KR102229341B1 - 이온수 및 자기장을 이용한 온수 및 스팀 겸용 융복합시스템 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러는 일 측에 냉각수 유입구가 구비되고, 타 측에는 냉각수 유출구가 구비되며, 전해수 발생 가열장치와 와류발생 가열장치를 포함한다. 또한 상기 냉각수를 이온화 하며 발열 반응을 통해 온수 난방을 구현하는 이온 발열 시스템이 구비되고, 상기 냉각수를 자기장 코일을 통해 이온화 함과 동시에 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 가열장치를 구비하되, 상기 이온화된 냉각수를 통해 온수 난방 또는 스팀 난방 중 택일적으로 난방을 선택하는 컨트롤 시스템이 설치된다. 상기 이온 발열 시스템은 전류를 공급하여 발열체를 통해 냉각수를 이온화시킴과 동시에 발열 반응을 일으키고, 상기 자기장 가열장치는 상기 냉각수의 입수부와 출수부가 구비되고 복수의 방향 전환부를 통해 유동경로가 좌우로 전환되는 유동관 및, 상기 유동관의 일 측면에는 상기 냉각수를 자기장을 통해 직접 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 코일이 구비된다.

Description

이온수 및 자기장을 이용한 온수 및 스팀 겸용 융복합시스템 보일러{Hot water and steam combined system boiler using ionized water and magnetic field}

본 발명은 이온수 제조 및 온수, 스팀 겸용 융복합 보일러에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 이온수 제조 -> 이온수 가열 -> 와류발생가열장치 -> 에너지 절감 및 효율화를 극대화하는 자기장 가열장치가 융복합 구비된 이온수 제조와 온수 및 스팀 겸용 보일러에 관한 것이다.

종래의 경유나 가스를 이용한 보일러는 불완전연소 등에 따라 열효율이 떨어지고, 연소과정에서 많은 양의 가스를 발생시켜 환경오염, 미세먼지 발생의 원인이 되고 있다.

한편, 전기를 이용한 전기보일러는 급수관을 통해 유입된 열매를 전기히터를 통해 가열하는 것으로, 가열하는 방법에 따라 저탕식과 급탕식 보일러로 나누어진다.

저탕식 전기보일러는 물을 가열해 공급관을 통해 저장조의 열교환기에 공급해 저수된 물을 가열하여 공급관으로 온수를 공급하는 방식으로 저장조의 물은 열교환기에 의해 서서히 가열되며, 온도차에 의해 내부를 순환하면서 전체적으로 가열된다.

그러나 저탕식 전기보일러는 저장조 전체를 속히 가열하지 못하므로 많은 시간이 소요되고, 저장조의 크기로 인해 설치장소에 제약을 받는 문제점이 있으며 열교환기가 쉽게 부식되어 효율이 떨어지며 누수 등으로 빈번한 수리가 요구되는 등 전기의 열 전환 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 부피나 무게도 상대적으로 큰 데다 장시간 사용하지 않을 때에도 연료 소모가 발생하는 단점과 제작비 상승이 약점이다.

급탕식 보일러는 대용량의 전기히터에 의해 순간적으로 가열하여 냉수를 온수로 전환하는데 신속하고 별도의 온수탱크가 요구되지 않으므로 소형으로 구비되어 벽걸이 형태로도 사용이 가능하므로 소형의 실내를 난방하거나 순간온수기용으로 많이 사용되고 있으나 대용량의 제작에 어려움이 있다.

이에 더하여 종래의 급탕식 전기보일러는 히터에 초기에 과부하가 걸리며, 발생된 열이 작동유체로 충분히 전달되지 못할 경우 전기 공급 장치와 보일러의 잦은 고장을 유발할 수 있고, 대량의 작동유체를 가열할 경우 전기소비량 증가에 따른 전기인입비용 증가로 경제적 부담이 커지게 된다.

따라서 상기 같은 문제점을 해결하기 위하여 많은 노력이 존재하였으나 여의치 않아 본 발명으로 해결하고자 한다.

대표적으로 도 1은 종래의 와류발생장치가 구비된 급탕식 보일러에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 작동유체유동관(2)의 내부에 삽입되어 전기에너지에 의해 열을 발생시키는 히트봉모듈(3)에 길이방향으로 다수의 가이드핀(4)이 소정 간격 이격되어 층을 형성하며 구비되고, 층을 형성하는 각 가이드핀(4)에는 각 층마다 서로 어긋나게 위치하는 유체유동공이 형성되어 작동유체가 가이드핀(4)의 유체유동공을 통과하며 작동유체유동관(2)을 유동할 때, 마찰에 의한 마찰열이 발생하는 동시에 와류를 형성하여 빠른 시간 내에 작동유체의 온도를 고온 상태로 올릴 수 있어 에너지 효율을 향상시킬 수 있고, 작동유체가 보일러의 외부로 유출될 때 압력이 상승하여 먼 거리까지 고온의 작동유체를 이송시킬 수 있어 농업용, 상업용 등을 포함하여 다양한 용도로 사용할 수 있는 와류 발생 장치가 구비된 보일러에 해당한다.

이를 위해 일측에 냉각수유입구(6)가 구비되고, 타측에는 냉각수유출구(7)가 구비되며, 내부에 냉각수가 채워지는 탱크(1), 탱크(1)의 내부에 위치하며, 작동유체가 유동할 수 있도록 상호 연결되는 다수의 작동유체유동관(2) 다수의 단위히트봉이 원형 다발 형태로 모여 하나의 모듈을 구성하며, 다수의 작동유체유동관(2) 내부에 각각 삽입되는 다수의 히트봉모듈(3) 및 히트봉모듈(3)을 구성하는 다수의 단위히트봉 각각이 삽입되는 다수의 히트봉관통공(8)이 가장자리 둘레를 따라 상호 이격되어 형성되고, 서로 이격되어 형성된 히트봉관통공(8) 사이에는 다수의 유체유동공이 형성되며, 히트봉모듈(3)의 길이방향을 따라 소정간격 이격되어 다수의 층을 형성하며 구비되는 가이드핀을 포함한다.

하지만 상기 종래기술의 발전에도 불구하고 에너지 효율 문제는 해당 기술 분야에서 지속적인 문제점으로 대두되었기 때문에 상기 에너지 효율 극대화 및 에너지 절감을 위해 본 발명이 고안되었다.

등록특허공보 10-1984675(등록일자 2019년 5월 27일)

본 발명은 물의 자화 및 이온화로 가열 효율을 높이고, 와류발생 가열장치[선행기술; 등록특허공보 10-1984675]를 통해 에너지 효율을 상승시킨 후 자기장을 통해 재가열하여 온수 및 스팀을 발생시키는 보일러 방식이 융복합된 이온수 제조와 온수 및 스팀 겸용 보일러 패키지를 제공하여 보일러의 에너지 효율을 극대화시킴에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러는 일 측에 냉각수 유입구가 구비되고, 타 측에는 온수 유출구가 구비되며, 자화수와 전해수 발생장치 및 와류발생장치를 포함하며, 상기 냉각수를 이온화하며 발열반응을 통해 온수생산을 구현하는 이온 발열 시스템이 구비되고, 상기 이온화된 냉각수를 자기장 코일을 통해 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 가열장치를 구비하되, 상기 이온화된 냉각수를 이용해 온수 난방 또는 스팀 난방 중 택일적으로 난방을 선택하는 컨트롤 시스템이 장착된다.

상기에서, 이온 발열 시스템은 상기 이온 발열 시스템의 높이 방향으로 복수의 이온 발열체가 평판 층을 이루며 각 층간에 서로 어긋나게 배치되고, 이에 따라 상기 이온 발열체가 형성하는 경로를 따라 상기 냉각수가 상기 이온 발열 시스템 내부를 유동하며, 상기 이온 발열 시스템의 중앙에는 상기 이온 발열체를 상기 이온 발열 시스템 내부에 고정 하는 고정지지대가 구비되고, 상기 고정 지지대를 중심으로 일정거리에는 전류를 공급하는 복수의 전기연결 단자대가 구비되며, 상기 복수의 전기 연결 단자대는 상기 이온 발열체와 맞닿아 있다.

상기에서, 이온 발열 시스템은 내부에 전류가 흐르는 이온 발열체가 구비되고, 외부에 상기 냉각수의 입수부와 출수부가 구비된 냉각수 유로가 설치되며, 상기 발열원과 냉각수 유로는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔형상에 해당한다.

상기에서, 이온 발열체는 전류량과 전기 전도도 값에 따라 원뿔 형상의 각도를 조절하여 원뿔 내부에 시계 반대방향인 지구 자전방향으로 회전하는 스프링 형태의 작은 평판 날개를 부착해 회전력을 극대화시키며 형성된다.

상기 평판 날개는 이온 발열체의 내외부판 간격(a)의 1/3 크기에 해당한다.

상기 평판 날개에는 회전돌기가 추가로 더 구비될 수 있다.

상기에서, 자기장 가열장치에는 상기 냉각수의 입수부와 출수부가 구비되고 복수의 방향 전환부를 통해 유동경로가 좌우로 전환되는 유동관 및, 상기 유동관의 일 측면에는 상기 냉각수를 자기장을 통해 직접 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 코일이 구비된다.

상기에서, 유동관 내부에는 내부 일측에 고정되어 상기 냉각수의 와류를 발생시키는 고정핀이 추가로 구비된다.

상기에서, 유동관의 수직 단면은 상기 냉각수가 유동하도록 삼각 꼭지점 형태의 관통홀이 형성된 제1 단면과 역삼각 꼭지점 형태의 관통홀이 형성된 제2 단면이 교대로 복수개 형성된다.

상기와 같은 과제의 해결수단을 통하여 본 발명에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러는 종전 온수 보일러 및 전기 보일러에 비해 획기적으로 개선된 에너지 효율과 에너지 절감 효과를 불러일으킨다.

도 1은 종래의 와류발생장치가 구비된 보일러를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구조를 도시한 평면도,
도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 이온 발열체의 모습을 도시한 평면도,
도 5 내지 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 이온 발열체의 모습을 도시한 평면도,
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 자기장 가열장치의 모습을 도시한 평면도에 해당한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구조를 도시한 평면도에 해당한다.

도 2를 참고하면 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러(10)의 경우 크게 자화기(20), 전해수 발생장치(30), 이온 발열 시스템(40), 와류 발생 가열장치(50), 자기장 가열장치(60), 그리고 컨트롤 시스템(70)으로 구성된다.

상기 구성을 통해 온수 난방 또는 스팀 난방 중 택일적으로 난방을 선택하는 것이 본 발명의 기술사상의 핵심이며 이에 따라 본 발명의 기술적 특징은 크게 이온 발열 시스템(40)과 자기장 가열장치(60)에 존재하기에 본 발명의 설명을 통해 전반적인 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구동 과정을 설명하되, 이온 발열 시스템(40)과 자기장 가열장치(60)의 구조 및 작용을 더욱 자세하게 설명하도록 한다.

냉각수 유입구(11)를 통해 보일러 내부로 유입된 냉각수는 자화기(20)를 거친다. 자화기(20)는 물 분자의 입자 크기를 미세화 하여 전해수 발생에 에너지원의 소비를 최소로 할 수 있도록 돕는다. 따라서 온수 가열시 가열시간을 최소화 시킬 수 있고 이러한 이유로 전기적 에너지 소비를 최소화 할 수 있는 밑거름이 된다. 일반적으로 자화기(20)의 경우 희토류 자석 재질로 구현될 수 있다.

그 후, 전해수 발생장치(30)와 이온 발열 시스템(40)을 거치게 된다. 전해수 발생장치(30)와 이온 발열 시스템(40)은 일반적으로 구분되어 보일러(10) 내부에 배치되나 하나의 구성에 해당할 수도 있다. 즉 이온 발열 시스템(40)이 전해수 발생장치로도 동시사용이 가능한 것이다. 일반적으로 전해수 발생장치(30)의 경우 교류(AC) 전원 사용 시 냉각수의 가열기로 이용되며, 직류(DC) 전원 사용 시 전해수 발생 가열장치 자체로 사용되어 이온발열 시스템을 통해 물의 가열시간을 단축한다.

그리하여 추후 설명할 와류 발생 가열장치(50)에서 상기 냉각수를 재가열하는 경우 물의 압력 에너지와 마찰에너지로 변환되며 온도를 높이는데 있어 가열 온도를 극대화 시킨다. 전해수 발생장치(30)의 경우 일반적으로 스테인레스 스틸, 니켈(Ni) 강, 티타늄(Ti)등의 재질로 이루어진다.

이온 발열 시스템(40) 또한 마찬가지로 스테인레스 스틸, 니켈(Ni) 강, 티타늄(Ti)등의 재질로 이루어질 수 있다. 일반적으로 이온 발열 시스템(40)의 경우 교류(AC) 전원 사용 시 냉각수의 가열기로 이용되며, 직류(DC) 전원 사용 시 전기분해장치로 사용된다. 이온 발열 시스템(40)은 자화기(20) 및 전해수 발생장치(30)를 거쳐 미세화 된 냉각수 입자를 재차 이온화 시키면서 냉각수의 성질과 성분을 변환시키고 이로 인해 냉각수의 급 가열이 이루어진다.

이하 하기와 같은 설명을 통해 상기 이온 발열 시스템(40)의 구성 및 작용을 더욱더 자세하게 들여다보면 다음과 같다.

1. 이온 발열 시스템

도 3 내지 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 이온 발열체의 모습을 도시한 평면도에 해당한다.

도 3 내지 4를 참고하면 알 수 있듯이, 이온 발열 시스템(40)의 경우 평판 형상의 복합 구조물로 구현된다. 이온 발열 시스템(40)은 상기 이온 발열체((40)의 높이 방향으로 복수의 이온 발열체(405)가 평판 층을 이루며 각 층간에 서로 어긋나게 배치되고, 이에 따라 냉각수가 이온 발열 시스템(40) 내부를 유동할 수 있는 유동 경로가 형성된다.

발열원의 경우 보통 티타늄(Ti) 재질로 이루어지는 것이 일반적이나, 재질을 특별히 한정하지는 않는다. 입수부(41)를 통해 이온 발열 시스템(40) 내부로 유입된 냉각수가 냉각수 흐름 조절 가이드(404)를 통해 이온 발열체(405) 측으로 이동하고, 상기와 같이 형성된 유동 경로를 지나 출수부(42)로 빠져나가게 된다.

이 때 상기 이온 발열 시스템(40)의 중앙에는 상기 이온발열체(405)를 상기 이온 발열 시스템 내부에 고정 하는 고정지지대(403)가 구비되며, 고정 지지대(403)를 중심으로 일정 거리 이격된 지점에는 이온 발열 시스템(40)에 전류를 공급하는 복수의 전기 연결 단자대(401)가 구비된다. 전기 연결 단자대(401)는 바람직하게는 고정 지지대(403)를 중심으로 동일한 원주 상에 동일한 간격으로 4개가 구비되는 것이 가장 좋다.

이에 따라 이온 발열 시스템(40) 내부에서 냉각수가 이온 발열체(405)가 형성하는 상기 유로를 거쳐 갈 때, 복수의 평판 층을 형성하고 있는 이온 발열체(405)에 전류가 흐르며 냉각수를 이온화시키면서 발열 반응에 따라 가열된다.

도 5 내지 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 이온 발열체의 모습을 도시한 평면도에 해당한다.

도 5 내지 6을 참고하면 알 수 있듯이, 원형 형상의 이온 발열 시스템(40)을 확인할 수 있다. 상기 이온 발열 시스템(40) 내부에는 전류가 흐르는 이온 발열체(405)가 구비되고, 외부에는 상기 냉각수의 입수부(41)와 출수부(42)가 구비된 냉각수 유로가 설치된다. 입수부(41)에서 출수부로(42) 냉각수가 유동하는 동안 이온 발열체(405)를 통해 이온화 되고 온도가 상승하게 되는데 상기 이온 발열체(405)와 냉각수 유로는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔형상을 이룬다.

상기 이온 발열체(405)의 경우 원형 링 형상으로 복수개의 이온 발열 시스템(40) 내측면에 구비되는데, 최소 1개에서 최대 12개까지 복수개로 사용된다. 이온 발열체(405)의 모양은 내부가 빈 원형 링, 사각 링, 삼각 링, 다각 링 등의 다양한 형상을 갖출 수 있으나, 바람직하게는 원형 링 모양인 것을 특징으로 한다. 또한 이온 발열체(405)의 경우 바람직하게는 교류전원 220V를 연결한 경우 2,4,6,8,12개의 발열체가 이용되는 것을 권장하며, 380V의 교류전원이 연결된 경우 3,6,9,12개의 발열체가 이용되는 것이 좋다. 직류전원을 이용하게 되는 경우 220V 전원을 이용하는 경우와 마찬가지다.

원뿔형 이온 발열체(405)를 구성하는 금속의 전기 전력과 전도도에 따라 이온 발열체(405) 사이의 전극 간격을 조절하며 냉각수를 이온화 시킨다. 바람직하게는 전기 전력과 전도도에 따라 수평면을 기준으로 지구의 자전축 기울기에 해당하는 23.44도에서 70.32도까지 원뿔의 각도를 형성하여 상호 마주하고 있는 이온 발열체(405) 면 사이의 각도를 조절한다.

전력과 전기 전도도 값이 낮은 금속일수록 각도를 조절하여 전극판 거리를 좁혀준다. 이에 더하여 내외부판 간격(a)의 1/3 크기 평판을 스프링 모양으로 감은 평판 날개(406)를 내부판에 부착하여 회전력을 극대화한다. 평판 날개(406)에는 마찬가지로 내외부판 간격(a)의 1/3 크기에 해당하는 회전 돌기(407)가 부착되어 회전력이 극대화 될 수 있다. 교류 전원이 연결된다면 가열용으로 사용되되, 직류 전원이 연결되는 경우 전해수 생산용으로 사용될 수 있음은 물론이다.

이 후, 냉각수는 와류발생장치(50)를 지나게 되는데 전술한 과정을 통하여 이온화되고 온도가 상승한 냉각수의 압력과 마찰에너지를 극대화하여 더욱더 고온으로 가열되도록 한다. 상기 고온 고압의 냉각수는 자기장 가열장치(60)로 이동한다.

2. 자기장 가열장치

도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 구성인 자기장 가열장치의 모습을 도시한 평면도에 해당한다.

도 7 내지 9를 참고하면 알 수 있듯이 상기 자기장 가열장치(60)는 상기 냉각수의 입수부(61)와 출수부(62)가 구비되고 복수의 방향 전환부를 통해 유동경로가 좌우로 전환되는 유동관(63)을 구비한다. 유동관(63)의 길이방향으로 방향 전환부가 다수 설치되어 있기 때문에 지그재그 형식으로 유동관(63)이 위치하게 되며 보일러(10)의 부피를 감소시킬 수 있다. 원통 형상을 갖는 상기 유동관(63)의 일 측면에는 상기 냉각수를 자기장을 통해 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 코일(65)이 구비된다. 상기 자기장 코일(65)은 유동관(63)의 일 측면에 해당하는 하부에 위치하는 것이 가장 바람직하나, 상부에도 위치가 가능하며, 상부 및 하부 양 측면에도 설치가 가능하다.

상기 자기장 코일(65)을 통해 냉각수가 가열 된다. 자기장 코일(65)의 경우 보통 1kw에서 1000kw의 전력을 갖는다. 일반적으로 이온화된 냉각수는 진동, 회전, 병진 에너지를 상기 자기장 코일(65)이 발생시키는 자기장에 의해 얻게 되고 상기 운동의 결과에 따라 고온의 열이 발생하게 된다.

이러한 자기장 가열을 위하여 인덕션 가열 방식을 채택하는데 자기장 효율이 가장 우수한 순철(C%=0.03% 이하)의 강자성체 성질을 이용하여 유동관(63)과 자기장 코일(65) 사이를 철 분말 파우더로 공간을 채운다.

가열로가 두꺼워짐에 따라 수직와류의 발생으로 열 효율이 저하되기 때문에 순철은 단조를 하여 두께를 감소시키며 열 효율을 극대화 시킨다. 다만 순철이 부식될 우려가 존재하기 때문에 3중층으로 단조된 구성에 순철을 중간에 삽입시킨 뒤 법랑 등의 세라믹으로 양 층을 코팅하여 부식 방지를 도모한다.

이와 더불어 유동관(63) 및 자기장 코일의 외판 등도 열전도가 같은 순철을 사용하여 열에 따른 변형을 방지할 수 있다. 이처럼 주된 자기장 가열 방식 외에 유도가열, 고주파 가열 등이 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 자기장 가열장치(60) 구성의 실시 예로 상기 유동관(63) 내부에는 내부 일 측에 고정되어 상기 냉각수의 와류를 발생시키는 고정 핀(601)이 추가로 구비될 수 있다. 유동관(63)을 따라 유동하는 냉각수가 오랜 시간 자기장에 노출될수록 더욱 고온으로 가열될 수 있기 때문에 유동관(63) 내부에 고정 핀(601)을 형성하여 와류를 발생시키며, 냉각수의 흐름을 억지로 제어하여 유동관(63)에 머무르는 시간을 증가시킨다.

고정 핀(601)의 형상은 특별히 제한을 두지 않으나 일반적으로 도면에 도시한 형상을 차용한다. 고정핀 또한 교차형식으로 유동관 내부를 좌측과 우측으로 구별할 때, 어느 일 측과 다른 일 측에 번갈아 가며 설치되고 이를 통해 와류 발생을 증가시킨다.

상기 자기장 가열장치(60) 구성의 다른 실시 예로 유동관(63)의 수직 단면을 변형시킨 실시예가 존재한다. 상기 유동관(63)의 수직 단면은 상기 냉각수가 유동하도록 삼각 꼭지점 배치 형태의 복수의 관통홀이 형성된 유동관 제1 단면(602)과 역삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 유동관 제2 단면(603)이 교대로 복수 개 형성된다. 관통홀이 비대칭으로 형성되어 있기 때문에 냉각수의 유동이 원만하지 못하며, 따라서 유동관(63) 내부에 머무르는 시간이 증가하고 이로 인해 자기장의 영향을 더욱 오랜 시간 받게 된다.

상기와 같은 과정은 보일러(10)에 구비된 컨트롤 시스템(70)에 따라 제어된다. 만일 상기 자기장 가열을 원하지 않는 경우 자기장 가열장치(60)에 전원을 공급하지 않으면 된다. 따라서 컨트롤 시스템(70)에 따라 온수 난방 및 스팀 난방을 선택적으로 구현할 수 있는 것이다. 본 발명의 일실시예 외에 컨트롤 시스템(70)에 따라 구현될 수 있는 다양한 난방의 실시예가 존재하는데 다음과 같다.

3. 온수 난방 및 스팀 난방 구현 방법

상기 본 발명의 일 실시예를 통해 전반적인 온수 보일러 및 스팀 보일러 구동 방법에 대해 설명하였으나, 이외에도 상기 단계 중 일부를 생략하거나, 상기 단계 들을 새롭게 조합하여 온수 난방 및 스팀 난방을 구현하는 본 발명의 다른 실시예 들이 여럿 존재한다. 전술한 보일러(10) 각각의 구성이 순차적으로 연결된 것이 아닌 개별 독립적으로 상호 구성과 서로 연결되어 있기 때문이다.

첫 째로, 전해수를 사용하여 난방을 구현하고자 하는 경우, 1. 실온 전해수를 이용하고자 하는 경우에는 자화기(20)를 거쳐 전해수 발생 가열장치(30)를 통한 난방이 가능하다. 온열 전해수를 사용하고자 하는 경우 자화기(20)를 거쳐 전해수 발생 가열장치(30)를 지나, 이온 발열 시스템(40), 와류발생 장치(50), 자기장 가열장치(60) 중 택일적 경로를 거친다.

둘째로, 이온수를 사용하는 경우 실온 및 온열 이온수 모두 자화기(20)를 지나 이온 발열 시스템(40)의 경로를 거친다.

셋째로, 상기에서 스팀 난방을 구현하고자 하는 경우 전술한 것처럼, 자화기(20), 전해수 발생 가열장치(30), 이온 발열 시스템(40), 와류 발생 가열장치(50), 자기장 가열장치(60) 등을 순차적으로 유동하면 된다.

다만 넷째로 온수 난방을 구현하고자 하는 경우에는 자화기(20), 이온 발열 시스템(40), 와류 발생 가열장치(50), 자기장 가열장치(60)를 순차적으로 유동하거나 자화기(20), 와류 발생 가열장치(50), 자기장 가열장치(60) 순, 자화기(20), 자기장 가열장치(60) 순 등 일정 단계를 생략한 냉각수의 유동 방식으로도 난방 구현이 가능하다.

종합적으로 본 발명에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러의 경우 전력을 사용하여 물의 마찰과 압력 에너지를 이용하여 열에너지를 효율적으로 생산하기 때문에 기존의 다른 에너지 발생장치에 비하여 획기적인 에너지 절감과 비용적 우위를 점할 수 있다. 특히 물에 직접적인 전류의 영향으로 인하여 이온화 반응 등의 물리적인 반응이 일어나 직접 물이 열을 발생시키는 직접 열 발생의 원리이기 때문에 다른 환경요인과 겹쳐 기존의 전기 보일러에 비해 많은 열량을 얻을 수 있는 것이다. 뿐만 아니라 이온수 제조 기능도 겸용하기 때문에 상황에 따라 유동적으로 기능을 구분하여 사용할 수 있는 탄력성도 함께 제공된다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 및 스팀 겸용 보일러는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 보일러 20: 자화기
30: 전해수 발생 가열장치 40: 이온 발열 시스템
50: 와류 발생 가열장치 60: 자기장 가열장치
70: 컨트롤 시스템
11: 냉각수 유입구 12: 냉각수 유출구
41, 61: 입수부 42, 62: 출수부
401: 단자대 402: 고정볼트
403: 고정지지대 404: 냉각수 흐름 조절 가이드
405: 이온 발열체 406: 평판돌기
407: 회전돌기 63: 유동관
65: 자기장 코일 601: 고정핀
602: 유동관 제1 단면 603: 유동관 제2 단면

Claims (8)

1. 일 측에 냉각수 유입구가 구비되고, 타 측에는 냉각수 유출구가 구비되며, 전해수 발생장치 및 와류발생장치를 포함하는 온수 및 스팀 겸용 보일러에 있어서,
   냉각수를 이온화하며 발열 반응을 통해 온수 난방을 구현하는 이온 발열 시스템이 구비되고,
   상기 냉각수를 자기장 코일을 통해 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 가열장치를 구비하되,
   상기 이온화된 냉각수를 통해 온수 난방 또는 스팀 난방 중 택일적으로 난방을 선택하는 컨트롤 시스템이 설치되며;
   상기 이온 발열 시스템 내부에는 전류가 흐르는 이온 발열체가 구비되고, 외부에는 상기 냉각수의 입수부와 출수부가 구비된 냉각수 유로가 설치되며, 상기 이온 발열체와 냉각수 유로는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이온 발열 시스템은
   상기 이온 발열 시스템의 높이 방향으로 복수의 이온 발열체가 평판 층을 이루며 각 층간에 서로 어긋나게 배치되고,
   상기 이온 발열체가 형성하는 경로를 따라 상기 냉각수가 상기 이온 발열 시스템 내부를 유동하며,
   상기 이온 발열 시스템의 중앙에는 상기 이온 발열체를 상기 이온 발열 시스템에 고정 하는 고정 지지대가 구비되고,
   상기 고정 지지대를 중심으로 일정거리에는 전류를 공급하는 복수의 전기연결 단자대가 구비되며,
   상기 복수의 전기 연결 단자대는 상기 이온 발열체와 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 이온 발열체는 전력 및 전기 전도도 값에 따라 원뿔 형상의 각도와 간격을 조절하고 내부판을 스프링 모양으로 감싸는 평판 날개를 달아 회전력을 상승시키는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
5. 제4항에 있어서,
   상기 평판 날개는 이온 발열체의 내외부판 간격(a)의 1/3 크기에 해당하는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
6. 제1항에 있어서,
   상기 자기장 가열장치는 상기 냉각수의 입수부와 출수부가 구비되고 복수의 방향 전환부를 통해 유동경로가 좌우로 전환되는 유동관 및,
   상기 유동관의 일 측면에는 상기 냉각수를 자기장을 통해 직접 가열하여 스팀 난방을 구현하는 자기장 코일이 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
7. 제6항에 있어서,
   상기 유동관 내부에는 내부 일측에 고정되어 상기 냉각수의 와류를 발생시키는 고정핀이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.
8. 제6항에 있어서,
   상기 유동관의 수직 단면은 상기 냉각수가 유동하도록 삼각 꼭지점 배치 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제1 단면과 역삼각 꼭지점 형태의 복수의 관통홀이 형성된 제2 단면이 교대로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 겸용 보일러.

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