KR20200111080A - 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 - Google Patents

이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치에 관한 기술로써, 그 구조 및 구성기술에 관한 것이다.
흡입구(03)의 외주 면에는 나사형태의 버플(04)이 구비되어 흡입구(03)에서 유입된 전해수가 흡입구(03)를 통하여, 보일러튜브(02)의 하부로 분사되며 나사형태의 버플(04)을 따라 회절 및 와류 하면서 보일러튜브(02)의 상부로 이동하며 이때 전해질의 체류시간을 증가해 활발한 이온교환이 되도록 전극의 마찰시간은 늘어나고 그로 인해 열효율을 증폭시키고, 또한, 전기는 교류전기 60hz를 인가하던 것을 주파수변환기(15)를 통하여 교류 주파수(헤르츠)를 300~400HZ로 전극에 공급하여 전해수의 이온운동을 5~6.6배 빠르게 하여 이온운동에 의한 마찰열을 증폭해, 열에너지로 전환함에 있어서 높은 효율로 발열시킴으로 경제적인 측면에서, 비용을 절감할 수 있다.

Description

이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치{A ion electrode boiler structure and frequency using equipment}
본 발명은 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치에 관한 것으로서, 전극보일러의 구조를 전해수(물+전해질)가 와류 할 수 있고 체류시간을 늘릴 수 있도록 퍼플(04)이 형성되어 이온 운동에너지의 효율을 극대화시키며, 전극봉에 인가하는 전원의 주파수를 300~400hz로 변환하여 양(+)이온과 음(-)이온의 운동을 활발하게 하여 생기는 물 분자 간의 상호 마찰을 통해 발생하는 열을 극대화하여 그 성능과 효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
수랭식 보일러의 경우 일반적으로 물을 히터나 기타 버너 등을 통하여 물을 가열하고, 가열된 물을 수관을 통하여 순환시켜 난방이나 보온을 수행하는 장치이다.
물을 가열하는 가열 원의 수단에 따라 다양한 타입의 보일러가 출시되며 본 발명은 전기를 이용한 전극 보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치에 관한 것이다.
요즘 상용화되고 있는 보일러 중 그래도 효율이 높다고 알려진 보일러로 전극봉과 전극봉 사이의 유체에 전류를 흘려 직접 가열시키는 이온 전극보일러에 관한 것이다.
이온 전극보일러는 전기 보일러 대비 동일한 전기 사용량으로 많은 열효율을 제공하는 보일러 장치로서, 전극봉으로 유체의 화학적 반응을 물리적 반응으로 전환 시켜 열을 발생하는 보일러이다.
종래의 이온 전극보일러는 물 탱크 내부에 전극봉을 설치하고 물탱크 내에는 이온화 물질을 물과 함께 발열 유체로 사용하여, 양(+)이온은 음극으로 음(-)이온은 양극으로 이동하는 원리를 이용하여, 두 극에 부과되는 전기 극성이 마이너스(-)와 플러스(+)를 교번하는 교류 전류를 인가하면, 양(+)이온과 음(-)이온은 두 전극 사이를 왕복 이동하게 된다. 이때 두 전극 사이에 인가되는 전기에너지는 양(+)이온과 음(-)이온의 운동에너지로 발생하여 이때, 운동에너지가 마찰열에 의하여 열 에너지로 변환되는 전극보일러와 관한 것이다.
특허문헌 1: 전극보일러의 전극봉 구조(등록번호: 10-1349468)
(특허문헌 0002) 특허문헌 2: 전기이온 증폭 열 발생기(공개번호 10-2015-0107690)
상기 특허문헌 1에서는 이온 운동이 이온 운동이 전극과 전극면 사이에서만 운동에너지가 발생하고 특허문헌 2에서는 전해수의 와류나 체류시간의 변화없이 원통형의 튜브를 사용하여 전해수가 내측전극(10)내부로 분사하여 다시 출수배관(24)으로 나오는 구조로 양(+)이온과 음(-)이온의 이동은 내측 전극(10)과 외측전극(12) 사이에서 일어나므로 별실효성이 없다,
또한, 특허문헌 2는 전기이온 증폭 열을 발생하기 위한 보조 수단으로 증폭할 수 있는 에너지원이 없으며, 일반적인 교류 60hz를 사용함으로써, 전해수의 진동이 한정되어 열이 증폭할 수 없는 구조이다.
본 발명은 교류 주파수(헤르츠)를 300~400HZ로 전극에 공급하여 전해수의 이온 운동을 5~6.6배 빠르게 하여 이온운동에 의한 마찰열을 증폭하며, 보일러 내부에 전해수가 회절 및 와류 할 수 있는 구조를 형성하여 체류시간을 늘려 열을 증폭한다.
보일러베이스(01) 상부에 보일러튜브(02)가 구비되고, 그 내부에 전극봉(06)이 구비되며, 보일러베이스(01)의 외부 면에 전극볼트(09)와 접지볼트(10)가 구비되며, 흡입구(03)의 외주 면에 나사형태의 버플(04)가 구비되어 회절 및 와류를 형성하여 전해수의 체류시간을 늘리고, 교류 전원이 인가되면 주파수변환기(15)에서 300~400HZ로 전극볼트(09)와 전극고정볼트(14)에 전기를 보내면 초당 300~400번을 양(+)이온과 음(-)이온의 전해수 전극봉(06) 사이를 이동하면서 마찰열을 발생하여 열을 증폭하여 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.
전기에너지를 열에너지로 전환함에 있어 높은 에너지효율을 내기 위하여 전극 이온보일러의 구조를 변경하여 보일러 자체의 효율을 향상시키고, 교류 주파수를 300~400HZ로 인가함으로써 전극 이온화를 증폭시켜 적은 전기에너지로 높은 열에너지를 발산하여 효율을 극대화시킨다.
그 특징으로 첫째, 연소 과정에서 발생하는 유해가스(CO2, NOx 등) 및 냄새가 없으며, 폭발과 가스 누출 등에 대한 위험성에서 안전하며
둘째, 전기를 이용하므로 별도의 연료 보관 공간이 필요 없기 때문에 공간 활용도가 높으며
셋째, 폭발 과정 없이 열을 발생시키므로 소음이 없으며 충분한 내진 설계로 진동이 없으며
넷째, 다수의 동급 히터봉전기보일러와 비교한 결과, 30% 연간 운영비 절감되며
다 셋째, 최적화된 자동 제어 시스템을 적용시, 30%~50% 안정적인 운영 비용 절감효과가 있다.
도 1은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 개념도
도 2는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 내부 투시도
도 3은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 다른 예를 예시한 내부 투시도
본 발명 전극 보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 첨부된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 개념도 이고,
도 2는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 내부 투시도이며,
도 3은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 다른 예를 예시한 내부 투시도로서,
먼저, 도 1은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치 개념도 를 설명하면, 전기를 에너지원으로 사용하지만, 금속저항체를 직접 가열시켜 열을 데우는 기존의 히터봉 전기보일러와 달리, 미량의 전해질을 넣은 물에 전극봉으로 전기를 직접 공급하면 전해수(물+전해질)가 이온화되어 양(+)이온은 음극으로 음(-)이온은 양극으로 이동되는데 이때 주파수변환기(15)를 통하여 1초에 300-400회 이동하여, 생기는 물 분자 간의 상호 마찰을 통해 열이 발생한다.
전해수에 사용되는 전해질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 염화나트륨(NaCI), 염화칼륨(KCI), 등을 사용하며 전해질의 농도는 1~3WT%를 유지하며 사용되는 물은 증류수나 순수한 물을 의미한다.
도 2는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 내부 투시도로서,
보일러베이스(01)의 상부에 보일러튜브(02)가 구비되며, 그 내부에 전극봉(06)이 구비되며, 전극봉(06)의 외주 면에는 원통의 흡입구(03)가 보일러튜브(02)의 상부에서 하부로 연장되어 구비된다.
구비된 흡입구(03)의 외주 면에는 나사형태의 버플(04)이 구비되어 흡입구(03)에서 유입된 전해수가 흡입구(03)를 통하여, 보일러튜브(02)의 하부로 분사되며 나사형태의 버플(04)을 따라 회절 및 와류 하면서 보일러튜브(02)의 상부로 이동하며 이때 전해질의 체류시간을 증가한다.
상부로 이동한 전해수는 토출구(05)로 토출되며, 이때 버플(04)에 의해 이온전극보일러 내부에 전해수가 체류하는 시간이 증가하여 활발한 이온교환이 되도록 유도한다.
전해수의 체류 시간의 증가로 인한 전극의 마찰시간은 늘어나고 그로 인해 열효율을 증폭시키는 구실을 한다.
흡입구(03)의 중앙에 위치한 전극봉(06)은 전해수의 누설과 합선을 방지하기 위하여, 절연제의 실링하우징(08)이 구비되면 실링하우징(08)과 전극봉(06) 사이에 누설을 방지하기 위하며 고온의 내열성오링(07)이 구비되어 전해수의 누설을 방지한다.
철이나 스테인리스 재질로 형성된 보일러베이스(01)는 보일러튜브(02)의 바깥 외주 면에 전극을 고정할 수 있는 전극볼트(09)가 구비되며, 다른 한쪽 외주 면에서 안전사고를 방지하는 접지볼트(10)가 구비되어 감전으로 인한 인명사고를 예방 한다.
보일러베이스(01)의 중앙에 위치한 전극봉(06)을 고정하기 위하여 보일러베이스(01)의 하부 면에 합선을 방지하기 위한 절연제의 일종인 절연판(11)의 구비되며, 전극봉(06) 하부의 너트에 의하여 전극봉(06)이 고정되며, 전극봉(06)의 후단에는 전선을 연결하는 전선고정 너트(14)가 구비되어 전극전선을 고정한다.
전극볼트(09)와 전극고정 너트(14)에 연결된 전선은 전선 뚜껑(12) 하부에 위치한 케이블 홀(13)을 통하여 주파수 변환기(15)로 연결된다.
본 이온 전극보일러는 교류전기를 먼저 주파수변환기(15)로 인가하면 300-400hz로 주파수를 전환하여, 전극볼트(09)와 전극고정 너트(14)에 전기를 보내면 전극봉(06)과 흡입구(03)에는 주파수변환기(15)에서 변환된 300-400HZ의 전류가 흘러 초당 300-400회의 전극을 바꾸며, 플러스(+)전극에는 음(-)이온이 이동하고 마이너스(-)전극에는 양(+)이온이 이동하여 초당 300~400회의 이온 운동에너지가 발생한다 이때 이온의 운동에 의하여 마찰열이 발생하여 열 에너지를 발산한다.
도 3은 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치의 다른 예를 예시한 내부 투시도로서, 여러 개의 전극봉(06)을 사용하여 발열을 유도하는 장치로서 교류 380v 나 440v 의 전압에 주로 사용되며, 상기 도 2, 에서 열거한 단상과 다른 점은 복수의 전극봉(06)이 구비되며 전극발생튜브(03-1)가 별도로 구비되어 그 외주 면에 버플(04)가 구비되고, 여러 개의 전극봉(06)의 일정한 간극을 유지할 수 있도록 전극봉(06)의 상부에 전극지지판(06-1)의 구비되는 것을 특징으로 한다.
이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치에 사용되는 이온 전극 보일러의 전극봉(06)과 보일러베이스(01), 전극볼트(09), 보일러튜브(02), 흡입구(03)의 재질은 전기전도도가 높은 구리(CU)나 녹이 슬지않는 스테인리스(STS)를 사용하며, 보일러튜브(02)의 외주 면에는 절연성 물질을 반드시 코팅하여 안전사고를 예방한다.
01: 보일러 베이스
02: 보일러 튜브
03: 흡입구
03-1: 전극발생튜브
04: 퍼플
05: 토출구
06: 전극봉
06-1: 전극 지지판
07: 내열성오링
08: 실링하우징
09: 전극 볼트
10: 접지볼트
11: 절연판
12: 전선 뚜껑
13: 케이블 홀
14: 전극고정너트
15: 주파수변환기

Claims (4)

  1. 전극보일러의 구조를 전해수(물+전해질)가 와류 할 수 있고 체류시간을 늘릴 수 있도록 퍼플(04)이 형성되어 이온 운동에너지의 효율을 극대화시키며, 전극봉(06)에 인가하는 전원의 주파수를 300~400hz로 변환하여 양(+)이온과 음(-)이온의 운동을 활발하게 하여 생기는 물 분자 간의 상호 마찰을 통해 발생하는 열을 극대화하여 그 성능과 효율을 향상시키는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    본 발명은 교류 주파수(헤르츠)를 300~400HZ로 전극에 공급하여 전해수의 이온운동을 5~6.6배 빠르게 하여 이온운동에 의한 마찰열을 증폭하며, 보일러 내부에 전해수가 회절 및 와류 할 수 있는 구조를 형성하여 체류시간을 늘려 열을 증폭하는 것을 특징으로 하는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    흡입구(03)의 외주 면에는 나사형태의 버플(04)이 구비되어 흡입구(03)에서 유입된 전해수가 흡입구(03)를 통하여, 보일러튜브(02)의 하부로 분사되며 나사형태의 버플(04)을 따라 회절 및 와류 하면서 보일러튜브(02)의 상부로 이동하며 이때 전해질의 체류시간을 증가해 활발한 이온교환이 되도록 전극의 마찰시간은 늘어나고 그로 인해 열효율을 증폭시키는 것을 특징으로 하는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치.
  4. 제1항에 있어서,
    이온 전극보일러의 전극봉(06)과 보일러베이스(01), 전극볼트(09), 보일러튜브(02), 흡입구(03)의 재질은 전기전도도가 높은 구리(CU)나 녹이 슬지않는 스테인리스(STS)를 사용하며, 보일러튜브(02)의 외주 면에는 절연성 물질을 반드시 코팅하여 안전사고를 예방하는 것을 특징으로 하는 이온 전극보일러의 구조와 주파수를 이용한 열 증폭장치
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