KR20110089945A - 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 유도 가열방식(인덕션 히팅 방식)을 이용한 열 발생장치로 보일러나, 튀김기와 같이 수조에 저장된 물이나 기름 등의 가열매체를 가열하거나 보통의 난방기나 방열기로 사용 가능한 고주파 유도코일을 이용한 열 발생 장치에 관한 것이다.
일반적인 전기로 수조 내측의 물을 가열시키는 온수 발생 장치의 경우는,
전기 히팅 코일에 전류를 흘려 히터를 발열시키는 구조를 채택하고 있기 때문에 소모되는 전기량에 비하여 온수 효과가 뛰어나지 아니하여 열효율이 높지 않은 단점이 있다.
본 발명은 고주파 유도방식으로 발열되는 인덕션 히팅코일을 이용한 열 발생장치로 종래의 전기 히팅 방식에 비해 열효율을 월등히 향상된 열 발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 금속재파이프(11) 내측에 세라믹층(12)과 중공부(14)를 가지며,
상기 세라믹층(12)에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 갖는 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치로 나선형으로 감겨진 인덕션히팅코일이 금속파이프를 가열하므로 전열 면적이 넓게 되는 장점을 갖게 되어, 순간 온수기, 보일러, 튀김기 등의 발열수단으로 아주 요긴하게 사용 가능하게 된다. 또한 금속재 파이프 내측에 나선형으로 감겨진 인덕션 히팅코일을 중공부로 공급되는 냉각 공기로 냉각되어 과열되는 것을 방지하게 되며, 세라믹층으로 보호되어 흔들림이 없는 견고한 고정 상태를 유지하게 된다.

Description

고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치 및 그 제조방법{A device to generate heat by induction heating type}

본 발명은 고주파 유도 가열방식(인덕션 히팅 방식)을 이용한 열 발생장치로 보일러나, 튀김기와 같이 수조에 저장된 물이나 기름 등의 가열매체를 가열하거나 보통의 난방기나 방열기로 사용 가능한 고주파 유도코일을 이용한 열 발생 장치에 관한 것이다.

전기를 이용한 일반적인 온수 발생 장치의 경우는, 전기 히팅 코일로 작동하는 히터를 설치하여 수조 내측의 물을 가열시키는 구조를 가지고 있다.

그러나 이러한 종래 가열 방식은 전기 히팅 코일에 전류를 흘려 히터를 발열시키는 구조를 채택하고 있기 때문에 소모되는 전기량에 비하여 온수 효과가 뛰어나지 아니하여 열효율이 높지 않은 단점이 있다.

본 발명은 고주파 유도방식으로 발열되는 인덕션 히팅코일을 이용한 열 발생장치로 수조 내측의 물이나 기름을 가열시켜 보일러나, 튀김기 또는 방열기의 열 발생장치로 사용 가능하며, 종래의 전기 히팅 방식에 비해 열효율을 월등히 향상된 열 발생장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 인덕션 히팅 방식은 전자유도 가열방식을 의미하는 바, 상기 전자유도 가열 방식(Induction heating)이란 고효율 자력선 유도기술을 응용한 것으로, 유도가열코일에 교류 전류를 통하면 자력선이 발생하고, 상기 자력선 근처에 금속체를 접근시키면 전기저항에 의해 금속체가 발열되는 방식이다.

한편, 이러한 인덕션 히팅 방식은 불꽃이나 유해가스 등이 발생하지 않기 때문에 화재의 위험성이 없으며, 가스를 열원으로 사용하지 않기 때문에 일산화탄소의 발생이 없고, 실내 산소의 소모가 적어 쾌적한 실내를 유지할 수 있는 특징이 있어, 최근에는 조리기구에 사용되는 인덕션 렌지를 비롯하여, 인덕션 온풍기, 인덕션 난방 침대 등 다양하게 여러 방면으로 사용되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명 또한 이러한 맥락에서 발명된 것으로, 인덕션 히팅 코일을 이용하여 수조 내측의 물이나 기름을 가열시키거나 난방기로 사용가능한 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치를 발생시키고자 개발된 것이다.

본 발명과 그 구성은 상이하지만, 고주파 유도 가열 방식을 이용한 인덕션 온수 발생 장치로는

특허 제858353호(인덕션 보일러 장치),

특허 제762951호(인덕션 보일러) 및

본 출원인에 의해 선등록된

특허 제861869호(인덕션 히팅코일을 이용한 튀김기)

를 볼 수 있다.

본 발명은 고주파 가열방식으로 열을 발생하는 열 발생장치 그 제조방법으로, 보일러, 튀김기, 방열기, 난방기와 같은 열 발생장치의 발열수단을 제공하는 것으로 기존의 열선(니크롬선)에 의해 발열하는 열 발생 방법보다 효율이 우수한 열 발생장치를 제공하는 것이다.

금속재파이프(11) 내측에 세라믹층(12)과 중공부(14)를 가지며,

상기 세라믹층(12)에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 갖는 것이다.

상기 금속재파이프(11)는 자성을 갖는 금속재로 구성되며, 세라믹층(12)에 나선형으로 형성되는 인덕션히팅코일(13)은 속이 빈 구리파이프선(13B)로 구성하거나, 다수개의 구리세선을 하나로 뭉친 구리연선(13A)으로 구성토록 한 것이다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.

파이프 또는 원형봉(21)의 외주면에 인덕션히팅코일(13)을 나선형으로 감는 단계.

상기 인덕션히팅코일(13)을 감는 파이프 또는 원형봉(21)을 금속재파이프(11) 내측으로 삽입하는 단계.

금속재파이프(11)와 파이프 또는 원형봉(21) 사이로 세라믹 반죽을 주입하여 세라믹 반죽이 인덕션히팅코일(13)을 감싸는 단계.

인덕션히팅코일(13)을 감싸는 세라믹 반죽을 건조하는 단계.

인덕션히팅코일(13)이 감긴 파이프 또는 원형봉(21)을 금속재파이프(11)로 부터 분리하는 단계.

건조된 세라믹 반죽을 가열 경화시켜 세라믹층(12)을 형성하는 단계.

를 거쳐 제조되며, 상기 파이프 또는 원형봉(21)에 감는 인덕션히팅코일(13)은 구리세선을 다수개 뭉친 구리연선이나, 가운데 공간을 갖는 구리파이프선(13B)을 사용하는 것이다.

이와 같은 제조공정을 통해 제조되는 열 발생장치는 고주파발생회로에 의해 가해지는 고주파에 의해 인덕션히팅코일(13)이 자기장을 형성하고 인덕션히팅코일(13)의 외측에 위치하며 자기장의 범위에 있는 금속재파이프가(11)가 자기장에 의해 발열되어 열을 발생하게 되는 것으로, 보일러, 튀김기 등의 발열장치로 사용되는 것이다.

인덕션 히팅 방식에 의한 전열방식은 종래의 전기 히터 방식에 비하여 가열 시간이 빠르며, 열 효율이 매우 높아 전기 소비가 절감되는 잇점이 있다.

특히 본 발명에 의한 인덕션 히팅 방식은 나선형으로 감겨진 인덕션히팅코일이 금속파이프를 가열하므로 전열 면적이 넓게 되는 장점을 갖게 되어, 순간 온수기의 발열수단으로, 아주 요긴하게 사용 가능하게 된다. 또한 금속재 파이프 내측에 나선형으로 감겨진 인덕션 히팅코일을 중공부로 공급되는 냉각 공기로 냉각되어 과열되는 것을 방지하게 되며, 세라믹층으로 보호되어 흔들림이 없는 견고한 고정 상태를 유지하게 된다.

또한 그 구조가 간단하여 고장의 염려가 없는 장점을 갖게 되며, 제작이 용이한 장점을 갖게 된다. 이와 같은 인덕션히팅코일을 내측에 나선형으로 장착한 금속재파이프는 실제 발열체로 보일러나, 튀김기, 발열기, 난방기 등의 다양한 발열장치로 사용가능한 아주 유용한 발명인 것이다.

도1 본 발명의 분해 사시도.
도2 본 발명의 단면도 및 부분 확대 단면도.
도3 본 발명에 사용되는 구리연선을 나선형으로 감은 것을 보인 참고 사시도.
도4 본 발명의 타 실시 예의 단면도 및 부분 확대 단면도.
도5 본 발명에 사용되는 구리파이프선을 나선형으로 감을 것을 보인 참고 사시도.
도6 본 발명의 제조공정을 도시한 공정별 사시도.
도7 본 발명의 제조공정을 도시한 공정별 단면도.
도8 본 발명을 보일러에 적용한 사용 상태 단면도.

본 발명은 고주파발생회로에 의해 발생하는 고주파 전기를 인덕션히팅코일에 가할 때 인덕션히팅코일 주변에는 자기장이 발생하게 되며, 상기 자기장 범위 내의 자성을 갖는 금속물질은 자기장과 간섭하여 열을 발생하는 인덕션히팅장치에 관한 것이다.

본 발명은 자성을 갖는 금속재파이프(11) 내측에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 장착하고, 인덕션히팅코일(13)에 고주파전기를 가할 시, 인덕션히팅코일(13) 주변에 발생되는 자기장이 금속재파이프(11)와 간섭하여 금속재파이프(11)를 발열시키는 것으로,

상기 금속재파이프(11) 내측에, 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 설치함에 있어, 금속재파이프(11) 내측에 세라믹층(12)을 형성하고, 상기 세라믹층(12)에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 갖도록 하며,

세라믹층(12) 안쪽에는 공기가 자유롭게 유통되는 중공부(14)를 형성토록 한 것이다.

상기 세라믹층(12)은 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 지지하며, 인덕션히팅코일(13)과, 금속재파이프(11)가 서로 접촉되지 않고 일정간격을 유지하는 역할을 수행하게 된다.

이와 같이, 세라믹층(12) 내측에 나선형으로 감겨지며, 세라믹층(12)으로 보호 지지되는 인덕션히팅코일(13)은 통상의 전열선(니크롬선)과 같이 직접 발열하는 것이 아니라 고주파발생회로(15)에 의해 발생되는 고주파전기로 인덕션히팅코일(13)에 자기장을 발생하며, 자기장의 범위 내에 위치한 금속재파이프(11)가 자기장과의 간섭에 의해 열을 발생하는 간접 발열하는 것으로, 고주파전기를 발생하는 인덕션히팅코일(13)은 과열되지 않게 냉각되는 것이 바람직하게 되므로, 금속재파이프(11) 내주면에 부착되는 세라믹층(12) 안쪽에 형성되는 중공부(14)로, 냉각공기를 순환시켜 세라믹층(12) 내측에 매립된 인덕션히팅코일(13)을 냉각시키게 되는 것이다.

상기 세라믹층(12)에 매립되는 구리선은, 구리세선을 다수개 합친 구리연선(13A)을 사용하거나, 속이 빈 공간을 갖는 구리파이프선(13B)을 사용하게 된다.

상기 구리파이프선은 주파수가 높아짐에 따라 전류가 도선의 바깥 쪽으로 흐르는 성질, 즉 "표피효과(skin effect)"에 의해 구리파이프선은 전기소비전력은 절감할 수 있음과 동시에, 발열량은 증대시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 금속재파이프(11) 내측에 세라믹층(12)과 중공부(14)를 가지며, 세라믹층(12)에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 형성하는 본 발명의 제조 방법을 첨부한 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 파이프 또는 원형봉(21)의 외주면에 인덕션히팅코일(13)을 일정간격 나선형으로 감는 단계와,

상기 인덕션히팅코일(13)을 나선형으로 감는 파이프 또는 원형봉(21)을 금속재파이프(11) 내측으로 삽입하는 단계와, 금속재파이프(11)와 원형봉(21) 사이로 세라믹 반죽을 주입하여, 세라믹 반죽이 인덕션히팅코일(13)을 감싸는 단계와, 금속재파이프(11) 내측에 주입한 세라믹 반죽을 건조하는 단계와, 건조된 세라믹 반죽으로부터 파이프 또는 원형봉(21)을 분리하는 단계와, 건조된 세라믹 반죽을 가열하여 세라믹 반죽을 경화시켜 세라믹층(12)을 형성하는 단계로 제조하게 된다.

이와 같이 제조된 인덕션히팅방식의 열 발생장치는 보일러, 튀김기 또는 인덕션히팅난방기구로 사용되는 것이다.

11 금속재파이프 12 세라믹층
13 인덕션히팅코일 13A 구리연선
13B 구리파이프선 14 중공부
15 고주파회로
21 파이프 또는 원형봉 30 보일러

Claims (4)

1. 금속재파이프(11) 내측에 세라믹층(12)과 중공부(14)를 가지며,
   상기 세라믹층(12)에 나선형으로 감긴 인덕션히팅코일(13)을 갖는 것을 특징으로 하는 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치.
2. 제 1항에 있어서, 금속재파이프(11)는 자성을 갖는 금속재로 구성하며, 세라믹층(12)에 나선형으로 형성되는 인덕션히팅코일(13)은 속이 빈 구리파이프선(13B)로 구성하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치.
3. 제 1항에 있어서, 금속재파이프(11)는 자성을 갖는 금속재로 구성하며, 세라믹층(12)에 나선형으로 형성되는 인덕션히팅코일(13)은 다수개의 구리세선을 하나로 뭉친 구리연선(13A)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치.
4. 파이프 또는 원형봉(21)의 외주면에 인덕션히팅코일(13)을 나선형으로 감는 단계.
   상기 인덕션히팅코일(13)을 감는 파이프 또는 원형봉(21)을 금속재파이프(11) 내측으로 삽입하는 단계.
   금속재파이프(11)와 파이프 또는 원형봉(21) 사이로 세라믹 반죽을 주입하여 세라믹 반죽이 인덕션히팅코일(13)을 감싸는 단계.
   인덕션히팅코일(13)을 감싸는 세라믹 반죽을 건조하는 단계.
   인덕션히팅코일(13)이 감긴 파이프 또는 원형봉(21)을 금속재파이프(11)로 부터 분리하는 단계.
   건조된 세라믹 반죽을 가열 경화시켜 세라믹층(12)을 형성하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도코일을 이용한 열 발생장치 제조방법.

Images