KR20000006655A - 난방장치나 물리치료기등에 사용되는 온수생산, 공급,순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수담요, 침대커버, 장판, 이불, 물리치료기 등의 난방장치나 물리치료기에 더운물을 생산, 공급, 순환시키는 장치이다. 기존에 사용되고 있는 전열기식 난방장치인 전기담요나 전기이불 그리고 물리치료기는 구성이 간단하고 열효율이 높아 경제적이기는 하나 사용중에 인체에 해가 되는 전자파를 계속적으로 발생하기 때문에 사용자의 건강에 좋지않은 영향을 준다. 본 발명은 이러한 취약점을 보안하여 전열기 대신 온수를 열원으로 사용하게한 장치이며 또한 온수가 담요나 물리치료기로부터 멀리 떨어진 곳에서 생산 공급되기 때문에 사용자는 전자파의영향을 거의 받지 않게 된다.

본 발명은 밀폐된 공간 즉 온수통에 잠입식 히터를 설치하여 전기로 물을 끓이며 물을 끓이는 중에 생성되는 증기압과 온수통 안의 기압 변화에 따라 열리고 닫히도록 발명된 공급밸브와 배출밸브에 의해 온수통 안에서 생산된 75-80℃의 알상생활에 쓰여지기에 알맞은 온도의 온수를 물펌프나 다른 수단을 사용하지 않고 높고 먼곳까지 계속적으로 공급순환시키는 장치이다

본 발명을 이용한 제품들은 열효율이 높고 구성이 간단하여 경제적일뿐 아니라 기존에 사용되고 있는 전열기구를 사용한 제품들과는 달리 인체에 해로운 전자파를 생활 공간에 직접 발산하지 않아 쾌적한 생활공간을 만들어 준다.

Description

난방장치나 물리치료기등에 사용되는 온수생산, 공급, 순환장치{Warm Water Generator for Heating System and Physical Therapy}

본 발명은 물을 공급해주고 순환되는 물을 수집하는 물통과 밀폐된 온수통에 히터를 설치하여 물을 끓이며 물을 끓이는 동안에 생성되는 증기압과 기압의 높고 낮음에 따라 개폐되도록 만들어진 자동 밸브들에 의해 담요, 장판, 침대커버, 카펫트, 이불, 카싯트 등의 난방장치와 물리 치료기로 사용되는 핫패드등에 온수를 생산,공급,순환하게 하는 장치이다. 소량의 물을 계속 데워 순환시킴으로서 열효율이 높아 경제적이며, 전열기로 가열해야 하는 전기 담요나 전기 물리치료기와는 달리 더운물을 순환시켜 따뜻하게 하기 때문에 인체에 해로운 전자파를 전혀 발생시키지 않아 인류 건강에 큰 기여를 할 수 있다.

본 발명은 기존의 난방이나 물리치료기로 사용되는 전기 담요나 핫 패드와 같은 국부적인 발열장치의 하나이나 전열기 대신 더운물을 열의 근원으로 사용케하는 온수 생산 공급장치이다. 즉 적은 에너지로 소량의 물을 밀폐된 공간에 끓이는 동안에 생성되는 증기압에 의해 난방이나 핫패드에 사용하기에 알맞은 온도의 물(75-80℃)을 물 펌프나 다른 물공급 순환장치를 사용하지 않고 자동적으로 거리와 높이와 관계없이 계속적으로 더운물을 공급 순환케하는 장치이다. 기존에 사용되고 있는 전열기식 전기 담요나 핫패드는 국부 난방 또는 보온의 한 방법으로 효과적이기는 하나 인체에 해가 되는 전자기파를 사용중에 인체에 직접 발산하기 때문에 사용자에게 불편함을 준다. 또한 전기 또는 연료 보일러식 난방 방법은 열효율이 낮고 설치비가 많이 들어 사용자에게 경제적인 부담을 주게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 첫째는 인체에 해로운 전자파를 전혀 발생시키지 않는 온수를 열원으로 사용케 했으며, 둘째는 열효율을 높이기 위해 소량의 물을 잠입식 히터에 의해 끓이게 했으며, 셋째는 장치를 간소화하고 재조 원가를 줄이기 위해 밸브를 사용 온수를 공급 순환케했다.

도1은 온수생산공급장치(a)와 물통(b), 밸브(c,d,e)등 그에 사용되는 주요 부품들 그리고 부품들의위치와 조립상태를 보인 온수생산공급 장치의 전체도임.

도2는 공급밸브의 개(a), 폐(b)상태와 밸브에 소요되는 부품들을 단면도(d)와 펼쳐진 그림(c)으로 보인 공급밸브Ⅰ의 세부도임.

도3은 공급밸브Ⅱ에 사용되는 부품들을 측면도(d)와 단면도(c)그리고 전체도(a)로 그린 공급밸브Ⅱ의 세부도임.

도4는 배출밸브의 단면도(a)와 펼쳐진 그림(b)으로 보인 배출밸브의 전체도이며 물통 뚜껑의 조립상태(c)를 보인 물통 뚜껑의 전체도임.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

도 1

1. 온수통 2. 히 터 3. 공급관

4. 공급밸브Ⅱ 5. 공급호스 어답터 6. 배출관

7. 배출밸브 8. 배출밸브 어답터 9. 공기 배출구

10. 공기 배출구 마개 11a&b. 바이메탈식 전원 차단기

12a. 히터 고정을 위한 캡의 나사 12b. 히터 고정을 위한 히터의 나사

13. 안전 스위치 14. 누전 차단기 15. 온도 조절기

16. 코드 17. 히터 리드선 18. 캡

19. 오링 20a&b. 전선 21. 물통

22. 물공급관 23. 공급밸브Ⅰ 24. 공급 호스 어답터

25. 물통 뚜겅 26. 순환관 27. 물 주입구

28. 순환관 고정자리

도2

30. 공급 밸브Ⅰ 케이스 31. 밸브자리 32. 밸브 오링 자리

33. 밸브 오링 34. 밸브 35. 스프링

36a. 밸브의 물공급 통로 37. 밸브 고정나사

38a. 케이스 오링자리 38b. 케이스 오링

39. 일자형 스크로 드라이버 자리 40. 스프링 자리

도 3

40. 공급밸브Ⅱ 케이스 41. 밸브 고정 나사

42. 케이스 오링 자리 43. 오 링

44. 밸브막 케이스 45. 압을 안을 수 있게 만들어진 밸브막 케이스의 공간

46. 밸브막과 접촉되는 케이스의 경사면 47. 케이스의 물 공급구

48a,b. 밸브막 고정 요철 49. 밸브막

50. 압을 안을수 있게 만들어진 밸브막의 공간 51. 밸브막의 물공급구

52. 스프링 자리 53. 스프링

도4

50. 배출 밸브 케이스 51a. 밸브 51b. 밸브 스템

52. 밸브 커버 53. 밸브 스템에 끼워지는 구멍

54. 스프링 55. 스프링 고정 너트

56. 밸브 스템 안내 실린더 57. 물 배출구 58. 물 배출 통로

59a. 오링 자리 59b. 오링

25. 물통 뚜껑 26. 순환관 28. 순환관 고정자리

먼저 온수 생산기에 물 공급을 위해서 물통의 공급호스 어답터(24)와 온수통의 공급호스 어답터(5)가 서로 호스에 의해 연결되고 온수를 공급하는 순환호스가 배출호스 어답터(8)와 연결되며 순환하고 돌아오는 물은 순환관(26)에 연결되어 물통으로 다시 돌아 오게 한다. 온수통에서 히터(2)는 히터와 히터를 고정하는 캡에 만들어진 고정나사(12a,b)를 통해 고정되며 캡(18)은 온수통에 오링(19)을 사이에 두고 고정된다. 물통(21)과 온수통(1)에는 물을 온수통에 공급하고 온수통에 있는 물이나 온수통에서 생성되는 증기가 물통으로 되돌아가지 못하게 하는 밸브들(4,23)이 각각 물공급관(3,22)에 고정되며 또한 온수통에 더워진 물이 배출관(6)을 통해서 응용하고자 하는 곳에 공급되고 공급된 물이 다시 역류해서 온수통(1)으로 되돌아가는 것을 막게 하는 배출밸브(7)가 배출관(6)에 고정되어 있다.

온수통(1)이 밀폐되어 있으므로 온수 생산기를 처음 사용하기 위해 온수통에 물을 공급할때 온수통안에 있는 공기를 모두 빼어 주어야 온수통에 물이 가득 채워지게 되므로 온수통 윗부분에 공기 배출구(9)를 만들었으며 온수통에 물을 채운후 사용중에는 공기배출구 마개(10)를 닫도록 하였다.

전기 시스템으로서는 코드(16)를 통해 공급되는 전기량이 온도조절기(15)를 통해 조절되며 전선중 하나는 온수 생산기의 밑바닥에 설치한 안전스위치(13)를 통해 온수통(1)에 고정되는 2개의 바이메탈식 전원 차단기(11a,b)를 거쳐 히터(2)의 한 리드선(17)에 연결되며 다른 한 선은 역시 온수 생산기의 밑바닥에 설치한 누전 차단기(14)를 통해 히터(2)의 다른 리드선(17)에 연결된다.

공급관(3)에 설치되는 물공급밸브Ⅱ(4)는 실용신안98-제14602호에 쓰인 밸브에 오링을 추가 보완한 밸브로서 도2에서 자세히 보인바와 같이 공급밸브 케이스(30)안에 반구형의 밸브자리(31)를 밸브(34)와 같은 형태로 만들어 밸브(34)가 중력과 온수통(1)에서 생성되는 기압차에 의해 상하 운동을 하면서 개폐할 수 있도록 했다. 또한 밸브자리 아랫부분에 오링(33)을 고정할 수 있는 오링자리(32)를 만들어 밸브의 닫힘을 더욱 확실하게 했다. 스프링(35)을 밸브 케이스 윗부분에 있는 스프링 자리(40)에 고정할 수 있게 함으로서 밸브(34)가 케이스(30)위로 빠져 나가는 것을 방지케 하였다. 또한 밸브 케이스(30) 윗부분에는 3-4개의 물공급 통로(36a)를 다리 모양으로 만들어 밸브가 열렸을때 물이 이 공급 통로(36a)를 통해서 공급되도록 했다. 평상시에는 밸브(34)가 중력에 의해 닫혀 있다가 온수통(1)안의 기압이 낮아지면 흡입력에 의해 열려 물이 밸브의 물공급구(36a)와 물공급통로(36b)를 통해 온수통에 공급된다. 또한 온수통(1)안의 압이 스팀에 의해 증가하면 평상시에 중력에 의해 닫혀있던 밸브(34)가 증기압에 의해 더욱 굳게 닫혀져 온수통에서 생산되는 온수가 다시 물통(21)으로 역류하는 것을 막게 된다.

밸브 케이스(30)외부에 밸브고정나사(37)가 있어 밸브를 공급관(3)에 고정하게 했으며 또한 밸브(4)와 공급관(3)사이에 오링(38b)을 사용, 물이 밸브(4)와 공급관(3)사이로 새는것을 막게 했다.

물통에 있는 물공급관(22)에 있는 공급밸브Ⅰ는 도3에서 보인바와 같이 밸브 케이스(40)와 밸브막(49)을 지탱해주는 밸브막 케이스(44), 그리고 밸브(23)를 물공급관(22)에 고정하기 위한 밸브고정나사(41)와 오링(43)으로 구성되어 있으며, 도3 a에서 보인바와 같이 열에 잘 견디고 부드러운 밸브막(49)이 2개의 물공급구(47)가 있는 밸브막 케이스(44)위에 씌워지며 밸브막(49)을 사이에 두고 공급밸브Ⅱ 케이스(40)와 밸브막 케이스(44)에 만들어진 요철(48a,b)에 의해 밸브막(44)과 밸브막 케이스(44)가 고정이 된다.

콘 모양을 한 밸브막(49)이 밸브막 케이스 (44)보다 조금 크게 만들어지며 부드럽고 탄력성이 있으며 열에 잘 견디는 실리콘이 섞인 재질로 만들어지며 밸브막의 물 공급구(51)가 밸브막 케이스에 만들어진 콘 모양의 경사면(46)보다 작게 만들어져 밸브막(49)이 물의 중력과 기압 변화에 의해서 상하로 움직일때 밸브의 개폐가 이루어지도록 한 아이디어이다. 평소때는 밸브막의 물공급구(51)와 밸브막 케이스(44)의 경사면(46)이 느슨하게 접촉하고 있어 물통(21)의 물이 케이스의 물공급구(47)를 통해 공급될때는 중력에 의해 물통의 물이 온수통에 자연스럽게 공급이 되다가 온수통으로부터 밀려오는 압이 물의 중력보다 클 경우에는 압을 많이 받을 수 있도록 표면적을 넓게 만든 밸브막 공간(50)에 미는 압에 의해 밸브막이 위로 밀려 밸브막의 물공급구(51)가 케이스의 경사면(46)과 접촉하게 되 밸브는 닫히게 된다. 특히 밑에서 미는 압이 크면 클수록 탄력성이 있는 밸브막은 밸브막 케이스(44)의 경사면(46)은 물론 케이스의 물공급구(47)가 케이스의 콘부분 전체와 접촉하게 되어 밑에서 올라오는 증기나 물이 이 공급밸브I를 통해 완전히 차단이 된다. 또한 온수통(1)의 압이 저기압으로 떨어지면 밸브막(49)이 밸브막 케이스와 분리되어 케이스의 물공급구(47)을 통해 온수통에 물이 공급된다.

밸브막의 물공급구(51)끝부분에 스프링자리(52)를 만들어 스프링(53)을 고정시켰으며 이 스프링(53)을 통해 밑에서 밀어주는 압이 강했을때 신축성이 있는 밸브막의 공급구(51)가 밸브막 케이스의 경사면(46)에 꽉 끼는 것을 막게 했다. 또한 공급밸브Ⅱ 케이스 외각에 있는 밸브고정나사(41)와 오링(43)을 통해 밸브를 공급관(22)에 고정케 했다

이 공급밸브Ⅰ은 공급밸브Ⅱ가 밸브사이에 낀 불순물등에 의해 밸브의 역할을 잘 하지 못했을 경우를 대비해서 보충 밸브로 사용했으며, 또한 공급밸브Ⅰ은 부드러운 밸브막을 사용하므로 약간의 불순물이 물속에 있다 할지라도 밸브의 기능을 잃지 않게 된다.

배출밸브(7)는 도4의 a,b에서 자세히 보인바와 같이 배출밸브 케이스(50)와 밸브(51a)와 밸브스템(52b), 그리고 밸브(51a)에 씌워지는 밸브커버(52), 그리고 밸브를 평소에는 닫혀지게 하는 압축 스프링(54)과 밸브스템 끝에서 스프링(54)을 고정하는 너트(55)로 구성되어 있으며 평소에는 압축 스프링에 의해서 닫혀 있다가 온수통의 압이 증가하면 온수통안의 압에 의해 열려 더운물이 순환호스를 통해 원하는 응용부분에 공급하는 밸브이다. 평소 때는 스프링에 의해서 닫혀 있으므로 온수통 안의 기압이 떨어져 물을 빨아 들일때 배출 밸브는 더욱 굳게 닫히게 되어 이미 배출된 물이 역류할 수 없게 되며 오로지 온수통(1)에서 생산된 더운물이 배출관을 통해 한 방향으로 배출되게 되어 있다.

밸브커버(52)는 부드럽고 열에 잘 견디는 실리콘이 섞인 고무 재료로 만들어지며 밸브커버의 중앙에 있는 구멍(53)에 밸브스템(51b)를 끼워서 밸브전체를 감싸게 함으로서 밸브커버가 밸브에 고정이 된다.

물통(21)의 위치를 온수통(1)의 위치보다 높거나 같은 위치에 놓고 공기배출 마개(10)을 열은 후 물주입구(27)을 통해 물을 부으면 중력에 의해 물은 공급밸브Ⅰ(23)과 공급밸브Ⅱ(4)를 통해 온수통(1)에 공급된다. 이때 물통(21)의 크기가 온수통(1)보다 약3배정도 크게 만들어지며 물을 물통의 2/3지점까지 붓는다. 공기 배출 마개(10)을 닫은 후 코드(16)를 연결하면 온수통(1)안에 있는 물은 가열되며 물이 끓는 중에 생성되는 압에 의해 공급밸브Ⅱ(4)와 공급밸브Ⅰ(23)은 닫히고 배출밸브(7)은 열려 온수통 안의 물이 100℃가 되기전에 즉 약 75-85℃사이의 더운물이 배출밸브(7)를 통해 원하는 곳으로 공급된다.

히터의 용량과 온수통의 크기를 잘 조화를 시키면 온수통 안의 물이 모두 배출된 후에 히터(2)가 계속 켜져있다 할지라도 수증기가 더 이상 생성되지 않고 히터에서 발생하는 열이 기체 상태에서는 잘 전달되지 않기 때문에 오히려 온수통 안의 기압은 점차적으로 떨어지게 되며 기압이 낮아짐으로 인해 공급밸브Ⅰ&Ⅱ는 열리게 된다. 차가운 물은 온수통(1)에 공급되게 되며 처음 공급되는 약간의 물은 온수통(1)안을 순식간에 저기압으로 만들어 공급밸브Ⅰ(23)과 공급밸브Ⅱ(4)는 완전히 열리게 되며 물은 온수통에 가득찰 때까지 공급된다.

온수통(1)과 히터(2)의 크기와 용량에 따라 순환되는 물의 양과 순환주기는 달라지며 순환하고 돌아오는 물은 물통뚜껑에 고정되는 순환관(26)을 통해 물통(21)에 돌아온다. 순환관 고정자리(28)와 순환관(26)사이에 공기가 통할 수 있는 틈을 만들어 물통 안의 기압 변화에 의해 물이 온수통에 공급될때 또는 물이 물통(21)으로 순환되어 돌아올때 장애를 주지 않도록 했다.

본 발명이 정상적인 운전 상태일때는 상황에 따라 밸브들이 자동적으로 기압차에 의해 개폐되고 물이 공급, 배출되도록 발명되었으나 안전장치로 2개의 바이메탈식 전원 차단기(11a&b)를 사용했으며 둘중 하나가 고장이 났다 할지라도 다른 하나가 전원을 차단케 했다. 또한 사용중 온수 생산기가 넘어지거나 불안전한 상태로 놓아질때를 감안해 안전스위치(13)을 맨 밑판에 장착했으며 누수로 인한 감전사고를 막기위해 누전시 전원을 차단케하는 누전 차단기(14)를 장착했다.

본 발명은 소량의 물을 밀폐된 공간 즉 온수통에 채운후 잠입식 히터에 의해 물을 끓이게 해 열효율이 높으며, 물을 끓일때 생성되는 증기압에 의해 배출밸브가 열리고 높고 먼곳까지 더운물을 공급하게 하며, 더운물을 모두 배출시킨후에는 온수 통안의 기압이 자연적으로 낮아짐을 이용, 기압차에 의해 물을 빨아 들인다음 싸이클을 준비케 하는, 즉 자연적인 원리와 밸브만으로 더운 물을 공급 순환케하여 간단하고 저렴한 비용으로 온수를 생산 공급 순환을 하게하는 장치이며 온수 생산기의 싸이즈가 적은 것부터 큰것까지 다양하게 만들어지므로 본 온수 생산기는 온수 담요, 카펫드, 침대커버, 카싯트에서 물리 치료기에 까지 전원이 있는 곳이면 어디서든지 사용할 수 있게 된다. 또한 각 상황에 따라 알맞는 공급밸브와 배출 밸브를 사용 밸브의 효과를 최대로 했으며 물의 공급과 배출시 불완전한 밸브의 작동에 의해 발생하는 소음을 극소화 했다.

Claims (3)

1. 온수를 생산 공급시켜 열원을 먼곳에까지 보내게 하는 장치로

   ①밀폐된 공간 즉 온수통에 히터봉을 잠입시켜 히터에서 발생하는 열이 모두 물을 끓이는데 사용되게 하며

   ②생성되는 증기압에 의해 열려 온수를 배출시키는 배출밸브와

   ③온수가 모두 배출될때 온수 통안의 기압이 낮아지는 원리를 이용한 것과

   ④온수통안의 기압변화에 의해 공급밸브Ⅰ&Ⅱ가 열려 물을 공급하게 만들어진 공급밸브Ⅰ&Ⅱ를 특징으로 하는 온수생산 공급 순환장치
2. 제1항에서 공급밸브Ⅰ에 오링을 사용해 밸브와 케이스의 밀착을 좀더 잘되게 해 밸브의 효과를 높였으며 밸브가 기압차에 의해 상하로 움직일때 서로 부딪히면서 내는 소음을 제거한 공급밸브Ⅰ과 공급밸브Ⅰ이 물의 찌꺼기나 부정확한 작동에 의해 증기압이나 온수가 물통으로 역류하는 것을 막기 위해 보조 밸브로 사용된 밸브막 케이스와 밸브막 그리고 밸브막 물공급구와 밸브막 케이스의 경사면에 의해 개폐하도록 발명된 공급밸브Ⅱ를 특징으로 한 온수생산 공급장치
3. 제1항에서 온수통안에서 생성된 증기압에 의해 열리고 스프링에 의해서 닫혀지는 밸브와 밸브커버 그리고 밸브 케이스로 구성된 배출밸브를 특징으로 하는 온수생산 공급장치