KR200405016Y1 - 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 보일러의 가열장치에 내장되던 온수관을 제거하고, 상기 고주파 유도가열장치와 그 외부 케이스 내의 간격을 소정 간격으로 밀접하게 유지함으로써 가열효과를 극대화하여 난방효율을 높임과 동시에 부품수 절감과 제품의 부피 최적화로 공간활용에 따른 비용절감의 효과를 누리도록 한 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치에 관한 것으로, 저면이 폐쇄된 원통형의 케이스(111)로 구성되며, 상기 케이스(111)의 하방 일측과 그 상단 일측에는 입수관 연결부(112) 및 출수관 연결부(113)가 각각 형성되는 가열장치부(110)를 형성하되, 상기 가열장치부(110)의 케이스(111)와 고주파유도가열부(120)의 가열관(121) 사이의 간격(A)이 일정 거리를 유지하도록 근접하게 상기 고주파유도가열부(120)를 상기 가열장치부(110)의 내부에 삽입 장착시킨 후 상기 케이스(111)의 상부를 캡(116)으로 밀봉시켜 구성한 것이다.

유도가열, 보일러, 열교환, 케이스

Description

고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치{A HEATING DEVICE OF BOILER USING HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING}

도 1은 종래의 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치를 나타내는 분해 사시도,

도 4는 상기 도 3의 결합 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치의 히터부를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 보일러 110: 가열장치부

111: 본체 112: 입수관 연결구

113: 출수관 연결구 114, 115: 돌출부

116: 캡 117: 홈부

120: 고주파유도가열부 121: 가열관

122: 절연관 123: 유도코일

130: 열교환기 140: 순환펌프

150: 삼방밸브 160: 난방배관

170: 히터

본 고안은 고주파 유도가열방식을 적용한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파 유도 가열되는 가열장치에 내장되던 온수관을 제거하고, 상기 고주파 유도가열장치와 그 외부 케이스 내의 간격을 소정 간격으로 밀접하게 유지함으로써 가열효과를 극대화하여 난방효율을 높인 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치에 관한 것이다.

근래, 유가의 지속적인 상승으로 경유나 가스 보일러에 비하여 그 유지비용이 저렴한 전기보일러에 대한 관심이 집중되고 있다.

이러한 전기보일러 중에서도, 유도전류를 이용한 고주파 발열(High Frequency Heating) 방식의 보일러가 각광을 받고 있다.

이는 상기 유도가열방식의 전기보일러가 일반 히터가열방식의 전기보일러에 비하여 소비전력이 월등하게 적게 소모되기 때문이다.

이러한 배경하에서, 선행기술로 실용신안등록 제352635호(고주파 유도가열을 이용한 보일러장치)가 개시된 바 있다.

이를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 보일러(10)는 난방수가 채워지는 사각형상의 본체(11)가 구성되고, 상기 본체(11)의 내부 중앙에는 제1가열실(13)과 제2가열실(14)로 구분하는 격판(12)이 설치되며, 상기 격판(12)의 상부는 일정부분 개구되어 제1가열실(13)과 제2가열실(14)로 난방수의 흐름이 있도록 구성한다.

상기 제1가열실(13)의 저면에는 난방수환수관(16)을 형성하고, 상기 제2가열실(14)의 측면에는 난방수입수관(15)을 형성하여, 난방수가 난방수입수관(15)을 통해 난방배관(17)으로 흐르고, 상기 난방배관(17)을 경유한 난방수가 순환펌프(18)를 통해 난방수환수관(16)으로 유입 순환하는 구조로 형성된다.

또한, 상기 제1 및 제2가열실(13)(14)에는 난방수를 온도를 상승시키기 위한 발열장치인 유도가열장치(20)(40)와 가열부재(30)(50)가 각각 한 쌍으로 형성된다.

상기 유도가열장치(20)(40)는 내부에 유도코일(22)(42)이 형성된 원통형의 절연관(21)(41)과, 상기 절연관(21)(41)의 외부에 일정간격을 두고 설치되는 원통형의 가열관(23)(43)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 유도가열장치(20)(40)의 발열원리를 살펴보면, 상기 유도코일(22)(42)에 소정의 주파수(20~25kHz)를 가진 전압이 인가되면 이 코일에 유도 기전력이 발생되고, 이 기전력은 절연관(21)(41)과 일정간격을 두고 설치된 가열관(22)(42)을 2차 여기 시킴으로써 상기 가열관(22)(42) 주위의 온도는 급격하게 상승하게 된다.

또한, 상기 가열부재(30)(50)는 상기 유도가열장치(20)(40)의 외부를 각각 감싸도록 설치되는 것으로, 원통형상이고 전도성 재질로 구성되며, 인가된 전압에 비례하여 스스로 발열하는 일종의 히터와 같은 기능을 수행한다.

또한, 상기 보일러(10)에는 온수관(40)이 더 설치된다.

상기 온수관(40)의 설치구조를 보면, 본체(11)의 제1가열실(13)로 유입되는 온수관(60)은 상기 유도가열장치(20)의 가열관(23)과 가열부재(30) 사이의 공간에 스프링 형상으로 감싸도록 설치된 후, 격벽(12) 상부에 형성된 개구를 통해 제2가열실(14)로 이어지도록 구성된다.

상기 제2가열실(14)로 인입된 온수관(60)은 상기와 동일한 구조로, 유도가열장치(40)의 가열관(43)과 가열부재(50) 사이의 공간에 스프링 형상으로 감싸도록 설치된 후, 제2가열실(14)의 일측을 통해 온수 수도꼭지로 연결되도록 구성되며, 상기 온수관(60)에는 온수의 흐름을 감지하는 유수감지기(70)가 더 설치된다.

여기서, 상기 온수관(60)의 설치 구조를 스프링 구조로 형성하는 것은 관의 표면적을 크게 함으로써 수온이 보다 효율적으로 상승 되도록 하기 위함이다.

따라서 이와 같이 구성되는 보일러(10)는 난방시에는 유도가열장치(20)(40)의 유도가열에 의해, 가열관(23)(43)의 표면 온도가 급격히 상승함과 동시에 가열부재(30)(50)의 발열로 상기 유도가열장치(20)(40)와 가열부재(30)(50) 사이의 공간에 있는 난방수의 온도는 급격히 상승하게 된다. 이렇게 급격히 상승된 난방수는 제1 및 제2가열실(13)(14) 전체의 난방수의 온도를 상승시키게 되고, 상기 제2가열실(14)의 난방수가 난방수입수관(15)을 통해 난방배관(17)으로 흘러 난방작용을 수 행하고 다시 난방수환수관(16)을 통해 제1가열실(13)로 입수되는 과정을 반복하게 된다.

한편, 온수 사용시에는 유수감지기(70)가 이를 감지하여 온수 사용에 따른 보일러 구동을 개시한다. 따라서 온수관(60)으로 유입되는 온수는 제1가열실(13)에 위치한 온수관(60)을 흐르면서 1차적으로 수온이 상승 된다. 그리고 제2가열실(14)에 위치한 온수관(60)으로 흐르면서, 더욱 수온이 상승하게 된다.

결과적으로 온수는 2번의 가열과정을 통해 매우 신속하게 수온이 상승 되는 효과를 가지게 된다. 이와 같이 수온이 상승한 온수는 유수감지기(50)를 통해 수도꼭지로 배출된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 유도가열방식 보일러(10)는 보일러 가열장치의 구조가 다소 복잡하고 그에 따른 부품 수가 증가하여 비용의 상승을 초래하는 문제점이 있었고, 가열장치 내에 온수관이 내장되어 그 부피가 커져 공간을 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 지적되었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 보일러의 가열장치에 내장되던 온수관을 제거하고, 상기 고주파 유도가열장치와 그 외부 케이스 내의 간격을 소정 간격으로 밀접하게 유지함으로써 가열효과를 극대화하여 난방효율을 높임과 동시에 부품수 절감과 제품의 부피 최적화로 공간활용 에 따른 비용절감의 효과를 누리도록 한 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 내부에 유도코일이 권취 형성된 원통형의 절연관, 상기 절연관의 외부에 일정간격을 두고 설치되는 원통형의 가열관으로 구성되는 고주파유도가열부와, 열교환기와, 순환펌프와, 삼방밸브와, 난방배관을 포함하는 고주파 유도 가열 방식을 이용한 전기보일러에 있어서, 저면이 폐쇄된 원통형의 케이스로 구성되며, 상기 케이스의 하방 일측과 그 상단 일측에는 입수관 연결부 및 출수관 연결부가 각각 형성되는 가열장치부를 형성하되, 상기 가열장치부의 케이스와 상기 고주파유도가열부의 가열관 사이의 간격이 일정 거리를 유지하도록 근접하게 상기 고주파유도가열부를 상기 가열장치부의 내부에 삽입 장착시킨 후 상기 케이스의 상부를 캡으로 밀봉시켜 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 가열장치부 케이스의 출수관 연결부 부위와 다른 측면에는 내부에 홈부를 가지는 돌출부가 더 형성되는 특징을 가진다.

또한, 본 고안은 상기 가열장치부의 케이스와 고주파유도가열부의 가열관 사이의 간격은 2.5mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 가열장치부의 출수관에는 히터가 내장 설치되어 난방수를 2차로 가열하여주는 보조 가열기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안 보일러(100)는 난방수를 생성(가열)하는 가열장치부(110)와, 상기 가열장치부(110)에 내장되어 고주파 유도 가열을 통해 표면을 가열, 난방수를 생성하는 고주파유도가열부(120)를 포함한다.

또한, 상기 가열장치부(110) 및 고주파유도가열부(120)를 통해 가열된 난방수는 출수관(102)를 통해 열교환기(130)로 유출되고, 상기 열교환기(130)는 원수관(103)을 통해 직수를 공급받으며, 온수관(105)을 통해 온수를 배출하거나, 유출관(104)을 통해 난방수(또는 직수)를 유출시킨다.

상기 열교환기(130)의 유출관(104)을 통해 유출된 난방수는 순환펌프(140)를 거쳐 삼방밸브(150)로 흐르고, 온수만 사용시에는 상기 삼방밸브(150)의 절환 동작에 따라 분기관(106)을 통해 가열장치부(110)의 입수관(101)으로 순환 유입되며, 난방시에는 삼방밸브(150)의 절환 동작으로 난방수는 난방배관(160)을 통해 입수관(101)으로 흐르도록 구성된다.

또한, 상기 가열장치부(110)의 출수관(102)에는 히터(170)가 내장 설치되어 난방수를 2차로 가열하여주는 보조 가열기능을 수행하게 된다. 즉 도 5에서와 같이, 출수관(102)에 ㄱ자형의 절곡되는 관 형태를 구성하고, 그 내부에 보조 히터(170)를 캡(171)을 통해 내장하도록 구성된다.

따라서 출수관(102)을 통해 유출되는 난방수는 상기 히터(170)의 가열로 더 더욱 가열되어 난방효율을 배가시키게 된다.

여기서 미설명 부호 172는 히터 전원공급용 전선이다.

이와 같이 구성되는 본 고안 보일러(100)의 상기 가열장치부(110) 및 고주파유도가열부(120)의 보다 상세한 구성이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

우선, 상기 가열장치부(110)는 저면이 폐쇄된 원통형의 케이스(111)로 구성되며, 상기 케이스(111)의 하방 일측과 그상단 일측에는 입수관 연결부(112) 및 출수관 연결부(113)가 각각 형성되고, 상기 케이스(111)의 출수관 연결부(113) 부위와 다른 측면에는 내부에 홈부(117)를 가지는 돌출부(114)(115)가 형성된다.

또한, 상기 케이스(111)의 내부에는 고주파유도가열부(120)가 내장되며, 상기 케이스(111)의 상부에 캡(116)으로 밀봉되도록 구성된다.

또한, 상기 고주파유도가열부(120)는 내부에 유도코일(123)이 권취 형성된 원통형의 절연관(122)과, 상기 절연관(122)의 외부에 일정간격을 두고 설치되는 원통형의 가열관(121)으로 구성된다.

또한, 상기 고주파유도가열부(120)는 상기 가열장치부(110)의 케이스(111) 내부에 삽입 장착되는데, 이때 케이스(111)와 고주파유도가열부(120)의 가열관(121) 사이의 간격(A)은 약 2.5mm로 매우 근접하도록 유지시켜준다.

상기 간격(A)은 본 고안에 있어서 매우 중요한 구성요소이다. 이와 같이 가열관(121)과 가열장치부(110)의 케이스(111) 사이를 매우 근접시키는 이유는 난방수를 빠른 속도로 가열시키기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 동작을 살펴본다.

먼저, 전원이 인가되면 고주파유도가열부(120)의 유도코일(123)에 유도 기전력이 발생된다. 상기 유도코일(123)에서 발생된 기전력은 절연관(122)과 일정간격을 두고 설치된 가열관(121)을 2차 여기 시킨다.

상기 가열관(121)이 2차 여기되어 가열관(121) 표면의 주위 온도는 급격하게 상승하게 된다. 이때 상기 가열관(121)과 가열장치부(110)의 케이스(111) 사이에 채워진 난방수는 급격하게 수온이 상승하며, 약 10~20초 사이에 상기 가열관(121)과 가열장치부(110)의 케이스(111) 사이의 채워진 난방수는 끊게 된다. 상기 끊는 시간은 상기 가열관(121)과 가열장치부(110)의 케이스(111) 사이의 거리(A)를 약 2.5mm로 한 경우이다.

이렇게 급격히 끊게 되는 난방수는 가열장치부(110) 내의 모든 난방수로 전이되고, 수온 상승한 난방수는 출수관(102)을 통해 유출된다.

상기 출수관(102)을 통해 유출된 난방수는 히터(170)를 통해 다시 한번 가열되면서 난방수는 최고점을 향해 수온 상승한다.

상기 히터(170)를 통해 2차 가열된 난방수는 열교환기(130)로 유입된다.

여기서, 온수만 사용하는 경우에는 상기 난방수는 온수관(105)을 통해 배출되고 동시에 상기 열교환기(130)의 유출관(104)을 통해 순환펌프(140)를 거쳐 삼방밸브(150)로 흐르고, 상기 삼방밸브(150)의 절환 동작에 따라 분기관(106)을 통해 가열장치부(110)의 입수관(101)으로 순환 유입된다.

한편, 난방시에는 삼방밸브(150)의 절환 동작으로 난방수는 난방배관(160)을 통해 입수관(101)으로 흐르게 된다.

이상에서와 같이 본 고안은 보일러의 가열장치에 내장되던 온수관을 제거하고, 상기 고주파 유도가열장치와 그 외부 케이스 내의 간격을 소정 간격으로 밀접하게 유지함으로써 가열효과를 극대화하여 난방효율을 높임과 동시에 부품수 절감과 제품의 부피 최적화로 공간활용에 따른 비용절감의 효과를 가지는 유용한 고안이다.

Claims (4)

1. 내부에 유도코일(123)이 권취 형성된 원통형의 절연관(122), 상기 절연관(122)의 외부에 일정간격을 두고 설치되는 원통형의 가열관(121)으로 구성되는 고주파유도가열부(120)와, 열교환기(130)와, 순환펌프(140)와, 삼방밸브(150)와 난방배관(160)을 포함하는 고주파 유도 가열 방식을 이용한 전기보일러에 있어서,

   저면이 폐쇄된 원통형의 케이스(111)로 구성되며, 상기 케이스(111)의 하방 일측과 그 상단 일측에는 입수관 연결부(112) 및 출수관 연결부(113)가 각각 형성되는 가열장치부(110)를 형성하되, 상기 가열장치부(110)의 케이스(111)와 상기 고주파유도가열부(120)의 가열관(121) 사이의 간격(A)이 일정 거리를 유지하도록 근접하게 상기 고주파유도가열부(120)를 상기 가열장치부(110)의 내부에 삽입 장착시킨 후 상기 케이스(111)의 상부를 캡(116)으로 밀봉시켜 구성한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열장치부(110) 케이스(111)의 출수관 연결부(113) 부위와 다른 측면에는 내부에 홈부(117)를 가지는 돌출부(114)(115)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열장치부(110)의 케이스(111)와 고주파유도가열부(120)의 가열관(121) 사이의 간격(A)은 2.5mm인 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열장치부(110)의 출수관(102)에는 히터(170)가 내장 설치되어 난방수를 2차로 가열하여주는 보조 가열기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치.

Images