KR101665128B1 - 고효율 액체 가열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고효율 액체 가열기에 관한 것으로, 그 구성은 내부에 공간이 형성되며, 액체가 유입되기 위한 하나 이상의 유입구와 액체가 배출되기 위한 하나 이상의 배출구가 형성되는 하우징;과, 상기 하우징의 내부공간에 회전 가능하게 배치되며, 상기 유입구를 향하여 개방된 원통 형상으로 이루어지되, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제1배출공이 형성되는 제1회전통;과, 상기 제1회전통이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하는 제1구동모터;와, 상기 제1회전통의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제1회전통과 함께 회전하면서 상기 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되는 액체가 상기 제1회전통이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제1가속회전패널;과, 상기 하우징의 내주면에 돌출되도록 형성되는 다수의 마찰돌기;로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
상기 하우징의 유입구를 통해 유입된 액체가 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되면 제1회전통과 함께 회전되는 제1가속회전패널이 배출되는 액체를 강제로 밀어 제1회전통이 회전하는 방향으로 유속이 증대되어 이송되게 유도하여 캐비테이션이 액체가 이송되는 전체적으로 발생되도록 유도할 뿐만 아니라, 빠른 유속으로 이송되는 액체가 하우징에 형성되는 마찰돌기와 충돌(마찰)하여 마찰열을 생성하는 동시에, 충돌로 인해 발생하는 국소적인 와류를 통해 액체와 액체 간의 마찰을 유도하여 효율적으로 액체를 고온으로 가열할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1회전통 내부에 제1회전통과 반대 방향으로 회전하는 제2회전통을 배치시켜 제2회전통과 제1회전통 사이에 위치하는 액체 간의 충돌(마찰) 및 와류를 극대화시켜 효율적인 액체의 온도 상승을 유도할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 상기 제1회전통의 제1배출공 내주면에 형성되는 나선형의 와류홈으로 인해 제1배출공을 통과하는 액체의 와류가 효과적으로 유도될 뿐만 아니라, 제1배출공과 연통되게 연결되는 가속공을 통해 액체의 유속이 효과적으로 증대되도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

고효율 액체 가열기{High-efficiency liquid heater}

본 발명은 고효율 액체 가열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징의 유입구를 통해 유입된 액체가 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되면 제1회전통과 함께 회전되는 제1가속회전패널이 배출되는 액체를 강제로 밀어 제1회전통이 회전하는 방향으로 유속이 증대되어 이송되게 유도하여 캐비테이션이 액체가 이송되는 전체적으로 발생되도록 유도할 뿐만 아니라, 빠른 유속으로 이송되는 액체가 하우징에 형성되는 마찰돌기와 충돌(마찰)하여 마찰열을 생성하는 동시에, 충돌로 인해 발생하는 국소적인 와류를 통해 액체와 액체 간의 마찰을 유도하여 효율적으로 액체를 고온으로 가열할 수 있는 고효율 액체 가열기에 관한 것이다.

일반적으로 물과 같은 액체를 가열하기 위한 장치로는 연료를 태워 그 열로 액체를 가열하는 장치와, 전기 에너지를 사용하여 액체를 가열하는 장치 등이 있다.

전기 에너지를 사용하여 액체를 가열하는 장치의 경우는, 전기가 공급되는 곳이면 용이하게 사용할 수 있고, 연료를 태우는 과정이 없어서 그 사용 장소에서 공해물질이 배출되지 않는 장점이 있다.

전기 에너지를 이용하여 액체를 가열하는 장치에는 전열기구를 이용하는 장치와, 액체의 유동에 의해 발생하는 열을 이용하는 장치가 있다.

전열기구를 이용하는 장치의 경우, 일반적으로 전열기구가 액체와 맞닿게 되는데, 전열기구의 부근에서만 가열되므로, 액체가 전체적으로 가열되지 않는다. 또한, 전열기구의 온도가 액체에 비해서 훨씬 고온이므로, 고온에 노출되면 변성되는 액체에는 사용하기 어렵다. 뿐만 아니라, 전열기구가 켜진 상태에서 액체가 제대로 공급되지 않을 경우 장치가 과열되는 위험이 있다.

상기와 같이 전열기구를 이용하는 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 액체의 유동에 의한 열을 이용하는 장치가 알려져 있다.

액체의 유동에 의해 발생하는 열을 이용하여 그 액체를 가열하는 장치는, 액체가 유동되며 다른 물체와 마찰되어 발생하는 마찰열을 이용하거나, 액체 간의 마찰을 이용하기도 한다. 근래에는 액체의 온도상승속도를 높이고자, 캐비테이션(cavitation-공동현상)에 의해 생성된 기포가 내파(implosion)되면서 발생되는 열을 이용하기도 한다.

이러한 캐비테이션은 액체의 압력이 액체의 증기압 이하로 떨어질 경우, 그 액체가 증기가 되어 기포가 생성되는 현상을 말한다. 캐비테이션에 의해 액체 내에 생성된 기포는 유동하다가, 액체의 압력이 증기압보다 높아지는 곳에서 급격히 내파된다. 기포가 급격히 내파될 때, 많은 에너지가 방출되므로, 그 부분에서의 온도가 급격히 상승하게 된다. 따라서, 액체 내에서 캐비테이션이 많이 발생할수록 액체 전체적인 온도가 빨리 상승하게 된다.

캐비테이션은 액체의 압력이 낮은 부분에서 발생하는데, 베르누이 정리에 따르면 액체의 유속이 빠를수록 액체의 압력은 낮아지므로, 유속이 빠른 곳에서 캐비테이션이 잘 발생된다.

캐비테이션을 이용하여 액체를 가열하는 종래의 액체가열기의 일례가 도 1과 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 종래의 액체 가열기를 도시한 개략적 분리 사시도이며, 도 2는 도 1의 액체 가열기의 개략적 단면도이다.

종래의 액체 가열기는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(1), 회전통(2), 고정통(4) 및 모터(3)를 구비한다.

상기 하우징(1)은 하우징 본체(1a)와 덮개(1b)를 구비한다. 상기 하우징 본체(1a)는 그 둘레의 일측에 액체가 빠져나가는 유출구(1c)가 형성된다. 상기 덮개(1b)는 상기 하우징 본체(1a)에 결합되어, 그 내부에 공간을 구획하며, 일측에 액체가 들어오는 유입구(1d)가 형성되어 있다.

상기 회전통(2)은 상기 하우징(1)의 내부공간에 회전가능하게 배치된다. 상기 회전통(2)은 원통형으로 이루어지며, 지름이 상이한 복수 개의 회전통(2)이 상호 고정되게 마련된다. 회전통(2)에는 복수 개의 관통공(2a)이 형성되어 있다.

상기 고정통(4)은 하우징(1)의 내부공간에 고정 배치되도록, 상기 덮개(1b)에 고정된다. 고정통(4)은 원통형으로 이루어지며, 지름이 상이한 복수 개의 고정통(2)이 상호고정되게 마련된다. 고정통(4)은 복수의 회전통(2) 사이 사이에 교번되게 배치된다. 고정통(4)에도 복수의 관통공(4a)이 형성되어 있다.

상기 모터(3)는 상기 하우징 본체(1a)에 고정결합되며, 모터(3)의 모터축(3a)은 하우징 본체(1a)를 관통하여 회전가능하게 설치된다. 상기 모터축(3a)은 회전가능하면서도, 액체가 누출되지 않도록 적절한 씰링 부재(미도시), 예컨대, 메카니컬 씰(mechanical seal) 등에 의해서 하우징 본체(1a)와 결합된다.

상기 모터(3)의 모터축(3a)은 상기 회전통(2)을 회전시키기 위하여, 그 단부가 회전통(2)에 고정결합되어 있다.

이하, 종래의 액체 가열기의 작동 원리에 대해서 설명한다.

상기 모터(3)를 동작시켜 회전통(2)을 하우징(1) 내부에서 회전시키고, 그 상태에서 유입구(1d)로 액체를 주입한다.

유입구(1d)로 들어온 액체는 지름이 작은 회전통(2)의 내부로 들어오게 되며, 회전통(2)의 관통공(2a)를 통과하여, 하우징 본체(1a)의 내주면 쪽으로 이동된다.

액체가 하우징 본체(1a)의 내주면 쪽으로 이동될 때, 회전통(2)에 형성된 관통공(2a)과 고정통(4)에 형성된 관통공(4a)을 번갈아 가면서 통과하게 되는데, 회전통(2)이 고정통(4)에 대해서 상대회전하고 있으므로, 국소적으로 와류가 형성된다. 와류가 형성되는 부분에서는 액체의 압력이 증감을 반복하게 되며, 그 과정에서 액체의 압력이 액체의 증기압보다 낮아지거나 높아지기도 한다. 따라서, 캐비테이션에 의한 기포의 발생 및 기포의 내파가 반복적으로 일어나게 되며, 그 부분의 온도가 증가된다. 따라서, 온도가 상승된 액체는 유출구(1c)로 빠져나간다.

하지만, 종래의 액체 가열기는 고정된 고정통(4)에 대하여 회전통(2)이 상대회전하여 액체의 와류를 유도하여 캐비테이션을 발생시키는 구조이나, 이러한 구조로는 액체의 유속을 효율적으로 증대시키지 못하여 캐비테이션이 국소적으로만 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 액체 가열기는 액체를 고온으로 가열하는데 한계가 있어 현실적으로 사용범용성이 낮다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 하우징의 유입구를 통해 유입된 액체가 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되면 제1회전통과 함께 회전되는 제1가속회전패널이 배출되는 액체를 강제로 밀어 제1회전통이 회전하는 방향으로 유속이 증대되어 이송되게 유도하여 캐비테이션이 액체가 이송되는 전체적으로 발생되도록 유도할 뿐만 아니라, 빠른 유속으로 이송되는 액체가 하우징에 형성되는 마찰돌기와 충돌(마찰)하여 마찰열을 생성하는 동시에, 충돌로 인해 발생하는 국소적인 와류를 통해 액체와 액체 간의 마찰을 유도하여 효율적으로 액체를 고온으로 가열할 수 있는 고효율 액체 가열기를 제공함에 있다.

또한, 제1회전통 내부에 제1회전통과 반대 방향으로 회전하는 제2회전통을 배치시켜 제2회전통과 제1회전통 사이에 위치하는 액체 간의 충돌(마찰) 및 와류를 극대화시켜 효율적인 액체의 온도 상승을 유도할 수 있는 고효율 액체 가열기를 제공함에 있다.

더욱이, 제1회전통의 제1배출공 내주면에 형성되는 나선형의 와류홈으로 인해 제1배출공을 통과하는 액체의 와류가 효과적으로 유도될 뿐만 아니라, 제1배출공과 연통되게 연결되는 가속공을 통해 액체의 유속이 효과적으로 증대되도록 유도할 수 있는 고효율 액체 가열기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 액체 가열기는 내부에 공간이 형성되며, 액체가 유입되기 위한 하나 이상의 유입구와 액체가 배출되기 위한 하나 이상의 배출구가 형성되는 하우징;과, 상기 하우징의 내부공간에 회전 가능하게 배치되며, 상기 유입구를 향하여 개방된 원통 형상으로 이루어지되, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제1배출공이 형성되는 제1회전통;과, 상기 제1회전통이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하는 제1구동모터;와, 상기 제1회전통의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제1회전통과 함께 회전하면서 상기 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되는 액체가 상기 제1회전통이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제1가속회전패널;와, 상기 하우징의 내주면에 돌출되도록 형성되는 다수의 마찰돌기;를 포함하여 구성되어,

상기 하우징의 유입구를 통해 유입된 액체가 상기 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되면 상기 제1회전통과 함께 회전되는 상기 제1가속회전패널에 강제로 밀려 상기 제1회전통이 회전하는 방향으로 액체의 유속이 증대 이송되어 캐비테이션(cavitation-공동현상)이 효율적으로 발생하는 동시에, 유속이 증대된 액체와 상기 하우징의 내주면에 형성되는 다수의 상기 마찰돌기의 충돌을 유도하여 마찰로 인한 액체의 온도 상승을 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전통에 형성되는 제1배출공의 내주면에는 나선형의 와류홈을 형성하여, 상기 제1배출공을 통해 배출되는 액체가 상기 와류홈을 타고 이송되어 상기 제1배출공을 통해 배출되는 액체의 와류를 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가속회전패널의 외주면에는 등각 간격으로 바깥쪽 방향으로 연장 형성되는 다수의 날개가 더 형성되어,

상기 제1가속회전패널이 회전하면서 상기 날개를 통해 상기 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되는 액체를 강하게 밀어 액체의 유속을 더욱 용이하게 증대되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전통의 내부에 상기 제1배출공에서 분기되는 하나 이상의 가속공을 더 포함하여 구성되되,

상기 가속공의 직경(D1)은 상기 제1배출공의 직경(D2)에 대비하여 작게 형성하여 상기 제1배출공으로 유입된 액체가 좁은 직경의 상기 가속공으로 유통되는 과정에서 유속이 증대되어 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전통의 내부공간에 회전 가능하게 배치되되, 내부에 공간을 가지며, 일 측면에는 상기 유입구와 연통되는 하나 이상의 연통구멍이 형성되고, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제2배출공이 형성되어, 상기 연통구멍으로 유입된 액체는 상기 제2배출공을 통해 상기 제1회전통 내부로 배출되도록 하는 제2회전통;과, 상기 제2회전통이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하되, 상기 제1회전통과 반대 방향으로 회전되도록 하는 제2구동모터;와, 상기 제2회전통의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제2회전통과 함께 회전하면서 상기 제2회전통의 제2배출공을 통해 배출되는 액체가 상기 제2회전통이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제2가속회전패널;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전통과 제2회전통은 바인더 형태의 토르마린(tourmaline)이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 내주면과 상기 제1회전통의 외주면 각각에 다수의 영구자석이 일정한 간격으로 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 고효율 액체 가열기에 의하면, 하우징의 유입구를 통해 유입된 액체가 제1회전통의 제1배출공을 통해 배출되면 제1회전통과 함께 회전되는 제1가속회전패널이 배출되는 액체를 강제로 밀어 제1회전통이 회전하는 방향으로 유속이 증대되어 이송되게 유도하여 캐비테이션이 액체가 이송되는 전체적으로 발생되도록 유도할 뿐만 아니라, 빠른 유속으로 이송되는 액체가 하우징에 형성되는 마찰돌기와 충돌(마찰)하여 마찰열을 생성하는 동시에, 충돌로 인해 발생하는 국소적인 와류를 통해 액체와 액체 간의 마찰을 유도하여 효율적으로 액체를 고온으로 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1회전통 내부에 제1회전통과 반대 방향으로 회전하는 제2회전통을 배치시켜 제2회전통과 제1회전통 사이에 위치하는 액체 간의 충돌(마찰) 및 와류를 극대화시켜 효율적인 액체의 온도 상승을 유도할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 제1회전통의 제1배출공 내주면에 형성되는 나선형의 와류홈으로 인해 제1배출공을 통과하는 액체의 와류가 효과적으로 유도될 뿐만 아니라, 제1배출공과 연통되게 연결되는 가속공을 통해 액체의 유속이 효과적으로 증대되도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 액체 가열기의 분리 사시도
도 2는 도 1에 도시된 액체 가열기의 종 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 액체 가열기의 사시도
도 4는 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 분리 사시도
도 5는 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 A-A 단면도
도 6은 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 사용상태도

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 액체 가열기를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 액체 가열기를 도시한 것으로, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 액체 가열기의 사시도를, 도 4는 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 분리 사시도를, 도 5는 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 A-A 단면도를, 도 6은 도 3에 도시된 고효율 액체 가열기의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고효율 액체 가열기(100)는 하우징(10)과, 제1회전통(20)과, 제1구동모터(30)와, 제1가속회전패널(40)과, 마찰돌기(50)를 포함하고 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)은 내부에 공간이 형성되며, 액체가 유입되기 위한 하나 이상의 유입구(11)와 액체가 배출되기 위한 하나 이상의 배출구(12)가 형성되도록 구성된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)의 유입구(11)로 액체가 유입되고, 그 유입된 액체는 후설될 상기 제1회전통(20)을 통과하는 과정에서 캐비테이션(공동현상) 및 와류 현상을 거치면서 고온으로 가열되어 상기 배출구(12)로 배출된다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1회전통(20)은 상기 하우징(10)의 내부공간에 회전 가능하게 배치되며, 상기 유입구(11)를 향하여 개방된 원통 형상으로 이루어지되, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제1배출공(21)이 형성되도록 구성된다.

즉, 도 6e에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)의 유입구(11)를 통해 유입된 액체는 상기 제1회전통(20)으로 유입되고, 그 유입된 액체는 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해서 배출되는데, 이때 상기 제1회전통(20)은 후설될 상기 구동모터(30)로부터 회전력을 공급받아 회전되므로 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체는 상기 제1회전통(20)의 회전으로 인해 상기 제1회전통(20)이 회전하는 방향으로 강제로 밀리면서 유속이 증대 이송되므로 효율적인 캐비테이션(cavitation-공동현상)이 발생되도록 한다.

한편, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)의 내주면과 상기 제1회전통(20)의 외주면 각각에 다수의 영구자석(140)이 일정한 간격으로 더 형성하여,

도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)에 형성되는 영구자석(140)과 회전하는 상기 제1회전통(20)에 형성되는 영구자석(140)이 서로 마주보는 구조로 인해, 상기 하우징(10)의 영구자석(140)에서 발산되는 자력과 상기 제1회전통(20)의 영구자석(140)에서 발산되는 자력이 서로 교차 충돌되는 복잡한 자력의 흐름에 의해 물이 회오리치는 와류현상을 효과적으로 유도할 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동모터(30)는 상기 제1회전통(20)이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하는 것으로, 상기 제1구동모터(30)의 축(31)과 상기 제1회전통(20)이 서로 연결되어 상기 제1구동모터(30)의 회전력을 통해 상기 제1회전통(20)이 회전되도록 한다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1가속회전패널(40)은 상기 제1회전통(20)의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈(41)이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제1회전통(20)과 함께 회전하면서 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체가 상기 제1회전통(20)이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 이송시키도록 한다. 이러한, 상기 제1가속회전패널(40)은 다수가 서로 등 간격으로 이격 배치되어 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체를 전체적으로 밀어 강제 이송시킨다.

즉, 도 6e에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)의 유입구(11)를 통해 유입된 액체가 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되면 상기 제1회전통(20)과 함께 회전되는 상기 제1가속회전패널(40)에 강제로 밀려 상기 제1회전통(20)이 회전하는 방향으로 액체의 유속이 증대 이송되어 캐비테이션(cavitation-공동현상)이 효율적으로 발생하도록 유도한다.

여기서, 상기 제1가속회전패널(40)에 형성되는 회전홈(41)으로 인해 상기 제1가속회전패널(40)과 액체의 마찰이 높아져 상기 제1가속회전패널(40)의 회전에 의해 액체가 효율적으로 유속이 증대되면서 이송됨은 물론이다.

한편, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1가속회전패널(40)의 외주면에는 등각 간격으로 바깥쪽 방향으로 연장 형성되는 다수의 날개(70)를 더 형성하여,

도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제1가속회전패널(40)이 회전하는 과정에서 상기 제1가속회전패널(40)의 바깥쪽으로 돌출되는 날개(70)로 인해 액체와의 마찰을 극대화하여 상기 제1가속회전패널(40)의 회전을 통해 상기 제1배출공(21)으로 배출되는 액체를 강하게 밀어 액체의 유속이 더욱 용이하게 증대되도록 유도함이 바람직하다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 마찰돌기(50)는 다수가 상기 하우징(10)의 내주면에 돌출되도록 형성된다.

즉, 도 6e에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)으로 배출되는 액체가 상기 제1가속회전패널(40)로 인해 유속이 증대되어 이송(회전)되는 과정에서 상기 마찰돌기(50)와 충돌되는데, 이때 액체와 상기 마찰돌기(50)와의 충돌(마찰)로 인한 액체의 온도 상승을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 액체가 상기 마찰돌기(50)와 충돌하는 부분에서 국소적으로 발생하는 와류로 인해 액체와 액체 간의 마찰이 유도되어 액체의 온도가 매우 효율적으로 상승하게 된다.

한편, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)에 형성되는 제1배출공(21)의 내주면에는 나선형의 와류홈(60)을 형성하여, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체가 상기 와류홈(60)을 타고 이송되어 상기 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체의 와류를 유도하여 효율적인 액체의 온도 상승을 유도함이 바람직하다.

또한, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)의 내부에 상기 제1배출공(21)에서 분기되는 하나 이상의 가속공(80)을 더 포함하여 구성하되, 상기 가속공(80)의 직경(D1)은 상기 제1배출공(21)의 직경(D2)에 대비하여 작게 형성한다.

즉, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 제1배출공(21)으로 유입된 액체가 좁은 직경의 상기 가속공(80)으로 유통되는 과정에서 자연스럽게 유속이 증대되도록 유도하여 매우 효율적인 캐비테이션을 유도할 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)의 내부공간에 회전 가능하게 배치되되, 내부에 공간을 가지며, 일 측면에는 상기 유입구(11)와 연통되는 하나 이상의 연통구멍(91)이 형성되고, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제2배출공(92)이 형성되어, 상기 연통구멍(91)으로 유입된 액체는 상기 제2배출공(92)을 통해 상기 제1회전통(20) 내부로 배출되도록 하는 제2회전통(90);과, 상기 제2회전통(90)이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하되, 상기 제1회전통(20)과 반대 방향으로 회전되도록 하는 제2구동모터(110);와, 상기 제2회전통(90)의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈(121)이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제2회전통(90)과 함께 회전하면서 상기 제2회전통(90)의 제2배출공(92)을 통해 배출되는 액체가 상기 제2회전통(90)이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제2가속회전패널(120);을 더 포함하여 구성하여,

즉, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20) 내부에서 상기 제1회전통(20)과 반대 방향으로 회전하는 상기 제2회전통(90)으로 인해 상기 제2회전통(90)의 제2배출공(92)으로 배출되어 상기 제2회전통(92)의 회전 방향으로 이송되는 액체와 상기 제1회전통(20)에 인접하여 상기 제1회전통(20)의 회전 방향으로 이송하는 액체가 서로 교차되면서 충돌 마찰되는 동시에, 그 충돌로 인한 와류가 유도되어 액체와 액체 간의 마찰이 극대화되어 효율적인 액체의 온도 상승을 유도하게 된다.

여기서, 상기 제2회전통(90)의 외주면에 형성되는 상기 제2가속회전패널(120)로 인해 상기 제2회전통(90)의 제2배출공(92)으로 배출되는 액체가 상기 제2회전통(90)이 회전되는 방향으로 용이하게 회전됨은 물론이다.

한편, 상기 제1회전통(20)과 제2회전통(90)은 바인더 형태의 토르마린(130:tourmaline)을 포함하여 제작되도록 한다.

일반적으로 토르마린은 지구상에 존재하는 광물 중에 유일하게 미세한 열에 의해 입자가 전기를 발생시켜 미약 전류를 흐르게 하는 성질을 갖고 있는 것으로, 전기석이라고도 불려진다.

여기서, 티타늄(titanium) 또한 발열온도에 따라 복사온도가 방출되는 특성을 가짐으로, 상기 토르마린을 대체하여 사용하거나 함께 사용할 수 있음은 물론이며, 상기 회전통(20,90)의 강도를 강화하기 위해 세라믹 카본(ceramic carbon)을 더 첨가할 수 있음은 물론이다.

따라서, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 회전통(20,90)의 토르마린(130)에서 발생되는 미약 전류를 통해 물의 가열을 유발할 수 있어 매우 효과적인 물의 온도 상승을 기대할 수 있다.

상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 고효율 액체 가열기(100)는 하우징(10)의 유입구(11)를 통해 유입된 액체가 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되면 상기 제1회전통(21)과 함께 회전되는 상기 제1가속회전패널(40)이 배출되는 액체를 강제로 밀어 상기 제1회전통(20)이 회전하는 방향으로 유속이 증대되어 이송되게 유도하여 캐비테이션이 액체가 이송되는 전체적으로 발생되도록 유도할 뿐만 아니라, 빠른 유속으로 이송되는 액체가 상기 하우징(10)에 형성되는 상기 마찰돌기(50)와 충돌(마찰)하여 마찰열을 생성하는 동시에, 충돌로 인해 발생하는 국소적인 와류를 통해 액체와 액체 간의 마찰을 유도하여 효율적으로 액체를 고온으로 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 제1회전통(20) 내부에 상기 제1회전통(20)과 반대 방향으로 회전하는 상기 제2회전통(90)을 배치시켜 상기 제2회전통(90)과 제1회전통(20) 사이에 위치하는 액체 간의 충돌(마찰) 및 와류를 극대화시켜 효율적인 액체의 온도 상승을 유도할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21) 내주면에 형성되는 나선형의 상기 와류홈(60)으로 인해 상기 제1배출공(21)을 통과하는 액체의 와류가 효과적으로 유도될 뿐만 아니라, 상기 제1배출공(21)과 연통되게 연결되는 상기 가속공(80)을 통해 액체의 유속이 효과적으로 증대되도록 유도할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 고효율 액체 가열기(100)는 다음과 같이 액체를 가열 배출한다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 제1구동모터(30)의 작동을 통해 제1회전통(20)을 일 방향으로 회전시키고, 제2구동모터(110)의 작동을 통해 제2회전통(90)을 상기 제1회전통(20)과 반대 방향인 타 방향으로 회전시킨다.

그런 후, 도 6b에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 유입구(11)로 액체를 주입하여 상기 유입구(11)와 연통되는 상기 제2회전통(90)의 연통구멍(91)을 통해 상기 제2회전통(90)의 내부로 액체를 유입시키고, 연속적인 액체 주입을 통해 상기 제2회전통(90)으로 유입된 액체가 제2배출공(92)을 통해 배출되게 한다.

사용 용도에 따라 한개의 회전통(온수용, 난방용)을 구동시키며 고압 증기를 사용하고자 하는 경우에는 두 개의 회전통을 구동시켜 사용한다.

그러면, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 제2배출공(92)을 통해 배출되는 액체는 제1회전통(20)의 제1배출공(21)으로 유통되는데, 이때 상기 제2배출공(92)으로 배출되는 액체는 상기 제2회전통(90)의 회전으로 인해 상기 제2회전통(90)과 같은 방향으로 유속이 증대되어 회전되고, 상기 제1배출공(21)에 근접한 액체는 상기 제1회전통(20)과 같은 방향으로 회전되므로, 상기 제1회전통(20)과 제2회전통(90)의 사이에는 서로 다른 방향으로 회전되는 액체가 서로 교차되면서 충돌 마찰되는 동시에, 그 충돌로 인한 와류가 유도되어 액체와 액체 간의 마찰이 극대화되어 액체의 온도가 상승하게 된다.

동시에, 상기 회전통(20,90)에 포함되는 토르마린(130)에서 발생되는 미약 전류를 통해 물의 가열을 유발할 수 있어 매우 효과적으로 물의 온도가 상승하게 된다.

그런 후, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통과하여 배출되는 액체는 상기 제1배출공(21)의 내주면에 형성되는 나선형의 와류홈(60)을 타고 이송되므로, 상기 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체의 와류가 유도되는 동시에, 상기 제1배출공(21)에서 분기되는 가속공(80)을 통해 배출되는 유체는 좁은 직경의 상기 가속공(90)을 통과하는 과정에서 자연스럽게 유속이 증대되어 효율적인 캐비테이션 발생이 유도되어 효율적으로 액체의 온도가 고온으로 상승하게 된다.

그런 후, 도 6e에 도시된 바와 같이 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체는 상기 제1회전통(20)과 함께 회전하는 제1가속회전패널(40)로 인해 강제적으로 상기 제1회전통(20)이 회전하는 방향으로 유속이 증대된 상태로 회전되면서 상기 하우징(10)에 형성되는 다수의 마찰돌기(50)와 충돌되는데, 이때 액체와 상기 마찰돌기(50)와의 충돌(마찰)로 인해 액체의 온도가 고온으로 상승하고, 액체가 상기 마찰돌기(50)와 충돌하는 부분에서 국소적으로 발생하는 와류로 인해 액체와 액체 간의 마찰이 유도되어 액체의 온도가 더욱 고온으로 상승하게 된다.

동시에, 상기 하우징(10)의 영구자석(140)에서 발산되는 자력과 상기 제1회전통(20)의 영구자석(140)에서 발산되는 자력이 서로 교차 충돌되는 복잡한 자력의 흐름에 의해 물이 회오리치는 와류현상을 유도하여 더욱 효과적인 액체와 액체 간의 마찰을 통해 액체의 온도 상승을 유도한다.

상기와 같이 고온으로 온도가 상승된 액체는 상기 하우징(10)의 배출구(12)를 통해 배출되어 사용자에게 공급된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

1. 하우징 1a. 본체
1b. 덮개 1c. 유출구
1d. 유입구 2. 회전통
2a, 4a. 관통공 3. 모터
4. 고정통
10. 하우징 11. 유입구
12. 배출구 20. 제1회전통
21. 제1배출공 30. 제1구동모터
40. 제1가속회전패널 41, 121. 회전홈
50. 마찰돌기 60. 와류홈
70. 날개 80. 가속공
90. 제2회전통 91. 연통구멍
92. 제2배출공 110. 제2구동모터
120. 제2가속회전패널
100. 고효율 액체 가열기

Claims (7)

1. 내부에 공간이 형성되며, 액체가 유입되기 위한 하나 이상의 유입구(11)와 액체가 배출되기 위한 하나 이상의 배출구(12)가 형성되는 하우징(10);
   상기 하우징(10)의 내부공간에 회전 가능하게 배치되며, 상기 유입구(11)를 향하여 개방된 원통 형상으로 이루어지되, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제1배출공(21)이 형성되는 제1회전통(20);
   상기 제1회전통(20)이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하는 제1구동모터(30);
   상기 제1회전통(20)의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈(41)이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제1회전통(20)과 함께 회전하면서 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체가 상기 제1회전통(20)이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제1가속회전패널(40); 및
   상기 하우징(10)의 내주면에 돌출되도록 형성되는 다수의 마찰돌기(50);를 포함하여 구성되어,
   상기 하우징(10)의 유입구(11)를 통해 유입된 액체가 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되면 상기 제1회전통(20)과 함께 회전되는 상기 제1가속회전패널(40)에 강제로 밀려 상기 제1회전통(20)이 회전하는 방향으로 액체의 유속이 증대 이송되어 캐비테이션(cavitation-공동현상)이 효율적으로 발생하는 동시에, 유속이 증대된 액체와 상기 하우징(10)의 내주면에 형성되는 다수의 상기 마찰돌기(50)의 충돌을 유도하여 마찰로 인한 액체의 온도 상승을 유도하며,
   상기 제1회전통(20)에 형성되는 제1배출공(21)의 내주면에는 나선형의 와류홈(60)을 형성하여, 상기 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체가 상기 와류홈(60)을 타고 이송되어 상기 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체의 와류를 유도하며,
   상기 제1가속회전패널(40)의 외주면에는 등각 간격으로 바깥쪽 방향으로 연장 형성되는 다수의 날개(70)가 더 형성되어, 상기 제1가속회전패널(40)이 회전하면서 상기 날개(70)를 통해 상기 제1회전통(20)의 제1배출공(21)을 통해 배출되는 액체를 강하게 밀어 액체의 유속을 더욱 용이하게 증대되도록 유도하며,
   상기 제1회전통(20)의 내부에 상기 제1배출공(21)에서 분기되는 하나 이상의 가속공(80)을 더 포함하여 구성되되, 상기 가속공(80)의 직경(D1)은 상기 제1배출공(21)의 직경(D2)에 대비하여 작게 형성하여 상기 제1배출공(21)으로 유입된 액체가 좁은 직경의 상기 가속공(80)으로 유통되는 과정에서 유속이 증대되어 배출되도록 유도하며,
   상기 제1회전통(20)의 내부공간에 회전 가능하게 배치되되, 내부에 공간을 가지며, 일 측면에는 상기 유입구(11)와 연통되는 하나 이상의 연통구멍(91)이 형성되고, 외주면에는 중심에서 원주 방향으로 관통되는 다수의 제2배출공(92)이 형성되어, 상기 연통구멍(91)으로 유입된 액체는 상기 제2배출공(92)을 통해 상기 제1회전통(20) 내부로 배출되도록 하는 제2회전통(90);과, 상기 제2회전통(90)이 회전될 수 있도록 회전력을 제공하되, 상기 제1회전통(20)과 반대 방향으로 회전되도록 하는 제2구동모터(110);와, 상기 제2회전통(90)의 외주면에서 바깥쪽 방향으로 연장 형성되되, 그 외주면에는 다수의 회전홈(121)이 등각 간격으로 형성되는 것으로, 상기 제2회전통(90)과 함께 회전하면서 상기 제2회전통(90)의 제2배출공(92)을 통해 배출되는 액체가 상기 제2회전통(90)이 회전되는 방향으로 원심력을 받아 회전하도록 강제로 밀어 회전시키는 다수의 제2가속회전패널(120);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 액체 가열기.
   
   
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