KR20130050574A

KR20130050574A - 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기

Info

Publication number: KR20130050574A
Application number: KR1020110115706A
Authority: KR
Inventors: 허태구
Original assignee: 허태구
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-05-16

Abstract

본 발명은 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심발열기(10)로 공급되는 유체를 상기 원심발열기(10) 내부에서 회전하는 발열디스크(430)의 회전으로 인해 고열에너지의 발생 시 소음과 진동을 감소시킬 수 있는 장치를 나타내며, 이를 위해 원심발열기(10)의 조립 시 하우징(400)을 고정프레임에 연결할 수 있어 회전축(200)의 뒤틀림을 최소화하였으며, 고열에너지의 발생을 위하여 하우징(200) 내부에 형성된 도파관로드(440)와 마주하는 곳에 발열디스크(430)를 구성하였고, 마찰계수를 최소화하기 위하여 회전축(200)과 하우징(400)에 구성된 지수재(450)의 위치를 변형한 장치에 관한 것이다.

Description

고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기{Fluid type centrifugal heat device stable corpse formula occurrence for the super-heat energy}

본 발명은 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심발열기로 공급되는 유체를 상기 원심발열기 내부에서 회전하는 발열디스크의 회전으로 인해 고열에너지의 발생 시 소음과 진동을 감소시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체(물)를 가열하여 난방이나 온수의 공급장치로 널리 사용되고 있는 것이 보일러이다. 이러한 보일러는 가열수단이 구비되어 물을 일정 시간동안을 가열하고 배관을 통해 급수시설이나 난방시설로 공급한다. 여기서 물을 가열하기 위한 수단으로써 별도의 연소실을 구비하여 물을 가열하는 것이 일반적인 사항이다.

상기의 가열수단은 기름이나 가스 및 석탄과 같은 화석연료를 태움으로써 열에너지를 공급받거나 또는 전기와 연결되는 히터장치에 의하여 열에너지를 공급받는다.

상기와 같은 보일러는 기술의 발전으로 인하여 성능이 향상되면서 취급이 간편해진 반면에, 구조가 복잡해져 시공, 정비, 보수에 있어서 고도의 기술을 요하게 되는 문제점이 있었으며, 또한 히터장치에 사용되는 연료가 다량으로 소비되므로 고유가에 따른 연료비가 증대되고 있는 실정이다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해소하고자 연료손실 절감을 위한 다양한 형태의 에너지절감 보일러들이 출시되고 있으나, 석유, 가스, 석탄 등의 연료를 연소시켜 물을 가열하는 방식으로 획기적으로 에너지를 절약하는 데는 한계에 직면할 수밖에 없었다.

상기와 같은 대체 에너지를 사용하기 위해 개발된 제품을 살펴보면,

출원번호 ‘1020110029553’호는 고열에너지가 생성되는 유체식 원심발열기에 관한 것으로 회전력을 발생시키는 모터와, 동력을 전달하는 회전축과, 일 측면에 유체가 유입되는 유입구와, 유체를 토출시키는 유출구가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 안착되어 열에너지가 생성되도록 다수개 원반형상으로 형성되며, 회전력에 의하여 열에너지가 생성되도록 내주면에 다수개 천공된 회전공이 배열된 발열디스크로 구성되며, 상기 발열디스크의 회전공 사이에는 발열디스크의 회전력에 의하여 유체가 다량으로 이동되도록 다수개 장공형상의 유체이동공이 배열된 것을 나타내고 있다.

출원번호 ‘1020090054122’호는 고열발생 회전축용 지지장치에 관한 것으로 고열이 발생하는 회전축을 지지하여 열에 상관없이 회전축을 회전시킬 수 있도록 물에 의한 수냉각과 공기에 의한 공랭을 동시에 수행할 수 있도록 한 것으로 외부로부터 열이 전달되는 회전축의 둘레에 베어링커버와 상기 베어링커버의 일 측에 상호 대응되어 밀착토록 수냉각커버가 연결설치되고, 상기 베어링커버는 내부까지 관통되는 복수의 공기유동공이 형성되고, 그 내측에 하나 이상의 베어링이 장착되며, 상기 수냉각커버는 상기 회전축에 지지되어 용이하게 회전토록 내경측에 가스켓을 통하여 연결되면서 그 내측에 저장탱크와 연결되는 유입공 및 배출공이 각각 구비되는 것을 나타내고 있다.

출원번호 ‘1020080111300’호는 원심발열펌프에 관한 것으로, 일단에 유체가 유입되는 유칩구가 형성되고 타단에유입된 유체가 토출되는 유출구가 형성된 하우징, 상기 하우징에 회전가능하게 설치되고 일단이 상기 구동수단에 연결되어 연동되는 샤프트축 및 상기 샤프트축에 삽입고정되고 양측면의 둘레를 따라 다수의 관통공이 형성된 적어도 하나의 타공디스크로 이루어진 것을 나타내고 있다.

그러나 상기한 종래기술에 따르면, 상기 보일러들은 연료대비 효율의 저하로 낭비되는 연료가 상당히 많으며, 연료가 연소되면서 발생되는 유해가스는 환경오염의 주범으로 사회문제로 대두되고 있는 실정이다.

특히 최근에는 에너지 부존자원이 고갈되어 있으며, 장기간에 걸쳐 고유가가 지속되고 있으므로 대체 에너지 수단의 필요성이 더욱 증대되고 있다.

또한, 고열에너지의 발생을 위하여 하우징 내부에 구성된 디스크의 고속회전으로 과도한 소음, 진동이 발생하게 되는 문제점이 발생하였다. 이는 고속회전과 더불어 원심발열기의 구성 시 각각 조립되는 구성요소의 잘못된 조립으로 인한 소음과 진동이 발생할 수 있는 것으로 나타났다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로,

원심발열기의 조립 시 하우징을 고정프레임에 연결할 수 있어 회전축의 뒤틀림을 최소화하였으며, 고열에너지의 발생을 위하여 하우징 내부에 형성된 도파관로드와 마주하는 곳에 발열디스크를 구성하였고, 마찰계수를 최소화하기 위하여 회전축과 하우징에 구성된 지수재의 위치를 변형한 장치를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성해 낸 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은 회전력을 발생시키는 모터(100)와 상기 모터(100)와 연결되어 동력을 전달하는 회전축(200)과 상기 회전축(200)의 일 측을 수용하며, 일 측면에 유체가 유입되는 유입구(410)와 타 측면에 유체를 토출시키는 유출구(420)와 내측에 안착되어 열에너지가 생성되도록 다수개의 원반형상으로 형성되며, 상기 회전축(200)과 연동되어 회전력에 의해 열에너지가 생성되도록 배열된 발열디스크(430)가 구성되고, 상기 발열디스크(430)의 외주면과 마주하는 부분에는 유체가 이동하는 도파관로드(440)가 형성된 하우징(400)과 상기 회전축(200)과 하우징(400)의 결합부분에 하우징(400) 내부의 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하는 지수재(450)와 상기 하우징(400)이 연결 고정되는 고정프레임(500)으로 구성되어 하우징(400)으로 유입되는 유체를 회전시켜 회전력에 의하여 열에너지를 발생시키는 원심발열기에 있어서, 상기 하우징(400)과 고정프레임(500)을 연결 고정할 수 있도록 구성된 지지대(460)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 지지대(460)는 하우징(400)과 일체형 또는 개별로 구성되며, 상기 지수재(450)는 회전자(451)와 고정자(452)로 구성되되 회전자(451)는 하우징(400) 내부에서 회전축(200)에 연결 구성되고, 고정자(452)는 완충작용이 가능하며, 지수재플레이트(453)에 고정되도록 하여야 한다.

상기 발열디스크(430)의 끝부는 하우징(400)의 내측에 형성된 도파관로드(440)의 돌출부(441)와 마주하는 것으로 하여 그 기술적 목적을 달성하고자 하였다.

본 발명에 따른 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기에 의하면, 원심발열기의 구성을 위해 고정프레임에 연결 시 하우징에 구성된 지지대와 고정프레임을 연결 구성하도록 되어 있어 원심발열기의 조립 시 하우징과 회전축이 일직선으로 되도록 하여 베어링에 전달하는 진동을 감소하여 수명이 길어지고, 조립 시 공정이 단축되며, 하우징 내부에 구성되는 발열디스크를 도파관로드의 돌출부와 마주하도록 하여 고열의 유체를 발생시킬 수 있도록 하였으며, 하우징과 회전축에 각각 구성된 지수재의 위치를 변형하여 소음과 진동을 감소시키고, 그로 인해 베어링의 마찰계수도 감소시킬 수 있는 등 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 측면도
도 2는 본 발명의 구성 중 하우징을 나타내는 평단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 상세도
도 4는 본 발명의 구성 중 하우징의 실시 예와 다른 실시 예를 나타내는 측면도
도 5는 본 발명의 발열디스크와 도파관로드를 나타내는 단면도
도 6은 종래의 발열디스크와 도파관로드를 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 구성 중 지수재를 나타내는 단면도
도 8은 종래의 지수재를 나타내는 단면도
도 9는 종래기술을 나타내는 측면도
도 10은 종래기술의 조립을 나타내는 측면도
도 11은 종래기술의 조립 시 회전축을 나타내는 평단면도와 확대도

첨부되는 도면 도 1 내지 도 11에 도시한 바를 참고로 하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5 및 도 7에 도시한 바를 바탕으로 설명하면, 회전력을 발생시키는 모터(100)와, 상기 모터(100)와 연결되어 동력을 전달하는 회전축(200)과, 상기 회전축(200)의 일 측을 수용하며, 일 측면에 유체가 유입되는 유입구(410)와 타 측면에 유체를 토출시키는 유출구(420)와 내측에 안착되어 열에너지가 생성되도록 다수개의 원반형상으로 형성되며, 상기 회전축(200)과 연동되어 회전력에 의해 열에너지가 생성되도록 배열된 발열디스크(430)가 구성되고, 상기 발열디스크(430)의 외주면과 마주하는 부분에는 유체가 이동하는 도파관로드(440)가 형성된 하우징(400)과, 상기 회전축(200)과 하우징(400)의 결합부분에 하우징(400) 내부의 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하는 지수재(450)와, 상기 하우징(400)이 연결 고정되는 고정프레임(500)으로 구성되어 하우징(400)으로 유입되는 유체를 회전시켜 회전력에 의하여 열에너지를 발생시키는 원심발열기(10)에 있어서, 상기 하우징(400)과 고정프레임(500)을 연결 고정할 수 있도록 구성된 지지대(460)가 포함되어 구성되어야 하는 것이다.

도 1, 3, 4를 참고로 설명하면, 상기 하우징(400)과 고정프레임(500)을 연결하는 지지대(460)는 하우징(400)의 양측에 구성된 플레이트(470, 470‘)가 아닌 하우징(400)에 구성되되 이는 하우징(400)과 일체형 또는 개별형으로 구성할 수 있도록 하여야 한다.

종래에는 고정프레임(500)과 연결되는 지지대(460)가 플레이트(470, 470‘)와 일체로 되어 있어 원심발열기(10)의 조립 시 순차적으로 제 1플레이트(470), 하우징(400), 제 2플레이트(470’) 순으로 조립되며, 이는 아무리 견고하게 조립한다 하더라도 하우징(400)을 내부를 관통하는 회전축(200)이 순차적인 조립으로 인해 뒤틀리게 되어 회전축(200)의 구동 시 소음과 진동을 유발할 수 있는 계기를 만들게 된 것이다.

도 2, 3, 7을 참고로 설명하면, 상기 지수재(450)는 상기 회전축(200)에 연결되어 하우징(400) 내부에 구성되는 회전자(451)와 완충작용이 가능하도록 구성되되 하우징(400)에 연결 구성되는 지수재플레이트(453)에 고정되는 고정자(452)로 구성되는 것이다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 지수재(450)의 재질을 회전자(451)는 카본으로 하고, 고정자(452)는 세라믹으로 하여 회전축(200)의 회전 시 마찰계수를 최소화하도록 한 것이다. 상기와 같이 마찰계수를 최소화함으로써 소음과 진동도 함께 감소하게 되는 것이다. 상기 마찰계수를 최소화함으로 인해 진동이 감소하게 되며, 그로 인해 베어링(300)으로 전달되는 마찰계수도 감소하게 되는 것이다.

도 2, 3, 5를 참고로 설명하면, 상기 발열디스크(430)는 모터(100)와 연결된 회전축(200)에 연결 구성되되 다수개의 원반형상으로 되어 있고, 이러한 발열디스크(430)의 외주면은 하우징(400)의 내주면에 형성된 도파관로드(440)의 돌출부(441)와 마주하는 위치에 구성되어야 한다.

이는 하우징(400)의 유입구(410)를 통해 유입되는 유체가 하우징(400)의 내부에 형성된 돌출부(441)와 발열디스크(430)의 외주면 사이의 틈을 지나도록 하는 것이 가장 이상적이며, 이에 본 발명을 적용한 실시 예에서는 상기 하우징(400) 내부의 돌출부(441)와 발열디스크(430)의 외주면 사이의 공극을 0.3mm ~ 0.35mm 로 하였을 때 가장 이상적인 것으로 나타났다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 회전축의 균형을 잡아주는 원심발열기에 따른 작용을 도 1 내지 도 11을 참고로 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1 내지 4에 도시한 바와 같이 회전력을 발생시키는 모터(100)와 상기 모터(100)와 연결되어 동력을 전달하는 회전축(200)이 연결 되는 하우징(400)을 고정프레임(500)에 연결 고정하게 되는데, 이때 하우징(400)에 구성된 지지대(460)가 고정프레임(500)에 연결하게 되는 것이다.

종래의 하우징(400) 연결에서는 도 9, 10, 11에 도시한 바와 같이 고정프레임(500)에 연결하는 지지대(460)가 하우징(400)의 양측에 구성된 플레이트(470. 470‘)에 지지대(460)가 연결되어 있어 하우징(400)의 연결을 위해 고정프레임(500)에 조립 시 제 1플레이트(470), 하우징(400), 플레이트(470’)로 이어지는 순차적인 조립으로 인해 회전축(200)이 뒤틀리는 현상이 발생하게 되어 원심발열기(10)의 구동 시 소음발생과 진동을 유발하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점으로 인해 하우징(400)의 외부에 구성된 베어링(300)에도 진동이 발생하게 되어 원심발열기(10)의 수명이 현저히 줄어드는 문제가 발생하였다.

상기와 같은 방법을 이용하여 원심발열기(10)의 조립 시 인력으로 조립되므로 우선되는 제 1플레이트(470)와 나중에 결합되는 제 2플레이트(470‘)의 중심이 맞지 않게 되어 회전축(200)이 뒤틀리게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점들로 인해 본 발명에서는 도 1, 3, 4에 도시한 바와 같이 하우징(400)의 양측에 연결 구성되는 플레이트(470, 470‘)를 고정프레임(500)에 연결하는 것이 아닌 하우징(400)에 구성되는 지지대(460)가 고정프레임(500)에 연결되도록 하여 원심발열기(10)의 조립 시 회전축(200)이 뒤틀리는 것을 미연에 방지한 것이다. 이러한 지지대(460)는 하우징(400)에 일체형으로 구성될 수도 있지만, 개별로 구성할 수도 있는 것이다.

상기와 같이 조립 완료된 원심발열기(10)에는 하우징(400)의 일 측에 구성된 유입구(410)를 통해 유체가 유입되고, 상기 유체는 하우징(400) 내부에 회전축(200)과 연결되어 회전하는 발열디스크(430)의 회전으로 인해 유체를 발열시켜 하우징(400)의 타 측에 구성된 유출구(420)를 통해 발열된 유체를 배출하는 것이다.

상기와 같이 유체의 발열을 위하여 모터(100)와 연결된 회전축(200)이 회전하게 되고, 그로 인해 하우징(400)의 일 측에 수용된 회전축(200)에 연결 구성된 발열디스크(430)가 회전하게 되는데, 이때 도 5에 도시된 바와 같이 발열디스크(430)는 하우징(400) 내주면에 형성된 도파관로드(440)의 돌출부(441)와 마주하도록 하여 회전축(200)에 구성되어 유체의 흐름 시 발열이 가장 이상적으로 되도록 하였다.

본 발명에서는 유체의 발열이 가장 이상적으로 되도록 하기 위하여 상기 하우징(200) 내부의 돌출부(441)와 발열디스크(430)의 외주면 사이의 공극을 0.3mm ~ 0.35mm 로 하였다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 회전축(200)을 수용하는 하우징(400)의 일 측과 타 측 부분에는 지수재플레이트(453)에 연결 구성되는 지수재(450)가 구성되게 되는데, 이는 하우징(400) 내부의 유체가 회전축(200)과 하우징(400) 사이의 틈으로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 지수재(450)는 하우징(400)의 지수재플레이트(453)와 연결 구성되는 고정자(452)와 회전축(200)의 회전축플레이트(210)와 연결 구성되는 회전자(451)로 구성되며, 상기 고정자(452)에는 스프링이 장착된 고정자(452‘)도 포함되어야 한다. 상기 스프링이 장착된 고정자(452’)는 하우징(400) 내부에서 회전축(200)의 회전으로 인해 발생하는 압력을 위해 완충작용하기 위한 것이다.

본 발명에서는 상기 회전축플레이트(210)에 연결 구성되는 회전자(451)의 재질을 카본으로 하였으며, 지수재플레이트(453)에 연결 구성되는 고정자(452)의 재질은 세라믹으로 하였으며, 이는 회전자(451)의 회전 시 회전자(451)와 고정자(452)의 마찰계수를 최소화하기 위한 것이다. 상기 마찰계수를 최소화함으로써 원심발열기(10)의 소음, 진동을 감소할 수 있도록 하였으며, 그로 인해 베어링(300)의 마찰계수도 함께 감소할 수 있도록 한 것이다.

10 : 원심발열기
100 : 모터 200 : 회전축 300 : 베어링
400 : 하우징 410 : 유입구 420 : 유출구
430 : 발열디스크 440 : 도파관로드 441 : 돌출부
450 : 지수재 451 : 회전자 452 : 고정자
453 : 지수재플레이트
460 : 지지대 470 : 플레이트
500 : 고정프레임

Claims

회전력을 발생시키는 모터(100)와, 상기 모터(100)와 연결되어 동력을 전달하는 회전축(200)과, 상기 회전축(200)의 일 측을 수용하며, 일 측면에 유체가 유입되는 유입구(410)와 타 측면에 유체를 토출시키는 유출구(420)와 내측에 안착되어 열에너지가 생성되도록 다수개의 원반형상으로 형성되며, 상기 회전축(200)과 연동되어 회전력에 의해 열에너지가 생성되도록 배열된 발열디스크(430)가 구성되고, 상기 발열디스크(430)의 외주면과 마주하는 부분에는 유체가 이동하는 도파관로드(440)가 형성된 하우징(400)과, 상기 회전축(200)과 하우징(400)의 결합부분에 하우징(400) 내부의 유체가 외부로 유출되는 것을 방지하는 지수재(450)와, 상기 하우징(400)이 연결 고정되는 고정프레임(500)으로 구성되어 하우징(400)으로 유입되는 유체를 회전시켜 회전력에 의하여 열에너지를 발생시키는 원심발열기(10)에 있어서,
상기 하우징(400)과 고정프레임(500)을 연결 고정할 수 있도록 구성된 지지대(460)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기
제 1항에 있어서,
상기 지지대(460)는 하우징(400)과 일체형 또는 개별로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전축의 균형을 잡아주는 원심발열기
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 지수재(450)는 회전자(451)와 고정자(452)로 구성되되 회전자(451)는 하우징(400) 내부에서 회전축(200)에 연결 구성되고, 고정자(452)는 지수재플레이트(453)에 연결 구성되는 것을 특징으로 하는 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 발열디스크(430)는 하우징(400)의 내측에 형성된 도파관로드(440)의 돌출부(441)와 마주하는 것을 특징으로 하는 고열에너지 발생을 위한 안정된 유체식 원심발열기