KR102490973B1 - 전해수 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해수 가열장치에 관한 것으로, 전해수를 수용할 수 있도록 속이 비어있는 전극탱크, 상기 전극탱크에 교류전류를 인가하는 제1전선, 상기 전극탱크의 내부에 상기 전극탱크의 내주면과 이격되어 구비된 전극봉, 상기 전극봉에 교류전류를 인가하는 제2전선을 포함한다.

Description

전해수 가열장치{Apparatus For Heating Electrolytic water}

본 발명은 전해수 가열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해수의 극성과 교류전류를 이용해 마찰열을 발생시켜 전해수를 가열시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기온수가열장치는 유체가 아닌 다른 물질의 저항체를 발열체로 삼아 유체에 직접 투입하거나 발열판 등을 마련하여 열의 전도를 이용해 유체를 가열시키는 방식이다.

이러한 방식의 전기온수가열장치는 보일러, 커피포트, 온수매트 등 다방면에 이용되고 있다.

하지만 상기한 방식의 전기온수가열장치는 유체를 가열시키기 전에 발열체의 온도를 충분히 높여야 하기 때문에 유체를 가열할 때 소요되는 시간과 전력소모량이 과다하여 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 발열체로부터 열을 전도받아 가열되는 특성상 발열체 주변의 유체와 발열체로부터 멀리 떨어진 유체가 균일하게 가열되지 않아 온도편차가 발생하게 되는 문제점이 있다.

이러한 전기온수가열장치와 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허 10-2020-0017697이 나타나 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저항체로 삼아 직접 발열되도록 함으로써 가열에 소요되는 시간과 전력소모량을 줄여 고효율의 전해수 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 전해수의 위치와 관계없이 균일한 온도로 가열시킬 수 있는 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전해수 가열장치는, 전해수를 수용할 수 있도록 속이 비어있는 전극탱크, 상기 전극탱크에 교류전류를 인가하는 제1전선, 상기 전극탱크의 내부에 상기 전극탱크의 내주면과 이격되어 구비된 전극봉 및 상기 전극봉에 교류전류를 인가하는 제2전선을 포함한다.

상기 전극탱크의 외주면에는, 가열되지 않은 전해수가 유입되는 전해수 유입구가 일측에 형성되고 상부에는 가열된 전해수가 유출되는 전해수 유출구가 상부에 형성된 상부캡이 결합될 수 있다.

상기 제1전선과 제2전선에 흐르는 전류의 위상이 서로 반대인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 전극봉은, 속이 빈 파이프형태로 이루어지며 측면둘레를 따라 복수개의 홀이 형성된 제1전극과, 상기 제1전극의 내부에 상기 제1전극과 이격되어 구비된 봉형태의 제2전극으로 구성될 수 있다.

상기 제1전극과 제2전극의 접촉을 차단하는 비금속재질로 이루어진 중공원통형태의 절연부재를 더 포함할 수 있다.

상기 절연부재는 외주면의 지름이 상기 제1전극의 내주면의 지름과 대응하고, 내주면의 지름이 상기 제2전극의 지름과 대응하게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2전선은, 상기 제1전극에 교류전류를 인가하는 제2-1전선과, 상기 제2전극에 교류전류를 인가하는 제2-2전선으로 이루어질 수 있다.

상기 제2-1전선과 제2-2전선에는 각각 온도감지장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 목표온도 이상일 경우 모두 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 목표온도 미만이면서 설정온도 이상일 경우 상기 제2-1전선과 제2-2전선 중 어느 하나의 전류의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 설정온도 미만일 경우 모두 전류가 흐르는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 온도감지센서는 바이메탈로 구성될 수 있다.

상기 전극탱크와 상기 전극봉은 비철금속재질로 이루어질 수 있다.

상기 전극탱크의 하부에는 전해수 유출을 방지하기 위해 개폐가 가능한 하부캡을 더 포함하고, 상기 하부캡의 중심에는 상기 전극봉이 결합되어 상기 전극탱크에 결합 시 일체로 결합될 수 있다.

본 발명의 전해수 가열장치에 의하면, 가열의 목적으로 하는 유체를 저항체로 삼아 직접 발열되어 가열에 소요되는 시간이 짧고 전력소모의 효율이 좋은 가열장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 유체의 위치와 관계없이 균일한 온도로 가열시킬 수 있는 가열장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해수 가열장치의 사시도,
도 2는 도 1에 나타난 전극탱크의 사시도,
도 3은 도 1에 나타난 전극봉의 사시도,
도 4는 도 3에 나타난 전극봉의 내부 구조를 보여주는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 도면 복합적으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 실시예들에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시 예들로 구성될 수 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전해수 가열장치(1)는, 전해수를 수용할 수 있도록 속이 비어있는 전극탱크(100), 상기 전극탱크(100)에 교류전류를 인가하는 제1전선(310), 상기 전극탱크(100)의 내부에 상기 전극탱크(100)의 내주면과 이격되어 구비된 전극봉(200) 및 상기 전극봉(200)에 교류전류를 인가하는 제2전선(320)을 포함하여 이루어진다.

상기 전극탱크(100)는 원통형태의 형상으로 내부에는 전해수가 수용될 수 있는 공간이 형성된다.

상기 전극탱크(100)의 외주면의 일측에는 전해수가 유입되는 전해수 유입구(103)가 형성된다.

상기 전극탱크(100)의 상부에는 개폐가능한 상부캡(102)이 형성되고 상기 상부캡(102)의 상부에는 전해수가 유출되는 전해수 유출구(101)가 형성된다.

이와 같이 구성되는 상기 전해수 가열장치(1)는 가열되기 전의 전해수가 상기 전해수 유입구(103)를 통해 상기 전극탱크(100)의 내부로 유입되어 가열이 이루어진 후 상기 전해수 유출구(101)를 통해 유출되어 고온의 전해수를 필요로 하는 소요처에 전해수를 공급하도록 이루어진다.

상기 전극탱크(100)는 전기전도성을 가지는 비철금속재질로 이루어진다.

비철금속으로 이루어진 상기 전극탱크(100)에는 상기 제1전선(310)이 교류전류를 공급할 수 있도록 전선고정용 볼트(311)가 용접 될 수 있다.

상기 전극탱크(100)의 내부에 설치되는 상기 전극봉(200)은 상기 전극탱크(100)와 마찬가지로 비철금속으로 이루어지고 상기 제2전선(320)을 통하여 교류전류를 공급받는다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 전극봉(200)은 속이 빈 파이프형태로 이루어지며 측면둘레를 따라 복수개의 홀(211)이 형성된 제1전극(210)과 상기 제1전극(210)의 내부에 상기 제1전극(210)과 이격되어 구비된 봉형태의 제2전극(220)으로 구성된다.

상기 제2전선(320)은, 상기 제1전극(210)에 교류전류를 인가하는 제2-1전선(321)과, 상기 제2전극(220)에 교류전류를 인가하는 제2-2전선(322)으로 이루어진다.

따라서, 상기 제1전극(210)과 제2전극(220)에 인가되는 교류전류는 같은 위상을 가지며, 상기 제2-1, 2-2전선(321, 322)에 전류를 흘려보내는 전원의 조정으로 상기 제1전극(210)과 제2전극(220) 중 어느 하나에 전류가 흐르게 하거나 동시에 전류가 흐르게 할 수 있다.

상기 제2-1전선(321)과 제2-2전선(322)에는 각각 온도감지장치(323)가 더 포함될 수 있다.

상기 온도감지장치(323)는 온도에 따라 상기 전원을 차단하거나 허용하게 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 온도감지장치(323)는 바이메탈로 구성되나 열전대 등 통상적으로 온도감지에 이용되는 센서로 구성하여도 무방하다.

한편, 상기 홀(211)은 전해수가 상기 제1전극(210)과 제2전극(220)의 사이공간을 원활하게 드나들 수 있도록 하기 위해 형성된 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 전극봉(200)은 상기 제1전극(210)과 제2전극(220)의 접촉을 차단하는 비금속재질로 이루어진 중공원통형태의 절연부재(230)를 더 포함할 수 있다.

상기 절연부재(230)는 고무나 실리콘 등 신축성을 갖는 절연재질로 이루어질 수 있으며, 상기 제1전극(210)의 내부에 삽입되고 상기 제2전극(220)이 상기 절연부재(230)의 내부에 삽입되도록 설치되어 상기 제1전극(210)과 제2전극(220)간에 전류의 흐름을 차단시킨다.

상기 제2-1전선(321)은 상기 절연부재(230)의 외주면에 압착결합된 상태로 상기 제1전극(210)에 전류를 공급하고, 상기 제2-2전선(322)은 상기 절연부재(230)의 내주면에 압착결합된 상태로 상기 제2전극(220)에 전류를 공급할 수 있다.

또한, 상기 절연부재(230)는, 외주면의 지름이 상기 제1전극(210)의 내주면의 지름과 대응하고, 내주면의 지름이 상기 제2전극(220)의 지름과 대응하게 구비되어 상기 전극봉(200)의 하부를 밀폐시켜 전해수가 유출되는 것을 방지한다.

상기 전극탱크(100)의 하부에는 전해수 유출을 방지하기 위해 개폐가 가능한 하부캡(104)을 더 포함할 수 있다.

상기 하부캡(104)의 중심에는 상기 전극봉(200)이 결합되어 상기 전극탱크(100)에 결합 시 일체로 결합되어질 수 있다.

이하, 상기 전극탱크(100)에서 전해수가 가열되는 방식에 대하여 상세히 설명한다.

상기 전해수 유입구(103)로부터 가열되기 전 상태의 전해수가 유입되어 상기 전극탱크(100)에 채워지게 되면 상기 제1전선(310)과 제2전선(320)에 교류전류가 흐르게 된다.

이 때, 상기 제1전선(310)과 제2전선(320)에 흐르는 교류전류의 위상은 서로 반대의 위상을 갖게 하여 상기 전극탱크(100)와 상기 전극봉(200)은 반대의 극성을 형성하게 된다.

따라서, 교류전류로 인해 상기 전극탱크(100)와 상기 전극봉(200)의 극성이 급속하게 교차함에 따라 전해수 분자들의 극성이 변해 병진운동이 발생하게 되고 그로 인해 전해수의 물분자간에 마찰이 발생하여 마찰열에 의해 전해수가 가열되는 것이다.

위와 같이, 종래 발열체를 따로 마련하여 발열체로부터 열을 전도받아 발열체 주변부에서 가열이 이루어지는 일반적인 전기온수가열장치와는 달리 본 발명에서는 발열체를 따로 구비하지 않고 전해수를 직접 마찰이 일어나게 하는 저항체로 삼음으로써, 전해수는 상기 전극탱크(100)내의 어느 위치에 있는지에 관계없이 균일하게 가열될 수 있다.

또한, 종래 발열체를 가열시키고 가열된 발열체로부터 전해수가 열을 전도받는데 많은 시간이 소요되는 단점이 있었으나 본 발명에서는 전해수가 직접 가열되므로 전해수를 가열하는데 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

전해수 분자들의 마찰열의 발생정도는 전류의 세기에 의해 결정되고, 상기 온도감지장치(323)에서 감지되는 전해수의 온도에 따라 상기 전해수 가열장치(1)에 흐르게 되는 전류의 세기를 조정할 수 있다.

전해수의 온도는, 가열을 중단하고 소요처로 공급되는 온도인 목표온도와 전해수 가열장치의 전력소모의 최적화를 위해 설정되는 임의의 설정온도가 정해질 수 있다.

상기 목표온도와 설정온도는 사용자의 임의에 따라 결정될 수 있다.

상기 온도감지센서(323)를 통해 전해수의 온도가 목표온도 이상일 경우에는 상기 제2-1, 2-2전선(321, 322)에 흐르는 전류를 차단하여 상기 제1전극(210)과 제2전극(220) 모두 전류가 흐르지 않게 하고, 목표온도 미만이면서 설정온도 이상의 경우에는 상기 제2-1, 2-2전선(321, 322) 중 어느 하나의 전류의 흐름을 차단하여 상기 제1전극(210)과 제2전극(220) 중 어느 하나에 전류가 흐르게 하고, 설정온도 미만의 경우에는 상기 제2-1, 2-2전선(321, 322)의 전류의 흐름을 모두 차단하지 아니하여 상기 제1전극(210)과 제2전극(220) 모두 전류가 흐르게 할 수 있다.

이를 통해, 전해수의 온도에 따라 상기 전해수 가열장치(1)에 흐르는 전류의 세기를 차등적으로 조정하여 전력의 소모를 최적화할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 절연부재(230)가 전류적 흐름을 서로 격리시킴으로 인해 상기 제1전극(210)과 제2전극(220)으로 흐르는 전류를 효과적으로 조정할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1 : 전해수 가열장치
100 : 전극탱크 101 : 전해수 유출구
102 : 상부캡 103 : 전해수 유입구
104 : 하부캡 200 : 전극봉
210 : 제1전극 211 : 홀
220 : 제2전극 230 : 절연부재
310 : 제1전선 311 : 전선고정용 볼트
320 : 제2전선 321 : 제2-1전선
322 : 제2-2전선 323 : 온도감지장치

Claims (14)

1. 전해수를 수용할 수 있도록 속이 비어있는 전극탱크;
   상기 전극탱크에 교류전류를 인가하는 제1전선;
   상기 전극탱크의 내부에 상기 전극탱크의 내주면과 이격되어 구비된 전극봉; 및
   상기 전극봉에 교류전류를 인가하는 제2전선;
   을 포함하되,
   상기 전극봉은, 속이 빈 파이프형태로 이루어지며 측면둘레를 따라 복수개의 홀이 형성된 제1전극과, 상기 제1전극의 내부에 상기 제1전극과 이격되어 구비된 봉형태의 제2전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극탱크의 외주면에는, 가열되지 않은 전해수가 유입되는 전해수 유입구가 일측에 형성되고 상부에는 가열된 전해수가 유출되는 전해수 유출구가 상부에 형성된 상부캡이 결합된 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1전선과 제2전선에 흐르는 전류의 위상이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1전극과 제2전극의 접촉을 차단하는 비금속재질로 이루어진 중공원통형태의 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 절연부재는 외주면의 지름이 상기 제1전극의 내주면의 지름과 대응하고, 내주면의 지름이 상기 제2전극의 지름과 대응하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2전선은, 상기 제1전극에 교류전류를 인가하는 제2-1전선과, 상기 제2전극에 교류전류를 인가하는 제2-2전선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2-1전선과 제2-2전선에는 각각 온도감지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 목표온도 이상일 경우 모두 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 목표온도 미만이면서 설정온도 이상일 경우 상기 제2-1전선과 제2-2전선 중 어느 하나의 전류의 흐름이 차단되는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제2-1전선과 제2-2전선은 상기 온도감지장치를 통해 전해수가 설정온도 미만일 경우 모두 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
12. 제8항에 있어서,
    상기 온도감지장치는 바이메탈로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 전극탱크와 상기 전극봉은 비철금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 전극탱크의 하부에는 전해수 유출을 방지하기 위해 개폐가 가능한 하부캡을 더 포함하고, 상기 하부캡의 중심에는 상기 전극봉이 결합되어 상기 전극탱크에 결합 시 일체로 결합되어지는 것을 특징으로 하는 전해수 가열장치.

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