KR20220029644A - 물분자 분열 열 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물분자 분열 열 발생 장치에 관한 것으로, 물분자 분열 열 발생 장치에 있어서, 수용공간이 마련되어 있는 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되는 내부전극; 및 상기 내부전극과 일정한 간격을 유지하면서 상기 내부전극의 외부를 감싸는 외부전극;을 포함하되, 상기 내부전극 및 상기 외부전극은 상기 내부전극과 상기 외부전극 사이에 자성의 영향을 없애는 비자성 물질로 이루어진다.

Description

물분자 분열 열 발생 장치{Water molecule fission heat generator}
본 발명은 물분자 분열 열 발생 장치에 관한 것이다.
상온의 물이 열 에너지를 갖도록 가열하는 방법은 가스를 열원으로 하는 가스보일러, 전기를 열원으로 하는 전기보일러, 전기공급에 의한 전극에서 발생되는 진동전류를 열원으로 하는 전극보일러 등으로 구분된다.
물의 가열방식 중 전기 공급으로 물을 가열하는 전기보일러는 물을 일정량 저장하는 탱크에 공급되는 전기의 저항에 의해 열이 발생되도록 하는 발열체가 장착된 구조로 이루어진 히터방식과, 전원선이 연결되는 ＋전극과 －전극을 탱크에 설치하면서 각각의 전극이 소정의 간극으로 고정되게 하여 ＋전극과 －전극에 전류를 공급할 때 이온이동에 의한 전류로 탱크 내부의 물이 가열되게 하는 전극방식으로 구분된다.
이러한 전극방식의 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-1668985호가 있다.
그러나 종래기술의 경우 내부전극과 외부전극에 전류가 인가되면서 내부전극과 외부전극 사이에 자성이 발생되어 물 속 각종 성분들이 내부전극의 외면과 외부전극의 내면에 달라붙어 스케일링이 발생하고, 내부전극과 외부전극에 부식현상이 발생되어 시간이 경과됨에 따라 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 스케일링과 부식현상이 발생됨에 따라 내부전극과 외부전극에 전류가 인가될 시 물분자들의 충돌에 의해 녹이 떨어져 나가 전기저항이 발생해 내부전극과 외부전극이 발열해 온도를 높일 때 내부전극과 외부전극이 녹아 버리는 문제점이 있다.
또한, 내부전극의 외면과 외부전극의 내면에 발생한 스케일링이 시간이 경과됨에 따라 축적되어 내부전극의 외면과 외부전극의 내면이 축적된 스케일링에 의해 서로 맞붙게 됨으로서 전기스파크가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내부전극과 외부전극에 스케일링과 부식현상이 발생하지 않는 물분자 분열 열 발생 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 물분자 분열 열 발생 장치에 있어서, 수용공간이 마련되어 있는 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되는 내부전극; 및 상기 내부전극과 일정한 간격을 유지하면서 상기 내부전극의 외부를 감싸는 외부전극;을 포함하되, 상기 내부전극 및 상기 외부전극은 상기 내부전극과 상기 외부전극 사이에 자성의 영향을 없애는 비자성 물질로 이루어진 물분자 분열 열 발생 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 비자성 물질은 300계 스테인레스 스틸, 텅스텐 및 코팅된 금속 중 어느 하나이고, 상기 코팅된 금속은 타이타늄과 니켈 중 적어도 어느 하나로 코팅된 금속일 수 있다.
또한, 교류 전원을 공급하여 상기 물분자 분열 열 발생 장치가 열을 발생시키도록 하고, 상기 내부전극의 외면 및 상기 외부전극의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 측면에 따르면, 물분자 분열 열 발생 장치에 있어서, 수용공간이 마련되어 있는 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되는 내부전극; 상기 내부전극과 일정한 간격을 유지하면서 상기 내부전극의 외부를 감싸는 외부전극; 교류 전원을 공급하여 상기 물분자 분열 열 발생 장치가 열을 발생시키도록 하는 교류 공급부; 및 상기 내부전극의 외면 및 상기 외부전극의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급하는 직류 공급부;를 포함하는 물분자 분열 열 발생 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 전원 공급부는 상기 물분자 분열 열 발생 장치로 열을 발생 시킬 때는 교류 전원을 공급할 수 있다.
여기서, 상기 직류 공급부는 상기 물분자 분열 열 발생 장치의 효율이 일정 수준 이상 낮아지면 직류 전원을 공급할 수 있다.
본 발명은 내부전극과 외부전극에 스케일링이 발생하지 않아 효율이 유지되고 전기스파크가 발생되지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 내부전극과 외부전극이 부식되지 않아 높은 온도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물분자 분열 열 발생 장치 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물분자 분열 열 발생 장치 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물분자 분열 열 발생 장치 구성도이다.
도 1을 참조하면, 물분자 분열 열 발생 장치(100)는 하우징(110), 내부전극(120), 외부전극(130), 전원 공급부(140), 물공급관(150) 및 열배출관(160)을 포함한다.
하우징(110)은 내부 공간이 마련된 용기 형상을 하고 있으며 그 내부에는 물공급관(150)을 통해 공급되는 물이 수용되게 된다.
내부전극(120)은 하우징(110)의 내부 공간에 설치된다. 여기서, 내부전극(120)은 원형, 타원형, 계란형 또는 막대형 형상일 수 있다.
외부전극(130)은 이러한 내부전극(120)과 일정 간격을 유지하면서 내부전극(120)의 외부를 감싸는 구조로 결합되며, 외부전극(130)의 표면에는 다수의 홈(131)이 형성되어 있다. 여기서, 내부전극(120)과 외부전극(130)이 타원형 또는 막대형 형상일 때 기포 발생에 따른 와류현상이 증대되고 열 발생 효율이 다른 형상보다 높아질 수 있다.
이런 외부전극(130)의 하부에 형성된 홈(131)으로 하우징(110)에 수용된 물이 내부전극(120)과 외부전극(130) 사이의 공간으로 채워지면, 내부전극(120)과 외부전극(130)에 전원 공급부(140)를 통해 전원이 인가된다.
이때 전원 공급부(140)를 통해 인가된 전원에 의해 내부전극(120)의 외면과 외부전극(130)의 내면 사이의 공간에서 물의 전기분해가 이루어지면서 H2, O2, H+, O2- 또는 OH- 등의 물의 이온화에 따른 물분자들이 서로 밀고 당기면서 충돌하여 생기는 마찰력, 미세기포 생성 및 터지는 과정에서 열이 발생하는 소노르미네센스 현상 및 물분자간의 충돌로 인한 물분자 분열이 일어나 열을 수반한 기체와 물 등이 발생되고, 이렇게 발생된 열을 수반한 기체와 물 등은 외부전극(130)의 상부에 형성된 홈(131)을 통하여 열배출관(160)으로 전달되며, 외부전극(130)의 하부에 형성된 홈(131)을 통하여 새로운 물이 내부전극(120)과 외부전극(130) 사이의 공간으로 유입되어 물분자 분열 및 열 발생 과정이 반복된다. 여기서, 열배출관(160)을 통해 배출된 열을 수반한 기체와 물은 열교환기(미도시)로 수증기 또는 열을 수반한 물 즉, 온수로 제공될 수 있다.
내부전극(120)과 외부전극(130)은 내부전극(120)과 외부전극(130) 사이에 자성의 영향을 없애는 비자성 물질로 비자성 물질은 300계 스테인레스 스틸이며, 자성의 영향을 없애는 비자성 물질은 자성이 없거나 자성이 작은 물질이다.
내부전극(120)과 외부전극(130)에 전원 공급부(140)를 통해 전원이 인가하여 물분자 분열 및 열 발생 과정이 반복하게 되면, 내부전극(120)과 외부전극(130)에 자성이 발생하게 되어 시간이 경과함에 따라 내부전극(120)과 외부전극(130)에 스켈일링이 발생하고, 내부전극(120)과 외부전극(130)이 부식되는데, 300계 스테인레스 스틸의 내부전극(120)과 외부전극(130)은 자성이 없으면서 부식에 강하기 때문에 이를 방지할 수 있다. 이는 아래 [표 1]를 통해 확인할 수 있다.
200계 스테인레스 스틸 400계 스테인레스 스틸 300계 스테인레스 스틸
스케일링 부착시점 3시간 경과 4.5시간 경과 발생 무
표면적 대비 스케일링 발생정도
(물분자 분열 열 발생 장치 24시간 가동 후)		 약 3.2% 부착 약 2.6% 부착 부착없음
물분자 분열 열 발생 장치 수명(일12시간 가동기준) 약 9개월 약 12개월 반영구적
특이사항 스케일링 발생 뿐 아니라 부식현상으로 인한 녹발생 스케일링 발생 뿐 아니라 부식현상으로 인한 녹발생 부식현상 없음
[표 1]을 참고하면, 200계 스테인레스 스틸의 경우 300계 스테인레스 스틸 보다 니켈과 크롬함량이 현저히 적어 자성이 있기 때문에 물분자 분열 열 발생 장치(100)를 가동하여 3시간이 경과한 후 스케일링이 발생해 내부전극(120) 외면과 외부전극(130) 내면에 부착될 뿐 아니라 물분자 분열 열 발생 장치(100) 계속 작동해 사용할 경우 시간이 경과함에 따라 내부전극(120)과 외부전극(130)이 부식현상으로 녹이 발생한다.
또한, 400계 스테인레스 스틸의 경우 300계 스테인레스 스틸 보다 니켈 성분이 적어 자성이 있기 때문에 물분자 분열 열 발생 장치(100)를 가동하여 4.5시간이 경과한 후 스케일링이 발생해 내부전극(120) 외면과 외부전극(130) 내면에 부착될 뿐 아니라 물분자 분열 열 발생 장치(100) 계속 작동해 사용할 경우 시간이 경과함에 따라 내부전극(120)과 외부전극(130)이 부식현상으로 녹이 발생한다.
하지만, 300계 스테인레스 스틸의 경우 자성이 없기 때문에 물분자 분열 열 발생 장치(100)를 계속 가동해도 스케일링이 발생하지 않고 부식현상이 없다.
또한, 내부전극(120)과 외부전극(130)은 내부전극(120)과 외부전극(130) 사이에 자성의 영향을 없애는 비자성 물질로 텅스텐 및 코팅된 금속 중 어느 하나일 수 있는데, 코팅된 금속은 타이타늄과 니켈 중 적어도 어느 하나로 코팅된 금속일 수 있다. 이는 텅스텐 및 코팅된 금속 중 어느 하나의 내부전극(120)과 외부전극(130)은 다른 소재의 내부전극(120)과 외부전극(130) 보다 물분자 분열 열 발생 장치(100)의 수명이 길기 때문으로 아래 [표 2]를 통해 확인할 수 있다.
구 분 물분자 분열 열 발생 장치 수명(일12시간 가동기준)
텅스텐 반영구적
니켈(코팅) 약 36개월
타이타늄
(코팅)		 약 24~36개월
동, 신주 약 13 ~ 16개월
구리 약 6 ~ 7개월
주석 약 1개월 내외
[표 2]를 참조하면, 텅스텐의 내부전극(120)과 외부전극(130)은 텅스텐이 자성이 없어 스케일링과 부식이 발생하지 않아 물분자 분열 열 발생 장치 수명(일12시간 가동기준)이 반영구적이다.
또한, 니켈로 코팅된 금속의 내부전극(120)과 외부전극(130)은 약 36개월, 타이타늄으로 코팅된 금속의 내부전극(120)과 외부전극(130)은 약 24~36개월로 다른 소재보다 수명이 긴 것을 확인할 수 있다.
전원 공급부(140)는 하우징(110) 외부에 설치되어, 내부전극(120)과 외부전극(130)에 전원을 인가한다. 여기서, 내부전극(120)과 외부전극(130)이 300계 스테인레스 스틸 또는 텅스텐인 경우의 전원 공급부(140)는 교류 전원을 인가하고, 내부전극(120)과 외부전극(130)이 니켈 또는 타이타늄으로 코팅된 금속의 경우 코팅이 벗겨지면 자성이 생겨 스케일링이 발생할 수 있기 때문에 전원 공급부(140)는 교류 전원을 공급해 물분자 분열 열 발생 장치(100)가 열을 발생시키도록 하고, 물분자 분열 열 발생 장치(100)의 효율이 떨어지면 내부전극(120)의 외면 및 외부전극(130)의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급할 수 있다.
물공급관(150)은 하우징 하부에 연결되어, 외부에서 하우징(110)의 내부로 물을 공급한다.
열배출관(160)은 하우징 상부에 연결되어, 외부전극(130)의 상부의 홈(131)에서 배출되는 열을 외부로 배출한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물분자 분열 열 발생 장치 구성도이다.
도 2를 참조하면, 물분자 분열 열 발생 장치(200)는 하우징(210), 내부전극(220), 외부전극(230), 전원 공급부(240), 물공급관(250) 및 열배출관(260)을 포함한다.
하우징(210), 물공급관(250) 및 열배출관(260)은 도 1의 물분자 분열 열 발생 장치(100)와 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
내부전극(220)과 외부전극(230)은 도 1의 내부전극(120)과 외부전극(130)와 동일하나, 300계 스테인레스 스틸을 제외한 200계, 400계 스테인레스 스틸 등과 같이 자성은 있으면서 일반 금속보다 부식에 강한 물질일 수 있다.
전원 공급부(240)는 하우징(210) 외부에 설치되어, 내부전극(220)과 외부전극(230)에 전원을 인가하며, 전원 공급부(240)는 직류 공급부(241) 및 교류 공급부(242)를 포함한다.
직류 공급부(241)는 내부전극(220)의 외면 및 외부전극(230)의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급한다.
,
교류 공급부(242)는 물분자 분열 열 발생 장치(200)로 열을 발생 시킬 때 내부전극(220)과 외부전극(230)에 교류 전원을 공급한다.
전원 공급부(240)는 주기적으로 짧은 시간동안 직류 공급부(241)를 통해 내부전극(220)과 외부전극(230)에 순간적인 출력힘이 높고 밀어내는 힘이 있는 직류 전원을 공급하여 내부전극(220)의 외면 및 외부전극(230)의 내면에 생긴 스케일링이 떨어지게 한다. 여기서, 전원 공급부(240)가 직류 공급부(241)를 통해 직류 전원을 공급하는 주기는 사용자 설정에 따라 저장되어 있다 시간이 되면 직류 공급부(241)를 통해 직류 전원을 공급하거나 센서(미도시)를 통해 측정한 물분자 분열 열 발생 장치(200)의 효율이 일정 수준 이상 낮아지면 직류 전원을 공급 할 수 있으며, 또한, 사용자가 사용하다 수동으로 직류 공급부(241)를 통해 직류 전원을 공급할 수 있다.
또한, 직류 공급부(241)는 전원 공급부(240)에 포함되어 있지 않고, 휴대형 형태로 물분자 분열 열 발생 장치(200)의 외부 전원단자(미도시)에 연결하여 작동될 수 있다.
직류 공급부(241)의 형태에 따른 출력, 작동시간 등에 관한 것은 아래 [표 3]을 통해 확인할 수 있다.
12V DC 인가 54V DC 인가
형태 직류 공급부(241)가 전원 공급부(240)에 포함된 경우 직류 공급부(241)가 전원 공급부(240)에 포함되지 않고 휴대형 형태일 경우
작동시간 물분자 분열 열 발생 장치 작동 12~24 시간 후 물분자 분열 열 발생 장치 작동 약 3 ~6개월 후
직류 공급부
작동시간		 10분 1시간
효과 스케일링 제거 스케일링 제거
[표 3]을 참조하면, 직류 공급부(241)가 전원 공급부(240)에 포함된 경우 직류 공급부(241)는 물분자 분열 열 발생 장치(200) 작동 12~24 시간 후 12V의 직류 전원을 내부전극(220)과 외부전극(230)에 10분간 인가하여 내부전극(220) 외면과 외부전극(230) 내면에 발생된 스케일링을 제거할 수 있다.
직류 공급부(241)가 전원 공급부(240)에 포함되지 않고 휴대형 형태일 경우 직류 공급부(241)는 물분자 분열 열 발생 장치(200) 작동 약 3 ~6개월 후 54V의 직류 전원을 내부전극(220)과 외부전극(230)에 1시간 인가하여 내부전극(220) 외면과 외부전극(230) 내면에 발생된 스케일링을 제거할 수 있다.
이때, 직류 공급부(241)의 작동시간이 초과될 경우 내부전극(220)과 외부전극(230)의 표면이 파손될 수 있기 때문에 직류 공급부(241)의 작동시간이 초과 되지 않게 주의하여야 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시 예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110 : 하우징 120 : 내부전극
130 : 외부전극 140 : 전원 공급부
150 : 물공급관 160 : 열배출관

Claims (5)

  1. 물분자 분열 열 발생 장치에 있어서,
    수용공간이 마련되어 있는 하우징;
    상기 하우징의 수용공간에 설치되는 내부전극; 및
    상기 내부전극과 일정한 간격을 유지하면서 상기 내부전극의 외부를 감싸는 외부전극;을 포함하되,
    상기 내부전극 및 상기 외부전극은 상기 내부전극과 상기 외부전극 사이에 자성의 영향을 없애는 비자성 물질로 이루어진 것
    을 특징으로 하는 물분자 분열 열 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비자성 물질은 300계 스테인레스 스틸, 텅스텐 및 코팅된 금속 중 어느 하나이고,
    상기 코팅된 금속은 타이타늄과 니켈 중 적어도 어느 하나로 코팅된 금속인 것
    을 특징으로 하는 물분자 분열 열 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    교류 전원을 공급하여 상기 물분자 분열 열 발생 장치가 열을 발생시키도록 하고, 상기 내부전극의 외면 및 상기 외부전극의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 물분자 분열 열 발생 장치.
  4. 물분자 분열 열 발생 장치에 있어서,
    수용공간이 마련되어 있는 하우징;
    상기 하우징의 수용공간에 설치되는 내부전극;
    상기 내부전극과 일정한 간격을 유지하면서 상기 내부전극의 외부를 감싸는 외부전극;
    교류 전원을 공급하여 상기 물분자 분열 열 발생 장치가 열을 발생시키도록 하는 교류 공급부; 및
    상기 내부전극의 외면 및 상기 외부전극의 내면에 생긴 스케일링 제거를 위해 직류 전원을 공급하는 직류 공급부;를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 물분자 분열 열 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 직류 공급부는 상기 물분자 분열 열 발생 장치의 효율이 일정 수준 이상 낮아지면 직류 전원을 공급하는 것
    을 특징으로 하는 물분자 분열 열 발생 장치.
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