KR20090074006A - 인덕션 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인덕션 온수 보일러에 관한 것으로,

인덕션 히터(Induction Heater) 방식으로 구성된 발열관이 열을 생산하는 발열체가 되어 발열관의 내부에 있는 물을 직접 가열하는 열효율이 높은 직접 가열 방식의 온수 보일러이다.

대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT))와 차가운 물이 유입되는 유입관이 접하게 구성되어 고주파를 생산하면서 뜨거워진 절연 게이트 양극성 트랜지스터의 열로 유입관에 유입된 차가운 물을 1차 가열하고,

유도코일의 내부에 구성된 내부발열관에서 2차 가열한 후,

유도코일의 외부에 구성된 외부발열관에서 3차 가열하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러이다.

인덕션, 온수, 보일러

Description

인덕션 온수 보일러 { Induction Heater type Hot Water Boiler }

복수 가닥의 가느다란 코일을 꼬아 형성된 연선을 나선형으로 감아 구성된 유도코일에 고주파의 전류가 통과하면 유도코일의 내부와 외부에 각각 구성된 내부발열관과 외부발열관이 전자기유도 현상에 의한 와전류(소용돌이 전류)로 줄열(저항에 의해 발생하는 열량)이 발생하는 인덕션 히터(Induction Heater) 방식으로 구성되어 열효율이 높은 직접 가열 방식의 온수 보일러.

또한, 고주파를 생산할 때 고열이 발생하는 절연 게이트 양극성 트랜지스터와 차가운 물이 유입되는 유입관이 접하도록 구성되어 뜨거워진 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 냉각하기 위한 별도의 냉각 수단이 필요 없으며,

절연 게이트 양극성 트랜지스터에서 발생한 열로 유입관으로 유입된 물을 1차 가열하고,

유도코일의 내부에 구성된 내부발열관에서 2차 가열한 후,

유도코일의 외부에 구성된 외부발열관에서 3차 가열하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러.

종래의 온수 보일러는 석유, 가스, 전기 등을 에너지원으로 열을 발생시켜 용기(배관, 또는 온수통, 또는 발열체의 덮개)를 가열하여 용기에 담겨 있는 물을 뜨겁게 하는 간접가열방식의 온수 보일러이다.

화석 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 방식의 석유와 가스 보일러는 연료의 저장과 공급에 따라 부가로 발생하는 비용, 연소시 발생하는 유해물질, 낮은 열효율 등 많은 문제점이 있다.

그리고, 종래의 전기 보일러는 석유나 가스 보일러에 비하여 설치와 가동이 간편한 장점이 있으나, 열을 생산하는 발열체를 감싸고 있는 용기를 가열하여 용기와 접하고 있는 물을 뜨겁게 하는 간접가열방식으로 열효율이 낮아 넓은 영역 난방에는 높은 가격의 전기료 관계로 부적합하다.

종래의 전기 보일러의 단점인 낮은 열효율의 간접가열 방식을 열효율이 높은 직접가열 방식으로 해결하고,

인덕션 히터(Induction Heater) 방식에 필수 소자로 대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT))에서 고주파 생산시 고열이 발생함에도 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 냉각하는 별도의 냉각 수단 없이 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 냉각하고,

유입관으로 유입된 물이 유출관으로 유출될 때까지 3번 가열하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러.

복수 가닥의 가느다란 코일을 꼬아 형성된 연선을 나선형으로 감아 구성된 유도코일(22)에 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)에서 생산된 고주파의 전류가 통과하면 유도코일(22)의 내부와 외부에 구성된 내부발열관(12)과 외부발열관(13) 자체에 전자기유도 현상에 의한 와전류(소용돌이 전류)로 줄열(저항에 의해 발생하는 열량)이 발생한다.

이와 같이 인덕션 히터(Induction Heater) 방식으로 구성된 발열관(12,13)이 열을 생산하는 발열체가 되어 발열관(12,13)의 내부에 있는 물을 직접 가열하여 효율이 높은 직접 가열 방식의 온수 보일러가 구성되고,

고주파를 생산할 때 고열이 발생하는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)와 차가운 물이 유입되는 유입관(11)과 접하도록 구성하여 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)를 냉각시킴으로 뜨거워진 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)를 냉각하기 위한 별도의 냉각 수단이 필요하지 않으며,

절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)에서 발생한 열로 유입관(11)으로 유입되는 차가운 물을 1차 가열하고,

유도코일(22)의 내부에 구성된 내부발열관(12)에서 2차 가열한 후,

유도코일(22)의 외부에 구성된 외부발열관(13)에서 3차 가열하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러가 구성된다.

본 발명에 따른 인덕션 온수 보일러는 열효율이 높은 직접 가열 방식으로 전력 사용량을 최소화할 수 있고,

고주파 생산시 절연 게이트 양극성 트랜지스터에서 발생하는 열로 유입관으로 유입되는 차가운 물을 1차 가열하고, 유도코일의 내부에 구성된 발열체인 내부발열관에서 2차 가열하며, 유도코일의 외부에 구성된 발열체인 외부발열관에서 3차 가열함으로 열 소실을 최소화하여 보일러의 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 고주파 생산시 뜨거워진 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 냉각하기 위한 별도의 수단이 필요 없어 보일러를 구성하는 부품의 수가 적고, 제조 공정이 간단하여 온수 보일러의 제조원가를 최소화할 수 있어 사용이 편리하고 열효율이 좋은 온수 보일러를 저렴한 가격에 소비자에게 공급할 수 있고,

구성하는 부품의 수가 적고, 보일러의 효율이 높아 온수 보일러의 유지관리비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

원형관의 유도코일(22) 내부에 구성된 원통의 내부발열관(12) 내부에 내부발열관의 상부에 구성된 유입관(11)을 통하여 유입된 물이 뜨거워진 내부발열관(12)의 내면과 많은 면적이 접하도록 내부발열관(12)의 내면과 긴밀히 접하는 원기둥의 표면에 나선형의 수로(52)가 복수개 형성된 수로기둥(51)이 내부발열관(12)의 내부에 삽입되어 구성되고,

내부발열관(12)에서 2차 가열된 물이 유도코일(22)의 외부에 구성되는 원형관의 외부발열관(13)에 유입되도록 내부발열관(12)의 하부와 외부발열관(13)의 하부가 연결되어 구성되며,

외부발열관(13)에서 3차까지 가열되어 뜨거워진 물로 외부발열관(13)의 내부에 원형관을 나선형으로 구성된 온수관(41)의 온수입구(42)로 유입되는 외부의 차가운 물을 뜨겁게 만들어 온수출구(43)로 유출되도록 구성되고,

복수 가닥의 가느다란 코일을 꼬아 형성된 연선을 나선형으로 복수회 감아 구성된 원형관의 유도코일(22)과 유도코일의 내부에 구성된 고온의 발열체인 내부발열관(12)이 일정 간격 유지되도록 유도코일을 지지하는 코일지지대(21)가 구성되고,

대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자인 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)와 차가운 물이 유입되는 유입관(11)이 접하게 구성되어 유입관(11)에 유입 되는 차가운 물이 뜨거워진 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)를 냉각시키고, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)의 열로 유입관(11)에 유입된 차가운 물을 1차 가열하도록 구성된다.

유입관(11)에서 1차 가열된 물이 내부발열관(12)에 유입되어 2차 가열되고,

2차 가열된 물이 외부발열관(13)에 유입되어 3차 가열되어 뜨거워진 물을 유출관(14)의 입구에 구성된 열 감지기(33)가 물의 온도를 감지하여 콘트롤러(31)에 설정된 온도에 따라 모터펌프(32)의 가동을 자동으로 관리하여 발열부(34)에 뜨거운 물을 공급하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러가 구성된다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 배관도

도 2는 본 발명의 단면도

도 3은 본 발명의 온수관 사시도

도 4는 본 발명의 수로기둥 정면도 및 사시도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11; 유입관 12; 내부발열관

13; 외부발열관 14; 유출관

21; 코일지지대 22; 유도코일

23; 절연 게이트 양극성 트랜지스터 24; 전원플러그

31; 콘트롤러 32; 모터펌프

33; 열 감지기 34; 발열부

41; 온수관 42; 온수입구

43; 온수출구

51; 수로기둥 52; 수로

Claims (1)

1. 상부에 물이 유입되는 유입관(11)이 연결되고, 원형관의 코일지지대(21)가 외부에 구성되는 원통의 내부발열관(12)과;

   내부발열관(12)의 내면에 긴밀히 접하는 원기둥의 표면에 물이 흐르는 수로(52)가 구성된 수로기둥(51)과;

   내부발열관(12)의 하부와 외부발열관(13)의 하부가 물이 유통되게 연결되고, 유도코일(22)이 내면에 구성되는 원형관의 외부발열관(13)과;

   원형관을 나선형으로 구성하여 외부발열관(13)의 내부에 구성되는 온수관(41)과;

   외부발열관(13)의 상부에 연결되어 외부발열관(13)에서 3차 가열된 물을 발열부(34)로 유출하는 유출관(14)과;

   내부발열관(12)과 외부발열관(13) 사이에 구성되어 원형관의 유도코일(22)을 지지하는 코일지지대(21)와;

   복수 가닥의 가느다란 코일을 꼬아 형성된 연선을 나선형으로 감아 구성된 원형관의 유도코일(22)과;

   절연 게이트 양극성 트랜지스터(23)와 유입관(11)이 접하게 구성된 것을 특징으로 하는 3중 가열 구조의 인덕션 온수 보일러.

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