KR102192008B1

KR102192008B1 - 개방형 이온 전극보일러

Info

Publication number: KR102192008B1
Application number: KR1020200066773A
Authority: KR
Inventors: 박영찬; 이창섭; 현동해
Original assignee: 주식회사 액트; 박영찬
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2020-12-16

Abstract

개방형 이온 전극보일러가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 전극보일러는, 금속 재질에 의해서 형성되고 교류전류가 공급되는 전극봉과, 전극봉이 그 내부에 수용되고 금속 재질에 의해서 형성되는 하우징과, 하우징의 단부에 결합되어 전극보일러 작동을 위해 별도의 루프나 열교환기 필요없이 직접 가열매체가 있는 축열조에 결합되는 결합부재를 포함하고, 하우징은 그 내부로 물이 유입될 수 있도록 다수의 관통로가 형성되고, 하우징은 축열조 내부에 직접 삽입되며, 전극봉은 결합부재를 관통해서 하우징의 외부로 돌출되는 전극단부를 구비한다.

Description

개방형 이온 전극보일러{ION ELECTRODE BOILER OF OPEN TYPE}

본 발명은 개방형 이온 전극보일러에 관한 것이다.

전기 에너지를 이용하여 가정이나 산업 현장에서 필요한 난방수 또는 온수를 생산하는 장치로서 종래에는 저항 발열체를 이용하였다. 저항 발열체는 전기 에너지를 저항에 의해서 열에너지로 변환시켜서 난방수 또는 온수를 생산하는 것으로, 구조가 간단하고 사용이 편리하기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나 저항 발열체는 그 표면이 주위 물의 온도에 비해서 고온으로 형성되고, 이로 인해서 스케일이 표면에 형성된다. 이와 같이 저항 발열체의 표면에 형성되는 스케일은 열전달 효율을 떨어뜨리는 문제점을 유발한다.

상기와 같은 종래의 저항 발열체의 문제점을 해결하기 위한 기술 중의 하나가 전극보일러(electrode boiler)이다. 전극보일러는 금속 재질의 전극봉을 나트륨, 마그네슘 또는 칼륨 등과 같은 미량의 이온들이 용해되어 있는 전해액에 삽입하고, 전극봉에 교류전류를 공급하면 전극봉과 이온 사이에 인력과 척력이 작용해서 물분자와 마찰이 발생하고, 이와 같은 마찰에 의해서 물의 온도를 상승시킨다. 이와 같은 전극보일러는 물 자체의 온도를 올리는 방식이기 때문에 열전환 효율이 우수하고 표면에 생성되는 스케일이 상대적으로 적다는 장점을 갖는다.

종래의 전극보일러는 대한민국 등록특허 제2045969호에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 개시된 전극보일러 시스템은, 전극보일러, 버퍼 탱크, 전해용액 보충탱크, 밸브, 열교환기, 펌프, 센서, 전원공급부 등을 포함한다. 이와 같은 종래의 전극보일러는 별도의 전해용액이 전극보일러를 순환하도록 제작되어 있고, 열교환기를 통해서 수요처(가정 또는 산업 현장)에 열을 공급하는 구조를 갖는다. 따라서 종래의 전극보일러는 난방수 또는 온수를 직접 가열하는 방식이 아니라 별도의 루프(배관)를 구비하고, 그 루프에 열교환기, 전극보일러, 펌프, 전해액 보충탱크 등을 구비해야 하기 때문에, 구조가 복잡하고 부피가 크며 열전달 효율이 떨어지는 문제점을 유발한다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 농도가 조절된 전해액을 포함하는 별도의 루프와 장치를 구비할 필요가 없고 축열조에 직접 삽입해서 동작하므로 개방형이라 칭하고, 이와 같은 개방형 전극보일러를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 전극보일러는, 가열 매체를 저장하는 축열조 내부에 직접 결합되고, 전극보일러 작동을 위한 별도의 루프나 열교환기를 사용하지 않는 전극보일러로서, 금속 재질에 의해서 형성되고 교류전류가 공급되는 전극봉과, 전극봉이 그 내부에 수용되고 금속 재질에 의해서 형성되는 하우징과, 하우징의 단부에 구비되고 축열조에 결합하는 결합부재를 포함하고, 하우징은 그 내부로 물이 유입되어 가열 속도를 상승할 수 있도록 다수의 관통로가 형성되고, 하우징은 축열조 내부에 직접 삽입되며, 전극봉은 결합부재를 관통해서 하우징의 외부로 돌출되는 전극단부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 전극보일러는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 입력 교류전류가 단상인 경우 전극봉은 하우징의 내부 중심을 기준으로 상호 180도 간격으로 두 개가 위치할 수 있다.

입력 교류전류가 삼상인 경우, 전극봉은 하우징 내부에 세 개가 위치하고, 세 개의 전극봉은 하우징의 내부 중심을 기준으로 120도 간격으로 배치될 수 있다.

관통로는 전극봉의 위치에 대응해서 입력 교류전류가 단상인 경우 하우징의 둘레 중 2개의 부분에 형성되고, 입력 교류전류가 삼상인 경우 하우징의 둘레 중 3개의 부분에 형성될 수 있다.

하우징에서 관통로를 제외한 순표면적이 전극봉의 표면적에 비해서 크게 형성될 수 있다.

세 개의 전극봉 중에서 두 개는 동일한 높이에 위치하고 나머지 하나는 다른 전극봉에 비해서 높게 위치하며, 전극봉 중에서 가장 높게 위치하는 하나의 전극봉에 대응하는 관통로는, 다른 두 개의 전극봉에 대응하는 관통로에 비해서 크게 형성될 수 있다.

전극단부에는 결합부재의 재질이 도체인 경우 절연재가 결합될 수 있다.

전극봉에 교류전류를 공급하기 위한 전원공급기를 추가로 포함하고, 전원공급기는 전극단부에 연결될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명은 아래의 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 전극보일러는 전해액 농도 조절이 불필요하며 별도의 전해액 순환 루프 및 열교환기가 불필요하므로 장치가 간단하고 제작 비용을 줄일 수 있으며 유지 및 보수가 편리하다는 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 전극보일러는 축열조에 삽입되어 온수나 난방수를 직접 생산할 수 있기 때문에 열 효율이 우수하다는 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 전극보일러는 축열조에 직접 삽입되므로 설치가 용이하고 유지 보수가 편리하다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러가 축열조에 직접 삽입된 상태를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러를 예시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 예시된 전극보일러의 하우징을 예시하는 단면도 및 정면도이다.
도 5는 전극봉이 두 개인 경우 전극보일러를 예시하는 도면이다.
도 6은 전극봉이 세 개인 경우 전극보일러를 예시하는 도면이다.
도 7은 전극봉이 세 개인 경우 전극보일러의 내부 구조를 예시하는 도면이다.
도 8은 전극봉 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러가 축열조에 수직으로 결합된 상태를 예시하는 도면이다.
도 10은 전극보일러의 결합부재로서 플러그가 결합된 상태를 예시하는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

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, "포함하다" 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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러(100)를 예시하는 도면이고, 도 2는 도 1에 예시된 전극보일러(100)가 축열조(170)에 직접 삽입된 상태를 예시하는 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러(100)의 전극봉(110) 및 하우징(140)을 예시하는 도면이고, 도 4는 하우징(140)을 예시하는 도면이다. 그리고 도 5는 전극봉(110)이 두 개인 경우 전극보일러(105)를 예시하는 도면이고, 도 6은 전극봉(110)이 세 개인 경우 전극보일러(100)를 예시하는 도면이다. 또한, 도 7은 전극봉(110)이 3개인 경우 전극보일러(110)의 내부 구조를 예시하는 도면이고, 도 8은 전극보일러(100)의 전극봉(110)을 예시하는 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 전극보일러(100, 105)는 외체를 형성하는 하우징(140)과, 하우징(140)의 내부에 삽입되는 전극봉(110)을 포함한다. 하우징(140)의 내부에는 두 개의 전극봉(110)이 삽입되거나(도면부호 105 참조) 또는 세 개의 전극이 삽입될 수 있다(도면부호 100 참조).

본 실시예에 따른 전극보일러(100, 105)는 가열하고자 하는 물이 포함된 축열조(170)에 삽입되어 물과 접촉해서 직접 가열하는 것을 특징으로 하는데, 이는 전해액을 가열해서 물을 간접적으로 가열하는 대한민국 등록특허 제2045969호와는 다른 구성에 해당한다.

본 실시예에 따른 전극보일러(100, 105)는 전극봉(110), 하우징(140) 및 전원공급기(160)를 포함한다.

전극봉(110)은 SUS를 포함하는 강철, 황동, 텅스텐, 티타늄 또는 니켈 등과 같은 금속 재질에 의해서 형성되고 원형의 횡단면을 구비하는 봉 형상을 가질 수 있다. 그리고 두 개 또는 세 개의 전극봉(110)은 모두 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 그리고 전극봉(110)의 일단에는 다른 부분에 비해서 감소된 직경을 갖는 전극단부(114)가 형성된다. 그리고 전극단부(114)에서 끝부분에는 나사산(116)이 형성될 수 있다.

전극단부(114)는 비전도성의 절연재(120)에 삽입되는데, 이로 인해 다수의 전극봉(110)이 상호 절연된 상태에서 일정한 간격을 유지하게 된다. 그리고 나사산(116)에는 교류전원의 R(A), S(B), T(C) 중 하나가 연결된다. 전극단부(114)에서 나사산(116)은 하우징(140)의 외부로 돌출되고 축열조(170)의 외부로도 돌출된다.

두 개의 전극봉(110)을 구비하는 전극보일러(105)는, 두 개의 전극봉(110)이 하우징(140)의 중심(146)에서 각각 동일한 간격을 갖고 180도 각도로 배치될 수 있다(도 5 참조). 이때, 전극보일러(105)는 단상의 교류전류를 이용할 수 있고, 두 개의 전극봉(110) 중 하나에는 중성선이 연결되고 다른 하나에는 단상(R(A), S(B), T(C) 중 하나)이 연결될 수 있다.

세 개의 전극봉(110)을 구비하는 전극보일러(100)는, 세 개의 전극봉(110)이 하우징(140)의 단면 중심에서 각각 동일한 간격을 갖고 역정삼각 형상으로 120도의 간격을 갖고 배치될 수 있다(도 6 참조). 이때, 전극보일러(105)는 3상의 교류전류를 이용할 수 있고, 세 개의 전극봉(110)에는 교류전원의 R(A), S(B), T(C)가 각각 하나씩 연결된다.

하우징(140)의 내부에서 전극봉(110)의 위치는 전기장이 형성되는 거리이므로 일정 거리 이상이 되면 물에 포함되어 있는 이온(양전하, 음전하)들이 교류전류의 흐름에 따른 전자들과의 인력과 척력이 감소되고, 이로 인해 물분자와의 운동 마찰력이 감소해서 축열조(170) 내부 물의 온도 상승 속도가 감소한다. 따라서 두 개 또는 세 개의 전극봉(110)이 설치되는 경우 다수의 전극봉(110)과 하우징(140) 내주면 사이의 간격을 상호 동일하게 유지할 수 있다.

세 개의 전극봉(110)을 구비하는 전극보일러(100)는 도 6과 같이 한 개의 전극봉(110)이 하부에 위치하고 두 개의 전극봉(110)은 상대적으로 상부에 위치하도록 배치할 수 있다. 그리고 이와 같은 전극봉(110)의 배치 구조를 갖는 전극보일러(100)는 축열조(170)의 내부에 수평으로 삽입될 수 있다. 이는, 축열조(170) 내부의 대류 현상(하부에서 상부 방향)에 의해서 물이 전극보일러(100)과 접촉면을 확대하기 위한 것으로, 이로 인해 전극보일러(100)의 가열 속도를 향상할 수 있게 된다.

두 개의 전극봉(110)을 구비하는 전극보일러(105)는 도 5와 같이 전극봉(110)들이 상호 수평으로 배치되도록 축열조(170)의 내부에 삽입될 수 있다.

하우징(140)은 중공의 원기둥 형상을 갖고 그 내부에는 전극봉(110)이 삽입되는데, 이로 인해 전극보일러(100, 105)의 외체를 형성한다. 그리고 하우징(140)은 도 1에 예시된 바와 같이 축열조(170)에 직접 삽입되어 축열조(170)의 내부에 위치한다. 하우징(140)은 금속 재질(예를 들면, SUS 등)에 의해서 형성될 수 있다.

금속 재질에 의해서 형성되는 하우징(140)에 의해서, 하우징(140)과 전극봉(110) 사이에 물에 녹아 있는 전하(이온)의 흐름이 유발되고, 전하의 흐름으로 인해 물분자와의 마찰력이 발생한다. 이로 인해 본 실시예에 따른 전극보일러(100, 105)는 전극봉(110)만 구비되어 있는 종래의 전극보일러에 비해서 물의 가열 속도를 높일 수 있다.

하우징(140)의 외주면에는 다수 개의 관통로(142, 144)가 형성된다. 관통로(142, 144)는 하우징(140)의 길이 방향으로 형성되는 것으로 슬롯(slot) 형상을 갖는다. 그리고 관통로(142, 144)를 통해서 축열조(170) 내부의 물이 하우징(140)의 내부로 유입되고 하우징(140) 내부에서 가열된 물이 하우징(140) 외부로 유출될 수 있다.

이와 같이, 하우징(140)에 다수 개의 관통로(142, 144)를 형성함으로써, 하우징(140) 외부의 물이 내부로 유입되어 가열된 후 하우징(140)의 외부로 배출될 수 있다. 이와 같은 축열조(170) 내부의 물의 순환은 물의 대류 작용에 의해서 이루어질 수 있고, 축열조(170) 내부에 별도의 순환 펌프(도시하지 않음)에 의해서 이루어질 수도 있다.

관통로(142, 144)는 전극봉(110)의 배치 위치에 대응해서 형성될 수 있다. 도 4를 참고하면, 세 개의 전극봉(110)을 갖는 전극보일러(100)의 경우, 관통로(142, 144)는 하우징(140)의 둘레에 세 개의 부분에 길이 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 두 개의 전극봉(110)에 대응해서 형성되는 관통로(142)는 상호 180도 간격을 갖고 형성될 수 있다.

각 전극봉(110)에 대응하는 관통로(142, 144)들의 크기 및 형상을 모두 동일하게 제작할 수 있지만, 도 4와 같이 관통로(142, 144)들의 크기 및 형상을 전극봉(110)의 배치 위치에 따라서 변경할 수 있다. 즉, 세 개의 전극봉(110)을 갖는 전극보일러(100)의 경우, 도 6과 같이 두 개의 전극봉(110)을 상호 동일한 높이를 갖도록 수평으로 배치하고, 나머지 하나의 전극봉(110)을 다른 전극봉(110)들에 비해서 낮게 배치할 수 있다. 이때, 하부에 위치하는 한 개의 전극봉(110)에 대응하는 관통로(142)는, 상부에 위치하는 두 개의 전극봉(110)에 대응하는 관통로(144)에 비해서 상대적으로 작게 형성할 수 있다.

축열조(170) 내부의 물은 상대적으로 큰 크고 하부에 위치하는 관통로(144)들을 통해서 하우징(140)의 내부로 유입되어 가열된 후 상대적으로 작은 크기를 갖고 상부에 위치하는 두 개 세트의 관통로(142)를 통해서 배출될 수 있다.

. 이와 같이, 관통로(142, 144)의 크기를 전극봉(110)의 배치에 따라서 변경함으로써 전극보일러(100)에 대한 물의 순환을 원활하게 할 수 있다. 하우징(140) 입출구의 관통로(142, 144) 크기를 달리하는 이유는 유체역학적 측면에서 강제 대류 또는 자연대류에서 질량보존의 법칙을 충족하기 위함이며, 열역학적 측면에서 유체 정체 시 국부적 아냉각 비등을 방지하기 위함이다. 그리고 열전달 측면에서 전극봉(110)과 전극봉(110) 사이에서 발생된 에너지(Heat Flux)를 균형 있게 유지 방출하기 위함이다.

전극봉(110)이 세 개인 경우, 관통로(144)의 크기는 다른 관통로(142)에 비해서 두 배의 면적을 갖도록 형성될 수 있다.

중성선을 하우징(140)에 연결할 경우, 하우징(140)의 외주면에 형성되는 관통로(142, 144)의 전제 면적은 전극봉(110)들의 전체 표면적과 관련성을 갖는데, 예를 들면 모든 관통로(142, 144)들을 제외한 하우징(140)의 순표면적이 전극봉(110)들의 전체 표면적에 비해서 작지 않게 형성할 수 있다. 구체적으로는, 순표면적과 전극봉(110)들의 전체 표면적의 비율이 1.1~1이 되도록 형성할 수 있다. 이는, 전극보일러의 가열용량과 관련성이 있으며, 하우징(140)의 순표면적이 전극봉(110)들의 표면적에 비해 작은 경우, 전극봉(110)의 표면적을 크게 하더라도 가열 용량이 증가하지 않기 때문이다.

하우징(140)의 일단부는 폐쇄되어 있고 타단부는 전극봉(110)이 삽입될 수 있도록 개방되어 있다. 또한, 하우징(140)의 타단부에는 결합부재에 해당하는 플랜지(130)가 결합된다. 플랜지(130)는 사각 형상을 가질 수 있고, 플러그 타입은 원형 형상을 가질 수 있다. 전극보일러(100, 105)는 하우징(140)이 도 1 및 도 2와 같이 축열조(170)의 내부에 직접 삽입되고, 플랜지(130)가 축열조(170)의 외부로 노출되어 나사(도시하지 않음) 등에 의해서 체결된다. 그리고 전극봉(110)은 플랜지(130)를 관통해서 축열조(170)의 외부로 돌출된다.

하우징(140)은 관통로(142, 144)를 제외하면 밀폐된 구조를 갖기 때문에, 그 내부에서 물이 일정 시간 머무르게 된다. 이로 인해, 하우징(140)의 내부에서 이온 움직임의 활성도가 상승하고 결과적으로 소요 전류가 상승해서 신속한 물 온도 상승이 가능하게 된다.

도 7을 참고하면, 플랜지(130)의 중앙에는 절연재(120)가 삽입되고, 절연재(120)에는 다수 개의 전극봉(110)이 관통한다. 절연재(120)는 다수 개의 전극봉(110) 사이를 절연하고 일정한 간격을 유지하도록 한다. 그리고 플랜지(130)나 플러그 형상의 재질이 비전도체일 경우 전극봉(110)에 절연재(120)가 삽입되지 않을 수 있다.

전극봉(110)의 길이 방향에는 다수 개의 고정부재(124, 126)가 결합될 수 있다. 고정부재(124, 126)에는 전극봉(110)이 관통 삽입된다. 그리고 고정부재(124, 126)는 일정한 두께를 갖고 플라스틱과 같은 비도전성 재질에 의해서 형성될 수 있다. 고정부재(124, 126)는 전극봉(110)의 처짐이나 비틀림에 의한 단락을 방지하는 역할을 한다. 특히, 전극봉(110)의 단부에 결합된 고정부재(126)는 하우징(140)과 연결될 수 있는데, 이로 인해 전극봉(110)이 하우징(140)에 안정적으로 결합될 수 있다.

본 실시예에 따른 전극보일러(100, 105)는 전원공급기(160)를 포함할 수 있다. 전원공급기(160)는 전극봉(110)에 교류 100~480V, 50~60Hz의 단상 또는 3상 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원공급기(160)와 전극봉(110)의 배선은 허용 전류량을 만족한다면 특별히 제한되지 않는다.

축열조(170)는 물을 저장하는 내부공간을 구비하고 그 측면에 하나 또는 다수 개의 전극보일러(100, 105)가 삽입된다. 전극보일러(100, 105)는 축열조(170)의 하부 측면에 결합될 수 있고, 특히 도 2와 같이 하부의 입수관(172) 및 출수관(174) 사이에 위치할 수 있다. 입수관(172)을 통해서 물이 입수되어 전극보일러(100, 105)에 의해서 가열된 후 출수관(174)을 통해서 외부로 배출될 수 있다.

축열조(170) 내부에 공급되는 물은 NaCl과 같은 별도의 전해질이 첨가되지 않은 일반적인 물에 해당할 수 있다. 즉, 축열조(170) 내부에는 일반 수돗물이나 지하수가 저장될 수 있다.

일반 수돗물의 경우 통상의 전기전도도는 160μS/cm 내외 정도이나 지하수의 경우 전기전도도가 지역에 따라 다소 편차를 가지고 있는 것이 실정이다. 이 경우에는 일반 수돗물 기준의 전극봉 설계에서 전기전도도가 낮은 경우 전극봉(110)의 길이를 확장하고, 전기전도도가 높은 경우 일정 길이를 짧게 하거나 또는 전극봉(110)이 물과 접하지 않도록 전극봉(110) 길이 방향으로 일부분에 대해 열수축 튜브나 수밀폐장치(도 9 참조)로 막음으로써 전극보일러를 설계용량 목표치에 도달할 수 있다.

축열조(170)의 내부에는 온도계(176)가 구비되어 물의 온도를 측정한다. 전극보일러(100, 105)가 별도의 제어장치를 구비하는 경우, 제어장치는 물의 온도가 설정치에 도달하지 않은 경우 전극보일러(100, 105)에 전류를 계속 공급하고 설정치에 도달한 경우 전류 공급을 중단할 수 있다. 그리고 온도계(176)는 입수관(172) 및 출수관(174) 또는 축열조(170)의 상단 및 하단에 각각 결합할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극보일러가 축열조(170)에 수직으로 결합된 상태를 예시하는 도면이다.

도 9를 참고하면, 전극보일러는 축열조(170)의 상부에 수직으로 결합될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 전극보일러(100)는 축열조(170)에 대해 수직 및/또는 수평 등 다양한 각도 및 방법에 의해서 직접 결합할 수 있다.

도 10은 전극보일러의 결합부재로서 플러그(128)가 결합된 상태를 예시하는 도면이다.

도 10을 참고하면, 세 개의 전극봉(110)의 단부에는 축열조(170)에 대한 결합부재로서 플러그(128)가 구비될 수 있다. 플러그(128)는 원기둥 또는 중공의 원기둥 형상을 갖고 그 내부에 전극봉(110)의 단부가 고정적으로 결합된다. 그리고 플러그(128)가 금속 등과 같이 도전성 재질에 의해서 형성되는 경우, 전극봉(110)들은 절연재(120)에 삽입되어 이격될 수 있다. 또한, 전극봉(110)의 길이 방향 중앙 또는 단부에는 고정부재(124)가 결합될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 105: 전극보일러
110: 전극봉
114: 전극단부
120: 절연재
122: 삽입홀
130: 플랜지
140: 하우징
142, 144: 관통로
150: 전원공급기
170: 축열조

Claims

가열 매체를 저장하는 축열조 내부에 직접 결합되고, 전극보일러 작동을 위한 별도의 루프나 열교환기를 사용하지 않는 전극보일러로서,
금속 재질에 의해서 형성되고 교류전류가 공급되는 다수개의 전극봉;
상기 전극봉이 그 내부에 수용되고 금속 재질에 의해서 형성되며 그 일단부가 폐쇄되어 있는 하우징; 및
상기 하우징의 타단부에 구비되고 축열조에 결합하는 결합부재를 포함하고,
상기 하우징은 그 내부로 물이 유입되어 가열 속도를 상승할 수 있도록 다수의 관통로가 형성되고, 상기 하우징은 축열조 내부에 직접 삽입되며,
상기 전극봉은 상기 결합부재를 관통해서 상기 하우징의 외부로 돌출되는 전극단부를 구비하고,
다수 개의 상기 전극봉과 상기 하우징 내주면 사이 간격을 상호 동일하게 유지하며,
다수의 상기 관통로를 제외한 상기 하우징의 순표면적이 다수 개의 상기 전극봉의 전체 표면적에 비해서 작지 않게 형성되는
전극보일러.
제1항에 있어서,
입력 교류전류가 단상인 경우 상기 전극봉은 상기 하우징의 내부 중심을 기준으로 상호 180도 간격으로 두 개가 위치하는 것을 특징으로 하는 전극보일러.
제1항에 있어서,
입력 교류전류가 삼상인 경우, 상기 전극봉은 상기 하우징 내부에 세 개가 위치하고,
상기 세 개의 전극봉은 상기 하우징의 내부 중심을 기준으로 120도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전극보일러.
제3항에 있어서,
상기 관통로는 상기 전극봉의 위치에 대응해서 상기 하우징의 둘레 중 3개의 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극보일러.
제2항에 있어서,
상기 관통로는 상기 전극봉의 위치에 대응해서 상기 하우징의 둘레 중 2개의 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극보일러.
제4항에 있어서,
상기 세 개의 전극봉 중에서 두 개는 동일한 높이에 위치하고 나머지 하나는 다른 전극봉에 비해서 높게 위치하며,
상기 전극봉 중에서 가장 높게 위치하는 하나의 상기 전극봉에 대응하는 상기 관통로는, 다른 두 개의 전극봉에 대응하는 상기 관통로에 비해서 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극보일러.
제1항에 있어서,
상기 전극단부에는 결합부재의 재질이 도체인 경우 절연재가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극보일러.