KR20210058071A - 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러에 관한 것으로서, 내부에 용수가 수용되는 수용공간이 형성된 탱크부와, 상기 탱크부의 일측에 다수개가 상하방향으로 이격된 다단 구조로 설치되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 용수를 가열하는 세라믹 히터와, 상기 탱크부의 내부 일측에 설치되고, 상기 탱크부 내 용수의 수위를 검출하는 수위센서 및 다수의 상기 세라믹 히터 구동을 제어하되, 검출된 상기 용수의 수위 이하에 위치한 상기 세라믹 히터가 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 고효율 세라믹 히터 다단으로 설치하고, 수위에 따라 이를 독립구동하여 세라믹 히터의 파손을 방지하면서도 용수를 효율적으로 가열함으로써 전력소모를 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 신속하여 용수를 가열하여 온수공급효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러{Agricultural Electric Boiler with Ceramic Heater}

본 발명은 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력소모를 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 신속하여 용수를 가열하여 온수공급효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로 농가에서는 그린 하우스, 즉 온실에 보일러나 온풍기 등의 난방장치를 설치하고, 이를 통해 그린 하우스의 난방을 도모함으로써 작물의 생육을 촉진하는 한편 작물의 동해나 냉해를 예방하고 있다.

난방장치 초기 사용시에는 가스, 등유 등을 이용한 보일러를 사용하였으나, 이는 화석연료를 연소하여 에너지를 사용하므로 유해물질이 배출되는 문제점이 있었다.

이에 최근에는 유가에 대비하여 상대적으로 유지비용이 적고, 작물의 생육에 유해한 유해가스를 발생하지 아니하는 전기 보일러의 보급이 증가하고 있는 추세로, 일반적으로 농가에서는 심야전기를 통해 전기 보일러를 구동하여 난방에 따른 유지비를 절감하고 있다.

도1은 종래의 농업용 전기보일러를 개략적으로 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 농업용 전기보일러(100)는 내부에 수용공간(111)이 형성되고 일측에 열교환라인(E)과 각각 연결되는 출수구(112) 및 입수구(113)가 형성된 탱크부(110)와, 탱크부(110)의 상부에 결합되고 일측이 탱크부(110)의 내부로 연장되며 탱크부(110) 내부에 수용된 용수를 가열하는 시즈히터봉(120)과, 탱크부(110) 내부에 설치된 온도센서(130) 및 시즈히터봉(120)의 동작을 제어하는 제어부(140)로 구성된다.

이러한 종래의 농업용 전기보일러(100)는 온도센서(130)를 통해 검출된 용수의 온도값이 미리 설정된 기준온도 미만인 경우 시즈히터봉(120)을 이용하여 용수를 가열함으로써 온수를 생성한다.

생성된 온수는 출수구(112)를 통해 열교환라인(E)으로 공급되는데, 열교환라인(E) 일측이 통과하는 열풍기(H) 일측에는 팬(F)이 구비되어 온풍을 공급함으로써 온풍공급영역, 즉 그린 하우스 내부를 난방하게 된다. 그리고 열교환라인(E)을 통과한 온수는 입수구(113)를 통해 탱크부(110)로 회수되며, 위와 같은 동작을 반복한다.

그러나, 종래의 농업용 전기보일러(100)는 시즈히터봉(120), 즉 전열히터를 통해 탱크부(110) 내에 저장된 용수를 일정 온도까지 가열하는데 상당한 시간이 소요되어 혹한기 등과 같은 환경에서는 신속한 난방이 요구됨에도 불구하고, 난방 지체로 인해 작물의 생육이 손상되는 문제점이 있었다.

이에 대용량의 전기보일러(100)를 사용함으로써 혹한기에 대응하고자 하는 노력이 시도된 바 있으나, 해당 제품의 가격이 매우 고가일 뿐 아니라 대용량으로 인해 다량의 전력이 소모되어 유지비용이 크게 상승하면서 부담이 증대되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제1156109호 전기 보일러 한국등록특허 제1288546호 순간 전기 보일러 한국등록실용신안 제044782호 농업용 축열식 전기 보일러 한국공개실용신안 제2008-0002629호 농업용 전기가열기의 순환수 가온장치

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 고효율 세라믹 히터 다단으로 설치하고, 수위에 따라 이를 독립구동하여 세라믹 히터의 파손을 방지하면서도 용수를 효율적으로 가열함으로써 전력소모를 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 신속하여 용수를 가열하여 온수공급효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 세라믹 히터 구동시 용수를 순환함에 따라 기포발생에 따른 세라믹 히터의 파손원인을 미연에 방지하여 세라믹 히터의 수명을 크게 향상시킬 수 있는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 내부에 용수가 수용되는 수용공간이 형성된 탱크부와, 상기 탱크부의 일측에 다수개가 상하방향으로 이격된 다단 구조로 설치되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 용수를 가열하는 세라믹 히터와, 상기 탱크부의 내부 일측에 설치되고, 상기 탱크부 내 용수의 수위를 검출하는 수위센서 및 다수의 상기 세라믹 히터 구동을 제어하되, 검출된 상기 용수의 수위 이하에 위치한 상기 세라믹 히터가 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 제공한다.

그리고, 상기 세라믹 히터는 각 단에서 상기 탱크부의 원주방향으로 따라 다수개가 등간격으로 설치되되, 상부 단으로 갈 수록 설치갯수가 줄어드는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탱크부의 상하부에 각각 연결되고, 상기 세라믹 히터가 구동 중인 경우 상기 탱크부 내부에 수용된 용수를 순환하는 기포방지부를 더 포함할 수 있다.

아울러, 일측이 상기 탱크부에 연결되고, 검출된 상기 용수의 수위가 미리 설정된 기준 수위 미만인 경우 상기 탱크부로 수용된 용수를 공급하는 보조공급탱크를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탱크부에서 생성된 온수는 상기 탱크부 일측에 형성된 출수부를 통해 온수공급영역으로 공급된 후 상기 입수부를 통해 재유입될 수 있다.

또한, 상기 탱크부 내부 일측에 설치되고, 상기 탱크부 내부에 수용된 용수의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제어부와 무선 통신하고, 상기 탱크부 내 용수의 온도를 외부의 디스플레이에 표시함과 아울러 상기 세라믹 히터의 동작을 원격제어하는 원격부를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 고효율 세라믹 히터 다단으로 설치하고, 수위에 따라 이를 독립구동하여 세라믹 히터의 파손을 방지하면서도 용수를 효율적으로 가열함으로써 전력소모를 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 신속하여 용수를 가열하여 온수공급효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 세라믹 히터 구동시 용수를 순환함에 따라 기포발생에 따른 세라믹 히터의 파손원인을 미연에 방지하여 세라믹 히터의 수명을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 농업용 전기보일러를 개략적으로 도시한 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 개략적으로 도시한 도면,
도3a 내지 도3d는 세라믹 히터가 설치된 각 단의 탱크부 단면을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터가 구동되는 상태를 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 기포방지부에 의해 탱크 내 용수가 순환하는 상태를 도시한 도면,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 탱크부로 보충수를 공급하는 상태를 도시한 도면,
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 탱크부 내 온수가 열교환라인을 통과하는 상태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 살펴보도록 한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러를 개략적으로 도시한 도면이고, 도3a 내지 도3d는 세라믹 히터가 설치된 각 단의 탱크부 단면을 도시한 도면이다.

도2 내지 도3d에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터(20)가 적용된 농업용 전기보일러(1)는 탱크부(10)와, 세라믹 히터(20)와, 기포방지부(30)와, 수위센서(40)와, 온도센서(50)와, 제어부(60) 및 원격부(80)를 포함하여 구성된다.

탱크부(10)는 대략 원통형상으로 형성되고, 내부에 용수가 수용되는 수용공간(11)이 형성됨과 아울러 일측에 각각 입수구(12) 및 출수구(13)가 형성되는 것으로서, 내부에 수용된 용수가 세라믹 히터(20)에 의해 가열되는 가열공간을 제공함과 아울러 용수가 가열되어 생성된 온수를 일정시간 저장하는 역할을 한다.

그리고, 상기한 입수구(12)와 출수구(13)는 열풍기(H)를 통과하는 열교환라인(E)과 연결되어 탱크부(10) 내 온수가 출수구(13)를 통해 열교환라인(E)을 통과한 후 입수구(12)를 통해 회수된다.

세라믹 히터(20)는 대략 봉 형상으로 형성되고, 탱크부(10)의 일측에 다수개가 상하방향으로 이격되어 다단 구조로 설치되되, 일측이 탱크부(10)의 내측에 배치되며, 탱크부(10)에 수용된 용수를 가열하여 온수를 생성하는 역할을 한다.

한편, 세라믹 히터(20)는 기존 니크롬 히터에 비해 높은 온도 계수를 가지고 있기 때문에 승온 속도가 빠른 특징이 있는 것으로서, 용수 가열시 급속 발열하여 순간적으로 약 1000℃ 이상으로 승온되므로 세라믹 히터(20)의 표면에서는 용수의 기화현상과 더불어 기포가 발생되며, 초고온 상태의 세라믹 히터(20)가 물에 접촉되지 않은 상태로 발열하면서 세라믹 히터(20)가 깨지거나 손상되는 문제가 발생된다.

이에, 본 실시예에 따른 세라믹 히터(20)는 4단 구조로 설치되는데, 도3에서 보는 바와 같이 탱크부(10)의 최하부에 대응되는 1단(a)에서는 탱크부(10)의 외주를 따라 등간격으로 총 5개가 설치되고, 2단(b)에서는 4개가 설치되며, 3단(c)과 4단(d)에서는 각각 3개, 2개가 설치된다.

즉, 본 실시예에 따른 세라믹 히터(20)는 탱크부(10) 하부 단에서 상부 단으로 갈수록 그 설치갯수가 줄어들도록 설치되는데, 이는 탱크부(10) 하부에서 가열된 용수가 상방으로 이동하도록 하여 대류현상을 유도할 수 있는 구조로 설치된다.

이를 통해 용수가 탱크부(10) 내에서 순환하도록 함으로써 탱크부(10) 내 용수의 온도가 균일하게 유지되도록 하면서도 세라믹 히터(20) 구동시 기포발생을 방지하여 이로 인한 세라믹 히터(20)의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다.

아울러, 상기한 세라믹 히터(20)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임이 자명한 것으로서, 세라믹 히터(20)에 대한 구체적인 구성 및 구조 설명은 생략하도록 한다.

기포방지부(30)는 일단부가 탱크부(10)의 하부에 연결되고 타단부가 탱크부(10)의 상부 일측에 연결되는 순환라인(31)과, 순환라인(31) 일측에 설치되는 압송수단(32)을 포함하여 구성된다.

이러한 기포방지부(30)는 세라믹 히터(20)가 구동하는 경우 탱크부(10) 하부에 위치하는 용수를 탱크부(10) 상부로 압송하여 탱크부(10) 내 용수를 강제 순환함으로써 세라믹 히터(20) 구동시 기포발생을 방지하여 이로 인한 세라믹 히터(20)의 파손 및 손상을 보다 효율을 적으로 방지하는 역할을 한다.

수위센서(40)는 일반적으로 시중에 판매되는 수위센서(40)가 사용될 수 있으며, 탱크부(10) 일측에 설치되어 탱크부(10) 내부에 수용된 용수의 수위를 검출하는 역할을 한다.

온도센서(50) 또한 수위센서(40)와 같이 일반적으로 시중에 판매되는 온도센서(50)가 사용될 수 있으며, 탱크부(10) 일측에 설치되어 탱크부(10) 내부에 수용된 용수의 온도를 검출하는 역할을 한다.

제어부(60)는 탱크부(10)의 일측에 설치되고, 상기한 세라믹 히터(20), 수위센서(40) 및 온도센서(50)와 전기적으로 연결되고, 검출된 용수의 수위 및 온도에 따라 세라믹 히터(20)의 구동을 제어하는 역할을 하는데, 제어부(60)의 동작은 후술하는 동작설명에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.

보조공급탱크(70)는 내부에 보충수가 수용된 보조탱크(71)와, 보조탱크(71)와 탱크부(10)를 연결하는 보충수 공급라인(72) 및 보충수 공급로 일측에 설치되어 보충수를 탱크부(10)로 압송하는 펌프(73)를 포함하여 구성된다.

원격부(80)는 외부에 구비된 디스플레이(81)와, 원격컨트롤러(82) 및 무선통신모듈(83)을 포함하여 구성될 수 있는데, 이러한 원격부(80)의 동작은 후술하는 동작설명에서 상세하게 설명하도록 한다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터가 구동되는 상태를 도시한 도면이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 기포방지부에 의해 탱크 내 용수가 순환하는 상태를 도시한 도면이며, 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 탱크부로 보충수를 공급하는 상태를 도시한 도면이고, 도7은 본 발명의 일실시예에 따른 탱크부 내 온수가 열교환라인을 통과하는 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러(1)의 동작을 첨부된 도4 내지 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 온도센서(50)에서 검출된 탱크부(10) 내 용수의 온도값이 미리 설정된 기준온도 미만인 경우 제어부(60)에서 구동신호를 발생하여 세라믹 히터(20)를 구동한다.

이때, 제어부(60)는 도4와 같이 수위센서(40)로부터 전달된 탱크부(10) 내 용수의 수위를 기준으로 용수의 수위 이하에 위치한 세라믹 히터(20)만 구동되도록 제어함으로써 용수 외부에 위치한 세라믹 히터(20)가 물에 접촉되지 않은 상태로 구동되어 열화에 의해 파손 또는 손상되는 것을 방지한다.

이어서, 본 실시예에 따른 세라믹 히터(20)는 다단 구조로 설치되고, 탱크부(10) 상방으로 갈수록 그 설치갯수가 줄어들도록 설치되는 바 용수 가열 초기에는 상대적으로 탱크부(10) 하부의 용수가 보다 높은 온도로 가열되어 상방으로 이동되고, 상부에 위치한 용수가 하방으로 이동되면서 용수 전체적으로 균일한 온도를 형성하게 된다.

또한, 이러한 대류현상으로 인해 세라믹 히터(20) 표면에서 급속한 발열로 인한 기포 발생을 방지하고, 이로 인한 세라믹 히터(20)의 손상 및 파손이 방지된다.

더불어, 세라믹 히터(20)가 구동되면, 도5에서 보는 바와 같이 제어부(60)에서 기포방지부(30)를 제어하여 탱크부(10) 하부에 위치한 용수를 상부로 압송하여 탱크부(10) 내에서 용수가 강제 순환하도록 함으로써 기포발생을 방지하여 이로 인한 세라믹 히터(20)의 파손 및 손상을 보다 효율을 적으로 방지하게 된다.

그리고, 수위센서(40)에서 검출된 탱크 내 용수의 수위가 미리 설정된 최소기준값 미만인 경우 보조공급탱크(70)에서 보출수를 탱크부(10) 내부로 공급하여 탱크부(10) 내 용수의 수위가 일정 수위를 유지하도록 한다.(도6 참조)

이와 같이 세라믹 히터(20)에 의해 가열되어 생성된 용수는 도7에서 보는 바와 같이 출수구(13)를 통해 열교환라인(E)으로 이동하며, 동시에 온풍기의 팬(F)이 구동하면서 그린 하우스 내에 온풍을 공급하여 난방하게 된다.

그리고, 열교환라인(E)을 통과한 온수는 다시 입수구(12)를 통해 탱크부(10) 내부로 유입되며, 위와 같은 동작을 반복하면서 탱크부(10)와 열교환라인(E)을 순환하게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 원격부(80)는 무선통신모듈(83)을 통해 제어부(60)와 무선 통신하여 탱크부(10) 내 용수의 온도 및 수위등을 디스플레이(81)에 표시함으로써 작업자가 외부에서 탱크부(10) 내 용수의 온도 및 수위를 쉽게 모니터링 할 수 있도록 함과 아울러 원격컨트롤러(82)를 통해 제어부(60)를 제어함으로써 각 구성을 원격제어할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 탱크부 11 : 수용공간
12 : 입수구 13 : 출수구
20 : 세라믹 히터 30 : 기포방지부
31 : 순환라인 32 : 압송수단
40 : 수위센서 50 : 온도센서
60 : 제어부 70 : 보조공급탱크
71 : 보조탱크 72 : 보충수 공급라인
73 : 펌프 80 : 원격부
81 : 디스플레이 82 : 원격컨트롤러
83 : 무선통신모듈

Claims (7)

1. 내부에 용수가 수용되는 수용공간이 형성된 탱크부와;
   상기 탱크부의 일측에 다수개가 상하방향으로 이격된 다단 구조로 설치되고, 일측이 상기 수용공간 내에 배치되어 상기 용수를 가열하는 세라믹 히터와;
   상기 탱크부의 내부 일측에 설치되고, 상기 탱크부 내 용수의 수위를 검출하는 수위센서; 및
   다수의 상기 세라믹 히터 구동을 제어하되, 검출된 상기 용수의 수위 이하에 위치한 상기 세라믹 히터가 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 세라믹 히터는 각 단에서 상기 탱크부의 원주방향으로 따라 다수개가 등간격으로 설치되되, 상부 단으로 갈 수록 설치갯수가 줄어드는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 탱크부의 상하부에 각각 연결되고, 상기 세라믹 히터가 구동 중인 경우 상기 탱크부 내부에 수용된 용수를 순환하는 기포방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
4. 제1항에 있어서,
   일측이 상기 탱크부에 연결되고, 검출된 상기 용수의 수위가 미리 설정된 기준 수위 미만인 경우 상기 탱크부로 수용된 용수를 공급하는 보조공급탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 탱크부에서 생성된 온수는 상기 탱크부 일측에 형성된 출수부를 통해 온수공급영역으로 공급된 후 상기 입수부를 통해 재유입되는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 탱크부 내부 일측에 설치되고, 상기 탱크부 내부에 수용된 용수의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부와 무선 통신하고, 상기 탱크부 내 용수의 온도를 외부의 디스플레이에 표시함과 아울러 상기 세라믹 히터의 동작을 원격제어하는 원격부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 히터가 적용된 농업용 전기보일러.
   
   

Images