 열매체(64) 내부를 경유하도록 구성되며, 저수조(52) 내벽면에 형성된 난방수유입경로(50)와 열매체(64) 내부를 경유하는 난방수배관(66)이 난방수를 이중으로 가열하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 전기보일러가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 유도가열을 이용한 전기보일러의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 변형 실시예를 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 상기 유도가열을 이용한 전기보일러는 저수조(52) 내벽면에 나선형의 난방수유입경로(50)가 형성되고, 저수조(52) 내부에 난방수유입경로(50)에 밀착되도록 중공형 코어(54)가 삽입되며, 이 코어(54) 내부에는 코일(56)이 권취된 내통체(58)가 삽입되고, 코어(54)과 코일(56) 사이에 절연통체(60)가 개재되어 구성된다.

바람직하게, 상기 내통체(58) 내부에는 코일(56)에 의해 유도가열되는 내부코어(62)가 더 삽입되고, 이 내부코어(62) 내부에는 열매체(64)가 충전되며, 상기 난방수유입경로(50)에서 연장된 난방수배관(66)이 열매체(64) 내부를 경유하도록 배치된다.

도 2의 분해사시도 및 도 3의 단면도를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 저수조(52)는 중공 원통형상으로 성형된 것으로서, 저수조(52)의 상하부 일측에는 내부와 연통되는 난방수유입구(68) 및 난방수유출구(70)가 구비된다. 그리고, 저수조(52) 내벽면에는 상기 난방수유입구(68) 및 난방수유출구(70)와 연통되는 나선형의 난방수유입경로(50)가 형성된다. 이 난방수유입경로(50)는 도 2 및 도 3에서 보여지는 바와 같이, 저수조(52) 내벽면에 내측으로 개방된 골을 형성하여 만들어지는 것으로서, 저수조(52)를 사출 성형하는 과정에서 일체로 형성된다. 바람직하게, 저수조(52)는 저부가 밀폐되고 상부가 개방된 형태로 내열성 합성수지 재질을 사출 성형하여 제조된다. 저수조(52)의 개방된 상부는 추후 별도의 덮개(도시안됨)에 의해 밀봉된다.

저수조(52)의 내부에는 금속재질의 중공 원통 형상의 코어(54)가 삽입된다. 바람직하게, 이 코어(54)는 절연통체(60)의 외주면에 끼워져 저수조(52) 내부에 삽입되며, 절연통체(60)의 내주면에는 코일(56)이 권취된 내통체(58)가 삽입된다. 따라서, 코일(56)과 코어(54)는 절연통체(60)에 의해 상호 절연된 상태로 배치된다. 상기 코어(54)로는 높은 투자율을 갖는 니켈이나 크롬 등이 채택된다. 이 코어(54)는 코일(56)에 고주파 전원이 인가될 경우, 교번자계를 형성하여 와전류를 발생시키고, 이에 따라 코어(54)가 발열되면서 난방수를 가열하게 된다. 여기서, 코일(56)에 고주파 전원을 인가하는 전원공급장치는 설계자에 의해 다양한 회로패턴으로 설계될 수 있는 것으로서, 공지의 다양한 모델이 출시되어 있으므로, 전원공급장치에 대한 구체적 설명은 생략하도록 하겠다. 상기 코어(54)는 저수조(52) 내벽면에 형성된 난방수유입경로(50)에 밀착되어, 난방수 통로의 일면을 형성한다. 따라서, 난방수유입경로(50)를 따라 유입된 난방수가 코어(54) 둘레부에 직접 접촉된 상태로 진행되면서 가열된다.

도 4의 단면도를 참조하여, 본 발명의 변형실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 상기 내통체(58)는 절연물질로 성형되며, 이 내통체(58) 내부에는 상기 코일(56)에 의해 유도가열되는 내부코어(62)가 삽입된다. 이 내부코어(62)는 상기 코어(54)와 마찬가지로 니켈이나 크롬 등의 금속재를 중공 원통형으로 성형한 것으로서, 코일(56)에 고주파 전원이 인가될 경우 와전류에 의해 유도가열된다. 바람직하게, 내부코어(62)의 내부는 밀폐되며, 밀폐된 내부코어(62) 내부에는 열매체(64)가 충전된다. 열매체(64)로는 물이나 오일 등 다양한 열전달 물질에서 선택되며,바람직하게는 끓는점이 높고 증기압이 낮은 오일류가 채택된다. 열매체(64) 내부에는 상기 난방수유입경로(50)에서 연장되는 난방수배관(66)이 설치되어, 난방수가 난방수유입경로(50)를 진행하면서 1차 가열되고, 다시 열매체(64) 내부의 난방수배관(66)을 진행하면서 2차 가열된다. 따라서, 작은 규모의 저수조(52) 내에서 난방수를 이중으로 가열시킴으로써, 난방효율을 극대화시킬 수 있게 된다. 이때, 도 4의 실시예에서는 저수조(52) 하부의 난방수유출구(70)에 난방수배관(66)이 연결되어, 난방수유입경로(50)로부터 난방수배관(66)으로 난방수가 진행되는 것을 예로 들었으나, 거꾸로 난방수배관(66)이 난방수유입구(68)에 연결되어, 난방수배관(66)으로부터 난방수유입경로(50)로 난방수가 진행될 수도 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 유도가열을 이용한 전기보일러는 저수조(52) 내부에서 코일(56)에 의해 유도가열되는 코어(54)가 저수조(52) 내벽면에 형성된 나선형의 난방수유입경로(50)의 일면을 형성함으로써, 난방수가 코어(54)에 직접 접촉되어 코어(54) 둘레부를 따라 진행되면서 가열되므로, 난방수를 보다 신속하게 고온으로 가열시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 저수조(52) 내부에 별도의 공간을 형성하여, 내부코어(62)를 삽입하고 열매체(64)를 충전하여, 이 열매체(64) 내부에 난방수배관(66)이 경유하도록 함으로써, 난방수유입경로(50)와 난방수배관(66)에서 난방수를 이중으로 가열함으로써, 작은 규격의 보일러에서 난방효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 난방수가 저수조 내벽면에 나선형으로 형성된 난방수유입경로를 따라 진행하면서 코어 둘레부에 직접 접촉되므로, 난방수의 가열효과를 높일 수 있으며, 저수조 내부의 공간에 내부코어를 삽입하고 열매체를 충전하여 난방수배관이 열매체 내부를 경유하도록 함으로써, 난방수를 이중으로 가열시켜 난방효율을 극대화시킨 유도가열을 이용한 전기보일러를 제공할 수 있다.

Claims

내벽면에 나선형의 난방수유입경로(50)가 형성된 저수조(52)와, 상기 저수조(52)의 내벽면에 밀착되도록 삽입되며 금속재질로 성형된 중공형의 코어(54)와, 상기 코어(54) 내부에 삽입되며 둘레부에 코어(54)를 유도가열하기 위한 코일(56)이 권취된 내통체(58)와, 상기 코어(54)와 코일(56) 사이에 개재되어 코어(54)를 코일(56)로부터 절연시키는 절연통체(60)를 포함하여 구성되며, 상기 저수조(52)의 내벽면에 형성된 나선형의 난방수유입경로(50)가 상기 코어(54)에 근접되어 형성됨으로써, 코어(54)의 발열이 난방수에 직접 전달되도록 구성되어 발열효과를 높일 수 있도록 된 유도가열을 이용한 전기보일러.
제 1항에 있어서, 상기 내통체(58)는 절연물질로 성형되고, 이 내통체(58) 내부에는 코일(56)에 의해 유도가열되는 금속재질의 내부코어(62)가 더 삽입되며, 이 내부코어(62) 내부에는 열매체(64)가 충전되고, 상기 난방수유입경로(50)에서 연장된 난방수배관(66)이 상기 열매체(64) 내부를 경유하도록 구성되며, 저수조(52) 내벽면에 형성된 난방수유입경로(50)와 열매체(64) 내부를 경유하는 난방수배관(66)이 난방수를 이중으로 가열하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 전기보일러.