KR20220080648A

KR20220080648A - 이온가열기가 장착된 챔버

Info

Publication number: KR20220080648A
Application number: KR1020200169969A
Authority: KR
Inventors: 오영한; 신말순
Original assignee: 오영한; 신말순
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: KR102432880B1

Abstract

본 발명은 이온가열기가 장착된 챔버에 관한 것이다.
구체적으로는, 복수 개의 진동판 내부에서 전기적 진동과 열 진동을 통해 유체를 이온화시킴으로써 유체를 가열시키는 이온가열기가 장착된 챔버에 관한 것이다.

Description

이온가열기가 장착된 챔버{CHAMBER HANING A ION HEATER}

본 발명은 이온가열기가 장착된 온수기용 챔버에 관한 것이다.

구체적으로는, 복수 개의 진동판 내부에서 전기적 진동과 열 진동을 통해 유체를 이온화시킴으로써 유체를 가열시키는 이온가열기가 장착된 챔버에 관한 것이다.

산업이나 공업 또는 가정에서 사용되는 온수시스템은 보일러에 의한 가열방식을 많이 사용하고 있으며, 실내 바닥에 파이프를 설치하고 보일러에 의해 가열된 물이 파이프를 순환하면서 열이 공급되는 방식으로 이루어진다.

이러한 보일러는 사용되는 에너지원에 따라 기름보일러나 가스보일러, 전기보일러 등으로 구분되고, 가열방식에 따라 히트(heat)펌프식 또는 히트가열식 보일러로 구분된다.

최근에는 열효율을 증대시키거나 효율적 난방방식을 통해 온수비용을 아낄 수 있는 에너지 절약형 보일러들이 지속적으로 개발되고 있다.

그 중에서 상기 히트가열식 보일러는 발열체가 가열의 대상이 되는 매체(대표적으로 물)를 직접 가열하는 방식이다. 상기 발열체는 시이즈히터나 반도체소자의 일종인 PTC 등이 있으며, 여기서 상기 시이즈히터는 스테인리스 등의 파이프 속에 절연체와 함께 열선을 봉입하여 만든 것으로 고열을 얻을 수 있으며 내구성이 커 전기보일러 등에서 물을 직접 가열하는데 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 히트가열식 보일러의 발열체를 봉형상의 히터라고 하여 히터봉이라고 불리며, 히터봉 내부에 설치된 열선에 전류를 공급하여 발생하는 전기저항에 따라 열을 발생시키게 되면서 물을 가열시키게 된다.

그러나 상기와 같이 히터봉을 활용한 가열방식의 경우, 우선적으로 히터봉에 전류를 공급하여 히터봉 자체를 가열시킨 후에 히터봉이 물을 가열시키는 방식을 취하게 됨에 따라 직접 물을 가열시키는 방식보다 발열효율이 떨어진다는 단점이 있으며, 이는 경제적 손실이라는 결과를 가져온다.

상술된 기술에 관련하여, 공개특허공보 제10-2016-0035904호에는 히터봉과 상변화물질을 이용하는 축열식 보일러가 기재되어 있다.

상기 기술은, 내부에 상변화물질(PCM)이 채워지는 축열조와; 상기 축열조 내부에 수직으로 설치되며, 축열조 내부에 채워진 상변화물질(PCM)을 가열하여 축열조 내부에 유입되는 용수를 가열하되 용수의 가열면적을 증대시킬 수 있도록 복수개로 설치되는 히터봉과; 상기 히터봉과 히터봉 사이에 일정간격을 두고 설치되며, 양측 단부는 각각 용수의 입구 및 출구로 구성되고, 내부에 투입되는 용수가 상변화물질(PCM)로부터 방출되는 열과 접촉되어 가열되도록 하는 용수 순환관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히터봉과 상변화물질을 이용하는 축열식 보일러를 개시한다.

공개특허공보 제10-2016-0035904호(2016.04.01.)

본 발명의 목적은, 복수 개의 진동판 내부에서 전기적 진동과 열 진동을 통해 유체를 이온화시킴으로써 유체를 가열시키는 이온가열기가 장착된 챔버를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버는, 본체부 내부에 유입된 유체를 금속판을 이용하여 가열하되,

상기 금속판은 다수 개가 일정간격을 가지면서 이격되고, 유체가 다수 개의 금속판 사이에서 이온화되면서 진동을 통해 가열된 후 상기 본체부 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

부연하면, 유체가 공급되는 유입부(11)가 하부 일측에 설치되고, 유체가 배출되는 배출부(13)가 상부 일측에 설치되며, 내부에 유체가 유동하는 소정의 공간이 형성되는 본체부(10)와;

상기 본체부(10) 하부에 설치되어 상기 본체부(10)를 지지하는 지지부(20)와, 상기 지지부(20)를 관통하여 본체부(10) 상부로 연장 내설되는 복수 개의 금속봉(21)과;

상기 본체부(10) 내부에 설치되고, 상기 복수 개의 금속봉(21)과 연결되며 소정간격 이격되어 배치되어, 전원 공급시 진동하여 유체에 이온화에 따른 버블을 발생시켜 유체를 가열시키는 복수 개의 진동판(30); 및

상기 지지부(20)의 하부에 결합되며, 상기 지지부(20) 하부를 관통해 나온 금속봉(21)을 수용하는 마감커버(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 마감커버(40)는 상기 금속봉(21)에 결합된 전기공급부가 함께 수용되도록 하고, 일측에 홀(41)을 포함하여 상기 전기공급부가 관통될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부(20)는 본체부(10)의 직경보다 큰 직경을 가짐으로써 본체부(10)의 개방된 영역에 형성된 확관에 대응되고, 본체부(10)와 결합시 확관의 일면에 접촉되어 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부(20)는,

상측에 상방으로 돌출된 상부결합부(201)가 구성되고, 하측에 하방으로 돌출된 하부결합부(202)가 구성되되,

상기 상부결합부(201)와 하부결합부(202)의 외측면에는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부결합부(201)의 나사산은 본체부(10)의 나사산에 결합되어 상기 지지부(20)가 본체부(10)에 결합되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부결합부(202)의 나사산은 마감커버(40)의 나사산에 결합되어 상기 지지부(20)에 마감커버(40)가 결합될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속봉(21)은,

상기 지지부(20)를 관통하여 지지부(20)를 기준으로 상방 및 하방으로 길게 연장되며, 상기 지지부(20)를 기준으로 상방으로 연장된 영역에 다수의 진동판(30)이 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동판(30)은,

상협하광의 형상을 가지면서, 양단부로 대칭되는 방향을 향해 관통홀이 형성된 날개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동판(30)은 무각의 민면 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동판(30)은 날개부를 제외한 영역에 다수의 통공이 형성된 메쉬의 형상을 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 진동판(30)은, 상방 또는 하방 중 어느 한 방향으로 인접한 진동판들 간에 소정의 간격만큼 이격되도록 적층된 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 진동판(30)은,

인접한 진동판들 간에는 날개부의 방향이 교차된 방향을 가짐에 따라,

인접한 것의 다음 단에 위치된 진동판과 같은 금속봉(21)을 공유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 진동판(30)이 적층됨에 있어서,

상기 진동판(30)은 하부개구부를 형성하는 변의 길이 X를 기준으로,

개방된 상부의 변 길이가 (2/5.5 * X)로 이루어지고,

측면의 길이가 (2/3 * X)로 이루어지며,

다수의 진동판(30) 사이의 간격은 (1/5.5 * X)로 이루어지고,

진동판(30)의 높이는 (1/1.67 * X)를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 진동판(30)이 적층됨에 있어서,

맨 상측의 진동판과 이에 인접한 하측의 진동판의 간격은, 다른 진동판 사이의 간격 대비 3배 이상의 간격을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부(20)의 상방으로는,

본체부(10) 내부에 공급된 유체의 온도를 측정하는 온도센서(50)와,

본체부(10) 내부에서 금속봉(21)이나 금속진동판(30) 이외에서 전류가 흐르는 것을 감지하는 접지용센서(60)가 더 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동판(30)의 상부 또는 하부에서 상기 금속봉(21)과 연결 설치되고, 상기 본체부(10) 내에 밀착되게 수용되어 상기 금속봉(21)의 진동을 차단하도록 잡아주는 진동방지패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동방지패드는,

상기 진동판(30)을 기준으로 하부에 위치된 하부진동방지패드(71) 및 상부에 위치된 상부진동방지패드(73)로 구성되되,

상기 하부진동방지패드(71)에는 제1 개방홀(72)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성하고,

상기 상부진동방지패드(73)는 제2 개방홀(74)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성되며,

상기 제1 개방홀(72)은 제2 개방홀(74)보다 큰 직경을 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동방지패드는,

외측에서 원의 중심을 향할수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있으며,

그 하부면은 외측면으로부터 개방홀을 향해 형성되는 복수개의 나선형홈(75)를 포함하되,

상기 나선형홈(75)는 하부에서 유체가 유입되면 나선형을 따라 이동하면서 보다 용이하게 유체를 응집하여 상부로 전달할 수 있는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부진동방지패드(73)의 상측으로 금속봉(21)을 더 길게 연장하고 상부진동방지패드(73) 및 진동판(30)을 더 구성함으로써, 다수 층을 가지도록 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체부(10)의 일측에 설치되어 본체부(10) 내부의 유체온도를 측정하는 온도계(110); 및 상기 본체부(100 내부의 유체온도를 제어하는 제어부(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 다수의 진동판(30)이 적층될 때, 진동판(30)의 날개부에 결합된 금속봉(21)의 외면에는 육각커버(21a)와 원형커버(21b)가 구비되되,

상기 육각커버(21a)는 하부진동방지패드(71)에서부터 상부진동방지패드(73) 사이에 구비되고,

상기 원형커버(21b)는 하부진동방지패드(71)에서부터 하부결합부(202) 사이에 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버에 의하면, 히터봉을 이용한 발열방식이 아닌 유체를 이온화시켜 전기적 진동과 열 진동으로 유체를 가열하는 방식을 취함으로써 별도의 발열체 없이 유체를 가열시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 유체 자체가 가열됨에 따라 종래 히터봉 방식보다 발열효율이 높고 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 복수 개의 진동판 사이에서 공진현상이 발생하여 유체가 이온화됨에 따라 입력 에너지보다 많은 열량을 출력할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 전류공급부가 하부에서뿐만 아니라 상부에서도 금속봉과 연결되는 역구조로 이루어질 수도 있어 필요에 따른 선택적 사용이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 나타낸 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 이온가열기의 구성을 단면으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동방지패드의 하면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 하측에서 바라본 형태를 나타낸 것이다.
도 4는 다른 실시형태에 따른 본 발명의 이온가열기가 장착된 챔버를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 다수 층으로 구성한 예를 드는 것이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동판이 적층된 예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동판에 대한 다양한 실시형태를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 이온가열기가 장착된 챔버에 관한 것이다.

본 발명은, 유체가 공급되는 유입부(11)가 하부 일측에 설치되고, 유체가 배출되는 배출부(13)가 상부 일측에 설치되며, 내부에 유체가 유동하는 소정의 공간이 형성되는 본체부(10)와, 상기 본체부(10) 하부에 설치되어 상기 본체부(10)를 지지하는 지지부(20)와, 상기 지지부(20)를 관통하여 본체부(10) 상부로 연장 내설되는 복수 개의 금속봉(21)과, 상기 본체부(10) 내부에 설치되고, 상기 복수 개의 금속봉(21)과 연결되며 소정간격 이격되어 배치되어, 전원 공급시 진동하여 유체에 이온화에 따른 버블을 발생시켜 유체를 가열시키는 복수 개의 진동판(30) 및 상기 지지부(20)의 하부에 결합되며, 상기 지지부(20) 하부를 관통해 나온 금속봉(21)을 수용하는 마감커버(40)를 포함한다.

이때, 상기 마감커버(40)는 상기 금속봉(21)에 결합된 전기공급부(도면에 미도시)가 함께 수용되도록 하고, 일측에 홀(41)을 포함하여 전기공급부가 관통될 수 있도록 한다.

이러한 상기 본체부(10)는 첨부된 도면의 도 1과 같이 지지부(20)를 비롯한 이온발열체가 하방에서 결합되도록 할 수도 있고, 도 4와 같이 상방에서 결합되도록 할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 나타낸 것이고, 도 4는 다른 실시형태에 따른 본 발명의 이온가열기가 장착된 챔버를 나타낸 것이다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 하측에서 바라본 형태를 나타낸 것이다.

상기 본체부(10)는 수직 방향으로 연장되며 내부에 소정의 공간이 형성되는 원통형상을 가질 수 있으며, 내부에는 물과 같은 유체가 유입, 유출될 수 있도록 구성된다.

상기 본체부(10)의 유입부(11)를 통해 유체가 지속적으로 공급될 수 있도록 하며, 이후 진동판(30)을 통해 가열된 유체가 본체부(10) 상부 일측에 형성된 배출부(13)를 통해 배출되면서 유체가 순환하게 된다.

상기 배출부(13)는 도 1에서 상측부에 형성되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 상부면에 형성될 수도 있다.

한편, 첨부된 도면의 도 4와 같이 역방향으로 본체부(10)를 구성하는 경우, 본체부(10) 하부에 형성되며 이물질이나 기타 폐수를 배출하기 위한 배출밸브(15)를 더 포함할 수 있다.

상기 배출밸브(15)는 본체부(10) 하부가 둥근 구 형상의 밀폐구조를 가짐에 따라 이물질이나 기타 폐수가 쌓일 수 있으며 이를 주기적으로 배출할 필요가 있으므로, 상기 배출밸브(15)를 본체부(10) 하부에 구성하여 작동 중간에 밸브를 개폐함으로써 상기 물질들을 본체부(10)로부터 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

상기 지지부(20)는 본체부(10)의 직경보다 큰 직경을 가짐으로써 본체부(10)의 개방된 영역에 형성된 확관에 대응되고, 본체부(10)와 결합시 확관의 일면에 접촉되어 위치된다. 이러한 지지부(20)는 첨부된 도면과 같이 다각의 형상을 가질 수 있으며, 민면의 원형으로 구성될 수도 있다.

이러한 지지부(20)는 상측에 상방으로 돌출된 상부결합부(201)가 구성되고, 하측에 하방으로 돌출된 하부결합부(202)가 구성된다.

상기 상부결합부(201)와 하부결합부(202)의 외측면에는 나사산이 형성될 수 있는데, 상부결합부(201)의 외측면에 형성된 나사산은 본체부(10)의 내면 일측에 형성된 나사산에 맞물려 결합될 수 있도록 한다.

이와 같이, 나사산을 포함하도록 구성한 이유는, 본 발명에 따른 온수기가 소형으로 구성되는 경우, 특히 본체부(10)의 확관영역에 플랜지를 구성하기에는 불필요한 크기의 확장에 대한 문제점이 있기 때문에, 나사산 체결결합을 통해 소형화의 목적을 온전히 달성하는 경우 유리하게 하도록 하기 위함이다.

마찬가지로, 마감커버(40)는 '└┘'의 단면 형상을 가지되, 내벽면에 나사산이 형성되도록 구성된다.

이에 따라, 상기 하부결합부(202)의 외측면에 형성된 나사산에 맞물려 마감커버(40)가 결합될 수 있도록 한다.

상기 금속봉(21)은 상술된 바와 같이 지지부(20)를 관통하여 지지부(20)를 기준으로 상방 및 하방으로 길게 연장되며, 이러한 금속봉(21)은 첨부된 도면과 같이 4개로 구성될 수 있으며 이는 단상의 전기공급을 위함이다.

다만, 3상의 전기공급을 목적으로 하는 경우, 6개의 금속봉(21)을 가지도록 구성할 수도 있으나, 온수기의 목적 상 단상의 전기공급만으로도 충분할 수 있다.

이러한 금속봉(21)은 상기 지지부(20)를 기준으로 상방으로 연장된 영역에 다수의 진동판(30)이 결합될 수 있는데, 상기 진동판(30)은 첨부된 도면의 도 9와 같이 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동판에 대한 다양한 실시형태를 나타낸 것이다.

예컨대, 진동판(30)은 도 9의 최상단에 도시된 바와 같이 상협하광의 형상을 가지면서, 양단부로 대칭되는 방향을 향해 관통홀이 형성된 날개부를 포함하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에 따라서 상기 진동판(30)은 다각의 형상을 가질 수도 있고, 날개부를 제외한 영역에 다수의 통공이 형성된 메쉬의 형상을 가지도록 구성할 수도 있다. 이는 어느 것에도 한정되지 않는다.

이러한 진동판(30)의 관통홀은 금속봉(21)이 관통되는 구성으로, 다수 개의 진동판(30)이 결합될 때, 인접한 진동판(30)들끼리 소정의 이격된 간격을 가지면서 적층되도록 하고, 인접한 진동판(30)들 간에는 날개부의 방향이 교차된 방향을 가지도록 한다.

아울러, 복수 개의 진동판(30)의 이격된 간격을 가지면서 적층되는 것이 가능하도록 어느 하나의 진동판(30)은 날개부의 상, 하면에 와셔를 위치시켜 금속봉(21)에 관통시킨 후, 와셔의 다음 단에 절연재질의 커버를 위치시킬 수 있다. 이때, 상기 커버는 다각의 외형을 가지도록 구성될 수 있다.

이는 첨부된 도면의 도 1을 참조할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 이온가열기의 구성을 단면으로 나타낸 것이다.

상기 와셔와 커버는 금속봉(21)에 끼워져 결합되는 것으로서, 상기 커버의 높이에 따라 진동판(30) 간의 이격간격을 조절할 수 있다.

이러한 진동판(30) 사이에 절연재질의 커버를 두는 이유는 다수의 진동판(30) 간에 전기적 간섭이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

또한, 첨부된 도면의 도 1a와 같이, 하부진동방지패드(71)에서부터 상부진동방지패드(73) 사이의 금속봉(21)에는 육각형상의 육각커버(21a)가 금속봉(21)의 외면에 씌어져 구비되도록 한다.

이러한 육각커버(21a)는 금속봉(21)에 삽입되는 것일 수도 있고, 금속봉(21) 없이 조립식으로 끼워 결합되는 것일 수도 있다. 후자의 경우 첨부된 도면의 도 1a와 같이 육각커버(21a)의 하단에 볼트를 형성하고, 상단에 개방된 홀에 상기 볼트가 결합될 수 있는 나사산이 내면에 형성되도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 하부진동패드(71)에서부터 하부결합부(202) 사이에는 금속봉(21)에 씌어겨 결합되는 원형커버(21b)가 구비되도록 한다. 이때, 원형커버(21b)는 테프론 재질일 수 있다.

또한, 마감커버(40)가 결합되는 하부결합부(202)와 본체부(10)가 결합되는 상부결합부(201)의 외면 일측으로는 패킹(P)이 씌어지도록 구성할 수 있는데, 이는 각 마감커버(40) 혹은 본체부(10)가 결합되었을 때 유체가 결합부(201, 202)를 통해 유입되는 것을 방지하도록 한다.

상기 다수의 진동판(30)이 적층된 것에 대하여, 첨부된 도면의 도 7 및 도 8을 통해 부연하도록 한다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동판이 적층된 예를 나타낸 것이다.

이렇게 적층된 진동판(30)은 금속봉(21)을 통해 전기공급부의 전기공급이 이루어지면, 진동판(30) 사이의 이격된 공간에 수용된 유체(물)가 양이온과 음이온으로 이온화되어 진동판(30) 사이를 1초에 수십회 이동하면서 유체 분자 간의 상호 마찰을 통해 열이 발생되도록 한다.

이를 부연하면 다음과 같다.

우선 상기 전류공급부를 통해 전류를 공급하는 방식으로 교류(Alternating current 또는 AC) 또는 직류(Direct Current 또는 DC)가 존재한다.

우선 교류(AC) 방식으로 전류를 공급하는 경우 그 전압은 100~420V의 범위로 다양하게 존재할 수 있으며, 우리나라 가정집에 공급되는 교류 전원은 보통 220V, 60Hz이다. 여기서, 60Hz의 경우 1초에 60번에 걸쳐 전류방향이 바뀌면서 유체가 이온화됨으로써 상기 진동판(30)에서 전기적 진동을 발생시켜 유체가 가열되며, 50Hz의 경우 1초에 50번에 걸쳐 이온화된 물분자가 진동판(30) 사이를 이동하면서 유체를 가열시키게 된다. 또한, 직류(DC) 방식으로 전류를 공급하는 경우 전류값이 커지면 파장이 세지면서 물분자의 이온화에 따른 이온생성량이 더욱 증대될 수 있다.

진동판(30)의 원리는 전류가 공급되면서 내부에 공급되는 물이 빠르게 전기분해되면서 산소와 수소 기포로 고압 팽창되어 고열의 vortex cavitation(소용돌이 공동현상)이 발생하고 다시 재결합하여 물로 변하면서 전기적 진동과 열 진동이 발생하면서 초기 입력 에너지보다 더 많은 열량(약 120~150% 이상의 열량)이 출력된다(도 8 참조).

상기와 같은 진동판(30)을 사용하게 되면, 종래 히터봉이라는 매개체를 사용하여 가열시키는 방식(금속저항체를 직접 가열시켜 간접열로 물을 데우는 방식) 대비, 물 자체가 매개체가 되어 열이 발생되는 것이므로 발열 효율이 월등히 높으며, 종래 이온전기보일러에 사용되는 가열방식(물에 전극봉으로 전기를 직접 공급하면 전해수가 이온화되면서 물 분자간의 상호 마찰을 통해 열이 발생되는 방식) 대비 전해수가 필요없으며 공급되는 물 자체가 열을 발생시키므로 보다 효율적이고, 가열장치 내부에 물이 없는 경우에도 물 자체가 매개체가 되므로 화재의 우려가 없다는 장점이 있다. 즉, 별도의 가열매체 없이 물 자체를 발열시킴에 따라 이온전기보일러의 발열효율보다 월등하게 높은 열량이 출력됨으로써 발열효을을 증대시킬 수 있으며, 다수의 동급 히터봉 전기보일러와 비교하여 연간 운영비를 30~50% 이상 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 히터봉은 보일러 내부에서 지속적으로 사용됨에 따라 경화에 따른 파괴나 부식 등의 문제가 발생할 수 있으나, 상기와 같은 문제점 없이 반영구적 사용이 가능하다는 장점이 있다.

이러한 진동판(30)은 상하부가 개방되고 상부를 향해 직경이 좁아지는 형상을 가지는데, 상술된 바와 같이 다수의 진동판(30)이 일정 간격을 가지게 됨에 따라, 그 사이에서 발생하는 이온화과정에 의해 물이 가열되는 원리로 이루어지며, 상하부가 개방된 형상으로 이루어짐에 따라, 물이 하부에서 용이하게 유입될 수 있으며, 가열된 물이 상부로 용이하게 배출될 수 있도록 한다.

또한, 일정 간격을 가지는 다수의 진동판(30)의 적층에 대하여 부연하면, 진동판(30)의 개방된 상부의 변 길이는 (1/5.5 * 하부개구부를 형성하는 하부사각형의 대변의 길이 X)로 이루어지며, 측면의 길이는 (2/3 * X)로 이루어진다.

또한, 복수 개의 진동판(30) 사이의 간격은 (1/5.5 * X)를 가지도록 구성된다.

또한, 진동판(30)의 높이는 (1/1.67 * X)를 가지도록 구성된다.

상술된 진동판(30)의 규격은 밑변 X에 대비하였을 때 가열의 효율과 전력소모의 효율을 가장 최적화시킨 것이다.

다만, 복수 개의 진동판(30)이 적층됨에 따라, 맨 하측의 진동판(30)은 공간이 다른 진동판(30) 사이의 공간에 비하여 크게 되는데, 이를 상응하기 위하여 첨부된 도면의 도 8과 같이, 맨 상측의 진동판과 이에 인접한 하측의 진동판의 간격은, 다른 진동판 사이의 간격 대비 3배 이상의 간격을 가지도록 한다.

한편, 상기 온도센서(50)는 지지부(20)에 매립 설치되며 상부로 연장 형성되고, 본체부(10) 내부에 공급된 유체의 온도를 측정하기 위한 구성이다.

또한, 상기 접지용센서(60)는 본체부(10) 내부에서 금속봉(21)이나 금속진동판(30) 이외에서 전류가 흐르는 것을 감지하기 위한 구성으로, 연장된 센서 최상단측에 온도 또는 접지여부를 측정하기 위한 센서가 구성될 수 있다.

이러한 온도센서 및 접지용센서는 지지부(20)의 상면에 상방으로 연장되며, 지지부(20)를 관통하여 하방으로 연장되도록 할 수도 있다.

다른 한편, 본 발명은 상기 진동판(30)의 상부 또는 하부에서 상기 금속봉(21)과 연결 설치되고, 상기 본체부(10) 내에 밀착되게 수용되어 상기 금속봉(21)의 진동을 차단하도록 잡아주는 진동방지패드를 더 포함한다.

이러한 진동방지패드는 진동판(30)을 기준으로 하부에 위치된 하부진동방지패드(71) 및 상부에 위치된 상부진동방지패드(73)로 지칭하도록 한다.

진동판(30)에 전류가 공급되어 물이 이온화되어 전기적 및 열적 진동이 발생하게 되면, 이에 따른 소음과 진동이 발생하게 되는데, 이 경우 기기파손 등을 유발시킬 수 있다.

즉, 진동방지패드는 이를 방지하기 위하여 지지부(20)로부터 진동판(30) 전체를 지지해주기 위하여 구성된다.

상기 하부진동방지패드(71)에는 제1 개방홀(72)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성하고, 상기 상부진동방지패드(73)는 제2 개방홀(74)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성한다.

이러한 제1 개방홀(72)은 제2 개방홀(74)보다 큰 직경을 가지도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 제1 개방홀(72)은 하부에 형성되는 유입부(11)로부터 공급되는 유체를 상부로 용이하게 전달하기 위하여 직경이 크게 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 제2 개방홀(74)은 금속진동판(30)에 의해 가열된 유체가 상부로 용이하게 전달되기 위하여 좁은 직경을 가지는 것이 바람직하다.

이때. 상기 하부진동방지패드(71) 및 상부진동방지패드(73)는 외측에서 원의 중심을 향할수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있으며, 그 하부면은 첨부된 도면의 도 2와 같이 외측면으로부터 개방홀을 향해 형성되는 복수 개의 나선형홈(75)을 포함할 수 있다.

상기 나선형홈(75)는 하부에서 유체가 유입되면 나선형을 따라 이동하면서 보다 용이하게 유체를 응집하여 상부로 전달할 수 있는 역할을 한다. 이러한 나선형홈(75)은 설계조건에 따라서는 돌기의 형상으로 형성된 나선형홈일 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버의 진동방지패드의 하면을 나타낸 것이다.

한편, 본 발명에 따른 온수기를 구성함에 있어서, 상부진동방지패드(73)의 상측으로 금속봉(21)을 더 연장시키고, 그 상단에 상부진동방지패드(73)를 추가로 구성할 수도 있다.

이대, 더 연장된 금속봉(21)에는 마찬가지로 진동판(30)이 추가로 결합되도록 할 수 있다. 이는 첨부된 도면의 도 5와 같다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이온가열기가 장착된 챔버를 다수 층으로 구성한 예를 드는 것이다.

아울러, 첨부된 도면의 도 6과 같이 더 연장된 금속봉(21)과 상부진동방지패드(73)의 구성을 통해, 3개 층의 구조를 가지도록 할 수도 있으며, 더 연장된 구성을 통해 3개 층 이상의 층을 구현할 수도 있다.

이 경우, 상하부에 연속적으로 설치되는 이온발열체 구성에 의하여 하나는 난방용, 하나는 온수용 등으로 분리하여 사용할 수 있으며, 난방이나 온수 등에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 선택적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상술된 본체부(10)의 일측에는 온도계(110)와 제어부(120)를 더 포함할 수 있는데, 상기 온도계(110)는 금속진동판(30)을 통해 가열된 유체의 온도를 측정하여 원하는 온도까지 가열되었는지 여부를 측정하기 위한 구성이며, 상기 제어부(120)는 작동 제어를 위한 구성으로서, 본체부(10) 내부의 유체온도를 제어하는 기능을 한다.

상기에서 첨부된 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명의 첨부된 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10 : 본체부
11 : 유입부
13 : 배출부
15 : 배출밸브
20 : 지지부
201 : 하부결합부
202 : 상부결합부
21 : 금속봉
30 : 진동판
40 : 마감커버
41 : 홀
50 : 온도센서
60 : 접지용센서
71 : 하부진동방지패드
72 : 제1 개방홀
73 : 상부진동방지패드
74 : 제2 개방홀
110 : 온도계
120 : 제어부

Claims

본체부 내부에 유입된 유체를 금속판을 이용하여 가열하되,
상기 금속판은 다수 개가 일정간격을 가지면서 이격되고, 유체가 다수 개의 금속판 사이에서 이온화되면서 진동을 통해 가열된 후 상기 본체부 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
유체가 공급되는 유입부(11)가 하부 일측에 설치되고, 유체가 배출되는 배출부(13)가 상부 일측에 설치되며, 내부에 유체가 유동하는 소정의 공간이 형성되는 본체부(10)와;
상기 본체부(10) 하부에 설치되어 상기 본체부(10)를 지지하는 지지부(20)와, 상기 지지부(20)를 관통하여 본체부(10) 상부로 연장 내설되는 복수 개의 금속봉(21)과;
상기 본체부(10) 내부에 설치되고, 상기 복수 개의 금속봉(21)과 연결되며 소정간격 이격되어 배치되어, 전원 공급시 진동하여 유체에 이온화에 따른 버블을 발생시켜 유체를 가열시키는 복수 개의 진동판(30); 및
상기 지지부(20)의 하부에 결합되며, 상기 지지부(20) 하부를 관통해 나온 금속봉(21)을 수용하는 마감커버(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 2에 있어서,
상기 마감커버(40)는 상기 금속봉(21)에 결합된 전기공급부가 함께 수용되도록 하고, 일측에 홀(41)을 포함하여 상기 전기공급부가 관통될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
상기 지지부(20)는 본체부(10)의 직경보다 큰 직경을 가짐으로써 본체부(10)의 개방된 영역에 형성된 확관에 대응되고, 본체부(10)와 결합시 확관의 일면에 접촉되어 위치되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 4에 있어서,
상기 지지부(20)는,
상측에 상방으로 돌출된 상부결합부(201)가 구성되고, 하측에 하방으로 돌출된 하부결합부(202)가 구성되되,
상기 상부결합부(201)와 하부결합부(202)의 외측면에는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 5에 있어서,
상기 상부결합부(201)의 나사산은 본체부(10)의 나사산에 결합되어 상기 지지부(20)가 본체부(10)에 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 5에 있어서,
상기 하부결합부(202)의 나사산은 마감커버(40)의 나사산에 결합되어 상기 지지부(20)에 마감커버(40)가 결합될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
상기 금속봉(21)은,
상기 지지부(20)를 관통하여 지지부(20)를 기준으로 상방 및 하방으로 길게 연장되며,
상기 지지부(20)를 기준으로 상방으로 연장된 영역에 다수의 진동판(30)이 결합되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 8에 잇어서,
상기 진동판(30)은,
상협하광의 형상을 가지면서, 양단부로 대칭되는 방향을 향해 관통홀이 형성된 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 9에 있어서,
상기 진동판(30)은 무각의 민면 또는 다각 중 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 9에 있어서,
상기 진동판(30)은 날개부를 제외한 영역에 다수의 통공이 형성된 메쉬의 형상을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 9에 있어서,
다수의 진동판(30)은,
상방 또는 하방 중 어느 한 방향으로 인접한 진동판들 간에 소정의 간격만큼 이격되도록 적층된 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 12에 있어서,
다수의 진동판(30)은,
인접한 진동판들 간에는 날개부의 방향이 교차된 방향을 가짐에 따라,
인접한 것의 다음 단에 위치된 진동판과 같은 금속봉(21)을 공유하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 12에 있어서,
다수의 진동판(30)이 적층됨에 있어서,
상기 진동판(30)은 하부개구부를 형성하는 변의 길이 X를 기준으로,
개방된 상부의 변 길이가 (2/5.5 * X)로 이루어지고,
측면의 길이가 (2/3 * X)로 이루어지며,
다수의 진동판(30) 사이의 간격은 (1/5.5 * X)로 이루어지고,
진동판(30)의 높이는 (1/1.67 * X)를 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 12에 있어서,
다수의 진동판(30)이 적층됨에 있어서,
맨 상측의 진동판과 이에 인접한 하측의 진동판의 간격은, 다른 진동판 사이의 간격 대비 3배 이상의 간격을 가지는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
상기 지지부(20)의 상방으로는,
본체부(10) 내부에 공급된 유체의 온도를 측정하는 온도센서(50)와,
본체부(10) 내부에서 금속봉(21)이나 금속진동판(30) 이외에서 전류가 흐르는 것을 감지하는 접지용센서(60)가 더 구성된 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
상기 진동판(30)의 상부 또는 하부에서 상기 금속봉(21)과 연결 설치되고, 상기 본체부(10) 내에 밀착되게 수용되어 상기 금속봉(21)의 진동을 차단하도록 잡아주는 진동방지패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 17에 있어서,
상기 진동방지패드는,
상기 진동판(30)을 기준으로 하부에 위치된 하부진동방지패드(71) 및 상부에 위치된 상부진동방지패드(73)로 구성되되,
상기 하부진동방지패드(71)에는 제1 개방홀(72)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성하고,
상기 상부진동방지패드(73)는 제2 개방홀(74)이 상, 하방향으로 관통되어 형성되도록 구성되며,
상기 제1 개방홀(72)은 제2 개방홀(74)보다 큰 직경을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 5, 12 또는 17에 있어서,
다수의 진동판(30)이 적층될 때, 진동판(30)의 날개부에 결합된 금속봉(21)의 외면에는 육각커버(21a)와 원형커버(21b)가 구비되되,
상기 육각커버(21a)는 하부진동방지패드(71)에서부터 상부진동방지패드(73) 사이에 구비되고,
상기 원형커버(21b)는 하부진동방지패드(71)에서부터 하부결합부(202) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 17에 있어서,
상기 진동방지패드는,
외측에서 원의 중심을 향할수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있으며,
그 하부면은 외측면으로부터 개방홀을 향해 형성되는 복수개의 나선형홈(75)를 포함하되,
상기 나선형홈(75)는 하부에서 유체가 유입되면 나선형을 따라 이동하면서 보다 용이하게 유체를 응집하여 상부로 전달할 수 있는 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 18에 있어서,
상기 상부진동방지패드(73)의 상측으로 금속봉(21)을 더 길게 연장하고 상부진동방지패드(73) 및 진동판(30)을 더 구성함으로써, 다수 층을 가지도록 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.
청구항 1에 있어서,
상기 본체부(10)의 일측에 설치되어 본체부(10) 내부의 유체온도를 측정하는 온도계(110); 및
상기 본체부(10) 내부의 유체온도를 제어하는 제어부(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온가열기가 장착된 챔버.