KR20090071746A - 물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 온수관용전열장치와 복합식 가습기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 온수관용 전열장치와 복합식 가습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가열하고자 하는 물을 전극 사이의 매개로 하여 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 난방 온수관용 전열장치와 복합식 가습기에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 일정간격(d)으로 이격된 2가닥 전선(10R, 10N)을 소정간격(D)을 두고 나선형으로 감아 이중나선형을 형성하고, 이중나선형으로 감긴 전선(10R, 10N)은 절연재(101)로 피복되어 상기 전선(10R, 10N)의 사이(d, D) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10N) 부위는 노출되도록 형성되는 원통형 전극발열체(100); 상기 전극발열체(100)의 2가닥 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원이 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(200);를 구비하는 것을 특징으로 한다.

전기가열장치, 물, 매개, 상전극, N상전극, 온수관, 복합식, 가습기

Description

물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 온수관용 전열장치와 복합식 가습기{Electric Heating Device for Heating of Intermediating Water and Elecric Heating Pipe Apparatus/Combined Humidifier using Same}

본 발명은 물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 온수관용 전열장치와 복합식 가습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가열하고자 하는 물을 전극 사이의 매개로 하여 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치 및 이를 이용한 난방 온수관용 전열장치와 복합식 가습기에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 이용하여 저온의 물을 고온의 온수로 만드는 방법으로는, 전기를 공급받아 줄열을 발산하는 히터봉을 직접 물에 투입하는 방법, 또는 상기 히터에 접하여 설치되는 배관에 물을 흘리는 방법 등이 있었다.

하지만, 상기의 방법들은, 전류를 히터봉에 통전시켜 발생되는 열을 물에 전달하는 방식으로 이루어짐으로 고온의 온수를 얻기 위한 소요 시간이 길이지며, 상기 방법들에 의한 가열장치는 설치 공간을 많이 차지하므로 실제 적용함에 있어 많은 애로사항이 발생하였다. 또한, 물에 직접 투입된 히터봉에는 별도의 절연물질을 도포하거나, 중간 열 전달 매체를 이용해야만 하는 번거로움이 있었다. 또한, 상기 방법은 히터에서 전기로 발생하는 열을 물로 전달하는 과정에서 외부로 원하지 않는 열의 유출이 발생하여 장치의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기 종래 방법들의 문제점을 해결하고자 본 출원인은, 특허 출원번호 제10-2007-0000285호(출원일자 2007.01.02.) "물을 직접 가열하는 전기가열장치 및 이를 이용한 파이프형 가열장치"에서 물을 저항체로 하는 전기가열장치를 창안하였다.

도 1을 참조하면, 본 출원인이 창안한 전기가열장치는, 전기 전원 중에서 N상 전원이 공급되며 중공 파이프형으로 형성되는 N상전극(710)과; 전기 전원 중에서 상전원이 공급되며 상기 N상전극(710)의 내부에 설치되는 상전극(720)과; 상기 N상전극(710)과 상기 상전극(720) 사이에 일정한 간극이 형성되도록 삽입되는 절연재의 간극지지봉(730)과; 외부에서 전원을 공급받아 상기 N상전극(710)과 상기 상전극(720)에 전원을 공급하는 전원공급부(750);로 구성된다.

하지만, 상기 전기가열장치는, 일정한 간극을 유지하기 위한 적정 굵기의 간극지지봉(730)과 그에 맞게 상전극(720)의 외주연에 요홈을 형성해야 하며 서로 다른 형상의 N상전극(710)과 상전극(720)을 일일이 다수 간극지지봉(730)을 끼워가며 맞춰야 하는 번거로움이 있었다.

또한, 상기 전기가열장치는, 봉상 이외의 형상으로는 제작하기 어려워 다양한 용도의 물 가열장치로 사용될 수 없었다.

예를 들면, 상기 전기가열장치는, 그 성능이 우수함에도 바닥 난방 배관에 사용되는 온수관 보일러용 히터선 또는 히터봉을 대체할 수 없었다. 또한, 상기 전기가열장치는, 외형틀을 형성하는 파이프형 N상전극(710)을 지지할 수 있는 수단을 별도로 구비해야하므로 배관 또는 물이 채워진 가열저수조에 설치하는 데에도 많은 어려움이 있었다.

또 다른 예로서, 증기를 히터로 가열하는 복합식 가습기에 대한 종래기술 등록특허공보 제10-0685219호 "가습기의 습기가열장치"는, 생성한 증기를 습기가열장치로 가열하는 방법을 제시하였다. 하지만, 상기 종래기술은 증기가 통과하는 관체를 히터선으로 가열하는 방법을 사용하여 외부 단열이 충분하게 이루어지지 않으면 열 손실이 심하여 가열 효율이 극히 저조해지는 단점이 있었다. 또한, 상기 종래기술은 히터선으로 관체를 가열하는 것임으로 이 또한 가열 효율을 저하시키는 요인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 물을 매개로 하는 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하기 용이하여 생산성이 우수하고 설치도 간편한 물을 매개로 하는 전기가열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 물을 매개로 하는 전기가열장치를 난방 온수관용으로도 용이하게 사용할 수 있으며, 설치시 별도의 고정수단을 구비할 필요없이 간편하게 설치가능한 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 물을 매개로 하는 전기가열장치를 가습기에 설치 가능하여 증기를 가열하여 살균이 된 고온의 증기를 효율적으로 생성할 수 있는 복합식 가습기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극 사이를 매개하는 물을 순간 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치에 있어서, 일정간격(d)으로 이격된 2가닥 전선(10R, 10N)을 소정간격(D)을 두고 나선형으로 감은 이중나선형 형태이고, 상기 전선(10R, 10N)은 절연재(101)로 피복되어, 전선(10R, 10N)의 사이(d, D) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10N) 부위는 노출되도록 형성되는 원통형 전극발열체(100); 상기 전극발열체(100)의 2가닥 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원이 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(200);를 포함하 여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 전극발열체(100)는 원통형 양끝단부 내부면에 소정 길이의 누설차단부(110)를 구비하되, 상기 누설차단부(110)는 상기 전극발열체(100) 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되거나, 또는 소정 길이의 원통형 절연재(102)가 상기 전극발열체(100) 양 끝단부 내부면에 피복되어 형성됨을 특징으로 한다.

상기 누설차단부(110)는, 내부면에 상기 전원공급부(200)의 N상 전원에 연결되는 도체부(111)를 구비함을 특징으로 한다.

상기 물을 매개로 하는 전기가열장치는, 서로 다른 원통 직경(R, R')의 다수 전극발열체(100, 100')를 포함하여 구성되되, 하나의 전극발열체(100)가 다른 전극발열체(100')에 내삽되는 형태로 이루어지며,

상기 전원공급부(200)는, 전원을 상기 다수 전극발열체(100, 100')에 각각 공급할 수 있도록 스위치(240)를 구비함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 전극 사이를 매개하는 물을 순간 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치에 있어서, 일정간격(d)으로 연접하여 이격된 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)을 나선형으로 감되 인접하는 전선 사이도 상기 일정간격(d)을 유지하도록 감아 형성되는 삼중나선형 형태이고, 상기 전선(10R, 10S, 10T)은 절연재(101) 로 피복되어 상기 전선(10R, 10S, 10T)의 사이(d) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10S, 10T) 부위는 노출되도록 형성되고, 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되거나 또는 양 끝단부 내부면에 소정 길이의 원통형 절연재(102)가 피복되어 형성되는 누설차단부(110)를 구비하되 상기 누설차단부(110)의 내부면에 N상 전원에 연결되는 도체부(111)가 형성되는 원통형 삼상전극발열체(600); 상기 삼상전극발열체(600)의 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)에 각각 R·S·T의 상 전원이 연결되고 상기 도체부(111)에 N상 전원이 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(200a);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

온수관(30) 내부에 매입되어 온수관(30)에 채워지는 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서, 2가닥 전선(10R, 10N)을 절연재(301)로 피복하여 형성된 절연전선(310)과, 및 상기 절연전선(310)에 다수개 형성되되, 소정 길이만큼 절연전선(310)을 나선형으로 감아 원통형을 형성하고 원통형 내부면의 절연재(301)를 탈피하여 전선(10R, 10N) 부위가 노출되도록 형성되는 전기가열부(320)로 이루어지는 전기가열선(300); 상기 절연전선(310)의 일측 끝단에 연결되어 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원을 공급하는 전원공급부(200);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 전기가열부(320)는, 전기가열부(320)의 길이보다 소정 길이만큼 긴 도체관(330)을 외부에 끼워지도록 구비하며, 상기 도체관(330)은 상기 전원공급 부(200)의 N상 전원에 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다.

상기 전기가열부(320)는, 절연전선(310)을 나선형으로 감아 형성된 원통형의 내부면 절연재(301)를 탈피하되, N상 전원에 연결되는 전선(10N)을 상 전원에 연결되는 전선(10R)에 비해 소정 길이만큼 더 탈피하여 형성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 온수관 내부에 매입되어 온수관에 채워지는 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서, 상 전원이 공급되며 절연재(401)로 피복되는 심선(411)과 N상 전원이 공급되며 상기 절연재(401)를 동심원상으로 에워싸도록 구비되고 외부면은 절연재(402)로 피복되는 쉴드선(412)으로 형성되는 동축케이블 형상의 절연전선(410)과, 상기 절연전선(410)에 다수개 형성되되 소정길이만큼 상기 절연재(401, 402) 및 쉴드선(412)를 절단 제거하여 내부 심선(411)을 노출시키고 절단된 쉴드선(412) 부위를 도체관(330)을 끼워 전기적으로 연결하여 형성되는 전기가열부(420)로 이루어지는 전기가열선(400); 상기 절연전선(410)의 일측 끝단에 연결되어 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원을 공급하는 전원공급부(200);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 일정 수위의 물을 담을 수 있게 형성되어, 가습부(511)로 증기를 발생시키는 가습수단(510)과, 저수조(521)에 담겨진 물을 단속하여 상기 가습수단(510)에 물을 공급하되 상기 가습수단(510)의 수위를 조절 가능하도록 구성 되는 급수수단(520)과, 상기 가습수단(510)에서 생성되는 증기를 외부로 배출하는 통로를 형성하는 증기배출관(530)과, 상기 가습부(511)에 전기를 공급하는 전원수단과, 상기 전원수단의 전기를 선택적으로 상기 가습부(511)에 공급할 수 있도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되는 복합식 가습기에 있어서,

상기 증기배출관(530)은, 일정간격(d)으로 이격된 2가닥 전선(10R, 10N)을 소정간격(D)을 두고 나선형으로 감은 이중나선형 형태이고, 전선(10R, 10N)은 절연재(101)로 피복되어, 전선(10R, 10N)의 사이(d, D) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10N) 부위는 노출되도록 형성되는 원통형 전극발열체(100);를 통로 방향으로 내삽하여 구성되고,

상기 가습부(511) 및 전원수단은, 청구항 제1항 내지 제4항 중에 어느 하나의 항으로 이루어지는 전극발열체(100) 및 전원공급부(200)로 각각 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 상기 구성으로 이루어진 본 발명은, 일반적으로 보편화된 절연전선을 일면을 탈피하여 제작할 수 있는 구성이므로, 물을 매개로 하는 전극 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 히터선의 형태로도 용이하게 제작 가능하여 난방 온수관용으로 사용할 수 있으며, 별도의 고정수단을 구비할 필요가 없어 설치가 간편하다.

또한, 본 발명은 물을 직접 가열하여 증기를 발생시키고 발생시킨 증기의 통 로에서 재가열이 가능하도록 구성되므로, 증기 발생 효율이 우수하며 살균이 된 고온의 증기를 다량 생성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

< 실시예 1 : 물을 매개로 하는 전기가열장치 >

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치의 부분단면 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치는, 배관(20) 내부에 고정재(21)에 의해 고정 설치되는 전극발열체(100)와; 배관(20) 외부에 설치되어 상전원선(11R) 및 N상전원선(11N)을 통해 상기 전극발열체(100)에 전원을 공급하는 전원공급부(200);로 이루어진다.

상기 전극발열체(100)는 일정간격(d)으로 이격되어 절연재(101)로 피복된 2가닥 전선(10R, 10N)을 이중나선형으로 감은 원통 형태를 갖는다. 그리고, 상기 전극발열체(100)는 원통형의 내부면 절연재(101)를 탈피하여 전선(10R, 10N)이 노출되게 형성된다.

따라서, 상기 전극발열체(100)는, 전선(10R, 10N)을 이중나선형으로 감아 원 통형을 이루되 원통형 외부면은 절연재(101)로 피복된 상태이고 원통형 내부면은 전선(10R, 10N)의 일부면이 원통형 내부 방향으로 노출된 상태이다.

또한, 상기 전극발열체(100)는, 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되어 형성되는 누설차단부(110)를 구비한다. 이때, 상기 누설차단부(110)는 N상전원선(12N)에 연결되는 도체부(111)를 내부면에 띠 형태로 부착되도록 구비한다.

상기 전선(10R, 10N)은 백금 또는 스테인레스 재질과 같이 물에 의한 부식을 최소화할 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연재(101)는 고온에도 내구성이 우수한 절연재질로 이루어짐이 바람직하다.

상기 전원공급부(200)는, 외부 전기를 차단기(210)를 통해 공급받아 과전류·단락전류·누전전류 등을 차단할 수 있도록 구성되며, 상기 차단기(210)를 통과한 전기를 릴레이부(230)를 통과시켜 상전원선(11R) 및 N상전원선(11N, 12N)에 공급한다. 바람직하게, 상기 전원공급부(200)는 상전원 및 N상전원을 감지하여 상기 릴레이부(230)를 단속할 수 있는 N상감시부(220)를 구비한다.

상기 N상감시부(220)에 대해 부연 설명을 하면 다음과 같다. 일반적으로 외부에서 공급되는 단상 전원은 상 전원선과 N상 전원선으로 이루어지는 2가닥의 전선을 통해 공급되며, 이때 N상 전원선은 다중접지된 선로로부터 인출된다. 즉, N상 전원은 대지에 접지되어 있는 것으로서 대지 전위가 제로(zero)에 근접하게 된다. 이러한 N상 전원의 특징을 이용하여, 상기 전원공급부(200)의 N상감시부(220)는 2 가닥 전선 중에서 어느 쪽이 N상 전원선에 해당되는 지를 감지하여 릴레이부(230)의 접점을 단속하게 된다.

즉, 상기 전극발열체(100)는 상전원선(11R)을 통해 상기 전극발열체(100)의 전선(10R)에 상 전원을 공급받고, N상전원선(11N)을 통해 상기 전극발열체(100)의 전선(10N)에 N상 전원을 공급받으며, 사용자의 오결선으로 상전원선(11R) 및 N상전원선(11N)이 바뀔 경우 상기 전원공급부(200)의 N상감시부(220)에 의해 전원공급이 차단되게 되는 것이다.

상기 도 2의 구성으로 이루어진 물을 매개로 하는 전기가열장치에 있어서, 배관(20) 내부에 물이 채워지거나 또는 물이 흘러갈 경우에, 2가닥 전선(10R, 10N)으로 이루어지는 전극쌍 사이에 물을 매개로 하여 전기가 흐르게 된다. 즉, 물을 저항체로 하여 전기가 흐르게 되므로 물이 직접 가열되는 것이다.

바람직하게, 상기 전극발열체(100)는 양 끝단에 누설차단부(110)를 구비하여 전선(10R)과 물을 통해 대지로 흐를 수 있는 누설전류를 최소화할 수 있다. 즉, 상기 누설차단부(110)의 내부면에는 N상전원선(12N)에 연결되는 도체부(111)를 구비하여 물을 통해 대지로 누설될 수 있는 전류를 차단하게 되는 것이다.

누설전류를 원천 차단기하기 위한 수단으로서, 상기 도 2의 전기가열장치는, 상기 전극발열체(100)에 외삽되는 원통형 N상도체부(미도시)가 더 포함되어 구성될 수 있다. 이때, 상기 외삽되는 원통형 N상도체부(미도시)는 상기 전극발열체(100) 의 길이보다 소정길이만큼 길게 형성되어, 상기 전극발열체(100)의 끝단이 상기 원통형 N상도체부(미도시)의 끝단 안으로 들어가는 형태를 갖게 되는 것이다.

또한, 상기 전극발열체(100)가 구비되는 배관(20)은 접지단(G)에 연결되는 접지수단(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 접지수단은, 누전에 대비한 접지시공으로서 공지된 기술이며, 전극발열체(100)가 구비된 배관 부분의 양단에 도전성 연결구를 설치하는 방법 또는 도전성 배관 부분으로 구성하는 방법 등으로 이루어질 수도 있다.

도 3는, 상기 도 2의 전기가열장치에 있어서, 전극발열체(100)의 다른 실시예를 도시한 부분 단면 사시도이다.

도 3a에 따른 전극발열체(100)는 도 2에서와 같이 누설차단부(110)를 구비하지만, 상기 도 3에 따른 누설차단부(110)는 전극발열체(100)의 끝단부 내부면에 소정 길이만큼 절연재(102)로 피복되되 상기 절연재(102)의 내부에 도체부(111)를 구비하는 형태로 이루어진다.

또한 도 3b에 따른 전극발열체(100)는, 전극발열체(100)의 끝단부 내부면에 있어서 상전원이 공급되는 전선(10R)만 절연재(101)로 소정길이 피복되고 N상전원이 공급되는 전선(10N)은 탈피되는 형태로 누설차단부(110)를 구비한다.

이때, 상기 도3b에 의한 전극발열체(100)로 구성되는 본 발명의 전기가열장치는 누설차단부(110)에 도체부(111)를 구비하지 않으므로 N상전원선(12N)을 구비 하지 않는다. 즉, 도 3b에 따른 전극발열체(100)에 있어서, 누설차단부(110)에 탈피된 N상 전선(10N)이 도 3a의 도체부(111)와 동일한 작용을 하는 것이다.

< 실시예 2 : 물을 매개로 하는 전기가열장치 >

도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 도시한 부분 단면 사시도이다.

상기 도 4에 따른 본 발명의 전기가열장치는, 서로 다른 원통 직경(R, R')을 갖는 2개의 전극발열체(100, 100')를 구비하되, 하나의 전극발열체(100)가 다른 전극발열체(100')에 내삽되는 형태로 이루어진다. 그리고, 전원공급부(200)는, 상기 전극발열체들(100, 100')에 각각 전원선(11, 11')으로 연결되어, 개별로 전원을 공급할 수 있게 스위치(240)을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 전기가열장치는, 3개 이상의 전극발열체들을 서로 다른 직경을 갖도록 제작하여 큰 직경의 전극발열체에 다음으로 작은 직경의 전극발열체를 내삽하는 형태로 하는 단면이 동심원을 형성하는 다수 전극발열체들을 구비할 수 있다. 이와 같이 다수 전극발열체를 구비한 전기가열장치는 물을 가열하는 속도를 단계적으로 조절할 수 있는 장점을 갖는다.

이때, 상기 전극발열체들(100, 100')은 이격재(미도시)에 의해 소정거리 이격되어 전극발열체들(100, 100') 사이로 물이 원활하게 흐를 수 있게 함이 바람직하다.

< 실시예 3 : 물을 매개로 하는 전기가열장치 >

도 5는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 도시한 부분단면 사시도이다.

상기 도 5에 도시된 물을 매개로 하는 전기가열장치, 원통형으로 형성되는 삼상전극발열체(600)와 상기 삼상전극발열체(600)에 삼상 전원을 공급하는 전원공급부(200a)로 구성된다.

상기 삼상전극발열체(600)는, 상기 도 2의 전극발열체(100)와 동일한 외형을 갖고 있지만, 내부에 구비되는 전선은 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)을 나선형을 감아 삼중 나선형으로 이루어는 특징을 갖는다.

즉, 상기 삼상전극발열체(600)는, 일정간격(d)으로 연접하여 이격된 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)을 나선형으로 감아 삼중나선형을 이루고, 상기 전선(10R, 10S, 10T)에 절연재(101)로 피복하여 상기 전선(10R, 10S, 10T)의 사이(d) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10S, 10T) 부위는 노출되게 이루어지는 원통형으로 형성된다.

또한, 상기 삼상전극발열체(600)는, 상기 원통형의 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되어 이루어지는 원통형 누설차단부(110)를 구비하며, 상기 누설차단부(110)의 내부면에는 N상 전원에 연결되는 도체부(111)가 띠 형태로 부착된다.

상기 누설차단부(110)는, 상기 도 4에서 상기 도 2의 누설차단부와 동일한 형태로 도시되었으나, 상기 도 3a의 누설차단부로도 형성될 수 있다.

또한, 인접하는 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)들 사이, 다시 말해서 전선(10R)과 전선(10T) 사이의 이격 거리도 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)의 간격(d)과 동일하게 형성됨이 바람직하다. 이는, 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)에 각각 R·S·T 상전원을 공급할 경우에, R상과 S상 간에 흐르는 전류와, S상과 T상 간에 흐르는 전류와, T상과 R상 간에 흐르는 전류가 동일하게 되는 삼상 평형을 이루기 위함이다. 더욱 정확한 삼상 평형을 이루기 위해서는 R상 전선(10R) 또는 T상 전선(10T) 중에 어느 한 전선을 한바퀴 더 감도록 삼중나선형을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전원공급부(200a)는, 상전원선(11R, 11S, 11T)으로 상기와 같이 형성된 삼상전극발열체(600)의 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)에 각각 연결되고, N상전원선(11N)으로 상기 삼상전극발열체(600)의 도체부(111)에 연결되어, 상기 삼상전극발열체(600)에 R·S·T·N의 3상 4선식 전원을 공급하게 된다.

또한, 상기 전원공급부(200a)는 3상 차단기(210a)와 3상 릴레이부(230a)와 N상감시부(220)를 포함하여 구성된다. 상기 3상 차단기(210a) 및 3상 릴레이부(230a)는 일반적으로 사용되는 것이고, 상기 N상감시부(220)는 상기 도 1과 동일하게 구성될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

< 실시예 4 : 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치 >

도 6은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치의 부분 단면 사시도이다.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 온수관용 전열장치는, 2가닥 전선(10R, 10N)에 절연재(301)를 피복하여 이루어진 절연전선(310)에 소정간격을 두고 전기가열부(320)를 구비하도록 형성한 전기가열선(300)과; 상기 절연전선(310)의 일측 끝단에 연결되어 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원을 공급하는 전원공급부(200);를 포함하여 구성된다.

상기 전기가열부(320)는, 소정 길이만큼 절연전선(310)을 나선형으로 감되 나선형 내부면의 절연재(301)를 탈피하여 전선(10R, 10N)이 노출되게 형성된다.

상기와 같이 전기가열부(320)를 다수 구비한 전기가열선(300)을 온수관(30)에 매입하고 온수관(30) 내부에 물을 채운 후 전원공급부(200)로 상기 전기가열선(300)에 전원을 공급하면, 전기가열부(320)의 내부 노출된 전선(10R, 10N) 사이에 물을 매개로 하여 전기가 흐르게 되어 물이 가열된다.

바람직하게, 전기가열부(320)의 양 끝단부는 N상 전원에 연결되는 전선(10N)만이 탈피되도록 형성되어, 상기 제1 실시예에 따른 누설차단부(110)와 동일한 작용을 한다.

절연전선(310)에 형성되는 다수의 전기가열부(320)는 일정한 간격을 두고 형성됨이 바람직하며, 인접하는 전기가열부(320)들 사이의 간격은 원하는 물 가열 속 도에 따라 적절하게 선정되는 것이 바람직하다. 즉, 전기가열부(320) 사이의 간격을 작게 할수록 온수관(30) 내부 물의 가열 속도를 증가시킬 수 있다.

도 7은, 상기 도 6의 제4 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서, 전기가열부(320)에 원통형 도체관(330)이 외삽되는 형태를 도시한 도면이다.

상기 도체관(330)은 전기가열부(320)의 길이보다 소정 길이만큼 길게 형성되며, 상기 전기가열부(320)에 외삽된 상태에서 양끝단을 압착하여 절연전선(310)에 고정되도록 형성된다. 이때, 상기 도체관(330) 양끝단(331, 331')은 외주연을 일정한 간격을 두고 부분 압착되어 전기가열부(320)로 물이 유통되게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 도체관(330)은, 다수 전기가열부(320)들에 개별 구비되며, N상 전원에 연결된다.

도 8은, 상기 도 6의 제4 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치를 일반적인 난방 온수관(30)에 매입 설치한 형태를 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 전기가열선(300)이, 바닥에 매입 배관되며 내부에 물이 채워지는 온수관(30) 내부에 삽입 설치된다. 그리고, 전원공급부(200)는 콘센트(31)로부터 공급받는 전기를 전원선(11)을 통해 상기 전기가열선(300)에 공급한다.

상기 도 8에서는, 일반적으로 시설되는 난방 온수관(30)에 본 발명을 시설할 수 있음을 보여주기 위한 예시도로서, 난방 온수관(30)이 길게 형성되어 두개의 전기가열선(300)을 시설한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 온수관용 전열장치는 기존 매입된 온수관뿐만 아니라, 신설되는 온수관의 형태에 따라 다양하게 시설될 수 있음에 유의해야 한다.

또한, 전원선(11)과 전기가열선(300)이 연결되는 난방 온수관(30)의 끝단(30a)은 접지시공이 이루어지도록 구성됨이 바람직하다. 또는, 도전성 격자망(미도시)이 난방 온수관(30)을 덮는 형태로 접지시공을 할 수도 있다. 또다른 다양한 접지시공 방법들도 난방 온수관 배관시공에 일반적으로 적용되고 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

< 실시예 5 : 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치 >

도 9는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치의 부분 단면 사시도이다.

상기 도 9에 따른 온수관용 전열장치는, 상기 제4 실시예와 같이 전기가열선(400) 및 전원공급부(200)로 구성된다.

다만, 상기 전기가열선(400)은, 상 전원이 공급되며 절연재(401)로 피복되는 심선(411)과, N상 전원이 공급되며 상기 절연재(401)를 동심원상으로 에워싸도록 구비되고 외부면은 절연재(402)로 피복되는 쉴드선(412)으로 형성되는 동축케이블 형상을 이루는 절연전선(410)과; 상기 절연전선(410)에 소정간격으로 다수 형성되며, 소정길이만큼 상기 절연재(401, 402) 및 쉴드선(412)를 절단 제거하여 내부 심선(411)을 노출시키되, 노출된 심선(411)에 외삽되게 끼워지는 도체관(330)를 구비하며, 상기 도체관(330)이 절단된 쉴드선(412) 부위에 끼워 전기적으로 연결되게 형성되는 전기가열부(420);로 이루어진다.

상기 도체관(330)은, 내부를 관통하는 심선(411)과 일정한 간격을 유지하도록 형성되며, 양 끝단에 접하는 쉴드선(412)에 압착 고정되어 전기적으로 연결된다. 또한, 도체관(330) 양 끝단 압착부위(331, 331')는 상기 도 6에서와 같이 일정한 간격을 두고 부분 압착되어, 내부로 물이 유통될 수 있다.

상기 구성으로, 상전원이 공급되는 심선(411)과, 쉴드선(412)를 통해 N상 전원이 공급되는 도체관(330) 사이는 심선(411)과 도체관(330) 사이에 채워지는 물을 매개로 전기가 흐르게 되어, 물이 가열된다.

상기 도체관(330)은, 망상형 원통형태로 형성될 수도 있다. 이는, 도체관(330) 내외부의 물 사이에 원활한 흐름을 유도하는 장점이 있다.

< 실시예 6 : 복합식 가습기 >

도 10은, 본 발명의 제6 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 이 용한 복합식 가습기(500)의 단면도이다.

상기 도 10에 도시된 복합식 가습기(500)는, 일정 수위의 물을 가습조(512)에 담을 수 있게 형성되며, 상기 가습조(512)의 물에 담겨진 상태로 설치된 가습부(511)로 증기를 발생시키는 가습수단(510)과; 상기 저수조(521)에 담겨지는 물을 단속하여 상기 가습수단(510)에 물을 공급하되 수위조절부(522)로 상기 가습수단(510)의 수위를 조절 가능하도록 구성되는 급수수단(520)과; 상기 가습수단(510)에서 생성되는 증기를 외부로 배출하는 통로를 형성하는 증기배출관(530)과; 상기 가습부(511)에 전기를 공급하는 전원수단(미도시)과; 상기 전원수단의 전기를 선택적으로 상기 가습부(511)에 공급할 수 있도록 제어하는 제어수단(미도시);으로 구성된다.

상기 복합식 가습기(500)의 구성은 일반적으로 공지된 구성으로서 본 발명에 의한 가습부(511)·증기배출관(530)·전원수단(미도시)에 대해서만 상세히 설명한다.

상기 가습수단(510)의 가습부(511)는, 상기 도 10에 도시된 것과 같이, 상기 도 3b의 구성으로 되는 다수의 전극발열체(100)들로 이루어짐을 알 수 있다. 물론, 가습부(511)는 상기 도 2 또는 상기 도 3a의 전극발열체로도 구성될 수 있다.

상기 증기배출관(530)은, 상기 도 3b의 구성으로 이루어진 전극발열체(100)를 내삽하여 구성된다. 즉, 상기 증기배출관(530)는 내부 하단부에 구비된 걸림 턱(531)에 재치되게 상기 전극발열체(100)를 내삽하여 구성되며, 내부 상단부에 요입되는 배출구(532)가 재치되도록 구비된다.

그리고, 증기배출관(530)의 상단부에는 상기 전극발열체(100)에 전원을 공급할 수 있도록 전원선(11R, 11N)이 인출되어 상기 전원수단(미도시)에 연결된다.

바람직하게, 상기 전극발열체(100)의 상단에는 안전망(533)이 증기배출관(530)에 고정되게 설치되어, 전극발열체(100) 내부면에 일부면이 노출되는 전선(10R, 10N)에 의한 감전을 예방할 수 있다.

상기 증기배출관(530)에 내삽되는 전극발열체(100)는 상기 도 2 또는 상기 도 3a의 전극발열체로 구성될 수 있다.

이때, 상기 전원수단(미도시)는 상기 제1 실시예에서 설명한 전원공급부(200)와 같이, 차단기(210)·N상감시부(220)·릴레이부(230)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 전원수단(미도시)는 가습부(511) 및 증기배출관(530)에 구비되는 다수 전극발열체(100)에 전기를 선택적으로 공급 가능하게 제어수단(미도시)에 의해 제어될 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

즉, 상기 가습수단(510)은, 내부에 구비된 다수 전극발열체(100) 중에서 선택된 개수의 전극발열체(100)에만 전원이 투입되게 함으로서 가습조(512) 물의 가열 속도를 조절하여 증기 발생량을 조절할 수 있는 것이다.

상기 전극발열체(100)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다. 하부에서 발생된 증기는 전극발열체(100) 내부를 통과하여 배출구(532)로 배출되는데, 이때 소정량의 증기는 전극발열체(100) 내부벽에 닿아 응결되어 물로 변하여 하부의 가습조(512)로 흐르게 된다. 그러면, 두 전선(10R, 10N) 사이는 흘러 내리는 물에 의해 통전이 되며, 따라서 흘러 내리던 물이 가열되어 재차 증기로 변환되는 것이다.

일반적인 가습기는 상기 도 10에서와 같이, 일정 길이의 증기배출관(530)을 구비해야만 하는 구조이므로, 만약 본 발명에 의한 전극발열체(100)를 증기배출관(530) 내부에 구비하지 않으면, 가습수단(510)에서 생성한 증기 중에서 내부벽에 응결되는 물의 양만큼 소실된 증기만을 배출구(532)로 배출하게 된다.

반면에, 본 발명에 의한 전극발열체(100)를 증기배출관(530)에 구비한 복합식 가습기(500)는, 생성한 증기를 소실없이 배출구(532)로 배출할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명에 의한 복합식 가습기(500)는 증기배출관(530)에서 2차로 가열된 증기를 배출하는 작용도 갖게 되어, 배출되는 증기를 살균할 수 있으므로, 살균된 고온 증기를 다량 방출할 수 있는 것이다.

특히, 종래의 초음파진동자로 이루어진 가습부(511)는 가열 작용이 없이 물을 직접 초미립자로 분쇄하여 증기를 생성하므로, 배출되는 증기는 증기배출관(530)를 경유할 때에 소정량 소실되며 살균작용이 없어 세균에 감염될 위험도 갖는다. 따라서, 본 발명에 의해 증기배출관(530)에 구비된 전극발열체(100)는 이러한 종래의 초음파진동자의 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1은, 종래기술에 의한 물을 직접 가열하는 전기가열장치의 투시 사시도.

도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치의 부분단면 사시도.

도 3은, 상기 도 2의 전기가열장치에 있어서, 전극발열체(100)의 다른 실시예를 도시한 부분 단면 사시도.

도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 도시한 부분 단면 사시도.

도 5는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 도시한 부분단면 사시도.

도 6은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치의 부분 단면 사시도.

도 7은, 상기 도 6의 제4 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서, 전기가열부(320)에 원통형 도체관(330)이 외삽되는 형태를 도시한 도면.

도 8은, 상기 도 6의 제4 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치를 일반적인 난방 온수관(30)에 매입 설치한 형태를 도시한 도면.

도 9는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치의 부분 단면 사시도.

도 10은, 본 발명의 제6 실시예에 따른 물을 매개로 하는 전기가열장치를 이 용한 복합식 가습기의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10R : 전선(상 전원이 공급되는 전선)

10N : 전선(N상 전원이 공급되는 전선)

11 : 전원선 11R, 11S, 11T : 상전원선

11N, 12N : N상전원선 20 : 배관 21 : 고정재

22 : 이격재 30 : 온수관

100, 100' : 전극발열체 101 : 절연재 102 : 원통형 절연재

110 : 누설차단부 111 : 도체부 200 : 전원공급부

210 : 차단기 220 : N상감시부 230 : 릴레이부

300 : 전기가열선 301 : 절연재 310 : 절연전선

320 : 전기가열부 330 : 도체관

400 : 전기가열선 401, 402 : 절연재 410 : 절연전선

411 : 심선 412 : 쉴드선 420 : 전기가열부

500 : 복합식 가습기 510 : 가습수단 511 : 가습부

512 : 가습조 520 : 급수수단 521 : 저수조

522 : 수위조절부 530 : 증기배출관 531 : 걸림턱

532 : 배출구 600 : 삼상전극발열체

Claims (10)

1. 전극 사이를 매개하는 물을 순간 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치에 있어서,

   일정간격(d)으로 이격된 2가닥 전선(10R, 10N)을 소정간격(D)을 두고 나선형으로 감은 이중나선형 형태이고, 상기 전선(10R, 10N)은 절연재(101)로 피복되어, 전선(10R, 10N)의 사이(d, D) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10N) 부위는 노출되도록 형성되는 원통형 전극발열체(100);

   상기 전극발열체(100)의 2가닥 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원이 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(200);

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 전기가열장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전극발열체(100)는, 원통형 양끝단부 내부면에 소정 길이의 누설차단부(110)를 구비하되,

   상기 누설차단부(110)는,

   상기 전극발열체(100) 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되거나, 또는 소정 길이의 원통형 절연재(102)가 상기 전극발열체(100) 양 끝단부 내부면에 피복되어 형성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 전기가열장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 누설차단부(110)는,

   내부면에 상기 전원공급부(200)의 N상 전원에 연결되는 도체부(111)를 구비함을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 전기가열장치.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 물을 매개로 하는 전기가열장치는,

   서로 다른 원통 직경(R, R')의 다수 전극발열체(100, 100')를 포함하여 구성되되, 하나의 전극발열체(100)가 다른 전극발열체(100')에 내삽되는 형태로 이루어지며,

   상기 전원공급부(200)는,

   전원을 상기 다수 전극발열체(100, 100')에 각각 공급할 수 있도록 스위치(240)를 구비함을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 전기가열장치.
5. 전극 사이를 매개하는 물을 순간 가열하는 물을 매개로 하는 전기가열장치에 있어서,

   일정간격(d)으로 연접하여 이격된 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)을 나선형으로 감되 인접하는 전선 사이도 상기 일정간격(d)을 유지하도록 감아 형성되는 삼중나선형 형태이고, 상기 전선(10R, 10S, 10T)은 절연재(101)로 피복되어 상기 전선(10R, 10S, 10T)의 사이(d) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10S, 10T) 부위는 노출되도록 형성되고, 양 끝단에 절연재(101)가 소정길이 연장되거나 또는 양 끝단부 내부면에 소정 길이의 원통형 절연재(102)가 피복되어 형성되는 누설차단부(110)를 구비하되 상기 누설차단부(110)의 내부면에 N상 전원에 연결되는 도체부(111)가 형성되는 원통형 삼상전극발열체(600);

   상기 삼상전극발열체(600)의 3가닥 전선(10R, 10S, 10T)에 각각 R·S·T의 상 전원이 연결되고 상기 도체부(111)에 N상 전원이 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부(200a);

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 전기가열장치.
6. 온수관(30) 내부에 매입되어 온수관(30)에 채워지는 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서,

   2가닥 전선(10R, 10N)을 절연재(301)로 피복하여 형성된 절연전선(310)과; 및 상기 절연전선(310)에 다수개 형성되되, 소정 길이만큼 절연전선(310)을 나선형으로 감아 원통형을 형성하고 원통형 내부면의 절연재(301)를 탈피하여 전선(10R, 10N) 부위가 노출되도록 형성되는 전기가열부(320);로 이루어지는 전기가열 선(300);

   상기 절연전선(310)의 일측 끝단에 연결되어 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원을 공급하는 전원공급부(200);

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 전기가열부(320)는,

   전기가열부(320)의 길이보다 소정 길이만큼 긴 도체관(330)을 외부에 끼워지도록 구비하며,

   상기 도체관(330)은 상기 전원공급부(200)의 N상 전원에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 전기가열부(320)는,

   절연전선(310)을 나선형으로 감아 형성된 원통형의 내부면 절연재(301)를 탈피하되, N상 전원에 연결되는 전선(10N)을 상 전원에 연결되는 전선(10R)에 비해 소정 길이만큼 더 탈피하여 형성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 온수관용 전기가열선.
9. 온수관 내부에 매입되어 온수관에 채워지는 물을 직접 가열하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치에 있어서,

   상 전원이 공급되며 절연재(401)로 피복되는 심선(411)과, N상 전원이 공급되며 상기 절연재(401)를 동심원상으로 에워싸도록 구비되고 외부면은 절연재(402)로 피복되는 쉴드선(412)으로 형성되는 동축케이블 형상의 절연전선(410)과; 상기 절연전선(410)에 다수개 형성되되, 소정길이만큼 상기 절연재(401, 402) 및 쉴드선(412)를 절단 제거하여 내부 심선(411)을 노출시키고 절단된 쉴드선(412) 부위를 도체관(330)을 끼워 전기적으로 연결하여 형성되는 전기가열부(420);로 이루어지는 전기가열선(400);

   상기 절연전선(410)의 일측 끝단에 연결되어 전선(10R, 10N)에 각각 상 전원 및 N상 전원을 공급하는 전원공급부(200);

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 물을 매개로 하는 온수관용 전열장치.
10. 일정 수위의 물을 담을 수 있게 형성되어, 가습부(511)로 증기를 발생시키는 가습수단(510)과, 저수조(521)에 담겨진 물을 단속하여 상기 가습수단(510)에 물을 공급하되 상기 가습수단(510)의 수위를 조절 가능하도록 구성되는 급수수단(520)과, 상기 가습수단(510)에서 생성되는 증기를 외부로 배출하는 통로를 형성하는 증 기배출관(530)과, 상기 가습부(511)에 전기를 공급하는 전원수단과, 상기 전원수단의 전기를 선택적으로 상기 가습부(511)에 공급할 수 있도록 제어하는 제어수단을 포함하여 구성되는 복합식 가습기에 있어서,

    상기 증기배출관(530)은,

    일정간격(d)으로 이격된 2가닥 전선(10R, 10N)을 소정간격(D)을 두고 나선형으로 감은 이중나선형 형태이고, 전선(10R, 10N)은 절연재(101)로 피복되어, 전선(10R, 10N)의 사이(d, D) 및 외부면이 절연재(101)로 덮힌 상태이되 내부면의 전선(10R, 10N) 부위는 노출되도록 형성되는 원통형 전극발열체(100);를 통로 방향으로 내삽하여 구성되고,

    상기 가습부(511) 및 전원수단은,

    청구항 제1항 내지 제5항 중에 어느 하나의 항으로 이루어지는 전극발열체(100) 및 전원공급부(200)로 각각 구성됨을 특징으로 하는 복합식 가습기.

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