KR20000048887A

KR20000048887A - 유체 변위 장치

Info

Publication number: KR20000048887A
Application number: KR1019990702906A
Authority: KR
Inventors: 오리안이타마르
Original assignee: 마이어 워샤브스키; 티.디.아이. 써모 다이내믹스 이스라엘 엘티디.
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2000-07-25
Also published as: EP0929744A4; CA2266452A1; IL128970A0; WO1998016739A2; US6042342A; AU715692B2; IL128970A; BR9712166A; EP0929744A2; AU4029897A; CN1232527A; JP2001502029A; WO1998016739A3

Abstract

유체 변위 장치는 압력 용기, 팽창 용기, 2 개의 용기에 각각 유체 연통되는 제1 및 제2관, 장치 내에 내장된 유체, 및 상기 압력 용기 내에 압력을 발생시키기 위한 에너지원을 포함한다. 제1관은 압력 용기 내의 제1 개구와, 팽창 용기 내의 제2 개구와, 제1 개구와 제1 중간부에 의해 서로 연결된 상기 제2 개구 사이에서 연장하는 관부를 구비한다. 제2관은 압력 용기의 기부에서의 제3 개구와, 팽창 용기에서의 제4 개구를 구비한다. 제1 개구는 제3 개구 위에 배치된다.

Description

유체 변위 장치 {FLUID DISPLACEMENT SYSTEM}

본 발명과 관련된 유체 변위 장치를 때때로 "수동" 또는 "자체-펌핑 펌프 시스템", "자동 가열기(geyser)형 펌프 시스템", "열" 또는 "열" 또는 "열 작동 펌프 장치"등으로서 부르게 된다. 그러나, 지금까지 관련 분야에서의 종래 기술의 장치는 대개 제어 수단과 에너지원을 필요로하고 많은 경우에 단지 액체에 적절하고 가스나 증기 또는 가스나 증기 및 액체의 혼합물의 처리에는 적절하지 못한 펌핑 수단, 밸브등과 같은 기계적 또는 전자-기계적 요소를 포함한다. 또한, 그러한 기계적 요소들은 주기적 유지 보수 및 마모로 인한 교환을 필요로 한다.

다음은 관련 분야이고 그로부터 본 발명이 명확히 구별 가능한 일부 종래 기술에 대한 간단한 설명이다.

미국 특허 제4,573,525호는 주 가열 존(zone) 내의 도관, 제2 가열 존 내의 보일러와 또 다른 도관 존에 의해 콘덴서에 연결된 제3 가열 존 내의 축압기, 2 개의 체크 밸브, 열 리젝터를 포함하는 열 작동 열 교환 장치를 개시하고 있다.

이러한 특허의 결함은 열이 장치의 3 개의 상이한 단에 영향을 받아야 하는 에너지원으로서 열을 필요로 한다는 점이다. 또한, 그 장치는 유체 유동을 단지 소정 방향으로만 보증하기 위한 2 개의 체크 밸브를 필요로 한다. 그 장치는 그것이 밀봉되지 않는다면 기능하지 않게 됨을 또한 알 수 있다.

미국 특허 제4,552,208호는 열 전달 액체를 태양 콜렉터 패널과 같은 열 콜렉터로부터 열 저장 수단과 같은 열 교환기로 순환시키기 위한 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 장치는 높이에 좌우되며 열 교환기가 단지 열 콜렉터의 높이 아래의 위치에 배치될 때에만 작동하게 된다.

미국 특허 제4,478,211호는 가열된 액체의 흐름을 증진시키기 위한 충분한 정수압 불균형을 야기하도록 액체 수위에서의 생산 차이에 좌우되는 "자동 가열기형" 열 교환기에 관한 것이다.

미국 특허 제4,552,208호 및 제4,478,211호에서의 액체 변위력은 가열된 액체 연결관의 유입구와 배출구 간의 고도 차이에 의해 제한된다.

미국 특허 제3,929,305호에 개시된 열 교환 장치는 가열 존을 거쳐 도관을 통해 운반된 냉각제 액체용 저장소와 도관 내의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브를 포함한다. 이러한 장치가 체크 밸브를 필요로 한다는 사실과는 별개로, 그 장치는 또한 장치에 인가된 열에 민감하며, 작동 사이클은 스터링(Sterling) 또는 에릭슨(Ericson) 엔진의 발생 사이클과 유사하다.

미국 특허 제2,738,928호는 장치의 균형을 유지하도록 관련 요소의 치수가 중요한 열 분리기로 구성되는 내부 펌핑 기구를 구비한 밀봉 열 교환 장치를 개시하고 있다. 또한, 그 장치는 가열 용기와 분배부 사이에서 연장하는 연결관에 좌우되고, 상기 연결관은 임의의 다른 인자와는 상관없이 관 내의 액체 수위 상승을 보증하도록 하는 모세관 직경을 갖게 된다. 이러한 배치는 가열 용기 내에 밀봉되는 연결관의 개구가 관의 최하측 모서리와 가열 용기 내의 액체 사이에 작용하는 표면 장력으로 인해, 관 내의 액체의 모세관 상승에 의해 항상 밀봉된다. 그러한 이유로 인해, 연결관의 개구는 대개 플레어 형태, 즉 벨 형태로 된다. 따라서, 그러한 특허에 따른 장치는 가스가 아닌 작용 유체로서 단지 액체 만으로 작동 가능한 것으로 보인다.

본 발명의 분야인 다른 참조 문헌으로는 미국 특허 제3,484,045호, 제4,177,019호, 제4,197,060호, 제4,246,890호, 제4,270,521호, 제4,366,853호, 제4,467,862호, 제4,611,654호 및 제4,676,225호가 있으며, 그 각각은 전술된 특허들에 개시된 하나 이상의 결함을 갖고 있으며 따라서 구별되는 것으로 생각된다.

본 발명은 유체 변위 장치의 분야에 관한 것이고, 더 구체적으로 주기적 유체 펄스 발생기로서 유용한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 태양에 의해, 그 장치는 또한 유체 유동 정류기로서 유용하다.

도1a 내지 도1d는 4 개의 상이한 작동 단계에서의 본 발명에 따른 주기적 유체 펄스 발생기의 기본 형태를 도시한 개략도.

도2a 내지 도2d는 4 개의 상이한 작동 단계에서의 본 발명에 따른 주기적 유체 펄스 발생기의 실시예를 도시한 개략도.

도3a는 왕복 직선 운동 또는 회전 운동을 얻기 위해 맥동 피스톤을 갖춘 엔진으로서 이용된 본 발명에 따른 유체 변위 장치의 적용예를 도시한 개략도.

도3b는 유체 변위 장치가 원 운동을 얻기 위해 이용될 수 있는 방법을 개략적으로 도시한 도3a의 선III-III를 따라 취한 부분 단면도.

도4는 유체 펌프로서 유용한 본 적용예의 또 다른 적용예를 개략 도시한 도3a의 선III-III를 따라 취한 부분 단면도.

도5는 본 발명에 따른 맥동 액체 펌프 장치를 도시한 개략도.

도6a는 본 발명에 따른 적용예에 따른 에너지 미터의 개략도.

도6b는 도6a의 선VI-VI를 따라 취한 단면도.

도7a 및 도7b는 4 개의 상이한 작동 단계에서의 액체 흐름 정류기로서 유용한 본 발명의 적용예를 도시한 도면.

도8은 본 발명의 적용에 따른 가스 흐름 정류기의 개략도.

도9는 저압 정류된 유체 순환 펌프로서 유용한 본 발명의 적용예의 개략도.

도10은 자체 펌핑 보일러로서 유용한 본 발명의 또 다른 적용예의 개략도.

도11a는 밸브가 없는 액체 순환 펌프의 제1 실시예의 개략도.

도11b는 본 발명에 따른 밸브가 없는 액체 순환 펌프의 제2 실시예의 개략도.

도12는 본 발명의 적용에 따라 상이한 비등점을 갖는 2가지 액체를 이용한 자체 순환 장치의 개략도.

도13은 기계적 요소가 없으며, 엔진 내의 냉각제 액체의 순환에 유용한 본 발명에 따른 장치의 개략도.

본 발명의 목적은 전술된 결함이 실제로 줄어들거나 극복되고 어떠한 기계적 또는 전자-기계적 요소가 없는 새롭고 개선된 자체 작동식 유체 변위 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따라, 압력 용기, 팽창 용기, 2 개의 용기에 각각 유체 연통되는 제1 및 제2관, 그 장치 내에 내장된 유체, 및 상기 압력 용기 내에 압력을 발생시키기 위한 에너지원을 포함하는 유체 변위 장치가 제공되며; 상기 제1관은 상기 압력 용기 내의 제1 개구와, 상기 팽창 용기 내의 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제1 중간부에 의해 서로 연결된 상기 제2 개구 사이에서 연장하는 관부를 구비하고; 상기 제2관은 상기 압력 용기의 기부에서의 제3 개구와, 상기 팽창 용기 내의 제4 개구를 구비하고; 상기 제1 개구는 상기 제3 개구 위에 놓이며; 그 장치의 나머지 단에서, 에너지원의 작동에 앞서, 용기 내의 액체 수위는 제1 및 제2 개구 중 적어도 하나와 제3 및 제4 개구 중 적어도 하나의 개구의 높이를 넘어서게 된다. 본 발명의 대분분의 실시예에서 유체는 액체이고 에너지원은 압력 용기에 직접 압력을 인가하는 압력원이거나 가열에 의해 유체가 압력 용기 내에서 압력 상승을 야기시키는 열원이다.

압력 용기 내의 압력 상승은 액체 수위가 제1관의 최하부 이하로 낮아져 가스 또는 증기가 제1관을 통해 빠져나올 때 까지 그로부터 액체를 배출하여, 그 수직부에서 기포를 형성하고 결국은 제1관을 비우게 된다. 용기 내의 관부 내의 액체 기둥의 비중차는 제2 관 내의 자연 액체 흐름을 역방향으로 유인하여, 제1관을 통한 기포 유동이 증가되고 그 장치는 그 초기 단계로 복귀한다.

본 발명의 제1 적용예에 의해, 그 장치는 주기적 유체 펄스 발생기로서 유용하며, 제2 중간부는 상기 제3 및 제4 개구 사이에서 연장하고, 상기 제2 중간부는 상기 제1 중간부 하방에 놓이게 된다.

장치가 주기적 유체 펄스 발생기로서 이용될 때, 팽창 용기 내의 유체 수위가 압력 용기 내의 유체 수위 보다 더 높게 되는 장치의 작용 단계가 존재하며; 수위의 차이는 액체가 2 개의 용기 사이의 가스 연통을 허용하도록 제1관으로부터 제거되게 되면, 제1 개구와 동일하거나 또는 그 이상의 높이 까지 관통 액체의 역류를 허용하도록 제2관 내의 유동 손실을 극복하기에 충분한 압력 수두가 존재하도록 된다.

본 발명의 제2 적용예에 의해, 장치는 액체 흐름 정류기로서 이용되고, 제1관의 관부는 제1 및 제2 개구로부터 하향 연장하고 제1 중간부는 최하측부이며, 제2 개구는 팽창 용기의 기부에 위치에 있으며 제4 개구는 제2 개구 위에 배치된다. 본 발명에 따른 흐름 정류기의 특정 실시예에서 제4 개구는 실제 제1 개구와 동일 높이에 있게 된다.

제1 적용예의 수정에 의해, 그 장치는 주기적 유체 펄스 발생기로서 이용되고, 팽창 용기는 밀봉되고 내부에 보유된 왕복 피스톤을 갖춘 실린더에 연결된 유체 배출구를 포함하여, 직선 왕복 운동을 얻게 된다. 선택적으로, 피스톤은 피스톤의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 전환하기 위한 크랭크축에 연결된다.

바람직하게, 팽창 용기는 내부에 보유된 증기 응축을 향상시키기 위해 콘덴서와 같은 압력 감소 장치를 더 포함한다.

계속해서 제1 적용예의 또 다른 수정에 의해, 장치는 압축기나 펌프로서 이용되고, 피스톤은 실린더를 제1 챔버와 제2 챔버로 밀봉 분할하고, 제1 챔버는 팽창 용기와 유체 연통하며 제2 챔버는 유체 유입구용 제1 체크 밸브와 가압 유체 배출구용 제2 체크 밸브를 포함한다. 그러나, 피스톤 대신에, 혼합할 수 없는 액체가 이용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 장치는 압력 용기를 통해 연장하여 에너지원을 구성하는 열원과, 증기 응축을 용이하게 하기 위한 팽창 용기를 통해 연장하는 냉원(cold source) 간의 열 교환을 측정하기 위한 에너지 미터로서 이용되고; 장치의 용기는 유체 수위의 변화시에 이동 가능한 활성체(activator)에 의해 활성화되는 연산 유닛을 더 포함하고, 제1관의 관부는 제1 및 제2 개구로부터 하향 연장하고 제1 중간부는 최하측부이다. 특정 실시예에서 연산 유닛은 팽창 용기 내에 배치된다.

본 발명에 따른 에너지 미터의 특정 실시예에 의해 작동기는 연산 유닛의 전기 회로를 폐쇄하기 위한 도전성부를 갖는 부상 부재이다. 대안으로, 작동기는 연산 유닛을 자기적으로 활성화시키기 위한 유도부를 구비한 부상 부재이거나, 일예로 토글 스위치에 의해 상기 연산 유닛을 기계적으로 활성화시키도록 된 부상 부재이다.

본 발명에 따른 장치는 또한 액체 펌프로서 이용될 수 있고, 주기적 유체 펄스 발생기는 흐름 정류 장치에 연관되어 이용되고, 흐름 정류 장치는 본 발명의 제2 실시예에 따른 흐름 정류기이다.

본 발명에 따른 액체 펌프의 일 실시예에 따라, 주기적 유체 펄스 발생기의 팽창 용기는 흐름 정류기의 압력 용기와 유체 연통하여, 단지 가스 전달 만을 허용한다. 바람직하게, 가스 전달만을 보증하도록 주기적 유체 펄스 발생기의 팽창 용기와 흐름 정류기의 압력 용기에 연결되는 사이펀(siphon)형 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 액체 펌프의 또 다른 실시예에 따라, 주기적 유체 펄스 발생기의 제2관은 흐름 정류기의 압력 용기의 기부와 유체 연통한다. 임의로, 주기적 유체 펄스 발생기의 팽창 용기는 공기 포트, 또는 폐쇄 장치용 축압기로서 유용한 챔버를 포함한다.

계속해서 본 발명의 또 다른 적용예는 증기가 유체 펄스 발생기의 압력 용기로부터의 증기 작동 장치 (일예로, 증기 기관등)에 제공되고, 체크 밸브를 통해 팽창 용기에 연결된 액체 냉원이 존재하여, 팽창 용기 내로만 흐름을 허용하는 자체 프라이밍 보일러이다. 특정 적용예에 의해 증기는 증기 작동 장치로부터 콘덴서를 거쳐 액체 냉원으로 흐른다.

액체 펌프는 주기적 유체 펄스 발생기와 일렬 배치된 2 개의 체크 밸브로 구성된 흐름 정류 장치를 이용함으로서 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 액체 펌프는 액체 가열 장치와 열 소모자 간의 액체 순환에 유용할 수 있고, 에너지원은 펌프의 유입구와 배출구 간의 온도 차이이다.

본 발명의 또 다른 적용예에 의해, 일체형 축압기를 갖춘 저압의 순환 펌프가 제공되고, 장치의 제2관은 냉각 유닛에 평행 연결되고, 장치는 유체가 압력 용기로부터 흐름 정류기를 거쳐 냉각 유닛으로 흐르고 냉각 액체가 팽창 용기 내로 제2 흐름 정류기를 거쳐 압력 용기 후방으로 흐르도록 된다.

액체 펌프는 또한 엔진의 액체 냉각제의 순환에 이용될 수 있고, 엔진으로부터 방사된 열은 에너지원으로서 이용된다.

본 발명에 따른 장치는 또한 가스 흐름 정류기로서 유용하게 될 수 있고 용기와 관은 전도된 상태로 있게 되고, 제1 및 제2관은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 개구로부터 각각 상향 연장하는 관부를 포함하고, 각각의 관부는 최상측 중간부에 의해 연결되고, 장치의 나머지 단계에서, 용기 내의 유체 수위는 적어도 제2 및 제3 개구를 넘어서게 되나 제1 및 제4 개구에는 도달하지 않게 된다.

계속해서 본 발명의 또 다른 적용예에 의해, 낮은 비등점을 갖는 제1 액체로 작동 가능한 주기적 유체 펄스 발생기와; 높은 비등점을 갖는 제2 액체로 작동 가능한 흐름 정류기와; 유체 펄스 발생기의 팽창 용기를 흐름 정류기의 압력 용기에 연결하는 제1관을 통해 흐름 정류기와 유체 연통하는 유체 펄스 발생기와; 흐름 정류기의 압력 용기에서 기부로부터 유체 펄스 발생기의 팽창 용기 내의 제2 열 교환기를 통해서 보다는 유체 펄스 발생기의 압력 용기 내의 제1 열 교환기를 통해 가열 유닛 내로 연장하고, 그 상부에서 흐름 정류기의 팽창 용기 내로 복귀하는 제2관을 포함하는 액체 변위 장치가 제공된다.

더 양호한 이해를 위해, 이제 첨부 도면을 참고로 하여 제한되지 않은 방식으로 선택된 실시예에 의해 본 발명을 설명하기로 한다.

이후에 설명된 바와 같이 본 발명의 모든 적용예 및 실시예에 적용될 수 있는 본 발명의 기본적 원리의 이해를 위해 도면의 도1a 내지 도1d를 우선 고려해야 한다.

장치는 압력 용기(2)와 팽창 용기(4)로 구성되고, 그 용기들은 제1관(6)과 제2관(8)에 의해 서로 연결되고, 양쪽의 관들은 실제 U자 형태를 갖는다.

제1관(6)은 압력 용기(2) 내의 제1 개구(10)와 팽창 용기(4) 내의 제2 개구(12) 및 그 사이의 최하측부(14)를 구비한다. 제2관(8)은 압력 용기(2) 내의 제3 개구(16)와 팽창 용기(4) 내의 제4 개구(18) 및 그 사이의 최하측부(20)를 구비한다. 도면에 또한 도시된 바와 같이, 제1 개구(10)는 제2 개구(12) 보다 약간 더 낮은 위치에 있기는 하지만 각각의 용기(2, 4)의 기부에 인접 연장하는 제3 및 제4 개구(16, 18) 위의 현저한 높이로 연장한다.

장치는 본 발명의 예에서 동력원(28)에 연결된 가열 요소(26)인 압력 증가 수단을 더 포함한다. 또한, 또는 대신에 관(32)을 통해 압력 용기 내의 압력을 증가시키기 위한 가스압 발생기(압축기)(30)가 제공된다.

장치는 액체(36)로 채워지고, 도1a에 도시된 대로 초기 단계에서 양 용기(2, 4)는 압력(P0)에서 액체로 채워지고, 연결된 용기의 원리로 인해 양 용기(2, 4)에서 동일 높이(L0)에서 연장한다. 제1, 제3 및 제4 개구(10, 16, 18)는 각각 액체 내에 침지되고, 반면에 제2 개구(12)는 제1 최하측부(14)(제1관(6))의 최고점(40)과 제2 최하측부(20)(제2관(8))의 최고 부위(42) 사이에서 측정된 높이차(ΔX) 보다 더 작은 높이(Δh)에서 액체 수위(L0) 위로 연장한다.

전술된 장치의 작동 사이클은 열 요소(26)에 의해 액체(36)의 온도를 상승시키거나 압력 발생기(30)에 의해 압력을 인가함으로서 압력 용기(2) 내의 압력 증가와 함께 개시됨을 도1b을 참고로 알 수 있다. 압력 용기(2) 내의 압력이 압력(PI)에 도달할 때, 액체는 관(6, 8)들을 통해 각각의 화살표(44, 46) 방향으로 흐르게 되고(작은 화살표는 소량을 나타내고, 큰 화살표는 대량을 나타냄), 팽창 용기(4) 내의 액체 수위가 수위(L1)으로 상승한다.

압력 용기(2)와 제1관(6) 간의 면적 차이로 인해 압력 용기(2) 내의 액체 수위가 제1 개구(10)의 높이(H1) 아래로 떨어지게 되면, 제2관(8)을 통해 흐르는 액체양은 제1관(6)을 통해 흐르는 양 보다 실제 더 커지게 된다.

사이클의 또 다른 단계에서, 도1c에 도시된 바와 같이, 압력 용기(2) 내의 압력이 PII로 증가할 때, 압력 용기 내의 유체 수위는 (제1관(6)의 제1 최하측부(14)의 최고점인) 임계 높이(40)에 도달할 때 까지 계속 감소하고, 증기는 제1관(6) 내로 들어가고 화살표(52)(증기 흐름을 나타내는 대시 화살표) 방향으로 흐르는 증기 기포(50)는 제1관(6)으로부터 액체를 비우게 된다. 제1관(6) 내에 내장된 액체 내의 증기 또는 가스 기포의 존재로 인해 제1관 내의 액체-기포 혼합물의 비중이 제2관(8) 내에 내장된 순수 액체의 비중 이하로 낮아지게 된다. 팽창 용기(4) 내의 액체 수위(LII)가 압력 용기(2) 내의 액체 수위(LI) 보다 더 높을 때, 액체 기둥 내의 비중차는 (도1b 및 도1c에 도시된 대로) 동일한 길이 D₁=D₂를 갖고, 제2관(8) 내의 자연 액체 흐름을 역방향으로, 즉 화살표(56) 방향으로 유도하여, 제1관을 통한 가스 또는 기포 흐름이 증가되고 장치는 초기 단계로 복귀된다. 설명에 사용되는 "플립(flip)"이라는 용어는 제2관(8) 내의 액체 흐름 방향의 자연 중력 유도 변경을 나타낸다.

도1d에 도시된 사이클의 최종 단계는 압력 용기(2) 내의 액체 수위가 제1 개구(10)의 높이(HI)인 수위(LIII)에 도달할 때 일어나며, 액체가 다시 제1관(6)을 채우게 되면, 장치는 그 초기 단계로 복귀된다. 새로운 사이클은 전술된 대로 압력 용기(2) 내의 압력 상승시에 일어나게 된다.

도2a 내지 도2d는 주기적 유체 펄스 발생기의 상이한 실시예를 개략 도시한 것이다. 명확한 이해를 위해, 도1a 내지 도1d를 참고로 하여 기술된 것과 유사한 그러한 요소들은 100을 더한 동일 참조 부호에 의해 나타낸다.

압력 용기(102)는 제1관(106)과 제1관 하방의 제2관(108)을 통해 개방 팽창 용기(104)에 연결된다. 제1관은 하측부(114)를 구비하고 압력 용기(102) 내의 제1 개구(110)와 팽창 용기(104) 내의 제2 개구(112)를 구비한다. 제2관(108)은 압력 용기 내의 제3 개구(116)와 팽창 용기 내의 제4 개구(118)를 구비한다. 압력 용기(102)는 본 실시예에서 압력 발생기(압축기)이나 알 수 있는 바와 같이 제1 실시예와 연관하여 설명된 바와 같이 적절한 액체 가열 수단으로 될 수 있는 압력 상승 수단(130)을 더 포함한다.

또한 도2a에 도시된 바와 같이, 팽창 용기(104)는 압력 용기(102) 위에 배치되고 압력 용기(102) 내의 액체 수위(Lp0)와 팽창 용기(104) 내의 액체 수위(Le0) 간의 액체 수위(H)의 차이는 이후에 설명된 바와 같이 액체 흐름이 제1 개구(110)의 수위와 적어도 동일한 수위 까지 흐를 수 있도록 제2관(108) 내의 흐름 손실을 극복하기에 충분한 최소 압력 수두에 따라 결정될 수 있다.

도2b에 도시된 바와 같이, 압력 용기(102) 내의 압력(PI)을 압력 발생기(130)에 의해 인가시에, 액체는 제1 및 제2관(106, 108)을 통해 각각 화살표(144, 146) 방향으로 흐른다. 압력 용기(102) 내의 액체 수위가 임계 수위(Ic)(제1관(102)의 최하측부(114)에서의 최상점(140))에 도달하자 마자, 증기는 (도2c에 도시된) 제1관(106) 내로 들어가고 대시 화살표(152) 방향으로 흐르는 증기 기포(150)는 제1관으로부터 팽창 용기(1040로 액체를 배출하고, "플립" 발생을 수반하여, 상이한 정압 헤드의 영향 하에서의 액체는 화살표(156)에 의해 도시된 바와 같이 제2관(108) 내에서 역방향으로 흐르기 시작한다. 압력 용기(102) 내의 액체 수위가 수위(IpIII)(제1 개구(110)의 높이)에 도달하자 마자, 제1관(106)을 채우게 되고, 압력 용기로부터 팽창 용기로의 추가 가스 또는 증기 흐름을 방지하여, (도2d에 도시된) 사이클을 종료시킨다. 장치는 압력 용기(102) 내의 압력 증가시에 다시 새로운 사이클이 발생할 준비가 된다.

도3a 내지 도8은 본 발명에 따른 장치의 상이한 실제 적용예를 개략 도시한다.

도3a는 그 장치가 엔진으로서 기계적 작업을 얻기 위해 이용될 수 있는 방법을 도시한다. 장치는 도1a 내지 도1d에 도시된 실시예에 도시된 것과 동일한 기본 요소를 포함하고, 따라서 명확한 이해를 위해, 유사한 요소들에 대해서는 200을 더한 동일 참조 부호로서 나타낸다.

도시된 대로, 장치는 압력 용기(202)와 제1관(206)과 제2관(208)에 의해 서로 연결된 밀봉 팽창 용기(204)로 구성되고, 제1관은 압력 용기(2) 내의 제1 및 제2 개구(210, 212)와 팽창 용기(4)를 각각 구비하고, 제2관(206)은 압력 용기 내의 제3 및 제4 개구(216)와 팽창 용기를 각각 구비한다. 관들은 도2a 내지 도2d를 참고로 기술된 실시예에 대해 전술된 바와 같이 형성된다. 장치는 또한 압력 발생 부재(230)를 포함한다.

또한 도시된 바와 같이, 팽창 용기(204)는 관(274)을 통해 공지된 대로 선형 왕복 운동하도록 된 피스톤(278)을 수용하는 실린더(276)에 연결된다. 장치는 또한 압력 감소 유닛(280), 일예로 열 교환기 코일이나 벤트를 포함하고, 열 교환기의 경우에, 칠드 유체는 그 기술 분야에서 공지된 대로 코일을 통해 흐르게 된다.

장치는 (위의 도2b에 관한 설명에 도시된) 팽창 용기(204) 내의 압력 맥동이 또한 실린더(276) 내의 압력 맥동을 수반하여, 피스톤(278)이 화살표(284) 방향으로 추진되도록 된다. 그러나, "플립"이 그 장치에서 발생할 때, 압력은 (위의 도2c에 관한 설명에 도시된) 팽창 용기(204) 내에서 감소하고, 진공이 내부에 형성되며, 화살표(286) 방향으로의 피스톤(278) 이동등을 수반하여, 다양한 기계적 적용예에 유용한 맥동 피스톤을 갖는 모터를 얻게 된다.

냉각 장치(280)의 목적은 화살표(286) 방향으로의 피스톤의 이동을 용이하게 하도록 내부의 충분한 압력 강하를 얻도록 하기 위해 증기 용적을 줄이기 위해 팽창 용기(204) 내의 증기의 응축율을 증가시키기 위한 것이다.

도3b는 도3a의 실시예가 공지된 대로 크랭크축(290)의 일단부를 피스톤(278)에 반대편 단부를 플라이휘일(292)에 피봇 연결함으로서 직선 왕복 운동을 주기적 출력측으로 전달하기 위해 이용될 수 있는 방법을 도시한 간단한 예이다.

도4는 도3a의 실시예가 압축기 또는 펌프로서 이용될 수 있는 방법을 도시한 것이고, 실린더(276)의 전방 챔버(294)는 화살표(297) 방향으로만 흐름을 허용하는 제1 체크 밸브(296)와, 화살표(299) 방향으로만 흐름을 허용하는 제2 체크 밸브(298)를 포함한다. 장치는 화살표(286) 방향으로의 피스톤(278)의 이동이 유체로서 챔버(294)의 충전을 가져오도록 되고, 화살표(284) 방향으로의 피스톤의 이동은 체크 밸브(296)를 통해 유체를 압축시킨다.

도면의 도5는 열 작동식 맥동 액체 펌프를 도시한 것이고, 펌핑된 액체는 구동 매체 및 냉각 매체 모두로서의 역할을 하게 된다. 장치는 일예로 위의 도2a 내지 도2d를 참고로 하여 기술된 바와 같이 본 발명에 따른 기본 주기적 유체 펄스 발생기 장치로 구성된다. 장치는 가열 요소(326)를 갖춘 압력 용기(302)와 제1관(305)과 제2관(306)을 통해 압력 용기(302)에 연결된 팽창 용기(3040를 포함한다. 팽창 용기(304)는 화살표(310) 방향으로만 흐름을 허용하는 제1 체크 밸브(308)를 갖춘 유입관(307)과, 화살표(316) 방향으로만 흐름을 허용하는 제2 체크 밸브(314)를 갖춘 배출관(312)을 더 포함한다.

도2a 내지 도2d를 참고로 하여 설명된 바와 같이 장치는 작동하여, (압력 용기(302) 내의 압력 증가로 인해) 팽창 용기 내의 압력 증가시에, 액체는 관(312)을 통해 배출되고 "플립"이 발생할 때, 진공은 (도시되지 않은) 저장소로부터 관(306)을 통해 액체의 흡입을 수반하는 팽창 용기(304) 내에 형성된다.

팽창 용기 내의 증기의 응축으로 인해 팽창 용기(304) 내에 진공이 야기되어, 증기의 용적이 감소하고 진공이 형성된다. 펌핑된 액체가 장치의 냉각 매체를 구성하기 때문에, 그 온도가 흡입 압력에서 증기의 응축 온도 이하인 것이 필수적이다.

도5의 장치에 의해, 관(312)을 통해 나가는 액체의 양은 관(306)을 통해 들어오는 액체의 양과 동일하다. (관(312)으로부터 방사된) 액체의 배출압은 압력 용기(302) 내의 액체의 온도에 주로 좌우되고, 반면에 관(312)을 통한 액체의 출력율은 가열 요소(326)의 열 유동에 좌우된다.

도6a 및 도6b는 본 발명의 유체 변위 장치가 열 소비를 측정하기 위한 에너지 미터로서 이용될 수 있는 방법을 도시한다.

에너지 미터는 열적 절연 압력 용기(402)와 압력 용기 위의 열적 절연 팽창 용기(404)를 포함하는 절연 하우징(400)으로 구성된다. 용기는 제1관(406)과 제2관(408)을 통해 서로 유체 연통되고, 제1관은 U자 형태를 갖고 (도6a에 도시된) 압력 용기(402)의 상부에 인접한 제1 개구(410)와 팽창 용기(404)의 상부에 인접한 제2 개구(412)를 갖춘다. 제2관(408)은 실제 수직 형태이고 각각의 압력 용기 및 팽창 용기의 기부에 인접한 제3 및 제4 개구(416, 418)를 갖는다.

에너지 미터는 일예로 소비자에게 관 공급 온수로 될 수 있는 압력 용기를 통해 연장하는 열원(430)을 더 포함하여, 관으로부터의 열은 압력 용기(402)로 교환된다. 제2관(431)은 팽창 용기(404)를 통해 연장하고 (일예로 소비자로부터 복귀되는 물인) 냉각수를 운반하여, 콘덴서로서의 역할을 하게 된다.

자기 부상 부재(450)는 팽창 용기(404) 내에 수용되고, (도6a의 실선에 의해 도시된) 최하측 위치와 (대시선에 의해 도시된) 상부 위치 사이에서 이동 가능하다. 픽업 유닛(460)은 코어 부재(464) 위로 권취된 전기 유도 코일(462)로 구성되고 부상 부재(450)가 코일(462) 내에서 전류를 유도하는 그 최상부 위치에 도달하는 발생 수의 등록 및 판독을 위해 미터(466)에 연결된다.

그 장치는 초기 단계에서 압력 용기(402)는 적어도 제1 개구(410) 위의 높이 까지 액체로 채워진다. 온수가 관(430)을 통해 흐를 때, 열은 비등 단계에 도달할 때 까지 액체에 전달된다. 증기는 제1 및 제2관(406, 408)을 통해 팽창 용기(404)로 흐른는 액체를 이동시키고, 그 결과 자기 부상 부재(450)는 그후 미터(466)에 의해 등록되는 코일(462) 내의 전류를 유도하는 (대시선에 의해 도시된) 팽창 용기의 상부에 도달한다.

압력 용기(402) 내의 액체 수위가 제1관(406)의 만곡부(470)의 상부 아래로 떨어지고, 증기는 상부 팽창 용기(404) 내로 들어가고, 그 결과 "플립"이 발생하고 액체는 제2관(408)을 통해 압력 용기로 복귀된다.

각각의 온관 및 냉관(430, 431)에 의해 전달된 열이 관들을 통해 흐르는 유체의 온도 및 양에 직접 비례하기 때문에, 그 장치는 들어오고 나가는 액체 간의 에너지양 차이를 측정하게 된다. 그러한 장치는 일예로 상이한 소비자(가정이나 산업용)등에 의해 소모된 온수 에너지의 양을 측정하기 위해 열 소모 측정에 필요한 다양한 적용에 유용함을 알아야 한다. 전술된 전기 유도성 픽업 유닛 대신에 일예로 부상 부재가 팽창 용기 내에서 소정 높이에 도달할 때 마다 작동되는 기계적 카운터나 스위치, 또는 부상 부재가 팽창 용기등의 상부에 배치된 2 개의 도전성 부재 사이의 전류를 폐쇄할 때 마다 작동되는 전류와 같은 다른 수단이 이용될 수 있다.

도7a 내지 도7d는 기계적 요소들, 즉 체크 밸브, 펌프등이 없는 유체 흐름 정류기를 도시한 것이다.

도1a 내지 도1d를 참고로 기재된 주기적 유체 펄스 발생기의 기본 형태와 마찬가지로, 흐름 정류기는 제1관(506)과 제2관(508)을 통해 팽창 용기(504)에 연결된 압력 용기(502)로 구성되고, 양 관들은 모두 각각 최하부(510, 512)를 갖춘 U자 형태를 갖고, 사이펀 관들로서 행동한다. 제1관(506)은 압력 용기(502) 내의 제1 개구(514)와 팽창 용기(504) 내의 제2 개구(516)를 구비한다. 제2관(508)은 압력 용기 내의 제3 개구(518)와 팽창 용기 내의 제4 개구(520)를 구비한다.

제1 개구(514)와 제4 개구(520)는 각각의 용기의 상부에 인접되고, 제3 개구(518)와 제2 개구(516)는 각각의 용기의 기부에 인접되도록 구성된다.

압력 용기(502)는 전술된 대로 유체 가열 요소나 압축기등으로 될 수 있는 압력 발생기(528)를 더 포함한다.

초기 단계에서, 도7a에 도시된 대로, 압력 용기(502)는 수위(L1) 까지 액체로 채워지고, 연결 용기의 원리로 인해, (팽창 용기(504) 내의) 제2관(508)의 수직부(532) 내에서 또한 동일 높이 만큼 연장한다. 팽창 용기(504) 내의 액체 수위는 수위(LII)에 이르고, 다시 연결 용기의 원리로 인해 압력 용기(502) 내의 제1관(506)의 수직부(534) 내에서 또한 동일 수위(LII) 만큼 연장한다. 도시된 대로, 이러한 장치는 실제 서로 유체 연통하는 연결된 용기의 2 개의 장치를 구성한다.

(도7b에 도시된) 작동의 제1 단계에서, 압력은 압력 발생기(528)에 의해 압력 용기(502) 내에서 상승되고, 액체는 전술된 이유로 인해 (화살표(536) 방향의) 제1관(506)을 통한 소량으로, (화살표(538) 방향의) 제2관(508)을 통한 대량으로 압력 용기(502)로부터 팽창 용기(504)로 흐르게 된다.

도7c에 도시된 대로, 액체는 (압력 용기(502)에 인접한 제2관(508)의 수직부(542)에서 제4 개구(502)의 수위(LIII)와 액체 수위(LV) 사이의) 높이 차이(ΔH1)가 압력 용기(502)에 인접한 제1관(506)의 수직부(544)에서 팽창 용기(504)에서의 액체 수위(LIV)와 액체 수위(LVI) 사이의 높이 차이(ΔH2)와 동일하게 되는 평형을 얻게 될 때 까지 압력 용기(502)로부터 양 관(506, 508)들을 거쳐 팽창 용기(504)로 지속적으로 흐르게 된다. 즉, ΔH1 ≡ ΔH2이며, 이러한 관계의 결과는 (LIII-LV) ≡ (LIV-LVI)이다. 액체 수위(LV)는 압력 발생기가 부압(즉, 진공)을 인가하거나 그 경우에 팽창 용기(504)에 연결된 제2 압력 발생기(550)가 (도7d에서의 대시선에 도시된 대로) 작동되지 않는다면 액체가 역방향, 즉 팽창 용기(504)로부터 압력 용기(502)로 환경 흐름 하에 있지 않도록 하기 위해 액체 수위(LIII) 보다 더 낮아야 하며, 용기와 관 교환 작업 및 액체는 (화살표(554) 방향의) 제1관(506)을 통한 소량으로, (화살표(556) 방향의) 제2관(508)을 통한 대량으로 팽창 용기(504)로부터 압력 용기(502)로만 흐르게 되어, 흐름 정류가 달성된다.

도8은 본 발명에 따른 장치가 (체크 밸브, 펌프등과 같은) 기계적 요소들이 없는 가스 흐름 정류기로서 이용될 수 있는 방법을 도시한 것이다. 그 장치는 제1관(606)과 제2관(608)을 통해 서로 연결된 팽창 용기(604)와 압력 용기(602)로 구성되고, 양 관들은 전도된 U자 형태를 갖고, 사이펀 관들로서 행동한다.

제1관(606)은 압력 용기 내의 제1 개구(610)와 팽창 용기(604) 내의 제2 개구(612)를 구비하고, 제2관(606)은 압력 용기 내의 제3 개구(614)와 팽창 용기 내의 제4 개구(616)를 구비하고, 제1 개구(610)와 제4 개구(616)는 각각의 용기의 상부에 놓이고, 제2 개구(612)와 제3 개구(614)는 각각의 용기의 기부에 인접되어 있다.

압력 용기(602)는 전술된 대로 가스 유입관(620), 가스 배출관(722) 및 압력 발생기(724)를 더 포함한다. 도8에 도시된 바와 같이, 초기 단계에서 용기는 각각의 제2 및 제3 개구(612, 614) 위로, 그러나 제1 및 제4 개구(610, 616) 아래의 수위(Li)로 액체로 채워진다.

장치는 가스를 관(620)을 통해 압력 용기(602) 내로 도입하고 압력 발생기(624)(즉, 가열에 의해) 압력을 증가시킬 때, 압력 용기 내의 액체 수위는 약간 감소하게 되며, 제2관(608)의 수직부(630)에서의 유체 기둥을 수위(LI) 까지 상승시키며, 블록으로서의 역할을 하며, 가스는 제1 개구(610)와 제1관(606)을 통해 (화살표(632) 방향의) 팽창 용기(604)로 흐르게 되며, 제2 개구(612)를 통해 팽창 용기에서 빠져나가며, 그후 제4 개구(616)를 통해 제2관(608)을 거쳐 (화살표(634) 방향의) 압력 용기(602)의 후방으로, 그리고 관(622)을 거쳐 장치의 외부로 흐르게 된다.

가스는 압력이 팽창 용기(604) 냉서 상승하고 용기와 관들이 역할을 바꾸지만 않는다면 역방향으로 흐를 수 없음을 알아야 한다.

도9는 압력 용기(702)와, 팽창 용기(704)와, 용기들 사이에서 연결되고 U자 형태를 갖는 제1관(706)과, 각각의 제1 및 제2 관부(710, 714)로 구성되는 제2관(708)으로 제작되고, 액체 변위 장치(700)를 구성하는 저압 액체 순환 펌프를 도시한 것이다. 제1관부(710)는 압력 용기(702)의 기부로부터 연장하고 제1 체크 밸브(720)를 통해 연결되며, 공지된 대로 팬(726)을 갖춘 라디에이터와 같은 냉각 유닛(724)으로 화살표(722)의 방향으로만 흐르게 된다. 제2관부(714)는 냉각 유닛(724)으로부터 연결관(730)을 거쳐 팽창 용기(704)의 기부 내로 그리고 제2 체크 밸브(738)를 거쳐 압력 용기(702) 내의 후방으로 연장되고, 화살표(742) 방향으로만 흐름을 허용하게 된다. 열원(746)은 이전의 적용예와 관련하여 설명된 바와 같이 압력 용기(702) 내에 제공된다.

장치는 압력 용기(702) 내의 증발에 의한 압력 증가는 제1관(706)과 관(710)을 거쳐 팽창 용기(704) 내로 화살표(722) 방향으로 액체를 흐르게 한다. 그후, 액체는 냉각 유닛(724)을 통과하고 관(714)을 통해 팽창 용기(704) 내로 지속된다. 팽창 용기 내로 들어가는 냉각 액체는 팽창 용기 내에 축적되는 증기의 응축을 야기하고, "플립"이 발생할 때, 장치의 압력이 장치의 초기 압력 까지 줄어들게 된다. 전술된 구성은 액체가 항상 화살표(722, 742) 방향으로 흘러, 액체 펌프가 달성되게 한다.

펌프의 압력 수두는 액체의 압력 용기 및 팽창 용기 온도 및 관(706) 내의 액체의 최대 수두에 의해 설정된다.

그러나, 하나 또는 두 개의 체크 밸브(720, 738)가 일예로 도7a 내지 도7d를 참고로 하여 기술된 형태의 흐름 정류기에 의해 교환될 수 있음을 알아야 한다.

그 적용예는 일예로 증기 작동 장치에 적용 가능한 자체 펌핑 보일러가 도시된 도면의 도10에 개략 도시된다. 장치는 실제 U자 형태를 갖는 제1관(754)을 통해 팽창 용기(752)에 연결된 압력 용기(750)와, 용기들의 기부로부터 연장하는 제2관(756)으로 구성된다. 압력 용기(750)는 또한 이전의 실시예와 연관되어 설명된 대로 또한 가열 요소(760)를 갖추고 있다.

엔진 또는 제한 밸브(764)와 같은 증기 작동 제한 부재는 팽창 용기(750)의 상부에서 관(766)을 통해 연결된다. 실선에 의해 도10에 도시된 하나의 적용예에 의해, 팽창 용기(752)는 관(771)과 체크 밸브(778)를 통해 냉각 액체원(779)에 연결된다. 대시선에 의해 도10에 도시된 두번째 적용예에 의해, 제한 부재(764)는 복귀 증기를 액체로 전환하기 위해 복귀관(770)을 통해 콘덴서(772)에 연결되고, 그 액체는 체크 밸브(778)를 통해 팽창 용기(752)로 복귀된다. "플립" 발생 중에, 냉각 액첸느 체크 밸브(778)를 통해 팽창 용기(752) 내의 후방으로 흐르게 된다.

전술된 장치는 증기 소모 장치(엔진, 증기 가열 용기등)의 연결에 적절한 자체 프라이밍 보일러를 제공하며, 펌핑 장치의 열 효율은 "플립"을 유도하기 위해 이용되는 증기가 냉각 액체 공급의 예비 가열을 위해 완전히 이용되기 때문에 최상이다.

도11a 및 도11b는 일체형 흐름 정류기를 갖춘 액체 펌프의 2가지 변형예를 도시한 것이고, 흐름 정류기는 별도의 압력원을 포함하고 있지 않고 액체 변위 장치에 의해 작동된다.

우선 도11a를 참조하면, 제1관(866)과 제2관(868)를 통해 팽창 용기(870)에 차례로 연결된 압력 용기(864)에 연결된 압력원(862)을 갖춘 도1a 내지 도1d를 참고로 기술된 것과 유사한 형태를 갖는 액체 변위 장치(860)가 존재한다.

흐름 정류기(872)는 도7a 및 도7d에 대해 전술된 것과 유사한 형태를 갖고 압력 용기(874)와, 팽창 용기(876) 및 그 사이에서 각각 연결되는 제1 및 제2관(878, 880)을 포함한다. 바람직하게, 축압기(881)는 압력 및 팽창 용기의 전체 치수를 줄이기 위해 흐름 정류기 유닛(872)에 연결된다.

그러나, (도7a의 압력 발생기(528)와 같은) 별도의 독립원 대신에, 정류기 유닛(872)의 압력 용기(874)는 용기의 상부에 연장하는 관(882)을 통해 액체 변위 장치(860)의 팽창 용기(870)에 연결되고, 정류기는 액체 변위 장치로부터 수용된 압력에 의해 개시되고, 단일 방향의 액체 순환 펌프를 얻게 된다.

도11a에 도시된 장치와 마찬가지로, 도11b의 장치는 또한 압력원(886)을 포함하는 도11a와 동일한 주요 요소를 포함하는 액체 변위 장치(884)를 포함한다.

장치는 전술된 도11a와 동일한 주요 요소를 또한 포함하는 흐름 정류기(888)를 더 포함한다. 그러나, 이 경우에, 흐름 정류기(888)는 별도의 압력원이 존재하지 않으며, 흐름 정류기(888)의 압력 용기(892)의 기부로부터 액체 변위 장치(884)의 제2관(894)의 최하부로 연장하는 관(890)을 통해 연결된다. 그러나, 이러한 형태에 따라, 흐름 정류 유닛(888)은 장치의 용기의 크기를 줄이기 위한 축압기(896)를 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우에, 흐름 정류기는 액체 변위 장치로부터 수용된 압력에 의해 개시되고 단일 방향의 액체 펌프를 얻게 된다.

도12는 일예로 가정의 태양 가열 장치에서 유입 및 유출 액체 간의 낮은 온도 차이를 갖는 가열 또는 냉각 장치에서 액체를 순환시키는 데 유용한 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실제 적용예를 개략 도시한 것이고, 서모(thermo)-사이펀 장치는 작동되어, 온수가 기계적 펌프등의 필요 없이도 또한 하방으로 순환될 수 있다. (종래의 태양 가열 장치에서 태양 패널은 항상 온수 저장소 하방에 놓여 있어야 하며, 달리 펌프를 필요로하게 된다). 존재하는 논-서모(non-thermo) 사이펀 장치의 문제점은 물이 그 비등점에 도달할 때 장치 내에 형성된 증기 기포에 의해 물을 추진하는 데 좌우된다는 점이다. 그러나, 표준 편평 패널 태양 수집기는 (지리적 위치, 연, 일, 시의 주기에 좌우되는) 약 60 내지 80℃를 초과하는 온도에 도달할 수 없게 된다.

도12에 도시된 장치는 낮은 비등점을 갖는 제1 액체로 작동 가능한 액체 변위 장치(900)와, 물과 같은 높은 비등점을 갖는 제2 액체로 작동 가능한 흐름 정류 유닛(901)으로 구성된다. 액체 변위 장치(900)는 제1 사이펀형 관(908)을 통해 팽창 용기(904)에 연결된 압력 용기(902)와 용기의 기부 사이에서 연장하는 제2관(910)을 포함한다. 흐름 정류 유닛(901)은 제1관(924)에 의해 서로 연결된 압력 용기(920)와 팽창 용기(922)를 포함한다. 흐름 정류 유닛의 제2관은 이후에 기술된 바와 같이 태양 패널과 장치의 열 교환 장치를 통해 연장한다.

도11a를 참고로 설명된 바와 같이, 흐름 정류 유닛(901)의 팽창 용기(920)는 관(930)에 의해 액체 변위 장치(900)의 팽창 용기(904)에 연결되고, 정류기는 액체 변위 장치로부터 수용된 압력에 의해 개시되며, 단일 방향의 액체 순환 펌프는 도11a를 참고로 이미 설명된 바와 같이 얻게 된다.

흐름 정류 유닛(901)의 제2관은 태양 패널(940)에 연결된 압력 용기(920)의 기부로부터 연장하는 관부(936)에 의해 구성된다. 태양 패널은 액체 변위 장치(900)의 압력 용기(902) 내에 연장하는 제1 열 교환부(942)에 차례로 연결되고 관련 축압기(946)를 갖춘 용기(944)에 지속된다. 관(948)은 축압기로부터 액체 변위 장치의 팽창 용기(904) 내의 제2 열 교환부(950)로 연장하고 복귀관은 흐름 정류 유닛(901)의 팽창 용기(922)에 연결되어, 정류 유닛의 제2관의 루프가 완성된다.

장치는 태양 패널(940) 내에서 가열된 액체가 액체 변위 장치의 압력 용기(902) 내의 열 교환부(942)로 흘러, 압력 용기 내의 압력을 상승시키기 위한 열원을 구성하게 된다. 액체는 냉각 액체를 배출하는 각각의 용기 및 축압기(944, 946)를 통해 흐르게 된다. 배출된 냉각 액체는 이전의 실시예에 대해 전술된 대로 제2 액체의 증기를 응축하는 팽창 용기(904) 내의 제2 열 교환부(950)를 통과하게 된다. 액체는 관(952)을 통해 정류 유닛(901)의 팽창 용기(922)로 복귀되고, 제1관(924)을 통해 팽창 용기(920) 내로 흐르고 관(936)을 통해 새로운 사이클의 재가열 및 개시를 위해 태양 패널(940) 내로 들어가는 루프를 폐쇄시킨다.

그러나, 액체는 소정 방향으로만 액체 흐름을 보증하는 정류 유닛(901)을 갖춘 액체 변위 장치(900)에 의해 장치 내에서 이동되고, 변위 장치는 (도11a를 참고로 설명된 대로) 정류 유닛의 개시 원동력을 구성하게 된다. 전체 장치는 태양 패널(940)에 의해 수집되어 압력 용기(902)에 전달된 태양열에 의해 통전된다.

도12를 참고로 하여 전술된 장치는 이른바 제1 추진 액체와 제2 추진 액체 사이를 분리시키기 위한 실재 장치에서 대개 요구되는 막이 없게 된다. 또한, 추진 액체를 그 비등점에 이르게 할 필요가 없으며, 더 큰 변형의 액체가 이용될 수 있다.

전술된 장치는 일에로 산업상의 또는 가정용 가열 또는 냉방 장치와 같은 다양한 다른 적용예에 이용될 수 있고 다양한 요소들이 교체될 수 있고, 일예로 태양 패널이 보일러에 의해 교환될 수 있고 용기가 가열 라디에이터에 의해 교환될 수 있음을 그 기술 분야에 있는 사람이라면 알 수 있다. 또한, 액체 흐름 정류 유닛은 필요한 변경을 가한 적절한 체크 밸브에 의해 교환될 수 있음을 알 수 있다.

도13은 본 발명이 모터, 일예로 차량 엔진용 냉각 장치에 이용될 수 있는 방법을 개략 도시한 것이다.

장치는 4 개의 주요 구성 요소, 즉 냉방에 필요한 실제 열원인 엔진(1000)과, 공지된 차량 라디에이터 및 팬과 같은 액체 냉각 유닛(1002)과, 냉각제 액체를 순환시키기 위한 액체 변위 장치(1004), 및 흐름 방향을 제어하기 위한 체크 밸브로서 제공되는 흐름 정류 유닛(1006)으로 구성된다. 모든 구성 요소들은 이후에 설명된 대로 결합 작동을 위해 유체 연통한다.

액체 변위 장치(1004)는 열을 수용하기 위해 엔진 블록(1013) 상에 장착된 압력 용기(1012)와, 제1 U자형관(1016)과 제2 수직관(1018)을 통해 압력 용기에 연결된 팽창 용기(1014)로 구성된다. 팽창 용기(1014)는 또한 유입관(1019)을 갖추고 있다.

액체 흐름 정류 장치(1006)는 제1관(1026)과 제2관을 통해 서로 연결된 압력 용기(1022)와 팽창 용기(1024)를 구비한 도7a 내지 도7d와 관련하여 기술된 것과 주로 유사하며 본 실시예에서는 관부(1028)에 의해 팽창 용기를 빠져 나가고, 액체 변위 장치(1004), 엔진(1000) 및 냉각 유닛(1002)을 통과하며 관(1030)에 의해 압력 용기(1022)의 후방으로 복귀된다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 흐름 정류기(1006)의 목적은 냉각제 액체가 다이어그램에 나타난 화살표 방향으로만 흐르도록 하기 위한 것이다. 또한, 전술된 흐름 정류기는 대시선(1040, 1041)에 의해 개략 도시된 적절한 체크 밸브에 의해 교환될 수 있다.

장치는 관(1026)과 유체 연통 장착된 축압기(1044)를 더 포함하고, 그 축압기는 실제 다량의 냉각제 액체를 전달하는 데 필요하다. 그러나, 흐름 정류기(1006)의 일부를 구성하지 않는 축압기(1044)는 압력 및 팽창 용기(1022, 1012, 1024, 1014) 각각이 액체의 큰 용적을 수용하기에 충분하게 크게 되도록 생략될 수 있다.

냉각 장치(1002)는 (도시되지 않은) 다수의 핀을 포함한 라디에이터(1052)와 공지된 대로 온수로서 열을 교환하기 위한 라디에이터(1052)를 통해 공기를 여기시키기 위한 전기 모터(1056)에 의해 작동되는 팬(1054)으로 구성된다. 임의로, 팬(1054)을 구동시키는 전기 모터(1056)는 일예로 도3a 및 도3b에 기술된 형태의 기계적 출력측을 갖는 액체 변위 장치에 의해 교환될 수 있다.

작동시에, 엔진이 최소 소정 온도에 도달하고 냉각제 액체가 그 비등점에 도달할 때에만, 액체 변위 장치(1004)는 일부의 이전의 실시예에 대해 전술된 대로 작동되어, 액체는 사이클을 완성하기 위해 엔진(1000)으로부터 그 온도가 줄어드는 냉각 장치(1002)를 통해 그리고 흐름 정류기(1006)와 액체 변위 장치(1004)를 통해 흐르기 시작한다.

다양한 요소들은 상이한 위치에 배치될 수 있고 공지된 기계적 요소에 의해 또한 교환될 수 있다.

그 기술 분야에 숙련된 자라면 상이한 실시예의 큰 조합이 필요한 변경을 가하여 다양한 적용을 위해 이루어질 수 있음을 알 수 있게 된다.

Claims

압력 용기, 팽창 용기, 2 개의 용기에 각각 유체 연통되는 제1 및 제2관, 장치 내에 내장된 유체, 및 상기 압력 용기 내에 압력을 발생시키기 위한 에너지원을 포함하는 유체 변위 장치에 있어서,

상기 제1관은 상기 압력 용기 내의 제1 개구와, 상기 팽창 용기 내의 제2 개구와, 상기 제1 개구와 제1 중간부에 의해 서로 연결된 상기 제2 개구 사이에서 연장하는 관부를 구비하고; 상기 제2관은 상기 압력 용기의 기부에서의 제3 개구와, 상기 팽창 용기 내의 제4 개구를 구비하고; 상기 제1 개구는 상기 제3 개구 위에 놓이며; 장치의 나머지 단에서, 에너지원의 작동에 앞서, 용기 내의 액체 수위는 제1 및 제2 개구 중 적어도 하나와 제3 및 제4 개구 중 적어도 하나의 개구를 넘어서게 되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제1항에 있어서, 제1관의 관부는 제1 및 제2 개구로부터 하향 연장하고 제1 중간부는 최하측부인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제2항에 있어서, 제2 중간부는 제3 및 제4 개구 사이에서 연장하고, 제2 중간부는 제1 중간부 아래에 놓이는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제1항에 있어서, 에너지원은 압력 용기 내의 유체를 가열하도록 배열된 열원인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제1항에 있어서, 에너지원은 압력원인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제1항에 있어서, 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제3항에 있어서, 주기적 유체 펄스 발생기로서 유용한 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제7항에 있어서, 장치의 작용 단계 중에 팽창 용기 내의 유체 수위가 압력 용기 내의 유체 수위 보다 더 높게 되고; 수위의 차이는 액체가 제1관을 통한 2 개의 용기 사이의 가스 연통을 허용하도록 제1관으로부터 어느 정도 제거되게 되면, 제1 개구와 동일하거나 또는 그 이상의 높이 까지 관통 액체의 역류를 허용하도록 제2관 내의 유동 손실을 극복하기에 충분한 압력 수두가 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제2항에 있어서, 액체 흐름 정류기로 되고, 제2 개구는 팽창 용기의 기부에 있고 제4 개구는 제2 개구 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제9항에 있어서, 제4 개구는 제1 개구와 동일 높이에 있는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제1항에 있어서, 팽창 용기는 밀봉되고 왕복식으로 내부에 유지된 피스톤을 갖춘 실린더에 연결된 유체 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제11항에 있어서, 피스톤은 피스톤의 직선 왕복 운동을 원 운동으로 전환하기 위한 크랭크축에 연결된 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제11항에 있어서, 팽창 용기는 내부에 보유된 증기 응축을 향상시키기 위한 압력 감소 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제13항에 있어서, 팽창 용기는 비응축 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제13항에 있어서, 냉각 장치는 콘덴서인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제11항에 있어서, 피스톤은 실린더를 제1 부분과 제2 부분으로 밀봉 분할하고, 제1 부분은 팽창 용기와 유체 연통하며 제2 부분은 유체 유입구용 제1 체크 밸브와 가압 유체 배출구용 제2 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제2항에 있어서, 압력 용기를 통해 연장하여 에너지원을 구성하는 열원과, 팽창 용기를 통해 연장하는 냉원 간의 열 교환을 측정하기 위한 에너지 미터로 이용되고; 용기 내의 유체 수위의 변화시에 이동 가능한 활성체에 의해 활성화되는 연산 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제17항에 있어서, 연산 유닛은 팽창 용기에 결합되고 활성체는 팽창 용기 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제17항에 있어서, 작동기는 연산 유닛의 전기 회로를 폐쇄하기 위한 도전성부를 갖는 부상 부재인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제17항에 있어서, 작동기는 연산 유닛을 자기적으로 활성화시키기 위한 도전성부를 구비한 부상 부재인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제17항에 있어서, 작동기는 연산 유닛을 기계적으로 활성화하도록 된 부상 부재인 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제7항에 있어서, 액체 펌프로서 유용하고, 장치는 흐름 정류 장치와 결합 이용되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제22항에 있어서, 흐름 정류 장치는 제9항에 따른 흐름 정류기인 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제23항에 있어서, 주기적 유체 펄스 발생기의 팽창 용기는 가스 전달 만을 허용하는 흐름 정류기의 압력 용기와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제22항에 있어서, 주기적 유체 펄스 발생기의 제2관은 흐름 정류기의 압력 용기의 기부에 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제25항에 있어서, 흐름 정류기는 축압기로서 유용한 팽창 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제22항에 있어서, 유체 정류 장치는 서로 나란히 배열된 2 개의 체크 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제22항에 있어서, 액체 가열 장치와 액체 용기 사이의 액체를 순환시키는 데 유용한 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제28항에 있어서, 가열 장치에서 액체를 순환시키는 데 유용하고 에너지원은 압력 용기에 가해진 열인 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제22항에 있어서, 엔진의 액체 냉각제를 순환시키는 데 유용하고, 엔진으로부터 방사된 열은 에너지원으로서 이용되는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제7항에 있어서, 액체 펌프로서 유용하고, 장치의 제2관은 압력 용기의 기부로부터 연장하고 제1 흐름 정류 유닛을 통해 냉각 장치에 연결되고, 냉각 장치는 팽창 용기의 기부에 또한 제2 흐름 정류 유닛을 거쳐 압력 용기의 후방으로 차례로 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제31항에 있어서, 흐름 정류 유닛은 제9항에 따른 흐름 정류기로 교환되는 것을 특징으로 하는 액체 펌프.
제1항에 있어서, 용기와 관은 전도되어 있고, 제1 및 제2관은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 개구로부터 각각 상향 연장하는 관부를 포함하고, 각각의 관부는 최상측 중간부에 의해 연결되고, 장치의 나머지 단계에서, 용기 내의 유체 수위는 제2 및 제3 개구를 넘어서게 되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제32항에 있어서, 가스 흐름 정류기로서 유용한 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제7항에 있어서, 자체 프라이밍 보일러로서 유용하고, 증기가 유체 펄스 발생기의 압력 용기로부터의 증기 작동 장치에 제공되고, 팽창 용기 내로만 흐름을 허용하는 체크 밸브를 통해 팽창 용기에 연결된 액체 냉원이 존재하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제35항에 있어서, 증기는 증기 작동 장치로부터 콘덴서를 거쳐 액체 냉원으로 흐르는 것을 특징으로 하는 자체 프라이밍 보일러.
제1항에 있어서, 낮은 비등점을 갖는 제1 액체로 작동 가능한 주기적 유체 펄스 발생기와; 높은 비등점을 갖는 제2 액체로 작동 가능한 흐름 정류기와; 흐름 정류기의 압력 용기에서 기부로부터 유체 펄스 발생기의 팽창 용기 내의 제2 열 교환기를 통해서 보다는 유체 펄스 발생기의 압력 용기 내의 제1 열 교환기를 통해 가열 유닛 내로 연장하고, 그 상부에서 흐름 정류기의 팽창 용기 내로 복귀하는 제2관을 포함하고; 유체 펄스 발생기는 유체 펄스 발생기의 팽창 용기를 흐름 정류기의 압력 용기에 연결하는 제1관을 통해 흐름 정류기와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.
제37항에 있어서, 축압기는 제2관 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 변위 장치.