근적외선램프가 내입 설치된 히팅수단을 이용한 온수장치

근적외선램프가 내입 설치된 히팅수단을 이용한 온수장치{The hot water apparatus using heating method with infrared rays a lamp}

도 1은 본 고안의 바람직한 일례를 보인 단면도

도 2는 본 고안 중 열교환기의 구조를 보인 일부 파절 사시도

도 3은 도 2의 구성을 보인 단면도

도 4는 본 고안 중 히팅수단의 구성을 보인 분리 사시도

도 5는 본 고안의 요부를 발췌한 확대 측단면도

◀ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ▶

1:온수장치 2:본체

2a:캐스터 3:받침대

4:히팅수단 41:방열돌기

42:발열체 43:근적외선 흡수 코팅층

44:근적외선램프 45:절연단부

46:전선 5:열교환기

5a:용수체류유도격판 5b:설치홀

6:순환펌프 7:용수공급관

8:이송관 9:지지프레임

9a:고정브래킷 10:클립

11:커버

본 고안은 축사, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등 수분이 다량 함유된 폐기물의 건조와 다양한 피도물의 도장 작업 후의 건조 등과 같은 각종 산업시설의 건조 및 난방시스템 등에 사용되는 온수장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 열교환기 내부에 내외 표면을 테플론(teflon)과 세라믹(ceramics)의 혼합액으로 코팅하여 코팅층이 형성된 발열체를 열교환기 전후 수평으로 수개 고정 구성하고, 수개의 발열체 내부에 프레임과 브래킷을 사용하여 각각 근적외선램프를 내입 설치한 히팅수단을 이용하여 순환되는 용수가 가온되도록 하여 근적외선램프에서 방사되는 근적외선의 흡수를 향상시켜 히팅수단의 방열효과를 극대화하고, 순환펌프에 의한 용수의 순환을 원활하게 이루어지도록 하여 공급 수(水)량을 높이며, 방열된 복사열을 용수에 보다 효율적으로 전이되도록 하여 열 교환성능을 배가시킨 근적외선램프가 내입 설치된 히팅수단을 이용한 온수장치를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 근적외선을 이용한 온수장치는 내부에 열 흡수 유체가 통과되는 파이프를 외부에서 근적외선으로 가열하는 방법과 내부에 근적외선램프를 내장한 파이프(=본 고안의 발열체와 동일한 기능을 함)를 통하여 외부로 발열시키는 방법 등이 많이 사용되고 있는 실정이다.

상기 외부에서 파이프에 직접 근적외선을 방사시켜 열 교환이 이루어지도록 한 방법은 원시적인 방법으로 열효율이 극히 낮았으므로 파이프 내부에 근적외선램프를 내입 설치하여 파이프를 가열시키고 외부에 용수를 순환케 하여 순환되는 용수를 가온시키는 방법을 주로 사용하고 있는 추세였으나, 이 역시 내부와 외부의 열 교환이 원활하게 이루어지기 위해서는 표면적을 증대시켜야 한다는 과제와 근적외선 열원이 파이프에 방사되어 복사열을 발생시키기 위해서는 파이프 내부에 방사된 근적외선의 반사를 최대한 줄이면서 파이프의 열을 증가시키게 하는 흡수의 정도 및 순환펌프에서 공급되는 용수의 흐름을 원활하게 하면서 열 교환성능을 최대화시킬 수 있는 파이프의 배치 역시 대단히 중요한 과제로 대두되었던 것이다.

상기한 다수의 과제를 해결하기 위한 대안으로 조직이 미세한 파이프에 근적외선을 방사시키는 방식이 개발되어 열 교환이 잘 이루어지도록 하였으나, 파이프 내부에서 근적외선이 흡수가 잘 되지 못하고 반사됨으로써 열효율이 낮아 일반 원적외선 파이프를 이용한 히터와 거의 비슷한 정도의 효율만 발생되었고, 또 원형파이프를 지그재그 구조로 한 온수장치는 유동에 대한 저항 및 와류발생으로 인하여 열 교환성능이 떨어지고, 원형 파이프가 너무 많을 경우 용수량이 감소되며, 그렇다고 원형 파이프를 적게 설치할 경우 용수가 오래 머무르지 못하고 바로 지나쳐 토출이 이루어지므로 열 교환 시간이 짧아 열 교환성능이 떨어지게 되는 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 고안에서는 상기한 바와 같은 종래 온수장치의 제반 문제점을 해결코자 새로운 구성을 창출한 것으로서, 본 고안은 본체 내부에 외부 순환펌프와 연통되어 용수가 공급되는 열교환기와 열교환기 상부에 연통되게 설치된 이송관으로 이루어진 온수장치에 있어서, 상기 열교환기의 내부에는 타원형상으로 구성되며 표면에 테플론(teflon)과 세라믹(ceramics)의 혼합액으로 이루어진 근적외선 흡수 코팅층이 형성된 발열체의 내부에 근적외선램프가 내입 설치된 히팅수단 수개를 전후로 수평으로 고정 구성하고, 열교환기의 외측 전후로는 단부에 클립으로 발열체 내부에 내입 설치되는 근적외선램프가 고정된 고정브래킷을 일체로 형성한 지지프레임을 수개 설치하여 근적외선램프에서 방사되는 근적외선의 흡수를 향상시켜 발열체의 방열효과를 극대화하고, 방열된 복사열을 순환되는 용수에 보다 효율적으로 전이되도록 하여 열 교환성능을 배가시키며, 순환펌프에 의해 공급되는 용수의 진행을 보다 원활하게 하여 용수량을 극대화한 근적외선램프가 내입 설치된 히팅수단을 이용한 온수장치를 제공함에 고안의 기술적 과제를 두고 본 고안을 완성한 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일례를 보인 단면도이고, 도 2 내지 도 3은 본 고안 중 열교환기의 구조를 보인 일부 파절 사시도 및 단면도이며, 도 4는 본 고안 중 히팅수단의 구성을 보인 분리 사시도이며, 도 5는 본 고안의 요부를 발췌한 확대 측단면도로서, 상기한 도면들을 통하여 본 고안을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 각종 산업시설의 건조 및 난방시스템 등에 사용되는 온수장치(1)에 관한 것으로서, 상기 온수장치(1)는 하부에 캐스터(2a)가 설치된 본체(2) 내측 하부의 받침대(3) 상부로 수개의 히팅수단(4)이 내입 설치된 열교환기(5)를 설치하고, 본체(2) 외부에 별도로 설치된 순환펌프(6)를 용수공급관(7)상에 설치하여 열교환기(5)의 하부 일측에 연통되게 구성하며, 열교환기(5)의 상부 일측에 히팅수단(4)에 의해 가온된 용수를 필요한 곳으로 이송하기 위한 이송관(8)을 내부와 연통되게 구성하며, 상기 열교환기(5)의 내부에는 상하 지그재그로 수개의 용수체류유도격판(5a)을 설치하여 용수가 상향으로 오래 체류하면서 이송되도록 구성하며, 상기 수개의 히팅수단(4)은 용수체류유도격판(5a)의 하부에서 지그재그로 배열되게 구성한다.

상기 히팅수단(4)은 중공(中空)의 타원형상으로 외부에 방열돌기(41)가 수개 일체로 형성되며 알루미늄, 스테인리스 및 동 등을 주 소재로 하여 성형한 후 표면에 고압으로 모래를 분사하는 샌딩처리를 하여 표면이 거칠어지게 구성된 발열체(42)와 발열체(42) 표면에 테플론(teflon)과 세라믹(ceramics)이 동일 중량비로 혼합된 혼합액을 분사 코팅하여 소성한 근적외선 흡수 코팅층(43)과 발열체(42)에 내입 설치되어 열원이 되는 근적외선램프(44)로 구성되고, 상기 발열체(42)는 용수가 충전되는 열교환기(5) 내부에 설치되더라도 내부로 용수가 유입되지 않도록 모든 구성요소가 일체로 성형되며, 열교환기(5)의 전후에 형성한 설치홀(5b)에 양단을 전후 수평으로 용접 설치한다.

상기 열교환기(5)의 외측 전후에는 열교환기(5)에 설치된 수개의 발열체(42)에 각각 내입 설치되는 근적외선램프(44)를 고정 설치하기 위한 지지프레임(9)을 상기 설치홀(5b)과 횡으로 이웃하는 설치홀(5b) 사이에 각각 배치되도록 수개 입설(立設)하고, 지지프레임(9)의 양측에는 각각 발열체(42)의 단부측으로 내입되는 고정브래킷(9a)을 일체로 형성하며, 각각의 고정브래킷(9a)에는 근적외선램프(44)의 절연단부(45)를 자체 탄성을 갖는 클립(10)으로 고정 구성하며, 상기 지지프레임(9)이 설치된 열교환기(5)의 외부에는 근적외선이 본체(2) 내부로 방출되지 않도록 근적외선 반사기능을 갖는 통상의 반사코팅이 내면에 처리된 커버(11)를 설치한다.

그리고 상기 근적외선램프(44)의 양단에는 절연단부(45)를 통하여 전기를 인가하는 전선(46)을 전원 내지 컨트롤러(미도시.)와 전기적으로 배선 연결함은 통상적인 것으로 보다 상세한 설명은 생략토록 한다.

도면 중의 미 설명부호 5c는 용수체류유도격판(5a)에 의해 형성되어 용수가 유동되는 유동로를 도시한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 고안은 온수장치(1)의 열교환기(5)에 근적외선램 프(44)가 내입 설치된 히팅수단(4)을 장치하여 방열효과를 극대화함과 동시에 열 교환성능을 배가시킨 것으로 이하에 본 고안의 작용을 보다 상세히 설명토록 한다.

먼저 외부 전원을 온수장치(1)에 공급하게 되면 순환펌프(6)가 가동되고, 이와 동시에 일부 전원이 전선(46)에 의해 히팅수단(4)의 근적외선램프(44)로 공급되어 발열체(42)의 내부로 근적외선이 방사되며, 방사된 근적외선은 열전도성이 높은 알루미늄, 스테인리스 및 동 등을 주 소재로 한 타원형상의 발열체(42) 표면에 코팅된 근적외선 흡수 코팅층(43)에 의해 발열체(42)로 대부분 흡수되어 복사열을 발생시키며, 복사열은 발열체(42)의 방열돌기(41)에 의해 보다 고효율로 방열되어 순환펌프(6)에 의해 용수공급관(7)을 타고 열교환기(5)로 공급된 용수에 전이되며, 복사열이 전이되어 가온된 용수는 열교환기(5) 상부 일측에 형성된 이송관(8)을 통해 용수가 필요한 곳으로 이송되는 것이다.

이때 상기 열교환기(5)의 내부에 상하 지그재그로 설치된 용수체류유도격판(5a)에 의해서 용수가 수직으로 바로 상승하여 이송관(8)으로 토출되는 것이 아니라 용수체류유도격판(5a)으로 인해 형성된 유동로(5c)를 통해 지그재그로 보다 오래 체류하면서 상부로 이송되므로 히팅수단(4)에서 방열되는 복사열이 보다 지속적으로 용수로 전이되어 열 교환성능이 배가되는 것이고, 타원형상의 발열체(42)에 의해 종래 원형파이프인 경우 보다 용수의 순환이 원활하며 열 교환도 보다 월등하게 이루어지는 것이며, 발열체(42)의 표면이 샌딩처리로 인하여 거칠고 전체 표면에 근적외선 흡수 코팅층(43)이 형성되어 있으므로 근적외선램프(44)에서 방사되는 근적외선의 흡수가 월등하여 방열효과가 높게 일어나는 것이다.

또한 상기 발열체(42)는 전체가 일체로 성형되어 내부로 용수의 유입이 되지 않아 누전 등의 안전사고 발생으로 인한 위험성이 없고, 열교환기(5)에 설치되는 발열체(42)에 내입 설치된 근적외선램프(44)를 지지프레임(9)의 고정브래킷(9a)에 클립(10)으로 설치하므로 근적외선램프(44)의 설치가 용이함과 더불어 온수장치(1) 전체의 제조가 간편하게 이루어지며, 지지프레임(9)이 설치된 열교환기(5)의 외부에 근적외선 반사기능을 갖는 통상의 반사코팅이 내면에 처리된 커버(11)를 설치하여 근적외선이 본체(2) 내부로 방출되지 않도록 하므로 열원이 허비되지 않는 것이다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 고안에서 제공하는 근적외선램프(44)가 내입 설치된 히팅수단(4)을 이용한 온수장치(1)는 열교환기(5)에 표면이 샌딩처리되고 근적외선 흡수 코팅층(43)이 코팅된 타원형상의 발열체(42)를 지그재그로 수개 설치하고, 발열체(42) 내부에 근적외선램프(44)를 내입 설치하되, 열교환기(5) 전후에 입설된 지지프레임(9)의 고정브래킷(9a)에 클립(10)으로 근적외선램프(44) 양단을 조립 고정한 것으로서, 본 고안에 의하면 근적외선램프(44)에서 방사되는 근적외선의 흡수를 향상시켜 발열체(42)에서 방열효과를 극대화하고, 타원형상의 발열체(42)에 의해 용수와의 전열 면적을 높이고 용수의 순환을 원활하게 이루어지도록 하여 용수량을 극대화함과 더불어 방열된 복사열이 용수로 보다 효율적으로 전이되도록 함으로써 열 교환성능을 최대로 배가시키는 효과를 득할 수 있 는 것이다.

그리고 발열체(42) 전체를 일체로 성형하여 내부로 용수의 유입이 되지 않도록 하므로 누전 등의 안전사고 발생으로 인한 위험성이 없고, 열교환기(5) 내부의 용수체류유도격판(5a)에 의해 용수의 체류시간을 연장하여 히팅수단(4)에서 방열되는 복사열이 보다 지속적으로 용수로 전이되어 열 교환성능을 배가시키며, 열교환기(5)에 설치되는 발열체(42)에 내입 설치된 근적외선램프(44)를 지지프레임(9)의 고정브래킷(9a)에 클립(10)으로 설치하므로 설치가 용이하게 이루어지므로 제조원가 및 인건비의 절감을 얻을 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 고안이다.