KR20080005841U - 온수 가열 기기용 히터 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 온수 가열 기기 내에 내장되어 물을 가열해 주는 히터에 관한 것이다.

본 고안 온수 가열 기기용 히터는, 내부에 발열선(21)이 내장된 절연 파이프(20)와; 절연 파이프(20)에 인접하게 배관되는 열교환 파이프(30)와; 절연 파이프(20)와 열교환 파이프(30)의 각 양단부를 제외한 전체를 감싸는 열전부재(40)와; 열전부재(40)의 외면 일측에 구비되는 전원차단부재(50)로 구성된다.

본 고안의 온수 가열 기기용 히터는, 전류에 의해 빠르게 가열되는 발열선의 열을 열전부재를 매개로 열교환 파이프로 전달함으로써, 에너지 효율이 높을 뿐 아니라, 발열선에 의해 일정 온도 이상으로 가열될 경우에는 전원차단부재를 통해 전류의 흐름을 차단함으로써 안전하게 사용할 수 있는 이점이 있다.

온수, 난방, 히터, 발열선

Description

온수 가열 기기용 히터{Heator for hot water heating apparatus}

도 1은 종래 전기히터를 이용한 온수용 매트의 사시도.

도 2는 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 사시도.

도 3은 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 단면도.

도 4는 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 실시예 단면도.

도 5는 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 사용 상태도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 가열관 12. 히터

20. 절연 파이프 21. 발열선

30. 열교환 파이프 40. 열전부재

41. 단열부재 50. 전원차단부재

본 고안은, 온수 가열 기기 내에 내장되어 물을 가열해주는 히터에 관한 것으로, 가열된 온수를 이용하는 매트, 족열기, 반신욕기를 비롯하여, 순간 온수 가열기 등의 내부에 다양하게 사용할 수 있는 것이다.

가열된 온수를 직·간접적으로 이용하는 장치는 여러 가지가 있는데, 그 중 가열된 온수를 직접 이용하는 기기로는 순간 온수기 등이 있으며, 가열된 온수를 간접적으로 이용하는 기기로는 온수 난방용 매트, 온수 난방용 족열기 및 반신욕기 등을 들 수 있다.

상기와 같은 온수 가열기를 이용한 기기는, 차가운 상태 또는 상온 상태의 물을 일정 온도로 가열하여 가열된 물을 방출하여 직접 사용하거나, 가열된 물의 열을 간접적으로 사용하는 것으로, 그 중 가열된 물의 열을 간접적으로 사용하는 온수 난방 매트를 예를 들어 살펴보면 다음과 같다.

온수 난방 매트는, 다수 겹의 시트가 중첩 결합된 매트부재 내부에 합성수지 재질의 플렉시블한 소경(小經)의 온수 파이프를 매입하고, 매트부재 외부로 연장된 온수 파이프의 양 단부를 소형 전기 보일러의 입수구와 출수구에 각각 연결함으로써 소형 전기 보일러에서 가열된 온수에 의해 매트부재를 가열할 수 있도록 한 구조이다.

상기와 같이 소형 전기 보일러를 이용한 온수 난방 매트는 전자파가 발산되 지 않는 장점이 있으며, 전기를 이용하여 온수 파이프를 순환하는 물만을 가열해주기 때문에 에너지 절약 효과도 있다.

상기와 같이 온수 난방 매트에 사용되는 소형 전기 보일러는 내부에 물을 가열하기 위한 히터가 구비되는바, 일예가 게시되어 있는 국내등록실용신안 제20-0225353호의 "전기히터를 이용한 온수용 매트"를 살펴보면 다음과 같다.

상기 전기히터를 이용한 온수용 매트는, 매트의 내부에 온수호스를 일정간격으로 매입설치한 다음 전기히터로 가열되는 가열관을 연결하여 난방하는 온수매트에 있어서, 상기 전기히터는 금속으로된 코일형 가열관(11) 외주면에 히터코일(12)을 일정 간격으로 감아 가열관(11)을 가열하는 구조로, 그 구조가 간단하며 히터코일(12)의 열을 가열관(11)으로 빠르게 전달할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기와 같이 가열관(11)의 외주면에 히터코일(12)을 감을 경우, 히터코일(12)의 열이 사방으로 방사되어 전기히터 내부 전체가 가열되는 문제점이 있으며, 이로 인해 전기에 의한 열에너지를 이용하여 물을 가열하는 효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 고안은, 온수 가열 기기 내부의 히터가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기에너지에서 변환된 열에너지 전체를 이용하여 물을 가열함으로써 에너지 효율을 극대화해주는 온수 가열 기기용 히터를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

본 고안의 상기 목적은, 발열선이 내장된 절연 파이프와 온수가 순환되는 열교환 파이프를 감싸는 열전부재에 의해 달성된다.

본 고안의 온수 가열 기기용 히터는, 온수 순환용 파이프가 배관된 난방부재와 상기 온수 순환 파이프에 연결되어 물을 가열 및 펌핑해주는 보일러로 구성된 온수 난방 기기에 있어서, 상기 보일러 내의 물 가열 수단인 히터에 관한 것으로, 온수가 순환되는 열교환 파이프와 발열 반응이 일어나는 절연 파이프를 열전부재로 감싸 연결함으로써, 절연 파이프의 발생 열을 열교환 파이프로 효율적으로 전달해주는 것에 기술적 특징이 있는바, 본 고안의 설명에서는 상기 온수 난방 기기를 온수 난방 매트로 설명하도록 한다.

즉, 본 고안의 온수 가열 기기용 히터는, 내부에 발열선이 내장된 절연 파이프와; 절연 파이프에 접촉 또는 인접하게 배관되는 열교환 파이프와; 절연 파이프와 열교환 파이프를 감싸는 열전부재와; 열전부재의 외면 일측에 구비되는 전원차단부재로 구성되는바, 각 구성요소에 대해 살펴보면 다음과 같다.

상기 절연 파이프는, 발열선에 의해 발생하는 열에 잘 견디는 동시에 열을 효율적으로 전달할 수 있도록 열전도율이 높고, 내열성이 강한 세라믹 등의 절연성 물질로 이루어지는 것이 좋다.

그리고, 상기 절연 파이프에 내장된 발열선은 니켈, 청동의 전기 저항이 큰 금속 또는 니켈-크롬(니크롬) 등의 합금에 의해 전기 저항이 커진 합금으로 이루어 지며, 절연 파이프 내에 직선형으로 내장되는 것보다 코일처럼 복수 번 권회된 상태로 내장되는 것이 좋은바, 절연 파이프 내에 많은 양을 내장할 수 있어 더 많은 발열반응을 일으킬 수 있기 때문이다.

상기 열교환 파이프는, 난방 기기를 순환하는 물의 경유 경로로써, 매트를 순환하면서 식은 물을 가열해주는 역할을 하는바, 내·외부의 열 교환이 잘 이루어지도록 열전도율이 높은 알루미늄이나 구리 등의 금속으로 이루어지는 것이 좋으며, 절연 파이프에서 발생하는 열을 최대한 많이 받을 수 있도록 열전 파이프에 일부가 접하거나 인접하도록 배관되는 것이 좋다.

상기 절연 파이프 및 열교환 파이프를 감싸는 열전부재는, 절연 파이프에서 발생하는 열을 열교환 파이프로 전달해주기 위한 매개체의 역할로, 열전도율이 높은 알루미늄이나 구리 등의 금속으로 이루어지는 것이 좋다.

이때, 상기 열전부재는 절연 파이프의 양단부와 열교환 파이프의 양단부를 제외한 전체부분을 감싸는 구조로, 열전부재의 외부로 노출되는 열교환 파이프 및 절연 파이프의 양단부는 각기 온수 순환용 파이프와 전극에 연결된다.

즉, 상기 열교환 파이프의 양단부는, 매트의 내부에 배관된 온수 순환 파이프와 연결되어 온수 순환 파이프를 순환한 물이 열교환 파이프를 통과하면서 가열된 후 다시 온수 순환 파이프로 주입되는 구조인데, 보일러의 구조에 따라 열교환 파이프의 양단부와 이에 연결된 온수 순환 파이프의 양단부 사이에 물통이나 펌프가 개재될 수도 있다.

그리고, 상기 절연 파이프의 양단부에는 발열선에 전류를 인가하기 위한 (+), (-) 전극이 각각 연결되는데, 이 중 한 전극은 전원차단부재를 경유하여 연결된다.

상기 전원차단부재는 열팽창률이 다른 두 장의 금속을 한데 붙여서 온도가 높아지면 팽창률이 작은 금속 쪽으로 구부러지고, 온도가 낮아지면 그 반대쪽으로 굽어지는 바이메탈 등을 이용한 것으로, 열전부재의 가열 정도에 따라 전류의 흐름을 이어주거나 차단해주는 스위치 역할을 한다.

상기 본 고안의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 2에 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 사시도를, 도 3에 본 고안 온수 가열 기기용 히터의 단면도를 도시하였다.

도시된 바와 같이 본 고안의 온수 가열 기기용 히터는, 전기 저항이 큰 금속으로 이루어진 발열선(21)이 내장된 절연 파이프(20)와;

상기 절연 파이프(20)에 접촉 또는 인접하게 배관되는 열교환 파이프(30)와;

상기 절연 파이프(20)와 열교환 파이프(30)의 각 양단부를 제외한 전체를 감싸는 열전부재(40)와;

상기 열전부재(40)의 외면 일측에 구비되는 전원차단부재(50)로 구성되며,

이때, (+), (-) 전극 중 어느 하나의 전극이 절연 파이프의 일측 단부에 연결되고, 다른 전극은 전원차단부재(50)를 경유하여 절연 파이프(20)의 타측 단부에 연결된 구조이다.

즉, 상기 열전부재(40)는 열교환 파이프(30)와 절연 파이프(20)의 각 양단부를 제외한 전체를 감싸는 구조로, 다시 말해 열전부재(40)의 내부에 절연 파이프(20)와 열교환 파이프(30)가 그 양단부를 제외한 나머지 부분이 매설 배관된 구조인데, 절연 파이프(20)와 열교환 파이프(30)의 배관 구조는 다양하게 이루어질 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 절연 파이프(20)가 'U' 자형으로 절곡 배관되고, 'U'자 형으로 절곡된 열교환 파이프(30)가 상기 절연 파이프(20)에 그 일부가 접하도록 배관되거나 인접하도록 배관될 수 있다.

그리고, 직선형 절연 파이프(20)의 외주면에 열교환 파이프(30)가 코일처럼 결합되는 구조를 이루는 등, 두 파이프의 배관 구조는 다양한 형태로의 변형이 가능하다.

이때, 상기 두 파이프의 배관 형태는 어떠한 구조로 이루어져도 무관하나, 절연 파이프(20)의 인접한 곳에 열교환 파이프(30)를 배관되도록 하는 것이 열전달 효율적인 측면에서 좋다.

다시 말해, 상기 열교환 파이프(30)는 절연 파이프(20)로부터 직접 열을 전달받기도 하고, 열전부재(40)를 통해 간적접으로 열을 전달받기도 하는바, 일부의 열은 절연 파이프(20)에서 열교환 파이프(30)로 직접 전달되고, 나머지 열은 열전부재(40)를 통해 전달됨으로써, 두 파이프 사이의 열 전달 효율성을 높일 수 있는 것이다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열전부재(40)의 외부에 단열부재(41) 를 구비함으로써, 가열된 열전부재(40)의 열이 외부로 방출되는 것을 막아줌으로써, 열전부재(40)의 열을 모두 열교환 파이프(30)로 전달할 수 있을 뿐 아니라, 본 고안의 히터가 내장된 보일러 자체를 가열시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 절연 파이프(20)의 양단부에는 각각 (+) 전극선과 (-) 전극선이 연결되어 발열선(21)에 전류를 인가해주게 되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 일측 전극선은 상기 전원차단부재(50)를 경유하여 연결되는바, 전원차단부재(50)에서 열전부재(40)의 가열 정도에 따라 발열선(21)에 전류를 흘려보내거나 차단하게 된다.

즉, 상기 전원차단부재(50)는 열전부재(40)의 온도에 따라 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 스위치 역할을 하는 것으로, 열전부재(40)의 온도가 100℃ 이상이 되면 전류가 차단되도록 하는 것이 좋은바, 열전부재(40)의 온도가 100℃이상이 되면 열교환 파이프(30) 내부를 흐르는 물이 높은 온도로 가열되어 일부가 기화될 수 있을 뿐 아니라, 열교환 파이프(30)의 양단부에 연결된 온수 순환 파이프가 플랙시블한 합성수지재로 이루어질 경우 열에 의해 그 형태가 변형될 수도 있기 때문이다.

본 고안의 온수 가열 기기용 히터는, 전류의 흐름에 의해 빠르게 가열되는 발열선의 열을 이용하기 때문에 가열 속도가 빠르며, 발열선에 의해 발생된 열 전체를 이용하여 물을 가열하기 때문에 에너지 효율이 높을 뿐 아니라, 발열선에 의해 일정 온도 이상으로 가열될 경우에는 전원차단부재를 통해 전류의 흐름을 차단 함으로써 안전하게 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 온수 난방 매트에 사용되는 전기 보일러에 내장되어, 물을 가열해 주는 히터에 있어서,

   내부에 발열선(21)이 내장된 절연 파이프(20)와;

   상기 절연 파이프(20)에 접촉 또는 인접하게 배관되는 열교환 파이프(30)와;

   상기 절연 파이프(20)와 열교환 파이프(30)의 각 양단부를 제외한 전체를 감싸는 열전부재(40)와;

   상기 열전부재(40)의 외면 일측에 구비되는 전원차단부재(50)로 구성되며,

   이때, (+), (-) 전극 중 어느 하나의 전극이 절연 파이프(20)의 일측 단부에 연결되고, 다른 전극은 전원차단부재(50)를 경유하여 절연 파이프(20)의 타측 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 온수 가열 기기용 히터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열전부재(40)의 외면에 단열부재(41)가 구비된 것을 특징으로 하는 온수 가열 기기용 히터.

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