KR20210108607A - 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템 - Google Patents

열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템 Download PDF

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KR20210108607A
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한수연
김철훈
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김동현
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Abstract

본 발명은 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 관한 것이다.
상세하게는,
열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에 있어서,
제 1에너지원(E1)에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치(1)와, 상기 열에너지생성장치(1)의 일측에 결합되고, 일정량의 제 1에너지원(E1)이 충진, 저장되는 에너지원보충탱크장치(500) 및 상기 열에너지생성장치(1), 에너지원보충탱크장치(500)에 전원을 공급, 작동을 제어하는 컨트롤러장치(800);로 구성되어,
제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환하여 열에너지생성장치(1)에 의해 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에는,
제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지생성장치(1)에 의해 생성된 열에너지를 빼앗는 제 2에너지원(E2)이 유입, 배출되는 열에너지획득관장치(600); 및 열에너지생성장치(1)의 일측과, 열에너지획득관장치(600)가 연결, 결합되어, 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 제 2에너지원(E2)으로 전달되도록 하는 열교환기장치(700);가 더 포함, 구성되어,
제 1에너지원(E1)이 순환하는 특정 경로 사이에 위치, 결합된 열교환기장치(700)에 의해 열에너지획득관장치(600)의 내부를 유동하는 제 2에너지원(E2)으로 열에너지가 전달, 제 2에너지원(E2)에 열에너지가 생성되도록 하고,
열에너지생성장치(1)는,
제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);과, 상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 제 1에너지원(E1)이 유입, 유입된 제 1에너지원(E1)이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200); 및 상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명은, 적은 에너지로 빠르게 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 함은 물론, 때에 따라, 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 제 2에너지원(E2)으로 전달되어, 제 2에너지원(E2)에 열에너지가 생성되도록 하는, 고효율의 히팅 시스템을 제공한다는 이점이 있다.

Description

열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템{tesla carrier system}
본 발명은 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주파수 발진으로 인한 전류의 전자기 유도 원리 및 이를 통한 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 에너지원에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치를 이용, 열에너지가 생성된 에너지원을 활용할 수 있도록 하는 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 관한 것이다.
저항가열(resistance heating)은,
전기저항을 이용하여 가열하는 방법이다.
유도 가열이란,
전기 가열의 한 방식으로, 전자기유도(電磁氣誘導)에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법이다.
또한, 자기저항(magnetic reluctance)은,
자기 회로 안에서 자기력선속의 변화에 대한 저항력으로 자기 회로의 길이에 비례하고, 단면적, 투자율(透磁率)에 반비례한다.
본 발명은, 이러한 저항가열(resistance heating), 유도 가열 및 자기저항(magnetic reluctance)을 이용하여, 단시간 내에 에너지원에 열에너지를 생성시켜, 적은 에너지로 고효율을 획득할 수 있도록 하는 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템을 제공하고자 한다.
이에, 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 관한 선행기술로서,
도 15의 (a)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1080108호의 "보일러용 다중 유도가열장치"(이하, '선행기술 1'이라 함.)는,
원형 관 형태로 형성된 제1몸체와 그 제1몸체의 상부 면에 원형배열된 제1구멍이 형성되고, 그 제1몸체의 외부 면에는 전력공급에 의해서 가열되는 제1코일이 설치되어 제1몸체가 가열되도록 구성된 제1가열부와, 상기 제1몸체 내부에 제1가열부와 동일한 제2구멍이 형성된 제2몸체와 제2코일로 구성되되, 제2코일의 외부 면이 제1몸체의 내부 면과 접하는 크기로 형성되어 설치된 제2가열부와, 상기 제2몸체 내부에 제1가열부와 동일한 제3구멍이 형성된 제3몸체와 제3코일로 구성되되, 제3코일의 외부 면이 제2몸체의 내부 면과 접하는 크기로 형성되고, 그 제3코일의 한쪽 끝단이 제2 내지 제3몸체를 관통하여 설치된 제2가열부와, 상기 몸체를 관통하여 각각의 코일을 전기적으로 연결하는 연결부재와, 상기 가열부의 상, 하부에 제1 내지 제3구멍과 연통하여 제1가열부 하부에서는 외부에서 유입된 물이 분산되고, 상부에서는 제1 내지 제3 구멍을 통과한 물들이 취합되어 배출되는 배관부로 구성되어,
가열되는 물이 이동되는 제2구멍 또는 제3구멍이 형성된 제2가열부 또는 제3가열부의 증설에 의해서 가열되는 물의 용량이 증대되고, 그 제1가열부의 제1몸체와 제2가열부의 제2몸체 및 제3가열부의 제3몸체가 제1코일과 제2코일 및 제3코일에 의해서 각각 가열됨에 따라서 사용되는 물의 용량이 증대된다 하더라도 가열시간이 늘어나지 않는 효과와, 이미 설치된 제1가열부 내부로 제2가열부 또는 제3가열부가 간편하게 삽입된 후, 제1코일과 제2코일 및 제3코일을 연결부재를 통해서 서로 연결하는 것만으로 증설작업이 완료되는 바, 상기 증대시키고자 하는 물의 용량에 비례하여 제2가열부 내지 제3가열부를 간편하게 증설하는 것만으로, 증대시키고자 하는 물의 용량에 적합한 유도가열장치를 간편하게 구성할 수 있는, 보일러용 다중 유도가열장치에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로는,
도 15의 (b)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1484981호의 "유도가열 보일러"(이하, '선행기술 2'라 함.)는,
동파이프를 이용하여 워킹코일을 형성하고, 상기 워킹코일에 근접하여 자계성 재질된 수조를 위치시키며, 상기 워킹코일의 내부로 물을 유입시켜 순환시킨 다음 유출된 물이 수조로 공급되도록 함과 어울러 상기 워킹코일에는 IGBT에 의해 컨트롤러의 제어에 의한 스위칭 전류가 공급되도록 구성된, 열효율을 높인 유도가열 보일러에 관한 것이다.
살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 본 발명과 유사, 동일한 기술분야로서, 발명을 이루는 기본 구성요소에 있어 유사, 동일한 기술적 개념이 존재하지만, 발명이 해결하고자 하는 과제 및 효과, 이를 해결하기 위한 해결수단에 차이가 있다.
즉, 발명이 해결하고자 하는 과제를 해결하고, 그 효과를 발휘시키기 위한 발명의 구체적인 해결수단(구성요소)에 있어 기술적 특징에 차이가 있다.
그러므로, 본 발명은, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2를 포함한 종래의 히팅 시스템과 관련된 기술과는 다른, 본 발명만의 발명의 해결하고자 하는 과제(발명의 목적), 이를 해결하기 위한 해결수단(구성요소) 및 이를 해결함으로서 발휘되는 효과를 기반으로, 그 기술적 특징을 꾀하고자 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1080108호 (2011.10.31. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1484981호 (2015.01.15. 등록)
이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
별도의 열원 촉매를 사용하지 않고도, 자기저항(resistance heating), 유도 전류 및 자기저항(magnetic reluctance)을 이용하여, 에너지원에 열에너지가 빠르게 생성되도록 하는 열에너지생성장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은,
에너지원에 빠르게 열에너지가 생성되도록 하는 열에너지생성장치를 이용하여, 열에너지를 생산하는 히팅 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,
열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 있어서,
제 1에너지원에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치;
상기 열에너지생성장치의 일측에 결합되고, 일정량의 제 1에너지원이 충진, 저장되는 에너지원보충탱크장치;
상기 열에너지생성장치, 에너지원보충탱크장치에 전원을 공급, 작동을 제어하는 컨트롤러장치;로 구성되어,
제 1에너지원이 특정 경로를 따라 순환하여 열에너지생성장치에 의해 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에는,
제 1에너지원으로부터 열에너지생성장치에 의해 생성된 열에너지를 빼앗는 제 2에너지원이 유입, 배출되는 열에너지획득관장치;
열에너지생성장치의 일측과, 열에너지획득관장치가 연결, 결합되어, 제 1에너지원에 생성된 열에너지가 제 2에너지원으로 전달되도록 하는 열교환기장치;가 더 포함, 구성되어,
제 1에너지원이 특정 경로를 따라 순환하여 열에너지생성장치에 의해 열에너지가 생성되도록 하고,
제 1에너지원이 순환하는 특정 경로 사이에 위치, 결합된 열교환기장치에 의해 열에너지획득관장치의 내부를 유동하는 제 2에너지원으로 열에너지가 전달, 제 2에너지원에 열에너지가 생성되도록 하고,
열에너지생성장치는,
제 1에너지원에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 제 1에너지원이 배출되는 열에너지생성탱크수단;
상기 열에너지생성탱크수단의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 제 1에너지원이 유입, 유입된 제 1에너지원이 열에너지생성탱크수단으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단;
상기 열에너지생성탱크수단 및 열에너지생성코일수단으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단;으로 구성되어,
주파수발진수단으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단과, 열에너지생성탱크수단에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단 및 열에너지생성탱크수단이 가열, 열에너지생성코일수단으로 유입되어 열에너지생성탱크수단으로 배출되는 제 1에너지원에 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,
1. 열에너지가 필요한 에너지원에 빠르게 열에너지를 생성시킨다.
즉, 적은 에너지로 고효율을 창출한다.
2. 컴팩트(compact)한 장치들로 구성된 시스템으로, 설치 공간의 효율성의 제고(提高)는 물론, 시스템을 가동함에 있어 소음, 진동이 현저히 저하된다.
즉, 종래, 에너지원에 열에너지를 생성시키는 증기관으로 구성된 시스템이 설치되는 공간의 면적과 대비하여, 본 발명은, 시스템의 현저한 단순화로 인해 설치 면적이 최소화될 뿐만 아니라, 종래 증기관의 경우, 컴프레서(compressor)의 사용으로 인한 소음 및 진동이 활발하게 발생됨과 대비하여, 본 발명은 주파수 발진을 이용하므로 소음 및 진동이 현저히 저하된다.
3. 별도의 열원 촉매를 사용하지 않고도, 저항가열(resistance heating), 유도 전류와, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용만을 이용하여, 제 1에너지원에 열에너지를 빠르게 생성시킨다.
4. 주파수의 발진을 이용하므로, 에너지 소모가 현저히 절약된다.
즉, 에너지 절감 효과가 극대화된다.
5. 열에너지가 필요한 다양한 산업 분야에 활용할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 열에너지가 필요한 제 2에너지원에 빠르게 열에너지가 생성되도록 하는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.
도 1은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 개념도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 제 1에너지원 및 제 2에너지원의 유동을 순서도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 제 1에너지원 및 제 2에너지원의 유동 흐름도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치로부터 발생되는 저항가열(resistance heating), 유도 가열, 자기저항(magnetic reluctance)에 대한 개념도를 단면도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 실시 예의 상태 사시도를 개략도로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 내부열냉각장치의 냉각수의 유동을 순서도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 14는 열에너지생성장치가 2개 적용되는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 대한 개념도를, 도 6은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 1, 도 3, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은,
열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에 있어서,
제 1에너지원(E1)에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치(1);
상기 열에너지생성장치(1)의 일측에 결합되고, 일정량의 제 1에너지원(E1)이 충진, 저장되는 에너지원보충탱크장치(500);
상기 열에너지생성장치(1), 에너지원보충탱크장치(500)에 전원을 공급, 작동을 제어하는 컨트롤러장치(800);로 구성되어,
제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환하여 열에너지생성장치(1)에 의해 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에는,
제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지생성장치(1)에 의해 생성된 열에너지를 빼앗는 제 2에너지원(E2)이 유입, 배출되는 열에너지획득관장치(600);
열에너지생성장치(1)의 일측과, 열에너지획득관장치(600)가 연결, 결합되어, 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 제 2에너지원(E2)으로 전달되도록 하는 열교환기장치(700);가 더 포함, 구성되어,
제 1에너지원(E1)이 순환하는 특정 경로 사이에 위치, 결합된 열교환기장치(700)에 의해 열에너지획득관장치(600)의 내부를 유동하는 제 2에너지원(E2)으로 열에너지가 전달, 제 2에너지원(E2)에 열에너지가 생성되도록 한다.
즉, 본 발명은, 열에너지를 빠르게 생성시키는 열에너지생성장치(1)를 이용, 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하되, 때에 따라(활용하고자 하는 열에너지의 특정 온도를 기준으로), 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 열교환기장치(700)를 통해, 제 2에너지원(E2)으로 전달되도록 하여, 열에너지가 생성된 제 2에너지원(E2')을 다양한 산업 분야에서 용도에 맞게 활용할 수 있도록 하는 히팅 시스템에 관한 기술이다.
상기의 '특정 온도'라 함은, 저온, 즉, 250[℃] 미만일 경우와, 고온, 즉, 250[℃] 이상일 경우를 말한다.
즉, 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)으로부터 저온의 열에너지를 얻고자 하는 경우에는,
열에너지획득관장치(600)와, 열교환기장치(700)가 포함되어, 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환하고, 제 1에너지원(E1)으로부터 열을 빼앗은 제 2에너지원(E2)이 외부로 배출되는 구성으로 형성되고,
고온의 열에너지를 얻고자 하는 경우에는,
열에너지획득관장치(600)와, 열교환기장치(700)를 제외, 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환하지 않고, 외부로 바로 배출되는 구성으로 형성된다.(도 6의 (c) 참조.)
본 발명을 도 2, 도 4 내지 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면,
먼저, 열에너지생성장치(1)는,
제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);
상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 제 1에너지원(E1)이 유입, 유입된 제 1에너지원(E1)이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200);
상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 열에너지생성장치(1)는,
유도 가열 방식을 이용하되,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성탱크수단(100)과, 열에너지생성탱크수단(100)의 외주연면을 감싸는 열에너지생성코일수단(200)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 열이 생성되도록 하고, 특정 경로에 따라 열에너지생성코일수단(200)과 열에너지생성탱크수단(100)을 유동하는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 전달, 생성되도록 하는, 본 발명의 핵심 구성요소이다.
이를 더욱 살펴보면,
열에너지생성탱크수단(100)은,
내부에 빈 공간이 형성된 제 1탱크부(110);
상기 제 1탱크부(110)과 동심원을 형성, 내부의 빈 공간에 제 1탱크부(110)가 삽입되는 제 2탱크부(120);
상기 제 1탱크부(110)와 제 2탱크부(120)의 결합으로, 제 1탱크부(100)와 제 2탱크부(120) 사이에 생성되는 에너지원유로공간부(130);
상기 에너지원유로공간부(130)의 일측과 제 1탱크부(110)의 내부 빈 공간을 연결하는 에너지원유로탱크연결부(140);
제 1탱크부(110)로 유동된 에너지원이 외부로 배출되도록 하는 에너지원배출부(150);로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의한 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 특정 경로를 따라 유동되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되면서, 에너지원배출부(150)로 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열에너지생성코일수단(200)은,
제 2탱크부(120)의 외주연면에 밀착, 결합되어, 제 2탱크부(120)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하는 제 1발열체코일부(210);
상기 제 1발열체코일부(210)와 일정 간격 이격되어, 제 2탱크부(120)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하는 제 2발열체코일부(220);
상기 제 1발열체코일부(210)의 일측과, 제 2발열체코일부(220)의 일측을 연결하는 제 1발열체코일연결부(230);
상기 제 1발열체코일부(210)의 일측과, 제 2탱크부(120)의 일측을 연결하는 제 2발열체코일연결부(240);
제 2발열체코일부(220)로 제 1에너지원(E1)이 유입되도록 하는 에너지원유입관부(250);로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의한 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 에너지원유입관부(250)를 통해 유입되는 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 이동되면서 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수로 인해, 제 1탱크부(110), 제 2탱크부(120), 제 1발열체코일부(210), 제 2발열체코일부(220)로 흐르는 전류가 활발하게 교류되어, 열에너지가 빠르게 생성되고, 이로 인해, 특정 경로를 따라 유입되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 빠르게 전달되도록 한다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 저항가열(resistance heating) 방식에 따라, 제 2발열체코일부(220)에 열이 생성되고, 유도 가열 방식에 따라, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)에 감싸진 제 1탱크부(110)와 제 2탱크부(120)가 가열됨은 물론, 이에 더하여서, 제 2발열체코일부(220), 제 1발열체코일부(210) 및 열에너지생성탱크수단(100)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 열에너지생성코일수단(200)과 열에너지생성탱크수단(100)이 함께 가열되어, 특정 경로를 따라 유입, 유동되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 빠르게 생성된다.(주파수발진수단(300)은 최초 제 2발열체코일부(220)로 주파수를 발진시킨다.)
이때, 제 1탱크부(110)의 높이를 'H1',
에너지원배출부(150)의 일측이 제 1탱크부(110) 내부에 삽입, 결합되어, 돌출되는 높이를 'H2'라 할 때,
H2 > a * H1의 부등식이 성립되어야 한다.
이때, 'a'은 상수로,
'a'의 범위는,
a = 0.001 내지 1이다.
또한, 제 1에너지원(E1)은, 포화증기에서 과열증기로 변화될 때, 부피가 1600[배] 팽창되므로, 제 1탱크부(110) 내부에 제 1에너지원(E1)이 H2 미만으로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
H2 이상으로 제 1에너지원(E1)이 충진, 유지되면, 열효율이 저하되기 때문이다.
이에 더하여서,
제 1발열체코일부(210)의 단면적을 'A1',
제 2발열체코일부(220)의 단면적을 'A2'라 할 때,
A1 ≤ A2의 부등식이 성립되어야 한다.
예를 들어, 제 1발열체코일부(210)가 원형의 관 형상으로 형성된다면,
제 2발열체코일부(220)는 제 1발열체코일부(210) 보다 단면적이 큰 관 형상으로 형성되거나, 사각형, 특히, 직사각형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220) 간의 전류가 활발하게 교류되도록 함은 물론, 제 2발열체코일부(220)와 제 2탱크부(120) 역시 서로 전류가 활발하게 교류되도록 함으로서, 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
즉, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)는, 상기 부등식에 성립되도록 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
또한, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)의 이격 거리를 'D1, D2'라 할 때,
0[mm] < D1 < 200[mm]의 범위 내에 형성되어야 한다.(도 5 참조.)
이는, 0[mm]일 경우, 즉, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)가 접촉되어 있는 경우에는 쇼트(합선)가 발생되며,
200[mm] 이상일 경우에는, 상호 작용의 효과가 크게 저하되어, 빠르게 제 1에너지원(E1)에 열에너지를 생성시키지 못하기 때문이다.(즉, 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되기까지 시간이 오래 걸린다.)
또한, 열에너지생성코일수단(200)이 크게 상기 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)로 형성되는 이유는,
자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 인해, 거대자기저항(Great magneto resistance)의 스핀 효과(스핀트로닉스)가 생성되도록 하기 위함이다.(빠르게 열에너지가 생성되는 이유이다.)
한편, 본 발명의 핵심 구성요소인 열에너지생성장치(1)에는,
열에너지생성탱크수단(100)과 열에너지생성코일수단(200)을 외부로부터 보호하고, 열에너지가 보다 빠르게 생성되도록 함은 물론, 생성되는 열에너지가 외부로 손실되는 것을 방지하는 돔하우징(400);이 더 포함, 구성될 수 있다.
열에너지생성장치(1)는 또한,
에너지원유입관부(250)로 제 1에너지원(E1)이 유입되는 제 1경로(R1);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 1경로(R)를 통과하여 제 2발열체코일부(220)로 유동하는 제 2경로(R2);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 2경로(R2)를 지나 제 1발열체코일연결부(230)를 통과하는 제 3경로(R3);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 3경로(R3)를 통과하여 제 2발열체코일부(220)로 유동하는 제 4경로(R4);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 4경로(R4)를 지나 제 2발열체코일연결부(240)를 통과하는 제 5경로(R5);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 5경로(R5)를 통과하여 에너지원유로공간부(130)로 유동하는 제 6경로(R6);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 6경로(R6)를 지나 에너지원유로탱크연결부(140)를 통과하는 제 7경로(R7);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 7경로(R7)를 통과하여 제 1탱크부(110) 내부로 유동하는 제 8경로(R8);
제 1에너지원(E1)이 상기 제 8경로(R8)를 지나 에너지원배출부(150)로 배출되는 제 9경로(R9);로 구성되어,
도 8에 도시된 바와 같이, 제 1에너지원(E1)이 제 1경로(R1), 제 2경로(R2), 제 3경로(R3), 제 4경로(R4), 제 5경로(R5), 제 6경로(R6), 제 7경로(R7), 제 8경로(R8), 제 9경로(R9)를 순차적으로 통과하면서 열에너지가 생성되도록 한다.
한편, 도 7을 참조하여, 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 핵심 구성요소인, 열에너지생성장치(1)로 유입되는 제 1에너지원(E1)의 흐름을 순서도로 간략하게 살펴보면,
제 1경로(R1)를 통해 제 1에너지원(E1)이 유입되는 에너지원 유입단계(S100);
제 2경로(R2) 및 제 3경로(R3)를 통해 제 1에너지원(E1)이 유동하는 제 2발열체코일부 유동단계(S200);
제 4경로(R4) 및 제 5경로(R5)를 통해 제 1에너지원(E1)이 유동하는 제 1발열체코일부 유동단계(S300);
제 6경로(R6) 및 제 7경로(R7)를 통해 제 1에너지원(E1)이 유동하는 에너지원유로공간부 유동단계(S400);
제 8경로(R8)를 통해 제 1에너지원(E1)이 제 1탱크부(110) 내부로 유동하는 제 1탱크부 유동단계(S500);
제 9경로(R9)를 통해 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 배출되는 에너지원배출부 배출단계(S600);로,
제 1에너지원(E1)이 유입, 유동, 배출되어, 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 한다.
이때, 상기의 열에너지생성장치(1)로 유입되는 제 1에너지원(E1)의 흐름에 대한 순서도를 기반으로, 본 발명의 전체적인 흐름도를 살펴보면,(제 1에너지원(E1) 및 제 2에너지원(E2)의 전체적인 흐름도)
상기 에너지원 유입단계(S100) 전에, 에너지원보충탱크장치(500)로부터 제 1에너지원(E1)을 에너지원유입관부(250)로 유동시키는 에너지원 주입단계(S90);
상기 에너지원배출부 배출단계(S600) 후, 에너지원배출부(150)로 배출되는 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 열교환기장치(700)를 통과하는 열교환기장치 통과단계(S700);
상기 열교환기장치 통과단계(S700)를 통해 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 제 2에너지원(E2)으로 전달되는 열에너지 전달단계(S800);
상기 열에너지 전달단계(S800)에 의해 열에너지가 손실된 제 1에너지원(E1)이 재차 에너지원보충탱크장치(500)로 유입되는 제 1에너지원순환단계(S900);
상기 열에너지 전달단계(S800)에서 제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지를 빼앗은 제 2에너지원(E2)이 배출되는 열에너지생성에너지원 배출단계(S1000);로 구성되어,
제 1에너지원(E1)은 특정 경로를 따라 순환하고, 열교환기장치(700)를 통해 제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지를 빼앗은 제 2에너지원(E2')이 외부로 배출되도록 함으로서, 다양한 용도로 제 2에너지원(E2)에 생성된 열에너지를 활용할 수 있도록 한다.
한편, 일정량의 제 1에너지원(E1)이 충진, 저장되고, 충진, 저장된 일정량의 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 통해 순환되도록 하는 에너지원보충탱크장치(500)는,
일정량의 제 1에너지원(E1)이 충진, 저장되는 제 1에너지원저장탱크(510);
상기 제 1에너지원저장탱크(510) 내부에 일정량 충진, 저장되는 제 1에너지원(E1);
상기 제 1에너지원저장탱크(510)의 일측에 결합되고, 제 1에너지원저장탱크(510) 내부에 충진, 저장된 제 1에너지원(E1)이 배출되도록 하는 제 1에너지원배출관(520);
일측에는 상기 제 1에너지원배출관(520)이, 또 다른 일측에는 에너지원유입관부(250)가 결합, 고정되어, 제 1에너지원저장탱크(510) 내부에 충진, 저장된 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환되도록 하는 제 1에너지원순환펌프(530);
상기 제 1에너지원순환펌프(530)에 의해 제 1에너지원배출관(520)으로 배출되는 제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 유동한 후, 재차 제 1에너지원저장탱크(510) 내부로 복귀되도록 하는 제 1에너지원순환유입관(540);
상기 제 1에너지원저장탱크(510) 내부에 충진, 저장된 제 1에너지원(E1)의 수위를 확인할 수 있도록 하는 수위확인부(550);로 구성되고,
제 1에너지원저장탱크(510)는,
하부 일측에 관통되어, 제 1에너지원배출관(520)이 결합, 고정되고, 내부에 충진, 저장된 제 1에너지원(E1)이 제 1에너지원배출관(520)을 통해 배출되도록 하는 제 1에너지원배출구(511);
상부 일측에 관통되어, 에너지원배출부(150)가 결합, 고정되고, 특정 경로를 따라 유동되는 제 1에너지원(E2)이 재차 내부로 복귀되도록 하는 제 1에너지원순환유입구(512);로 구성되어,
제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 용이하게 순환되도록 한다.
또한, 열에너지생성장치(1), 에너지원보충탱크장치(500)의 전반적인 운전을 실시간 제어, 확인할 수 있도록 하는 컨트롤러장치(800)는,
열에너지생성장치(1) 및 에너지원보충탱크장치(500)의 작동 조건을 설정하는 작동조건설정버튼부(810);
상기 작동조건설정버튼부(810)에 의해 설정된 작동 조건 및 이로 인해 작동되는 열에너지생성장치(1) 및 에너지원보충탱크장치(500)의 실시간 운전 상태를 출력, 실시간 확인할 수 있도록 하는 작동정보출력부(820);
열에너지생성장치(1) 및 에너지원보충탱크장치(500)의 실시간 운전 상태에 따른 안전 상태를 출력, 실시간 확인할 수 있도록 하는 안전정보출력부(830);로 구성되되,
작동조건설정버튼부(810)는, 예를 들어,
컨트롤러장치(800)에 메인 전원이 공급되도록 하는 메인전원공급모듈(811);
주파수발진수단(300) 및 제 1에너지원순환펌프(530)에 전원을 공급하여, 열에너지생성장치(1)와, 에너지원보충탱크장치(500)가 가동되도록 하는 가동시작모듈(812);
가동을 일시 중지하는 가동정지모듈(813);
안전상의 이유로 가동을 비상 정지하는 비상정지모듈(814);
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수를 조절하는 주파수조절모듈(815);
제 1에너지원순환펌프(530)의 속도를 조절하는 인버터모듈(816);로 구성되고,
작동정보출력부(820)는, 예를 들어,
컨트롤러장치(800)에 공급되는 메인 전원의 전압을 표시, 출력하는 메인전원전압정보출력모듈(821);
주파수조절모듈(815)에 의해 조절된 주파수를 표시, 출력하는 주파수정보출력모듈(822);
주파수조절모듈(815)에 의해 조절되는 주파수에 따라 변화되는 전류의 크기를 표시, 출력하는 전류정보출력모듈(823);
증폭되는 전류의 크기를 표시, 출력하는 증폭전류정보출력모듈(824);
제 1에너지원(E1)의 실시간 온도를 표시, 출력하는 제 1에너지원온도정보출력모듈(825);
제 2에너지원(E2)의 실시간 온도를 표시, 출력하는 제 2에너지원온도정보출력모듈(826);
제 1에너지원순환펌프(530)의 실시간 회전 속도를 표시, 출력하는 순환펌프정보출력모듈(827);로 구성되고,
안전정보출력부(830)는,
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 메인 전원이 공급되었음을 표시, 출력하는 전원공급완료램프모듈(831);
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)이 안정적으로 운전되고 있는 상태인지를 표시, 출력하는 안전운전램프모듈(832);
제 1에너지원저장탱크(510) 내부에 충진, 저장된 제 1에너지원(E1)이 일정량 이하로 측정될 시, 표시, 출력되는 제 1에너지원충진요망램프모듈(833);
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 과열 여부를 표시, 출력하는 과열정보램프모듈(834);
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 과전류 여부를 표시, 출력하는 과전류정보램프모듈(835);
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 과전압 여부를 표시, 출력하는 과전압정보램프모듈(836);로 구성되어,
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)이 안전하고, 원활하게 운전되도록 한다.
이에 더하여,
본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에는,
열에너지생성장치(1)와, 컨트롤러장치(800)가 안정되게 운용되도록, 내부 열을 냉각시키는 내부열냉각장치(900);가 더 포함, 구성될 수 있으며,
내부열냉각장치(900)는,
냉각수(920)가 충진, 저장되는 냉각수탱크(910);
상기 냉각수탱크(910)에 충진, 저장되어, 컨트롤러장치(800) 내부와 열에너지생성장치(1)의 일부를 순환하며 내부 열을 냉각시키는 냉각수(920);
상기 냉각수탱크(910)로부터 냉각수(920)가 배출되도록 하는 냉각수배출관(930);
상기 냉각수배출관(930)을 통해, 냉각수탱크(910)에 충진, 저장된 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부로 유동되도록 하는 제 1냉각수유동관(940);
일측에는 상기 냉각수배출관(930)이 결합, 고정되고, 또 다른 일측에는 상기 냉각수유동관(940)이 결합, 고정되어, 냉각수탱크(910)에 충진, 저장된 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 유동하여 순환되도록 하는 냉각수순환펌프(950);
컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 유동하면서, 내부 열을 빼앗은 냉각수가 냉각수탱크(910)로 복귀하도록 하는 제 2냉각수유동관(960);
일측에는 상기 제 2냉각수유동관(960)이 결합, 고정되고, 또 다른 일측에는 냉각수탱크(910)와 결합, 고정되어, 상기 제 2냉각수유동관(960)으로부터 유입되는 온도가 상승된 냉각수(920)의 열을 방산(放散)하는 방열기(970);
상기 냉각수탱크(910) 및 방열기(970)가 적정 온도를 유지할 수 있도록 냉각시키는 냉각수냉각팬(980);으로 구성되어,
컨트롤러장치(800)의 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 순환, 내부 열을 냉각시켜, 상술한 바와 같이, 열에너지생성장치(1)와, 컨트롤러장치(800)가 안정되게 운용되도록 한다.
냉각수(920)의 유동을 도 13에 도시된 바와 같이 순서도로 간략하게 정리하면,
냉각수순환펌프(950)에 의해 냉각수탱크(910) 내부에 일정량 충진, 저장된 냉각수(920)가 냉각수배출관(930)으로 배출되고,(▶ S10, 냉각수유동 시작단계)
냉각수배출관(930)으로 배출되는 냉각수(920)가 제 1냉각수유동관(940)으로 유동하고,(▶ S20, 냉각수순환 시작단계)
상기 제 1냉각수유동관(940)으로 유동하는 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부에 생성되는 열을 빼앗아 제 2냉각수유동관(960)을 통해 유동되고,(▶ S30, 냉각수순환 복귀단계)
제 2냉각수유동관(960)을 통해 유동하는 냉각수(920)가 방열기(970)로 유입되고,(▶ S40, 냉각수열 방산단계)
방열기(970)로부터 열이 방산(放散)된 냉각수(920)가 냉각수탱크(910)로 복귀, 재차 냉각수배출관(920)으로 배출되도록 하여, 냉각수(920)가 순환되도록 한다.(▶ S50, 냉각수 순환단계)
이때, 제 1냉각수유동관(940)은,
컨트롤러장치(800) 내부로부터 발생되는 내부 열을 냉각시킬 수 있도록, 컨트롤러장치(800) 내부에 일정 경로로 형성되고,
열에너지생성장치(1)의 일부는, 열에너지생성장치(1)에 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수가 전달되는 부분을 말한다.(즉, 열에너지생성장치(1)에 주파수를 발진하기 위해 열에너지생성장치(1)와 주파수발진수단(300) 간에 결합, 연결된 전류가 흐르는 부분을 말한다.)
참고하여, 본 발명에서의 '제 1에너지원(E1) 및 제 2에너지원(E2)'이라 함은,
액체, 기체를 말하며, 특히, 물(water), 기화점이 낮은 오일(oil), 냉매 등으로 정의될 수 있다.
또한, 본 발명에 유입되는 제 1에너지원(E1)의 양(量)에 따라, 제 1에너지원(E1)에 생성되는 열에너지의 상태가 달라질 수 있다.
예를 들어, 제 1에너지원(E1)을 물(water)이라 가정하면, 유입되는 물의 양(量)에 따라, 에너지원배출부(150)로 포화증기 또는 과열증기가 배출될 수 있다.
또한, 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)은 금속류, 특히, 자성체로 이루어져, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 서로 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열이 생성, 가열되도록 한다.
또한, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)는, 일정 간격, 일정 높이로 이격되어 형성될 수 있다.(D1 뿐만 아니라, D2에도 특정 범위가 정해질 수 있다.)
이는, 열에너지생성탱크수단(100)과 열에너지생성코일수단(200)을, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 빠르게 노출시켜, 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열이 생성, 가열되는 시간을 단축, 장치의 효율성을 극대화하기 위함이다.
또한, 본 발명에서의 '상호 작용'이라 함은,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 전류가 생성, 생성된 전류가 다른 대상체와 활발하게 교류되어 자기저항(magnetic reluctance)이 형성되는 것을 말한다.
하기의 실험 예는 제 1에너지원(E1)에 열에너지를 생성시키는 종래의 증기관과, 본 발명인 열에너지생성장치(1)의 온도-시간에 대한 성능을 대비한 것이다.
실험 예
Figure pat00001
상기, 실험 예에 적용된 제 1에너지원(E1)은 물(water)로, 물 4[ton]을 90[℃]까지 상승시키는 데에 소요되는 시간을 나타낸 것이다.
'①'은 종래의 증기관이고,
'②'는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 핵심 구성요소인 열에너지생성장치(1)이다.
즉, 상기와 같이, 종래의 증기관은, 물 4[ton]을 90[℃]까지 상승시키기 위해 24[hr]이 걸리는 데 반하여, 본 발명은, 1[hr] 밖에 소요되지 않는다.
상기 실험 예는, 공급 전력 380[V], 전류 110[A] 인가(認可)라는 동일 조건하에 이루어진 실험이다.
이때, 공급 전력 및 전류 이외에, 실험에 사용된 종래의 증기관은, 전용면적 65[m2] 내지 70[m2]에 설치된 증기관이며, 본 발명은, 전용면적 15[m2] 내지 20[m2]에 설치된 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)의 성능을 대비한 것이다.(본 발명의 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수의 세기, 열에너지생성탱크수단(100)의 체적, 열에너지생성코일수단(200)의 단면적 및 형성된 길이 및 열에너지생성장치(1)의 설치 대수에 따라 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.)
즉, 본 발명은, 열에너지를 발생시킬 수 있는 코일 겸 제 1에너지원(E1)이 유입, 유동되는 통로로서 구성된 제 2발열체코일부(220)에 주파수발진수단(300)을 연결, 주파수를 발진하여, 저항가열(resistance heating)이 형성되도록 함은 물론, 제 2발열체코일부(210)와 제 1발열체코일부(210)로 인해, 열에너지생성탱크수단(100)이 유도 가열 방식으로 열에너지가 생성되고, 이에 더하여서, 제 2발열체코일부(220)로 전달되는 주파수 및 흐르는 전류로 인해 제 1발열체코일부(210) 및 제 2탱크부(120), 제 1탱크부(110)에 자기저항(magnetic reluctance)이 형성, 이들의 상호 작용으로 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)에 열에너지가 빠르게 생성되도록 하는 것이다.
이때, 제 1에너지원(E1)에 생성되는 열에너지(E1)는,
'E1 = 1 + (ERH * EMR) + EIH + f' 식으로 정의될 수 있다.
여기서,
E1는, 본 발명의 핵심 구성요소인 열에너지생성장치(1)로부터 생성되는 열에너지이고,
ERH는, 저항가열로 인해 생성되는 열에너지,
EMR는, 자기저항의 상호 작용으로 인해 생성되는 열에너지,
EIH는, 유도 가열로 인해 생성되는 열에너지,
f는, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수이다.
또한, 제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지를 빼앗은 제 2에너지원(E2)에 생성되는 열에너지(E2)는,
'E2 = q * E1' 식으로 정의될 수 있다.
여기서,
q는, 열에너지의 손실 상수로,
열교환기장치(700)의 구성 및 규격, 성능에 의해 결정된다.(단, 'q < 1')
본 발명에서 '[]'를 통해 기재된 문자는 해당 숫자의 단위를 의미한다.
또한, 본 발명에서,
제 2에너지원 유입경로(r1)는,
열에너지획득관장치(600)를 지나 열교환기장치(700)로 유입되는 제 2에너지원(E2)의 경로이며,
제 2에너지원 유출경로(r2)는,
상기 제 2에너지원 유입경로(r1)를 통해 유동되는 제 2에너지원(E2)이 열교환기장치(700) 내에서 제 1에너지원(E1)으로부터 열을 빼앗아 열에너지가 생성된 제 2에너지원(E2)이 외부로 배출되는 경로이다.
또한, 제 0경로(R0);는,
제 1에너지원(E1)이 제 1에너지원순환펌프(530)에 의해 제 1에너지원저장탱크(510)로부터 배출되는 경로이며,
제 10경로(R10);는,
열교환기장치(700)를 통과하여 열에너지가 빼앗긴 제 1에너지원(E1)이 재차 제 1에너지원저장탱크(510)로 복귀되는 경로이다.
또한, 도 6에 도시된 제 1에너지원(E1) 및 제 2에너지원(E2)을 색상으로 표시한 이유는, 온도 변화에 따른 색상으로, 본 발명을 좀 더 이해하기 쉽게 하고자 표시된 것이며,(파란색에서 빨간색으로 점점 온도가 상승되는 것을 표시한 것임.)
도 8에 도시된 색상은, 제 1에너지원(E1) 및 제 2에너지원(E2)의 각각 경로를 보기 쉽게 나타내기 위함이다.
또한, 도 11은 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이며, 도 12는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 실제 사진을, 도 14는 열에너지생성장치가 2개 적용되는 본 발명인 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
또한, 도면 부호의 E1은 제 1에너지원이고, E2는 제 2에너지원, E2'는 제 1에너지원(E1)으로부터 열을 빼앗은 제 2에너지원이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명은 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템에 관한 것으로서, 열에너지와 관련된 전반적인 산업 분야에 활용 가능하다.
예를 들어, 열에너지의 증폭 및 열량 조절이 필요한 산업, 농수산 관련 냉난방 시스템 산업, 주거 공간 및 빌딩의 열원(熱源)을 공급하는 장치 및 시스템 산업, 선박, 차량, 기차 등 이동수단의 엔진 등, 각종 산업 시설, 열분해로 인한 생활 쓰레기, 해양 쓰레기 처리 시설 및 시스템 산업, 나아가, 고체 산화물 연료전지 및 터빈 발전 등, 다양한 산업 분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.
1: 열에너지생성장치
2: 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템
100: 열에너지생성탱크수단 110: 제 1탱크부
120: 제 2탱크부 130: 에너지원유로공간부
140: 에너지원유로탱크연결부 150: 에너지원배출부
200: 열에너지생성코일수단 210: 제 1발열체코일부
220: 제 2발열체코일부 230: 제 1발열체코일연결부
240: 제 2발열체코일연결부 250: 에너지원유입관부
300: 주파수발진수단 400: 돔하우징
500: 에너지원보충탱크장치 510: 제 1에너지원저장탱크
511: 제 1에너지원배출구 512: 제 1에너지원순환유입구
520: 제 1에너지원배출관 530: 제 1에너지원순환펌프
540: 제 1에너지원순환유입관 550: 수위확인부
600: 열에너지획득관장치 700: 열교환기장치
800: 컨트롤러장치 810: 작동조건설정버튼부
811: 메인전원공급모듈 812: 가동시작모듈
813: 가동정지모듈 814: 비상정지모듈
815: 주파수조절모듈 816: 인버터모듈
820: 작동정보출력부 821: 메인전원전압정보출력모듈
822: 주파수정보출력모듈 823: 전류정보출력모듈
824: 증폭전류정보출력모듈 825: 제 1에너지원온도정보출력모듈
826: 제 2에너지원온도정보출력모듈 827: 순환펌프정보출력모듈
830: 안전정보출력부 831: 전원공급완료램프모듈
832: 안전운전램프모듈 833: 제 1에너지원충진요망램프모듈
834: 과열정보램프모듈 835: 과전류정보램프모듈
836: 과전압정보램프모듈
900: 내부열냉각장치 910: 냉각수탱크
920: 냉각수 930: 냉각수배출관
940: 제 1냉각수유동관 950: 냉각수순환펌프
960: 제 2냉각수유동관 970: 방열기
980: 냉각수냉각팬
S10: 냉각수유동 시작단계 S20: 냉각수순환 시작단계
S30: 냉각수순환 복귀단계 S40: 냉각수열 방산단계
S50: 냉각수 순환단계
S90: 에너지원 주입단계 S100: 에너지원 유입단계
S200: 제 2발열체코일부 유동단계 S300: 제 1발열체코일부 유동단계
S400: 에너지원유로공간부 유동단계 S500: 제 1탱크부 유동단계
S600: 에너지원배출부 배출단계 S700: 열교환기장치 통과단계
S800: 열에너지 전달단계 S900: 제 1에너지원순환단계
S1000: 열에너지생성에너지원 배출단계
E1: 제 1에너지원 E2: 제 2에너지원
E2': 제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지를 빼앗은 제 2에너지원(E2)
r1: 제 2에너지원 유입경로 r2: 제 2에너지원 유출경로
R0: 제 0경로 R1: 제 1경로
R2: 제 2경로 R3: 제 3경로
R4: 제 4경로 R5: 제 5경로
R6: 제 6경로 R7: 제 7경로
R8: 제 8경로 R9: 제 9경로
R10: 제 10경로

Claims (3)

  1. 열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에 있어서,
    제 1에너지원(E1)에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치(1);
    상기 열에너지생성장치(1)의 일측에 결합되고, 일정량의 제 1에너지원(E1)이 충진, 저장되는 에너지원보충탱크장치(500);
    상기 열에너지생성장치(1), 에너지원보충탱크장치(500)에 전원을 공급, 작동을 제어하는 컨트롤러장치(800);로 구성되어,
    제 1에너지원(E1)이 특정 경로를 따라 순환하여 열에너지생성장치(1)에 의해 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템(2)에는,
    제 1에너지원(E1)으로부터 열에너지생성장치(1)에 의해 생성된 열에너지를 빼앗는 제 2에너지원(E2)이 유입, 배출되는 열에너지획득관장치(600);
    열에너지생성장치(1)의 일측과, 열에너지획득관장치(600)가 연결, 결합되어, 제 1에너지원(E1)에 생성된 열에너지가 제 2에너지원(E2)으로 전달되도록 하는 열교환기장치(700);가 더 포함, 구성되어,
    제 1에너지원(E1)이 순환하는 특정 경로 사이에 위치, 결합된 열교환기장치(700)에 의해 열에너지획득관장치(600)의 내부를 유동하는 제 2에너지원(E2)으로 열에너지가 전달, 제 2에너지원(E2)에 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    열에너지생성장치(1)는,
    제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 제 1에너지원(E1)이 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);
    상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 제 1에너지원(E1)이 유입, 유입된 제 1에너지원(E1)이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200);
    상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
    주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 제 1에너지원(E1)에 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    열에너지생성장치를 이용한 히팅 시스템.
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KR101080108B1 (ko) 2009-08-19 2011-11-04 박춘영 보일러용 다중 유도가열장치
KR101484981B1 (ko) 2012-12-07 2015-01-26 (주) 신원이앤제이 유도가열 보일러

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