KR101112122B1 - 전기 보일러 - Google Patents

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KR101112122B1
KR101112122B1 KR1020110072815A KR20110072815A KR101112122B1 KR 101112122 B1 KR101112122 B1 KR 101112122B1 KR 1020110072815 A KR1020110072815 A KR 1020110072815A KR 20110072815 A KR20110072815 A KR 20110072815A KR 101112122 B1 KR101112122 B1 KR 101112122B1
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KR
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heat generating
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김정식
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(주)대성기연
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Abstract

본 발명은 이온화 과정을 통해 열원을 생성하는 전기 보일러에 관한 것으로, 전원부와; 내부에 전해질이 채워지는 열발생 용기와, 전원부로부터 전원을 인가받아 열발생 용기 내부에 전원을 공급하는 전극봉이 구성되어 전기 공급에 의한 전기저항에 의해 열을 발생시키는 열발생부와; 상기 열발생부의 전해질을 제1 공급라인을 통해 공급받는 팽창탱크와; 상기 제1 공급라인과 연결되되, 팽창탱크 내부로 연장되어 형성되어 있으며, 자석을 포함하고 있는 필터와; 상기 팽창탱크에서 제2 공급라인을 통해 전해질을 공급받으며, 일측으로는 열발생부로 물을 순환시키기 위한 제3 공급라인과 연결되어 있는 열교환기;로 이루어 있어, 열발생부에서 전기저항에 의한 발열시 전극봉이 산화되어 발생하는 이물질을 자석을 포함하는 필터를 통해 제거함으로써, 전극봉 및 전해질을 통한 이온화 과정이 원활히 이루어져 열 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전해질이 순환하는 제1, 2, 3 공급라인에 스케일이 생성되지 않도록 하여 열 효율성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 열발생부와 연결된 팽창탱크를 구비하여 압력을 분산시킴과 동시에 팽창탱크에 형성된 수위센서 및 압력센서에 의해 일정량의 전해질을 유지하면서, 전해질의 온도를 일정하게 맞출 수 있도록 작용하여 열 효율성을 향상시킬 수 있으며, 열발생부에서의 이온화에 따른 발열과정시 기화된 전해질의 양만큼을 더 공급할 수 있는 전해질 보충라인을 통해 항상 일정한 전해질을 공급하여 원활한 이온화 과정이 이루어질 수 있는 전기 보일러를 제공한다.

Description

전기 보일러{Eletric Boiler}
본 발명은 전기저항에 의한 발열시 통해 열원을 생성하는 전기 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 열발생부에서 이온화 과정에서 전극봉이 산화되어 발생하는 이물질을 자석을 포함하는 필터를 통해 제거함으로써, 전극봉 및 전해질을 통한 발열이 원활히 이루어져 열 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전해질이 순환하는 제1, 2, 3 공급라인에 스케일이 생성되지 않도록 하여 열 효율성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 열발생부와 연결된 팽창탱크를 구비하여 압력을 분산시킴과 동시에 팽창탱크에 형성된 수위센서 및 압력센서에 의해 일정량의 전해질을 유지하면서, 전해질의 온도를 일정하게 맞출 수 있도록 작용하여 열 효율성을 향상시킬 수 있으며, 열발생부에서의 이온화에 따른 발열과정시 기화된 전해질의 양만큼을 더 공급할 수 있는 전해질 보충라인을 통해 항상 일정한 전해질을 공급하여 원활한 이온화 과정이 이루어질 수 있는 전기 보일러에 관한 것이다.
보일러에는 등유, LPG와 같은 연료를 이용한 보일러가 일반적으로 사용되고 있으나, 최근에는 고유가시대를 맞이하여 전기저항성을 이용한 전기 보일러가 각광을 받고 있는 추세이다.
이러한, 전기 보일러는 공개특허 10-2006-0051065호에서 제안한 바 있다.
상기 종래의 전기 보일러는 도 1에서와 같이 플라스틱 용기 내에 열교환기와 (+), (-)전극, 온수 파이프와 연결되어 있는 열교환기를 형성하여, (+), (-)전극에 전원을 인가해 전해질에서 발생하는 전기저항을 통해 열을 발생시켜 열교환기를 통해 열원을 공급할 수 있도록 작용하게 된다.
하지만, 종래의 전기 보일러의 경우 전기저항에 의한 발열시 전극에서는 산화작용에 의해 금속재질로 이루어진 전극의 석출되어 전해질이 혼탁해짐으로써 전기저항성에 따른 발열이 원활히 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.
특히, 상기와 같이 혼탁해진 전해질은 주기적으로 교체하여야만 하기 때문에 이에 따른 비용이 추가로 발생하는 문제점이 제기되었다.
또한, 일반적으로 온도와 압력은 비례관계에 있다.
상기 종래의 전기 보일러의 경우 별도로 압력을 조절할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않기 때문에, 플라스틱 용기 내부에서 전기저항성에 의해 열이 발생되어 전해질의 온도가 상승할 경우 플라스틱 용기가 견딜 수 있을 정도의 온도, 다시 말해, 플라스틱이 견딜 수 있을 정도의 압력까지 밖에 온도를 상승시켜야 하기 때문에 고온의 열을 형성하기가 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 구성으로 본 발명의 전기 보일러는 전원부와; 내부에 전해질이 채워지는 열발생 용기와, 전원부로부터 전원을 인가받아 열발생 용기 내부에 전원을 공급하는 전극봉이 구성되어 전기 공급에 의한 전기저항에 의해 열을 발생시키는 열발생부와; 상기 열발생부의 전해질을 제1 공급라인을 통해 공급받는 팽창탱크와; 상기 제1 공급라인과 연결되되, 팽창탱크 내부로 연장되어 형성되어 있으며, 자석을 포함하고 있는 필터와; 상기 팽창탱크에서 제2 공급라인을 통해 전해질을 공급받으며, 일측으로는 열발생부로 전해질을 순환시키기 위한 제3 공급라인과 연결되어 있는 열교환기;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 필터는 제1 공급라인의 끝단에 탈, 부착이 가능한 형태로 결합하며, 내부에 수납공간을 구비하고 외측으로는 다수의 홀이 형성된 케이스와, 상기 케이스의 수납공간에 수납되는 자석으로 구성되어 열발생부에서 열 발생시 전극봉이 산화되어 형성되는 이물질을 제거할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 팽창탱크의 내부에는 팽창탱크에 공급된 전해질의 양을 측정하여 일정수위를 유지할 수 있도록 수위센서가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 팽창탱크와 연결되는 제1 공급라인에는 전해질 보충라인을 더 형성해 수위센서에 의해 팽창탱크 내의 수위가 낮을 때에는 상기 열발생부에서 전해질의 발열시 증발된 것으로 판단하여 전해질 보충라인을 통해 전해질을 더 공급할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 팽창탱크의 내부에는 팽창탱크의 압력을 측정하여 압력이 높을 때에는 열발생부에 전원을 인가하는 전원부를 차단하도록 제어하여 전해질의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 압력센서가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 열발생부에서 전기 저항에 의한 발열시 전극봉이 산화되어 발생하는 이물질을 자석을 포함하는 필터를 통해 제거함으로써, 전극봉 및 전해질을 통한 발열이 원활히 이루어져 열 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전해질이 순환하는 제1, 2, 3 공급라인에 스케일이 생성되지 않도록 하여 열 효율성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열발생부와 연결된 팽창탱크를 구비하여 압력을 분산시킴과 동시에 팽창탱크에 형성된 수위센서 및 압력센서에 의해 일정량의 전해질을 유지하면서, 전해질의 온도를 일정하게 맞출 수 있도록 작용하여 열 효율성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 열발생부에서의 이온화에 따른 발열과정시 기화된 전해질의 양만큼을 더 공급할 수 있는 전해질 보충라인을 통해 항상 일정한 전해질을 공급하여 원활한 이온화 과정이 이루어질 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 전기 보일러를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전기 보일러를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 필터를 도시한 상세도.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 2에서 도시된 바와 같이 (+)극과 (-)극으로 이루어진 전원부(10)가 구성된다.
다음으로, 열발생부(20)는 내부에 염화나트륨 수용액, 설탕 수용액, 황산 수용액과 같은 전해질을 수납하기 위한 열발생 용기(21)와 상기 열발생 용기(21) 내부에 배치되며, 전원부(10)에 연결되어 전원을 공급받는 전극봉(22)으로 구성된다.
이러한, 열발생부(20)는 전원부(10)에 통상의 전원을 공급받는 전극봉(22)과 열발생 용기(21)에 수납된 전해질이 전기저항에 의해 발생하는 발열 반응에 의해 열을 발생시킬 수 있도록 구성된다.
다음으로, 팽창탱크(30)는 상기 열발생부(20)에서의 전기저항에 의해 발열된 전해질을 제1 공급라인(L1)을 통해 공급받을 수 있도록 구성된다.
이러한, 팽창탱크(30)에는 수위센서(S1)가 더 구성되어 팽창탱크(30) 내부의 전해질이 채워지는 수위를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 제1 공급라인(L1)에는 전해질을 보충할 수 있는 전해질 보충라인(L4)이 더 구비되어, 팽창탱크(30)에 형성된 수위센서(S1)와 연계하여 일정한 수위까지 전해질이 도달하지 않을 경우에는 열발생부(20)에서 전기저항에 의한 발열시 다량의 전해질이 기화된 것으로 판단하여 전해질을 더 보충할 수 있도록 구성된다.
물론, 상기 제4 공급라인(L4)에는 전기적 또는 수동으로 조절 가능한 밸브(v)가 더 구비될 수 있음은 당연한 것이다.
그리고 상기 팽창탱크(30)에는 내부의 압력을 측정하는 압력센서(S2)가 구비되어 있다.
이러한 압력센서(S2)는 열팽창부(20)에서 전기저항에 의해 발생한 열에 의해 팽창탱크(30) 내부의 압력변화를 감지해 열팽창부(20)에서 발생하는 발열 현상에 따른 온도 및 높은 압력으로 인한 폭발의 위험성을 미연에 방지할 수 있도록 구성된 것이다.
다음으로, 필터(40)는 상기 제1 공급라인(L1)에 탈, 부착 가능한 형태로 결합되며, 특히, 팽창탱크(30) 내부로 연장되어 형성되어 있다.
이러한, 필터(40)는 도 3에서와 같이 제1 공급라인(L1)에 탈부착 가능한 형태로 구성되며 내부에 수납공간(42a)을 형성하고, 측면으로는 다수의 홀(42b)을 형성한 케이스(42)와 상기 케이스(42)의 수납공간(42a)에 수납되는 자석(41)으로 구성된다.
특히, 상기 케이스(42)의 홀(42a)에는 매쉬망(m)을 더 형성하여 열발생부(20)에서 전기저항에 의한 발열시 전극봉(22)에서 석출되는 이물질을 효율적으로 여과시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.
다음으로, 열교환기(50)는 팽창탱크(30)와 제3 공급라인(L3)에 의해 연결되어 발열이 이루어진 전해질을 공급받아 온수라인과 같이 사용자에게 열원을 공급할 수 있는 수단에 열을 전달할 수 있도록 구성된다.
이러한, 열교환기(50)는 다양한 형태로 구성할 수 있으며, 이미 널리 이용되고 있는 구성이기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.
아울러, 본 발명에서는 하나 또는 하나 이상의 펌프(P)가 구성되어 열발생부(20), 팽창탱크(30), 열교환기(50)로 전해질을 순환시킬 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 전기 보일러의 바람직한 실시 예에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 전기 보일러(100)는 전해질과 전원이 인가되는 전극봉(22)을 통해 전기저항에 의한 전해질의 발열 현상에 의해 발생하는 열을 열원으로 사용할 수 있도록 작동한다.
즉, 전원부(10)를 통해 열발생부(20)의 열발생 용기(21) 내에 수납되어 있는 전극봉(22)에 전원을 인가하게 되면, 열발생 용기(21) 내에 수납된 전해질에서 전기저항이 발생하고, 이러한 과정에서 발생하는 발열 현상에 의해 형성된 열원을 순환시킬 수 있도록 작용하게 되는 것이다.
특히, 본 발명에서는 열발생부(20)에서 제1 공급라인(L1)을 통해 발열된 전해질을 공급받는 팽창탱크(30)가 구성되어 있다.
상기 팽창탱크(30)는 전해질의 발열시 온도 및 압력이 상승하는 열발생부(20)의 열발생 용기(21)에 수납된 전해질을 팽창탱크(30)로 이동시켜 열발생부(20)의 열발생 용기(21)에서의 온도 및 압력을 낮추는 역할을 수행하게 된다.
이러한 팽창탱크(30)의 역할은 열발생 용기(21)의 온도 및 압력을 분산시켜 열발생부(20)에서 더 많은 양의 열원을 형성할 수 함으로써 열 효율성을 증대시킬 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 상기 팽창탱크(30)에는 수위센서(S1) 및 압력센서(S2)가 구성되어 있다.
상기 수위센서(S1)는 팽창탱크(30) 내부로 유입되는 전해질의 양을 감지해 수위를 조절할 수 있도록 작용한다.
또한, 압력센서(S2)는 팽창탱크(30) 내의 압력을 측정하도록 구성되어 있다.
통상적으로 압력과 온도는 비례관계로 이루어져 압력이 높으면 온도가 높고 압력이 낮으면 온도가 낮아지게 된다.
즉, 상기 압력센서(S2)는 팽창탱크(30) 내부의 압력을 측정해 전해질의 온도를 가늠할 수 있으며, 이때에, 팽창탱크(30) 내부의 열이 너무 낮아 압력이 낮으면 지속적으로 열발생부(20)에서 전기저항에 따른 발열과정이 이루어질 수 있도록 전원부(10)를 제어하여 전극봉(22)으로 공급되는 전원을 계속 또는 더 높은 전류를 공급하고, 팽창탱크(30) 내의 압력이 일정수준을 초과하게 되면, 열발생부(20)의 전극봉(22)으로 전원을 공급하는 전원부(10)를 제어해 전원공급을 중단하도록 하여 폭발 위험성을 미연에 방지할 수 있도록 작용하게 된다.
특히, 상기 수위센서(S1)의 경우 열발생부(20)에서 지속적인 발열 과정을 통해 전해질이 기화되어 전해질의 부족현상이 발생하는 것을 감지할 수 있도록 작동한다.
만약, 전해질의 양이 일정 수준으로 줄어들게 되면 제1 공급라인(L1)에 연결된 전해질 보충라인(L4)의 밸브(v)에 전해질 보충라인(L4)을 개방할 수 있도록 전기적 신호를 보내 전해질을 보충할 수 있도록 작용하게 된다.
물론, 상기와 같이 전해질을 공급하는 과정에서 수위센서(S1)에 의해 일정량의 전해질이 팽창탱크(30)로 채워지게 되면 전해질 보충라인(L4)의 밸브(v)에 전해질 보충라인(L4)을 차단할 수 있도록 신호를 보내게 된다.
특히, 본 발명에서 팽창탱크(30)에 수위센서(S1) 및 압력센서(S2)를 형성하는 이유는, 열발생부(20)에서는 지속적으로 발열 현상에 의해 온도 및 압력이 올라가는 상황이기 때문에 정확한 온도조절 및 압력을 측정하지 못하기 때문이다.
이러한, 압력 및 온도는 보일러에서는 상당히 중요한 요소인데, 본 발명에서는 발생된 열을 공급받는 팽창탱크(30)를 더 구비하고, 상기 팽창탱크(30) 내부의 온도 및 압력을 측정할 수 있도록 하여 적절한 온도제어 및 높은 압력으로 인한 폭발의 위험성을 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명에서의 열발생부(20)의 전극봉(22)은 통상적으로 금속재질을 많이 사용하게 된다.
이러한 전극봉(22)은 전원공급시 산화와 환원이 반복적으로 이루어지면서 산화되는 현상이 발생하게 되는데, 이때에, 상기 전극봉(22)이 산화되는 과정에서 쇳가루와 같은 이물질이 발생하게 되고, 이러한 이물질은 전해질에 혼합되어 전해질을 혼탁한 상태로 만들게 된다.
이러한, 전극봉(22)의 산화작용에 의해 발생한 쇳가루와 같은 이물질이 전해질에 포함되면 전기저항에 따른 발열 과정을 저해할 뿐만 아니라, 전해질의 순환시 각 구성요소에 들러붙어 스케일을 발생시켜 각 구성요소의 효율성을 저해하고, 특히, 전해질이 순환하는 제1, 2, 3 공급라인(L1, L2, L3)에 스케일이 발생할 경우에는 이동하는 전해질의 양이 줄어들어 열 효율성이 저하되는 요인으로 작용하게 된다.
이에 본 발명에서는 열발생부(20)와 팽창탱크(30)를 연결하는 제1 공급라인(L1), 구체적으로는 팽창탱크(30) 내부 및 제1 공급라인(L1)의 끝단에 필터(40)를 결합하여 열발생부(20)의 전극봉(22)이 산화되어 발생하는 쇳가루와 같은 이물질을 제거할 수 있게 된다.
상기 필터(40)는 제1 공급라인(L1) 중 팽창탱크(30)와 연결되는 끝단에 연결되어 필터(40) 전체가 팽창탱크(30) 내부에 잠긴 상태로 배치되어 있다.
특히, 상기 필터(40)는 케이스(42) 내부의 수납공간(42a)에 자석(41)이 구비되어 있어 열발생부(20)에서 이물질이 포함된 상태로 이동하는 전해질에서 이물질만을 여과할 수 있도록 작용한다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 필터(40)는 팽창탱크(30) 내부에 잠긴 상태로 배치되어 있기 때문에, 팽창탱크(30)에 이물질을 포함한 전해질이 머무르는 동안에도 전해질에 포함된 이물질을 지속적으로 흡착하여 이물질을 제거할 수 있도록 작용하게 된다.
이러한 필터(40)는 전해질 내에 포함된 이물질을 제거하도록 작용하여 종국에는 전극봉(22)에서 이물질이 발생한다 할지라도 단시간에 필터(40)의 자석(41)을 통해 제거함으로써, 열발생부(20)에서 전극봉(22)과 이물질을 포함하지 않은 전해질의 발열이 원활히 이루어져 열 효율성을 높일 수 있게 작용한다.
또한, 상기와 같은 필터(40)는 제1 공급라인(L1)에 탈, 부착 가능한 형태로 구성되어 있어, 제1 공급라인(L1) 및 팽창탱크(30)로 부터 분리하여 케이스(42) 및 케이스(42)의 수납공간(42a)에 수납되어 있는 자석(41)을 물로 세척한 후 재사용이 가능하기 때문에 소비자의 부담을 줄일 수 있게 된다.
특히, 상기와 같이 전해질 내의 이물질을 제거하게 되면, 전해질이 순환하는 구성요소들 다시 말해, 열발생부(20), 팽창탱크(30), 열교환기(50) 및 상기 구성요소들을 연결하는 제1, 2, 3 공급라인(L1, L2, L3)에 스케일이 발생하는 현상을 방지함으로써, 각 구성요소들의 내구성 향상 및 전해질이 이동하는 양의 변화가 발생하지 않게 되어 열 효율성을 향상시킬 수 있도록 작용하게 된다.
한편, 상기와 같이 열발생부(20)에서의 전기저항에 따른 발열 현상에 발열된 전해질은 제2 공급라인(L2)을 통해 통상의 열교환기(50)로 이동하게 된다.
그러면, 상기 열교환기(50)에 결합되어 있는 별도의 온수라인(도면에 미도시)과 열교환을 통해 열원을 사용자가 공급받을 수 있도록 작용하게 된다.
물론, 상기 열교환기(50)를 통과하는 과정에서 열원을 공급한 전해질은 제3 공급라인(L3)을 통해 다시 열발생부(20)로 이동이 이루어지게 되어 한번의 순환이 완료되고, 이러한 과정을 동일 반복적으로 수행함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시 가능함을 명시한다.
10 : 전원부
20 : 열발생부
21 : 열발생 용기 22 : 전극봉
30 : 팽창탱크
40 : 필터
41 : 자석 42 : 케이스 42a : 수납공간 42b : 홀
50 : 열교환기
L1 : 제1 공급라인 L2 : 제2 공급라인 L3 : 제3 공급라인 P : 펌프
L4 : 전해질 보충라인 v : 밸브 S1 : 수위센서 S2 : 압력센서
100 : 전기 보일러

Claims (5)

  1. 전원부(10);
    내부에 전해질이 채워지는 열발생 용기(21)와, 전원부(10)로부터 전원을 인가받아 열발생 용기(21) 내부에 전원을 공급하는 전극봉(22)이 구성되어 전기 공급에 의한 전기저항에 의해 열을 발생시키는 열발생부(20);
    상기 열발생부(20)의 전해질을 제1 공급라인(L1)을 통해 공급받고, 내부에는 열발생부(20)에서 팽창탱크(30)로 공급한 전해질의 양을 측정하여 일정수위를 유지할 수 있도록 수위센서(S1)와 상기 팽창탱크(30)의 압력을 측정하여 압력이 높을 때에는 열발생부(20)에 전원을 인가하는 전원부(10)를 차단하도록 제어하여 전해질의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 압력센서(S2)가 포함되어 구성된 팽창탱크(30);
    상기 제1 공급라인(L1)과 연결되되, 팽창탱크(30) 내부로 연장되어 형성되어 있으며, 제1 공급라인(L1)의 끝단에 탈, 부착이 가능한 형태로 결합하며, 내부에 수납공간(42a)을 구비하고 외측으로는 다수의 홀(42b)이 형성된 케이스(42)와, 상기 케이스(42)의 수납공간(42a)에 수납되는 자석(41)으로 구성되어 열발생부(20)에서 전기저항에 의한 열 발생시 전극봉(22)이 산화되어 형성되는 이물질을 제거할 수 있도록 구성된 필터(40);
    상기 팽창탱크(30)에서 제2 공급라인(L2)을 통해 전해질을 공급받으며, 일측으로는 열발생부(20)로 전해질을 순환시키기 위한 제3 공급라인(L3)과 연결되어 있는 열교환기(50);
    상기 팽창탱크(30)와 연결되는 제1 공급라인(L1)에는 전해질 보충라인(L4)을 더 형성해 수위센서(S1)에 의해 팽창탱크(30) 내의 수위가 낮을 때에는 상기 열발생부(20)에서 전해질의 발열시 증발된 것으로 판단하여 전해질 보충라인(L4)을 통해 전해질을 더 공급할 수 있도록 이루어진 것에 특징이 있는 전기 보일러.
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