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친환경 에너지 절감형 전기온풍기 기구설계
Electric Fan Heater Design for Eco-Energy Saving 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.4, 2016년, pp.474 - 479  

설용태 (호서대학교 디스플레이공학부)

초록
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친환경에너지에 대한 요구가 높아지면서 전기에너지의 사용은 계속 증가하고 있다. 최근 친환경, 에너지 절약을 위해서 유도가열을 이용한 여러 가지 가열방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 전자유도현상을 이용한 유도가 열방식을 이용하여 보다 친환경적이고 에너지 절약이 가능한 전기온풍기를 설게 제작하였다. 온풍기는 송풍부, 유도가열부 및 전력변환부 등 3부분으로 구성하였다. 유도가열부는 송풍부에 결합되어 송풍부로부터 발생된 바람이 가열되어 분출되며, 전력변환부는 고주파를 인가하여 자속을 발생시킴으로써 유도가열부의 내부를 가열시킨다. 발열방식은 유도가열의 원리를 적용하고, 전력변환효율성을 높이기 위해 공진형 인버터를 사용하였다. 공진형 인버터는 풀브리지 전압형 직렬부하 공진형 인버터를 사용하였다. 유도가열부는 세라믹 계열의 절연체와 SUS40계열의 금속체를 사용했으며, 전력변환부는 정류부, 필터부 및 공진형 인버터부 등으로 구성 하였다. 본 연구에서 제안한 전기온풍기는 기존의 전기히터와 가스히터 등과 비교한 결과, 온도 상승속도가 빠르고, 사용에너지 비용이 절감되는 등 경제성도 있음을 보였다. 개발된 전기온풍기는 가정용, 상업용 및 농업용 등 여러 분야에 친환경 에너지절감형 온풍기로의 적용 가능성이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the Eco-energy is recently required, electrical energy is fast increased. Several induction heating methods are attractive for Eco-energy and energy saving. In this paper, electrical fan heater was designed and developed with new concept for energy saving by electromagnetic induction heating. Pro...

주제어

#Eco-Energy   #Electrical Fan Heater   #High Frequency   #Induction-Heating   #Resonant Inverter  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 친환경적이면서 에너지 비용을 절감하기 위한 전기온풍기를 제작하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유도가열의 원리는 무엇인가? 유도가열(Induction-Heating)은 Michael Faraday의전자 유도현상을 이용한 것으로 가열 코일에 고주파 교류전류가 흐를 때 발생하는 고주파 교류자계 중에 도전 성의 금속물질을 위치시키면 금속물질의 표면에 유도와 전류(Eddy Current)가 발생하여 금속의 표피저항에 의한 주울(Joule)열이 발생하게 되는 원리이다.
기존의 일반 전기 온풍기의 단점은 무엇인가? 그러나 기존의 일반 전기 온풍기는 구조적으로 발열체와 공기의 접촉 면적과 열전도율이 작아 온풍기의 열공급 능력과 에너지 효율이 낮아 많은 전력을 소비하는 단점이 있다.
본 연구에서 개발된 친환경적이면서 에너지 비용을 절감 하기 위한 전기온풍기의 제작방법은 무엇인가? 제안된 시스템은 크게 송풍부, 유도가열부, 전력변 화부로 구성하였으며 유도가열부는 세라믹 계열의 절연체와 SUS 40계열의 금속체를 사용하였는데, 세라믹 재질로 형성된 파이프 형상을 갖는 몸체의 내주면 상하부에 상부안착턱과 하부안착턱이 형성되며, 이에 다수 개의 홀이 형성된 발열매체가 상부안착턱과 하부안착턱에 안착되어 지지되도록 구성하였다. 이때, 발열매체의 내부에는 다수 개의 발열편을 포함시킬 수 있으며, 발열매 체는 다양한 형상으로 제작할 수 있으나 송풍부로부터 이송된 바람이 용이하게 통과되도록 제작하고, 발열매체및 발열편은 자성을 갖는 SUS 40 계열의 금속체로 구성하였다. 전력변환부는 입력되는 AC전원을 DC전원으로 변환 시켜주는 정류부, 입력전원의 노이즈를 필터링해주는 필터부, 고주파를 인가하여 자속을 발생시킴으로써 유도가 열부의 내부를 가열시키는 공진형인버터 등으로 구성된다. 또한 공진형인버터의 주파수를 제어하는 제어부와 상기 공진형인버터의 출력값을 제어부로 전달하는 PID 제어기를 포함하여 이루어진다.
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참고문헌 (7)

  1. S. M. Jang, S. H. Lee, H. C. Park, "Electromgnetic Induction Heating and Its Application", Proceedings of KIEE, vol.50, No.2, pp. 9, Feb, 2011. 

  2. Y. T. Sul, E. Y. Lee, H. M. Kwon, "Induction heating superheater by new heat exchange method", KAIS, vol.10, No.4, pp. 740-746, 2009. 

  3. H. S. Kim, "New Soft switching high frequency inverter for induction heating", Kyungnam University, Theses, pp. 1-10, 2008. 

  4. H. Kifune, Y. Hatanaka, M. Nakaoka, "Quasi-series-resonant-type-soft-switching phase shift modulated inverter", IEEE Proc. Electric Power Appl., vol.150, No.6, pp. 725-732, 2003. DOI: http://dx.doi.org/10.1049/ip-epa:20030558 

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  5. Y. J. Kim, D. C. Shin, K. H. Kim, Y Uchihori, Y. Kawamura, "Fluid Heating System using High-Frequency Inverter Based on Electromagnetic Indirect Induction Heating", ICPE'01, pp. 69-74, Oct, 2001. 

  6. Jose M. Burdio, et al, "Asymmetrical voltage-cancellation control for full-bridge series resonant inverters", IEEE Trans. on Power Electronics, vol.19, No.2, pp. 461-469, 2004. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TPEL.2003.823250 

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  7. W. S. Shin, H. C. Park, "Inverter for Induction Heating using Simultaneous Dual-Frequency Method", The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, vol.16, No.2, pp. 554-560, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.6113/TKPE.2011.16.6.554 

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