KR101632316B1

KR101632316B1 - 순환펌프용 헤드

Info

Publication number: KR101632316B1
Application number: KR1020150018912A
Authority: KR
Inventors: 오영한; 신말순
Original assignee: 오영한; 신말순
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-06-21

Abstract

온수 순환펌프 내에 회전 가능하게 설치되어 유체의 분자운동을 촉진시킴으로써 유체를 가열하는 순환펌프용 헤드에 관한 것이다. 순환펌프용 헤드는 몸체부와, 마찰부재를 포함한다. 몸체부는 유입구와 나란하게 배치된 관통 홀이 길이방향으로 배치되며, 일측에 유입부가 형성되고 타측에 회전 액추에이터가 장착되는 회전 액추에이터 연결부가 형성된다. 마찰부재는 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되어 원주방향을 따라 이격 배치되며, 내부에 상기 관통 홀과 연통된 복수의 제1 배출 홀이 형성된 제1 마찰돌기와, 상기 제1 마찰돌기들 사이에 이격 배치되되 상기 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되며, 내부에 상기 관통 홀과 연통된 복수의 제2 배출 홀이 형성된 제2 마찰돌기를 구비한 마찰돌기부와, 상기 제1,2 마찰돌기의 외주면에 원주방향을 따라 형성되되 상기 몸체부의 길이방향으로 이격 배치되어 상기 제1,2 마찰돌기들을 구획하는 복수의 링형홈부로 구성된다.

Description

순환펌프용 헤드{Head for circulation pump}

본 발명은 온수 순환펌프 내에 회전 가능하게 설치되어 유체의 분자운동을 촉진시킴으로써 유체를 가열하는 순환펌프용 헤드에 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.

한편, 전술한 화학연료를 이용한 가열장치는 화학연료의 연소과정에서 다량의 공해물질이 배출되며, 소모된 화학연료 대비 열효율이 떨어지는 문제가 있다. 그리고, 전기에너지를 이용한 가열장치는 전기저항을 이용하거나 유체의 유동을 통해 열을 발생시키는 마찰가열기 등으로, 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 문제가 있다.

이에 따라, 최근에는 전기에너지를 통해 유체를 유동시키고, 유체의 유동으로 유체가 직접 가열되는 방식의 마찰가열기기가 사용되고 있다. 이때, 마찰열기는 유체의 마?, 공동 현상 등을 통해 유체를 가열하며, 이를 촉진하기 위해서는 유체의 유속 및 난류 흐름을 증가시키는 것이 중요하다.

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

그러나, 종래의 마찰가열기는 헤드의 외주와 펌프 케이스의 내주 사이 공간에 채워진 유체가 가열되는 방식으로 상기 공간이 너무 넓으면 유체의 마찰량이 적어 가열이 제대로 이루어지지 않으며, 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 못하는 단점이 있다.

공개특허공보 10-2011-0027157(2011.03.16 공개)

본 발명의 과제는 유체 간의 마찰빈도를 증가시키고 난류 흐름을 촉진하여 유체의 가열속도가 향상된 순환펌프용 헤드를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 순환펌프용 헤드는 몸체부와, 마찰부재를 포함한다. 몸체부는 유입구와 나란하게 배치된 관통 홀이 길이방향으로 배치되며, 일측에 유입부가 형성되고 타측에 회전 액추에이터가 장착되는 회전 액추에이터 연결부가 형성된다. 마찰부재는 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되어 원주방향을 따라 이격 배치되며, 내부에 상기 관통 홀과 연통된 복수의 제1 배출 홀이 형성된 제1 마찰돌기와, 상기 제1 마찰돌기들 사이에 이격 배치되되 상기 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되며, 내부에 상기 관통 홀과 연통된 복수의 제2 배출 홀이 형성된 제2 마찰돌기를 구비한 마찰돌기부와, 상기 제1,2 마찰돌기의 외주면에 원주방향을 따라 형성되되 상기 몸체부의 길이방향으로 이격 배치되어 상기 제1,2 마찰돌기들을 구획하는 복수의 링형홈부로 구성된다.

본 발명에 따르면, 펌프 케이스 내의 유체가 화학연료의 연소나 전열선의 저항 발열 등에 의해 간접 가열되는 것이 아니라 헤드의 회전을 통해 자체 발열되므로 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1,2 임펠러를 통해 와류를 형성하여 별도의 펌프 없이 유체를 헤드 내부로 흡입하므로, 장치가 간소화되고 경제성이 향상된다.

또한, 몸체부의 외주면에 돌출된 마찰돌기들이 원주방향으로 각각 상이한 높이를 갖도록 형성되므로, 헤드의 외주를 따라 회전되는 유체가 각 마찰돌기 및 케이스 사이의 간격 변화에 따라 팽창 및 압축을 반복하며 높은 분자운동량을 가지게 되어 펌프 케이스와 충돌시 다량의 에너지를 방출할 수 있게 된다.

아울러, 고단의 제1 마찰돌기의 양측에 형성된 제4 마찰 홀을 통과한 유체가 저단의 제2 마찰돌기를 지나 인접한 다른 제1 마찰돌기의 측면에 충돌함으로써 가열속도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환펌프용 헤드를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드가 펌프 케이스 내에 장착된 상태를 도시한 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드를 발췌하여 도시한 측면도.
도 5는 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드의 A-A'를 도시한 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드의 B-B'를 도시한 단면도.
도 7은 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드의 C-C'를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환펌프용 헤드를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드의 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드가 펌프 케이스 내에 장착된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 순환펌프용 헤드(100)는 몸체부(110)와, 마찰부재(120)를 포함한다. 여기서, 온수 순환펌프는 펌프 케이스(10) 내부의 가열공간(s)으로 주입된 유체를 헤드(100)의 고속 회전을 통해 가열시키는 장치이다.

보다 구체적으로, 펌프 케이스(10)는 중공의 원통 형상으로 이루어져 내부에 가열공간(s)을 형성할 수 있다. 그리고, 전면에는 유체의 유입을 위한 유입구(11)가 형성되고, 측면에는 가열된 유체가 배출되기 위한 유출구(12)가 가열공간(s)과 연통되게 형성될 수 있다.

여기서, 펌프 케이스(10)는 고속회전에 견딜 수 있는 금속이나 강화 플라스틱 등의 소재로 이루어질 수 있으며, 유체가 열매체유 내지 유증기 등의 유류인 경우에는 높은 강도를 갖는 강철 등의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 펌프 케이스(10)는 내부로 공급되는 유체가 외부로 유출되지 않도록 실링된 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 유입구(11)는 유체의 공급을 위해 펌프나 유체저장탱크와 연결되고, 유출구(12)는 난방이나 온수 공급을 위한 배관과 연결될 수 있다.

몸체부(110)는 유입구(11)와 나란하게 배치된 관통 홀(111)이 길이방향으로 배치된다. 이와 같이, 몸체부(110)의 내부에 관통 홀(111)이 형성됨에 따라 내부에 유체가 수용될 수 있게 된다.

몸체부(110)는 일측에 유입부(112)가 형성되고, 타측에 회전 액추에이터가 장착되는 회전 액추에이터 연결부(113)가 형성될 수 있다. 여기서, 회전 액추에이터는 펌프 케이스(10)의 후방에 배치될 수 있으며, 회전구동 축(20)이 펌프 케이스(10)를 관통하여 가열공간(s)에 배치된 몸체부(110)와 키결합 등으로 연결되어 몸체부(110)로 회전력을 전달할 수 있게 된다. 그리고, 몸체부(110)의 회전 중심선과, 회전구동 축(20)의 회전 중심선, 및 가열공간(s)의 중심선은 일치되도록 배치하는 것이 바람직하다.

마찰부재(120)는 마찰돌기부(121)와, 링형홈부(123)를 구비한다.

마찰돌기부(121)는 제1 마찰돌기(121a)와, 제2 마찰돌기(121b)를 구비한다. 보다 구체적으로, 제1 마찰돌기(121a)는 몸체부(110)의 외주면에 길이방향으로 돌출되어 원주방향을 따라 이격 배치되며, 내부에 관통 홀(111)과 연통된 복수의 제1 배출 홀(162)이 형성된다.

제2 마찰돌기(121b)는 제1 마찰돌기(121a)들 사이에 이격 배치되고, 몸체부(110)의 외주면에 길이방향으로 돌출된다. 제2 마찰돌기(121b)는 몸체부(110)의 외주면에 길이방향으로 돌출되되, 제1 마찰돌기(121a)들 사이에 제1 마찰돌기(121a)들로부터 이격 배치된다. 그리고, 제2 마찰돌기(121b)의 내부에는 관통 홀(111)과 연통된 복수의 제2 배출 홀(163)이 형성된다.

이에 따라, 제2 마찰돌기(121b)는 제1 마찰돌기(121a)들과 원주방향을 따라 교대로 배치되고, 제2 마찰돌기(121b)와 제1 마찰돌기(121a) 사이에는 마찰홈부(122)가 형성된다. 즉, 몸체부(110)의 원주방향을 따라 마찰돌기부(121) 및 마찰홈부(122)가 반복하여 형성된다. 여기서, 마찰홈부(122)는 반원형으로 형성될 수 있다.

한편, 마찰부재(120)는 몸체부(110)와 일체로 형성되어, 몸체부(110)의 회전시 함께 회전될 수 있다. 이때, 마찰홈부(122)를 통해 마찰돌기부(121)의 둘레면에서 유체와의 마찰력이 증가될 수 있으며, 유체를 마찰돌기부(121)의 회전방향으로 원활하게 회전시킬 수 있다.

또한, 헤드(100)가 회전할 때 제1,2 마찰돌기(121a, 121b) 및 펌프 케이스(10)의 내주 사이의 좁은 공간에서 유체가 압축되고, 마찰홈부(122) 및 펌프 케이스(10)의 내주 사이의 넓은 공간에서 유체가 팽창될 수 있게 된다. 이와 같은, 유체의 압축 및 팽창의 반복을 통해 유체 분자의 운동량이 증가되고, 유체 분자 간의 마찰 빈도를 증가시켜 유체의 자체 발열이 촉진될 수 있게 된다.

이처럼, 가열공간(s)의 유체가 화학연료의 연소나 전열선의 저항 발열 등에 의해 간접 가열되는 것이 아니라 헤드(100)의 회전을 통해 유체의 가속/감압 및 감속/승압에 따른 기포 분해시 발열과 유체 분자 간 마찰에 따른 발열 등으로 자체 발열될 수 있어 높은 가열 효율을 제공할 수 있게 된다.

또한, 각 마찰돌기부(121) 사이 형성된 마찰홈부(122)를 통해 가열공간(s)에 수용가능한 유체량이 증가되어 한번에 보다 많은 량의 유체를 가열할 수 있으므로 제품의 가열 속도가 향상될 수 있게 된다.

그리고, 마찰돌기부(121)는 적어도 12개 이상 배치되는 것이 바람직하다. 이는 유체가 열매체유 내지 유증기 등의 유류 기반 유체인 경우에 헤드(100)의 회전시 유체의 온도 상승폭이 회전 초기에는 빠르게 상승되지만, 유체가 일정한 온도에 도달되면 온도 상승이 더뎌지는 경향이 있기 때문이다. 이때, 마찰돌기부(121)를 12개 이상 형성하게 되면, 일정 온도 이상에서 온도 상승이 더뎌지는 현상을 줄이고, 헤드(100)의 회전수 및 회전시간에 따른 유체의 온도조절이 정확하게 이루어질 수 있다.

링형홈부(123)는 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)의 외주면에 원주방향을 따라 형성되되, 몸체부(110)의 길이방향으로 이격 배치되어 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)들을 구획한다. 이처럼 링형홈부(123)에 의해 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)들이 길이방향으로 구획됨에 따라 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)는 다단으로 형성될 수 있다. 이때, 링형홈부(123)의 개수에 따라 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)의 단수는 달라지게 되며, 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)의 단수가 증가할수록 전력소모량 대비 가열효율 및 가열속도가 향상된다.

링형홈부(123)는 가열공간(s) 내부에 수용가능한 유체량을 증가시킬 수 있으며, 동일한 규격의 펌프 케이스나 헤드를 사용하더라도 한번에 보다 많은 량의 유체를 가열할 수 있게 되어 제품의 효율성이 향상된다.

링형홈부(123)는 유체 간의 속도 편차를 형성하여 가열공간(s)내부에 수용된 유체의 난류 흐름을 촉진할 수 있다. 보다 구체적으로, 마찰돌기부(121)의 둘레면 내지 전/후방면에 접촉된 유체는 헤드(100)의 회전시 헤드(100)의 외면으로부터 직접 전단응력(shear stress)을 전달받게 되고, 빠르게 유동될 수 있다.

반면, 링형홈부(123) 내부에 수용된 유체는 헤드(100)의 외면으로부터 멀어질수록 낮은 전단응력을 전달받게 되어 느리게 유동된다. 즉, 헤드(100)의 외면으로부터 이격된 유체는 헤드(100)에 의해 유동되는 유체와의 점성으로 유동되므로 헤드(100)와 접촉된 유체보다 느린 유동 내지 유속을 가지게 된다.

그리고, 빠르게 유동되는 유체와 느리게 유동되는 유체가 층류를 형성한 상태에서 회전함에 따라 링형홈부(123) 내부에서 유체의 난류 흐름이 형성될 수 있다. 이에 따라, 유체 분자 간의 마찰 빈도가 증가됨과 더불어 유체 및 헤드/펌프 케이스 간의 마찰이 촉진될 수 있고, 원활한 마찰 가열로 유체 온도가 빠르게 상승될 수 있다.

여기서, 마찰 가열이라는 말은 유체 분자 간의 마찰 내지 충돌을 통한 발열과, 유체의 가속/감압 및 감속/승압에 따른 기포 형성 및 내파로 인한 발열, 유체 및 헤드/펌프 케이스간의 충돌이나 점성 마찰로 인한 발열 등을 모두 포함하는 의미로 이해하는 것이 바람직하다.

그리고, 각 마찰돌기부(121) 사이의 링형홈부(123)는 유체 간의 속도 편차를 형성하여 난류 흐름을 촉진하므로 가열된 유체 및 비가열된 유체가 빠르게 혼합될 수 있으며 가열공간(s) 내부에 수용된 유체의 각 부분에서 온도 편차가 감소되어 가열 후 유출구(12)를 통해 배출되는 유체의 온도가 헤드(100)의 회전수에 따라 정확하게 조절될 수 있다. 이에 따라, 제품의 가열 품질이 향상된다.

더욱이, 가열공간(s) 내부 유체의 온도 편차로 인해 발생될 수 있는 진동을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 가열된 고온의 유체와 비가열된 저온의 유체를 빠르게 혼합하여 전체 유체의 온도를 균형적으로 상승시킴으로써 고온 유체의 열손실 가능성을 최소화하며, 온도 편차로 인한 유체의 대류/전도시 에너지 손실을 감소시켜 제품의 가열 효율을 개선할 수 있게 된다.

한편, 제2 마찰돌기(121b)는 제1 마찰돌기(121a)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 하나의 마찰홈부(122)를 기준으로 볼 때, 마찰홈부(122) 양측의 돌기는 서로 다른 높이를 갖도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 마찰부재(120)는 높은 단턱을 갖는 제1 마찰돌기(121a)와, 마찰홈부(122)와, 낮은 단턱을 갖는 제2 마찰돌기(121b)와, 마찰홈부(122)의 순서가 반복되도록 형성될 수 있다. 이때, 배출 홀(160)을 통과하여 배출되는 유체는 배출 홀(160)의 단부로부터 멀어질수록 퍼져 유속이 감소되므로, 제1 마찰돌기(121a)의 제1 배출 홀(162)을 통과하여 배출되는 유체는 펌프 케이스(10) 내주와 가까운 곳까지 높은 속도로 유동되어 펌프 케이스(10)와 충돌되고, 제2 마찰돌기(121b)의 제2 배출 홀(163)을 통과하여 배출되는 유체는 펌프 케이스(10) 내주에서 먼 지점에서 감속될 수 있다.

이에 따라, 펌프 케이스(10)의 내주와 각 돌기의 배출 홀(160)로부터 분출된 유체 간의 충돌이 일정한 시간 간격을 두고 간헐적으로 발생될 수 있으므로, 펌프 케이스(10)가 유체와 지속적으로 충돌하여 발생될 수 있는 펌프 케이스(10) 마모 손상 및 균열 파괴 현상이 최소화되고 제품의 내구성이 향상될 수 있다.

또한, 몸체부(110)의 외주에 원주방향을 따라 각각 다른 단차로 형성된 제1 마찰돌기(121a) 및 제2 마찰돌기(121b)가 돌출되므로 헤드(100)의 회전방향을 따라 유동되는 유체가 각 돌기 및 펌프 케이스(10) 사이의 간격 변화에 따라 팽창 및 압축을 반복하며 유체 분자의 운동량이 증가되어 펌프 케이스(10) 내부와 충돌 시 다량의 에너지를 방출할 수 있으며, 유체의 온도가 빠르게 상승하게 된다.

한편, 몸체부(110)의 유입부(112)에는 유체가 관통 홀(111)로 흡입되도록 제1 와류를 형성하는 제1 임펠러(130)가 장착되고, 회전 액추에이터 연결부(113)에는 제1 와류와 대향되는 흐름의 제2 와류를 형성하는 제2 임펠러(140)가 장착될 수 있다.

제1 임펠러(130)는 몸체부(110)의 유입부(112) 측에 별도의 체결부재를 통해 체결되어 몸체부(110)와 함께 회전될 수 있다. 그리고, 제1 임펠러(130)는 내부에 유입부(112)와 연통되는 관통공이 형성된 제1 허브(131)와, 제1 허브(131)의 외주를 따라 경사지게 돌출된 제1 블레이드(132)를 구비할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 임펠러(130)의 제1 블레이드(132)는 몸체부(110)의 유입부(112)와 마주보도록 제1 허브(131)의 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 임펠러(130)의 제1 블레이드(132)가 회전하게 되면 펌프 케이스(10)의 유입구(11)로부터 관통 홀(111)을 향하여 회전방향으로 나선형의 제1 와류가 형성된다.

이때, 제1 와류는 관통 홀(111) 내측으로 향하며 몸체부(110)의 내주측으로 유체를 가압하여 제1 허브(131)의 관통공측 압력을 낮추게 되며, 낮아진 압력에 의해 유입구(11)측의 유체가 제1 허브(131)의 관통공측으로 흡입될 수 있다.

그리고, 제1 허브(131)의 관통공을 통해 흡입된 유체는 제1 와류에 합류되어 몸체부(110)의 내주면을 따라 회전될 수 있다. 이때, 몸체부(110)의 내주면을 따라 회전되는 유체는 나선형 흐름에 의한 가압력과, 원심력을 통해 배출 홀(160)로 가압되어 토출될 수 있게 된다.

제2 임펠러(140)는 회전 액추에이터 연결부(113)측에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 임펠러(140)는 몸체부(110)의 관통 홀(111)에 삽입되어 결합되는 제2 허브(141)와, 제2 허브(141)를 외주를 따라 경사지게 돌출된 복수의 제2 블레이드(142)를 구비할 수 있다. 이때, 제2 임펠러(140)는 제2 허브(141)를 관통하는 볼트에 의해 회전구동 축(20)과 결합되어 몸체부(110)와 동일한 회전방향으로 회전될 수 있다.

보다 구체적으로, 제2 임펠러(140)의 제2 블레이드(142)는 제1 임펠러(130)의 제1 블레이드(132)와 마주보게 배치되고, 제1 임펠러(130)의 제1 블레이드(132)와 상이한 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 임펠러(140)의 제2 블레이드(142)는 회전시 회전 액추에이터 연결부(113)의 전면으로부터 유입부(112) 측으로 향하는 나선형의 제2 와류를 형성하게 된다.

이때, 제1 와류 및 제2 와류는 관통 홀(111)의 회전중심부의 압력을 낮춰 유체를 관통 홀(111)로 흡입하므로 유입구(11)에 별도의 펌프가 요구되지 않으며, 헤드(100)의 회전과 유체의 흡입이 동시에 이루어질 수 있게 된다. 이처럼 유체 공급을 위한 별도의 펌프가 요구되지 않게 형성됨에 따라 장치가 간소화되어 제품의 경제성이 향상된다.

또한, 제1 와류 및 제2 와류는 상호 대향되는 방향으로 반발하는 나선형 흐름을 형성하여 충돌하게 되고, 충돌시 유체 마찰열을 발생시킨다. 이와 함께, 제1 와류 및 제2 와류가 마주치는 부분에 반발하는 두 유체 흐름의 충돌에 의해 수많은 난류 흐름이 파생되어 유체 분자 간의 마찰빈도가 증가되고 유체의 가열이 촉진된다.

또한, 제1 와류 및 제2 와류는 몸체부(110)의 회전에 따른 원심력과 함께 유체를 몸체부(110)의 내주측으로 가압할 수 있게 되므로, 헤드(100)가 동일한 시간당 회전수를 갖더라도 배출 홀(160)을 통해 분출되는 유체의 유속이 증가되고, 기포의 형성 및 내파가 촉진되어 유체의 가열속도가 개선될 수 있다. 또한, 몸체부(110) 내주 및 유체 사이의 마찰력이 증가 될 수 있게 된다.

한편, 제1 임펠러(130)와 펌프 케이스(10) 사이에는 몸체부(110)를 회전 지지하기 위한 베어링(150)이 장착될 수 있으며, 베어링(150)의 외주면에는 실링부재(151)가 장착될 수 있다. 여기서, 베어링(150)은 몸체부(110)의 외주를 지지하여 헤드(100)의 회전시 진동을 최소화할 수 있으며, 진동으로 인한 헤드(100) 내지 회전구동 축(20)의 손상을 방지하고, 진동으로 인한 회전력의 손실을 최소화하는 역할을 한다.

그리고, 상기와 같이 베어링(150)의 외주면에 실링부재(151)가 장착됨에 따라 가열공간(s) 내의 유체가 외부로 유출되지 않게 되는 동시에 베어링(150)이 펌프 케이스(10)에 의해 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또다른 실시예에 따르면, 제1 배출 홀(162)의 내주면에는 나선형의 스크류 홈이 형성될 수 있다. 이처럼 제1 배출 홀(162)의 내주면에 스크류 홈이 형성됨에 따라 제1 배출 홀(162)을 통과한 유체의 유속이 증가하게 된다.

도 4는 도 1에 도시된 순환펌프용 헤드(100)를 발췌하여 도시한 측면도이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드(100)의 A-A'를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드(100)의 B-B'를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 4에 도시된 순환펌프용 헤드(100)의 C-C'를 도시한 단면도이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 마찰돌기(121a)의 양 끝단에는 제1 마찰돌기(121a)의 몸체를 원주방향으로 관통하는 제1 마찰 홀(161a)과, 제1 마찰 홀(161a)로부터 외측방향으로 수직관통하는 한 쌍의 제2 마찰 홀(161b)을 구비한 기포 발생부(161)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 헤드(100)가 회전하게 되면 제2 마찰 홀(161b)로 유입된 유체가 제1 마찰 홀(161a)로 빠르게 배출되며 기포 발생부(161) 주변에 기포가 발생한다. 이에 따라, 가열공간(s) 내의 공동화를 위한 기포 형성이 보다 원활하게 이루어져 제품의 가열속도가 향상된다.

그리고, 나머지 제1 마찰돌기(121a)에는 관통 홀(111)로부터 수직방향으로 연장된 제3 마찰 홀(162a)과, 제3 마찰 홀(162a)의 중앙에서 양측으로 분기되어 제1 마찰돌기(121a)의 원주방향 양측면을 관통하는 제4 마찰 홀(162b)을 구비한 제1 배출 홀(162)이 형성될 수 있다.

이처럼, 제1 마찰돌기(121a)에 제3 마찰 홀(162a)의 중앙에서 양측으로 분기된 제4 마찰 홀(162b)이 형성됨에 따라, 관통 홀(111) 내부의 유체는 제3 마찰 홀(162a) 및 제4 마찰 홀(162b)을 지나 제2 마찰돌기(121b)의 양측으로 배출된다. 그러면, 제2 마찰돌기(121b)의 양측으로 배출된 유체는 제2 마찰돌기(121b)보다 높은 단차로 돌출된 근처의 제1 마찰돌기(121a)의 측면과 충돌하게 된다.

이에 따라, 유체는 충돌시 유체 분자의 에너지 방출을 통해 가열되며, 충돌시 난류 흐름을 파생시켜 유체 분자의 운동량을 증가시킬 수 있게 된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 제4 마찰 홀(162b)에서 제2 마찰돌기(121b)의 외주면으로 형성된 제5 마찰 홀(162c)을 더 구비여 유체 분자의 운동량을 더욱 향상시킬 수도 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하여 마찰부재(120) 내의 유체 이동방향을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유체는 펌프 케이스(10)의 유입구(11)를 거쳐 관통 홀(111)로 유입되며, 몸체부(110)가 회전함에 따라 원심력을 통해 관통 홀(111)을 지나 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)의 제1,2 배출 홀(162, 163)로 방출된다.

이때, 제1 마찰돌기(121a)의 양측에 형성된 제4 마찰 홀(162b)을 통해 배출된 유체는 제2 마찰돌기(121b)를 지나게 되며, 제2 마찰돌기(121b)보다 높은 단차를 갖는 인접한 다른 제1 마찰돌기(121a)의 측면부와 충돌하여 유체의 분자 운동량을 증가시킨다.

그리고, 제1,2 마찰돌기(121a, 121b)의 제1,2 배출 홀(162, 163)로 각각 방출된 유체는 헤드(100)의 회전 반대방향으로 회전하면서 펌프 케이스(10)의 내주면으로 방출된다.

이에 따라, 펌프 케이스(10)의 내주면으로 방출된 유체는 펌프 케이스(10)의 내주면과 충돌시 발열됨과 함께, 펌프 케이스(10)의 내주를 따라 회전되며 마찰열을 발생시킨다. 또한, 유체 및 펌프 케이스(10)의 내주면 간의 충돌로 펌프 케이스(10)의 주변에 난류 흐름이 형성되며, 이를 통해 유체 분자 간의 마찰 및 충돌이 촉진될 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10.. 펌프 케이스 11.. 유입구
12.. 유출구 20.. 회전구동 축
100.. 헤드 110.. 몸체부
111.. 관통 홀 112.. 유입부
113.. 회전 액추에이터 연결부 120.. 마찰부재
121.. 마찰돌기부 122.. 마찰홈부
123.. 링형홈부 130.. 제1 임펠러
140.. 제2 임펠러 150.. 베어링
151.. 실링부재 160.. 배출 홀
161.. 기포 형성부 162.. 제1 배출 홀
163.. 제2 배출 홀

Claims

유체의 유입구 및 유출구가 구비된 펌프 케이스 내부에 회전 가능하게 장착되어 유체를 가열하는 순환펌프용 헤드에 있어서,
상기 유입구와 나란하게 배치된 관통 홀이 길이방향으로 배치되며, 일측에 유입부가 형성되고 타측에 회전 액추에이터가 장착되는 회전 액추에이터 연결부가 형성된 몸체부; 및
상기 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되어 원주방향을 따라 이격 배치되며 내부에 상기 몸체부의 관통 홀과 연통된 복수의 제1 배출 홀이 형성된 제1 마찰돌기와, 상기 제1 마찰돌기들 사이에 이격 배치되되 상기 몸체부의 외주면에 길이방향으로 돌출되며 내부에 상기 몸체부의 관통 홀과 연통된 복수의 제2 배출 홀이 형성된 제2 마찰돌기를 구비한 마찰돌기부와, 상기 제1,2 마찰돌기의 외주면에 원주방향을 따라 형성되되 상기 몸체부의 길이방향으로 이격 배치되어 상기 제1,2 마찰돌기들을 구획하는 복수의 링형홈부로 구성된 마찰부재;
상기 몸체부의 유입부에 장착되며, 유체가 상기 관통 홀로 흡입되도록 제1 와류를 형성하는 제1 임펠러; 및
상기 회전 액추에이터 연결부에 장착되며, 상기 제1 와류와 대향되는 흐름의 제2 와류를 형성하는 제2 임펠러;를 포함하며,
상기 제2 마찰돌기는 상기 제1 마찰돌기의 높이보다 낮게 형성되며;
상기 제1 임펠러는 내부에 상기 몸체부의 유입부와 연통되는 관통공이 형성된 제1 허브와, 상기 몸체부의 유입부와 마주하도록 제1 허브의 외측으로 돌출되되 제1 허브의 외주를 따라 경사지게 돌출 형성된 복수의 제1 블레이드를 구비하며, 제1 블레이드의 회전시 상기 제1 와류가 상기 펌프 케이스의 유입구로부터 상기 몸체부의 관통 홀을 향하여 회전 방향으로 나선형으로 형성되게 하며;
상기 제2 임펠러는 상기 몸체부의 관통 홀에 삽입되어 결합되는 제2 허브와, 상기 제1 블레이드와 마주보게 배치되되 제2 허브의 외주를 따라 상기 제1 블레이드와 상이한 방향으로 경사지게 돌출된 복수의 제2 블레이드를 구비하며, 제2 블레이드의 회전시 상기 제2 와류가 상기 회전 액추에이터 연결부의 전면으로부터 상기 몸체부의 유입부 측으로 향하는 나선형으로 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 순환펌프용 헤드.
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제1항에 있어서,
상기 제1 임펠러와 펌프 케이스 사이에는 상기 몸체부를 회전 지지하기 위한 베어링이 장착되고, 상기 베어링의 외주면에는 실링부재가 장착된 것을 특징으로 하는 순환펌프용 헤드.
제1항에 있어서,
상기 제1 마찰돌기의 양 끝단에는 상기 제1 마찰돌기의 몸체를 원주방향으로 관통하는 제1 마찰 홀과, 상기 제1 마찰 홀로부터 외측방향으로 수직관통하는 한 쌍의 제2 마찰 홀을 구비한 기포 발생부가 형성되고;
상기 제1 마찰돌기의 나머지 부분에 상기 제1 배출 홀이 형성되며, 상기 제1 배출 홀은 상기 몸체부의 관통 홀로부터 수직방향으로 연장된 제3 마찰 홀과, 상기 제3 마찰 홀의 중앙에서 양측으로 분기되어 상기 제1 마찰돌기의 원주방향 양측면을 관통하는 제4 마찰 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 순환펌프용 헤드.
제5항에 있어서,
상기 제1 배출 홀의 내주면에는 나선형의 스크류 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 순환펌프용 헤드.