KR101013238B1 - 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시켜 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치에 관한 것이다.

이를 위해, 실린더헤드 양측 상단에 흡입구 및 배기구를 조성하고, 흡입구 및 배기구 하단에 공기압축실을 조성한 실린더블록과; 흡입구로부터 유입되는 외부 공기를 피스톤의 왕복 이동을 통해 공기압축실에서 압축 발열시키는 공기압축유닛과; 캠축을 크랭크기구와 연동 회전시켜 흡입구와 배기구를 순차적으로 교번하여 개폐시키는 캠구동유닛과; 배기구에서 배출되는 압축공기의 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 배기구 단부에 연통 설치한 돌연축소관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 효과도 있는 것이다.

압축공기, 대체에너지, 공기열, 실린더, 캠기구, 크랭크기구.

Description

압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치{Cylinder type apparatus for heating by compressed air}

본 발명은 히팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시킴으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치에 관한 것이다.

일반적으로, 히터와 같이 열을 발생하는 가열장치의 열원은 대부분 석탄, 석유, 천연가스 같은 화석 연료를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 화석연료들은 광구나 유전지역이 극히 제한적일 뿐만 아니라 그 매장량 또한 한정되어 있어, 세계 각국에서는 자원의 고갈에 대비하고, 환경과 인체에 해를 입히지 않는 대체에너지 개발에 적극적으로 노력하고 있다.

통상, 대체에너지는 석탄과 같은 화석 연료를 대신할 수 있는 에너지로, 크게 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 등 재생에너지 분야와, 연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지 등 신에너지 분야로 구분하고 있다.

이러한, 대체에너지들은 깨끗하고 고갈될 염려가 없을 뿐 아니라 무공해 재생이 가능하다는 매우 큰 장점이 있으나, 그 반면 에너지 밀도가 너무 낮아 많은 양의 에너지를 필요로 하는 곳에서는 실용성이 적고, 태양열이나 풍력은 기후에 영향을 받기 때문에 보조 발전 시설이 필요하며, 다른 재생에너지들도 효율성이나 경제성이 적다는 치명적인 단점을 갖고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 공기의 체적을 급격하게 압축함과 아울러 공기의 흐름 속도를 배가시켜 공기열을 상승시킴으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있도록 한 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 실린더헤드 양측 상단에 외부 공기를 흡입 및 배출하기 위한 흡입구 및 배기구를 각각 조성하고, 상기 흡입구 및 배기구 하단에 공기압축실을 연통 조성한 실린더블록과; 상기 흡입구로부터 유입되는 외부 공기를 크랭크기구에 의한 피스톤의 왕복 이동을 통해 공기압축실에서 압축 발열시키는 공기압축유닛과; 흡입캠 및 배기캠이 결합된 캠축을 상기 크랭크기구와 연동 회전시키므로, 흡입밸브와 배기밸브의 왕복 이동을 통해 흡입구와 배기구를 순차적으로 교번하여 개폐시키는 캠구동유닛과; 상기 배기구에서 배출되는 압축공기의 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 배기구 단부에 연통 설치한 돌연축소관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공기압축유닛은, 상기 실린더블록 측면 하단에 설치한 모터와; 상기 모터에 크랭크축을 회전 가능하게 결합하고, 상기 크랭크축에 편심 회전하는 크랭크아암을 결합하며, 상기 크랭크아암에 커넥팅로드를 결합한 크랭크기구와; 상기 커넥팅로드에 결합되어 공기압축실 내부에서 상, 하로 왕복 이동하며 공기를 압 축시키는 피스톤을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 모터에는 모터의 속도 조절이 가능한 가변속도조절기를 연결한다.

그리고, 상기 캠구동유닛은, 상기 실린더블록 양측 상단에 설치한 캠축지지대와; 상기 캠축지지대에 캠축을 회전 가능하게 결합하고, 상기 캠축과 크랭크축 일단에 각각 결합된 타이밍풀리에 타이밍벨트를 연결하여 캠축을 회전시키며, 상기 캠축 중간에 편심 회전하는 복수의 흡입캠 및 배기캠을 결합한 캠기구와; 상기 실린더헤드 상단에 형성된 밸브구멍에 끼워져 흡입구를 개폐시키는 흡입밸브와; 상기 실린더헤드 상단에 형성된 밸브구멍에 끼워져 배기구를 개폐시키는 배기밸브를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 돌연축소관과 흡입구에 연결된 흡입관 사이에는 돌연축소관을 통해 배출되는 발열 공기를 공기압축실에 순환 공급하면서 난방을 하거나 온수를 공급할 수 있도록 방열유닛을 더 설치한다.

여기서, 상기 방열유닛은, 돌연축소관과 흡입관 사이에 연통 연결한 순환배관과; 상기 순환배관 중간에 연통 설치하여 통과하는 공기의 열을 외부로 발산하는 다수의 모세관과; 상기 모세관 외부를 커버 가능하게 설치한 챔버와; 상기 챔버 일면에 연통 설치하여 챔버 내부에 가열된 유체를 배출하는 배출관을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 챔버 내부에 공기가 채워지는 경우 배출관으로 공기를 배기하는 팬을 더 설치한다.

또한, 상기 방열유닛이 설치되는 경우 흡입관에는 공기 흡입량을 자동 조절하는 흡기조절밸브를 더 설치한다.

또, 상기 흡입구 단부에 결합된 흡입관에는 내부로 흡입되는 공기를 정화시킬 수 있도록 필터를 더 설치한다.

여기서, 상기 흡입관에는 저압공기압축기를 더 설치한다.

그리고, 상기 실린더블록 하단 외측에는 진동흡수프레임을 통해 진동흡수대를 장착한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 효과도 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치에 대한 것으로, 크게 실린더블록(10)과, 공기압축유닛과, 캠구동유닛과, 돌연축소관(50)으로 구성된다.

먼저, 실린더블록(10)은 크랭크기구와 피스톤(24)을 통해 외부 공기를 흡입 및 압축시켜 배기하기 위한 하우징으로, 복수의 피스톤(24) 구동이 가능한 구조로 형성한다.

이러한, 상기 실린더블록(10)은 상부 양측에 실린더헤드(11)를 각각 형성하고, 상기 각각의 실린더헤드(11) 전, 후를 함몰 형성하여 전방에는 외부 공기를 흡입하기 위한 흡입구(13a)를 조성하며, 후방에는 압축된 공기를 배출하기 위한 배기구(13b)를 조성한다. 그리고, 상기 실린더블록(10) 중앙 상부에는 피스톤(24)이 내장되어 상, 하 왕복 이송되는 공기압축실(14)을 조성하되, 상기 공기압축실(14)과 흡입구(13a), 그리고 공기압축실(14)과 배기구(13b)는 서로 연통 조성한다.

여기서, 본 발명에서는 공기압축실(14)을 좌, 우 양측에 2개를 조성하는 것으로 설명 및 도시하고 있으나, 경우에 따라 상기 공기압축실(14)은 2개 이상 다수 조성할 수 있으며, 이를 통해 압축 배기되는 공기량을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 각각의 흡입구(13a) 선단부에는 외부의 공기를 흡입할 수 있게 흡입관(12)을 결합하고, 상기 흡입관(12)은 서로 연통 결합하여 상기 흡입관(12) 선단에 필터(16)를 연결함으로써, 상기 공기압축실(14) 내부에 유입되는 외부 공기를 필터(16)를 통해 정화시킨다.

그리고, 상기 흡입구(13a)와 필터(16) 사이에 결합된 흡입관(12)에는 필터(16)를 통해 공급되는 공기량의 체적을 증가시키기 위해 저압공기압축기(17)를 더 설치할 수 있다. 또한, 상기 실린더블록(10) 하단 양 외측에는 진동흡수프레임(18)을 설치하고, 상기 진동흡수프레임(18) 단부에 진동흡수대(19)를 설치하여, 후술하는 모터(20) 및 크랭크기구의 작동을 통해 발생하는 진동을 흡수한다.

공기압축유닛은 상기 흡입구(13a)로부터 유입되는 외부 공기를 크랭크기구에 의한 피스톤(24)의 왕복 이동을 통해 공기압축실(14)에서 압축 발열시키는 역할을 하는 것으로, 다시 모터(20)와, 크랭크기구와, 피스톤(24)으로 구성된다.

도 1 내지 도 3을 통해 구체적으로 설명하면, 실린더블록(10) 측면 하단에 모터(20)를 설치하고, 상기 모터(20)에는 크랭크기구를 축 결합하되, 상기 크랭크기구는 실린더블록(10) 내부 하단에 설치한다. 여기서, 상기 모터(20)에는 상기 모터(20)의 속도 조절이 가능하도록 가변속도조절기(20a)를 더 설치할 수 있다.

이러한, 상기 크랭크기구는 모터(20)에 크랭크축(21)을 회전 가능하게 결합하고, 상기 크랭크축(21)에는 편심 회전하는 복수의 크랭크아암(22)을 결합하며, 상기 크랭크아암(22)에는 커넥팅로드(23)를 결합한다. 여기서, 상기 크랭크축(21)이 관통되는 실린더블록(10)에는 베어링을 설치하여 크랭크축(21)을 원활하게 회전시킨다. 또한, 상기 커넥팅로드(23)의 하단부는 크랭크아암(22)에 회전 가능하게 장착됨으로써, 상기 크랭크아암(22)의 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있다.

그리고, 상기 커넥팅로드(23)의 상단부는 진자 회전 운동이 가능하게 피스톤(24) 하단에 결합하고, 상기 피스톤(24)은 공기압축실(14) 내부에서 상, 하로 왕복 이동이 가능하게 구성하여 공기압축실(14) 내부에 유입된 외부 공기를 순간적으로 발열 압축시킨다.

계속해서, 캠구동유닛은 캠축(31)을 상기 크랭크기구와 연동 회전시켜 흡입구(13a)와 배기구(13b)를 순차적으로 교번하여 개폐시키는 역할을 하는 것으로, 다시 캠축지지대(30)와, 캠기구와, 흡입밸브(33a)와, 배기밸브(33b)로 구성된다.

구체적으로 설명하면, 실린더블록(10) 양측 상단에 상부를 향하여 캠축지지대(30)를 각각 설치하고, 상기 캠축지지대(30)에는 크랭크기구와 연동 회전하여 캠축(31)을 회전시키는 캠기구를 결합한다. 이러한, 상기 캠기구는 캠축지지대(30)에 캠축(31)을 회전 가능하게 결합하고, 상기 캠축(31) 중간에는 편심 회전하는 복수의 흡입캠(32a)과 배기캠(32b)을 각각 결합하되, 상기 두 쌍의 흡입캠(32a) 및 배기캠(32b)은 흡입밸브(33a) 및 배기밸브(33b) 상단 위치에 결합한다.

그리고, 상기 캠축(31) 일단에는 타이밍풀리(41b)를 결합하고, 상기 타이밍풀리(41b) 하단에 위치한 크랭크축(21) 일단에도 타이밍풀리(41a)를 결합하며, 상기 캠축(31)의 타이밍풀리(41b)와 크랭크축(21)의 타이밍풀리(41a)에 타이밍벨트(40)를 연결하여 상기 크랭크축(21)의 회전력을 캠축(31)에 전달한다. 여기서, 상기 상, 하부 타이밍풀리(41a)(41b) 사이에는 아이들풀리(42)를 더 설치할 수 있다.

그리고, 상기 실린더헤드(11) 상단 양측에 두 쌍의 밸브구멍(15)을 각각 형성하고, 상기 밸브구멍(15)들에 흡입밸브(33a)와 배기밸브(33b)를 각각 결합하여, 흡입구(13a)와 배기구(13b)를 개폐시킨다. 또한, 상기 흡입밸브(33a) 및 배기밸브(33b) 상단에는 흡입밸브스프링(34a)과 배기밸브스프링(34b)을 실린더헤드(11) 상면에 지지되게 구비한다.

즉, 일측 한 쌍의 밸브구멍(15)에 한 쌍의 흡입밸브(33a)와 배기밸브(33b)를 삽입 구비하므로 일측 공기압축실(14)과 연통된 흡입구(13a) 및 배기구(13b)를 개폐시키고, 타측 한 쌍의 밸브구멍(15)에 다른 한 쌍의 흡입밸브(33a)와 배기밸 브(33b)를 삽입 구비하므로 타측 공기압축실(14)과 연통된 흡입구(13a) 및 배기구(13b)를 개폐시키는 것이다.

돌연축소관(50)은 공기압축실(14)에서 압축된 공기를 배출함과 아울러, 배출되는 공기 속도를 높여 압축 공기의 온도를 상승시키는 역할을 하는 것으로, 공기압축실(14)과 연통될 수 있도록 배기구(13b) 출구 단부에 설치한다.

이러한, 상기 돌연축소관(50)은 공기가 배출되는 방향을 향하여 점진 축소되는 형태로 형성하고, 상기 돌연축소관(50) 단부는 난방 또는 가열하고자 하는 배관 따위에 연결한다.

또한, 상기 돌연축소관(50)에는 상기한 배관 이 외에 다른 실시예로써 방열유닛을 더 설치할 수 있다. 이러한, 상기 방열유닛은 돌연축소관(50)을 통해 배출되는 발열 공기를 공기압축실(14) 내부에 순환 공급하면서 난방을 하거나 온수를 공급하는 역할을 하는 것으로, 돌연축소관(50)과 흡입구(13a)에 연결된 흡입관(12) 사이에 설치한다.

도 5와 도 6을 통해 구체적으로 설명하면, 돌연축소관(50) 단부와 흡입관(12) 일부에 순환배관(51)을 연통되게 설치하고, 상기 순환배관(51) 중간 일부에는 다수의 모세관(52)을 연통 설치한다. 여기서, 상기 모세관(52)은 발열성능이 좋은 재질을 제조하여 모세관(52)을 통과하는 발열 공기의 열을 외부로 발산시킬 수 있게 구성한다.

그리고, 상기 모세관(52) 외부에는 모세관(52)을 커버할 수 있도록 챔버(53)를 설치하고, 상기 챔버(53) 일면에는 배출관(54)을 설치하여 챔버(53) 내부의 유 체를 배출하며, 상기 배출관(54) 단부에는 난방 또는 가열하고자 하는 배관 따위에 연결할 수 있다. 여기서, 상기 챔버(53) 내부에 공기가 채워지는 경우 배출관(54)을 통해 공기를 더욱 신속하게 강제 배기할 수 있도록 챔버(53) 내부에 팬(56)을 더 설치한다.

또한, 상기와 같은 방열유닛이 설치되는 경우에는 흡입관(12)에 흡기조절밸브(55)를 더 설치하여 흡입 공기의 양에 따라 필터(15)에서 유입되는 공기를 자동으로 늘리거나 줄일 수 있게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 히팅장치를 통해 실내를 난방하거나 물을 가열하는 히팅수단으로 사용하기 위해서는, 먼저 히팅이 필요한 위치에 본 발명의 히팅장치를 설치하고, 모터(20)를 구동시킨다.

모터(20)의 구동을 통해 크랭크축(21)이 회전하게 되면, 크랭크아암(22)이 함께 편심 회전하게 되고, 크랭크아암(22)에 결합된 커넥팅로드(23)를 통해 크랭크축(21)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 피스톤(24)을 상, 하부로 왕복 이동시키게 된다.

그리고, 캠축(31)은 타이밍벨트(40)에 의해 크랭크축(21)과 연결되어 있어, 크랭크축(21)이 회전함과 동시에 캠축(31) 역시 회전하게 되고, 캠축(31)에 결합된 흡입캠(32a)과 배기캠(32b)이 함께 편심 회전하게 되면서, 흡입캠(32a) 및 배기캠(32b)에 접촉된 흡입밸브(33a) 및 배기밸브(33b)를 상, 하부로 왕복 이동시킬 수 있게 된다.

이처럼, 크랭크축(21)과 캠축(31)이 연동하여 구동됨으로써, 피스톤(24)의 하강 구동과 함께 외부 공기를 흡입할 수 있고, 피스톤(24)의 상승 구동과 함께 공기압축실(14) 내부에 흡입된 외부 공기를 압축 배기시킬 수 있게 된다.

즉, 도 2와 같이 피스톤(24)이 하강하여 하사점 위치에 도달하게 되면 흡입캠(32a)이 흡입밸브(33a)를 하부로 가압하게 되면서, 흡입구(13a)와 공기압축실(14) 사이가 개방되어 외부 공기가 흡입구(13a)를 통해 공기압축실(14) 내부로 유입되고, 이 후 피스톤(24)이 하사점 위치에서 상승하게 되면 흡입밸브스프링(34a)의 압축복원력에 의해 흡입밸브(33a) 역시 상승 복원되면서, 흡입구(13a)와 공기압축실(14) 사이를 폐쇄시켜 공기압축실(14) 내부에 유입된 공기를 압축 및 발열시키게 된다.

이 후, 도 3과 같이 피스톤(24)이 상승하여 상사점 위치에 도달하게 되면 배기캠(32b)이 배기밸브(33b)를 하부로 가압하게 되면서, 배기구(13b)와 공기압축실(14) 사이가 개방되어 공기압축실(14) 내부에서 압축 발열된 공기가 배기구(13b)를 통해 배출되고, 이 후 피스톤(24)이 상사점 위치에서 하강하게 되면 배기밸브스프링(34b)의 압축복원력에 의해 배기밸브(33b) 역시 상승 복원되면서, 배기구(13b)와 공기압축실(14) 사이를 폐쇄시키게 된다.

이와 같은 사이클 행정을 반복적으로 구동함으로써, 외부 공기를 계속해서 압축 배기할 수 있고, 특히 피스톤(24)의 고속 이동에 따라 외부 공기를 고속으로 압축하여 배기함으로써, 압축 배기되는 공기 온도를 약 600℃ 이상으로 상승시킬 수 있다.

이처럼, 배기구(13b)를 통해 배출되는 압축 공기는 배기구(13b) 단부에 결합된 돌연축소관(50)을 통해 배출되면서 추가적으로 공기의 열이 상승하게 된다. 즉, 돌연축소관(50)은 점진 축소되는 형태로 형성되므로, '베르누이의 법칙'에 의해 축소되는 부분에서 공기의 속도가 빨라지게 되고, 이 가속을 통해 공기열을 추가적으로 상승시킬 수 있는 것이다.

한편, 돌연축소관(50)을 통해 배출된 공기를 난방 또는 가열 등의 목적으로 직접적으로 사용하지 않고, 발열된 공기를 이용하여 공기 또는 물을 가열하여 난방 또는 온수로 사용할 수도 있다.

즉, 도 5 및 도 6과 같이 돌연축소관(50)을 통해 배출된 발열 공기는 순환배관(51)에 유입되고, 순환배관(51)에 유입된 공기는 다시 다수의 모세관(52)으로 유입되면서 통과된다. 이때, 상기 모세관(52)의 단면적은 순환배관(51)의 단면적보다 작으므로, 순환배관(51)에서 모세관(52)으로 공기가 유입되면서 공기의 흐름이 순간적으로 빨라지게 되고, 이로 인해 공기의 온도가 또 한번 상승하게 된다.

그리고, 상기 모세관(52)은 발열 성능이 좋은 재질로 제조됨으로써, 모세관(52)을 통과하는 공기의 열이 외부로 발산되면서 챔버(53) 내부의 유체를 가열시키게 된다. 따라서, 챔버(53) 내부에 물이 채워진 경우에는 배출관(54)을 통해 온수를 공급할 수 있고, 챔버(53) 내부에 공기가 채워진 경우에는 배출관(54)을 통해 난방공기를 공급할 수 있는 것이다.

이와 같은 작용과 함께 모세관(52)을 통과한 발열 공기는 다시 순환배관(51) 에 유입되고, 순환배관(51)에 유입된 공기는 흡입관(12)에 유입되면서, 순환배관(51)을 통과한 발열 공기를 흡입구(13a)를 통해 공기압축실(14) 내부에 다시 공급할 수 있게 된다. 즉, 공기압축실(14) 내부의 피스톤과 돌연축소관(50) 및 모세관(52)을 각각 통과하면서 발열된 공기를 다시 공기압축실(14) 내부에 유입시켜 계속해서 순환 발열시키므로, 공기의 발열효율을 배가시킬 수 있고, 이를 통해 공기열을 가일층 상승시킬 수 있게 된다.

이때, 공기압축실(14) 내부에 순환 공급되는 공기량이 부족한 경우에는 흡입관(12)에 설치된 흡기조절밸브(55)가 자동 개방되어 필터(15)를 통해 정화된 외기가 함께 흡입구(13a)를 통해 공기압축실(14) 내부로 흡입될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치는 공기의 순간적인 압축 작용과 흐름 속도의 상승 제어를 통해 고열의 공기열을 확보할 수 있으므로, 난방 및 온수를 위한 히팅장치로써 유용하게 사용할 수 있으며, 특히 공기를 이용하여 열원을 확보함으로써, 화석연료의 대체에너지 열원으로 사용할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 실린더형 히팅장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 정단면도,

도 2는 도 1에서 도시한 히팅장치의 내부 구조를 좌측에서 바라본 측단면도,

도 3은 도 1에서 도시한 히팅장치의 내부 구조를 우측에서 바라본 측단면도,

도 4는 본 발명에 의한 실린더형 히팅장치의 평면도,

도 5는 본 발명에 의한 돌연축소관과 흡입관 사이에 방열유닛을 설치한 상태의 측단면도,

도 6은 본 발명에 의한 방열유닛을 설치한 상태의 평면도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 실린더블록 11 : 실린더헤드

13a : 흡입구 13b : 배기구

14 : 공기압축실 15 : 밸브구멍

16 : 필터 17 : 저압공기압축기

18 : 진동흡수프레임 19 : 진동흡수대

20 : 모터 20a : 가변속도조절기

21 : 크랭크축 22 : 크랭크아암

23 : 커넥팅로드 24 : 피스톤

30 : 캠축지지대 31 : 캠축

32a : 흡입캠 32b : 배기캠

33a : 흡입밸브 33b : 배기밸브

34a : 흡입밸브스프링 34b : 배기밸브스프링

40 : 타이밍벨트 41a, 41b : 타이밍풀리

42 : 아이들풀리 50 : 돌연축소관

51 : 순환배관 52 : 모세관

53 : 챔버 54 : 배출관

55 : 흡기조절밸브 56 : 팬

Claims (11)

1. 실린더헤드(11) 양측 상단에 외부 공기를 흡입 및 배출하기 위한 흡입구(13a) 및 배기구(13b)를 각각 조성하고, 상기 흡입구(13a) 및 배기구(13b) 하단에 공기압축실(14)을 연통 조성한 실린더블록(10)과;

   상기 흡입구(13a)로부터 유입되는 외부 공기를 크랭크기구에 의한 피스톤(24)의 왕복 이동을 통해 공기압축실(14)에서 압축 발열시키는 공기압축유닛과;

   흡입캠(32a) 및 배기캠(32b)이 결합된 캠축(31)을 상기 크랭크기구와 연동 회전시키므로, 흡입밸브(33a)와 배기밸브(33b)의 왕복 이동을 통해 흡입구(13a)와 배기구(13b)를 순차적으로 교번하여 개폐시키는 캠구동유닛과;

   상기 배기구(13b)에서 배출되는 압축공기의 배출 속도를 높여 온도를 상승시킬 수 있도록 상기 배기구(13b) 단부에 연통 설치한 돌연축소관(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공기압축유닛은,

   상기 실린더블록(10) 측면 하단에 설치한 모터(20)와;

   상기 모터(20)에 크랭크축(21)을 회전 가능하게 결합하고, 상기 크랭크축(21)에 편심 회전하는 크랭크아암(22)을 결합하며, 상기 크랭크아암(22)에 커넥팅로드(23)를 결합한 크랭크기구와;

   상기 커넥팅로드(23)에 결합되어 공기압축실(14) 내부에서 상, 하로 왕복 이 동하며 공기를 압축시키는 피스톤(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 모터(20)에는 모터(20)의 속도 조절이 가능한 가변속도조절기(20a)를 연결한 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 캠구동유닛은,

   상기 실린더블록(10) 양측 상단에 설치한 캠축지지대(30)와;

   상기 캠축지지대(30)에 캠축(31)을 회전 가능하게 결합하고, 상기 캠축(31)과 크랭크축(21) 일단에 각각 결합된 타이밍풀리(41a)(41b)에 타이밍벨트(40)를 연결하여 캠축(31)을 회전시키며, 상기 캠축(31) 중간에 편심 회전하는 복수의 흡입캠(32a) 및 배기캠(32b)을 결합한 캠기구와;

   상기 실린더헤드(11) 상단에 형성된 밸브구멍(15)에 끼워져 흡입구(13a)를 개폐시키는 흡입밸브(33a)와;

   상기 실린더헤드(11) 상단에 형성된 밸브구멍(15)에 끼워져 배기구(13b)를 개폐시키는 배기밸브(33b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 돌연축소관(50)과 흡입구(13a)에 연결된 흡입관(12) 사이에는 돌연축소관(50)을 통해 배출되는 발열 공기를 공기압축실(14)에 순환 공급하면서 난방을 하거나 온수를 공급할 수 있도록 방열유닛을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 방열유닛은,

   돌연축소관(50)과 흡입관(12) 사이에 연통 연결한 순환배관(51)과;

   상기 순환배관(51) 중간에 연통 설치하여 통과하는 공기의 열을 외부로 발산하는 다수의 모세관(52)과;

   상기 모세관(52) 외부를 커버 가능하게 설치한 챔버(53)와;

   상기 챔버(53) 일면에 연통 설치하여 챔버(53) 내부에 가열된 유체를 배출하는 배출관(54)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 챔버(53) 내부에 공기가 채워지는 경우 배출관(54)으로 공기를 배기하는 팬(56)을 더 설치하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 방열유닛이 설치되는 경우 흡입관(12)에는 공기 흡입량을 자동 조절하는 흡기조절밸브(55)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 실린더형 히팅장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 흡입구(13a) 단부에 결합된 흡입관(12)에는 내부로 흡입되는 공기를 정화시킬 수 있도록 필터(16)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 흡입관(12)에는 저압공기압축기(17)를 더 설치한 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 실린더블록(10) 하단 외측에는 진동흡수프레임(18)을 통해 진동흡수대(19)를 장착한 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 실린더형 히팅장치.

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