KR20070060706A - 기계식 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기계식 보일러에 관한 것으로서, 물이 흡입 토출되는 흡입유로 및 토출유로와, 상기 흡입유로와 토출유로 사이에 상호 연통하는 적어도 하나의 밸브설치공간과, 상기 밸브설치공간과 연통하는 적어도 하나의 피스톤실이 형성되어 있는 흡입압축챔버와; 상기 피스톤실 내에 왕복구동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동시키는 구동수단을 갖는 펌핑유닛과; 상기 밸브설치공간에 설치되어 상기 피스톤의 왕복구동에 따라 상기 흡입유로 및 상기 토출유로를 통한 물의 유동을 허용 또는 차단하는 흡입토출밸브와; 상기 흡입압축챔버의 상기 토출유로 말단부 영역을 둘러싸는 토출실과, 상기 토출실로부터 외부를 향하는 배출구를 갖는 토출챔버와; 상기 토출챔버에 설치되어 상기 토출유로를 통해 토출되는 물을 소정의 압력으로 팽창 토출시키는 토출압조절밸브를 갖는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 설비의 구성이 간단하고, 가열을 위한 매체로서 전기나 가스 또는 석유 등의 소모가 필요없어서 설비비용과 유지관리비용을 현격하게 절감할 수 있는 기계식 보일러가 제공된다.

기계식, 보일러, 피스톤, 밸브

Description

기계식 보일러{Mechanical boiler}

도 1은 본 발명에 따른 기계식 보일러의 사시도,

도 2는 도 1의 기계식 보일러 평면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,

도 4는 도 3의 흡입토출밸브 사시도,

도 5 및 도 6은 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 부분측단면도,

도 7은 토출챔버영역 평단면도,

도 8은 본 발명에 따른 기계식 보일러의 사용상태 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 흡입압축부 11 : 흡입압축챔버

13 : 흡입토출밸브 20 : 팽창토출부

21 : 토출챔버 25 : 토출압조절밸브

30 : 펌핑유닛 31 : 피스톤

33 : 구동수단 40 : 피스톤실냉각수단

50 : 순환파이프

본 발명은 기계식 보일러에 관한 것이다.

일반적인 보일러는 히터 등의 가열장치를 이용하여 물을 소정의 온도로 가열한 후, 가열된 물을 순환펌프로 펌핑하여 순환파이프로 순환시키는 구조를 가지고 있었다. 이러한 보일러는 가열장치의 방식에 따라 전기보일러나 가스보일러 또는 기름보일러 등으로 대별된다.

그러나, 이러한 종래의 보일러는 물을 가열하기 위해서 별도의 가열장치 등을 사용하기 때문에, 그 구성이 매우 복잡할 뿐만 아니라 가열을 위한 매체로서 전기나 가스 또는 석유 등을 사용하므로써, 에너지 소모량이 많은 문제점이 있었다. 이에 의해, 보일러 설비 비용과 유지관리비용 증가에 의한 경제적 부담이 가중되었다.

특히, 대형 보일러의 경우에는 설비비용과 유지관리비용이 과도하게 증가되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 설비의 구성이 간단하고, 가열을 위한 매체로서 전기나 가스 또는 석유 등의 소모가 필요없어서 설비비용과 유지관리비용을 현격하게 절감할 수 있는 기계식 보일러를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기계식 보일러에 있어서, 물이 흡입 토출되는 흡입유로 및 토출유로와, 상기 흡입유로와 토출유로 사이에 상호 연통하는 적어도 하나의 밸브설치공간과, 상기 밸브설치공간과 연통하는 적어도 하나의 피스톤실이 형성되어 있는 흡입압축챔버와; 상기 피스톤실 내에 왕복구동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동시키는 구동수단을 갖는 펌핑유닛과; 상기 밸브설치공간에 설치되어 상기 피스톤의 왕복구동에 따라 상기 흡입유로 및 상기 토출유로를 통한 물의 유동을 허용 또는 차단하는 흡입토출밸브와; 상기 흡입압축챔버의 상기 토출유로 말단부 영역을 둘러싸는 토출실과, 상기 토출실로부터 외부를 향하는 배출구를 갖는 토출챔버와; 상기 토출챔버에 설치되어 상기 토출유로를 통해 토출되는 물을 소정의 압력으로 팽창 토출시키는 토출압조절밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 보일러에 의해 달성된다.

여기서, 상기 흡입토출밸브는 상기 흡입유로와 연통되는 흡입구 및 상기 피스톤실과 연통되는 연통구를 갖는 흡입부와; 상기 흡입부 내에 수용되어 상기 피스톤의 구동에 따라 상기 흡입구를 개폐하는 흡입변과; 상기 흡입부와 연통되는 유입구 및 상기 토출유로와 연통되는 토출구를 갖는 토출부와; 상기 토출부 내에 수용되어 상기 피스톤의 구동에 따라 상기 유입구를 개패하는 토출변을 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 구동수단은 상기 피스톤의 연결축이 편심결합되는 크랭크축과; 상기 크랭크축을 회전시키는 구동모터를 갖는 것이 효과적이다.

또한, 상기 토출유로의 말단부 영역에는 상기 토출유로에 비해 작은 직경을 가지고 상기 토출실을 향하는 토출공을 갖는 조절변접촉부재가 결합되어 있으며; 상기 토출압조절밸브는 상기 조절변접촉부재의 토출공을 향하는 압력조절변과, 상 기 압력조절변을 상기 조절변접촉부재로 탄성가압하는 스프링과, 상기 스프링의 탄성가압력을 조절하는 스프링압력조절부재를 갖는 것이 보다 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 기계식 보일러의 사시도이고, 도 2는 도 1의 기계식 보일러 평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기계식 보일러(1)는 물을 흡입압축시키는 흡입압축부(10)와, 흡입압축부(10)에서 흡입압축된 물이 팽창토출되는 팽창토출부(20)와, 물이 흡입압축부(10)로 흡입되어 압축된 상태에서 팽창토출부(20)를 통해 토출되도록 펌핑작용하는 펌핑유닛(30)을 포함한다.

흡입압축부(10)는 물의 유동경로가 형성되어 있는 흡입압축챔버(11)와, 흡입압축챔버(11) 내에 설치되어 물의 흡입토출을 허용 및 차단하는 흡입토출밸브(13)를 가지고 있다.

흡입압축챔버(11)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 물의 유동경로로서 물이 흡입되는 흡입유로(11a)와, 물이 토출되는 토출유로와, 흡입유로(11a)와 토출유로 사이에 상호 연통하는 적어도 하나의 밸브설치공간(11c)과, 후술할 흡입토출밸브(13)의 흡입부(15)와 연통되는 피스톤실(11d)이 형성되어 있다. 여기서, 흡입유로(11a)의 유입구(17a)에는 후술할 순환파이프(50)가 연결되기 위한 파이프연결부재(12)가 결합된다. 그리고, 토출유로 말단부에는 토출유로에 비해 작은 직경의 토출공(14a)을 갖는 조절변접촉부재(14)가 결합되어 있다. 이 조절변접촉부재(14)에 는 후술할 압력조절변(26)이 소정의 가압력으로 접촉함으로써, 토출공(14a)을 통해 토출되는 물의 압력을 조절한다.

그리고, 흡입토출밸브(13)는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 흡입유로(11a)와 연통되는 흡입구(15a) 및 피스톤실(11d)과 연통되는 연통구(15b)를 갖는 흡입부(15)와, 흡입부(15) 내에 수용되어 펌핑유닛(30)의 펌핑작용에 따라 흡입구(15a)를 개폐하는 흡입변(16)과, 흡입부(15)와 연통되는 유입구(17a) 및 토출유로와 연통되는 토출구(17b)를 갖는 토출부(17)와, 토출부(17) 내에 수용되어 펌핑유닛(30)의 펌핑작용에 따라 유입구(17a)를 개패하는 토출변(18)으로 구성되어 있다.

팽창토출부(20)는 흡입압축챔버(11)의 토출유로 측에 결합되는 토출챔버(21)와, 토출유로를 통해 토출되는 물의 토출압력을 조절하는 토출압조절밸브를 가지고 있다.

토출챔버(21)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 흡입압축챔버(11)의 토출유로 말단부에 결합된 조절편접촉부재를 둘러싸는 토출실(22)과, 토출실(22)로부터 외부를 향하는 배출구(23)와, 후술할 토출압조절밸브의 압력조절변(26)이 조절변접촉부재(14)의 토출공(14a)을 향하도록 결합되는 조절변결합공(24)이 형성되어 있다. 여기서, 배출구(23)에는 후술할 순환파이프(50)가 연결되기 위한 파이프연결부재(12)가 결합된다.

토출압조절밸브는 길이방향 일측이 조절변결합공(24)에 삽입되고 타측이 토출실(22)에 위치하는 조절변접촉부재(14)의 토출공(14a)을 향하는 압력조절변(26) 과, 토출챔버(21) 외측에서 압력조절변(26)을 지지하는 중공의 조절변지지부재(27)와, 조절변지지부재(27) 내에 수용되어 압력조절변(26)을 조절변접촉부재(14) 측으로 탄성가압하는 스프링(28)과, 스프링(28)의 탄성가압력을 조절하는 스프링압력조절부재(29)로 구성되어 있다.

한편, 펌핑유닛(30)은 펌핑작용하는 피스톤(31)과, 피스톤(31)을 작동시키는 구동수단(33)으로 구성된다.

피스톤(31)은 흡입압축챔버(11)의 피스톤실(11d) 내에 왕복이동 가능하게 수용되며, 연결축(31a)이 후술할 구동수단(33)의 크랭축에 편심결합되어 있다. 그리고, 구동수단(33)은 피스톤실(11d) 후방영역에 마련되는 크랭크축설치부(34)에 회전 가능하게 설치되며 피스톤(31)의 연결축(31a)이 편심결합되는 크랭크축(35)과, 크랭크축(35)을 회전시키는 구동모터(36)로 구성되어 있다. 이때, 크랭크축(35)과 구동모터(36)의 연결은 회전력을 극대화하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 벨트(37)와 벨트풀리(38)에 의한 구동력 전달 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 피스톤실(11d)의 외측에는 피스톤실(11d)을 냉각하기 위한 피스톤실냉각수단(40)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이 피스톤실냉각수단(40)은 도 1와 같이, 외부로부터 냉각수를 전달받는 냉각파이프(41)와, 냉각파이프(41)에 피스톤실(11d)을 향하도록 형성되는 노즐(미도시)에 의해 구성될 수 있다.

이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 기계식 보일러(1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 난방 등이 필요한 공간에 설치되는 순환파이프(50)로 온도상승되는 물을 순환시키게 되는데, 온도상승 작용과 온수의 순환과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 펌핑유닛(30)의 구동모터(36)가 구동되면 크랭크축(35)이 회전함으로써, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤(31)이 피스톤실(11d) 내부에서 왕복운동한다.

이때, 피스톤(31)이 도 5와 같이, 피스톤실(11d) 후방으로 이동하면, 흡입토출밸브(13)의 흡입변(16)이 흡입부(15)의 흡입구(15a)를 개방하여 흡입유로(11a)를 통해 물을 흡입한다. 이때, 흡입토출밸브(13)의 토출부(17)에 형성된 토출구(17b)는 토출변(18)에 의해 차단된다. 그리고, 피스톤(31)이 도 6와 같이, 피스톤실(11d) 전방으로 이동하면, 흡입토출밸브(13)의 흡입변(16)이 흡입부(15)의 흡입구(15a)를 차단하고, 토출변(18)이 토출부(17)의 토출구(17b)를 개방하여 흡입된 물이 토출유로로 토출되도록 한다. 이에 의해, 피스톤(31) 왕복운동에 의한 물의 흡입 토출작용이 이루어진다.

이때, 토출압조절밸브의 압력조절변(26)은 토출챔버(21)의 토출실(22) 내에서 소정의 가압력으로 조절변접촉부재(14)에 형성된 토출공(14a)을 차단하고 있다. 이때, 압력조절변(26)의 가압력은 흡입압축챔버(11)내에서 피스톤(31)의 펌핑작용에 의해 상승되는 물의 압력이 소정의 압력이상이 되는 시점에서 토출공(14a)을 통해 물이 팽창되면서 토출될 수 있는 정도의 가압력을 갖는다.

한편, 피스톤(31)의 펌핑작용이 계속되어 흡입압축챔버(11)내의 압력이 압력조절변(26)의 가압력 이상으로 상승되면, 압축된 물은 토출공(14a)을 팽창되면서 토출된다. 이때, 팽창 토출되는 물은 부피변화에 의해 온도가 상승되어 배출구(23)를 통해 순환호스로 토출된다.

이러한 물의 압축과 팽창 토출 작용이 반복되면서 온도가 상승된 물은 순환파이프(50)를 통해 지속적으로 순환됨으로써, 소정의 시간이 경과하면 물의 온도가 현격하게 상승된다. 이에 의해, 난방 등이 필요한 공간을 소정의 온도로 난방할 수 있다.

본 발명에 따른 기계식 보일러(1)의 난방 능력은 구동모터(36) 및 피스톤(31)과 흡입압축챔버(11) 및 토출챔버(21) 등의 규격과 수를 변경함으로써 다양하게 변형될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 기계식 보일러는 물을 가열하기 위해서 별도의 가열장치 등을 사용하지 않기 때문에, 그 구성이 매우 간단하고, 가열을 위한 매체로서 전기나 가스 또는 석유 등을 사용하지 않기 때문에, 에너지가 소모되지 않는다. 이에 의해, 보일러 설비 비용과 유지관리비용을 현격하게 절감할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 설비의 구성이 간단하고, 가열을 위한 매체로서 전기나 가스 또는 석유 등의 소모가 필요없어서 설비비용과 유지관리비용을 현격하게 절감할 수 있는 기계식 보일러가 제공된다.

Claims (4)

1. 기계식 보일러에 있어서,

   물이 흡입 토출되는 흡입유로 및 토출유로와, 상기 흡입유로와 토출유로 사이에 상호 연통하는 적어도 하나의 밸브설치공간과, 상기 밸브설치공간과 연통하는 적어도 하나의 피스톤실이 형성되어 있는 흡입압축챔버와;

   상기 피스톤실 내에 왕복구동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동시키는 구동수단을 갖는 펌핑유닛과;

   상기 밸브설치공간에 설치되어 상기 피스톤의 왕복구동에 따라 상기 흡입유로 및 상기 토출유로를 통한 물의 유동을 허용 및 차단하는 흡입토출밸브와;

   상기 흡입압축챔버의 상기 토출유로 말단부 영역을 둘러싸는 토출실과, 상기 토출실로부터 외부를 향하는 배출구를 갖는 토출챔버와;

   상기 토출챔버에 설치되어 상기 토출유로를 통해 토출되는 물을 소정의 압력으로 팽창 토출시키는 토출압조절밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 흡입토출밸브는

   상기 흡입유로와 연통되는 흡입구 및 상기 피스톤실과 연통되는 연통구를 갖는 흡입부와;

   상기 흡입부 내에 수용되어 상기 피스톤의 구동에 따라 상기 흡입구를 개폐 하는 흡입변과;

   상기 흡입부와 연통되는 유입구 및 상기 토출유로와 연통되는 토출구를 갖는 토출부와;

   상기 토출부 내에 수용되어 상기 피스톤의 구동에 따라 상기 유입구를 개패하는 토출변을 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 보일러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 구동수단은 상기 피스톤의 연결축이 편심결합되는 크랭크축과; 상기 크랭크축을 회전시키는 구동모터를 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 보일러.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 토출유로의 말단부 영역에는 상기 토출유로에 비해 작은 직경을 가지고 상기 토출실을 향하는 토출공을 갖는 조절변접촉부재가 결합되어 있으며;

   상기 토출압조절밸브는 상기 조절변접촉부재의 토출공을 향하는 압력조절변과, 상기 압력조절변을 상기 조절변접촉부재로 탄성가압하는 스프링과, 상기 스프링의 탄성가압력을 조절하는 스프링압력조절부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기계식 보일러.

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