KR100624826B1

KR100624826B1 - 온수 및 스팀 발생장치

Info

Publication number: KR100624826B1
Application number: KR1020040059912A
Authority: KR
Inventors: 시아르그알렉산드르바실리에비치; 김응수
Original assignee: 김응수
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-09-19
Also published as: KR20060011208A

Abstract

본 발명은 온수 및 스팀 발생장치에 관한 것으로, 특히 상부의 물 투입구를 통하여 일정량의 물을 방사형 관로가 설치된 원판 형상의 디스크로 계속 공급하면서 이 디스크를 고속 회전 시킴으로서, 디스크의 중심부에서 끝의 원주부 방향으로 작용하는 디스크의 원심력, 디스크의 중심부와 끝의 원주부간의 단위 시간당 회전속도 차이로 인하여 디스크의 원주부의 감압에 의해 발생하는 물의 팽창압력, 디스크 상판에 형성되는 진공상태에 의한 상방향의 인장력과 디스크 하판의 회전에 의한 수평 방향의 원심력의 충돌에 의한 물의 진동 및 마찰력 등을 활용하여, 디스크로 투입된 물을 고온의 온수 또는 스팀으로 전환되도록 하는 온수 및 스팀 발생장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 온수나 스팀을 제조하는데 드는 전기나 가스 등 에너지를 대폭 절감시킬 수 있고, 대형 장비나 설비의 설치 없이도 간단한 장치만으로 손쉽게 온수나 스팀을 생산해 내는 것이 가능하고, 석유등 화석 연료를 사용하지 않아 공해를 유발하지 않는 등의 효과가 있다.

디스크, 디스크 상판, 디스크 하판, 디스크 카바, 방사형 관로

Description

온수 및 스팀 발생장치{An apparatus generating hot water or steam}

도 1은 본 발명 장치의 외관 사시도

도 2는 본 발명 장치의 분해조립도

도 3은 본 발명 장치의 정면도

도 4는 상기 도 3의 a-a' 측단면도

도 5는 본 발명 장치의 디스크 상하판 구조설명을 위한 부분 단면 개념도

도 6은 본 발명 장치의 디스크 하판의 일부를 확대한 부분 평면도

도 7은 본 발명 장치의 디스크 상.하판의 부분 확대 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 디스크 2 : 안내통로 3 : 배출구

4 : 디스크 카바 5 : 전기모터 A : 상부 디스크

B : 하부 디스크

11 : 디스크 상판 12 : 디스크 상판카바

13 : 디스크 상판홀더 14 : 디스크 상판베어링 15 : 물 투입구

16 : 상판 에어홀 17 : 공간부

21 : 디스크 하판 22 : 디스크 워터홀더

23 : 디스크 하판홀더 24 : 디스크 하판베어링 25 : 방사형 관로

30 : 상부카바 30-1 : 하부카바

31 : 중앙카바(상) 31-1 : 중앙카바(하) 32 : 좌측카바(상)

32-1 : 좌측카바(하) 33 : 우측카바(상) 33-1 : 우측카바(하)

34 : 카바 접지봉(상) 34-1 : 카바 접지봉(하)

본 발명은 온수 및 스팀 발생장치에 관한 것으로, 특히 상부의 물 투입구를 통하여 일정량의 물을 방사형 관로가 설치된 원판 형상의 디스크로 계속 공급하면서 이 디스크를 고속 회전 시킴으로써, 디스크의 중심부에서 끝의 원주부 방향으로 작용하는 디스크의 원심력, 디스크의 중심부와 끝의 원주부간의 단위 시간당 회전속도 차이로 인하여 디스크의 원주부의 감압에 의해 발생하는 물의 팽창압력, 디스크 상판에 형성되는 진공상태에 의한 상방향의 인장력과 디스크 하판의 회전에 의한 수평 방향의 원심력의 충돌에 의한 물의 진동 및 마찰력 등을 활용하여, 디스크로 투입된 물을 온수 또는 스팀으로 전환되도록 하는 온수 및 스팀 발생장치에 관한 것이다.

종래기술의 온수 발생 장치로는 여러 종류의 보일러가 널리 보급되어 있다. 보일러에는 전기에너지를 열에너지로 전환하여 사용하는 전기 보일러와 석유 등 천연자원을 활용하여 이를 태움으로서 열에너지를 얻는 기름 보일러가 있다. 이외에도 개스를 이용하는 개스 보일러, 석탄을 이용하는 석탄 보일러 등이 널리 보급되 어 있다.

그러나 이러한 종래의 보일러 장치들은 전기, 석유, 개스 등의 에너지원이 다량 소모됨으로서 에너지 비용이 많이 들고, 공장등 산업용으로 활용코자 하는 경우에는 장치의 대형화가 불가피하여 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 장비의 가격 또한 대단히 고가이어서 경제적인 부담이 되어 왔다. 또한 스팀 발생이 필요한 경우에는 별도의 스팀 발생기를 구입하여야만 했다. 더우기 이러한 대형에너지 설비를 안전하게 운용하기 위하여는 부가 설비로서 안전을 위한 설비, 유지 보수를 위한 설비, 경비 설비 및 경비요원을 두는 것이 보통이다.

한편 상기와 같은 석유나 개스 등을 이용하는 보일러의 경우는 그 연소 과정에서 많은 공해 물질이 배출되므로서 환경을 악화시키는 요인으로 작용하기도 한다. 그러나 무엇보다도 중요한 것은 상기한 종래의 보일러들은 전기, 석유, 개스 등 에너지를 다량으로 소비하여 에너지 손실은 큰 반면 열 효율은 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 석유, 개스등 천연자원을 소모하지 않으면서도, 물을 본 발명의 디스크 상에 공급하면서 약간의 전기 에너지만을 이용하여 디스크를 전기 모터로 고속 회전시킴으로서 온수 또는 스팀을 생성할 수 있는 고 효율, 저에너지 소모의 온수 및 스팀 발생장치를 공급하는 것을 목적으로 한다.

즉, 전기 모터에 의한 회전력을 직접 에너지로 사용하여 디스크를 고속 회전 시켜 물 분자의 유동성을 증가시키면서 또한 마찰력도 증가시켜 물의 가열과 더불어 물을 스팀으로 상변환시키면서 상변환에 따른 부피의 팽창력을 다시 회전력으로 유도함으로써 전기, 석유 등을 사용하는 종래의 보일러와는 다른 개념의 온수 및 스팀 발생 장치를 공급한다.

상기와 같은 본 발명의 온수 및 스팀 발생장치는, 상부의 물 투입구(15)로부터 공급되는 물을 고속회전에 의한 원심력과 압력차이 및 마찰열에 의해 온수 및 수증기로 변화시켜 배출하도록 된 원판 형상의 디스크(1)와, 상기 디스크로부터 배출되는 온수 또는 스팀을 외부로 방출하도록 안내통로(2)와 배출구(3)가 형성되고 상기 디스크를 내장하도록 된 디스크 카바(4)와, 상기 디스크를 고속회전하도록 상기 디스크와 결합되어 있는 전기모터(5)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크(1)는 상부 디스크(A)와 하부 디스크(B)로 구분 설치되어 있으며, 상부 디스크(A)는 다시 디스크 상판(11)과, 디스크 상판 위에 결합되어 있는 디스크 상판 카바(12)를 지지하도록 된 디스크 상판 홀더(13)와, 디스크 상판의 중앙부와 연결 결합되어 있는 물 투입구(15)로 구성되어 있고, 상기 디스크 상판(11)은 몸체 상하로 관통된 에어홀(16)이 다수 형성되어 있고, 상기 디스크 상판(11)과 디스크 상판 카바(12)사이에는 공간부(17)가 형성되면서 에어홀 이외로는 밀폐 구조를 가지며, 상기 에어홀(16)은 물 흐름 방향과 역방향이 되도록 디스크의 중심축 방향으로 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 디스크 (B)는 디스크 하판(21)과 디스크 하판의 중앙부와 결합된 디스크 워터 홀더(22)로 구성되어 있으며, 디스크 하판(21)은 몸체 상면에 방사형 관로(25)가 나선상으로 다수 형성되어 있고, 상기 방사형 관로(25)는 물의 표면 장력에 의한 물의 인입을 방해하지 않는 직경으로 최소화하는 것이 효율이 높고, 디스크의 회전 방향과 역방향이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크 카바(4)는 상부 카바(30)와 하부 카바(30-1)로 구분되어 결합되어 있는 데, 상기 상부 카바(30)와 하부 카바(30-1)는 각각 세조각으로 나누어져 중앙카바 상하(31, 31-1), 좌측카바 상하(32, 32-1), 우측카바 상하(33, 33-1)로 구분되어 결합되어 있으며, 상기 디스크(1)와 디스크 카바(4)는 디스크 상판 베어링(14)과 디스크 하판 베어링(24)으로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 구성을 첨부된 도면의 일 실시례를 중심으로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명 장치의 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명 장치의 분해조립도이다.

도 1에 따르면, 본 발명의 장치의 외관은 상부 카바(30)와 하부 카바(30-1)로 크게 구분되어 그 속에 디스크(1) 등이 내장된다. 상기 상부 카바(30)는 세조각으로 나누어져 중앙카바(31), 좌측카바(32), 우측카바(33)로 구분되어 있으며, 하부 카바(30-1) 또한 중앙카바(31-1), 좌측카바(32-1), 우측 카바(33-1)로 구분되어 조립된다. 상부카바(30)의 좌측카바(32)와 하부카바(30-1)의 좌측카바(32-1)는 서로 결합되어 온수 또는 스팀을 내보내는 배출구(3)를 형성한다. 상부카바의 중앙카바(31) 위에는 물 투입구(15)가 결합된다.

상기 장치의 구성을 보다 상세히 살펴보기 위하여 도 2의 본 발명 장치의 분해조립도를 참조하면, 본 장치의 핵심적인 부분은 디스크 하판(21)이며, 그 디스크하판의 아래에는 물 투입구를 통하여 본 장치 내부로 유입된 물이 일시적으로 저장되는 디스크 워터홀더(22)가 디스크 하판(21)의 밑으로부터 디스크 하판(21) 중앙의 공간부에 끼워진다. 그 밑으로는 디스크 하판홀더(23)가 상기 디스크 워터홀더(22)의 하부에 형성된 긴 대롱의 외경을 타고 위쪽으로 밀어 넣어져 슬라이딩 결합된다. 이 디스크 하판 홀더(23)의 밑으로는 디스크 하판 베아링(24)이 부착된다. 상기한 디스크 워터홀더(22), 디스크 하판홀더(23), 디스크 하판 베아링(24)은 하부 중앙카바(31-1)와 상호 결합된다.

디스크 하판(21)은 디스크 상판(11)과 거의 면접하며, 디스크 상판(11)의 중앙부에 형성된 긴 원통형의 돌출부에는 디스크 상판카바(12)의 중앙부에 형성된 원형 공간부가 위에서 부터 끼워져 결합된다. 디스크 상판카바(12)의 위로는 디스크 상판홀더(13)가 결합되고, 그 위로는 디스크 상판 베아링(14)이 결합된다. 상기한 디스크 상판 카바(12), 디스크 상판 홀더(13), 디스크 상판 베아링(14)은 상부 중앙카바(31)와 상호 결합된다.

상부 중앙카바(31)의 위로는 물 투입구(15)가 결합되며, 상부 중앙카바(31)의 우측으로는 상부 우측카바(33)가, 하부 중앙카바(31-1)의 우측으로는 하부 우측카바(33-1)가 결합되고, 상부 중앙카바(31)의 좌측으로는 상부 좌측카바(32)가, 하부 중앙카바(31-1)의 좌측으로는 하부 좌측카바(32-1)가 조립되면서 내장된 디스크 상판(11) 및 디스크 하판(21) 등을 보호하고, 좌측 카바의 상하부(32, 32-1)는 서로 결합되면서 본 장치에서 만들어지는 온수 또는 스팀들이 안내통로(2)를 경유하 여 밖으로 나가게 되는 배출구(3)를 형성한다. 중앙카바 상하(31, 31-1)에는 카바접지봉(34, 34-1)이 결합된다. 접지봉에는 본 장치의 가동중에 발생하는 미량의 전류를 인입선과 연결하여 접지하게 된다.

도 3은 본 발명 장치의 정면도이며, 도 4는 상기 도 3의 a-a' 측단면도이고, 도 5는 본 발명 장치의 디스크 상하판 구조설명을 위한 부분 단면 개념도이다.

도 3을 통하여 본 발명의 온수 및 스팀 발생 장치를 전체적으로 개관하면, 본 장치의 상부에는 물 투입구(15)가 있고, 중간 부분은 디스크 카바(4)가 위치하며, 이 디스크 카바의 좌측에 본장치에서 발생되는 온수 또는 스팀을 배출하는 배출구(3)가 있으며, 하단에는 본 장치의 디스크(1)를 고속 회전 시킬 수 있는 전기모터(5)가 배치된다.

상기 도 3의 a-a' 라인을 따라 절단한 본 장치의 측단면도로서 본 장치의 구조를 보다 자세히 보면, 본 장치의 디스크 상판(11)에는 디스크의 중심부를 향하여 다수의 상판 에어홀(16)이 형성되어 있음을 알수 있고 디스크 상판 베어링(14)과 디스크 하판 베어링(24)이 본 장치의 회전을 원활하게 지지하고 있슴을 확인 할 수 있다.

도 5의 개념도를 참조하면, 디스크 하판(21)에는 방사형 관로(25)가 형성되어 있고, 그 관로의 안쪽으로는 디스크 하판(21)의 중앙에 형성된 원형의 공간부 하방에 위치하는 디스크 워터홀더(22)와 연결되고 바깥쪽으로는 디스크 카바(4)로 둘러싸여 있다. 디스크 상판(11)에는 중앙부에 물 투입구(15)와 연결되는 원통형의 기둥이 형성되어 있고, 디스크 상판(11)을 관통하는 다수의 상판 에어홀(16)들이 가지런히 형성되어 있다. 디스크 워터홀더(22)의 아래쪽에 형성된 원통형의 기둥은 전기모터(5)의 회전축과 연결된다.

도 6는 디스크 하판(21)에 형성된 방사형 관로(25)의 구조를 자세히 보여주기 위하여 준비된 하판 일부의 확대 평면도이다. 원형의 디스크 하판(21)의 중앙에는 원형의 공간부가 있으며 이 공간부 아래로는 디스크 워터홀더(22)가 결합되어 있다. 방사형 관로(25)들은 디스크 하판(21)의 중앙부로부터 끝부분 쪽으로, 즉 원주쪽 방향으로 물이 흐를 수 있도록 다수 형성되며, 디스크 하판(21)의 중앙부에서 시작하여 끝부분까지 나사선의 모양으로 균일하게 형성된다.

도 7은 조립된 상태의 디스크 상판 및 하판의 일 측부에 대한 확대 단면도이다. 디스크 하판(21)의 상부에 방사형 관로(25)가 나선상으로 다수 형성되어 있고, 디스크의 중앙부로부터 토출되는 물은 화살표 방향으로 흐르게 되는 것을 표시하고 있다. 디스크 상판(11)에는 상판 에어홀(16)이 디스크 상판의 몸체 상하를 관통하면서 중심부쪽으로 경사지게 다수 형성되어 있다. 이 디스크 상판(11)의 위쪽에는 상판 에어홀(16)들과 연접한 여러개의 공간부(17)가 지지대를 사이에 두고 형성되어 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 작용을 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명의 온수 및 스팀 발생장치를 가동하기 위하여는 전기모터(5)에 전원을 연결하고 본 장치의 상부에 있는 물 투입구(15)로 적정량의 물을 투여한다. 전기모터의 용량과 투여하는 물의 량은 본 장치의 규격에 맞추어 변동된다. 전기모터(5)의 스위치를 온(on)하고 모터를 가동하기 시작하면, 모터의 회전력은 모터의 구동축을 타고 디스크 하판(21)에 전달되어 전체 디스크를 회전시킨다.

디스크(1)가 회전하기 시작하면 디스크 자체에서는, 디스크의 중앙부에서 디스크 끝의 원주부 방향으로 원심력이 작용한다. 디스크의 회전 속도가 점차 빨라지면서 원심력의 세기가 커지면 디스크 워터홀더(22)에 일시 저장되었던 물은 나선형의 방사형 관로(25)를 타고 디스크의 끝부분인 원주부를 향하여 이동하기 시작한다. 이때 상기 디스크의 중심부에서의 단위 시간당 회전 거리보다는 원주부에서의 단위 시간당 회전 거리가 크며, 그 격차는 디스크의 회전 속도가 빨라질수록 더욱 커지게 된다. 또한, 나선형의 모양으로 설계된 방사형 관로(25)의 특성은 원주부에서의 물 흐름 속도를 더욱 빠르게 변화시킨다. 디스크의 방사형 관로(25) 내에서의 물 흐름 속도의 변화는 하기 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.

<수학식1>

V_{k(회전각속도)}= 2 x П_{(원주율상수)} x R_(반지름) x n_{(회전속도)} = Пx D_(직경) x n

상기 공식에 따라 몇가지 가정하에 방사형 관로 내에서의 물 흐름의 속도를 도 6을 참조하면서 샘플 계산하면 다음과 같다.

예를 들어, 디스크의 내경(중심부 원형 공간의 지름)을 70mm, 외경(디스크 전체의 지름)을 210mm로 하고 회전속도를 15,000rpm이라 가정하면

방사형 관로 내경에서의 물 흐름 속도는,

Vk1=2 x 3.14 x 70mm x 15000rpm=3297m/min

V1= 3297m/min / cos45˚ = 약 6,000m/min로 계산되고, 방사형 관로 외경(원주)에 서의 물 흐름의 속도는,

Vk2=2 x 3.14 x 210mm x 15000rpm = 9810m/min

V2=9810m/min / cos30˚ = 약 12,000m/min로 계산된다.

디스크가 고속으로 회전함으로서 그 격차가 대단히 커지면 디스크의 중심부와 원주부 간에는 커다란 압력차이가 발생된다. 즉, 디스크의 중심부에서 가장 멀리 떨어진 원주부 쪽의 압력이 급격히 내려가게 된다. 이 경우 디스크의 중심부에 있던 물은 압력이 적은 원주부 쪽으로 이동하면서 수증기로 변화하려는 팽창압력을 받게된다. 이때 물에 작용하던 원주부 방향으로의 원심력도 상기한 팽창압력과 더불어 더욱 탄력을 받게 된다. 나선형의 방사형 관로(25)를 타고 관로 내벽과 심한 마찰을 일으키며 원주부 쪽으로 세차게 이동하던 물은 급격한 감압지역인 원주부 쪽으로 다가서면서 분자화가 가속화되어 1000배 부피의 수증기로 변화(상변환)하게 된다.

한편 디스크 상판(11)은 디스크 하판(21)과 함께 회전하는데 도 7에 나타난 바를 참조하면, 디스크 하판(21)의 고속 회전에따라 디스크 워터 홀더(22)에 일시 저장되었던 물이 방사형 관로(25)를 통해 빠른 속도로 배출되면 방사형 관로(25)와 공간적 연결 관계에 있는 디스크 상판(11)의 다수의 상판 에어홀(16) 및 공간부(17)들은 그곳에 충만해 있던 공기가 방사형 관로(25)의 물과 함께 배출되면서 진공상태로 변하게 되며, 이 경우 진공상태에 의한 인장력의 작용으로 방사형 관로(25)를 흐르던 물은 상판 에어홀(16)을 통하여 공간부(17) 쪽으로 역류하려는 역작용이 생기게 된다. 이 인장력으로 인한 역작용은 방사상 관로(25)를 흐르는 물 흐 름에 대하여 수직 방향으로 작용하는 힘을 발생시킴으로서 방사상 관로(25)를 흐르는 물과 방사상 관로(25) 내벽간의 마찰을 격렬히 증가시킨다. 이와같은 인장력으로 인한 물과 방사형 관로(25)간에 발생하는 마찰력과 진동은 상술한 디스크 하판(21)의 고속 회전에 의하여 디스크의 중심부에서 끝의 원주부 방향으로 작용하는 원심력, 디스크의 중심부와 원주부 간의 단위 시간당 속도차이로 생기는 물의 팽창압력과 상호작용 하면서 투입된 물의 분자화를 통한 상변화를 더욱 격렬하게 한다.

이 때 상판 에어홀(16)의 설치는 방사형 관로(25)의 물 흐름과 역방향, 즉 디스크 상판(11)의 몸체를 관통하여 형성하되 상판의 중심부 쪽으로 기우려 형성함으로써 방사형 관로(25)를 흐르는 물은 디스크 상판(11)에 형성된 진공상태로 인한 인장력에 불구하고 상판 에어홀(16)을 타고 디스크 상판(11)으로 역류하지 않고 그대로 디스크 하판(21)의 원주부 쪽으로 이동하게 된다.

또한, 디스크 하판(21)에는 방사형 관로(25) 들이 디스크의 회전 방향과는 반대방향의 나선형으로 형성되어 있다. 즉, 디스크(1)는 오른 쪽으로 회전하는 반면 방사형 관로(25)들은 디스크의 중심부로부터 바깥 원주부 쪽으로 나선형으로 뻗어 있으므로, 방사형 관로(25)를 타고 출구로 세차게 배출된 물 (또는 스팀)은 본 장치의 디스크 카바(4)의 내벽을 힘차게 밀치게 되고 여기서 반작용으로 작용하는 힘은 디스크의 회전 방향과 일치하는 방향으로 작용하는 힘이 되므로 이 반작용의 힘은 디스크 하판(21)의 회전력을 보강하는 힘으로 작용하게 된다. 따라서 본 장치의 경우 전기 모터(5)에 의존하여 일정 수준의 회전력을 디스크에 작용시키고 나면 상기와 같은 반작용에 의한 보강 회전력의 작용으로 인하여 상당 시간 동안은 추가 적인 동력 지원없이 디스크를 회전시킬 수 있게된다. 일정 시간이 지나 디스크의 회전력이 감쇄되면 다시 전기모터(5)를 가동시킴으로서 전기모터의 강제 회전 시간을 단속적으로 조절함으로써 전력 사용을 대폭 줄이는 것이 가능하게 된다.

다시 부연 설명하면, 통상 외경을 내경의 3배 이상으로 제작되는 디스크(1)의 중심부로 연속적으로 투입된 물은 원심력에 의하여 방사형 관로(25)를 흐르게 되는데 디스크의 회전 속도가 약 8,000rpm을 넘게되면 폐쇄된 방사형 관로(25)의 물 진입구와 토출구 사이의 현격한 속도차에 의하여 관로 내부에서 팽창력이 발생하여 물이 포화 수증기로 기화하면서 급격한 부피 팽창이 발생 되는데, 이 팽창된 부피의 수증기는 원심력에 의하여 토출구 방향으로 뿜어져 나오는 배출력이 나선형으로 구성된 방사형 관로(25)에 의하여 디스크의 회전 방향의 반대 방향으로 발생하고 그의 반작용으로 디스크(1)의 회전력을 높이게 된다. 이러한 반작용의 힘의 평형을 유지하기 위하여 디스크상에는 최소한 2개 이상의 관로가 대칭형태로 구성되어야 한다. 또한 이러한 팽창된 수증기가 관로를 따라 빠르게 흐르는 과정에 관로의 벽면과 마찰력이 발생하게 된다. 이에 더하여 디스크 상판(11)의 에어홀은 저속회전시 채워진 물이 고속회전시 원심력에 의하여 모두 빠져 나가게 되어 진공상태가 만들어 지고 상판 에어홀(16)은 디스크 중심방향으로 기울여 설계함으로써 진공상태에서도 원심력을 가진 물과 수증기의 흐름이 역류되지 못하여 계속적인 진공 상태를 유지하게 된다.

이러한 진공의 힘은 흐르는 수증기와 물에 상향의 인장력을 가하게 되어 물분자의 유동성을 증가시키며 증가된 수증기와 물의 유동성은 관로와의 마찰력을 현저히 증가시키게 되어 이에 따른 마찰열이 수증기를 가열시키고, 가열된 수증기가 외기와 만나면 가열된 온수와 일부 수증기로 남게 되고, 회전수를 증가시킬수록 마찰열이 증가하게 되어 최종적으로 토출되는 수증기의 양이 증가하고 온수의 량이 줄어들게 된다.

디스크(1)의 방사형 관로(25)를 통과하여 배출된 온수 및 스팀은 디스크 카바(4)의 안내통로(2)로 집결되어 배출구(3)를 통하여 디스크 카바(4)의 외부로 배출되어 여기에 연결된 관로(미도시)를 타고 필요한 곳으로 보내져 활용된다. 본 장치에서 소모되는 물에 상응하는 물은 상부의 물 투입구(15)를 통하여 계속 공급된다.

온수를 발생시킬 것인지 또는 스팀을 발생시킬 것인지는 디스크(1) 회전수의 조작으로 쉽게 실행할 수 있다. 온수를 얻기 위하여는 8,000 rpm 상당으로 디스크를 회전시키면 일단 수증기로 상변환 되었던 물은 다시 응집하여 온수로 배출된다. 주로 스팀을 얻고자 할 때에는 15,000 rpm 이상으로 디스크(1)를 회전시킴으로서 온수로 응집됨이 없이 그대로 고온의 스팀을 배출하게 된다. 즉, 동일한 장치에서 선택적으로 스팀과 온수를 얻을 수 있다.

디스크 카바(4)의 배출구(3)로 토출된 온수 또는 스팀은 산업용 기기에 다양하게 사용할 수 있는데, 예를들어 본 장치에서 토출되는 스팀은 물이 팽창압력을 받아 생성되므로서 강한 분출력을 지니므로 증기터빈을 작동시켜 전기에너지를 얻는 발전 설비에 사용될 수 있고, 또한 본 장치에서 발생되는 온수는 가정용, 산업용 보일러 등을 대체하여 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 장치를 담수화 설비로 사용하는 경우 디스크(1)의 고속 회전 만으로 염수를 바로 기화시켜 소금을 쉽게 분리할 수 있으므로 바닷물을 담수화하는 것이 용이하게 된다.

본 발명에 따르면, 온수나 스팀을 제조하는데 드는 전기나 가스 등 에너지를 대폭 절감시킬 수 있고, 대형 장비나 설비의 설치 없이도 소형의 간단한 장치만으로 손쉽게 온수나 스팀을 생산해 내는 것이 가능하다. 따라서, 대단위 산업현장에서도 본 발명의 소형 장치를 분산형으로 배치하여 열원을 공급하는 것이 가능하다. 또한 소형 열공급 장치를 분산배치하면, 불필요한 배관 및 보온설비를 줄일 수 있어 온수 이동 시에 발생하는 열 손실 및 화상 위험을 예방할 수 있고, 대형 설비와 달리 유지관리 노력이 덜 들고 위험 요소도 줄어들며 공간 활용도 원활해 진다.

또한 디스크 회전이 일정 속도를 넘거나 또는 스위치를 오프(off)하지 않아 본 장치가 부주의로 장시간 가동되는 경우에도 과열현상으로 인한 위험요소가 구조적으로 배제되어 있어 장치의 안전성이 확보된다.

또한, 석유등 화석 연료를 사용하지 않아 공해를 유발하지 않으며, 담수화 설비, 발전설비로도 활용 가능한 점 등의 다양한 산업적 이용 효과가 있다.

Claims

상부의 물 투입구로부터 공급되는 물을 고속회전에 의한 원심력과 압력차이 및 마찰열에 의해 온수 및 수증기로 변화시켜 배출하도록 된 원판 형상의 디스크(1)와,

상기 디스크로부터 배출되는 온수 또는 스팀을 외부로 방출하도록 안내통로(2)와 배출구(3)가 형성되고 상기 디스크를 내장하도록 된 디스크 카바(4)와,

상기 디스크를 고속회전하도록 상기 디스크와 결합되어 있는 전기모터(5)로 구성되고,

상기 디스크(1)는 상부 디스크(A)와 하부 디스크(B)로 구분되어 설치되며, 상기 상부 디스크(A)는, 디스크 상판(11)과, 디스크 상판 위에 결합되어 있는 디스크 상판 카바(12)를 지지하도록 된 디스크 상판 홀더(13)와, 디스크 상판의 중앙부와 연결 결합되어 있는 물 투입구(15)와 디스크 상판(11)의 몸체 상하로 관통된 상판 에어홀(16)이 다수 형성되어 있고, 상기 디스크 상판(11)과 디스크 상판 카바(12)사이에는 공간부(17)가 형성되어 있는 것 을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치.
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제1항에 있어서 ,

상기 상판 에어홀(16)은 디스크의 회전 방향과 역방향이 되도록 디스크의 중앙부 쪽으로 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치
제1항에 있어서 ,

상기 하부 디스크 (B)는 디스크 하판(21)과 디스크 하판의 중앙부와 결합된 디스크 워터홀더(22)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치
제6항에 있어서,

상기 디스크 하판(21)은 몸체 상면에 방사형 관로(25)가 나선상으로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치
제7항에 있어서,

상기 방사형 관로(25)는 디스크의 회전 방향과 역방향이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치
제1항에 있어서,

상기 디스크 카바(4)는 상부 카바(30)와 하부 카바(30-1)로 구분되어 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치
제9항에 있어서,

상기 상부 카바(30)와 하부 카바(30-1)는 중앙카바(31, 31-1), 좌측 카바(32, 32-1), 우측카바(33, 33-1)로 구분되어 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치.
제1항에 있어서,

상기 디스크(1)와 디스크 카바(4)는 디스크 상판 베어링(14)과 디스크 하판 베어링(24)으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 및 스팀 발생장치.