KR20100068624A - 히터모듈 조립체 - Google Patents

Abstract

히터모듈 조립체를 제공한다.

본 발명은 일정온도의 열을 제공하는 발열관; 상기 발열관의 내부공과 외주면이 면접하도록 상기 발열관의 내부공으로 삽입배치되는 제1열교환관 ; 상기 제1열교환관의 내부공으로 삽입되어 상기 제1열교환관의 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로를 형성하는 제2열교환관;을 포함하여 상기 발열관 및 제1열교환관을 통해 전달되는 열에 의해서 상기 나선형 열교환 유로를 통과하는 유체를 가열한다.

본 발명에 의하면, 일방향으로 흐르는 유체를 단시간 내에 집중적으로 가열하여 순간온수를 가능하게 하고 유체를 급속하게 가열하여 급탕을 가능하게 함은 물론 유체의 순간온수 및 급탕시 열효율을 높여 전력소모를 최소화할 수 있고, 조립체의 전체 조립구조를 단순화하여 보일러의 제한된 내부공간에서의 공간활용도를 최대한 높일 수 있고, 종래와 같이 유체를 안내공급하는 관부재를 가열원에 수작업으로 권선할 필요가 없기 때문에 제조원가를 절감할 수 있고 조립작업을 단순화하여 조립작업성을 향상시킬 수 있는 한편 사용수명을 연장할 수 있다.

가열, 히터, 보일러, 열교환, 유도기전력, 나선형, 발열관, 고주파

Description

히터모듈 조립체{Heater Module Assembly}

본 발명은 유체를 가열하는 히터모듈 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세히는 일방향으로 흐르는 유체를 짧은 시간 내에 집중적으로 가열함과 동시에 급속으로 가열할 수 있고, 유체를 가열하는 열효율을 높일 수 있고, 전체 조립구조를 단순화하여 보일러의 제한된 내부공간에서의 공간 활용도를 높일 수 있는 한편, 유체를 안내공급하는 관부재를 가열원에 권선할 필요가 없어 제조원가를 절감하고, 조립작업성을 개선할 수 있고, 사용수명을 연장할 수 있는 히터모듈 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 경유나 가스 난방 보일러는 화석연료를 연소시키는 과정에서 소음, 냄새 유해가스 및 폭발의 위험성이 있고, 전열기를 이용한 전기 난방 보일러는 열량 대비 소비전원이 매우 커지게 되어 설비유지비에 대한 비용부담이 커지게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 유도전류를 이용한 고주파 가열방식의 고주파가열형 보일러가 개시된바 있다.

대한민국 공개특허 10-2004-29699호(2004.4.8.공개일)에는 내부에 소정 공간 을 형성하며 소정 보온재로 충진된 보일러 케이스와, 상기 보일러 케이스의 내부에 수직하게 구비되는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 하부 외주면에 소정 철판으로 감싸고, 소정 전기코일을 감아 유도기전력에 의해 히트파이프를 가열하는 유도가열장치와, 상기 히트파이프의 상부에는 상기 보일러케이스를 관통하여 외부로 노출되어 히트파이프내의 작동유체를 공급하는 작동유체 주입구와, 상기 히트파이프내의 작동유체가 기화되어 생성되는 기체를 외부로 토출시키는 기체토출밸브와, 상기 히트파이프의 외주면을 따라 구비되는 제1수관과, 상기 히트파이프의 내부 즉, 작동유체내에 구비되는 제2수관과, 상기 제1,2수관의 일측 및 상기 유도가열장치에 구비되어 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에 의해 상기 유도가열장치의 동작을 제어하여 보일러의 가동을 제어하는 콘트롤부로 구성되는 고주파가열방식의 고주파 가열형 보일러가 개시되어 있다.

이러한 보일러에 구비되는 가열장치인 히터모듈 조립체는 보일러 케이스의 내부에 수직하게 구비되는 히트파이프의 하부 외주면에 철판으로 감싸고 상기 철판에 전기코일을 감아 전원인가시 발생되는 유도기전력에 의해 히트파이프를 가열하는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 히터모듈 조립체는 전원인가시 발생된 유도기전력에 의하여 철판을 가열하고, 가열된 철판을 통하여 전도되는 열에 의해서 수관이 통과하는 히트파이프를 가열하는 구조를 갖는 것이기 때문에, 열전달 및 열교환 구조상 짧은 시간내에 난방수를 순간온수 및 순간급탕하는데 한계가 있으며, 유도기전력에 의해서 히트파이프를 가열하는 열효율이 낮아 전원소모량이 커지는 문제점이 있었 다.

또한, 상기 히트파이프는 상부는 외경이 크고 하부는 외경이 작은 대략 깔대기형상으로 이루어져 보일러의 내부공간에서의 설계구조 및 전체구조가 복잡해지고, 보일러의 제한된 내부공간을 활용하는데 한계가 있다.

그리고, 가열대상물인 물이 공급되는 수관을 히트파이프의 내,외부에 권선해야만 하기 때문에 수관을 수작업으로 권선하는 작업이 매우 번거롭고, 제품을 조립하는 작업성을 저하시키는 한편, 관부재 자체의 사용수명이 짧아 조립체 전체수명을 단축시키는 요인으로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 일방향으로 흐르는 유체를 짧은 시간 내에 집중적으로 가열함과 동시에 급속으로 가열할 수 있고, 유체를 가열하는 열효율을 높여 전력소모를 최소화할 수 있으며, 전체 조립구조를 단순화하여 보일러의 제한된 내부공간에서의 공간활용도를 높일 수 있는 한편, 유체를 안내공급하는 관부재를 가열원에 권선할 필요가 없어 제조원가를 절감하고, 조립작업성을 개선할 수 있고, 사용수명을 연장할 수 있는 히터모듈조립체를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 일정온도의 열을 제공하는 발열관; 상기 발열관의 내부공과 외주면이 면접하도록 상기 발열관의 내부공으로 삽입배치되는 제1열교환관 ; 상기 제1열교환관의 내부공으로 삽입되어 상기 제1열교환관의 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로를 형성하는 제2열교환관;을 포함하여 상기 발열관 및 제1열교환관을 통해 전달되는 열에 의해서 상기 나선형 열교환 유로를 통과하는 유체를 가열하는 히터모듈 조립체를 제공한다.

바람직하게, 상기 발열관은 전원 인가시 유도기전력을 발생시키는 전기코일이 외부면에 감김배치되고, 상기 전기코일의 유도기전력에 의해서 상기 발열관을 가열한다.

더욱 바람직하게, 상기 발열관은 외부면에 상기 전기코일이 배치되도록 함몰형성되는 코일홈을 나선형으로 구비한다.

바람직하게, 상기 발열관은 상기 열교환 유로의 유입구와 대응하는 상단부에 조립되어 상기 열교환 유로내로 유체를 안내공급하는 상부캡과, 상기 열교환 유로의 배출구와 대응하는 하단부에 조립되어 상기 나선형 열교환 유로로부터 배출되는 유체를 외부로 안내배출하는 하부캡 ;을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 발열관은 상기 상부캡에 형성된 체결공과 일치하는 연결공을 복수개 관통형성하여 체결부재가 조립되는 상부플랜지와, 상기 하부캡에 형성된 체결공과 일치하는 연결공을 복수개 관통형성하여 체결부재가 조립되는 하부플랜지를 양단부에 각각 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 상부캡과 제1열교환관 사이 그리고 상기 하부캡과 제1열교환관사이에는 제1오링부재를 각각 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 제2열교환관은 내부공에 삽입배치되는 삽입부재와, 상기 삽입부재의 양단에 각각 조립되면서 상기 제2열교환관의 양단부에 각각 접하는 상,하부 마감부재를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 삽입부재는 상기 내부공의 내주면에 외주면이 면접하도록 삽입배치되는 원통형 단열부재로 이루어진다.

더욱 바람직하게, 상기 상,하부 마감부재는 상기 제2열교환관의 외경보다는 작고 상기 삽입부재의 외경보다는 크게 형성되는 대경부와, 상기 대경부의 일측면으로부터 돌출형성되어 상기 제2열교환관의 내부공으로 삽입되는 소경부를 포함한 다.

더욱 바람직하게, 상기 상부마감부재와 제2열교환관 사이 그리고 상기 하부마감부재와 제2열교환관사이에는 제2오링부재를 각각 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 상부캡과 상부마감부재사이에는 상기 상부캡에 형성된 유입공을 통해 유입된 유체를 상기 나선형 열교환유로의 유입단으로 안내하는 복수개의 유로를 방사상으로 형성하도록 상기 유입공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 상부 돌출턱을 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 상부 돌출턱은 상기 상부캡의 하부면으로부터 돌출되어 상기 상부마감부재의 상부면에 접하도록 구비되거나 상기 상부 마감부재의 상부면으로부터 돌출되어 상기 상부캡의 하부면에 접하도록 구비된다.

더욱 바람직하게, 상기 하부캡과 하부마감부재사이에는 상기 나선형 열교환유로의 배출단으로부터 배출되는 유체를 상기 하부캡에 형성된 배출공으로 안내하는 유로를 방사상으로 형성하도록 상기 배출공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 하부 돌출턱을 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 하부 돌출턱은 상기 하부캡의 바닥면으로부터 돌출되어 상기 하부마감부재의 하부면에 접하도록 구비되거나 상기 하부마감부재의 하부면으로부터 돌출되어 상기 하부캡의 바닥면에 접하도록 구비된다.

바람직하게, 상기 제2열교환관은 상기 제1열교환관과 제2열교환관과의 결합시 상기 나선형 열교환 유로를 형성하도록 상기 제1열교환관의 내주면과 대응하는 외주면에 적어도 하나 이상의 나선형 요홈을 구비한다.

바람직하게, 상기 제1열교환관은 상기 제2열교환관과 제1열교환관과의 결합시 상기 나선형 열교환 유로를 형성하도록 상기 제2열교환관의 외주면과 대응하는 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 요홈을 구비한다.

본 발명에 의하면, 열을 제공하는 발열관의 내부에 삽입배치된 제1열교환관과, 그 내부공으로 삽입배치되는 제2열교환관간의 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로를 형성함으로써, 발열관 및 제1열교환관을 통해 전달되는 열에 의해서 나선형 열교환 유로를 통과하는 유체를 가열할 수 있기 때문에, 일방향으로 흐르는 유체를 단시간 내에 집중적으로 가열하여 순간온수를 가능하게 하고 유체를 급속하게 가열하여 급탕을 가능하게 함은 물론 유체의 순간온수 및 급탕시 열효율을 높여 전력소모를 최소화할 수 있다.

또한, 조립체의 전체 조립구조를 단순화하여 보일러의 제한된 내부공간에서의 공간활용도를 최대한 높일 수 있고, 종래와 같이 유체를 안내공급하는 관부재를 가열원에 수작업으로 권선할 필요가 없기 때문에 제조원가를 절감할 수 있고 조립작업을 단순화하여 조립작업성을 향상시킬 수 있는 한편 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 얻어진다.

이하 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 히터모듈 조립체를 도시한 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 히터모듈 조립체를 도시한 분해 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 히터모듈 조립체를 도시한 것으로서, a)는 종단면 사시도이고, b)는 종단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 히터모듈 조립체(100)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 전기코일(110), 발열관(120), 제1,2열교환관(130,140) 및 상,하부캡(150,160)을 포함한다.

상기 전기코일(110)은 전원인가시 유도 전력을 발생시키도록 미도시된 전원부와 전기적으로 연결되는 일정길이의 코일부재이다.

이러한 전기코일(110)의 외부면에는 적어도 한층 이상의 절연층을 구비하도록 코팅처리될 수 있다.

상기 발열관(120)은 전원인가시 유도기전력을 발생시키는 전기코일(110)이 외부면에 나선형으로 감김배치되고, 상기 전기코일에서 발생되는 유도기전력에 의해서 가열됨으로써 일정온도의 열을 제공하도록 발열하는 중공 파이프부재로 이루어진다.

이때, 상기 발열관(120)은 상기 전기코일의 유도기전력에 의한 발열이 짧은 시간에 급속하게 이루어질 수 있고, 기계가공이 용이하도록 철 또는 구리와 같은 열전도성 및 가공성이 우수한 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 발열관(120)의 외부면에는 상기 전기코일이 배치되도록 함몰형성되는 코일홈(121)을 나선형으로 구비함으로써 상기 코일홈(121)에 배치되는 전기코일이 권선된 후 외부충격에 의해서 위치이동되는 것을 최대한 억제할 수 있는 한편, 상기 전기코일(110)을 발열관의 외부면에 권선하는 작업을 간편하고 신속하게 수행할 수 있는 것이다.

이때, 상기 코일홈(121)의 함몰깊이는 상기 전기코일(110)의 코일단면 반경과 같거나 작은 크기로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발열관(120)은 상기 상부캡(150)에 형성된 체결공(152)과 일치하는 연결공(122a)을 복수개 관통형성하여 체결부재(153)가 조립되는 상부플랜지(112)와, 상기 하부캡(160)에 형성된 체결공(162)과 일치되는 연결공(124a)을 복수개 관통형성하여 다른 체결부재(163)가 조립되는 하부플랜지(124)를 상부단과 하부단에 각각 구비한다.

이에 따라, 상기 발열관(120)의 상부단과 하부단에 각각 면접하도록 배치되는 상부캡(150)과 하부캡(160)을 상기 체결부재(153,163)에 의해서 간편하고 신속하게 상기 발열관에 조립하거나 상기 발열관으로부터 분리할 수 있는 것이다.

상기 제1열교환관(130)은 상기 발열관(120)의 몸체중앙에 관통형성된 내부공(125)으로 삽입배치되어 상기 내부공(125)의 내주면에 외주면이 면접하도록 조립됨으로써, 상기 전기코일의 전원인가시 발생된 유도기전력에 의해서 여기되어 가열되는 발열관(120)에서 제공되는 열을 전달받아 가열된다.

상기 제2열교환관(140)은 상기 제1열교환관(130)의 몸체중앙에 관통형성된 내부공(135)으로 삽입배치되어 상기 제1열교환관(130)과의 사이에 가열대상물인 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로(P)를 형성함으로써, 상기 나선형 열교환 유로를 통과하는 유체인 물은 이를 따라 나선형으로 통과하는 동안 상기 발열관(120)과 제1열교환관(130)을 통해 전달되는 열에 의해서 가열되어 난방수 또는 급탕수로 전환될 수 있는 것이다.

이때, 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)은 상기 발열관(120)에서 제공되는 열에 의한 가열이 짧은 시간에 급속하게 이루어질 수 있고, 기계가공이 용이하도록 철 또는 구리와 같은 열전도성 및 가공성이 우수한 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 유체가 일방향으로 통과하면서 열교환되는 나선형 열교환 유로(P)는 나선형으로 형성되는 요홈을 제1열교환관(130) 또는 제2열교환관(140)에 선택적으로 기계가공하는 것에 의해서 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)과의 결합시 이들 사이에 형성하게 된다.

즉, 상기 제2열교환관(140)은 도 3(a)(b)에 도시한 바와 같이, 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)과의 결합시 이들 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로(P)를 형성하기 위해서, 상기 제1열교환관(130)의 내주면과 대응하는 제2열교환관(140)의 외주면에 일정깊이로 함몰형성되는 적어도 하나 이상의 나선형 요홈(142)을 구비할 수 있다.

이러한 나선형 요홈(142)은 상기 제2열교환(140)의 상단 외주면으로부터 하단 외주면까지 연속되도록 형성된다.

또한, 상기 제1열교환관(130)은 도 5(a)(b)에 도시한 바와 같이, 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)과의 결합시 이들 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로(P)를 형성하기 위해서, 상기 제2열교환관(140)의 외주면과 대응하는 제1열교환관(130)의 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 요홈(132)을 구 비할 수 있다.

이러한 나선형 요홈(132)은 상기 제1열교환(130)의 상단 내주면으로부터 하단 내주면까지 연속되도록 형성된다.

상기 상부캡(150)은 상기 나선형 열교환 유로(P)내로 물과 같은 유체를 안내공급할 수 있도록 상기 나선형 열교환 유로의 유입구와 대응하는 발열관(120)의 상단부에 착탈가능하게 조립된다.

이러한 상부캡(150)의 몸체중앙에는 가열하고자 하는 대상물인 유체가 공급되는 유체공급관(101)과 조립되는 유입공(155)을 관통형성하고, 외측테두리에는 상기 발열관(120)의 상부플랜지(122)에 형성된 연결공(122a)과 일치되어 체결부재(153)가 조립되는 체결공(152)을 복수개 관통형성한다.

상기 하부캡(150)은 상기 나선형 열교환 유로(P)내를 통과하는 동안 열교환되면서 가열된 물과 같은 유체를 안내배출할 수 있도록 상기 나선형 열교환 유로의 배출구와 대응하는 발열관(120)의 하단부에 착탈가능하게 조립된다.

이러한 하부캡(150)의 몸체중앙에는 가열하고자 하는 대상물인 유체가 공급되는 유체배출관(102)과 조립되는 배출공(165)을 관통형성하고, 외측테두리에는 상기 발열관(120)의 하부플랜지(124)에 형성된 연결공(124a)과 일치되어 체결부재(163)가 조립되는 체결공(162)을 복수개 관통형성한다.

한편, 상기 제2열교환관(140)은 내부공(145)에 삽입배치되는 삽입부재(171)와, 상기 삽입부재(171)의 양단에 각각 조립되면서 상기 제2열교환관(140)의 양단부에 각각 접하는 상,하부 마감부재(172,173)를 포함한다.

상기 삽입부재(171)는 상기 내부공(145)의 내주면에 외주면이 면접하도록 삽입배치되는 원통형 단열부재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 상,하부 마감부재(172,173)은 상기 제2열교환관(140)의 외경보다는 작고 상기 삽입부재(171)의 외경보다는 크게 형성되는 대경부와, 상기 대경부의 일측면으로부터 돌출형성되어 상기 제2열교환관(140)의 내부공(145)으로 삽입되는 소경부를 포함한다.

여기서, 상기 제2열교환관(140)의 내부공(145)으로 삽입배치되는 삽입부재(171)는 상기 상,하부 마감부재(172,173)의 각 소경부가 상기 제2열교환관(140)의 내부공 상,하부단에 각각 삽입배치될 수 있도록 상기 제2열교환관(140)의 형성길이보다 상대적으로 짧은 길이를 갖는 원통부재로 구비되어야 한다.

상기 삽입부재(171)의 양단부에는 상기 상,하부 마감부재(172,173)의 몸체중앙에 관통형성된 체결공(172a,173a)을 통해 삽입되는 체결부재(174a,74b)가 조립되는 결합공(171a,171b)을 각각 형성한다.

그리고, 상기 상부캡(150)과 상부마감부재(172)사이에는 상기 상부캡에 형성된 유입공(155)을 통해 유입된 유체를 상기 나선형 열교환유로(P)의 유입단으로 안내하는 복수개의 유로(P')를 방사상으로 형성하도록 상기 유입공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 상부 돌출턱(159)을 구비한다.

이러한 상부 돌출턱(159)은 상기 상부캡(150)의 하부면으로부터 하부로 돌출되어 상기 상부마감부재의 상부면에 접하도록 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 상부 마감부재(172)의 상부면으로부터 상부로 돌출되어 상기 상부캡의 하부면에 접하도록 구비될 수도 있다.

상기 상부돌출턱(159)과 이에 인접하는 다른 상부돌출턱사이에 유입공(155)을 통해 유입된 유체가 통과안내되는 복수개의 유로를 형성하게 되고, 이러한 복수개의 유로는 나선형 열교환유로의 유입단과 대략적으로 일치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부캡(160)과 하부마감부재(173)사이에는 상기와 마찬가지로 상기 나선형 열교환유로(P)의 배출단으로부터 배출되는 유체를 상기 하부캡에 형성된 배출공(165)으로 안내하는 유로를 방사상으로 형성하도록 상기 배출공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 하부 돌출턱(169)을 구비한다.

이러한 하부 돌출턱(169)은 상기 하부캡(160)의 바닥면으로부터 상부로 돌출되어 상기 하부마감부재의 하부면에 접하도록 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 하부마감부재(173)의 하부면으로부터 하부로 돌출되어 상기 하부캡의 바닥면에 접하도록 구비될 수도 있다.

상기 하부돌출턱과 이에 인접하는 다른 하부돌출턱사이마다 배출공(165)을 통해 배출하고자 하는 유체가 통과안내되는 복수개의 유로를 형성하게 되고, 이러한 복수개의 유로는 나선형 열교환유로의 배출단과 대략적으로 일치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 상부캡(150)과 제1열교환관(130) 사이 그리고 상기 하부캡(160)과 제1열교환관(130)사이에는 상기 나선형 열교환 유로(P)를 통과하는 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 제1오링부재(134a,134b)를 각각 구비하고, 이러한 제1오링부재는 상기 상부캡(150)의 하부면 또는 이에 접하는 제1열교환 관(130)의 상부단에 함몰형성되는 오링홈에 배치되고, 상기 하부캡(160)의 상부면 또는 이에 접하는 제1열교환관(130)의 하부단에 함몰형성되는 오링홈에 배치될 수 있다.

상기 상부마감부재(172)와 제2열교환관(140) 사이 그리고 상기 하부마감부재(173)와 제2열교환관(120)사이에는 상기 나선형 열교환 유로(P)를 통과하는 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 제2오링부재(148a,148b)를 각각 구비하고, 상기 제2오링부재는 상기 상부마감부재(172)의 하부면 또는 이에 접하는 제2열교환관(140)의 상부단에 함몰형성되는 오링홈에 배치되고, 상기 하부마감부재(173)의 상부면 또는 이에 접하는 제2열교환관(140)의 하부단에 함몰형성되는 오링홈에 배치될 수 있다.

또한, 가열되지 않은 유체가 유입되는 유체공급관(101)과 연결되는 상부캡(150)과, 상기 나선형 열교환 유로(P)를 통과하면서 가열된 유체가 배출되는 유체배출관(102)과 연결되는 하부캡(160)에는 상기 유체공급관(101)을 통해 제1,2열교환관(130,140)사이의 나선형 열교환 유로(P)내로 유입되는 유체의 온도를 검출하고, 상기 나선형 열교환 유로(P)를 통과하면서 가열된 유체의 온도를 검출할 수 있도록 온도센서(미도시)를 각각 구비할 수도 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 히터모듈 조립체를 이용하여 유체를 가열하고자 하는 경우, 상기 전기코일(110)에 소정의 주파수를 갖는 전압이 인가되도록 전원을 공급하게 되면, 상기 전기코일에 유도기전력이 발생되고, 이러한 유도기전력에 의해서 발열관(120)을 여기시킴으로써 상기 발열관(120)은 가열되어 열원을 제 공하도록 발열하게 된다.

그리고, 상기 발열된 발열관(120)에서 제공되는 열은 상기 제1,2열교환관(130,140)측으로 전달되어 상기 제1,2열교환관을 빠르게 가열시키게 된다.

이와 동시에, 상기 발열관(120)의 상단부에 조립되고 유체공급관(101)과 연결된 상부캡(150)의 내부로 가열하고자 하는 유체를 공급하게 되면, 상기 유체는 상기 상부캡(150)과 상부마감부재(172)사이에 형성된 유로(P')를 거쳐 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)사이에 형성된 나선형 열교환 유로(P)의 유입구측으로 유입된다.

상기 나선형 열교환 유로(P)의 유입구측으로 유입된 유체는 상기 제1열교환관(130)과 제2열교환관(140)사이에 나선형으로 형성된 유로를 통과하는 동안 상기 발열관으로부터 전달되는 열과 열교환되면서 짧은 시간내에 집중적으로 유체를 가열함과 동시에 급속가열하여 물을 일정온도를 갖는 난방수로 사용가능하거나 급탕수로 사용가능하도록 가온시킬 수 있는 것이다.

연속하여, 상기 상기 나선형 열교환 유로(P)를 통과하면서 난방수 또는 급탕수로 사용가능하도록 난방 또는 급탕처리된 유체인 물은 상기 하부캡(160)과 하부마감부재(173)사이에 형성된 유로(P')를 거쳐 상기 하부캡(160)의 배출공(165)에 연결된 유체배출관(102)을 통하여 난방수 또는 급탕수 사용처로 공급되도록 배출되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 가열형 히터모듈 조립체를 도시한 전체 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 가열형 히터모듈 조립체를 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 가열형 히터모듈 조립체를 도시한 것으로서,

a)는 종단면 사시도이고,

b)는 종단면도이다.

도 4(a)(b)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 가열형 히터모듈 조립체에 구비되는 상,하부 캡을 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 가열형 히터모듈 조립체를 도시한 것으로서,

a)는 종단면 사시도이고,

b)는 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 전기코일 120 : 발열관

121 : 코일홈 122,124 : 상,하부플랜지

130 : 제1열교환관 132,142 : 나선형 요홈

134a,134b : 제1오링부재 140 : 제2열교환관

148a,148b : 제2오링부재 150,160 : 상,하부캡

152,162 : 체결공 159,169 : 상,하부돌출턱

171 : 삽입부재 172,173 : 상,하부 마감재

P : 나선형 열교환 유로

Claims (16)

1. 일정온도의 열을 제공하는 발열관;

   상기 발열관의 내부공과 외주면이 면접하도록 상기 발열관의 내부공으로 삽입배치되는 제1열교환관 ;

   상기 제1열교환관의 내부공으로 삽입되어 상기 제1열교환관의 사이에 유체가 일방향으로 흐르는 나선형 열교환 유로를 형성하는 제2열교환관;을 포함하여 상기 발열관 및 제1열교환관을 통해 전달되는 열에 의해서 상기 나선형 열교환 유로를 통과하는 유체를 가열하는 히터모듈 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발열관은 전원 인가시 유도기전력을 발생시키는 전기코일이 외부면에 감김배치되고, 상기 전기코일의 유도기전력에 의해서 상기 발열관을 가열함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 발열관은 외부면에 상기 전기코일이 배치되도록 함몰형성되는 코일홈을 나선형으로 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 발열관은 상기 열교환 유로의 유입구와 대응하는 상단부에 조립되어 상기 열교환 유로내로 유체를 안내공급하는 상부캡과, 상기 열교환 유로의 배출구와 대응하는 하단부에 조립되어 상기 나선형 열교환 유로로부터 배출되는 유체를 외부로 안내배출하는 하부캡 ;을 포함함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
5. 제4항에 있어서,

   상기 발열관은 상기 상부캡에 형성된 체결공과 일치하는 연결공을 복수개 관통형성하여 체결부재가 조립되는 상부플랜지와, 상기 하부캡에 형성된 체결공과 일치하는 연결공을 복수개 관통형성하여 체결부재가 조립되는 하부플랜지를 양단부에 각각 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
6. 제4항에 있어서,

   상기 상부캡과 제1열교환관 사이 그리고 상기 하부캡과 제1열교환관사이에는 제1오링부재를 각각 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
7. 제4항에 있어서,

   상기 제2열교환관은 내부공에 삽입배치되는 삽입부재와, 상기 삽입부재의 양단에 각각 조립되면서 상기 제2열교환관의 양단부에 각각 접하는 상,하부 마감부재를 포함함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 삽입부재는 상기 내부공의 내주면에 외주면이 면접하도록 삽입배치되는 원통형 단열부재로 이루어짐을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
9. 제7항에 있어서,

   상기 상,하부 마감부재는 상기 제2열교환관의 외경보다는 작고 상기 삽입부재의 외경보다는 크게 형성되는 대경부와, 상기 대경부의 일측면으로부터 돌출형성되어 상기 제2열교환관의 내부공으로 삽입되는 소경부를 포함함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
10. 제7항에 있어서,

    상기 상부마감부재와 제2열교환관 사이 그리고 상기 하부마감부재와 제2열교환관사이에는 제2오링부재를 각각 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
11. 제7항에 있어서,

    상기 상부캡과 상부마감부재사이에는 상기 상부캡에 형성된 유입공을 통해 유입된 유체를 상기 나선형 열교환유로의 유입단으로 안내하는 복수개의 유로를 방사상으로 형성하도록 상기 유입공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 상부 돌출턱을 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
12. 제11항에 있어서,

    상기 상부 돌출턱은 상기 상부캡의 하부면으로부터 돌출되어 상기 상부마감부재의 상부면에 접하도록 구비되거나 상기 상부 마감부재의 상부면으로부터 돌출되어 상기 상부캡의 하부면에 접하도록 구비됨을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
13. 제7항에 있어서,

    상기 하부캡과 하부마감부재사이에는 상기 나선형 열교환유로의 배출단으로부터 배출되는 유체를 상기 하부캡에 형성된 배출공으로 안내하는 유로를 방사상으로 형성하도록 상기 배출공을 중심으로 하여 원주방향으로 등간격을 두고 배치되는 복수개의 하부 돌출턱을 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
14. 제13항에 있어서,

    상기 하부 돌출턱은 상기 하부캡의 바닥면으로부터 돌출되어 상기 하부마감부재의 하부면에 접하도록 구비되거나 상기 하부마감부재의 하부면으로부터 돌출되어 상기 하부캡의 바닥면에 접하도록 구비됨을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
15. 제1항에 있어서,

    상기 제2열교환관은 상기 제1열교환관과 제2열교환관과의 결합시 상기 나선형 열교환 유로를 형성하도록 상기 제1열교환관의 내주면과 대응하는 외주면에 적어도 하나 이상의 나선형 요홈을 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.
16. 제1항에 있어서,

    상기 제1열교환관은 상기 제2열교환관과 제1열교환관과의 결합시 상기 나선형 열교환 유로를 형성하도록 상기 제2열교환관의 외주면과 대응하는 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 요홈을 구비함을 특징으로 하는 히터모듈 조립체.

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