JP4745985B2 - ガスバルブを用いた温水自動循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス調節／遮断バルブ及びこれを用いた温水自動循環装置に係り、より詳しくは、バネによる力や蒸気圧による力を用いて温度により自動でガス量を調節または遮断するガス調節バルブ及びガス遮断バルブに関し、また、前記ガス調節／遮断バルブを用いてボイラー内部の温度によりガス供給を調節し前記ボイラー内部の蒸気圧により自動開閉されるバルブを備えて、循環ポンプやその他の動力を用いた手段を用いることなく、ガスのみを熱源にして温水を自動生産／循環させることができ、オンドルの床や、ベッドのカバー、ふとん、毛布、カーシート、オンドル部屋などの暖房装置または理学療法機器として使用されるホットパッドなどに温水を継続して供給することができ、特に携帯用ガスを熱源に用いることができるため、屋外で前記暖房装置などに簡単に温水を生産／供給できるガスバルブを用いた温水自動循環装置に関する。

従来、上記のようなオンドルの床、ホットパッドなどに熱を供給する方式は主に電気を用いたものであり、このような従来の電熱器式電気毛布、電気カーペットまたはホットパッドは、局部暖房や保温の一方法として効果的であった。
しかしながら、前記電熱器式装置は、熱源として電気的な熱線を用いるため、人体に有害な電磁波を発生させる。研究結果によれば、人間に有害な電磁波の強さの最小値は２〜４ｍＧであるのに対して、前記電熱器式装置で発生する電磁波の強さは、５０ｍＧから多くは１，０００ｍＧを超えるものもあるとされている。
このように上記の従来の電熱器式装置は、人間の健康に極めて有害であるという不都合があることから、妊産婦、老弱者はもちろん健常人への使用も抑制しているのが実情であり、本出願人は上記の不都合を解決するために案出した温水自動循環装置を２００３年１０月１５日付で出願した。(出願番号:１０-２００３-００７１６１５)
前記本出願人の既出願発明は、上記の不都合を解決して人体に全く無害な温水自動循環装置を提供しているが、温水を自動生産／循環させるに際して、電気を用いたヒーターを熱源にしているため、電力供給が多少困難な場所、例えば、野外キャンプ場、遊園地などの屋外では前記装置を作動させるのに困難な点が発生し得ることに着目し、電気を全く用いることなく、温水を自動で生産／循環させることができる装置を発明することに至った。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、前記ガス調節／遮断バルブを用いてボイラーの温度を調節しボイラー内部の水が水蒸気に変化する際に発生する蒸気圧の変化及び前記蒸気圧の変化によって自動開閉されるバルブを用いて、別途の動力を使用することなく前記温水を継続的に生産／循環させることで、人体に安全であるうえ、製造コストが安価なガスバルブを用いた温水自動循環装置を提供するものであって、特に前記温水の生産／循環の熱源として携帯し易いガスを用いることにより、屋外でも温水を様々な暖房装置などに容易に提供できるガスバルブを用いた温水自動循環装置を提供することにある。

本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、水貯蔵部とボイラーが供給管で連結され、前記ボイラーと熱交換板とが排出管で連結され、前記水貯蔵部と熱交換部とが循環管で連結されて、循環サイクルを形成し、前記ボイラーの内部の下段部に備えられ、両端が前記ボイラーの外側に突出されている中空型の燃焼室と、前記燃焼室の内部にガスを供給し燃焼させて、前記ボイラーの水を加熱するガス供給／点火手段と、前記供給管と排出管にそれぞれ備えられ、前記ボイラー内部の圧力によって自動開閉される供給バルブ及び排出バルブと、を含むことを特徴とする。

本発明による前記ガス供給／点火手段は、前記燃焼室内部に備えられ、ガス容器とメインガス管で連結されて供給されたガスを噴出するメインノズル部と、前記メインノズル部から噴出されるガスを点火させるパイロット点火部と、前記メインガス管に備えられ、前記ボイラーの温度によって前記メインノズルから供給されるガス量を自動調節するガス調節バルブと、を含むことを特徴とする。

本発明による前記ガス供給／点火手段は、メインガス管に前記ガス調節バルブと直列に備えられ、前記ボイラーの温度によって前記メインノズルに供給されるガスを自動遮断するガス遮断バルブをさらに含むことを特徴とする。

本発明による前記燃焼室は、上部外周面に複数の凹凸溝が形成され、両端に燃焼に必要な空気が流入される空気流入部が結合されることを特徴とする。

本発明による前記パイロット点火部は、パイロットノズルが前記メインガス管から分離されたパイロット供給管と連結されて前記メインノズル部に近接して設けられ、前記パイロットノズルにはパイロットスイッチと連結されているパイロットライターが備えられて、前記メインノズル部から噴出されるガスを点火させ、前記パイロットノズルは常に点火されていることを特徴とする。

本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、前記水貯蔵部は、一部が開放され、前記開放された一部には通気用開口部が形成されている開閉口が備えられ、前記開閉口には前記開口部を密封して前記水貯蔵部の内圧と前記開口部による外圧との圧力差によって伸縮するエアーパックが形成されていることを特徴とする。

本発明による前記エアーパックは、前記開閉口の直下または直上に備えられていることを特徴とする。

本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、前記エアーパックに水が湛水されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、前記ガス調節／遮断バルブを温度調節及び安全装置として使用し、ボイラー内部の水が水蒸気に変化する際に発生する蒸気圧の変化及び前記蒸気圧の変化によって自動で開閉されるバルブを用いて別途の動力を使用せずに、前記温水を継続的に生産／循環させることができるものであって、人体に全く無害であるため、毛布、カーペット、オンドルの床などの日常生活用品の暖房だけでなく電熱器具による近接加熱やモーターポンプを用いることのできない微生物実験の熱源提供及び医療器具等に安全、且つ、簡便に使用できるという効果があり、特に前記温水の生産／循環の熱源として携帯し易いガスを用いることで、電力供給が困難な屋外でも様々な暖房装置などに簡単に温水を使用できるという効果を奏する。

以下、添付した図面に基づき、本発明によるガスを用いた温水自動循環装置の好適な実施例を詳細に説明する。

以下の図に示され、またこれにより説明される本発明の構成及び作用は、少なくとも一実施例として説明され、これにより、上記の本発明の技術的思想、その核心構成及び作用は制限されない。

図１は、本発明によるガス調節バルブ１０の概略的な構成及び開閉状態を示す構成図であり、図示のように、前記ガス調節バルブ１０は、バルブケース１０ａと、ガス流入口１０ｂと、ガス流出口１０ｃと、バルブピストン１０ｄと、圧縮バネ１０ｅと、熱交換板１０ｆとからなる。

前記バルブケース１０ａは、上部から中端部に行くほど漸増的に断面積が増加する上狭下広状に傾斜しており、中端部が突出し、上記中端部から下端部へは断面積が一定に形成され、その内部は空いている中空型になっている。前記バルブケース１０ａの上部には、ガス流入口１０ｂが形成されてガスを流入させ、傾斜面にガス流出口１０ｃが形成されてガスを流出させる。また、前記バルブケース１０ａの内部にはバルブピストン１０ｄが挿入され、前記バルブピストン１０ｄには圧縮バネ１０ｅが嵌合されて前記バルブピストン１０ｄを下方に押し下げる下向き力を加え、バルブピストン１０ｄの下部、すなわち、バルブケース１０ａの底面には熱交換板１０ｆが設置されて前記バルブピストン１０ｄを上方に押し上げる上向き力を加える。

ここで、前記熱交換板１０ｆとバルブピストン１０ｄとの間には、一定量の水が満たされており、前記熱交換板１０ｆを介して外部から熱が伝達される場合、前記水が水蒸気に変化し、蒸気圧が形成される。このように形成された蒸気圧が前記バルブピストン１０ｄを上方に押し上げる。

前記ガス調節バルブ１０が自動で作動することについて詳細に説明すると、まず、前記ガス調節バルブ１０は、底面に備えられている熱交換板１０ｆへの熱伝逹が容易になるように底面が熱源になる装置と接触するように設置する。

最初に前記熱源になる装置の温度が高くないときは、前記バルブピストン１０ｄと熱交換板１０ｆとの間に蒸気圧が形成されていないため、前記バルブピストン１０ｄは圧縮バネ１０ｅの引張力によって下方に垂れ、バルブが開放される。
すなわち、図示のように、このときはバルブピストン１０ｄとバルブケース１０ａとの間にガスが移動できる空間が充分であるため、ガス流入口１０ｂを介して流入したガスが容易にガス流出口１０ｃを介して流出される。
前記ガス調節バルブ１０が開放された状態で供給されたガスにより前記熱源になる装置が加熱され、温度が次第に高くなり、１００℃を超えると、前記装置から熱交換板１０ｆに伝達された熱によって前記バルブピストン１０ｄと熱交換板１０ｆとの間の水が水蒸気に変化すると共に蒸気圧が形成され、前記蒸気圧による力によって前記バルブピストン１０ｄは圧縮バネ１０ｅを圧縮し、上方に上昇する。

このようにバルブピストン１０ｄが次第に上昇すれば、ガス流入口１０ｂを介して流入されたガスが移動できる空間はますます狭くなって流出されるガス量が減り、上記のように供給されるガス量が減って熱源になる装置の温度が落ちると、再び蒸気圧による力が圧縮バネ１０ｅの力よりも小さくなって、バルブピストン１０ｄが下方に移動し、これにより、再びガス供給量が増加することで熱源になる装置の温度によって自動で供給ガス量を調節できるようになる。

もし、バルブピストン１０ｄが上昇してガスの供給量が減少したにもかかわらず熱交換板１０ｆの温度が低下せず、むしろ高くなれば、前記熱交換板１０ｆとバルブピストン１０ｄとの間の蒸気圧はさらに増加し、図示のように、バルブピストン１０ｄがさらに上昇してバルブピストン１０ｄのピストンＯリング１０ｇが前記バルブケース１０ａと密着することにより、ガスの流入を防いでガス供給を完全に遮断する。

図２は、本発明によるガス遮断バルブ２０の概略的な構成を示す構成図であり、図示のように、前記ガス遮断バルブ２０は、バルブケース２０ａと、ガス流入口２０ｂと、ガス流出口２０ｃと、バルブピストン２０ｄと、圧縮バネ２０ｅと、熱交換板２０ｆとからなる。

前記バルブケース２０ａは、上部から中端部まで断面積が一定であり、中端部が突出しており、前記突出されている中端部から下段部まで断面積が一定の形状になっている。前記バルブケース２０ａの内部は中空型であり、底面は前記ガス調節バルブ１０のように熱源になる装置の表面と接触して設けられることが好ましい。

前記バルブケース２０ａの前記突出部位の上側面には、ガス流入口２０ｂが形成され、前記ガス流入口２０ｂよりも高い部位の側面に前記ガス流出口２０ｃが形成される。
前記ガス遮断バルブ２０の構成及び熱交換板２０ｆに伝達される熱によってガスを遮断する機能は、上述したガス調節バルブ１０と同様である。すなわち、熱交換板２０ｆに伝達される温度が低い場合は、圧縮バネ２０ｅによってバルブピストン２０ｄが下方に移動し、バルブは開放されて、ガスが流入されて流出される。また、供給されたガスが燃焼して装置の温度が上昇すれば、バルブピストン２０ｄと熱交換板２０ｆとの間に蒸気圧が形成されて、バルブピストン２０ｄが上方に押されて、バルブが閉鎖され、ガス供給は遮断される。

しかし、前記ガス遮断バルブ２０は、バルブケース２０ａ及びバルブピストン２０ｄの形状において、前記ガス調節バルブ１０のバルブケース１０ａ及びバルブピストン１０ｄの形状とは異なり、上端部の断面積が一定であるため、図示のように、熱交換板２０ｆに伝達される温度上昇によって形成された蒸気圧によりバルブピストン２０ｄが上昇してもバルブピストン２０ｄに締結されているピストンＯリング２０ｇの位置が前記ガス流入口２０ｂよりも下方にある場合には、ガス量を減少させる効果はなく、バルブピストン２０ｄがさらに上昇してピストンＯリング２０ｇの位置がガス流入口２０ｂよりも上方に位置すれば直ちにガス流入を完全に遮断する。
すなわち、前記ガス遮断バルブ２０は、前記ガス調節バルブ１０とは異なって外部から伝達される温度によって供給されるガス量を調節する機能は微弱であり、ガス供給を遮蔽する機能のみを行う。従って、前記ガス調節バルブ１０と並行して使用することにより、前記ガス調節バルブ１０がそれ自体の機能を遂行できない場合にガスを遮断して外部装置の過熱を防止するための安全装置として使用することが好ましい。

図３は、本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置の全体構成を概略的に示す全体構成図である。

図示のように、本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、冷水を供給し循環された冷水を貯蔵する水貯蔵部３１と、前記水貯蔵部３１から冷水を供給されて温水を排出するボイラー３２と、前記ボイラー３２から排出された温水を熱源として外部に熱を伝達する熱交換部３４とを備え、前記水貯蔵部３１とボイラー３２とが供給管３５で連結され、前記ボイラー３２と熱交換部３４とが排出管３６で連結され、前記熱交換部３４と水貯蔵部３１とは循環管３７で連結されて循環サイクルが形成される。また、前記ボイラー３２には、ガスが燃焼してボイラー３２内部の冷水を加熱できる燃焼室３３が備えられ、前記燃焼室３３にはガス供給／点火手段４１が連結され、前記供給管３５と排出管３６には、前記ボイラー３２内部の蒸気圧により自動で開閉されて冷水の供給及び温水の排出を制御する供給バルブ３８、３９と排出バルブ４０が備えられる。

前記水貯蔵部３１は通常、水を貯蔵するのに用いられ、上部に循環して戻ってくる冷水を供給されることができる流入口３１ａが形成され、下部には冷水をボイラー３２に排出できる流出口３１ｂが形成される。前記水貯蔵部３１は、内部の冷水が重力によって前記供給管３５に排出されることができるようにボイラー３２よりも高い所に設置されることが好ましい。

前記ボイラー３２には、上部に供給管３５と連結されて水貯蔵部３１から供給される冷水を流入させることができる供給口３２ａが形成され、下部には排出管３６と連結されて温水を排出できる排出口３２ｂがそれぞれ形成される。
ここで、前記ボイラー３２は、底面が前記排出口３２ｂの方に３°〜５°の傾斜を形成するように設置されることが好ましい。その理由は、前記ボイラー３２から排出される温水がより容易に排出できるようにすることで、温水が供給される間に水蒸気と共に排出されることを最大限に防止し騷音を低減させるためである。

前記熱交換部３４は、前記ボイラー３２の排出口３２ｂと排出管３６で連結される流入口３４ａと、前記水貯蔵部３１と循環管３７で連結される流出口３４ｂが形成され、前記排出管３６から温水を供給されて外部に熱を伝達し、冷却された冷水を循環管３７を介して再び水貯蔵部３１に循環させる。前記熱交換部３４は、マット、ふとんなどの様々な暖房装置の製品に適用できるものであって、前記連結部位には、分離及び連結を容易にできるコネクターが備えられることが好ましい。また、本発明による前記供給バルブ３８、３９は、円錐状の供給バルブ及びシリンダ状の供給バルブが供給管３５に直列に備えられることが好ましい。

図４は、本発明による円錐状の供給バルブ３８の構成図であり、図示のように、前記円錐状の供給バルブ３８は、バルブケース３８ａと、前記バルブケース３８ａに内設され、上広下狭状の中空の円錐状の外周面に水供給部３８ｂが形成されているバルブ膜支持台３８ｃ、及び前記バルブケース３８ａとバルブ膜支持台３８ｃとの間に固定されて下端部が外圧により上下移動可能なバルブ膜３８ｄから構成される。

前記円錐状の供給バルブ３８は、通常はバルブ膜３８ｄの下端部がバルブ膜支持台３８ｃの傾斜面に緩く接触しているため、前記水貯蔵部３１から供給された前記ボイラー３２内の冷水が加熱して水蒸気が発生する場合、最初発生した蒸気圧により前記バルブ膜３８ｄの下端部が上方に押されてバルブ膜支持台３８ｃの傾斜面に密着し、水蒸気の漏れを遮断する。また、前記ボイラー３２内部が温水を全て排出して低気圧状態になれば、前記バルブ膜３８ｄが下方に垂れて開放され、冷水を前記ボイラー３２に供給する。

図５は、本発明によるシリンダ状の供給バルブ３９の構成図であり、図示のように、前記シリンダ状の供給バルブ３９は、バルブケース３９ａと、前記バルブケース３９ａに内設され上下移動が自在なバルブ本体３９ｂと、前記バルブケース３９ａの下端に一端が固定され、他端は前記バルブ本体３９ｂの内面上部に結合されて前記バルブ本体３９ｂを上昇させる弾性力を提供するバネ３９ｃとから構成される。

前記シリンダ状の供給バルブ３９は、通常はバネ３９ｃの弾性力により前記バルブ本体３９ｂが前記バルブケース３９ａに緩く密着されており、前記ボイラー３２内の冷水が加熱されて水蒸気が発生すれば、前記発生した最初の蒸気圧により前記バルブ本体３９ｂは前記バルブケース３９ａにさらに強く密着され、ボイラー３２内部の蒸気圧が漏出されるのを防止する。また、前記ボイラー３２が温水を全て排出してボイラー３２の内部が低気圧になれば、前記バネ３９ｃが下に垂れて前記バルブ本体３９ｂが下方に移動し、前記シリンダ状の供給バルブ３９が開放されることにより、前記水貯蔵部３１から冷水を前記ボイラー３２に供給する。

前記２つの供給バルブ３８、３９は、いずれか１つのバルブが破損したり、異物によって作動が不可能な状態になったりしたとき、もう１つのバルブが補助して正常な温水循環を可能にする。

前記円錐状の供給バルブ３８のバルブ膜３８ｄの弾性力と前記シリンダ状の供給バルブ３９のバネ３９ｃの強度によって冷水の供給時期が決定されるため、前記バルブ膜３８ｄの弾性力とバネ３９ｃの強度は適切な範囲で選択される必要がある。前記バルブ膜３８ｄの弾性力とバネ３９ｃの強度は前記水貯蔵部３１から供給された供給管３５内部の冷水の重力とバルブ膜３８ｄの重さまたはバルブ本体３９ｃ自体の重さによる重力の和よりもやや大きく、外部荷重がないときはわずかに閉じられている程度が好ましい。また、ボイラー３２から温水が排出された後、ボイラー３２内部の蒸気圧が急速に減圧されるため、上記の供給バルブ３８、３９が十分に大きくなければ供給時間が延長され、且つ摩擦騷音が発生し得るため、このような騷音を低減するために供給バルブ３８、３９の大きさを適切に選択することが好ましい。

図６は、本発明による排出バルブ４０の構成図であり、図示のように、前記排出バルブ４０は、バルブケース４０ａと、前記バルブケース４０ａの内部に形成された溝を貫通すると共に、一端にはナット４０ｂが固定され、他端にはバルブヘッド４０ｃが形成されているバルブステム４０ｄと、前記バルブヘッド４０ｃに結合されて前記バルブケース４０ａ内部の溝とバルブヘッド４０ｃとの間に水密性を提供するバルブ膜カバー４０ｅと、前記バルブステム４０ｄに外挿され、前記ナット４０ｂにより圧縮固定されて前記バルブ膜カバー４０ｅを前記バルブケース４０ａの溝に密着させる弾性力を提供する圧縮バネ４０ｆとから構成される。

前記排出バルブ４０は、通常は圧縮バネ４０ｆにより閉じられており、ボイラー３２の蒸気圧が前記圧縮バネ４０ｆの弾性力よりも大きくなれば、バルブステム４０ｄが下方に移動しながら、排出バルブ４０が開放され、ボイラー３２の温水を排出管３６に排出する。
すなわち、前記排出バルブ４０は、ボイラー３２の蒸気圧が圧縮バネ４０ｆの強度よりも小さいときは閉じられており、ボイラー３２の蒸気圧が圧縮バネ４０ｆの強度よりも大きくなれば、排出バルブ４０が開放されるため、蒸気圧により自動で開閉が可能になる。

前記排出バルブ４０の圧縮バネ４０ｆの強度が大きければ大きいほど温水を排出するためのボイラー３２内の蒸気圧が大きくなる必要があるため、温水を高い所または遠い所に供給するには、前記圧縮バネ４０ｆの強度を大きくする方が良い。しかし、この場合、水蒸気の温度があまりにも増加して、温水循環に多くの時間がかかる問題が発生し得るため、適切な範囲内の圧縮バネ４０ｆの強度を選択することが好ましい。特に、圧縮バネ４０ｆの強度があまりにも弱ければ、ボイラー３２内の温度が十分に上がる前に温水供給が終わってしまい、温水供給後にボイラー３２の内部を低気圧状態にする充分な水蒸気がなくなり、自動温水生産／供給を行えないという問題点が発生し得ることから、前記圧縮バネ４０ｆの強度の好ましい選択は重要であるといえる。

また、前記排出バルブ４０は、圧縮バネ４０ｆの強度により生産される温水の温度を調節できる。すなわち、圧縮バネ４０ｆの強度を高めれば、排出バルブ４０を開放させるのに高い蒸気圧が必要となるため、温水の温度は上がる一方、圧縮バネ４０ｆの強度が低ければ、生産される温水の温度も相対的に低くなる。

図７及び図８は、本発明による前記燃焼室３３の概略的な構成を示す構成図である。図７に示すように、前記燃焼室３３は、両端が前記ボイラー３２の外側に一定部分が突出され、前記ボイラー３２の下端部に長手方向に延在する。また、前記燃焼室３３の突出されている両端には、空気流入部３３a、３３ｂが結合され、前記燃焼室３３の上部の外周面にはラジエータ状の凹凸部３３ｃが複数形成される。

前記燃焼室３３の両端に結合される空気流入部３３a、３３ｂは、図８に示すように、空気が通過できる小さな空気孔が複数穿設されて、前記燃焼室３３内におけるガス燃焼に必要な空気が流入されるようにできる。ただし、前記空気流入部３３a、３３ｂを介して流入する空気が強い場合、むしろ燃焼を妨害したり、または点火された火を消しりするため、前記空気流入部３３a、３３ｂの空気孔は燃焼のみに必要な程度の空気が流入できるように直径が０．５ｍｍ以下になるように穿設することが好ましい。

また、前記燃焼室３３の上部外周面には、図８に示すように、ラジエータ状に折りたたまれた複数の凹凸部３３ｃが形成されることが好ましい。これは、前記燃焼室３３内部でガスが燃焼して発生した熱が前記燃焼室３３の外周面に接触した水に効率よく伝達されるようにし、熱効率を高めるためである。

図９は、前記ガス供給／点火手段４１の概略的構成を示す構成図である。図示のように、前記ガス供給／点火手段４１は、ガス容器４２と、前記燃焼室３３内部に備えられるメインノズル部４３と、前記ガス容器４２とメインノズル部４３を連結するメインガス管４４と、前記メインガス管４４に備えられているメインガスバルブ４５と、前記メインガス管４４から分離されたパイロットガス管４６と、前記メインガス管４４からパイロットガス管４６に分岐される分岐点の後側に備えられている温度調節バルブ５０と、前記パイロットガス管４６に連結されているパイロットノズル４７と、点火手段であるパイロットライター４８と、パイロットスイッチ４９と、上述した構成のガス調節バルブ１０と、ガス遮断バルブ２０とからなる。

前記ガス容器４２は、本発明による温水循環装置の熱源として用いられるガスを貯蔵している容器であり、一般的に使用される携帯用のガスバーナー用ブタンガス容器(butane gas canister)やガスレンジ用ＬＰＧガス容器(LPG canister) などが全て該当し得る。

前記ガス容器４２は、メインガス管４４に連結されて前記メインノズル部４３にガスを供給する。前記メインガス管４４にはまずメインガスバルブ４５が備えられ、パイロットガス管４６に分離された後端部に温度調節バルブ５０が備えられ、前記温度調節バルブ５０の後端部にガス遮断バルブ２０とガス調節バルブ１０が直列に備えられる。
前記メインガスバルブ４５は、前記ガス容器４２からメインノズル部４３にガスを供給したり遮断したりすることのできる手動操作バルブであり、前記メインガスバルブ４５は、本発明による温水自動循環装置を最初に作動させる時や作動を中断させる時にのみ操作されることが好ましく、ユーザの手動操作で開閉されるバルブであるため、一般の開閉バルブとして用いられるゲートバルブなどが使用され得る。

前記温度調節バルブ５０は、メインガス管４４からパイロットガス管４６に分離された後端部に備えられるバルブであり、最初前記メインガスバルブ４５を開放するとき、前記温度調節バルブ５０は閉じられ、ガスがパイロットガス管４６を介してのみ供給されるようにする。これは、パイロットガス管４６を介して供給されたガスが、パイロットスイッチ４９を入れてパイロットノズル４７が点火した後、メインノズル部４３に供給されるようにするものである。もし、パイロットノズル４７が点火する前にメインガス管４４を介して燃焼室の内部に多くのガスが供給され、その後にパイロットノズル４７を点火すれば、ガス爆発及び火災などの危険性があるため、前記パイロットノズル４７が点火された後、メインノズル部４７にガス供給が行われるようにして、上記のような危険性を防止することができる。また、前記温度調節バルブ５０は、開放範囲を調整し、メインノズル部４３に供給されるガスを調節することで、生産／循環される温水の温度を調節する機能を行える。
前記ガス調節バルブ１０とガス遮断バルブ２０は、底面が前記ボイラー３２の表面と接触するように設けられ、上述したように圧縮バネ１０ｅ、２０ｅの力とボイラー３２から伝達される熱によって発生した蒸気圧による力により、自動で前記ガス容器４２からメインノズル部４３に供給されるガスを遮断したりガス量を調節したりする。

すなわち、前記ボイラー３２の温度が高くなければ、前記ガス調節／遮断バルブ１０、２０のバルブピストン１０ｄ、２０ｄは圧縮バネ１０ｅ、２０ｅにより下方に押されてバルブが開放され、これにより、燃焼室３３のメインノズル部４３にガスを供給する。このようにガス供給が続けられ、供給ガスの燃焼により前記ボイラー３２の温度が１００℃を超えれば、前記バルブピストン１０ｄ、２０ｄと熱交換板１０ｆ、２０ｆとの間の水が水蒸気に変化し、蒸気圧が形成され、その力によってバルブピストン１０ｄ、２０ｄは次第に圧縮バネ１０ｅ、２０ｅを圧縮しながら上昇し、メインノズル部４３に供給されるガス量を減らす。このように供給ガス量が減少するにもかかわらず、ボイラー３２の温度が低下せず、さらに上昇して１０５℃を超えれば、前記バルブピストン１０ｄ、２０ｄはさらに上昇してメインノズル部４３への供給ガスを完全に遮断する。

このとき、ガス調節バルブ１０は、供給ガス量を調節する間にボイラー３２が過熱する場合、ガス供給を遮断することができ、ガス遮断バルブ２０は、前記ガス調節バルブ１０が誤動作する場合に備えて安全装置の機能を行う。
前記メインノズル部４３は、ボイラー３２の燃焼室３３内の底面に設けられたノズル支え５０により固着される。前記メインノズル部４３は、メインガス管４４を介してガス容器４２と連結される。前記メインノズル部４３には、ガス容器４２から供給されるガスを噴出する複数の噴射ノズル５１が形成される。前記噴射ノズル５１は、ボイラー３２内部で適切な蒸気圧が発生し得るようにボイラー３２の体積に合わせて適正数にすることが望ましい。

前記パイロットノズル４７は、前記メインノズル部４３の噴射ノズル５１に近接して設けられ、前記パイロットノズル４７は、パイロットガス管４６を介して前記メインガス管４４と連結されて前記ガス容器４２からガスを供給されて噴出する。
ここで、前記パイロットノズル４７と連結されているパイロットガス管４６は、前記メインガスバルブ４５とガス遮断バルブ２０との間に連結され、前記ガス遮断バルブ２０やガス調節バルブ１０の作動とは関係なく、前記メインガスバルブ４５が開放されていれば、パイロットガス管４６は継続してガスを供給される。ただし、前記パイロットガス管４６の直径は、前記メインガス管４４の直径よりは極めて小さく、そのため、前記パイロットノズル４７を介して噴出されるガス量は、前記メインノズル部４３を介して噴出されるガス量よりも極めて少ない。

前記パイロットライター４８は、前記パイロットノズル４７に近接して設けられ、パイロットスイッチ４９と連結されて、前記パイロットスイッチ４９を作動させると、パイロットライター４８は前記パイロットノズル４７から噴出されるガスが点火されるように火花（スパーク）を発生させる。

前記パイロットライター４８で発生した火花は前記パイロットノズル４７を点火させ、前記点火されたパイロットノズル４７の火炎は前記メインノズル部４３の噴射ノズル５１から噴出されるガスを点火させて、前記ボイラー３２内部の水を加熱する。
一方、上述したように前記パイロットノズル４７のガス供給とメインノズル部４３へのガス供給は、独立して行われるため、ボイラー３２内部の温度が上昇して、前記メインガス管４４に備えられている前記ガス調節バルブ１０やガス遮断バルブ２０が作動しメインノズル部４３へのガス供給が中断されても、前記パイロットノズル４７へのガス供給は継続して維持される。

従って、前記メインノズル部４３におけるガス燃焼は、前記ガス調節バルブ１０またはガス遮断バルブ２０の作動により中断されるが、前記パイロットノズル４７は継続してガスを供給されるため、本発明による装置が作動している間は常に火炎を維持している。ただし、前記パイロットノズル４７に供給されるガスは少量であるから、パイロットノズル４７の火炎はボイラー３２内部の温度上昇には何ら影響を与えない。ただし、前記メインノズル部４３に再びガスが供給されたとき、これを点火させることができる程度である。
以上で説明したような構成からなる本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置は、以下の過程で作動する。

まず前記水貯蔵部１に冷水を十分に満たして温度調節バルブ５０を閉じた後、メインガスバルブ４５を開放する。そしてパイロットスイッチ４９を入れた後、前記温度調節バルブ５０を開放してメインノズル部４３を点火させると、前記ボイラー３２内部の空気が膨脹してボイラー３２内部の圧力が高くなる。前記ボイラー３２内部の圧力が増加し続け、前記排出バルブ４０を開放させると、前記ボイラー３２内部の空気の一部が排出され、ボイラー３２内部の温度は継続して増加する。

前記ボイラー３２内部の温度が増加して１００℃以上になれば、前記ガス調節バルブ１０及びガス遮断バルブ２０が閉じられてメインノズル部４３へのガス供給が遮断され、これにより、ボイラー３２内部の温度は減少し、ボイラー３２内部圧力も減少する。
このとき、ガス供給が遮断されてメインノズルの火が消えても、パイロットノズル４７にはパイロットガス管４６を介して継続して少量のガスが供給されるため、パイロットノズル４７の火は消えず、点火されたまま維持される。

このようにボイラー３２内部の圧力が減少して、前記圧力が円錐状の供給バルブ３８のバルブ膜３８ｄの弾性力とシリンダ状の供給バルブ３９のバネ３９ｃの強度を克服できる程度に低気圧になれば、前記２つの供給バルブ３８、３９が開放されて、前記水貯蔵部３１の冷水が供給管３５を介して前記ボイラー３２に供給され始める。
前記ボイラー３２に冷水が満たされれば、ボイラー表面温度が１００℃以下に落ち、前記ガス調節バルブ１０及びガス遮断バルブ２０は開放されて、再びメインノズル部４３にガス供給を開始する。
上記のようにガス供給が行われる場合、メインノズル部４３から噴出されるガスはパイロットノズル４７の火花によって再び点火し、これにより、ボイラー３２は再び加熱し始める。

前記ボイラー３２に満たされている冷水が加熱されて７５℃程度になれば、ボイラー３２内部に圧力が生成し始め、この時に発生した初期蒸気圧が前記ボイラー３２の外部に流出しないように前記供給管３５の供給バルブ３８、３９は閉じられるようになる。
継続的な加熱により前記ボイラー３２内部の蒸気圧がさらに増加すれば、前記蒸気圧によって供給バルブ３８、３９はさらにしっかりと閉鎖される。温水の温度がさらに増加してボイラー３２内部の蒸気圧が前記排出バルブ４０のバネの強度を超えると、排出バルブ４０は開放され、ボイラー３２内部の温水は排出管３６を介して排出し始める。
温水が排出し始めると、ボイラー３２内部の温水の水位は次第に減少し始め、蒸気圧も継続的に増加することになる。ボイラー３２内部の全ての温水が排出されれば、ガスが継続して供給されても、メインノズル部４３の火炎によって発生する熱が気体状態ではうまく伝達されないため、むしろボイラー３２内部の蒸気圧は次第に減少してしまう。もし、この場合、ボイラー３２が温水を排出した以降も、蒸気圧が減少せず、過熱されれば、前記ガス調節バルブ１０及びガス遮断バルブ２０が閉じられ、ガス供給を遮断するようになるのは当然である。

このように蒸気圧が減少してボイラー３２内部が低気圧状態になれば、前記供給バルブ３８、３９は自動的に開放され、水貯蔵部３１から冷水をボイラーに再び供給する。
このように冷水がボイラー３２に再び供給されれば、初めて供給される冷水はボイラー３２内部を瞬時に冷却させることで、ボイラー３２内部の圧力をさらに減少させ、前記ボイラー３２内部の圧力減少により、前記供給バルブ３８、３９は冷水をボイラー３２に十分に供給できるように完全に開放される。
前記ボイラー３２から排出された温水は、排出管４０を介して熱交換部３４に供給される。

前記温水が供給された熱交換部３４では、前記温水を熱源として外部に熱を伝達することになり、前記熱伝逹の後に冷却された冷水は再び循環管３７を介して排出される。
前記循環管３７を介して排出された冷水は、水貯蔵部３１に循環されて貯蔵され、上述した方式でボイラー３２に再び供給されることにより、自動で温水循環サイクルを形成する。

一方、図１０は、本発明の水貯蔵部を示す斜視図であり、水貯蔵部３１が密閉されていれば、前記水貯蔵部３１から流出される水の体積だけ水貯蔵部３１の内部圧力が減圧されることができ、温度が上昇された水の熱膨張によって水貯蔵部３１の内部圧力が微小加圧されることができる。従って、前記水貯蔵部３１には繰り返して応力が発生し得るが、これを防止するために、水貯蔵部３１の一部を開放すれば、水貯蔵部３１に湛水された水が蒸発するため、別途の補充水を周期的に提供しなければならないという不都合が生じる。

従って、本発明はこれを防止するために、水貯蔵部３１の上端一部を開放して開放部３１ａを形成し、内部圧力変化によって伸縮することで水貯蔵部３１の内圧と外圧との圧力差を調節できるエアーパック９９を含んでなる。

すなわち、図１１に示すように、水貯蔵部３１の上端一部を開放して開放部３１ａを形成し、前記開放部３１ａを開閉する開閉口８０をボルト１００などの結合手段で結合する。ここで、前記開閉口８０には、通気用開口部８１が形成されている。また、エアーパック９９の自重とその形状を支持し、複数の開孔７１が穿設されている円筒状の支持体７０が備えられる。前記開孔７１を形成する理由は、前記エアーパック９９の伸縮空間を提供するためである。

前記支持体７０内部にエアーパック９９を備えた後、前記支持体７０を前記開閉口８０の直下に結合し、同時にエアーパック９９の開放された部位を開口部８１に挿入し、その内側に脱着リング６０を嵌合する。ここで、前記エアーパック９９は円筒状であり得る。前記エアーパック９９が収められている支持体７０が前記開閉口８０に結合されれば、前記開閉口８０を水貯蔵部３１の上端開放部３１ａにボルト１００などで結合する。
これにより前記エアーパック９９は、前記開口部８１を密封し、水貯蔵部３１を遮蔽して、前記水貯蔵部３１の内外部の空間を分離する。

前記開閉口８０にエアーパック９９を結合するとき、前記水貯蔵部３１の内部が加圧されていれば、前記エアーパック９９はむしろ水の循環を妨害する要素として作用され得るほか、その結果として、ボイラー中の温水が完全に流出できない逆効果が得られる。従って、前記エアーパック９９は、既に一定水準以上の体積が確保された状態で開閉口８０に備えられるようにすることが好ましく、圧力変化によって弾性して形が変化すると共に伸縮できるように備えられる。

前記水貯蔵部３１内部の水が流出されて水貯蔵部３１の内部空間の圧力が降下されれば、エアーパック９９が水貯蔵部の内側に伸縮される。また、水の熱膨張または体積膨脹などにより水貯蔵部３１内部の圧力が加圧されれば、エアーパック９９は外側に伸縮される。このようにエアーパック９９の伸縮により、水貯蔵部３１の出部／外部の圧力均衡が調節される。また、水貯蔵部３１内部が遮蔽されるため、蒸気による水の損失を防止でき、そのため、水を別途に補充する必要がなく、大気中の粉塵や有害物質が水に溶解されるのを防止できる。

一方、前記エアーパック９９には別途の水が所定量湛水され得る。例えば、水貯蔵部３１の温度が増加すると、その熱が直接前記エアーパック９９に伝達されるため、外気とのさらに効率的な熱交換のために、前記エアーパック９９の内部に所定量の水を湛水しても良い。
これにより、エアーパック９９を介して伝導及び対流による熱交換が迅速に行われるため、温度変化によるエアーパック９９の化学的変形や破損などを防止できる。

図１２に示すように、エアーパック９９が前記水貯蔵部３１の上部に形成されることができる。すなわち、開閉口８０と水貯蔵部３１は、上述した場合と同様に／類似して相互結合されるが、まず開閉口８０を水貯蔵部３１に結合した後、内部空間にエアーパック９９が備えられている支持体７０が前記開閉口の直上に結合される。
これにより、前記エアーパック９９が大気中に形成されて、開閉口８０を脱着することなく、支持体７０のみを開口部から分離して、エアーパック９９を取り替えられるため、エアーパック９９が水貯蔵部３１の内部に収められる場合とは異なって、使用やメンテナンスなどの側面においてさらに有利になる。

以上、本発明による温水自動循環装置の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明の技術範囲はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲に記載された本発明の技術的要旨及び精神を逸脱しない範囲内で種々変更、追加及び置換が可能なのは当該分野で通常の知識を有するものには明らかなことである。
したがって、種々の変更、追加及び置換は請求の範囲に記載された本発明の技術的要旨及び精神に含まれることは、いうまでもない。

本発明によるガス調節バルブの概略的構成及び開／閉状態を示す構成図である。 本発明によるガス遮断バルブの概略的構成及び開／閉状態を示す構成図である。 本発明によるガスバルブを用いた温水自動循環装置の概略的な全体構成を示す構成図である。 本発明による供給バルブ及び排出バルブの概略的構成を示す構成図である。 本発明による供給バルブ及び排出バルブの概略的構成を示す構成図である。 本発明による供給バルブ及び排出バルブの概略的構成を示す構成図である。 本発明による燃焼室の概略的構成を示す構成図である。 本発明による燃焼室の概略的構成を示す構成図である。 本発明によるガス供給／点火手段の概略的構成を示す構成図である。 本発明の水貯蔵部を示す斜視図である。 本発明のエアーパックを用いた圧力調節構造を示す例示図である。 本発明のエアーパックを用いた圧力調節構造を示す例示図である。

符号の説明

１０・・ガス調整バルブ、２０・・ガス遮断バルブ、３１・・水貯蔵部、３２・・ボイラー、３３・・燃焼室、３４・・熱交換部、３５・・供給管、３６・・排出管、３７・・循環管、３８・・供給バルブ、３９・・供給バルブ、４０・・排出バルブ、４１・・ガス供給／点火手段、４２・・ガス容器、４３・・メインノズル部、４４・・メインガス管、４５・・メインガスバルブ、４６・・パイロットガス管、４７・・パイロットノズル、４８・・パイロットライター、４９・・パイロットスイッチ、５０・・温度調節バルブ、７０・・支持体、７１・・開孔、８０・・開閉口、８１・・通気用開口部、９９・・エアーパック、１００・・ボルト。

Claims (8)

1. 水貯蔵部とボイラーが供給管で連結され、前記ボイラーと熱交換板とが排出管で連結され、前記水貯蔵部と熱交換部とが循環管で連結されて、循環サイクルを形成し、
   前記ボイラーの内部の下段部に備えられ、両端が前記ボイラーの外側に突出されている中空型の燃焼室と、
   前記燃焼室の内部にガスを供給し燃焼させて、前記ボイラーの水を加熱するガス供給／点火手段と、
   前記供給管と排出管にそれぞれ備えられ、前記ボイラー内部の圧力によって自動開閉される供給バルブ及び排出バルブと、を含むことを特徴とするガスバルブを用いた温水自動循環装置。
2. 前記ガス供給／点火手段は、前記燃焼室内部に備えられ、ガス容器とメインガス管で連結されて供給されたガスを噴出するメインノズル部と、
   前記メインノズル部から噴出されるガスを点火させるパイロット点火部と、
   前記メインガス管に備えられ、前記ボイラーの温度によって前記メインノズルから供給されるガス量を自動調節するガス調節バルブと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
3. 前記メインガス管に前記ガス調節バルブと直列に備えられ、前記ボイラーの温度によって前記メインノズルに供給されるガスを自動遮断するガス遮断バルブをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
4. 前記燃焼室は、上部外周面に複数の凹凸溝が形成され、両端に燃焼に必要な空気が流入される空気流入部が結合されることを特徴とする請求項１に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
5. 前記パイロット点火部は、パイロットノズルが前記メインガス管から分離されたパイロット供給管と連結されて前記メインノズル部に近接して設けられ、前記パイロットノズルにはパイロットスイッチと連結されているパイロットライターが備えられて、前記メインノズル部から噴出されるガスを点火させ、前記パイロットノズルは常に点火されていることを特徴とする請求項２に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
6. 前記水貯蔵部は、一部が開放され、
   前記開放された一部には通気用開口部が形成されている開閉口が備えられ、前記開閉口には前記開口部を密封して前記水貯蔵部の内圧と前記開口部による外圧との圧力差によって伸縮するエアーパックが形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
7. 前記エアーパックが前記開閉口の直下または直上に備えられていることを特徴とする請求項６に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。
8. 前記エアーパックに水が湛水されていることを特徴とする請求項６に記載のガスバルブを用いた温水自動循環装置。

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