KR101134388B1 - 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러 - Google Patents

Abstract

물을 가열함에 있어서 친환경성과 효율성을 향상시키기 위해서, 본 발명은 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열 공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 길이 방향으로 상기 가열 공간의 중심선 상에 배치되게 관통되되, 외부로 연장된 연결축과 일체로 고속회전가능한 회전축; 상기 회전축의 양단부에 각각 상기 가열 공간에 배치되도록 구비되되, 상기 유체유입구로부터 공급되는 액상 유체를 상기 가열 공간에서 고속회전에 의한 압축과 마찰에 의해 가열시켜 상기 유체유출구를 통해 배출하도록, 상기 케이스의 내면에 고정되는 고정원판과, 상기 고정원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 1 회전원판과, 상기 제 1 회전원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 2 회전원판으로 이루어진 원판어셈블리; 및 상기 제 1 회전원판 및 상기 제 2 회전원판이 고속회전되도록 상기 연결축에 모터축이 결합된 구동모터를 포함하여 이루어지는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 제공한다.

전기보일러, 원판어셈블리, 돌기부, 와류부

Description

물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러{electric boiler for making heat by dissoving motion of water molecule}

본 발명은 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물 등의 액상 유체를 가열함에 있어서 친환경성과 효율성을 향상시키는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러는 경유?석탄 등의 연료를 연소시켜 열에너지를 만들고 이러한 열에너지로 유체를 직접 또는 간접적으로 가열시키는 장치를 말한다.

또한, 종래의 난방을 위한 온수 등을 공급하는 유체가열장치로는 여러 종류의 보일러가 있는데, 예를 들어 경유를 연소하여 열에너지를 얻는 기름보일러와 전기에너지를 열에너지로 전환하여 사용하는 전기보일러가 있다. 이외에도 가스를 이용하는 가스보일러, 석탄을 이용하는 석탄보일러, 나무를 이용하는 목탄보일러 등이 널리 보급되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 보일러 장치들은 전기, 경유, 가스 등의 에너지원이 다량 소모됨으로서 에너지 비용이 많이 들고, 온실, 비닐하우스 등의 농업용이나 공장 등의 산업용의 대용량을 난방수를 필요로 하는 경우에는 장치의 대형화로 인한 비경제적이며, 경유나 가스 등을 이용하는 보일러의 경우는 그 연소 과정에서 많은 공해 물질이 배출되므로서 환경을 악화시키는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기한 종래의 보일러는 전기, 경유, 가스 등 에너지를 다량으로 소비하여 에너지 대비 열 효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 액상 유체의 고속회전에 따른 원심력, 와류 및 마찰열로 가열함으로써 친환경성과 효율성을 향상시키는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 제공하는 것이 목적이다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열 공간이 형성된 케이스; 상기 케이스의 길이 방향으로 상기 가열 공간의 중심선 상에 배치되게 관통되되, 외부로 연장된 연결축과 일체로 고속회전가능한 회전축; 상기 회전축의 양단부에 각각 상기 가열 공간에 배치되도록 구비되되, 상기 유체유입구로부터 공급되는 액상 유체를 상기 가열 공간에서 고속회전에 의한 압축과 마찰에 의해 가열시켜 상기 유체유출구를 통해 배출하도록, 상기 케이스의 내면에 고정되는 고정원판과, 상기 고정원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 1 회전원판과, 상기 제 1 회전원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 2 회전원판으로 이루어진 원판어셈블리; 및 상기 제 1 회전원판 및 상기 제 2 회전원판이 고속회전되도록 상기 연결축에 모터축이 결합된 구동모터를 포함하여 이루어지는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 제공한다.

여기서, 상기 고정원판의 중앙부에는 상기 회전축이 관통되는 중공이 형성되며 상기 가열 공간에 접하는 면에는 방사상으로 다수개의 돌기부가 형성되며, 상기 제 1 회전원판의 상기 고정원판과 대향되는 일면에는 방사상으로 다수개의 돌기부가 형성되며 타면에는 방사상의 다수개의 와류부가 형성되며 테두리부에는 다수 개의 관통홀이 형성되며, 상기 제 2 회전원판의 양면에는 상기 와류부가 형성되며 테두리부에는 상기 관통홀이 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 회전축을 지지하는 상기 케이스에 형성된 중공 각각에 베어링이 구비되되, 상기 중공에 오일씰이 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 연결축은 상기 구동모터의 모터축과 분리가능하게 결합됨이 바람직하다. 그리고, 상기 원판어셈블리들의 사이에는 소정 간격의 공간부가 구비됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 가열 공간에 가득찬 액상 유체를 중앙에 공간부를 두고 양측에 각각 배치된 원판어셈블리의 제 1 회전원판 및 제 2 회전원판을 고속회전시킴으로써, 액상 유체를 압축과 마찰에 의해 가열시키므로 친환경적이고 에너지 소모 대비 열효율이 현저히 향상될 수 있다.

둘째, 본 발명은 회전축의 양측 단부에 각각 구비된 원판어셈블리에 형성된 돌기부, 와류부 및 관통홀에 의해 원심력, 와류력 등으로 액상 유체의 압축효율을 높일 수 있으므로 마찰열이 반복적으로 원활하게 발생될 수 있다.

셋째, 이러한 유체 자체의 회전을 이용한 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러는 기존의 연료, 전기에 의해 유체를 간접가열하는 것이 에너지 소비가 많고 열 효율이 떨어지는 것과 달리 온수 등을 제조하기 위한 에너지 소모 대비 열 효율이 우수하므로 에너지 비용을 절감시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러의 주요 부분을 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 열을 만드는 전기보일러는 케이스(1), 회전축(2), 원판어셈블리(3, 4, 5) 및 구동모터(6)를 포함하여 이루어진다.

상세히, 상기 케이스(1)는 원통 형상으로 이루어짐이 바람직한데, 양측면에 유체유입구(11)와 유체유출구(12)가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열 공간이 형성된다.

여기서, 상기 케이스(1)는 고속회전에 견딜 수 있는 금속 등의 재질로 이루어짐이 바람직하며, 내부로 공급되는 액상 유체가 새지 않도록 실링된 구조로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 유체유입구(11) 및 상기 유체유출구(12)는 본 발명의 회전가열장치가 난방시스템 등에 사용될 경우에 가열을 위한 액상 유체의 유입과 유출을 위한 배관 등에 사용된다. 상기 케이스(1)와 구동모터(6)는 받침대(8)의 상부에 고정된다.

한편, 상기 케이스(1)의 길이 방향으로 상기 가열 공간의 중심선 상에 배치 되게 인입되는 회전축(2)이 구비되는데, 상기 회전축(2)은 외부로 연장된 연결축(201)과 함께 일체로 급속회전가능하게 구비된다.

여기서, 상기 연결축(201)은 상기 구동모터(6)의 모터축(202)과 분리가능하게 결합됨이 바람직하다. 즉, 본 발명의 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러는 제조성과 운반성을 위해서 상기 연결축(202)의 단부가 상기 모터축(202)의 단부와 결합 및 분리되는 구조로 상기 구동모터(6)와 상호 분리가능하게 이루어짐이 바람직하다. 이를 위해서, 상기 연결축(201)과 상기 모터축(202)은 상호 연결클러치(7)로 연결된다.

그리고, 상기 회전축(2)이 상기 케이스(1)를 관통하는 부위는 액상 유체가 새지않도록 실링되는 것이 바람직한데, 이러한 실링은 상기 회전축(2)의 회전에도 방해되지 않아야 한다. 이를 위하여, 상기 회전축(2)을 지지하는 상기 케이스(1)에 형성된 중공 각각에 회전축(2)의 회전시 마찰력을 감소시키기 위하여 베어링(미도시)이 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 중공에 상기 케이스(1)의 가열 공간에 저장된 유체의 누수나 누유를 방지하기 위해 중공과 회전축(2) 사이에 오일씰(미도시)이 구비됨이 바람직하다. 이러한 베어링과 오일씰의 구성은 주지 관용되는 기술에 의해 용이하게 구현될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 상기 회전축(2)의 양단부에 각각 상기 가열 공간에 배치되도록 원판어셈블리가 구비되는데, 상기 원판어셈블리는 상기 유체유입구(11)로부터 공급되는 액상 유체를 상기 가열 공간에서 고속회전에 의한 압축과 마찰에 의해 가열시켜 상기 유체유출구(12)를 통해 배출하도록, 상기 케이스(1)의 내면에 고정되어 중앙부 에 상기 회전축(2)이 관통되는 중공이 형성되며 상기 가열 공간에 접하는 면에 제 1 회전원판(3)의 회전시 압축효율을 높여 마찰열을 더 많이 발생시키기 위하여 방사상으로 다수개의 돌기부(402)가 형성되는 고정원판(4)과, 상기 고정원판(4)의 내측에 이격되며 상기 회전축(2)과 함께 고속회전되도록 구비되어 상기 고정원판(4)과 대향되는 일면에 제 1 회전원판(3)의 회전시 압축효율을 높여 마찰열을 더 많이 발생시키기 위하여 방사상으로 다수개의 돌기부(302)가 형성되며 타면에 제 1 회전원판(3)의 회전시 압축효율을 높여 마찰열을 더 많이 발생시키기 위하여 방사상의 다수개의 와류부(303)가 형성되며 테두리부에 다수 개의 관통홀(301)이 형성되는 제 1 회전원판(3)과, 상기 제 1 회전원판(3)의 내측에 이격되며 상기 회전축(2)과 함께 고속회전되도록 구비되어 양면에 제 2 회전원판(5)의 회전시 압축효율을 높여 마찰열을 더 많이 발생시키기 위하여 상기 와류부(503)가 형성되며 테두리부에 상기 관통홀(501)이 형성되는 제 2 회전원판(5)으로 이루어진다.

여기서, 상기 원판어셈블리들의 사이에는 소정 간격의 공간부가 구비됨이 바람직하다. 상기 공간부는 상기 케이스(1)의 내부 공간인 상기 가열 공간이 상기 원판어셈블리에 의해 구획된 상기 가열 공간의 중앙 영역을 말한다. 따라서, 상기 공간부는 회전되는 상기 회전원판(3, 5)의 관통홀(301, 501)로부터 발생된 와류가 더해짐에 따라 마찰력이 증폭되어 액상 유체를 더욱 신속하고 효율적으로 가열할 수 있다.

따라서, 본 발명은 회전축(2)의 양측 단부에 각각 구비된 원판어셈블리에 대향되는 면에 형성된 돌기부(302, 402), 와류부(303, 503) 및 관통홀(301, 501)에 의해 원심력, 와류력 등으로 액상 유체의 압축효율을 높일 수 있으므로 마찰열이 반복적으로 더욱 원활하게 발생될 수 있다. 이를 통하여, 액상 유체를 가열함에 있어서 친환경성과 효율성을 현저히 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 회전원판(3)이 고속회전되도록 상기 연결축(201)에 모터축(202)이 결합된 구동모터(6)가 구비된다.

예를 들어, 상기 모터축(202)은 직경이 370mm이며 길이가 500mm인 상기 가열 공간에서 가열된 상기 액상 유체가 난방을 위해 사용가능한 온수의 온도가 최소 60도 이상인 점을 감안하여 섭씨 65도 내지 95도로 가열되도록 2950rpm 내지 3200rpm으로 구동됨이 바람직하다. 이를 위해서, 상기 구동모터(6)는 원활하게 전력이 공급되도록 고속회전을 위해 변압기에 연결 설치됨이 바람직하다. 또한, 상기 유체유입구(11)와 상기 유체유출구(12)를 통과하는 상기 액상 유체의 속도를 동일하게 1로 설정하면, 상기 유체유입구(11), 상기 가열공간, 상기 유체유출구(12)를 각각 통과하는 상기 액상 유체의 속도비는 1 : 0.14 : 1 이며, 이와 동시에 상기 회전축의 회전속도에 대한 속도비는 1 : 565로 설정됨이 바람직하다. 즉, 이러한 조건을 통해서 실질적으로 사용가능한 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러로 실시될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러의 동작과정과 작용효과를 설명한다.

우선, 케이스(1)의 내부에 즉 가열 공간에 물 등의 액상 유체를 가득 채운다.

이후, 본 발명의 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 작동시키기 위해서 구동모터(6)에 전원을 연결하고 모터축(202)을 회전시킨다. 이때, 상기 모터축(202)에 일체로 연결된 연결축(201)이 회전되고 상기 연결축(201)과 일체로 회전되는 회전축(2)이 회전된다. 또한, 상기 회전축(2)이 회전되면 상기 회전축(2) 상에 결합된 2개의 제 1 회전원판(3) 및 제 2 회전원판(5)이 함께 회전된다.

이때, 고정원판(4)과 제 1 회전원판(3)은 동일축상에 나란히 서로 마주보도록 배치되어 제 1 회전원판(3)의 회전시 제 1 회전원판(3)과 고정원판(4)의 대향되는 면 사이에서 대향되는 돌기부(302, 402)에 의해 높은 압축효율로 액상 유체의 압축과 마찰에 의한 열이 발생한다. 압축과 마찰에 의해 발생한 열을 함유한 상기 케이스(1) 내부의 액상 유체는 원판어셈블리들의 사이 공간인 공간부로 이동되며, 이때 회전되는 제 1 회전원판(3) 및 제 2 회전원판(5)에 형성된 와류부(303, 503)와 관통홀(301, 501)에 의해 형성되는 원심력 및 와류력으로 액상 유체의 압축과 마찰은 더욱 원활해지며 유체배출구(12) 측으로 이동되는데, 유체배출구(12)를 통해 배출되기 전에 유체배출구(12) 측에 구비된 고정원판(4)과 제 1 회전원판(3)에 의한 반복적인 압축과 마찰로 더욱 가열된 액상 유체는 유체배출구(12)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러가 사용된 예시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러는 난방을 위한 온수를 일시 저장하는 난방수탱크(20)에 배관 연결 되어 난방을 위한 보일러로서 사용될 수 있다.

즉, 상기 유체유입구(11) 및 상기 유체유출구를 상기 난방수탱크(20)와 관체(30)로 배관 연결하고 펌프(50)로 전기보일러(10)로 물을 공급하고 조절밸브(40)에 의해 액상 유체의 유입량과 유출량을 조절할 수 있으며 별도의 콘트롤러(60)로 구동모터(6)를 제어하여 가열량을 제어함으로써 친환경적이고 에너지 소모 대비 열효율이 높은 난방시스템을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러의 회전을 2950rpm 내지 3200rpm로 설정함에 따라 실질적으로 90℃ ~ 95℃ 범위 내의 온수를 공급할 수 있으므로 난방을 위한 온수를 충분히 사용될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러가 사용된 다른 예시도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러는 난방 및 목욕탕 등의 급수를 위한 온수를 저장하는 온수탱크(150)에 혼합탱크(120)를 통해 배관 연결되어 난방 및 급수를 위한 보일러로서 사용될 수 있다. 즉, 온수탱크(150)의 내부의 물은 온수 급수로 사용되고 온수탱크(150) 내측의 코일 형상의 배관 내부의 물이 간접가열되어 난방히터, 라디에이터 등에 순환되며 난방을 한다.

이를 통하여, 본 발명의 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러는 상술한 바와 같은 간단한 구성으로 이루어지므로 컴팩트한 설치와 열효율이 우수하므로 온실, 학교, 공장 등의 대용량의 난방수를 필요로 하는 장소에서 유용 하게 활용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 액상 유체를 회전시켜 액상 유체에 발생하는 원심력, 와류력에 의한 압축과 마찰에 의해 액상 유체 자체를 가열한다. 상세히, 본 발명은 가열 공간에 가득찬 액상 유체를 중앙에 여유 공간을 두고 양측에 배치된 제 1 회전원판(3) 및 제 2 회전원판을 고속회전시킴으로써, 액상 유체가 압축 효율을 증가시키기 위한 돌기부(302, 402), 와류부(303, 503) 및 관통홀(301, 501)에 의해 원심력, 와류력에 의한 압축과 마찰을 반복하여 액상 유체의 진동 및 마찰력 등으로 액상 유체 자체를 가열시킨다.

따라서, 본 발명의 전기보일러(10)는 구동모터(6)와 특수한 디스크로 제작된 원판어셈블리로 물분자(H₂O)를 쪼개면 발생되는 수소는 물리력을 가할 때 순간 폭발력 10000℃까지 상승하는 에너지 동력학 원리의 응용한 것이다.

이를 통하여, 기존의 목탄, 석탄, 경유, 가스 등의 연료에 의한 보일러와는 달리 친환경적이며 에너지 소모 대비 열효율이 현저히 향상될 수 있다. 이에 따라, 에너지 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 기존의 간접가열방식에 사용되는 장치가 생략되므로 소형의 간단한 장치로 구성될 수 있다. 더욱이, 유지보수가 간단하다.

더욱이, 난방연료소모 대비 열량 발생률이 우수하여 대용량의 온수를 가열함에 유리하여 중앙난방식 난방 등에 적용되기에 적합하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러의 원판어셈블리를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러가 사용된 예시도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러가 사용된 다른 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전기보일러 1: 케이스

2: 회전축 201: 연결축

3: 제 1 회전원판 4: 고정원판

5: 제 2 회전원판 301, 501: 관통홀

6: 구동모터 20: 탱크

30: 배관 40: 밸브

11: 유체유입구 12: 유체배출구

302, 402: 돌기부 303, 503: 와류부

Claims (5)

1. 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열 공간이 형성된 케이스;

   상기 케이스의 길이 방향으로 상기 가열 공간의 중심선 상에 배치되게 관통되되, 외부로 연장된 연결축과 일체로 고속회전가능한 회전축;

   상기 회전축의 양단부에 각각 상기 가열 공간에 배치되도록 구비되되, 상기 유체유입구로부터 공급되는 액상 유체를 상기 가열 공간에서 고속회전에 의한 압축과 마찰에 의해 가열시켜 상기 유체유출구를 통해 배출하도록, 상기 케이스의 내면에 고정되는 고정원판과, 상기 고정원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 1 회전원판과, 상기 제 1 회전원판의 내측에 상기 회전축과 함께 고속회전되도록 이격 배치되는 제 2 회전원판으로 이루어진 원판어셈블리; 및

   상기 제 1 회전원판 및 상기 제 2 회전원판이 고속회전되도록 상기 연결축에 모터축이 결합된 구동모터를 포함하여 이루어지되,

   상기 고정원판의 중앙부에는 상기 회전축이 관통되는 중공이 형성되며 상기 가열 공간에 접하는 면에는 방사상으로 다수개의 돌기부가 형성되며, 상기 제 1 회전원판의 상기 고정원판과 대향되는 일면에는 방사상으로 다수개의 돌기부가 형성되며 타면에는 방사상의 다수개의 와류부가 형성되며 테두리부에는 다수 개의 관통홀이 형성되며, 상기 제 2 회전원판의 양면에는 상기 와류부가 형성되며 테두리부에는 상기 관통홀이 형성됨을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전축을 지지하는 상기 케이스에 형성된 중공 각각에 베어링이 구비되되, 상기 중공에 오일씰이 구비됨을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결축은 상기 구동모터의 모터축과 분리가능하게 결합됨을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 원판어셈블리들의 사이에는 소정 간격의 공간부가 구비됨을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러.

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