KR20120032672A

KR20120032672A - 물을 이용한 발열장치

Info

Publication number: KR20120032672A
Application number: KR1020100094122A
Authority: KR
Inventors: 유장호
Original assignee: 유장호
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-06

Abstract

간단한 구조로 효율적으로 발열할 수 있는 물을 이용한 발열장치를 제공한다. 내부에 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 도전성 재질의 관 형태로 마련된 도전관(11), 도전관(11) 내부의 물을 매개체로 도전관(11)과 통전 가능하도록 설치된 단자, 도전관(11) 내부로 물을 공급하기 위한 입수관, 도전관(11) 외부로 물을 배출하기 위한 배수관(19)을 포함하여 도전관(11)과 단자(15)가 물을 통해 통전하는 경우 물의 전기저항을 이용해 발열한다. 단자(15)는 도전관(11)의 내부의 상단과 하단의 어느 하나에 설치되고, 도전관(11)과 단자(15) 사이에는 단자(15)를 지지하기 위한 절연 지지부재(17)가 마련되고, 배수관(19)에는 개도조절밸브(20)가 설치된다.

Description

물을 이용한 발열장치{Heating apparatus using water}

본 발명은 물의 전기저항을 이용한 발열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단순한 구조로 발열장치를 구현하고, 가열된 물을 계속하여 공급할 수 있을 뿐만 아니라 발열하는 물의 온도를 용이하게 조절할 수 있는 물을 이용한 발열장치에 관한 것이다.

온수기, 보일러, 목욕탕, 세정기 등 다양한 장치나 장소에서 가열된 액체, 특히 가열된 물을 필요로 한다. 통상적으로 물의 가열은 가스나 석유 등과 같은 연료를 소비하거나 전기히터와 같은 경우는 전기에너지를 소비함으로써 가능하다. 가스나 석유, 석탄과 같은 연료를 사용하는 방식은 많은 천연 자원을 소비할 뿐만 아니라 가열장치가 복잡하고 거대해지는 문제가 있고, 전기히터를 사용하는 방식은 많은 양의 전기에너지를 소모할 뿐만 아니라 일단 전기히터가 발열하고 그 열을 액체(물)에 전달하므로 에너지 효율 측면에서도 바람직하지 않다.

한편, 액체 자체를 전기저항체로 사용하여 발열하는 장치가 개시되어 있다. 공개 실용신안 20-2009-13044호에는 액체로서 염류를 사용하고, 이 액체의 전기저항을 이용하여 열을 발생시키는 장치를 보여준다. 이 종래기술에서는 절연온수배관에 액체발열체를 주입하고, 절연온수배수관의 양단에는 각각 전극봉을 삽입하고, 캡뭉치를 사용하여 절연온수배수관의 양단을 밀봉한다. 전극봉에 전압을 인가하면 액체발열체는 통전이 되며 액체의 전기 저항에 따라 열을 발생시킨다.

그러나 위 종래기술에서는 단순히 열을 발생시키는 것에 불과하여 계속해서 가열된 액체를 공급할 수 없다는 문제가 있다. 또한 액체 발열체의 온도를 조절하기 위해 반드시 온도감지센서를 장착해야 하고, 온도감지센서에서 감지된 온도에 근거해서 전극봉에 인가되는 입력전류 값을 조절하기 위한 별도의 제어부가 반드시 요구되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 간단한 구조이면서 에너지 소모가 적은 물을 이용하는 발열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가열된 물을 계속해서 공급받을 수 있는 물을 이용한 발열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용이하고 정확하게 온도 조절을 할 수 있는 물을 이용한 발열장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물을 이용한 발열장치는, 내부에 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 도전성 재질의 관 형태로 마련된 도전관, 상기 도전관 내부의 물을 매개체로 상기 도전관과 통전 가능하도록 설치된 단자, 상기 도전관 내부로 물을 공급하기 위한 입수관, 상기 도전관 외부로 물을 배출하기 위한 배수관을 포함하여 상기 도전관과 단자가 물을 통해 통전하는 경우 물의 전기저항을 이용해 발열한다.

상기 단자는 상기 도전관의 내부의 상단과 하단의 어느 하나에 설치되고, 상기 도전관과 상기 단자 사이에는 상기 단자를 지지하기 위한 절연 지지부재가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 도전관의 상단부와 하단부에는 상부캡과 하부캡이 각각 마련되고, 상기 단자는 상기 상부캡과 상기 하부캡의 적어도 하나에 마련되되, 물과 접촉할 수 있도록 표면의 적어도 일부가 노출되어 설치된다.

상기 배수관에는 개도조절밸브가 설치되고, 배출되는 물의 온도는 상기 개도조절밸브의 개도에 따라 조절된다.

상기 도전관과 상기 단자에 공급되는 전류를 조절하는 전류조절부를 더 포함하고, 배출되는 물의 온도는 상기 전류조절부를 통해 상기 도전관과 상기 단자에 공급되는 전류에 따라 조절된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물을 이용한 발열장치는, 하나의 전극을 구성하는 제1도전판, 상기 제1도전판과 대향하며 다른 하나의 전극을 형성하는 제2도전판, 상기 제1도전판과 상기 제2도전판의 양측에 각각 마련되어 상기 제1도전판과 상기 제2도전판을 소정거리 이격시켜 지지하고, 상기 제1도전판과 제2도전판과 함께 관을 형성하여 그 내부로 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 하는 한 쌍의 절연재질의 지지측판, 상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 형성하는 상기 관 내부로 물을 공급하기 위한 입수관, 상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 형성하는 상기 관 외부로 물을 배출하기 위한 배수관을 포함하여 상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 물을 통해 통전하는 경우 물의 전기저항을 이용해 발열한다.

상기 제1도전판과 상기 제2도전판은 S 자형 유로를 형성하도록 교호적으로 배치된 U 자 형인 것을 특징으로 한다.

상기 배수관에는 개도조절밸브가 설치되고, 배출되는 물의 온도는 상기 개도조절밸브의 개도에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 물을 이용한 발열장치에 따르면, 간단한 구조이면서도 에너지 소모는 적은 발열장치를 구현할 수 있다.

또한 본 발명의 물을 이용한 발열장치에 의하면 적은 전기 에너지를 사용하면서도 가열된 물을 계속해서 공급받을 수 있다.

또한 본 발명의 물을 이용한 발열장치는 배출되는 물의 온도를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 물을 이용한 발열장치의 제1실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 물을 이용한 발열장치의 제2실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 물을 이용한 발열장치의 제3실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 물을 이용한 발열장치의 제4실시예의 구성을 보인 도면이다.
도 5는 도 4의 가-가 선에 따는 단면도이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 물을 이용한 발열장치는, 도전관(11)과 도전관(11)의 상부에 마련된 상부캡(12)과 도전관(11)의 하부에 마련된 하부캡(13)을 구비한다. 도전관(11)은 내부에 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 도전성 재질의 관 형태로 마련된다. 상부캡(12)과 하부캡(13)은 절연성 재질로 제조되며, 도전관(11)에 나사결합되거나 압입결합된다. 도전관(11) 외면에는 단열부재(14)가 설치된다.

도전관(11) 내부의 상단에는 물을 매개체로 도전관(11)과 통전 가능하도록 단자(15)가 설치된다. 도전관(11)은 전원(16)의 일측과 연결되고 단자(15)는 전원(16)의 타측과 연결된다. 여기서 단자(15)는 전류의 출입구 역할을 하는 것으로 도전관(11) 내부에 물이 채워진 경우 물을 통해 도전관(11)과 통전한다. 이를 좀더 자세히 설명하면, 도전관(11) 내부에 물이 채워진 상태에서 전원(16)이 온(ON)되면 전원(16), 도전관(11), 도전관(11) 내부의 물, 그리고 단자(15)가 전기 폐회로를 구성하면서 전류가 흐르게 되고, 이 때, 통전하는 물은 전기저항 때문에 발열한다. 예를 들어 도전관(11)이 전원(16)의 (+)극과 연결되고 단자(15)가 전원(16)의 (-)극과 연결되면 전류는 도전관(11)에서 물을 거쳐 단자(15)로 흐르게 되고, 이때 물은 전기저항체로 작용하면서 발열하는 것이다. 또한 이와 반대로 도전관(11)이 전원(16)의 (-)극과 연결되고 단자(15)가 전원(16)의 (+)극과 연결되면, 전류는 단자(15)에서 물을 거쳐 도전관(11)으로 흐르고, 물은 전기 저항체로서 발열작용을 수행한다. 이때 전원은 교류 전원도 가능하고 직류 전원도 가능하다. 이렇게 가열된 물은 후술하는 배수관을 통해서 외부로 배출될 수 있다.

한편, 단자로는 금속편이 사용될 수 있고, 특히 물의 전기저항을 효과적으로 유도할 수 있는 금속편의 사용이 바람직하다. 즉, 도전관(11)과 금속편으로 된 단자(15)가 물과 함께 상호 작용하여, 물이 효과적으로 전기 저항체로 작용하여 발열하도록 기능하는 것이 바람직하다.

도전관(11)과 단자(15) 사이에는 절연 지지부재(17)가 설치된다. 이 절연 지지부재(17)는 도전관(11)과 단자(15)를 소정거리 이격시켜 절연 상태로 지지하기 위한 것으로, 단순한 바 형태 또는 방사상 형태 등 다양한 형태의 절연체가 사용될 수 있다.

상부캡(12)에는 도전관(11) 내부로 물을 공급하기 위한 입수관(18)이 마련된다. 이 입수관(18)은 상부캡(12)의 측면부와 도전관(11)의 상단을 관통하여 형성되며, 다른 방식으로 상부캡(12)의 상면을 세로 방향으로 관통하여 형성될 수도 있다. 또한, 이러한 입수관(18)은 호스 등을 통해 외부의 수도꼭지 등과 연결될 수 있으며, 마개가 마련될 수 있다.

하부캡(13)에는 도전관(11) 외부로 물을 배출하기 위한 배수관(19)이 마련된다. 이 배수관(19)은 하부캡(13)의 하면을 관통하여 형성되며, 다른 방식으로 도전관(11)의 하단부와 하부캡(13)의 측면부를 가로 방향으로 관통하여 형성될 수도 있다. 이러한 배수관은 입수관보다 직경을 작게 형성하는 것이 바람직하다. 이는 배출되는 물의 양을 공급되는 물의 양보다 적게 함으로써 물이 도전관(11) 내부에 머무는 시간을 길게 하여 물의 온도를 자연스럽게 상승시킬 수 있기 때문이다.

배수관(19)에는 개도조절밸브(20)가 설치된다. 개도조절밸브(20)는 수동식과 전자식 내지 자동식이 모두 가능하다. 수동식은 사용자의 조작으로 개도가 조절되는 것이며, 전자식은 솔레노이드밸브 등과 같이 전기가 인가되어 개도가 조절되는 방식이다.

한편, 배수관(19) 근방에는 온도센서(21)가 설치되고, 이 온도센서(21)에서 감지된 온도에 따라 도전관(11)과 단자(15) 사이에 흐른 전류의 량을 조절하기 위한 제어부(22)와 전류조절부(23)가 마련된다. 즉, 제어부(22)는 온도센서(21)에서 감지된 온도 값에 따라 전류조절부(23)를 통해 도전관(11)과 단자(15) 사이에 흐르는 전류 값을 조절함으로써 배출되는 물의 온도가 목표 온도에 도달하도록 제어할 수 있다.

또한 온도센서(21)에서 감지된 온도에 따라 개도조절밸브(20)의 개도를 자동으로 조절함으로써 배출되는 물의 온도를 조절할 수도 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 개도조절밸브(20)를 전자식으로 구성하고, 이 개도조절밸브(20)를 제어부(22)의 출력측과 연결하여 온도센서(21)에서 감지된 온도 값에 따라 개도조절밸브(20)의 개도를 조절하면 배출되는 물의 온도가 조절될 수 있다. 예를 들어 배출되는 물의 온도를 올리고 싶으면, 제어부(22)를 통해 개도조절밸브(20)의 개도가 작아지도록 제어하면, 배출되는 물의 양이 줄어들기 때문에 도전관(11) 내부에서 물이 머무는 시간이 늘어나게 되고, 그에 비례해서 물의 발열량이 늘어나므로 배출되는 물의 온도가 높아지게 되는 것이다.

한편, 온도센서를 사용하지 않고도 개도조절밸브(20)의 개도만을 조절해서 배출되는 물의 온도를 조절할 수 있다. 이때는 개도조절밸브(20)를 수동식으로 구성하고, 물의 온도를 높이고 싶을 때는 개도조절밸브(20)를 수동으로 조작하여 개도조절밸브(20)의 개도를 작게 하면 된다. 이 경우에는 온도센서와 제어부, 전류조절부와 같은 구성요소가 필요 없게 되므로 단순한 구조로 배출되는 물의 온도 제어를 실현할 수 있다.

도 2를 참조하여 본 발명의 제2실시예를 설명한다. 제2실시예에서는 단자(15)와 절연 지지부재(17)가 도전관(11)의 하단부에 설치되고, 입수관(18)이 하부캡(13)에 설치되고, 배수관(19)이 상부캡(12)에 설치되는 점을 제외하고 나머지는 제1실시예와 동일하다. 따라서 제2실시예에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시예를 설명한다. 제3실시예에서는 단자(15)가 하부캡(13)에 바닥에 설치된다. 즉, 하부캡(13)에는 안착홈(24)이 마련되고 이 안착홈(24)에 단자(15)가 안착되되, 단자(15)의 표면 중에서 적어도 상면은 물과 접촉할 수 있도록 노출되어야 한다. 이때 하부캡(13)은 절열재로 구성되므로 도전관(11)과 단자(15)도 절연상태를 유지한다.

도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 제4실시예를 설명한다. 제4실시예에서는 제1 내지 제3실시예에서와 달리 도전관을 사용하지 않고, 한 쌍의 제1 및 제2 도전판(41)(42)과 이 도전판(41)(42)의 양측을 절연 재질 지지측판(43)으로 연결하여 물을 저장하거나 물이 흐를 수 있도록 안내하는 관을 형성한다. 또한 한 쌍의 도전판(41)(42)은 각각 U 자형으로 구성하고, 각 도전판(41)(42)의 개방부가 서로 마주 본 상태에서 약간 어긋나게 교호적으로 배치함으로써 S 자형 관을 형성한다. 즉, 하나의 전극을 구성하는 U 자형 제1도전판(41)과 제1도전판(41)과 다른 하나의 전극을 구성하며 제1도전판(41)과 개방부가 상호 대향하도록 제2도전판(42)을 배치하되, 제2도전판(42)의 절반이 제1도전판(41)의 내부에 위치하도록 배치하면, 서로 반대 극성의 제1도전판(41)과 제2도전판(42)이 3곳에서 대향하면서 S자 형 유로를 형성하게 된다. 따라서 작은 부피와 간단한 구조로 물이 복수의 발열과정을 거치도록 구성함으로써 효율적인 발열장치를 구성할 수 있다.

한편, 제1도전판(41)과 제2도전판(42)을 절연 상태로 소정거리 이격시키기 위한 절연 지지부재(17)가 설치된다. 이러한 절연 지지부재(17)는 절연재질의 지지측판(43)이 동일한 역할을 수행할 수 있기 때문에 생략될 수 있다.

또한, 제4실시예에서도 입수관(18)이 설치된 하부캡(13)과 배수관(19)이 설치된 상부캡(12)이 마련되며, 배수관(19)에는 개도조절밸브(20)가 설치된다. 배출되는 물의 조절을 위해서 배수관(19) 근방에는 온도센서(21)가 설치되고 제어부(22)와 전류조절부(23)도 마련된다. 전술한 실시예에서와 마찬가지로 온도센서를 이용한 배출되는 물의 온도 조절도 가능하고, 온도센서와 제어부, 전류조절부를 채택하지 않고 오로지 개도조절밸브(20) 만으로도 배출되는 물의 온도를 조절할 수 있다.

11; 도전관 15; 단자
17; 지지부재 18; 입수관
19; 배수관 20; 개도조절밸브

Claims

내부에 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 도전성 재질의 관 형태로 마련된 도전관,
상기 도전관 내부의 물을 매개체로 상기 도전관과 통전 가능하도록 설치된 단자,
상기 도전관 내부로 물을 공급하기 위한 입수관,
상기 도전관 외부로 물을 배출하기 위한 배수관을 포함하여 상기 도전관과 단자가 물을 통해 통전하는 경우 물의 전기저항을 이용해 발열하는 물을 이용한 발열장치.
제1항에 있어서,
상기 단자는 상기 도전관의 내부의 상단과 하단의 어느 하나에 설치되고, 상기 도전관과 상기 단자 사이에는 상기 단자를 지지하기 위한 절연 지지부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.
제1항에 있어서,
상기 도전관의 상단부와 하단부에는 상부캡과 하부캡이 각각 마련되고,
상기 단자는 상기 상부캡과 상기 하부캡의 적어도 하나에 마련되되, 물과 접촉할 수 있도록 표면의 적어도 일부가 노출되어 설치되는 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배수관에는 개도조절밸브가 설치되고, 배출되는 물의 온도는 상기 개도조절밸브의 개도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전관과 상기 단자에 공급되는 전류를 조절하는 전류조절부를 더 포함하고, 배출되는 물의 온도는 상기 전류조절부를 통해 상기 도전관과 상기 단자에 공급되는 전류에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.
하나의 전극을 구성하는 제1도전판,
상기 제1도전판과 대향하며 다른 하나의 전극을 형성하는 제2도전판,
상기 제1도전판과 상기 제2도전판의 양측에 각각 마련되어 상기 제1도전판과 상기 제2도전판을 소정거리 이격시켜 지지하고, 상기 제1도전판과 제2도전판과 함께 관을 형성하여 그 내부로 물이 저장되거나 흐를 수 있도록 하는 한 쌍의 절연재질의 지지측판,
상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 형성하는 상기 관 내부로 물을 공급하기 위한 입수관,
상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 형성하는 상기 관 외부로 물을 배출하기 위한 배수관을 포함하여 상기 제1도전판과 상기 제2도전판이 물을 통해 통전하는 경우 물의 전기저항을 이용해 발열하는 물을 이용한 발열장치.
제6항에 있어서,
상기 제1도전판과 상기 제2도전판은 S 자형 유로를 형성하도록 교호적으로 배치된 U 자 형인 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.
제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배수관에는 개도조절밸브가 설치되고, 배출되는 물의 온도는 상기 개도조절밸브의 개도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 물을 이용한 발열장치.