KR20170098636A

KR20170098636A - Apparatus for Heating Fluid

Info

Publication number: KR20170098636A
Application number: KR1020160020814A
Authority: KR
Inventors: 나충남
Original assignee: 드라이스팀 주식회사
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2036-02-22
Also published as: KR101809169B1

Abstract

본 발명에 따른 유체 가열 장치는, 피가열 유체가 공급되는 유체 공급관; 내부 공간을 가지고, 일측에는 상기 유체 공급관이 연결되는 유체 입구가 형성되며, 다른 일측에는 상기 내부 공간에서 가열된 유체가 배출되는 유체 출구가 형성된 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크를 가열하여 상기 내부 공간에 공급된 유체를 가열하는 히터; 및 상기 버퍼 탱크의 유체 출구에 연결되어, 상기 내부 공간에서 가열된 유체가 배출되는 유체 배출관을 구비하고, 상기 유체가 공급되는 방향에 수직하게 잘라본 상기 유체 공급관의 단면적보다, 상기 유체가 공급되는 방향에 수직하게 잘라본 상기 버퍼 탱크의 내부 공간의 단면적이 커서, 상기 유체 공급관에서의 유체의 유속보다 상기 버퍼 탱크의 내부 공간에서의 유체의 유속이 낮아지도록 구성된다. 본 발명에 의하면, 유체 공급관을 히터 내부에서 복잡하게 감거나 굴곡시키지 않아도 되므로 장치의 대형화를 최소화하고 구조를 단순화하면서도 고른 가열이 가능하고 원하는 양의 가열된 유체를 공급할 수 있다.A fluid heating apparatus according to the present invention includes: a fluid supply pipe to which a fluid to be heated is supplied; A buffer tank having an inner space, a fluid inlet through which the fluid supply pipe is connected at one side, and a fluid outlet through which fluid heated in the inner space is discharged at the other side; A heater for heating the buffer tank to heat the fluid supplied to the inner space; And a fluid discharge pipe connected to a fluid outlet of the buffer tank and discharging a fluid heated in the inner space, wherein a cross-sectional area of the fluid supply pipe cut perpendicularly to the direction in which the fluid is supplied is smaller than a cross- Sectional area of the inner space of the buffer tank cut perpendicularly to the direction of the flow of the fluid in the buffer tank is larger than the flow rate of the fluid in the fluid supply pipe. According to the present invention, since the fluid supply pipe is not required to be complicatedly wound or bent inside the heater, it is possible to minimize the enlargement of the apparatus and simplify the structure, and to provide even heating and to supply the desired amount of heated fluid.

Description

[0001] Apparatus for Heating Fluid [0002]

본 발명은 수증기나 공기 등의 유체를 가열하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for heating a fluid such as water vapor or air.

공기나 물, 나아가서 포화 수증기를 가열하는 유체 가열 장치가 많이 쓰이고 있다. 특히, 포화 수증기를 가열하여 생성되는 과열 증기는 무색 투명의 기체로서, 대류 이외에 복사나 응축에 의해서도 전열(에너지 전달)이 이루어짐으로써 열효율이 높아 음식물의 조리나 물체의 건조 등에 효과적으로 이용된다. 특히, 과열 증기는 공기와 달리 산소를 거의 포함하고 있지 않기 때문에, 음식물 등 대상물의 가열시 대상물의 산화가 발생하지 않고, 화재가 발생할 위험도 현저하게 낮아, 그 활용이 갈수록 증가하고 있다.A fluid heating apparatus for heating air, water and, moreover, saturated steam is widely used. In particular, the superheated steam generated by heating the saturated steam is a colorless transparent gas, and the heat transfer efficiency (energy transfer) is achieved by radiation or condensation in addition to convection, so that it is effectively used for cooking food or drying objects. In particular, since superheated steam contains little oxygen, unlike air, oxidation of the object does not occur during heating of the object such as food, and the risk of fire is also remarkably low, and its utilization is increasing.

과열 증기는, 통상, 보일러에 의해 물을 가열하여 생성된 포화 수증기를 받아 압력의 변화 없이 가열함으로써 생성하는데, 포화 수증기를 가열하는 구체적인 방식으로는 가스 버너나 전기 히터(열선)에 의한 직접 또는 간접 가열, 유도 가열 등이 있다. 예를 들어, 특허문헌 1(미국특허공보 제8111954호)에는 기체를 가열하는 장치로서, 길고 가느다란 관체(하우징) 안에 나선형으로 감은 열선을 배치하고, 가열하고자 하는 기체(공기)를 이 관체로 공급하여 통과시킴으로써 기체를 가열하는 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2(일본특허공보 제3642415호)에는 유체 가열 장치로서, 도전성의 길고 가느다란 관체 둘레에 유도 코일을 배치하여 관체를 유도 가열함으로써 관체 안을 흐르는 유체를 가열하는 장치가 개시되어 있다.The superheated steam is usually generated by heating the water by a boiler to receive saturated water vapor and heating it without changing the pressure. In a specific method for heating the saturated steam, a direct or indirect heating by a gas burner or an electric heater Heating, and induction heating. For example, Patent Document 1 (U.S. Patent No. 8111954) discloses an apparatus for heating a gas, in which a heating wire spirally wound in a long and slender tube (housing) is disposed, and a gas (air) Thereby heating the gas. Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 3642415) discloses an apparatus for heating a fluid flowing in a tube by induction heating a tube by disposing an induction coil around a thin and long tube having a conductive property as a fluid heating device.

이러한 가열 장치는 실험실이나 가정에서 소량의 가열된 기체를 생성하여 공급하는 데에는 적합하지만, 대량의 과열 증기를 필요로 하는 대형 음식 조리장치나 공장과 같은 데에는 충분한 양의 가열된 기체를 공급할 수 없다. 물론, 위 특허문헌 1 및 2의 가열 유닛을 이루는 관체를 병렬로 다수 개 마련(특허문헌 1의 도 9, 특허문헌 2의 도 1 및 도 2 참조)하거나 관체를 히터 내에서 나선형으로 감음으로써 가열되는 기체의 양을 증대시킬 수는 있지만, 원하는 양의 기체를 공급하기 위해서는 가열 장치가 과도하게 방대해진다. 또한, 다수의 관체를 용접하거나 나선형으로 감는 등의 제조 공정이 필요하여 제조 비용이 급격히 증가하거나, 다수의 관체가 밀집되어 배치되거나 과도하게 밀집되어 감기는 경우, 관체의 위치에 따라서는 고른 가열이 불가능하여 가열되는 기체의 온도 제어가 불가능하게 되는 등의 문제가 발생할 수 있다.Such a heating system is suitable for generating and supplying a small amount of heated gas in a laboratory or home, but it can not supply a sufficient amount of heated gas such as large food cookers or factories that require large amounts of superheated steam. Of course, a plurality of tubes constituting the heating units of Patent Documents 1 and 2 described above are provided in parallel (see Fig. 9 of Patent Document 1, Fig. 1 and Fig. 2 of Patent Document 2), or the tube is spirally wound in the heater The amount of gas to be supplied can be increased, but the heating apparatus becomes excessively large in order to supply a desired amount of gas. In addition, when a manufacturing process such as welding or spirally winding a plurality of tubes is required, the manufacturing cost increases sharply, or a plurality of tubes are densely arranged or excessively densely wound, And it becomes impossible to control the temperature of the heated gas.

특허문헌 1: 미국특허공보 제8111954호Patent Document 1: U.S. Patent No. 8111954 특허문헌 2: 일본특허공보 제3642415호Patent Document 2: Japanese Patent Publication No. 3642415

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 장치의 대형화를 최소화하고 구조를 단순화하면서도 고른 가열이 가능하고 원하는 양의 가열된 유체를 공급할 수 있는 유체 가열 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fluid heating apparatus which is capable of heating uniformly and supplying a desired amount of heated fluid while minimizing the size of the apparatus and simplifying the structure, have.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 피가열 유체가 피가열 과정에서 유속이 저하되어 히터 내부에 머무는 시간을 길게 할 수 있는 구조를 취한다. 즉, 본 발명의 실시형태에 따른 유체 가열 장치는, 피가열 유체가 공급되는 유체 공급관; 내부 공간을 가지고, 일측에는 상기 유체 공급관이 연결되는 유체 입구가 형성되며, 다른 일측에는 상기 내부 공간에서 가열된 유체가 배출되는 유체 출구가 형성된 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크를 가열하여 상기 내부 공간에 공급된 유체를 가열하는 히터; 및 상기 버퍼 탱크의 유체 출구에 연결되어, 상기 내부 공간에서 가열된 유체가 배출되는 유체 배출관을 구비하고, 상기 유체가 공급되는 방향에 수직하게 잘라본 상기 유체 공급관의 단면적보다, 상기 유체가 공급되는 방향에 수직하게 잘라본 상기 버퍼 탱크의 내부 공간의 단면적이 커서, 상기 유체 공급관에서의 유체의 유속보다 상기 버퍼 탱크의 내부 공간에서의 유체의 유속이 낮아지도록 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention adopts a structure in which the flow rate of the fluid to be heated is lowered during the heating process, and the time for staying in the heater is lengthened. That is, a fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a fluid supply pipe to which a fluid to be heated is supplied; A buffer tank having an inner space, a fluid inlet through which the fluid supply pipe is connected at one side, and a fluid outlet through which fluid heated in the inner space is discharged at the other side; A heater for heating the buffer tank to heat the fluid supplied to the inner space; And a fluid discharge pipe connected to a fluid outlet of the buffer tank and discharging a fluid heated in the inner space, wherein a cross-sectional area of the fluid supply pipe cut perpendicularly to the direction in which the fluid is supplied is smaller than a cross- Sectional area of the inner space of the buffer tank cut perpendicularly to the direction of the flow of the fluid in the buffer tank is larger than the flow rate of the fluid in the fluid supply pipe.

실시형태에 따르면, 상기 히터는 상기 버퍼 탱크와 이격되어 상기 버퍼 탱크를 둘러싸도록 배치되어 상기 버퍼 탱크의 바깥으로부터 상기 버퍼 탱크를 가열하는 구조를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heater may be configured to surround the buffer tank, which is spaced apart from the buffer tank, and to heat the buffer tank from the outside of the buffer tank.

또한, 이 경우 상기 유체 배출관은 상기 히터와 버퍼 탱크 사이의 이격된 공간에서 굴곡되도록 배치되어 상기 히터에 의해 더 가열된 후 상기 히터의 바깥으로 인출되도록 구성될 수 있다.Further, in this case, the fluid discharge pipe may be arranged to be bent in a spaced space between the heater and the buffer tank, to be further heated by the heater, and then to be drawn out of the heater.

또한, 이때 상기 유체 배출관은 상기 버퍼 탱크의 주위를 나선형으로 감싸며 굴곡되고, 상기 유체 배출관에서 서로 인접하는 턴(turn)들 간은 서로 이격되도록 상기 버퍼 탱크를 나선형으로 감싸는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the fluid discharge tube spirally surrounds and bends around the buffer tank and spirally surrounds the buffer tank so that turns between adjacent turns of the fluid discharge tube are spaced apart from each other.

또한, 실시형태에 따르면, 상기 유체 입구는 상기 버퍼 탱크의 상부에 형성되어 있고, 상기 유체 출구는 상기 유체 입구를 피해 상기 버퍼 탱크의 상부에 형성되어 있으며, 상기 유체 공급관은 상기 유체 입구를 관통하여 상기 버퍼 탱크의 내부 공간 바닥 근방까지 인입되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment, the fluid inlet is formed on the upper portion of the buffer tank, and the fluid outlet is formed on the upper portion of the buffer tank so as to avoid the fluid inlet, and the fluid supply pipe passes through the fluid inlet And may be configured to be drawn into the vicinity of the bottom of the inner space of the buffer tank.

본 발명에 따른 유체 가열 장치는 수증기를 공급받아 가열함으로써 과열 증기를 생성하는 장치에 적용될 수 있다.The fluid heating apparatus according to the present invention can be applied to an apparatus for generating superheated steam by heating and receiving steam.

본 발명에 따르면, 유체의 공급 방향에 수직인 방향으로 잘라본 단면의 면적이 유체 공급관의 단면적에 비해 현저하게 큰 버퍼 탱크를 구비함으로써, 유체 공급관을 통해 버퍼 탱크(히터) 내부로 공급된 유체의 유속이, 증가된 단면적에 반비례하여 현저하게 낮아지고, 그에 따라 피가열 유체가 히터 내부에 머무르는 시간이 현저하게 증가하여, 피가열 유체의 가열이 충분히 이루어진다. According to the present invention, since the buffer tank having the cross-sectional area cut in the direction perpendicular to the supply direction of the fluid is significantly larger than the cross-sectional area of the fluid supply pipe, the flow rate of the fluid supplied into the buffer tank (heater) The flow velocity is significantly lowered in inverse proportion to the increased cross-sectional area, and the time for which the fluid to be heated stays inside the heater is remarkably increased, so that the heating fluid is sufficiently heated.

따라서, 본 발명에 따른 유체 가열 장치에 의하면, 유체 공급관 또는 유체 배출관을 히터 내부에서 복잡하게 감거나 굴곡시키지 않아도 되므로 장치의 대형화를 최소화하고 구조를 단순화하면서도 고른 가열이 가능하고 원하는 양의 가열된 유체를 공급할 수 있다.Therefore, according to the fluid heating apparatus of the present invention, since the fluid supply pipe or the fluid discharge pipe is not required to be complicatedly wound or bent inside the heater, it is possible to minimize the size of the apparatus and simplify the structure, Can be supplied.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 유체 가열 장치의 일부 구성 요소를 생략하고 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유체 가열 장치의 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view showing a part of a fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view of the fluid heating apparatus shown in Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유체 가열 장치를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, a fluid heating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 유체 가열 장치의 일부 구성 요소를 생략하고 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 단면도이다. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a part of a fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 유체 가열 장치는, 유체 공급관(5), 버퍼 탱크(10), 히터(20) 및 유체 배출관(30)을 구비한다.1 and 2, a fluid heating apparatus according to the present embodiment includes a fluid supply pipe 5, a buffer tank 10, a heater 20, and a fluid discharge pipe 30.

유체 공급관(5)은 피가열 유체가 공급되는 배관으로서, 본 실시형태에서는 보일러(도시 생략)에 의해 생성된 포화 수증기가 유체 공급관(5)을 통해 본 실시형태의 유체 가열 장치로 공급된다. 유체 공급관(5)은 유체 가열 장치에 공급되고 최종적으로 가열되어 공급되는 유체의 양에 따라, 수 mm 내지 수십 mm의 직경을 가진다. 한편, 유체 공급관(5)은 후술하는 히터(20)에 의해 가열되는 최고 온도에 따라, 스텐레스강이나 구리 등의 금속으로 이루어진다.The fluid supply pipe 5 is a pipe to which a fluid to be heated is supplied. In this embodiment, saturated water vapor generated by a boiler (not shown) is supplied to the fluid heating device of the present embodiment through the fluid supply pipe 5. The fluid supply pipe 5 has a diameter of several mm to several tens mm according to the amount of the fluid supplied to the fluid heating device and finally heated and supplied. On the other hand, the fluid supply pipe 5 is made of metal such as stainless steel or copper according to the maximum temperature heated by the heater 20 described later.

버퍼 탱크(10)는 유체 공급관(5)에 의해 공급되는 유체가 머물면서 히터(20)에 의해 가열되는 내부 공간(11)을 가지는 탱크이다. 버퍼 탱크(10)는 유체 공급관(5)과 마찬가지로, 히터(20)에 의해 가열되는 최고 온도에 따라, 스텐레스강이나 구리 등의 금속으로 이루어진다. 또한, 버퍼 탱크(10)의 일측(본 실시형태에서는 상부)에는 내부 공간(11)으로 피가열 유체가 공급되는 유체 입구(12)가 형성되며, 다른 일측(본 실시형태에서는 유체 입구(12)를 피한 위치의 상부)에는 내부 공간(11)에서 가열된 유체가 배출되는 유체 출구(13)가 형성되어 있다. 유체 입구(12)에는 유체 공급관(5)이 연결되는데, 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유체 공급관(5)은 유체 입구(12)를 관통하여 버퍼 탱크(10)의 내부 공간 바닥 근방까지 인입되도록 구성된다. 또한, 유체 출구(13)에는 유체 배출관(30)이 용접 등의 방법으로 연결된다.The buffer tank 10 is a tank having an internal space 11 which is heated by the heater 20 while the fluid supplied by the fluid supply pipe 5 stays. Like the fluid supply pipe 5, the buffer tank 10 is made of metal such as stainless steel or copper, depending on the maximum temperature heated by the heater 20. [ A fluid inlet 12 through which the fluid to be heated is supplied to the inner space 11 is formed at one side of the buffer tank 10 (upper side in the present embodiment) A fluid outlet 13 through which the fluid heated in the inner space 11 is discharged is formed. 2, the fluid supply pipe 5 is connected to the fluid inlet 12 through the fluid inlet 12 and into the inner space floor of the buffer tank 10, To the vicinity. Further, a fluid outlet pipe 30 is connected to the fluid outlet 13 by welding or the like.

한편, 본 실시형태에서 버퍼 탱크(10)는 유체 공급관(5)에 비해 직경이 큰 원통형으로 이루어지는데, 버퍼 탱크(10)의 직경은 유체 공급관(5)의 직경(수 mm 내지 수십 mm)에 비해 수배 내지 수십배(즉, 수 mm 내지 수백 mm)가 된다. 다시 말해, 유체 공급관(5)의 단면적(유체가 공급되는 방향에 수직하게 잘라본 단면의 면적)보다 버퍼 탱크(10)의 내부 공간(11)의 단면적이 수배 내지 수천배 크다. 이는, 유체 공급관(5)을 통해 유입되는 유체의 유속보다 버퍼 탱크(10)의 내부 공간(11)에서의 유체의 유속이, 그 단면적에 반비례하여 수배 내지 수천배 낮아지도록 하기 위함이다. In the present embodiment, the buffer tank 10 is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the fluid supply pipe 5. The diameter of the buffer tank 10 is not limited to the diameter (several mm to several tens mm) of the fluid supply pipe 5 To several tens of times (that is, several mm to several hundreds of millimeters). In other words, the cross-sectional area of the internal space 11 of the buffer tank 10 is several times to several times larger than the cross-sectional area of the fluid supply pipe 5 (the cross-sectional area cut perpendicular to the direction in which the fluid is supplied). This is to make the flow rate of the fluid in the internal space 11 of the buffer tank 10 lower by several times to several thousand times inversely proportional to the cross-sectional area thereof, rather than the flow rate of the fluid flowing through the fluid supply pipe 5.

따라서, 버퍼 탱크(10)를 구비하지 않고 유체 공급관(5)만을 히터(20) 내부로 통과시키는 경우에 비해 유체의 유속을 수배 내지 수천배 낮아지도록 함으로써, 유체가 히터(20)에 의해 가열될 수 있도록 히터(20) 내부에 머무르는 시간을 수배 내지 수천배 증가시킬 수 있어, 원하는 양의 유체를 충분한 시간 동안 가열할 수 있다. 만약, 본 실시형태에서와 같은 버퍼 탱크(10)를 구비하지 않고 유체가 히터(20) 내부에 머무르는 시간을 수백 내지 수천배 증가시키고자 한다면, 히터(20) 내부에 유체 공급관(5)을 수백 내지 수천개 배치하거나, 유체 공급관(5) 또는 유체 배출관(30)을 감거나 구부려 히터(20) 내부에 존재하는 유체 공급관(5) 또는 유체 배출관(30)의 총길이를 수백 내지 수천배로 하여야 하는데, 이는 물리적으로 불가능하거나 히터(20), 결국 유체 가열 장치의 크기가 본 실시형태보다 훨씬 더 커져야 한다.The fluid is heated by the heater 20 so that the flow rate of the fluid is lowered by several times to several thousand times as compared with the case where only the fluid supply pipe 5 is passed through the heater 20 without the buffer tank 10 The time for staying inside the heater 20 can be increased by a factor of several to several thousand, and the desired amount of fluid can be heated for a sufficient time. If the time required for the fluid to stay inside the heater 20 is increased by several hundred to several thousand times without the buffer tank 10 as in the present embodiment, Or the length of the fluid supply pipe 5 or the fluid discharge pipe 30 existing inside the heater 20 should be made several hundred to several thousand times by winding or bending the fluid supply pipe 5 or the fluid discharge pipe 30, This is physically impossible or the size of the heater 20, and thus the fluid heating device, must be much larger than in the present embodiment.

히터(20)는 버퍼 탱크(10)를 가열하여 버퍼 탱크의 내부 공간(11)에 공급된 유체를 가열한다. 본 실시형태에서 히터(20)는 두 개의 반원통형 히터(21)(도 1에는 하나의 반원통형 히터만을 도시함)를 서로 마주보도록 결합하고, 하부에는 바닥판(22)을 상부에는 덮개판(23)을 부가하여 전체로서 밀폐된 원통형으로 이루어진다. 또한, 본 실시형태에서 히터(20) 버퍼 탱크(10)와 이격되어 버퍼 탱크를 둘러싸도록 배치되어 버퍼 탱크(10)의 바깥으로부터 버퍼 탱크를 가열하도록 구성된다. 히터 본체(측벽)(21)와 바닥판(22) 및 덮개판(23)은 지르코니아나 알루미나 등의 내열성 세라믹으로 이루어진다.The heater (20) heats the buffer tank (10) to heat the fluid supplied to the inner space (11) of the buffer tank. In the present embodiment, the heater 20 has two semi-cylindrical heaters 21 (only one semi-cylindrical heater shown in FIG. 1) facing each other, and a bottom plate 22 at the bottom and a cover plate 23 as a whole to form a closed cylindrical shape. In the present embodiment, the heater 20 is arranged to surround the buffer tank 10 and is spaced apart from the buffer tank 10 to heat the buffer tank from the outside of the buffer tank 10. The heater main body (side wall) 21, the bottom plate 22, and the cover plate 23 are made of heat-resistant ceramics such as zirconia or alumina.

한편, 참조부호 '24'는 저항 발열체로 이루어진 열선으로서, 예를 들어 Fe-Cr-Al 합금으로 이루어진다. 이 Fe-Cr-Al 합금으로 이루어진 열선(24)은 전극 단자(24a)를 통해 공급되는 전류에 의해 최고 1200℃ 정도까지 발열하여 버퍼 탱크(10)를 가열한다.On the other hand, reference numeral 24 denotes a heat line made of a resistance heating body, for example, made of an Fe-Cr-Al alloy. The heating wire 24 made of this Fe-Cr-Al alloy heats up to about 1200 ° C by the current supplied through the electrode terminal 24a to heat the buffer tank 10.

유체 배출관(30)은 버퍼 탱크(10)의 유체 출구(13)에 용접 등의 방법으로 연결되어, 버퍼 탱크(10)의 내부 공간(11)에서 가열된 유체를 장치 바깥으로 배출한다. 유체 배출관(30)은, 유체 공급관(5)과 마찬가지로, 유체 가열 장치의 용량에 따라 수 mm 내지 수십 mm의 직경을 가지고, 히터(20)에 의해 가열되는 최고 온도에 따라, 스텐레스강이나 구리 등의 금속으로 이루어진다.The fluid discharge pipe 30 is connected to the fluid outlet 13 of the buffer tank 10 by welding or the like to discharge the fluid heated in the internal space 11 of the buffer tank 10 to the outside of the apparatus. Like the fluid supply pipe 5, the fluid discharge pipe 30 has a diameter of several mm to several tens mm according to the capacity of the fluid heating device and is made of stainless steel or copper Of metal.

한편, 유체 배출관(30)은 유체 출구(13)에 연결되어 곧바로 덮개판(23)을 관통하여 히터(20) 바깥으로 인출될 수 있지만, 버퍼 탱크(10)로부터 배출된 유체를 더욱 가열하기 위해, 유체 배출관(30)은 히터(20)와 버퍼 탱크(10) 사이의 이격된 공간에서 굴곡되도록 배치될 수 있다. 즉, 본 실시형태에서 유체 배출관(30)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유체 출구(13)에 연결되고 하방으로 굴곡되어 연장되는 부분(31)과, 버퍼 탱크(10)의 주위를 나선형으로 감싸며 굴곡되어 상방으로 올라가는 부분(32)과, 상방으로 연장되어 히터(20) 바깥으로 인출되는 부분(33)을 포함하여, 히터(20) 내부에 존재하는 길이를 증가시킴으로써 유체가 히터(20) 내부에 머무르는 시간을 가능한 한 길게 한다. 이때, 유체 배출관(30)에 있어서 버퍼 탱크(10)의 주위를 나선형으로 감싸며 올라가는 부분(32)의 서로 인접하는 턴(turn)들 간은 서로 이격되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 히터(20)(특히, 열선(24))에 의해 발생하는 열에너지가 버퍼 탱크(10)에까지 월활하게 도달할 수 있도록 하기 위함이다.On the other hand, the fluid discharge pipe 30 is connected to the fluid outlet 13 and can be directly drawn out of the heater 20 through the cover plate 23. However, in order to further heat the fluid discharged from the buffer tank 10 , The fluid discharge pipe (30) can be arranged to be bent in the spaced space between the heater (20) and the buffer tank (10). That is, in the present embodiment, the fluid discharge pipe 30 includes a portion 31 connected to the fluid outlet 13 and extending bending downward, as shown in Figs. 1 and 2, By increasing the length of the inside of the heater 20 by including the portion 32 which is bent upwardly and wrapped around in a spiral manner and the portion 33 which extends upward and is drawn out of the heater 20, The time for staying in the heater 20 is made as long as possible. At this time, it is preferable that the adjacent turns of the part 32, which spirally surrounds the buffer tank 10 in the fluid discharge pipe 30 and are separated from each other, are spaced apart from each other. This is because the heater 20 In particular, the heat energy generated by the heat line 24 can reach the buffer tank 10 smoothly.

이어서, 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 실시형태에 따른 유체 가열 장치에 대해 설명한다. 다만, 본 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Next, a fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to specific examples. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the present invention as claimed. Examples should be understood.

본 실시예의 유체 가열 장치는, 보일러에 의해 생성된 수증기(wet steam)를 공급받아 가열함으로써 과열 증기(superheated steam)를 생성하는 장치이지만, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 공기나 불활성 가스 등과 같은 다른 기체, 또는 물 등의 액체를 가열하는 장치에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.The fluid heating apparatus of the present embodiment is an apparatus for generating superheated steam by receiving and heating wet steam generated by a boiler. However, the present invention is not limited to this and may be applied to other apparatuses such as air, inert gas, It goes without saying that the present invention can also be applied to an apparatus for heating a liquid such as a gas or water.

구체적으로, 본 실시예의 유체 가열 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 다음과 같은 사양으로 제작하였다.Specifically, the fluid heating apparatus of the present embodiment has a structure as shown in Figs. 1 and 2, and has the following specifications.

히터(20)는, 칸탈(Kanthal)사제 모델명 HAS500/900/400의 반원통형 히터 두 개를 결합하여 원통형으로 구성하였다. 히터 본체(21)는 지르코니아로 이루어지고, 높이는 900mm, 외경은 750mm, 두께는 125mm이다. 또한, 바닥판(22)과 덮개판(23)은 모두 지르코니아로 이루어지고 직경은 히터 본체(21)와 마찬가지로 750mm, 두께는 125mm로 하였다.The heater 20 was formed into a cylindrical shape by combining two semi-cylindrical heaters of model number HAS 500/900/400 manufactured by Kanthal. The heater main body 21 is made of zirconia, and has a height of 900 mm, an outer diameter of 750 mm, and a thickness of 125 mm. Both the bottom plate 22 and the cover plate 23 are made of zirconia and have a diameter of 750 mm and a thickness of 125 mm as in the case of the heater main body 21.

버퍼 탱크(10), 유체 공급관(5) 및 유체 배출관(30)은 모두 SUS310S로 이루어지고 두께는 3.7mm로 하였으며, 버퍼 탱크(10)의 높이는 750mm, 외경은 263mm로 하였다. 또한, 유체 공급관(5) 및 유체 배출관(30)의 외경은 21.7mm로 하였다. 이러한 유체 공급관(5)과 버퍼 탱크(10)의 직경(내경) 차이에 의해, 버퍼 탱크(10)의 단면적(유체의 공급 방향에 수직인 방향으로 잘라본 단면의 면적)은 유체 공급관(5)의 단면적의 약 320배가 된다. 따라서, 산술적으로, 유체 공급관(5)에서 버퍼 탱크(10)의 내부로 공급된 증기의 유속은 약 320분의 1로 낮아지고, 그만큼 버퍼 탱크(10)의 내부 공간(11)에 머무르는 시간이 증가하여 히터(20)로부터의 가열을 충분히 받게 된다.The buffer tank 10, the fluid supply pipe 5 and the fluid discharge pipe 30 were all made of SUS310S and had a thickness of 3.7 mm. The buffer tank 10 had a height of 750 mm and an outer diameter of 263 mm. The outer diameter of the fluid supply pipe 5 and the fluid discharge pipe 30 was 21.7 mm. The sectional area of the buffer tank 10 (the area of the cross-section cut in a direction perpendicular to the supply direction of the fluid) is reduced by the difference in diameter (inner diameter) between the fluid supply pipe 5 and the buffer tank 10, Which is about 320 times the cross-sectional area. Therefore, the flow rate of the steam supplied to the interior of the buffer tank 10 from the fluid supply pipe 5 is lowered to about one-third of the volume, and the time for staying in the internal space 11 of the buffer tank 10 And is sufficiently heated by the heater 20.

한편, 유체 공급관(5)의 버퍼 탱크(10) 내부쪽 단부는 내부 공간(11)의 바닥면으로부터 30mm 이격되도록 내부 공간(11)으로 인입하였으며, 유체 배출관(30)의 버퍼 탱크(10)를 감싸는 부분(32)의 권수(turn)는 18로 하였다.On the other hand, the end of the fluid supply pipe 5 inside the buffer tank 10 is drawn into the internal space 11 so as to be spaced 30 mm from the bottom surface of the internal space 11 and the buffer tank 10 of the fluid discharge pipe 30 The turn number of the wrapping portion 32 was set to 18.

이와 같이 구성된 실시예의 유체 가열 장치의 히터(20)에 전원을 공급하여 버퍼 탱크(10)를 가열하면서 유체 공급관(5)으로 보일러에 의해 생성된 120℃의 수증기를 시간당 80kg의 유량으로 공급하였다. 이때 유체 공급관(5)을 통과하는 수증기의 유속은 35m/sec였다. 장치가 충분히 가열되어 안정적으로 과열 증기가 생성되는 시점에서 유체 배출관(30)을 통해 배출되는 과열 증기의 온도는 500℃에 달했고, 도중에 누설이 없는 한 공급 유량인 시간당 80kg와 동일한 유량으로 배출되어, 식품 조리 등에 충분히 실용적으로 사용할 수 있는 정도가 됨을 확인하였다. 한편, 유체 배출관(30)을 통해 배출되는 과열 증기의 유속은 80m/sec였다.Power was supplied to the heater 20 of the fluid heating apparatus of the embodiment thus configured to heat the buffer tank 10 and supply the fluid pipe 5 with water vapor of 120 DEG C generated by the boiler at a flow rate of 80 kg per hour. At this time, the flow rate of water vapor passing through the fluid supply pipe 5 was 35 m / sec. The temperature of the superheated steam discharged through the fluid discharge pipe 30 reaches 500 ° C. at the time when the device is sufficiently heated and the superheated steam is stably generated. When the device is sufficiently leaked, the superheated steam is discharged at the same flow rate as 80 kg per hour, And it is confirmed that it can be used practically for food cooking and the like. On the other hand, the flow rate of superheated steam discharged through the fluid discharge pipe 30 was 80 m / sec.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시형태와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

예를 들어, 전술한 실시형태에서 버퍼 탱크(10)의 유체 입구(12)는 버퍼 탱크(10)의 상부에 형성되어 있는 것으로 도시되고 설명되었지만, 유체 입구는 버퍼 탱크(10)의 바닥면이나 하부 측면에 형성되어 유체 공급관(5)이 연결됨으로써, 유체가 버퍼 탱크(10)의 바닥면이나 하부 측면으로부터 버퍼 탱크(10)로 공급될 수 있다. 또한, 유체 출구(13)도 버퍼 탱크(10)의 상부면이 아닌 상부 측면에 형성될 수도 있다.For example, although the fluid inlet 12 of the buffer tank 10 is shown and described as being formed on top of the buffer tank 10 in the above-described embodiment, the fluid inlet may be formed on the bottom surface of the buffer tank 10 The fluid can be supplied to the buffer tank 10 from the bottom surface or the bottom surface of the buffer tank 10 by connecting the fluid supply pipe 5 formed on the lower side. In addition, the fluid outlet 13 may also be formed on the upper side of the buffer tank 10, not on the upper side.

또한, 전술한 실시형태에서 히터(20)는 열선을 구비하는 전기 히터로 도시되고 설명되었지만, 유도 가열 방식의 히터나 가스 버너 형식의 히터를 사용할 수도 있다. 나아가, 전술한 실시형태에서 히터(20)는 버퍼 탱크(10)를 바깥에서 가열하는 방식이었지만, 버퍼 탱크(10) 내부에 열선을 배치하여 버퍼 탱크(10) 내부의 유체를 직접 가열할 수도 있다. 이때, 열선으로서 전술한 Fe-Cr-Al 합금으로 이루어진 저항 발열체를 사용하는 경우, 이 열선의 표면에는 절연성의 산화피막이 형성되어 도전성의 유체를 가열하더라도 전기적 단락이나 감전의 문제는 없다.Although the heater 20 is shown and described as an electric heater having a heating wire in the above-described embodiment, an induction heating type heater or a gas burner type heater may also be used. Further, in the above-described embodiment, the heater 20 heats the buffer tank 10 from the outside, but a heating wire may be disposed inside the buffer tank 10 to directly heat the fluid in the buffer tank 10 . At this time, when a resistance heating element made of the above-described Fe-Cr-Al alloy is used as the heating wire, an insulating oxide film is formed on the surface of the heating wire so that there is no electric short circuit or electric shock even if the conductive fluid is heated.

5: 유체 공급관
10: 버퍼 탱크
11: 내부 공간
12: 유체 입구
13: 유체 출구
20: 히터
21: 히터 본체(측벽)
22: 바닥판
23: 덮개판
24: 열선
24a: 전극 단자
30: 유체 배출관
31: 유체 배출관의 하방으로 굴곡되어 연장되는 부분
32: 유체 배출관의 나선형으로 권회되는 부분
33: 유체 배출관의 상방으로 연장되어 인출되는 부분5: fluid supply pipe
10: Buffer tank
11: Internal space
12: fluid inlet
13: Fluid outlet
20: Heater
21: heater body (side wall)
22: bottom plate
23: Cover plate
24: Heat line
24a: electrode terminal
30: fluid discharge pipe
31: a portion bent and extending downward of the fluid discharge pipe
32: Spirally wound portion of the fluid discharge tube
33: a portion extending upward from the fluid discharge pipe

Claims

A fluid supply pipe to which a fluid to be heated is supplied;
A buffer tank having an inner space, a fluid inlet through which the fluid supply pipe is connected at one side, and a fluid outlet through which fluid heated in the inner space is discharged at the other side;
A heater for heating the buffer tank to heat the fluid supplied to the inner space; And
And a fluid discharge pipe connected to a fluid outlet of the buffer tank and discharging the heated fluid from the internal space,
Sectional area of the inner space of the buffer tank, which is cut perpendicularly to the direction in which the fluid is supplied, is larger than the cross-sectional area of the fluid supply pipe cut perpendicularly to the direction in which the fluid is supplied, And the flow rate of the fluid in the inner space of the buffer tank is lowered.

The method according to claim 1,
Wherein the heater is disposed to surround the buffer tank so as to be spaced apart from the buffer tank and to heat the buffer tank from the outside of the buffer tank.

3. The method of claim 2,
Wherein the fluid discharge pipe is arranged to be bent in a spaced space between the heater and the buffer tank and is further heated by the heater and then drawn out of the heater.

The method of claim 3,
Wherein the fluid discharge tube spirally surrounds and curves around the buffer tank and spirally surrounds the buffer tank such that turns between adjacent turns of the fluid discharge tube are spaced apart from each other.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the fluid inlet is formed in an upper portion of the buffer tank,
Wherein the fluid outlet is formed at an upper portion of the buffer tank to avoid the fluid inlet,
Wherein the fluid supply pipe is configured to extend through the fluid inlet to the vicinity of the bottom of the inner space of the buffer tank.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the fluid heating device generates superheated steam by heating and supplying water vapor.