WO2014092379A2

WO2014092379A2 - 마찰가열시스템

Info

Publication number: WO2014092379A2
Application number: PCT/KR2013/011198
Authority: WO
Inventors: 정기영
Original assignee: Jeong Gi Young
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2014-06-19
Also published as: WO2014092379A3

Abstract

본 발명은 회전체와 고정체를 이용해 회전체와 고정체 사이로 유량이 통과될 때 회전체의 디스크판 회전을 이용해 유량을 마찰시켜 가열하는 시스템을 개시한다. 하부고정체와, 하부고정체 상부에서 설치되며 물유입부와 내부에 임펠러가 설치되는 물유입장치와, 상기 물유입장치 위에 설치되는 마찰가열단위체와, 마찰가열단위체 상부의 일측에는 물유출부가 타측에는 에어배출부가 구성되는 배출장치와, 상부의 모터와 하부의 마찰가열단위체를 연결○체결하는 실링○조인트부를 포함하는 마찰가열시스템으로써, 상기 마찰가열단위체는 내부에 하나 이상의 홈이 형성된 고정체와, 상기 고정체의 홈 내에서 회전할 수 있으며 회전축에 연결되는 하나 이상의 디스크를 포함함을 특징으로 하는 마찰가열시스템을 제공한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 24.02.2014]　마찰가열시스템

본 발명은 마찰가열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체와 고정체를 이용해 회전체와 고정체 사이로 유량이 통과될 때 회전체의 디스크판 회전을 이용해 유량을 마찰시켜 가열하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 난방이나 온수공급장치로 통상 사용되는데, 물을 일정온도로 가열시켜 공급관을 통해 공급하고 그 열의 복사열로 난방을 한 후 순환펌프로 복귀시키는 구조로 되어 있는데, 상기와 같은 보일러는 가정이나 사무실 등에서는 난방 및 온수공급장치로서, 산업현장 등에서는 산업활동에 필요한 동력발생장치로서 우리의 생활과 밀접한 관련이 있다.

상기와 같은 보일러는 그 필요성에 의해 많은 발전이 있어 왔는데, 취급이 간편해지는 반면에 구조는 복잡해져서 시공, 정비 또는 보수면에서 고도의 기술을 필요로하게 하고 있으며, 보일러의 취급에 수반되는 부대시설이나 소비연료에 대한 효과적인 열관리도 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나 통상의 보일러는 연료로서 기름, 전기나 가스 등을 사용하여 열원을 제공하고, 순환펌프를 가동시켜 난방 및 온수를 공급한다는 기본개념은 바뀌지 않고 열효율 증대나 순환펌프의 성능개선 부분들에 관해서만 많은 연구개발이 이루어지고 있는 실정이다.

따라서, 현재까지 사용되고 있거나 개발된 보일러나 열발생장치는 그 특성상 많은 연구개발에도 불구하고 과다한 전력이나 연료를 소비해야만 하고, 시공이나 유지 관리면에서 소비자들에게 부담이 가중될 수 있어서 새로운 개념의 보일러나 열발생장치에 대한 지속적인 요구가 있어 왔다.

상기와 같은 요구들을 만족시키고자 다양한 시도들이 있어 왔는데, 예를들어 공개특허 제 10-2011-0107932호에서는 유체가열용 발열체 시스템을 공개하고 있는데, 상기 공개특허는 도 1에서와 같이, 원통형 형태로 형성되어 있는 회전디스크 하우징(10)의 내부 중앙에 회전축(50)이 삽입되어 있으며, 회전축(50)에 다수개의 회전디스크(60)가 장착되어 있고, 회전디스크(60)에 다수개의 관통공(62)이 형성되어 있으며, 회전디스크 하우징(10)의 한쪽 측면에 유입구(12)가 형성되어 있고, 회전디스크 하우징(10)의 다른 한쪽 측면에 유출구(14)가 형성되어 있고, 유출구(14)의 내부쪽에 유체공간부(18)가 형성되어 있으며, 회전축(50)과 회전디스크 하우징(10) 내벽의 접촉 부위에서 물이 새는 것을 방지할 수 있도록 회전축과 회전디스크 하우징 내벽의 접축 부위에 리더기(80)가 장착되어 있는 회전디스크 하우징(10); 원통형 형태로 형성되어 있는 베어링 하우징20)의 내부 중앙에 회전축50)이 삽입되어 있으며, 회전축(50)에 다수개의 베어링(70)이 장착되어 있는 베어링 하우징(20); 원통형 형태로 형성되어 있는 연결부위 하우징(30)의 내부 중앙에 회전축(50)이 삽입되어 있는 연결부위 하우징(30); 및 원통형 형태로 형성되어 있는 모터연결 하우징(40)의 내부 중앙에 회전축(50)이 삽입되어 있는 모터연결 하우징(40)으로 이루어져 있으며, 상기 회전디스크 하우징(10)의 한쪽 측면과 베어링 하우징(20)의 한쪽 측면이 볼트(90)로 결합되고, 베어링 하우징(20)의 한쪽 측면과 연결부위 하우징(30)의 한쪽 측면이 볼트(90)로 결합되고, 연결부위 하우징(30)의 한쪽 측면과 모터연결 하우징(40)의 한쪽 측면이 볼트(90)로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 가열용 발열체 디스크 시스템으로 구성되어 있다.

그런데 상기 공개특허는 회전디스크의 관통공을 통해 물이 진행하므로 온도를 상승시키는데는 한정적이며, 유입수는 계속 유입되고 관통공을 통하는 물은 한정적이어서 일정 온도 이상을 유지하기 위해서도 회전축을 고속으로 회전시켜야 하고, 이를 위해서는 초고속으로 운영하여야만 하고 따라서 많은 동력이 필요하게 된다는 문제점을 안고 있다.

또한 공개특허 제 10-2012-0004046호에서는 회전력을 이용한 히팅장치를 공개하고 있는데, 상기 공개특허는 도 2에서와 같이

유입부와 유출부를 갖는 프레임(10);

상기 프레임(10)에 장착되고, 중공부(21a)를 갖는 고정체(21)와,

상기 고정체(21)와 연결되고, 수용부(23a)와 통수공(23b)을 갖는 격벽체(23)를 포함하는 고정부재(20);

상기 격벽체(23)의 수용부(23a)에 배열되는 지지체(31)와,

상기 지지체(31)와 연결되고, 상기 고정체(21)의 중공부(21a)에 내장되는 회전체(33)와,

상기 회전체(33)에 구비된 다수의 마찰공(33a)을 포함하는 회전부재(30);

상기 회전부재(30)의 지지체(31)와 연결되는 구동수단(40);

상기 고정부재(30)의 고정체(21)에 구비된 방수부재(50); 및

상기 고정체(21)의 내벽면 또는 상기 회전체(33)의 외벽면, 또는 이들 모두에 형성된 마찰홈(60); 을 포함하여 이루어진 회전력을 이용한 히팅장치로 구성되어 있다.

그러나 상기 공개특허에서는 회전체(33)내에 형성된 마찰공(33a)이나 마찰돌기부(33b)를 통해서만 마찰열을 기대할 수 있고, 이러한 마찰열은 유입부로부터 유출부로 물이 한번 통과되는데 따른 열만을 기대할 수가 있어서 물의 온도 상승에는 제한적일 수 밖에 없다는 문제점을 안고 있다.

또 다른 공개특허 제 10-2012-0066697호에서는 마찰가열시스템을 공개하고 있는데, 상기 공개특허에서는 고정체홀 사이를 유동하는 유체가 고속유동과 저속유동 유체사이에서 찢기고 교란되면서 마찰하고 충격파로 마찰을 가함으로 충격파와 버블이 부딪히고 마찰하는 충격마찰열을 최대로 발생하게 하는 구조로 되어 있으나, 고정자 내부의 회전자가 돌기나 오목형 마찰면을 구비하고 있어도 그 마찰열은 미미할 것이고 유입되는 유량은 계속하여 유출할 것이므로 필요한 온도를 얻기 어렵다는 단점과 모터가 양측에서 필요할 것으로 판단되어 비경제적으로 여겨진다.

한편, 등록실용신안 제 20-0449290호에서는 디스크의 두께, 열매체 수용홈의 직경, 깊이 등을 한정한 마찰펌프를 제공하고 있으나 본 발명과는 상이한 것으로 여겨진다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고, 신개념의 보일러 등으로 사용하기에 적합한 것으로 고정체와, 디스크 판이나 돌기부를 다수 구비한 회전체 사이에 간격을 두어 이 간격 사이로 유량이 흐르게 하여 회전체의 회전에 의한 마찰열을 발생시키게 하는, 마찰가열 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해;

하부고정체와 상부의 모터 사이에 마찰가열단위체가 구성되는 마찰가열 시스템으로서, 상기 마찰가열 단위체는 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 고정체와, 상기 고정체의 홈에서 회전할 수 있게 회전축에 연결되는 하나 이상의 디스크를 구비하는 회전체로 구성되는 마찰가열 시스템을 제공한다.

상기에서 고정체의 홈 또는 회전체의 디스크에는 돌기부나 요홈을 형성시킬 수도 있다.

또한 상기 고정체의 홈 간격은 가능하면 작게 하여 유량의 마찰저항을 작게 함이 바람직한데 약 2~7mm 정도로 함이 유량의 흐름을 지연하면서 마찰저항을 최소화시키기에 가장 바람직하다.

상기의 홈 크기에 유격이 있게 디스크의 두께를 정함이 또한 바람직하다.

본 발명에서는 또한 상기 고정체의 내부에 하나 이상의 원형홈을 형성시키고, 회전체에는 상기 원형홈에서 회전할 수 있는 회전디스크나 각 원형홈에서 회전할 수 있는 다수의 돌출부를 형성시킬 수도 있다.

본 발명에서는 또한 상기 단위체를 하나 이상 연결하여 사용할 수도 있고, 물의 유입구 측에는 축과 연결되는 흡입가압임펠러를 설치하여 외부의 수도 등 물유입원으로부터 물의 유입을 용이하게 할 수도 있고, 단위체의 상하에 보온목적의 히터를 외부에서 연결하여 사용하면 보다 바람직하다.

또한 본 발명에서는 최상부의 단위체에는 에어배출구를 설치하여 기포발생으로 인한 에어를 배출하게 할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 고정체와 회전체 사이로 유량이 흐르게 되어 회전체의 회전으로 마찰열을 발생시킬 수도 있고, 이때 회전체상의 다수의 디스크나 돌출부에 의해 마찰되는 부분이 많아지게 되어 마찰열은 유량이 통과됨에 따라 증가하게 되므로 경제적으로 물을 가온할 수 있게 된다. 따라서 가온된 물은 유출부를 통해 유출하여 별도의 배관을 통해 난방이나 온수로 사용할 수 있게 되므로 새로운 개념의 보일러를 제공할 수 있는 개념을 제공할 수 있는 효과도 기대된다.

도 1은 종래의 유체가열용 발열체시스템 단면도.

도 2는 종래의 회전력을 이용한 히팅장치의 분해사시도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 대한 단면도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰가열시스템 분해사시도.

도 6은 본 발명에서 사용되는 마찰가열단위체의 부분분해사시도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰가열 단위체에서의 유체흐름 단면도.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰가열시스템의 분해사시도.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰가열단위체의 사시도.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰가열단위체의 단면도.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰가열단위체에서의 유체흐름 단면도.

도 13a 및 13b는 본 발명의 제3실시예에 따른 마찰가열단위체의 사시도.

도 14는 본 발명의 제4실시예에 의한 마찰가열단위체의 사시도.

도 15는 본 발명의 제3 또는 제4실시예에 의한 마찰가열단위체를 적용한 마찰가열시스템의 개략단면도.

도 16은 본 발명의 제3 또는 제4실시예에 의한 마찰가열단위체에서의 유체흐름도.

[부호의 설명]

100 : 마찰가열시스템. 200 : 고정체. 210 : 유입부. 220 : 유출부.

300, 300′ : 마찰가열단위체. 310, 310′, 1310 : 고정체.

311, 311′,1311 : 홈. 312 : 돌기부. 320, 320′1350 : 회전체.

321, 1321 : 디스크. 322 : 돌출부. 400 : 에어배출부. 500 : 실링조인트부.

501 : 캡. M : 모터. I : 임펠러. O : 오링. H : 히터.

010, 1010 : 오링삽입부.

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상내에서 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

먼저 도 3 및 도 4는 본 발명의 마찰가열시스템(100)의 일실시예에 대한 단면도로서 도 3은 본 발명의 마찰가열단위체(300)의 설치방법을 나타낸 것이고, 도 4는 다수의 마찰가열단위체(300)가 일체로 형성되어 설치된 모습을 나타낸 것이다.

도 3 및 도 4에서, 본 발명의 마찰가열시스템(100)은 하부의 고정체(200)상에 유압과 유속을 일정하게 유지할 수 있는 펌프나 수도꼭지(미도시)로부터 물을 유입부(210)로 유입시키는 것을 효율적으로 하기 위해 동일축(S)으로 회전하는 흡입가압임펠러(I)가 하나 이상 설치되고, 임펠러(I)가 설치된 곳과 상부의 마찰가열단위체(300)간의 고정부에는 오링(O)을 설치하여 유입되는 물의 유출을 방지하게 한다.

또한 상기 마찰가열단위체(300)를 다수로 설치하여 마찰열을 증대시킬 때는 각 마찰가열단위체(300)간에도 고무로 된 오링(O)을 설치하여 단위체(300) 사이에서의 물 유출을 방지하게 한다.

또한 상기 마찰가열단위체(300) 내부의 회전체 회전 및 임펠러(I)의 회전에는 상부의 모터(M) 축(S)과 동축을 사용하거나 동축이 되게 축(S)을 연결하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 또한 상기 마찰가열단위체(300)에서 가열되는 물의 온도를 보온하거나 온도가열을 돕기 위해 외부전원(미도시)와 연결되는 히터(H)를 각 단위체(300) 사이와 최상부단위체(300)의 상부나 최하부단위체(300)의 하부에 설치하여 사용할 수도 있다.

또한 상부의 단위체(300) 상에는 에어배출부(400)를 설치해 회전력에 의한 기포를 자동으로 배출하게 함이 바람직하다.

본 발명에서, 하부의 고정체(200)와, 상부의 모터(M), 실링조인트부(500)간의 연결 및 체결은 통상의 방법, 예를 들어 상기 공개특허 10-2011-0107932호에 공개된 방법 등으로 하여도 된다. 이는 본 발명에서의 특징이 연결 및 체결방법에 있는 것이 아니고 회전체와 고정체의 구조 등에 주요한 특징이 있기 때문이다. 상기에서의 마찰가열단위체(300)는 하나이상의 고정체(310)와 그 내부에서 회전하는 하나이상의 디스크(321)로 구성되어 있어서 하부의 유입부(210)를 통해 임펠러(I)의 힘으로 유입되는 물은 상부로 진행하면서 마찰가열단위체(300)의 고정체(310)와 회전체(320)의 디스크(321) 사이를 통과하게 되는데 상기 디스크(321)의 회전으로 인해 통과되는 유량은 마찰열을 받게 되고 하나의 단위체(300)내에 다수의 디스크(321)이 회전하게 되므로 유량은 상승하면서 더욱 마찰열을 받게 되고 단위체(300)간의 보온히터(H)로 인해 온도는 떨어지지 않게 되어 유출부(220)로 나오는 물은 난방이나 온수로 사용하기에 적합하게 되고 단위체(300)를 도 2에서와 같이 다수를 연결하면 보다 효율적으로 물을 가온할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 마찰가열시스템(100)의 분해사시도로서, 하부고정체(200), 마찰가열단위체(300), 히터(H), 오링(O) 등의 배치를 보여주는 것으로서 각 마찰가열단위체(300)의 외측에는 오링삽입부(O10)가 형성되어 있음을 보여주는, 마찰가열단위체(300)의 구성을 나타낸 것이다.

상기에서의 회전체(320)의 디스크(321)는 그 표면을 매끄럽게 하여도 되고, 표면에 돌기부 또는 오목부를 형성시켜 마찰면을 증대시키고 오돌면을 스치게 하여 부하를 줄이고 이에 따라 필요 에너지는 적게 하여 효율적으로 마찰열을 증가시킬 수도 있다.

도 6은 본 발명에서 사용되는 마찰가열단위체(300)를 일측만 확대도시한 것으로 [0044] 고정체(310)와 회전체(320)로구성되는데 고정체(310)의 양 외측에는 오링삽입부(O10)가 형성되어서 단위체(300)간의 결합이나 상부유출부(220)측과의 결합 또는 하부임펠러(I)부와의 결합시 물 유출을 방지하고 결합을 용이하게 한다.

상기 고정체(310)내에는 다수의 홈(311)이 형성되는데, 상기 홈(311)은 회전체(320)의 회전디스크(321)가 회전하는 곳으로 그 폭은 약 2~7mm로 하여 회전체(320)의 회전디스크(321)가 그 내부에서 회전할 때 홈(311)과 디스크(321) 사이로 물이 통과되게 한다. 따라서 디스크(321)의 크기는 약 1~6mm로 함이 바람직하다. 왜냐하면 홈(311)의 폭이 2mm 이하가 되면 가공하기 어려울 뿐 아니라 그 속에서 회전할 수 있는 디스크(321)의 폭은 더 작아야 하므로 디스크(321) 제작이 상당히 어렵게 되고, 홈(311)의 폭이 약 7mm를 넘게 되면 디스크(321)의 두께도 상대적으로 두껍게 하여야 하므로 회전체(320)를 회전시키는데 과도한 에너지가 필요로 하게 되어 비경제적이기 때문이다.

상기의 회전체(320)의 회전축(S)에 고정 또는 형성되는 디스크(321)는 회전축(S)의 회전에 의해 회전하게 되는데, 모터(M)와 상기 각 마찰가열단위체(300)간의 회전축(S) 연결은 축(S)의 일단을 도 1 및 도 2에서와 같이 나사체결할 수도 있고, 용량을 정하여 모터(M)의 축(S)을 장축으로 할 수도 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유량의 흐름과 마찰열 발생 원리를 설명하기 위한 마찰가열단위체(300)의 내부를 도시한 것이다.

도 3 및 4에서의 유입부(210)를 통해 임펠러(I)의 힘으로 유입되는 물을 화살표와 같이 상승하게 되는데 마찰가열단위체(300)의 고정체(310)내의 홈(311)에서 회전체(320)의 회전디스크(321)는 회전축(S)에 고정되어 있으므로 회전축(S)의 회전에 의해 디스크(321)는 회전하게 되고 상승되는 물의 유량은 각 회전디스크(321)과 마찰하게 된다. 이때 상기 디스크(321)는 하나의 단위체(300)에 다수가 설치되어 있으므로 물은 상승하면서 회전디스크(321)에 의해 계속 마찰 가열되는 것이다.

상기에서 디스크(321)에 요홈이나 돌출부를 형성하면 마찰면이 많게 되어 마찰열을 더욱 많이 발생시키게 되는 통과되는 물은 계속하여 마찰열을 받게 되어 더욱 가온되게 되는 것이다.

따라서 상기 마찰가열단위체(300)를 복수로 설치하면 적은 에너지로도 많은 열을 품게 되는 물을 유출부(220)를 통해 얻게 되므로 난방이나 온수로 사용하기에 적합하게 되고 이를 냉수라인과 연결하여 원하는 난방이나 온수를 얻을 수 있음은 물론이다.

상기에서는 직선형의 홈(311)과 이에 맞는 디스크(321)를 예로 들어 설명하였지만, 상기 홈(311)을 나선형으로 할 수도 있고 이에 따라 디스크(321)를 나선형으로 할 수도 있다.

또한, 상기 고정체(310)는 성형으로 각각 제작하여 끼움맞춤이나 용접, 강력본딩 등 통상의 방법으로 맞춤체결하면 될 것이다. 도 3 및 도 4에서 미설명부호(501)는 상부캡이다.

도 7에서 화살표는 물의 흐름을 표시한 것이다.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도면을 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 마찰가열시스템(100)의 분해사시도로서, 상기 도 5의 일실시예에 따른 마찰가열단위체(300′)의 구조만 다를 뿐 다른 구성요소들은 동일하므로 그 설명을 생략한다.

도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제2실시예에서의 마찰가열단위체(300′)를 설명한다.

상기 마찰가열단위체(300′)는 고정체(310′)와 회전체(320′)로 구성되는데, 상기 고정체(310′)는 그 내부에 다수의 홈(311′)을 형성하고 있고, 상기 축(S)에 연결고정되는 회전체(320′)에는 일측 또는 양측에 다수의 돌출부(322)를 구비한다.

여기서, 상기 고정체(310′) 내부의 홈(311′)에는 일측 또는 양측으로 다수의 돌기부(312)를 형성시킴이 바람직하고, 상기 회전체(320′)는 상기 돌기부(322) 대신에 상기 고정체(310′)의 홈(311′)에서 회전할 수 있는 또다른 회전체(미도시)를 축(S)에 회전체(320′)와 같이 설치하여 사용할 수도 있는데, 이 경우 미도시 회전체에도 상기 돌출부(322)와 같은 돌출부(미도시)를 미도시 회전체의 일측 또는 양측으로 설치하여도 된다.

상기 고정체(310′)내의 홈(311′)에 형성되는 돌기부(312)와, 회전체(320′)[0059] 의 일측이나 양측에 형성되는 돌출부(322)는 물이 통과되면서 회전체(320′)의 축(S)회전에 따른 회전으로 마찰열을 발생시킬 때 마찰면을 넓게 하여 마찰저항을 최소화시키기 위함이다.

물론 상기 돌기부(312)나 돌출부(322)는 원형으로 하여도 되나 각형 또는 돌기부(312)나 돌출부(322)의 어느 한쪽이나 양쪽에 또다른 돌기부나 요홈을 형성시켜 보다 많은 마찰면을 만들어 사용할 수도 있다.

도 10 및 도 11은 상기 제1실시예의 도 3 및 도 4에 대응되는 도면으로서 마찰가열단위체(300′)의 고정체(310′)와 회전체(320′) 상태를 보여주기 위한 것이고 타구성요소는 제1실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 유량의 흐름과 마찰열발생원리를 설명하기 위해 확대한 것으로서 마찰가열단위체(300′)의 내부상태를 도시한 것이다.

도 10 및 도 11에서의 유입부(210)를 통해 임펠러(I)의 힘으로 유입되는 물은 화살표 방향으로 유입 상승되는데 마찰가열단위체(300′)의 고정체(310′) 내의 홈(311′) 내부로 통과된다. 이때 축(S)에 설치된 회전체(320′)는 회전하게 되고 통과되는 유량은 회전체(320′)의 돌출부(322)와 고정체(310′)의 홈(311′)에 형성된 돌기부(312)를 계속 충돌하면서 상승하게 되어 회전력에 의한 회전마찰을 받게 되고 따라서 발생되는 마찰열로 물은 가온되게 되는 것이다. 즉 안쪽으로 유입되는 유량은 안쪽부터 외부쪽으로 회전을 받으며 진행되고 통과되는 유량은 계속하여 고정체(310′)의 홈(311′)을 통과하면서 돌기부(312)와 마찰함은 물론 회전체(320′)의 돌출부(322)와도 회전마찰하게 되므로 물은 마찰열을 받게 되고 다량의 돌기부(312)와 돌출부(322)에 회전하면서 부딪히게 되어 많은 열을 받게 되며, 상기 마찰가열단위체(300′)를 다수로 설치하면 상기 제1실시예서보다도 더 많은 열을 얻게 되는데 이는 마찰부위가 제1실시예보다 많기 때문이다.

상기에서는 제2실시예를 고정체(310′)내의 홈(311′)에 형성되는 돌기부(312)와, 회전체(320′)에 형성된 돌출부(322)를 통해 설명하였지만, 상기 돌출부(322) 대신 회전축(S)에 회전체(320′)와 크기가 다른 회전체(미도시)를 부착시키고, 상기 미도시회전체의 일측이나 양측에 상기와 같은 돌출부(322)를 형성시켜 사용하여도 되고, 이 경우 상기 고정체(310′) 내의 홈(311′)에 돌기부(312)를 형성시키거나 없애고 사용하여도 된다.

도 12에서 화살표는 물의 흐름 방향을 나타낸 것이다.

본 발명의 마찰가열시스템에서는 또 다른 마찰가열단위체를 사용할 수도 있다.

도 13a는 본 발명의 제3실시예에 따른 마찰가열단위체(300)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로써 도 13b는 도 13a의 변형 예를 나타낸 것이다.

도 13a 및 도 13b에서 본 발명의 또 다른 마찰가열단위체(300)는 고정체(1310)와 회전체(1350)로 구성되는데, 상기 회전체(1350)에는 고정체(1310) 내부에서 회전하는 디스크(1321)가 하나 이상 구성되고 중앙부에는 마찰가열시스템이나 보일러 등을 구동시키기 위한 축과 동축인 축(S)에 장착된다.

상기에서 고정체(1310)와 고정체(1310) 간의 체결 시 누수 등을 방치하기 위한 ○링 삽입부(1010)이 양측 외면에 형성되고 내면에는 회전체(1350)의 디스크(1321)가 회전하는 홈(1311)이 형성되고 내부 외측으로는 하나 이상의 요홈이나 돌기부(1350)가 형성되고 상하부는 도 13a에서와 같이 각이 지거나 도 13b에서와 같이 각이 지지 않게 형성된다.

또한 상기 회전체(1321)의 디스크(1321)는 디스크(1321)의 외면에 돌기부(1312)나 요홈이 형성되고 디스크의 원주 쪽으로도 돌기부나 요홈(1340)이 형성될 수도 있다.

본 실시예에서는 또한 도 14의 또 다른 실시예에서와 같이 회전체(1350′)의 디스크(1321′) 외주면에 돌기부(1340)나 요홈을 와선형(1312′)으로 형성할 수도 있다.

또한 또 다른 실시예에서는 회전체(1350)의 디스크(1321)의 내부측으로 요홈(1330, 1330′)을 형성할 수도 있는데, 이는 가온된 물이 디스크(1321)의 내부에 잔류하면서 보온효과와 가온효과를 더 높이게 할 수도 있기 때문이다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 마찰가열단위체(300)를 장착한 마찰가열시스템을 나타낸 것으로 본 출원인 명의의 등록특허 제 10-1306165호와 대비하기 위하여 도시한 것으로 물 유입부(①)와 유출부(②)가 나타나 있고, 기타의 구성요소는 유사한 마찰가열시스템을 보여준다.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 마찰가열단위체(500)를 통과하는 유체의 흐름을 나타낸 것으로써 유체는 화살표 방향으로 진행하여 고정체(1310) 내부의 홈(1311)에서 회전체는 회전체(1350)의 디스크(1321) 사이를 통과하게 되는데, 이때 고정체(1310) 내부면에 요홈이나 돌기부(1350)가 형성되어 있고 디스크(1321)의 외면에도 돌기부나 요홈(1350)이 형성될 수 있어서 진행되는 유체는 각 돌기부나 요홈들에 부딪히면서 통과되므로 충격에 의한 가온효과를 훨씬 더 높일 수 있고 디스크(1321) 내부의 요홈(1330)에는 항상 가온된 물이 있게 되어 통과되는 유체에 보온이나 가온효과를 더욱 줄 수 있게 된다.

또한 디스크(1321)의 외주면도 원형이 아니고 요홈이나 돌기부가 형성될 수 있어서 통과되는 유체에 보다 많은 충격을 주게 되어 가온효과를 더욱 높이게 된다.

따라서 본 발명에서 또 다른 실시예인 마찰가열단위체를 사용하면 마찰가열시스템이나 보일러 등에 효과적으로 사용할 수 있게 된다.

Claims

하부고정체와, 하부고정체 상부에서 설치되며 물유입부와 내부에 임펠러가 설치되는 물유입장치와, 상기 물유입장치위에 설치되는 마찰가열단위체와, 마찰가열단위체 상부의 일측에는 물유출부가 타측에는 에어배출부가 구성되는 배출장치와, 상부의 모터와 하부의 마찰가열단위체를 연결·체결하는 실링조인트부를 포함하는 마찰가열시스템으로서, 상기 마찰가열단위체는 내부에 하나 이상의 홈이 형성된 고정체와, 상기 고정체의 홈 내에서 회전할 수 있으며 회전축에 연결되는 하나 이상의 디스크를 포함하며, 상기 마찰가열단위체는 두개 이상 사용되고 마찰가열단위체간에는 상기 회전축과 동일축으로 회전하는 흡입가압 임펠러가 설치됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 마찰가열단위체의 상부 및/또는 하부에는 보조히터가 장착됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 디스크에는 요홈 및/또는 돌출부가 형성됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 고정체 내부홈의 간격은 2~7mm임을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 마찰가열단위체의 고정체 내부에는 하나 이상의 원형홈이 형성되고, 상기 마찰가열단위체의 축에 고정되는 회전체에는 하나 이상의 돌출부가 적어도 일면에 형성됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 5항에 있어서, 상기 원형홈의 적어도 일측에는 하나 이상의 돌출부가 형성됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 5항에 있어서, 상기 회전체는 크기가 다른 디스크가 하나 이상 축에 고정 설치되는 것임을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 고정체는 내부 외측으로 요홈이나 돌기부가 형성됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 1항에 있어서, 상기 디스크의 외면에는 돌기부나 요홈이 형성됨을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 8항에 있어서, 상기 요홈이나 돌기부는 원형이 아닌 다각형임을 특징으로 하는 마찰가열시스템.
제 8항 또는 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요홈이나 돌기부는 와류형임을 특징으로 하는 마찰가열시스템.