KR101977601B1 - 전기이온 보일러 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기이온 보일러 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 본 발명의 전기이온 보일러는전해수를 저장하기 위한 챔버; 상기 전해수와 접촉하게 되는 금속전극의 표면적이 같거나 다르도록 상기 금속전극이 형성된 다수의 전극봉; 상기 다수의 전극봉에 교류전원을 제공하기 위한 전원공급부; 상기 다수의 전극봉 각각을 상기 전원공급부의 단자들에 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및 상기 다수의 전극봉 각각이 상기 전원공급부의 기준전위가 되는 단자와 연결되거나 상기 교류전원이 제공되는 하나 이상의 단자와 선택적으로 연결되도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하는 제어부를 포함한다.
이에 의해, 전해수의 농도 및 온도에 따라 최적의 발열 조건으로 동작하는 전기이온 보일러 및 그 제어방법을 제공할 수 있으며, 전해수 농도 변화에 기인한 전기적 특성 변화로 유발될 수 있는 사고의 위험성, 제품의 고장 및 신뢰도 저하 등의 문제를 개선할 수 있다.

Description

전기이온 보일러 및 그 제어방법{ELECTRIC-ION BOILER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전기이온 보일러 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 교류전원에 의해 전해수의 이온간에 척력 및 인력을 발생시켜 고열의 온수를 생성하는 전기이온 보일러 및 그 제어방법에 관한 것이다.

전해수는 일반적인 물에 전기를 가해 생성되는 물을 가리키며 이온수라고도 불린다. 예를 들어, 물에 양극과 음극의 백금도금을 한 티탄을 넣어 직류 전기를 통하면 양극 쪽에는 음이온이 모이는 산성이온수가 생성되고, 음극 쪽에는 양이온이 모이는 알칼리이온수가 생성된다.

전기이온 보일러는 직류 전기를 대신하여 교류 전기를 인가하는 방식을 채용하여, 이온들이 전극들 사이에서 빠르게 이동하면서 인력과 척력의 작용으로 높은 열을 발생시키는 원리로 적은 에너지로 고온의 온수를 생성하는 에너지 고효율 보일러이다.

전기이온 보일러는 일반적인 물을 투입하여 교류 전기를 인가하는 방식도 가능하나 일반적인 물을 대신해서 전해질이 용해된 전해수를 사용하는 것이 성능을 높일 수 있는 방법이다. 전해질은 물이 이온으로 해리될 때 전류를 흐르게 하는 물질로, 예컨대 나트륨 이온과 염소 이온 상태로 물에 녹아 존재하는 소금과 같은 물질이 전해질이다. 전해질을 첨가함에 따라, 전기이온 보일러의 이온간 혹은 분자와 이온간 인력과 척력을 더욱 증가시켜 적은 에너지로 빠른 시간 안에 수온을 높일 수 있다.

상용화된 전기이온 보일러의 전해수 농도는 일정하게 유지되어야 정격 전력 대비 적정한 출력전류를 보장할 수 있지만, 전해수의 농도에 변화가 생기면 제품의 성능 열화나 과도 전류가 발생하여 보일러 고장, 안전사고를 유발할 수 있다.

예컨대, 전해질이 이온 상태에서 석출되어 배관내 이물질이 생성되면 전해수의 농도가 묽어져 수온을 증가시키는데 많은 시간과 에너지가 소요되는 제품 열화가 일어나 수요자의 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 또한, 전해수가 증발하여 전해수 농도가 짙어지면 과도한 출력전류가 발생하고 보일러의 고장 및 안전사고의 원인이 되기도 한다.

그러므로 전해수의 농도 변화에 기인한 성능 열화 및 안전사고를 방지할 수 있는 새로운 전기이온 보일러 제어 기술이 요구되어 왔다.

대한민국 공개특허 제1999-0054160호 (1999.07.15) "이온운동에너지를 이용한 유체가열방식의 전기보일러"

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 전해수의 농도 및 온도에 따라 최적의 발열 조건으로 동작하는 전기이온 보일러 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 전기이온 보일러에 있어서, 전해수를 저장하기 위한 챔버; 상기 전해수와 접촉하게 되는 금속전극의 표면적이 같거나 다르도록 상기 금속전극이 형성된 다수의 전극봉; 상기 다수의 전극봉에 교류전원을 제공하기 위한 전원공급부; 상기 다수의 전극봉 각각을 상기 전원공급부의 단자들에 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및 상기 다수의 전극봉 각각이 상기 전원공급부의 기준전위가 되는 단자와 연결되거나 상기 교류전원이 제공되는 하나 이상의 단자와 선택적으로 연결되도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러에 의해 달성될 수 있다.

여기에서, 상기 다수의 전극봉은 상기 금속 전극의 길이, 단면적 및 형상 중 적어도 하나가 상이하여 상기 전해수와 접촉하는 상기 금속 전극의 표면적이 다르게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 전기이온 보일러는 상기 전해수의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도를 기초로 미리 결정된 설정온도를 추종하도록 상기 스위치부를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 전해수를 통해 흐르는 전류가 미리 결정된 제1 기준 전류보다 큰 경우, 상기 전원공급부의 교류전원이 공급되는 단자와 접속되는 상기 전극봉의 금속전극의 토탈 표면적이 감소하도록 상기 스위치부를 제어하여 연결 관계를 전환시키도록 할 수 있고, 반대로 상기 제어부는 상기 전해수를 통해 흐르는 출력전류가 미리 결정된 제2 기준 전류보다 작은 경우, 상기 전원공급부의 교류전원이 공급되는 단자와 접속되는 상기 전극봉의 금속전극의 토탈 표면적이 증가하도록 상기 스위치부를 제어하여 연결 관계를 전환시키도록 할 수 있다.

상기 전극봉은 상기 금속전극을 지지하는 지지부재가 상기 금속전극와 함께 일체로 형성되고, 상기 챔버는 상기 전극봉을 고정 설치하기 위한 소켓을 더 포함하며, 상기 전원공급부로 공급되는 교류전원이 상기 소켓을 통해 상기 금속전극으로 전달되는 도선이 상기 지지부재에 설치되도록 할 수 있다. 여기에서, 상기 지지부재는 중공형으로 형성되고, 상기 도선이 상기 지지부재의 내부를 통해 상기 금속 전극에 전기적으로 접속하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 급속 발열을 위해 상기 전해수와 접하여 교류전원을 제공하는 상기 금속전극의 표면적이 증가하도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하고, 상기 전해수의 온도가 증가함에 따라 단계적으로 상기 전해수와 접하여 교류전원을 제공하는 상기 금속전극의 표면적이 감소하도록 상기 스위치부를 스위칭 제어할 수 있다.

또한, 상기 전극봉은 원형 또는 다각형 중 적어도 하나의 단면을 가지고, 상기 전극봉의 길이 방향으로 단면적이 변화하는 적어도 하나의 단차가 형성되며, 상기 금속전극은 상기 전극봉의 표면에 균일하게 형성되며, 상기 다수의 전극봉들은 같은 길이로 형성되고, 상기 단차의 위치가 상이하게 형성되어 상기 금속전극이 상기 전해수와 접하는 표면적이 상이하도록 할 수 있다.

상기 목적은 본 발명의 또다른 양태에 따른 전기이온 보일러의 제어방법에 있어서, a) 사용자로부터 설정 온도를 입력받는 단계; b) 다수의 전극봉에 교류전원을 인가하는 단계; c) 상기 전극봉에 의해 가열되는 전해수를 통해 흐르는 전류가 미리 결정된 기준 전류보다 큰 경우, 상기 전해수에 접하는 금속전극의 표면적이 감소하도록 상기 교류전원이 인가될 전극봉을 선택하여 상기 교류전원을 제공하는 단계; d) 상기 전해수의 온도가 상기 설정 온도에 도달하기 전까지 상기 b) 및 c) 단계를 반복하고, 상기 온도가 상기 설정 온도에 도달하면 미리 결정된 대기 모드로 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러의 제어방법에 의해 달성될 수 있다.

여기에서, 상기 교류전원이 인가될 전극봉은 상기 교류전원의 기준전위가 되는 단자를 제외한 상 변화가 일어나는 교류신호의 전원이 공급되는 단자와 연결되는 전극봉을 의미한다.

본 발명에 의해, 전기이온 보일러의 전해수 농도 변화에 기인한 전기적 특성 변화로 유발될 수 있는 사고의 위험성, 제품의 고장 및 신뢰도 저하 등의 문제를 개선할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전기이온 보일러의 블록 구성도;
도2는 본 발명의 실시예에 따른 챔버의 중앙 본체의 사시도;
도3a 내지 도3c는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 형태의 전극봉을 설명하기 위한 분리 사시도;
도4는 본 발명의 실시예에 따라 동일 형상이나 길이가 다른 전극봉들이 챔버에 설치된 상태를 설명하기 위한 모식도;
도5는 본 발명의 실시예에 따른 전극봉의 또다른 형태를 나타내는 모식도;
도6은 본 발명의 실시예에 따른 챔버를 통한 전해수의 유동을 설명하기 위한 모식도;
도7은 본 발명의 실시예에 따른 전기이온 보일러의 제어 방법을 나태는 흐름도;
도8은 본 발령의 실시예에 따라 전극봉 4개를 단상 전원으로 구동하는 제어 로직을 설명하기 위한 구성 모식도;
도9는 도8의 구성에 적용되는 제어 로직을 나타내는 표; 및
도10 및 도11은 본 발명의 실시예에 따른 전극봉 7개를 3상 전원으로 구동하는 제어 로직을 설명하기 위한 구성 모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전기이온 보일러의 블록 구성도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기이온 보일러는 전해수를 저장하기 위한 챔버(1), 다수의 전극봉(2), 전원공급부(3), 스위치부(4), 제어부(5) 및 온도센서(11)를 포함하여 구성된다.

챔버(1)는 전해수를 담기 위한 공간을 형성하는 예컨대 원통형의 비금속 재질로 형성된다. 여기에서, 전해수는 NaCl, KCl, HCl, Na₂SO₄, CH₃COOH 등의 전해질을 용해시켜 제공될 수 있다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 챔버(1)의 중앙 본체(12)를 나타내는 것으로서, 도2를 참조하면, 원통형의 중앙 본체(12)는 상부캡(13) 및 하부캡(14)이 조립되어 일체를 이루도록 형성될 수 있다. 또한 중앙 본체(12)의 내부표면에는 강선이 형성되어 챔버(1)내 이온화 활동과 전해수의 유동을 가이드할 수 있고, 중앙 본체(12)에는 전해수가 순환되도록 외부와 연통되는 유입구가 형성될 수 있다.

다수의 전극봉(2)은 전해수를 가열하도록 챔버(1) 내부에 설치되고, 전극봉(2)은 황동, 강철, 텅스텐, 티타늄, 니켈, 스테인리스 등의 합금의 금속 재질로 형성될 수 있으며, 또한 챔버(1)의 용량에 따라 예컨대 무게는 100~ 500g, 길이는 50~500mm, 넓이는 10~50mm² 정도로 형성될 수 있다.

또한, 전극봉들(2)은 전해수와 접촉하는 금속 전극의 표면적이 서로 다르도록 상이한 형태를 갖도록 한다. 전극봉(2)은 금속 전극 부분 외에 금속 전극을 지지하는 지지체를 일체로 하여 형성하고, 전극봉(2)을 챔버(1) 내부에 설치 고정할 수 있도록 하며, 금속 전극 부분에 배선이 될 수 있도록 중공 형태로 형성될 수 있다.

도3a 내지 도3c는 표면적이 상이한 전극봉(2)이 다양한 형태로 도2의 챔버(1) 내부에 설치된 모습을 보여준다.

도3a에서, 원형 단면의 전극(22)이 막대형으로 챔버(1) 중앙에 설치되고, 그 주변에 판형의 전극 3개(21)가 서로 절연되어 삼각형의 한변을 이루면서 총 4개의 전극이 형성된 것을 볼 수 있다.

도3b에서, 원형 단면의 전극(22)이 막대형으로 챔버(1) 중앙에 설치되고, 그 주변에 원을 3등분하는 원호 형상을 이루면서 굽은 판형의 전극 3개(23)가 설치되어 있다.

도3c에서 원형 단면의 막대형 전극(22) 4개 중 챔버(1) 중앙에 1개, 그 주변에 삼각형의 꼭지점 위치에 총 3개가 배열 설치되어 있음을 알 수 있다.

도3a 및 도3b로부터, 본 발명의 실시예에 따른 다수의 전극봉들(2)은 전해수와 접촉하는 표면적이 상이하도록 다양한 형태로 구성될 수 있음을 알 수 있고, 도3c와 같이 동일한 단면 및 직경을 갖는 경우에도 그 길이를 다르게 하여 전해수와 접하는 전극봉(2)의 표면적을 다르게 할 수 있음을 알 수 있다.

도4는 도3c의 원형 막대형 전극(22)으로서 금속 전극의 길이가 상이한 4개의 전극봉(2)이 챔버(1)에 설치된 상태를 나타내는 모식도로서, 좌측에 있는 전극봉(2)의 금속 전극의 길이가 가장 길어 전해수와 접하는 표면적이 가장 크고, 가장 우측에 있는 전극봉(2)의 금속 전극의 길이가 가장 짧아 전해수와 접하는 표면적이 가장 적은 것을 알 수 있다.

도4를 참조하면, 챔버(1)는 중앙 본체(12), 상부캡(13) 및 하부캡(14)이 결합하여 일체로 형성됨을 알 수 있다. 중앙 본체(12)에는 저온의 전해수를 외부로부터 유입하기 위한 입수관(16)이 연결되고, 상부캡(13)에는 고온의 전해수를 외부로 공급하기 위한 출수관(15)이 연결되고, 하부캡(14)에는 본체(12)와 분리된 공간을 형성하여 전해수가 유입될 수 없고 전극봉(2)을 설치하기 위한 소켓 및 금속 전극 부분에 전기적 연결을 위한 배선 공간이 마련되어 있다.

따라서, 도5에 도시된 바와 같이, 전해수는 본체 챔버(1)의 입수관(16)을 통하여 챔버(1)로 유입되고, 전극봉(2)에 의해 가열되어 고온 상태로 상부캡(13)의 출수관(15)을 통해서 외부로 공급된다. 출수관(15)은 라디에이터, 보일러용 바닥 파이프, 난방용 열교환기 등에 연결되어 뜨거운 온수를 공급하고, 이들로부터 열을 빼앗겨 식어진 저온의 전해수가 입수관(16)을 통해 다시 챔버(1) 내부로 유입되어 순환된다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 전극봉(2)의 또 다른 형태를 나타내는 도면이다. 도5를 참조하면, 도4에 도시된 전극봉(2)과 달리, 전극봉은 원형 단면의 막대 형태로서 전해수와 접하는 모든 표면이 금속전극으로 형성되어 있다.

전극봉의 길이 방향으로 일부에 원형 단면의 직경이 변화하는 단차(21)가 형성된다. 이 단차(21)를 기준으로 직경이 큰 부분과 작은 부분으로 나뉘게 되고, 직경이 큰 부분이 직경이 작은 부분보다 전해수와 더 넓은 접촉면을 나타내게 된다.

따라서 다수의 전극봉들(2)을 동일한 단면적으로 형성하면서, 상이한 단차(21)의 위치 및 서로 다른 직경을 갖도록 함으로써 전해수와의 접촉면을 상이하게 형성할 수 있다. 도5에는 원형 단면의 전극봉(2)을 예시하고 있지만, 다각형 중 어느 하나로 대체할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도1을 참조하면, 전원공급부(3)는 다수의 전극봉(2)에 교류 전원을 공급한다. 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부(3)는 AC 100 ~ 480V, 50 ~ 60 Hz 의 단상 및 3상 전원을 포함할 수 있으며, 배선 방식에 있어서도 특별한 제한 없이 이용될 수 있다.

스위치부(4)는 전원공급부(3)와 전극봉(2) 사이를 연결하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는, 각 전극봉(2)을 전원부로부터의 배선들 중 하나에 선택적으로 연결하기 위한 것이다. 예를 들어, 스위치부(4)는 전극봉(2)을 3상 교류 전원의 경우, 중성선, R상, S상 T상의 배선 중 하나에 연결할 수 있고, 단상 교류 전원의 경우, 중성선(기준전위) 및 단상(L상)의 배선 중 하나에 연결할 수 있다.

제어부(5)는 스위치부(4)를 제어하여 전극봉(2)을 중성선 또는 다양한 극성(R상, S상, T상, L상의 배선) 중 하나에 연결한다. 이하, 전극봉(2)이 중성선과 연결되는 경우를 중성전극이라 하고, 중성선 외의 다른 전원선에 연결되는 경우 활성전극이라고 부르기로 한다.

제어부(5)는 다수의 전극봉(2) 중 하나 이상의 중성전극을 형성시킬 수 있고, 다수의 전극봉(2) 중 하나 이상의 활성전극을 형성시킬 수 있다. 도3 내지 도5의 예를 참조하면, 4개의 전극봉(2) 중에서 최소 하나의 중성전극을 형성하고, 나머지는 모두 활성전극이 되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 중성 전극 2개 및 활성 전극 2개의 조합, 중성 전극 3개 및 활성 전극 1개의 조합 등의 임의의 조합이 가능하다.

활성전극들의 토탈 표면적이 클수록 전해질 이온들의 움직임이 활성화되어 전해수의 승온이 급격하게 일어나고 출력전류도 증가한다. 활성 전극들의 표면적이 상대적으로 적을수록 이온들의 움직임은 상대적으로 적고 전해수의 온도 상승률이 저하되며 출력전류도 감소하게 된다.

다시 도1을 참조하면, 온도센서(11)는 전해수의 온도를 측정하여 제어부(5)가 미리 결정된 온도를 추종하도록 온도 정보를 제공한다. 온도센서(11)는 하부 입수관(16) 및 상부 출수관(15)에 각각 설치되어 이를 통해 유입/배출되는 온수의 온도를 측정하도록 할 수 있다.

도7은 본 발명의 실시예에 따른 전기이온 보일러의 제어방법을 나타내는 순서도이다. 도7을 기초로 도1에 개시된 전기이온 보일러의 동작을 상세히 설명하도록 한다.

보일러가 기동되면 사용자에 의해 미리 설정되어 있던 온도 또는 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 사용자가 설정하는 온도를 제어부(5)가 입력받는다(S100).

이에 전해수가 펌프(미도시)에 의해 챔버(1) 안으로 유입되고(S110), 제어부(5)의 스위치 동작에 의해 전원공급부(3)로부터 전극봉(2)으로 전압이 인가된다(S120).

예를 들어, 사용자 설정온도가 섭씨 60도이고, 온도센서(11)로부터 현재 전해수 온도가 20도로 측정되었다면 제어부(5)는 높은 출력을 낼 수 있는 최적의 발열 조건이 되도록 한다.

도8에 예시된 바와 같이, 원형 단면의 전극봉(2) P1 ~ P4가 설치되고, 단상의 전원이 스위치부(4)의 릴레이를 통해 연결되어 있으며, P1 ~ P4 의 길이가 각각 14cm, 10cm, 8cm, 6cm 일 때를 상정한다.

여기에서, 6cm 길이의 P4를 N상, 중성선에 연결하여 중성전극으로 하고, 나머지 P1 ~ P3 를 모두 L상으로 하여 표면적을 최대로 함에 따라 온도 상승률을 가장 크게 할 수 있다. 이에 따라, P1 ~ P3 전극봉(2)에 인접한 이온들의 활성도가 증가하고, 이온간의 척력과 인력이 작용하면서 물의 온도를 급격하게 상승하게 되며, 활성전극이 + 전압일 때 전류가 활성전극으로부터 중성전극으로 흐른다.

온도가 상승하고, 이온 움직임의 활성도가 높아짐에 따라 전류 또한 크게 증가하게 된다. 이에 과도한 전류를 방지하고자, 제어부(5)는 전극봉(2)의 상을 변환시켜 전류를 다소 감소시키는 제어를 수행한다.

즉, 제어부(5)는 출력전류가 과도한 경우(S130), 예컨대 중성전극을 통해 흐르는 토탈 출력전류가 미리 결정된 정격 전류보다 큰 경우, P1 ~ P3 전극 중 어느 하나를 중성전극으로 변환시킨다(S140).

전해수의 온도가 설정 온도에 도달하지 않는다면(S160), 전원공급부(3)로부터 전류가 전극봉(2)을 통해 전해수에 제공되고, 전해수는 계속해서 가열될 것이다(S120). 제어부(5)는 전극봉(2)의 표면적이 점차 감소되도록 제어하여 전해수의 이온 움직임의 활성도가 증가하더라도 정격전류 이상으로 출력전류가 증가하지 않도록 제한한다(S130, S140).

도9는 제어부(5)가 도7에 개시된 단상 전원에 대해 7 단계로 스위칭하는 제어 로직을 나타낸다. 전극봉(2)의 토탈 표면적이 가장 큰 7 단계로부터 전극봉(2)의 토탈 표면적인 가장 작은 1 단계까지 총 7개 단계로 구분되어 있다.

제어부(5)는 일반적으로 7 단계로부터 순차적으로 단계를 낮추는 방식으로 전극봉(2)의 상전환을 시키면서 목표하는 설정 온도에 도달할 때까지 챔버(1) 내부의 전해수를 가열한다.

7 단계부터 1 단계로 낮추면서 제어하는 이유에 대해서는 앞서 설명한 바와 같이, 정격 전류를 초과하지 않도록 출력 전류를 제어하여 사용자 안전사고 및 제품 고장을 방지하는 동시에 빠른 시간 안에 전해수를 가열시키기 위함이다.

이는 전해질이 염으로 석출되어 전해수의 농도가 낮아지거나, 물의 증발로 인해 전해수 농도가 진하게 되는 등 어떠한 경우에도 전해수의 급가열이 가능하고, 과도 전류 발생이 초래되지 않도록 제어된다.

따라서, 제어부(5)는 정확한 전해수의 농도를 측정하지 않더라도 온도 변화 및 출력전류의 크기에 따라 상 변환을 시킴으로써, 간접적으로 전해수의 농도 변화에 적응적으로 대응하고 최적의 발열 조건을 제공하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 7 단계부터 1 단계로 단계를 낮추면서 제어하는 모드는 고온 온수의 급속 공급이 요구되는 경우에 적합한 제어 방식인 반면, 제어부(5)는 1 단계부터 순차적으로 단계를 높이는 방식으로 전극봉(2)의 상을 전환시키면서 목표하는 설정 온도에 도달할 때까지 챔버(1) 내부의 전해수를 가열하는 제어 방식으로 선택적으로 운영될 수 있다.

1 단계부터 7 단계로 단계를 높이면서 제어하는 이유는, 정격 전류를 초과하지 않도록 출력전류를 제한하면서, 급속 가열을 하지 않는 대신 사용자 안전사고 및 제품 고장을 방지하는 최적의 동작 안정성을 제공하기 위함이다.

급속 온수공급이 가능한 하향식 모드로 운영할 것인지, 또는 가장 안정성을 제공하는 상향식 모드로 운영할 것인지는 미리 코딩되어 사용자가 용도에 맞춰 선택하도록 할 수도 있으며, 두 가지 모드를 혼합한 다양한 모드 즉, 도9에 개시된 제어로직의 단계를 다양하게 조합하여 하이브리드 시퀀스를 생성하는 새로운 용도의 모드를 추가적으로 제공할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 이러한 실시예의 변형이 용이함을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 이러한 제어로직 및 제어모드는 3상 전원에 대해서도 유사하게 적용될 수 있다.

도10은 7개의 전극봉(2)과 3상 전원으로 구성된 전기이온 보일러 예를 나타내는 모식도이다.

원형 단면의 막대형 전극봉(2) 7개가 2cm 길이 차이를 갖도록 배열 설치된 상태에서, R상, S상, T상은 항상 쌍을 이루어 전극봉(2)에 연결되도록 하고, 나머지 중성전극을 선택하도록 조합하는 것이 가능하다. 매우 다양한 조합이 가능하므로 제어 로직은 최적의 조합으로 선정될 수 있다.

도10은 P1~P3 전극봉(2)이 R/S/T상과 연결된 활성전극이 되고, P4 전극봉(2)은 중성선과 연결되어 중성전극으로 되고, P5~P7 전극봉(2)은 T/S/R상과 연결된 활성전극으로 구성되어 3상간 평형을 고려하는 동시에 높은 토탈 표면적을 갖는 단계를 보여준다.

반면, 도11은 P1~P4 전극봉(2)이 모두 중성전극이 되도록 스위칭 제어되고, P5~P7 전극봉(2)이 3상에 대한 활성전극이 되도록 선택되어 최저 표면적을 갖는 단계를 보여준다.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 도10 및 도11의 예로부터 중간 레벨의 조합 로직에 대응하는 토탈 표면적이 중간값이 되도록 하는 임의의 조합을 용이하게 구성할 수 있을 것이다.

마지막으로 전해수의 온도가 설정온도에 도달하게 되면(S150), 제어부(5)는 미리 결정된 대기 모드로 진입하여(S160), 전원공급부(3)로부터의 모든 전원을 차단하거나 최저 레벨 상태로 전환시킬 수 있다.

지금까지 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 상기 실시예를 치환하거나 변형하는 것이 용이한 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 실시예는 예시적인 것으로 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1 : 챔버 2 : 전극봉
3 : 전원공급부 4 : 스위치부
5 : 제어부 11 : 온도센서
12 : 중앙 본체 13 : 상부캡
14 : 하부캡 15 : 출수관
16 : 입수관 21 : 판형 전극
22 : 원형 막대전극 23 : 원호 굽은전극

Claims (10)

1. 전기이온 보일러에 있어서,
   전해수를 저장하기 위한 챔버;
   상기 전해수와 접촉하게 되는 금속전극의 표면적이 같거나 다르도록 상기 금속전극이 형성된 다수의 전극봉;
   상기 다수의 전극봉에 교류전원을 제공하기 위한 전원공급부;
   상기 다수의 전극봉 각각을 상기 전원공급부의 단자들에 선택적으로 연결하기 위한 스위치부; 및
   상기 다수의 전극봉 각각이 상기 전원공급부의 기준전위가 되는 단자와 연결되거나 상기 교류전원이 제공되는 하나 이상의 단자와 선택적으로 연결되도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 전극봉은 원형 또는 다각형 중 적어도 하나의 단면을 가지고, 상기 전극봉의 길이 방향으로 단면적이 변화하는 적어도 하나의 단차가 형성되며, 상기 금속전극은 상기 전극봉의 표면에 균일하게 형성되며,
   상기 다수의 전극봉들은 같은 길이로 형성되고, 상기 단차의 위치가 상이하게 형성되어 상기 금속전극이 상기 전해수와 접하는 표면적이 상이한 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 전극봉은 상기 금속 전극의 길이, 단면적 및 형상 중 적어도 하나가 상이하여 상기 전해수와 접촉하는 상기 금속 전극의 표면적이 다른 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전해수의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도센서에서 측정된 온도를 기초로 미리 결정된 설정온도를 추종하도록 상기 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 전해수를 통해 흐르는 전류가 미리 결정된 기준 전류보다 큰 경우, 상기 전원공급부의 교류전원이 공급되는 단자와 접속되는 상기 전극봉의 금속전극의 토탈 표면적이 감소하도록 상기 스위치부를 제어하여 연결 관계를 전환시키는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 전해수를 통해 흐르는 출력전류가 미리 결정된 기준 전류보다 작은 경우, 상기 전원공급부의 교류전원이 공급되는 단자와 접속되는 상기 전극봉의 금속전극의 토탈 표면적이 증가하도록 상기 스위치부를 제어하여 연결 관계를 전환시키는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 전극봉은 상기 금속전극을 지지하는 지지부재가 상기 금속전극와 함께 일체로 형성되고,
   상기 챔버는 상기 전극봉을 고정 설치하기 위한 소켓을 더 포함하며,
   상기 전원공급부로 공급되는 교류전원이 상기 소켓을 통해 상기 금속전극으로 전달되는 도선이 상기 지지부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 급속 발열을 위해 상기 전해수와 접하여 교류전원을 제공하는 상기 금속전극의 표면적이 증가하도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하고,
   상기 전해수의 온도가 증가함에 따라 단계적으로 상기 전해수와 접하여 교류전원을 제공하는 상기 금속전극의 표면적이 감소하도록 상기 스위치부를 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 전기이온 보일러.
   
9. 삭제
10. 삭제

Images