KR20230000311A - 유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스 - Google Patents

유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스 Download PDF

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KR20230000311A
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Abstract

본 발명은 유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 측면은 내측에 유체가 배치되도록 형성된 배관부, 상기 유체의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 내측에 전해수를 배치하도록 형성되고, 상기 배관부의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치된 하우징 및 상기 하우징 내측에 상기 전해수를 가열하도록 배치된 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.

Description

유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스{Heating device with ionic water layout surrounding fluid}
본 발명은 유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스에 관한 것이다.
기술 발전으로 인하여 기계, 전자 등의 다양한 기술을 이용한 제품이 개발되고 생산되고 있고, 이에 따라서 다양한 가열 디바이스, 예를들면 보일러 디바이스도 개발되고 있다.
보일러는 크게 산업용 보일러, 농업용 보일러, 가정용 보일러 등으로 구분할 수 있다. 또한, 다른 방법으로 직접가열방식 또는 물 등의 매체를 가열하여 순환시키는 간접가열방식으로 그 종류를 구분할 수도 있다.
또한, 보일러의 에너지원의 종류에 따라 구체적 예로서 석유류를 이용한 보일러, 연탄 등을 이용한 보일러, 나무를 이용하는 방식의 보일러, 가스를 이용한 보일러, 전기를 이용한 보일러 등이 사용 또는 연구되고 있다.
이 중 전기를 이용하여 열원을 공급하는 보일러는 석유나 석탄 등의 화석 연료에 비하여 매연이나 환경 문제 측면에서 장점이 있을 수 있다.
다만, 이러한 전기를 이용한 가열 디바이스의 열효율 및 전기적 안정성을 용이하게 확보하면서 가열 디바이스를 구현하는데 한계가 있다.
본 발명은 전기적 안정성 및 열효율을 향상하여 사용자의 사용 편의성을 증대시킬 수 있는 가열 디바이스를 제공할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 측면은 내측에 유체가 배치되도록 형성된 배관부, 상기 유체의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 내측에 전해수를 배치하도록 형성되고, 상기 배관부의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치된 하우징 및 상기 하우징 내측에 상기 전해수를 가열하도록 배치된 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배관부는 상기 하우징의 내측 방향으로 유체가 유입되는 유입구와 상기 하우징의 외측 방향으로 유체가 배출되는 배출구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배관부는 상기 하우징의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극은 상기 배관부의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다.
본 발명에 관한 전극 기반 가열 디바이스는 전기적 안정성 및 열효율을 향상하여 사용자의 사용 편의성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 A의 예시적인 확대도이다.
도 4는 도 2의 II-II'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 배관부의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 배관부의 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 배관부의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 배관부의 또 다른 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 사시도의 일부를 도시한 도면이다.
도 10은 배관부와 하우징이 결합되는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 III-III'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 13은 도 12의 IV-IV'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 V-V'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 16은 도 15의 VI-VI'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 17은 도 15의 배관부의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 19는 도 18의 VII-VII'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 20은 도 19의 VIII-VIII'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 21은 도 18 내지 도 20의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 23은 도 22의 IX-IX'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 24는 도 23의 X-X'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 25는 도 22 내지 도 24의 일 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 26은 센서를 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 27은 완충부를 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 28은 방열판을 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 상술한 원칙에 입각하여 본 발명에 따른 유체 통과 영역을 감싸는 이온수 배치 구조의 가열 디바이스(이하, 가열 디바이스라 함)의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 가열 디바이스(100)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 3은 도 2의 A의 예시적인 확대도이고, 도 4는 도 2의 II-II'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(100)는 배관부(110) 및 하우징(120)을 포함할 수 있다.
배관부(110)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 예를 들면 액체 또는 기체를 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서, 유체(WT)는 물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가열 디바이스(100)는 온수를 이용하는 방식으로 구동될 수 있다.
배관부(110)는 외벽과 내벽을 포함하고, 내부에는 유체(WT)가 배치될 수 있는 공간이 마련된 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(110)는 원형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 배관부(110)는 다각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(110)는 사각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 배관부(110)는 타원과 유사한 곡면의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다.
하우징(120)은 배관부(110)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 배관부(110)의 내측에 배치된 유체(WT)를 가열하는 수단일 수 있다.
하우징(120)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 내부에 공간이 마련된 빈 형태의 박스 형태로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(120)은 기둥 형상으로 형성될 수 있고, 예를 들면 사각 기둥의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(120)은 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 하우징(120)은 밑면이 타원과 유사한 곡면을 포함하는 기둥 형태로 형성될 수도 있다.
하우징(120)은 다양한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(120)은 내구성이 있고 가벼운 절연 소재로 형성될 수 있다. 선택적 실시예로서, 하우징(120)은 다양한 계열의 수지를 포함하는 합성 수지 재질로 형성될 수 있다. 다른 선택적 실시예로서, 하우징(120)은 세라믹과 같은 무기 재료를 포함할 수도 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 하우징(120)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(120)은 불소 수지인 테프론 수지를 포함할 수도 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(120)의 면 중 전해수(IW)와 인접한 내측면에는 절연층이 포함될 수 있다. 예를 들면, 하우징(120)의 내측면은 무기층을 포함할 수 있고, 세라믹을 포함하는 무기 재료를 함유할 수 있다.
또한, 다른 예로서 하우징(120)의 면 중 전해수(IW)와 인접한 내측면에는 유기물을 함유하는 절연층이 형성될 수 있다.
배관부(110)는 하우징(120)보다 길게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(110)는 적어도 일 영역은 하우징(120)의 내측에 배치될 수 있다. 따라서, 배관부(110)의 내측에 유체(WT)가 배치되는 경우 유체(WT)의 적어도 일부는 하우징(120)의 내측에 배치되게 된다. 이때, 배관부(110)의 일부 영역은 하우징(120)의 외측으로 노출될 수 있고, 구체적으로 배관부(110)의 양 단은 하우징(120)의 외측으로 노출될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배관부(110)는 하우징(120)의 내측 방향으로 유체(WT)가 유입되는 유입구(111)와 상기 하우징(120)의 외측 방향으로 유체(WT)가 배출되는 배출구(112)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(110)는 일측에 유입구(111)를 포함할 수 있고, 타측에는 배출구(112)를 포함할 수 있고, 유입구(111)와 배출구(112)의 사이에는 유체(WT)가 배치되는 유로를 포함할 수 있다. 즉, 하우징(120)의 외측으로 노출된 배관부(110)의 일단은 유입구(111)일 수 있고, 하우징(120)의 외측으로 노출된 배관부(110)의 타단은 배출구(112)일 수 있다.
이에 따라, 유체(WT)는 배관부(110)의 내부로 흐를 수 있고, 예를 들면 유체(WT)는 배관부(110)의 유입구(111)를 통해 유입되어 유로를 지나 배출구(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 배관부(110)의 유입구(111)를 통하여 가열되기 전의 미가열 유체(CW)가 유입될 수 있다. 예를 들면, 미가열 유체(CW)는 상온의 물 또는 저온의 물을 포함할 수 있다.
배출구(112)를 통해서는 가열 유체(HW)가 배출될 수 있고, 예를 들면 유입구(111)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)보다 높은 온도의 물을 포함하는 유체(WT)가 배출될 수 있다.
구체적인 예로서, 유입구(111)를 통해 유입된 상온의 물을 포함하는 미가열 유체(CW)는 배관부(110)에 유입된 후 하우징(120)을 통해 가열될 수 있고, 이러한 가열된 물을 포함하는 가열 유체(HW)는 배출구(112)를 통해 배관부(110)의 외부로 배출될 수 있다.
하우징(120)은 배관부(110)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되므로, 유체(WT)는 배관부(110)를 통과하는 동안 하우징(120)과 넓은 면적에서 접촉할 수 있어 효율적으로 가열될 수 있다.
하우징(120)의 내측에는 전해수(IW)가 배치될 수 있고, 전해수(IW)를 가열하는 전극부(140)를 포함할 수 있다. 전극부(140)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 유체(WT)와 전해수(IW)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있고, 예를 들면 전해수(IW)는 배관부(110)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 전해수(IW)는 하우징(120)에 둘러싸인 배관부(110)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 본체의 내부에 전해수(IW)가 배치되고, 배관부(110)의 내측에는 유체(WT)가 배치되므로, 전해수(IW)와 유체(WT)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
전해수(IW)는 다양한 종류일 수 있다. 예를 들면, 전해수(IW)는 전해질 용액을 포함할 수 있고, 구체적 예로서 다양한 종류의 전해질 용액 중 하나 이상이 적절하게 희석된 증류수, 여과수, 생수, 수돗물 등을 포함할 수 있다.
전해수(IW)에 포함된 물질은 식용소다, 아산염, 규산염, 폴리 인산염의 무기질, 아민류, 옥시산류 등을 주성분으로 하는 방청제 등을 포함하는 다양한 종류일 수 있다.
따라서, 후술하는 바와 같이 전극부(140)에 의해 전해수(IW)는 용이하게 가열될 수 있고, 가열된 전해수(IW)는 중첩되는 유체(WT)를 용이하게 가열할 수 있다.
배관부(110)는 유체(WT)와 접촉되는 내면과 전해수(IW)와 접촉되는 외면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(110)의 내면은 유체(WT)가 배치되는 공간을 정의할 수 있고, 배관부(110)의 외면은 배관부(110)의 외부 형상을 정의할 수 있다.
배관부(110)는 방열부(130)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열부(130)는 유체(WT)와 전해수(IW)의 사이에 배치되어 유체(WT)와 전해수(WT) 사이의 열교환이 이루어지는 영역일 수 있다.
전술한 바와 같이, 배관부(110)에는 내측 공간이 마련될 수 있고, 방열부(130)에 의해 배관부(110)의 내측 공간이 결정될 수 있다.
배관부(110)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 배관부(110)의 외측에 배치된 전해수(IW)와 구별되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 배관부(110)의 방열부(130)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있고, 방열부(130)를 통해서 유체(WT)와 전해수(IW)가 구별되도록 배치될 수 있다. 방열부(130)에 대한 구체적 설명은 후술한다.
하우징(120)은 전해수(IW)의 출입이 제어되는 형태로 형성될 수 있고, 전해수(IW)가 하우징(120)의 내측에 충진된 후 외부로 예기치 못하게 유출되지 않도록 형성될 수 있다. 일 실시예로서, 하우징(120)은 전해수(IW)의 보충 또는 배출을 위한 입구(미도시)와 출구(미도시)가 형성될 수도 있다.
하우징(120)은 하나 이상의 전극을 갖는 전극부(140)를 포함할 수 있다.
전극부(140)의 적어도 일 영역은 하우징(120)의 내측에 배치될 수 있고, 예를 들면 배관부(110)의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 전극부(140)는 방열부(130)의 외측 영역에서 전해수(IW)를 가열하도록 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극부(140)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극은 각각 전해수(IW)와 접하도록 하우징(120)의 내측에 배치될 수 있다. 도시하지 않았으나, 복수의 전극은 전극 제어부(미도시)에 의하여 전류를 인가받을 수 있고, 제어부(미도시)는 전극부(140)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(140)는 하우징(120)의 내측에 함입되는 영역과 하우징(120)의 외측으로 노출되는 단자부(140T)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(120)의 내측에 함입되는 영역은 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열이 발생되는 부분일 수 있고, 단자부(140T)는 외부 전원과 연결되어 전류를 공급받는 부분일 수 있다.
전극부(140)에 인가된 전류에 의하여 전해수(IW)는 가열될 수 있다. 전해수(IW)가 가열되어 발생한 열은 배관부(110)의 유체(WT)에 전달되어 유체(WT)가 가열될 수 있다. 즉, 하우징(120)은 전기에너지를 열에너지로 전환하여 하우징(120)의 내측에 배치된 전해수(IW)를 가열할 수 있고, 전해수(IW)에 전이된 열에너지는 배관부(110)의 유체(WT)로 전달될 수 있다.
복수의 전극은 하우징(120)의 내측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 전극은 하우징(120)의 방열부(130)의 외측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격된 채 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 선형을 가질 수 있다. 또한, 전극부(140)는 배관부(110)의 내측에 배치된 유체(WT)와 일 방향을 기준으로 중첩될 수 있다.
일 실시예로서, 전극은 배관부(110)의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 길이를 갖도록 선형으로 연장되어 형성될 수 있고, 전극이 연장되는 방향은 배관부(110)의 적어도 일 영역과 나란할 수 있다. 따라서, 전극부(140)로부터 발생하는 열은 배관부(110)의 넓은 면에 전달될 수 있어, 열의 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.
전극부(140)가 연장되어 하우징(120)에 함입된 영역은 하우징(120)의 영역, 구체적으로 하우징(120)의 바닥면과 이격될 수 있다. 즉, 단자부(140T)의 반대 방향을 향하는 각 단부는 하우징(120)의 바닥면과 이격되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(120)과 전극부(540)가 직접적으로 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 누설이나 쇼트 등의 발생 위험이 경감될 수 있고, 안정적으로 전해수(IW)에 대한 가열 과정이 진행될 수 있다.
또한, 전극부(140)는 전극부(140)에 전류가 인가되도록 단자부(140T)와 연결된 도전부(미도시)를 포함할 수 있고, 이러한 도전부(미도시)는 와이어 형태의 도선으로서, 전극 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
이때, 전극부(140)는 2상의 형태로서 두 개의 전극을 포함하는 것일 수 있다.
선택적 실시예로서, 두 개의 전극은 배관부(110)를 기준으로 양 측면에 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 두 전극은 배관부(110)를 기준으로 서로 다른 방향에 배치될 수 있고, 구체적 실시예로서, 서로 반대 방향에 배치될 수 있다. 따라서, 두 전극에 의해 전해수(IW)는 균일하게 가열될 수 있다.
방열부(130)는 전해수(IW)와 유체(WT)를 구별하도록 배치되는 수단일 수 있다. 예를 들면, 방열부(130)는 전해수(IW)와 유체(WT) 사이에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(110)의 내부 공간을 정의하도록 형성될 수 있다. 또한, 방열부(130)는 전극부(140)와 이격되도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 방열부(130)는 배관부(110)의 길이 방향과 동일한 방향을 기준으로 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 배관부(110)의 유로를 이룰 수 있다. 따라서, 방열부(130)는 하우징(120)의 적어도 일면과 연결될 수 있다. 즉, 방열부(130)는 배관부(110)의 유입구(111) 및 배출구(112)의 사이에서 유입구(111)와 배출구(112)를 연결하도록 배치될 수 있다.
이에 의해, 유입구(111)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)는 방열부(130)의 내부에 잔류하거나 내부 공간을 따라 이동하면서 상대적으로 긴 시간 동안 방열부(130)와 접촉할 수 있다. 즉, 미가열 유체(CW)는 가열된 전해수(IW)로부터 오랜 시간 동안 열을 전달받을 수 있으므로 가열 효율성이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 방열부(130)는 전해수(IW) 및 유체(WT)와 접할 수 있고, 예를 들면 방열부(130)의 외면은 전해수(IW)와 접할 수 있고, 방열부(130)의 내면은 유체(WT)와 접할 수 있다.
방열부(130)는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있고, 예를들면 금속 재료를 포함하도록 형성될 수 있다. 방열부(130)를 통하여 전해수(IW)의 열이 유체(WT)에 용이하게 전달될 수 있다.
방열부(130)는 유체(WT)가 배치된 일 영역을 둘러싸고, 이에 따라 유체(WT)가 배치된 영역의 외측을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 전해수(IW)는 방열부(130)의 외측에서 방열부(130)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 방열부(130)는 절연층을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 선택적 실시예로서, 방열부(130)는 전해수(IW)를 향하는 측면에 제1 절연층(IIL1) 및 유체(WT)를 향하는 측면에 제2 절연층(IIL2)을 포함할 수 있다.
또한, 다른 선택적 실시예로서 적어도 방열부(130)는 전해수(IW)를 향하는 측면에 제1 절연층(IIL1)만 포함하거나, 유체(WT)를 향하는 측면에 제2 절연층(IIL)만 포함할 수도 있다.
일 실시예로서, 제1 절연층(IIL1) 또는 제2 절연층(IIL2)은 세라믹 재료 등과 같은 무기층을 포함할 수 있다.
다른 예로서 제1 절연층(IIL1) 또는 제2 절연층(IIL2)은 수지층과 같은 유기층을 포함할 수 있고, 또한, 구체적 일 예로서 절연성 테프론 수지 층을 포함할 수도 있다.
제1 절연층(IIL1)은 전해수(IW)를 통하여 방열부(130)에 전류가 흐르는 것을 감소시킬 수 있고, 이러한 누설된 전류의 흐름이 배관부(110) 또는 유체(WT)에 잔존하는 것을 감소 또는 방지할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(IIL1)은 방열부(130)에 누설 전류 성분이 잔존하는 경우 유체(WT)에 흐르는 것을 감소 또는 방지하여 유체(WT)의 유동 중 발생할 수 있는 전기적 사고 발생을 감소할 수 있다.
도 5는 도 1의 배관부의 일 실시예(1110)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 배관부(1110)는 일측에 유입 영역(1113)을 포함하고, 타측에는 배출 영역(1112)을 포함하고, 유입 영역(1113)과 배출 영역(1112) 사이에 위치하는 유로 영역(1111)을 포함할 수 있다.
유입 영역(1113)은 미가열 유체(CW)가 유입되는 영역일 수 있고, 배출 영역(1112)은 가열 유체(HW)가 배출되는 영역일 수 있다. 예를 들면, 유체(WT)는 유입 영역(1113)을 통해 유입되고, 유로 영역(1111)을 지나면서 하우징(120)에 의해 가열된 후 배출 영역(1112)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
일 실시예로서, 하우징(120)은 배관부(1110)가 관통하기 위한 두 개의 홈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하우징(120)에 포함되는 하나의 홈에는 배관부(1110)의 유입 영역(1113)이 삽입될 수 있고, 나머지 하나의 홈에는 배관부(1110)의 배출 영역(1112)이 삽입될 수 있다.
선택적 실시예로서, 유로 영역(1111)의 외주면은 복수의 마루와 골을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유로 영역(1111)의 외주면은 벨로즈의 외형과 유사한 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 유로 영역(1111)의 외주면은 외측을 향해 돌출되도록 형성되는 돌출부를 복수개 포함할 수 있다.
따라서, 유로 영역(1111)은 하우징(120)의 내부에 배치된 상태에서 전해수(IW)와 접촉되는 면적이 증가할 수 있다. 이에 의해, 유로 영역(1111)을 통과하는 유체(WT)는 전해수(IW)로부터 열을 더욱 효율적으로 전달받을 수 있다.
일 실시예로서, 유입 영역(1113)의 외주면은 완만한 곡면의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 유입 영역(1113)의 외주면은 돌출되거나 패인 영역을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 유입 영역(1113)은 하우징(120)에 포함된 홈에 결합되는 경우 결합 특성이 향상될 수 있다. 예를 들면, 유입 영역(1113)은 일부가 돌출되거나 패임으로써 하우징(120)에 포함된 홈과 결합되는 경우 빈 틈을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 하우징(120) 내부에 배치된 전해수(IW)가 외부로 유출되거나 외부로부터 이물질이나 가스가 하우징(120)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예로서, 배출 영역(1112)의 외주면은 완만한 곡면의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배출 영역(1112)의 외주면은 돌출되거나 패인 영역을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 배출 영역(1112)은 하우징(120)에 포함된 홈에 결합되는 경우 결합 특성이 향상될 수 있다. 예를 들면, 배출 영역(1112)은 일부가 돌출되거나 패임으로써 하우징(120)에 포함된 홈과 결합되는 경우 빈 틈을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 하우징(120) 내부에 배치된 전해수(IW)가 외부로 유출되거나 외부로부터 이물질이나 가스가 하우징(120)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
선택적 실시예로서, 도시하지는 않았으나 배출 영역(1112)의 일단, 예를 들면 유로 영역(1111)의 반대 측 단부에는 외주면에 돌출되거나 패인 영역을 포함하는 배출 외측 영역이 더 형성될 수 있다. 따라서, 배출 외측 영역이 타 장치와 연결되는 경우 타 장치와 접촉되는 면적이 증가할 수 있어, 열교환 효율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 별도의 가열 디바이스와 연결되는 경우, 별도의 가열 디바이스로 열을 효율적으로 전달할 수 있다.
다른 선택적 실시예로서, 도시하지는 않았으나 유입 영역(1113)의 일단, 예를 들면, 유로 영역(1111)의 반대 측 단부에는 외주면에 돌출되거나 패인 영역을 포함하는 배출 외측 영역이 더 형성될 수 있다. 따라서, 유입 외측 영역이 타 장치와 연결되는 경우 타 장치와 접촉되는 면적이 증가할 수 있어, 열교환 효율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 별도의 가열 디바이스와 연결되는 경우, 별도의 가열 디바이스로부터 열을 효율적으로 전달받을 수 있다.
도 6 내지 도 9는 배관부의 다양한 변형예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 사시도의 일부를 도시한 도면이다.
하우징, 유체(WT), 전해수(IW), 전극부 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 일 변형예로서 배관부(1130)의 방열부(1130)는 베이스(1131)와 돌출부(1132)를 포함할 수 있다.
베이스(1131)는 방열부(1130)의 전체 외형을 이루는 구성일 수 있다.
베이스(1131)는 유체(WT)를 감싸는 형태로 형성될 수 있고, 예를 들면 원기둥과 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
베이스(1131)의 내측에는 공간이 마련될 수 있고, 베이스(1131)의 외측에는 전극부(140)가 배치될 수 있다.
돌출부(1132)는 전해수(IW)로부터 방열부(1130)로 열이 용이하게 전달되도록 하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 돌출부(1132)는 전해수(IW)와의 접촉 면적을 넓힘으로써 전해수(IW)로부터 방열부(1130)로 열이 용이하게 전달되도록 하여 열 전달 효율을 향상시키는 수단일 수 있다.
돌출부(1132)는 베이스(1131)에 연결되어 베이스(1131)로부터 외측을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 돌출부(1132)는 복수개가 구비될 수 있고 예를 들면 베이스(1131)의 외측 둘레를 따라 복수개가 구비될 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수의 돌출부(1132)는 각각 일 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 돌출부(1132)는 각각 베이스(1131)의 외면의 법선 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 돌출부(1132)는 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있고, 이에 의해 돌출부(1132) 사이에는 이격된 영역이 형성되어 전해수(IW)가 채워질 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수의 돌출부(1132)는 각각 방열부(1130)의 길이 방향을 따라서 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 방열부(1130)의 길이 방향, 예를 들면 베이스(1131)의 길이 방향과 평행한 방향의 길이를 가질 수 있다.
또한, 다른 예로서 복수의 돌출부(1132)는 각각 베이스(1131)의 길이 방향과 평행하지 않고 예각 또는 둔각을 갖는 방향으로 길이를 가질 수 있다.
또한, 다른 예로서 복수의 돌출부(1132) 각각은 베이스(1131)의 길이 방향에 대하여 곡선을 이루도록 형성될 수도 있다.
이와 같은 구성을 포함하여, 돌출부(1132)는 전해수(IW)와 접촉하는 면적이 커질 수 있고, 열 전달 효율이 향상될 수 있다.
방열부(1130)는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면 금속 재료를 포함하도록 형성될 수 있다. 방열부(1130)를 통해 전해수(IT)의 열이 유체에(WT)에 용이하게 전달될 수 있다.
또한, 선택적 실시예로서 방열부(1130)는 유체(WT)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있고, 또한 다른 예로서 전해수(IW)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있다. 이를 통하여 전해수(WT)로부터 전류가 방열부(1130)를 통하여 흐르는 것을 감소시키거나 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 변형예로서 배관부(1130')의 방열부(1130')는 베이스(1131')와 돌출부(1132')를 포함할 수 있다.
베이스(1131')는 방열부(1130')의 전체 외형을 이루는 구성일 수 있다.
베이스(1131')는 유체(WT)를 감싸는 형태로 형성될 수 있고, 예를 들면 원기둥과 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
베이스(1131')의 내측에는 공간이 마련될 수 있고, 베이스(1131')의 외측에는 전극부(140)가 배치될 수 있다.
돌출부(1132')는 전해수(IW)로부터 방열부(1130')로 열이 용이하게 전달되도록 하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 돌출부(1132')는 전해수(IW)와의 접촉 면적을 넓힘으로써 전해수(IW)로부터 방열부(1130')로 열이 용이하게 전달되도록 하여 열 전달 효율을 향상시키는 수단일 수 있다.
돌출부(1132')는 베이스(1131')에 연결되어 베이스(1131')로부터 외측을 향해 돌출되도록 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 돌출부(1132')는 복수개가 구비될 수 있고 예를 들면 베이스(1131')의 외측 둘레를 따라 복수개가 구비될 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수의 돌출부(1132')는 각각 베이스(1131')의 외주면에 대하여 경사진 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 돌출부(1132')는 각각 베이스(1131')의 외주면에 대하여 예각 또는 둔각을 갖도록 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 구체적 실시예로서 복수의 돌출부(1132')는 각각 베이스(1131')의 외주면에 대하여 경사진 형태를 가질 때 동일한 방향으로 경사진 형태를 가질 수 있다. 일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이 베이스(1131')의 외주면을 기준으로 시계 방향을 따라 경사진 형태를 가질 수 있다.
이를 통해, 전해수(IW)가 돌출부(1132')의 경사 방향을 따라 흐를 수 있어 하우징(120)의 내측 공간에서 전해수(IW)가 용이하게 이동하여 가열의 균일도가 향상될 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수의 돌출부(1132')는 각각 방열부(1130')의 길이 방향을 따라서 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 방열부(1130')의 길이 방향, 예를 들면 베이스(1131')의 길이 방향과 평행한 방향의 길이를 가질 수 있다.
또한, 다른 예로서 복수의 돌출부(1132')는 각각 베이스(1131')의 길이 방향과 평행하지 않고 예각 또는 둔각을 갖는 방향으로 길이를 가질 수 있다.
또한, 다른 예로서 복수의 돌출부(1132') 각각은 베이스(1131')의 길이 방향에 대하여 곡선을 이루도록 형성될 수도 있다.
이와 같은 구성을 포함하여, 돌출부(1132')는 전해수(IW)와 접촉하는 면적이 커질 수 있고, 열 전달 효율이 향상될 수 있다.
방열부(1130')는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면 금속 재료를 포함하도록 형성될 수 있다. 방열부(1130')를 통해 유체(WT)의 열이 전해수(IW)에 용이하게 전달될 수 있다.
또한, 선택적 실시예로서 방열부(1130')는 유체(WT)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있고, 또한 다른 예로서 전해수(IW)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있다. 이를 통하여 전해수(IW)로부터 전류가 방열부(1130')를 통하여 흐르는 것을 감소시키거나 방지할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 변형예로서 배관부(1130")의 방열부(1130")는 베이스(1131")와 돌출부(1132")를 포함할 수 있다.
베이스(1131")는 방열부(1130")의 전체 외형을 이루는 구성일 수 있다.
베이스(1131")는 유체(WT)를 감싸는 형태로 형성될 수 있고, 예를 들면 원기둥과 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
베이스(1131")의 내측에는 공간이 마련될 수 있고, 베이스(1131")의 외측에는 전극부(140)가 배치될 수 있다.
돌출부(1132")는 전해수(IW)로부터 방열부(1130")로 열이 용이하게 전달되도록 하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 돌출부(1132")는 전해수(IW)와의 접촉 면적을 넓힘으로써 전해수(IW)로부터 방열부(1130")로 열이 용이하게 전달되도록 하여 열 전달 효율을 향상시키는 수단일 수 있다.
돌출부(1132")는 베이스(1131")의 외면을 따라 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있고, 구체적 실시예로서 나사산의 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 돌출부(1132")는 베이스(1131")의 외측 둘레를 따라 날개 형상을 이루며 경사지게 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 돌출부(1132")는 베이스(1131")의 외측면의 상부로부터 하부까지 적어도 하나의 연결된 부분을 포함할 수 있다. 다만, 반드시 모든 영역이 연결되어야만 하는 것은 아니고, 적어도 하나의 불연속적인 부분을 포함할 수도 있다.
이를 통해, 전해수(IW)는 돌출부(1132")의 나사산을 따라 흐를 수 있어 하우징(120)의 내측 공간에서 전해수(IW)가 용이하게 이동하여 가열의 균일도가 향상될 수 있다. 즉, 전해수(IW)의 적어도 일부는 나사산 형상의 돌출부(1132")를 따라 이동하면서 지속적으로 방열부(1130")와 접촉할 수 있어 가열의 효율성이 향상되고, 가열의 균일도가 향상될 수 있다.
또한, 이와 같은 구성을 포함하여, 돌출부(1132")는 전해수(IW)와 접촉하는 면적이 커질 수 있고, 열 전달 효율이 향상될 수 있다.
방열부(1130")는 열전도도가 높은 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면 금속 재료를 포함하도록 형성될 수 있다. 방열부(1130")를 통해 유체(WT)의 열이 전해수(IW)에 용이하게 전달될 수 있다.
또한, 선택적 실시예로서 방열부(1130")는 유체(WT)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있고, 또한 다른 예로서 전해수(IW)를 향하는 일측에 절연층(미도시)을 포함할 수 있다. 이를 통하여 유체(WT)로부터 전류가 방열부(1130")를 통하여 흐르는 것을 감소시키거나 방지할 수 있다.
도 10은 배관부(210)와 하우징(220)이 결합되는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도면에서는 배관부(210)의 배출구(212)가 하우징(220)과 결합되는 것만을 도시하였으나, 배관부(210)의 유입구(211)가 하우징(220)과 결합되기 위해서도 본 실시예의 기술적 구성이 이용될 수 있음은 물론이다.
도 10을 참조하면, 배관부(210)의 일측은 하우징(220)을 관통하도록 배치될 수 있고, 배관부(210)가 하우징(220)에 고정될 수 있도록 서로 결합될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(210)는 하우징(220)과 결합되기 위한 결합부(213)를 포함할 수 있다. 결합부(213)는 배관부(210)의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 결합부(213)는 하우징(220)의 적어도 일부와 결합되어 결국 배관부(210)와 하우징(220)이 견고하게 고정될 수 있다.
선택적 실시예로서, 결합부(213)는 결합부재(214)를 포함할 수 있고, 하우징(220)은 결합부(213)와 결합되기 위한 배관 결합부(221)를 포함할 수 있다. 이때, 배관 결합부(221)는 결합부재(214)와 서로 결합되는 결합공(222)을 포함할 수 있다. 즉, 결합부재(214)는 나사, 볼트, 못 등의 결합을 위한 부재일 수 있고, 결합공(222)은 결합부재(214)가 삽입됨으로써 배관부(210)와 하우징(220)이 견고하게 결합되도록 하는 구성일 수 있다.
다른 선택적 실시예로서, 배관부(210)와 하우징(220)은 결합을 위한 별도의 부재를 이용하지 않고 용접이나 접착 등을 통해 결합될 수도 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 배관부(210)와 하우징(220)은 결합을 위한 별도의 부재를 통해 결합된 후 용접이나 접착 등의 수단을 통해 추가적으로 결합될 수도 있다.
이를 통해, 배관부(210)는 하우징(220)에 용이하고 견고하게 결합될 수 있다. 즉, 배관부(210)가 하우징(220)로부터 분리되거나 이탈되는 문제를 방지할 수 있다.
이외에, 배관부(210), 하우징(220), 전극부(240), 유체(WT), 전해수(IW) 등은 전술한 실시예들에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 III-III'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 13은 도 12의 IV-IV'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(300)는 배관부(310) 및 하우징(320)을 포함할 수 있다.
배관부(310)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 예를 들면 액체 또는 기체를 포함할 수 있다.
배관부(310)는 외벽과 내벽을 포함하고, 내부에는 유체(WT)가 배치될 수 있는 공간이 마련된 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(310)는 원형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 배관부(310)는 다각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(310)는 사각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 배관부(310)는 타원과 유사한 곡면의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다.
하우징(320)은 배관부(310)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 배관부(310)의 내측에 배치된 유체(WT)를 가열하는 수단일 수 있다.
하우징(320)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 내부에 공간이 마련된 빈 형태의 박스 형태로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(320)은 기둥 형상으로 형성될 수 있고, 예를 들면 사각 기둥의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(320)은 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 하우징(320)은 밑면이 타원과 유사한 곡면을 포함하는 기둥 형태로 형성될 수도 있다.
배관부(310)는 하우징(320)보다 길게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(310)는 적어도 일 영역은 하우징(320)의 내측에 배치될 수 있다. 따라서, 배관부(310)의 내측에 유체(WT)가 배치되는 경우 유체(WT)의 적어도 일부는 하우징(320)의 내측에 배치되게 된다. 이때, 배관부(310)의 일부 영역은 하우징(320)의 외측으로 노출될 수 있고, 구체적으로 배관부(310)의 양 단은 하우징(320)의 외측으로 노출될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배관부(310)는 하우징(320)의 내측 방향으로 유체(WT)가 유입되는 유입구(311)와 상기 하우징(320)의 외측 방향으로 유체(WT)가 배출되는 배출구(312)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(310)는 일측에 유입구(311)를 포함할 수 있고, 타측에는 배출구(312)를 포함할 수 있고, 유입구(311)와 배출구(312)의 사이에는 유체(WT)가 배치되는 유로를 포함할 수 있다. 즉, 하우징(320)의 외측으로 노출된 배관부(310)의 일단은 유입구(311)일 수 있고, 하우징(320)의 외측으로 노출된 배관부(310)의 타단은 배출구(312)일 수 있다.
이에 따라, 유체(WT)는 배관부(310)의 내부로 흐를 수 있고, 예를 들면 유체(WT)는 배관부(310)의 유입구(311)를 통해 유입되어 유로를 지나 배출구(312)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 배관부(310)의 유입구(311)를 통하여 가열되기 전의 미가열 유체(CW)가 유입될 수 있다. 예를 들면, 미가열 유체(CW)는 상온의 물 또는 저온의 물을 포함할 수 있다.
배출구(312)를 통해서는 가열 유체(HW)가 배출될 수 있고, 예를 들면 유입구(311)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)보다 높은 온도의 물을 포함하는 유체(WT)가 배출될 수 있다.
구체적인 예로서, 유입구(311)를 통해 유입된 상온의 물을 포함하는 미가열 유체(CW)는 배관부(310)에 유입된 후 하우징(320)을 통해 가열될 수 있고, 이러한 가열된 물을 포함하는 가열 유체(HW)는 배출구(312)를 통해 배관부(310)의 외부로 배출될 수 있다.
하우징(320)은 배관부(310)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되므로, 유체(WT)는 배관부(310)를 통과하는 동안 하우징(320)과 넓은 면적에서 접촉할 수 있어 효율적으로 가열될 수 있다.
하우징(320)의 내측에는 전해수(IW)가 배치될 수 있고, 전해수(IW)를 가열하는 전극부(340)를 포함할 수 있다. 전극부(340)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 유체(WT)와 전해수(IW)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있고, 예를 들면 전해수(IW)는 배관부(310)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 본체의 내부에 전해수(IW)가 배치되고, 배관부(310)의 내측에는 유체(WT)가 배치되므로, 전해수(IW)와 유체(WT)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
배관부(310)는 방열부(330)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열부(330)는 유체(WT)와 전해수(IW)의 사이에 배치되어 유체(WT)와 전해수(WT) 사이의 열교환이 이루어지는 영역일 수 있다.
방열부(330)는 전해수(IW)와 유체(WT)를 구별하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 방열부(330)는 전해수(IW)와 유체(WT) 사이에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(310)의 내부 공간을 정의하도록 형성될 수 있다. 또한, 방열부(330)는 전극부(340)와 이격되도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 방열부(330)는 배관부(310)의 길이 방향과 동일한 방향을 기준으로 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 배관부(310)의 유로를 이룰 수 있다. 따라서, 방열부(330)는 하우징(320)의 적어도 일면과 연결될 수 있다. 즉, 방열부(330)는 배관부(310)의 유입구(311) 및 배출구(312)의 사이에서 유입구(311)와 배출구(312)를 연결하도록 배치될 수 있다.
배관부(310)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 배관부(310)의 외측에 배치된 전해수(IW)와 구별되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 배관부(310)의 방열부(330)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있고, 방열부(330)를 통해서 유체(WT)와 전해수(IW)가 구별되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(310)는 하우징(320)의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다.
다시, 도 12 및 도 13을 참조하여 구체적인 실시예를 설명하면, 배관부(310)는 하우징(320)의 내측에서 개략적으로 'U'자 형태로 형성되도록 굴곡진 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 유체(WT)가 하우징(320)의 내부에서 흐르는 유로도 동시에 굴곡지게 된다.
예를 들면, 도 12를 기준으로 유체(WT)는 유입구(311)를 통해 유입된 후 아래 방향으로 흐르다가 굴곡된 영역에서 옆 방향으로 흐른 후 배출구(312)를 향해 위 방향으로 흐를 수 있다. 이에 의해, 유체(WT)는 배관부(310)의 내측에 잔류하는 시간이 길어지게 되어 하우징(320)로부터 열을 전달받는 시간이 길어져 더욱 효율적으로 가열될 수 있다.
한편, 배관부(310)는 수직으로 절곡되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 곡선형으로 굴곡질 수도 있음은 물론이다.
하우징(320)은 하나 이상의 전극을 갖는 전극부(340)를 포함할 수 있다.
전극부(340)의 적어도 일 영역은 하우징(320)의 내측에 배치될 수 있고, 예를 들면 배관부(310)의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 전극부(340)는 방열부(330)의 외측 영역에서 전해수(IW)를 가열하도록 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극부(340)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극은 각각 전해수(IW)와 접하도록 하우징(320)의 내측에 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(340)는 하우징(320)의 내측에 함입되는 영역과 하우징(320)의 외측으로 노출되는 단자부(340T)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(320)의 내측에 함입되는 영역은 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열이 발생되는 부분일 수 있고, 단자부(340T)는 외부 전원과 연결되어 전류를 공급받는 부분일 수 있다.
전극부(340)에 인가된 전류에 의하여 전해수(IW)는 가열될 수 있다. 전해수(IW)가 가열되어 발생한 열은 배관부(310)의 유체(WT)에 전달되어 유체(WT)가 가열될 수 있다.
복수의 전극은 하우징(320)의 내측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 전극은 하우징(320)의 방열부(330)의 외측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격된 채 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 선형을 가질 수 있다. 또한, 전극부(340)는 배관부(310)의 내측에 배치된 유체(WT)와 일 방향을 기준으로 중첩될 수 있다. 또한, 전극부(340)는 배관부(310)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(310)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 13을 기준으로 배관부(310)는 아래에 배치될 수 있고, 전극부(340)는 배관부(310)보다 위에 배치되어 전극부(340)는 배관부(310)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(310)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극은 배관부(310)의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 길이를 갖도록 선형으로 연장되어 형성될 수 있고, 전극이 연장되는 방향은 배관부(310)의 적어도 일 영역과 나란할 수 있다. 즉, 도 12를 기준으로 전극은 배관부(310)의 세로 방향과 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다. 따라서, 전극부(340)로부터 발생하는 열은 배관부(310)의 넓은 면에 신속하게 전달될 수 있어, 열의 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.
전극부(340)가 연장되어 하우징(320)에 함입된 영역은 하우징(320)의 영역, 구체적으로 하우징(320)의 바닥면과 이격될 수 있다. 즉, 단자부(340T)의 반대 방향을 향하는 각 단부는 하우징(320)의 바닥면과 이격되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(320)과 전극부(340)가 직접적으로 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 누설이나 쇼트 등의 발생 위험이 경감될 수 있고, 안정적으로 전해수(IW)에 대한 가열 과정이 진행될 수 있다.
또한, 전극부(340)는 전극부(340)에 전류가 인가되도록 단자부(340T)와 연결된 도전부(미도시)를 포함할 수 있고, 이러한 도전부(미도시)는 와이어 형태의 도선으로서, 전극 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(340)는 2상의 형태로서 두 개의 전극을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이외에, 배관부(310), 하우징(320), 유체(WT), 전해수(IW), 전극부(340) 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 15는 도 14의 V-V'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 16은 도 15의 VI-VI'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(400)는 배관부(410) 및 하우징(420)을 포함할 수 있다.
배관부(410)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 예를 들면 액체 또는 기체를 포함할 수 있다.
배관부(410)는 외벽과 내벽을 포함하고, 내부에는 유체(WT)가 배치될 수 있는 공간이 마련된 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(410)는 원형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 배관부(410)는 다각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(410)는 사각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 배관부(410)는 타원과 유사한 곡면의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다.
하우징(420)은 배관부(410)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 배관부(410)의 내측에 배치된 유체(WT)를 가열하는 수단일 수 있다.
하우징(420)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 내부에 공간이 마련된 빈 형태의 박스 형태로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(420)은 기둥 형상으로 형성될 수 있고, 예를 들면 사각 기둥의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(420)은 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 하우징(420)은 밑면이 타원과 유사한 곡면을 포함하는 기둥 형태로 형성될 수도 있다.
배관부(410)는 하우징(420)보다 길게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(410)는 적어도 일 영역은 하우징(420)의 내측에 배치될 수 있다. 따라서, 배관부(410)의 내측에 유체(WT)가 배치되는 경우 유체(WT)의 적어도 일부는 하우징(420)의 내측에 배치되게 된다. 이때, 배관부(410)의 일부 영역은 하우징(420)의 외측으로 노출될 수 있고, 구체적으로 배관부(410)의 양 단은 하우징(420)의 외측으로 노출될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배관부(410)는 하우징(420)의 내측 방향으로 유체(WT)가 유입되는 유입구(411)와 상기 하우징(420)의 외측 방향으로 유체(WT)가 배출되는 배출구(412)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(410)는 일측에 유입구(411)를 포함할 수 있고, 타측에는 배출구(412)를 포함할 수 있고, 유입구(411)와 배출구(412)의 사이에는 유체(WT)가 배치되는 유로를 포함할 수 있다. 즉, 하우징(420)의 외측으로 노출된 배관부(410)의 일단은 유입구(411)일 수 있고, 하우징(420)의 외측으로 노출된 배관부(410)의 타단은 배출구(412)일 수 있다.
이에 따라, 유체(WT)는 배관부(410)의 내부로 흐를 수 있고, 예를 들면 유체(WT)는 배관부(410)의 유입구(411)를 통해 유입되어 유로를 지나 배출구(412)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 배관부(410)의 유입구(411)를 통하여 가열되기 전의 미가열 유체(CW)가 유입될 수 있다. 예를 들면, 미가열 유체(CW)는 상온의 물 또는 저온의 물을 포함할 수 있다.
배출구(412)를 통해서는 가열 유체(HW)가 배출될 수 있고, 예를 들면 유입구(411)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)보다 높은 온도의 물을 포함하는 유체(WT)가 배출될 수 있다.
구체적인 예로서, 유입구(411)를 통해 유입된 상온의 물을 포함하는 미가열 유체(CW)는 배관부(410)에 유입된 후 하우징(420)을 통해 가열될 수 있고, 이러한 가열된 물을 포함하는 가열 유체(HW)는 배출구(412)를 통해 배관부(410)의 외부로 배출될 수 있다.
하우징(420)은 배관부(410)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되므로, 유체(WT)는 배관부(410)를 통과하는 동안 하우징(420)과 넓은 면적에서 접촉할 수 있어 효율적으로 가열될 수 있다.
하우징(420)의 내측에는 전해수(IW)가 배치될 수 있고, 전해수(IW)를 가열하는 전극부(440)를 포함할 수 있다. 전극부(440)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 유체(WT)와 전해수(IW)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있고, 예를 들면 전해수(IW)는 배관부(410)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 본체의 내부에 전해수(IW)가 배치되고, 배관부(410)의 내측에는 유체(WT)가 배치되므로, 전해수(IW)와 유체(WT)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
배관부(410)는 방열부(430)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열부(430)는 유체(WT)와 전해수(IW)의 사이에 배치되어 유체(WT)와 전해수(WT) 사이의 열교환이 이루어지는 영역일 수 있다.
방열부(430)는 전해수(IW)와 유체(WT)를 구별하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 방열부(430)는 전해수(IW)와 유체(WT) 사이에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(410)의 내부 공간을 정의하도록 형성될 수 있다. 또한, 방열부(430)는 전극부(440)와 이격되도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 방열부(430)는 배관부(410)의 길이 방향과 동일한 방향을 기준으로 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 배관부(410)의 유로를 이룰 수 있다. 따라서, 방열부(430)는 하우징(420)의 적어도 일면과 연결될 수 있다. 즉, 방열부(430)는 배관부(410)의 유입구(411) 및 배출구(412)의 사이에서 유입구(411)와 배출구(412)를 연결하도록 배치될 수 있다.
배관부(410)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 배관부(410)의 외측에 배치된 전해수(IW)와 구별되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 배관부(410)의 방열부(430)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있고, 방열부(430)를 통해서 유체(WT)와 전해수(IW)가 구별되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(410)는 하우징(420)의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있고, 예를 들면 두 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다.
다시, 도 15 및 도 16을 참조하여 구체적인 실시예를 설명하면, 배관부(410)는 하우징(420)의 내측에서 개략적으로 누운 'S'자 형태로 형성되도록 굴곡진 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 유체(WT)가 하우징(420)의 내부에서 흐르는 유로도 동시에 굴곡지게 된다.
예를 들면, 도 15를 기준으로 유체(WT)는 유입구(411)를 통해 유입되어, 위 방향으로 흐르고, 굴곡된 영역에서 옆 방향으로 흐르고, 다시 굴곡된 영역에서 아래 방향으로 흐르고, 다시 굴곡된 영역에서 옆 방향으로 흐른 후 배출구(412)를 향해 위 방향으로 굴곡되어 흐를 수 있다. 이에 의해, 유체(WT)는 배관부(410)의 내측에 잔류하는 시간이 상대적으로 더 길어지게 되어 하우징(420)로부터 열을 전달받는 시간이 길어져 더욱 효율적으로 가열될 수 있다.
한편, 배관부(410)는 수직으로 절곡되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 곡선형으로 굴곡질 수도 있음은 물론이다.
하우징(420)은 하나 이상의 전극을 갖는 전극부(440)를 포함할 수 있다.
전극부(440)의 적어도 일 영역은 하우징(420)의 내측에 배치될 수 있고, 예를 들면 배관부(410)의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 전극부(440)는 방열부(430)의 외측 영역에서 전해수(IW)를 가열하도록 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극부(440)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극은 각각 전해수(IW)와 접하도록 하우징(420)의 내측에 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(440)는 하우징(420)의 내측에 함입되는 영역과 하우징(420)의 외측으로 노출되는 단자부(440T)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(420)의 내측에 함입되는 영역은 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열이 발생되는 부분일 수 있고, 단자부(440T)는 외부 전원과 연결되어 전류를 공급받는 부분일 수 있다.
전극부(440)에 인가된 전류에 의하여 전해수(IW)는 가열될 수 있다. 전해수(IW)가 가열되어 발생한 열은 배관부(410)의 유체(WT)에 전달되어 유체(WT)가 가열될 수 있다.
복수의 전극은 하우징(420)의 내측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 전극은 하우징(420)의 방열부(430)의 외측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격된 채 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 선형을 가질 수 있다. 또한, 전극부(440)는 배관부(410)의 내측에 배치된 유체(WT)와 일 방향을 기준으로 중첩될 수 있다. 또한, 전극부(440)는 배관부(410)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(410)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 16을 기준으로 배관부(410)는 아래에 배치될 수 있고, 전극부(440)는 배관부(410)보다 위에 배치되어 전극부(440)는 배관부(410)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(410)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극은 배관부(410)의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 길이를 갖도록 선형으로 연장되어 형성될 수 있고, 전극이 연장되는 방향은 배관부(410)의 적어도 일 영역과 나란할 수 있다. 즉, 도 15를 기준으로 전극은 배관부(410)의 세로 방향과 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다. 따라서, 전극부(440)로부터 발생하는 열은 배관부(410)의 넓은 면에 신속하게 전달될 수 있어, 열의 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.
전극부(440)가 연장되어 하우징(420)에 함입된 영역은 하우징(420)의 영역, 구체적으로 하우징(420)의 바닥면과 이격될 수 있다. 즉, 단자부(440T)의 반대 방향을 향하는 각 단부는 하우징(420)의 바닥면과 이격되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(420)과 전극부(440)가 직접적으로 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 누설이나 쇼트 등의 발생 위험이 경감될 수 있고, 안정적으로 전해수(IW)에 대한 가열 과정이 진행될 수 있다.
또한, 전극부(440)는 전극부(440)에 전류가 인가되도록 단자부(440T)와 연결된 도전부(미도시)를 포함할 수 있고, 이러한 도전부(미도시)는 와이어 형태의 도선으로서, 전극 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(440)는 3상의 형태로서 세 개의 전극을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이외에, 배관부(410), 하우징(420), 유체(WT), 전해수(IW), 전극부(440) 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 17은 도 15의 배관부의 일 실시예(1410)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 배관부(1410)는 도 5를 참조하여 설명한 배관부(1110)와 마찬가지로 일측에 유입 영역(1413)을 포함하고, 타측에는 배출 영역(1412)을 포함하고, 유입 영역(1413)과 배출 영역(1412) 사이에 위치하는 유로 영역(1411)을 포함할 수 있다.
유입 영역(1413)은 미가열 유체(CW)가 유입되는 영역일 수 있고, 배출 영역(1412)은 가열 유체(HW)가 배출되는 영역일 수 있다. 예를 들면, 유체(WT)는 유입 영역(1413)을 통해 유입되고, 유로 영역(1411)을 지나면서 하우징(420)에 의해 가열된 후 배출 영역(1412)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
유로 영역(1411)의 외주면은 복수의 마루와 골을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유로 영역(1411)의 외주면은 벨로즈의 외형과 유사한 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 유로 영역(1411)의 외주면은 외측을 향해 돌출되도록 형성되는 돌출부를 복수개 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서, 유로 영역(1411)은 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다. 예를 들면, 유로 영역(1411)은 하우징(420)의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다. 따라서, 유체(WT)는 굴곡진 유로 영역(1411)을 따라 흐르게 되므로 하우징(420) 내부에 잔류하는 시간이 길어지게 된다. 또한, 이에 의해 유로 영역(1411)은 하우징(420)의 내부에 배치된 상태에서 전해수(IW)와 접촉되는 면적이 증가할 수 있다. 이에 의해, 유로 영역(1411)을 통과하는 유체(WT)는 전해수(IW)로부터 열을 더욱 효율적으로 전달받을 수 있다.
일 실시예로서, 유입 영역(1413)의 외주면은 완만한 곡면의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 유입 영역(1413)의 외주면은 돌출되거나 패인 영역을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 유입 영역(1413)은 하우징(420)에 포함된 홈에 결합되는 경우 결합 특성이 향상될 수 있다. 예를 들면, 유입 영역(1413)은 일부가 돌출되거나 패임으로써 하우징(420)에 포함된 홈과 결합되는 경우 빈 틈을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 하우징(420) 내부에 배치된 전해수(IW)가 외부로 유출되거나 외부로부터 이물질이나 가스가 하우징(420)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예로서, 배출 영역(1412)의 외주면은 완만한 곡면의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배출 영역(1412)의 외주면은 돌출되거나 패인 영역을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 배출 영역(1412)은 하우징(420)에 포함된 홈에 결합되는 경우 결합 특성이 향상될 수 있다. 예를 들면, 배출 영역(1412)은 일부가 돌출되거나 패임으로써 하우징(420)에 포함된 홈과 결합되는 경우 빈 틈을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 하우징(420) 내부에 배치된 전해수(IW)가 외부로 유출되거나 외부로부터 이물질이나 가스가 하우징(420)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
선택적 실시예로서, 도시하지는 않았으나 배출 영역(1412)의 일단, 예를 들면 유로 영역(1411)의 반대 측 단부에는 외주면에 돌출되거나 패인 영역을 포함하는 배출 외측 영역이 더 형성될 수 있다. 따라서, 배출 외측 영역이 타 장치와 연결되는 경우 타 장치와 접촉되는 면적이 증가할 수 있어, 열교환 효율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 별도의 가열 디바이스와 연결되는 경우, 별도의 가열 디바이스로 열을 효율적으로 전달할 수 있다.
다른 선택적 실시예로서, 도시하지는 않았으나 유입 영역(1413)의 일단, 예를 들면, 유로 영역(1411)의 반대 측 단부에는 외주면에 돌출되거나 패인 영역을 포함하는 배출 외측 영역이 더 형성될 수 있다. 따라서, 유입 외측 영역이 타 장치와 연결되는 경우 타 장치와 접촉되는 면적이 증가할 수 있어, 열교환 효율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 별도의 가열 디바이스와 연결되는 경우, 별도의 가열 디바이스로부터 열을 효율적으로 전달받을 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 19는 도 18의 VII-VII'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 20은 도 19의 VIII-VIII'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(500)는 배관부(510) 및 하우징(520)을 포함할 수 있다.
배관부(510)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 예를 들면 액체 또는 기체를 포함할 수 있다.
배관부(510)는 외벽과 내벽을 포함하고, 내부에는 유체(WT)가 배치될 수 있는 공간이 마련된 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(510)는 원형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 배관부(510)는 다각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(510)는 사각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 배관부(510)는 타원과 유사한 곡면의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다.
하우징(520)은 배관부(510)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 배관부(510)의 내측에 배치된 유체(WT)를 가열하는 수단일 수 있다.
하우징(520)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 내부에 공간이 마련된 빈 형태의 박스 형태로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(520)은 기둥 형상으로 형성될 수 있고, 예를 들면 사각 기둥의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(520)은 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 하우징(520)은 밑면이 타원과 유사한 곡면을 포함하는 기둥 형태로 형성될 수도 있다.
배관부(510)는 하우징(520)보다 길게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(510)는 적어도 일 영역은 하우징(520)의 내측에 배치될 수 있다. 따라서, 배관부(510)의 내측에 유체(WT)가 배치되는 경우 유체(WT)의 적어도 일부는 하우징(520)의 내측에 배치되게 된다. 이때, 배관부(510)의 일부 영역은 하우징(520)의 외측으로 노출될 수 있고, 구체적으로 배관부(510)의 양 단은 하우징(520)의 외측으로 노출될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배관부(510)는 하우징(520)의 내측 방향으로 유체(WT)가 유입되는 유입구(511)와 상기 하우징(520)의 외측 방향으로 유체(WT)가 배출되는 배출구(512)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(510)는 일측에 유입구(511)를 포함할 수 있고, 타측에는 배출구(512)를 포함할 수 있고, 유입구(511)와 배출구(512)의 사이에는 유체(WT)가 배치되는 유로를 포함할 수 있다. 즉, 하우징(520)의 외측으로 노출된 배관부(510)의 일단은 유입구(511)일 수 있고, 하우징(520)의 외측으로 노출된 배관부(510)의 타단은 배출구(512)일 수 있다.
이에 따라, 유체(WT)는 배관부(510)의 내부로 흐를 수 있고, 예를 들면 유체(WT)는 배관부(510)의 유입구(511)를 통해 유입되어 유로를 지나 배출구(512)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 배관부(510)의 유입구(511)를 통하여 가열되기 전의 미가열 유체(CW)가 유입될 수 있다. 예를 들면, 미가열 유체(CW)는 상온의 물 또는 저온의 물을 포함할 수 있다.
배출구(512)를 통해서는 가열 유체(HW)가 배출될 수 있고, 예를 들면 유입구(511)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)보다 높은 온도의 물을 포함하는 유체(WT)가 배출될 수 있다.
구체적인 예로서, 유입구(511)를 통해 유입된 상온의 물을 포함하는 미가열 유체(CW)는 배관부(510)에 유입된 후 하우징(520)을 통해 가열될 수 있고, 이러한 가열된 물을 포함하는 가열 유체(HW)는 배출구(512)를 통해 배관부(510)의 외부로 배출될 수 있다.
하우징(520)은 배관부(510)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되므로, 유체(WT)는 배관부(510)를 통과하는 동안 하우징(520)과 넓은 면적에서 접촉할 수 있어 효율적으로 가열될 수 있다.
하우징(520)의 내측에는 전해수(IW)가 배치될 수 있고, 전해수(IW)를 가열하는 전극부(540)를 포함할 수 있다. 전극부(540)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 유체(WT)와 전해수(IW)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있고, 예를 들면 전해수(IW)는 배관부(510)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 본체의 내부에 전해수(IW)가 배치되고, 배관부(510)의 내측에는 유체(WT)가 배치되므로, 전해수(IW)와 유체(WT)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
배관부(510)는 방열부(530)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열부(530)는 유체(WT)와 전해수(IW)의 사이에 배치되어 유체(WT)와 전해수(WT) 사이의 열교환이 이루어지는 영역일 수 있다.
방열부(530)는 전해수(IW)와 유체(WT)를 구별하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 방열부(530)는 전해수(IW)와 유체(WT) 사이에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(510)의 내부 공간을 정의하도록 형성될 수 있다. 또한, 방열부(530)는 전극부(540)와 이격되도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 방열부(530)는 배관부(510)의 길이 방향과 동일한 방향을 기준으로 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 배관부(510)의 유로를 이룰 수 있다. 따라서, 방열부(530)는 하우징(520)의 적어도 일면과 연결될 수 있다. 즉, 방열부(530)는 배관부(510)의 유입구(511) 및 배출구(512)의 사이에서 유입구(511)와 배출구(512)를 연결하도록 배치될 수 있다.
배관부(510)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 배관부(510)의 외측에 배치된 전해수(IW)와 구별되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 배관부(510)의 방열부(530)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있고, 방열부(530)를 통해서 유체(WT)와 전해수(IW)가 구별되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(510)는 하우징(520)의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있고, 예를 들면 두 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다.
다시, 도 19 및 도 20을 참조하여 구체적인 실시예를 설명하면, 배관부(510)는 하우징(520)의 내측에서 개략적으로 'W'자 형태로 형성되도록 굴곡진 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 유체(WT)가 하우징(520)의 내부에서 흐르는 유로도 동시에 굴곡지게 된다.
예를 들면, 도 19를 기준으로 유체(WT)는 유입구(511)를 통해 유입되어, 아래 방향으로 흐르고, 굴곡된 영역을 경유하여 다시 위 방향으로 흐르고, 다시 굴곡진 영역을 경유하여 다시 아래 방향으로 흐른 후, 다시 굴곡된 영역을 경유하여 배출구(512)를 향해 위 방향으로 흐를 수 있다. 이에 의해, 유체(WT)는 배관부(510)의 내측에 잔류하는 시간이 상대적으로 더 길어지게 되어 하우징(520)로부터 열을 전달받는 시간이 길어져 더욱 효율적으로 가열될 수 있다.
한편, 배관부(510)는 수직으로 절곡되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고 곡선형으로 굴곡질 수도 있음은 물론이다.
하우징(520)은 하나 이상의 전극을 갖는 전극부(540)를 포함할 수 있다.
전극부(540)의 적어도 일 영역은 하우징(520)의 내측에 배치될 수 있고, 예를 들면 배관부(510)의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 전극부(540)는 방열부(530)의 외측 영역에서 전해수(IW)를 가열하도록 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극부(540)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극은 각각 전해수(IW)와 접하도록 하우징(520)의 내측에 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(540)는 하우징(520)의 내측에 함입되는 영역과 하우징(520)의 외측으로 노출되는 단자부(540T)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(520)의 내측에 함입되는 영역은 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열이 발생되는 부분일 수 있고, 단자부(540T)는 외부 전원과 연결되어 전류를 공급받는 부분일 수 있다.
전극부(540)에 인가된 전류에 의하여 전해수(IW)는 가열될 수 있다. 전해수(IW)가 가열되어 발생한 열은 배관부(510)의 유체(WT)에 전달되어 유체(WT)가 가열될 수 있다.
복수의 전극은 하우징(520)의 내측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 전극은 하우징(520)의 방열부(530)의 외측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격된 채 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 선형을 가질 수 있다. 또한, 전극부(540)는 배관부(510)의 내측에 배치된 유체(WT)와 일 방향을 기준으로 중첩될 수 있다. 또한, 전극부(540)는 배관부(510)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(510)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 20을 기준으로 배관부(510)는 아래에 배치될 수 있고, 전극부(540)는 배관부(510)보다 위에 배치되어 전극부(540)는 배관부(510)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(510)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극은 배관부(510)의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 길이를 갖도록 선형으로 연장되어 형성될 수 있고, 전극이 연장되는 방향은 배관부(510)의 적어도 일 영역과 나란할 수 있다. 즉, 도 19를 기준으로 전극은 배관부(510)의 세로 방향과 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다. 따라서, 전극부(540)로부터 발생하는 열은 배관부(510)의 넓은 면에 신속하게 전달될 수 있어, 열의 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극은 도 19를 기준으로 가로 방향으로 넓은 범위에 걸쳐 분포되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 배관부(510)의 영역 중 세로 방향으로 배치된 영역들과 인접한 위치에 각각 배치될 수 있다. 따라서, 전극부(540)는 배관부(510)의 다양한 위치에 열을 전달할 수 있다.
전극부(540)가 연장되어 하우징(520)에 함입된 영역은 하우징(520)의 영역, 구체적으로 하우징(520)의 바닥면과 이격될 수 있다. 즉, 단자부(540T)의 반대 방향을 향하는 각 단부는 하우징(520)의 바닥면과 이격되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(520)과 전극부(540)가 직접적으로 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 누설이나 쇼트 등의 발생 위험이 경감될 수 있고, 안정적으로 전해수(IW)에 대한 가열 과정이 진행될 수 있다.
또한, 전극부(540)는 전극부(540)에 전류가 인가되도록 단자부(540T)와 연결된 도전부(미도시)를 포함할 수 있고, 이러한 도전부(미도시)는 와이어 형태의 도선으로서, 전극 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(540)는 2상의 형태로서 두 개의 전극을 갖는 전극 유닛이 복수개 구비된 것일 수 있다. 또는, 전극부(540)는 3상의 형태로서 세 개의 전극 유닛을 포함하는 것일 수 있다. 또는, 전극부(540)는 2상의 전극 유닛과 3상의 전극 유닛을 모두 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 전류가 인가되어 열을 발생시킬 수 있는 구성이라면 다양한 전극의 배치가 이용될 수 있다.
이외에, 배관부(510), 하우징(520), 유체(WT), 전해수(IW), 전극부(540) 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 21은 도 18 내지 도 20의 일 변형예(500')를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 18 내지 도 20을 참조하여 설명한 실시예(500)와 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 가열 디바이스(500')는 전술한 실시예(500)와 마찬가지로, 배관부(510'), 하우징(520'), 방열부(530') 및 전극부(540')를 포함할 수 있다.
이때, 전극부(540')는 복수 개의 전극을 포함할 수 있고, 전극은 배관부(510')와 직접적으로 접촉하거나 배관부(510')를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수 개의 전극은 도 21을 기준으로 배관부(510')의 상하에 교차하도록 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 전극은 각각 배관부(510')와 직접적으로 접촉되지 않도록 배치되되, 배관부(510')의 외측에 교차로 배치될 수 있다.
이에 따라, 각각의 전극에서 발생하는 열은 배관부(510')의 측면에 전체적으로 전달될 수 있어, 열의 전달이 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있다. 즉, 전극에서 발생하는 열은 배관부(510')의 일 영역에만 국소적으로 전달되는 것이 아니라, 배관부(510')의 넓은 영역에 걸쳐 전달될 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 가열 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 23은 도 22의 IX-IX'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 24는 도 23의 X-X'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(600)는 배관부(610) 및 하우징(620)을 포함할 수 있다.
배관부(610)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 다양한 종류를 포함할 수 있고, 예를 들면 액체 또는 기체를 포함할 수 있다.
배관부(610)는 외벽과 내벽을 포함하고, 내부에는 유체(WT)가 배치될 수 있는 공간이 마련된 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(610)는 원형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 배관부(610)는 다각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 배관부(610)는 사각형의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 배관부(610)는 타원과 유사한 곡면의 단면을 갖는 관의 형태로 형성될 수 있다.
하우징(620)은 배관부(610)의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치되어 배관부(610)의 내측에 배치된 유체(WT)를 가열하는 수단일 수 있다.
하우징(620)은 다양한 형태를 가질 수 있고, 예를 들면 내부에 공간이 마련된 빈 형태의 박스 형태로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(620)은 기둥 형상으로 형성될 수 있고, 예를 들면 사각 기둥의 형태로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 하우징(620)은 원기둥의 형태로 형성될 수 있다. 또 다른 예로서, 하우징(620)은 밑면이 타원과 유사한 곡면을 포함하는 기둥 형태로 형성될 수도 있다.
배관부(610)는 하우징(620)보다 길게 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(610)는 적어도 일 영역은 하우징(620)의 내측에 배치될 수 있다. 따라서, 배관부(610)의 내측에 유체(WT)가 배치되는 경우 유체(WT)의 적어도 일부는 하우징(620)의 내측에 배치되게 된다. 이때, 배관부(610)의 일부 영역은 하우징(620)의 외측으로 노출될 수 있고, 구체적으로 배관부(610)의 양 단은 하우징(620)의 외측으로 노출될 수 있다.
선택적 실시예로서, 배관부(610)는 하우징(620)의 내측 방향으로 유체(WT)가 유입되는 유입구(611)와 상기 하우징(620)의 외측 방향으로 유체(WT)가 배출되는 배출구(612)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 배관부(610)는 일측에 유입구(611)를 포함할 수 있고, 타측에는 배출구(612)를 포함할 수 있고, 유입구(611)와 배출구(612)의 사이에는 유체(WT)가 배치되는 유로를 포함할 수 있다. 즉, 하우징(620)의 외측으로 노출된 배관부(610)의 일단은 유입구(611)일 수 있고, 하우징(620)의 외측으로 노출된 배관부(610)의 타단은 배출구(612)일 수 있다.
이에 따라, 유체(WT)는 배관부(610)의 내부로 흐를 수 있고, 예를 들면 유체(WT)는 배관부(610)의 유입구(611)를 통해 유입되어 유로를 지나 배출구(612)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 배관부(610)의 유입구(611)를 통하여 가열되기 전의 미가열 유체(CW)가 유입될 수 있다. 예를 들면, 미가열 유체(CW)는 상온의 물 또는 저온의 물을 포함할 수 있다.
배출구(612)를 통해서는 가열 유체(HW)가 배출될 수 있고, 예를 들면 유입구(611)를 통해 유입된 미가열 유체(CW)보다 높은 온도의 물을 포함하는 유체(WT)가 배출될 수 있다.
구체적인 예로서, 유입구(611)를 통해 유입된 상온의 물을 포함하는 미가열 유체(CW)는 배관부(610)에 유입된 후 하우징(620)을 통해 가열될 수 있고, 이러한 가열된 물을 포함하는 가열 유체(HW)는 배출구(612)를 통해 배관부(610)의 외부로 배출될 수 있다.
하우징(620)은 배관부(610)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되므로, 유체(WT)는 배관부(610)를 통과하는 동안 하우징(620)과 넓은 면적에서 접촉할 수 있어 효율적으로 가열될 수 있다.
하우징(620)의 내측에는 전해수(IW)가 배치될 수 있고, 전해수(IW)를 가열하는 전극부(640)를 포함할 수 있다. 전극부(640)는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 유체(WT)와 전해수(IW)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있고, 예를 들면 전해수(IW)는 배관부(610)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 본체의 내부에 전해수(IW)가 배치되고, 배관부(610)의 내측에는 유체(WT)가 배치되므로, 전해수(IW)와 유체(WT)는 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
배관부(610)는 방열부(630)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방열부(630)는 유체(WT)와 전해수(IW)의 사이에 배치되어 유체(WT)와 전해수(WT) 사이의 열교환이 이루어지는 영역일 수 있다.
방열부(630)는 전해수(IW)와 유체(WT)를 구별하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 방열부(630)는 전해수(IW)와 유체(WT) 사이에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(610)의 내부 공간을 정의하도록 형성될 수 있다. 또한, 방열부(630)는 전극부(640)와 이격되도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 방열부(630)는 배관부(610)의 길이 방향과 동일한 방향을 기준으로 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로 배관부(610)의 유로를 이룰 수 있다. 따라서, 방열부(630)는 하우징(620)의 적어도 일면과 연결될 수 있다. 즉, 방열부(630)는 배관부(610)의 유입구(611) 및 배출구(612)의 사이에서 유입구(611)와 배출구(612)를 연결하도록 배치될 수 있다.
배관부(610)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있다. 유체(WT)는 배관부(610)의 외측에 배치된 전해수(IW)와 구별되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 배관부(610)의 방열부(630)의 내측에는 유체(WT)가 배치될 수 있고, 방열부(630)를 통해서 유체(WT)와 전해수(IW)가 구별되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 배관부(610)는 하우징(620)의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있고, 예를 들면 두 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다.
다시, 도 23 및 도 24를 참조하여 구체적인 실시예를 설명하면, 배관부(610)는 하우징(620)의 내측에서 복수의 상하로 굴곡진 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 유체(WT)가 하우징(620)의 내부에서 흐르는 유로도 동시에 굴곡지게 된다.
예를 들면, 도 23를 기준으로 유체(WT)는 유입구(611)를 통해 유입되어, 흐름이 상하 방향으로 복수회 반전될 수 있고, 구체적으로 5번 반전될 수 있다. 이에 의해, 유체(WT)는 배관부(610)의 내측에 잔류하는 시간이 상대적으로 더 길어지게 되어 하우징(620)로부터 열을 전달받는 시간이 길어져 더욱 효율적으로 가열될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 유체(WT)의 흐름이 그 이상으로 반전되도록 배관부(610)의 굴곡되는 영역을 더 포함하는 것도 가능하다.
한편, 배관부(610)는 곡선형으로 굴곡질 수도 있음은 물론이고, 수직으로 절곡되는 것도 가능하다.
하우징(620)은 하나 이상의 전극을 갖는 전극부(640)를 포함할 수 있다.
전극부(640)의 적어도 일 영역은 하우징(620)의 내측에 배치될 수 있고, 예를 들면 배관부(610)의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 전극부(640)는 방열부(630)의 외측 영역에서 전해수(IW)를 가열하도록 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극부(640)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극은 각각 전해수(IW)와 접하도록 하우징(620)의 내측에 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(640)는 하우징(620)의 내측에 함입되는 영역과 하우징(620)의 외측으로 노출되는 단자부(640T)를 포함할 수 있다. 이때, 하우징(620)의 내측에 함입되는 영역은 외부로부터 인가되는 전류에 의해 열이 발생되는 부분일 수 있고, 단자부(640T)는 외부 전원과 연결되어 전류를 공급받는 부분일 수 있다.
전극부(640)에 인가된 전류에 의하여 전해수(IW)는 가열될 수 있다. 전해수(IW)가 가열되어 발생한 열은 배관부(610)의 유체(WT)에 전달되어 유체(WT)가 가열될 수 있다.
복수의 전극은 하우징(620)의 내측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 복수의 전극은 하우징(620)의 방열부(630)의 외측 공간에서 서로 간격을 갖고 이격된 채 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 선형을 가질 수 있다. 또한, 전극부(640)는 배관부(610)의 내측에 배치된 유체(WT)와 일 방향을 기준으로 중첩될 수 있다. 또한, 전극부(640)는 배관부(610)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(610)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 20을 기준으로 배관부(610)는 아래에 배치될 수 있고, 전극부(640)는 배관부(610)보다 위에 배치되어 전극부(640)는 배관부(610)와 직접적으로 접촉하거나 배관부(610)를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시예로서, 전극은 배관부(610)의 적어도 일 영역과 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 길이를 갖도록 선형으로 연장되어 형성될 수 있고, 전극이 연장되는 방향은 배관부(610)의 적어도 일 영역과 나란할 수 있다. 즉, 도 19를 기준으로 전극은 배관부(610)의 세로 방향과 나란하게 배치되도록 형성될 수 있다. 따라서, 전극부(640)로부터 발생하는 열은 배관부(610)의 넓은 면에 신속하게 전달될 수 있어, 열의 전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극은 도 24를 기준으로 가로 방향으로 넓은 범위에 걸쳐 분포되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극은 배관부(610)의 영역 중 세로 방향으로 배치된 영역들과 인접한 위치에 각각 배치될 수 있다. 따라서, 전극부(640)는 배관부(610)의 다양한 위치에 열을 전달할 수 있다.
전극부(640)가 연장되어 하우징(620)에 함입된 영역은 하우징(620)의 영역, 구체적으로 하우징(620)의 바닥면과 이격될 수 있다. 즉, 단자부(640T)의 반대 방향을 향하는 각 단부는 하우징(620)의 바닥면과 이격되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(620)과 전극부(640)가 직접적으로 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 누설이나 쇼트 등의 발생 위험이 경감될 수 있고, 안정적으로 전해수(IW)에 대한 가열 과정이 진행될 수 있다.
또한, 전극부(640)는 전극부(640)에 전류가 인가되도록 단자부(640T)와 연결된 도전부(미도시)를 포함할 수 있고, 이러한 도전부(미도시)는 와이어 형태의 도선으로서, 전극 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
선택적 실시예로서, 전극부(640)는 2상의 형태로서 두 개의 전극을 갖는 전극 유닛이 복수개 구비된 것일 수 있다. 또는, 전극부(640)는 3상의 형태로서 세 개의 전극 유닛을 포함하는 것일 수 있다. 또는, 전극부(640)는 2상의 전극 유닛과 3상의 전극 유닛을 모두 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 전류가 인가되어 열을 발생시킬 수 있는 구성이라면 다양한 전극의 배치가 이용될 수 있다.
이외에, 배관부(610), 하우징(620), 유체(WT), 전해수(IW), 전극부(640) 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 25는 도 22 내지 도 24의 일 변형예(600')를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 22 내지 도 24를 참조하여 설명한 실시예(600)와 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 가열 디바이스(600')는 전술한 실시예(600)와 마찬가지로, 배관부(610'), 하우징(620'), 방열부(630') 및 전극부(640')를 포함할 수 있다.
이때, 전극부(640')는 복수 개의 전극을 포함할 수 있고, 전극은 배관부(610')와 직접적으로 접촉하거나 배관부(610')를 관통하지 않도록 배치될 수 있다.
선택적 실시예로서, 복수 개의 전극은 도 25를 기준으로 배관부(610')의 상하에 교차하도록 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 전극은 각각 배관부(610')와 직접적으로 접촉되지 않도록 배치되되, 배관부(610')의 외측에 교차로 배치될 수 있다.
이에 따라, 각각의 전극에서 발생하는 열은 배관부(610')의 측면에 전체적으로 전달될 수 있어, 열의 전달이 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있다. 즉, 전극에서 발생하는 열은 배관부(610')의 일 영역에만 국소적으로 전달되는 것이 아니라, 배관부(610')의 넓은 영역에 걸쳐 전달될 수 있다.
도 26은 센서를 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 디바이스(600)는 온도 센서(660)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 온도 센서(660)는 하우징(620) 내측의 전해수(IW)의 온도 또는 배관부(610) 내부에 배치된 유체(WT)의 온도를 측정하기 위한 수단일 수 있다. 예를 들면, 온도 센서(660)는 전해수(IW) 또는 유체(WT)의 온도를 의 온도가 기설정된 온도 범위로 유지되는지 여부를 측정할 수 있다.
선택적 실시예로서, 온도 센서(660)는 복수개가 구비될 수 있다.
복수개의 온도 센서(660)는 서로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 온도 센서(660)는 유체(WT)의 이동 경로를 따라 복수의 위치에 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
구체적 실시예로서, 하나의 온도 센서(660)는 하우징(620)에 배치되되, 배관부(610)의 배출구(612)에 인접하게 배치될 수 있고, 또 하나의 온도 센서(660)는 하우징(620)에 배치되되, 배관부(610)의 유입구(611)에 인접하게 배치될 수 있다. 다만, 반드시 배관부(610)의 배출구(612)와 인접한 위치 및 배관부(610)의 유입구(611)와 인접한 위치 모두에 배치되어야만 하는 것은 아니고, 둘 중 어느 하나의 위치에 배치될 수도 있다. 또한, 온도 센서(660)는 유체(WT)가 흐르는 경로 중에 더 배치될 수 있다. 따라서, 온도 센서(660)는 유체(WT)가 유입되는 곳, 흐르는 경로, 배출되는 곳 중 복수에 배치되어 전해수(IW) 또는 유체(WT)의 온도를 다양한 위치에서 측정할 수 있다.
따라서, 전해수(IW) 또는 유체(WT)가 기설정된 온도로 유지되는지를 더욱 용이하게 파악할 수 있고, 필요한 온도로 유체(WT)가 가열되도록 가열 디바이스(600)를 제어할 수 있다.
이외에, 배관부(610), 하우징(620), 유체(WT), 전해수(IW), 전극부(640) 등은 전술한 실시예에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형하여 적용할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
일 실시예로서, 가열 디바이스(600)는 과열 센서(670)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 하우징(620)의 적어도 일 영역에는 과열 센서(670)가 배치될 수 있다.
과열 센서(670)는 하우징(620) 내부에 배치된 전해수(IW) 또는 배관부(610) 내부에 배치된 유체(WT)가 기설정된 온도 이상으로 가열되는지를 측정하기 위한 수단일 수 있다. 이에 따라 과열로 인한 사고를 미연에 방지하거나, 유체(WT)가 원하는 온도만큼 가열되어 배출되는지를 측정할 수 있다.
선택적 실시예로서, 과열 센서(670)는 배관부(610)의 배출구(612)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 최종적으로 가열 디바이스(600)로부터 배출되는 유체(WT)의 온도를 측정하여 원하는 온도의 유체(WT)가 배출되는지를 측정하거나, 전해수(IW)가 안전 범위 내의 온도까지 가열되는지 여부를 확인할 수 있다.
추가적 실시예로서, 가열 디바이스(600)는 온도 센서(660)가 전해수(IW)의 온도가 과열된 것으로 측정하는 경우, 전해수(IW)의 과열을 제어하도록 냉각부를 더 포함할 수 있다.
제어부는 전극부(640)에 인가되는 전류를 제어하도록 구비될 수 있다. 제어부를 통하여 전극부(640)의 제1 전극(641) 및 제2 전극(642)의 각각에 인가되는 전류를 제어할 수 있고, 선택적 실시예로서 실시간 제어를 할 수 있다.
이때, 제어부는 전극부(640)에 인가되는 전류랑을 확인하여 설정된 값에 따라 크게 또는 작게하여 전류를 제어할 수 있고, 이를 통하여 전해수(IW)의 급격한 온도 변화를 방지할 수 있다.
제어부는 전류의 변화를 용이하게 하도록 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 다양한 종류의 스위치를 포함할 수 있고, 민감하고 신속한 제어를 위해 반도체 릴레이(solid state relay, SSR)이와 같은 무접점 릴레이를 포함할 수도 있다.
도 27은 완충부를 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 27의 실시예는 필요에 따라 전술한 실시예들에서 설명한 내용을 선택적으로 적용하거나 이를 필요에 따라 변형할 수 있으므로, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 27을 참조하면, 가열 디바이스(600)는 완충부(680)를 더 포함할 수 있다.
완충부(680)는 가열에 의한 열팽창을 완충하기 위한 수단일 수 있다.
즉, 유체(WT)는 가열되면 부피가 팽창하므로 하우징(620) 내에 배치된 전해수(IW)가 과도하게 과열되는 경우 하우징(620) 내부의 부피보다 전해수(IW)의 부피가 커지게 되거나, 하우징(620) 내에 기체가 존재하는 경우 기체가 가열됨으로써 하우징(620)의 내부의 압력이 과도하게 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 이 경우, 하우징(620)이 파손되거나 전해수(IW)가 누수되는 문제가 발생할 수 있다. 또는, 배관부(610)가 파손되어 전해수(IW)와 유체(WT)가 혼합되는 문제가 발생할 수도 있다.
완충부(680)는 하우징(620)과 연결되어 하우징(620) 내부에서 발생되는 열팽창에 의한 부피증가를 완충할 수 있다.
일 실시예로서, 하우징(620)과 완충부(680)는 서로 연통되어 전해수(IW) 또는 공기가 유통될 수 있다. 또한, 완충부(680)는 탄성을 갖는 재질로 형성되어 완충부(680) 내부에 압력이 증가하는 경우 이를 완충하기 위해 부피가 증가할 수 있고, 반대로 완충부(680) 내부에 압력이 감소하는 경우 부피가 감소할 수 있다.
선택적 실시예로서, 하우징(120)의 일 측에는 완충부(680)가 배치되기 위한 공간이 마련될 수 있다. 예를 들면, 완충부(680)는 하우징(120)에 마련된 공간에서 전해수(IW)의 온도 변화에 대응되도록 팽창과 수축을 반복할 수 있다. 즉, 하우징(620)은 전해수(IW)가 배치되어 가열이 수행되는 공간과 완충부(680)가 배치되어 전해수(IW)의 가열에 의한 부피 팽창을 완충하는 공간이 별도로 포함할 수 있다. 따라서, 완충부(680)가 전해수에 의해 직접 가열되어 팽창하는 등의 문제를 방지할 수 있고, 전해수(IW)의 가열에 의한 부피 팽창을 더욱 효율적으로 완충할 수 있다.
도 28은 제어 유닛(690)을 포함하는 가열 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 28을 참조하면, 가열 디바이스(600)는 제어 유닛(690)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 전술한 제어부(미도시)에 포함된 하나의 구성 요소일 수 있고, 또 다른 예로서 제어 유닛(690)은 별도로 구비되는 추가적 구성일 수 있다.
제어 유닛(690)은 가열 디바이스(100)의 적어도 하나의 구성에 대한 제어를 수행하는 수단일 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 전력 공급을 위한 회로를 제어할 수 있다. 구체적 예로서, 제어 유닛(690)은 전극부(640)의 전류 공급에 대한 흐름을 제어할 수 있다. 이에 따라, 전해수(IW)의 가열을 정밀하게 수행할 수 있어 유체(WT)의 온도 제어를 안정적으로 수행할 수 있다.
일 실시예로서, 제어 유닛(690)은 사이리스터를 포함할 수 있고, 예를 들면 전력 사이리스터일 수 있다. 따라서, 제어 유닛(690)은 유체(WT) 또는 전해수(IW)의 온도 조절을 용이하고 안정적으로 수행할 수 있다.
한편, 제어 유닛(690)은 동작시 열이 발생할 수 있고, 제어 유닛(690)이 사이리스터를 포함하는 경우 사이리스터의 특성 상 발열이 더 많이 발생할 수 있다.
일 실시예로서, 제어 유닛(690)에서 발생되는 열은 유체(WT)와 교환될 수 있다.
예를 들면, 제어 유닛(690)은 유체(WT)와 중첩되도록 배치될 수 있고, 구체적으로 제어 유닛(690)은 유체(WT)와 중첩되도록 배관부(610)의 적어도 일 위치에 배치될 수 있다. 이에 의해, 제어 유닛(690)은 유체(WT)에 의해 냉각될 수 있고, 반대로 유체는 제어 유닛(690)에 의해 가열될 수 있게 되므로, 열을 효율적으로 이용하게 되는 장점이 있다.
구체적 실시예로서, 제어 유닛(690)은 유체(WT)가 유입되는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 배관부(610)의 유입구(611)와 인접한 위치에 배치될 수 있고, 구체적으로는 배관부(610)의 일 면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제어 유닛(690)은 가열 디바이스(600)로 유입되는 유체(WT)를 미리 가열하여 유체(WT)가 원하는 온도까지 신속하게 가열될 수 있도록 할 수 있다.
다른 실시예로서, 제어 유닛(690)에서 발생되는 열은 전해수(IW)와 교환될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 전해수(IW)와 중첩되도록 배치될 수 있고, 구체적으로 제어 유닛(690)은 전해수(IW)와 중첩되도록 하우징(620)의 적어도 일 위치에 배치될 수 있다. 이에 의해, 제어 유닛(690)은 전해수(IW)에 의해 냉각될 수 있고, 반대로 전해수(IW)는 제어 유닛(690)에 의해 가열될 수 있게 되므로, 열을 효율적으로 이용하게 되는 장점이 있다.
구체적 실시예로서, 제어 유닛(690)은 하우징(620)에 배치되되, 유입구(611)와 인접한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 도 28을 기준으로 하우징(620)의 일면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제어 유닛(690)은 가열 디바이스(600)로 유입되는 유체(WT)와 인접한 위치에 배치된 전해수(IW)를 미리 가열하여 유체(WT)가 원하는 온도까지 신속하게 가열될 수 있도록 할 수 있다.
선택적 실시예로서, 제어 유닛(690)은 판의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 배관부(610)나 하우징(620)의 일면을 따라 배치될 수 있도록 배관부(610)나 하우징(620)의 외면과 대응되는 형상의 판의 형태로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제어 유닛(690)은 평평한 판의 형상으로 형성되거나, 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(690)이 유체(WT) 또는 전해수(IW)와 중첩되는 면적이 증가하여 열교환이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다.
선택적 실시예로서, 제어 유닛(690)은 복수개의 제어 유닛(690)을 포함할 수 있다.
복수의 제어 유닛(690)은 가열 디바이스(600)의 적어도 하나의 구성에 대한 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예로서, 복수의 제어 유닛(690)은 동일하게 구성될 수 있다. 따라서, 복수개의 제어 유닛(690)을 포함함으로써 유체(WT) 또는 전해수(IW)와의 많은 양의 열교환을 할 수 있고, 이에 의해 유체가 원하는 온도까지 신속하고 효율적으로 가열될 수 있도록 할 수 있다.
선택적 실시예로서, 제어 유닛(690)은 배관부(610)의 유입구(611)와 하우징(620)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제어 유닛(690)은 유입구(611)와 인접한 하우징(620)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 미가열 유체(CW)가 유입되는 영역과 인접한 곳에 복수의 제어 유닛(690)이 배치되어 가열 디바이스(600)로 유입되는 유체(WT)와 열교환이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있고, 유체(WT)가 원하는 온도까지 가열될 수 있도록 할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고 그 이상의 제어 유닛(690)이 구비될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 선택적 실시예로서 적어도 하나의 제어 유닛(690)은 하우징(620)에 배치되되, 유체(WT)의 이동 경로상이나 유체(WT)가 배출되는 배출구(612)와 인접한 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 가열 디바이스
110, 210, 310, 410, 510, 610: 배관부
120, 220, 320, 420, 520, 620: 하우징
130, 230, 330, 430, 530, 630: 방열부
140, 240, 340, 440, 540, 640: 전극부

Claims (4)

  1. 내측에 유체가 배치되도록 형성된 배관부;
    상기 유체의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 내측에 전해수를 배치하도록 형성되고, 상기 배관부의 적어도 일 영역을 둘러싸도록 배치된 하우징; 및
    상기 하우징 내측에 상기 전해수를 가열하도록 배치된 적어도 하나의 전극을 포함하는, 가열 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배관부는,
    상기 하우징의 내측 방향으로 유체가 유입되는 유입구와 상기 하우징의 외측 방향으로 유체가 배출되는 배출구를 포함하는, 가열 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배관부는,
    상기 하우징의 내측에서 적어도 일 영역이 굴곡지게 형성되는, 가열 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 배관부의 적어도 일 영역과 나란하게 배치되는, 가열 디바이스.
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