KR101632319B1 - 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프 - Google Patents

Abstract

전기보일러 내에 회전 가능하게 설치되어 유체의 분자운동을 촉진시킴으로써 유체를 가열하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프에 관한 것이다. 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프는 케이스와, 헤드, 및 자기유도부재를 포함한다. 케이스는 유체의 유입구 및 유출구가 구비되고, 내부에 복수의 케이스 리브가 길이방향으로 형성된다. 헤드는 케이스 내부에 회전 가능하게 장착되어 케이스 내부의 유체를 열교환하여 가열한다. 자기유도부재는 복수개 구비되어 헤드 내부에 삽입되며, 자기장을 형성한다.

Description

자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프{Heating pump for electric boiler}

본 발명은 전기보일러 내에 회전 가능하게 설치되어 유체의 분자운동을 촉진시킴으로써 유체를 가열하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프에 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 난방한다.

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, 마찰가열기는 유체의 마찰, 공동 현상 등을 통해 유체를 가열하며, 이를 촉진하기 위해서는 유체의 유속 및 난류 흐름을 증가시키는 것이 중요하다.

이에 따라, 마찰가열기는 케이스와, 케이스의 내부에서 회전되는 원통형 헤드를 구비하여, 헤드의 회전을 통해 헤드와 케이스 사이에서 유체를 마찰시켜 열을 발생시키도록 개선되었다.

그러나, 상기 마찰가열기는 헤드의 외주와 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 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프는 유체의 유입구 및 유출구가 구비되고, 내부에 복수의 케이스 리브가 길이방향으로 형성된 케이스; 상기 케이스 내부에 회전 가능하게 장착되어 상기 케이스 내부의 유체를 가열하는 헤드; 및 상기 헤드 내부에 삽입되어 자기장을 형성하는 복수의 자기유도부재;를 포함하며, 상기 헤드는 상기 유입구와 연통된 제1 유입 홀이 내부에 형성되고, 상기 자기유도부재가 삽입되도록 후단 둘레를 따라 복수의 제1 홈부가 형성된 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부의 후방에 결합되고, 상기 제1 유입 홀과 연통된 제2 유입 홀이 내부에 형성된 제2 몸체부와, 상기 제2 몸체부의 후방에 결합되고, 상기 제2 유입 홀과 연통된 제3 유입 홀이 내부에 형성되며, 상기 자기유도부재가 삽입되도록 선단 둘레를 따라 복수의 제2 홈부가 형성된 제3 몸체부와, 상기 제 1 몸체부와, 제2 몸체부와, 제3 몸체부의 각 외주면에 돌출되어 상기 케이스 내부로 유입된 유체를 열교환하여 가열하는 마찰돌기부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

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

또한, 헤드 내부에 자기유도부재를 원주방향으로 장착함에 따라, 헤드와 함께 회전하며 케이스 내부의 유체에 자기장을 가하게 된다. 이에 따라, 유체 분자의 전하 간 인력 균형을 제거하고 분자의 운동량이 쉽게 변화될 수 있는 활성화된 분자 구조로 전환시켜 유체의 마찰 가열속도를 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러용 히팅펌프를 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 헤드를 발췌하여 도시한 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 케이스를 발췌하여 내부를 도시한 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 헤드를 발췌하여 도시한 측면도.
도 5는 도 4에 도시된 헤드의 A-A'를 도시한 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 헤드의 B-B'를 도시한 단면도.
도 7은 도 4에 도시된 헤드의 C-C'를 도시한 단면도.
도 8은 도 4에 도시된 헤드의 D-D'를 도시한 단면도.
도 9는 도 1에 도시된 헤드의 제1 몸체부와 제2 몸체부의 분해 사시도.
도 10은 도 1에 도시된 전기보일러용 히팅펌프에서 제1 홈부 주변의 자기장을 도시한 도면.
도 11은 도 1에 도시된 전기보일러용 히팅펌프에서 제2 홈부 주변의 자기장을 도시한 도면.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기보일러용 히팅펌프를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 헤드를 발췌하여 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 케이스를 발췌하여 내부를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프(100)는 케이스(110)와, 헤드(120)와, 자기유도부재(130)를 포함한다. 여기서, 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프(100)는 케이스(110) 내부의 가열공간(s)으로 주입된 유체를 헤드(120)의 고속 회전을 통해 가열시키는 장치이다.

케이스(110)는 중공의 원통 형상으로 이루어져 내부에 가열공간(s)을 형성할 수 있다. 그리고, 전면에는 유체의 유입을 위한 유입구(111)가 형성되고, 측면에는 가열된 유체가 배출되기 위한 유출구(112)가 가열공간(s)과 연통되게 형성될 수 있다.

여기서, 케이스(110)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.

케이스(110)는 내부로 공급되는 유체가 외부로 유출되지 않도록 실링된 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 유입구(111)는 유체의 공급을 위해 유체저장탱크와 연결되고, 유출구(112)는 난방이나 온수 공급을 위한 배관과 연결될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(110)의 내부에는 길이방향으로 돌출된 복수의 케이스 리브(113)가 원주방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 이처럼 케이스(110) 내부에 케이스 리브(113)가 형성됨에 따라 헤드(120)의 외주를 따라 회전되는 유체를 통한 마찰 가열을 촉진시킬 수 있다. 즉, 높은 분자운동량을 가진 유체 분자가 케이스 리브(113)에 충돌하게 되면 다량의 에너지를 방출하게 되어 유체의 온도가 빠르게 상승하게 되는 것이다.

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, 유체와 헤드(120)/케이스(110)간의 충돌이나 점성 마찰로 인한 발열 등을 모두 포함하는 의미로 이해하는 것이 바람직하다.

헤드(120)는 케이스(110) 내부에 회전 가능하게 장착되어 케이스(110) 내부의 유체를 열교환하여 가열한다.

자기유도부재(130)는 복수개 구비되어 헤드(120)의 내부에 삽입된다. 이에 따라, 자기유도부재(130) 주위에 자기장이 형성되어 케이스(110) 내로 유입되는 유체가 활성화된다.

여기서, 유체의 분자는 음전하 및 양전하 사이의 인력으로 인해 운동성이 낮은 상태의 구조를 형성하게 되는데, 유체가 활성화된다는 말은 유체의 분자 구조가 운동성이 높은 상태 즉, 외력에 의해 쉽게 운동량이 증가될 수 있는 상태로 변화된다는 의미로 이해함이 바람직하다.

자기유도부재(130)는 N극과 S극을 갖는 영구자석으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 영구자석은 높은 자성을 형성하는 네오디뮴(Neodymium-iron-boron; Nd-Fe-B)계열 자석으로 형성될 수 있다.

한편, 자기유도부재(130)는 헤드(120)와 함께 회전되므로, 헤드(120) 내부로 유입된 유체에는 회전되는 자기장이 가해질 수 있다. 이에 따라, 유체 분자 내부의 전하 간 인력 균형이 제거되어 유체 분자 구조가 분자 운동성이 높은 활성화된 분자 구조로 치환될 수 있으며, 유체의 회전에 따른 충돌 및 마찰이나, 유체의 가속/감압 및 감속/승압에 따른 기포 형성 및 내파 과정에서의 유체 가열이 가속화될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 헤드를 발췌하여 도시한 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 헤드의 A-A'를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 헤드의 B-B'를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 4에 도시된 헤드의 C-C'를 도시한 단면도이고, 도 8은 도 4에 도시된 헤드의 D-D'를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 헤드(120)는 제1 몸체부(121)와, 제2 몸체부(122)와, 제3 몸체부(123)와, 마찰돌기부(124)를 포함한다.

제1 몸체부(121)는 유입구(111)와 연통된 제1 유입 홀(121a)이 내부에 형성되고, 자기유도부재(130)가 삽입되도록 후단 둘레를 따라 복수의 제1 홈부(121b)가 형성된다.

제2 몸체부(122)는 제1 몸체부(121)의 후방에 결합되며, 내부에 제1 유입 홀(121a)과 연통된 제2 유입 홀(122a)이 길이방향으로 배치된다. 이때, 제2 몸체부(122)의 길이는 전기보일러의 용량에 따라 다르게 형성될 수 있다. 즉, 전기보일러가 대용량일수록 제2 몸체부(122)의 길이가 길게 형성되는 것이 바람직하다.

제3 몸체부(123)는 제2 몸체부(122)의 후방에 결합되고, 내부에 제2 유입 홀(122a)과 연통된 제3 유입 홀(123a)이 형성된다. 그리고, 자기유도부재(130)가 삽입되도록 선단 둘레를 따라 복수의 제2 홈부(123b)가 형성된다.

마찰돌기부(124)는 제 1 몸체부(121)와, 제2 몸체부(122)와, 제3 몸체부(123)의 각 외주면에 돌출되어 케이스(110) 내부로 유입된 유체에 마찰력을 가함으로써 유체를 열교환하는 역할을 한다. 보다 구체적으로, 마찰돌기부(124)는 제1 마찰돌기(124a)와, 제2 마찰돌기(124b)와, 제3 마찰돌기(124c)와, 제4 마찰돌기(124d)와, 제5 마찰돌기(124e)를 포함한다.

제1 마찰돌기(124a)는 제2 몸체부(122)의 일측 외주면에 원주방향을 따라 돌출되되 길이방향으로 이격 배치되며, 내부에 제2 유입 홀(122a)과 연통된 복수의 제1 배출 홀(24a)이 형성된다. 이처럼 제1 마찰돌기(124a) 내부에 제1 배출 홀(24a)이 형성됨에 따라 헤드(120) 내부로 유입된 유체는 헤드(120)의 회전 방향으로 회전하면서 제1 배출 홀(24a)을 통해 케이스(110)의 내주면으로 방출된다.

이에 따라, 케이스(110)의 내주면으로 방출된 유체는 케이스 리브(113)와 충돌시 발열됨과 함께, 케이스(110)의 내주면을 따라 회전되며 마찰열을 발생시킨다. 또한, 유체 및 케이스 리브(113) 간의 충돌로 케이스(110)의 주변에 난류 흐름이 형성되며, 이를 통해 유체 분자 간의 마찰 및 충돌이 촉진될 수 있게 된다.

제2 마찰돌기(124b)는 제2 몸체부(122)의 타측 외주면에 원주방향을 따라 돌출되되 길이방향으로 이격 배치되며, 내부에 제2 유입 홀(122a)과 연통된 복수의 제2 배출 홀(24b)들이 형성된다. 이에 따라, 제1 배출 홀(24a)과 마찬가지로 제2 배출 홀(24b)을 통해 유체가 케이스(110)의 내주면으로 방출된다.

여기서, 제1 마찰돌기(124a)들과 제2 마찰돌기(124b)들은 길이방향으로 각각 이격 배치되므로, 제1 마찰돌기(124a)들 사이와 제2 마찰돌기(124b)들 사이에는 마찰홈부(124f)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 헤드(120)의 회전 시에 유체가 마찰홈부(124f) 사이에 배치되어 헤드(120)가 보다 원활하게 회전방향으로 회전할 수 있게 된다.

제3 마찰돌기(124c)는 제1 마찰돌기(124a)와 제2 마찰돌기(124b) 사이에 각각 배치되며, 제2 유입 홀(122a)과 연통된 제3 배출 홀(24c)이 형성된다. 이때, 제3 마찰돌기(124c)는 유체의 저항을 줄이기 위해 일측면이 회전하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

제4 마찰돌기(124d)는 제1 몸체부(121)와 제3 몸체부(123)의 각 외주면에 길이방향으로 돌출되되 원주방향을 따라 이격배치되며, 링형홈부(124g)에 의해 길이방향으로 구획된다.

제5 마찰돌기(124e)는 제4 마찰돌기(124d)의 사이에 각각 이격 배치되고, 제4 마찰돌기(124d)와 대응되게 형성된다. 이때, 제5 마찰돌기(124e) 내부에는 유체의 열교환 효율을 증대시키기 위해 제1 유입 홀(121a) 및 제3 유입 홀(123a)과 각각 연통된 제4 배출 홀(24d)이 형성될 수 있다.

한편, 제4 마찰돌기(124d) 사이에 제5 마찰돌기(124e)가 이격 배치됨에 따라 제4 마찰돌기(124d)와 제5 마찰돌기(124e) 사이에는 마찰홈부(124h)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 몸체부(121)와 제3 몸체부(123)의 원주방향을 따라 제4 마찰돌기(124d)→마찰홈부(124h)→제5 마찰돌기(124e)→마찰홈부(124h) 순으로 반복하여 배치되는 것이다. 여기서, 마찰홈부(124h)는 반원형으로 형성될 수 있다.

상기와 같이 마찰홈부(124f, 124h)가 제1 몸체부(121)와 제3 몸체부(123)에 형성됨에 따라 제1 몸체부(121)와 제2 몸체부(122)와 제3 몸체부(123)의 둘레면에서 유체와의 마찰력이 증가될 수 있으며, 유체를 헤드(120)의 회전방향으로 원활하게 회전시킬 수 있게 된다.

또한, 헤드(120)가 회전할 때 마찰돌기부(124)와 케이스(110)의 내주면 사이의 좁은 공간에서 유체가 압축되고, 마찰홈부(124f, 124h)와 케이스(110)의 내주면 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(120)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.

또다른 실시예에 따르면, 제1 마찰돌기(124a)와 제2 마찰돌기(124b)는 각각 어긋나게 배치될 수 있다. 그리고, 홀수 번째 제1 마찰돌기(124a)와 홀수 번째 제2 마찰돌기(124b)는 같은 방향으로 테이퍼지게 형성되고, 짝수 번째 제1 마찰돌기(124a)와 짝수 번째 제2 마찰돌기(124b)는 홀수 번째 제1 마찰돌기(124a)와 홀수 번째 제2 마찰돌기(124b)와 반대 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

이처럼 제1 마찰돌기(124a)와 제2 마찰돌기(124b)가 테이퍼지게 형성됨에 따라 유체와 헤드(120)가 접촉하는 면적이 증대되어 마찰홈부(124f)로 유동되는 유체를 보다 빠르게 가열할 수 있게 된다.

또다른 실시예에 따르면, 제5 마찰돌기(124e)는 제4 마찰돌기(124d)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 하나의 마찰홈부(124h)를 기준으로 볼 때, 마찰홈부(124h) 양측에 배치된 제4 마찰돌기(124d)와 제5 마찰돌기(124e)는 서로 다른 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 헤드(120)의 회전방향을 따라 유동되는 유체가 각 마찰돌기 및 케이스(110) 사이의 간격 변화에 따라 팽창 및 압축을 반복하며 유체 분자의 운동량이 증가되어 케이스(110) 내부와 충돌 시 다량의 에너지를 방출할 수 있으며, 유체의 온도가 빠르게 상승하게 된다.

그리고, 제4 마찰돌기(124d)는 내부에 기포 발생부(125)가 형성될 수 있다. 기포 발생부(125)는 제4 마찰돌기(124d)의 양 끝단을 원주방향으로 관통하는 제1 마찰 홀(125a)과, 제1 마찰 홀(125a)로부터 외측방향으로 수직 관통하는 복수의 제2 마찰 홀(125b)을 구비한다.

이에 따라, 헤드(120)가 회전하게 되면 제1 마찰 홀(125a)로 유입된 유체가 제2 마찰 홀(125b)로 빠르게 배출되며 기포 발생부(125) 주변에 기포가 발생한다. 따라서, 가열공간(s) 내의 공동화를 위한 기포 형성이 보다 원활하게 이루어져 제품의 가열속도가 향상된다.

한편, 제1 몸체부(121)의 선단에는 유체가 제1 유입 홀(121a)로 흡입되도록 제1 와류를 형성하는 제1 임펠러(140)가 장착되고, 제3 몸체부(123)의 선단에는 제1 와류와 대향되는 흐름의 제2 와류를 형성하는 제2 임펠러(150)가 장착될 수 있다.

제1 임펠러(140)는 제1 몸체부(121)의 선단에 별도의 체결부재를 통해 체결되어 헤드(120)와 함께 회전될 수 있다. 그리고, 제1 임펠러(140)는 내부에 제1 유입 홀(121a)과 연통되는 관통공이 형성된 허브(141)와, 허브(141)의 내면을 따라 경사지게 돌출된 블레이드(142)를 구비할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 임펠러(140)의 블레이드(142)는 제2 몸체부(122)와 마주보도록 허브(141)의 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 임펠러(140)의 블레이드(142)가 회전하게 되면 유입구(111)로부터 제1 몸체부(121)의 제1 유입 홀(121a)을 향하여 나선형의 제1 와류가 형성된다.

이때, 제1 와류는 1 유입 홀(121a) 내측으로 향하며 제1 몸체부(121)의 내주측으로 유체를 가압하여 허브(141)의 관통공측 압력을 낮추게 되며, 낮아진 압력에 의해 유입구(111)측의 유체가 허브(141)의 관통공측으로 흡입될 수 있다.

그리고, 허브(141)의 관통공을 통해 흡입된 유체는 제1 와류에 합류되어 제1 몸체부(121)의 내주면을 따라 회전될 수 있다. 이때, 제1 몸체부(121)의 내주면을 따라 회전되는 유체는 나선형 흐름에 의한 가압력과, 원심력을 통해 제2 몸체부(122)의 제1,2,3 배출 홀(24a, 24b, 24c)로 가압되어 토출된다.

제2 임펠러(150)는 제3 몸체부(123)의 선단에 장착 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 임펠러(150)는 제3 몸체부(123)의 제3 유입 홀(123a)에 삽입되어 결합되는 허브(151)와, 허브(151)의 내면을 따라 경사지게 돌출된 복수의 블레이드(152)를 구비할 수 있다. 이때, 제2 임펠러(150)는 허브(151)를 관통하는 볼트에 의해 모터의 회전구동 축(10)과 결합되어 헤드(120)와 동일한 회전방향으로 회전될 수 있다.

보다 구체적으로, 제2 임펠러(150)의 블레이드(152)는 제1 임펠러(140)의 블레이드(142)와 마주보게 배치되고, 제1 임펠러(140)의 블레이드(142)와 상이한 방향으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 임펠러(150)의 블레이드(152)는 회전 시 제3 몸체부(123)로부터 제2 몸체부(122)측으로 향하는 나선형의 제2 와류를 형성하게 된다.

이때, 제1 와류 및 제2 와류는 제3 유입 홀(123a)의 회전중심부의 압력을 낮춰 유체를 제3 유입 홀(123a)로 흡입하므로 유입구(111)에 별도의 펌프가 요구되지 않으며, 헤드(120의 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 헤드(120)의 회전에 따른 원심력과 함께 유체를 헤드(120)의 내주측으로 가압할 수 있게 되므로, 헤드(120)가 동일한 시간당 회전수를 갖더라도 제1 배출 홀(24a)을 통해 분출되는 유체의 유속이 증가되고, 기포의 형성 및 내파가 촉진되어 유체의 가열속도가 개선될 수 있다.

또다른 실시예에 따르면, 제1 임펠러(140)와 케이스(110) 사이에는 헤드(120)를 회전 지지하기 위한 베어링(160)이 장착될 수 있으며, 베어링(160)의 외주면에는 실링부재(161)가 장착될 수 있다. 여기서, 베어링(160)은 헤드(120)의 외주를 지지하여 헤드(120)의 회전 시 진동을 최소화할 수 있으며, 진동으로 인한 헤드(120) 내지 회전구동 축(10)의 손상을 방지하고, 진동으로 인한 회전력의 손실을 최소화하는 역할을 한다.

그리고, 상기와 같이 베어링(160)의 외주면에 실링부재(151)가 장착됨에 따라 가열공간(s) 내의 유체가 외부로 유출되지 않게 되는 동시에 베어링(160)이 케이스(110)에 의해 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 9는 도 1에 도시된 헤드의 제1 몸체부와 제2 몸체부의 분해 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 몸체부(121)와 제2 몸체부(122)는 각각 분리 가능하게 형성될 수 있다. 이때, 제1 몸체부(121)에는 체결 홀(121c)이 형성되고, 제2 몸체부(122)에는 체결 홀(121c)에 삽입 고정되는 돌기부(122b)가 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 체결 홀(121c)은 제1 몸체부(121)의 일면에 원주방향을 따라 복수개 배치될 수 있으며, 돌기부(122b)는 체결 홀(121c)과 맞닿는 제2 몸체부(122)의 일면에 원주방향을 따라 복수개 배치될 수 있다. 이때, 제1 몸체부(121)와 제2 몸체부(122)는 억지끼움 방식으로 결합될 수도 있고, 돌기부(122b)의 내면에 나사 홀을 형성한 후 체결 홀(121c)과 돌기부(122b)를 볼트 등과 같은 체결 수단을 통해 체결하여 결합할 수도 있다.

이처럼 제1 몸체부(121)로부터 제2 몸체부(122)가 분리 가능하게 형성됨에 따라 헤드의 가공을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다. 한편, 도시하지는 않았지만 제2 몸체부(122)와 제3 몸체부(123) 또한 같은 방법으로 각각 분리 가능하게 형성될 수 있다.

도 10은 도 1에 도시된 전기보일러용 히팅펌프에서 제1 홈부 주변의 자기장을 도시한 도면이고, 도 11은 도 1에 도시된 전기보일러용 히팅펌프에서 제2 홈부 주변의 자기장을 도시한 도면이다.

도 10 내지 도 11을 참조하면, 자기유도부재(130)는 유입구(111)의 내부를 따라 유동되는 케이스(110) 내부의 유체를 활성화시킬 수 있다. 여기서, 제1 홈부(121b)와 제2 홈부(123b)에 삽입된 자기유도부재(130)는 전방에 S극이 배치되고 후방에 N극이 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 자기유도부재(130)의 자기력은 N극에서 S극 방향으로 작용하며 N극에서는 유체 분자를 헤드(120)의 중심방향으로 밀어주는 힘을 가하며, S극에서는 유체 분자를 헤드(120)의 외주측으로 당기는 힘을 가하게 된다. 즉, 헤드(120)의 내부에서에는 유체 분자가 N극과 S극을 연결하는 자기력선의 방향을 따라 이동하게 되는 것이다.

이에 따라, 유체는 자기유도부재(130)의 자기력에 의해 분자 내부에서의 음전하 및 양전하 사이의 인력 균형이 무너지게 되며, 분자 운동성이 손쉽게 변화될 수 있는 고반응성의 활성화된 분자 구조를 가지게 된다. 즉, 유체는 회전 및 압축/팽창시 분자의 운동량이 용이하게 증가 되어 매우 빠른 속도로 가열된다.

전술한 바와 같이, 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프는 케이스 내의 유체가 화학연료의 연소나 전열선의 저항 발열 등에 의해 간접 가열되는 것이 아니라 헤드의 회전을 통해 자체 발열되므로 가열 효율이 향상된다.

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

또한, 헤드 내부에 자기유도부재를 원주방향으로 장착함에 따라, 헤드와 함께 회전하며 케이스 내부의 유체에 자기장을 가하게 된다. 이에 따라, 유체 분자의 전하 간 인력 균형을 제거하고 분자의 운동량이 쉽게 변화될 수 있는 활성화된 분자 구조로 전환시켜 유체의 마찰 가열속도를 개선할 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.

110.. 케이스 111.. 유입구
112.. 유출구 120.. 헤드
121.. 제1 몸체부 121a.. 제1 유입 홀
121b.. 제1 홈부 121c.. 체결 홀
122.. 제2 몸체부 122a.. 제2 유입 홀
122b.. 돌기부 123.. 제3 몸체부
123a.. 제3 유입 홀 123b.. 제2 홈부
124.. 마찰돌기부 124a.. 제1 마찰돌기
124b.. 제2 마찰돌기 124c.. 제3 마찰돌기
124d.. 제4 마찰돌기 124e.. 제5 마찰돌기
130.. 자기유도부재 140.. 제1 임펠러
150.. 제2 임펠러 160.. 베어링
161. 실링부재

Claims (7)

1. 유체의 유입구 및 유출구가 구비되고, 내부에 복수의 케이스 리브가 길이방향으로 형성된 케이스;
   상기 케이스 내부에 회전 가능하게 장착되어 상기 케이스 내부의 유체를 열교환하여 가열하는 헤드; 및
   상기 헤드 내부에 삽입되어 자기장을 형성하는 복수의 자기유도부재;를 포함하며,
   상기 헤드는,
   상기 유입구와 연통된 제1 유입 홀이 내부에 형성되고, 상기 자기유도부재가 삽입되도록 후단 둘레를 따라 복수의 제1 홈부가 형성된 제1 몸체부와,
   상기 제1 몸체부의 후방에 결합되고, 상기 제1 유입 홀과 연통된 제2 유입 홀이 내부에 형성된 제2 몸체부와,
   상기 제2 몸체부의 후방에 결합되고, 상기 제2 유입 홀과 연통된 제3 유입 홀이 내부에 형성되며, 상기 자기유도부재가 삽입되도록 선단 둘레를 따라 복수의 제2 홈부가 형성된 제3 몸체부와,
   상기 제 1 몸체부와, 제2 몸체부와, 제3 몸체부의 각 외주면에 돌출되어 상기 케이스 내부로 유입된 유체를 열교환하여 가열하는 마찰돌기부를 포함하며,
   상기 마찰돌기부는,
   상기 제2 몸체부의 일측 외주면에 원주방향을 따라 돌출되되 길이방향으로 이격 배치되며, 내부에 상기 제2 유입 홀과 연통된 복수의 제1 배출 홀이 형성된 복수의 제1 마찰돌기와,
   상기 제2 몸체부의 타측 외주면에 원주방향을 따라 돌출되되 길이방향으로 이격 배치되며, 내부에 상기 제2 유입 홀과 연통된 제2 배출 홀들이 형성된 복수의 제2 마찰돌기와,
   상기 제1 마찰돌기와 제2 마찰돌기 사이에 각각 배치되며, 상기 제2 유입 홀과 연통된 제3 배출 홀이 형성되며, 일측면이 회전하는 방향으로 경사지게 형성된 복수의 제3 마찰돌기와,
   상기 제1 몸체부와 제3 몸체부의 각 외주면에 길이방향으로 돌출되되 원주방향을 따라 이격 배치되며, 링형홈부에 의해 길이방향으로 구획된 복수의 제4 마찰돌기와,
   상기 제4 마찰돌기 사이에 각각 이격배치되고, 상기 제4 마찰돌기와 대응되게 형성된 제5 마찰돌기를 포함하며,
   상기 제1 마찰돌기와 제2 마찰돌기는 각각 어긋나게 배치되며,
   홀수 번째 제1 마찰돌기와 홀수 번째 제2 마찰돌기는 같은 방향으로 테이퍼지게 형성되고, 짝수 번째 제1 마찰돌기와 짝수 번째 제2 마찰돌기는 상기 홀수 번째 제1 마찰돌기와 홀수 번째 제2 마찰돌기와 반대 방향으로 테이퍼지게 형성되어, 상기 헤드가 유체와 접촉되는 면적을 증대시키는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제5 마찰돌기는 상기 제4 마찰돌기 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 몸체부의 선단에는 유체가 상기 제1 유입 홀로 흡입되도록 제1 와류를 형성하는 제1 임펠러가 장착되고, 상기 제3 몸체부의 선단에는 상기 제1 와류와 대향되는 흐름의 제2 와류를 형성하는 제2 임펠러가 장착된 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 임펠러와 케이스 사이에는 상기 헤드를 회전 지지하기 위한 베어링이 장착되고, 상기 베어링의 외주면에는 실링부재가 장착된 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 제4 마찰돌기는,
   상기 제4 마찰돌기의 양 끝단을 원주방향으로 관통하는 제1 마찰 홀과, 상기 제1 마찰 홀로부터 외측방향으로 수직 관통하는 복수의 제2 마찰 홀을 구비한 기포 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 전기보일러용 히팅펌프.
   

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