KR20110034517A - 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노크리스탈실리콘 박막을 갖는 관상의 발열체 상하부에 급수부와 배수부를 각각 연결하여 보다 빠른 시간내에 물의 온도를 높여주도록 하여 순간 온수기 겸용 보일러 장치로 활용토록 한 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 화학기상성장법에 의해 모노크리스탈실리콘을 내열성 전열관의 외부표면에 진공증착하여 모노크리스탈실리콘 박막을 형성하고, 모노크리스탈실리콘 박막의 중간중간에는 모노크리스탈실리콘 박막과 전기적으로 통하도록 은전극을 등간격으로 각각 연결하며, 은전극에는 전원선을 각각 연결하고, 모노크리스탈실리콘 박막이 증착된 내열성 전열관을 필요온수의 용량에 따라 적어도 2개 이상 나란하게 배치한 상태에서 그 상하부에는 수밀성있게 급수헤더와 배수헤더를 각각 고정하여 가열기를 구성하고; 가열기를 케이스의 내부에 안치하며, 급수헤더와 배수헤더에는 급수관과 배수관을 각각 연결하되, 급수관의 중간부에는 순환모터를 구비하고, 가열기에 인가되는 전원과 순환모터를 구동하는 전원의 인가시간을 각각 제어하는 제어판을 케이스의 내부 일측에 구비한 것이다.

Description

모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치{?}

본 발명은 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모노크리스탈실리콘 박막을 갖는 관상의 발열체 상하부에 급수부와 배수부를 각각 연결하여 보다 빠른 시간내에 물의 온도를 높여주도록 하여 순간 온수기 겸용 보일러 장치로 활용토록 한 것이다.

주지하다시피, 순간 온수기는 급수되는 물의 온도를 빠른 시간내에 올려주는 장치로서 통상 전원이 인가되면 발열하는 금속재의 발열체를 이용하게 되므로 제조원가가 많이 소요되고, 또 발열에 필요한 소비전력이 매우 많이 소요되는 단점이 있으며, 이러한 전기 발열체는 오랜 기간 사용하게 되면 전기적인 특성이 변화하여 열효율이 떨어지고, 쉽게 고장나는 단점이 있었다.

이를 감안하여 최근에는 면상발열체를 이용한 순간 온수기가 등장하였으나, 이러한 면상발열체 역시 고가이고, 오랜 기간 사용하면 부착부위로부터 쉽게 떨어지는 단점도 있는 것이었다.

한편, 일반적인 보일러는 보일러 장치 내부에서 점화를 하여 물을 가열하고 가열된 물을 순환시키는 원리로 동작되는데, 점화를 위한 연료로 등유나, LPG 또는 LNG 등을 사용하게 되므로 연료의 소비량이 많고, 물을 가열하는데 많은 시간이 소요되는 단점이 있게 되고, 많은 물을 사용시 중간중간 가열되지 않은 찬물이 나오는 등 불편함이 있으며, 이를 감안하여 제안된 전기 보일러의 경우에는 전기 발열체를 통해 물을 가열하고 가열된 물을 순환시키는 것이므로 많은 소비전력을 필요로 하는 단점이 있었다.

본 발명은 이를 감안하여 구성한 것으로, 소비전력에 비해 열효율이 높고, 오랜 기간 사용하여도 수명을 보장할 수 있음은 물론 효율변화가 없는 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 외부표면에 모노크리스탈실리콘 박막이 증착된 내열성 전열관을 마련하여 모노크리스탈실리콘 박막의 중간중간에 은전극을 연결하고, 각 은전극에는 전원선을 연결하며, 이러한 내열성 전열관을 필요용량에 따라 적어도 2개 이상 나란하게 배치하고, 그 상부와 하부에는 급수헤더와 배수헤더를 각각 고정하여 가열기를 구성한 상태에서 이러한 가열기를 케이스의 내부에 장착하여 구성한 것이다.

본 발명은 반도체 성질을 띠는 모노크리스탈실리콘 박막이 증착된 내열성 전열관이 가열기를 이루고 있으므로 모노크리스탈실리콘 박막에 연결된 은전극을 통 해 전원이 인가되면 모노크리스탈실리콘 박막의 일측으로 발열반응이 발생되며, 모노크리스탈실리콘 박막의 두께가 매우 얇게 이루어지게 되므로 발열이 빠른 시간내에 넓은 면적에서 이루어지게 되어 내열성 전열관 내부를 통과하는 물을 빠른 시간내에 가열해줌으로써 물의 온도를 급격하게 상승시킬 수 있는 것이며, 이때의 소비전력은 일반적인 순간 온수기에 적용되는 전기 발열체 또는 면상 발열체를 이용한 것보다 현저히 절감할 수 있는 것이고, 또 필요한 열량이 충족되면 전원이 차단되므로 내열성 전열관의 피로파괴를 방지할 수 있음은 물론 반영구적인 수명을 보장할 수 있는 것이며, 이러한 장치를 보일러로 적용하는 경우에도 일반적인 보일러의 연료비와 비교할 때 비용을 현저하게 절감할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 제시된 실시예 및 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가열기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가열기의 요부 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 순간 온수기 겸용 보일러 장치의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 순간 온수기 겸용 보일러 장치는, 화학기상성장법에 의해 모노크리스탈실리콘을 내열성 전열관(11)의 외부표면에 진공증착하여 모노크리스탈실리콘 박막(12)을 형성하고, 모노크리스탈실리콘 박막(12)의 중간중간에는 모노크리스탈실리콘 박막(12)과 전기적으로 통하도록 은전극(13)을 등간격으로 각각 연결하며, 은전극(13)에는 전원선(14)을 각각 연결하고, 모노크리스탈실리콘 박막(12)이 증착된 내열성 전열관(11)을 적어도 2개 이상 나란하게 배치 한 상태에서 그 상하부에는 수밀성있게 급수헤더(15)와 배수헤더(16)를 각각 고정하여 가열기(10)를 구성하게 된다.

이러한 가열기(10)를 케이스(21)의 내부에 안치하며, 급수헤더(15)와 배수헤더(16)에는 급수관(22)과 배수관(23)을 각각 연결하되, 급수관(22)의 중간부에는 순환모터(24)를 구비하고, 가열기(10)에 인가되는 전원과 순환모터(24)를 구동하는 전원의 인가시간을 각각 제어하는 PCB회로제어반(25)을 케이스(21)의 내부 일측에 구비한 것이다.

이때, 내열성 전열관은 강화유리, 법랑, 세라믹, 사기 등 다양한 재질로 구성할 수 있으며, 물흐름 등을 육안으로 확인할 수 있도록 투시성을 갖는 강화유리로 구성함이 바람직하다.

가열기(10)에 배열되는 내열성 전열관(11)은 장치의 크기에 따라 2개 이상 다수개로 구성할 수 있는데, 도면상에는 내열성 전열관(11)을 2개 적용한 것을 예로 하여 도시하였다.

또한, 은전극(13)과 전원선(14)의 연결부위에는 감전 방지 및 취급상 안전성을 도모할 수 있도록 안전커버(17)를 씌워 구성하게 되며, 케이스(21)의 급수관 또는 배수관 연결부위에는 외부관(미도시)과 연결할 수 있도록 연결소켓(26)을 각각 구비하게 된다.

또한, 내열성 전열관(11)에 증착되는 모노크리스탈실리콘 박막(12)의 재료는 0.20~0.80㎚의 입경과 16~35Ω의 저항치를 갖는 주석과 규소로 이루어지게 되며, 이러한 주석과 규소를 전열체의 일측 표면에 진공 증착하여 모노크리스탈실리콘 박 막(12)을 형성하게 된다. 만일, 주석과 규소의 입경이 상기한 수치보다 낮으면 발열성능이 떨어지고, 상기한 수치보다 높아지게 되면 투시성이 떨어지는 단점이 있게 된다.

또한, 도면상에 도시하지는 않았지만 본 발명에 따른 보일러 장치에는 LCD스위치를 갖는 LCD제어반을 구비하게 되고, 본 발명에 따른 보일러 장치와 연계하여 룸스위치센서를 구비하게 됨은 자명하다.

도면상의 미설명 부호 27은 메인스위치를 나타내고, 28은 전원이 필요한 각 부위로 전원을 인가하기 위한 전원단자를 나타낸다.

이와 같이 구성하게 되면 내열성 전열관(11)의 표면에 증착되는 모노크리스탈실리콘 박막(12)은 반도체의 성질을 가지게 되므로 전원선(14)을 통해 전원을 인가하면 일측으로 발열반응이 일어나게 되고, 모노크리스탈실리콘 박막(12)이 내열성 전열관(11) 전체에 증착되어 이루어지게 되므로 발열면적이 넓으며, 또 모노크리스탈실리콘 박막(12)의 두께가 매우 얇게 이루어지므로 발열시간이 매우 빨라지게된다.

따라서, 급수관(22)을 통해 물을 급수하여 가열기(10)의 내열성 전열관(11) 내부로 통과시키면 모노크리스탈실리콘 박막(12)을 통해 발생된 열이 내열성 전열관(11)을 통해 발산되면서 물을 가열해주게 되어 물의 온도를 급속히 올려줄 수 있는 것이며, 이러한 가열된 물이 배수관(23)을 통해 외부로 배출될 수 있어 순간 온수기로 사용하기 적합하고, 급수관(22)과 배수관(23) 단부의 연결소켓(26)에 보일러관의 입구측과 배출측 단부를 각각 연결시켜주게 되면 가정용 또는 산업용의 보 일러로 활용하기 적합한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 모노크리스탈실리콘을 이용한 가열기는 내열성 전열관(11)이 파손되지 않는 한 반영구적인 사용이 가능하고, 빛이 발생되지 않고 열만 발생되므로 일반적인 전기 발열체 또는 면상 발열체에 비해 열효율이 매우 높으며, 절전효과도 가질 수 있는 것이며, 이러한 장치를 보일러로 적용하는 경우에도 일반적인 보일러의 연료비와 비교할 때 비용을 현저하게 절감할 수 있는 것이다.

또한, 독성이 없고, 물때가 생기지 않아 염분, 철, 석회질 등에 의한 열효율 감소가 없으며, 유해 복사가 없고 전자파의 간섭이 없어 환경에 어떠한 영향도 주지않는 이점도 있게 된다.

또한, 온도센서(29)를 통해 가열기(10)의 현재 온도가 감지되어 그 신호가 PCB회로제어반(25)에 전달되면 가열기(10)의 현재 온도가 설정온도 범위내에 있는지를 판단하여 PCB회로제어반(25)을 통해 가열기(10)에 인가되는 전원과 순환펌프(24)의 전원을 같이 제어함으로써 가열기(10)가 필요이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있음은 물론 불필요한 전력이 소비되는 것을 방지할 수 있는 이점도 있게 되며, 사용자가 일일이 조작하지 않고도 모든 동작이 자동으로 이루어지는 것이므로 전자동 순간 온수기 겸용 보일러 장치를 구현할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가열기의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 가열기의 요부 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 순간 온수기 겸용 보일러 장치의 단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 가열기 11 : 내열성 전열관

12 : 모노크리스탈실리콘 박막 13 : 은전극

14 : 전원선 15 : 급수헤더

16 : 배수헤더 17 : 안전커버

21 : 케이스 22 : 급수관

23 : 배수관 24 : 순환펌프

25 : PCB회로제어반 26 : 연결소켓

27 : 메인스위치 28 : 전원단자

29 : 온도센서

Claims (2)

1. 화학기상성장법에 의해 모노크리스탈실리콘을 내열성 전열관의 외부표면에 진공증착하여 모노크리스탈실리콘 박막을 형성하고, 상기 모노크리스탈실리콘 박막의 중간중간에는 상기 모노크리스탈실리콘 박막과 전기적으로 통하도록 은전극을 등간격으로 각각 연결하며, 상기 은전극에는 전원선을 각각 연결하고, 상기 모노크리스탈실리콘 박막이 증착된 내열성 전열관을 적어도 2개 이상 나란하게 배치한 상태에서 그 상하부에는 수밀성있게 급수헤더와 배수헤더를 각각 고정하여 가열기를 구성하고;

   상기 가열기를 케이스의 내부에 안치하며, 상기 급수헤더와 상기 배수헤더에는 급수관과 배수관을 각각 연결하되, 상기 급수관의 중간부에는 순환모터를 구비하고, 상기 가열기에 인가되는 전원과 상기 순환모터를 구동하는 전원의 인가시간을 각각 제어하는 PCB회로제어반을 상기 케이스의 내부 일측에 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열기에는 상기 PCB제어회로반과 통하는 온도센서가 부착된 것을 특징으로 하는 모노크리스탈실리콘 박막을 이용한 순간 온수기 겸용 보일러 장치.

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