KR101146575B1 - 유체를 이용한 열발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 이용한 열방생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상호 밀착 고정되면서 유체의 압축공간을 형성하여 회전축을 통하여 회전할 때 유체를 마찰시시켜 필요로 하는 열량을 얻을 수 있도록 하는 유체를 이용한 열발생장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유체를 이용한 열방생장치는, 회전축의 유통로 형성축과 연결되어 유체입구가 형성되고, 외케이스의 일측과 체결되는 제1 커버와; 유체출구가 형성되며, 상기 외케이스의 타측과 체결되는 제2 커버와; 일측면에는 유체 마찰력을 증대시켜 압축하도록 하는 마찰봉이 원주방향으로 배열되며 고정판과 압축공간을 유지하며 위치되고 상기 회전축의 회전에 따라 회전되는 복수의 회전판과; 내측과 외측에서 상기 회전판과 압접(壓接)되면서 상기 회전판과 압축공간을 유지하며 위치되는 복수의 고정판과; 상기 제2 커버와 상기 복수의 회전판의 제1 회전판 사이에 위치되는 지지판;를 포함하여 이루어진다.

유체, 회전판, 고정판, 지지판, 마찰봉

Description

유체를 이용한 열발생장치{Heat generating device using fluid}

본 발명은 유체를 이용한 열방생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상호 밀착 고정되면서 유체의 압축공간을 형성하여 회전축을 통하여 회전할 때 유체를 마찰시시켜 필요로 하는 열량을 얻을 수 있도록 하는 유체를 이용한 열발생장치에 관한 것이다.

열 발생장치로 주로 보일러 등을 사용하게 되는데, 이러한 설비는 열 발생을 위한 설비가 복잡할 뿐만 아니라 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 있으며, 실린더를 고속 회전 작동함에 따라 유체탱크내의 유체가 회전축의 내부에 수직 관통공을 통해 유입되어 회전축의 회전에 따른 원심력으로 회전판의 관통공을 통해 방사상으로 분사되어 실린더 내벽면에 충돌되고, 다시 실린더 내부에서 회전축의 회전에 의한 마찰을 계속 행하면서 고정판의 관통공을 통 해 외부 유체탱크로 배출되게 되는 과정을 반복 순환적으로 행하면서 상기 유체의 마찰에 의해 열을 점차 발생하므로 유체를 가열하게 되는 것이다.

그러나 특허 제10-489760호에 개시된 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 문제점을 개선하기 위하여 특허등록 제780822호에 회전력을 이용한 열 발생장치가 개시되어 있으며, 하우징 내부의 작동공간부 중앙으로 설치되는 회전축에 결합되는 회전수단과 고정수단이 원주방향으로 일정 간극을 형성하는 다수의 회전링과 고정링에 의해 교차되게 맞물려 설치되되, 회전수단과 고정수단의 회전링과 고정링에는 다수의 관통공을 형성하여 중앙 유체공급관을 통해 공급되는 유체가 회전축의 원심력에 의해 원주방향으로 회전링과 고정링의 관통공을 통해 외측 배출관으로 배출되면서 압축 및 마찰로 열을 발생하도록 이루어진다.

그러나, 이와 같은 회전력을 이용한 열 발생장치는, 회전축의 회전시 회전링과 고정링에 형성되는 관통공을 통하여 최외측에 형성되는 고정링 측에만 유체가 접촉토록 되는 구성으로 지속적인 마찰열의 발생이 힘들게 되고, 마찰 공간이 최소화되어 온도의 신속한 상승효과가 미비한 단점이 있다.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공급되는 물의 량에 따라 그 열량을 용이하게 조절하면서 공급할 수 있도록 하고, 물의 흐름을 용이하게 하여 원하는 열량으로 가열된 물을 신속하게 얻을 수 있도록 하며, 용량 조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 유체를 이용한 열발생장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유체를 이용한 열방생장치는, 회전축의 유통로 형성축과 연결되어 유체입구가 형성되고, 외케이스의 일측과 체결되는 제1 커버와; 유체출구가 형성되며, 상기 외케이스의 타측과 체결되는 제2 커버와; 일측면에는 유체 마찰력을 증대시켜 압축하도록 하는 마찰봉이 원주방향으로 배열되며 고정판과 압축공간을 유지하며 위치되고 상기 회전축의 회전에 따라 회전되는 복수의 회전판과; 내측과 외측에서 상기 회전판과 압접(壓接)되면서 상기 회전판과 압축공간을 유지하며 위치되는 복수의 고정판과; 상기 제2 커버와 상기 복수의 회전판의 제1 회전판 사이에 위치되는 지지판;를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 회전판은 안쪽으로 상기 회전축과 맞물리는 관통홀이 형성되고, 일측면에는 상기 관통홀 위로 원주방향 배열의 마찰봉이 형성되며, 상기 마찰봉의 원주방향 배열은 다수열이 형성되도록 구현하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정판은 다수열의 원주방향 배열을 갖는 마찰봉이 압축공간을 유지하면서 위치되도록 다수열의 격벽을 갖도록 구현하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정판의 격벽과 상기 회전판의 마찰봉의 위치는 단면도를 기준으로 서로 엇각을 이루도록 위치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 마찰봉의 표면은 유체의 마찰력을 증대시키기 위해 널 표면(knurl surface) 처리하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 공급되는 물의 량에 따라 그 열량을 용이하게 조절하여 공급하고, 물의 흐름을 용이하게 하여 원하는 열량의 물을 신속하게 얻으며, 용량 조절이 용이하게 이루어지는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 구조, 동작 및 효과를 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치를 도시한 분해상태 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 압축판을 도시한 사시도이며, 도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 압축판 의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 단면도를 도시한 것이다.

도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치는 좌우에 지지역할을 담당하는 제1 커버와 제2 커버(60a, 60b)가 마련되며, 제1 커버와 제2 커버(60a, 60b) 내부로는 외케이스(50)가 체결된다. 외케이스(50) 내부로는 중심축에 회전가능하도록 연결된 회전축(20)과, 회전축(20)과 맞물려 회전하는 회전판(30)과 회전판(30)과 유체의 마찰력에 의한 열 발생을 위한 압축공간(S)이 생기도록 위치되는 고정판(10)이 마련되고, 제1 커버(60a) 외측면으로는 유체의 공급을 위한 실부재(70), 베어링커버(80) 및 수냉커버(80)가 마련된다. 실부재(70)는 제1 커버(60a)의 중심홀에 체결되는 유통로 형성축(21)과 맞물리며 체결되고, 수냉커버(90)에는 공기냉각통로(91)가 마련된다.

제1 커버 및 제2 커버(60a, 60b)의 내측면에는 실링을 위한 O-ring(71)이 체결되고, 회전축(20)의 고정을 위해 고정블록(22)이 삽입된다.

압착장치는 제2 커버(60b)-지지판(11)-회전판(30)-고정판(10)-회전판(30)-고정판(10)-회전판(30)-고정판(10)-회전판(30)-고정판(10)-제 커버(60a) 순으로 압축공간(S)을 유지하면서 압접(壓接)되는 구조를 갖으며, 고정판(10)과 회전판(30)은 결합된 상태에서 압축판(40)을 이룬다. 압축판(40)의 수량은 2개 이상으로 하여 유체의 마찰력을 증대시켜 열을 발생시키는 효율을 최대로 하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 압축판(40)은 지지판(11)의 일측면이 제2 커버(60b)에 체결되고 타측면에 제1 회전판(30a)의 일측면이 압접(壓接)되며, 제1 회전판(30a)의 타측면은 고정판(10)의 일측면과 유체의 압축공간(S)을 형성하면서 위치되고, 회전판(30)과 고정판이 압접(壓接) 및 압축공간 형성을 반복하면서 배열된다. 회전판(30)는 회전축(20)과 맞물려 회전하면서 고정되고 고정판(10)는 외케이스(50)에 접해 고정된다.

도 3a 및 도 3b를 참조하여 고정판(10)과 회전판(30)의 구조를 좀 더 상세하게 살펴본다.

회전판(30)은 일측면이 지지판(11) 또는 고정판(10)에 압접(壓接)되고, 타측면에는 마찰봉(31)이 형성된다.

마찰봉(31)은 원기둥 형상으로 이루어지며 외면은 확대된 도면과 같이 널 표면(knurl surface, 33) 처리된다. 마찰봉(31)과 널 표면은 유체의 마찰력을 최대한 증대시키기 위한 기술적 요소이며 유체의 마찰력 증대는 곧 발열 효과를 증대시키는 결과를 낳는다.

마찰봉(31)은 원주방향으로 배열된 형태를 취하며, 바람직하게는 제1 원주배열의 마찰봉열(31a), 제2 원주배열의 마찰봉열(31b) 및 제3 원주배열의 마찰봉열(31c)로 구성될 수 있으며 나아가서는 좀 더 많은 수의 배열을 갖을 수 있다.

고정판(10)은 서로 다른 외경을 갖는 다수의 격벽(10a, 10b, 10c)을 가지며, 격벽들(10a, 10b, 10c) 사이에는 회전판(30)의 마찰봉(31)이 엊박자로 도 4의 단면도와 같이 맞물린다. 고정판(10) 면에는 유체의 방사상으로 분사되어 실린더 내벽면에 충돌되도록 방사상의 홀들(10d)이 형성된다. 마찬가지로 방사상의 홀들(10d)은 원주방향으로 배열되되 격벽들(10a, 10b, 10c) 사이사이에 형성되도록 한다.

지지판(11)은 고정판(10)과 유사한 구조를 갖으나 일측면에는 고정판(10)과 달리 격벽이 존재하지 않으며 제2 커버(60b)와 제1 회전판(30a)과 각각 내측 또는 외측이 압접되어 압축되어 나오는 유체의 저장공간을 형성시킨다.

이러한 구성에 의한 본 발명 열발생장치의 동작을 도 4를 통해 설명한다.

제1 커버(60a)와 제2 커버(60b) 사이에 복수개의 압착판(40)을 밀착시켜 회전축(20)에 연결하고 회전축(20)의 일단에는 고정블럭(22)을 체결시켜 제2 커버(60b)와 지지판(11) 사이에는 저장공간을 형성시키고, 고정판(10)과 회전판(30) 사이에는 복수의 압축공간(S)을 형성시킨다.

회전판(30)에 형성되는 관통공(15)에는 회전축(20)이 삽입되도록 하고, 회전축(20)에는 압축공간(S)에 각각 위치토록 이격되어 고정되는 각각의 고정판(10)이 위치하게 된다.

그리고, 회전판(30)은 관통공(15)이 형성된 밀착판(31d)이 마련되며 밀착판(31d)은 회전축(20)과 맞물리며, 밀착판(31d)과 직교하는 방향으로 일체로 연결되어 측벽(31e)을 구성하여 고정판(10)의 격벽(10a 내지 10c)과 공간을 형성토록 하여 고정판(10)과 회전판(30)이 밀착될 때 그 내측에 압축공간(S)을 형성하게 된다.

이때, 압축공간(S)상에서는 회전판(30)의 측벽(31e) 및 마찰봉(31a 내지 31c)과 고정판(10)의 격벽(10a 내지 10c)이 형성되는 구성으로 이에 접촉되는 물을 연속적으로 마찰하면서 물을 가열시키도록 한다.

또한, 물이 유입될 때 공기가 이를 통하여 용이하게 유동되어 압축에 의한 압축공간(S) 내의 압력발생을 방지하여 물의 신속한 유동이 가능토록 하며, 회전판(30)의 측벽(31e) 및 마찰봉(31a 내지 31c)과 고정판(10)의 격벽(10a 내지 10c)에 라운딩을 통하여 물의 유동시 모서리부의 항력발생을 최소화 하여 원활한 유동이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 지지판(11)의 일측에 공기유도공을 갖으면서 유도공간(P)을 갖는 저장블럭이 되도록 구비되는 구성으로 유입되어 가열이 완료된 일정량의 물을 저장할 수 있게 되어 가열된 물을 일정량씩 일정압력으로 공급할 수 있도록 할 수 있다.

제1 커버(60a)의 중심부에는 회전축(20)에 마련된 유통로 형성축(21)이 위치되어 결합되면서 생기는 도우넛 형상의 유체입구(52)가 형성되며, 제2 커버(60b)의 소정 위치에는 유체출구(54)가 형성된다.

유체입구(52)를 통해 유입된 물은 회전축(20)의 고속회전에 의해 화살표 방향으로 유입되고, 유입된 유체는 고정판(10)의 격벽(10a 내지 10c)과 회전판(30)의 측벽(31e) 및 마찰봉(31a 내지 31c)이 형성하는 압착공간에서 고속회전에 의한 마찰력 증가에 의해 발열되어 고온의 유체가 유체출구(54)로 나가게 된다.

이와같이 압축기 내의 유체가 순환공급되면서 회전 원심력에 의한 압축 마찰에 의한 열을 발생하면서 점차 가열되며, 유체는 70 내지 100℃ 범위로 가열되어 사용된다. 이와 같은 과정을 반복하면서 고정판(10)의 격벽(10a 내지 10c)과 회전판(30)의 측벽(31e) 및 마찰봉(31a 내지 31c)이 형성하는 압착공간(S)을 통해 순차 배출되면서 유체의 열 발생을 더욱 빠르고 효율적으로 극대화하도록 구성된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치를 도시한 분해상태 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 압축판을 도시한 사시도이며,

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 압축판의 분해사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 유체를 이용한 열발생장치의 단면도를 도시한 것이다.

Claims (5)

1. 회전축의 유통로 형성축과 연결되어 유체입구가 형성되고, 외케이스의 일측과 체결되는 제1 커버와;

   유체출구가 형성되며, 상기 외케이스의 타측과 체결되는 제2 커버와;

   일측면에는 유체 마찰력을 증대시켜 압축하도록 하는 마찰봉이 원주방향으로 배열되며 고정판과 압축공간을 유지하며 위치되고 상기 회전축의 회전에 따라 회전되는 복수의 회전판과;

   내측과 외측에서 상기 회전판과 압접(壓接)되면서 상기 회전판과 압축공간을 유지하며 위치되는 복수의 고정판과;

   상기 제2 커버와 상기 복수의 회전판의 제1 회전판 사이에 위치되는 지지판;를 포함하고,

   상기 회전판은 안쪽으로 상기 회전축과 맞물리는 관통홀이 형성되고, 일측면에는 상기 관통홀 위로 원주방향 배열의 마찰봉이 형성되며, 상기 마찰봉의 원주방향 배열은 다수열이 형성되는, 유체를 이용한 열발생장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 고정판은 다수열의 원주방향 배열을 갖는 마찰봉이 압축공간을 유지하면서 위치되도록 다수열의 격벽을 갖는, 유체를 이용한 열발생장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 고정판의 격벽과 상기 회전판의 마찰봉의 위치는 단면도를 기준으로 서로 엇각을 이루도록 위치되는, 유체를 이용한 열발생장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 마찰봉의 표면은 유체의 마찰력을 증대시키기 위해 널 표면(knurl surface) 처리된, 유체를 이용한 열발생장치.

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