KR20120002680U - 스팀 해빙기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고온의 스팀을 발생시키는 스팀 해빙기에 관한 것이다. 본 고안은 실시예에 따른 스팀 해빙기는 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 적어도 하나의 히터와, 이 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 가열되어 스팀을 생성되는 유로를 포함함으로써, 히터에 감긴 유로를 통과하는 물이 빠르게 기화되며 스팀을 생성하여 종래에 저장탱크에 담긴 물 전체를 가열하는 방식에 비하여 신속하게 스팀을 얻는 효과를 갖는다.

Description

스팀 해빙기{Thawing device with Steam}

본 고안은 고온의 스팀을 발생시키는 스팀 해빙기에 관한 것이다.

통상 스팀 해빙기는 겨울철 수도관 등 관부재의 결빙에 의한 폐색을 해결하고자 고온으로 가열된 수증기를 공급하는 장치를 말한다.

스팀 해빙기는 고온의 스팀을 생성하는 본체부와, 이를 관부재의 내부로 공급하기 위한 공급부를 포함한다. 일반적으로 공급부는 원형단면을 가지는 관부재의 내부 유로로 침투가능하며, 다수 회 굴곡을 가지는 상기 유로의 경로에 따라 적당히 휘어지면서 전진 가능하도록 코일에 감싸여진 유연한 관체로 이루어진다. 한편, 종래의 기술에 따른 본체부는 물이 저장되는 탱크와, 이 탱크의 내부에 장착되어 물을 가열하는 히터를 포함하여, 히터를 통하여 가열된 물에서 발생된 스팀이 공급부로 공급되도록 구성된다.

이때, 탱크의 물이 가열되어 수증기가 다량 발생됨에 따라 탱크의 내부 압력이 상승되므로, 탱크는 스팀 압력에 견딜 수 있도록 압력탱크로 제조되는 것이 일반적이다. 이러한 압력탱크에는 보충수가 주입되는 주입구, 스팀이 배출되는 배출구, 히터가 장착되기 위한 홀, 수위를 체크하기 위한 센서나 온도를 체크하기 위한 센서 등이 장착되는 복수의 홀이 형성된다. 이러한 입구나 홀 등은 압력탱크를 약화시키는 구성이기에, 고압의 수증기가 발생된 경우에 상기 입구나 홀 등에서 수증기가 물이 누출될 수 있는 단점을 가지게 된다.

또한, 탱크에 담긴 물 전체가 가열되어야 수증기가 발생되기 시작하는데, 탱크에 담긴 물의 체적이 큼에 따라 히터에 전원이 공급된 이후부터 실제 수증기가 발생되기까지의 가열시간이 긴 단점을 가지게 된다.

또한, 히터는 과열에 의한 파손을 방지하기 위하여 항상 물에 잠겨야 하고, 스팀의 발생 중 탱크에 담긴 물이 일정 수준이하가 되어 보충수를 주입할 때에 주입구에서 뜨거운 수증기가 방출되므로 작업자의 화상 등 안전사고가 우려되는 단점이 있다.

또한, 스팀 해빙기의 사용이 종료된 이후에 본체부는 가열된 물에 의하여 뜨겁게 달궈진 상태이므로, 본체부의 취급시에 화상을 입을 수 있는 안전사고에 취약한 문제가 있다.

또한, 본체부에는 압력탱크가 요구되므로 본체부의 부피가 커져 취급이 번거로운 단점도 갖는다.

본 고안은 전술된 문제점을 해결하기 위한 목적을 갖는다. 구체적으로, 고온의 스팀의 누출 위험을 최소화하며, 고온 스팀을 빠른 시간 내에 얻는 목적을 갖는다. 또한, 스팀을 생성함에 있어서 작업자의 안전을 보장하여, 화상 등 안전사고의 발생을 예방하는 목적도 갖는다.

본 고안의 실시예는 전술된 과제를 달성하기 위하여, 본체, 상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 적어도 하나의 히터와, 상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 가열되어 스팀을 생성되는 유로를 포함할 수 있다.

나아가, 히터의 방열로부터 본체의 가열을 방지하기 위하여, 상기 본체의 내부에 구비되어 있으며, 보온재로 감싸진 상기 히터와 유로가 내면과 이격되게 장착되는 하우징이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 본체에는 상기 히터의 온도를 계측하는 제1센서부, 상기 유로에 물을 공급하는 공급부, 그리고 상기 제1센서부에서 얻어진 상기 히터의 온도가 설정온도 미만이면 상기 공급부에 의한 물의 공급을 차단하고, 상기 히터의 온도가 상기 설정온도 이상이면 상기 공급부에 의한 물의 공급을 개시하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 히터의 온도를 계측하는 제2센서부가 더 구비되고, 상기 제2센서부에서 얻어진 상기 히터의 온도가 기설정된 한계허용온도를 이상이면 상기 히터의 작동을 차단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 고안의 실시예에 따르면 히터에 감긴 유로를 통과하는 물이 빠르게 기화되며 스팀을 생성하므로, 종래에 저장탱크에 담긴 물 전체를 가열하는 방식에 비하여 신속하게 스팀을 얻는 효과를 갖는다.

또한, 히터가 스팀을 생성하기에 적합한 온도 보다 낮은 경우에는 물 공급을 차단함으로써 고온의 스팀을 안정되게 생성하는 효과를 갖는다.

또한, 히터의 과열에 의한 파손을 방지함으로써 제품의 수명을 증대시킬 수 있는 효과도 갖는다.

또한, 본체의 내부에 구비된 하우징이 더 구비됨으로써, 히터의 열에 의한 본체의 가열을 저감하여 스팀 해빙기를 취급하는 작업자의 화상 위험이 줄어드는 효과도 갖는다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 스팀 해빙기를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 하우징의 내부를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 제어부를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 실시예에 따른 스팀 해빙기의 구성, 기능 및 작용을 설명한다.

본 고안의 실시예에 따른 스팀 해빙기(10)는 외형을 이루는 본체(1), 본체(1)의 내부에는 가열하기 위한 히터(2)와, 히터(2)에 의해 물을 가열하여 스팀을 생성하는 유로(3)가 포함된다.

본체(1)는 추후 설명되는 하우징, 제어부 등이 구비되는 하부 케이스(11)와, 상기 하부 케이스에 분리가능하게 결합되는 상부 케이스(12)로 이루어질 수 있다. 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 대응되는 다수의 관통공이 형성되고, 겹쳐지는 각 관통공들에는 나사못이 체결될 수 있다. 본체는, 도시된 바와 달리, 그 내부가 대략 기밀되게 하는 구조라면 임의의 형상을 가질 수 있다.

본체(1)의 일면에는 물이 유입되는 물공급호스(5)와, 발생된 스팀이 배출되는 스팀배출호스(7)가 통과하는 홀들이 형성되어 있다. 물공급호스(5)는 물이 저장되어 있는 저장탱크(도시 생략)나 수도관 등에 연결되어 상온의 물이 공급되는 배관이다. 물공급호스(5)의 일단은 공급부(9)에 연결된다. 이후 이송펌프 등으로 이루어진 공급부에 의하여 물은 유로로 공급된다.

한편, 유로(3)는 히터에 의하여 가열되는 금속파이프(31)의 내부에 형성되어 있다. 유로의 내부에 흐르는 물은 히터에 의하여 가열되고 기화되어 스팀이 생성된다.

이렇게 생성된 스팀은 유로(3)의 출구측에 연결된 스팀배출호스(7)를 거처 본체(1)의 외부로 배출된다.

도시하지 아니하였으나 본체의 외부로 연장된 스팀배출호스의 끝단에는 결빙된 상하수 배관에 삽입하기 위한 스팀공급수단이 더 구비될 수 있다.

도 2를 참고하면, 하우징(4)은 본체(1)의 내부에 장착되며, 하우징(4)의 내부에는 공간이 형성된다. 이러한 하우징은 대략 육면체로 이루어질 수 있으며, 사각형 파이프의 개방된 전후단이 금속판으로 기밀되어 제조될 수 있다.

나아가 하우징의 바닥과 본체의 바닥 사이에는 도시하지 아니하였으나 본체와 하우징을 이격시키는 간극부재가 더 구비될 수 있다. 이러한 간극부재는 하우징의 열이 본체로 전달되는 것을 가능한 차단하기 위하여 열전도율이 낮은 세라믹 블럭 등으로 이루어질 수 있다.

하우징(4)의 각 측면들과 윗면은 본체(1)의 내면에서 이격되게 설치될 수 있다. 이는 히터에 의하여 가열된 하우징의 열이 본체로 전달되는 것을 최소화하여 본체를 취급하는 작업자의 화상을 방지하고자 하는 것이다.

하우징(4)의 내부 공간에는 히터(2)가 장착된다. 즉, 하우징의 어느 한 측면에는 관통공(41)을 형성하고, 히터(2)는 열전도율이 낮은 세라믹 부재(42)가 개재된 상태에서 관통공(41)에 고정된다. 이러한 히터는 열용량에 따라 복수가 구비될 수도 있다.

히터(2)는 관통공에 물려진 부분을 제외하고는 하우징(4)의 내부면과 직접 접촉하지 아니한 상태에서 공간 내에 위치된다. 히터는 전기 에너지를 열로 전환하는 열선일 수 있다. 본체에는 히터에 전기 에너지를 공급하기 위한 전원장치(도 3의 83)가 구비될 수 있으며, 이후 설명되는 제어부에 의하여 또는 사용자의 스위치 조작에 의하여 히터에 공급되는 전기 에너지가 변화되거나 차단될 수 있다.

유로(3)가 형성된 금속파이프(31)는 히터를 수회 감싸도록 구성된다. 유로를 통과하는 물이 히터에서 발생된 열을 가능한 손실 없이 전달받아 가열되도록, 금속파이프는 히터에 직접 접촉할 수 있다. 한편, 금속파이프의 내경이 작은 경우에 즉 유로의 단면적이 작은 경우에는 금속파이프의 열화에 의한 수명 저하를 방지하기 위하여 금속파이프가 히터와 접하지 아니하게 구성할 수도 있다.

히터의 외주면에 감싸진 금속파이프(31)의 외주면에는 히터(2)의 온도손실을 방지하기 위하여 보온재(5)가 더 감싸질 수 있다. 이러한 보온재는 고열에 견딜 수 있는 세라믹 테이프일 수 있다.

유로(3)를 통과하는 물은 고열로 가열되는 히터(2)에 의하여 급속히 가열되고 기화되어 스팀을 생성하게 된다. 발생된 스팀은 히터에 감긴 금속파이프의 후단부로 이동되면서 히터에 의하여 더욱 가열되어 스팀의 온도를 상승시키고 이로써 고압의 스팀이 생성된다.

이와 같이, 히터에 감긴 유로를 통과하면서 물이 가열되어 스팀을 생성하기 때문에, 저장탱크 내의 물 전체를 가열하는 종래의 기술에 비하여 스팀이 신속하게 생성되는 장점을 갖는다.

도 3을 참고하면, 상기 본체에는 상기 히터(2)의 온도를 계측하는 제1센서부(81), 상기 유로(3)에 물을 공급하는 공급부(9), 그리고 상기 제1센서부(81)에서 얻어진 상기 히터(2)의 온도가 설정온도 미만이면 상기 공급부(9)에 의한 물의 공급을 차단하고, 상기 히터(2)의 온도가 상기 설정온도 이상이면 상기 공급부(9)에 의한 물의 공급을 개시하는 제어부(8)를 더 포함될 수 있다.

제1센서부(81)는 히터의 열을 계측하기 위한 것으로, 열전대이거나 측온 저항체 등의 공지된 다양한 온도센서로 이루어질 수 있다. 이때, 제1센서부는 히터에 직접 연결되거나 이격되게 하우징의 내부에 장착될 수 있다. 또는, 제1센서부는 히터에 공급되는 전류량을 계측하는 계측기로 이루어지고, 전류량에 대비하여 히터의 열을 역추적하는 방식을 채택할 수도 있다.

한편, 공급부(9)는 유체펌프(91)일 수 있다. 유체펌프(91)는 물공급호스(5)에 연결되어 유입된 물을 가압하여 유로(3)가 형성된 금속파이프로 이송시키는 것이다. 만일 물공급호스가 수도관 등에 연결되어 물이 지속적으로 공급되는 경우에는 공급부는 개폐 작동되는 밸브일 수 있다.

제어부(8)는 제1센서부(81)에서 계측된 히터의 온도가 사용자에 의하여 미리 설정된 설정온도(예, 300℃) 미만일 때는 유체펌프를 작동하지 아니하거나 밸브를 잠가 공급부(9)에 의한 물의 공급을 차단한다. 이로써 유로를 통과하는 물이 기화되지 아니하고 액상으로 배출되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제어부(8)는 상기 설정온도 이상으로 히터가 가열되었을 때에 유체펌프를 작동하거나 밸브를 개방하여 유로를 통과하는 물이 기화되어 스팀을 생성할 수 있도록 한다.

이때, 설정온도는 금속파이프가 히터에 접촉하는 면적과, 유로를 통과하는 물의 유량에 따라 달라질 수 있다.

한편, 히터(2)의 온도를 계측하는 제2센서부(82)가 더 구비되고, 제어부(8)는 상기 제2센서부(82)에서 얻어진 상기 히터(2)의 온도가 기설정된 한계허용온도를 이상이면 상기 히터의 작동을 차단할 수 있다.

이때, 제2센서부(82)는 상술한 제1센서부와 동일할 수 있다. 한계허용온도는 히터가 견디는 최대의 온도(예, 1000℃)로 설정될 수 있으며, 히터의 열화를 더욱 효과적으로 방지하기 위하여 최대 온도보다 다소 낮은 온도로 설정될 수 있다.

제2센서부에 의하여 측정된 히터의 온도가 한계허용온도 이상인 경우에, 제어부는 히터에 공급되는 전원이나 열유체 등을 차단함으로써 히터의 과열에 의한 파손을 방지할 수 있다. 특히, 물의 공급이 차단된 상태에서 히터가 과열되는 것을 방지할 수 있으므로 스팀 발생기의 수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

이러한 제1센서부와 제2센서부는 하나의 온도 센서로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 제어부는 하나의 온도 센서로 감지되는 히터의 일정 온도범위 내에서 공급부를 작동하여 유로에 물을 공급하게 하며, 한계허용온도를 초과하는 경우에는 히터의 작동을 차단하는 알고리즘을 가질 수 있다.

10 : 스팀 해빙기
1 : 본체 11 : 하부 케이스 12 : 상부 케이스
2 : 히터
3 : 유로 31 : 금속파이프
4 : 하우징 41 : 관통공 42 : 세라믹 부재
5 : 보온재
6 : 물공급호스
7 : 스팀배출호스
8 : 제어부 81 : 제1센서부 82 : 제2센서부 83 : 전원장치
9 : 공급부 91 : 유체펌프

Claims (4)

1. 본체,
   상기 본체의 내부에 구비되고, 열을 공급하는 적어도 하나의 히터, 그리고
   상기 히터의 외측에 감겨 있고, 그 내부를 통과하는 물이 가열되어 스팀이 생성되는 유로
   를 포함하는 스팀 해빙기.
2. 제1항에서,
   상기 본체의 내부에 구비되어 있으며, 보온재로 감싸진 상기 히터와 유로가 내면과 이격되게 장착되는 하우징이 더 포함되는 스팀 해빙기.
3. 제1항에서,
   상기 본체에는
   상기 히터의 온도를 계측하는 제1센서부,
   상기 유로에 물을 공급하는 공급부, 그리고
   상기 제1센서부에서 얻어진 상기 히터의 온도가 설정온도 미만이면 상기 공급부에 의한 물의 공급을 차단하고, 상기 히터의 온도가 상기 설정온도 이상이면 상기 공급부에 의한 물의 공급을 개시하는 제어부
   를 더 포함하는 스팀 해빙기.
4. 제1항에서,
   상기 히터의 온도를 계측하는 제2센서부가 더 구비되고,
   상기 제2센서부에서 얻어진 상기 히터의 온도가 기설정된 한계허용온도를 이상이면 상기 히터의 작동을 차단하는 제어부를 더 포함하는 스팀 해빙기.
   

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