KR20200063678A - 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전동기 모터를 사용하지 않고 자석을 전자석으로 대체한 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러을 제공하기 위한 것으로, 기존의 인버터로 만들어지는 고주파 유도 전기보일러를 일반 전기로 가능하도록 하는 것을 발명의 목적으로 하며, 이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러의 제조방법은, (a) 에나멜 전선(1)을 보빈(2)에 1개 이상의 층으로 감은 상태의 코일(3)을 구성하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 구성된 코일(3)을 변압기 철심(4)에 꽂아 전자석(5,5',5")을 구성하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 구성된 다수 개의 전자석(5,5',5")을 방수가 되게 하여 물속에 넣은 후 원형으로 배치하고 다수 개의 전자석(5,5',5")들을 전기적 및 자기적으로 연결하는 단계; 및 (d) 상기 원형으로 배치되고 전기적 및 자기적으로 상호 연결된 다수 개의 전자석(5,5',5")으로 둘러싸인 가운데에 파이프(6)를 배치하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러{HIGH FREQUENCY MAGNETIC INDUCTION BOILER USING MANY ELECTROMAGNETS}

본 발명은 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급속 가열이 가능하며, 더욱이, 전기로 물을 빠른 시간 내에 가열하는 보일러이면서도, 물속에 전자석을 넣어 자기유도로서 발열시킴과 동시에 다수의 유도된 전기의 흐름이 교차하여 이상가열을 끌어내기 위한 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러에 관한 것이다.

유체를 가열하는 방법은 다양하게 개시되어 있으며, 유체를 가열하기 위한 종래의 일반적인 방법은 연소 또는 저항 가열을 이용하는바, 이들 방법에 의한 유체 가열은 만족스럽지 않다.

연소에 의한 유체 가열은 오래전부터 공지되어 왔으나, 연소에 의한 유체 가열은 본질적으로 화염이 생산되고 유체를 가까이 위치시켜 가열하므로, 본질적으로 위험에 노출되어 있다. 즉, 가연성 물질은 화염이 확산되는 것을 방지하기 위해 화염으로부터 일정 거리 떨어져 있어야 하며, 화염가열장치는 물가연성 물질로 제조되어야 하며, 화염 부근에는 어떠한 가연성 물질이라도 침입할 수 없도록 방지하는 시설이 설치되어야 한다. 또한, 화염 공급원인 연료는 안정적으로 공급되어야 하며, 이를 위해 연료를 공급하는 연료라인, 탱크 또는 유사한 구조체를 필요로 하며, 연료라인과 탱크는 화재나 폭발 위험이 내재하고 있다. 부가하여, 화염은 안정적인 산소의 공급을 요구하며, 산소는 화염에 공기의 흐름을 제공하는 블로어(blower)를 통해 공급되나, 어떤 경우에는 유체를 가열할 때 공기를 신뢰성 있게 공급하는 것이 어렵다. 더욱이, 화염은 다양한 연소 생성물을 생산한다. 종래의 화염-기반 가열 시스템에서는 매연이 발생하고 이러한 시스템은 정기적인 세척을 요구할 뿐더러, 특히, 화염은 일산화탄소와 같은 잠재적 유독성 가스 생산으로 악명이 높다. 화염-기반 가열 시스템의 설계에 있어서 이러한 가스의 생성을 피하거나 또는 사람과 동물로부터 떨어져 배출시키기 위한 주의가 필요하다.

한편, 자석을 이용한 보일러로서 자석의 자력을 이용하여 열을 생성하고, 생성한 열을 이용하여 유체를 가열하는 자석을 이용한 보일러에 관한 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1515486호 (명칭: 소형 자석 보일러) 가 제안되었다.

상기 종래기술에 따른 자석 보일러의 구성에 대해 설명하면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 길이를 갖는 바 타입의 형상을 갖는 샤프트(102); 원 기둥 형상을 가지며, 상기 샤프트가 내부를 관통한 상태에서 상기 샤프트와 고정 체결되어 상기 샤프트와 일체로 회전하며, 상기 원 기둥의 형상의 내측에 제1 자석이 부착되는 회전체(104); 상기 회전체의 외측에 위치하며, 내부가 빈 원기둥 형상을 가지며, 유체가 유입되는 유입구와 유입된 유체가 유출하는 유출구를 갖는 발열체(112); 상기 회전체와 고정 체결되는 모터부 아웃로터(126); 상기 모터부 아웃로터에 부착되는 제2 자석(128-2); 제공받은 전력에 의해 상기 제2 자석이 부착되어 있는 상기 모터부 아웃로터를 회전시키는 제1 모터 고정자 코일(128-1); 상기 샤프트와 체결되는 모터 하우징(122); 상기 샤프트와 상기 모터 하우징 사이에 인입되는 제2 베어링을 포함함을 특징으로 한다.

도 1에 의하면, 상기 종래기술의 자석을 이용한 보일러는 샤프트, 브라켓, 베어링, 프레임, 발열체, 발열체 커버, 발열체 브라켓, 열전도방지 단열재, 모터부 아웃로터(out rotor), 모터 하우징, 네오디움 자석, 모터 고정자 코일, 발전부 모터, 동력부 모터, 발전부 모터-동력부 모터 고정 스프로킷, 회전체, 회전체 고정 스프로킷, 회전체 커버를 포함한다.

먼저, 유체를 가열하는 부분인 샤프트, 회전체 및 발열체를 중심으로 알아보고, 이후 샤프트를 회전시키는 모터부 아웃로터, 발전부 모터, 동력부 모터, 모터 하우징에 대해 알아보기로 한다.

샤프트(102)는 바 타입으로 형성되며, 특히 원 기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 샤프트(102)는 모터부 아웃로터(126)의 회전에 의해 회전한다. 샤프트(102)는 발전부 모터(발전부 모터를 구성하는 네오디움 자석이 내장된 하우징)를 회전시키며, 동력부 모터(동력부 모터를 구성하는 네오디움 자석이 내장된 하우징)의 회전에 의해 회전한다.

회전체(104)는 원통 형상으로 형성되며, 샤프트(102)에 고정 체결된다. 즉, 회전체(104)는 샤프트(102)의 회전에 의해 동일하게 회전한다.

회전체 고정 스프로킷(106)은 샤프트(102)와 회전체(104)를 고정 체결한다. 즉, 회전체 고정 스프로킷(106)에 의해 샤프트(102)에 고정 체결된 회전체(104)는 샤프트(102)의 회전에 의해 동일하게 회전한다.

회전체 커버(108)는 통공 형상을 갖는 회전체(104)의 전면 또는 후면 내부로 이물질이나 다른 물질이 유입되지 않도록 차단한다. 즉, 회전체 커버(108)는 회전체(104) 내부에 형성되어 있는 제1 네오디움 자석(110)을 외부로부터 보호하는 기능을 수행한다. 회전체 커버(108)는 금속 재질로 구성되며, 바람직하게는 알루미늄(Al) 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

회전체(104) 내부는 일정 간격으로 제1 네오디움 자석(110)이 배치된다.

회전체(104) 외부는 유체가 이동하는 발열체(112)가 위치한다. 상술한 바와 같이 회전체(104)는 원 기둥 형상으로 형성되며, 이에 따라 발열체(112) 역시 내부가 통공을 갖는 원 기둥 형상으로 형성된다.

발열체(112)는 외벽(외피)과 내벽(내피)을 갖는 이중 구조로 형성되어 내부에 유체가 이동할 수 있는 구조를 갖는다. 발열체(112)의 하단에는 유체가 유입되는 유입구(112-1)가 형성되며, 발열체의 상단에는 유체가 유출되는 유출구(112-2)가 형성된다. 즉, 유체는 발열체(112)에 형성된 유입구(112-1)로 유입되어 발열체(112) 내부에서 가열된 후 유출구(112-2)로 유출된다. 발열체(112)는 열전도 효율을 높이기 위해 구리로 제조되는 것이 바람직하다. 부연하여 설명하면, 유출구(112-2)는 유입구(112-1)에 비해 상대적으로 높은 위치에 형성된다.

발열체(112)는 다양한 구조로 제조될 수 있다. 즉, 발열체(112)의 전단부와 후단부에 발열체 커버(114)를 형성할 수 있으며, 발열체 커버(114)를 이용하여 발열체(112) 내부를 관리할 수 있다. 발열체 커버(114) 역시 발열체(112)와 동일하게 구리로 제조되는 것이 바람직하다.

프레임(116)은 바닥에 고정되며, 상기 종래기술에서 제안하는 자석을 이용한 보일러를 지지한다.

브라켓(118)은 적어도 두 개로 구성되며, 프레임(116)의 전단에 하나, 프레임(116)의 후단에 하나 구성된다. 적어도 두 개로 구성되는 브라켓(118)은 샤프트(102)를 지지하는 기능을 수행한다. 즉, 브라켓(118)의 일측은 프레임(116)에 고정되며, 브라켓(118)의 타측은 샤프트(102)에 체결된다. 물론 브라켓(118)은 고정된 상태에서 회전하는 샤프트(102)를 지지하기 위해 내부에 베어링을 형성한다. 부연하여 설명하면, 브라켓(118)과 샤프트(102) 사이에 베어링을 형성하며, 이로 인해 샤프트(102)는 브라켓(118)에 형성된 통공에 인입된 상태에서 자유롭게 회전한다.

발열체 브라켓(120) 역시 적어도 두 개로 구성되며, 하나의 발열체 브라켓(120)은 발열체(112)의 전단에 형성되며, 다른 하나의 발열체 브라켓(120)은 발열체(112)의 후단에 형성된다. 발열체(112)는 회전체(104)와 달리 회전하지 않으므로 발열체 브라켓(120)은 발열체(112)에 고정 체결된다. 물론 발열체 브라켓(120)은 발열체(112)에 고정 체결되는 동시에 프레임(116)에도 고정 체결된다. 발열체 브라켓(120)의 재질은 아세탈(acetal)로 제조되는 것이 바람직하다.

도 2는 상기 종래기술에 따른 자석을 이용한 보일러 중에서 회전체와 발열체의 단면을 도시한 도면이다.

도 2를 이용하여 상기 종래기술에 따른 회전체와 발열체의 단면에 대해 상세하게 알아보면, 회전체와 발열체의 단면은 회전체와 발열체 이외에 설명의 편의를 위해 프레임, 발열체 브라켓, 샤프트를 도시하고 있다.

원형으로 구성된 회전체(104) 내부는 일정 간격으로 다수의 제1 네오디움 자석(110)이 배치된다. 제1 네오디움 자석(110)은 이중 구조로 된 회전체(104)의 외벽에 위치하며, 특히 동일한 극성이 특정 방향을 향하도록 배치되는 것이 아니라 특정 방향으로 N극과 S극을 교대로 향하도록 배치한다. 즉, 회전체(104)의 외벽의 내측(또는 외측)에 N극과 S극이 교대로 밀착되도록 제1 네오디움 자석(110)을 회전체에 배치한다. 이와 같이 다수의 제1 네오디움 자석(110)의 극성을 교대로 배치하여 회전하는 회전체(104)에서는 와전류가 생성되고, 생성된 와전류에 의해 발열체(112) 내부의 유체는 가열된다.

원형으로 구성된 회전체(104)의 외부에는 내부가 빈 통공을 갖는 발열체(112)가 위치한다. 발열체(112)의 형상 역시 내부가 빈 원형으로 구성되며, 회전하는 회전체(104)와 일정 거리 이격된 상태를 유지한다.

발열체(112)의 하단에는 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 발열체(112)의 상단에 가열된 유체가 유출되는 유출구가 형성된다. 이와 같이 유입구를 한 단에 형성하고, 유출구를 상단에 형성하여 유입된 유체가 발열체(112)를 관통하는 시간이 증가되도록 한다.

이외에도 도 2는 발열체(112)를 프레임에 고정하는 발열체 브라켓(120)을 도시하고 있다.

다시 도 1을 이용하여 샤프트를 회전시키는 모터부 아웃로터, 발전부 모터, 동력부 모터, 모터 하우징에 대해 알아보면, 모터 하우징(122)은 프레임에 고정되며, 발전부 모터와 동력부 모터를 외부로부터 보호하는 기능을 수행한다.

모터 하우징(122)은 중앙에 샤프트(102)가 관통되며, 모터 하우징(122)이 고정된 상태에서 샤프트(102)가 회전하기 위해 모터 하우징(122)과 샤프트(102) 사이에는 베어링이 형성된다.

모터 하우징(122)은 중앙에 샤프트가 관통되는 제1 부재(122-1)와 제1 부재(122-1)의 종단으로부터 수직방향으로 양측으로 연장된 제2 부재(122-2)로 구성된다.

모터 하우징(122)의 제1 부재(122-1)에는 제1 모터 고정자 코일(124)이 고정 체결된다. 즉, 중앙에 샤프트(102)가 관통되는 제1 부재(122-1)의 중앙으로부터 일정 거리 이격된 지점에 다수의 제1 모터 고정자 코일(124)이 모터 하우징(122)의 제1 부재(122-1)에 고정 체결된다.

회전부 모터(128)는 제1 모터 고정자 코일(128-1)과 제2 네오디움 자석(128-2)을 포함한다.

제1 모터 고정자 코일(128-1)은 외부로부터 전력을 공급받는다. 제1 모터 고정자 코일(128-1)은 체결 부재를 이용하여 모터 하우징(122)에 체결된다. 제1 모터 고정자 코일(128-1)은 모터 하우징(122)에 고정된 상태에서 외부로부터 공급받은 전력을 이용하여 모터부 아웃로터(126)를 회전시킨다.

모터부 아웃로터(126)의 일측은 제2 네오디움 자석(128-2)이 배치되어 있으며, 타측은 회전체(104)와 고정 체결된다. 즉, 회전하는 모터부 아웃로터(126)에 의해 고정 체결되어 있는 회전체(104)는 회전한다.

구체적으로 살펴보면, 모터부 아웃로터(126)는 중앙에 샤프트(102)가 관통되는 제1 부재(126-1)와 제1 부재(126-1)의 종단으로부터 수직방향으로 일측으로 연장된 제2 부재(126-2)로 구성된다. 모터부 아웃로터(126)의 제2 부재(126-2)에서는 제2 네오디움 자석(128-1)이 배치된다. 제2 네오디움 자석(128-1)이 배치된 모터부 아웃 로터(126)는 모터 하우징(122)에 고정 체결되어 있는 제1 모터 고정자 코일(128-1)에 의해 회전한다.

모터부 아웃로터(126)와 회전체(104) 사이에는 내열 실리콘 재질을 갖는 열전도 방지 단열재(130)가 배치되는바, 열전도 방지 단열재(130)는 회전체(104)에서 발생한 열이 모터부 아웃로터(126)로 전달되는 것을 차단한다. 부연하여 설명하면, 열전도 방지 단열재(130)의 일측은 모터부 아웃로터(126)에 밀착되며, 타측은 회전체(104)에 밀착된다.

도 3은 상기 종래기술에 따른 모터부 아웃로터에 형성된 제2 네오디움 자석과 제1 모터 고정자 코일로 구성되는 회전부 모터를 도시하고 있다. 상기 종래기술에 따른 모터부 아웃로터에 형성된 제2 네오디움 자석과 제1 모터 고정자 코일의 배치 구조는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내측에 샤프트(102)가 위치하며, 샤프트(102)를 중심으로 외부에 제1 모터 고정자 코일(128-1)이 위치한다. 제1 모터 고정자 코일(128-1)의 외부에는 제2 네오디움 자석(128-2)이 일정 간격으로 배치된다.

제2 네오디움 자석(128-2)은 동일한 극성이 특정 방향을 향하도록 배치되는 것이 아니라 특정 방향으로 N극과 S극을 교대로 향하도록 배치한다. 즉, 모터부 아웃로터(126)의 내측에 N극과 S극이 교대로 밀착되도록 제2 네오디움 자석(128-2)을 배치한다. 이와 같이 모터부 아웃로터(126)의 내측에 N극과 S극이 교대로 밀착되도록 제2 네오디움 자석(128-2)을 배치함으로써, 모터부 아웃로터(126)는 제1 모터 고정자 코일(128-1)에 발생된 유도 전력에 의해 회전하게 된다.

모터 하우징(122)의 후단에는 발전부 모터(132)와 동력부 모터(136)가 위치한다. 발전부 모터(132)는 제2 모터 고정자 코일(132-1)과 제3 네오디움 자석(132-2)을 포함하며, 동력부 모터(136)는 제3 모터 고정자 코일(136-1)과 제4 네오디움 자석(136-2)을 포함한다. 발전부 모터(132)와 동력부 모터(136)는 발전부 모터-동력부 모터 고정 스프로켓(140)으로 고정 체결된다. 특히 발전부 모터-동력부 모터 고정 스프로켓(140)은 제3 네오디움 자석(132-2)이 내장된 하우징과 제4 네오디움 자석(136-2)이 내장된 하우징을 고정 체결한다.

제3 네오디움 자석(132-2)이 내장된 하우징은 샤프트(102)와 고정 체결되며, 제4 네오디움 자석(136-6)이 내장된 하우징 역시 샤프트(102)와 고정 체결된다. 제3 네오디움 자석(132-2)이 내장된 하우징이 회전하는 회전축을 중심으로 지름 방향으로 일정 거리 이격된 지점에 제2 모터 고정자 코일(132-1)이 모터 하우징(122)에 고정 체결되어 형성된다. 또한 제4 네오디움 자석(136-2)이 내장된 하우징이 회전하는 회전축을 중심으로 지름 방향으로 일정 거리 이격된 지점에 제3 모터 고정자 코일(136-1)이 모터 하우징(122)에 고정 체결되어 형성된다.

도 4는 상기 종래기술에 따른 발전부 모터(또는 동력부 모터)를 구성하는 네오디움 자석과 모터 고정자 코일의 배치 상태를 도시하고 있는바, 도 4를 이용하여 상기 종래기술에 따른 발전부 모터(또는 동력부 모터)를 구성하는 네오디움 자석과 모터 고정자 코일의 배치 상태에 대해 알아보면, 내측에 샤프트(102)가 위치하며, 샤프트(102)의 외부에는 네오디움 자석이 일정 간격으로 배치된다. 네오디움 자석(132-2 또는 136-2)은 동일한 극성이 특정 방향을 향하도록 배치되는 것이 아니라 특정 방향으로 N극과 S극을 교대로 향하도록 배치한다. 즉, 상기 종래기술은 샤프트(102)의 외측에서 샤프트(102)와 고정 체결된 하우징에 N극과 S극이 교대로 밀착되도록 네오디움 자석(132-2 또는 136-2)을 배치한다. 또한, 모터 하우징(122) 내측에는 모터 고정자 코일(132-1 또는 136-1)을 배치한다.

이와 같이 샤프트(102)에 네오디움 자석(132-2 또는 136-2)이 내장된 하우징을 배치하고, 모터 하우징(122)에 모터 고정자 코일(132-1 또는 136-1)을 배치함으로써 회전하는 샤프트(102)에 의해 발전부 모터(132)의 모터 고정자 코일(132-1)에서 전력이 생성되며, 생성된 전력은 동력부 모터(136)의 모터 고정자 코일(136-1)로 제공된다.

동력부 모터(136)의 네오디움 자석(136-2)이 내장된 하우징은 발전부 모터(132)의 모터 고정자 코일(132-1)에 의해 유도된 전력을 공급받아 회전하며, 네오디움 자석(132-2)이 내장된 하우징의 회전에 의해 네오디움 자석(132-2)이 내장된 하우징과 고정 체결되어 있는 샤프트(102) 역시 회전하게 된다.

이와 같이 상기 종래기술은 다수 개 배치된 모터 고정자 코일과 네오디움 자석을 이용하여 샤프트(102)를 회전시키며, 샤프트(102)의 회전에 의해 회전체(104)가 회전된다. 또한, 제2 모터 고정자 코일(132-1)이 감겨있는 제2 모터 고정자와 제3 모터 고정자 코일(136-1)이 감겨있는 제3 모터 고정자의 재질은 플라스틱 재질로 제작하여 기전력 부하를 상쇄시키되, 제 2 모터 고정자 코일(132-1)에 권선된 코일의 권선수는 제3 모터 고정자 코일(136-1)에 권선된 코일의 권선수의 2배 많고 코일두께는 1/2 수준이며 자석의 극수 또한 2배 많다.

더하여 제 3 모터 고정자 코일(136-1)의 두께는 제2 모터 고정자 코일(132-1)의 두께에 비해 2배 두꺼우며 권선 수는 1/2 수준으로 형성하며, 이는 코일의 두께, 권선수와 회전수의 반비례 관계식을 적용한 것으로, 이로 인해 구동부 모터(136)는 모터부 아웃로터(126)와 발전부 모터(132) 보다 더 빠른 회전력이 발생하여 모터부 아웃로터(126)에 회전력을 부가하여 효율이 극대화된다.

그러나, 상기 종래기술에 의한 자석 보일러의 경우, 전동기 모터를 구비하여야하기 때문에, 소형화에 한계가 있으며, 그 효율성에도 한계가 있을 수밖에 없다.

대한민국 등록특허 제10-1515486호 (명칭: 소형 자석 보일러)

본 발명은, 이상의 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전동기 모터를 사용하지 않고 자석을 전자석으로 대체한 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러를 제공하기 위한 것이다.

즉, 일반적으로 기존의 자기유도식 고주파 보일러는 인버터가 있어야만 했고, 인버터 가격이 제품의 가격에 큰 영향을 미치고 인버터의 고장이 잦다는 문제점이 있었으며. 또한, 인버터전력으로 전력 노이즈 (고조파)가 전력선에 공급되어 그 피해가 막대하였는바, 본 발명은, 기존의 인버터로 만들어지는 고주파 유도 전기보일러를 일반 전기로 할 수 없을까 라는 고민 끝에 만들어진 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러는 보일러의 물을 급속으로 온도가 올라가게 해야 한다. 그리고 전력노이즈(고조파)를 발생시키지 않아야 한다. 일반적인 전극봉 보일러는 전극봉이 부식이 심하고, 히타봉 보일러는 히타봉에 물속의 이물질이 굳게 되어 붙는 현상이 있고

고주파 유도 보일러는 전력노이즈가 많이 발생하고 자석보일러는 모터와 자석의 움직임에 소음과 진동이 있다.

다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러는 물 전체에 와전류로 가열하기에 전극봉이 없어 전극봉 부식이 없고, 이물질이 한 곳에 붙을 수 없고, 인버터가 없어 고주파 발생이 없고, 자석보일러같이 모터가 없어 이들 모두의 단점을 해결한다.

즉, 이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러의 제조방법은, (a) 에나멜 전선(1)을 보빈(2)에 1개 이상의 층으로 감은 상태의 코일(3)을 구성하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 구성된 코일(3)을 변압기 철심(4)에 꽂아 전자석(5,5',5")을 구성하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 구성된 다수 개의 전자석(5,5',5")을 방수가 되게 하여 물속에 넣은 후 원형으로 배치하고 다수 개의 전자석(5,5',5")들을 전기적 및 자기적으로 연결하는 단계; 및 (d) 상기 원형으로 배치되고 전기적 및 자기적으로 상호 연결된 다수 개의 전자석(5,5',5")으로 둘러싸인 가운데에 파이프(6)를 배치하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제조방법에 의해 제조된 자기유도 보일러가 제공된다.

본 발명에 따른 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러에 의하면, 첫째 고주파 유도 보일러보다 전력에 고조파를 발생시키지 않는다.

둘째 다수의 전자석에서 발생하는 자기장이 물속에서 전류의 흐름에 고주파와 비슷한 주파수를 만든다.

셋째 인버터란 고가의 장비가 없다.

넷째 토로이달 자기장과 폴로이달 자기장을 다수 만들어 이상 열 현상을 만들 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러에 관한 것에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 물을 급속하게 가열을 할 수 있다.

둘째, 전력노이즈(고조파)가 없고 전력이 적게 들어간다.

셋째, 보일러 수명이 오래간다.

넷째, 소음도 거의 없다.

다섯째, 물이 깨끗하게 가열이 된다.

도 1은 종래의 자석 보일러의 단면도
도 2는 종래의 자석 보일러의 회전체와 발열체의 단면도
도 3은 종래의 자석 보일러의 모터부 아웃로터에 형성된 네오디움 자석과 모터 고정자 코일로 구성되는 회전부 모터를 도시한 도면
도 4는 종래의 자석 보일러의 발전부 모터(또는 동력부 모터)의 내부 배치 상태를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 자기유도 보일러에 사용되는 전자석을 만드는 도면
도 6은 본 발명에 따른 자기유도 보일러의 구성도
도 7은 본 발명에 따른 자기유도 보일러의 외관 사진

본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위한 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러를 위하여, 먼저 1mm 정도의 에나멜 전선을 보빈에 감는다. 보빈에 알맞게 감은 후 변압기 철심을 E의 모양만으로 간추려 보빈에 꽂아 전자석을 만든다. 비슷한 전자석을 다수를 만들고 그들을 방수가 되게 하여 물속에 넣은 후 원형의 중심으로 배치한다. 가운데는 구리 파이프를 놓아도 된다. 구리파이프는 전기 전도도가 높아 유도가 되면 바로 저항 열을 만들 수 있다. 그리고 이들 전자석을 직렬 병렬로 회로를 구성해서 전류가 손실이 없이 모두 자기장이 되게 배열을 한다. 너무 직렬이 많으면 효율은 높으나 열이 많이 나오지 않고 병렬이 많으면 자기장 적고 전자석의 열이 많이 난다.

하나의 전자석이 타원의 와전류를 만들고 또 다른 전자석이 타원의 와전류를 만든다. 이들은 서로가 뒤섞여 돌아가게 되고 이상 현상을 만들어 내며, 고주파 현상도 만든다.

( 실시예 )

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 자기유도 보일러에 사용되는 전자석을 만드는 도면으로서, 도 5의 (a)는, 에나멜 전선(1)을 보빈(2)에 감기 시작하여 1개 층만 권회한 상태를 나타내고, 도 5의 (b)는 에나멜 전선을 보빈에 여러 층으로 알맞게 감은 상태의 코일(3)을 'E'자 모양의 변압기 철심(4)에 꽂아 전자석(5)을 만드는 상태를 나타내며, 도 5의 (c)는 완성된 단일의 전자석(5)을 나타내고 있다.

도 6은, 본 발명에 따른 자기유도 보일러의 구성도로서, 상기 도 5(c)에서와 같은 비슷한 다수 개의 전자석(5, 5', 5", ..., 5⁽ⁿ⁾)을 방수가 되게 하여 물 속에 넣은 후 원형의 중심으로 배치하고 이들을 전기적 및 자기적으로 연결한 상태를 나타내며, 도 7은, 본 발명에 따른 자기유도 보일러의 외관 사진도로서, 3개의 전자석(5, 5', 5")으로 둘러싸인 가운데에 파이프(6)를 배치한 완성된 상태의 자기유도 보일러를 나타내는바, 도 7에서 가운데의 파이프는 구리 파이프로 구성하여도 된다.

미설명 부호 '7'은 전원공급장치이며, '8'은 보일러 케이싱이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은, 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

상술한 바와 같이, 일반적인 전자석은 코일에 전류가 흐르면 철심이 자석이 된다. 그러나 전력은 보통 60Hz이다. 그리하여 전자석은 자기장의 방향이 1초에 60번 바뀐다. 그리하여 이러한 전자석을 물속에 넣으면 물은 전기가 통하므로 전기가 흐르게 되는데 렌쯔의 법칙에 의하면 자기장의 변환에 의해 물속에 소용돌이 전류가 발생한다. 1초당 60번 방향이 바뀌며 돈다. 그런데 이러한 와전류가 다수가 발생한다. 도 6의 실시예에서는 15개의 전자석이 보여지며, 도 7의 실시예에서는 3개의 전자석이 보여진다. 16x 60Hz이면 960Hz가 된다. 거의 1000Hz이다. 1000Hz인버터에서 나오는 비슷한 주파수를 만들 수 있다. 뿐만 아니라 이들이 만드는 공간은 2차원 평면의 와전류가 아니라 3차원의 와전류라는 특징을 갖고 있다. 즉 1번 전자석의 와전류 방향과 2번 전자석의 자기장 방향이 같을 수 있다. 이때 1번 전자석의 와전류를 전류라고 하며 이를

라고 하고, 인덕터의 내부인 실리콘 튜브 내에 자기장을

라고 할 때, 아래 [수학식1]이 형성된다. 스카라 식이 쓰여진다.

이때,

는 자화 전류로

전기로 대전된 유체에는

로 자화가 된다.

연소 과정에 직각의 자장을 가하면,

이러한 자화된 다음 진행 때는 90도 방향이 바뀐 자기장을 만나게 된다.

는

와

두 개 이상으로 존재하고 두 개의 힘이 존재하게 된다. 즉,

식과

전동기의 방정식인 플레밍의 왼손법칙이 형성하게 된다. 이때 회전하게 되면 속도는 거의 무구 순환 속도를 갖는다. 그리하여

이러한 자장이 형성하는 데

의 속도가 무구순환 속도라서

의 크기가 대단히 커진다. 그리하여 전기로 대전되고 자화된 유체는 순간적 연소를 하게 된다. 열도 많이 난다.

상기 실시예에 따른 본 발명의 자기유도 보일러는, 일단 코일이 감긴 전자석을 다수 개 만들고, 이들을 직렬연결, 병렬연결하여 이 다수 개의 전자석 연결이 원심이 되게 집중시킴으로써, 단일 전자석 고주파 자기유도방식에서 다수의 전자석을 이용한 고주파 유도 방식으로 변경한 자기유도 보일러를 제공함에 그 특징이 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

(종래기술)(도 1 ~ 도 4)
102: 샤프트 104: 회전체
106: 회전체 고정 스프로킷 108: 회전체 커버
110: 제1 네오디움 자석 112: 발열체
112-1: 유입구 112-2: 유출구
114: 발열체 커버 116: 프레임
118: 브라켓 120: 발열체 브라켓
122: 모터 하우징 122-1: 모터 하우징의 제1 부재
122-2: 모터 하우징의 제2부재 126: 모터부 아웃로터
126-1: 모터부 아웃로터의 제1 부재
126-2: 모터부 아웃로터의 제2 부재
128: 회전부 모터
128-1: 제1 모터 고정자 코일 128-2: 제2 네오디움 자석
130: 열전도 방지 단열재 132: 발전부 모터
132-1: 제2 모터 고정자 코일 132-2: 제3 네오디움 자석
136: 구동부 모터 136-1:제3 모터 고정자 코일
136-2: 제4 네오디움 자석
140: 발전부 모터-동력부 모터 고정 스프로켓
(본 발명)(도 5 ~ 도 7)
1 : 전선
2 : 보빈
3 : 코일
4 : 철심
5 : 전자석
6 : 파이프
7 : 전원공급장치
8 : 케이싱

Claims (2)

1. 다수의 전자석을 이용한 자기유도 보일러의 제조방법으로서,
   (a) 에나멜 전선(1)을 보빈(2)에 1개 이상의 층으로 감은 상태의 코일(3)을 구성하는 단계;
   (b) 상기 (a) 단계에서 구성된 코일(3)을 변압기 철심(4)에 꽂아 전자석(5,5',5")을 구성하는 단계;
   (c) 상기 (b) 단계에서 구성된 다수 개의 전자석(5,5',5")을 방수가 되게 하여 물속에 넣은 후 원형으로 배치하고 다수 개의 전자석(5,5',5")들을 전기적 및 자기적으로 연결하는 단계; 및
   (d) 상기 원형으로 배치되고 전기적 및 자기적으로 상호 연결된 다수 개의 전자석(5,5',5")으로 둘러싸인 가운데에 파이프(6)를 배치하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기유도 보일러의 제조방법.
2. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 자기유도 보일러.

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