KR20110071909A - 전기온수보일러용 발열조립체 및 이를 이용한 온수공급시스템 - Google Patents

전기온수보일러용 발열조립체 및 이를 이용한 온수공급시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 발열부, 일단이 상기 발열부의 상단부와 연통되고 타단이 공급 파이프와 연통되는 출구부, 및 일단이 상기 발열부의 하단부 또는 측면부와 연통되고 타단이 회수 파이프와 연통되어 있는 입구부를 포함하는 전기온수보일러용 발열조립체를 제공한다. 특히, 상기 발열부는, 외부 표면이 절연체로 몰딩되어 있는 도전성의 중공형 전극튜브; 상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있고, 전원의 음극과 연결되는 제 1 단자; 상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있는 접지단자; 절연체로 구성되고 중심에 관통구를 형성하고 있는 전극봉 삽입부; 상기 관통구를 통과하여 상기 전극튜브의 내부에 삽입되는 전극봉; 및 상기 전극봉의 일단과 접속되어 상기 전극봉 삽입부의 외부에서 상기 전원의 양극과 연결되는 제 2 단자를 구비하는 헤드부;를 포함하고 있다.
전기보일러, 발열조립체, 온수공급시스템, 전기온수보일러, 보일러

Description

전기온수보일러용 발열조립체 및 이를 이용한 온수공급시스템 {Heating Assembly for Electric Boiler and Heated Liquid Supply System Using the Same}
본 발명은 전기온수보일러용 발열조립체 및 상기 발열조립체를 사용한 온수공급시스템에 관한 발명이다. 구체적으로는, 물 또는 전해질 용액의 전기저항을 이용하여 용액을 가열하는 전기온수보일러에 사용되는 발열조립체 및 이를 이용한 온수공급시스템에 관한 발명이다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 보일러는 기름보일러 및 가스보일러이다. 기름보일러 및 가스보일러는 기름 및 가스를 계속하여 사용해야 하므로 연료소비에 따른 비용부담이 있다. 또한, 보일러 작동시 연소 등으로 인한 소음이 발생하며 환경에 유해한 물질을 배출한다. 특히, 가스보일러의 경우 가스폭발의 위험을 항상 안고 있다.
한편, 열선코일에 전기를 가하여 열을 발생시키는 전기보일러도 시판되어 있다. 이러한 전기보일러는 전기가 인가된 열선코일에서 열이 발생하면 이 열이 다시 열봉으로 열전도가 일어나고 이를 이용하여 보조탱크 내부에 저장된 물을 가열하여 순환시키는 방식을 이용하거나, 물이 저장되어 있는 탱크 내부에 열선코일을 설치하여 열선코일에서 발생한 열을 이용하여 직접 물을 가열하는 방식을 이용하고 있다. 그러나, 열전도를 이용한 방식은 따른 열 손실을 초래하므로 전기 사용량이 많은 단점이 있고, 열선코일을 직접 탱크 내부에 삽입한 경우에는 누전 등으로 인한 전기 사고가 발생할 가능성이 매우 높으며 열선코일의 부식에 쉽게 대처할 수도 없다.
한편, 염수 등의 전해질 용액 내부에 양극와 음극에 해당하는 두 전극을 삽입하여 전기를 인가하면 용액은 전기저항의 성질을 띄게 되고, 저항에 열이 발생하는 원리를 이용하여 용액을 가열하는 방식의 보일러에 대한 시도가 수차례 있어 왔다. 그러나, 기존의 시도에서는 기름보일러 및 가스보일러의 경우와 비교하여 보일러 설비 자체의 비용 및 연료 비용 등의 측면에서 더욱 효율적인 결과를 낳지 못하였다. 구체적으로, 물이나 용액을 가열하는데 지나치게 시간이 많이 걸리고 전력이 많이 소비됨으로써 비용 절감의 효과를 전혀 누리지 못하였다. 또한, 이러한 방식에서는 전극으로 사용하는 전도체가 당연히 부식되게 되는데, 전극이 부식되고 나면 보일러 설비 전체를 사용할 수 없게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기존의 전기온수보일러의 문제점을 극복하고, 물 또는 전해질 용액을 소정의 온도로 가열하는데 드는 시간을 단축하고 그 온도를 유지하는데 드는 전력 소비를 최소화함으로써 비용을 절감하고, 전극봉의 부식 문제를 용이하게 대처할 수 있는 전기온수보일러를 제공한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 발열부, 일단이 상기 발열부의 상단부와 연통되고 타단이 공급 파이프와 연통되는 출구부, 및 일단이 상기 발열부의 하단부 또는 측면부와 연통되고 타단이 회수 파이프와 연통되어 있는 입구부를 포함하는 전기온수보일러용 발열조립체를 제공한다. 특히, 상기 발열부는, 외부 표면이 절연체로 몰딩되어 있는 도전성의 중공형 전극튜브; 상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있고, 전원의 음극과 연결되는 제 1 단자; 상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있는 접지단자; 절연체로 구성되고 중심에 관통구를 형성하고 있는 전극봉 삽입부; 상기 관통구를 통과하여 상기 전극튜브의 내부에 삽입되는 전극봉; 및 상기 전극봉의 일단과 접속되어 상기 전극봉 삽입부의 외부에서 상기 전원의 양극과 연결되는 제 2 단자를 구비하는 헤드부;를 포함하고 있다.
본 발명의 발열조립체는 상기 발열부 및/또는 상기 출구부가 지면에 연직하여 뻗어 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극봉은 상기 전극봉 삽입부와 착탈가능하게 결합되는 것이 바 람직하고, 이러한 결합에 의해서 상기 전극봉 및 상기 전극봉 삽입부가 밀봉되는 효과도 누릴 수 있다. 구체적으로는 상기 전극봉 삽입부의 상기 관통부의 내면에 제 1 나사산이 형성되어 있고, 상기 관통부와 결합되는 상기 전극봉의 부분에 상기 제 1 나사산에 대응하여 제 2 나사산이 형성되어 있음으로써 상기 결합이 가능하다. 또한, 상기 전극봉 삽입부 및 상기 헤드부가 서로 맞닿는 부분에 밀봉패드를 삽입하여 밀봉효과를 증가시킬 수 있다.
또 다른 체결 방식으로서, 상기 전극봉 삽입부, 상기 전극봉 및 상기 헤드부를 일체로 형성하고, 상기 전극봉 삽입부 및 상기 전극튜브가 착탈가능하게 결합하는 방식을 이용할 수도 있다. 이러한 체결 방식에서는, 상기 전극봉 삽입부 및 상기 전극튜브가 나사결합에 의해 착탈가능하게 체결될 수 있으며, 상기 전극봉은 상기 전극봉 삽입부의 상기 관통구에서 자유롭게 회전할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발열조립체의 전극봉은 상기 헤드부에 인접한 외부표면의 일부가 절연되어 있는 절연몰딩부를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 온수를 순환시켜 난방을 제공하는 온수공급시스템은, 전술한 발열조립체; 상기 발열조립체의 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부; 일단이 상기 출구부와 연통되는 상기 공급파이프; 상기 공급파이프의 타단에 연통되고, 하나 이상의 배관과 연결될 수 있도록 복수의 분기구를 구비하고 있는 공급배관 분기부; 일단이 상기 입구부와 연통되는 상기 회수파이프; 상기 회수파이프의 타단에 연통되고, 하나 이상의 배관과 연결될 수 있도록 복수의 분기구를 구비하고 있는 회수배관 분기부; 상기 회수배관 분기부 및 상기 발열조립체의 상기 입구부 사이에서 상기 회수파이프 상에 설치되는 순환펌프; 상기 모터펌프 및 상기 발열조립체의 상기 입구부 사이에서 상기 회수파이프 상에 연통되는 순환액체 투입부; 및 상기 공급배관 분기부의 분기구 및 상기 회수배관 분기부의 분기구와 연결되고 난방을 제공하고자하는 장소에 배관되는 하나 이상의 난방파이프;를 포함하고 있다. 특히, 상기 공급파이프는 상기 발열조립체의 상기 출구부로부터 소정의 길이로 지면에 연직하여 설치되는 연직부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 온수공급시스템은 전원공급의 제어를 위하여 온도센서가 상기 공급파이프 및 상기 회수파이프에 각각 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 온도센서로부터의 온도 측정치를 이용하여 상기 전원공급부는 상기 액체가 소정의 온도에 도달하면 비례제어방식으로 제어되어 상기 액체의 온도를 소정의 범위 내로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 액체는 물을 사용할 수 있으나, 전해질 용액인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 온수공급장치는, 초기 작동시에 또는 액체의 온도가 소정의 값 이하로 감소한 경우에, 상기 발열조립체 또는 상기 공급파이프에 수용되어 있는 액체가 소정의 온도에 도달할 때까지 상기 순환펌프의 동작을 지연시키는 방식을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 발열조립체는 기존에 설치되어 있는 보일러 배관을 그대로 이용하면서, 연료가 연소되는 보일러 장치, 연로 탱크, 연료 공급장치 등을 한꺼번에 대체할 수 있으므로 아주 간편하게 설치할 수 있으며 유지비가 저렴하다.
본 발명에 따른 발열조립체에 의하면, 양극으로 사용되는 전극봉만을 용이하게 교체할 수 있기 때문에, 전극봉이 부식되어 사용할 수 없게 된 경우에도 전체 보일러장치를 교체할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 발열조립체는 전극봉에 구비된 절연 몰딩부에 의하여 물의 순환시 또는 전극봉의 교체시에 전극봉이 파손되는 것을 막을 수 있기 때문에, 보일러의 가동시에 장애를 일으키지 않고 손쉽게 전극봉을 교체할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 발열조립체 및 온수공급시스템에 의하면, 발열조립체의 출구부을 지면에 대하여 연직하도록 구성하고 온수공급시스템의 공급파이프를 지면과 수직으로 소정의 길이만큼 연장되도록 설치함으로써, 소정의 온도를 가진 물 또는 용액을 일정량 보유할 수 있으므로 별도의 보조탱크가 필요 없게 되어서 보일러의 설치 공간을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 온수공급시스템에 의하면, 보일러의 초기 가동시에 또는 외부 환경의 갑작스런 변화 등으로 인하여 물 또는 용액의 온도가 급격하게 낮아진 경우에, 물 또는 용액을 소정의 온도로 가열할 동안 시스템에 설치된 순환펌프의 동작을 지연시킴으로써 용액의 가열 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 용액이 소정의 온도로 가열된 후에는, 용액의 온도 변화에 기초한 비례제어방식을 이용하여 발열조립체에 인가되는 전력을 조절하므로 전력의 소비를 최소화 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발열조립체(1)의 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 발열조립체(1)의 단면도이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 발열조립체(1)의 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 일 실시예에 따른 발열조립체(1)는 대체로 원통형 튜브의 형상으로 제작되며, 발열조립체(1)는 발열부(2) 및 발열부(2)와 각각 연통되어 있는 출구부(3) 및 입구부(4)를 구비하고 있다.
발열부(2)는 난방이 필요한 장소로 공급될 액체가 가열되는 부분이다. 출구부(3)는 발열부(2)에서 가열된 액체가 공급파이프(101)를 통하여 공급될 수 있도록 발열부(2)와 공급파이프(101)를 서로 연통시키는 부분이다. 도 2 내지 도 4에서와 같이 출구부(3)는 발열부(2)의 길이방향을 따라 발열부(2)와 일체로 형성되는 것이 일반적이지만, 발열조립체(1)의 설치 환경에 따라 발열부(2)와 소정의 각도를 형성하면서 형성될 수도 있다. 출구부(3)의 단부에는 공급파이프(101)가 결합되는 체결부(31)가 형성되어 있으며, 출구부(3)의 단부와 공급파이프(101)는 체결부(31)에서 나사결합 또는 억지끼워맞춤 등의 방식으로 결합될 수 있다.
입구부(4)는 난방파이프(112) 및 회수파이프(104)를 경유한 후에 발열부(2)로 다시 유입되는 액체를 수용할 수 있도록 발열부(2)와 회수파이프(104)를 연통시키는 부분이다. 출구부(3)의 체결부(31)와 유사하게 입구부(4)의 단부에도 회수파이프(104)와 결합되는 체결부(41)가 구비되어 있다. 발열조립체(1)에서 입구부(4) 는 도 2 및 도 3에서와 같이 발열부(2)의 측면부에서 발열부(2)와 연통되도록 형성될 수도 있고, 도 4에서와 같이 발열부(2)의 길이방향을 따라 발열부(2)와 일체로 형성될 수도 있다. 이러한 구성의 변경은 발열조립체(1)의 설치 및 작동환경에 따라 이루어질 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 발열부(2)는 내부 표면이 도전성을 띤 중공형의 전극튜브(21)로 구성되어 있다. 이에 반하여, 발열부(2)의 외부 표면, 즉 전극튜브(21)의 외부표면은 절연체로 몰딩되어 있어 발열부(2)의 외부로 전기가 통하는 것을 방지한다. 전극튜브(21)는 후술하는 바와 같이 발열부(2)에서 음극부의 역할을 하는 것이므로 전극튜브(21)와 접속된 음극단자(22)가 전극튜브(21)의 외부에 형성되어 있다. 전극튜브(21)와 접속되어 전극튜브(21)의 외부로 뻗어나와 있는 접지단자(23)가 음극단자(22)에 인접하여 구비되어 있다.
발열부(2)에서 출구부(3)와 입구부(4)로 연통되어 있는 부분을 제외한 나머지 단부에는 후술하는 바와 같이 전극봉(24)이 삽입되는데, 이 단부에는 전극봉(24)의 삽입을 보조하고 발열부(2)를 밀봉시키기 위하여 전극봉 삽입부(27)가 구비되어 있다. 삽입부(27)는 절연체로 제작되며 그 중심에 관통구(28)를 구비하고 있다. 후술하는 바와 같이 전극봉(24)은 상기 관통구(28)를 통하여 전극튜브(21) 내부로 삽입되게 된다. 전극봉 삽입부(27)는 도 2에서와 같이 전극튜브(21)와 일체로 성형될 수도 있고, 후술하는 바와 같이 도 6의 경우에서는 전극봉(24) 및 헤드부(25)와 일체로 성형되어 전극튜브(21)의 내면과 체결되는 방식이 될 수도 있다.
전극튜브(21) 내부로 삽입되는 전극봉(24)은 전극튜브(21)의 직경보다 작은 도전성의 튜브로 형성된다. 전극봉(24)은 전극봉 삽입부(27)의 관통구(28)를 통하여 전극튜브(21) 내부로 삽입되는데, 전극튜브(21)의 내부로 삽입되지 않는 전극봉(24)의 단부에는 헤드부(25)가 형성되어 있어서 전극봉(24)이 전극튜브(21)의 내부로 삽입되는 범위를 제한한다. 헤드부(25)는 또한 전극봉(24)과 접속되어 있으면서 전원공급부의 양극과 연결되는 양극단자(26)를 구비하고 있다. 앞서 설명한 발열조립체(1)의 음극단자(22) 및 양극단자(26)는 그 극성을 서로 바꾸어 전압을 인가할 수도 있으나, 전기분해의 특성 상 양극부에서 부식이 일어나는 경향이 강하므로, 본 발명의 목적에 따라 전극봉(24)에 인가되는 전압이 양극이 되고 전극튜브(21)에 인가되는 전압이 음극이 되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전극봉(24) 및 헤드부(25)는 발열조립체(1)에 착탈가능하도록 조립될 수 있다. 이는 후술하는 바와 같이 전극봉(24)의 상대적으로 잦은 부식에 대비하여 전극봉(24)의 교체를 손쉽게 하기 위함이다. 따라서, 전극봉(24) 및 전극봉 삽입부(27) 사이에는 밀봉수단이 직접 형성되어 있거나 별도로 구비된 밀봉수단이 부착 또는 삽입될 수 있다. 상기 밀봉수단으로는 공지의 여러방법이 사용될 수 있으나, 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 헤드부(25)에 인접한 전극봉(24)의 부분과 삽입부(27)를 서로 나사결합 방식(7)으로 체결하는 방법을 이용할 수 있다. 이 경우에 삽입부(27)의 관통구(28) 내면에는 제 1 나사산이 형성되어 있고, 제 1 나사산에 대응되는 전극봉(24)의 외부표면에는 제 2 나사산을 형성할 수 있다. 또한, 밀봉수단으로서 헤드부(25)가 삽입부(27)와 맞닿는 면의 사 이에 밀봉패드(8)를 삽입하여 밀봉할 수 있다. 나사결합 방식(7)과 밀봉패드(8)는 어느 하나만을 사용할 수도 있으며 함께 사용할 수도 있다.
다른 체결방식으로서, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 전극봉(24) 및 헤드부(25)는 삽입부(27)와 일체로 형성된 상태에서, 삽입부(27)가 전극튜브(21)와 체결되는 방식으로 전극봉(24)이 발열조립체(1)에서 착탈가능하게 조립될 수도 있다. 이 경우에, 삽입부(27) 및 전극튜브(21) 사이의 체결은 나사결합, 억지끼워맞춤, 클램핑 등 다양한 방법이 이용될 수 있다. 도 3 및 도 4에서의 체결방식도 이러한 방식을 따른 것인데, 이 경우에 전극봉(24)은 휘어져 있기 때문에 전극봉(24)을 전극튜브(21) 내부로 삽입하여 체결하기 위해서는 전극봉(24)이 전극봉 삽입부(27)의 관통구(28)에서 자유롭게 회전가능하도록 구성되는 방식을 적용할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전극봉(24)은 헤드부(25)와 연결되는 부분으로부터 시작하여 일부 외부표면을 절연 몰딩한 절연몰딩부(29)를 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이 전극튜브(21)를 음극으로 사용하고 전극봉(24)을 양극으로 사용하면, 음극보호 현상에 의하여 전극튜브(21)의 내면은 부식의 염려가 없으나 전극봉(24)에서는 부식이 발생하게 된다. 부식에 의하여 전극봉(24)이 사용될 수 없을 정도까지 되었을 때 전극봉(24)을 교체하게 되는데, 전극봉(24)의 부식이 심한 경우에는 전극봉(24) 자체가 파손되거나 끊어져 나가버리는 경우가 발생한다. 이러한 문제는 비단 전극봉(24)의 교체시 뿐만 아니라 전극봉(24)의 교체시기를 놓친 경우에 전극튜브(21) 내부에서 일어날 수도 있게 되며, 이 경우에는 전극봉(24)의 뒤늦게 교체한 후라고 하더라도 전극튜브(1) 내부에 잔여 파편이 남아 있게 되어 발열조립체(1)의 성능에 악영향을 미치게 된다. 본 발명에서와 같이 전극봉(24)의 목부분, 즉 헤드부(25)와 연결되는 소정의 부분에 절연몰딩부(29)를 구비하게 되면 이러한 문제를 방지할 수 있다.
전극튜브(21) 내부에 삽입된 전극봉(24)의 단부가 위치하는 부분에는 전극지지판절연체(5)가 구비되어 있을 수 있다. 전극지지판절연체(5)는 전극튜브(21)의 내부표면 둘레에 고정되어 있는 원판형태이며 그 중심에는 전극봉(24)의 위치를 고정시킬 수 있는 지지볼트(6)가 구비되어 있다. 전극지지판절연체(5)에는 다수의 구멍이 형성되어 있어서 발열부(2)로부터 출구부(3)로 액체가 공급될 수 있도록 되어 있다. 전극지지판절연체(5) 및 지지볼트(6)는 전극봉(24)의 위치를 고정 및 유지하는 기능 뿐만 아니라, 액체가 통과하는 통로의 면적을 감소시킴으로써 가열된 액체가 높은 압력으로 분출될 수 있도록 보조하는 역할을 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2의 발열조립체(1)의 다른 변형례를 도시하고 있다. 특히, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전극봉 삽입부(27)는 발열부(2)의 측면부에 형성되어 있으며, 전극봉(24)는 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 굴곡진 형상의 전극봉(24)이 삽입될 수 있도록 전극봉 삽입부(27)의 관통구(28)는 전극봉(24)의 직경보다 더 크게 형성된다. 음극단자(22) 및 접지단자(23)의 배치도 전극튜브(21)에 접속될 수 있는 위치라면 어디든 가능하며, 도 3 및 도 4에서와 같이 상면부 또는 측면부 등 어디에든 가능하다. 기타 다른 구성요소의 배치는 도 2의 실시예의 경우와 동일하거나 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 발열조립체(1)를 이용한 온수공급시스템(100)을 개략 적으로 나타낸 도이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 온수공급시스템(100)은 발열조립체(1)의 출구부(3)와 연결되는 공급파이프(101), 공급파이프(101)의 단부에 구비되어 있는 공급배관분기부(102), 발열조립체(1)의 입구부(4)와 연결되는 회수파이프(104), 및 회수파이프(104)의 단부에 구비되어 있는 회수배관분기구(105)를 포함한다. 공급배관분기부(102)는 발열조립체(1)에서 가열된 액체가 공급파이프(101)를 통하여 각 난방파이프(112)로 흘러들어갈 수 있도록 복수의 분기구(103)를 구비하고 있다. 마찬가지로, 난방파이프(112)로 흘러들어가 소정의 장소에서 난방에 기여한 액체가 다시 회수될 수 있도록 회수배관분기부(105)에도 복수의 분기구(102)가 형성되어 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 복수의 난방파이프(112)를 소정의 여러 장소에 배립 또는 설치하기만 하면 하나의 발열조립체(1) 및 온수공급시스템(100)만으로도 여러 장소를 동시에 난방할 수 있게 된다.
또한, 회수파이프(104)에는 액체를 강제로 순환시킬 수 있도록 순환펌프(107)가 구비되어 있고, 순환액체를 투입하는 액체 투입부(108)가 연통되어 있다. 한편, 도 5를 참조하면, 공급파이프(101)에는 순환액체에서 발생하는 가스를 배출하는 가스배출부(109)가 설치되어 있고, 순환펌프(107)의 구동에 참조하기 위한 압력을 측정하는 압력계(110)가 구비되어 있다. 또한, 공급파이프(101)는 순환액체 투입부(108)와는 별도로 추가적인 보충탱크(111)를 구비함으로써 순환액체를 보충하는 용도로 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 온수공급시스템(100)에서는 공급파이프(101)의 일부를 지면과 수직으로 설치되도록 구성되어 있다. 예컨데, 온수공급시스템(100)을 초기 구 동시킬 때, 발열조립체(1), 공급파이프(101), 하나 이상의 난방파이프(112), 회수파이프(104)에 수용되어 있거나 수용될 액체의 양은 상당한 것이므로, 실험적으로 보았을 때, 발열조립체(1)에서 액체를 가열함과 동시에 가열액체를 순환시키게 되면 난방파이프(112)에서의 액체의 온도를 원하는 온도까지 상승시키는데 상대적으로 시간이 많이 소모되게 된다. 따라서, 난방하고자 하는 장소에 배관되어 있는 난방파이프(112)에서의 액체의 온도를 가능한한 빨리 올리기 위하여, 공급파이프(101)를 소정의 길이만큼 지면과 수직이 되도록 설치하면, 일정량의 액체를 소정의 온도까지 가열하는데 시간을 단축할 수 있게 된다. 공급파이프(101)가 연직 설치되는 소정의 길이는 시스템(100)의 크기 및 난방파이프(112)의 개수 등에 따라 차이가 있을 수 있지만, 1.5m 이상만 되면 그 효과를 발휘할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 1.5 내지 2.5m 정도로 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 액체는 물을 사용할 수도 있으나 전해질 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 전해질 용액으로는 NaCl, KCl, HCl, CH3COOH, Na2So4 등이 있으나, 전해질 성질을 띨 수 있는 것이면 어떤 것이든 사용할 수 있다. 또한, 겨울철 동파를 방지하기 위하여 부동액 성분을 혼합할 수도 있다.
또한, 온수공급시스템(100)은 발열조립체(1)에 전원을 공급하는 전원공급부(도면에 미도시)를 구비하고 있으며, 후술하는 바와 같이 온수공급시스템(100)의 제어시에 사용될 순환액체의 온도를 측정하기 위하여 공급파이프(101) 및 회수파이프(104)에 각각 온도센서(도면에 미도시)가 설치되어 있다. 본 발명의 온수공급시 스템(100)에서는 순환액체의 온도를 원하는 범위 내로 유지시키기 위하여 비례제어방식으로 제어되는데, 이에 기초가 되는 액체의 온도가 공급파이프(101) 및 회수파이프(104)에 설치되어 있는 온도센서에 의해 측정되게 된다. 또한, 온수공급시스템(100)의 순환펌프(107)은 0.5 내지 1.5 kg/cm2의 압력 범위 내에서 작동시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 온수공급시스템(100)에서는 초기 작동시에, 순환액체가 난방파이프(112)를 통하여 흘러들어가기 전에 목표로 하는 온도까지 충분히 가열될 수 있도록 순환펌프(107)의 작동을 일정시간 지연시키는 방법을 사용한다. 이 방법은 순환액체가 난방파이프(112)로 흘러들어가지 않도록 공급파이프(101) 상에 설치되어 있는 밸브 중 어느 하나 또는 분기구(103)의 밸브를 폐쇄시킨채로 실행될 수도 있다. 또한, 이러한 지연 제어방식은, 초기 작동시 뿐만 아니라 외부환경이 급격하게 변화한 경우, 예컨데 겨울철 외부 온도가 급격하게 하강한 경우에 난방파이프(112)를 순환하는 액체의 온도도 급격하게 떨어질 수 있는데, 이러한 경우에도 적용될 수 있다. 이러한 지연 제어방식에 의하면 순환액체가 목표 온도에 미치지 못하는 채로 난방파이프(112)를 경유하여 계속 순환하게 되는 문제를 방지하게 되므로 발열조립체(1)에서의 과도한 전력 소비를 막을 수 있다.
본 발명에 따른 발열조립체(1) 및 온수공급시스템(100)을 이용하면, 최소의 전력을 이용하여 액체를 실온으로부터 목표온도까지 가열할 수 있으며, 목표온도가 최초 도달한 후에는 0.8 내지 1.1kw의 저전력으로 효율적인 난방을 유지할 수 있게 된다. 기존의 가정용 전기보일러가 평균적으로 5평 정도를 난방하기 위하여 2 내지 4kw를 소비하는 것과 비교하면 전력 소비를 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명을 전술한 실시예를 통하여 설명하였지만, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 사상 및 요지에 따라 적절한 변형 및 변경을 가할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열조립체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 발열조립체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열조립체를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발열조립체를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발열조립체를 적용한 온수공급시스템을 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 1의 발열조립체의 전극봉 체결방식에 있어서 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

Claims (14)

  1. 발열부, 일단이 상기 발열부의 상단부와 연통되고 타단이 공급 파이프와 연통되는 출구부, 및 일단이 상기 발열부의 하단부 또는 측면부와 연통되고 타단이 회수 파이프와 연통되어 있는 입구부를 포함하고,
    상기 발열부는,
    외부 표면이 절연체로 몰딩되어 있는 도전성의 중공형 전극튜브;
    상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있고, 전원의 음극과 연결되는 제 1 단자;
    상기 전극튜브에 접속되어 튜브 외부로 뻗어 있는 접지단자;
    절연체로 구성되고 중심에 관통구를 형성하고 있는 전극봉 삽입부;
    상기 관통구를 통과하여 상기 전극튜브의 내부에 삽입되는 전극봉; 및
    상기 전극봉의 일단과 접속되어 상기 전극봉 삽입부의 외부에서 상기 전원의 양극과 연결되는 제 2 단자를 구비하는 헤드부;를 포함하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발열부 또는 상기 출구부, 또는 양 구성 모두가 지면에 연직하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극봉은 상기 전극봉 삽입부와 착탈 가능하게 결합되고, 상기 결합에 의해서 상기 전극봉 및 상기 전극봉 삽입부가 밀봉되는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전극봉 삽입부의 상기 관통부의 내면에 제 1 나사산이 형성되어 있고, 상기 관통부와 결합되는 상기 전극봉의 부분에 상기 제 1 나사산에 대응하여 제 2 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전극봉 삽입부 및 상기 헤드부가 서로 맞닿는 부분에 삽입되는 밀봉패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극봉 삽입부, 상기 전극봉 및 상기 헤드부는 일체로 형성되어 있고,
    상기 전극봉 삽입부 및 상기 전극튜브가 착탈가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극봉 삽입부 및 상기 전극튜브는 나사결합에 의해 착탈가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전극봉은 상기 전극봉 삽입부의 상기 관통구에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전극봉은 상기 헤드부에 인접한 외부표면의 일부가 절연되어 있는 절연몰딩부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기온수보일러용 발열조립체.
  10. 온수를 순환시켜 난방을 제공하는 온수공급시스템에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항의 전기온수보일러용 발열조립체;
    상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자와 연결되어 전원을 공급하는 전원공급부;
    일단이 상기 출구부와 연통되는 상기 공급파이프;
    상기 공급파이프의 타단에 연통되고, 하나 이상의 배관과 연결될 수 있도록 복수의 분기구를 구비하고 있는 공급배관 분기부;
    일단이 상기 입구부와 연통되는 상기 회수파이프;
    상기 회수파이프의 타단에 연통되고, 하나 이상의 배관과 연결될 수 있도록 복수의 분기구를 구비하고 있는 회수배관 분기부;
    상기 회수배관 분기부 및 상기 발열조립체의 상기 입구부 사이에서 상기 회수파이프 상에 설치되는 순환펌프;
    상기 순환펌프 및 상기 발열조립체의 상기 입구부 사이에서 상기 회수파이프 상에 연통되는 순환액체 투입부; 및
    상기 공급배관 분기부의 분기구 및 상기 회수배관 분기부의 분기구와 연결되고 난방을 제공하고자하는 장소에 배관되는 하나 이상의 난방파이프;를 포함하고,
    상기 공급파이프는 상기 발열조립체의 상기 출구부로부터 소정의 길이로 지면에 연직하여 설치되는 연직부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 온도센서가 상기 공급파이프 및 상기 회수파이프에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 액체는 전해질 용액인 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급부는 상기 액체가 소정의 온도에 도달하면 비례제어방식으로 제어되어 상기 액체의 온도를 소정의 범위 내로 유지시키는 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
  14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 초기 작동시에 또는 액체의 온도가 소정의 값 이하로 감소한 경우에 상기 발열조립체 또는 상기 공급파이프에 수용되어 있는 액체가 소정의 온도에 도달할 때까지 상기 순환펌프의 동작을 지연시키는 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
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CN112503757A (zh) * 2020-12-04 2021-03-16 艾锐斯电子(深圳)有限公司 一种带有金属陶瓷发热体的胆内液体热交换系统

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