KR101122712B1 - 고속회전판을 이용한 액체 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 고속회전판 사이로 액체를 통과시켜 고속으로 회전하는 회전판과 액체와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열에 의해 액체를 가열하는 액체 가열장치에 관한 것으로,
특히 본 발명은 다수개의 고속회전판 사이에 또 다른 다수개의 고속회전판을 일부분 중첩되게 교호로 설치하고, 상기 다수개의 고속회전판을 서로 반대방향으로 회전시켜, 액체와 회전판이 마찰되어 열을 발생시키며, 고속으로 회전하는 회전판 사이로 통과하는 액체는 미세한 입자크기로 분쇄됨과 동시에 서로 마찰이 발생되어 마찰열에 의해, 액체가 가열되는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 구조를 갖는다.
내측에 공간부를 갖는 몸체(11)와, 몸체(11) 상,하부에 고정되는 상부덮개(12), 하부덮개(13)로 된 하우징(10)과, 하우징 하방에 결합되는 하우징커버(17)를 가지며,
상기 하우징(10) 내측 공간부에 다수개의 회전판(23)을 결합한 제1,제2회전축(21)(22)이 결합되어지며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)은 상부덮개(12)와 하우징커버(17)에 결합되는 베어링으로 회전이 원활하게 결합되며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)에 일정간격으로 결합되는 다수개의 회전판(23)은 일부분이 겹치도록 배열되며,
상기 제1,제2회전축(21)(22)의 하단부는 하우징(10) 하부덮개(13)를 관통한 후 하우징커버(17) 밖으로 돌출되게 설치되며,
상기 하우징(10) 하방에는 유입구(14)와 상방에는 배출구(15)로 구성되는 열발생장치(31)를 적어도 하나 이상 가지며, 상기 각각의 하우징(10) 밖으로 돌출되는 제1,제2회전축(21)(22) 단부와 결합되는 제1,제2모터(41)(42)를 가지며,
상기 유입구(14)에는 급수탱크(46)가 연결되며, 배출구(15)에는 온수탱크(47)가 연결되는 구조를 갖는 것이다.

Description

고속회전판을 이용한 액체 가열장치{heating device for liguid}

본 발명은 다수개의 고속회전판 사이로 액체를 통과시켜 고속으로 회전하는 회전판과 액체와의 마찰에 의해 발생되는 마찰열에 의해 액체를 가열하는 액체 가열장치에 관한 것으로,

특히 본 발명은 다수개의 고속회전판 사이에 또 다른 다수개의 고속회전판을 일부분 중첩되게 교호로 설치하고, 상기 다수개의 고속회전판을 서로 반대방향으로 회전시켜, 액체와 회전판이 마찰되어 열을 발생시키며, 고속으로 회전하는 회전판 사이로 통과하는 액체는 미세한 입자크기로 분쇄됨과 동시에 서로 마찰이 발생되어 마찰열에 의해, 액체가 가열되는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치에 관한 것이다.

상기 액체란 물 또는 오일을 지칭하는 것으로, 점성이 없는 물은 90-95℃까지 가열하며, 점성이 있는 오일은 110-130℃까지 가열 가능하며, 압력 조건에 따라, 가열시간의 단축 및 가열온도를 임의로 조절가능한 액체 가열장치를 제공하며, 회전판을 회전시키는 모터의 용량이 소형에서부터 대형에 이르기까지 광범위하게 사용가능한 구조를 갖는 액체 가열장치를 제공하는 것이다.

물이나 오일 등과 같은 액체를 가열시키는 방법 내지 장치로는 연료를 태워 발생하는 열로 액체를 가열하는 것과, 전기에 의해 가열하는 것을 볼 수 있다. 예를 들어 전열선에 의한 직접 가열방법, 마그네트론, 고주파 유도가열 등에 의한 간접 가열방법과, 태양열이나 풍력 등의 자연에너지로부터 발생되는 열원을 사용하여 가열하는 것이 일반적이었다.

또한 최근에는 버려지는 열원을 재활용하는 열 재생장치 또는 냉동기의 압축열을 이용한 히트펌프방식을 이용한 열발생장치 등을 볼 수 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 열발생장치 또는 열 발생방법과는 전혀 다른 방식의 발열장치로, 액체에 마찰을 가하고 마찰에 의해 발생되는 열을 이용하여 액체를 가열하는 액체 가열장치에 관한 것이다.

모든 물체는 마찰을 발생시킬 때, 마찰에 의해 열이 발생하게 된다.

본 발명은 하우징 내측에 모터에 의해 회전하는 다수개의 회전판을 설치하고, 회전판을 고속으로 회전시켜 액체의 입자가, 작은 크기로 쪼개짐과 동시에 입자와 회전판, 액체입자들 사이의 마찰에 의해 열을 발생시켜, 액체를 가열토록 하는 것이다.

이러한 마찰에 의해 액체를 가열하는 기술은 종래의 액체 가열방법과는 다른 새로운 가열방식으로 모터의 성능에 따라, 또는 회전체의 형태에 따라, 회전체의 배열 방식에 따라, 열 효율에 많은 변화가 있는 것을 볼 수 있다.

본 발명과는 그 목적을 달리하지만 물을 분자하는 과정에서 열을 발생하는 기술 내지 장치로는 다음과 같은 것을 볼 수 있다.

즉, 식품분야에서 사용하는 균질기(Homogenizer)와 순간배합기(Mixing Hopper)와 같이 물을 순환시킬 경우, 온도가 상승하는 것을 볼 수 있으며,

또한 기름유화공정에서 고속유화기(high-speed Dissslving system)로 탱크 안의 물을 장시간 고속으로 회전시킬 경우 물의 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다.

또한 시중에서 볼 수 있는 웨스코형임펠러펌프 경우도 펌프입구와 펌프출구의 온도가 서로 다른 것을 볼 수 있다.

상기 임펠라펌프에서 발생되는 물의 온도 상승효과는, 임펠러 내부의 공회전과, 순환되는 물의 마찰에 의해 물이 분자크기의 작은 입자로 분리될 시, 물 입자와 물 입자의 마찰에 의해, 또한 임펠러와 작은 크기로 쪼개진 물 입자와의 마찰에 의해 물 온도가 상승하게 된다.

이와 같이 물과 오일 등의 액체는 고속으로 회전되는 회전체에 의해 잘개 쪼개짐과 동시에 마찰에 의해 온도가 상승하는 원리에 있어서,

본 발명은 액체의 입자를 분자크기로 세절하여 마찰계수를 증가시켜, 액체(물 또는 오일)의 온도를 단시간에 상승토록 함을 중점으로 개발된 것이다.

특허공보상 액체를 회전시켜 가열하는 액체 가열장치에 관한 특허로는

특허등록번호 제10-933072호

발명의 명칭: "액체 가열기"

를 볼 수 있다.

본 발명은 액체를 회전시켜 액체를 분자크기의 미세한 입자로 세절함과 동시에 회전체 및 액체의 입자끼리의 마찰에 의해 열을 발생하는 액체 가열장치를 제공함에 있어, 빠른 시간에 온도상승효과를 제공하며,

모터에 큰 부하가 발생하지 않으며 그 구성이 간단하여 유지보수가 용이한 기계장치를 제공함을 목적으로 개발된 것으로,

하우징 내측에 다수개의 회전판이 일정간격으로 회전축에 형성된 회전체를 복수개 형성하며,

상기 회전축에 일정 간격으로 형성한 다수개의 회전판을 서로 교호로 설치하여 마찰을 극대화시켜, 단시간 내에 액체의 온도상승효과를 얻도록 하며,

상기 다수개의 회전판을 각각 형성한 각각의 회전축을 서로 반대방향으로 회전시켜, 액체의 입자가 분자크기로 빠르게 세절됨과 동시에 액체의 입자끼리의 마찰에 의해 가열되며, 액체의 입자와 회전체의 서로 반대방향으로 회전되는 다수개의 회전판에 의해 마찰되어 단시간에 온도상승을 꾀하도록 한 것이다.

본 발명은 내측에 공간부를 갖는 몸체(11)와, 몸체(11) 상,하부에 고정되는 상부덮개(12), 하부덮개(13)로 된 하우징(10)과, 하우징 하방에 결합되는 하우징커버(17)를 가지며,

상기 하우징(10) 내측 공간부에 다수개의 회전판(23)을 결합한 제1,제2회전축(21)(22)이 결합되어지며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)은 상부덮개(12)와 하우징커버(17)에 결합되는 베어링으로 회전이 원활하게 결합되며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)에 일정간격으로 결합되는 다수개의 회전판(23)은 일부분이 겹치도록 배열되며,

상기 제1,제2회전축(21)(22)의 하단부는 하우징(10) 하부덮개(13)를 관통한 후 하우징커버(17) 밖으로 돌출되게 설치되며,

상기 하우징(10) 하방에는 유입구(14)와 상방에는 배출구(15)로 구성되는 열발생장치(31)를 적어도 하나 이상 가지며, 상기 각각의 하우징(10) 밖으로 돌출되는 제1,제2회전축(21)(22) 단부와 결합되는 제1,제2모터(41)(42)를 가지며,

상기 유입구(14)에는 급수탱크(46)가 연결되며, 배출구(15)에는 온수탱크(47)가 연결되는 구조를 갖는 것이다.

이와 같은 본 발명은 급수탱크(46)로 부터 공급되는 액체가 열발생장치(31)에 의해 가열된 후 온수탱크(47)로 이송되는 것이다.

상기에 있어, 제1,제2회전축(21)(22)에 결합되는 다수개의 회전판(23)의 표면에는 다수개의 구멍(25)을 형성토록 한 것이다.

상기 제2회전축(22)에 결합하는 다수개의 회전판(23) 중 배출구(15) 앞의 회전판(23-1)의 테두리에는, 임펠러(wesco type Impeller)(24)를 형성하여 가열된 액체가 배출구(15)로 자동배출되도록 한 것이다.

상기에 있어, 열발생장치(31)를 하나 이상의 복수개로 구성할 경우, 일측 열발생장치의 배출구(15)는, 타측의 열발생장치의 유입구(14)와 연결되는 직렬연결타입으로 구성할 수 있다.

상기, 열발생장치(31)의 제1,제2회전축(21)(22)을 구동하는, 제1,제2모터(41)(42)는, 제1,제2회전축(21)(22)과 직접 결합하거나 도면에서 볼 수 있는 것과 같이 벨트(43)로 결합되어 진다.

상기에 있어, 열발생장치(31)에 의해 가열되는 액체는 물 또는 오일을 선택적으로 사용하게 되며, 온수탱크(47)와 열발생장치(31) 사이에 열교환기(48)를 설치하여, 온수탱크(47)의 온수를 간접가열토록 하는 것이다.

상기 열발생장치(31)의 배출구(15)에는 밸브(16)를 가져 배출되는 유량을 조절하며, 열발생장치(31) 내의 압력을 조절하게 된다.

본 발명에 의한 액체가열장치는 물이나 오일의 온도를 일정온도 상승시키는데, 구동모터 외의 별도의 가열에너지를 필요치 않으므로 기타 연료비를 비롯한 제조경비를 절감하는 효과를 갖게 된다.

본 발명에 의한 가열장치의 성능계수는 1.8-3으로 CO₂냉동기의 압축열을 이용하는 히트펌프 성능 정도의 효과를 기대하게 된다.

본 발명은 내구성이 뛰어나며 그 구성이 간단하여 조립 및 분해가 용이하여, 유지보수 비용이 저렴한 효과를 갖게 된다.

또한 설치가 용이하여, 어떤 장소에라도 쉽게 설치할 수 있는 잇점을 갖게 되며, 이로 말미암아 본 발명은, 온수제조나, 오일가열공정을 극히 단순화시키는 효과와 신속하게, 액체를 가열하는 효과를 갖게 된다.

또한 본 발명은 환경오염을 유발하는 대기오염 부분이 없으므로, 친환경장치의 장점을 가지며, 필요한 용량에 따라, 다양한 크기의 형태로 제공하는 효과를 갖게 된다.

도1 본 발명의 부분 단면도.
도2 본 발명에 있어 열 발생장치의 단면도.
도3 본 발명에 있어 회전판의 평면도.
도4 본 발명의 사용 상태도.
도5 본 발명의 사용 상태도.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 설명한다.

하기 설명에는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특징사항들이 설명되어 있는데 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이라 할 것이므로, 이러한 특징사항 이외의 것으로도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다 할 것이다.

또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 공지구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 부분은 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 물 또는 오일 등의 액체를 가열매체로 가열하는 것으로 본 발명에 사용되는 액체는 물 또는 오일을 지칭한다.

본 발명은 몸체(11)와, 상부덮개(12) 하부덮개(13)로 구성되는 하우징(10) 내측의 공간부에 회전가능하게 설치되는 제1,제2회전축(21)(22)과, 상기 제1,제2회전축(21)(22)에 형성되는 다수개의 회전판(23)과, 상기 제1,제2회전판(21)(22)에 형성되는 다수개의 회전판(23)은 부분적으로 중첩되는 구성으로 된 열발생장치(31)와, 상기 제1,제2회전축(21)(22)을 구동하는 제1,제2모터(41)(42)로 구성된다.

상기 하우징(10)의 상방에는 배출구(15)를 가지며 하우징(10)의 하방에는 유입구(14)를 가지며, 유입구(14)로 유입된 액체는 가열된 후 배출구(15)로 배출되는 구조를 갖는다.

상기 유입구(14)는 급수탱크(46)와 연결되며, 배출구(15)는 온수탱크(47) 또는 열교환기(48)와 연결되는 구조를 갖는다.

급수탱크(46)로 부터 유입구(14)를 통해 하우징(10) 내측으로 유입되는 액체는 제1,제2모터(41)(42)에 의해 회전하는 제1,제2회전축(21)(22)에 결합되는 다수개의 회전판(23) 사이를 통과하면서 회전되는 다수개의 회전판(23)에 의해 미세하게 분쇄됨과 동시에 회전판(23)과의 마찰력 및 미세하게 분쇄된 액체의 입자들끼리의 마찰력에 의해 가열된 후 배출구(15)로 배출되는 것이다.

제1,제2회전축(21)(22)은 서로 반대방향으로 회전하게 되며, 제1,제2회전축(21)(22)은 서로 반대방향으로 회전됨과 동시에 그 회전수를 달리 조정할 경우, 회전판(23) 사이를 통과하는 액체는 강력한 마찰력이 발생되어 열을 발생하게 된다.

상기 제1,제2회전축(21)(22)에 일정간격으로 형성되는 다수개의 회전판(23)은 부분적으로 중첩되게 설치됨으로, 액체를 미세하게 세절하게 된다.

상기 회전판(23)에는 다수개의 구멍(25)을 형성하여 구멍(25)을 통해 액체는 이동이 가능하게 됨과 동시에 상기 다수개의 구멍(25)은 액체와의 마찰력을 증대시키는 역할을 수행하게 된다.

상기에 있어, 구멍(25)의 형상은 원형이나 여러가지 모양으로 형성하여도 관계없다.

이와 같이 다수개의 회전판(23)을 결합하는 제1,제2회전축(21)(22)은 상단부는 몸체(11)에 고정되는 상부덮개(12)에 베어링으로 회전가능하게 결합되며, 제1,제2회전축(21)(22)의 하단부는 하부덮개(13)를 관통하여 하우징커버(17) 밖으로 돌출되며, 하우징커버 밖으로 돌출되는 제1,제2회전축(21)(22)은 제1,제2모터(41)(42)와 결합된다.

제1,제2회전축(21)(22)을 결합하는 제1,제2모터(41)(42)는 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 벨트(43)로 연결할 수도 있지만 모터와 직렬방식으로 연결할 수도 있다.

또한 도면에 있어서는 제1,제2회전축(21)(22)이 수직방향으로 세워진 것을 볼 수 있으나, 제1,제2회전축(21)(22)이 수평방향으로 설치될 수도 있다.

이와 같이 제1,제2회전축(21)(22)에 의해 회전하는 회전판(23) 사이를 통과하면서 가열되는 액체는, 하우징(10) 상방의 배출구(15)로 배출되어 지며, 배출구(15) 근처의 회전판(23)의 테두리에는 임펠러(24)를 설치하여, 액체를 배출구(15)로 가압하여 배출하는 펌프 역할을 하게 된다.

액체를 가열하는 열발생장치(31)는 하나 이상으로 설치하는 것이 바람직하게 되며, 이 경우 첫번째 열발생장치는 예열수단으로, 두번째 열발생장치는 가열내지 승온수단의 역할을 수행하게 된다.

이와 같이 하나 이상의 열발생장치(31)를 사용할 경우 첫번째 열발생장치(31)의 배출구(15)는 두번째 열발생장치(31)의 유입구(14)와 연결하여, 고온의 액체를 양산하게 된다.

또한 배출구(15)에는 유량을 조절하는 밸브(16)를 설치하여, 유량과 열발생장치(31) 내의 압력을 조절하며, 원하는 온도로 액체를 가열하게 되는 것이다.

통상 물은 가열할 시 최대 100℃까지 가열하게 되지만, 오일에 있어서는 100℃이상으로 가열시킬 수 있음을 감안하여 고온을 발생시킬 필요가 있을 경우, 액체는 물 대신 오일을 사용하게 된다.

오일을 가열할 시 수증기 발생이 거의 없어 물을 가열할 때보다, 부피팽창이 적은 효과와 고온으로 가열할 수 있는 장점을 갖게 된다.

열발생장치(31)를 거쳐 가열된 액체는 필요한 곳으로 공급하여, 혹은 온수탱크(47)로 저장하여, 직접 사용이 가능하며,

온수탱크(47)와 열발생장치(31) 사이에 열교환기(48)를 설치하여 열교환기(48)로 온수탱크(47)의 온수를 가열하는 방식으로 본 발명을 사용가능하게 된다.

이와 같이 작용하는 본 발명은 사용자가 요구하는 사양에 따라 열발생장치(31)의 크기와 갯수의 증설로 필요한 용량의 가열액체(온수)를 얻을 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명은 원하는 용량에 따라 설계 변경이 용이한 구조를 가지며, 바퀴 등을 부착할 경우 이동이 용이하게 된다.

10 하우징 11 몸체
12 상부덮개 13 하부덮개
14 유입구 15 배출구
16 밸브 17 하우징커버
21 제1회전축 22 제2회전축
23 회전판 23-1 회전판
24 임펠러 25 구멍
31 열발생장치
41 제1모터 42 제2모터
46 급수탱크 47 온수탱크
48 열교환기

Claims (5)

1. 내측에 공간부를 갖는 몸체(11)와, 몸체(11) 상,하부에 고정되는 상부덮개(12), 하부덮개(13)로 된 하우징(10)과, 하우징 하방에 결합되는 하우징커버(17)를 가지며,
   상기 하우징(10) 내측 공간부에 다수개의 회전판(23)을 결합한 제1,제2회전축(21)(22)이 결합되어지며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)은 상부덮개(12)와 하우징커버(17)에 결합되는 베어링으로 회전이 원활하게 결합되며, 상기 제1,제2회전축(21)(22)에 일정간격으로 결합되는 다수개의 회전판(23)은 일부분이 겹치도록 배열되며,
   상기 제1,제2회전축(21)(22)의 하단부는 하우징(10) 하부덮개(13)를 관통한 후 하우징커버(17) 밖으로 돌출되게 설치되며,
   상기 하우징(10) 상방에는 유입구(14)와 하방에는 배출구(15)로 구성되는 열발생장치(31)를 적어도 하나 이상 가지며, 상기 각각의 하우징(10) 밖으로 돌출되는 제1,제2회전축(21)(22) 단부와 결합되는 제1,제2모터(41)(42)를 가지며,
   상기 유입구(14)에는 급수탱크(46)가 연결되며, 배출구(15)에는 온수탱크(47)가 연결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치.
2. 제 1항에 있어서, 제1,제2회전축(21)(22)에 결합되는 다수개의 회전판(23)의 표면에는 다수개의 구멍(25)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치.
3. 제 1항에 있어서, 제2회전축(22)에 결합하는 다수개의 회전판(23) 중 배출구(15) 앞의 회전판(23-1)의 테두리에는, 임펠러(24)를 형성하여 가열된 액체가 배출구(15)로 자동 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치.
4. 제 1항에 있어서, 열발생장치(31)를 하나 이상의 복수개로 구성하며, 일측 열발생장치의 배출구(15)는, 타측의 열발생장치의 유입구(14)와 연결되는 직렬 연결타입으로 구성하는 것을 특징으로 하는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치.
5. 제 1항에 있어서, 열발생장치(31)의 제1,제2회전축(21)(22)을 구동하는, 제1,제2모터(41)(42)는, 제1,제2회전축(21)(22)과 직접 결합하거나 벨트(43)로 결합하는 것을 특징으로 하는 고속회전판을 이용한 액체 가열장치.

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