KR101628941B1 - 유체 마찰형 전기보일러 - Google Patents

Abstract

유체와의 높은 마찰력으로 가열효율 및 속도가 향상되도록, 본 발명은 내부에 가열공간이 형성되되 유체의 유출입을 위한 유입구 및 유출구가 구비된 케이스와, 상기 가열공간에 배치되되 상기 케이스 외부에 구비된 모터부와 연결되어 회전됨에 따라 상기 유체를 마찰 가열하는 헤드부를 포함하는 유체 마찰형 전기보일러에 있어서, 상기 헤드부는 전방부에 상기 유입구와 대향 배치되는 개구가 형성되되, 내부에 수용공간이 형성된 원통부; 상기 원통부의 후방부에 일체로 구비되어 상기 모터부와 연결되되, 둘레면을 따라 회전 반대방향으로 편향되도록 함몰된 복수개의 갈퀴홈이 형성된 모터연결부; 및 상기 원통부의 외주에 원주방향을 따라 돌설되되 상기 원통부의 길이방향으로 다단 구비되어 돌설된 부분 사이가 링형 저수홈부에 의해 구획되며, 각각의 돌설된 둘레면을 따라 마찰돌기부와 마찰홈부가 순차 배치되도록 형성되는 마찰날개부를 포함하는 유체 마찰형 전기보일러를 제공한다.

Description

유체 마찰형 전기보일러{electric boiler using friction heat of fluid}

본 발명은 유체 마찰형 전기보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체와의 높은 마찰력으로 가열효율 및 속도가 향상되는 유체 마찰형 전기보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 온수 공급이나 난방을 위해 물, 증기, 열매체유 등의 유체를 가열하는 가열장치는 화학연료나 전기를 이용하여 유체를 가열하고 가열된 유체를 직접 사용하거나 가열된 유체를 통해 일정한 온도로 실내를 난방하는 장치이다.

여기서, 화학연료를 이용한 가열장치는 화학연료의 연소과정에서 다량의 공해물질이 배출되며, 소모된 화학연료 대비 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

그리고, 전기에너지를 이용하는 가열장치는 전기저항을 이용한 전열기나 유체의 유동을 통해 열을 발생시키는 마찰가열기 등이 있다. 이때, 전기저항을 이용한 전열기는 유체의 성질에 따라 누전이나 화재의 위험이 항시 존재할 뿐만 아니라, 저항으로 발열되는 전열선 부근에서만 유체가 가열될 수 있기 때문에 대량의 유체를 가열하는데 많은 시간이 걸리는 문제점이 있었다.

이에, 최근에는 전기에너지를 통해 유체를 유동시키고, 유체의 유동으로 유체가 직접 가열되는 방식의 마찰가열기가 사용되고 있다. 이때, 상기 마찰가열기는 유체의 마찰, 공동 현상 등을 통해 유체를 가열하며, 이를 촉진하기 위해서는 유체의 유속 및 난류 흐름을 증가시키는 것이 중요하다.

한편, 종래의 마찰가열기는 원통형 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 회전되는 원통형 헤드를 배치하여, 상기 헤드의 회전을 통해 상기 헤드와 상기 케이스 사이에서 유체를 마찰시켜 열을 발생시켰다.

그러나, 종래의 마찰가열기는 상기 헤드의 외주와 상기 케이스의 내주 사이 공간에 채워진 유체가 가열되는 방식으로 상기 공간이 너무 넓으면 유체의 마찰량이 적어 가열이 제대로 이루어지지 않으며, 상기 공간이 너무 좁으면 가열되는 유체량이 적어 대량의 유체를 가열하기 위해 많은 시간이 걸리는 문제점이 있었다.

이에, 헤드의 외주에 다단의 날개부를 형성하여 유체와의 마찰면적을 증가시키기도 하였으나, 대량의 유체를 승온시키기 위해 필요한 난류 흐름이나 유체의 마찰, 유속을 충분히 제공하지 못하였다.

한국 공개특허 제10-2011-0027157호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유체와의 높은 마찰력으로 가열효율 및 속도가 향상되는 유체 마찰형 전기보일러를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 가열공간이 형성되되 유체의 유출입을 위한 유입구 및 유출구가 구비된 케이스와, 상기 가열공간에 배치되되 상기 케이스 외부에 구비된 모터부와 연결되어 회전됨에 따라 상기 유체를 마찰 가열하는 헤드부를 포함하는 유체 마찰형 전기보일러에 있어서, 상기 헤드부는 전방부에 상기 유입구와 대향 배치되는 개구가 형성되되, 내부에 수용공간이 형성된 원통부; 상기 원통부의 후방부에 일체로 구비되어 상기 모터부와 연결되되, 둘레면을 따라 회전 반대방향으로 편향되도록 함몰된 복수개의 갈퀴홈이 형성된 모터연결부; 및 상기 원통부의 외주에 원주방향을 따라 돌설되되 상기 원통부의 길이방향으로 다단 구비되어 돌설된 부분 사이가 링형 저수홈부에 의해 구획되며, 각각의 돌설된 둘레면을 따라 마찰돌기부와 마찰홈부가 순차 배치되도록 형성되는 마찰날개부를 포함하되, 상기 각 마찰돌기부는 인접한 다른 마찰돌기부와 상이한 높이와 폭을 갖도록 형성되되, 상기 마찰돌기부 중 인접한 다른 마찰돌기부보다 좁은 폭 및 낮은 단차를 갖도록 돌설된 저단돌기에는 둘레면을 따라 반경방향 내측으로 함몰된 제1분산홈부가 형성되며, 상기 마찰날개부 중 상기 원통부의 전방부 및 후방부에 구비된 더미날개부 사이를 따라 다단으로 구비된 베이스날개부에는 상기 제1분산홈부의 내부를 따라 상기 수용공간과 연통되는 배출홀이 형성됨을 특징으로 하는 유체 마찰형 전기보일러를 제공한다.

여기서, 상기 모터연결부의 외주는 상기 각 갈퀴홈에 의해 구획된 복수개의 갈퀴부로 구비되며, 상기 갈퀴부는 회전반대방향측 단부에 경사부가 구비되며, 회전방향측 단부를 따라 상기 갈퀴홈의 반경방향 외측을 커버하도록 돌설된 후크부가 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 각 마찰돌기부는 인접한 다른 마찰돌기부와 상이한 높이와 폭을 갖도록 형성되되, 상기 마찰돌기부 중 인접한 다른 마찰돌기부보다 넓은 폭 및 높은 단차를 갖도록 돌설된 고단돌기의 둘레면에는 반경방향 내측으로 함몰된 제2분산홈부가 형성되되, 상기 고단돌기에서 인접한 다른 마찰돌기부의 반경방향 외측으로 돌설된 부분에는 원주방향 양측면을 관통하도록 유동홀이 형성되고, 상기 유동홀에는 상기 고단돌기의 둘레면을 향해 분지된 적어도 하나의 이상의 분산홀이 구비됨이 바람직하다.

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이때, 상기 마찰날개부 중 상기 원통부의 전방부 및 후방부에 구비된 더미날개부 사이를 따라 다단으로 구비된 베이스날개부에는 상기 유동홀로부터 반경방향 내측으로 분지되어 상기 수용공간과 연통되는 교차연통홀이 형성되며, 상기 베이스날개부 중 후방측에 배치된 하나 및 상기 각 더미날개부의 고단돌기에는 회전방향과 대향되는 측면부를 따라 회전반대방향으로 함몰된 보조갈퀴홈부가 형성됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명에 따른 유체 마찰형 전기보일러는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 모터연결부의 둘레면에 구비된 갈퀴홈을 통해 가열공간의 후방을 향하는 나선 흐름이 형성되므로 마찰날개부의 외주에서 가열된 고온의 유체가 신속하게 후방으로 흡입되어 혼합될 수 있어 유체의 균일한 가열이 가능하며, 가열공간 내부 유체의 온도 편차로 인한 헤드부의 진동이 최소화됨에 따라 회전력의 손실이 저감되어 제품의 가열 효율이 향상될 수 있다.

둘째, 상기 저단돌기 및 고단돌기의 둘레면을 따라 함몰된 분산홈부가 형성되므로 유체와의 접촉면적이 증대되어 헤드부의 회전시 가열속도 및 효율이 더욱 상승될 수 있으며, 배출홀을 따라 배출되는 고속의 유체가 높은 에너지를 가진 상태에서 분산홈부의 라운드진 내면을 따라 분산 유동되어 신속하게 감속되므로 기포의 내파 분해를 통한 가열량이 현저히 증가될 수 있다.

셋째, 상기 고단돌기의 내부에서 교차연통홀 및 유동홀로 통해 유입된 상이한 방향의 유체가 상호 충돌되며 다량의 열에너지를 방출하되, 유동홀로부터 분지된 분산홀이 원심력의 방향으로 형성됨에 따라 배출 유체가 원심력에 의해 재가속되어 헤드부의 회전력이 최대한 활용되므로 기포의 형성 및 내파를 통한 가열량이 현저히 증가될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러의 헤드부를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러의 헤드부를 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 A-B 단면을 따라 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 C-D 단면을 따라 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 E-F 단면을 따라 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 G-H 단면을 따라 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 J-K 단면을 따라 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러의 헤드부를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러의 헤드부를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 A-B 단면을 따라 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 C-D 단면을 따라 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 E-F 단면을 따라 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 G-H 단면을 따라 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러를 도 2의 J-K 단면을 따라 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유체 마찰형 전기보일러(100)는 케이스(10), 헤드부(30), 그리고 모터부(20)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 유체 마찰형 전기보일러(100)는 케이스(10) 내부의 가열공간(15)으로 주입된 담수 내지 염수 등의 유체를 고속회전되는 헤드부(30)의 회전을 통해 가열시키는 장치로써, 유체 분자 간의 마찰을 통한 발열이나 유체 분자의 분해 과정에서의 발열, 유체와 케이스/헤드부 간의 마찰열 등을 이용하여 유체를 가열할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 케이스(10)는 내부에 원통형 가열공간(15)이 형성되되, 원통 형상으로 이루어진 케이스몸체부(10a)와 상기 케이스몸체부(10a)의 전방부에 결합되는 케이스커버(10b)로 분리되어 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 가열공간(15)의 내부에 헤드부(30)를 손쉽게 배치/조립할 수 있다.

이때, 상기 케이스커버(10b)의 전면부에는 유체 유입을 위한 유입구(12)가 형성될 수 있으며, 상기 케이스몸체부(10b)의 측면부 일측에는 가열된 유체가 배출되도록 유출구(11)가 형성됨이 바람직하다.

즉, 상기 유입구(12)를 통해 공급된 유체는 헤드부(30)의 회전에 따라 가열되어 유동되며, 상기 유출구(12)를 통해 배출될 수 있다.

여기서, 상기 케이스(10)는 고속회전에 견딜 수 있는 금속 등의 고강도의 재질로 구비됨이 바람직하며, 담수/염수 기반의 유체 사용시 부식되지 않도록 스테인리스 스틸이나 강화 플라스틱 등 내부식성 소재로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 케이스(10)는 내부로 공급된 유체가 누설되지 않도록 실링된 구조로 이루어짐이 바람직하며, 상기 유입구(12)는 유체의 공급을 위한 펌프나 저장탱크와 연결되고, 상기 유출구(11)는 난방이나 온수 공급을 위한 용수배관과 연결됨이 바람직하다.

그리고, 상기 케이스(10)의 하부에는 지지프레임(101)이 구비되며, 상기 지지프레임(101)의 후방에 모터부(20)가 장착될 수 있다.

여기서, 상기 케이스(10)는 상기 모터부(20)의 전방에 결합될 수 있으며, 상기 모터부(20)의 구동축(21)은 상기 케이스(10)를 관통하여 상기 가열공간(15)에 배치된 헤드부(30)에 연결되며, 상기 헤드부(30) 및 상기 구동축(21)은 키결합 등으로 연결되어 상기 모터부(20)의 회전력이 상기 헤드부(30)로 전달될 수 있다.

이때, 상기 케이스(10)에서 상기 구동축(21)이 관통되는 부분은 유체가 새지 않도록 실링되는 것이 바람직한데, 이러한 실링은 상기 구동축(21)의 회전에도 방해되지 않는 것이 좋다.

이를 위해, 상기 케이스(10)의 관통부분에는 상기 구동축(21)의 외주에 밀착되어 가열공간(15)의 유체 누설을 방지하는 실링부가 구비됨이 바람직하다. 예를 들어, 상기 실링부는 테프론 등의 저마찰소재로 구비되되, 케이스(10)에 결합되는 원통형 결합부와, 상기 결합부의 내주에 상기 구동축(21)의 외주를 향해 다단으로 돌설된 립부를 포함하여 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 각 립부는 상기 결합부의 내주를 따라 원주방향으로 돌설된 링형으로 구비되되, 돌설 높이가 상기 결합부 및 상기 구동축의 외주 사이의 간격보다 긴 길이로 구비될 수 있으며, 상기 립부가 탄성적으로 변형되며 상기 구동축(21)의 외주에 밀착될 수 있다.

이에 따라, 상기 구동축(21)의 회전시 흔들림 및 마찰에 따른 회전 저항이 최소화될 수 있으면서도, 상기 구동축(21)의 외주 및 케이스(10) 사이의 공간을 통한 유체의 누설이 최소화될 수 있다.

한편, 상기 헤드부(30)는 상기 케이스(10) 내부의 원통형 가열공간(15)에 배치되되 회전시 상기 유입구(12)를 통해 유입된 유체를 가열하고, 원통부(310), 모터연결부(320), 그리고 마찰날개부(330)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 원통부(310), 모터연결부(320), 그리고 마찰날개부(330)는 헤드부(30)의 각 부분을 기능에 따라 구분하여 나타낸 것으로, 상기 원통부(310), 모터연결부(320), 마찰날개부(330)는 하나의 부재를 회전가공하여 일체로 이루어짐이 바람직하며, 경우에 따라서는 각각이 별도의 부재로 구비되어 결합됨에 따라 하나의 헤드부(30)를 형성하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 원통부(310)의 전방부에는 상기 유입구(12)와 대향 배치되는 개구(311)가 형성되되, 상기 원통부(310)의 내부에는 유체가 수용되는 수용공간(312)이 형성된다. 그리고, 상기 원통부(310)의 개구(311)에는 상기 유입구(12)와 연통되는 유입홀(310c)이 형성된 헤드커버부(310b)가 구비됨이 바람직하다.

즉, 상기 케이스커버(10b)의 유입구(12)를 통해 유입된 유체는 상기 유입홀(310c)을 거쳐 수용공간(312)으로 유입될 수 있으며, 상기 원통부(310)의 회전에 따라 상기 마찰날개부(330)에 형성된 배출홀, 교차연통홀, 분산홀 등을 통과하여 상기 케이스(10) 및 헤드부(30) 사이 공간으로 유동될 수 있다.

그리고, 상기 모터연결부(320)는 상기 원통부(310)의 후방부에 일체로 구비되어 상기 모터부(20)와 연결된다. 여기서, 상기 모터연결부(320)는 상기 구동축(21)과 키결합 등으로 연결되어 상기 모터부(20)의 회전력을 전달 받을 수 있다.

예를 들어, 상기 모터연결부(320)의 중앙부에는 내주 일측에 키홈부(323a)가 형성된 키결합공(323)이 구비될 수 있으며, 상기 구동축(21)의 단부에는 키돌기부가 구비되어 상기 모터연결부(320) 및 상기 구동축(21)이 키결합을 통해 일체로 회전될 수 있다.

이때, 상기 모터연결부(320)의 둘레면에는 키결합공(323)과 연통되는 볼트홀(322)이 구비되어, 볼트홀(322)에 결합된 볼트부재(미도시)가 상기 구동축(21)의 외주를 가압함에 따라 상기 모터연결부(320) 및 상기 구동축(21)이 분리되지 않고 견고하게 결합될 수 있다.

한편, 상기 헤드커버부(310b)의 유입홀(310c)은 상기 헤드부(30)의 회전중심에 대응되는 부분을 따라 형성됨이 바람직하며, 상기 헤드커버부(310b)의 전방부에는 유입홀(310c)의 테두리를 따라 지지관부(315)가 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 지지관부(315)의 후방부 외주에는 베어링지지단턱(315a)이 구비되며, 상기 케이스커버(10b)의 후면부에는 상기 지지관부(315)의 외주와 대향 배치되도록 유입구(12)의 외곽을 따라 돌설된 베어링지지부(13)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 베어링지지부(13) 및 상기 지지관부(315) 사이에는 상기 베어링지지단턱(315a)의 전방을 따라 베어링이 설치되어 상기 헤드부(30)의 전방부가 안정적으로 회전 지지될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 마찰날개부(330)는 상기 원통부(310)의 외주에 원주방향을 따라 돌설된다. 여기서, 상기 마찰날개부(330)는 상기 원통부(310)와 일체로 회전되도록 회전가공을 통해 상기 원통부(310)의 외주에 일체로 구비됨이 바람직하며, 경우에 따라서는 별도의 부재로 구비되어 상기 원통부(310)에 결합되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 마찰날개부(330)는 상기 원통부(310)의 길이방향을 따라 다단으로 구비되어 각 돌설된 부분 사이가 링형 저수홈부(350)에 의해 구획된다. 이때, 상기 마찰날개부(330)는 6단으로 구비된 것을 예로서 도시하였으나, 마찰날개부(330)의 단수가 증가될수록 전력소모량 대비 가열효율 및 가열속도가 증가될 수 있다.

여기서, 상기 링형 저수홈부(350)는 케이스(10) 내부에 수용 가능한 유체가 증가되도록 상기 각 마찰날개부(330) 사이에 간극을 형성하며, 헤드부(30)와 유체 간의 접촉 면적을 증가시킴으로써 다량의 유체 수용시에도 헤드부(30)로부터 유체를 향한 운동에너지의 공급이 원활화될 수 있다.

상세히, 상기 헤드부(30)는 회전을 통해 가열공간(15) 내부에 수용된 유체에 운동에너지를 공급하며, 유체는 헤드부(30)로부터 공급된 운동에너지를 통해 마찰 가열된다.

여기서, 마찰 가열이라는 말은 유체 분자 간의 마찰 내지 충돌을 통한 발열과, 유체의 가속시 감압 및 감속시 승압에 따른 기포 형성 및 내파 분해로 인한 발열, 유체 및 헤드부/유체 및 케이스 간의 충돌이나 점성 마찰로 인한 발열 등을 모두 포함하는 의미로 이해함이 바람직하다.

이에 따라, 동일한 규격의 케이스(10)나 헤드부(30) 사용시에도 한번에 다량의 유체를 수용 및 가열할 수 있어 제품의 효율성이 향상될 수 있다.

상세히, 상기 마찰날개부(330)의 둘레면 내지 전/후방면에 접촉된 유체, 원통부(310)의 외주(저수홈부(350)의 바닥면) 등 상기 헤드부(30)와 직접 접촉된 유체는 헤드부(30)의 외면으로부터 직접 전단응력(shear stress)을 전달받게 되고, 빠르게 유동될 수 있다.

반면, 헤드부(30)의 외면과 이격된 유체는 헤드부(30)에 의해 유동되는 유체와의 점성으로 유동되므로 헤드부(30)와 직접 접촉된 유체보다 느린 유동 내지 유속을 가지게 된다.

이에 따라, 마찰날개부의 둘레면을 따라 유동되는 유체와, 저수홈부에 수용된 유체 사이에 유속의 편차가 형성되며, 빠르게 유동되는 유체와 느리게 유동되는 유체의 상호 작용에 따라 난류 흐름이 형성될 수 있다.

이때, 유체 내부에 형성된 난류 흐름으로 인해 유체 분자 간의 마찰 빈도가 증가될 수 있으며, 유체 및 헤드부(30)/유체 및 케이스(10) 간의 마찰이 촉진되어 원활한 마찰 가열이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 각 마찰날개부(330)는 각각의 돌설된 둘레면을 따라 마찰돌기부(331,332)와 마찰홈부(333)가 순차 배치되도록 형성된다.

즉, 하나의 마찰날개부(330) 외주에는 원주방향을 따라 마찰돌기부(331,332) 및 마찰홈부(333)가 반복하여 형성된다. 이때, 상기 마찰홈부(333)는 마찰날개부(330)의 둘레면으로부터 인접한 마찰돌기부(331,332)의 둘레면보다 반경방향 내측을 향해 반원형으로 함몰된 부분을 의미한다. 여기서, 상기 마찰홈부(333)의 바닥면은 상기 저수홈부(350)의 바닥면보다 반경방향 외측에 위치되도록 구비됨이 바람직하다.

이처럼, 상기 마찰홈부(333)를 통해 각 마찰날개부(330)의 둘레면에서 유체와의 접촉 면적이 증가될 수 있으며, 헤드부(30)로부터 유체를 향한 운동 에너지의 전달이 원활화되어 헤드부(30)의 회전시 유체의 회전 유동이 촉진되고, 유체의 회전 유동에 따른 마찰 발열이 효과적으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 케이스(10)의 내주면에는 복수개의 케이스리브(16)가 돌설됨이 바람직하다. 여기서, 상기 각 케이스리브(16)는 상기 케이스(10)의 길이방향을 따라 형성되며, 상기 케이스(10)의 원주방향을 따라 상호 이격되도록 다단으로 구비될 수 있다.

상세히, 상기 헤드부(30) 및 상기 케이스(10) 사이 공간에 충진된 유체는 상기 헤드부(30)의 회전에 따라 상기 케이스(10)의 내주를 따라 회전되며 마찰열을 발생시킨다.

이때, 회전되는 유체는 상기 케이스리브(16)의 단면과 충돌함에 따라 1차적인 마찰 발열량이 증가될 수 있으며, 유체 및 케이스리브(16) 간의 충돌로 인해 난류 흐름이 형성됨에 따라 유체 분자의 운동 에너지가 증가하여 케이스와 마찰시 발열량이 더욱 증가될 수 있다. 이에 따라, 유체의 신속한 가열이 가능하여 제품의 가열속도가 개선될 수 있다.

여기서, 상기 케이스리브(16)의 단면 형상은 원형이나 반원형으로 구비되는 것도 가능하나, 다각 단면의 경우에 유체가 더욱 효과적으로 가열될 수 있다.

또한, 상기 마찰돌기부(331,332) 및 상기 마찰홈부(333)가 순차적으로 배치되므로 상기 마찰돌기부(331,332) 및 상기 케이스(10)의 내주 사이의 좁은 공간에서 유체가 압축되고, 상기 마찰홈부(333) 및 상기 케이스(10)의 내주 사이의 넓은 공간에서 유체가 팽창될 수 있다.

이와 같은, 유체의 압축 및 팽창은 유체의 회전에 따라 반복적으로 발생되며, 유체 분자의 운동량을 현저히 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 유체 분자 간의 마찰 빈도가 증가되어 마찰 발열 과정이 촉진될 수 있다.

이때, 상기 마찰돌기부(331,332)는 상기 마찰날개부(330)의 둘레를 따라 12개 이상 형성됨이 바람직하며, 마찰돌기부(331,332)의 갯수가 증가될수록 회전시 소모 전력량 대비 발열량이 증가됨이 실험을 통해 확인되었다.

또한, 상기 각 마찰돌기부(331,332)는 인접한 다른 마찰돌기부와 상이한 높이와 폭을 갖도록 형성된다. 즉, 하나의 마찰홈부(333)를 기준으로 볼 때, 마찰홈부의 시계방향측 마찰돌기부와, 마찰홈부의 반시계방향측 마찰돌기부는 서로 다른 높이와 폭을 갖도록 형성된다.

물론, 본 실시예에서는 상기 마찰돌기부(331,332)가 높은 단차와 넓은 폭을 갖는 고단돌기(331)와, 낮은 단차와 좁은 폭을 갖는 저단돌기(332)로 이루어진 것을 예로서 도시하였으나, 높낮이 및 폭이 상이한 세 종류 이상의 돌기로 구비되는 것도 가능하다.

이처럼, 상기 헤드부(30)의 외주에 원주방향을 따라 각각이 서로 다른 높이 및 폭을 갖는 마찰돌기부(331,332)가 돌설되므로 회전되는 유체가 각 마찰돌기부(331,332) 및 케이스(10) 사이의 간격 변화에 따라 다양한 비율로 팽창 및 압축을 반복할 수 있어 유체 분자의 운동량이 현저히 증가될 수 있다.

이때, 높은 분자운동량을 갖는 유체는 케이스(10) 내지는 케이스리브(16)와 마찰시 다량의 열에너지를 방출할 수 있으므로 유체가 신속하게 가열될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 모터연결부(320)의 둘레면에는 회전 반대방향으로 편향되도록 함몰된 복수개의 갈퀴홈(321)이 형성된다.

여기서, 상기 모터연결부(320)의 둘레면은 상기 마찰날개부(330)의 둘레면보다 반경방향 내측에 위치되도록 구비되며, 상기 모터연결부(320) 내지 상기 구동축(21)의 외주로부터 케이스(10)의 내주 사이의 공간은 상기 마찰날개부(330)의 둘레면으로부터 케이스(10) 내주 사이의 공간보다 넓게 구비된다.

상기 가열공간(15)의 후방부까지 마찰날개부(330)가 배치되는 경우에는 유체의 회전으로 인해 케이스(10) 내부의 압력이 과도하게 증가할 우려가 있었으며, 헤드부(30)의 회전시 다량의 진동이 발생하고 케이스(10) 내지는 모터부(20)의 손상을 유발하였다.

상세히, 상기 갈퀴홈(321)은 상기 모터연결부(320)의 둘레면이 함몰되어 형성되되, 원통부(310)와 연결된 전단으로부터 길이방향으로 후방을 향해 연장되어 후단이 모터연결부(320)의 후단에서 개구되도록 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 갈퀴홈(321)은 상기 모터연결부(320)의 원주방향을 따라 상호 이격되도록 다단으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 갈퀴홈(321)은 상기 모터연결부(320)의 둘레면이 반경방향으로 함몰되어 형성되는 것도 가능하며, 함몰 방향이 반경방향으로부터 회전반대방향측을 향해 편향되도록 경사지게 설정되는 경우에 유체와의 마찰력이 증가될 수 있다.

이때, 상기 갈퀴홈(321)은 상기 모터연결부(320)의 둘레면이 상기 케이스(10)의 내주로부터 넓은 공간을 형성하여 케이스(10) 내부의 과도한 압력 증가를 방지하면서도, 유체와의 마찰력을 증가시켜 가열공간(15) 후방부의 넓은 공간에서 유동되는 유체를 원활하게 회전 유동시킬 수 있다.

이에 따라, 가열공간(15)의 후방부로 유동된 유체가 일정한 회전속도를 유지하며 케이스(10) 내지는 케이스리브(16)와 지속적으로 마찰 가열될 수 있으며, 가열공간 전방부 및 후방부 유체 간의 온차 편차를 감소시킬 수 있다.

즉, 가열공간(15) 내부 유체 간의 부분적인 온차 편차로 인해 발생될 수 있는 헤드부(30)의 진동이나, 유체의 대류/전도로 인한 온도 손실을 최소화함으로써 제품의 가열 효율이 개선될 수 있다.

이때, 상기 각 갈퀴홈(321)은 상기 각 마찰돌기부(331,332) 중 인접한 다른 마찰돌기부보다 좁은 폭 및 낮은 단차를 갖도록 돌설된 저단돌기(332)와 대응되는 위치를 따라 배치됨이 바람직하다.

여기서, 도 3 내지 도 7을 참조하면, 상기 모터연결부(320)의 외주는 상기 각 갈퀴홈(321)에 의해 구획된 복수개의 갈퀴부(324)로 구비되며, 상기 각 갈퀴부(324)는 회전반대방향측 단부에 경사부(324b)가 구비되며, 회전방향측 단부를 따라 상기 갈퀴홈(321)의 반경방향 외측을 커버하도록 돌설된 후크부(324a)가 구비됨이 바람직하다.

즉, 상기 헤드부(30)가 회전되면, 상기 경사부(324b)를 따라 갈퀴홈(321)으로의 유체 유입량이 증가될 수 있으며, 상기 후크부(324a)는 갈퀴홈(321) 내부로 포집된 유체의 반경방향 외측으로의 이탈량을 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 갈퀴홈(321) 내부의 유체는 후속 유체의 지속적인 유입에 따라 개구된 후방을 따라 배출될 수 있으며, 상기 갈퀴홈(321)의 내부로부터 후방을 향하는 유체의 흐름은 상기 헤드부(30)의 회전력에 의해 후방을 향하는 시계방향의 나선형 와류 흐름(17)을 형성할 수 있다.

즉, 상기 갈퀴홈(321)은 흡입형 임펠러의 역할을 수행할 수 있으며, 상기 모터연결부(320)의 외주에 형성된 나선형 와류 흐름(17)을 통해 마찰홈부(333)측 유체가 상기 가열공간(15)의 후방측으로 신속하게 흡입될 수 있다.

이에 따라, 상기 마찰날개부(330)의 외주에서 회전되며 가열된 고온의 유체가 신속하게 가열공간(15)의 후방측으로 유동되어 혼합될 수 있으며, 가열공간(15) 내부 유체의 온도가 균형적으로 상승될 수 있다.

이처럼, 가열공간(15) 내부에 수용된 유체의 각 부분에서 온도 편차가 최소화되므로 가열 후 유출구(11)를 통해 배출되는 유체의 온도가 헤드부(30)의 회전수에 따라 정확하게 제어될 수 있어 제품의 가열 품질이 향상될 수 있다.

더욱이, 유체 각 부분의 온도 편차로 인해 발생될 수 있는 진동으로 인한 회전력의 소실 내지는 유체의 대류/전도로 인한 열량 손실을 감소됨에 따라 제품의 가열 효율이 개선될 수 있다.

또한, 상기 형성된 후방측 나선 흐름을 통해 가열공간(15) 후방부에 다량의 난류 흐름이 형성될 수 있으며, 상기 가열공간(15) 후방부에서 회전되는 유체 및 상기 케이스(10)/케이스리브(16) 사이의 마찰력이 증가됨에 따라 상기 헤드부(30)의 회전에 따른 유체의 가열속도가 증가될 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 헤드커버부(310b)의 후면에는 상기 유체의 흡입을 위한 제1와류(316)가 형성되도록 상기 유입홀(310c)의 중심으로부터 기설정된 제1반경부를 기준으로 반경방향 외측을 따라 돌설된 복수개의 제1블레이드부(313)가 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 각 제1블레이드부(313)는 상기 헤드부(30)의 회전반대방향측으로 경사지게 형성되며, 상기 유입홀(310c)의 외곽에 넓은 반경을 따라 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 제1블레이드부(313)는 상기 헤드부(30)와 함께 회전되며, 상기 헤드커버부(310b)의 후면으로부터 상기 수용공간(312)의 내부측을 항하며 시계방향으로 회전되는 나선형의 제1와류(316)를 형성할 수 있다.

물론, 가열을 위한 유체가 채워진 경우에는 채워진 유체에 제1와류(316)가 형성될 수 있으며, 가열을 위한 유체가 채워지지 않은 경우에는 수용공간(312) 내부의 공기에 나선형 기류(316)가 형성되어 유입구(12)측 유체가 수용공간(312)으로 흡입될 수 있다.

이때, 상기 제1와류(316)는 수용공간(312) 내부측으로 향하며 상기 원통부(310)의 내주측으로 유체를 가압하여 상기 유입홀(310c)측 유체의 압력을 감소시킨다. 이에 따라, 유입구(12)의 유체가 유입홀(310c)측으로 흡입될 수 있다

이와 함께, 상기 유입홀(310c)을 통해 수용공간(312)으로 흡입된 유체는 제1와류(316)를 따라 원통부(310)의 내주측으로 가압 회전되며, 높은 원심력을 형성하게 된다.

그리고, 상기 모터연결부(320)의 전면에는 상기 제1와류(316)와 대향되는 흐름으로 압축된 제2와류(317)가 형성되도록 상기 제1반경부를 기준으로 반경방향 내측을 따라 돌설된 복수개의 제2블레이드부(314)가 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 각 제2블레이드부(314)는 상기 헤드부(30)의 회전반대방향으로 경사지게 형성되며, 상기 각 제1블레이드부(313)가 배치된 반경보다 좁은 반경으로 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 제2블레이드부(314)는 상기 헤드부(30)와 함께 회전되며, 상기 헤드커버부(310b)의 후면측을 항하며 반시계방향으로 회전되는 나선형의 제2와류(317)를 형성할 수 있다.

그리고, 상기 제2와류(317)는 상기 제1와류(316)보다 좁은 반경으로 회전되도록 형성되며, 상기 제1와류(316)를 반경방향 외측으로 밀어 제1와류(316)로 인한 유체의 반경방향 외측 가압력이 증가됨에 따라 수용공간(312)의 회전중심부에서의 유체 압력이 현저히 감소될 수 있다.

이에 따라, 별도의 펌프 없이도 헤드부(30)의 회전과 함께 유체가 수용공간 (312)내부로 흡입될 수 있으므로 장치의 간소화로 제품의 경제성이 향상될 수 있다.

더욱이, 상기 제1와류(316) 및 제2와류(317)는 상호 대향되는 방향으로 반발하는 나선형의 흐름의 형성하여 충돌되므로, 충돌시 유체의 마찰열 발생과 함께, 수많은 난류 흐름을 파생시켜 유체 분자의 운동 에너지를 증가시킬 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 마찰돌기부(331,332)는 인접한 다른 마찰돌기부보다 좁은 폭 및 낮은 단차를 갖도록 돌설된 저단돌기(332)와, 인접한 다른 마찰돌기부도다 넓은 폭 및 높은 단차를 갖도록 돌설된 고단돌기(331)를 포함함이 바람직하다.

또한, 상기 마찰날개부(330)는 상기 원통부(310)의 전방부 및 후방부에 구비된 더미날개부(330a,330b)와, 전방측 더미날개부(330a) 및 후방측 더미날개부(330b) 사이를 따라 다단으로 구비된 베이스날개부(330c,330d)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 전방측 더미날개부(330a) 및 후방측 더미날개부(330b)는 상기 베이스날개부(330c,330d)의 단수에 따라 다단으로 구비되는 것도 가능하다.

여기서, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 베이스날개부(330c,330d)의 저단돌기(332c,332d)에는 상기 수용공간(312)과 상기 헤드부(30)의 외주를 연결하는 배출홀(340c,340d)이 구비되며, 상기 베이스날개부(330c,330d)의 고단돌기(331c,331d)에는 상기 수용공간(312)과 상기 헤드부(30)의 외주를 연결하는 교차연통홀(339c,339d)이 형성된다.

이때, 상기 배출홀(340c,340d) 및 교차연통홀(339c,339d)을 통해 상기 수용공간(312) 내부의 유체가 상기 헤드부(30)의 외주측으로 분출할 수 있다.

상세히, 상기 유체는 상기 수용공간(312)으로부터 상기 배출홀(340c,340d) 및 교차연통홀(339c,339d)의 내부로 유입되며 가속/감압됨에 따라 내부에 기포가 형성되고, 헤드부(30)의 외주로 분출되며 감속/승압됨에 따라 내부에 발생된 기포가 분해되는 과정을 통해 발열된다.

이때, 상기 배출홀(340c,340d) 및 교차연통홀(339c,339d)을 거쳐 케이스(10)의 내주측으로 분출되는 유체의 반발력으로 인해 헤드부(30)가 진동되고, 진동으로 인한 헤드부(30)가 깨지거나 모터부(20)가 손상될 우려가 있다.

여기서, 상기 더미날개부(330a,330b)는 배출홀(340c,340d) 내지는 교차연통홀(339c,339d)이 형성되지 않은 마찰날개부(330)를 의미하며, 헤드부(30)의 진동 및 진동으로 헤드부(30) 및 모터부(20)의 손상을 예방하는 역할을 한다.

한편, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 저단돌기(332)에는 둘레면을 따라 반경방향 내측으로 함몰된 제1분산홈부(334a,334c,334d)가 형성되며, 상기 베이스날개부(330c,330d)에는 상기 제1분산홈부(334a,334c,334d)의 내부를 따라 상기 수용공간(312)과 연통되는 배출홀(340c,340d)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1분산홈부(334a,334c,334d)는 가공 용이성을 위해 더미날개부(330a,330b) 및 베이스날개부(330c,330d)를 포함하는 모든 마찰날개부(330)의 저단돌기(332) 표면을 따라 형성될 수 있으며, 일차적으로 마찰날개부(330) 및 유체 간의 마찰력을 증가시키는 역할을 한다.

그리고, 상기 배출홀(340c,340d)은 베이스날개부(330c,330d)의 저단돌기(332c,332d)를 따라 형성되며, 상기 제1분산홈부(334c,334d)보다 좁은 단면적을 갖도록 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 수용공간(312)으로 유입된 유체는 상기 헤드부(30)의 회전를 통한 원심력으로 상기 원통부(310)의 내주측으로 가압되고, 상기 배출홀(340c,340d)을 거쳐 상기 헤드부(30)의 외측으로 분출될 수 있다.

이때, 상기 유체는 넓은 수용공간(312)에서 좁은 배출홀(340c,340d)로 압축 유입되며 가속되어 제1분산홈부(334c,334d)로 토출될 수 있다. 여기서, 상기 원통부(310)의 내부에서 제1와류(316) 및 제2와류(317)가 상호 반발하여 충돌함에 따라 유체의 원심력이 증가되므로 유체가 상기 헤드부(30)의 외측으로 강하게 분출될 수 있다.

유체의 속도가 증가하면 유체의 압력은 감소하게 되고, 유체의 압력이 증기압 이하로 떨어지게 되면 공동화(cavitation) 현상에 의해 유체 내부에 기포가 형성된다.

그리고, 외부로 토출된 유체는 헤드부(30)와 케이스(10) 사이의 넓은 공간으로 분출되면 팽창되어, 일정한 거리까지는 빠른 속도를 유지하지만 일정 거리를 벗어나면 느려지게 된다. 이때, 유속이 감소하면 유체의 압력을 증가하게 되고, 기포가 내파 분해되며 에너지를 방출하여 유체의 온도가 상승될 수 있다.

여기서, 유체의 속도가 유지되는 거리는 헤드부(30)의 시간당 회전수와 함께 증가하며, 높은 회전수로 빠르게 회전되는 헤드부(30)의 특성상 배출홀(340c,340d)로부터 방출된 유체가 케이스(10)의 내주면에 충격을 가하며, 누적된 충격은 케이스(10)의 피로 파괴를 유발할 수 있다.

이때, 상기 제1분산홈부(334c,334d)는 상기 저단돌기(332)의 표면으로부터 라운드진 반원형으로 함몰 형성되어 상기 배출홀(340c,340d)의 단부에 연결되되, 상기 배출홀(340c,340d)보다 확장된 단면을 가지도록 구비되므로 배출홀(340c,340d)로부터 배출된 유체의 분산을 촉진시킬 수 있다.

이에 따라, 배출된 유체가 빠르게 감속될 수 있으며, 높은 에너지를 가진 상태에서 급격한 감속 및 승압 과정에 따라 기포의 내파 분해시 방출되는 에너지량이 증가하여 마찰 가열과정이 촉진되므로 제품의 가열속도 및 가열효율이 향상될 수 있다.

또한, 상기 배출홀(340c,340d)로부터 분출된 유체는 인접한 유동홀(336c,336d)의 타단으로부터 배출된 유체와 충돌되어 난류를 형성하며 상기 케이스(10)의 내주를 따라 회전되고, 회전되는 유체는 난류 흐름이 형성된 상태에서 케이스리브(16)의 단부와 충돌하며 다량의 마찰열을 발생시킬 수 있다.

한편, 상기 고단돌기(331)의 둘레면에는 반경방향 내측으로 함몰된 제2분산홈부(335a,335c,335d)가 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 제2분산홈부(335a,335c,335d)는 가공 용이성을 위해 더미날개부(330a,330b) 및 베이스날개부(330c,330d)를 포함하는 모든 마찰날개부(330)의 고단돌기(331) 표면을 따라 형성될 수 있으며, 일차적으로 마찰날개부(330) 및 유체 간의 마찰력을 증가시키는 역할을 한다.

상세히, 도 4를 참조하면, 상기 고단돌기(331)에서 인접한 다른 마찰돌기부의 반경방향 외측으로 돌설된 부분에는 원주방향 양측면을 관통하도록 유동홀(336a,336c,336d)이 형성되고, 상기 유동홀(336a,336c,336d)에는 상기 고단돌기(331)의 둘레면을 향해 분지된 적어도 하나의 이상의 분산홀(337a,337c,337d)이 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 유동홀(336a,336c,336d)은 저단돌기(332)의 반경방향 외측에 대응되는 부분에 위치되며, 상기 헤드부가 회전되면, 상기 유동홀(336a,336c,336d)의 일단을 통해 고단돌기(331)의 회전방향측 유체가 상기 유동홀(336a,336c,336d)의 내부로 유입되고, 상기 유동홀(336a,336c,336d)의 타단을 통해 고단돌기(331)의 회전반대방향측으로 배출될 수 있다.

그리고, 유동홀(336a,336c,336d)로 유입된 유체는 좁은 공간으로 압축 유입되며 가속되며, 유동홀(336a,336c,336d)에서 배출되며 감속될 수 있다. 이에 따라, 가속시 감압에 따른 기포 발생과, 감속시 승압에 따른 기포 분해를 통해 추가적인 열에너지를 발생시킬 수 있다.

이때, 유동홀(336a,336c,336d)로 유입된 유체는 분산홀(337a,337c,337d)을 통해 여러 갈래로 분지되어 고단돌기(331)의 둘레면측으로 분출되며, 분산홀(337a,337c,337d)로 분출되는 유체는 헤드부(30)의 회전에 따른 원심력으로 추가 가속되어 다량의 열에너지를 발생시킬 수 있다.

이에 따라, 헤드부(30)의 진동 파손 방지를 위해 저단돌기(332)나 고단돌기(332)에 수용공간과 연통되는 홀이 형성되지 않은 더미날개부(330a,330b)에서도 헤드부(30)의 회전력이 최대한 활용될 수 있으므로 제품의 에너지 효율성이 향상될 수 있다. 여기서, 상기 분산홀(337a,337c,337d)은 하나 이상으로 구비됨이 바람직하며, 상기 더미날개부(330a,330b)의 분산홀(337a)은 두개로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 더미날개부(330a,330b)의 고단돌기(331a,331b)에는 회전방향과 대향되는 측면부를 따라 회전반대방향으로 함몰된 보조갈퀴홈부(338a)가 형성됨이 바람직하며, 상기 보조갈퀴홈부(338a)는 유동홀(336a)로 유입되는 유체량을 증가시켜 유동홀(336a)과 분산홀(337a)을 통한 기포 분해/파괴시 발열량을 증가시킬 수 있다.

여기서, 상기 보조갈퀴홈부(338a)는 상기 더미날개부(330a,330b)에 구비됨이 바람직하나, 필요에 따라서는 베이스날개부(330c,330d) 중 일부에도 구비될 수 있으며, 상기 모터연결부(320)의 인접하게 배치된 후방측 베이스날개부(330d)에 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 베이스날개부(330c,330d)에는 상기 유동홀(336c,336d)로부터 반경방향 내측으로 분지되어 상기 수용공간(312)과 연통되는 교차연통홀(339c,339d)이 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 교차연통홀(339c,339d)은 상기 제2분산홈부(335c,335d)의 내부에 형성된 분산홀(337c,337d)과 연통되도록 구비됨이 바람직하다.

죽, 상기 베이스날개부(330c,330d)의 유동홀(336c,336d)에는 한개 내지 세개의 분산홀(337c,337d)이 분지되도록 구비될 수 있으며, 분산홀(337c,337d) 중 적어도 하나는 상기 제2분산홈부(335c,335d)의 내부에 형성되며, 제2분산홈부(335c,335d)의 내부에 형성된 분산홀(337c,337d)은 상기 교차연통홀(339c,339d)과 연결됨이 바람직하다.

이때, 상기 교차연통홀(339c,339d) 및 분산홀(337c,337d)은 상기 제2분산홈부(335c,335d)보다 좁은 단면적을 갖도록 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 수용공간(312) 내부의 유체는 헤드부(30)의 회전, 제1와류(316) 및 제2와류(317)의 충돌로 인한 가압력으로 상기 교차연통홀(339c,339d)로 유입되어 유동홀(336c,336d)과 분산홀(337c,337d)의 교차지점까지 유동될 수 있다.

이때, 상기 유동홀(336c,336d)에는 헤드부의 회전에 따라 고단돌기(331)의 회전방향측 유체가 유입되며, 상기 교차지점에서 상이한 방향으로 유동되는 유체 간의 충돌이 발생될 수 있다.

여기서, 상기 교차연통홀(339c,339d) 및 유입홀(336c,336d)로 유입된 유체는 가속되어 내부에 기포가 형성된 상태에서 충돌하며, 충돌시 발생된 강한 압력에 의해 기포가 내파되어 다량의 열에너지를 방출할 수 있다.

또한, 교차지점의 유체는 충돌시 압력과, 후속 유체의 가압으로 상기 유입홀(336c,336d)의 타단과, 분산홀(337c,337d)을 향해 고속 유동되어 배출되며, 가속에 따른 감압으로 기포가 재형성된 상태에서 넓은 공간으로 분출됨에 따라 감속에 따른 승압으로 내부 기포가 파괴되어 재차 열을 발생하게 된다.

이때, 상기 분산홀(337c,337d)이 원심력의 방향으로 형성됨에 따라 배출되는 유체가 원심력에 의해 재가속되어 헤드부(30)의 회전력이 최대한 활용될 수 있다.

여기서, 상기 분산홀(337c,337d)을 통해 배출되는 유체는 분산홀(337c,337d)의 단부에 형성된 제2분산홈부(335c,335d)의 라운드진 바닥면을 따라 분산되어 신속하게 감속될 수 있으며, 높은 에너지를 가진 상태에서 급격한 감속이 이루어짐에 따라 기포의 내파 분해를 통한 발열량이 증가될 수 있다.

이처럼, 유체의 기포 형성 및 내파에 따른 발열이 교차연통홀(339c,339d)과 유입홀(336c,336d)의 교차 지점과, 분산홀(337c,337d) 및 유입홀(336c,336d)의 단부에서 다중으로 발생되되, 분산홀(337c,337d)로 배출되는 유체의 강제적인 감속에 따라 기포의 내파시 발생되는 열량이 증가되어 제품의 가열효율이 현저히 증가될 수 있다.

이때, 상기 베이스날개부(330c,330d) 중 후방측에 형성된 하나(330d)는 상기 보조갈퀴홈(338d)을 통해 유입홀(336d)로 유입되는 유체량이 증가될 수 있으므로 분산홀(337d)을 다중으로 형성하는 경우에도, 유입홀(336d) 내부에서 유체의 충분한 가속이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 분산홀(337d)로부터 배출되어 재가속된 유체는 높은 원심력으로 케이스(10)의 내주에 밀착된 상태에서 회전되며, 케이스리브(16)와 충돌하여 다량의 마찰열을 발생시킬 수 있다.

이처럼, 상기 가열공간(15)의 유체가 화학연료의 연소나 전열선의 저항 발열 등에 의해 간접 가열되는 것이 아니라 헤드부(30)의 회전을 통한 유체의 가속/감압 및 감속/승압에 따른 기포 분해시 발열과 유체 분자 간 마찰에 따른 발열, 유체 및 케이스 간의 마찰 등으로 자체 발열될 수 있어 높은 가열 효율을 제공할 수 있다.

더욱이, 헤드부(30)의 회전시 유체가 단순히 회전되는 것이 아니라, 다단의 층류 형성과, 충돌 등으로 복잡한 난류 흐름을 형성함으로써 유체의 내부 분자 내지는 유체 및 케이스, 헤드부 사이의 마찰 가열량이 현저히 증가될 수 있어 제품의 가열효율 및 가열속도가 개선될 수 있다.

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

100: 전기보일러 10: 케이스
10a: 케이스몸체부 10b: 케이스커버
11: 유출구 12: 유입구
20: 모터부 21: 구동축
30: 헤드부 310: 원통부
310b: 헤드커버부 320: 모터연결부
321: 갈퀴홈 324: 갈퀴부
330: 마찰날개부 330a,330b: 더미날개부
330c,330d: 베이스날개부 331,332: 마찰돌기부
331a,331b,331c,331d: 고단돌기 332a,332b,332c,332d: 저단돌기
333: 마찰홈부 350: 저수홈부

Claims (5)

1. 내부에 가열공간이 형성되되 유체의 유출입을 위한 유입구 및 유출구가 구비된 케이스와, 상기 가열공간에 배치되되 상기 케이스 외부에 구비된 모터부와 연결되어 회전됨에 따라 상기 유체를 마찰 가열하는 헤드부를 포함하는 유체 마찰형 전기보일러에 있어서, 상기 헤드부는
   전방부에 상기 유입구와 대향 배치되는 개구가 형성되되, 내부에 수용공간이 형성된 원통부;
   상기 원통부의 후방부에 일체로 구비되어 상기 모터부와 연결되되, 둘레면을 따라 회전 반대방향으로 편향되도록 함몰된 복수개의 갈퀴홈이 형성된 모터연결부; 및
   상기 원통부의 외주에 원주방향을 따라 돌설되되 상기 원통부의 길이방향으로 다단 구비되어 돌설된 부분 사이가 링형 저수홈부에 의해 구획되며, 각각의 돌설된 둘레면을 따라 마찰돌기부와 마찰홈부가 순차 배치되도록 형성되는 마찰날개부를 포함하되,
   상기 각 마찰돌기부는 인접한 다른 마찰돌기부와 상이한 높이와 폭을 갖도록 형성되되, 상기 마찰돌기부 중 인접한 다른 마찰돌기부보다 좁은 폭 및 낮은 단차를 갖도록 돌설된 저단돌기에는 둘레면을 따라 반경방향 내측으로 함몰된 제1분산홈부가 형성되며,
   상기 마찰날개부 중 상기 원통부의 전방부 및 후방부에 구비된 더미날개부 사이를 따라 다단으로 구비된 베이스날개부에는 상기 제1분산홈부의 내부를 따라 상기 수용공간과 연통되는 배출홀이 형성됨을 특징으로 하는 유체 마찰형 전기보일러.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터연결부의 외주는 상기 각 갈퀴홈에 의해 구획된 복수개의 갈퀴부로 구비되며,
   상기 갈퀴부는 회전반대방향측 단부에 경사부가 구비되며, 회전방향측 단부를 따라 상기 갈퀴홈의 반경방향 외측을 커버하도록 돌설된 후크부가 구비됨을 특징으로 하는 유체 마찰형 전기보일러.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 마찰돌기부는 인접한 다른 마찰돌기부와 상이한 높이와 폭을 갖도록 형성되되, 상기 마찰돌기부 중 인접한 다른 마찰돌기부보다 넓은 폭 및 높은 단차를 갖도록 돌설된 고단돌기의 둘레면에는 반경방향 내측으로 함몰된 제2분산홈부가 형성되되,
   상기 고단돌기에서 인접한 다른 마찰돌기부의 반경방향 외측으로 돌설된 부분에는 원주방향 양측면을 관통하도록 유동홀이 형성되고, 상기 유동홀에는 상기 고단돌기의 둘레면을 향해 분지된 적어도 하나의 이상의 분산홀이 구비됨을 특징으로 하는 유체 마찰형 전기보일러.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 마찰날개부 중 상기 원통부의 전방부 및 후방부에 구비된 더미날개부 사이를 따라 다단으로 구비된 베이스날개부에는 상기 유동홀로부터 반경방향 내측으로 분지되어 상기 수용공간과 연통되는 교차연통홀이 형성되며,
   상기 베이스날개부 중 후방측에 배치된 하나 및 상기 각 더미날개부의 고단돌기에는 회전방향과 대향되는 측면부를 따라 회전반대방향으로 함몰된 보조갈퀴홈부가 형성됨을 특징으로 하는 유체 마찰형 전기보일러.

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