KR101060926B1 - 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시켜 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치에 관한 것이다.

이를 위해, 일측방으로 점진 축소되는 임펠러실을 조성하고, 상기 임펠러실 일측에 압축공기저장실을 조성하여 외부 공기를 밀폐 흡입하는 임펠러하우징과; 상기 임펠러실 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부 공기를 다단 압축하여 압축공기저장실로 발열 이송시키는 다단압축유닛과; 상기 압축공기저장실에서 배출되는 공기 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 임펠러하우징 측면에 연통 설치한 돌연축소관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 효과도 있는 것이다.

압축공기, 화석연료, 대체에너지, 공기열, 임펠러, 디퓨저.

Description

압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치{Impeller type apparatus for heating by compressed air}

본 발명은 히팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시킴으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치에 관한 것이다.

일반적으로, 히터와 같이 열을 발생하는 가열장치의 열원은 대부분 석탄, 석유, 천연가스 같은 화석 연료를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 화석연료들은 광구나 유전지역이 극히 제한적일 뿐만 아니라 그 매장량 또한 한정되어 있어, 세계 각국에서는 자원의 고갈에 대비하고, 환경과 인체에 해를 입히지 않는 대체에너지 개발에 적극적으로 노력하고 있다.

통상, 대체에너지는 석탄과 같은 화석 연료를 대신할 수 있는 에너지로, 크게 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 등 재생에너지 분야와, 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등 신에너지 분야로 구분하고 있다.

이러한, 대체에너지들은 깨끗하고 고갈될 염려가 없을 뿐 아니라 무공해 재생이 가능하다는 매우 큰 장점이 있으나, 그 반면 에너지 밀도가 너무 낮아 많은 양의 에너지를 필요로 하는 곳에서는 실용성이 적고, 태양열이나 풍력은 기후에 영향을 받기 때문에 보조 발전 시설이 필요하며, 다른 재생에너지들도 효율성이나 경제성이 적다는 치명적인 단점을 갖고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시킴으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 일측방으로 점진 축소되는 임펠러실을 조성하고, 상기 임펠러실 일측에 압축공기저장실을 조성하여 외부 공기를 밀폐 흡입하는 임펠러하우징과; 상기 임펠러실 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부 공기를 다단 압축하여 압축공기저장실로 발열 이송시키는 다단압축유닛과; 상기 압축공기저장실에서 배출되는 공기 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 임펠러하우징 측면에 연통 설치한 돌연축소관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 다단압축유닛은, 임펠러하우징 단부 외측에 설치한 모터와; 상기 모터에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실과 임펠러실 내부에 관통 구비하는 샤프트와; 상기 임펠러실 선단에 장착되어 상기 샤프트 단부를 회전 가능하게 결합하는 지지바와; 상기 임펠러실 내부에 위치한 샤프트 외측에 등간격으로 서로 이격시켜 삽입 결합한 다단의 축류임펠러와; 상기 다단의 축류임펠러와 교번 위치에 각각 구비하되, 상기 임펠러실 내벽면에 고정 설치한 다단의 축류디퓨저를 포 함하여 구성된다.

그리고, 상기 다단압축유닛은, 임펠러하우징 단부 외측에 설치한 모터와; 상기 모터에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실과 임펠러실 내부에 관통 구비하는 샤프트와; 상기 임펠러실 선단에 장착되어 상기 샤프트 단부를 회전 가능하게 결합하는 지지바와; 상기 임펠러실 내부에 위치한 샤프트 외측에 삽입 결합하는 다단의 원심임펠러와; 상기 다단의 원심임펠러와 이격되게 상기 임펠러실 내벽면에 고정 설치한 다단의 원심디퓨저를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 다단압축유닛은, 임펠러하우징 단부 외측에 설치한 모터와; 상기 모터에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실과 임펠러실 내부에 관통 구비하는 샤프트와; 상기 임펠러실 선단에 장착되어 상기 샤프트 단부를 회전 가능하게 결합하는 지지바와; 상기 샤프트 선단 외측에 삽입 결합한 원심임펠러와; 기 원심임펠러와 이격되게 임펠러실 내벽면에 고정 설치한 원심디퓨저와; 상기 원심임펠러 일측에 위치한 샤프트 외측에 등간격으로 서로 이격시켜 삽입 결합한 다단의 축류임펠러와; 상기 다단의 축류임펠러와 교번 위치에 각각 구비하되, 상기 임펠러실 내벽면에 고정 설치한 다단의 축류디퓨저를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 축류임펠러의 블레이드는 설치 각도의 변화를 통해 흡입되는 공기량을 조절 가능하다.

그리고, 상기 원심임펠러의 블레이드는 직선형이나, 곡선형으로 형성한다.

또한, 상기 압축공기저장실 내부에 위치한 샤프트 외측에는 샤프트의 회전진동을 방지하기 위해 회전지지바를 삽입 결합하고, 상기 회전지지바 단부에는 압축 공기저장실 내벽면에 구름 이동될 수 있게 베어링을 장착한다.

또, 상기 모터에는 모터의 속도 조절이 가능한 가변속도조절기를 연결한다.

그리고, 상기 돌연축소관과 임펠러하우징에 연결된 흡입관 사이에는 돌연축소관을 통해 배출되는 발열 공기를 임펠러하우징에 순환 공급하면서 난방을 하거나 온수를 공급할 수 있도록 방열유닛을 더 설치한다.

여기서, 상기 방열유닛은, 돌연축소관과 흡입관 사이에 연통 연결한 순환배관과; 상기 순환배관 중간에 연통 설치하여 통과하는 공기의 열을 외부로 발산하는 다수의 모세관과; 상기 모세관 외부를 커버 가능하게 설치한 챔버와; 상기 챔버 일면에 연통 설치하여 챔버 내부에 가열된 유체를 배출하는 배출관을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 챔버 내부에 공기가 채워지는 경우 배출관으로 공기를 배기하는 팬을 더 설치한다.

또한, 상기 방열유닛이 설치되는 경우 흡입관에는 공기 흡입량을 자동 조절하는 흡기조절밸브를 더 설치한다.

그리고, 상기 임펠러하우징에 결합된 흡입관에는 내부로 흡입되는 공기를 정화시킬 수 있도록 필터를 더 설치한다.

여기서, 상기 흡입관에는 저압공기압축기를 더 설치한다.

또한, 상기 임펠러하우징 외측에는 진동흡수프레임을 통해 진동흡수대를 장착한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 효과도 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 8은 본 발명의 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치에 대한 것으로, 크게 임펠러하우징(10)과, 다단압축유닛과, 돌연축소관(30)으로 구성된다.

먼저, 임펠러하우징(10)은 외부 공기를 밀폐 상태로 흡입하는 역할을 하는 것으로, 내부 양측에 임펠러실(11)과 압축공기저장실(12)이 조성된 축소관 형태로 형성한다. 도 1, 도 4 및 도 7을 통해 설명하면, 상기 임펠러실(11)은 전방에서 후방을 향하여 점진 축소되는 나팔 형태로 형성하고, 상기 임펠러실(11) 후방 일측에는 상기 임펠러실(11)에서 압축된 공기를 유입시키는 압축공기저장실(12)을 조성한다.

그리고, 상기 임펠러하우징(10) 선단부에는 외부의 공기를 밀폐 상태로 흡입할 수 있게 밀폐커버(13)를 결합하고, 상기 밀폐커버(13) 선단 중앙에는 흡입관(14)을 연결하며, 상기 흡입관(14)에는 필터(15)를 연결하여 상기 임펠러하우징(10) 내부에 유입되는 외부 공기를 필터(15)를 통해 정화시켜 공급한다.

또한, 상기 밀폐커버(13)와 필터(15) 사이에 결합한 흡입관(14)에는 필터(15)를 통해 공급되는 공기량의 체적을 증가시키기 위해 저압공기압축기(16)를 더 설치할 수 있다. 또, 상기 임펠러하우징(10) 하단 양 외측에는 진동흡수프레임(17)을 설치하고, 상기 진동흡수프레임(17) 단부에 진동흡수대(18)를 설치하여, 임펠러의 회전을 통해 발생하는 진동을 흡수한다.

다단압축유닛은 상기 임펠러실(11) 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부로부터 유입되는 공기를 빠른 속도로 다단 압축하여 압축공기저장실(12)로 발열 이송시키는 역할을 한다. 이러한, 상기 다단압축유닛은 여러 실시예 형태로 구성되는데, 상기 다단압축유닛의 제1실시예는 다시 모터(20)와, 샤프트(21)와, 지지바(22)와, 축류임펠러(23)와, 축류디퓨저(24)로 구성된다.

도 1 내지 도 3을 통해 구체적으로 설명하면, 상기 임펠러하우징(10) 타단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 샤프트(21)를 회전 가능하게 축 결합하며, 상기 샤프트(21)는 임펠러하우징(10)을 관통하여 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 위치시킨다.

또한, 상기 압축공기저장실(12) 선단에는 상, 하를 가로지르는 지지바(22)를 결합하고, 상기 지지바(22) 중앙에는 상기 샤프트(21)의 단부가 끼워져 회전할 수 있도록 베어링(부호 생략)을 결합한다. 그리고, 상기 임펠러실(11) 내부에 위치한 샤프트(21) 외주면에는 상기 샤프트(21)와 함께 회전하는 다단의 축류임펠러(23)를 삽입 결합하게 되는데, 축류임펠러(23)와 이웃하는 다른 축류임펠러(23) 사이는 등간격으로 이격시켜 결합한다.

여기서, 어느 한 단의 축류임펠러(23)는 다수의 블레이드(23a)가 방사상 형태로 결합되어 구성되는 것으로, 블레이드(23a)와 블레이드(23a) 사이는 공기가 통과할 수 있도록 선풍기 날개 구조와 유사한 형태로 형성한다. 또한, 상기 블레이드(23a)의 길이는 점진 축소되는 임펠러실(11)의 구조에 맞춰 전방 축류임펠러(23)의 블레이드(23a)보다 후방 축류임펠러(23)의 블레이드(23a)를 더 짧은 길이의 것으로 구비하게 된다. 또, 상기 블레이드(23a)는 설치되는 각도를 변화시켜 장착함으로써, 임펠러실(11) 내부로 흡입되는 외부 공기의 양을 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 축류임펠러(23)들 사이에는 축류디퓨저(24)를 설치하여, 축류임펠러(23)와 축류디퓨저(24)를 교번 위치에 구비하고, 상기 다단의 축류디퓨저(24)는 임펠러실(11) 내벽면에 고정 설치한다. 즉, 축류임펠러(23)와 축류디퓨저(24)를 순차적으로 반복 구비함으로써, 임펠러실(11) 내부에서 외부 공기를 순간적으로 압축시켜 후방으로 배출시킬 수 있게 된다.

계속해서, 상기 다단압축유닛의 제2실시예는 다시 모터(20)와, 샤프트(21)와, 지지바(22)와, 원심임펠러(25)와, 원심디퓨저(26)로 구성된다.

도 4 내지 도 6을 통해 구체적으로 설명하면, 상기 임펠러하우징(10) 타단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 샤프트(21)를 회전 가능하게 축 결합하며, 상기 샤프트(21)는 임펠러하우징(10)을 관통하여 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 위치시킨다.

또한, 상기 압축공기저장실(12) 선단에는 상, 하를 가로지르는 지지바(22)를 결합하고, 상기 지지바(22) 중앙에는 상기 샤프트(21)의 단부가 끼워져 회전할 수 있도록 베어링을 결합한다. 그리고, 상기 임펠러실(11) 내부에 위치한 샤프트(21) 외주면에는 상기 샤프트(21)와 함께 회전할 수 있도록 다단의 원심임펠러(25)를 삽입 결합한다.

여기서, 어느 한 단의 원심임펠러(25)는 샤프트(21)에 원판(25a)이 결합되고, 상기 원판(25a) 일면에 다수의 블레이드(25b)가 방사상 형태로 결합되어 구성되는 것으로, 바람을 외측 방향으로 분사할 수 있게 형성한다. 또한, 상기 원심임펠러(25)의 크기는 점진 축소되는 임펠러실(11)의 구조에 맞춰 전방 원심임펠러(25)보다 후방 원심임펠러(25)를 더 작은 형태의 것으로 구비하게 된다. 또, 상기 원판(25a)에 장착되는 블레이드(25b)는 직선형 또는 곡선형의 형태로 형성한다. 즉, 샤프트(21)를 중심으로 블레이드(25b)를 방사상 결합하되, 상기 블레이드(25b)의 형태를 직선형이나 곡선형으로 형태로 형성할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 원심임펠러(25)와 이격된 상태로 상기 임펠러실(11) 내벽면에는 다수의 원심디퓨저(26)를 설치한다. 이러한, 상기 원심디퓨저(26)는 원심임펠러(25)를 통해 압축되는 공기를 안내할 수 있도록 원심임펠러(25)의 회전방향과 반대되는 방향으로 경사지게 구비한다. 즉, 원심임펠러(25) 외측에 원심디퓨저(26)를 구비함으로써, 임펠러실(11) 내부에서 외부 공기를 순간적으로 압축시켜 후방으로 배출시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상기 다단압축유닛의 제3실시예는 모터(20)와, 샤프트(21)와, 지지바(22)와, 원심임펠러(25)와, 원심디퓨저(26)와, 축류임펠러(23)와, 축류디퓨저(24)로 구성된다. 즉, 임펠러실(11) 내부에 한 단의 원심임펠러(25)와 원심디퓨 저(26) 및 다단의 축류임펠러(23)와 축류디퓨저(24)가 복합 구성되는 것이다.

도 7을 통해 구체적으로 설명하면, 상기 임펠러하우징(10) 타단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 샤프트(21)를 회전 가능하게 축 결합하며, 상기 샤프트(21)는 임펠러하우징(10)을 관통하여 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 위치시킨다.

또한, 상기 압축공기저장실(12) 선단에는 상, 하를 가로지르는 지지바(22)를 결합하고, 상기 지지바(22) 중앙에는 상기 샤프트(21)의 단부가 끼워져 회전할 수 있도록 베어링을 결합한다. 그리고, 상기 임펠러실(11) 내부에 위치한 샤프트(21) 선단 외주면에는 상기 샤프트(21)와 함께 회전할 수 있도록 다단의 원심임펠러(25)를 삽입 결합한다. 또한, 상기 원심임펠러(25)와 이격된 상태로 상기 임펠러실(11) 내벽면에는 다수의 원심디퓨저(26)를 설치한다.

여기서, 상기 원심임펠러(25)와 원심디퓨저(26)는 제2실시예를 통해 설명한 원심임펠러(25) 및 원심디퓨저(26)와 동일한 것으로, 상세한 구성 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 원심임펠러(25) 일측에 위치한 샤프트(21) 외주면에는 상기 샤프트(21)와 함께 회전하는 다단의 축류임펠러(23)를 삽입 결합하게 되는데, 축류임펠러(23)와 이웃하는 다른 축류임펠러(23) 사이는 등간격으로 이격시켜 결합한다.

또한, 상기 축류임펠러(23)들 사이에는 축류디퓨저(24)를 설치하여, 축류임펠러(23)와 축류디퓨저(24)를 교번 위치에 구비하고, 상기 다단의 축류디퓨저(24)는 임펠러실(11) 내벽면에 고정 설치한다. 여기서, 상기 축류임펠러(23)와 축류디 퓨저(24)는 제1실시예를 통해 설명한 축류임펠러(23) 및 축류디퓨저(24)와 동일한 것으로, 상세한 구성 설명은 생략하기로 한다.

아울러, 전술한 바와 같은 다단압축유닛의 제1실시예 내지 제3실시예에서의 모터(20) 모두에는 모터(20)의 속도 조절이 가능하도록 가변속도조절기(20a)를 연결하고, 상기 샤프트(21)가 관통되는 임펠러하우징(10)에는 베어링(부호 생략)을 결합함으로써, 샤프트(21)의 회전을 원활하게 구성한다.

또한, 상기 제1실시예 내지 제3실시예 모두에서는, 압축공기저장실(12)에 위치한 상기 샤프트(21) 외주면에 상기 샤프트(21)와 함께 회전하는 회전지지바(27)를 삽입 결합하고, 상기 회전지지바(27) 단부에는 압축공기저장실(12) 내벽면에 접촉되어 구름 이동될 수 있도록 베어링(27a)을 장착함으로써, 샤프트(21)의 회전시 발생하는 회전진동을 억제하게 된다.

도 1 및 도 4, 도 7과 같이, 돌연축소관(30)은 압축공기저장실(12)에서 배출되는 공기를 배출함과 아울러, 배출되는 공기 속도를 높여 압축 공기의 온도를 상승시키는 역할을 하는 것으로, 압축공기저장실(12)과 연통될 수 있도록 임펠러하우징(10) 일측면에 설치한다.

이러한, 상기 돌연축소관(30)은 공기가 배출되는 방향을 향하여 점진 축소되는 형태로 형성하고, 상기 돌연축소관(30) 단부에는 난방 또는 가열하고자 하는 배관 따위에 연결할 수 있다.

또한, 상기 돌연축소관(30)에는 상기한 배관 이 외에 다른 실시예로써 방열유닛을 더 설치할 수 있다. 이러한, 상기 방열유닛은 돌연축소관(30)을 통해 배출 되는 발열 공기를 임펠러하우징(10)에 순환 공급하면서 난방을 하거나 온수를 공급하는 역할을 하는 것으로, 돌연축소관(30)과 임펠러하우징(10)에 연결된 흡입관(14) 사이에 설치한다.

도 8을 통해 구체적으로 설명하면, 돌연축소관(30) 단부와 흡입관(14) 일부에 순환배관(31)을 연통되게 설치하고, 상기 순환배관(31) 중간 일부에는 다수의 모세관(32)을 연통 설치한다. 여기서, 상기 모세관(32)은 발열성능이 좋은 재질을 제조하여 모세관(32)을 통과하는 발열 공기의 열을 외부로 발산시킬 수 있게 구성한다.

그리고, 상기 모세관(32) 외부에는 모세관(32)을 커버할 수 있도록 챔버(33)를 설치하고, 상기 챔버(33) 일면에는 배출관(34)을 설치하여 챔버(33) 내부의 유체를 배출하며, 상기 배출관(34) 단부에는 난방 또는 가열하고자 하는 배관 따위에 연결할 수 있다. 여기서, 상기 챔버(33) 내부에 공기가 채워지는 경우 배출관(34)을 통해 공기를 더욱 신속하게 강제 배기할 수 있도록 챔버(33) 내부에 팬(36)을 더 설치한다.

또한, 상기와 같은 방열유닛이 설치되는 경우에는 흡입관(14)에 흡기조절밸브(35)를 더 설치하여 흡입 공기의 양에 따라 필터(15)에서 유입되는 공기를 자동으로 늘리거나 줄일 수 있게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 히팅장치를 통해 실내를 난방하거나 물을 가열하는 히팅수단으로 사용하기 위해서는, 먼저 히팅이 필요한 위치에 본 발명의 히팅장치를 설치하고, 모터(20)를 구동시킨다.

모터(20)의 구동을 통해 샤프트(21)가 회전하게 되면, 상기 샤프트(21)와 연결된 축류임펠러(23) 및/또는 원심임펠러(25)가 회전하게 되고, 외부의 공기는 필터(15)를 거쳐 정화되면서 임펠러실(11) 내부로 밀폐 흡입된다.

이처럼, 임펠러하우징(10) 내부에 흡입되는 공기는 임펠러실(11) 내부에 다단 구비된 임펠러를 통해 다단 압축되면서 발열이 이루어지게 된다. 즉, 고속 회전하는 샤프트(21)를 통해 최선단에 위치한 축류임펠러(23) 및/또는 원심임펠러(25)가 고속 회전하게 되면, 점진 축소되는 임펠러실(11) 내부 구조와 임펠러 회전 작동으로 인해 공기의 체적이 순간적으로 압축되면서 압축 공기의 온도를 상승시키며 후방으로 분출시킨다.

이와 같은 과정을 통해, 압축 발열된 공기가 다음 단에 구비된 축류임펠러(23) 및/또는 원심임펠러(25)를 통해 연속적으로 다단 압축되면서, 압축 공기의 온도를 가일층 상승시킬 수 있는 것이다.

이 후, 압축 발열된 공기는 임펠러실(11) 일측에 조성된 압축공기저장실(12) 내부로 유입되고, 압축공기저장실(12)에 유입된 공기는 다시 돌연축소관(30)을 통해 배출되면서 추가적으로 공기의 열이 상승하게 된다. 즉, 돌연축소관(30)은 점진 축소되는 형태로 형성되므로, '베르누이의 법칙'에 의해 축소되는 부분에서 공기의 속도가 빨라지게 되고, 이 가속을 통해 공기열을 추가적으로 상승시킬 수 있는 것이다.

한편, 돌연축소관(30)을 통해 배출된 공기를 난방 또는 가열 등의 목적으로 직접적으로 사용하지 않고, 발열된 공기를 이용하여 공기 또는 물을 가열하여 난방 또는 온수로 사용할 수도 있다.

즉, 도 8과 같이 돌연축소관(30)을 통해 배출된 발열 공기는 순환배관(31)에 유입되고, 순환배관(31)에 유입된 공기는 다시 다수의 모세관(32)으로 유입되면서 통과된다. 이때, 상기 모세관(32)의 단면적은 순환배관(31)의 단면적보다 작으므로, 순환배관(31)에서 모세관(32)으로 공기가 유입되면서 공기의 흐름이 순간적으로 빨라지게 되고, 이로 인해 공기의 온도가 또 한번 상승하게 된다.

그리고, 상기 모세관(32)은 발열 성능이 좋은 재질로 제조됨으로써, 모세관(32)을 통과하는 공기의 열이 외부로 발산되면서 챔버(33) 내부의 유체를 가열시키게 된다. 따라서, 챔버(33) 내부에 물이 채워진 경우에는 배출관(34)을 통해 온수를 공급할 수 있고, 챔버(33) 내부에 공기가 채워진 경우에는 배출관(34)을 통해 난방공기를 공급할 수 있는 것이다.

이와 같은 작용과 함께 모세관(32)을 통과한 발열 공기는 다시 순환배관(31)에 유입되고, 순환배관(31)에 유입된 공기는 흡입관(14)에 유입되면서, 순환배관(31)을 통과한 발열 공기를 임펠러하우징(10) 내부에 다시 공급할 수 있게 된다. 즉, 임펠러하우징(10) 내부의 다단압축유닛과 돌연축소관(30) 및 모세관(32)을 각각 통과하면서 발열된 공기를 다시 임펠러하우징(10) 내부에 유입시켜 계속해서 순환 발열시키므로, 공기의 발열효율을 배가시킬 수 있고, 이를 통해 공기열을 가일층 상승시킬 수 있게 된다.

이때, 임펠러하우징(10) 내부에 순환공급되는 공기량이 부족한 경우에는 흡입관(14)에 설치된 흡기조절밸브(35)가 자동 개방되어 필터(15)를 통해 정화된 외기가 함께 임펠러하우징(10) 내부로 흡입될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치는 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있으며, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 임펠러형 히팅장치의 다단압축유닛 제1실시예 구조를 나타낸 정단면도,

도 2는 도 1에 도시된 축류임펠러의 정면도 및 측면도,

도 3은 도 1에 도시된 축류디퓨저의 정단면도 및 측면도,

도 4는 본 발명에 의한 임펠러형 히팅장치의 다단압축유닛 제2실시예 구조를 나타낸 정단면도,

도 5는 도 4에 도시한 원심임펠러의 직선형 블레이드 실시예를 나타낸 측면도,

도 6은 도 4에 도시한 원심임펠러의 곡선형 블레이드 실시예를 나타낸 측면도,

도 7은 본 발명에 의한 임펠러형 히팅장치의 다단압축유닛 제3실시예 구조를 나타낸 정단면도,

도 8은 본 발명에 의한 돌연축소관과 흡입관 사이에 방열유닛을 설치한 상태의 정단면도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 임펠러하우징 11 : 임펠러실

12 : 압축공기저장실 13 : 밀폐커버

14 : 흡입관 15 : 필터

16 : 저압공기압축기 17 : 진동흡수프레임

18 : 진동흡수대 20 : 모터

20a : 가변속도조절기 21 : 샤프트

22 : 지지바 23 : 축류임펠러

23a : 블레이드 24 : 축류디퓨저

25 : 원심임펠러 25a : 원판

25b : 블레이드 26 : 원심디퓨저

27 : 회전지지바 27a : 베어링

30 : 돌연축소관 31 : 순환배관

32 : 모세관 33 : 챔버

34 : 배출관 35 : 흡기조절밸브

36 : 팬

Claims (16)

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2. 일측방으로 점진 축소되는 임펠러실(11)을 조성하고, 상기 임펠러실(11) 일측에 압축공기저장실(12)을 조성하여 외부 공기를 밀폐 흡입하는 임펠러하우징(10)과;

   상기 임펠러실(11) 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부 공기를 급격하게 다단 압축하여 압축공기저장실(12)로 발열 이송시킬 수 있도록 임펠러하우징(10) 단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 샤프트(21)를 관통 구비하며, 상기 임펠러실(11) 선단에 지지바(22)가 장착되어 상기 샤프트(21) 단부를 회전 가능하게 결합하고, 상기 임펠러실(11) 내부에 위치한 샤프트(21) 외측에 등간격으로 서로 이격시켜 다단의 축류임펠러(23)을 삽입 결합하되, 상기 축류임펠러(23)의 블레이드(23a)는 설치 각도의 변화를 통해 흡입되는 공기량을 조절 가능하고, 상기 다단의 축류임펠러(23)와 교번 위치에 다단의 축류디퓨저(24)를 각각 구비하되, 상기 임펠러실(11) 내벽면에 상기 축류디퓨저(24)를 고정 설치하여 구성한 다단압축유닛과;

   상기 압축공기저장실(12)에서 배출되는 공기 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 임펠러하우징(10) 측면에 연통 설치한 돌연축소관(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치.
3. 일측방으로 점진 축소되는 임펠러실(11)을 조성하고, 상기 임펠러실(11) 일측에 압축공기저장실(12)을 조성하여 외부 공기를 밀폐 흡입하는 임펠러하우징(10)과;

   상기 임펠러실(11) 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부 공기를 급격하게 다단 압축하여 압축공기저장실(12)로 발열 이송시킬 수 있도록 임펠러하우징(10) 단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 샤프트(21)를 관통 구비하며, 상기 임펠러실(11) 선단에 지지바(22)가 장착되어 상기 샤프트(21) 단부를 회전 가능하게 결합하고, 상기 임펠러실(11) 내부에 위치한 샤프트(21) 외측에 다단의 원심임펠러(25)를 삽입 결합하되, 상기 원심임펠러(25)의 블레이드(25b)는 직선형이나 곡선형 중 어느 하나의 형태로 형성하며, 상기 다단의 원심임펠러(25)와 이격되게 상기 임펠러실(11) 내벽면에 다단의 원심디퓨저(26)를 고정 설치하여 구성한 다단압축유닛과;

   상기 압축공기저장실(12)에서 배출되는 공기 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 임펠러하우징(10) 측면에 연통 설치한 돌연축소관(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치.
4. 일측방으로 점진 축소되는 임펠러실(11)을 조성하고, 상기 임펠러실(11) 일측에 압축공기저장실(12)을 조성하여 외부 공기를 밀폐 흡입하는 임펠러하우징(10)과;

   상기 임펠러실(11) 내부에 설치된 다단의 임펠러 회전을 통해 외부 공기를 급격하게 다단 압축하여 압축공기저장실(12)로 발열 이송시킬 수 있도록 임펠러하우징(10) 단부 외측에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에 회전 가능하게 축 결합되어 압축공기저장실(12)과 임펠러실(11) 내부에 샤프트(21)를 관통 구비하며, 상기 임펠러실(11) 선단에 지지바(22)가 장착되어 상기 샤프트(21) 단부를 회전 가능하게 결합하고, 상기 샤프트(21) 선단 외측에 원심임펠러(25)를 삽입 결합하되, 상기 원심임펠러(25)의 블레이드(25b)는 직선형이나 곡선형 중 어느 하나의 형태로 형성하며, 상기 원심임펠러(25)와 이격되게 임펠러실(11) 내벽면에 원심디퓨저(26)를 고정 설치하고, 상기 원심임펠러(25) 일측에 위치한 샤프트(21) 외측에 등간격으로 서로 이격시켜 다단의 축류임펠러(23)를 삽입 결합하되, 상기 축류임펠러(23)의 블레이드(23a)는 설치 각도의 변화를 통해 흡입되는 공기량을 조절 가능하고, 상기 다단의 축류임펠러(23)와 교번 위치에 다단의 축류디퓨저(24)를 각각 구비하되, 상기 임펠러실(11) 내벽면에 상기 축류디퓨저(24)를 고정 설치하여 구성한 다단압축유닛과;

   상기 압축공기저장실(12)에서 배출되는 공기 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 임펠러하우징(10) 측면에 연통 설치한 돌연축소관(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 임펠러형 히팅장치.
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