KR101807652B1

KR101807652B1 - 전기보일러용 전극히터

Info

Publication number: KR101807652B1
Application number: KR1020160032762A
Authority: KR
Inventors: 한명일
Original assignee: 한명일
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-12-11
Also published as: KR20170108603A

Abstract

본 발명은 물속에 잠긴 일정 간격의 전극판 사이에 발생된 전류로 물을 데워 온수 및 난방수로 공급하는 전기보일러용 전극히터에 관한 것으로, 상부가 개방되고 하부에 제1관통공이 형성된 제1도전체; 상부가 개방되고 하부에 제2관통공이 형성되고 상기 제1도전체 측부와 하부에 일정 간격을 두고 설치된 제2도전체; 상부로 돌출된 제1상부돌기가 제2도전체의 제2관통공을 통과하여 제1도전체의 제1관통공을 거쳐 결합부재로 결합되고 하부로 돌출된 제1하부돌기에 체결된 너트 사이에 제1전원단자가 결합된 제1전극; 상기 제2도전체의 제2관통공과 일치하는 제3관통공이 형성되고 일측에 고정공이 형성되며 상단면이 제2도전체 바닥면에 접촉 고정된 전극바; 상부로 돌출된 제2상부돌기가 전극바의 고정공에 고정 결합되고 하부로 돌출된 제2하부돌기에 체결된 너트 사이에 제2전원단자가 결합된 제2전극; 상기 제1전극을 통해 제1도전체에 인가된 전원과 제2전극을 통해 제2도전체에 인가된 전원 사이의 전위차로 인하여 제1도전체 내주면과 제2도전체 외주면 사이에 발생된 아크 방전으로 물을 가열하는 것이다. 본 발명은 제1도전체와 제2도전체 표면 사이에 아크 방전에 의하여 고온 및 대량의 온수를 생산함으로써, 인가되는 전력량에 대비하여 전기보일러의 높은 효율성과 더불어 설치비용의 절감을 구현할 수 있고, 또, 아크 방전에 의한 생성된 이온수는 피부미용의 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

전기보일러용 전극히터{Electrode Heater for Electric Boiler}

본 발명은 전기보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물속에 잠긴 일정 간격의 전극판 사이에 발생된 전류로 물을 데워 온수 및 난방수로 공급하는 전기보일러용 전극히터에 관한 것이다.

일반적으로 전기보일러는 전기의 발열을 연료 대신에 이용하는 보일러이다. 전기보일러는 형식면에서 보일러수인 물 자체를 전기 저항체로 하여 전극 사이에 전류를 통하여 줄(Joule)열을 발생시키는 전극형과, 보일러수인 물속에 직접 또는 간접으로 금속 저항선을 넣고 그 발열을 이용하는 저항형 또는 열선형이 있지만, 일반적으로는 전극형이 사용된다. 전기보일러는 구조가 간단하고 위생적이며 과열 등의 사고 위험도 적고 고효율이다. 병원 등 환경 위생이 특히 엄격한 장소에 소용량의 것이 사용된다. 또 전기보일러의 전열 면적에 대해서는 전기 설비 용량 20㎾당 전열 면적 1㎡으로 환산한다.

종래 전기보일러는 통상 가열대상인 물속에 전극봉을 넣어 물을 가열한다. 이때, 사용전력은 온수공급량에 따라 대개 수~수십 KW에 달해 누진세가 적용되지 않은 산업용 등을 제외한 일반 가정용이나 영업용은 누진세가 적용되는 전기를 사용하므로 전기요금에 비하여 상대적으로 효율이 낮은 실정이다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0097465호(2011.08.31.공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 물속에 잠긴 전기히터의 전극판 사이에서 발생되는 전류로 물을 데워 온수 및 난방수로 공급하기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 전기히터의 전극판 사이에서 발생되는 전류에 의하여 물을 이온화된 전해수로 공급하기 위한 것이 다른 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상부가 개방되고 하부에 제1관통공이 형성된 제1도전체; 상부가 개방되고 하부에 제2관통공이 형성되고 상기 제1도전체 측부와 하부에 일정 간격을 두고 설치된 제2도전체; 상부로 돌출된 제1상부돌기가 제2도전체의 제2관통공을 통과하여 제1도전체의 제1관통공을 거쳐 결합부재로 결합되고 하부로 돌출된 제1하부돌기에 체결된 너트 사이에 제1전원단자가 결합된 제1전극; 상기 제2도전체의 제2관통공과 일치하는 제3관통공이 형성되고 일측에 고정공이 형성되며 상단면이 제2도전체 바닥면에 접촉 고정된 전극바; 상부로 돌출된 제2상부돌기가 전극바의 고정공에 고정 결합되고 하부로 돌출된 제2하부돌기에 체결된 너트 사이에 제2전원단자가 결합된 제2전극; 상기 제1전극을 통해 제1도전체에 인가된 전원과 제2전극을 통해 제2도전체에 인가된 전원 사이의 전위차로 인하여 제1도전체 내주면과 제2도전체 외주면 사이에 발생된 아크 방전으로 물을 가열하는 전기보일러용 전극히터를 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1도전체 저면과 제2도전체 상면 사이에 제1절연체가 제1상부돌기의 관통으로 결합되되, 제1절연체는 8~11mm의 두께로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1전원단자와 제2전원단자에는 교류 또는 직류전원이 인가될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1전극과 제2전극 몸체 외주에 제4절연체가 각각 피복 처리되고, 상기 전극바의 제3관통공과 제1전극 사이에 제3절연체가 결합될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1도전체와 제2도전체는 스테인리스, 구리, 황동 또는 티타늄 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1도전체와 제2도전체는 보일러 내에 온수관 또는 난방수관 내에 설치되고, 상기 제1전극과 제2전극은 온수관 또는 난방수관 외측면에 관통 형성된 통공에 형성된 플랜지에 고정체로 고정 결합되고 전원단자가 각각 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 물이 공급되는 온수관과 난방수관에 일정 간격을 두고 설치된 각 전극히터에 전원이 인가되면 각 전극히터 표면 사이에 아크 방전에 의하여 고온 및 대량의 온수를 생산함으로써, 전극히터의 직접 가열방식에 의하여 소비되는 전력량에 대비하여 전기보일러의 높은 효율성과 더불어 설치비용의 절감을 구현할 수 있고, 또, 아크 방전에 의한 물은 이온수가 되어 피부미용의 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 전기보일러용 전극히터를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기보일러용 전극히터를 나타낸 결합사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전극히터가 적용된 전기보일러를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전극히터가 적용된 전기보일러를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 전기보일러용 전극히터의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에서, 제1도전체(12)는 상부가 개방된 원통 형상으로 대략 사다리꼴 모양의 나팔관 형상으로 사각이나 육각 형상의 기둥이어도 좋다. 제1도전체(12) 하부에는 제1관통공(13)이 형성된다. 제1도전체(12)는 제1전극(22)을 통해 제1전원단자(35)로부터 전원을 입력받는다.

제2도전체(15)는 상부가 개방된 원통 형상으로 대략 사다리꼴 모양의 나팔관 형상으로 사각이나 육각 형상의 기둥이어도 좋다. 제2도전체(15) 하부에는 제2관통공(16)이 형성된다. 제2도전체(15)는 전극바(17) 및 제2전극(26)을 통해 제2전원단자(37)로부터 전원을 입력받는다. 제2도전체(15)는 제1도전체(12) 측부와 하부에 일정 간격을 두고 설치된다. 더욱이 제1도전체(12) 저면과 제2도전체(15) 상면 사이에는 제1절연체(14)가 결합된다. 제1절연체(14)는 제1도전체(12)의 제1관통공(13)과 제2도전체(15)의 제2관통공(16)과 일치하는 위치에 관통된 구멍이 형성된다. 또한, 제1절연체는 8~11mm의 두께인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 제1도전체(12)의 외측 표면과 제2도전체(15)의 내측 표면 사이는 10mm 내외의 간격을 유지하도로 하는 것이 좋다. 또한, 제1도전체(12)와 제2도전체(15)에는 교류전원(AC)이 인가되는 것이 좋지만 직류전원(DC)이 인가되어도 좋다.

전극바(17)는 상단면이 제2도전체(15) 바닥면에 가로방향으로 접촉 고정된다. 전극바(17)는 제2도전체(15)의 제2관통공(16)과 일치하는 제3관통공(18)이 형성되고 일측에 고정공(19)이 형성된다. 제3관통공(18)에는 제1전극(22)의 제1상부돌기(23)가 관통 삽입되고, 고정공(19)에는 제2전극(26)의 제2상부돌기(27)가 용접되거나 또는 볼트 등으로 고정 결합된다.

제1전극(22)은 대략 원통형의 몸체로부터 상부로 돌출된 제1상부돌기(23)가 제2도전체(15)의 제2관통공(16)을 통과하여 제1도전체(12)의 제1관통공(13)에 접촉된 후 결합부재(11)로 결합되고, 제1전극(22)의 원통형 몸체 하부로 돌출된 제1하부돌기(24)는 복수로 체결된 너트(34) 사이에 제1전원단자(35)가 결합된다. 그리고 중심에 제4관통공(21)이 형성된 제2절연체(20)의 상부는 전극바(17)의 제3관통공(18)에 삽입되고 하부의 플랜지부는 전극바(17) 저면에 밀착되도록 하여 제1전극(22)의 제1상부돌기(23)가 전극바(17)와 제2도전체(15)에 접촉되지 않도록 하여 제1전극(22)이 제2전극(26)과 단락되지 않도록 한다.

제2전극(26)은 대략 원통형의 몸체로부터 상부로 돌출된 제2상부돌기(27)가 전극바(17)의 고정공(19)에 고정 결합되고, 제2전극(26)의 원통형 몸체로부터 하부로 돌출된 제2하부돌기(28)는 복수로 체결된 너트(36) 사이에 제2전원단자(37)가 결합된다.

또한, 제1전극(22)의 몸체에는 제3절연체(25)가 피복 처리되어 절연되고, 제2전극(26)의 몸체에는 제4절연체(29)가 각각 피복 처리되어 절연이 이루어지도록 한다.

따라서 제1전원단자(35)와 제2전원단자(37)를 통해 인가된 전원은 제1전극(22)과 제2전극(26)을 통해 제1도전체(12)와 제2도전체(15)에 인가된다. 이때, 일정 간격을 두고 설치된 제1도전체(12)의 외주면과 제2도전체(15)의 내주면 사이에는 아크(Arc) 방전이 발생하여 열전리에 의하여 고온의 열이 발생되어 매질 저항체인 보일러수, 즉 물을 가열한다.

또한, 제1도전체(12)와 제2도전체(15)는 스테인리스, 구리, 황동 또는 티타늄 재질이 사용되는 것이 좋고, 구리나 티타늄 재질이 적용된 경우에는 아크 방전에 의하여 더욱 고온의 열을 발생할 수 있을 것이다.

한편, 도 3 및 도 4에서, 본 발명의 전극히터(10)는 전기보일러(1)의 온수관(40)과 난방수관(50)에 설치되어 물을 가열할 수 있도록 한다. 이때, 제1전극(22)의 제1하부돌기(24)와 제2전극(26)의 제2하부돌기(28)는 제5관통공(31) 및 제6관통공(32)이 각각 형성된 고정부재(30)에 고정 결합되고, 고정부재(30) 가장자리에 형성된 복수의 체결공(33)은 전기보일러(1)의 온수관(40)과 난방수관(50) 외측면에 형성되는 플랜지에 나사 등으로 고정 결합된다. 즉 온수관(40)과 난방수관(50)에는 통공이 형성되고, 이 통공에 형성된 플랜지부에 고정부재(30)가 결합되어 온수관(40)과 난방수관(50)에 밀폐 결합된다. 더욱이 전극히터(10)는 온수관(40)과 난방수관(50)에 각각 고정 결합되어 온수의 생산과 난방수의 생산을 동시에 수행할 수 있다.

또한, 대용량의 온수나 난방수가 필요할 경우에는 전극히터(10)의 가열용량을 높이거나 복수의 전극히터를 설치할 수 있을 것이다. 더욱이 본 발명의 전극히터(10)의 전력소비량이 1.5KW/H인 경우에 대략 25~30평의 난방이 가능함을 실험을 통해 얻을 수 있었다. 이는 전극히터(10)는 물을 직접 가열하는 방식으로 소비전력을 최소화할 수 있다. 따라서 전극히터(10)의 개수를 추가하면 전력소비량 대비 난방면적을 늘릴 수 있다.

이와 같이 본 발명의 전기보일러용 전극히터(10)는 온수관(40)과 난방수관(50)에 설치된 다음 물이 공급된다. 그리고 제1전원단자(35)에 전원이 인가되면 제1전극(22)을 거쳐 제1도전체(12)로 전류가 인가되고, 제2전원단자(37)에 전원이 인가되면 제2전극(26) 및 전극바를 거쳐 제2도전체(15)에 전류가 인가된다.

제1도전체(12) 외주면과 제2도전체(15)의 내주면 사이에는 아크 방전이 발생된다. 제1도전체(12) 외주면과 제2도전체(15)의 내주면 사이의 아크 방전에 의하여 물을 고온으로 가열되면서 물기둥이 형성된다. 그리고 물기둥을 따라 와류가 형성되어 물 입자를 분해시킴으로써 물은 전해수, 즉 이온수로 생성된다. 이때, 제1도전체(12)와 제2도전체(15) 사이의 간격은 대략 10mm 내외로 벌여져 있는 것이 좋다. 이는 인가되는 전류량에 따라 간격을 달라질 수 있지만, 수많은 실험에 의하면 인가되는 전력 대비 가장 효율적인 온수 생산이 가능한 것이었다.

따라서 물이 채워져 있는 온수관(40)과 난방수관(50) 내에 설치된 전극히터(10)의 제1도전체(12)와 제2도전체(15)에는 전류밀도가 높아지고 제1도전체(12)와 제2도전체(15) 사이에는 전압강하가 발생하여 열전리에 의한 플라즈마가 형성되어 물은 전기분해가 되면서 고온으로 가열된다. 그러므로 온수관(40)과 난방수관(50)을 통해 공급된 물은 가열되어 고온의 온수 또는 난방수로 공급된다.

또한, 아크 방전에 의한 물은 이온화된 전해수, 즉 이온수가 된다. 이온수는 수렴작용에 의하여 약산성인 피부를 수축시켜 보호하는 효과로 인하여 미용효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1: 전기보일러 10: 전극히터 11: 결합부재 12: 제1도전체 13: 제1관통공 14: 제1절연체 15: 제2도전체 16: 제2관통공 17: 전극바 18: 제3관통공 19: 고정공 20: 제2절연체 21: 제4관통공 22: 제1전극 23: 제1상부돌기 24: 제1하부돌기 25: 제3절연체 26: 제2전극 27: 제2상부돌기 28: 제2하부돌기 29: 제4절연체 30: 고정부재 31: 제5관통공 32: 제6관통공 33: 체결공 34, 36: 너트 35: 제1전원단자 37: 제2전원단자 40: 온수관 50: 난방수관

Claims

전기보일러용 전극히터에 있어서,
상부가 개방되고 하부에 제1관통공이 형성된 제1도전체;
상부가 개방되고 하부에 제2관통공이 형성되며 상기 제1도전체 측부와 하부에 일정 간격을 두고 설치된 제2도전체;
상부로 돌출된 제1상부돌기가 제2도전체의 제2관통공을 통과하여 제1도전체의 제1관통공을 거쳐 결합부재로 결합되고 하부로 돌출된 제1하부돌기에 체결된 너트 사이에 제1전원단자가 결합된 제1전극;
상기 제2도전체의 제2관통공과 일치하는 제3관통공이 형성되고 일측에 고정공이 형성되며 상단면이 제2도전체 바닥면에 접촉 고정된 전극바;
상부로 돌출된 제2상부돌기가 전극바의 고정공에 고정 결합되고 하부로 돌출된 제2하부돌기에 체결된 너트 사이에 제2전원단자가 결합된 제2전극;
상기 제1도전체 저면과 제2도전체 상면 사이에 제1전극의 제1상부돌기가 관통 결합된 10mm 두께의 제1절연체;
상기 전극바의 제3관통공과 제1전극 사이에 결합된 제2절연체;
상기 제1전극 몸체 외주에 피복 처리된 제3절연체, 및
상기 제2전극 몸체 외주에 피복 처리된 제4절연체를 포함하되,
상기 제1도전체와 제2도전체는 보일러 내에 온수관 또는 난방수관 내에 설치되고, 상기 제1전극과 제2전극은 온수관 또는 난방수관 외측면에 관통 형성된 통공에 형성된 플랜지에 고정부재로 고정 결합되고 전원단자가 각각 연결되며,
상기 제1전극을 통해 제1도전체에 인가된 전원과 제2전극을 통해 제2도전체에 인가된 전원 사이의 전위차로 인하여 제1도전체 외주면과 제2도전체 내주면 사이에 발생된 아크 방전으로 물을 가열하는 전기보일러용 전극히터.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제1전원단자와 제2전원단자에는 교류 또는 직류전원이 인가되는 전기보일러용 전극히터.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제1도전체와 제2도전체는 스테인리스, 구리, 황동 또는 티타늄 중 어느 하나의 재질로 이루어진 전기보일러용 전극히터.
삭제