KR101465726B1 - 와류에 의한 마찰형 스팀보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀보일러(1)에서 히터(6)에 의해 용수를 가열시켜서 스팀을 발생시킬 때 보일러의 내부 구조를 개선시켜서 보다 신속하고 높은 온도의 스팀을 생성할 수 있도록 한 와류에 의한 마찰형 스팀보일러(1)를 제공코자 하는 것으로서, 본체(2)의 내측에서 하측 용수저장부(3)와 상측 스팀체류부(4) 사이로 원판형의 격판(10)이 설치되며, 격판(10)에는 격판(10)에서 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 스팀분사구(11)가 형성되며, 스팀체류부(4)의 내면에 스팀분사구(11)를 통해서 상향 소용돌이치며 분사되는 스팀이 마찰되도록 마찰유도구(12)가 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명에 의하면 용수저장부(3)에서 스팀체류부(4)로 분사되는 스팀을 격판(10)의 스팀분사구(11)에 의해 와류되게 하여 오래 머물도록 하면서 소용돌이치는 스팀이 마찰유도구(12)에 마찰되어 마찰열이 발생되도록 함으로써, 스팀을 보다 신속하게 향상된 온도로 생성시켜서 열효율을 향상시키며, 스팀의 온도가 오래 유지되도록 하므로 난방효율을 월등히 향상시킬 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

와류에 의한 마찰형 스팀보일러{The friction type steam boiler by a vortex flow}

본 발명은 스팀보일러의 일종으로서, 보다 상세히 설명하면 스팀보일러에서 히터에 의해 용수를 가열시켜서 스팀을 발생시킬 때 보일러의 내부 구조를 개선시켜서 보다 신속하고 높은 온도의 스팀을 생성할 수 있도록 한 와류에 의한 마찰형 스팀보일러에 관한 것이다.

일반적으로 스팀보일러는 보일러의 내측 하부에 설치된 히터 등의 가열수단에 의해서 내부에 저장된 용수를 가열시켜서 고온의 증기, 즉 고온의 스팀을 발생시키도록 하고, 이후 상기와 같이 발생된 고온의 스팀을 필요로 하는 사용처로 공급토록 하고 있는 실정으로서, 이러한 일반적인 종래 스팀보일러로는 대한민국 등록실용신안 제247503호(2001년 10월 8일자 공고), 공개특허 2009년 제127798호(2009년 12월 14일자 공개) 및 등록특허 제1187929호(2012년 10월 8일자 공고)에 게재된 바와 같다.

상기 종래 스팀보일러의 경우 가열수단에 의해서 용수가 가열되어 물의 온도가 대략 100℃가 되면 기체로 상변화를 일으켜서 고온의 스팀이 발생되며, 이때 발생된 스팀의 온도는 대략 100℃ 내외로서 이송관을 이용하여 사용처로 공급할 시 외부 온도가 낮으면 바로 식어 액화가 일어나게 되므로 각종 사용처까지 고온의 스팀을 공급하는데 한계가 있었으며, 특히 실내의 바닥 난방용으로 사용 시 빨리 식어서 난방용으로 직접 사용할 수 없었으며, 대상물을 간접 가열하기 위한 열교환기로의 공급 시 배출관을 통과할 때 스팀이 빨리 식어서 열교환기에서의 열효율이 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있었으며, 세탁소 등의 고온 스팀을 그대로 사용해야 하는 스팀건조기에 적용할 경우 스팀이 배출관을 통과하면서 식어 버리므로 낮은 온도로 인하여 액화가 일어나서 스팀의 분사 시 다량의 물이 함께 분사되어 세탁물 등의 건조대상물을 습하게 하는 문제점이 있었으며, 이로 인하여 스팀건조기 등에서는 스팀을 별도로 건조시키는 건조수단이 더 구비되어야 하는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.

KR 20-0247503 Y1 2001. 10. 8. KR 10-2009-0127798 A 2009. 12. 14. KR 10-1187929 B1 2012. 10. 8.

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 스팀보일러의 내측 하부에서 히터에 의해 용수를 가열해서 스팀을 발생시킬 시 발생되는 스팀이 스팀보일러의 상측에서 와류가 일어나도록 배출시키고, 이때 소용돌이치는 스팀에 마찰열이 발생토록 내면에 마찰유도구를 형성하며, 배출구에 일정 온도가 되면 개방되도록 개폐밸브를 설치함으로써, 히터에 의해서 발생된 고온의 스팀을 보일러의 상측에서 오래 머물도록 하면서 마찰유도구에 의해서 마찰열이 발생되도록 하여 스팀을 보다 신속하게 생성시키면서 스팀의 온도를 배가시킬 수 있도록 하여 열효율을 향상시킴은 물론이고, 스팀의 온도가 오래 유지되도록 하므로 난방효율을 월등히 향상시킬 수 있는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러를 제공함에 발명이 해결하고자 하는 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러를 구성하되, 상기 스팀보일러는 내측 하부에 용수유입구를 통해서 유입된 용수가 저수되는 용수저장부가 구비되며 내측 상부에 용수의 가열 시 발생된 스팀이 체류 후 일정 온도 이상으로 상승하면 개방되는 온도감응밸브를 통해서 스팀배출구로 배출되는 스팀체류부가 구비된 본체와, 용수저장부의 상부 일측에 용수의 수위를 감지하여 더 이상 용수가 유입되지 않도록 용수유입구에 설치된 유입밸브와 전기적으로 연결 구성된 수위감지센서와, 용수저장부의 하부 일측에서 내측으로 돌출되게 설치되어 전기를 공급하면 열을 발생시켜서 용수저장부의 용수를 가열토록 구성된 히터를 포함하되, 상기 본체 내측에 상부의 스팀체류부와 하부의 용수저장부 사이로 고정 설치된 격판과, 상기 격판에 용수저장부에서 히터에 의해 발생된 스팀이 상부의 스팀체류부로 와류를 형성하면서 분사되도록 격판상에서 상향 경사지며 접선방향으로 개구되게 형성된 수개의 스팀분사구와, 스팀체류부의 내면에 소용돌이치는 스팀이 마찰되도록 구성된 마찰유도구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어 본체의 스팀체류부 내측에 상기 격판의 상부로 소정 간격을 두고 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 수개의 스팀분사구가 형성된 상단격판이 더 구비되도록 구성되며, 상기 하부의 격판과 상부의 상단격판 사이에 스팀체류부보다 직경이 작으며 내면 또는 외면에 마찰유도구가 구성된 마찰유도관이 설치되도록 할 수 있다.

상기 마찰유도구는 스팀체류부 또는 마찰유도관의 벽면에 빗살 또는 체크 형태를 갖도록 형성된 홈으로 이루어지거나, 스팀체류부 또는 마찰유도관의 벽면에 고정되도록 설치된 금속그물망으로 이루어진 것이다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명의 와류에 의한 마찰형 스팀보일러는 본체 내측의 하부 용수저장부와 상부 스팀체류부 사이에 격판을 설치하되, 격판상에서 상향 경사지며 접선방향으로 수개의 스팀분사구를 형성하여 용수저장부에서 스팀체류부로 스팀이 소용돌이치면서 분사되도록 하여 스팀체류부에서의 스팀 체류시간을 배가시켜서 스팀체류부의 압력을 향상시키므로 스팀의 온도를 배가시킬 수 있는 것이며, 이와 더불어서 격판의 스팀분사구에 소용돌이치면서 분사되는 스팀을 스팀체류부의 내면에 형성된 마찰유도구에 부딪히도록 하여 마찰이 일어나게 함으로써 스팀 자체에 다량의 마찰열이 발생되도록 하여 스팀의 온도를 보다 신속히 높이면서 보다 더 배가시킬 수 있는 것이며, 이와 같이 본 발명에서는 히터에 의해서 생성된 스팀을 와류시킴과 동시에 마찰유도구에 마찰시켜서 스팀의 온도를 신속하고 월등하게 향상시킬 수 있으므로 열효율을 현저하게 향상시켜 보일러의 효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.

또한 상기 스팀체류부에서 스팀이 소용돌이치면서 마찰유도구에 부딪힐 시 스팀 내부의 물분자가 마찰유도구와 충돌하면서 충격파가 발생하게 되며, 이때 충격파에 의해서 물분자의 내부의 전극을 변동시키는 내부전극운동이 발생되어 이로 인하여 물분자의 운동이 매우 극렬하게 일어나서 열이 발생되므로 스팀의 온도를 보다 신속하게 향상시킬 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 스팀보일러의 바람직한 일례를 보인 일부가 파절된 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 스팀보일러의 바람직한 일례를 보인 단면도
도 3은 본 발명에서 격판에 형성된 스팀분사구의 확대 사시도 및 단면도
도 4는 본 발명에서 마찰유도구의 일례를 보인 것으로서, 홈으로 이루어진 마찰유도구의 일부 확대 사시도
도 5는 본 발명에서 마찰유도구의 다른 실례를 보인 것으로서, 금속그물망으로 이루어진 마찰유도구 일부의 확대 사시도

본 발명은 보일러의 내측 하부에 설치된 히터 등의 가열수단에 의해서 내부에 저장된 용수를 가열시켜서 고온의 스팀을 발생시켜서 필요로 하는 사용처로 스팀을 공급토록 구성된 스팀보일러의 내부 구조를 새롭게 하여 스팀이 소용돌이치면서 스팀보일러 내부에서 마찰되도록 한 와류에 의한 마찰형 스팀보일러에 관한 것으로서, 이러한 본 발명을 첨부된 도면들과 함께 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 와류에 의한 마찰형 스팀보일러(1)는 원통형의 본체(2)를 구비하되, 상기 본체(2)는 내측 하부에 보일러의 용수가 저수되는 용수저장부(3)를 구비하며, 내측 상부에는 용수의 가열 시 발생되는 스팀이 대류현상에 의해서 상승하여 체류되는 스팀체류부(4)를 구비하도록 이루어진다.

상기 본체(2)의 하부 일측에는 용수를 용수저장부(3)의 내부로 유입할 수 있도록 용수저장부(3)와 연통되게 용수유입구(5)가 설치되며, 본체(2)의 하부에는 용수저장부(3)의 내측으로 돌출되게 설치되어 본체(2) 외부에서 전기를 공급하면 내측으로 돌출된 부분에서 전열을 발생시켜서 용수저장부(3)에 저수된 용수를 가열하는 히터(6)가 설치되며, 본체(2) 하단에는 용수저장부(3) 내부와 연통되어 용수를 배출시킬 수 있도록 드레인밸브가 장착된 배출관(7)이 설치되며, 이와 함께 상기 본체(2)의 상부 일측에는 내부의 스팀체류부(4)와 연통되어 히터(6)에 의한 용수의 가열로 발생되는 스팀이 사용처로 공급되도록 스팀배출구(8)가 설치된다.

상기 용수유입구(5)에는 외부에서 공급되는 용수가 용수저장부(3)로 공급 및 차단을 제어하는 유입밸브(5a)가 설치되며, 이때 용수저장부(3)의 상부 일측에 용수의 수위를 감지하여 만수위에 미치지 못하게 되면 용수가 계속적으로 유입되도록 유입밸브(5a)를 개방시키며 만수위에 미치게 되면 더 이상의 용수가 유입되지 않도록 유입밸브(5a)를 폐쇄시키도록 유입밸브(5a)와 전기적으로 연결 구성되며 임의로 수위를 조절할 수 있도록 구성된 수위감지센서(9)가 설치되며, 이에 더불어서 상기 스팀배출구(8)에는 배출되는 스팀이 일정 온도 이상 되면 개방되는 온도감응밸브(8a)가 설치되며, 이러한 온도감응밸브(8a)에 의해서 스팀체류부(4)에 팽창 압력이 발생되어 기화온도(대략 100℃)보다 높은 온도로 스팀의 온도가 상승된 후 사용처로 공급되도록 구성된다.

본 발명에서는 상기와 같은 통상의 스팀보일러(1)에서 본체(2)의 내측에 하부의 용수저장부(3)와 상부의 스팀체류부(4) 사이로 본체(2) 내부 공간을 상하로 구획하는 원판형 격판(10)이 고정 설치되며, 상기 격판(10)에는 용수저장부(3)에서 히터(6)에 의한 가열에 의해서 발생된 스팀이 상부의 스팀체류부(4)로 와류를 형성하면서 분사되도록 격판(10)상에서 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 수개의 스팀분사구(11)가 형성되며, 이때 상기 스팀체류부(4)의 내면에는 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 수개의 스팀분사구(11)를 통해서 와류, 즉 소용돌이치며 분사되는 스팀이 마찰되어 마찰열이 발생되도록 마찰유도구(12)가 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 본체(2) 내측에 스팀체류부(4)와 용수저장부(3)를 구획하는 격판(10)이 상기한 바와 같이 1개만 설치될 수도 있고, 도 1 내지 2에서와 같이 상기 격판(10)의 상부로 소정 간격을 두고 스팀체류부(4)의 내측에 격판(10)과 동일한 구성의 원판형 상단격판(20)이 더 구비되도록 할 수 있으며, 상기 상단격판(20)은 하부에 이격되어 있는 격판(10)과 같이 상단격판(20)상에서 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 수개의 스팀분사구(11)가 형성되며, 상기 격판(10) 또는 상단격판(20)에 형성된 스팀분사구(11)는 도 3의 확대 사시도 및 단면도에서와 같이 판상의 격판(10) 또는 상단격판(20)의 일부를 절개한 후 절개부를 프레싱하여 상향 경사지게 형성되며, 이때 스팀분사구(11)의 개구가 격판(10) 또는 상단격판(20)에서 접선방향으로 동일한 방향을 향하도록 형성되어 스팀이 상향 소용돌이치면서 분사가 이루어지는 것이다.

그리고 상기 하부의 격판(10)과 상부의 상단격판(20)의 사이에는 스팀체류부(4)의 내경보다 직경이 작으며 내면 또는 내면과 외면에 함께 상기 마찰유도구(12)가 각각 형성된 원통형 마찰유도관(30)이 설치되도록 할 수 있으며, 이때 상기 격판(10)과 상단격판(20)에 형성된 수개의 스팀분사구(11)는 도 1에서와 같이 마찰유도관(30)의 내측과 외측에서 각각 동일한 방향으로 스팀의 와류가 일어나도록 형성되는 것이다.

상기 스팀체류부(4) 내면의 마찰유도구(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 스팀체류부(4)의 내면에 빗살 또는 체크 형태를 갖도록 형성된 홈(12a)이나, 도 5에 도시된 바와 같이 스팀체류부(4)의 내면에 고정 설치된 스테인리스강 등으로 제작되는 금속그물망(12b)으로 이루어지며, 상기 마찰유도관(30)의 내면 또는 외면의 마찰유도구(12) 역시 도 4 내지 5에서와 같이 마찰유도관(30)의 벽면에 빗살 또는 체크 형태를 갖도록 형성된 홈(12a)이나, 마찰유도관(30)의 내면 또는 외면의 벽면에 고정 설치된 금속그물망(12b)으로 이루어지는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 와류에 의한 마찰형 스팀보일러(1)는 스팀을 소용돌이치도록 하여 마찰유도구(12)에 부딪히게 하여 스팀이 스팀체류부(4)에서 오래 머물도록 하면서 마찰열에 의해서 스팀의 압력과 온도를 배가시키므로 스팀배출구(8)를 통해서 사용처로 공급되는 스팀의 온도를 현저히 상승되도록 하여 빨리 식지 않도록 하면서 열효율을 월등하게 향상되도록 하므로 스팀보일러(1)의 효율을 극대화시키도록 한 것으로 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 본체(2)의 내측에 격판(10) 또는 격판(10)과 함께 격판(10) 상부로 이격된 상단격판(20)을 형성하며, 격판(10) 또는 상단격판(20)에 상향 경사지며 접선방향으로 개구된 수개의 스팀분사구(11)를 형성하여 본체(2) 하부의 용수저장조에서 히터(6)의 가열에 의해서 용수가 기화되어 생성된 스팀이 스팀분사구(11)를 통해서 격판(10) 또는 상단격판(20)의 상부에서 소용돌이치면서 분사되며, 상기 격판(10) 또는 상단격판(20)의 상부 스팀체류부(4)의 내면에 마찰유도구(12)를 형성하여 소용돌이치며 분사되는 스팀이 마찰유도구(12)에 부딪히면서 마찰이 되어 다량의 마찰열이 발생하게 되며, 이로 인하여 상기 스팀체류부(4)에서 스팀이 소용돌이치면서 오래 머물러서 내부 압력이 높아지므로 스팀의 온도를 더 높일 수 있음과 더불어 마찰유도구(12)에 의한 마찰열에 의해서 스팀의 온도는 더 배가되는 것이다.

그리고 상기 격판(10)과 상단격판(20) 사이에 원통형 마찰유도관(30)을 설치하게 되면, 격판(10)의 스팀분사구(11)를 통해서 상부로 소용돌이치며 분사되는 스팀이 스팀체류부(4)과 마찰유도관(30) 사이로 분사될 시 스팀체류부(4) 내면에 구성된 마찰유도구(12)와 마찰유도관(30)의 외면에 구성된 마찰유도구(12)에 의해서 다량의 마찰열을 발생하면서 마찰유도관(30)의 내부에서도 마찰유도관(30)의 내면에 구성된 마찰유도구(12)에 의해서 마찰열이 발생하므로 마찰유도관(30)이 없을 때보다 더 많은 마찰열을 일으키게 되므로 스팀의 온도를 더 배가시킬 수 있음으로써, 본 발명에 의하면 용수저장부(3)에서 히터(6)에 의해 생성된 스팀이 스팀체류부(4)로 공급되면 보다 신속하게 배가된 스팀의 온도를 달성하여 스팀배출구(8)에 설치된 온도감응밸브(8a)를 개방시켜서 사용처로 보다 상승된 온도를 갖는 스팀을 신속하게 공급할 수 있는 것이다.

1:스팀보일러 2:본체
3:용수저장부 4:스팀체류부
5:용수유입구 5a:유입밸브
6:히터 7:배출관
8:스팀배출구 8a:온도감응밸브
9:수위감지센서 10:격판
11:스팀분사구 12:마찰유도구
12a:홈 12b:금속그물망
20:상단격판 30:마찰유도관

Claims (5)

1. 본체(2)의 내측 하부에 용수유입구(5)에 의해 유입된 용수가 저장되는 용수저장부(3)가 구비되며, 본체(2)의 내측 상부에 용수의 가열로 발생된 스팀이 체류 후 스팀배출구(8)를 통해서 배출되는 스팀체류부(4)가 구비되며, 본체(2) 하부에 용수저장부(3) 내측으로 돌출되어 전열에 의해서 용수를 가열하는 히터(6)가 구비된 스팀보일러(1)에 있어서;
   본체(2) 내측에서 하측 용수저장부(3)와 상측 스팀체류부(4)의 사이에 고정 설치된 격판(10)과,
   격판(10)에 용수저장부(3)에서 히터(6)에 의해 가열 생성된 스팀이 상부의 스팀체류부(4)로 와류를 형성하면서 분사되도록 격판(10)에서 상향 경사지며 접선방향으로 개구되게 형성된 수개의 스팀분사구(11)와,
   스팀체류부(4)의 내면에 소용돌이치는 스팀이 마찰되도록 구성된 마찰유도구(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   스팀체류부(4)의 내측에 격판(10)의 상부로 이격되게 고정 설치되며, 상향 경사지며 접선방향으로 개구되게 형성된 수개의 스팀분사구(11)가 형성된 상단격판(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   격판(10)과 상단격판(20) 사이에 스팀체류부(4)보다 직경이 작은 원통형의 마찰유도관(30)이 설치되며,
   마찰유도관(30)의 내면 또는 외면에 마찰유도구(12)가 구성된 것을 특징으로 하는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
   상기 마찰유도구(12)는 빗살 또는 체크 형태의 홈(12a)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
   상기 마찰유도구(12)는 금속그물망(12b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와류에 의한 마찰형 스팀보일러.

Images