KR20160036377A - 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 난방수가 저장되고, 이 난방수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 상기 난방수의 온도를 감지하는 온도 제어수단이 구성된 난방수 탱크; 상기 난방수 탱크에 수용되며, 급수가 순환하면서 상기 난방수와 열교환이 되고, 열교환이 이루어진 온수를 온수 공급처로 공급하는 열교환 코일; 영구자석으로 이루어진 자성체를 회전시켜 와전류에 의한 발열을 발생시켜 상기 난방수를 가온하는 회전부와, 상기 회전부와 결합되어 회전력을 전달하는 회전 동력부, 및 상기 난방수가 유입되어 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 열을 통해 난방수를 가온시키는 고정자를 포함하는 발열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영구자석을 이용하여 온수, 난방수, 온풍 및 증기 등을 생산할 수 있는 발열부를 이용하여 난방수 탱크 내부에 저장되는 난방수의 온도를 가온시키면서 이 난방수의 온도를 이용하여 온수와의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템{Boiler System Using Heating Apparatus}

본 발명은 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 영구자석을 이용하여 온수, 난방수, 온풍 및 증기 등을 생산할 수 있는 발열부를 이용하여 순환하는 유체의 온도를 가온시킴에 따라 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화시키며, 탱크 내부에 수용된 온수의 온도를 장시간 일정하게 유지하여 에너지소비를 최소화할 수 있음은 물론, 친환경적일 뿐만 아니라, 제작 및 설치 비용을 절감할 수 있는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 석유, 가스 등의 연료 또는 전기를 에너지원으로 열에너지를 발생하고, 발생된 열에너지로 물을 가열하여 난방수 또는 온수를 생성하는 장치로써, 물을 가열하는 방식에 따라 저탕식 또는 급탕식의 보일러로 구분되고, 이 중 저탕식 보일러는 버너에 의해 가열되는 난방수와 온수가 구별되어 있으며, 급수관을 통해 유입된 급수가 온수탱크 내에 설치된 열교환코일에 의해 항상 적정고온으로 가열되므로 사용자가 온수를 바로 사용할 수 있다는 장점이 있고, 온수의 단속적인 사용에도 온수가 적정고온으로 보관되어 있으므로 바로 사용자가 온수를 사용할 수 있는 장점이 있다.

여기서, 전기보일러는 대부분 심야의 값싼 전기를 이용한 축열 방식이 주류를 이루었으나, 최근에는 환형 코일에 전류를 인가하고 이 코일에 의해 금속 재질의 코어를 유도가열하여 난방수를 가열하는 방식의 전기보일러가 개발되고 있다.

하지만, 전술한 종래기술에 따른 유도가열을 이용한 전기보일러는 유도가열코일에 인가되는 전류에 따른 에너지소비가 매우 높을 뿐만 아니라, 제작 및 설치 비용이 상당하여 사용자의 비용소모로 인한 경제적 부담이 되는 문제점이 있다.

한편, 와전류를 이용한 유도 가열에 의한 가열 방식은 기존의 열저항 등을 이용한 방법보다 효율이 뛰어나다는 것이 여러 연구를 통해 입증되었고, 특히 영구자석을 이용하여 와전류를 발생시켜 금속을 가열시키는 장치에 대한 연구 및 장치는 여러 연구자에 의해 제안되어 왔다.

와전류를 이용한 유도 가열에 의한 가열 방식은 대한민국 공개특허 제10-2012-0130881호(이하, 선행기술문헌 1이라 함.) "입력 부하를 최소화하는 와전류 유도 발열부를 이용한 냉난방시스템"을 통해 개시된 바 있다.

이와 같은 선행기술문헌 1은 입력 부하를 최소화하는 와전류 유도 발열부를 이용한 냉난방시스템에 있어서, 풍력에 의해 회전하는 임펠러, 임펠러와 회전축으로 연결되어 있어 풍력에 의하여 임펠러가 회전하면 와전류에 의해 유도 발열되는 와전류유도 발열부, 와전류유도 발열부에서 제공되는 고온의 유체를 이용하여 건축물에 난방을 제공하는 난방수단을 포함하여 구성되되, 상기 와전류유도발열부는, 회전축, 상기 회전축에 형성되는 자석부, 상기 자석부와 일정 간격 이격되어 자석부 둘레로 형성되는 다수의 발열체수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

하지만, 전술한 선행기술문헌 1은 풍력을 통해 와전류를 유도함에 따라 열교환 효율이 현저하게 떨어져 냉난방 시스템으로서의 효율성이 떨어지며, 열교환이 이루어지면서 외부로 열손실이 발생함에 따라 온수 공급 및 난방수 공급이 원활하지 못한 문제점이 있다.

특히, 선행기술문헌 1에 따르면, 별도의 전기 생산 시설을 구비해야 하므로, 냉난방 시스템을 구현하기 위해서는 막대한 제작비용 및 설치비용이 소요되는 반면, 단위 면적당 공급되는 온수 및 난방수의 양이 매우 적어 협소한 공간, 초소형 보일러 등에 한정되게 설치될 수밖에 없는 문제점이 있다.

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제10-2012-0130881호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 영구자석을 이용하여 온수, 난방수, 온풍 및 증기 등을 생산할 수 있는 발열부를 이용하여 난방수 탱크 내부에 저장되는 난방수의 온도를 가온시키면서 이 난방수의 온도를 이용하여 온수와의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화시킬 수 있는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 난방수 탱크 내부에 수용된 온수의 온도를 장시간 일정하게 유지하여 에너지소비를 최소화할 수 있음은 물론, 친환경적일 뿐만 아니라, 제작 및 설치 비용을 절감할 수 있고, 최소한의 전력으로 발열부를 구동할 수 있는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 난방수가 저장되고, 이 난방수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 상기 난방수의 온도를 감지하는 온도 제어수단이 구성된 난방수 탱크; 상기 난방수 탱크에 수용되며, 급수가 순환하면서 상기 난방수와 열교환이 되고, 열교환이 이루어진 온수를 온수 공급처로 공급하는 열교환 코일; 영구자석으로 이루어진 자성체를 회전시켜 와전류에 의한 발열을 발생시켜 상기 난방수를 가온하는 회전부와, 상기 회전부와 결합되어 회전력을 전달하는 회전 동력부, 및 상기 난방수가 유입되어 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 열을 통해 난방수를 가온시키는 고정자를 포함하는 발열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난방수 탱크에는 상기 난방수 탱크의 내부에 저장된 난방수, 또는 오폐물을 배출하는 드레인 밸브와, 상기 온도 제어수단의 난방수 온도 감지에 따라 난방수를 순환시키는 순환 제어밸브와, 상기 순환 제어밸브의 개방에 따라 구동하며, 순환하는 난방수를 상기 발열부측으로 공급하는 순환펌프와, 상기 난방수를 사용처로 공급 및 순환시키는 난방수 공급펌프와, 내부에 저장된 난방수의 저장량이 기준치 미달시, 난방수를 보충하는 난방수 보충수단과, 상기 난방수 탱크의 내부에 잔존하는 공기를 배출하는 에어벤트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회전자는 상기 회전 동력부의 회전축이 체결되는 회전홀과, 일면에 상기 자성체가 삽입되는 삽입홈 및 상기 자성체를 고정시키는 결합수단이 결합되는 결합홈이 형성된 회전 본체부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성체는 상기 회전자의 전면부, 또는 외주면에 S극과 N극이 일정한 간격으로 교대로 배열되며, 구형, 또는 사다리꼴형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고정자는 동, 또는 티타늄 재질로 이루어지며, 상기 난방수의 유입되는 난방수 유입부와, 유입된 상기 난방수가 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 발열을 통해 가온시키는 난방수 순환부와, 가온된 난방수를 상기 난방수 탱크측으로 유출하는 난방수 유출부를 포함하는 유체 파이프; 동 재질로 이루어지며, 상기 유체 파이프의 난방수 가온부를 감싸도록 구성되어 난방수의 가온시 열손실을 최소화하는 열 흡수 파이프; 상기 열 흡수 파이프의 내부에 구성되어 상기 유체 파이프로부터 발산되는 열을 흡수하여 열손실을 방지하도록 감람석으로 이루어진 열전달부재; 및 밴딩 공정에 의해 적어도 4~5회 밴딩되어 상기 열 흡수 파이프의 외주면을 감싸도록 구성되고, 일단이 상기 난방수 유입부와 연통하고, 타단이 상기 난방수 유출부와 연통하여 상기 난방수가 순환하면서 상기 열 흡수 파이프의 열손실을 방지하는 열손실 방지 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열손실 방지 파이프는 흡수 파이프의 외주면 외측부로부터 외주면 내측부로 향하도록 제1내지 제5파이프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고정자는 회전자의 형상에 따라 링의 형태로 밴딩되거나, 나선형의 코일 형태로 밴딩되어 난방수를 가온시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템에 있어서, 영구자석으로 이루어진 자성체를 회전시켜 와전류에 의한 발열을 발생시켜 열매체유를 가열하는 회전부와, 상기 회전부와 결합되어 회전력을 전달하는 회전 동력부, 및 상기 열매체유가 유입되어 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 열을 통해 열매체유를 가열하는 고정자를 포함하는 발열부; 상기 발열부를 통해 공급되는 열매체유와 온수를 열교환시키며, 열교환된 온수를 온수 공급처로 공급하는 열교환기; 상기 열교환기에 의해 열교환이 이루어진 열매체유를 순환시켜 상기 발열부측으로 이송되도록 하는 회수 제어밸브와, 상기 회수 제어밸브의 개방에 의해 작동하며, 회수되는 상기 열매체유를 상기 발열부측으로 이송 및 순환시키는 오일펌프; 상기 열매체유의 팽칭 및 수축에 의해 상기 열교환기의 수충격현상을 방지하는 팽창탱크; 및 상기 열교환기의 압력을 측정하여 순환하는 열매체유를 팽창탱크측으로 배출 및 이송하는 압력 측정부를 포함하고, 상기 보일러 시스템은 순간식 소형 보일러 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영구자석을 이용하여 온수, 난방수, 온풍 및 증기 등을 생산할 수 있는 발열부를 이용하여 난방수 탱크 내부에 저장되는 난방수의 온도를 가온시키면서 이 난방수의 온도를 이용하여 온수와의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 난방수 탱크 내부에 수용된 온수의 온도를 장시간 일정하게 유지하여 에너지소비를 최소화할 수 있음은 물론, 친환경적일 뿐만 아니라, 제작 및 설치 비용을 절감할 수 있고, 최소한의 전력으로 발열부를 구동할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템을 개략적으로 나타낸 계통도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발열부의 고정자를 나타낸 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열부의 고정자를 나타낸 정면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발열부의 고정자를 나타낸 단면도,
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발열부의 회전자를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템을 개략적으로 나타낸 계통도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발열부를 나타낸 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발열부를 나타낸 정면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발열부를 나타낸 단면도, 도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발열부를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보일러 시스템은 축열식 중대형 보일러 시스템으로, 내부에 난방수가 저장되는 난방수 탱크(110), 난방수 탱크(110)의 내부에 구성되며, 코일의 형태로 구성되어 내주를 따라 온수가 순환하면서 난방수와 열교환이 이루어지는 열교환 코일(120), 난방수 탱크(110)에 저장된 난방수를 사용처로 공급 및 회수하는 난방수 순환부(130), 난방수 탱크(110)와 연결되어 영구자석을 이용하여 난방수의 가온이 이루어지는 발열부(200)를 포함하여 구성된다.

난방수 탱크(110)는 난방에 필요한 난방수를 발열부(200)로부터 공급받아 저장하고, 저장된 난방수의 온도를 65℃ ~ 80℃의 온도를 유지시킬 수 있도록 온도 제어수단(140)이 구성된다.

여기서, 온도 제어수단(140)은 난방수 탱크(110)에 저장된 난방수의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 난방수의 설정온도를 비교하여 감지된 온도가 난방수의 설정온도의 최저 및 최고 온도를 미달, 또는 초과하면, 난방수 탱크(110)에 저장된 난방수를 순환시켜 난방수의 온도를 65℃ ~ 80℃의 온도를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 온도 제어수단(140)은 난방수 탱크(110)의 상층부, 중간층부, 하층부에 위치하는 난방수의 온도를 각각 측정함으로써, 보다 정밀한 난방수의 온도 제어가 이루어질 수 있을 것이다.

아울러, 난방수 탱크(110)에는 난방수 탱크(110)의 내부에서 발생하는 각종 오염물질이나, 난방수 탱크(110)에 저장된 난방수를 외부로 배출하는 드레인 밸브(112)와, 온도 제어수단(140)의 난방수 온도 감지에 따라 난방수의 배출 및 순환이 이루어질 수 있도록 하는 순환 제어밸브(114)가 구성된다.

또한, 순환 제어밸브(114)는 난방수 탱크(110)에 저장된 난방수의 온도가 설정온도에 미달하는 경우, 이 난방수가 발열부(200)측으로 공급되어 가온되도록 순환시키기 위해 난방수 탱크(110)와 발열부(200)를 연결하는 배관을 개방하는 구성요소이다.

또한, 난방수 탱크(110)에는 순환 제어밸브(114)의 구동에 따라 내부에 저장된 난방수를 순환시키는 순환펌프(150)가 더 구성되어 보다 원활한 난방수의 순환이 이루어질 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 난방수 탱크(110)는 난방을 위해 내부에 저장된 난방수를 난방수 순환부(130)로 공급하는 난방수 공급배관(113)과, 난방이 이루어지면서 열교환된 난방수를 회수하는 난방수 회수배관(115)이 구성된다.

여기서, 난방수 순환부(130)는 난방수 공급배관(113)과 연결되어 난방수를 사용처로 공급 및 순환시키는 난방수 공급펌프(132)가 구성되며, 난방이 이루어진 난방수를 회수하는 난방수 회수펌프가 더 구성될 수 있을 것이나, 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 난방수 탱크(110)에는 내부에 저장된 난방수의 저장량이 기준치를 미달하면, 난방수를 보충하는 난방수 보충수단(116)과, 난방수 탱크(110)의 내부에 잔존하는 공기를 배출하는 에어벤트(118)가 더 구성된다.

열교환 코일(120)은 코일의 형태로 구성된 중공의 파이프로 구성되는 것으로, 동 재질로 구성되어 난방수 탱크(110)의 내부에 수용되며, 급수 공급부(122)를 통해 온수로 사용될 물이 공급되며, 이 물이 내주를 따라 순환하면서 난방수와 열교환이 이루어지도록 하고, 열교환이 이루어진 온수를 온수 공급처로 공급하는 구성요소이다.

이때, 열교환 코일(120)은 급수 공급부(122)로부터 공급되는 물이 난방수와 열교환이 이루어지면서 40 ~50℃의 온수로 열교환되도록 하며, 온수 공급처로 온수의 공급이 이루어지도록 온수 공급 제어밸브 및 온수 공급펌프를 더 구성할 수 있음은 물론이다.

발열부(200)는 난방수 탱크(110)와 배관에 의해 연결되며, 영구자석으로 이루어진 자성체(230)의 S극과, N극을 일정한 간격으로 교대로 배열한 후, 이 자성체(230)의 회전으로 인해 발생하는 히스테리손과 와전류에 의한 발열을 이용하여 난방수를 가온하는 구성요소이다.

이러한 발열부(200)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(230)가 등간격으로 배열되되, S극과 N극이 교대로 배열되는 회전자(220)와, 회전자(220)로부터 소정 간격 이격되게 구성되며 내부로 난방수가 순환하고, 회전자(220)로부터 발생하는 열을 통해 난방수를 가온시키는 고정자(240) 및 회전자(220)의 회전에 필요한 동력을 제공하는 회전 동력부(210)를 포함하여 구성된다.

회전자(220)는 회전 동력부(210)와 회전 가능하게 결합되며, 전방, 또는 측면부에 자성체(230)가 교대로 배열되는 회전 본체부(222)와, 자성체(230)를 회전 본체부(220)에 고정 결합시키는 결합수단(204)을 포함하여 구성된다.

여기서, 회전 본체부(222)에는 회전 동력부(210)의 회전축이 체결되어 회전 동력부(210)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전자(220)의 회전이 이루어지도록 지지하는 회전홀(224)이 형성되고, 전방부에는 자성체(230)가 삽입되는 삽입홈(228)과, 이 삽입홈(228)의 후방측으로 연통되게 형성되며, 내주에 나사산이 형성되어 삽입된 자성체(230)가 결합수단(204)에 의해 결합되도록 하는 결합홈(226)이 형성된다.

여기서, 자성체(230)가 삽입되는 삽입홈(228) 및 결합홈(226)은 회전 본체부(222)의 전방부 뿐만 아니라, 외주면을 따라 등간격으로 다수 형성될 수도 있을 것이다.

즉, 본 발명의 회전자(220)는 자성체(230)가 전방부에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 8에 도시된 바와 같이, 회전자(220)의 외주면에 구성되어 후술할 고정자(230)의 유체 파이프(242)의 내주면에 위치됨으로써, 난방수의 가온이 가능할 것이다.

아울러, 본 발명의 회전자(220)는 도 9에 도시된 바와 같이, 외주면을 따라 소정의 홈을 형성하고, 이 홈의 내벽면에 서로 다른 극을 가지는 자성체(230)를 결합하고, 이 자성체(230)의 사이에 고정자(220)를 위치하도록 함으로써, 고정자(220)의 내주를 따라 순환하는 난방수의 가온이 이루어지도록 구성될 수 있을 것이다.

이와 같은 회전자(220)는 본 발명에서는 원형의 형태로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 사각의 형태로 이루어질 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 자성체(230)는 구형의 형상으로 형성되어 회전자(220)에 고정 결합되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 10에 도시된 바와 같이, 회전자(220)의 전방부, 또는 외주면에 사다리꼴의 형태로 구성되며, 원주면을 따라 적어도 2줄 이상 구성되게 결합될 수 있음은 물론이다.

즉, 본 발명의 자성체(230)는 사다리꼴의 형태로 구성되어 회전자(220)에 결합됨으로써, 자성체(230)의 자기장 형성 및 와전류 현상을 더욱 극대화할 수 있어 발열 효율을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

다시말해, 자성체(230)의 형상이 사다리꼴의 형태로 구성되는 경우, 구의 형태로 이루어진 자성체(230)보다 자성체(230)들 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 이 간격을 더욱 긴밀하게 유지할 수 있어 자기장 발생 및 와전류 현상을 더욱 극대화할 수 있게 된다. 이는, 구의 형태로 이루어질 때, 구의 각 분할점들 간의 간격이 서로 다르게 이루어질 수밖에 없고, 이로 인해 자성체(230)들 간의 간격 역시 점차 벌어지는 형태로 이루어지게 되어 자기장 및 와전류 현상 발생의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 자성체(230)의 형상을 사다리꼴의 형태로 구성함에 따라 회전자(220)에 결합되는 자성체(230)의 수를 적어도 2배 이상 더 결합할 수 있게 되어 자성체(230)의 회전으로 인한 발열 효과를 더욱 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 고정자(240)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유체 파이프(242)와, 열 흡수 파이프(244) 및 열손실 방지 파이프(310)를 포함하여 구성된다.

유체 파이프(242)는 동, 또는 티타늄 재질로 이루어지며, 일단과 타단이 각각 난방수 탱크(110)의 배관에 의해 연결되어 내주를 따라 난방수가 순환하면서 회전자(220)의 회전으로 인해 발생하는 발열을 통해 난방수를 가온하는 구성요소이다.

이러한 유체 파이프(242)는 난방수 탱크(110)측으로 일정 온도로 가온된 난방수를 공급하거나, 회수되는 난방수를 가온시키도록 구성되며, 일단에는 난방수 탱크(110)와 연결되어 순환펌프(150)를 통해 제공되는 난방수가 유입되어 가온이 이루어지도록 하는 난방수 유입부(242a)와, 타단에는 유체 파이프(242)의 내주를 순환하면서 가온이 이루어진 난방수를 난방수 탱크(110)측으로 유출시키는 난방수 유출부(242c) 및 난방수 유입부(242a)와 난방수 유출부(242c)를 연결하며, 유입된 난방수가 순환하면서 회전자(220) 및 자성체(230)에 의해 가온되는 난방수 가온부(242b)로 이루어진다.

열 흡수 파이프(244)는 동 재질로 이루어지는 것으로, 유체 파이프(242)의 난방수 가온부(242b)를 감싸도록 구성되어 난방수의 가온시, 발산되는 열을 흡수하여 발열하면서 난방수의 가온 효율을 향상시키고, 열손실을 최소화하는 역할을 한다.

이러한 열 흡수 파이프(244)에는 그 내주면이 유체 파이프(242)의 외주면으로부터 이격되게 구성되어 소정의 공간부를 형성하고, 이 공간부측으로 열전달 효율을 향상시키는 열전달부재(246)가 충진된다.

여기서, 열전달부재(246)는 분말의 형태로 이루어지며, 감람석과 같은 규산염 광물로 구성된다.

아울러, 열 흡수 파이프(244)의 외주면에는 열 흡수 파이프(244)의 열손실을 방지하는 열손실 방지 파이프(310)가 더 구성된다.

열손실 방지 파이프(310)는 밴딩 공정에 의해 적어도 4~5회 밴딩되어 코일의 형태를 취하며, 열 흡수 파이프(244)의 외주면에 용접 등에 의해 일체로 융착되는 것으로, 일측 및 타측 선단부가 각각 유체 파이프(242)의 난방수 유입부(242a) 및 난방수 유출부(242c)에 연통되게 결합된다.

이러한 열손실 방지 파이프(310)는 양측 단부에 유체 파이프(242)와 연결되는 연결부(320)가 형성되고, 그 중간부가 열 흡수 파이프(244)와 결합되는 결합부(330)의 구조로 이루어지는 것이다.

이와 같은 열손실 방지 파이프(310)는 4~5회 밴딩공정을 수행하여 나선형으로 구성되는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 열 흡수 파이프(244)의 외주면 외측부로부터 외주면 내측부로 향하도록 제1내지 제5파이프(311, 312, 313, 314, 315)로 이루어지는 것이다.

즉, 본 발명의 열손실 방지 파이프(310)는 일측 선단부에 유체 파이프(242)의 난방수 유입부(242a)와 연결되는 연결부(320)가 형성된 제1파이프(311)가 1차 밴딩이 이루어지면서 열 흡수 파이프(244)의 외주면 외측부를 감싸면서 용접되어 결합되고, 이 제1파이프(311)의 타측 선단부에 연장되게 형성되는 제2파이프(312)가 2차 밴딩에 의해 나선형으로 제1파이프(311)의 외주면 상부측과, 열 흡수 파이프(244)의 외주면에 용접되어 결합된다.

또한, 제2파이프(312)의 타측 선단부에 연장되게 형성되는 제3파이프(313)가 3차 밴딩에 의해 나선형으로 제2파이프(312)의 외주면과, 열 흡수 파이프(244)의 외주면 중앙측에 용접되어 결합되고, 제3파이프(313)의 타측 선단부에 연장되는 제4파이프(314)가 4차 밴딩에 의해 제3파이프(313)의 외주면 하부측과, 열 흡수 파이프(244)의 외주면에 용접되어 결합된다.

아울러, 제4파이프(314)로부터 연장되게 형성되는 제5파이프(315)가 5차 밴딩에 의해 나선형으로 제4파이프(314)의 외주면 하부면과, 열 흡수 파이프(244)의 외주면에 용접되어 결합되며, 이 제5파이프(315)의 선단부에는 유체 파이프(242)에 형성된 난방수 유출부(242c)와 연결되는 연결부(320)를 형성하여 제1파이프(311)로부터 유입된 난방수가 난방수 유출부(242c)측으로 유출되도록 구성된다.

이때, 제1파이프(311)와 제5파이프(315), 그리고 제2파이프(312)와 제4파이프(314)는 서로 대향되도록 위치하여 열 흡수 파이프(244)와 용접됨이 바람직하며, 제3파이프(313)는 열 흡수 파이프(244)의 수직한 중심부와 동일중심을 이루도록 위치하여 용접됨이 바람직할 것이다.

특히, 제1내지 제5파이프(311, 312, 313, 314, 315)로 이루어진 열손실 방지 파이프(310)는 유체 파이프(242)의 난방수 유입부(242a)로부터 난방수가 유입되어 난방수 가온부(242b)로 이송될 때, 제1파이프(311)에 형성된 연결부(320)를 통해 난방수가 분기되면서 제1파이프(311)의 내부로도 유입이 이루어지도록 구성되어 제5파이프(315)를 통해 난방수 유출부(242c)측으로 유출되도록 구성되는 것이다.

다시말해, 제1파이프(311)의 내부(B1)로 유입된 난방수가 제2파이프(312)의 내부(B2), 제3파이프(313)의 내부(B3), 제4파이프(314)의 내부(B4) 및 제5파이프(315)의 내부(B5)를 따라 순환하면서 열 흡수 파이프(244)로부터 발산되는 열에 의해 가온이 이루어지도록 함에 따라 이 열 흡수 파이프(244)의 열손실을 방지할 수 있음은 물론, 유체 파이프(242)와 함께 난방수를 가온하여 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 유체 파이프(242)와, 열 흡수 파이프(244) 및 열손실 방지 파이프(310)로 이루어진 고정자(240)는 회전자(220)의 형상에 따라 링의 형태로 밴딩되거나, 나선형의 코일 형태로 밴딩되어 난방수의 가온이 이루어질 수 있을 것이다.

즉, 고정자(240)가 링의 형태로 구성되는 경우에는 회전자(220)가 본 발명과 같이, 디스크의 형태를 취하도록 구성될 수 있으며, 고정자(240)가 나선형의 코일 형태로 구성되는 경우에는 회전자(220)가 드럼의 형태로 구성될 때, 이 드럼형의 회전자(220) 외주면을 감싸도록 구성되어 난방수의 가온이 이루어질 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 보일러 시스템은 열매체유를 이용한 순간식 소형 보일러 시스템으로 구성될 수 있을 것이다.

이와 같은 소형 보일러 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 동력부(210), 회전자(220) 및 고정자(230)로 이루어진 발열부(200)를 통해 열매체유를 가열하고, 가열된 열매체유는 난방 제어밸브(444)를 통해 난방처로 공급되거나, 온수 사용을 위해 열교환기(410)로 이송된다.

열교환기(410)는 난방처로부터 회수되는 열매체유 및 발열부(200)를 통해 공급되는 열매체유와 급수 공급부(122)를 통해 공급되는 급수를 열교환시켜 급수의 온수화를 이루고, 열교환된 온수를 온수 공급처로 공급하는 것이다.

이러한 열교환기(410)는 열매체유가 유입되는 열매체 유입부(414)와, 급수와 열교환이 이루어진 열매체유를 배출하는 열매체 배출부(416)와, 급수 공급부(122)와 연결되어 급수를 제공받는 급수 유입부(411)와, 열교환이 이루어진 온수를 온수 공급처로 공급하는 온수 공급부(413)가 구성된다.

아울러, 열교환기(410)에는 열교환이 이루어진 열매체유를 발열부(200)로 순환시켜 발열부(200)의 발열에 의해 가열되도록 회수 제어밸브(442) 및 오일펌프(430)가 더 구성됨은 물론이다.

또한, 열교환기(410)는 열매체유의 팽칭 및 수축에 의해 발생하는 수충격현상을 방지하기 위해 에어벤트(414) 및 열매체유 보충수단(424)이 구성된 팽창탱크(420)가 연결 구성되며, 열교환기(410)의 압력을 측정하여 순환하는 열매체유를 팽창탱크(420)측으로 배출 및 이송하는 압력 측정부(417)가 더 구성될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 영구자석으로 이루어진 자성체(230)를 이용하여 온수, 난방수, 온풍 및 증기 등을 생산할 수 있는 발열부(200)를 통해 난방수 탱크(110) 내부에 저장되는 난방수의 온도를 가온시키면서 이 난방수의 온도를 이용하여 온수와의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 보일러의 난방 및 온수사용의 효율을 최대화시킬 수 있으며, 난방수 탱크(110) 내부에 수용된 온수의 온도를 장시간 일정하게 유지하여 에너지소비를 최소화할 수 있음은 물론, 친환경적일 뿐만 아니라, 제작 및 설치 비용을 절감할 수 있고, 최소한의 전력으로 발열부를 구동할 수 있는 보일러 시스템의 산업에 이용되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 난방수 탱크 120: 열교환 코일
130: 난방수 순환부 140: 온도 제어수단
200: 발열부 210: 회전 동력부
220: 회전자 222: 회전 본체부
230; 자성체 240: 고정자
242: 유체 파이프 244: 열 흡수 파이프
310: 열 손실 방지 파이프

Claims (8)

1. 난방수가 저장되고, 이 난방수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 상기 난방수의 온도를 감지하는 온도 제어수단이 구성된 난방수 탱크;
   상기 난방수 탱크에 수용되며, 급수가 순환하면서 상기 난방수와 열교환이 되고, 열교환이 이루어진 온수를 온수 공급처로 공급하는 열교환 코일;
   영구자석으로 이루어진 자성체를 회전시켜 와전류에 의한 발열을 발생시켜 상기 난방수를 가온하는 회전부와, 상기 회전부와 결합되어 회전력을 전달하는 회전 동력부, 및 상기 난방수가 유입되어 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 열을 통해 난방수를 가온시키는 고정자를 포함하는 발열부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 난방수 탱크에는
   상기 온도 제어수단의 난방수 온도 감지에 따라 난방수의 배출하는 드레인 밸브와,
   상기 난방수를 순환시키는 순환 제어밸브와,
   상기 순환 제어밸브의 개방에 따라 구동하며, 순환하는 난방수를 상기 발열부측으로 공급하는 순환펌프와,
   상기 난방수를 사용처로 공급 및 순환시키는 난방수 공급펌프와,
   내부에 저장된 난방수의 저장량이 기준치 미달시, 난방수를 보충하는 난방수 보충수단과,
   상기 난방수 탱크의 내부에 잔존하는 공기를 배출하는 에어벤트
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전자는 상기 회전 동력부의 회전축이 체결되는 회전홀과, 일면에 상기 자성체가 삽입되는 삽입홈 및 상기 자성체를 고정시키는 결합수단이 결합되는 결합홈이 형성된 회전 본체부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 자성체는 상기 회전자의 전면부, 또는 외주면에 S극과 N극이 일정한 간격으로 교대로 배열되며, 구형, 또는 사다리꼴형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정자는
   동, 또는 티타늄 재질로 이루어지며, 상기 난방수의 유입되는 난방수 유입부와, 유입된 상기 난방수가 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 발열을 통해 가온시키는 난방수 순환부와, 가온된 난방수를 상기 난방수 탱크측으로 유출하는 난방수 유출부를 포함하는 유체 파이프;
   동 재질로 이루어지며, 상기 유체 파이프의 난방수 가온부를 감싸도록 구성되어 난방수의 가온시 열손실을 최소화하는 열 흡수 파이프;
   상기 열 흡수 파이프의 내부에 구성되어 상기 유체 파이프로부터 발산되는 열을 흡수하여 열손실을 방지하도록 감람석으로 이루어진 열전달부재; 및
   밴딩 공정에 의해 적어도 4~5회 밴딩되어 상기 열 흡수 파이프의 외주면을 감싸도록 구성되고, 일단이 상기 난방수 유입부와 연통하고, 타단이 상기 난방수 유출부와 연통하여 상기 난방수가 순환하면서 상기 열 흡수 파이프의 열손실을 방지하는 열손실 방지 파이프
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 열손실 방지 파이프는 흡수 파이프의 외주면 외측부로부터 외주면 내측부로 향하도록 제1내지 제5파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정자는 회전자의 형상에 따라 링의 형태로 밴딩되거나, 나선형의 코일 형태로 밴딩되어 난방수를 가온시키는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   
8. 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템에 있어서,
   영구자석으로 이루어진 자성체를 회전시켜 와전류에 의한 발열을 발생시켜 열매체유를 가열하는 회전부와, 상기 회전부와 결합되어 회전력을 전달하는 회전 동력부, 및 상기 열매체유가 유입되어 순환하며, 상기 회전자로부터 발생하는 열을 통해 열매체유를 가열하는 고정자를 포함하는 발열부;
   상기 발열부를 통해 공급되는 열매체유와 온수를 열교환시키며, 열교환된 온수를 온수 공급처로 공급하는 열교환기;
   상기 열교환기에 의해 열교환이 이루어진 열매체유를 순환시켜 상기 발열부측으로 이송되도록 하는 회수 제어밸브와,
   상기 회수 제어밸브의 개방에 의해 작동하며, 회수되는 상기 열매체유를 상기 발열부측으로 이송하면서 이 열매체유에 열전달부재를 혼합하는 오일펌프;
   상기 열매체유의 팽칭 및 수축에 의해 상기 열교환기의 수충격현상을 방지하는 팽창탱크; 및
   상기 열교환기의 압력을 측정하여 순환하는 열매체유를 팽창탱크측으로 배출 및 이송하는 압력 측정부를 포함하고,
   상기 보일러 시스템은 순간식 소형 보일러 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장 발열부를 이용한 보일러 시스템.
   

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