KR101194590B1

KR101194590B1 - 원심력에 의한 물분자 형성 장치

Info

Publication number: KR101194590B1
Application number: KR1020120096914A
Authority: KR
Inventors: 최정규
Original assignee: 최정규
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2012-10-25

Abstract

본 발명은 원심력에 의한 물분자 형성장치에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 물분자 형성장치를 수평상태가 아닌 수직상태로 형성하고, 공기 유입관을 통하여 공기의 유입과 유출을 하면서 모터의 시동을 원활하게 도와주는 역할을 하며. 디스크 임펠라축과 모터축에 연결하여 케이싱의 내부에 설치된 디스크가 고속 회전할 수 있도록 하는 원천 기술이며 이로 인해 발생하는 원심력으로 케이싱의 내부로 유입되는 물을 아주 작은 알갱이의 물분자형(소립자)으로 분해 형성하여 물 분자들 간의 마찰에 의한 열로 온수를 생산하여 공급하기 위한 것이다.
본 발명의 원심력에 의한 물 분자 형성장치는 디스크(110)의 전후면과 각기 대향되게 구비되는 상기 케이싱(130)의 내측부의 간격을 0.5mm~1mm로 유지하기 위하여, 상기 디스크(110)의 상부면 중앙부에 형성된 요홈(118)에 모터축(142)과 결합되는 물(180)를 삽입하여 볼트공(119)을 통해 고정볼트(190)로 고정되게 형성하고, 상기 물(180)는 모터축 삽입공(181)의 일측에 고정홈(182)을 형성하여 모터축(142)의 일측으로 돌출한 돌기부(143)를 삽입하여 공회전이 되지 않도록 고정함과 동시에 모터축 삽입공(181) 단부에 지지턱(183)을 형성하고, 상기 지지턱(183)에 고정된 모터축(142)에 디스크(110)에 천공된 체결공(115)을 관통한 체결구(200)를 결합하여 디스크(110)를 일체로 고정되게 형성하고, 상기 물 유입관(150)의 지름과 공기 유입관(170)의 설치 기술이며 지름의 비율을 3:1로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

원심력에 의한 물분자 형성 장치{MOLECULE FORMING APPRATUS OF HEATING MEDIUM}

본 발명은 원심력에 의한 물분자 형성장치에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 물분자 형성장치를 수평상태가 아닌 수직상태로 형성하고, 공기 유입관을 통하여 공기의 유입과 유출을 하면서 모터의 시동을 원활하게 도와주는 역할을 하며. 디스크 임펠라축과 모터축에 연결하여 케이싱의 내부에 설치된 디스크가 고속 회전할 수 있도록 하는 원천 기술이며 이로 인해 발생하는 원심력으로 케이싱의 내부로 유입되는 물을 아주 작은 알갱이의 물분자형(소립자)으로 분해 형성하여 물 분자들 간의 마찰에 의한 열로 온수를 생산하여 공급하기 위한 것이다.

일반적인 보일러는 석유, 석탄, 천연가스 등의 연료를 연소시키거나 전기히터를 이용하여 물을 가열하고, 이렇게 생산된 온수는 난방용수, 생활용수, 공업용수 등으로 사용되는 것이 일반적이다.

그러나 종래의 이러한 보일러는 가격이 고가인 화석연료를 사용하고 탄소 배출이 배출되어 환경을 오염시키는 주범이 되고 있으며 전기히터를 사용하는 전기보일러는 대부분 5KW 이상의 고용량으로 계약전력이 5KW이하인 주택용에는 적용이 불가능한 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 새로운 유체가열장치가 개발되고 있다 기존에 제시된 유체 가열장치는 유체마찰에 의한 마찰열을 이용하는 방식이 주류를 이루고 있으며, 종래의 유체가열 장치의 예로 대한민국 등록 실용 제0393281호, 제0355378호, 등록특허 제0821935호가 있고, 미국특허로는 제04388915호, 제6250561호 등이 있다.

상기 문헌에 제시된 종래의 유체 가열장치는 부품수가 많고 물을 가열하기 위한 구조가 복잡하다는 공통된 문제점을 갖고 있다. 예를 들면 전동모터에 의해 회전하는 디스크의 형상이 단순하지 않다거나 다층구조로 되어 있고, 내부 및 외부가 복잡하게 조립되어 있다.

이는 유체 가열장치의 효율저하, 소음증대, 내구성 저하, 제조비용 과다소요 등의 현상을 초래하여 가정용 전력(1상2선 220V 계약전력5KW)에 사용이 불가능하였다.

그리하여 본 출원인은 마찰펌프에 대하여 많은 연구를 하여 실용신안등록 제449290호와 제449327호의 마찰펌프를 개발하였다

그러나 상기 마찰펌프는 디스크가 케이싱 내부에서 회전할 때 물과 공기가 동일한 양으로 공급되기 때문에, 케이싱 내부에 공기량이 많이 공급되므로 모터에 부하가 걸려 디스크가 원활하게 회전할 수 없으므로 물 분자를 생성하지 못하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

그뿐만 아니라 디스크에 물을 공급하는 물탱크가 케이싱과 일체로 형성되어 있어 디스크 삽입에 많은 어려움이 있었고, 또 디스크를 회전하는 구동축에 모터축이 삽입되어 있어 구동시 구동축에 삽입된 모터축이 공회전하는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 단순한 구조로 고효율 및 내구성 증대, 소음저감, 제조비용 감소를 실현할 수 있는 원심력에 의한 물의 분자형성장치를 제공하는 것이 주된 목적이다.

그뿐만 아니라 케이싱 내부에서 고속회전하는 디스크의 원심력에 의해 케이싱 내부로 유입되는 물을 분해하여 소립자로 형성된 물 분자끼리 부딪치면서 열을 발생하도록 하기 위해서는 물탱크로 유입되는 물 유입관과 서로 대향하여 형성되는 공기 유입관의 지름의 비율을 3 : 1로 하여 공기량을 물의 유입량 보다 적게 물탱크 내부로 유입시켜 케이싱 내부에서 회전하는 디스크에 부하가 걸리지 않고 원활하게 회전할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 케이싱 내부에서 회전하는 디스크에 동력을 전달하는 모터축을 디스크 연결구에 의해 연결함으로써 모터축에 공회전없이 동력을 전달할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원판 형상을 가지는 것으로서, 전면과 후면 각각의 끝단을 따라 원주 형태로 다수의 제 1물 수용홈(112)이 구비된 디스크(110)와,

상기 디스크(110)가 회전할 수 있는 공간부가 형성된 것으로서, 상기 디스크(110)의 중심에서부터 끝단까지를 1로 보았을 때, 중심에서부터 0.80 이상이 되는 위치의 전후면에 1열 또는 복수열로 배치된 제 1물 수용홈(112)에 0.5mm~1mm의 간격을 두고 대향하는 위치에 제 2물 수용홈(132)이 구비된 케이싱(130)과,

상기 디스크(110)에 회전력을 제공하는 회전동력 발생수단(140)과,

상기 케이싱(130) 안으로 물이 유입되는 물 유입관(150)과,

상기 케이싱(130) 안의 물이 배출되는 물 배출관(160)과,

상기 케이싱(130)에 대하여 공기가 유입되거나 배출되도록 물 유입관(150)과 적어도 같은 높이에 설치하여 공기를 공급하는 공기 유입관(170)을 구비하고,

상기 케이싱(130)의 일측에는 물 배출관(160)을 삽입하여 장착할 수 있게 형성된 배출구(133)를 포함하여 구성된 원심력에 의한 물 분자 형성장치에 있어서,

상기 디스크(110)의 전후면과 각기 대향되게 구비되는 상기 케이싱(130)의 내측부의 간격을 0.5mm~1mm로 유지하기 위하여, 상기 디스크(110)의 상부면 중앙부에 형성된 요홈(118)에 모터축(142)과 결합되는 물(180)를 삽입하여 볼트공(119)을 통해 고정볼트(190)로 고정되게 형성하고,

상기 물(180)는 모터축 삽입공(181)의 일측에 고정홈(182)을 형성하여 모터축(142)의 일측으로 돌출한 돌기부(143)를 삽입하여 공회전이 되지 않도록 고정함과 동시에 모터축 삽입공(181) 단부에 지지턱(183)을 형성하고,

상기 지지턱(183)에 고정된 모터축(142)에 디스크(110)에 천공된 체결공(111)과 지지턱(183)의 중앙에 천공된 체결공(115)을 관통한 체결구(200)를 결합하여 디스크(110)를 일체로 고정되게 형성하고,

상기 물 유입관(150)의 지름과 공기 유입관(170)의 지름의 비율을 3:1로 구성한 것을 특징으로 한다.

즉, 물 유입관(150)의 지름이 15mm이고, 공기 유입관(170) 지름이 5mm가 되어야만, 케이싱(130) 내부에서 회전하는 디스크(110)에 부하가 걸리지 않고 원심력에 의해 물 분자들이 마찰에 의해 열을 발생하게 되는 것이다.

그리고 디스크(110)를 물(180)에 의해 모터축(142)과 결합시켜 주어야만 디스크(110)가 케이싱(130) 내부공간의 내측 상부와 하부면에서 간격을 0.5mm~1mm을 유지하면서 디스크가 회전할 수 있는 것이다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 디스크의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의한 팽창 압력과 미립자로 분해된 물 분자들 간의 충돌에 의한 전단마찰열을 이용함으로써 우수한 열변환 효율을 갖는다.

또한, 본 발명은 물 유입관에 연결되는 물 유입관의 지름보다 공기 유입관의 지름을 3배 작게 하여 공기를 물유입관에 조절하여 주입함으로써, 디스크가 회전할 때 부하가 걸리지 않고, 원활하게 회전하면서, 원심력을 발생하기 때문에 물이 미립자로 분해되면서 물 분자들끼리 부딪쳐서 마찰열을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 물을 가열하기 위한 디스크가 케이싱의 내부 상부와 하부에 공간이 형성되도록 모터축과 연결되는 디스크 임펠라 축을 결합시킴로써, 디스크 회전시 공회전 없이 회전할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원심력에 의한 물 분자 형성장치 구성도
도 2는 도 1에 도시한 원심력에 의한 물 분자 형성장치 상세도
도 3은 본 발명에 따른 디스크를 임펠라와 모터축과 결합한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 구성에 대하여 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.

먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심력에 의한 물의 분자형성장치의 구성에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 원심력에 의한 물 분자 형성장치를 이용한 물분자장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 원심력에 의한 물 분자 형성장치의 상세도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디스크 임펠라축에 의해 모터축과 결합한 상태를 나타낸 확대 단면도이다.

본 발명에 따른 원심력에 의한 물 분자 형성장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 열교환 장치(230)가 구비되는 온수탱크(2)와 연결되어 물 분자 형성장치(1)에 의해 가열된 물을 이용하여 온수탱크(2)의 물을 가열하게 된다. 상기 온수탱크(2)는 난방라인(220)과 온수라인(210)이 연결된다.

본 발명에 따른 물 분자 형성장치(1)는 도시한 바와 같이, 디스크(,110), 임펠라(180), 케이싱(130), 회전동력 발생수단(140), 물 유입관(150), 물 배출관(160), 공기 유입관(170) 공기 조절 밸브(171)로 구성된다.

상기 디스크(110)는 금속재질로 이루어지는 것으로서, 본 명세서에서는 본 발명에 따른 실시 예를 디스크(110)의 두께를 약 10mm로 하고, 직경을 약 160mm로 하여 소형으로 제작하여 실제 가동시킨 것을 위주로 하여 설명한다.

상기 디스크(110)는 소정 두께의 원판 형상을 갖는다. 또 디스크(110)는 원심력에 의한 물 분자 형성장치(1)의 열변환 효율을 고려하여 두께와 직경을 달리 할 수 있다. 디스크(110)에는 제 1물 수용홈(112), 관통홀(114), 요홈(118) 및 볼트공(119)이 형성된다.

상기 제 1물 수용홈(112)은 케이싱(130)의 제 2물 수용홈(132)과 함께 물의 유체 마찰을 급격하게 발생시키는 역할을 한다. 제 1물 수용홈(112)은 상기 디스크(110)의 전면(A)과 후면(B)의 끝단 테두리부에 각각 복수 개 형성된다. 본 실시예에서는, 제 1물 수용홈(112)이 약8mm의 직경과 약 3mm의 깊이로 원통 형상을 갖고 36개가 일정간격으로 1열의 원주 형태를 이루어 배치된 것을 위주로 설명한다.

상기 관통홀(114)은 디스크(110)의 전면(A)에 유입된 물이 후면(B)으로도 유동될 수 있도록 한다. 관통홀(114)은 디스크(110)의 중심부 둘레에 복수개로 형성된다. 본 실시 예에서는 관통홀(114)이 약 7mm의 직경을 가지면서, 같은 간격으로 원주 형태를 가지도록 배치된다.

상기 모터축(142)은 회전동력 발생수단(140)에서 발생된 회전력을 디스크(110) 에 전달하기 위하여 디스크(110)와 모터축(142)을 물(180)로 연결한다.

즉, 물(180)의 내부에 형성되는 모터축 삽입공(181)의 일측에는 고정홈(182)을 형성하고, 상기 모터축 삽입공(181)의 단부에는 모터축(142)을 지지하는 지지턱(183)이 형성되어 있다. 그리고 지지턱(183)에는 체결공(115)이 형성된다.

따라서 모터축(142)을 물(180)의 내부에 형성되는 모터축 삽입공(181)에 삽입할 때, 모터축(142)이 공회전 되지 않도록 모터축(142)의 일측에 돌출한 돌기부(143)를 고정홈(142)에 삽입한다.

그리고 물(180)를 디스크(110)의 상부에 형성된 요홈(118)에 안착시킨 후, 고정볼트(190)를 이용하여 디스크(110)와 일펠러(180)를 고정시킨다. 또한, 모터축(142)을 디스크(110)에 일체로 결합하기 위해서는 체결구(200)를 이용하여 디스크(110)의 체결공(115') 물의 체결공(115)에 삽입하여 물(180)의 모터축 삽입구(181)에 삽입되어 지지턱(183)에 지지된 모터축(142)에 결합한다.

그리고 상기 케이싱(130)은 디스크(110)를 수용하고 디스크(110)와 함께 유입된 물의 유로를 형성하는 역할을 한다.

이때 케이싱(130)은 디스크(110)의 고속 회전 시 편심을 최소화하고 중력에 의한 영향을 최소화하여 물이 디스크(110) 내부에서 고르게 유동되게 함으로써 열변환 효율이 최대로 될 수 있도록 지면과 평행하도록 설치하는 것이 바람직하다.

상기 케이싱(130)의 상부에는 물 유입관 삽입홀(134)과 공기 유입관(170)이 형성되고, 디스크(110)와 같은 레벨의 측부에는 배출관 삽입홀(136)이 형성되어 있다.

또한, 상기 케이싱(130)의 내면에는 도 2에 도시된 바와 같이 디스크(110)의 제 1물 수용홈(112)들과 각각 마주볼 수 있는 다수의 제 2물 수용홈(132)이 각각 형성된다.

즉, 제 1물 수용홈(112)과 같이 1열의 원주 형태로 케이싱(130) 내면의 상하부에 각각 형성된다. 이때 제 2물 수용홈(132)은 제 1물 수용홈(112)과 동일한 형태 및 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이때 상기 제 1물 수용홈(112)과 제 2물 수용홈(132)의 크기와 평단면 형태는 다양하게 구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 물 수용홈들(112, 132)의 평단면 형태를 원형으로 하였으나, 이는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등 다양한 형태의 수용홈 적용이 가능하다.

상기한 바와 같이 제 1물 수용홈(112)과 제 2물 수용홈(132)이 서로 마주보는 위치에 형성됨에 따라 디스크(110)가 회전할 때 제 1물 수용홈(112)들과 제 2물 수용홈(132)들이 서로 대향하여 일치하는 순간 극히 짧은 시간에 반복적으로 물의 열변환이 일어난다.

상기 회전동력 발생수단(140)은 구동축(142)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

본 실시 예에 의하면 회전동력 발생수단(140)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전동 모터이고, 모터축(142)이 물(180)에 직결 삽입되어 고정된 구조로서, 커플링이나 벨트를 연결하는 형태의 동력전달보다 효율적이고 간단한 구조를 형성한다.

한편, 상기 회전동력 발생수단(140)은 계약전력이 5kw 이하인 주택용에 사용할 경우에는 사용전압은 1상2선220V 이고, 소비전력은 3KW이하인 전동기를 사용하는 것이 바람직하며, 고효율을 위해서는 고속으로 회전시키는 것이 바람직하므로 인버터를 사용하여 주파수를 가변시켜 고속의 회전(1,800~4,500rpm) 시킬 수 있는 전동기를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 회전동력 발생 수단(140)은 엔진, 터빈, 또는 풍차 중 어느 하나일 수 있다.

상기 물 유입관(150)은 케이싱(130) 본체의 유입관 삽입홀(134)에 연결되어 디스크(110)의 상부에 물이 유입되도록 한다.

상기 물 배출관(160)은 디스크(110)와 같은 높이의 배출관 삽입홀(136)에 연결되어 디스크(110)의 고속회전에 의해 가열된 물이 배출되도록 한다.

또한, 공기 유입관(170)은 물 유입관(150)과 적어도 같은 높이에 설치되는 것으로서, 공기배출관 삽입홀(135)에 연결되어 물을 가열하기 전에 공기 유입관이 있어 물을 주입 시킬때 자동으로 빠저 나가므로 공기, 가스등을 미리 빼낼 필요가 없고, 효율을 높일 수 있어, 적절한 압력조절 기능으로 전동기의 출력을 조정하는 역할을 한다.

그리고 케이싱(130)의 내측면에는 물을 배출하기 위한 배출구(133)가 형성되어 있고, 배출구(133)의 단부에는 물 배출관(160)을 결합하기 위해 천공된 배출관 삽입홀(136)과 연결되어 있다.

또한, 본 발명의 온수탱크(2)는 원심력에 의한 물 분자 형성장치에 의해 가열된 물을 저장하며 난방라인(220)과 탱크 내부의 열교환 장치(230)를 통한 온수라인(210)을 형성 한다.

[본 발명의 작용]

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 마찰 펌프의 작용을 설명하기로 한다. 본 발명에 사용되는 물은 물 또는 기름과 같은 각종 유체일 수 있다.

이하, 물을 사용하여 온수를 얻는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 물 유입관(150)의 밸브를 열게 되면 상온의 물이 유입되어 케이싱(130)의 내부가 채워지게 된다.

이때 공기는 공기 유입관(170)을 통하여 배출된다.

공기배출이 완료 후 회전동력 발생수단(140)을 가동하면 물(180)와 연결된 디스크(110)가 고속 회전을 하게 된다. 이때 물(180)의 모터축 삽입홈(181)과 고정홈(182)에 모터축(142)과 돌기부(143)가 삽입되어 있으므로 물(180)에 삽입고정된 모터축(142)은 공회전 없이 고속회전을 할 수 있다.

그리고, 유입된 물은 관통홀(114)을 통해 케이싱(130) 내부에서 유동상태가 안정화되며 디스크(110)는 테두리부의 선속도가 중심부보다 빠르기 때문에 디스크(110)의 테두리부에 위치한 물의 유속은 중심부에 위치한 물에 비해 빠르다.

이때 디스크(110)의 중심부에서 테두리부 방향으로 원심력이 크게 작용하고, 디스크(110)의 중심부와 테두리부의 선속도의 차이에 의해 물은 팽창압력을 받아 기화가 유도됨에 따라 물 분자의 충돌이 급격하게 이루어져 물의 온도가 상승하게 된다.

상기와 같이 디스크(110)의 회전에 의한 물분자를 형성하기 위해서는 케이싱(130)의 상부에 결합되어 물을 공급해주는 물탱크(250)에 액체 유입관(150)과 동일한 선상에 유치하는 공기유입관(170)을 통해 케이싱(130)의 내부로 공기를 공급해주어야 케이싱(130) 내부에서 회전하는 디스크(110)에 부하가 걸리지 않게 되는 젓이다. 즉, 케이싱(130) 내부에 물만 공급하게 되면 물을 소립자 형태의 물분자를 형성하지 못하기 때문에, 물분자들 간에 충돌이 발생하지 않게 되는 것이다.

이때 공기 유입관(170)을 통해 공기를 공급하여 주더라도, 액체 유입관(150)을 통해 유입되는 물의 양과 공기 유입관(170)을 통해 유입되는 공기량을 동일하게 공급하여서는 안 된다.

즉, 물 유입관(150)의 지름이 공기유입관(170)의 지름보다 크게 형성하되 3배 이상을 넘어서는 안 된다. 예를 디스크(110)의 두께를 약 10mm로 하고, 직경을 약 160mm로 할 때 물 유입관(170)의 지름이 15mm이면 공기유입관(170)의 지름을 5mm 이상 또는 5mm이하로 형성해서 공기를 공급하게 되면, 디스크(110)는 회전이 원활하게 작동되지 않게 되는 것이다. 왜냐하면, 공기유입관(170)의 지름이 5mm이상 되면 공기가 과다하게 케이싱(130)의 내부로 공급되어 디스크(110)가 회전하는데 무리하게 되어 모터에 부하를 주게 되므로 디스크(110)의 회전이 원활하지 못하다. 그뿐만 아니라 공기유입관(170)의 지름 5mm이하이면 케이싱(130)의 내부에 공급되는 물의 양보다 공기량이 부족하여 디스크(110)가 회전하더라도 고속회전이 불가능하여 디스크(110) 회전에 의한 원심력이 약해 공급되는 물을 소립자로 분해지 하지 못하기 때문에 물분자들 간의 충돌이 발생하지 않게 되어므로 열을 생성할 수 없게 된다.

상기와 같이 케이싱(130)의 내부에 물과 공기량이 적정량 공급될 때, 디스크(110)의 전면(A) 및 후면(B)에 형성된 제 1물 수용홈(112)이 고속 회전하면서 케이싱(130)에 형성된 제 2물 수용홈(132)과 서로 대향하여 일치하는 순간이 극히 짧은 시간에 반복적으로 일어나게 된다.

이때, 제 1물 수용홈(112)과 제 2물 수용홈(132)이 일치하는 과정에서 양 모서리 부분이 서로 겹치면서 물에 강한 전단력을 가하게 된다. 이로 인해 물 분자간 충돌이 급격히 늘어나게 된다. 또한, 제 1 및 제 2물 수용홈(112, 132)의 내부에서 와류가 급격히 발생하게 되고, 이에 따라 압력변화에 의한 유체마찰이 급속하게 생성된다.

상술에 의해 생성된 온수는 케이싱(130)의 내측면에 형성된 배출구(133)와, 배출관 삽입홀(136)과, 물 배출관(160)을 통해 배출되어 난방으로 사용 시에는 난방라인을 통해 난방을 할 수 있으며, 온수 사용시에 는 열교환 장치를 통과한 상온의 상수도 물이 온수로 교환되어 온수를 사용할 수 있다.

온수의 온도는 온수탱크에 온도설정 센서를 장착하여 설정된 온도에 이를 때까지 물 유입관(150)과 물 배출관(160)의 유체이동에 의한 지속적인 가열로 설정된 온도를 얻을 수 있다.

다음의 표 1은 디스크(110)의 회전속도를 4,500rpm로 하여 상온의 물 100리터를 가열한 경우의 열변환 효율을 나타내는 시험데이터이다. 이때, 회전동력 발생수단(140)은 89%의 전동효율을 갖는 입력전원 1상2선 220V소비전력 3kw전동기와 주파수 및 저항 가변으로 회전수를 조절할 수 있는 인버터를 사용하였다.

표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명의 원심력에 의한 물 분자 형성장치(1)는 디스크(110)의 회전 속도가 높을수록 높은 열변환 효율을 갖는다는 것을 알 수 있다.

표 2는 디스크(110)와 케이싱(130) 사이의 간격을 0.5~1mm로 하여 상온의 물 100리터를 가열한 경우의 열변환 효율을 나타내는 시험데이터이다. 이때, 회전동력 발생 수단(140)은 상기와 동일한 회전동력 발생수단(140)을 사용하여 4,500rpm으로 디스크(110)를 회전시켰다.

표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 원심력에 의한 물 분자 형성장치(1)는 디스크(110)와 케이싱(130)사이의 간격이 0.5mm인 경우에 가장 열변환 효율을 갖는다.

이때, 디스크(110)의 직경과 제 1 및 제 2물 수용홈(112, 132)의 개수 및 크기를 적절하게 조절함으로써 우수한 열변환 효율을 유지할 수 있다.

표 3은 소음 저감 시험 데이터이다.

시험방법은 물 입수관과 배출관의 위치를 변경하면서 소음을 하였다.

회전동력 발생수단(140)은 상기와 동일한 회전동력 발생수단(140)을 사용하여 4,500rpm으로 디스크(110)를 회전시켰다.

표 3에 나타난 바와 같이 물 유입관(150)과 물 유출관(160)의 위치에 따라 소음의 변화가 발생하였고, 물 유입관(150)이 디스크(110) 상부에 위치하고 물 배출관(160)이 디스크(110)와 같은 레벨(높이)일 때 소음이 가장 적었으며, 주거지역 심야 소음 기준치인 45dB 이하로 운전이 가능하다는 것을 알 수 있다.

상기 실시 시험 데이터에서 보듯이 본 고안의 마찰 펌프를 사용 시 주거지역에 저소음으로 운전이 가능하고, 94% 이상의 고효율 열변환이 가능하여 공급전압이 1상2선 220V이고, 소비전력이 3kw 회전동력발생수단(140) 활용이 가능하므로, 계약전력이 5kw인 주택용 전력에 사용이 가능한 보일러 장치에 적용할 수 있음을 알 수 있다.

1 : 물 분자 형성장치 2 : 온수탱크
3 : 전기보일러 장치
110 : 디스크 112 : 제 1물 수용홈
114 : 관통홀 118 : 구동축 삽입홀
119 : 볼트공 120 : 물
130a : 케이스 내측면 132 : 제 2물 수용홈
133 : 배출구 140 : 회전동력 발생수단
150 : 물 공급관 160 : 물 배출관
170 : 공기 유입관 171 : 공기조절밸브
210 : 온수라인 220 : 난방라인
230 : 열교환 장치
A : 디스크 전면 B : 디스크 후면

Claims

원판 형상을 가지는 것으로서, 전면과 후면 각각의 끝단을 따라 원주 형태로 다수의 제 1물 수용홈(112)이 구비된 디스크(110)와,
상기 디스크(110)가 회전할 수 있는 공간부가 형성된 것으로서, 상기 디스크(110)의 중심에서부터 끝단까지를 1로 보았을 때, 중심에서부터 0.80 이상이 되는 위치의 전후면에 1열 또는 복수열로 배치된 제 1물 수용홈(112)에 0.5mm~1.5mm의 간격을 두고 대향하는 위치에 제 2물 수용홈(132)이 구비된 케이싱(130)과,
상기 디스크(110)에 회전력을 제공하는 회전동력 발생수단(140)과,
상기 케이싱(130) 안으로 물이 유입되는 물 유입관(150)과,
상기 케이싱(130) 안의 물이 배출되는 물 배출관(160)과,
상기 케이싱(130)에 대하여 공기가 유입되거나 배출되도록 물 유입관(150)과 적어도 같은 높이에 설치하여 공기를 공급하는 공기 유입관(170)을 구비하고,
상기 케이싱(130)의 일측에는 물 배출관(160)을 삽입하여 장착할 수 있게 형성된 배출구(133)를 포함하여 구성된 원심력에 의한 물 분자 형성장치에 있어서,
상기 디스크(110)의 전후면과 각기 대향되게 구비되는 상기 케이싱(130)의 내측부의 간격을 0.5mm~1mm로 유지하기 위하여, 상기 디스크(110)의 상부면 중앙부에 형성된 요홈(118)에 모터축(142)과 결합되는 물(180)를 삽입하여 볼트공(119)을 통해 고정볼트(190)로 고정되게 형성하고,
상기 물(180)는 모터축 삽입공(181)의 일측에 고정홈(182)을 형성하여 모터축(142)의 일측으로 돌출한 돌기부(143)를 삽입하여 공회전이 되지 않도록 고정함과 동시에 모터축 삽입공(181) 단부에 지지턱(183)을 형성하고,
상기 지지턱(183)에 고정된 모터축(142)에 디스크(110)에 천공된 체결공(115)을 관통한 체결구(200)를 결합하여 디스크(110)를 일체로 고정되게 형성하고,
상기 물 유입관(150)의 지름과 공기 유입관(170)의 지름의 비율을 3:1로 구성한 것을 특징으로 하는 원심력에 의한 물 분자 형성장치.