진공 히터를 이용한 전기보일러{ELECTRIC BOILER}
본 고안은 진공 히터를 이용한 전기보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온에서 기화되는 저온기화 화합물을 전기히터로 가열함과 아울러 기화된 고온의 화합물의 온도로 수온을 상승시킴으로써 물이 전기히터에 직접 닿지 않아 전기히터의 수명을 용이하게 연장하고 수온을 신속하고도 용이하게 상승시킬 수 있도록 하는 진공 히터를 이용한 전기보일러에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 냉수를 가열하여 온수와 난방수로 가변하게 되며, 난방수가 실내를 순환하면서 실내를 가열하게 되고, 온수가 사용자의 식기 세척이나 목용 등에 사용되는 바, 가스 또는 석유 중의 어느 하나의 연소열로 물을 가열하는 보일러와, 전기히터를 이용하여 물을 가열하는 전기보일러로 대별된다. 상기와 같이 가스 또는 석유 중의 어느 하나의 연소열로 물을 가열하는 보일러는 버너, 연통 등이 구비되어야 하므로 그 구조가 복잡하여 최근에는 전기보일러를 많이 사용하게 된다. 즉 종래의 전기보일러는 물을 내장하는 본체의 내부에 다수의 전기히터를 삽입한 구조이며, 상기 전기히터에 전기를 인가하면 전기히터에서 열이 발생하여 본 체 내부의 물을 가열하게 되는 구조를 이루고 있다. 그러나 상기와 같은 전기보일러는 전기히터가 물에 직접 접촉하기 때문에, 전기히터가 고온을 발생할 때에 물과 접촉하면서 쉽게 부식할 수 있어 전기히터의 수명이 매우 단축되며, 전기히터의 표면에 스케일 등이 부착되어 전기히터의 효율을 떨어뜨린다는 단점이 있다. 그래서 종래에는 다른 예로서 전기히터에 의하여 가열되는 열매체를 열교환기에 투입하고, 상기 열교환기로 본체 내부의 물을 가열하는 구조의 기술이 개발되었다. 이러한 보일러는 전기히터가 물과 직접 접촉하지 않고 열매체와 접촉하기 때문에 전기히터의 수명을 연장할 수 있는 것이다. 그러나 상기와 같이 전기히터로 가열되는 열매체를 150℃이상의 온도로 승온시키기 어려울 뿐만 아니라 전기히터에 의하여 신속하게 가열되지 않아 본체 내부의 물을 신속하게 가열하기 어려워서 전기히터로 물을 직접 가열시키는 것보다 효율성이 떨어진다는 단점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 저온에서 기화되는 저온기화 화합물을 전기히터로 고온으로 신속하게 가열함과 아울러 기화된 고온의 화합물의 온도로 수온을 상승시킴으로써, 물이 전기히터에 직접 닿지 않아 전기히터의 수명을 용이하게 연장하고, 수온을 신속하고도 용이하게 상승시킬 수 있는 진공 히터를 이용한 전기보일러를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 물을 가열하는 것으로 이루어지는 전기보일러에 있어서, 물을 유입하는 유입구와 물을 유출하는 유출구를 구비한 본체, 상기 본체에 삽입되어 전기의 인가로 인하여 본체 내부의 물을 가열하는 가열수단으로 이루어지며, 상기 가열수단은 전기의 인가로 열을 발생하는 전기히터가 가열부재의 내부에 삽입 밀봉되되, 상기 가열부재와 히터 사이의 공기를 완전히 제거한 뒤, 저온에서 기화되는 저온기화 화합물 10% ~ 30%를 가열부재의 내부면와 히터의 외부면 사이의 공간 부피비로 가열부재에 내장하는 것으로 이루어지는 진공 히터를 이용한 전기보일러를 제공한다. 또한 본 고안은 상기와 같은 가열부재의 외부면과 본체의 내부면에 세라믹을 주원료로 하는 페인트를 코팅 또는 도포하는 것을 포함하여 이루어지는 진공 히터를 이용한 전기보일러를 제공한다.
상기와 같이 이루어지는 본 고안에 의한 진공 히터를 이용한 전기보일러는 고온으로 신속하게 가열되는 화합물에 의해 발열되는 가열부재로 본체 내부의 물을 가열하기 때문에, 가열부재에 내장된 전기히터가 물과 직접 접촉하지 않아 전기히터의 수명을 용이하게 연장하고, 전기히터에서 발생되는 열이 신속하게 화합물로 전달됨과 동시에 고온의 화합물의 열로 본체 내부의 물을 신속하게 가열할 수 있어 본체 내부의 물을 용이하게 가열할 수 있다는 이점이 있다. 또한 본 고안은 가열부재의 외부면과 본체의 내부면에 세라믹을 주원료로 하는 세라믹 페인트로 도포하여 본체의 내부로 유입되는 해수 등과 같은 물에 쉽게 부식되지 않아 내산성과 내구성을 용이하게 향상할 수 있다는 이점이 더 있다.
이하 본 고안에 의한 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 고안에 의한 진공 히터를 이용한 전기보일러를 나타내는 도면으로서, 상기 전기보일러는 본체(1)의 유입구(1a)를 통하여 물이 유입되고, 본체(1) 내부의 물이 가열수단에 의해 가열되어 본체(1)의 유출구(1b)를 통하여 물이 배출되는 바, 본체(1)에 내장된 저온의 물을 가열하여 난방수 또는 온수로 사용하게 한다. 상기 가열수단은 다수개로 구성되어 상기 본체(1)에 삽입 설치되고, 전기가 인가되면 발열하여 본체(1) 내부의 물을 가열하게 된다. 즉 상기 가열수단은 전기의 인가로 열을 발생하는 전기히터(2)가 가열부재(3)의 내부에 삽입 밀봉되는 구조이다. 그리고 상기 전기히터(2)를 상기 가열부재(3)에 삽입할 때, 상기 가열부재(3)와 히터(2) 사이의 공기를 완전히 제거한 뒤, 저온에서 기화되는 저온기화 화합물(4) 10% ~ 30%를, 가열부재(3)의 내부면와 히터(2)의 외부면 사이의 공간 부피비로 가열부재(3)에 내장하게 된다. 여기서 상기 저온기화 화합물(4)는 저온의 끓는 점을 구비한 화합물로서, 영화메틸렌을 사용함이 바람직하며, 상기 화합물(4)를 가열부재(3)에 30%보다 많이 양을 내장하면 가열부재(3) 내부에서 완전히 기화되지 못하여 전기히터(2)로 신속하게 고온으로 상승시키지 못하며, 상기 화합물(4)를 가열부재(3)에 10%보다 작은 양을 내장하면 고온의 기체로 신속하게 가변되나 본체(1) 내부의 물을 가열하기 위한 발열량이 충분하지 못하게 된다. 한편 해수를 그대로 가열하여 목욕탕의 물로 사용하기 위해서는 내산성과 내구성을 갖추어여 하므로, 본 고안에서는 상기 가열부재(3)의 외부면과 본체(1)의 내부면에 세라믹을 주원료로 하는 페인트를 코팅 또는 도포하는 것을 포함한다. 물론 상기 세라믹을 주원료로 하는 페인트는 공지된 기술을 그대로 사용하게 되는 바, 이는 통상적으로 세라믹페인트로 불리며, 600℃의 내열온도를 구비한 것이다. 참고로 염화메틸렌는 분자식 CHCl. 메탄의 수소원자 2개를 염소원자로 치환한 화합물로서 디클로로메탄이라고도 하며, 분자량 84.93, 녹는점 －96.8℃, 끓는 점 39.95℃, 비중 =1.3255을 갖춘 무색의 액체이며, 이의 증기가 불연성이며, 아세트산셀룰로오스용제·탈(脫)그리스제·의류세척제·냉매 등으로 사용된다. 물론 본 고안에서는 도면과 같은 단순한 전기보일러를 나타내고 있으나, 도시하지 않았지만 공지의 기술과 같이 본체(1) 내부의 온도를 조절하기 위한 제어장치, 안전성을 위한 안전 장치, 본체(1) 내부에 물을 공급 또는 배출하기 위한 펌핑 장치 등이 구비될 수 있으며, 상기 가열부재(3)의 외부면에 다수의 핀(미도시)을 부착하여 본체(1) 내부의 물을 가열하는 속도를 증대할 수 있음은 자명한 사실이다. 이와 같이 이루어지는 본 고안에 의한 진공 히터를 이용한 전기보일러는 다음과 같이 작용한다. 본체(1)의 내부에 물을 공급한 뒤, 전기히터(2)에 전기를 공급하면 전기히터(2)에서 발열되며, 상기 전기히터(2)의 열로 인하여 가열부재(3)의 내부의 화합물(4)가 도 2의 상태에서 도 3의 상태로 신속하게 기화된다. 그러면 기화된 화합물(4)이 신속하게 고온 즉 300℃이상으로 상승하면서 가열부재(3) 내부를 꽉 채우게 되며, 이에 따라 가열부재(3)의 온도가 기체 화합물(3)의 온도와 같이 신속하게 상승한다. 상기와 같이 고온으로 상승된 가열부재(3)는 전기히터(2)의 표면적보다 넓은 표면적으로 구비되어 있으므로, 본체(1) 내부의 물을 신속하게 가열하게 되는 것이며, 이에 따라 전기히터(2)에서 발열되는 열이 본체(1) 내부의 물로 신속하게 전달되는 것이다. 따라서 전기히터(2)가 본체(1) 내의 물과 직접 닿지 않아도 본체(1) 내의 물을 신속하게 가열하게 된다. 한편 세라믹 페인트로 가열부재(3)과 본체(1)를 코팅 또는 포도하게 되면, 고온에서도 세라믹 페인트의 내식성이 유지될 수 있어 해수 등을 그대로 가열하더라도 본체(1)와 가열부재(3)의 부식을 방지할 수 있어 간편한 장비로서 해수 등을 가열하여 목욕물 등의 용도로 쉽게 사용하게 한다. 이렇게 본 고안에 의한 진공 히터를 이용한 전기보일러는 본체 내부의 물을 전기히터가 직접 닿지 않고도 신속하게 가열할 수 있어 열손실을 줄일 수 있어 전기 사용량을 쉽게 절감할 수 있는 것이다.
도 1은 본 고안에 의한 진공 히터를 이용한 전기보일러의 단면도, 도 2는 전기히터로 화합물을 가열하지 않은 상태의 도 1의 A - A선 단면도, 도 3은 전기히터로 화합물을 가열하였을 때의 상태를 나타내는 단면도이다. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 1 : 본체 2 : 전기히터 3 : 가열부재 4 : 화합물 |
