KR102484470B1 - 판형 전극 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 전극을 사용하여 물을 가열하는 판형 전극 보일러를 제공한다.
본 발명의 판형 전극 보일러는 일정한 간격을 두고 위치하는 한쌍의 전면판 및 후면판과, 전면판과 후면판 사이에 일정한 간격을 두고 배치하여 설치되는 복수의 전극판과, 복수의 전극판 사이 및 전면판 및 후면판과 전극판 사이에 테두리를 따라 고리형상으로 형성되어 설치되는 복수의 절연링과, 전면판에 설치되고 가열하기 위한 열매체가 유입되는 유입구와, 전면판 또는 후면판에 설치되고 가열된 열매체가 배출되는 배출구를 포함한다.

Description

판형 전극 보일러 {Plate Type Electrode Boiler}

본 발명은 판형 전극 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 판형 전극을 사용하여 물을 가열하는 판형 전극 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 온도가 다른 열매체를 교차하는 상태로 흐름을 형성하여 서로 열교환이 이루어지게 구성하는 것으로, 보일러, 공기조화기, 태양광발전장치 등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.

열교환기 중에서 판형 열교환기는 유로가 형성되는 다수의 판을 적층하여 구성되므로, 열교환효율 및 공간의 효율성 등의 면에서 유리하여 많이 사용되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2100320호, 제10-1916708호, 제10-0954439호, 제10-0761429호, 제10-0651642호, 공개특허공보 제10-2021-0026216호, 제10-2020-0080795호 등에는 다양한 구조와 형상의 판형 열교환기에 대한 기술이 공개되어 있다.

그리고, 종래 전기 보일러는 대부분 발열체(히터)에 전원을 공급하여 발생하는 발열을 이용하여 열매체를 가열하는 방식으로 이루어진다.

대한민국 공개특허공보 제10-2001-0044824호, 제10-2020-0143819호, 제10-2020-0014096호, 등록특허공보 제10-1386129호, 제10-1652268호 등에는 저항체(히터)를 설치하여 열매체를 가열하는 전기 보일러의 다양한 기술이 공개되어 있다.

종래 전기 보일러의 경우에는 전원이 공급되는 발열체가 가열되고, 발열체와 접한 열매체가 가열되는 방식이므로, 발열체의 과열에 대한 우려가 있고, 발열체로부터 거리가 멀어질수록 열매체가 충분히 가열되지 않아 효율이 저하되며, 발열체의 경화로 인하여 내구연한이 짧다는 문제가 있다.

최근에는 종래 전기 보일러와 달리 열매체 속에 설치한 전극에 교류 전원을 인가하는 것에 의하여 1초에 60Hz의 상변화를 일으키며 열매체에 있는 양이온과 음이온 사이에 인력과 척력이 작용하여 이온들이 활발하게 운동하면서 발열이 이루어지는 전극 보일러 또는 이온전극 보일러가 개발되어 제공되고 있다.

전극 보일러의 경우에는 전극 자체가 발열하는 것이 아니고 열매체의 양이온과 음이온의 작용에 의하여 발명이 이루어지므로, 열매체가 없는 상태에서는 전기를 소모하지 않으며, 열매체의 양이 적을 경우에도 과열에 의한 화재의 발생에 대한 우려가 없다. 또한, 전극 보일러의 경우에는 열매체가 자체적으로 가열되는 것이므로, 전체적으로 고르게 가열이 이루어지고, 전기 보일러에 비하여 열효율이 매우 높다는 장점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2192008호, 제10-2173298호, 제10-2149512호, 제10-1944815호 등에는 전극 보일러에 대한 기술들이 공개되어 있다.

종래 전극 보일러의 경우에는 주로 봉형상의 전극을 사용하므로 원통형 보일러에 적용하는데에 적합하며, 판형 열교환기에 적용하는데에는 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 판형 전극을 사용하여 물을 가열하는 판형 전극 보일러를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러는 일정한 간격을 두고 위치하는 한쌍의 전면판 및 후면판과, 상기 전면판과 후면판 사이에 일정한 간격을 두고 배치하여 설치되는 복수의 전극판과, 상기 복수의 전극판 사이 및 상기 전면판 및 후면판과 전극판 사이에 테두리를 따라 고리형상으로 형성되어 설치되는 복수의 절연링과, 상기 전면판에 설치되고 가열하기 위한 열매체가 유입되는 유입구와, 상기 전면판 또는 후면판에 설치되고 가열된 열매체가 배출되는 배출구를 포함하여 이루어진다.

상기 복수의 전극판에는 상단 또는 하단에 열매체의 이동이 가능하도록 유통구멍을 형성한다.

상기 유통구멍은 이웃하는 전극판의 경우 상단 또는 하단에 지그재그형상으로 배치하여 형성하는 것도 가능하다.

상기에서 유입구와 배출구를 모두 전면판에 설치하는 경우에는 후면판쪽의 유로로부터 배출구로 연결하는 배출관을 설치하는 것도 가능하다.

상기 복수의 전극판에는 전원을 연결하기 위한 전극단자를 형성하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 전면판 및 후면판도 전극판과 동일 재질로 형성하고, 전극단자를 형성하여 전원을 공급하도록 구성하면, 전극판의 기능을 수행하는 것도 가능하다.

상기 절연링을 탄성재질로 형성하고, 상기 전면판과 후면판을 볼트 등을 이용하여 압착되는 상태로 조립 고정하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 의하면, 판형상의 전극이 전극판을 이용하여 열매체에 전원을 인가하므로, 전체적으로 고르게 전원이 인가되어 발열이 이루어지고, 발열효율이 크게 증가한다.

또, 본 발명의 일실시예에 따른 판형 전극 보일러에 의하면, 전극판 자체의 온도가 상승하지 않으므로, 과열될 우려가 없고, 화재의 발생이나 부품의 소손 등이 발생하지 않는다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 판형 전극 보일러에 의하면, 절연링을 탄성재질로 형성하고 상기 전면판과 후면판을 볼트 등을 이용하여 압착되는 상태로 조립 고정하므로, 내부를 흐르는 열매체의 누설이 효과적으로 방지되고 전극판과 절연링 사이 또는 전면판 및 후면판과 절연링 사이에 별도의 접착구조를 구성할 필요가 없다.

본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 의하면, 전체적인 부피를 최소화하는 것이 가능하고, 사각형의 공간에 효율적으로 설치하는 것이 가능하므로, 보일러 설치의 자유도가 크게 향상된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 판형 전극 보일러를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 판형 전극 보일러를 나타내는 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 있어서, 열교환기와 연결되는 상태를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 있어서, 2개의 열교환기와 연결되는 상태를 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 있어서, 3상 전원이 연결되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 있어서, 4상 전원이 연결되는 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어디든 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

다음으로 본 발명에 따른 판형 전극 보일러의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 판형 전극 보일러는, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 전면판(12) 및 후면판(14)과, 복수의 전극판(20)과, 복수의 절연링(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 한쌍의 전면판(12) 및 후면판(14)은 일정한 간격을 두고 위치한다.

상기 전면판(12) 또는 후면판(14)에는 가열하기 위한 열매체가 유입되는 유입구(13)와 가열된 열매체가 배출되는 배출구(15)가 설치된다.

예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 전면판(12)에는 유입구(13)를 설치하고, 상기 후면판(14)에는 배출구(15)를 설치하는 것도 가능하다.

또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 전면판(12)에 유입구(13)와 배출구(15)를 함께 설치하는 것도 가능하다.

상기 복수의 전극판(20)은 일정한 간격을 두고 상기 전면판(12)과 후면판(14) 사이에 배치하여 설치된다.

상기 복수의 전극판(20)에는 상단 또는 하단에 열매체의 이동이 가능하도록 유통구멍(22)을 형성한다.

상기 유통구멍(22)은 이웃하는 전극판(20)의 경우 상단 또는 하단에 지그재그형상으로 배치하여 형성하는 것도 가능하다.

상기 복수의 절연링(30)은 상기 복수의 전극판(20)의 테두리를 따라 고리형상으로 형성된다.

상기 복수의 절연링(30)은 상기 복수의 전극판(20) 사이에 배치되어 설치된다.

또, 상기 복수의 절연링(30)은 상기 전면판(12)과 전극판(20) 사이 및 상기 후면판(14)과 전극판(20) 사이에 배치되어 설치된다.

상기와 같이 전면판(12), 절연링(30), 전극판(20)과 절연링(30)의 복수의 세트, 후면판(14)의 구조로 배치하여 구성하고, 상기 전극판(20)에 지그재그형상으로 유통구멍(22)을 형성하면, 도 4에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 유입구(13)로 유입된 열매체는 전면판(12)과 절연링(30) 및 전극판(20)으로 형성되는 유로를 거쳐, 이웃하는 한쌍의 전극판(20)과 절연링(30)으로 형성되는 복수의 유로를 통과한 다음, 전극판(20)과 절연링(30) 및 후면판(14)으로 형성되는 유로를 거쳐 배출구(15)로 배출되는 경로로 이동하게 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 후면판(14)에 배출구(15)가 설치되는 경우에는 후면판(14)과 마지막 전극판(20) 사이의 유로를 거친 열매체가 후면판(14)의 배출구(15)로 배출된다.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 유입구(13)와 배출구(15)를 모두 전면판(12)에 설치하는 경우에는 후면판(14)쪽의 유로로부터 배출구(15)로 연결하는 배출관(50)을 설치하는 것도 가능하다.

상기에서 배출관(50)을 설치하는 경우에는 상기 전극판(20)에 유통구멍(22)과 별도로 상기 배출관(50)이 관통 삽입되는 배출구멍(28)을 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성하면, 마지막 전극판(20)과 절연링(30) 및 후면판(14)으로 형성되는 유로를 거치는 열매체는 상기 배출관(50)을 통하여 전면판(12)에 설치된 배출구(15)로 배출되는 경로로 이동하게 된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 있어서, 열매체가 이동하는 유로를 형성하기 위한 전극판(20)의 유통구멍(22) 형성 위치, 유입구(13)와 배출구(15)의 설치 위치는 종래 판형 열교환기에서 다양한 유로를 형성하기 위하 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

예를 들면, 상기 전면판(12)과 후면판(14)에 모두 유입구(13)와 배출구(15)를 설치하고, 서로 연통되지 않도록 구분되는 2개의 유로가 형성되도록 각 전극판(20)에 유통구멍(22)을 형성하는 것도 가능하다.

그리고, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 복수의 전극판(20)에는 전원을 연결하기 위한 전극단자(24)를 형성하는 것도 가능하다.

상기 전극단자(24)는 전극판(20)의 한쪽 모서리로부터 외부로 돌출하는 형상으로 형성하는 것도 가능하다.

상기 전극단자(24)는 전기 커넥터가 연결되는 형상으로 형성하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 전면판(12) 및 후면판(14)도 전극판(20)과 동일 재질로 형성하여 전극판(20)의 기능을 수행하도록 활용하는 것도 가능하다.

상기와 같이 전면판(12) 및 후면판(14)을 전극판(20)으로 활용하는 경우에는 상기 전면판(12) 및 후면판(14)에도 전극단자를 형성하는 것도 가능하다.

상기 절연링(30)을 탄성재질로 형성하고, 상기 전면판(12)과 후면판(14)을 볼트 등의 체결부재를 이용하여 압착되는 상태로 조립 고정하는 것도 가능하다.

예를 들면, 전면판(12)과 절연링(30), 복수의 전극판(20)과 절연링(30), 후면판(14)을 차례로 적층한 상태에서 상기 후면판(14)으로부터 전면판(12)까지 볼트 등의 체결부재를 관통시켜 압착되는 상태로 조립 고정하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성하면, 전면판(12)과 전극판(20) 사이, 이웃하는 전극판(20) 사이, 전극판(20)과 후면판(14) 사이가 절연링(30)에 의하여 완전히 밀폐가 되고, 내부를 이동하는 열매체의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 절연링(30)과 전극판(20) 등의 사이에 접착 등의 별도의 고정구조를 적용하지 않는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러에 의하면, 전극판(20)에 교류 전원을 인가함에 따라 전극판(20)의 양쪽에 형성되는 유로의 열매체에 있는 양이온과 음이온 사이에 인력과 척력이 작용하여 이온들이 활발하게 운동하면서 발열이 이루어진다.

상기에서 전극판(20)이 유로의 단면적 전체에 걸쳐 위치하므로, 열매체의 발명이 전체적으로 고르게 이루어질뿐만 아니라, 매우 효율이 높게 발열이 이루어지므로, 발열효율이 크게 향상된다.

나아가, 복수의 전극판(20)에서 동시에 교류 전원이 인가되어 유로의 모든 경로 전체에서 발열이 지속적으로 이루어지므로, 고효율의 발열효과를 얻는 것이 가능하다.

도 5에는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러(10)에 열교환기(80)를 연결하여 판형 전극 보일러(10)에서 가열된 열매체와 냉수가 열교환기(80)에서 열교환을 행하여 온수를 공급하는 시스템의 일예를 나타낸다.

상기 판형 전극 보일러(10)와 열교환기(80) 사이에는 열매체의 순환을 위하여 순환펌프(70)가 설치된다.

그리고, 도 6에는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 판형 전극 보일러(10)의 양쪽에 2개의 열교환기(80)를 연결하여 판형 전극 보일러(10)에서 가열된 열매체와 냉수가 양쪽 열교환기(80)에서 열교환을 행하여 온수를 공급하는 시스템의 일예를 나타낸다.

도 4와 도 7 내지 도 8에는 상기 복수의 전극판(20)의 전극단자(24)에 전선을 연결하는 방법의 여러 예를 나타낸다.

예를 들면, 도 4에는 단상일 경우의 결선방법을 나타내고, 도 7에는 삼상 3선일 경우의 결선방법을 나타내고, 도 8에는 삼상 4선일 경우의 결선방법을 나타낸다.

상기 전극판(20)의 수가 다수일 경우에는 도 4 및 도 7 내지 도 8에 나타낸 결선방법을 반복하여 연결하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 판형 전극 보일러의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 - 판형 전극 보일러, 12 - 전면판, 13 - 유입구, 14 - 후면판
15 - 배출구, 20 - 전극판, 22 - 유통구멍, 24 - 전극단자
28 - 배출구멍, 30 - 절연링, 50 - 배출관, 70 - 순환펌프, 80 - 열교환기

Claims (5)

1. 일정한 간격을 두고 위치하는 한쌍의 전면판 및 후면판과, 교류전원이 인가되고 상기 전면판과 후면판 사이에 일정한 간격을 두고 배치하여 설치되고 상단 또는 하단에 열매체의 이동이 가능하도록 유통구멍을 형성하며 전원을 연결하기 위한 전극단자를 형성하는 복수의 전극판과, 상기 복수의 전극판 사이 및 상기 전면판 및 후면판과 전극판 사이에 테두리를 따라 고리형상으로 형성되어 설치되는 복수의 절연링과, 상기 전면판에 설치되고 가열하기 위한 열매체가 유입되는 유입구와, 상기 전면판 또는 후면판에 설치되고 가열된 열매체가 배출되는 배출구를 포함하고,
   상기 유통구멍은 이웃하는 전극판의 경우 상단 또는 하단에 지그재그형상으로 배치하여 형성하는 판형 전극 보일러.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 유입구와 배출구를 모두 전면판에 설치하는 경우에는 후면판쪽의 유로로부터 배출구로 연결하는 배출관을 설치하는 판형 전극 보일러.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전면판 및 후면판도 전극판과 동일 재질로 형성하고, 전극단자를 형성하여 전원을 공급하도록 구성하는 판형 전극 보일러.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 절연링을 탄성재질로 형성하고, 상기 전면판과 후면판을 체결부재를 이용하여 압착되는 상태로 조립 고정하는 판형 전극 보일러.

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