KR101066275B1 - 초고속 고효율 증기 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초고속 고효율 증기 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지속적으로 높은 온도 및 압력의 증기를 초고속으로 공급할 수 있고, 배출되는 증기의 속도 및 양을 간단하게 조절할 수 있어 다양한 목적에 사용할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치는 하우징; 하우징의 내부에 설치되는 가열수단; 하우징의 하면과 접하고, 상기 가열수단이 삽입되도록 중앙이 관통형성되는 받침판; 물 저장조 및 상기 받침판 상면에 설치되고 물을 고압으로 분사시키는 워터펌프를 포함하는 물 공급부; 물 공급부와 연결되고 상기 하우징의 내측면과 인접하도록 설치되는 원통형상의 예비가열관 및 상기 예비가열관과 연결되고 상기 하우징의 상부에 설치되는 나선 형상의 가열관을 포함하는 가열부; 가열관과 연결되고 증기관의 내측에 설치되는 적어도 하나의 원통형상의 관으로 이루어지고, 유입되는 물을 공기와 혼합시키는 혼합부; 혼합부와 연결되어 공기를 분사하는 공기 분사부; 및 예비가열관과 혼합부 사이에 설치되는 원통형상의 증기관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초고속 고효율 증기 발생 장치{APPARATUS OF GENERATING STEAM WITH HIGH-SPEED AND HIGH-EFFICIENCY}
본 발명은 초고속 고효율 증기 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지속적으로 높은 온도 및 압력의 증기를 공급할 수 있고, 배출되는 증기의 속도 및 양을 간단하게 조절할 수 있어 다양한 목적에 사용할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치에 관한 것이다.
종래의 증기 발생 장치는 하우징, 급수용 물 저장조 및 히터를 포함하여 구성된다. 여기서, 하우징은 초고속 고효율 증기 발생 장치의 외관을 이루면서 증기 발생에 필요한 물이 저장되는 공간을 형성한다. 하우징 내에서 증발된 증기를 배출하는 단순한 구조로 이루어져 있다.
그리고 증기를 발생시키기 위해서는 물이 저장된 저장조에 직접 열을 가하고, 저장조에 연결되어 있는 증기 배출구를 개방하여 증기를 공급하는 것이다. 이러한 방식은 적은 열원으로 다량의 증기를 발생시키기 어렵고 많은 에너지를 필요로 하는 문제가 있다.
이렇듯 물을 가열하여 발생된 증기의 압력에 의하여 배출되는 구조를 가지기 때문에 증기 발생에 걸리는 시간이 오래 걸리게 된다.
그리고, 지속적으로 많은 양의 증기를 공급하기 위해서는 많은 양의 에너지가 소비된다는 문제가 있다.
고속의 증기가 필요로 하는 증기 발생 장치의 경우에 있어서, 먼저 증기를 많이 발생시킨 후, 증기 배출구에 압축공기를 주입하는 방식을 취하게 된다. 따라서 압축공기의 분사에 의해 증기의 속도는 빨라질 수 있으나, 증기의 온도가 낮아지게 된다는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 물을 예비적으로 가열하고, 회전시키면서 이동시켜 증기 발생에 필요한 에너지를 최소로 할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 증기 발생이 완료되기 전 가열된 물에 공기를 분사함으로써, 증기 발생을 보다 용이하게 할 수 있으며, 배출되는 증기의 양을 충분히 확보할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 고속으로 분사되는 공기를 미리 가열하는 방식을 취하여 배출되는 증기의 온도가 낮아지지 않고 지속적으로 높은 온도 및 압력의 증기를 공급할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 하우징 내의 외측에서부터 내측 방향으로 온도가 집중될 수 있는 구조로 구성되어 열 손실이 적고, 증기 발생 시간을 단축시키는 초고속 고효율 증기 발생 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 물의 공급량과 공기 분사량을 쉽게 제어할 수 있고, 다양한 목적에 사용할 수 있는 초고속 고효율 증기 발생 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치는 하우징; 하우징의 내부에 설치되는 가열수단; 하우징의 하면과 접하고, 상기 가열수단이 삽입되도록 중앙이 관통형성되는 받침판; 물 저장조 및 상기 받침판 상면에 설치되고 물을 고압으로 분사시키는 워터펌프를 포함하는 물 공급부; 물 공급부와 연결되고 상기 하우징의 내측면과 인접하도록 설치되는 원통형상의 예비가열관 및 상기 예비가열관과 연결되고 상기 하우징의 상부에 설치되는 나선 형상의 가열관을 포함하는 가열부; 가열관과 연결되고 증기관의 내측에 설치되는 적어도 하나의 원통형상의 관으로 이루어지고, 유입되는 물을 공기와 혼합시키는 혼합부; 혼합부와 연결되어 공기를 분사하는 공기 분사부; 및 예비가열관과 혼합부 사이에 설치되는 원통형상의 증기관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 물 공급부는 워터펌프에서 분사되는 물의 압력을 조절하는 분사압력조절기를 더 포함하고; 물 저장조는 물의 수위가 자동으로 일정하게 조절되도록 부레를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 물 공급부에서 공급된 물은 상기 예비가열관의 하부로 유입되고, 나선형으로 감기면서 상부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 하우징의 상부에는 평판형상의 반사판이 설치되고, 상기 가열관은 상기 반사판 위에 설치되되, 반사판의 상부에는 하우징 캡이 씌우져 이중으로 열을 반사하는 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 가열관은 원통 형상으로 이루어져 있고, 원통 형상의 가열관이 나선형으로 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 가열관은 외측에서 내측 방향의 나선형으로 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 혼합부의 원통형상의 관의 일단은 물 유입구 및 공기 유입구가 형성된 T자 형상의 관으로 이루어지고, 타단은 원통형상의 관 상부와 연결되고, 물 유입구에서는 물이 횡방향으로 유입되고, 공기 유입구에서는 공기가 종방향으로 유입되어 서로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 혼합부는 2개의 원통형상 관이 연결되는 구조로 이루어지고, 가열부에서 공급되는 물은 첫번째 관의 상부에 위치한 T자 형상의 관에서 유입되어 공기와 혼합되어 하부로 이동하고, 두번째 관의 하부에서 상부로 이동하여 L자 형상의 관을 통해 유출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 공기 분사부는 받침판 상면에 설치되는 공기펌프 및 공기가열관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 증기관은 혼합부에서 고압으로 유입된 물이 고온의 공기와 혼합된 상태에서 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 반복적으로 이동되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 증기관은 3개의 관을 적층하여 나선형으로 감아 원통 형상을 이루되, 상기 3개 관의 최상단은 유입구가 되고 나머지 2개의 상단은 서로 연결되며, 상기 3개 관의 최하단은 유출구가 되고 나머지 2개의 하단은 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 예비가열관의 내측에 설치되는 열반사부재 및 상기 열반사부재의 내측에 설치되는 이격부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 증기관으로부터 유입된 물은 분사된 공기에 의한 원심력에 의해 증기관 내벽에 얇은 막을 형성하고, 증기관을 이동하면서 가열되어 1차적으로 증기를 발생시키고, 상기 얇은 막을 형성하지 못한 물은 상기 발생된 증기의 열에 의한 핵비등이 일어나 연쇄적으로 증기를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 예비가열관의 내측에 설치되는 열반사부재 및 상기 열반사부재의 내측에 설치되는 이격부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에 의하면 지속적으로 높은 온도 및 압력의 증기를 초고속으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에 의하면 증기 발생에 필요한 에너지를 최소로 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에 의하면 예비가열이 거의 필요없이 증기를 단시간에 초고속으로 발생시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에 의하면 증기 발생을 보다 용이하게 할 수 있으며, 배출되는 증기의 양을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에 의하면 물과 공기 분사량을 제어함으로써, 배출되는 증기의 속도 및 양을 간단하게 조절할 수 있어 다양한 목적에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 증기 발생장치의 작동 원리를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 일실시예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하우징을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 받침판을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가열수단이 받침판에 설치된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 물 공급부를 도시하는 개념도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 예비가열관을 도시하는 사시도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 예비가열관이 하우징에 설치된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가열관을 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 혼합부를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 공기 분사부를 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명에 따른 증기관을 도시하는 사시도이다.
도 12a는 본 발명에 따른 열반사부재를 도시하는 사시도이고, 도 12b는 본 발명에 따른 이격부재를 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 설명에서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 도면번호를 부여하고, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 증기 발생장치의 작동 원리를 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 일실시예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치에서 물의 흐름은 크게 물 공급부(40) → 예비가열관(51) → 가열관(53) → 혼합부(60) → 증기관(80)을 순차적으로 거치게 되고, 최종적으로 증기관에서 증기가 배출된다.
그리고 본 발명에 따른 가열수단(20)은 하우징(10) 내부에 설치되어 예비가열관(51), 가열관(53), 혼합부(60), 증기관(80) 및 공기분사부(70)의 일부분을 가열하게 된다. 한편, 공기분사부(70)는 혼합부(60)와 연결되어 증기관으로 이동하는 물의 속도를 높이고, 핵비등을 유도하게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치는 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 설치되는 가열수단(20); 상기 하우징(10)의 하면과 접하고, 상기 가열수단(20)이 삽입되도록 중앙이 관통형성되는 받침판(30); 물 저장조(41) 및 상기 받침판(30) 상면에 설치되고 물을 고압으로 분사시키는 워터펌프(43)를 포함하는 물 공급부(40); 상기 물 공급부(40)와 연결되고 상기 하우징(10)의 내측면과 인접하도록 설치되는 원통형상의 예비가열관(51) 및 상기 예비가열관(51)과 연결되고 상기 하우징(10)의 상부에 설치되는 나선 형상의 가열관(53)을 포함하는 가열부(50); 상기 가열관(53)과 연결되고 상기 예비가열관(51)의 내측에 설치되는 적어도 하나의 원통형상의 관으로 이루어지고, 유입되는 물을 공기와 혼합시키는 혼합부(60); 상기 혼합부(60)와 연결되어 공기를 분사하는 공기 분사부(70); 및 상기 예비가열관(51)과 혼합부(60) 사이에 설치되는 원통형상의 증기관(80);을 포함하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 하우징을 도시하는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 받침판을 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 가열수단이 받침판에 설치된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하우징(10)은 내부가 빈 원통형상의 하우징 몸체(11)와, 하우징 몸체(11)의 상부를 덮을 수 있는 하우징 캡(12)으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 하우징 몸체 및 하우징 캡은 단열 효과가 있는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 하우징 캡(12)은 평판 형상 또는 위로 볼록한 돔(dome) 형상 등 다양하게 구성될 수 있고, 하우징 상부에 설치된 반사판과 함께 이중으로 열을 하우징 내부로 반사하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 하우징 몸체(11)에는 결합구(110a)와 결합공(110b)이 형성되고, 받침판(30)에는 받침판 결합공(300)이 형성되어 서로 결합할 수 있다. 그리고 받침판(30)에는 초고속 고효율 증기 발생 장치가 지면 또는 바닥과 이격되도록 결합부재(302a)에 의해 받침대(31)가 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 받침판(30)은 하우징(10)의 하면과 접하고, 가열수단(20)이 삽입되도록 중앙이 관통형성되는 것이다. 받침판(30)에는 열감지장치 끼움홈(301)이 형성되고, 열감지장치(23)는 하우징이 과열되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 받침판 상면의 중앙부를 제외한 부분에는 워터펌프, 에어펌프 등이 설치될 수 있어, 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 가열수단(20)은 복수 개로 구성되고, 가열수단(20)에는 열원으로부터 동력을 공급하는 열공급관(21)이 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 열원은 전기, 가스, 석유 등을 사용할 수 있어 다양한 목적으로 전환될 수 있다. 그리고 열원이 전기인 경우에 열공급관(21)은 열선일 수 있다.
그리고 가열수단(20)에서 발생되는 열의 손실을 막기 위해 열 반사판(25)이 설치될 수 있다. 열 반사판의 재질은 특별히 제한될 필요는 없으며, 내열성이 강하고 단열효과가 있는 재질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 스텐인레스 스틸 등의 금속이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 가열수단(20)은 상기 열 반사판(25)에 의해 고정될 수 있으며, 열 반사판(25)은 나사 등의 결합부재(302b)에 의해 받침판(30)과 고정될 수 있다. 가열수단(20)은 하우징 내부가 과열되는 것을 방지할 수 있도록 열감지장치(23)를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 물 공급부를 도시하는 개념도로서, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 물 공급부(40)는 물 저장조(41) 및 받침판(30) 상면에 설치되고 물을 고압으로 분사시키는 워터펌프(43)를 포함할 수 있다.
물 저장조(41)는 수도관으로부터 물을 공급 받아 물을 저장하는 역할을 한다. 그리고 물의 수위가 자동으로 일정하게 조절되도록 부레(410)를 더 포함할 수 있다. 물 저장조(41)의 수위가 일정수준 이상으로 높아지게 되면 부레(410)가 올라가게 되고, 부레(410)와 연결된 자동차단 밸브장치(411)에 의해 물의 공급이 차단되도록 구성할 수 있다. 또한 자동차단 밸브장치(411)는 수위조절센서의 역할도 수행할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 물 공급부(40)는 워터펌프(43)에서 분사되는 물의 압력을 조절하는 분사압력조절기(45)를 더 포함할 수 있다. 그리고 워터펌프(43)에는 워터펌프 제어판(430)이 장착되어 물 공급량 또는 물 공급 압력 등을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 7a는 본 발명에 따른 예비가열관을 도시하는 사시도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 예비가열관이 하우징에 설치된 모습을 도시하는 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 가열관을 도시하는 사시도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가열부(50)는 물 공급부와 연결되고 상기 하우징의 내측면과 인접하도록 설치되는 원통형상의 예비가열관(51) 및 상기 예비가열관(51)과 연결되고 상기 하우징의 상부에 설치되는 나선 형상의 가열관(53)을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 예비가열관(51)의 직경은 3~5mm의 미세관으로 이루어지는 것이 바람직하나, 열원의 세기에 따라 얼마든지 크게 해도 무방하다.
그리고 본 발명에 따른 예비가열관(51)의 하부에 형성된 예비가열관 유입구(510a)에서 유입된 물이 상부에 형성된 예비가열관 유출구(510b) 쪽으로 이동하게 된다.
즉 물 공급부(40)에서 고압으로 분사되는 물의 속도에 의해 미세관으로 된 예비가열관(51)을 나선형으로 회전하면서 위로 이동하게 되고, 이동하는 동안 가열수단에서 발생한 열을 흡수하게 된다. 예비가열관(51)을 통과한 물의 온도는 대략 50~60℃가 될 수 있다.
본 발명에 따른 가열관(53)은 가열관 유입구(530a)를 통해 예비가열관(51)의 예비가열관 유출구(510b)와 연결되고, 상기 하우징의 상부에 설치되는 나선 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 가열관(53)은 하우징의 상부에 설치된 평판형상의 반사판(13) 위에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 반사판(13)은 그 하부에 설치된 가열수단(20)의 열을 반사하고, 가열관(53)을 고정시키는 역할을 한다.
한편 본 발명에 따른 가열관(53)은 원통 형상으로 이루어져 있고, 원통 형상의 가열관이 나선형으로 감기는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 원통 형상으로 감겨있기 때문에 물의 흐름은 맥동치며 이동하게 되고, 물이 가열관(53)의 내부표면과 접촉하는 분포가 고르게 된다.
그리고 동일한 길이의 가열관(53)에 비해 머무름 시간이 증가하게 되어 보다 효율적인 물의 가열이 이루어지고, 가열관 유출구(530b)를 통해 고온의 물이 배출된다.
한편, 가열관(53)은 외측에서 내측 방향의 나선형으로 감기도록 이루어질 수 있고, 반사판(13)의 중앙에 구멍을 형성하여 그 구멍을 통해 가열관 유출구(530b)가 반사판의 하부로 빠져나오도록 구성할 수 있다.
그리고 가열관은 내측에서 외측 방향의 나선형으로 감기도록 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 혼합부를 도시하는 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 공기 분사부를 도시하는 개략도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합부(60)는 L자 형상의 관(62)를 통해 가열관과 연결되고 증기관의 내측에 설치되는 적어도 하나의 원통형상의 관으로 이루어지고, 유입되는 물을 고속/고압으로 유입되는 공기와 혼합시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 혼합부(60)의 원통형상의 관의 일단은 물 유입구(610a) 및 공기 유입구(610b)가 형성된 T자 형상의 관(61)으로 이루어지고, 타단은 L자 형상의 관(62)으로 이루어지되, 물 유입구(610a)에서는 물이 횡방향으로 유입되고, 공기 유입구(610b)에서는 공기가 종방향으로 유입될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 혼합부(60)는 2개의 원통형상 관이 연결되는 구조로 이루어지고, 가열부(50)에서 공급되는 물은 첫번째 관의 상부에 위치한 T자 형상의 관(61)에서 유입되어 하부로 이동하고, 두번째 관의 하부에서 상부로 이동하여 L자 형상의 관(62)을 통해 유출되도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 공기 분사부(70)는 받침판 상면에 설치되는 공기펌프(71) 및 하우징 내부에 설치되는 공기가열관(73)을 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 공기 분사부(70)는 공기가열관(73)을 통해 T자 형상의 관의 타단(610b)과 연결되어, 에어 펌프(71)에서 발생된 고압의 공기가 혼합부에서 유출되는 물과 혼합된다.
즉 공기가열관(73)은 하우징의 내부에 설치되고, 하부에서 상부로 올라가도록 구성될 수 있다. 그리고 도 12b의 이격부재(93)에 형성된 끼움홈(931)에 공기가열관(73)이 끼움결합할 수 있다.
그리고 공기가 상부로 올라가면서 가열수단에 의해 발생되는 열로 인해 어느 정도 가열된 상태에서 물과 혼합된다. 그리고 가열된 상태의 공기는 더 큰 압력을 가지게 되고, 혼합부에서 유출되는 물과 혼합되어 물이 빠르게 이동할 수 있도록 해준다. 또한 공기의 압력에 의해 물은 증기관의 내벽에 피막처리되고 일부의 물은 증기관 내부 공간에 떠서 이동하게 된다.
도 11은 본 발명에 따른 증기관을 도시하는 사시도이다. 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 증기관(80)은 예비가열관과 혼합부 사이에 설치되는 원통형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 증기관(80)은 상기 혼합부에서 고압으로 유입된 물이 고온의 공기와 혼합된 상태에서 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 반복적으로 이동되는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 공기와 혼합된 물 또는 증기가 상하로 반복적으로 이동함으로써 더 많은 열을 흡수할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 증기관은 3개의 관을 적층하여 나선형으로 감아 원통 형상을 이루되, 상기 3개 관의 최상단은 증기관 유입구(800a)가 되고 나머지 2개의 상단은 서로 연결되며, 상기 3개 관의 최하단은 증기관 유출구(800b)가 되고 나머지 2개의 하단은 서로 연결될 수 있다.
또한, 혼합부로부터 유입된 물은 분사된 공기에 의한 원심력에 의해 증기관 내벽에 얇은 막을 형성하고, 증기관(80)을 이동하면서 가열되어 1차적으로 증기를 발생시키고, 상기 얇은 막을 형성하지 못한 물은 상기 발생된 증기의 열에 의한 핵비등이 일어나 연쇄적으로 증기를 발생시킬 수 있다.
즉 혼합부에서 유출된 물은 공기가열관에서 분사되는 고압의 공기에 의해 고속으로 원통형상의 증기관을 나선형으로 회전하면서 이동한다. 따라서 증기관 내에 있는 일정량의 물은 피막을 형성하며 이동하고, 나머지 물은 증기관의 공간에서 이동하게 된다. 이렇게 증기관 내부에서는 공기와 함께 이동하는 물이 포화온도에 달하여 증기관의 내부표면에서 거품을 발생시는 핵비등(nuclear boiling) 현상이 일어날 수 있다. 핵비등 현상에 따라 열전달계수가 커지기 때문에 수증기의 발생량은 급격히 증가하게 된다.
도 12a는 본 발명에 따른 열반사부재를 도시하는 사시도이고, 도 12b는 본 발명에 따른 이격부재를 도시하는 사시도이며, 도 13은 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 12a, 도 12b 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초고속 고효율 증기 발생 장치는 예비가열관의 내측에 설치되는 열반사부재(91) 및 상기 열반사부재(91)의 내측에 설치되는 이격부재(93)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열반사부재(91)는 가열수단(20)에서 발생한 열이 혼합부 또는 증기관에 집중적으로 전달시키도록 해주는 역할을 한다.
본 발명에 따른 이격부재(93)는 예비가열관(51)과 증기관(80)사이의 일정한 간격을 유지하도록 이격돌기(933)가 형성되고, 공기 공급관을 고정시키도록 끼움홈(931)이 형성될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 하우징 11 : 하우징 몸체
110a : 결합구 110b : 결합공
12 : 하우징 캡 13 : 반사판
20 : 가열수단 21 : 열공급관
23 : 열감지장치 25 : 열 반사판
30 : 받침판 300 : 받침판 결합공
31 : 받침대 301 : 열감지장치 끼움홈
302a, 302b : 결합부재 40 : 물 공급부
410 : 부레 41 : 물 저장조
411 : 자동차단 밸브장치 43 : 워터펌프
430 : 워터펌프 제어판 45 : 분사압력조절기
50 : 가열부 51 : 예비가열관
510a : 예비가열관 유입구 510b : 예비가열관 유출구
53 : 가열관 530a : 가열관 유입구
530b : 가열관 유출구 55 : 반사판
60 : 혼합부 61 : T자 형상의 관
610a : 물 유입구 610b : 공기 유입구
62 : L자 형상의 관 70 : 공기 분사부
71 : 공기펌프 73 : 공기가열관
80 : 증기관 800a : 증기관 유입구
800b : 증기관 유출구 91 : 열반사부재
93 : 이격부재 931 : 끼움홈
933 : 이격돌기

Claims (13)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되는 가열수단;
    상기 하우징의 하면과 접하고, 상기 가열수단이 삽입되도록 중앙이 관통형성되는 받침판;
    물 저장조 및 상기 받침판 상면에 설치되고 물을 고압으로 분사시키는 워터펌프를 포함하는 물 공급부;
    상기 물 공급부와 연결되고 상기 하우징의 내측면과 인접하도록 설치되는 원통형상의 예비가열관 및 상기 예비가열관과 연결되고 상기 하우징의 상부에 설치되는 나선 형상의 가열관을 포함하는 가열부;
    상기 가열관과 연결되고 증기관의 내측에 설치되는 적어도 하나의 원통형상의 관으로 이루어지고, 유입되는 물을 공기와 혼합시키는 혼합부;
    상기 혼합부와 연결되어 공기를 분사하는 공기 분사부; 및
    상기 예비가열관과 혼합부 사이에 설치되는 원통형상의 증기관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물 공급부는 워터펌프에서 분사되는 물의 압력을 조절하는 분사압력조절기를 더 포함하고;
    상기 물 저장조는 물의 수위가 자동으로 일정하게 조절되도록 부레를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 물 공급부에서 공급된 물은 상기 예비가열관의 하부로 유입되고, 나선형으로 감기면서 상부로 배출되는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 상부에는 평판형상의 반사판이 설치되고, 상기 가열관은 상기 반사판 위에 설치되되,
    상기 반사판의 상부에는 하우징 캡이 씌우져 이중으로 열을 반사하는 구조인 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열관은 원통 형상으로 이루어져 있고,
    상기 원통 형상의 가열관이 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가열관은 외측에서 내측 방향의 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부의 원통형상의 관의 일단은 물 유입구 및 공기 유입구가 형성된 T자 형상의 관으로 이루어지고, 타단은 L자 형상의 관으로 이루어지되,
    상기 물 유입구에서는 물이 횡방향으로 유입되고, 상기 공기 유입구에서는 공기가 종방향으로 유입되어 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 혼합부는 2개의 원통형상 관이 연결되는 구조로 이루어지고,
    상기 가열부에서 공급되는 물과 공기는 첫번째 관의 상부에 위치한 T자 형상의 관에서 유입되어 하부로 이동하고, 두번째 관의 하부에서 상부로 이동하여 L자 형상의 관을 통해 유출되는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기 분사부는 받침판 상면에 설치되는 공기펌프 및 공기가열관을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 증기관은 상기 혼합부에서 고압으로 유입된 물이 고온의 공기와 혼합된 상태에서 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 반복적으로 이동되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 증기관은 3개의 관을 적층하여 나선형으로 감아 원통 형상을 이루되, 상기 3개 관의 최상단은 유입구가 되고 나머지 2개의 상단은 서로 연결되며, 상기 3개 관의 최하단은 유출구가 되고 나머지 2개의 하단은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 증기관으로부터 유입된 물은 분사된 공기에 의한 원심력에 의해 증기관 내벽에 얇은 막을 형성하고, 증기관을 이동하면서 가열되어 1차적으로 증기를 발생시키고,
    상기 얇은 막을 형성하지 못한 물은 상기 발생된 증기의 열에 의한 핵비등이 일어나 연쇄적으로 증기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 예비가열관의 내측에 설치되는 열반사부재 및 상기 열반사부재의 내측에 설치되는 이격부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 고효율 증기 발생 장치.
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