KR101832929B1 - 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열공간이 형성되는 케이스와, 상기 가열공간 내부에 상기 케이스의 길이 방향으로 일측이 관통되도록 설치되되, 외부로 연장된 연결축과 일체로 고속회전되는 회전축과, 상기 가열공간 내부 상기 회전축에 상기 회전축의 길이방향을 따라 다수개 설치되는 회전디스크와, 관형태로 상기 회전디스크를 둘러싸도록 상기 회전축의 길이방향을 따라 설치되되, 표면에 다수개의 구멍이 형성되는 마찰부재 및 상기 회전디스크가 고속회전되도록 상기 연결축에 모터축이 결합된 제1 구동모터를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가열공간 내부에 물분자 분해운동을 발생시키기 위해 고속으로 회전되는 회전디스크의 외측에 메쉬망 재질의 관구조체가 둘러싸도록 설치되어, 유체유출구로 배출되는 유체에 마찰열이 더 많이 발생되도록 하여 열효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 회전축을 분리시켜 회전디스크의 회전방향을 상호 다르게 설정하거나, 마찰부재를 회전축과 편심지게 설치하고 2겹으로 상호 반대방향으로 회전되도록 설치하여 물분자 분해운동을 보다 극대화시킴에 의해 열효율이 향상되며, 이에 따라 보일러의 부피를 감소시키고 전력소모를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러{Electric boiler for making heat by dissoving motion of water molecule}

본 발명은 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물분자 분해운동을 발생시키기 위해 고속으로 회전되는 회전디스크의 외측에 메쉬망 재질의 관 구조체가 둘러싸도록 설치되어 물분자 분해운동을 활성화시켜 열효율을 향상시킬 수 있는 전기 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 난방이나 온수 공급장치로 보일러가 널리 사용되고 있다. 이러한 보일러는 물을 일정시간 동안 가열하여 배관을 통해 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.

아울러, 한국등록특허 제 1134388호에서는 물 등의 액상 유체를 가열함에 있어서 친환경성과 효율성을 향상시키는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 만드는 전기보일러가 개시되었다.

이러한 전기보일러는 모터의 회전속도를 증가시키거나 회전체 직경을 크게 설계하여 그 열효율을 높일 수는 있겠으나, 여기에는 한계가 있으며, 또 그렇게 하기 위해서는 보일러 부피가 커지고 모터의 출력을 충분히 높여야 하므로 전력소모 또한 증가하는 등의 문제점이 발생된다.

따라서, 이러한 종래 전기 보일러의 불합리한 점을 극복하고 열효율을 높이도록 하여 보일러의 부피를 감소시키고 전력소모를 절감할 수 있는 전기 보일러에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

한국등록특허 제 1134388호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기 보일러의 가열공간 내부 구조를 개선하여 물분자 분해운동을 극대화시켜 열효율을 높이도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열공간이 형성되는 케이스와, 상기 가열공간 내부에 상기 케이스의 길이 방향으로 일측이 관통되도록 설치되되, 외부로 연장된 연결축과 일체로 고속회전되는 회전축과, 상기 가열공간 내부 상기 회전축에 상기 회전축의 길이방향을 따라 다수개 설치되는 회전디스크와, 관형태로 상기 회전디스크를 둘러싸도록 상기 회전축의 길이방향을 따라 설치되되, 표면에 다수개의 구멍이 형성되는 마찰부재 및 상기 회전디스크가 고속회전되도록 상기 연결축에 모터축이 결합된 제1 구동모터를 포함하여 제공된다.

여기서 상기 마찰부재의 일측에 축결합되어 상기 마찰부재의 길이방향을 축방향으로 상기 마찰부재를 회전시키는 제2 구동모터를 더 포함하되, 상기 마찰부재는 상기 회전디스크와 상호 반대방향으로 회전된다.

아울러, 상기 회전축은 상기 제1 구동모터의 모터축과 결합되는 제1 회전축과 상기 제2 구동모터의 모터축과 결합되는 제2 회전축으로 분리되되, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 상호 반대방향으로 회전된다.

더욱이, 상기 마찰부재는 상기 제2 회전축에 편심지도록 축결합되어 상기 제2 회전축과 일체로 회전된다.

또한, 상기 마찰부재는 상기 제2 회전축에 편심지도록 축결합되는 제1 마찰부재와, 상기 제1 회전축에 편심지도록 축결합되되, 상기 제1 마찰부재를 감싸도록 설치되는 제2 마찰부재를 더 포함하여, 상기 제1 마찰부재와 상기 제2 마찰부재는 상호 반대방향으로 회전된다.

여기서 상기 마찰부재는 메쉬망으로 제작된다.

또한, 상기 마찰부재는 원통형상으로 제작되는 메쉬망 구조체와, 상기 메쉬망 구조체의 외측에 일정 간격으로 상기 메쉬망 구조체를 둘러싸도록 설치되고 상기 제2 구동모터에 축결합되는 금속프레임 구조체를 포함하여 제공된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 가열공간 내부에 물분자 분해운동을 발생시키기 위해 고속으로 회전되는 회전디스크의 외측에 메쉬망 재질의 관구조체가 둘러싸도록 설치되어, 유체유출구로 배출되는 유체에 마찰열이 더 많이 발생되도록 하여 열효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 회전축을 분리시켜 회전디스크의 회전방향을 상호 다르게 설정하거나, 마찰부재를 회전축과 편심지게 설치하고 2겹으로 상호 반대방향으로 회전되도록 설치하여 물분자 분해운동을 보다 극대화시킴에 의해 열효율이 향상되며, 이에 따라 보일러의 부피를 감소시키고 전력소모를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에서 마찰부재가 2겹으로 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러는 케이스(10), 회전축(20), 회전디스크(30), 마찰부재(40) 및 제1 구동모터(51)를 포함하여 구성된다.

케이스(10)는 원통형상으로 이루어짐이 바람직하며, 양측에 유체유입구(11)와 유체유출구(12)가 형성된다. 본 발명에서는 유체유입구(11)는 케이스(10)의 일측 하단부측에 형성되고, 유체유출구(12)는 케이스(10)의 타측 상단부측에 형성된다. 그리고 케이스(10)의 내부는 원통 형상의 가열공간이 형성되며, 이러한 케이스(10)는 고속회전에 견딜 수 있는 금속재질로 이루어짐이 바람직하며, 내부로 공급되는 액상 유체가 새지 않도록 실링된다.

회전축(20)은 가열공간 내부에 케이스(10)의 길이 방향으로 일측이 관통되도록 설치되며, 케이스(10)의 외부에 일체로 연장된 연결축(23)에는 제1 구동모터(51)의 모터축(51a)이 결합되어 모터구동력에 의해 회전축(20)이 연결축(23)과 일체로 고속회전된다.

회전디스크(30)는 원형판 형상으로 원형판에 다수개의 관통공(31)이 형성되며 가열공간 내부에 회전축(20)의 길이방향을 따라 다수개 설치되는데, 회전디스크(30)의 중심축이 회전축(20)에 일체로 결합된다. 이러한 회전디스크(30)는 유체유입구(11)로부터 공급되는 액상 유체를 가열공간에서 고속회전에 의한 압축과 마찰에 의해 가열시켜 유체유출구(12)를 통해 배출되도록 한다. 아울러 회전축(20)에 설치되는 회전디스크(30) 간에는 소정 간격의 이격공간이 발생되는데, 이러한 이격공간은 회전되는 회전디스크(30)의 관통공(31)으로부터 발생된 와류가 더해짐에 따라 마찰력이 증폭되어 액생 유체를 더욱 신속하고 효율적으로 가열하도록 한다.

마찰부재(40)는 관형태로 내측에 회전디스크(30)를 둘러싸도록 가열공간 내측에 회전축(20)의 길이방향을 따라 설치되며, 표면에는 다수개의 구멍이 형성된다. 제1실시예에서 이러한 마찰부재(40)는 메쉬망을 원통형으로 제작하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 회전디스크(30)에 의해 가열된 액상 유체가 높은 압으로 유체유출구(12)로 배출되기 전에 메쉬망과 같이 미세구멍이 형성된 마찰부재(40)에 부딪히면서 물분자를 더욱 더 많이 분해하도록 하여 유체마찰열이 더 많이 발생되도록 한다. 이에 따라 유체유출구(12)로 배출되는 액상 유체의 온도가 종래보다 더 높아지게 된다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제2실시예에서는 회전디스크(30) 뿐만 아니라 마찰부재(40)를 축회전시켜 물마찰력을 증대시키도록 하며, 아울러 마찰부재(40)가 회전디스크(30)의 회전방향과는 상반되는 반대방향으로 회전되도록 하여 와류가 형성되어 마찰열이 더 많이 발생되도록 한다.

이를 위해 제2실시예에서는 제2 구동모터(52)를 제1 구동모터(51)의 반대측에 설치하여, 마찰부재(40)의 일측에 제2 구동모터(52)의 모터축(52a)을 결합시켜 마찰부재(40)의 길이방향을 축방향으로 하여 회전되도록 하고, 제1 구동모터(51)와 제2 구동모터(52)의 회전방향을 반대로 설정하여 회전디스크(30)와 마찰부재(40)가 상호 반대방향으로 회전하게 된다.

이때, 제2 구동모터(52)는 제1 구동모터(51)의 회전속도보다는 느린 저속으로 구동되게 하여, 와류에 따른 마찰력이 마찰부재(40)에 가해져 마찰부재(40)의 변형을 방지하고, 모터동작의 과부하가 발생되지 않도록 속도를 조절한다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제3실시예에서는 회전축(20)에 설치되어 일체로 회전하는 다수개의 회전디스크(30)가 모두 일방향으로만 회전되지 않도록 하여 와류형성을 활성화시키도록 한다.

이를 위해 제3실시예에서는 회전축(20)을 케이스(10)의 길이 방향을 따라 양측으로 제1 회전축(21)과 제2 회전축(22)으로 분리시키고, 제1, 제2 회전축(21, 22)의 일측이 케이스(10) 외부로 연장된 각 연결축(23, 23')에 제1 구동모터(51) 및 제2 구동모터(52)의 모터축이 결합되어, 제1 회전축(21)과 제2 회전축(22)이 상호 반대방향으로 회전되도록 한다. 아울러, 마찰부재(40)는 제2 회전축(22)에 축결합되어 제2 회전축(22)과 함께 일체로 회전되어 마찰열을 더욱 많이 생성시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 제4실시예에서는 와류형성 및 물분자 분해운동을 극대화시키기 위해 제3실시예와 같이 양측의 회전축(20)이 상호 반대방향으로 회전됨과 함께, 제2 회전축(22)에 축결합되는 마찰부재(40)가 길이방향의 중심축 방향이 제2 회전축(22)의 방향과 어긋나게 편심지도록 결합된다.

즉, 마찰부재(40)의 중심축이 제2 회전축(22) 방향과 비스듬하게 하여 마찰부재(40)의 일측이 제2 회전축(22)에 축결합되고, 마찰부재(40)의 타측은 제1 회전축(21)에 볼베어링 결합된다. 이와 같이 결합된 마찰부재(40)가 제2 회전축(22)과 일체로 회전되면 마찰부재(40)의 표면과 회전디스크(30)의 외측면과 이루는 간격이 도 4에서와 같이 간격 d에서 간격 d' 사이를 반복하면서 상시 변경되어 물분자의 분해운동을 더욱 활발하게 이루어지도록 한다.

아울러, 본 발명의 제4실시예에서는 마찰부재(40)가 편심회전되어 마찰부재(40) 자체에 부하가 많이 발생되므로, 이에 마찰부재(40)를 원통형상으로 제작되는 메쉬망 구조체(43)와, 메쉬망 구조체(43)의 외측에 일정간격으로 메쉬망 구조체(43)를 둘러싸도록 설치되고 제2 구동모터(52)에 축결합되는 금속프레임 구조체(44)를 더 포함하여 금속프레임 구조체(44)에 의해 메쉬망이 변형되거나 찢어지지 않도록 보호한다.

또한, 본 발명의 제4실시예에서 마찰부재(40)를 2겹으로 설치하여 마찰력을 보다 많이 발생되게 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에서 마찰부재가 2겹으로 설치된 상태를 나타낸 도면으로, 도면에서와 같이 마찰부재(40)는 제2 회전축(22)에 편심지도록 축결합되는 제1 마찰부재(41)와, 제1 마찰부재(41)를 둘러싸도록 설치되며 일측이 제1 회전축(21)에 편심지도록 축결합되는 제2 마찰부재(42)를 더 포함하여, 제1,2 회전축(21,22)의 회전에 따라 제1 마찰부재(41)와 제2 마찰부재(42)가 상호 반대방향으로 회전되어 마찰력을 극대화시키게 된다.

이와 같이 본 발명은 가열공간 내부의 마찰구조를 개선시켜 열효율을 높이도록 하여 보일러의 부피를 감소시키고 전력소모를 절감시킬 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 케이스 11 : 유체유입구
12 : 유체유출구
20 : 회전축 21 : 제1 회전축
22 : 제2 회전축 23 : 연결축
30 : 회전디스크
40 : 마찰부재 41 : 제1 마찰부재
42 : 제2 마찰부재 43 : 메쉬망 구조체
44 : 금속프레임 구조체
51 : 제1 구동모터 52 : 제2 구동모터

Claims (7)

1. 양측면에 유체유입구와 유체유출구가 형성되며 내부에 원통 형상의 가열공간이 형성되는 케이스와;
   상기 가열공간 내부에 상기 케이스의 길이 방향을 따라 양측으로 분리되며, 일측이 상기 케이스의 외부로 연장된 각 연결축과 일체로 고속회전되는 제1, 제2 회전축과;
   상기 가열공간 내부 상기 제1, 제2 회전축에 길이 방향을 따라 다수개 설치되는 회전디스크와;
   관형태로 상기 회전디스크를 둘러싸도록 상기 회전축의 길이방향을 따라 설치되되, 표면에 다수개의 구멍이 형성되는 마찰부재 및;
   상기 회전디스크가 고속회전되도록 상기 각 연결축에 모터축이 결합된 제1, 제2 구동모터를; 포함하되,
   상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 상호 반대방향으로 회전되며, 상기 마찰부재는 상기 제2 회전축에 편심지도록 축결합되어 상기 제2 회전축과 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 마찰부재는
   상기 제2 회전축에 편심지도록 축결합되는 제1 마찰부재와,
   상기 제1 회전축에 편심지도록 축결합되되, 상기 제1 마찰부재를 감싸도록 설치되는 제2 마찰부재를 더 포함하여,
   상기 제1 마찰부재와 상기 제2 마찰부재는 상호 반대방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 마찰부재는 메쉬망으로 제작되는 것을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 마찰부재는
   원통형상으로 제작되는 메쉬망 구조체와,
   상기 메쉬망 구조체의 외측에 일정 간격으로 상기 메쉬망 구조체를 둘러싸도록 설치되고 상기 제2 구동모터에 축결합되는 금속프레임 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분자 분해운동으로 유체마찰열을 생성하는 전기 보일러.
   

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