WO2014014321A1 - 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러 - Google Patents

증기 생산용 고주파 유도가열 보일러 Download PDF

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WO2014014321A1
WO2014014321A1 PCT/KR2013/006514 KR2013006514W WO2014014321A1 WO 2014014321 A1 WO2014014321 A1 WO 2014014321A1 KR 2013006514 W KR2013006514 W KR 2013006514W WO 2014014321 A1 WO2014014321 A1 WO 2014014321A1
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water
wall
heating
steam
frequency induction
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PCT/KR2013/006514
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왕한기
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Wang Han Gi
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    • F22B1/281—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically other than by electrical resistances or electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H05B6/802—Apparatus for specific applications for heating fluids
    • H05B6/804—Water heaters, water boilers

Definitions

  • the present invention relates to a high frequency induction heating boiler for producing steam by converting water into steam using a high frequency induction heating method.
  • Heat is an essential resource used by humans, and all energy conversion includes the essential concept of heat, and if necessary, the heat may be utilized as a positive aspect to generate higher heat. Therefore, many efforts are being made to suppress the heat generation or to more effectively remove the heat generated by the heat acting as a negative side.
  • the heating method to produce the superheated steam there is a method of using electricity and a method of heating directly using a burner, the method of using electricity is a high frequency induction heating method and a direct heating method using a heating element. have.
  • the high frequency induction heating method refers to a phenomenon in which a derivative located in the middle of a coil in which a high frequency current flows is rapidly heated by an overcurrent generated by electron induction and some heat loss of hysteresis. Magnetic flux and overcurrent are concentrated on the surface layer of the object by skin action (phenomena that current flows only on the skin of the object) and proximity effect (a phenomenon in which the primary current flowing in the coil is induced in the object to be heated and flows to the surface layer close to the coil). The heat loss generated at this time uses the principle of heating the surface layer of the heating material.
  • High frequency induction heating is that it is pollution-free and is a method of electric heating based on energy saving. Damage to the product and surrounding pollution in modern society where energy saving, environmental protection, quality equalization and automation are required by 3D avoidance phenomenon. Without this, the product can be heated locally for a short time. High-frequency induction heating is applicable to most metals.
  • the advantage of high frequency induction heating is that the object to be heated is directly heated, so the thermal efficiency is very good compared to other heating methods such as heat reflection and heat conduction, and the heating power and time are kept constant, so that the heating is always uniform and the bending is extremely
  • the control of the heating temperature can be easily adjusted by adjusting the heating power supply, and it is characterized by being capable of quick and uniform control of the heating material.
  • the prior art is configured to heat the pipe by means of an induction heating coil and thereby convert the water passing through the pipe into steam, but in this configuration, in order to produce steam stably, the amount of water basically supplied is kept very stable. Should be. In addition, such a prior art inevitably produces very poor steam in the early stages of operation because the water is not vaporized properly, or even if it is vaporized is not sufficiently dry steam.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0105155 "superheated steam boiler” (published October 7, 2009)
  • Patent Document 2 Korean Utility Model Registration No. 20-0405016 "Heating device for boiler using high frequency induction heating” (December 27, 2005 registration)
  • Patent Document 3 Korean Patent Registration No. 10-0749043 "High Frequency Induction Heating Boiler" (August 7, 2007 registration)
  • the present invention is to provide a high frequency induction heating boiler for steam production having a structure that can produce steam more efficiently and stably.
  • the lower compartment provided; A plurality of heating tubes arranged in a vertical direction while the lower end is in communication with the water chamber is provided in parallel with each other, the heating tubes are integrated by welding with the neighboring heating tubes, the plurality of heating tubes are generally ring-shaped in plan view A heating tube unit having a space closed therein by the heating tubes; A vapor chamber provided on an upper portion of the heating tube unit such that upper ends of the plurality of heating tubes of the heating tube unit communicate with each other; Fireproof material provided while wrapping the outside of the heating tube unit; A high frequency induction heating coil wound spirally along a vertical direction of the refractory material in order to heat the high frequency induction heating of the heating tube unit; A steam discharge pipe connected to the steam chamber; A gas-liquid separator provided in the steam discharge pipe; A water supplement pipe connected to the water chamber; A water recovery tube provided to recover water separated from the gas-liquid separator to the water supplement pipe; Water supply means connected to the water supplement pipe; It is made, including, to form the
  • a part of the water replenishment pipe is a water level detecting supplementary pipe that can maintain the same level as the water level of the heating tube, and at least two or more water level detecting sensors are provided at different heights in the water level detecting supplementary pipe.
  • the water separated in the gas-liquid separator is preferably recovered to the water level detection supplement.
  • the present invention provides a high frequency induction heating boiler for steam production having a structure that can produce steam more efficiently and stably.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional conceptual view of a high frequency induction heating boiler according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view A-A reference of FIG.
  • FIG. 3 is a B-B reference cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional conceptual view of a high frequency induction heating boiler according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an A-A reference cross-sectional view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a B-B reference cross-sectional view of FIG. 1.
  • Boiler largely consists of a water chamber 110, a heating tube unit 120, a steam chamber 130, a high frequency induction heating coil 140 and the like.
  • the water chamber 110 is located at the bottom and is formed in a cylindrical shape.
  • the drain valve 111 is connected to the lower end of the water chamber 110 to completely empty the water of the water chamber 110 for maintenance.
  • the heating tube unit 120 is provided above the water chamber 110.
  • the heating tube unit 120 is composed of a plurality of heating tubes 121.
  • Each heating tube 121 is disposed in the vertical direction while the lower end is in communication with the water chamber (110).
  • the plurality of heating tubes 121 are provided in parallel with each other.
  • each heating tube 121 is integrated with the neighboring heating tube 121 by welding.
  • the plurality of heating tubes 121 may form a ring shape as a whole in plan view, and a closed space 122 may be formed in the plan view by heating tubes 121 therein.
  • the heating tube unit 120 is formed in the form of a tube extending in the upper direction as a whole.
  • the steam chamber 130 is provided on the heating tube unit 120.
  • the steam chamber 130 is provided so that upper ends of the plurality of heating tubes 121 communicate with each other.
  • the lower plate 131, the outer wall 132, the inner wall 133, and the upper plate 134 are provided to form the steam chamber 130 as described above.
  • the lower plate 131 is provided in the horizontal direction, but a through hole 131a is formed in the center thereof to form a ring shape as a whole, but is coupled to the heating tubes 121.
  • the outer wall 132 is provided upward along the outer edge of the lower plate 131, and the inner wall 133 is provided upward along the inner edge of the lower plate 131.
  • an upper plate 134 is provided at an upper portion thereof to cover the outer wall 132 and the inner wall 133.
  • the space covered by the upper plate 134 may be divided into a space between the outer wall 132 and the inner wall 133 and a space inside the inner wall 133, and between the double outer wall 132 and the inner wall 133.
  • the space of is used as the steam chamber 130.
  • the space inside the inner wall 133 communicates with the closed space 122 of the heating tube unit 120 through the through hole 131a.
  • a safety valve 134a is provided at a central portion of the upper plate 134 to prevent an excessive increase in pressure that may occur in a space inside the inner wall 133.
  • a pressure sensor 135 is provided to detect the pressure of the steam chamber 130.
  • the fireproof material 150 is provided while surrounding the outside of the heating tube unit 120.
  • the fireproof material 150 may be formed while using the heating tube unit 120 as an inner frame.
  • the refractory material 150 serves to insulate the high-frequency induction heating coil 140 and the heating tube 121 to be described later, and to block heat transfer to the outside of the heating tube unit 120, It also serves to protect the high frequency induction heating coil 140.
  • a high frequency induction heating coil 140 is provided along the up and down direction of the fireproof material 150.
  • the high frequency induction heating coil 140 is provided to heat the high frequency induction heating unit 140.
  • the high frequency induction heating coil 140 is embedded in the refractory material 150.
  • the fireproof material 150 is first constructed on the outside of the heating tube unit 120, and then the high frequency induction heating coil 140 is constructed, and then the fireproof material 150 is constructed on the outside thereof.
  • the steam chamber 130 is connected to the steam discharge pipe 160 for discharging the produced steam.
  • the vapor discharge pipe 160 is provided with a gas-liquid separator 161 to separate the moisture in the steam and to discharge only the dry steam to the outside.
  • a gas-liquid separator 161 various kinds of cyclone, scrubber, dry screen, baffle, etc. may be used.
  • an open / close valve 162 is provided at the end of the steam discharge pipe 160.
  • the water chamber 110 is connected to the water supplement pipe 170 to replenish the water
  • the water supplement pipe 170 is connected to the water advanced means 180, such as the pump 181 and the water tank 182.
  • a part of the water replenishment pipe 170 in particular, a part of the water replenishment pipe 170 adjacent to the water chamber 110 is provided in a form capable of maintaining the same water level as the water level of the heating tube 121. It is called a tube 171.
  • the water level of the water level detection supplement pipe 171 always corresponds to the water level of the heating tube 121.
  • At least two water level detection sensors are provided at different heights in the water level detection supplement pipe 171.
  • a water recovery tube 190 is provided to recover the water separated from the gas-liquid separator 161 to the water replenishment tube 170, and the lower end of the water recovery tube 190 is connected to the replenishment tube 171 for detecting the water level. do.
  • the entire device is covered by the heat insulating material 200 to protect the worker and minimize the heat loss.
  • Water is filled in the water chamber 110, and water is supplied even after filling the water chamber 110 to fill up to the middle portion of the heating tube 121 in the vertical direction.
  • the driving of the water supply means 180 is controlled so that the water level of the heating tube 121 is located between the first water level sensor 172 and the second water level sensor 173.
  • the heating tubes 121 are heated by the high frequency induction heating coil 140.
  • the heating tubes 121 are integrated with each other and a closed space 122 is formed therein, the magnetic flux changes generated by the high frequency induction heating coil 140 are all concentrated on the heating tube 121, and thus the efficiency thereof is very high. high.
  • the lower portion of the heating tube 121 heated by the high-frequency induction heating coils 140 serves to boil water, and the upper portion of the heating tube 121 further heats the generated steam to dry steam. .
  • the present invention can always dry steam at least as much as the height of at least the first water level sensor 172 from the top of the heating tube 121, so the quality of the generated steam is very Excellent and stable
  • the present invention is able to produce a good quality steam even during the initial operation of the device due to such a structure.
  • the present invention is the heat generated from the inner surface of the heating tube 121 is used for heating of water or steam, the heat loss from the outer surface of the heating tube unit 120 to the outside is blocked by the refractory material (150).
  • the heat generated inward from the outer surface of the heating tube unit 120 heats the gas in the space between the closed space 122 and the inner wall 133 to minimize the heat loss of the steam chamber 130.
  • the invention can be used as a boiler for producing steam.

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Abstract

본 고안은, 보다 효율적이면서 안정적으로 증기를 생산할 수 있는 구조를 가진 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러에 관한 것으로, 수실, 가열관 유닛, 증기실, 내화재, 고주파 유도가열용 코일, 증기 배출관, 기액 분리기, 물 보충관, 수분 회수관, 물 공급수단을 포함하여 이루어진다.

Description

증기 생산용 고주파 유도가열 보일러
본 고안은 고주파 유도가열 방식을 이용하여 물을 증기로 변환하여 증기를 생산하는 고주파 유도가열 보일러에 관한 것이다.
열은 인간이 생활하면서 필수적으로 사용하는 자원으로 모든 에너지 변환에는 열이라는 필수적인 개념이 포함되고, 필요에 따라 상기 열이 긍정적인 측면으로 활용되어 더욱 높은 고온의 열을 발생시킬 필요가 있는 경우도 있으며, 상기 열이 부정적인 측면으로 작용하여 상기 열 발생을 억제하거나 발생한 열을 더욱 효과적으로 제거하기 위한 많은 노력이 경주되고 있는 것이다.
열의 생산을 위해서 화석연료를 사용하는 경우와 태양열을 사용하는 경우와 수력발전, 조력발전, 풍력발전, 지열발전 등 다양한 방법을 통해 발전을 수행하여 전기를 생산한 후에 다시 열로 변환하는 과정이 추가되어 사용되는 경우가 있으며, 이러한 특징은 더욱 효과적으로 에너지원을 관리하여 사용상의 편의성이 증대된 경우라 할 수 있는 것이다.
화석연료나, 환경친화적으로 생산되는 열 또는 다양한 종류의 에너지원은 난방, 음식물 조리, 각종 제품의 생산 등 다양한 목적으로 사용되고 있기 때문에 상기 열 및 에너지원을 효과적으로 다루는 것이 국가의 경쟁력으로까지 발전하는 중요한 요인으로 작용하고 있는 것인데, 근래에는 현재 사용하고 있는 에너지원의 대부분을 차지하고 있는 화석연료의 고갈로 인하여 화석연료를 보유하지 못한 국가는 장기적인 측면에서 큰 난관에 빠지게 되는 상황에 있기 때문에 더욱 중요한 사회적인 이슈로 작용하게 되는 것이다.
이와 같은 상황하에서 효과적인 에너지의 관리는 기업의 경쟁력 측면에 있어서도 중요한 요소로 작용하게 되고, 본 고안의 대상인 증기 생산에 있어서는 보다 효율적으로 증기를 생산하기 위한 기술이 필요하다.
여기에서 현재 과열증기를 생산하기 위하여 가열하는 방식으로는, 전기를 이용하는 방법과 버너를 이용하여 직접 가열하는 방법이 있는데, 전기를 이용하는 방법으로는 고주파 유도가열 방식과 전열체를 이용한 직접가열 방식이 있다.
상기 고주파 유도가열 방식은 고주파 전류가 흐르는 코일의 중간에 위치한 유도체가 전자유도작용으로 일어나는 과전류 및 일부의 히스테리시스의 열 손실에 의해서 급속히 가열되는 현상을 말하고, 주파수가 높은 고주파 전류를 사용하기 때문에 전류의 표피작용(물체의 표피에만 전류가 흐르는 현상) 및 근접효과(코일에 흐르는 1차전류가 피 가열물에 유도되어 코일에 가까운 표면층에 흐르는 현상)에 의하여 피 가열물의 표면층에 자속 및 과전류가 집중하며 이때 발생하는 열손실이 가열물의 표면층을 가열하게 되는 원리를 사용하게 된다.
고주파 유도가열의 특징은 고주파 유도가열은 무공해, 에너지 절약을 기본으로 하는 전기 가열의 한 방법으로 에너지 절약과 환경보호, 품질의 균일화, 3D 기피 현상으로 자동화가 요구되는 현대 사회에 제품 손상 및 주변오염이 전혀 없이 제품에 단시간 국부적으로 열을 가할 수 있는데, 고주파 유도가열 방식은 대부분의 금속에 적용할 수 있는 것이다.
고주파 유도가열의 장점은 피가열물을 직접 가열하므로 기타 열반사, 열전도 등의 가열법에 비교하여 열효율이 매우 좋고, 가열전력 및 시간을 일정하게 유지함으로써, 항상 균일하게 가열이 가능하며 굴곡은 극히 적고, 가열 온도의 제어는 가열전원 조정으로 간단하게 조절이 가능하고, 가열물에 대해 신속 균일한 제어가 가능한 특징이 있는 것이다.
이와 같은 고주파 유도가열에 의한 증기 생산용 보일러로서 국내 공개특허 제10-2009-0105155호 "과열증기 보일러" 등이 제시된 바 있다.
상기 종래 기술은 유도가열 코일에 의하여 파이프를 가열하고 이에 의하여 파이프를 지나는 물이 증기로 변환되도록 구성되어 있지만, 이러한 구성에서 증기가 안정적으로 생산되기 위하여는 기본적으로 공급되는 물의 양이 매우 안정적으로 유지되어야 한다. 또한 이와 같은 종래 기술은 필연적으로 가동 초기에는 물이 제대로 증기화되지 않거나, 증기화되었다곤 하더라도 충분히 건증기화되지 않은 증기를 생산하게 되어 품질적으로 매우 불량한 증기가 생산될 수 밖에 없다.
< 선행기술문헌 >
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제10-2009-0105155호 "과열증기 보일러"(2009년 10월 7일 공개)
(특허문헌 2) 대한민국 실용신안등록 제20-0405016호 "고주파 유도가열을 이용한 보일러의 가열장치"(2005년 12월 27일 등록)
(특허문헌 3) 대한민국 특허등록 제10-0749043호 "고주파 유도가열 보일러 장치"(2007년 8월 7일 등록)
본 고안은 보다 효율적이면서 안정적으로 증기를 생산할 수 있는 구조를 가진 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러를 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 하부에 마련되는 수실 ; 하단이 상기 수실에 연통되면서 상하 방향으로 배치되는 복수의 가열관이 서로 평행하게 마련된 것으로, 상기 가열관은 이웃하는 가열관과 용접에 의하여 일체화되며, 상기 복수의 가열관은 평면도상 전체적으로 링 형태를 이루어 그 내부에 상기 가열관들에 의하여 닫힌 공간이 형성되는 가열관 유닛 ; 상기 가열관 유닛의 복수의 가열관들의 상단이 연통되도록 상기 가열관 유닛의 상부에 마련되는 증기실 ; 상기 가열관 유닛의 외측을 감싸면서 마련되는 내화재 ; 상기 가열관 유닛의 가열관을 고주파 유도가열하기 위하여 상기 내화재의 상하 방향을 따라 나선상으로 권회되는 고주파 유도가열용 코일 ; 상기 증기실에 연결되는 증기 배출관 ; 상기 증기 배출관에 마련되는 기액 분리기 ; 상기 수실에 연결되는 물 보충관 ; 상기 기액분리기에서 분리된 수분을 상기 물 보충관으로 회수하기 위하여 마련되는 수분 회수관 ; 상기 물 보충관에 연결되는 물 공급수단 ; 을 포함하여 이루어지며, 상기 증기실을 형성하기 위하여, 중앙에 통공이 형성되어 링 형태를 이루되 상기 가열관들과 결합되는 하판과, 상기 하판의 외측 가장자리를 따라 상부로 마련되는 외벽과, 상기 하판의 내측 가장자리를 따라 상부로 마련되는 내벽과, 상기 내벽 내부의 공간 및 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간 모두를 덮을 수 있도록 상기 내벽과 상기 외벽에 결합되는 상판이 마련되며 ; 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간이 상기 증기실로 이용되며 ; 상기 내벽 내부의 공간은 상기 통공을 통하여 상기 가열관 유닛의 내부 공간과 연통되며 ; 상기 상판의 중앙부에 상기 내벽 내부의 공간의 압력의 과다 상승을 방지하기 위한 안전밸브가 마련되는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 물 보충관의 일부는 상기 가열관의 수위와 동일한 수위를 유지할 수 있는 수위 감지용 보충관이며, 상기 수위 감지용 보충관에 적어도 둘 이상의 수위 감지 센서가 서로 다른 높이에 마련되며, 상기 기액분리기에서 분리되는 수분은 상기 수위 감지용 보충관으로 회수되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 고안은 보다 효율적이면서 안정적으로 증기를 생산할 수 있는 구조를 가진 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러를 제공하게 된다.
도 1은 본 고안에 의한 일 실시예인 고주파 유도가열 보일러의 종단면 개념도,
도 2는 도 1의 A-A 기준 단면도,
도 3은 도 1의 B-B 기준 단면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 고안에 의한 일 실시예인 고주파 유도가열 보일러의 종단면 개념도이며, 도 2는 도 1의 A-A 기준 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 기준 단면도이다.
본 고안의 일 실시예에 의한 보일러는 크게 수실(110), 가열관 유닛(120), 증기실(130), 고주파 유도가열용 코일(140) 등으로 이루어진다.
수실(110)은 하부에 위치되며, 원통 형태로 형성된다.
수실(110)의 하단에는 유지보수 등을 위하여 수실(110)의 물을 완전히 비울 수 있도록 드레인 밸브(111)가 연결되어 있다.
수실(110)의 상부에 가열관 유닛(120)이 마련된다.
가열관 유닛(120)은 복수의 가열관(121)으로 이루어진다.
각각의 가열관(121)은 하단이 수실(110)에 연통되면서 상하 방향으로 배치된다.
아울러 복수의 가열관(121)들은 서로 평행하게 마련된다.
또한 각각의 가열관(121)은 이웃하는 가열관(121)과 용접에 의하여 일체화된다.
또한 복수의 가열관(121)들은 평면도상 전체적으로 링 형태를 이루며, 아울러 평면도상 그 내부에 가열관(121)들에 의하여 닫힌 공간(122)이 형성된다.
즉 가열관 유닛(120)은 전체적으로 상부 방향으로 연장되는 관 형태를 이루게 된다.
가열관 유닛(120)의 상부에 증기실(130)이 마련된다.
증기실(130)은 복수의 가열관(121)들의 상단이 연통되도록 마련된다.
상기와 같은 증기실(130)의 형성을 위하여 하판(131), 외벽(132), 내벽(133), 상판(134)이 마련된다.
하판(131)은 수평 방향으로 마련되되 그 중앙에 통공(131a)이 형성되어 전체적으로 링 형태를 이루되 가열관(121)들과 결합하게 된다.
하판(131)의 외측 가장자리를 따라 외벽(132)이 상부로 마련되며, 아울러 하판(131)의 내측 가장자리를 따라 내벽(133)이 상부로 마련된다.
또한 외벽(132)과 내벽(133)을 덮을 수 있도록 그 상부에 상판(134)이 마련된다.
따라서 상판(134)에 의하여 덮이는 공간은 외벽(132)과 내벽(133) 사이의 공간과, 내벽(133) 내부의 공간으로 구분될 수 있으며, 이중 외벽(132)과 내벽(133) 사이의 공간이 증기실(130)로 이용된다.
아울러 내벽(133) 내부의 공간은 통공(131a)을 통하여 가열관 유닛(120)의 닫힌 공간(122)과 연통된다.
또한 상판(134)의 중앙부에는 내벽(133) 내부의 공간에 발생할 수 있는 압력의 과다 상승을 방지하기 위한 안전밸브(134a)가 마련된다.
또한 증기실(130)의 압력을 감지하기 위하여 압력 센서(135)가 마련된다.
한편 가열관 유닛(120)의 외측을 감싸면서 내화재(150)가 마련된다. 본 실시예의 경우 가열관 유닛(120)의 가열관(121)들은 서로 일체화되어 있으므로 내화재(150)는 가열관 유닛(120)을 내부 틀로 이용하면서 형성될 수 있다.
내화재(150)의 기능으론, 후술하는 고주파 유도가열용 코일(140)과 가열관(121)을 절연시키기 위한 기능을 하며, 가열관 유닛(120)의 외부로의 열전달을 차단하는 기능을 하며, 또한 고주파 유도가열용 코일(140)을 보호하는 기능을 하게 된다.
내화재(150)의 상하 방향을 따라 고주파 유도가열용 코일(140)이 마련된다. 고주파 유도가열용 코일(140)은 가열관 유닛(140)을 고주파 유도가열하기 위하여 마련된다.
본 실시예에서 고주파 유도가열용 코일(140)은 내화재(150)에 매립되는 형태가 된다. 이를 위하여 1차로 가열관 유닛(120)의 외측에 내화재(150)를 시공하고, 이후 고주파 유도가열용 코일(140)을 시공하고, 다시 그 외부에 내화재(150)를 시공하게 된다.
증기실(130)에는 생산된 증기를 배출하기 위한 증기 배출관(160)이 연결된다.
한편 증기 배출관(160)에는 증기 내의 수분을 분리하고 건증기만 외부로 배출하기 위하여 기액 분리기(161)가 마련된다. 기액 분리기(161)로는 사이클론식, 스크러버식, 건조스크린식, 배플식 등 다양한 종류가 응용될 수 있다.
아울러 증기 배출관(160)의 말단에는 개폐 밸브(162)가 마련되어 있다.
또한 수실(110)에는 물을 보충하기 위하여 물 보충관(170)이 연결되며, 물 보충관(170)에는 펌프(181) 및 물통(182) 등과 같은 물 고급수단(180)이 연결된다.
아울러 물 보충관(170)의 일부, 특히 수실(110)과 인접한 물 보충관(170)의 일부는 가열관(121)의 수위와 동일한 수위를 유지할수 있는 형태로 마련되며, 이를 수위 감지용 보충관(171)이라 칭한다.
수위 감지용 보충관(171)은 수실(110)로부터 상방향으로 연장되는 형태이므로, 수위 감지용 보충관(171)의 수위는 항상 가열관(121)의 수위와 일치하게 된다.
본 실시예는 수위 감지용 보충관(171)에 적어도 둘 이상의 수위 감지 센서가 서로 다른 높이에 마련된다.
가장 높은 높이에 마련되는 제1수위 감지 센서(172)가 물을 감지하는 경우 물의 공급을 중단하게 되며, 중간 높이에 마련되는 제2수위 감지 센서(173)가 물이 없음을 감지하게 되는 경우 물의 공급하도록 하며, 가장 낮은 높이에 마련되는 제3수위 감지 센서(174)가 물이 없음을 감지하게 되는 경우 긴급 상황으로 인식하여 본 보일러의 작동을 멈추게 된다.
또한 기액 분리기(161)에서 분리된 수분을 물 보충관(170)으로 회수하기 위하여 수분 회수관(190)이 마련되며, 수분 회수관(190)의 하단은 수위 감지용 보충관(171)에 연결된다.
한편 본 장치 전체는 그 외부가 보온재(200)에 의하여 덮이게 되어 작업자를 보호하고 열손실을 최소화하게 된다.
상기와 같은 본 실시예의 작용을 설명한다.
수실(110)에 물이 채워지며, 물은 수실(110)을 채운 후에도 공급되어 가열관(121)의 상하방향 중간부까지 채워진다.
아울러 가열관(121)의 수위는 제1수위 감지 센서(172) 및 제2수위 감지 센서(173) 사이에 위치하도록 물 공급수단(180)의 구동이 제어된다.
고주파 유도가열용 코일(140)에 의하여 가열관(121)들이 가열된다.
이때 가열관(121)들은 서로 일체화되어 그 내부에 닫힌 공간(122)이 형성되어 있으므로, 고주파 유도가열용 코일(140)에서 발생되는 자속 변화는 모두 가열관(121)에 집중되므로 그 효율이 매우 높다.
또한 고주파 유도가열용 코일(140)들에 의하여 가열되는 가열관(121)의 하부는 물을 끓이는 작용을 하며, 아울러 가열관(121)의 상부는 생성된 증기를 더욱 가열하게 되어 건증기화시킨다.
이와 같은 본 고안은 항상 가열관(121)의 상단부터 적어도 제1 수위 감지 센서(172)의 높이에 해당하는 만큼의 길이에 대하여 항상 증기를 건증기화시킬 수 있으므로, 생성되는 증기의 품질이 매우 우수하며 아울러 안정적이다. 특히 본 고안은 이와 같은 구조로 인하여 장치의 초기 작동시에도 우수한 품질의 증기를 생산할 수 있게 된다.
또한 본 고안은 가열관(121)의 내표면에서 발생하는 열은 물 또는 증기의 가열을 위하여 이용되며, 가열관 유닛(120)의 외표면에서 외측으로의 열손실은 내화재(150)에 의하여 차단되며, 가열관 유닛(120)의 외표면에서 내측으로 발생하는 열은 닫힌 공간(122) 및 내벽(133) 사이의 공간의 기체를 가열하게 되어 증기실(130)의 열손실을 최소화하게 된다.
전술한 본 고안의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 고안은 증기를 생산하기 위한 보일러로서 이용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 하부에 마련되는 수실 ;
    하단이 상기 수실에 연통되면서 상하 방향으로 배치되는 복수의 가열관이 서로 평행하게 마련된 것으로, 상기 가열관은 이웃하는 가열관과 용접에 의하여 일체화되며, 상기 복수의 가열관은 평면도상 전체적으로 링 형태를 이루어 그 내부에 상기 가열관들에 의하여 닫힌 공간이 형성되는 가열관 유닛 ;
    상기 가열관 유닛의 복수의 가열관들의 상단이 연통되도록 상기 가열관 유닛의 상부에 마련되는 증기실 ;
    상기 가열관 유닛의 외측을 감싸면서 마련되는 내화재 ;
    상기 가열관 유닛의 가열관을 고주파 유도가열하기 위하여 상기 내화재의 상하 방향을 따라 나선상으로 권회되는 고주파 유도가열용 코일 ;
    상기 증기실에 연결되는 증기 배출관 ;
    상기 증기 배출관에 마련되는 기액 분리기 ;
    상기 수실에 연결되는 물 보충관 ;
    상기 기액분리기에서 분리된 수분을 상기 물 보충관으로 회수하기 위하여 마련되는 수분 회수관 ;
    상기 물 보충관에 연결되는 물 공급수단 ;
    을 포함하여 이루어지며,
    상기 증기실을 형성하기 위하여, 중앙에 통공이 형성되어 링 형태를 이루되 상기 가열관들과 결합되는 하판과, 상기 하판의 외측 가장자리를 따라 상부로 마련되는 외벽과, 상기 하판의 내측 가장자리를 따라 상부로 마련되는 내벽과, 상기 내벽 내부의 공간 및 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간 모두를 덮을 수 있도록 상기 내벽과 상기 외벽에 결합되는 상판이 마련되며 ;
    상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간이 상기 증기실로 이용되며 ;
    상기 내벽 내부의 공간은 상기 통공을 통하여 상기 가열관 유닛의 내부 공간과 연통되며 ;
    상기 상판의 중앙부에 상기 내벽 내부의 공간의 압력의 과다 상승을 방지하기 위한 안전밸브가 마련되는 것 ;
    을 특징으로 하는 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 보충관의 일부는 상기 가열관의 수위와 동일한 수위를 유지할 수 있는 수위 감지용 보충관이며,
    상기 수위 감지용 보충관에 적어도 둘 이상의 수위 감지 센서가 서로 다른 높이에 마련되며,
    상기 기액분리기에서 분리되는 수분은 상기 수위 감지용 보충관으로 회수되는 것
    을 특징으로 하는 증기 생산용 고주파 유도가열 보일러.
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