KR20170065687A - 플라스틱 온수 보일러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증기를 생성하기 위해 전기를 사용하여 유체 가열, 예를 들어 물을 가열하는 연소 공학에 관한 것이다. 변형예 1에 의하면, 장치의 본체(1)는 두 개의 동일한 절반부- 상부 절반부(2) 및 하부 절반부(3)로 구성된다 (도 20). 본체(1)의 재료는 본체 구현의 일반적인 변형예에 따르면, 하나 이상의 동위 원소를 함유하는 내열성 중합체이다. 본체(1)의 각각의 절반부는 나머지 절반부와 동일하게 만들어지고 타원형 단면을 가지고 있다.
Description
본 발명은 증기를 생성하기 위해 전기를 사용하여 유체 가열, 예를 들어 물을 가열하는 연소 공학에 관한 것이다. 본 발명은 유체를 가열하고 증기를 생성하기 위한 임의의 기기의 케이싱에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 가정용 기기를 포함하는 상이한 전기 히터 및 스팀 발생 장치를 위한 범용 기기로서, 순환 물 가열 시스템, 자동 난방 및 급탕 시스템을 위한 자율 유체 히터, 모바일 난방 장치 및 급탕 시스템에 사용될 수 있다.
전류를 사용하는 유체 가열 및 증기 발생은 가정용 및 산업용 뿐만 아니라 에너지 발전소에서 광범위하게 이용된다. 요즘, 각종 내열(heat-resistive) 플라스틱이 유체 가열 장치용 하우징 재료로 점점 더 자주 사용된다. 이러한 하우징 자재들은 온수 보일러, 세탁기, 난방기 등, 예를 들어, 가정용 난방 장치에 매우 자주 사용된다.
다음 플라스틱 재료들은 종종 케이싱 재료로서 사용된다:
TECAMAX SRP (PPP) - 폴리파라페닐렌;
TECATRON ( TEKATPOH ) (PPS) - 폴리페닐렌설파이드. 다른 제조업체의 상표 명칭 - FORTRON, REPRO (일본), TECHTRON PPS (벨기에), Murdotec SP, Sustatron PPS;
Tecason E ( PES ) - 폴리에테르설폰. 다른 제조업체의 상표 명칭 - RADEL A (Solvay), Ultrason E (BASF), Sustason® PES; also WO2007035402 (A2) - 2007-03-29. 개선된 폴리아릴에테르 케톤중합체 블렌드 - 2006.01; RU2243966. 방향족 술폰의 제조 방법 - 2003년 1월 9일.
Tecason P ( PPSU ) / 폴리페닐 / 폴리페닐렌 설폰. 다른 제조 업체의 상표 명칭 - RADEL R (Solvay), PPSU 1000, Sustason PPSU.
Tecason S ( TeicacoH C) (PSU, 폴리설폰). 다른 제조 업체의 상표 명칭 - Udel (Solvay), Ultrason S (BASF), PSU 1000, Sustason® PSU; EP1937774 (A2) 폴리아릴에테르케톤과 폴리에테르이미드 설폰의 블렌드 - 2008-07-02.
Tecapei (PEI) / 폴리에테르아미드. 다른 제조 업체의 상표 명칭 - Zedex-410, Susta® PEI, PEI 1000, Ultem®.
폴리아미드 는 가장 저렴한 재료이다:
HS BLUE 온도 안정화 CAPROLONE 캐스트 나일론 6 HS (Nylacast);
Caprolon / TECAST T (PA 6 G ) / Cast 6-블록 폴리아미드. 다른 제조업체의 상표 명칭 - Ertalon 6 PLA, 나일론, Caproloktam, Sustamid 6G®, Ultralon (Caproloktan, Polycaproamide, Capron, Caprolon).
아래 표는 상기 언급한 고분자의 특성을 요약하고 있다.
| 재료 | 영구 동작 온도 | 단기 동작 온도 | 치수 안정화 온도(HDT/A 기술)℃ | 열팽창계수 (10-6 1/k) (ASTM D696, DIN 53483, IE-250) |
벌크 저항 1015Ω*cm (ASTM D 257, EC 93, DIN IEC 60093) |
| TECAMAX SRP(PPP) |
+140 | +150 | +152 | 30-40 | 6 |
| TECATRON PPS |
+230 | +260 | +110 | 50 | 0,01 |
| Tecason E (PES) |
+180 | +220 | +204 | 55 | 10 |
| Tecason E (PES) |
+170 | +190 | +207 | 56 | 10 |
| Tecason E (PES) |
+160 | +180 | +169 | 55 | 10 |
| Tecapei(PEI) | +170 | +200 | +180 | 50 | 1 |
| TECAST T (PA 6 G) |
-40 내지 -100-115 | +170 | +95 | 75-95 | 0.1 |
필링 에이전트 (RU2447107 - 2007-09-24; CN102776658 (A) - 2012-11-14; CN102604410 (A) - 2012-07-25; DE102008028195 (B3) - 2009-11-26; JP2010040286 (A) - 2010-02-18; US2008139698 (A1) - 2008-06-12; KR101080650 (B1) - 2011-11-08) 또는 적층 재료 (RU2492057 C2 2008년 10월 29일 - 폴리 카보네이트 적층 복합체의 제조 방법)은 높은 열 안정성, 가열하의 치수 안정성, 필요한 기계 및 전기 매개 변수를 제공하는 플라스틱 특성을 수정하고 미리 설정하는 데 사용된다.
그러나, 낮은 동질성(homogeneity)은 그런 하우징 재료의 일반적인 단점이고; 온수기 경우에 필요한 동작 안정성을 제공하지 않는다. 그것은 정적 및 동적 모드 양쪽의 복잡한 대류 공정에서 상당한 온도 및 압력 강하(drops)를 갖는 심한 동작 상태로 설명될 수 있다. 그들의 조합에서의 이러한 인자들(factors)은 비균질 물질로 제조된 히터 케이싱의 실패에 대한 추가 조건을 만들 수 있다. 추가적인 특별한 동작이 케이싱 이종성(heterogeneity)에 의한 영향을 감소시키도록 하여야 하기 때문에 동일한 인자들은 작동 수명을 크게 감소시키고 비용을 크게 증가시킨다. 또한, 재료 특성의 사전 설정 범위가 제한되기 때문에, 재료의 이질성은 기기들의 기능적 능력과 일반성을 감소시킨다.
희토류 원소들이 플라스틱 뿐만 아니라, 이들의 산화물, 예컨대, 황산염, 붕화물, 알킬, 규화물, 할로겐화물, 및, 희토류 금속 및 이들의 혼합물에 도핑하는 것이 알려져 있다 (WO2005054132 (Al). 태그된 폴리머 재료 및 그들 제조 방법 - 2005년 6월 16일; WO0020472 (A1). 촉매 및 사이클로올레핀(cycloolefins)의 중합 방법 - 2000년 4월 13일). US2009148729 (Al). 증가된 수소 에너지를 갖는 무기 중합체로 알려진 - 무기-수소-중합체 수소-중합체 화합물 및 그 응용 - 2009-06-11.
그러나, 이들 물질은 제조 공정을 이용하여 제조된 재료의 높은 비용과 복잡성; 오염 물질에 대한 민감도; 중합 조건의 정확도에 대한 과다노출; 고가의 촉매의 필요성 등과 같은 단점을 갖는다. 또한, 그들의 제조 기술 뿐만 아니라 이러한 작용 물질의 응용은 가스 열교환 매체의 액체를 사용한 온수 기기 및 다른 기기의 과학 및 기술의 존재 수준에서 알려져 있지 않다. 게다가, 이러한 기기의 케이싱은 그런 재료의 독성 촉진 및 가전 제품 및 산업용 식품 가공 공장에서의 사용에 대한 제한 결과로 영구적인 강성 열 및 대류 모드에서 작동한다.
플라스틱에 동위 원소 도입 (주로 중수소)은 공지됨, 예를 들면, SU572444 (Al). 중수소에 의해 표시된 할로겐올레핀(halogenolefins)의 제조 방법-1977-09-15; EP0268192 (A2). (메쓰) 아크릴산의 에스테르 - 1988-05-25; JPS60237034 (A). 중수소를 포함한 방향족 화합물과 그 제조- 1985-11-25 - 스티렌(styrene)의 중수소화물(deuterid). RU2005134170 (A). 고순도 3,3- 디페닐프로필아미노(diphenylpropylamino) 모노에스테르 - 2004년 4월 3일; WO2004011400 (A1). 방향족 고리 중수소화(deuterating) 방법 - 2004년 2월 25일; WO2004046066 (A1). 헤테로 고리의 중수소화 또는 삼중수소화 방법 - 2004년 6월 3일; WO2004060831 (A1). 중수소화 방법 - 2004년 7월 22일.
이 방법은 최대 폴리머의 균질성에서 물리적 및 기계적 특성의 변화를 달성할 수 있다. 이로 인해 다른 재료와 특성의 조정을 향상시킬 뿐만 아니라 변하는 열적 및 기계적 부하에 대한 이러한 물질의 저항을 증가시킨다. 또한, 낮은 함유량(content)을 가지는 비 독성 동위 원소 응용은 높은 생체 적합성을 초래한다.
그럼에도 불구하고, 현재의 과학 및 기술 수준은 워터 보일러 및 증기 발생 시설의 케이스를 제조하는데 사용되는 고분자 재료로, 중수소와 별도로, 다른 동위 원소의 도입에 관한 데이터를 가지고 있지 않다. 알려진 기기의 설계는 여러 그룹과 관련이 있을 수 있다.
첫 번째 그룹. 직접 흐름 온수기에 사용되는 임의의 형상을 가지는 플라스틱 케이스. 이 그룹에는, 예를 들어 다음과 같은 기구:
a) 장치, 가열 요소는 주어진 순간 케이싱 내에 있는 전체 열 케리어와 접촉된다: CZ9703589 (A3). 직접 가열 전기 전극 보일러 - 1999-06-16 - 바람직하게는, 전극이 정육각형 또는 스타의 정점에 있는 플라스틱 하우징을 따라 수평으로 위치하고 및 델타로 연결된다; WO2011009589 (A2). 전극 보일러 - 2011-01-27 - 액체 열 캐리어의 사이드 입구측과 말단 출구측을 갖는 부싱으로 제조된 내장 PTFE 원통형 후벽 하우징, 이는 이온화 챔버 및 이온화 바(ionizing bar)를 포함한다.
b) 장치, 가열 요소는 주어진 순간 케이싱 내에 있는 일부 열 케리어와 접촉된다: KR20110033884 (A). 유도 플라스틱 온수기- 2011-04-01 - 열 캐리어가 흐르는 자켓 벽을 구비한 직사각형 블록으로 제조된 직접 흐름 유도 온수기의 플라스틱 하우징. 이 디자인은 열효율, 사용성을 개선하고 제조 비용을 최소화하는 것을 목표로 한다;
c) 가장 간단한 모양 비대칭 플라스틱 케이스: US2007081801 (A1). 플랜지가 없는 플라스틱 보일러 -2007-04-12 - 유체 가열을 실행하기 위한 보일러; 플라스틱 케이스와 가열 요소를 포함하며, 그 내측의 보일러 케이스 안의 고정 구멍을 통과하고 장착 홀에 체결된다. 히터는 적어도 장착 홀 영역에 위치한 워밍부(warming sections)를 갖는다. 적어도 장착 홀 부분의 직경이 히터의 외경과 동일하다. FR2818085 (A1). 특히 점성 제품용 난방 설치는 전원에 연결된 회전 디스크 전극에 의해 섹션으로 나누어 단열 파이프를 포함한다 - 2002-06-14 - 디스크 형 전극을 회전시킴으로써 섹션으로 나누어진 관류 파이프(flow-through)로 이루어진 플라스틱 케이싱이다. JPH01296042 (A). 열병합 발전 시스템을 위한 부스터 히터 장치 - 1989-11-29 - 내관 표면의 일부로 이루어진 전극을 구비한 관류 파이프로서의 플라스틱 케이스이다;
두 번째 그룹. 저장 온수기, 증기 발생기.
a) CN200973684 (Y) 전능 타입 클리너 - 2007-11-14 - 몇 가지 청소 기능과 고급 플라스틱으로 제조된 케이스를 갖는 스팀 청소기이다;
b) ES2128967 (A2) 증발기(Evaporator) - 1999-05-16 - 플라스틱으로 제작된 케이스와 캡을 가지고 있다. 캡은 증발기의 숨겨진 전기 스위치용 측부 케이스가 있다. 증발기는 증발기로부터 수조에 가라앉은 인접한 두개의 금속 시트로 형성된다.
세 번째 그룹. 플라스틱 전극.
a) WO2006115569 (A2). PTC 플라스틱 전도성 전극을 구비한 순간 온수기 - 2006-11-02 - 전극 재료에 사용되는 플라스틱 전기 전도성 구조물의 양의 온도 계수를 적용한 순간 온수기이다. 물은 전극 간 전류에 의한 물의 전기 저항 발열에 의해 가열된다. 전극 재료는 소정의 온도에서 상 변환에 의해 노출되고 미리 설정된 온도에서 비-전도성이 된다. 양의 온도 계수를 갖는 전극 재료는 필요한 물의 온도를 달성할 때 그 자체 물 가열을 감소 또는 정지시킨다;
b) 나노 물질의 응용 - TW200800793 (A). 유연한 나노 열전 재료 및 이를 갖는 가열 장치 - 2008-01-01. 본 발명은 가열 장치를 위한 유연한 나노스케일의 열전 물질 전체에 관한 것이다. 유연한 나노스케일 열전 재료는 템플릿에 분산 된 특정 수의 탄소 나노 튜브를 구비한 반송베이스를 포함한다. 탄소 나노 튜브는 템플릿으로 도전 메쉬를 형성한다;
네 번째 그룹. 대칭 플라스틱 케이스를 구비한 기구.
a) 대칭 케이스 디자인 US4394561 (A). 공기 가습 전극 증기 발생기의 탱크 구조 - 1983-07-19 - 관형 저수조 상부 및 하부 절반부들을 포함하는 전극을 구비한 증기 발생기. 동일한 디자인의 매트릭스로부터 형성될 수 있는 방식으로 미러 반사로서 전기 절연성 플라스틱으로 성형된다; CA1170698 (A1). 공기 가습기용 전기 증기 발생기 - 1984-07-10.
*다섯 번째 그룹. 타원형 모양의 기기 사용.
a) 하우징. GB189824498 (A). 증기에 의해 물이나 기타 액체를 증발하기 위한 개선 장치 - 1899-11-18 - 세로축 하우징 단면은 말단 끝에서 두 개의 결합 반구를 구비한 실린더이다; CN2397431 (Y). 비금속 전기 가열 플레이트를 구비한 환경 보호 에너지 절약 대기 온수 보일러 - 2000-09-20;
b) 타원 파이프 단면 - CN202109789 (U). 타원 나선형 열교환 파이프를 사용하는 열 교환 장치 - 2012-01-11; GB2148468 (A). 타원형 단면의 전열관 갖는 보일러 - 1985-05-30 - 타원형 단면 파이프;
c) 파이프. - CN201241100 (Y). 탄화수소 증기 균열로의 방사선 섹션 보일러 튜브 -2009-10-14; 파이프 구성은 타원형 또는 타원에 가깝다;
d) 동시에 케이스 및 파이프: JPH02104789 (A). 흑액 스프레이 연소기 및 이를 이용한 연소 보일러 - 1990-04-17; KR20050034065 (A). 듀얼형 가스 보일러 용 타원 열교환기 - 2005-04-14.
그러나 보일러 케이싱의 측면 및 종단면의 조합이 발견되지 않고, 과학과 기술의 현재 수준에서 특히, 플라스틱 케이스의 이러한 구성을 조합하여, 또한, 함유하는 동위 원소의 조합에서, 명시하지 않다. 동시에, 조합이 지정된 과제를 해결할 수 있으며, 따라서, 의미있는 독특한 특징을 갖는다.
본 발명의 목적은 온수 기기 용 케이싱의 제조 동안 가공성과 단순성을 향상시키는 것이다. 단순성과 가공성 향상도는 또한 케이스에 사용되는 재료에 대한 요구 사항을 감소시키는 가능성을 포함한다.
목적은 또한 사용되는 케이싱의 재질의 균일성 증가를 포함한다; 플라스틱 케이싱과 함께 사용되는 금속 성분의 해당 매개 변수와 해당 속성의 최고의 조합 뿐만 아니라 보일러 케이싱의 열적, 기계적 및 전기적 특성의 향상.
목적은 또한 기기의 신뢰성과 긴 수명의 개선 (타원 케이스, 케이스를 통과하는 분할 설계 부분과 부품의 최소화, 관통 구멍의 최소화), 부적절한 조립에 대한 보호, 조립 정확도에 대한 덜 엄격한 요구를 주장한다.
목적은 또한 기기의 동작 성능 (케이스 모양, 그것의 체결에 대한 옵션), 서비스 수명, 플라스틱 케이스의 수명, 장치 수리 기능성의 증가 (분할 케이스 디자인, 교체 전극, 연결 해제 가능 출구(outlets))의 개선을 주장한다.
또한, 본 발명은 확장하는 기능적 능력, 기기 응용의 다양성 및 유연성, 가능한 제품의 범위 및 특정 문제를 해결하기 위해 적응성 증가, 설계를 변경하지 않고, 케이스를 물리적 성질을 변화시키는 능력의 문제를 해결하고 있다.
과제를 해결하기 위해, 플라스틱 온수 보일러는 내열성 플라스틱 본체를 포함하고; 상기 본체의 플라스틱 수지 조성물은 플라스틱을 구성하는 원소의 안정된 동위 원소를 포함한다. 또한 중수소가 플라스틱 구조에 포함된 동위 원소로 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 13C 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 14C 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 17O 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 18O 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 15N 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 33S 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 34S 가 사용된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 플라스틱 구조에 포함되는 동위 원소로서 D, 13C, 14C, 17O, 18O, 15N, 33S 및 34S 의 어떤 조합의 혼합물이 사용된다.
플라스틱 온수 보일러는 다음을 포함한다:
a) 상기 본체 내부에 장착된 적어도 두 개의 전극;
b) 각각의 전극은 하나의 전기 리드를 포함하며;
c) 각 전기 리드는 각 전극의 일단에 위치하며 전극의 전기 리드는 본체의 외부에 배치되고;
그리고 리드와 함께 전극을 교체할 수 있고;
그리고 전기 리드를 구비한 전극의 접속은 분리 가능하고, 각각의 전극은 전극의 어느 단부에서 전기 리드의 그것에 접속 가능하게 구성된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 본체는
a) 보일러를 채우기 위한 적어도 하나의 개구;
b) 보일러의 채우는 개구를 덮는 적어도 하나의 뚜껑을 구비한다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 본체는
a) 두 개의 반쪽의 분리 가능한 형태로 제조되고:
b) 본체의 반쪽은 동일하다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 본체는 관통 입구와 출구 노즐을 구비한다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서,
a) 상기 입구 노즐은 제1 본체 절반부 상에 이루어지고;
b) 상기 출구 노즐은 제2 본체 절반부에 이루어지고;
c) 상기 제1 및 제2 본체 절반부와의 노즐 연결은 동일하게 이루어진다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서,
a) 전극 장착부는 상이한 본체 절반부에 만들어지고;
b) 전극 장착부는 상이한 하우징 절반부들에 동일하게 만들어진다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 단면이 타원형에 가까운 형태를 갖는다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 단면이 타원형 형태를 갖는다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 종축 부분이 타원형에 가까운 형태를 갖는다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 종축 부분이 타원형 형태를 갖는다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 전극의 열팽창 계수에 가까운 열팽창의 최대 가능 계수를 가지는 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체 절반부들은 접착제 접합으로 결합된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체 절반부들은 밀봉재로 결합된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체 절반부들은 용접 결합된다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체 절반부들은 볼트 연결 결합되고, 상기 온수 보일러는 두 본체 절반부 사이에 배치된 탄성 실링 가스켓을 포함한다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 제거된 세그먼트를 가지고 단면이 타원 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
플라스틱 온수 보일러에 있어서, 상기 본체는 추가 커버 플레이트를 포함하며, 상기 추가 커버 플레이트는:
a) 평행 육면체의 형태로 제조되고;
b) 본체의 외부에 위치하고;
c) 본체에 인접한 커버 플레이트의 한 면(facet)은, 접속되는 본체의 외측 부분의 형상에 대응하는 만곡 형성하고;
d) 본체에 인접하고 상기 면에 대향하는 커버 플레이트의 한 면은 평면이고;
e) 상기 커버 플레이트는 만곡면에 대향하는 평탄 면 측에서 만들어진 구멍을 포함한다.
플라스틱 온수 보일러는 전극들 중 적어도 두 개의 보호 하우징을 포함하고, 상기 각각의 보호 하우징은 각각 하우징 본체, 상기 보일러 본체에 적어도 하나의 체결 요소, 체결 요소 구멍, 전선 출구 개구부를 포함하고, 보호 노즐을 구비하고:
a) 각각의 하우징은 전극의 외부 전기 리드들 위에 보일러 본체의 대응 절반부에 위치되고;
b) 하우징의 체결 요소는 하우징과 보일러 본체에 접속되고;
c) 하우징, 보일러 본체에 체결 요소는 보일러 본체의 두 절반부에 대해 동일하고;
d) 상기 하우징은 플라스틱 노즐과 일체이다.
본 발명에 따르면, 온수 기기 용 케이싱의 제조 동안 가공성과 단순성을 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1-29는 장치 제조 구현에 관한 모든 변형예에 대해 제안된 본 발명의 장치 본체의 일반적인 변형예 방식을 나타낸다.
도 1은 2개의 전극의 경우에 대한 변형예 1의 장치 본체의 종방향 단면의 구조를 도시한다.
도 2-5는 서로 다른 서브-변형예에 대한 변형예 1의 본체의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6-15는 입구 및 출구 노즐의 일측에 있는 전극의 변형예 2의 장치의 종단면 (도 6, 11)과 단면을 개략적으로 보여준다.
도 16은 입구 및 출구 노즐의 양측에 있는 전극의 변형예 3의 장치의 종단면 과 단면(도 17-19)을 개략적으로 보여준다.
도 20-29는 변형예 4의 장치의 보다 상세한 사양을 보여준다.
도 1은 2개의 전극의 경우에 대한 변형예 1의 장치 본체의 종방향 단면의 구조를 도시한다.
도 2-5는 서로 다른 서브-변형예에 대한 변형예 1의 본체의 단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 6-15는 입구 및 출구 노즐의 일측에 있는 전극의 변형예 2의 장치의 종단면 (도 6, 11)과 단면을 개략적으로 보여준다.
도 16은 입구 및 출구 노즐의 양측에 있는 전극의 변형예 3의 장치의 종단면 과 단면(도 17-19)을 개략적으로 보여준다.
도 20-29는 변형예 4의 장치의 보다 상세한 사양을 보여준다.
본 발명의 구현의 바람직한 변형예들을 설명한다.
장치 본체의 일반 변형예.
도 1-26은 장치의 모든 구조 변형예에 대한 본체 재료의 성능을 보여준다.
제안된 발명의 플라스틱 온수 보일러의 본체(1) 성능의 일반적인 변형예에 따르면, 그 재료는 플라스틱 구조에 포함된 원소의 동위 원소를 포함한다. 가장 일반적으로는 중수소이다. 플라스틱에 포함된 다른 요소의 동위 원소가 또한 사용될 수 있다. 이들은 사용된 내열성 플라스틱의 특정 유형에 따라 13C, 14C, 17O, 18O, 15N, 33S 및 34S 을 포함한다. 또한, 이 동위 원소들 중의 하나 또는 이들의 조합에서의 혼합물이 사용될 수 있다. 나열된 동위 원소의 함량 및 그 변형예는 장치의 목적에 따라 그리고 개별 요소들에 상응하게 선택하는 최선의 방법을 가능하게 하는 본체 재료의 물성 변동의 프로그램가능한 변형을 제공할 수 있다. 따라서, 동위 원소 조성의 변화는 본체 중합체 1 (EP0268192 (A2)-1988-05-25)의 유리 전이점 온도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본체(1)의 필요한 전기 특성을 개질할 수 있다. 예를 들면, 표면 및 체적 전기 저항율, 본체(1)의 유전체 파괴 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 제안된 기술적 해결책은 선형 및 체적 열팽창 계수를 방향성으로 변경할 수 있어, 장치의 다른 요소 특히 금속 성분의 열팽창 계수에 가장 일치하기 위하여 매우 중요하다. 동위 원소 조성의 변형예에 따르는 플라스틱 속성의 개별적인 변화가 알려져 있지만 (EP0268192 (A2) (메쓰) 아크릴 에스테르 - 1988-05-25, [1]), 모든 변형예에서 물 가열 장치의 본체의 구성에 포함하는 유체의 열 난방 분야에서의 사용은 과학 기술 이전 개발 수준에서는 알려져 있지 않고, 그리고 제안된 동위 원소 조성물의 농도에서 조합된 입력과 변경도 알려져 있지 않다. 이로써, 온수 보일러 본체의 새로운 품질 속성의 출현을 가능하게 하고, 정적 및 동적 두 모드의 신뢰성을 상당히 증가시키고, 내구성, 내마모성을 향상시키고 운영 비용을 절감시킨다. 중합체에 동위 원소 주입 기법 및 기술은 특히 중수소로 공지되어 있고 숙련되어 있다 (희토류 원소 및 산화물 의 도입 (WO2005054132 (Al)-2005-06-16) 뿐만 아니라, JPS60237034 (A) - 1985-11-25; RU2114126 -1998-06-27; US2009148729 (Al) - 2009-06-11; CN102911372 (A1) 2005-06- 16 - 리튬 동위 원소 분리 효과를 갖는 벤조 크라운 에테르 그래프트 폴리머 재료 및 그 제조 방법 - 2013-02-06). 그러나, 그것은 온수 보일러의 본체에 사용되는 기술의 이전 개발로부터 공지되어 있지 않고, 선행 장치와 상당한 차이가 있다. 이들 재료의 충전제 사용과 달리 제안된 구현의 본체는 상당한 정적 및 동적 열부하를 겪으면서 본체의 높은 균일성을 유지 허용한다. 이것은 본체 재료에 충전제 및 기타 첨가제를 함유하는 기존 재료에 대하여 이러한 부하에 대한 저항성을 증가시킨다. 필러를 함유하는 물질에 대한 제안된 구현의 본체를 사용하는 경우 (RU2230760. 전분 복합체로 채워진 소수성-천연 폴리머 - 1999-09-22; RU2034852. 채워진 고분자 제조 방법 - 1990-07-27; 예를 들면 채워진 유리의 폴리머 - RU2185961. 충전 플라스틱, 주로 섬유-보강 재료의 제조 플랜트 - 2001-03-28), 또한 본체 재료의 균일성 도포 정도에 영향을 미치지 않고 물성을 미세 프로그래밍 가능성을 행한다.
또한, 모든 경우에 본체 플라스틱 동위 원소의 농도는 그 안에 함유된 천연 동위 원소의 특별한 강제 중합체 정제 없이 본체 제조를 위한 재료를 사용하여 허용 가능한 가장 낮은 값으로 시작할 수 있다. 이것은 실질적으로 장치 본체의 단순성과 가공성을 높이고, 그 제조 비용을 절감할 수 있도록 한다.
변형예 1
변형예 1에 따르면, 장치의 본체(1)는 두 개의 동일한 절반부로 구성된다 - 상부 절반부(2) 및 하부 절반부(3) (도 1). 본체(1)의 재료는 본체 구현의 일반적인 변형에 따르면, 하나 이상의 동위 원소를 함유하는 내열성 중합체이다. 본체(1)의 각각의 절반부는 나머지 절반부와 동일하게 만들어지고 타원형 단면 (도 2-5)을 가지고 있다. 이 두 절반부와 다른 디자인에 대해 하나의 스냅의 사용을 허용하기 때문에 통합된 하나의 세부 사항과 같은 두 절반부의 이러한 구현은 크게 장치 제조의 기술을 단순화한다. 그러나 본체의 하나의 절반부는 장치의 일부 변형에서 사용되나 다른 변형에서 사용되지 않는 전극(6)의 개구(5)와 같은 의도적 중복(redundant) 요소를 포함할 수 있다 (도 2-6). 혹은, 이들 중복 요소 (예를 들면, 개구부(5))는 하나의 변형예의 하나의 절반부에 사용되며 동일한 변형예의 본체의 다른 절반부에는 사용되지 않는다. 또한, 본체(1)의 통일을 증가시키고, 따라서 장치의 제조 기술을 단순화시킨다. 이 순서에 표시된 동위 원소의 함량과 조합한 이러한 기술적 해결책은 선행 기술의 개발에서 알려져 있지 않으며, 조합하여 개별적으로 각각의 특징을 입력하는 효과의 단순한 합으로 환원될 수 없는 슈퍼 효과를 생성한다.
본체(1)의 종단부는 장치의 가공성을 증가시키고, 조립을 단순화시키기 위하여 장축 극에서 절단된 상판(4)과 타원형에 가깝게 만들어진다. 또한, 종 방향 및 횡 방향 섹션의 타원형 또는 타원 형태에 가까운 본체(1)의 실행이 본체(1) 내부에 열 이동제 대류 조건을 향상시킴과 동시에 소형화를 강화함으로써 작동 조건을 개선한다. 극의 표면 (4,도면에 따라 본체의 상부 및 바닥면의 표면)은 금속 전극(6)이 전극 보일러의 경우에 설치되는 관통 개구부(5)를 포함한다. 모든 전기 히터는 또한 이러한 개구부에 설치될 수 있다. 이러한 변형예에 대해서, 전극 보일러의 경우, 두개의 전극이 이용되고, 각 전극(6)은 전극의 일단에 접속한 하나의 전기 리드(7)을 포함한다. 따라서, 전극(6)이 서로에 대해 대향하는 본체(1)의 내부에 주로 위치한다. 각 전극의 제2 자유단(8)은 본체(1)의 절반부(2 및 3)의 각각의 단부의 자유 개구부(5)에 삽입된다. 여유 공간(9)은 화합물 또는 실란트로 채워질 수 있거나 혹은 플러그(10)로 폐쇄될 수 있다(도 1). 또한 그것은 리세션(11)(도 28)의 형태로 만든 본체(1)의 내면에 스플라인 같이 전극(6)의 단부(8)의 밀봉이 가능하다. 이 보일러는 열 및 기계적 부하의 영향 하에서 작동하는 동안, 전극(6)의 만곡을 방지하고, 그 단락의 가능성을 완전히 제거할 수 있다. 차례로, 공지된 것과 비교하여 장치의 신뢰성을 상당히 증가시키고, 흔들림, 가속도, 진동과 같은 영구적인 것을 포함한 상당한 기계적 교란을 가지고도, 그 사용을 가능하게 한다. 그러한 또한 디바이스 기능을 확장시키고 다양성을 증가시키는 등, 그것은 이동 중에 직접 모바일 버전에서 원활한 작동을 제공한다.
본체(1)의 각 절반부(2, 3)는 노즐(12)을 포함하며, 이는 동일하게 이루어지고, 본체(1)의 단부(4)의 같은 위치에 고정되고, 인라인 히터의 경우, 입력 및 출력 모두 일 수 있다. 또한, 상기 장치의 통합을 일으킨다. 본체(1)는 벽으로 평평한 표면에 장치 장착부의 서비스 가능성과 신뢰성을 향상시키기 위해 하나의 평평한 면(13)이 있을 수 있다. 상기 평평한 면(13)은 본체(1)의 타원형 단면의 대칭축을 통과하고(도 3), 그것을 통과할 수 없을 수도 있다(도 4).
서브-옵션으로, 장치 본체(1)는 단면상 전체가 잘리지 않은 타원형으로서 형성될 수 있고, 추가로 지지체(14)(도 5)를 포함하여, 벽과 같은 평평한 표면 상에 장치 장착부의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 지지체(14)는 평행 육면체 형상으로 구성되어 있지만, 하나의 큰 쪽이 평탄하고 실장에 사용된다. 지지체(14)의 두 번째 큰 측부는 본체(1)의 외면을 최대한 반복하고 연결된다.
변형예 2
변형예 2의 장치(도 6-15)에서, 두개의 콘트라-측상 동일한 절반부(2, 3)로 구성되는 본체(1)를 사용하여, 그 플라스틱 재료는 장치 구현의 일반적인 변형예에 따라 하나 이상의 동위 원소를 포함한다. 그 특성은 장치 성능의 일반적인 변형예에 본체 재료를 조합하여 2보다 더 큰 수의 전극(6)을 사용한다. 이는 충분히 좁은 본체(1)를 사용하여, 본체의 내열성 및 절연 특성을 향상시키고, 2 보다 큰 전극의 수를 증가시킬 수 있으며, 3상 네트워크의 사용을 허용할 뿐만 아니라, 중복 백업 보조 전극(6)의 사용을 가능하게 할 때, 장치의 기능성을 확장하고 그 안정성과 에너지 효율을 증대시킨다. 전극(6)의 수는 예컨대 3상 네트워크에서 홀수일 수 (도 6-10) 또는 짝수일 수도 있다(도 11-15). 장치의 인-라인 구현의 경우, 본체(1)의 각각의 절반부(2, 3)에 동일하게 위치한 입구 및 출구 노즐(12)을 포함한다. 그러나, 전극(6)은 노즐(12)의 일측에 위치되고 동일한 종축 상에 위치할 수 있거나, 또는 열교환의 필요와 파라미터에 따라, 그 상대적으로 이동될 수 있다. 또한 본체(1)의 상부 및 하부 면(4)의 표면 상의 전극의 구성은 도 6-15에 도시된 것일 수 있다. 전극(6)의 느슨한 단부(8)의 밀봉은 변형예 1과 유사하게 수행될 수 있다.
변형예 3
도 16-19은 본 발명의 구현의 변형예 3에 따르는 플라스틱 온수 보일러의 구성도를 나타낸다. 변형예 3은 장치 구현의 일반적인 변형예의 표시를 포함하고 옵션 1과 2에 상대하여 다음의 특이성을 갖는다.
변형예 3에 의하면, 인라인 보일러 구현을 위한 노즐(12)은 대칭의 중심 종축을 따라 위치하거나 그에 가까이 위치하고, 장치의 전극(6)은 노즐(12)의 양측에 위치한다. 전극의 수는 장치의 특정 대상에 따라 종속되고, 2 개 또는 그 이상으로 변할 수 있다. 또한 전극의 수가 모두 짝수 및 홀수가 될 수 있다. 전기 리드(7)의 방향에 상대적으로 본체(1)의 내부 전극의 위치는 반대(도 16), 단방향 또는 결합될 수 있다. 그 전극 제조시의 기술적 공정의 상이한 변형에 따른 장치의 수용을 허용한다. 제안된 발명에 따라 사용된 본체 재료의 조성과 함께 제안된 구현은 내부 압력에 대하여 증가된 저항을 포함한 본체의 기계적 강도를 극대화할 수 있으며, 결과적으로 장치의 신뢰성을 증가시킨다.
변형예 4
장치 구현의 변형예 4는 각각의 이전의 변형예에 덧붙여 구현될 수 있다. 이러한 변형예 4에 따르면, 캡(15)이 본체(1)의 상부 및 하부 면(4) 상에 설치되며; 캡의 하부가 열려 있다. 어떤 경우에 미사용 개구부(16)를 포함하여, 전극들을 완전히 덮도록 캡(15)은 전극(7)의 리드들 위에 장착된다. 전극이 본체(1)의 각각의 상부 및 하부 면(4)에, 노즐의 양측에 위치하는 경우에, 2개의 캡(15)을 사용할 수 있고, 각 캡은 피팅(12)의 일 측에 있는 하나의 그룹의 전극(6)을 덮는다. 각각의 캡(15)은 면(4)의 각 상의 보스로서 형성된 적어도 하나의 랙(17)을 통해 본체(1)의 상부 또는 하부 면(4)에 고정된다. 랙(17)의 수는 하나의 캡(15) 당 하나 이상일 수 있다(도 24). 본체(1)에 캡(15)의 고정은 캡(15)의 상면의 개구부를 통과하고 랙(17)에 감싸진 볼트(18)에 의해 수행된다. 각 캡(15)은 그의 상면에 노즐(19)이 제공된 개구부를 포함하고, 그를 통해 전극(6)의 리드(7)로부터 전원의 전선(20)이 통과한다(도 25). 전선(20)은 노즐에 고정될 수 있고, 예를 들면, 밀봉재 또는 화합물로 밀봉되거나 또는 코르크 마개로 밀봉될 수 있다. 캡(15)의 존재는 또한, 물 또는 다른 작동 유체 단락, 오염, 홍수로부터 전극 리드를 보호한다, 또한 캡(15)은 특히 진동형 일정한 기계적 부하의 경우 변위 및 손상(breaking off)를 방지하기 위해 전선(20)에 고정된다. 각 전선(20)은 단말(28)을 통해 전극(6)의 리드(7)에 접속된다.
서로 접속 위치에서 본체의 두 절반부(2 및 3)는 본체(1)의 절반부의 하부 절단 경계에 위치한 플랜지(21)(도 20, 25, 26, 27)를 구비한다. 절반부(2, 3)를 서로 연결할 경우, 절반부(2, 3)의 플랜지(21)의 표면은 플랜지내 개구부(22)와 일치하여 서로 접촉한다. 플랜지 인접면 측으로부터 본체(1)의 주변에 각각의 절반부의 플랜지내에 만들어진 슬롯(23)에서, 예를 들어, 단면 원형인 환형 고무 가스켓(24)이 삽입된다(도 27). 플랜지(21) 내 홀(22)을 통해 볼트(25)가 통과하며, 볼트와 함께 와셔(26) 및 너트(27)는 절반부(2 및 3)의 플랜지(21)를 조이고, 상기 고무 가스켓(24)은 안전하게 본체(1)를 밀봉한다(도 20, 25).
모든 변형예에 의한 플라스틱 온수 보일러의 작동은 다음과 같다.
노즐(12)을 이용하여, 보일러는 부을 수 있는 보일러 같이 독립적으로 사용될 수도 있고, 이는 임의의 위치에서 개방 또는 순환수 가열 시스템에 내장될 수 있다. 가열 시스템은 물로 채워지고 통상의 방법으로 처리하여, 본체(1)의 외부에 위치되어 보호 캡(15)의 노즐을 통해 출력되는 전선(20)을 통하여 보일러의 전극(6)의 저항 및 접속 리드를 조정한다. 전선 접속은 외부 전기 회로에, 단상 또는 3상으로 수행된다. 가열 라디에이터로부터의 냉각수는 입구 노즐(12)을 통하여 보일러 본체(1)에 진입하고, 여기서 물은 전류가 전극(6) 사이를 통과함으로써 가열된다. 가열된 물은 가열 라디에이터 등의 본체(1)로부터 소비자에게 제공된다. 전극(6) 사이에 물을 가열할 때, 보일러 본체(1)에서 발생하는 대류 공정은, 보일러가 폐쇄계에서 물을 강제 순환 없이 순환 펌프 역할을 할 수 있는 방법으로, 본체(1)의 제안된 형태, 전극(6)의 수, 그들의 상호 배향 및 위치가 의도적으로 배치될 수 있다. 그것의 화학적 성질을 변경하지 않고 본체 재료 개질에 대한 제안 가능성은 상당히 모두 동작면에서 정적 및 동적 모드에서 보일러의 다른 구성 요소와 일치하는 최적 선형 및 체적 팽창 계수, 전기 저항률 및 유전체 강도를 선택할 수 있도록 한다.
참조
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Claims (9)
- 플라스틱 온수 보일러에 있어서,
본체;를 포함하되, 상기 본체는 내열성 플라스틱으로 제작되고, 상기 본체의 플라스틱 조성물은 플라스틱을 구성하는 원소의 안정된 동위 원소를 포함하고,
추가로,
a) 상기 본체 내부에 분리가능하게 장착된 적어도 두 개의 전극;과,
b) 각각의 전극은 하나의 전기 리드를 포함하며;
c) 상기 각 전기 리드는 상기 각 전극의 일단에 접속되어 위치하고,
추가로,
상기 본체의 플라스틱 조성물은, 14C, 33S, 34S 중 적어도 하나 또는 이들 이 조합된 혼합물이 상기 플라스틱의 구조에 포함되는 동위 원소로 사용되고,
상기 본체의 플라스틱은, 상기 전극의 열팽창 계수와 동일한 값의 열팽창 계수를 가지고,
상기 본체에는, 그 상부면과 하부면에 각각 적어도 하나의 개구부가 형성되고, 그리고 상기 본체에는 입구노즐 및 출구 노즐이 구비되고,
상기 본체의 외측면에, 종축방향에 대해 평행하고, 평평한 형상의 평평한 면이 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 본체는 상부와 하부의 두 개의 반쪽의 분리 가능한 형태로 제조되고, 그 각각의 반쪽의 형상은 서로 동일함을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 본체는 제1본체 절반부와 제2본체 절반부로 이루어지고,
상기 입구 노즐은 상기 제1 본체 절반부 상에 구비되고, 상기 출구 노즐은 상기 제2 본체 절반부에 구비되고,
상기 제1 및 제2 본체 절반부와의 노즐 연결은 동일하게 만들어짐을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제3항에 있어서,
상기 제1,2 본체 절반부들은 접착제 접합으로 결합됨을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제3항에 있어서,
상기 제1,2본체 절반부들은 밀봉재로 결합됨을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제3항에 있어서,
상기 제1,2본체 절반부들은 용접 결합됨을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제3항에 있어서,
상기 제1,2본체 절반부들은 상로 볼트 연결 결합되고,
상기 제1,2 본체 절반부 사이에 배치된 탄성 실링 가스켓을 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 본체는 종축 단면의 외측형상이 타원형 형태인 것을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러. - 제1항에 있어서,
상기 본체의 상부면과 하부면에 구비된 개구부에는, 그 개구부를 밀봉하도록 결합되되 분리가능하게 결합되는 캡(cap)이 구비되고,
상기 상부면과 하부면에는 돌출된 보스 형상의 랙(rack)이 형성되어 있고, 상기 캡부에는 상기 랙을 수용할 수 있도록 개구된 수용부가 형성되어 있어서,
상기 랙이 상기 캡에 삽입된 상태로 상기 캡이 상기 개구부에 결합된 것을 특징으로 하는 플라스틱 온수 보일러.
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