KR20140115813A - 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러 - Google Patents

풍력 발열식 히터가 구비된 보일러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러는, 외부바람에 의해 회전하는 팬과; 상기 팬의 회전축 하단에 동력전달용 연결케이블로서 연결되며, 상기 팬의 회전력을 연결케이블을 통해 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 풍력 발열식 히터와; 상기 풍력 발열식 히터를 수용할 수 있는 수조를 구비하며, 상기 풍력 발열식 히터를 통해 발생된 마찰열을 이용해 수조 내에 저장된 물을 데워 겨울철 온수나 난방수로 사용토록 하는 보일러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 기존 화석 연료인 석유나 가스 및 전기 등의 에너지 대신에 자연적인 바람의 풍력을 이용해 히터 내에 마찰열을 발생시켜 이를 통해 수조 내의 물을 데우는 등 지구상의 부족한 화석연료 에너지원을 친환경의 자연적인 풍력으로 대체토록 함과 동시에 이에 대한 에너지 절약의 효율성을 극대화시킬 수 있으며, 또한 상기 풍력 발열식 히터 내의 마찰작용을 통해 수조 내의 물을 데울 수 있기 때문에 장치에 대한 고장발생이 적고, 수명이 다한 부품을 교체하기 위한 장치의 분해 및 조립이 단순하는 등 유지보수관리가 매우 간편함과 함께, 종래 석유 및 가스 폭발이나 전기 누전에 의한 화재 위험성 역시 크게 낮출 수 있음과 아울러, 에너지원으로 자연적인 풍력을 이용하기 때문에 바람이 부는 곳이면 어디든 설치가 가능하는 등 설치 장소에 구애를 받지 않음은 물론, 기존 화석 연료를 사용함으로써 발생되는 이산화탄소량 역시 크게 줄임으로써 환경보호에 이바지할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

Description

풍력 발열식 히터가 구비된 보일러{The boiler with wind power heating type heater}
본 발명은 축열식 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 심야 전기를 사용하는 밤 시간에 큰 통에 물을 끓여 저장해 두었다가 전기가 들어오지 않는 낮 시간에 난방과 온수를 사용하는 축열식 보일러의 수조에 동력전달용 연결케이블을 통해 외부바람에 의해 회전하는 팬과 연결됨과 동시에 상기 연결케이블을 통해 팬의 회전력을 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 방식의 풍력 발열식 히터를 설치 구성함으로써, 기존 화석 연료인 석유나 가스 및 전기 등의 에너지 대신에 자연적인 바람의 풍력을 이용해 히터 내에 마찰열을 발생시켜 이를 통해 수조 내의 물을 데우는 등 지구상의 부족한 화석연료 에너지원을 친환경의 자연적인 풍력으로 대체토록 함과 동시에 이에 대한 에너지 절약의 효율성을 극대화시킬 수 있으며, 또한 상기 풍력 발열식 히터 내의 마찰작용을 통해 수조 내의 물을 데울 수 있기 때문에 장치에 대한 고장발생이 적고, 수명이 다한 부품을 교체하기 위한 장치의 분해 및 조립이 단순하는 등 유지보수관리가 매우 간편함과 함께, 종래 석유 및 가스 폭발이나 전기 누전에 의한 화재 위험성 역시 크게 낮출 수 있음과 아울러, 에너지원으로 자연적인 풍력을 이용하기 때문에 바람이 부는 곳이면 어디든 설치가 가능하는 등 설치 장소에 구애를 받지 않음은 물론, 기존 화석 연료를 사용함으로써 발생되는 이산화탄소량 역시 크게 줄임으로써 환경보호에 이바지할 수 있도록 한 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러에 관한 것이다.
일반적으로, 보일러는 사용되는 에너지 종류 즉, 석유, 가스, 전기에 따라 석유보일러, 가스보일러, 전기보일러로 나뉘어지며, 이와 같은 고가의 에너지 소모에 따른 경제적 부담을 감소시키기 위하여 점차적으로 심야 전기를 사용하는 밤 시간에 큰 통에 물을 끓여 저장해 두었다가 전기가 들어오지 않는 낮 시간에 난방과 온수를 사용하도록 이루어진 축열식 보일러로 교체하고 있는 실정에 있다.
그러나 상기한 축열식 보일러의 경우 상기한 보일러를 작동시키는데 필요한 에너지원으로서 발전에 의해 생성되는 전기가 주로 사용되는데, 이와 같은 전기는 앞서 밝힌 바와 같이 낮에 사용하지 않는 값싼 심야 전기를 밤 시간에 사용하는 것인데, 이 역시 아무리 감싼 심야 전기라 하더라도 경제적 부담에 하나의 요소로서 작용하게 되고, 오래 시간 축열식 보일러를 작동시키더라도 수조 내의 물이 빨리 데워지지 않아 결국에는 겨울철 난방과 온수로 충분하게 사용할 수 없을 뿐만 아니라 이를 통해 겨울철 춥게 지낼 수밖에 없는 등의 문제점과 함께, 상기와 같은 문제점을 통해 화석 연료를 사용하는 보일러로 교체하거나 보조적 난방기구를 사용할 경우 이에 대한 많은 비용의 난방비를 지불하게 되면서 경제적 부담이 더 가중되게 되는 문제점이 있었다.
한편, 현재 친환경적으로 많은 각광을 받고 있는 에너지로서 태양열과 풍력이 많이 사용되고 있으며, 이러한 친환경 에너지를 사용하는 다양한 기술분야 중 보일러 측면에서 볼 때 태양열에너지에만 국한되어 있을 뿐, 풍력에너지를 이용한 보일러에 대해서는 연구 및 생산 자체가 거의 전무한 수준이라 하겠다.
그러함에도 불구하고, 상기와 같은 풍력에너지를 이용한 보일러와 관련하여 그 기술적 구성을 간략히 설명하면, 이는 2011년 08월 03일자로 공개된 공개특허공보 제10-2011-0087644호의 "풍력전기보일러(도 1 참조)" 나, 2012년 10월 15일자로 공개된 공개특허공보 제10-2012-0113325호의 "풍력발전기를 구비한 풍력보일러" 인 것으로서, 도 1에 도시한 바와 같이 풍력발전기(1)의 풍차(2) 회전에 의해 발전 생산된 전기가 컨버터(4)를 거쳐 보일러의 내 탱크(17)(난방수 탱크)의 가열히터(13)로 공급되어 이의 가열작용을 통해 난방수의 수온을 높이고, 그 전도열로 외 탱크(6)(온수 탱크)의 온수 수온을 높이는 등 상기 풍력 발전에 의한 전기를 사용해 온수를 사용하고 보일러를 가동하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 풍력 발전에 의한 전기를 직접 전기판넬(16)의 코일(14)에 공급할 경우 상기 코일(14)을 통한 전기판넬(16)의 가열작용을 통해 전기보일러로서 사용이 가능하는 등 화석연료 대신 자연에너지를 사용함으로써 환경오염을 줄이고 대체에너지 개발의 목적을 달성하며, 일체형 이중 복합탱크(30)를 채택함으로써 온수의 수온을 유지함과 동시에 자체 체적을 감소시켜 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
그러나, 상기한 종래 "풍력전기보일러"나 "풍력보일러"의 경우 풍력발전기(1)의 풍차(2) 회전을 통해 발전 생산된 전기를 사용하여 외부(5), 가열히터(13), 전기판넬(16)의 코일(14)로 공급하여 가열작용을 하도록 이루어져 있기 때문에 이에 따른 풍력발전기(1)와 컨버터(4)의 구성요소가 부수적이 아닌 필수적인 구성요소로 갖추어야 됨과 아울러, 상기 풍력발전기(1) 및 컨버터(4)와 같은 구성요소들을 필수적으로 갖춤에 따른 장치 구성의 제조 생산 및 판매단가가 상승하게 되는 등의 커다란 문제점이 있었다.
또한, 종래 "풍력전기보일러"나 "풍력보일러"의 고장 발생 시 이를 수리하기 위한 분해 조립이 매우 번거롭고 불편함과 아울러, 상기한 "풍력전기보일러"나 "풍력보일러"에 고가의 풍력발전기(1)와 컨버터(4)가 사용되기 때문에 이에 따른 장치의 유지보수의 비용 역시 상승하게 되는 등의 문제점도 있었다.
이와 아울러, 종래 "풍력전기보일러"나 "풍력보일러"에는 전술한 바와 같이 풍력발전기(1)의 풍차(2) 회전을 통해 발전 생산된 전기를 사용하여 외부(5), 가열히터(13), 전기판넬(16)의 코일(14)로 공급하여 가열작용을 하도록 이루어져 있을 뿐, 동력전달용 연결케이블을 통해 연결된 외부바람에 의해 회전하는 팬의 회전력을 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 등 풍력 작용에 따른 팬의 회전력을 그대로 전달받아 회전축과 함께 동일방향으로 회전하는 마찰회전체와 케이싱 내부벽 간의 마찰작용으로 열을 발생시키는 등의 풍력 발열식 히터와 같은 구조가 전무하기 때문에 상기한 풍력 발열식 히터에 비해 종래 "풍력전기보일러"나 "풍력보일러"의 구조가 매우 복잡하고 고가이면서 장치에 대한 고장발생율이 높고, 수명이 다한 부품을 교체하기 위한 장치의 분해 및 조립이 번거로운 등 유지보수관리 자체가 매우 불편한 문제점을 갖는다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 축열식 보일러의 수조에 동력전달용 연결케이블을 통해 연결된 팬의 회전력을 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 방식의 풍력 발열식 히터를 설치 구성함에 따라 기존 화석 연료인 석유나 가스 및 전기 등의 에너지 대신에 자연적인 바람의 풍력을 이용해 히터 내에 마찰열을 발생시켜 이를 통해 수조 내의 물을 데우는 등 지구상의 부족한 화석연료 에너지원을 친환경의 자연적인 풍력으로 대체토록 함과 동시에 이에 대한 에너지 절약의 효율성을 극대화시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 경우 상기 풍력 발열식 히터 내의 마찰작용을 통해 수조 내의 물을 데울 수 있기 때문에 장치에 대한 고장발생이 적고, 수명이 다한 부품을 교체하기 위한 장치의 분해 및 조립이 단순하는 등 유지보수관리가 매우 간편함과 아울러, 종래 석유 및 가스 폭발이나 전기 누전에 의한 화재 위험성 역시 크게 낮출 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 경우 에너지원으로 자연적인 풍력을 이용하기 때문에 바람이 부는 곳이면 어디든 설치가 가능하는 등 설치 장소에 구애를 받지 않음은 물론, 기존 화석 연료를 사용함으로써 발생되는 이산화탄소량 역시 크게 줄임으로써 환경보호에 이바지할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러는, 외부바람에 의해 회전하는 팬과; 상기 팬의 회전축 하단에 동력전달용 연결케이블로서 연결되며, 상기 팬의 회전력을 연결케이블을 통해 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 풍력 발열식 히터와; 상기 풍력 발열식 히터를 수용할 수 있는 수조를 구비하며, 상기 풍력 발열식 히터를 통해 발생된 마찰열을 이용해 수조 내에 저장된 물을 데워 겨울철 온수나 난방수로 사용토록 하는 보일러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하면, 축열식 보일러의 수조에 동력전달용 연결케이블을 통해 연결된 팬의 회전력을 전달받아 케이싱 내부에 회전축과 함께 상기 회전축의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 방식의 풍력 발열식 히터를 설치 구성함에 따라 기존 화석 연료인 석유나 가스 및 전기 등의 에너지 대신에 자연적인 바람의 풍력을 이용해 히터 내에 마찰열을 발생시켜 이를 통해 수조 내의 물을 데우는 등 지구상의 부족한 화석연료 에너지원을 친환경의 자연적인 풍력으로 대체토록 함과 동시에 이에 대한 에너지 절약의 효율성을 극대화시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 풍력 발열식 히터 내의 마찰작용을 통해 수조 내의 물을 데울 수 있기 때문에 장치에 대한 고장발생이 적고, 수명이 다한 부품을 교체하기 위한 장치의 분해 및 조립이 단순하는 등 유지보수관리가 매우 간편함과 아울러, 종래 석유 및 가스 폭발이나 전기 누전에 의한 화재 위험성 역시 크게 낮출 수 있는 등의 효과 역시 있다.
그리고, 에너지원으로 자연적인 풍력을 이용하기 때문에 바람이 부는 곳이면 어디든 설치가 가능하는 등 설치 장소에 구애를 받지 않음은 물론, 기존 화석 연료를 사용함으로써 발생되는 이산화탄소량 역시 크게 줄임으로써 환경보호에 이바지할 수 있는 효과 등도 있다.
도 1은 종래 축열식 보일러를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 대한 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러의 개념도.
도 3은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 내부철심와이어를 통해 풍력팬과 히터가 상호 연결된 상태를 나타낸 상세도.
도 4는 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 철심연결봉과 내부철심와이어를 통해 풍력팬과 히터가 상호 연결된 상태를 나타낸 또 다른 실시예도.
도 5는 본 발명에 적용된 풍력 발열식 히터의 분해도.
도 6은 본 발명에 적용된 풍력 발열식 히터의 조립 단면도.
도 7은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 케이싱 내부에 마찰회전체가 결합된 히터본체의 종단면도.
도 8은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 마찰회전체에 대한 세부 상세도 및 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 대한 풍력 발열식 히터의 작동과정을 나타낸 상태도.
본 발명의 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러를 첨부된 도면과 대비하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 대한 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러의 개념도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 내부철심와이어를 통해 풍력팬과 히터가 상호 연결된 상태를 나타낸 상세도이며, 도 4는 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 철심연결봉과 내부철심와이어를 통해 풍력팬과 히터가 상호 연결된 상태를 나타낸 또 다른 실시예도를 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 본 발명에 적용된 풍력 발열식 히터의 분해도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명에 적용된 풍력 발열식 히터의 조립 단면도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 케이싱 내부에 마찰회전체가 결합된 히터본체의 종단면도를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 풍력 발열식 히터 중 마찰회전체에 대한 세부 상세도 및 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 풍력 발열식 히터(120)에 대해 상세히 설명하기에 앞서, 상기 풍력 발열식 히터(120)가 적용되는 보일러(B)에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
상기와 같이 본 발명의 풍력 발열식 히터(120)가 적용되는 보일러(B)의 경우 통상적으로 심야 전기를 사용하는 밤 시간에 큰 통에 물을 끓여 저장해 두었다가 전기가 들어오지 않는 낮 시간에 난방과 온수를 사용하는 방식의 축열식 보일러(B)를 사용하지만, 가스보일러나, 전기보일러, 기름보일러, 연탄보일러 등 여러 종류의 보일러에 관계없이 모두 적용하여 사용할 수 있으며, 바람이 많이 부는 날에는 상기 풍력 발열식 히터(120)를 이용해 수조(S) 내의 물을 데우고, 바람이 없는 날에는 기존 보일러(B)를 작동시켜 수조(S) 내의 물을 데울 수 있다는 점에서 본 발명의 풍력 발열식 히터(120)의 기술적 특징을 갖는다.
이와 같이 풍력을 통해 발생된 마찰열을 이용해 수조(S)에 저장된 물과 열교환 하여 상기 수조(S)에 담긴 물을 설정된 온도로 물을 데우는데 사용되는 보일러(B) 즉, 본 발명의 풍력 발열식 히터(120)가 적용된 축열식 보일러(B)에 대하여 간략히 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이 외부바람에 의해 회전하는 팬(100)과; 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단에 동력전달용 연결케이블(110)로서 연결되며, 상기 팬(100)의 회전력을 연결케이블(110)을 통해 전달받아 케이싱(124) 내부에 회전축(121)과 함께 상기 회전축(121)의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체(127)가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱(124) 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 풍력 발열식 히터(120)와; 상기 풍력 발열식 히터(120)를 수용할 수 있는 수조(S)를 구비하며, 상기 풍력 발열식 히터(120)를 통해 발생된 마찰열을 이용해 수조(S) 내에 저장된 물을 데워 겨울철 온수나 난방수로 사용토록 하는 보일러(B)를 포함하여 구성되어 있다.
미 설명 부호 "140", "141", "142" 는 보일러(B)의 작동을 제어하는 컨트롤박스(140), 풍력 발열식 히터(120)를 통해 열전달되어 가열된 온수를 순환시켜 겨울철 실내 난방을 하기 위한 난방순환배관(141), 및 상기 난방순환배관(141)에 설치되어 온수를 순환시키는 순환펌프(142)를 각각 나타낸 것이다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 풍력 발열식 히터(120)가 적용된 축열식 보일러(B) 중 상기 팬(100)의 경우 통상적으로 건물 옥상의 환기구에 설치되는 일명 무동력 벤츄레이터(Ventilator) 형태의 환풍팬과 동일 구조로 형성되어 있으며, 이에 대한 형상적 구조는 무동력 벤츄레이터의 형태로 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.
여기서, 상기 팬(100)과 풍력 발열식 히터(120)의 각 회전축(101,121)은 상기 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하기 위해 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단 및 팬(100)의 회전축(101) 하단에 각각 끼움 결착되는 내부철심와이어(111)가 외피케이블(112) 내에 회전 가능하게 설치된 연결케이블(110)에 의해 연결되는데, 이때 상기한 연결케이블(110)의 경우 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하는 동력전달용으로서, 통상적으로 "예초기"에 사용되는 일명, "플렉시블 동력케이블"과 유사한 구조로 이루어져 있으며, 이에 대한 세부구성을 살펴보면, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 각각 끼움 결착되며, 상기 팬(100)의 회전 시 동일방향으로 회전하면서 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)으로 팬(100)의 회전력을 전달하는 내부철심와이어(111)와; 상기 팬(100)과 동일방향으로 회전하는 내부철심와이어(111)의 회전작용이 원활하도록 상기 내부철심와이어(111)를 감싼 상태로 설치된 중공의 플렉시블 형태로 이루어진 외피케이블(112)과; 상기 팬(100) 회전축(101)의 하단측 둘레면과 상기 풍력 발열식 히터(120)의 케이싱(124) 상단에 설치된 밀폐캡(125a)에 각각 고정되며, 외피케이블(112)로부터 돌출된 내부철심와이어(111)가 삽입 관통된 상태로 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 끼움 결착되어 외부충격으로부터 상기 내부철심와이어(111)의 연결상태를 안정되게 유지토록 하는 중공 원통의 상,하부연결조인트(113)와; 상기 내부철심와이어(111)의 양단을 감싸는 상태로 설치되며, 상기 상,하부연결조인트(113)를 삽입 관통하여 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 끼움 결착된 내부철심와이어(111)의 유동작용을 방지하면서 상기 상,하부연결조인트(113) 내에서 안정되게 지지하는 고무재질의 와이어홀더부재(114)와; 상기 상,하부연결조인트(113) 내에 삽입된 와이어홀더부재(114)를 안정되게 고정시키기 위해 상기 상,하부연결조인트(113)의 반경방향인 외주면으로부터 내주면으로 관통 체결되는 고정볼트(115)와; 상기 외피케이블(112)의 양단부에 각기 자유회전이 가능하게 설치되며, 상기 상,하부연결조인트(113)의 각 일측에 형성된 나사부(113a)와 체결되어 상기 상,하부연결조인트(113)와 외피케이블(112)을 연결토록 하는 조임너트(116)를 포함하여 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 연결케이블(110) 중 상기 내부철심와이어(111)의 경우 철선을 여러 겹으로 꼬아 감은 구조로서 다양한 각도와 방향으로 동력을 전달할 수 있도록 축이 자유롭게 휘어지는 것이 특징이며, 상기 내부철심와이어(111)를 감싼 외피케이블(112)의 경우 팬(100)의 회전축(101)과 연결되어 회전하는 내부철심와이어(111)를 외부충격으로부터 보호함과 아울러, 상기 내부철심와이어(111)가 다양한 각도와 방향으로 휘어지는 등의 플렉시블 한 상태로 회전하면서 동력을 전달하도록 고무나 합성수지 재질의 중공 구조로 이루어져 있다.
이와 더불어, 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에는 내부철심와이어(111)의 양단이 끼움 결착되기 위한 철심와이어결합홈(102,122)이 각각 형성되어 있는데, 이때 상기 내부철심와이어(111)의 양단과 철심와이어결합홈(102,122)은 동력전달이 용이하도록 하기 위하여 사각형태로 형성되어 있다.
또한, 상기와 같이 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단과 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단에 동력전달용 연결케이블(110)을 끼움 결착하여 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하기 위한 또 다른 실시예로서, 도 4에 도시한 바와 같이 내부에 연결철심(118)이 회전 가능하면서 다단 연결 구조를 이루는 회전철심연결봉(117)과, 상기 회전철심연결봉(117) 중 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단 및 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 각각 끼움 결착되는 내부철심와이어(111)가 외피케이블(112) 내에 회전 가능하게 설치된 연결케이블(110)에 의해 연결되는 구조로 이루어져 있다.
여기서, 상기 연결케이블(110)의 경우 앞서 밝힌 바와 같이 도 3에 도시된 연결케이블(110)과 동일구조로 이루어져 있기 때문에 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기 연결케이블(110)과 함께 동력전달수단으로 사용되는 상기 회전철심연결봉(117)의 경우 팬(100)의 설치 높이에 따른 회전철심연결봉(117)의 길이를 조절할 수 있도록 각 단위 블록 형태로 이루어진 다수의 원형블록체로 형성되되, 그 내부에는 팬(100)의 회전축(101) 하단과 끼움 결합에 의한 동력 연결은 물론, 서로 다단으로 연결 적층된 상태를 이루는 원형블록체 간에 역시 끼움 결합에 의한 동력 연결이 이루어지도록 베어링(118a)을 통해 연결철심(118)이 회전 가능하게 설치됨과 아울러, 상기 연결철심(118)의 하단 중앙에는 이웃한 각 회전철심연결봉(117)의 연결철심(118)이 끼움 결착되기 위한 연결철심결합홈(119)이 형성되어 있으며, 상기한 연결철심(118) 및 연결철심결합홈(119)의 경우 역시 도 3에 도시한 내부철심와이어(111) 및 이와 대응되어 끼움 결합되는 철심와이어결합홈(102,122)과 마찬가지로 동력전달의 용이함을 위한 형상적 구조인 사각형태로 형성되어 있다.
한편, 상기한 축열식 보일러(B)에 적용된 본 발명의 풍력 발열식 히터(120)의 경우 팬(100)의 회전축(101) 하단에 동력전달용 연결케이블(110)로서 연결되어 상기 팬(100)의 회전력을 연결케이블(110)을 통해 전달받아 케이싱(124) 내부에 회전축(121)과 함께 회전 가능하게 설치된 마찰회전체(127)가 상호 면착된 상기 케이싱(124) 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 구성요소로서, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이 상,하단이 개방된 중공 원통형상의 케이싱(124); 및 상기 케이싱(124)의 상,하단을 밀폐시키는 상,하부밀폐캡(125a,125b)과; 상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)을 관통한 상태로 케이싱(124) 내에 회전 가능하게 설치되며, 외주면 상에 마찰회전체(127)가 90도 간격으로 배열 설치되도록 동일형상의 마찰회전체고정홈(123)이 각각 형성된 회전축(121)과; 상기 회전축(121)의 외주면에 90도 간격으로 형성된 마찰회전체고정홈(123)에 각각 대응 설치되어 고정볼트(129)로서 고정되며, 상기 팬(100)의 회전력을 연결케이블(110)을 통해 전달받아 회전축(121)과 함께 동일방향으로 회전하면서 면착된 상기 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용을 이루면서 열을 발생시키는 마찰회전체(127)와; 상기 고정볼트(129)에 삽착된 상태로 마찰회전체(127)와 회전축(121) 사이에 90도 간격으로 배열 설치되며, 탄성작용을 통해 회전축(121) 외주면으로부터 마찰회전체(127)를 이격시킨 상태로 케이싱(124) 내부벽으로 밀어붙여 항상 면착되도록 하는 스프링(130)과; 상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)에 의해 밀폐된 케이싱(124) 내부에 충진되며, 상기 마찰회전체(127)의 회전에 의한 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용에서 발생되는 열의 상승 및 마모를 방지하는 오일(131)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 중공 원통형상으로 이루어진 케이싱(124)의 상,하단을 밀폐시키는 상,하부밀폐캡(125a,125b)의 경우 외주면에 숫나사산이 형성되어 암나사산이 형성된 케이싱(124)의 상,하단에 각각 나사 체결됨으로써 개방된 상기 케이싱(124)의 상,하단을 밀폐시키며, 더욱이 상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)의 각 내측에는 상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)을 관통한 상태로 케이싱(124) 내부에 설치되는 회전축(121)의 상,하단에 각각 끼움 결착되어 상기 회전축(121)의 회전작용이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 베어링(126a)과, 케이싱(124) 내에 충진된 오일(131)이 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 오일씰(126b) 및 상기 상,하부밀폐캡(125a,125b) 내에 설치된 베어링(126a)과 오일씰(126b) 등이 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 스냅닝(126c)이 각각 설치되어 있다.
또한, 상기 케이싱(124) 내에 회전 가능하게 설치되는 회전축(121)의 경우 원통체로 이루어진 외주면 상에 마찰회전체(127)가 90도 간격으로 배열 설치되도록 상기 마찰회전체(127)와 동일형상 즉, 부채꼴 형태로 이루어진 마찰회전체고정홈(123) 역시 90도 간격으로 형성되어 있으며, 상기 마찰회전체고정홈(123)의 각 내측으로는 마찰회전체(127)를 통해 삽입된 고정볼트(129)의 끝단을 체결 고정시키기 위한 암나사형태의 고정볼트체결홈(123a)이 각각 형성되어 있다.
그리고, 상기 마찰회전체(127)의 경우 회전축(121)의 외주면 상에 90도 간격으로 배열 형성된 부채꼴 형태의 마찰회전체고정홈(123)과 마찬가지로, 도 8에 도시한 바와 같이 전체형상이 부채꼴 형태로 형성되되, 그 전면(前面)으로부터 후면(後面)으로 회전축(121)에 마찰회전체(127)를 고정볼트(129)로서 고정시키기 위한 고정볼트삽입홀(128a)이 관통 형성되어 있고, 상기 고정볼트삽입홀(128a)의 후면측에는 동심상태를 이루면서 고정볼트(129)에 삽착된 상태로 스프링(130)을 삽입 고정시키기 위한 스프링삽입홈(128b)이 형성되어 있는데, 이때 상기 스프링삽입홈(128b)의 경우 고정볼트(129)에 스프링(130)이 삽착된 상태로 설치되기 때문에 상기 고정볼트삽입홀(128a)의 직경에 비해 크게 형성되어 있다.
이와 더불어, 상기 스프링(130)의 경우 고정볼트(129)에 삽착된 상태로 마찰회전체(127)와 회전축(121) 사이에 90도 간격으로 배열 설치됨과 동시에 탄성작용을 통해 회전축(121) 외주면으로부터 마찰회전체(127)를 케이싱(124) 내부벽으로 밀어붙여 항상 면착되게 하는 역할로서 통상적으로 많이 사용되는 압축스프링이 사용된다.
그 다음, 상기 케이싱(124) 내부에 충진되는 오일(131)의 경우 마찰회전체(127)의 회전에 의한 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용을 통해 발생되는 열의 상승 및 마모를 방지하는 역할로서 발화점이 높은 오일(131)이 주로 사용된다.
이하, 본 발명에 대한 풍력 발열식 히터(120) 및 이를 통해 보일러(B)의 수조(S) 내의 물이 데워지는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 대한 풍력 발열식 히터의 작동과정을 나타낸 상태도이다.
본 발명의 경우 풍력 발열식 히터(120)를 이용해 보일러(B)의 수조(S) 내에 담겨 있는 물을 데우기 위한 동력으로서 외부바람을 이용하는 것임을 다시 한 번 밝혀두며, 도 9a에 도시한 바와 같이 외부바람에 의한 풍력이 상기 풍력 발열식 히터(120)와 연결된 팬(100)에 작용되어 일방향으로 회전하게 되면, 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단에 끼움 결합된 동력전달용 연결케이블(110) 즉, 상기 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하기 위하여 도 9b에 도시한 바와 같이 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 각각 끼움 결합된 사각형태의 내부철심와이어(111)가 외피케이블(112) 내에 회전 가능하게 설치된 구조의 연결케이블(110)을 통해 상기 팬(100)의 회전축(101)과 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)이 상호 연결되게 된다.
이와 같이 상기 동력전달용 연결케이블(110)을 통해 팬(100)의 회전축(101)과 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)이 연결된 상태에서 도 9a와 같이 작용된 풍력에 의한 팬(100)의 회전력이 상기 연결케이블(110) 중 양단이 사각형태로 이루어진 내부철심와이어(111)의 회전작용을 통해 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달되게 되면, 도 9b와 같이 상기 팬(100) 및 내부철심와이어(111)의 회전작용에 따라 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 역시 동일방향으로 회전하게 되고, 상기와 같이 팬(100) 및 내부철심와이어(111)와 함께 동일방향으로 회전하는 회전축(121)의 회전작용을 통해 상기 회전축(121)의 외주면에 90도 간격으로 형성된 마찰회전체고정홈(123)에 각각 대응 설치되어 고정볼트(129)로서 고정됨과 동시에 케이싱(124) 내부벽에 항상 밀착되는 마찰회전체(127) 역시 상기 회전축(121)과 동일방향으로 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용을 이루면서 열이 발생하게 된다.
이때, 상기 케이싱(124) 내부에 충진된 오일(131)은 상기 마찰회전체(127)의 회전에 의한 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용에서 발생되는 열의 상승 및 마모를 방지하게 된다.
그리고, 상기와 같이 회전하는 마찰회전체(127)와 케이싱(124) 내부벽 간의 마찰작용을 통해 발생된 열은 도 9c에 도시한 바와 같이 상기 케이싱(124)을 통해 축열식 보일러(B)에 구비된 수조(S) 내에 저장된 물에 열전달되면서 상기 수조(S) 내의 물을 데우게 되고, 상기와 같이 풍력 발열식 히터(120)의 마찰열에 의해 데워진 수조(S) 내의 물은 겨울철 온수나 난방수로 사용할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
100. 팬 101, 121. 회전축
102, 122. 철심와이어결합홈 110. 연결케이블
111. 내부철심와이어 112. 외피케이블
113. 상,하부연결조인트 114. 와이어홀더부재
115, 129. 고정볼트 116. 조임너트
117. 회전철심연결봉 118. 연결철심
119. 연결철심결합홈 120. 풍력 발열식 히터
123. 마찰회전체고정홈 123a. 고정볼트체결홈
124. 케이싱 125a. 상부밀폐캡
125b. 하부밀폐캡 127. 마찰회전체
128a. 고정볼트삽입홀 128b. 스프링삽입홈
130. 스프링 131. 오일
B. 보일러 S. 수조

Claims (7)

  1. 외부바람에 의해 회전하는 팬(100)과;
    상기 팬(100)의 회전축(101) 하단에 동력전달용 연결케이블(110)로서 연결되며, 상기 팬(100)의 회전력을 연결케이블(110)을 통해 전달받아 케이싱(124) 내부에 회전축(121)과 함께 상기 회전축(121)의 외주면에 회전 가능하게 설치된 마찰회전체(127)가 회전하면서 상호 면착된 상기 케이싱(124) 내부벽과의 마찰작용을 통해 열을 발생시키는 풍력 발열식 히터(120)와;
    상기 풍력 발열식 히터(120)를 수용할 수 있는 수조(S)를 구비하며, 상기 풍력 발열식 히터(120)를 통해 발생된 마찰열을 이용해 수조(S) 내에 저장된 물을 데워 겨울철 온수나 난방수로 사용토록 하는 보일러(B)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 풍력 발열식 히터(120)와 팬(100)의 각 회전축(101,121)은 상기 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하기 위해 상기 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단 및 팬(100)의 회전축(101) 하단에 각각 끼움 결착되는 내부철심와이어(111)가 외피케이블(112) 내에 회전 가능하게 설치된 연결케이블(110)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 풍력 발열식 히터(120)와 팬(100)의 각 회전축(101,121)은 상기 팬(100)의 회전력을 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)에 전달하기 위해 내부에 연결철심(118)이 회전 가능하면서 다단 연결 구조를 이루는 회전철심연결봉(117)과, 상기 회전철심연결봉(117) 중 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단 및 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 각각 끼움 결착되는 내부철심와이어(111)가 외피케이블(112) 내에 회전 가능하게 설치된 연결케이블(110)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 연결케이블(110)은 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단이나, 또는 상기 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 각각 끼움 결착되며, 상기 팬(100)의 회전 시 동일방향으로 회전하면서 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121)으로 팬(100)의 회전력을 전달하는 내부철심와이어(111)와;
    상기 팬(100)과 동일방향으로 회전하는 내부철심와이어(111)의 회전작용이 원활하도록 상기 내부철심와이어(111)를 감싼 상태로 설치된 중공의 플렉시블 형태로 이루어진 외피케이블(112)과;
    상기 팬(100)의 회전축(101) 또는 상기 최하단측 회전철심연결봉(117)의 각 하단측 둘레면과 상기 풍력 발열식 히터(120)의 케이싱(124) 상단에 설치된 밀폐캡에 각각 고정되며, 외피케이블(112)로부터 돌출된 내부철심와이어(111)가 삽입 관통된 상태로 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단, 또는 상기 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 끼움 결착되어 외부충격으로부터 상기 내부철심와이어(111)의 연결상태를 안정되게 유지토록 하는 중공 원통의 상,하부연결조인트(113)와;
    상기 내부철심와이어(111)의 양단을 감싸는 상태로 설치되며, 상기 상,하부연결조인트(113)를 삽입 관통하여 상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단, 또는 상기 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에 끼움 결착된 내부철심와이어(111)의 유동작용을 방지하면서 상기 상,하부연결조인트(113) 내에서 안정되게 지지하는 와이어홀더부재(114)와;
    상기 상,하부연결조인트(113) 내에 삽입된 와이어홀더부재(114)를 안정되게 고정시키기 위해 상기 상,하부연결조인트(113)의 반경방향인 외주면으로부터 내주면으로 관통 체결되는 고정볼트(115)와;
    상기 외피케이블(112)의 양단부에 각기 자유회전이 가능하게 설치되며, 상기 상,하부연결조인트(113)의 각 일측에 형성된 나사부(113a)와 체결되어 상기 상,하부연결조인트(113)와 외피케이블(112)을 연결토록 하는 조임너트(116)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 내부철심와이어(111)는 철선을 여러 겹으로 꼬아 감은 구조로 이루어지고,
    상기 팬(100)의 회전축(101) 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단, 또는 상기 최하단측 회전철심연결봉(117)의 하단과 풍력 발열식 히터(120)의 회전축(121) 상단에는 내부철심와이어(111)의 양단이 끼움 결착되기 위한 철심와이어결합홈(102,122)이 각각 형성되며,
    상기 내부철심와이어(111)와 각 철심와이어결합홈(102,122)은 동력전달이 용이하도록 사각형태로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 풍력 발열식 히터(120)는 상,하단이 개방된 원통형상의 케이싱(124); 및 상기 케이싱(124)의 상,하단을 밀폐시키는 상,하부밀폐캡(125a,125b)과;
    상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)을 관통한 상태로 케이싱(124) 내에 회전 가능하게 설치되며, 외주면 상에 마찰회전체(127)가 90도 간격으로 배열 설치되도록 동일형상의 마찰회전체고정홈(123)이 각각 형성된 회전축(121)과;
    상기 회전축(121)의 외주면에 90도 간격으로 형성된 마찰회전체고정홈(123)에 각각 대응 설치되어 고정볼트(129)로서 고정되며, 상기 팬(100)의 회전력을 연결케이블(110)을 통해 전달받아 회전축(121)과 함께 동일방향으로 회전하면서 면착된 상기 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용을 이루면서 열을 발생시키는 마찰회전체(127)와;
    상기 고정볼트(129)에 삽착된 상태로 마찰회전체(127)와 회전축(121) 사이에 90도 간격으로 배열 설치되며, 탄성작용을 통해 회전축(121) 외주면으로부터 마찰회전체(127)를 이격시킨 상태로 케이싱(124) 내부벽으로 밀어붙여 항상 면착되도록 하는 스프링(130)과;
    상기 상,하부밀폐캡(125a,125b)에 의해 밀폐된 케이싱(124) 내부에 충진되며, 상기 마찰회전체(127)의 회전에 의한 케이싱(124)의 내부벽과 마찰작용에서 발생되는 열의 상승 및 마모를 방지하는 오일(131)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 마찰회전체(127)는 전체형상이 부채꼴 형태로 형성되되, 그 전면(前面)으로부터 후면(後面)으로 회전축(121)에 마찰회전체(127)를 고정볼트(129)로서 고정시키기 위한 고정볼트삽입홀(128a)이 관통 형성되고,
    상기 고정볼트삽입홀(128a)의 후면측에는 동심상태를 이루면서 고정볼트(129)에 삽착된 상태로 스프링(130)을 삽입 고정시키기 위한 스프링삽입홈(128b)이 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발열식 히터가 구비된 보일러.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117000122A (zh) * 2023-10-08 2023-11-07 山东明福染业有限公司 一种天然植物染料化料装置

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