KR101646901B1 - 원심력을 이용한 온수발생용 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크를 회전시켜 물을 분해시키면서 물과의 마찰로 온수를 발생시키는 온수발생용 보일러에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열된 온수 및 증기가 베어링에 유입되는 것을 방지할 수 있는 온수발생용 보일러에 대한 것이다.
본 발명에 따른 온수발생용 보일러는 하우징과, 회전축과, 베어링과, 발열디스크와, 모터를 포함한다. 상기 하우징은 관통공이 형성된 밀폐대를 구비하며, 물이 유입되기 위한 유입구와 가열된 물이 유출되기 위한 유출구가 형성된다. 상기 회전축은 상기 하우징에 삽입되고, 일단이 상기 관통공을 통하여 상기 하우징의 외부로 노출되며, 상기 밀폐대에 삽입된 외주면에 상기 하우징에 수용된 물이 유출되는 것을 방지하여 위하여 수류홈이 형성된다. 상기 베어링은 상기 외부로 노출된 회전축의 일단을 지지한다. 상기 발열디스크는 상기 하우징에 수용되고 상기 회전축과 일체로 회전할 수 있도록 상기 회전축을 따라 일정한 간격으로 이격하여 배치된다. 상기 모터는 상기 발열디스크를 회전시켜 상기 하우징 내부에 수용된 물을 가열시키기 위하여 상기 회전축의 일단과 결합하여 상기 회전축을 회전시킨다.
본 발명에 의하면 구동축에 수류홈이 형성되어 구동축을 통하여 유입되는 온수를 수류홈에서 원심력으로 수류안내홈으로 유도한다. 그래서 하우징 내부의 온수가 베어링으로 유입되는 것을 막아준다.

Description

원심력을 이용한 온수발생용 보일러{Hot water generating boiler using centrifugal force}

본 발명은 디스크를 회전하여 물을 분해시키면서 물과의 마찰로 온수를 발생시키는 원심력을 이용한 온수발생용 보일러에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열된 온수 및 증기가 베어링에 유입되는 것을 방지할 수 있는 온수발생용 보일러에 대한 것이다.

일반적으로 난방이나 온수의 공급장치로 보일러가 널리 사용되고 있다. 이러한 보일러는 물을 일정시간 동안 가열하여 배관을 통해 급수시설이나 난방시설에 공급한다.

이러한 보일러는 물을 일정시간 동안 가열한 후 배관을 통해서 급수시설이나 난방시설에 공급한다. 여기서 물을 가열하기 위한 수단으로써 별도의 연소실을 구비하여 물을 가열하는 것이 일반적이다.

근래의 보일러는 기술의 발전으로 인하여 성능이 향상되면서 취급이 간편해진 반면에 구조가 복잡해져서 시공정비, 보수에 있어서 고도의 기술을 요하게 되는 단점이 있었다. 또한 보일러 취급에 수반되는 부대시설 비용 및 고유가에 따른 연료수급에 대한 부담도 증대되고 있는 실정이다.

특히, 최근에는 전기보일러가 개발되어 심야전기를 통해 저렴한 전기요금으로 고유가에 대한 연료절감을 할 수 있었으나, 강추위에 따른 전력소모량이 증가하면서 저렴하던 전기요금조차 고가로 변동되어 전기보일러의 사용에 어려움이 있었다.

이러한 문제점을 해소하고자 연료손실 절감을 위한 다양한 형태의 에너지 절감 보일러들이 제시되고 있다.

에너지 절감 보일러의 예로, 연소물(화석연료 또는 전기)에 의한 발열 없이 디스크가 회전하는 운동에너지를 이용하여 저온의 유체를 고온으로 만들 수 있도록 하는 원심력 발열펌프가 개발되고 있다.

공개특허 제10-2013-0051746호에서는 구동축 상에 물과의 마찰열을 발생시키기 위한 다수의 디스크가 구성됨으로써 고속 회전이 이루어지는 디스크와 물분자의 마찰열에 의한 온수가 발생되는 입형 원심발열펌프가 개시되었다.

그러나 상기의 종래의 개시된 원심발열펌프는 동작과정에서 구동 중심축의 상부와 하부의 회동을 지지하기 위해서 설치된 베어링으로 온수나 스팀이 유입되어 베어링 부식이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 원심발열펌프는 구동축이 회동하여 디스크를 고속으로 회전시키는데 이때 디스크의 회전력을 안정적으로 유지시키는데 한계가 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 내부에서 데워진 온수, 유증기나 스팀 등이 역류하여 베어링 측으로 유입되는 것을 방지하기 위한 온수발생용 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 구동축상의 회동력을 안정적으로 유지하여 디스크의 회전 효율을 향상시킬 수 있는 온수발생용 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 온수발생용 보일러는 하우징과, 회전축과, 베어링과, 발열디스크와, 모터를 포함한다. 상기 하우징은 관통공이 형성된 밀폐대를 구비하며, 물이 유입되기 위한 유입구와 가열된 물이 유출되기 위한 유출구가 형성된다. 상기 회전축은 상기 하우징에 삽입되고, 일단이 상기 관통공을 통하여 상기 하우징의 외부로 노출되며, 상기 밀폐대에 삽입된 외주면에 상기 하우징에 수용된 물이 유출되는 것을 방지하여 위하여 수류홈이 형성된다. 상기 베어링은 상기 외부로 노출된 회전축의 일단을 지지한다. 상기 발열디스크는 상기 하우징에 수용되고 상기 회전축과 일체로 회전할 수 있도록 상기 회전축을 따라 일정한 간격으로 이격하여 배치된다. 상기 모터는 상기 발열디스크를 회전시켜 상기 하우징 내부에 수용된 물을 가열시키기 위하여 상기 회전축의 일단과 결합하여 상기 회전축을 회전시킨다.

또한, 상기의 온수발생용 보일러에 있어서, 상기 밀폐대는 상기 수류홈과 마주보도록 내주면에 수류안내홈이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기의 온수발생용 보일러는 상기 밀폐대와 상기 회전축 사이의 틈으로 유출된 증기가 상기 베어링으로 유입되는 것을 차단하도록 상기 밀폐대의 상부에서 상기 회전축의 일단에 결합된 차단날개를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 온수발생용 보일러는 관성디스크와, 관성블럭을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 관성디스크는 상기 회전축의 관성력을 높이기 위하여 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축에 결합된다. 상기 관성블럭은 상기 관성디스크의 외주면에 결합된다.

또한, 상기의 온수발생용 보일러는 상기 발열디스크의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 발열디스크의 사이에 배치된 간격디스크를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 온수발생용 보일러에 있어서, 상기 발열디스크는 회전시 마찰로 물을 분해하여 가열시키기 위하여 외주면을 따라 마찰홈과, 가장자리에 원주방향으로 따라 마찰공이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 구동축에 수류홈이 형성되어 구동축을 통하여 유입되는 온수를 수류홈에서 원심력으로 수류안내홈으로 유도한다. 그래서 하우징 내부의 온수가 베어링으로 유입되는 것을 막아준다.

또한, 본 발명에 의하면 밀폐대의 상부에 차단날개를 구비함으로 인하여 하우징 내부의 유증기나 스팀이 차단날개에서 차단되어 베어링으로 유입되는 것을 막아준다.

또한, 본 발명에 의하면 관성디스크 및 관성블럭이 회전축에 결합되므로써 회전축의 관성모멘트를 크게 해준다. 그래서 발열디스크의 회전효율을 좋게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온수발생용 보일러의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 확대도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 발열디스크의 부품도,
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 간격디스크의 부품도,
도 5는 도 1에 도시된 회전축의 부품도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 온수발생용 보일러의 일 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 온수발생용 보일러는 하우징(10)과, 회전축(20)과, 베어링(25)과, 발열디스크(30)와, 차단날개(35)와, 간격디스크(37)와, 관성디스크(39)와, 관성블럭(41)과, 모터(50)와, 프레임(55)을 포함한다.

하우징(10)은 관통공(12)이 형성된 밀폐대(11)를 구비하며, 물이 유입되기 위한 유입구(15)와 발열디스크(30)의 회전으로 가열된 물이 유출되기 위한 유출구(17)가 형성되어 있다. 밀폐대(11)에는 관통공(12)이 형성된 내주면에 수류안내홈(13)이 형성된다. 수류안내홈(13)은 원심력을 활용하여 하우징(10)의 내부에 수용된 물이 베어링(25)으로 침투하는 것을 방지시키는 역할을 한다.

회전축(20)은 하우징(10)의 내부에 삽입되고 일단(20a)은 밀폐대(11)의 관통공(12)을 통하여 하우징(10)의 외부로 노출된다. 이때 회전축(20)에는 밀폐대(11)의 수류안내홈(13)과 마주보는 면에 수류홈(21)이 형성된다. 회전축(20)과 밀폐대(11) 사이에는 틈이 있으므로 틈 사이로 하우징(10)에서 수용된 물이 유출되어 베어링(25)으로 침투할 수 있다. 이때 회전축(20)이 회전할 때 원심력이 발생한다. 그러면 상기 틈 사이로 유출되는 물은 수류홈(21)과 수류안내홈(13)에서 원심력에 의하여 수류안내홈(13)으로 유도된다. 그래서 1차적으로 물이 하우징(10)에서 이탈되어 베어링(25)으로 침투하는 것을 방지시켜준다.

베어링(25)은 하우징(10)의 외부로 노출된 회전축(20)의 일단(20a)을 지지한다.

발열디스크(30)는 하우징(10)에 수용되고, 회전축(20)과 일체로 회전할 수 있도록 회전축(20)을 따라 일정한 간격으로 이격하여 배치된다. 이때 발열디스크(30)에는 회전시 마찰로 물을 분해하여 가열시키기 위하여 마찰홈(31)과, 마찰공(33)이 형성된다. 마찰홈(31)은 발열디스크(30)의 외주면을 따라 형성되고, 마찰공(33)은 발열디스크(30)의 가장자리에 원주방향을 따라 형성된다. 발열디스크(30)가 회전하면 마찰홈(31) 및 마찰공(33)에서 물이 분해되면서 마찰에 의하여 가열된다.

간격디스크(37)는 발열디스크(30)의 간격을 일정하기 유지시키기 위하여 발열디스크(30)의 사이에 배치된다.

관성디스크(39) 및 관성블럭(41)은 회전축(20)의 관성력을 높이는 역할을 한다. 이를 위하여 관성디스크(39)는 하우징(10)의 내부에서 회전축(20)에 결합되고, 관성블럭(41)은 관성디스크(39)의 외주면에 결합된다.

본 실시예의 경우 관성디스크(39)의 사이에 발열디스크(30) 및 간격디스크(37)가 교대로 배치하고 체결볼트(43)로 체결하여 이들을 회전축(20)에 고정시킨다.

차단날개(35)는 밀폐대(11)와 회전축(20) 사이의 틈으로 유출된 증기가 베어링(25)으로 유입되는 것을 차단하도록 밀폐대(11)의 상부에서 회전축(20)의 일단에 결합된다. 차단날개(35)는 내부에 나사가 형성되어 회전축(20)과 나사 결합으로 고정될 수 있다. 밀폐대(11)와 회전축(20) 사이의 틈으로 유출된 증기는 차단날개(35)에 막혀서 베어링(25)으로 침투하지 못한다.

모터(50)는 회전축(20)을 회전시키는 역할을 한다. 모터(50)의 모터축(51)과 회전축(20)의 일단에 커플링(60)이 장착되어 커플링(60)을 결합시켜서 모터(50)를 구동시키면 회전축(20)이 회전한다.

프레임(55)은 본 실시예의 온수발생용 보일러를 고정시키는 역할을 한다.

본 실시예의 경우 모터(50)를 구동시키면 회전축(20)이 회전한다. 그러면 하우징 내부에 설치된 발열디스크(30)가 회전한다. 하우징(10)에는 유입구(15)로 물이 유입되고 유출구(17)를 통해서 물이 배출된다.

발열디스크(30)가 회전하면 마찰홈(31)과 마찰공(33)에 의하여 하우징(10) 내부의 물이 분해되면서 마찰로 인해서 가열된다. 가열된 물은 유출구(17)를 통해서 배출된다. 이때 회전축(20)에는 관성디스크(39) 및 관성블럭(41)이 결합되어 있으므로 회전축(20)의 회전력을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 그리고 회전축(20)의 밀폐대(11)와 회전축(20)의 사이의 틈으로 온수나 증기가 유출되더라도 일차적으로 수류홈(21)에서 원심력에 의하여 온수가 유출되는 것을 방지시키며, 그리고 차단날계(35)에서 증기가 직접적으로 베어링(25)으로 침투하는 것을 막아준다.

10 : 하우징 11 : 밀폐대
12 : 관통공 13 : 수류안내홈
15 : 유입구 17 : 유출구
20 : 회전축 21 : 수류홈
25 : 베어링 30 : 발열디스크
31 : 마찰홈 33 : 마찰공
35 : 차단날개 37 : 간격디스크
39 : 관성디스크 41 : 관성블럭
43 : 체결볼트 50 : 모터
51 : 모터축 55 : 프레임
60 : 커플링

Claims (6)

1. 관통공이 형성된 내주면에 수류안내홈이 형성된 밀폐대를 구비하며, 물이 유입되기 위한 유입구와 가열된 물이 유출되기 위한 유출구가 형성된 하우징과,
   상기 하우징에 삽입되고, 일단이 상기 관통공을 통하여 상기 하우징의 외부로 노출되며, 상기 밀폐대에 삽입된 외주면에 상기 하우징에 수용된 물이 유출되는 것을 방지하여 위하여 상기 수류안내홈과 마주보도록 수류홈이 형성된 회전축과,
   상기 외부로 노출된 회전축의 일단을 지지하는 베어링과,
   상기 밀폐대와 상기 회전축 사이의 틈으로 유출된 증기가 상기 베어링으로 유입되는 것을 차단하도록 상기 밀폐대의 상부에서 상기 회전축의 일단에 결합된 차단날개와,
   상기 하우징에 수용되고 상기 회전축과 일체로 회전할 수 있도록 상기 회전축을 따라 일정한 간격으로 이격하여 배치된 발열디스크와,
   상기 발열디스크를 회전시켜 상기 하우징 내부에 수용된 물을 가열시키기 위하여 상기 회전축의 일단과 결합하여 상기 회전축을 회전시키기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온수발생용 보일러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전축의 관성력을 높이기 위하여 상기 하우징의 내부에서 상기 회전축에 결합된 관성디스크와,
   상기 관성디스크의 외주면에 결합된 관성블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수발생용 보일러.
3. 제2항에 있어서,
   상기 발열디스크의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 상기 발열디스크의 사이에 배치된 간격디스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수발생용 보일러.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 발열디스크는 회전시 마찰로 물을 분해하여 가열시키기 위하여 외주면을 따라 마찰홈과, 가장자리에 원주방향으로 따라 마찰공이 형성된 것을 특징으로 하는 온수발생용 보일러.
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