KR100780822B1 - 회전력을 이용한 열 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체탱크 내의 유체를 순환 공급하면서 원심력으로 압축과 마찰에 의해 열 발생하는 열 발생장치로서, 좀더 상세하게는 하우징(2) 내부 중앙의 회전축(5)에 결합되는 회전수단(100)과 상기 하우징 외측에 결합되는 고정수단(200)이 원주방향으로 일정 간극을 형성하는 다수의 회전링과 고정링에 의해 교차되게 맞물리도록 설치하고, 상기 회전링과 고정링에는 다수의 관통공을 형성하여 유체가 회전축(5)의 원심력에 의해 원주방향으로 회전링과 고정링의 관통공을 통해 회전링과 고정링 사이의 간극에서 다단계로 압축 및 마찰에 의해 열을 발생하도록 하므로서, 상기 회전링과 고정링 사이의 간극에서 유체에 부여되는 압축 및 회전 마찰을 극대화하여 열 발생 효율을 극대화함은 물론 종래에 비해 적은 시간과 적은 동력원으로 유체를 가열하므로서 경제성을 극대화하는데 그 특징이 있다.

열, 열 발생장치, 원심력, 유체, 회전력, 압축, 마찰

Description

회전력을 이용한 열 발생장치{Heat generating Device using Rotatory force}

도 1은 본 발명의 정 단면 구성도.

도 2는 본 발명의 분해 단면도.

도 3은 도 1의 요부 확대도.

도 4는 본 발명의 측 단면 구성도.

도 5는 본 발명의 작동 상태를 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 보여주는 요부 측 단면 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2: 하우징 3: 작동공간부

5: 회전축 13: 회전블럭

11,12: 회전링 21,22,23: 고정링

15,25: 관통공 30: 간극

100: 회전수단 200: 고정수단

본 발명은 회전력을 이용한 열 발생장치로서, 좀더 상세하게는 회전 원심력에 의해 유체에 부여되는 압축, 마찰에 의해 난방 및 스팀 공급을 위한 열을 발생하는 회전력을 이용한 열 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 열 발생장치는 가정이나 산업시설 또는 농업 시설에서 난방 및 스팀 등을 공급하기 위한 용도로 사용되고 있다.

이러한 열 발생장치로 종래에는 주로 보일러 등을 사용하게 되는데, 이러한 설비는 열 발생을 위한 설비가 복잡할 뿐만아니라 보일러를 가동하는 과정에서 각종 유해물질을 방출하는 등의 문제로 인해 청정환경을 요구하는 장소에서의 사용은 곤란하였다.

이러한 문제점을 해결하고자 특허 제10-489760호에 회전력을 이용한 열 발생장치가 개시된 바 있는데, 이는 유체탱크 내부에 장착되는 실린더와, 상기 실린더 내부에 회전축에 의해 회전작동하는 회전판과 고정판 형성하되, 상기 회전판에는 회전축의 내부 수직 관통공과 연통되어 유체를 원주상으로 분사하는 관통공을 형성하고, 상기 고정판에는 실린더 내부의 유체를 유체탱크로 순환 배출하는 관통공을 형성하여 이루어진다.

이러한 장치는 상기 실린더를 고속 회전작동함에 따라 상기 유체탱크내의 유체가 회전축의 내부에 수직 관통공을 통해 유입되어 회전축의 회전에 따른 원심력 으로 회전판의 관통공을 통해 방사상으로 분사되어 실린더 내벽면에 충돌되고, 다시 실린더 내부에서 회전축의 회전에 의한 마찰을 계속행하면서 고정판의 관통공을 통해 외부 유체탱크로 배출되게 되는 과정을 반복 순환적으로 행하면서 상기 유체의 마찰에 의해 열을 점차 발생하므로 유체를 가열하게 되는 것이다.

그러나 상기한 종래의 장치는 단순히 회전축의 수직 관통공으로 유입된 유체를 원심력에 의해 관통공을 통해 실린더 내벽면에 부딪히는 충돌과 회전축과의 마찰 등에 의한 단순한 마찰에 의하므로 유체의 가열 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 상기 회전축의 회전 구동에도 불구하고 상기 유체를 가열하여 열을 발생하므로 활용하기 위해서 많은 시간과 함께 많은 동력원을 요하므로 비 경제적인 문제점을 유발하였다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 유체의 회전 원심력에 의해 유체에 부여되는 압축, 마찰을 극대화하여 열 발생 효율을 극대화함은 물론 종래에 비해 적은 시간과 적은 동력원으로 유체를 가열하므로 경제성을 극대화하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은,

유체탱크 내의 유체를 순환 공급하면서 원심력으로 마찰에 의해 열을 발생하도록 하되;

하우징 내부 중앙의 회전축에 결합되는 회전수단과 상기 하우징 외측에 결합되는 고정수단이 원주방향으로 일정 간극을 형성하는 다수의 회전링과 고정링에 의해 교차되게 맞물리도록 설치하고, 상기 회전링과 고정링에는 다수의 관통공을 형성하여 유체가 회전축의 원심력에 의해 원주방향으로 회전링과 고정링의 관통공을 통해 회전링과 고정링 사이의 간극에서 다단계로 압축 및 마찰에 의해 열을 발생하도록 함에 의해 달성된다.

본 발명은 상기 회전수단이 본체의 외측에 형성된 제1회전링의 내측으로 제2회전링과 회전블럭을 고정 설치하고, 상기 고정수단이 본체의 외측에 형성된 제1고정링의 내측으로 제2고정링 및 제3고정링을 고정 설치하여 구성하되, 제1고정링-제1회전링-제2고정링-제2회전링-제3고정링-회전블럭 순으로 교차되게 맞물려 설치됨에 그 특징이 있다.

본 발명은 상기 회전수단과 고정수단의 회전링, 고정링의 내외측면에 각 원주방향을 따라 삼각 형태의 요철부를 연속 형성하여 유체와의 굴곡 마찰에 의한 압축 및 마찰을 더욱 극대화함에 그 특징이 있다.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

즉, 본 발명의 회전력을 이용한 열 발생장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바 와 같다.

유체탱크 내의 유체를 순환 공급하면서 회전구동하는 회전축에 의한 원심력으로 마찰에 의해 열을 발생하는 것에 있어서,

하우징(2) 내부의 작동공간부(3) 중앙으로 설치되는 회전축(5)에 결합되는 회전수단(100)과 상기 하우징 외측에 결합되는 고정수단(200)이 원주방향으로 일정 간극을 형성하는 다수의 회전링과 고정링에 의해 교차되게 맞물려 설치되되, 상기 회전수단과 고정수단의 회전링과 고정링에는 다수의 관통공을 형성하여 중앙 유체공급관(8)을 통해 공급되는 유체가 회전축(5)의 원심력에 의해 원주방향으로 회전링과 고정링의 관통공을 통해 외측 배출관(9)으로 배출되면서 압축 및 마찰로 열을 발생하도록 이루어진다.

상기 회전수단(100)은 본체(10)의 외측에 형성된 제1회전링(11)의 내측으로 제2회전링(12)과 회전블럭(13)을 고정 설치하여 구성하고,

상기 고정수단(200)은 본체(20)의 외측에 형성된 제1고정링(21)의 내측으로 제2고정링(22) 및 제3고정링(23)을 고정 설치하여 구성하되, 상기 제1고정링(21)-제1회전링(11)-제2고정링(22)-제2회전링(12)-제3고정링(23)-회전블럭(13)순으로 상호 일정 간극(30)을 형성하도록 교차되게 맞물려 설치되어 이룬다.

이때,상기 회전수단(100)과 고정수단(200)의 각 회전링과 고정링이 교차되게 맞물려 형성되는 간극(30)은 0.2~1.5mm 범위내로 형성함에 따라 유체의 압축, 마찰 효율을 우수하게 제공할 수 있게 되는 것이다.

즉, 상기 0.2mm 미만으로 간극을 형성하는 경우에 유체의 배출을 곤란하게 하고, 1.5mm초과로 간극을 형성하는 경우에 압축, 마찰 효율이 현저하게 저하되는 문제점이 있어 0.2~1.5mm 범위가 가장 바람직하게 된다.

또한, 상기 회전수단(100)과 고정수단(200)의 회전링과 고정링의 설치 수효는 도면에 도시된 것과 달리 더 많은 수로 다단 교차되게 맞물리도록 설치할 수도 있으나 이와 같은 단순 구조의 변경 정도는 본 발명의 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명의 회전축(5) 일측단에 형성된 풀리(55)와 연결된 구동수단(미도시)을 작동시켜 상기 회전축(5)이 회전구동하도록 작동한다.

이와 같은 상태에서 상기 회전축(5) 선단의 회전수단(100)이 회전하면서 하우징(2)의 내부 작동공간부(3)로 중앙에서 외측으로 향하는 원심력을 발생하게 된다.

이와 같은 원심력 발생으로 유체탱크(미도시)에서 공급되는 유체가 공급관(8)을 통해 작동공간부(3) 내부로 흡입 공급되어 원심력에 의해 외측으로 분산 되게 된다.

이와 같이 외측으로 분산 공급되는 유체는 먼저 회전수단(100)의 원주상에 형성된 회전블럭(13)에 의한 충격 마찰을 받게 되고,

계속적으로 고정수단(200)의 제3고정링(23)에 형성된 관통공(25)을 통해 제3 고정링(23)과 제2회전링(12)사이의 간극(30)으로 이동한다.

이때 상기 제2회전링(12)은 회전축에 의해 회전구동하고 있기 때문에 제3고정링(23)의 관통공(25)을 통과한 유체는 제2회전링(12)의 관통공(15)을 통과하는 것이 아니라 상기 제3고정링(23)과 제2회전링(12) 사이의 간극(30)에서 제2회전링(12)에 의해 회전하면서 압축, 마찰에 의한 열을 발생하게 되는 것이다.

특히 상기 간극(30)은 0.2~1.5mm 범위내로 형성함에 따라 유체의 압축, 마찰 효율을 더욱 우수하게 제공하는 것이다.

이와 같은 상태에서 상기 제3고정링(23)과 제2회전링(12) 사이의 간극(30)에 있는 유체중 일부는 상기 회전하는 제2회전링(12)의 관통공(15)을 통해 제2회전링(12)과 제2고정링(22) 사이의 간극(30)으로 이동한다.

이때에는 상기 제2고정링(22)은 고정하고 있으나 제2회전링(12)이 회전하면서 간극(30)의 유체를 회전시켜 상기 유체가 제2고정링(22)의 관통공을 통과하는 것이 아니라 상기 제2회전링(12)과 제2고정링(22)사이의 간극(30)에서 제2회전링(12)에 의해 회전하면서 압축, 마찰에 의한 열을 발생하게 되는 것이다.

그리고 다시 상기 제2회전링(12)과 제2고정링(22)사이의 간극(30)에 있는 유체중 일부는 상기 제2고정링(22)의 관통공(25)을 통해 제2고정링(22)과 제1회전링(11) 사이의 간극(30)으로 이동한다.

이때에는 다시 상기 제1회전링(11)이 회전구동하고 있기 때문에 제2고정링(22)의 관통공(25)을 통과한 유체는 제1회전링(11)의 관통공(15)을 통과하는 것이 아니라 상기 제2고정링(22)과 제1회전링(11) 사이의 간극(30)에서 제1회전 링(11)에 의해 회전하면서 압축, 마찰에 의한 열을 발생하게 되는 것이다.

그리고 다시 상기 제2고정링(22)과 제1회전링(11) 사이의 간극(30)에 있는 유체중 일부는 상기 제1회전링(11)의 관통공(15)을 통해 제1회전링(11)과 제1고정링(21)사이의 간극(30)으로 이동한다.

이때에도 상기 제1고정링(21)은 고정하고 있으나 제1회전링(11)이 회전하면서 간극(30)의 유체를 회전시켜 상기 유체가 제1고정링(21)의 관통공을 통과하는 것이 아니라 상기 제1회전링(11)과 제1고정링(21)사이의 간극(30)에서 제1회전링(11)에 의해 회전하면서 압축, 마찰에 의한 열을 발생하게 되는 것이다.

그리고 다시 상기 제1회전링(11)과 제1고정링(21)사이의 간극(30)에 있는 유체중 일부는 상기 제1고정링(21)의 관통공(25)을 통해 배출된 후 하우징(2)의 배출관(9)을 통해 유체탱크로 공급된다.

이와 같이 유체탱크내의 유체가 본 발명의 장치에 순환공급되면서 회전 원심력에 의한 압축 마찰에 의한 열을 발생하면서 점차 가열하게 되는 것이다.

이와 같은 유체의 순환 공급에 의한 열 발생에 의해 상기 유체는 70~90℃ 범위로 가열하여 사용하게 되는 것이다.

특히 본 발명은 상기 유체를 원심력에 의해 방사상으로 분산 공급하면서 상기 회전수단(100)의 회전링과 고정수단(200)의 고정링이 상호 간극을 형성하면서 맞물리게 형성하여 상기 회전링과 고정링의 관통공(15)(25)을 통과하는 유체가 회전링과 고정링 사이의 간극(30)에 머무르면서 상호 회전 압축 및 마찰에 의해 효과적으로 열을 발생하게 되고,

이와 같은 과정을 반복하면서 제3고정링(23)-제2회전링(12)-제2고정링(22)-제1회전링(11)-제1고정링(21)의 관통공을 통해 순차 배출되면서 유체의 열 발생을 더욱 극대화하게 제공하는 것이다.

실제로 본 발명의 장치를 이용하여 물 20ℓ를 전기 약 1kw(싯가 120원 정도)로 가공시에 물 온도 3℃를 15분만에 90℃로 가열(외기온도 섭씨 5℃일때)할 수 있게 되기 때문에 매우 경제적이라 할 수 있는 것이다.

한편, 첨부도면 도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 보여주는 것으로서, 이는 전술한 바람직한 실시 예와 비교하여 볼때 상기 회전수단(100)과 고정수단(200)의 회전링, 고정링의 내외측면에는 각 원주방향을 따라 삼각 형태의 요철부(40)를 연속 형성하여서 유체와의 굴곡 마찰에 의한 압축 및 마찰을 더욱 극대화하도록 구성되어 이루어진다.

즉, 상기 회전수단(100)의 제1,2회전링(11)(12)과, 상기 고정수단(200)의 제1,2고정링(21)(22)의 내외측면 원주방향을 따라 삼각 형태의 요철부(40)를 연속 형성하는 것이다.

이러한 본 발명의 실시 예는 상기 유체가 제3고정링(23)-제2회전링(12)-제2고정링(22)-제1회전링(11)-제1고정링(21) 사이의 간극에서 상호 회전 압축 및 마찰을 행함과 함께 관통공을 통해 순차 배출되면서 유체의 열을 발생하게 되는데, 특히 상기 각 제1,2회전링(11)(12)과 제1,2고정링(21)(22)의 내외측면 원주방향을 따라 연속 형성된 삼각 형태의 요철부(40)에 의해 유체와의 지그재그 파장 형태로 안 내되어 부딪히며 회전 마찰면적 및 저항을 극대화하면서 회전 압축 및 마찰 효율을 더욱 높여 열 발생 효과를 극대화하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 고정수단의 고정링과 회전수단의 회전링이 상호 간극을 형성하도록 다수를 교차되게 맞물리도록 설치하여 상기 회전수단을 회전하면서 회전링과 고정링의 원주상에 형성된 관통공을 통해 유체를 회전 원심력을 분산하면서 회전링과 고정링 사이의 간극에서 유체에 부여되는 압축 및 회전 마찰을 극대화하여 열 발생 효율을 극대화함은 물론 종래에 비해 적은 시간과 적은 동력원으로 유체를 가열하므로서 경제성을 극대화하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (4)

1. 유체탱크 내의 유체를 순환 공급하면서 회전구동하는 회전축에 의한 원심력으로 압축과 마찰에 의해 열 발생하는 것에 있어서,

   하우징(2) 내부의 작동공간부(2) 중앙으로 설치되는 회전축(5)에 결합되는 회전수단(100)과 상기 하우징 외측에 결합되는 고정수단(200)이 원주방향으로 일정 간극을 형성하는 다수의 회전링과 고정링에 의해 교차되게 맞물려 설치되되, 상기 회전수단과 고정수단의 회전링과 고정링에는 다수의 관통공을 형성하여 중앙 유체공급관(8)을 통해 공급되는 유체가 회전축(5)의 원심력에 의해 원주방향으로 회전링과 고정링의 관통공을 통해 외측 배출관(9)으로 배출되면서 압축, 마찰로 열을 발생하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 회전력을 이용한 열 발생장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전수단(100)은 본체(10)의 외측에 형성된 제1회전링(11)의 내측으로 제2회전링(12)과 회전블럭(13)을 고정 설치하여 구성하고,

   상기 고정수단(200)은 본체(20)의 외측에 형성된 제1고정링(21)의 내측으로 제2고정링(22) 및 제3고정링(23)을 고정 설치하여 구성하되, 상기 제1고정링(21)-제1회전링(11)-제2고정링(22)-제2회전링(12)-제3고정링(23)-회전블럭(13)순으로 상호 일정 간극(30)을 형성하도록 교차되게 맞물려 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 회전력을 이용한 열 발생장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전수단(100)과 고정수단(200)의 각 회전링과 고정링이 교차되게 맞물려 형성되는 간극(30)은 0.2~1.5mm 범위내로 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회전력을 이용한 열 발생장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전수단(100)과 고정수단(200)의 회전링, 고정링의 내외측면에는 각 원주방향을 따라 삼각 형태의 요철부(40)를 연속 형성하여서 유체와의 굴곡 마찰에 의한 압축 및 마찰을 더욱 극대화하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 회전력을 이용한 열 발생장치.

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