전기 가열기 {Electrical Heater}
도 1은 통상적인 온수순환매트의 구성을 예시한 개략도이고, 도 2는 종래기술에 따른 온수순환매트용 온수공급장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 종래기술에 따른 온수공급장치의 요부인 가열기의 내부 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기 가열기의 히터 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기 가열기의 부분 절개 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이다. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 10 : 순환온수관 11 : 방열온수관 101 : 케이스 103 : 보급수조 107 : 조작패널 120 : 가열기 121 : 온수조 129 : 격벽 130 : 펌프 131 : 열교환기 200 : 전기 가열기 210 : 히터 211 : 원형홈 212 : 히터커버 213 : 방열핀 214 : 전열선 216 : 단자 218 : 충진재 220 : 나선유로 222 : 입수구 224 : 출수구 226 : 커버 228 : 나선봉 230 : 공간부 300 : 전기 가열기 328 : 나선핀 440 : 핀
본 발명은 전기 가열기에 관한 것으로, 상세하게는 온수순환매트 및 소형 난방 장치에 온수를 공급하는 온수 공급 장치에 온수를 가열하는 전기 가열기에 관한 것으로, 가열기 내부에서 히터의 열이 신속하고 균일하게 전달되도록 하여 일 실시예인 온수순환매트의 사용감과 편의성을 높일 수 있는 온수순환매트에 적용하기 용이한 전기 가열기를 제공하는 것에 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부에 전열선을 가지고 있 는 전기 발열체의 외부에 나선 형상의 유로를 형성하여 열전달 매체에 효율적으로 열을 전달할 수 있도록 하고, 부분적으로 열전달이 이루어지지 않도록 구성을 제공하여 온도가 상승 하면서 열전달 매체가 끓어오르는 온도를 상승시키도록 구성하는 것이다. 간단한 난방용구로서 또는 치료 및 건강관리 용품으로 온수순환매트가 널리 사용되고 있다. 온수를 사용하여 난방을 하는 방식은 전기장판을 사용하여 난방을 행하는 목적과 동일한 것이나, 통상적으로 사용되는 전기장판은 장판의 내부에 전기 히터선을 깔고 히터선에 전기를 가하여 난방을 하는 구성인 것으로, 이러한 구성의 전기장판은 많은 전자파를 발산하는 것이기 때문에 부수적으로 전자파를 차단하기 위하여 금속판을 내부에 삽입하여 전자파를 차단하려는 노력을 해왔다. 그러나 임의 적으로 차폐된 전자파를 근본적으로 막을 수는 없는 것이기 때문에 근본적으로 전자파를 발생시키지 않는 구성이 필요하게 되었다. 전자파를 발생시키지 않는 구성으로 채택된 것이 매트에 온수 관을 삽입하여 구성하고 온수를 그 관내부로 통하게 하여 열을 전달하는 방식인 것이다. 종래의 기술로 사용되던 온수순환매트는 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 내부에 방열온수관(11)이 소정 형태로 배관된 매트(13) 및 순환온수관(10)을 통해 상기 방열온수관(11)에 연결 설치된 온수공급장치(15)로 이루어지고, 상기 온수공급장치(15)는 순환온수관(10)을 통해 유입된 물을 가열하는 가열기(18)와 이 가열기(18)의 전단 또는 후단에 설치된 펌프(17)로 이루어져, 가열기(18)에 의해 가열된 온수를 방열온수관(11)으로 공급하여 사용자의 선택에 따라 소정 온도로 매 트(13)를 가열하는 구조를 갖는다. 상기한 가열기(18)는 순환온수관(10)을 통해 유입된 방열온수관(11)의 물을 수용 및 가열하고, 필요에 따라 재공급할 수 있도록 온수조의 내부에 히터가 설치된 구조로 이루어지는데, 종래의 가열기(18)는 히터에 의해 가열된 물이 자연대류에 의해 서로 혼합될 뿐 열전달이 효과적으로 이루어지지 못하는 단순한 구조로 이루어졌기 때문에, 유입된 물이 가열기의 입수구와 출수구 또는 히터의 위치에 따라 일부는 히터의 열을 많이 받아 고온으로 가열되고 다른 부분은 상대적으로 불충분하게 가열된 상태로 매트(13)의 방열온수관(11)에 재공급된다. 이에 따라, 방열온수관(11)을 통해 이동되는 온수의 온도가 일정하지 못할 뿐만 아니라 부분적으로 히터로부터 온수가 가열되기 때문에 높은 온도의 히터 표면에 접하는 열전달 매체가 끓어오르는 것을 방지 할 수 없는 구성이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술의 온수공급장치는 판형의 하부케이스(101b) 및 이 하부케이스(101b)의 상부에 결합되어 내부에 설치공간을 형성하는 상부케이스(101a)로 이루어진 케이스(101)와, 이 케이스(101)의 내부에 장착되며 매트의 방열온수관으로 연결되는 순환온수관(10)에 순차적으로 연결된 가열기(120) 및 펌프(130)로 이루어진다. 상기 상부케이스(101a)의 일면에는 작동 및 설정 버튼, 디스플레이 등이 구비된 조작패널(107)이 설치되고, 이 조작패널(107)의 내측에 입력된 설정치에 따라 상기 가열기(120)와 펌프(130)의 전원공급, 디스플레이의 작동 등을 제어하는 제어부가 구비된다. 또한, 상부케이스(101a)의 상부에는 보급수조(103)가 구비되고, 이 보급수조(103) 상부에 덮개(105)가 착탈 가능하게 결합된다. 도 3은 종래기술의 요부인 가열기(120)의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 이를 함께 참조하여 설명하면, 상기 가열기(120)는 양측에 입수구(123) 및 출수구(124)가 형성되고 상부에 유입구(125) 및 배출구(126)가 형성된 온수조(121)와, 이 온수조(121)의 내측에 수직 방향으로 세워 설치되어 상기 제어부를 통한 전원공급에 따라 발열하는 히터(145)와, 나선형 관체로 이루어져 상기 히터(145)의 주위를 하향하면서 선회하는 경로를 형성하는 열교환기(131)로 이루어진다. 상기 온수조(121)의 입수구(123)와 출수구(124)는 순환온수관(10)을 통해 매트의 방열온수관에 연결되는데, 도시된 실시예에서는 상기 펌프(130)가 가열기(120)의 후단에 설치되어 입수구(123)는 직접 순환온수관(10)에 연결되고, 출수구(124)는 연결관(141) 및 펌프(130)를 통해 순환온수관(10)에 연결된다. 또한, 온수조(121)의 내부에는 내부공간을 일부만 연통되는 복수의 공간으로 구획하는, 예를 들어 도시된 실시예에서와 같이 상부에 좁은 통로(190)가 형성된 두 개의 공간으로 구획하는 격벽(129)이 형성되고, 상기 온수조(121)의 상부에는 상기 보급수조(103)와 연통되는 유입구(125) 및 배출구(126)가 형성되고, 이 유입구(125)와 배출구(126)에는 각각 서로 반대되는 방향으로 첵크밸브(127, 128)가 설치되어 온수조(121)와 보급수조(103)의 압력차에 따라 양측으로 물이 이동될 수 있도록 구성된다. 상기 열교환기(131)는 가급적 열전도성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 그 상부의 입구(132)는 온수조(121)의 입수구(123)에 연결되고, 그 하부의 출구(133)는 온수조(121)의 내부공간으로 연통되도록 설치된다. 상기와 같이 구성된 종래기술의 온수공급장치는 매트에 방열온수관 및 그에 연결된 순환온수관(10)의 물을 상기 펌프(130)에 의해 순환되도록 하고, 순환되는 물을 상기 가열기(120)를 통해 가열하여 재공급하는데, 상기 열교환기(131)를 통해 가열기(120) 내부로 물이 유입되므로, 유입되는 물이 온수조(121) 내부의 물에 의해 예열되어 새로 유입된 물과 저장된 물의 온도 편차가 감소된다. 특히, 유입된 물이 상대적으로 열 공급이 많은 히터(145) 주변을 나선형 경로를 따라 이동하면서 열교환이 이루어지므로, 유입되는 물은 보다 많은 열을 미리 흡수할 수 있고, 히터(145) 주변의 물은 온도 상승이 감소되어 온수조(121) 내부의 위치에 따른 온도 편차가 일차적으로 감소될 수 있다. 또한, 상기 열교환기(131)를 통해 유입된 물이 온수조(121) 내측으로 토출되면서 회전을 일으키게 되므로, 온수조(121) 내부에서 혼합이 활발하게 이루어져 온수조(121) 내부의 온수 온도가 균일하게 되며, 격벽(129)에 의해 열교환기(131)의 출구(133)와 먼 위치에 통로(190)가 형성되므로, 온수조(121)를 통과하는 물의 이송경로가 길어지는 동시에 복잡하게 되고, 이에 따라, 물의 혼합이 더욱 촉진되어 온수의 온도가 균일해지게 된다는 구성을 제시하고 있다. 그러나 도3에 나타난 구성을 사용하여도 단순히 히터를 온수조(121)안에 넣어 가열하는 것보다 끓는 현상이 발생하는 온도가 어느 정도의 온도를 상승시키는 작용을 하게 된다. 열전달매체인 물이 히터의 표면과 접하는 부분이 한정적이므로 부분적으로 히터로부터 온수가 가열되기 때문에 높은 온도의 히터 표면에 접하는 열전달 매체가 끓어오르는 것을 방지 할 수 없는 구성이다. 이러한 끓어오름으로 인하여 소음이 온수 보일러 내부에서 발생하게 되므로, 이 소음은 수면에 지대한 영향을 미칠 정도가 되기 때문에, 소음의 원인이 되는 사항을 제거할 필요성이 절실하였다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 가열기에 관한 것으로, 상세하게는 온수순환매트 및 소형 난방 장치에 온수를 공급하는 온수 공급 장치에 온수를 가열하는 히터에 관한 것으로, 가열기 내부에서 히터의 열이 신속하고 균일하게 전달되도록 하여 일 실시예인 온수순환매트의 사용감과 편의성을 높일 수 있는 온수순환매트에 적용하기 용이한 전기 가열기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 내부에 전열선을 가지고 있는 전기 발열체의 외부에 나선 형상의 유로를 형성하여 열전달 매체에 효율적으로 열을 전달할 수 있도록 하고, 부분적으로 열전달이 이루어지지 않도록 구성을 제공하여 온도가 상승 하면서 열전달 매체가 끓어오르는 온도를 상승시키도록 구성하는 것이다. 보다 상세하게는, 온수순환매트 및 소형 난방 장치에 온수를 공급하는 온수 공급 장치에 열전달매체를 가열하는 전기 가열기에 있어서, 열전달매체가 채워진 온수조(121) 내부에 히터커버(212)가 씌워져 설치된 히터(210)와, 히터(210)의 외부에 금속으로 형성되고 일정간격이 유지되도록 씌워진 커버(226)와, 커버(226)의 상부 일측에 형성되어 열전달 매체가 펌프의 압력으로 열을 전달하고 순환되어 돌아오는 입수구(222)와, 입수구(222)로부터 유입된 열전달 매체가 통과하는 공간부(230)와, 히터(210)와 커버(226)가 형성하는 틈으로 이동하며, 히터(210) 표면에서 열을 전달받은 열전달 매체가 빠져나가는 커버(226)의 하방향에 형성된 출수구(224)가 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)의 외주면에 나선으로 형성된 나선봉(228)이 구비되고, 나선봉(228)의 외주에 접하여 씌워지는 커버(226)와, 나선봉(228)사이 간격과 히터(210) 외부 표면과 커버(226) 내부 표면이 형성되는 나선유로(220)가 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)와 커버(226)에 접하는 나선봉(228)의 접촉 정도를 보다 높이도록 커버(226)의 외부에서 압착한 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)와 커버(226)에 접하는 나선봉(228)의 접촉 정도를 보다 높이도록 히터(210)와 커버(226)를 나선봉(228)의 내, 외주면에 압입하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)의 외주면에 나선으로 형성된 나선핀(328)이 구비되고, 나선봉(228)의 외주에 접하여 씌워지는 커버(226)와, 나선봉(228)사이 간격과 히터(210) 외부 표면과 커버(226) 내부 표면이 형성되는 나선유로(220)가 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)와 커버(226)를 접하는 나선핀(328)의 접촉 정도를 보다 높이도록 커버(226)의 외부에서 압착한 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)와 커버(226)를 접하는 나선핀(328)의 접촉 정도를 보다 높이도록 히터(210)와 커버(226)를 나선핀(328)의 내, 외주면에 압입하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 히터(210)와 커버(226)를 접하는 나선핀(328)의 접촉 정도를 보다 높이도록 히터커버(212)를 가공하여 나선핀(328)을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 커버(226)의 내주면에 나선핀(328)과 대응되는 얕은 깊이의 암나선을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 나선핀(328)이 접촉면적을 넓히도록 다수개 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 커버(226)의 외주면에 열전달 효율을 높이도록 다수개의 핀(440)이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 가열기에 관한 것이다. 또한 온수순환매트 및 소형 난방 장치에 온수를 공급하는 온수 공급 장치에 열전달매체를 가열하는 전기 가열기에 있어서, 열전달매체가 채워진 온수조(121) 내부에 설치된 히터(210)와, 히터(210)의 내부에 통전으로 발열하는 전열선(214)과, 전열선(214)에서 발열하는 열을 전달하고, 전기적 절연을 하기위한 고체 입자상의 충진재(218)와, 충진재(214)의 외부에 히터(210)의 내부 구성을 보호하는 히터커버(212)와, 히터커버(212) 외부로 전기를 공급하기 위하여 돌출된 한 쌍의 단자(216)로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 히터커버(212)의 하단부로, 온수조(121)와 결합되는 부분에 열이 전달되는 것을 억제하기 위하여 원형홈(211)을 형성한 것을 특징으로 하며, 상기 히터커버(212)의 두께가 열전달을 원활하게 전달하여 부분적인 끓음을 방지하도록 1 내지 10mm의 두께인 금속으로 형성된 것을 특징으로 하고, 상기 히터커버(212)의 하단부로, 온수조(121)와 결합되는 부분에 열이 전달되는 것을 억제하기 위하여 방열핀(213)을 형성한 것을 특징으로 하는 전기 가열기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보여주는 첨부도면의 도 1은 통상적인 온수순환매트의 구성을 예시한 개략도이고, 도 2는 종래기술에 따른 온수순환매트용 온수공급장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 종래기술에 따른 온수공급장치의 요부인 가열기의 내부 구성을 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기 가열기의 히터 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기 가열기의 부분 절개 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도이다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 각각의 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도3은 통상적인 온수순환매트의 구성 및 종래기술에 따른 온수순환매트용 온수공급장치인 것으로, 상기 발명의 기술 분야에서 이미 설명하였다. 도 4는 본 발명에 따른 전기 가열기의 히터 단면도를 나타내는 것으로, 히터커버(212)의 구성을 두텁게 형성하여 끓음 현상을 줄이기 위한 것이다. 도3에 표기된 온수조(121) 안에서 일어나는 열전달은 매우 복잡한 현상을 나타낸다. 소음이 적은 온수 보일러를 제공하기 위하여 끓음 현상을 방지하며, 보다 효율적인 열전달을 할 수 있어야 하고, 또한 보다 많은 열을 온수에 전달하여야 온수순환매트를 짧은 시간에 풍부한 열을 전달 할 수 있기 때문이다. 보다 많은 열을 온수에 전달하기 위하여 통상적으로 히터의 전기 소비 용량을 증가시키지만, 히터의 용량을 증가시키는 것은 끓음 현상을 증가시키게 된다. 히터의 용량을 증가시키며 끓은 현상을 방지하기 위하여 필요한 것은 히터로부터 많은 열을 빼앗아 열전달매체로 그 열량이 원활히 전달되어야 한다. 통상적으로 사용되는 냉온수기나 비데에서 물이 끓는 소리가 들리는 것은 많은 열을 좁은 표면적을 가진 히터로 가열하려고 하기 때문에 열을 전달 받는 열전 달 매체가 히터의 표면에 접하는 양이 작아 높은 온도로 가열될 수밖에 없는 구성이기 때문이다. 히터(145)가 배치된 온수조(121)에서 발생되는 끓음 현상은 온수조(121) 내의 온수 용량에 따라 다소 차이는 있으나, 내부의 대략 온수가 섭씨 60도씨 정도에 도달하였을 때 발생하며, 통상적으로 사용되는 냉온수기나 비데에서 급탕으로 형성될 때는 온수가 섭씨 60도씨 정도 보다 낮은 온도에서부터 끓음 현상이 발생하게 된다. 끓음 현상은 우리의 일상생활에서 볼 수 있는 것으로, 얇은 냄비에 물을 끓일 때 끓는 온도에 도달하지 않아도 부분적으로 끓어 냄비 바닥에서부터 기포가 형성되는 것을 볼 수 있고, 바닥이 두터운 것은 상대적으로 넓은 면적에서 끓어오르는 것을 알 수 있다. 냄비에 끓일 때는 전체의 평균온도가 낮아도 스토브의 불꽃이 닿는 부분에 얇기 때문에 부분적으로 가열되고 그 부분에 접하는 물이 끓는 온도에 근접하기 때문이며, 바닥이 두터운 그릇은 바닥에 전달된 열이 넓은 면적에 걸쳐 전달이 되므로 상대적으로 넓게 물이 가열되어 평균온도가 냄비 보다는 높은 상태에서 기포를 볼 수 있게 된다. 이는 냄비보다 바닥이 두꺼운 그릇이 부분적으로 가해지는 열을 골고루 분산시키고 켜 상대적으로 넓은 면적으로 열매체에 열을 전달해 줄 수 있기 때문이다. 도 4의 전기 가열기의 히터 단면도는 통상의 히터 단면도에 히터커버(212)의 두께가 두꺼운 것을 보여주는 것으로, 히터커버(212)의 두께가 두꺼울수록 열을 골 고루 전달 할 수 있다. 히터(21)는 내부에 전기 통전에 의하여 열을 발생시키는 전열선(214)과, 전열성에서 발생하는 열을 히터커버(212)에 전달하고 전기 절연을 위하여 채워지는 충진재(218)가 구비되어 있고, 히터커버(212)를 통하여 외부에서 내부로 전기를 공급하는 한 쌍의 단자(216)가 구비되어 있다. 충진재(218)는 입자형상으로 입자가 서로 접하여 있는 것은 열전달을 원활히 하고 떨어져 공간이 형성된 것은 열전달이 거의 이루어지지 않는 것이어서 히터커버(212)의 외부 표면에 전달되는 열은 부분적으로 표면에 열 전달성이 높은 부분으로 열이 흐르게 되어 냄비의 현상과 같이 부분적인 끓음이 발생할 수밖에 없는 구성이므로, 불균일한 표면 열전달을 균질하도록 하기위하여 표면의 두께를 증가시키는 것이다. 통상적으로 사용되는 두께는 1mm 정도로 히터(210)의 내부 구성을 보호하는 정도로 되어있고, 본원은 보다 원활한 열전달을 위하여 1 ~ 10mm 로 두께를 한정하였다. 두께가 무한정 두꺼워지는 것은 불필요한 것으로 주어진 전열선(214)의 용량과 충진재(218)의 상황에 따라 불균일하게 표면에 전달되는 열을 균일한 분포로 열전달매체와 접할 수 있는 정도의 두께이면 충분한 것이다. 필요 이상으로 두께를 증가시키면 열을 함유하고 있는 용량만 증가시키게 되므로, 비데의 경우 급탕으로 가열하고 난 뒤에 물의 흐름이 정지하게 될 때에 남아 있는 물을 끓도록 하는 작용을 하게 되며, 또한 온수조(121) 하부에 히터(210)가 결합된 부위의 온도를 상승시켜 케이스를 녹이는 결과를 가져오게 된다. 히터커버(212)의 하단 부분인, 단자(216) 부위는 케이스에 접하여 끼워지는 구성으로 하단부는 안전을 위하여 전열선(214)이 배치가 되어 있지 않은 구성으로, 히터커버(212)의 상단부인 전열선(214)이 설치된 부분의 두께는 두껍게 하고 하단부는 상대적으로 얇게 형성하거나, 히터커버(212)의 하단부에 상단부에서 전달되는 열량을 적게 전달하기 위하여 히터커버(212)의 외부 둘레에 원형홈(211)을 형성하여 열이 전달되는 두께를 줄이거나, 하단부에 열전달이 원활한 방열핀(213)을 형성하여 열전달이 상대적으로 하단부에 적게 되도록 구성하는 것은 또 다른 실시예에 해당하는 것이다. 도 5는 본 발명에 따른 전기 가열기(200)의 부분 절개 사시도를 나타내는 것으로, 전기 가열기(200)는 중앙에는 도 4에서 설명한 히터(210)의 구성과, 히터(210)의 외부 주위 표면에 접하여 나선형 형태로 감겨 있는 나선봉(228)과, 나선봉(228)의 외주에 접하여 씌워지는 커버(226)와, 나선봉(228)사이 간격과 히터(210) 외부 표면과 커버(226) 내부 표면이 형성하는 연속된 나선유로(220)와, 커버(226) 상부 측면에 열전달매체가 유입하는 입수구(222)가 형성되고, 하부에는 개구된 출수구(224)로 구성된 것을 보여주는 도면이다. 나선봉(228)은 히터(210)의 외부 주위 표면에 접하여 나선형 형태로 감겨 있는 것으로 히터(210)와 열전달매체와 연속된 나선유로(220)를 통하여 보다 오래 접하도록 하여 히터(210)로부터 열전달 량을 증가시키기 위함이며, 히터(210) 표면에 접한 나선봉(228)을 통하여 직접적으로 열을 전달 받아 나선봉(228)에 접한 커버(226)에 직접적으로 열을 전달하여 보다 넓은 면적을 통하여 열매체에 열을 전 달하기 위한 것이다. 나선봉(228)의 굵기는 필요한 유량과 히터의 직경에 따라 변화 될 수 있으며, 필요한 나선유로(220)의 단면적에 따라 정하여 진다. 나선유로(220)는 나선봉(228)의 외주에 접하여 씌워지는 커버(226)와, 나선봉(228)사이 간격과 히터(210) 외부 표면과 커버(226) 내부 표면이 형성되는 것으로, 열전달 매체가 히터의 외부 표면을 빠르게 움직이며, 많은 양이 접할수록 히터로부터 전달되는 열량이 증가되어 집중적, 또는 국부적인 열전달이 이루어져 끓는 현상을 막을 수 있다. 열전달 매체의 흐름은 입수구(222)를 통하여 데워진 열량을 전달하여주는 난방 역할을 마치고 냉각되어 돌아오는 환수가 돌아와 히터(210)의 상부인 공간부(230)에 도달하고 하방, 나선형으로 형성된 연속된 나선유로(220)를 통하여 이동하고, 히터(210)로부터 열을 전달 받아 출수구(224)를 통하여 나선 방향으로 회전하며 배출되고 통로(190)에 잔류하는 온수와 균일하게 혼합되어 균일한 온도가 형성된다. 이렇게 데워진 온수는 펌프를 통하여 재차 난방 순환하게 된다. 나선봉(228)과 접하는 히터(210)와 커버(226)의 접촉 정도를 보다 높이도록 커버(226)의 외부에서 압착을 행할 수 있다. 열전달율은 열매체를 통하는 것보다 금속이 접촉되어 금속간의 열전달 효율이 보다 높기 때문이다. 또한 다른 실시예로서 나선봉(228)이 결여된 구성도 히터(210)의 표면에 빠른 유로가 입수구(222)로부터 출수구(224) 까지 형성이 되므로, 종래의 기술 보다 효율적인 열전달을 이룰 수 있는 구성으로, 높은 온도(끓는 온도 근처, 약 섭씨 80도)까지 온도를 상승시킬 필요가 없는 경우에 간단하게 사용될 수 있는 구성이다. 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도를 나타내는 것으로, 도 5와의 차이점은 나선봉(228)으로 형성된 것 대신에 두께를 가지는 나선핀(328)으로 형성되었다는 점이다. 두께를 가지는 나선핀(328)은 두께를 가지고 있으므로, 나선핀(328)과 접하는 히터(210)와 커버(226)의 접촉 정도를 보다 높일 수 있기 때문에 열전달 효율이 높아지기 때문이다. 나선핀(328)은 히터(210)를 압입하여 끼울 수 있으며, 보다 높은 열전달율을 위하여 용접하여 접합할 수 있고, 또한 히터커버(212)를 두텁게 형성하여 절삭 가공을 하여 형성 하거나, 이와 대응되도록 나선핀(328) 높이보다 깊이가 낮아 나선유로(220)의 공간을 확보 할 수 있도록 암나사형상으로 커버(226)의 내부에 형성 할 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예로 전기 가열기의 부분 절개 사시도를 나타내는 것으로, 도 6과의 차이점은 나선핀(328)이 다수개 형성되어 다수개의 나선핀(328)에 의하여 금속간의 접촉 열전달 효율을 증가시킨 것이며, 또한 커버(226)의 외부에 핀을 형성하여 히터(210)로부터 많은 열량을 열매체로 전달하여 끓는 현상을 효율적으로 방지하는 구성이다. 이러한 실시예들로 인하여 히터(210)의 용량을 증가시키고, 열매체의 온도가 섭씨 80도에 도달하여도 국부적인 끓음 현상을 효과적으로 방지 할 수 있는 것이다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 온수를 실시예로 설명하였으나, 모든 열전달 유체에 적용이 가능한 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 전기 가열기는 전기 발열체를 감싸는 금속의 두께를 두껍게 하고, 열전달 매체가 접하는 길이를 늘려 주어, 열전달 매체가 부분적인 온도 상승으로 인한 끓음 현상을 방지하여 소음이 적고 조용한 전기 가열기를 제공할 수 있다. |
