KR20190141851A - 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법 - Google Patents
전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따르면, 3상(S,R,T)의 전극봉을 N상봉에 전기적인 연결을 통해 초기 가열시는 니켈-크롬발열체가 온도를 높이고, 기설정 온도로의 상승 이후에는 플라즈마발열체에서 온도의 상승 및 유지되도록 함으로써, 공급수의 전류를 조절하여 온도를 효율적으로 제어할 수 있는 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공급수가 저장되고 상기 공급수를 공급 및 출수 가능하도록 하며, 상면 상에 커버가 설치되어 내부 공간을 밀폐시키는 탱크와, 상기 탱크 내의 상기 공급수를 가열하게 위해 내장 설치되되 상기 커버로 돌출 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉과, 상기 3상의 각 전극봉과 전기적으로 연결되며, 상기 커버에 돌출 설치되는 N상봉을 포함하며, 상기 S,R,T의 각 전극봉은 중앙에 수직하게 상기 커버에 돌출 설치되는 전극과, 상기 전극의 하부측에 코일 형태로 설치되고, 초기 가열용으로 상기 N상봉과 연결되는 니켈-크롬발열체와, 상기 니켈-크롬발열체를 내부에 포함시킴과 동시에 전기적으로 연결되고, 상기 탱크의 바닥면으로부터 상기 커버의 하면까지 설치되는 플라즈마발열체를 포함하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공급수가 저장되고 상기 공급수를 공급 및 출수 가능하도록 하며, 상면 상에 커버가 설치되어 내부 공간을 밀폐시키는 탱크와, 상기 탱크 내의 상기 공급수를 가열하게 위해 내장 설치되되 상기 커버로 돌출 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉과, 상기 3상의 각 전극봉과 전기적으로 연결되며, 상기 커버에 돌출 설치되는 N상봉을 포함하며, 상기 S,R,T의 각 전극봉은 중앙에 수직하게 상기 커버에 돌출 설치되는 전극과, 상기 전극의 하부측에 코일 형태로 설치되고, 초기 가열용으로 상기 N상봉과 연결되는 니켈-크롬발열체와, 상기 니켈-크롬발열체를 내부에 포함시킴과 동시에 전기적으로 연결되고, 상기 탱크의 바닥면으로부터 상기 커버의 하면까지 설치되는 플라즈마발열체를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공급수의 변색 변화 없이 안정적인 전류제어가 가능하고, 누전이 방지됨과 동시에 가열 제어가 간편하면서 효율적인 전력 사용이 가능한 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 보일러(Boiler)는 물을 가열시키고, 가열된 물을 수관을 통하여 순환시켜 난방을 수행하는 장치라 할 수 있다. 물을 가열하는 가열원에 따라서 다양한 타입의 보일러로 구분될 수 있다.
여기서 전기를 이용한 보일러에 있어서 일반적인 전기보일러 타입은 니크롬선과 피복선을 이용하여 물을 가열시키는 방식이다. 이와 같은 전기보일러는 전기에너지에서 열에너지로 전환될 때의 에너지손실이 발생될 수 있어서 에너지 효율이 낮으며, 장시간 사용될 경우에 저항체의 고열에 의한 산화과정 즉, 니크롬선,피복선과 같은 가열체에 이물질이 흡착되면서 에너지효율이 저하되는 문제가 있다.
근래에는 이와 같은 전기보일러의 단점을 해소하기 위하여 가열원을 가열시켜 물을 데우는 간접적인 방식이 아닌 전극봉과 전극봉 사이로 물에 전류를 흘려 물을 직접적으로 데우는 전극보일러가 상용화되고 있다.
전극보일러는 전기보일러에 대비하여 동일한 전기사용으로 높은 열효율을 제공하는 보일러장치로서, 상기에서 설명한 바와 같이, 전기보일러에서의 가열매체를 가열시켜 물을 데우는 것이 아닌 전극봉으로 물속의 화학적 성분을 물리적 반응으로 환원시켜 열량을 발생시키는 물을 가열매체로 이용하는 보일러장치이다.
이와 같은 전극 보일러는 탱크에 전극봉을 둘 이상 다수 개 배열하고, 전극봉에 전압을 공급하여 전극봉과 전극봉 사이에 전류를 흘려 탱크 내부의 매체를 직접적으로 가열하게 되는 방식으로, 상기 탱크 내부의 매체는 고농도의 전해질 용액으로 이루어지는 방식과, 물(물론 약간의 전해질을 포함할 수 있다.)로 이루어지는 방식이 있다.
종래의 전극 보일러의 전극봉은 물탱크에 설치됨에 있어서, 물탱크의 덮개에 전극봉이 고정되고 덮개가 물탱크에 볼트를 이용하여 체결고정 된다. 이와 같은, 전극봉은 표면에 압축 고온으로 구운 탄소 코팅이 이루어지게 되는데, 대략 4000℃의 고온에서 코팅된 탄소 가루가 용해되어 탱크 내에 전해질이 포함된 물을 갈변시켜서 보일러의 효율성을 극대화 시키지 못하는 문제점이 있었다.
더욱이 종래의 전극 보일러는 이론적인 COP(coefficient of performance:성능계수)로는 860kcal 이상의 값이 나오지만 탱크 내 물 자체를 완전 플라즈마화 못하는 반증이므로 전기에너지를 최대한 발휘시키지 못하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전극봉의 구조로 니켈-크롬발열체가 내부에 구비되고, 플라즈마 생성 시 고열에도 견딜 수 있는 특수합금으로 이루어진 플라즈마발열체의 2중 구조로 형성됨으로써, 탱크 내 공급수의 갈변 현상을 방지하여 안정적인 전류제어가 이루어질 수 있도록 한 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 3상(S,R,T)의 전극봉을 N상봉에 전기적인 연결을 통해 초기 가열시는 니켈-크롬발열체가 온도를 높이고, 기설정 온도로의 상승 이후에는 플라즈마발열체에서 온도의 상승 및 유지되도록 함으로써, 공급수의 전류를 조절하여 온도를 효율적으로 제어할 수 있는 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 공급수가 저장되고 상기 공급수를 공급 및 출수 가능하도록 하며, 상면 상에 커버가 설치되어 내부 공간을 밀폐시키는 탱크와, 상기 탱크 내의 상기 공급수를 가열하게 위해 내장 설치되되 상기 커버로 돌출 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉과, 상기 3상의 각 전극봉과 전기적으로 연결되며, 상기 커버에 돌출 설치되는 N상봉을 포함하며, 상기 S,R,T의 각 전극봉은 중앙에 수직하게 상기 커버에 돌출 설치되는 전극과, 상기 전극의 하부측에 코일 형태로 설치되고, 초기 가열용으로 상기 N상봉과 연결되는 니켈-크롬발열체와, 상기 니켈-크롬발열체를 내부에 포함시킴과 동시에 전기적으로 연결되고, 상기 탱크의 바닥면으로부터 상기 커버의 하면까지 설치되는 플라즈마발열체를 포함하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탱크는 적어도 하나 이상 나란히 배열 설치되어 상, 하부에 내부 공간을 형성하는 매니폴드로 연결되고, 상기 하부매니폴드에는 일측으로 상기 공급수가 공급되는 공급구가 형성되며, 상기 상부매니폴드에는 일측에 상기 공급수가 배출되는 출수구가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 탱크의 내주연에는 다수개의 타공이 형성되고, 상기 N상봉과 전기적으로 연결되는 타공판이 더 포함할 수 잇다.
본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마발열체는, 몰리브텐, 텅스텐, 동, 니켈, 크롬, 붕사의 혼합물을 2500℃~3000℃로 가열하여 주조된 기둥 형태일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공급수가 저장되는 탱크에 S,R,T 전극봉과 N상봉이 설치되며, 상기 각 S,R,T 전극봉이 상기 N상봉과 연결되어 상기 각 전극봉에 220V가 흐르게 하여 상기 공급수를 초기설정 온도까지 가열하는 단계와, 상기 공급수의 초기설정 온도까지 가열이 이루어지면, 상기 각 전극봉의 니켈-크롬발열체의 전력을 차단하는 단계와, 상기 각 전극봉의 플라즈마발열체를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 각 전극봉의 플라즈마발열체를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계 이후에도, 상기 탱크의 내주연에 설치되어 N상봉과 연결된 타공판에는 전류가 계속 통전되어 상기 탱크의 내주면을 통하여 플라즈마 전극이 고르게 상기 공급수에 전달되도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 전극보일러의 전극봉 및 이를 이용한 발열전류제어방법에서는, 전극봉을 구성하는 플라즈마발열체가 고온으로 가열하여 주조된 특수합금으로 제조되어 공급수의 갈변이 방지되어 안정적인 전류제어가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 설정 온도에 따라 공급수의 전류 인가를 조절하므로 간단한 구조에 의해 공급수의 가열 효과, 가열 제어를 우수하게 제공하여 이와 같은 효율 및 성능 개선을 통해 실내온도를 조절하는 가정용 또는 산업용 보일러 및 목욕탕이나 온천 등에 온수를 직접 사용하는 온수 보일러에 적용하여 그 신뢰성 및 경제성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극보일러의 전체적인 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 전극보일러의 평단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 전극보일러에서 탱크의 측단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 전극보일러 시스템의 일례의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따른 공급수의 온도 상승 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 흐름도이고,
도 7은 본 발명에 따른 전극봉의 전류 발생을 보여주는 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 회로 구성도이다.
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도 6은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 흐름도이고,
도 7은 본 발명에 따른 전극봉의 전류 발생을 보여주는 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 회로 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
여기서 도 1은 본 발명에 따른 전극보일러의 전체적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전극보일러의 평단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전극보일러에서 탱크의 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전극보일러 시스템의 일례의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공급수의 온도 상승 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 흐름도이고, 도 7은 본 발명에 따른 전극봉의 전류 발생을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법의 회로 구성도이다.
본 실시예는 상온수를 가열하여 온수로 만드는 전극 보일러에 관한 것이다.
여기서, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 전극보일러(100)는 크게 공급수가 저장되는 탱크(110)와, 탱크(110)에 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉(120)(130)(140) 및 N상봉(150)을 포함하며, 공급수를 순환시키기 위한 순환펌프(170), 탱크(110)내의 온도를 센싱하는 온도센서(180)와 변류기(190) 그리고 온도센서(180)와 연결되는 온도제어기(181)와 순환펌프(170)와 연결되는 전류제어기(191)를 구비하는 제어모듈(200)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 탱크(110)는 알루미늄 또는 스텐레스강 등의 금속제 원통형을 내부 공간을 가지는 챔버로 구비되며, 공급수가 저장되는 챔버의 용량은 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 탱크(110)는 적어도 하나 이상이 나란히 배열되어 제어모듈(200)에 의해 그 동작이 온/오프(ON/OFF) 및 제어될 수 있다.
다시 도 1에 도시된 바와 같이, 3개가 나란히 배열된 탱크(110)는 상부측에 내부 공간을 형성하는 상부매니폴드(114)와, 하부측에 내부 공간을 형성하는 하부매니폴드(116)로 연통되도록 구성될 수 있으며, 하부매니폴드(116)의 일측으로는 공급수가 공급되는 공급구(116a)가 형성되고, 상부매니폴드(114)의 일측에는 공급수가 순환 배출되는 출수구(114a)가 형성될 수 있다.
공급구(116a)와 출수구(114a)는 바람직하게 대각선 방향에 위치하여 공급수가 3개의 탱크(110)를 모두 거쳐서 배출될 수 있도록 한다.
상기의 각 탱크(110)에는 상단에 내부 공간을 밀폐시킬 수 있는 커버(112)가 설치되며, 상기 커버(112)는 탱크(110)와 동일 재질로 이루어지고, 볼트 등의 체결수단을 통해 결합 설치될 수 있다.
한편, 탱크(110) 내의 공급수를 가열하게 위해 내장 설치되되 커버(112)로 일부 돌출 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉(120)(130)(140)이 설치될 수 있다.
이들 S전극봉(120), R전극봉(130), T전극봉(140)은 전기를 공급하더라도 열이 발생되지는 않는다. 대신, 전극봉(120)(130)(140)에 전기가 인가되면 이들 사이의 공급수가 플라즈마화되면서 물 분자가 유동저항체로 작용하여 1Kw 당 860 Kcal의 주울열을 발생시킨다. 공급수의 온도가 상승함에 따라 물의 저항값이 더욱 가파르게 올라가고 더 짧은 시간에 원하는 고온수를 얻을 수 있다.
그리고 발생되는 열은 전극봉(120)(130)(140) 내의 열매체유로 인하여 낮은 온도에서 기화되어 열전도율을 더욱 향상시켜 빠른 열 확산으로 공급수에 열을 증폭하는 역할을 하여, 최고의 열효율이 나도록 함으로써 공급수를 보다 빠른 시간에 가열시킬 수 있다.
즉, 전극보일러(100)는 기존의 전기보일러 사용대비 20% 이상의 에너지 절감효율이 있는 것으로 알려지고 있는데, 본 실시예서는 이와 같은 장점을 갖는 전극보일러(100)를 적용하고 있는 것이다.
이러한 각 S전극봉(120), R전극봉(130), T전극봉(140)은 하기에서 설명할 이중 구조의 봉으로서, 탱크(110)의 내부에 상호 마주보게 배치 고정된 봉 형태로 형성되며, 인가되는 전원이 3상으로 중심을 기준으로 R,S,T의 정삼각형으로 배치될 수 있다.
여기서 커버(112)상에는 정삼각형으로 배치된 S전극봉(120), R전극봉(130), T전극봉(140)의 주변으로 커버(112)를 관통하여 용접 등으로 N상봉(150)이 고정 설치되며, 상기 N상봉(150)은 3상의 각 전극봉(120)(130)(140)과 전기적으로 연결되어 진다.
한편, 각 S전극봉(120), R전극봉(130), T전극봉(140)의 구성은 동일하므로 설명의 편의를 위하여 T전극봉(140)으로 설명한다.
다시 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, T전극봉(140)은 크게 전극(141)과, 니켈-크롬발열체(143), 플라즈마발열체(144)로 구성될 수 있다.
전극(141)은 커버(112)상에 플랜지(142)를 매개로 하여 돌출 설치되며, 하단은 커버(112)의 두께 보다는 길게 형성될 수 있다.
그리고 전극(141)의 하부측으로는 코일 형태로 수직방향으로 이어지는 니켈-크롬발열체(143)가 설치되어 N상봉(150)과는 전기적으로 연결이 이루어지게 된다.
플라즈마발열체(144)는 니켈-크롬발열체(143)를 내부에 포함시키고, 탱크(110)의 바닥면으로부터 커버(112)의 하면 즉, 플랜지(142)의 하단에 결합 설치되며, 중공의 기둥 형태일 수 있다.
더 나아가 플라즈마발열체(144)는 기둥 형태로 고온에도 견딜 수 있는 특수합금강으로 제작될 수 있다.
바람직하게 특수합금으로는 몰리브텐, 텅스텐, 동, 니켈, 크롬, 붕사의 혼합물을 2500℃~3000℃로 가열하여 주조된 것일 수 있다.
덧붙여, S전극봉(120), R전극봉(130), T전극봉(140)이 내장 설치된 탱크(110)의 내주연에는 N상봉과 전기적으로 연결되는 타공판(160)이 더 설치될 수 있다.
타공판(160)은 일반적인 금속재이거나 플라즈마발열체(144)와 같은 재질로 이루어질 수 있으며, 전체적인 면적을 따라 적정 크기로 타공이 형성될 수 있다.
타공은 규칙적이거나 불규칙적이여도 무방하며, 각 탱크 사이를 순환수가 적은 유로저항으로 흐를 수 있도록 하며, 플라즈마 현상이 챔버 내에서만 한정되어 전자파 또는 대지전류로의 손실이 없으며, 외부로의 누전이 없도록 타공 크기는 직경 3mm 이하인 것이 바람직하다.
그리고 순환펌프(170)는 전극보일러(100)와 연결되어 가열되는 온수가 저장되는 탱크인 축열탱크(미도시)로 순환시키기 위한 장치이며, 온도센서(180)는 탱크(110)에 결합되어 탱크(110)내의 공급수 온도를 센싱한다, 센싱된 정보는 도 4에서의 제어모듈(200)의 온도제어기(181)로 전송된다.
변류기(190)는 전극보일러(100)의 탱크(110)에 결합된다. 이러한 변류기(190)는 대(大)전류를 소(小)전류로 내리거나 고전압을 저전압으로 내려 전류를 측정하기 쉬운 상태로 만드는 장치로서, 이의 정보는 제어모듈(200)의 전류제어기(191)로 전송된다.
마지막으로, 제어모듈(200)은 온도센서(180)와 연결되는 온도제어기(181)와, 변류기(190) 및 순환펌프(170)와 연결되는 전류제어기(191)를 구비한다. 이러한 제어모듈(200)은 온도제어기(181) 및 전류제어기(191)의 제어신호에 기초하여 순환펌프(170)의 동작 또는 동작시간을 제어한다.
상기 제어모듈(200)는 중앙처리장치(210), 메모리(220), 서포트 회로(230)를 더 포함할 수 있다.
중앙처리장치(210)는 본 실시예에서 온도제어기(181) 및 전류제어기(191)의 제어신호에 기초하여 순환펌프(170)의 동작 또는 동작시간을 제어하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(220)는 중앙처리장치(210)와 연결된다. 메모리(220)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(230:도 8에 도시)는 중앙처리장치(210)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(230)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제어모듈(200)은 온도제어기(181) 및 전류제어기(191)의 제어신호에 기초하여 순환펌프(170)의 동작 또는 동작시간을 제어한다.
이때, 온도제어기(181) 및 전류제어기(191)의 제어신호에 기초하여 순환펌프(170)의 동작 또는 동작시간을 제어하는 일련의 프로세스 등은 메모리(220)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(220)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 전극보일러의 작용은, 도면들을 참고하여 설명한다.
먼저, 도 5는 공급수의 온도 상승 그래프이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 통상적인 보일러, 예컨대 본 실시예 적용되는 전극보일러(100)로 물을 가열할 때는 도 5의 그래프처럼 저온에서는 매우 느린 속도로 온도가 상승하며, 40℃ 이상에서는 가파른 속도로 물의 온도가 상승되는 것을 알 수 있다.
다시 말해, 상온수의 온도와 목표가열온도 사이에 형성되는 가열터닝 온도까지(P1) 상온수가 가열될 때는 매우 느린 속도로 진행됨과 동시에 많은 전기용량이 요구되며, 가열터닝온도 이상에서는(P2) 빠른 속도로 물이 가열되는 것을 알 수 있다.
이러한 물의 가열 특성을 고려하여 안출된 것이 본 실시예에 따른 전극보일러 전류제어방법이다.
따라서 발열전류제어방법으로는, 도 6에서와 같이 공급수가 저장되는 탱크(110)에 S,R,T 전극봉(120)(130)(140)과 N상봉(150)이 설치되며, 각 S,R,T 전극봉(120)(130)(140)이 N상봉(150)과 전기적으로 연결되어 전극봉(120)(130)(140)에 220V가 흐르게 하여 공급수를 초기설정 온도까지 가열하는 단계(S300)와, 상기 공급수의 초기설정 온도까지 가열이 이루어지면, 상기 각 전극봉(120)(130)(140)의 니켈-크롬발열체(143)의 전력을 차단하는 단계(S310)와, 상기 각 전극봉(120)(130)(140)의 플라즈마발열체(144)를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.
그리고 각 전극봉의 플라즈마발열체를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계(S320) 이후에도, 탱크(110)의 내주연에 설치되어 N상봉(150)과 연결된 타공판(160)에는 전류가 계속 통전되어 상기 탱크(110)의 내주면 범위에 플라즈마 전극이 고르게 상기 공급수에 전달되도록 하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
이에 따라 단계(S300)에서는 S,R,T 전극봉(120)(130)(140)에서의 각 니켈-크롬발열체(143)와 타공판(160)은 N상봉(150)과 전기적으로 연결되어 있어서 제어모듈(200)의 온(ON)신호에 따라 각 전극봉(120)(130)(140)에 220V가 흐르게 하여 공급수를 초기설정 온도까지 가열하게 된다.
이때, 공급수가 저온에서는 플라즈마 현상이 잘 일어나지 않기 때문에 공급수를 대략 40℃정도 까지 올리기 위해서는 니켈-크롬발열체(143)를 주로 이용하여 가열하게 된다.
즉, 각 니켈-크롬발열체(143)는 플라즈마발열체(144)와 전기적으로 통전되어 있고, 전극봉(120)(130)(140)에서 가운데를 통해 R상으로 또는 R상에서 N상봉(150)으로 접지가 되는 회로로 연결되어 220V가 흐르게 되어 공급수의 온도를 40℃정도까지 적정 전기 용량으로 올리게 된다.
이어서 공급수의 온도가 40℃정도까지 올라가면 단계(S320)에서는 플라즈마발열체(144) 자체만으로도 충분히 가열시킬 수 있어서 도 8의 회로 구성도와 같이 스위치로 N상의 전기를 차단하게 된다.
이때, 각 타공판(160)으로는 N상이 계속 전기가 들어와 플라즈마 현상의 효율 극대화를 위하여 이루어지게 된다. 단계(S330)
도 7을 참고하면, 3상의 주변으로 N상이 위치되고, 이에 플라즈마 현상으로 보면, 각 S,R,T 전극봉(120)(130)(140)간에는 주변으로 어느 정도 전자가 방출되어 이들 교차 범위에는 전극간 380V 현상이 이루어지고, N상이 위치하는 바깥쪽으로는 220V가 흘러서 원형의 전극이 모두 플라즈마발열체(144)를 통해서 탱크(110)내의 공급수에 전기에너지를 고르게 분포시켜서 온도 상승을 유도할 수 있다.
그리고 온도센서(180)에서 센싱된 공급수의 온도값을 온도제어기(181)에서 보내고, 이를 제어모듈(200)에서 기설정 온도 대략 75℃~85℃까지 도달하게 되면, 3개의 탱크(110)에 각각 똑같이 암페어의 전기가 들어가 오버될 수 있으므로 탱크(110)중 어느 하나의 전기를 마그네트 스위치로 하여 차단하여 2개의 탱크(110)로도 가열이 가능할 수 있게 하였다.
더 나아가 용량에 따라서 전기가 들어오고 있는 2개의 탱크(110) 중에서도 하나를 더 전기 차단할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따면, 전극봉에 고온으로 가열하여 주조된 특수합금으로 제조되어 공급수의 갈변 없이 안정적인 전류제어가 이루어질 수 있다.
또한, 설정 온도에 따라 공급수의 전류 값을 조절하므로 간단한 구조에 의해 공급수의 가열 효과, 가열 제어를 우수하게 제공하여 이와 같은 효율 및 성능 개선을 통해 실내온도를 조절하는 가정용 또는 산업용 보일러 및 목욕탕이나 온천 등에 온수를 직접 사용하는 온수 보일러에 적용하여 그 신뢰성 및 경제성을 극대화시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
100 : 전극보일러 110 : 탱크
112 : 커버 120 : S전극봉
130 : R전극봉 140 : T전극봉
141 : 전극 142 : 플랜지
143 : 니켈-크롬발열체 144 : 플라즈마발열체
150 : N상봉 160 : 타공판
170 : 순환펌프 180 : 온도센서
181 : 온도제어기 190 : 변류기
200 : 제어모듈
112 : 커버 120 : S전극봉
130 : R전극봉 140 : T전극봉
141 : 전극 142 : 플랜지
143 : 니켈-크롬발열체 144 : 플라즈마발열체
150 : N상봉 160 : 타공판
170 : 순환펌프 180 : 온도센서
181 : 온도제어기 190 : 변류기
200 : 제어모듈
Claims (6)
- 공급수가 저장되고 상기 공급수를 공급 및 출수 가능하도록 하며, 상면 상에 커버가 설치되어 내부 공간을 밀폐시키는 탱크와,
상기 탱크 내의 상기 공급수를 가열하게 위해 내장 설치되되 상기 커버로 돌출 설치되는 S,R,T 3상의 각 전극봉과,
상기 3상의 각 전극봉과 전기적으로 연결되며, 상기 커버에 돌출 설치되는 N상봉을 포함하며,
상기 S,R,T의 각 전극봉은,
중앙에 수직하게 상기 커버에 돌출 설치되는 전극과,
상기 전극의 하부측에 코일 형태로 설치되고, 초기 가열용으로 상기 N상봉과 연결되는 니켈-크롬발열체와,
상기 니켈-크롬발열체를 내부에 포함시킴과 동시에 전기적으로 연결되고, 상기 탱크의 바닥면으로부터 상기 커버의 하면까지 설치되는 플라즈마발열체,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극보일러의 전극봉.
- 상기 탱크는,
적어도 하나 이상 나란히 배열 설치되어 상, 하부에 내부 공간을 형성하는 매니폴드로 연결되고,
상기 하부매니폴드에는 일측으로 상기 공급수가 공급되는 공급구가 형성되며,
상기 상부매니폴드에는 일측에 상기 공급수가 배출되는 출수구가 마련되는 것을 특징으로 하는 전극보일러의 전극봉.
- 제1항에 있어서,
상기 탱크의 내주연에는 다수개의 타공이 형성되고, 상기 N상봉과 전기적으로 연결되는 타공판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전극보일러의 전극봉.
- 제1항에 있어서,
상기 플라즈마발열체는,
몰리브텐, 텅스텐, 동, 니켈, 크롬, 붕사의 혼합물을 2500℃~3000℃로 가열하여 주조된 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 전극보일러의 전극봉.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 전극보일러의 전극봉을 이용한 발열전류제어방법으로서,
상기 탱크에 상기 S,R,T 전극봉과 상기 N상봉이 설치되며, 상기 각 S,R,T 전극봉과 상기 N상봉이 전기적 연결되어 상기 각 전극봉에 220V가 흐르도록 하여 상기 공급수를 초기설정 온도까지 가열하는 단계와,
상기 공급수의 초기설정 온도까지 가열이 이루어지면, 상기 각 전극봉의 상기 니켈-크롬발열체의 전력을 차단하는 단계와,
상기 각 전극봉의 상기 플라즈마발열체를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극보일러를 이용한 발열전류제어방법.
- 제5항에 있어서,
상기 각 전극봉의 플라즈마발열체를 통해 기설정 온도까지 가열하는 단계 이후에도,
상기 탱크의 내주연에 설치되어 상기 N상봉과 연결된 타공판에는 전류가 계속 통전되어 상기 탱크의 내주면을 통하여 플라즈마 전극이 고르게 상기 공급수에 전달되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극보일러를 이용한 발열전류제어방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |