KR20100027948A - 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프 및 이를 구비한 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이어프램 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헤드부재, 다이어프램, 리테이너의 각 접면에 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있어 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프에 관한 것이며, 나아가 이러한 다이어프램 펌프를 보일러에 적용할 경우 펌핑부재가 수조의 하부에 배열되고, 펌핑부재 구동을 위한 모터가 상부에 배열되어 있는 구조를 취하여 자중으로 인하여 낙하하는 스케일이 모터 구동축 주변에 형성되는 것을 방지할 수 있어 소음문제를 개선하고 성능에도 문제가 없는 온수 보일러에 관한 것이다.

본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프는 구동축을 포함하는 모터; 상기 구동축과 결합되어 편심운동을 하고, 복수의 체결부를 갖는 리테이너; 상기 리테이너의 각 체결부에 배열되는 결합부를 갖는 다이어프램; 상기 다이어프램의 결합부에 배열되는 헤드부재; 및 상기 헤드부재와 상기 다이어프램을 관통하여 상기 리테이너에 체결되는 볼트를 포함하여 이루어지되, 상기 리테이너의 체결부, 상기 다이어프램의 결합부 및 상기 헤드부재의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

다이어프램, 밀폐, 헤드부재, 요부, 철부, 보일러, 온수, 온수매트, 기포

Description

밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프 및 이를 구비한 온수 보일러{DIAPHRAGM PUMP AND BOILER EQUIPPED WITH THE SAME}

본 발명은 다이어프램 펌프에 관한 것으로,

보다 상세하게는 헤드부재, 다이어프램, 리테이너의 각 접면에 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있어 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프에 관한 것이며,

나아가 이러한 다이어프램 펌프를 보일러에 적용할 경우 펌핑부재가 수조의 하부에 배열되고, 펌핑부재 구동을 위한 모터가 상부에 배열되어 있는 구조를 취하여

자중으로 인하여 낙하하는 스케일이 모터 구동축 주변에 형성되는 것을 방지할 수 있어 소음문제를 개선하고 성능에도 문제가 없는 온수 보일러에 관한 것이다.

슈르플로 펌프 메뉴팩츄어링社(SHURFLO PUMP MANUFACTURING CO.)의 대한민국 특허공개 제1997-0066091호(1997.10.13) 『다이어프램 일체형 피스톤을 포함하는 3중토출펌프』에는 다이어프램 펌프 중 맥동특성을 개선하기 위하여 모터의 구동축과 연결된 편심부싱에 의하여 와블(wobble)운동을 하는 다이어프램에 피스톤면을 갖는 세 헤드부를 구성하고 있다.

그러나 연질특성 또는 가요성(可撓性)을 가져야하는 다이어프램과, 각각 펌핑기능과 고정기능을 하는 헤드부 등이 일체로 제조되는 형태여서 다른 부품과의 결합력과 관련된 불량문제가 상존하였다.

또 아쿠아텍 워터 시스템즈社(AQUTEC WATER SYSTEMS, INC)의 특허공개 제1997-0011404호(1997.03.27) 『다이어프램 펌프용 복합 다이어프램』에는 다이어프램과는 별도로 피스톤면을 갖는 헤드부재를 구성하여 상기 헤드부재가 다이어프램과 함께 볼트에 의하여 리테이너에 직접적으로 고정되는 구성이 제시되어 있으나, 다이어프램과 그 양면에 배열된 헤드부재 및 리테이너의 각 접면에서 유체(통상 액체) 누설이 발생이 일어나는 문제를 갖는다.

나아가 펌프 구동을 위한 모터에서 구동축의 원활한 작동을 위하여 도입되는 베어링을 수용하기 위한 수용체(통상적으로 모터의 전후 커버가 기능한다)는 베어링을 수용하기 위해서는 베어링 접촉면이 축선과 평행하여야 하나

성형(다이캐스팅, 주조 등) 후 수용체를 금형에서 분리하기 위해서는 수평 및 직각을 이루지 않아야 하므로

통상적으로 베어링 접촉부가 수평 및 직각을 이루지 않고 둔각을 이루는 형 태로 성형한 후

밀링 등의 후정밀가공을 거쳐 진원, 동심 및 직각도를 총족하는 것이 일반적이다.

이러한 베어링 접촉 부위의 정밀 재가공이나 기타 부품을 추가 제조(예를 들면 고무부싱 등)하는 경우에는 필연적으로 생산비용을 증가시키는 원인이 된다.

한편, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 온수 보일러, 특히 가정용 온수매트에 적용될 수 있는 종래 소형 온수 보일러(10) 케이스(B1) 내에 수조(W)가 배열되고, 수조(W) 내의 물은 히터(H)에 의하여 가열되고, 펌프(P)에 의하여 토출구(W1)와 연결된 배관을 통하여 순환된다.

이와 같이 펌프가 수조 외부에 구비된 외장형태이거나,

수조 내부에 구비되어도 저면부근에 배열되고, 나아가 수평으로 모터가 배열된 경우에는

수위가 수평으로 위치하는 펌핑부재(수직으로 배열된 경우 보다 한계 수위가 높다)를 잠기게 할 정도가 아닌 경우, 공회전으로 인한 소음의 원인이 되는데,

소음은 숙면을 방해할 수밖에 없다.

또 보일러의 온수는 상온에서 고온으로 올라감에 따라 온수 속에 포함되어 있는 용존 산소의 부피가 커져 기포화 되는데,

필연적인 기포가 원활하게 순환 해소 되지 않을 경우에는 펌프의 운전시 펌 핑부재, 특히 임펠러와 충돌하여 기포가 깨지면서 소음 발생의 원인이 된다.

또 기포가 누적될 경우에는 캐비테이션(cavitation)에 까지 이를 수 있다.

더욱이 온수 매트 등과 같이 난방 배관이 길고 직경이 작기까지 할 경우 관로저항이 커져 원활한 온수 순환이 방해될 수 있으므로 기포 또한 원활하게 해소되기 어렵다.

따라서 소형 전기 보일러의 경우 기포 순환 해소가 제품 품질을 좌우하는 중요 요소에 해당한다.

이에 본 발명은 기존 다이어프램 펌프에서 다이어프램과 펌핑부재를 분리함과 아울러, 다이어프램과 그 양면에 배열된 헤드부재 및 리테이너의 각 접면에서 누수가 발생되지 않도록 밀폐성 향상을 위하여 상호 맞물리는 요철부를 도입하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 수용체에서 베어링 접촉 부위의 정밀 재가공이나 기타 부품을 추가 제조가 불필요하도록 베어링 수용체의 중공 내주면에 베어링 접촉부와 베어링 비접촉부로 이중화(스플라인(spline)화)하여 생산성을 높이고, 제조단가를 낮추는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 수조에 내장되는 펌프를 제공하며, 또 펌프 상부에 모터가 배열되어 있어 한계수위를 그만큼 낮게 하여 공회전으로 인한 소음 문제를 해결하 는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프는

토출구 및 회수구가 형성된 수조;

상기 구동축과 결합되어 편심운동을 하고, 복수의 체결부를 갖는 리테이너;

상기 리테이너의 각 체결부에 배열되는 결합부를 갖는 다이어프램;

상기 다이어프램의 결합부에 배열되는 헤드부재; 및

상기 헤드부재와 상기 다이어프램을 관통하여 상기 리테이너에 체결되는 볼트를 포함하여 이루어지되,

상기 리테이너의 체결부, 상기 다이어프램의 결합부 및 상기 헤드부재의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프에서 상기 모터는 상기 구동축을 지지하는 베어링과, 복수의 베어링 접촉부 및 상기 접촉부 사이에 배열되고 요입된 복수의 베어링 비접촉부를 포함하는 베어링 수용체를 더 포함하고,

상기 베어링수용체에서 상기 접촉부는 축선과 평행하고, 상기 비접촉부는 축선과 교접하는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명에 따른 온수 보일러는 토출구 및 회수구가 형성된 수조; 및 구동축을 포함하는 모터, 상기 구동축과 결합되어 편심운동을 하고, 복수의 체결부를 갖는 리테이너, 상기 리테이너의 각 체결부에 배열되는 결합부를 갖는 다이어프램, 상기 다이어프램의 결합부에 배열되는 헤드부재, 상기 헤드부재와 상기 다이어프램을 관통하여 상기 리테이너에 체결되는 볼트, 그리고 상기 다이어프램 및 헤드부재를 감싸고, 입수구 및 상기 토출구와 연결된 출수구를 갖는 하우징을 포함하는 펌프를 포함하여 이루어지되, 상기 펌프에서 상기 리테이너의 체결부, 상기 다이어프램의 결합부 및 상기 헤드부재의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프는 다이어프램과 펌핑부재를 분리하고, 다이어프램과 그 양면에 배열된 헤드부재 및 리테이너의 각 접면에 상호 맞물리는 요철부를 도입하여 밀폐성 향상을 도모할 수 있다.

또 본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프는 수용체에서 베어링 접촉 부위의 정밀 재가공이나 기타 부품을 추가 제조가 불필요하도록 베어링 수용체의 중공 내주면에 베어링 접촉부와 베어링 비접촉부로 이중화(스플라인(spline)화)하여 생산성을 높이고, 제조단가를 낮출 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 보일러는 수조에 내장되는 펌프를 제공하며, 또 펌프 상부에 모터가 배열되어 있어 한계수위를 그만큼 낮게 하여 공회전으로 인한 소음 문제를 해결할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다(이는 종래 보일러와 관련한 도 1의 경우도 마찬가지이나, 다만 참조부호 11은 도 1에서는 입수관을 의미한다).

본 발명에 따른 온수 보일러(B) 등을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 3 및 도 13을 참고하여 특정하면,

본 발명의 각 특징에 해당되는 구성요소들이 보일러, 특히 온수 매트 등을 위한 소형 전열 온수 보일러(B)에 적용되는 경우를 상정하여

중력방향에 맞게 펌핑부재(P1)가 구비된 쪽을 하부로 정하고 모터(M)가 구비된 쪽을 상부로 정한다.

그러나 이러한 방향 기준을 비롯한 온수 보일러와 관련된 한정된 설명으로 인하여 본 발명의 각 특징이 다른 기술 분야에 적용되는 경우를 배제하여서는 안되고, 나아가 보호범위가 보일러에 국한하여 적용되는 경우로 제한 해석되어서는 안 된다.

각각 본 발명에 따른 보일러에 대한 개략적인 평면도, 정단면도 및 분해단면도인 도 2, 도 3 및 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이,

보일러(B) 케이스(B1)에 내장된 수조(W)에는 펌프(P)와, 펌프 구동을 위한 모터(M)가 내장되어 있다.

또 상기 수조(W)는 펌프(P)에 의하여 배출되는 온수를 위한 토출구(W1)와 난방에 활용된 후 순환 복귀하는 온수를 위한 회수구(W2)가 형성되어 있고,

물을 덥히기 위한 전열 히터(H)와, 히터 및 펌프 on/off와 물보충 알림 등을 위한 온도센서(St) 및 수위센서(Sl)가 구비되어 있다.

이러한 보일러(B)는 다양한 분야에 활용될 수 있으나, 우선적으로 간이 난방을 위한 온수매트에 활용되는 경우를 고려하여 도 5에서는 본 발명에 따른 보일러를 이용한 온수매트에 대한 개략적인 평면도를 도시하고 있다.

온수매트의 난방배관(W4)은 각각 토출구(W1) 및 회수구(W2)와 연결되어 있다.

본 발명에 따른 온수 보일러(B)는 펌프(P) 및 모터(M)가 수조(W)에 내장되어 있으므로 보다 컴팩트한 보일러를 제공할 수 있다.

또 상기 펌프(P) 상부에 모터(M)가 구비되고 나아가, 모터(M)의 구동축(M1)이 수직 설치되는 형태이므로 앞서 언급한 바와 같이,

종래 수조 외부에 구비된 펌프 형태나 수조 내에 펌핑부재와 모터 구동축이 수평 배열되는 형태에 비하여 온수 펌핑 한계수위를 낮출 수 있어 용량에 맞는 보일러 설계가 용이하고,

또 물속에 자연적으로 포함된 석회질 성분 등의 입자가 자중에 의하여 낙하되고 굳어서 스케일(scale)을 형성하는 경우, 스케일의 모터축 고착으로 인한 소음 발생 및 모터 성능 저하(결국 펌핑 성능 저하) 문제가 없다.

나아가 본 발명에서는 보다 컴팩트한 구조와 조립성, 수리 편리성, 펌프 성능 등을 고려하여 펌프(P)의 하우징의 입수구(11)는 하향 개구되어 있고, 출수구(13)는 펌핑부재(특히 임펠러)(P1)의 추력에 알맞게 펌핑부재 측면에 구비되어 있고,

도 4에서 확인되는 바와 같이, 역시 모터(M) 설치의 편리성을 위하여 모터 하우징 하부를 지지하고 구동축(M1)이 관통하여 임펠러(P1)와 연결될 수 있는 통공(미지시됨)을 갖는 베이스(Mb)를 도입하였다.

또 상기 베이스(Mb)에는 회수구(W2) 및 토출구(W1)를 위한 노즐을 갖고, 특히 상기 토출구(W1)는 펌프 하우징(10) 우측의 노즐(미지시됨)과 암수결합되는 형태에서 조립성 및 수밀성 개선을 꾀하였다.

한편, 본 발명에 따른 온수 보일러(B)는 수조(W) 내 기포 발생 누적으로 인한 펌핑력 저하, 소음발송, 캐비테이션 발생 문제를 방지하기 위하여 배기유닛(15)을 도입하였다.

특히 상기 배기유닛(15)은 역시 상기 모터 베이스(Mb)에 구비되는 형태에서 역시 생산성 및 조립성 향상 등을 고려하였다.

상기 배기유닛(15)은 상기 수조(W)의 상부에 형성된 공기배출구(15a), 상기 공기배출구 하부에는 배열되고 유입구가 형성된 수납실(15b), 상기 수납실에 내장되는 플로팅볼(15c)로 이루어진다.

상기 공기배출구(15a) 및 수납실(15b)은 특히 물 보충 등을 위한 커버(W3)에 구비되고,

상기 모터 베이스(Mb)에 나사결합되는 형태인 것이 바람직한 상기 커버(W3)의 수납실(15b)에 내장된 플로팅볼(15c)은 상기 커버 하부에 결합(나사결합 또는 억지끼움 등의 방식)되는 부싱(15d)에 의하여 고정된다.

상기 부싱(15d)은 통기성(또는 통수성)은 충족하면서 볼(15c)의 이탈을 방지하도록 측면에 절개 통기채널(미도시됨)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 배기유닛(15)은 평상시에는 볼(15c)이 부싱(15d) 위에 머물러 있고 공기배출구(15a)는 막지 않으므로 수조(W) 내의 기포 해소에 도움이 되며,

온수매트용으로 사용될 경우 소형이고 이동형인 전기 보일러(B)가 이동시 또는 충격에 의하여 기울어질 경우 물이 상기 수납실(15b)을 채우면 볼(15c)이 떠 올라 공기배출구(15a)를 폐쇄하게 되므로 뜨거운 물이 공기배출구로 누수되어 화상 등의 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 볼(15c)은 부력을 갖는 재질(예: 러버 재질)인 것이어야 한다.

도 4에서 미설명 부호 Wp는 수조(W)와 모터 베이스(Mb) 사이에 개재되는 패 킹이다.

다음으로 본 발명에 따른 다이어프램 펌프에 대한 개략적인 정단면도, 요부 분해단면도 및 결합단면도인 도 6, 도 7 및 도 8을 살펴보도록 한다.

이러한 다이어프램 펌프를 온수 보일러에 도입할 경우에는 기존 임펠러 타입 펌프를 대체할 수 있으나, 다이어프램 펌프와 관련된 특징은 다른 분야에도 충분히 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프(P)는 구동축(M1)을 포함하는 모터(M), 상기 구동축(M1)과 연결되어 편심운동(일종의 wobble motion)을 하는 리테이너(21), 리테이너와 연결된 다이어프램(23), 상기 다이어프램(23)의 결합부(23a)에 배열되는 헤드부재(25)(통상 3개), 그리고 헤드부재와 다이어프램의 리테이너에의 고정 체결을 위한 볼트(27)를 포함하여 이루어진다.

상기 리테이너(21)(결국은 [리테이너-다이어프램-헤드부재 결합체])의 편심운동은 실질적으로 상기 구동축(M1)과 결합된 캠(M3)의 개재에 의한 것인데, 공지된 기술에 해당하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또 입수구(11) 및 출수구(13)(보일러에 적용될 경우 수조(W)의 토출구(W1)와 연결될 것이다)와 관련하여 체크밸브(미지시됨)의 개폐 과정에 대한 설명 또한 생략하도록 한다.

하우징(10)에 의하여 둘러싸이고 모터(M)와 분리하는 역할을 하는 다이어프램(23)의 양면, 즉 상기 리테이너(21)의 체결부(21a), 상기 다이어프램(23)의 결합 부(23a) 및 상기 헤드부재(25)의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部)(C1) 또는 철부(凸部)(C2)가 형성되어 있는데, 각 요철부(C1)(C2)는 연속되어 있어 환형의 폐회로를 이루는 것이 바람직하다.

도 7 및 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 요부(C1)는 모두 다이어프램(23)에 형성되고 대응 철부(C2)는 리테이너(21) 및 헤드부재(25)에 형성되어 있으나

상대적으로 탄성을 갖는 다이어프램에는 미리 요부가 성형되지 않고 리테이너(21) 및 헤드부재(25)에만 철부를 형성하여도 볼트(27) 체결에 따라 가압되어 자연스럽게 철부에 대응되는 요부가 형성되는 형성되는 방식일 수 있다.

또 어느 경우에나 각 요철부는 비중첩되는 것이 밀폐성 향상을 위하여 바람직하다.

도 6에서 미설명 참조부호 Mc는 모터(M)의 전후 커버에 해당하며, 이와 관련하여 본 발명의 다이어프램 펌프에도 적용 가능한 베어링 수용체(30)와 관련한 설명한 후술하도록 한다.

이어서 본 발명에 따른 베어링 수용체에 대한 개략적인 평면도인 도 9, 단면도(도 9의 S1-S1 선을 따라 절개)인 도 10, 베이링이 결합된 수용체에 대한 개략적인 평면도인 도 11, 베어링 수용체를 적용한 모터의 개략적인 부분 단면도인 도 12와 관련하여 설명하도록 한다.

이러한 베어링 수용체(30)는 임펠러를 구비한 펌프(P) 모터(소형 온수 보일 러용 펌프 포함)나 다이어프램 펌프 모터(도 6의 모델을 비롯한 각종 모델 포함), 기타 베어링 도입 물품에 적용될 수 있다.

이러한 베어링 수용체(30)는 베어링 접촉 부위의 정밀 재가공이나 기타 부품을 추가 제조가 불필요하도록 베어링 수용체의 중공 내주면에 베어링 접촉부와 베어링 비접촉부로 이중화(스플라인(spline)화)하여 생산성을 높이고, 제조단가를 낮추기 위한 것으로, 성형 후 금형에서 분리하는데도 문제가 없다.

각 도면은 기본적으로 모터(M)에 적용되는 경우를 고려하여 모터 전후 커버(Mc)에 베어링 수용체(30)가 형성되는 것을 고려하고 있다(그러나 이에 의하여 본 발명에 따른 베어링 수용체의 보호범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다).

따라서 모터 외통 하우징과의 체결을 위한 체결공(38), 카본 브러쉬 조립부(36), 전원 및 제어를 위한 전선 구멍(37)이 형성되어 있다.

도 9와 도 11 및 도 10의 확대된 원 내에 과장되게 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 수용체(30)는 복수(도면에서는 등간격의 8개)의 베어링(B) 접촉부(31), 상기 접촉부 사이에 배열되고 요입되어 상대적으로 더 큰 내경을 갖는 복수(도면에서는 등간격, 8개)의 베어링 비접촉부(32)를 갖는다.

상기 접촉부(31)는 진원, 동심 및 직각도를 총족시키기 위한 것이며,

상기 비접촉부(32) 금형 분리 용이성을 보장하여 후정밀가공이나 추가 부품이 필요 없어 생산성 및 단가경쟁력을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 위하여 상기 접촉부(31)는 축선과 평행하고, 특히 도 10의 확대된 원 내에 과장되게 표현한 바와 같이, 이점쇄선의 축선과 평행하고 후방 이탈방지부(35)(수직을 이룬다)와는 직각을 이루며,

상기 비접촉부(32)는 축선과 교접('교접'이라는 용어는 비접촉부 내면 선을 연장하고, 축선을 연장하는 경우를 가정하면 상호 만난다는 의미임)하는 형태로 경사져 있으며, 역시 후방 이탈방지부(35)(수직을 이룬다)와는 둔각을 이루게 된다.

또 금형 분리 용이성 등을 고려하여 상기 접촉부(31)와 상기 비접촉부(32)를 잇는 연결부(33)는 둔각을 이루는 테이퍼 져 경사 구조(특히 접촉부에서 비접촉부를 향하여 경사져 꺾인 각도가 둔각을 이루는 형태임)를 갖는 것이 바람직하다.

또 상기 접촉부(31)들을 방사상 방향으로 연결할 경우 형성되는 원은 베어링(B)의 외경에 상응하는 것이 바람직하다.

도 12에 개략적으로 도시한 모터 뿐 아니라 기타 다양한 모터나 물품에 이러한 베어링 수용체가 적용될 수 있다.

다음으로 도 2 내지 도 5에서 제시된 구조에 비하여 변형된, 본 발명에 따른 온수보일러의 변형예에 대한 개략적인 정단면도 및 분해단면도인 도 13 및 도 14를 살펴보도록 한다.

기포로 인한 문제를 보다 완벽하게 해소하기 위하여 본 발명에 따른 온수 보일러는 모터(M)에는 통기로(40)를 형성하였다.

특히 모터 자체의 침수로 인한 문제가 없도록 코일 등이 포함된 모터(M) 고정자(Ms)는 외피(Cs)에 의하여 수밀성이 보장되는 구조에서,

펌핑부재, 특히 임펠러(P1)의 결합체를 이루는 고정자(Mr)인 마그넷은 외피(Cs)와의 사이에 통기로(40)를 형성하는 형태로, 다시 말해 고정자(Ms)와 회전자(Mr) 사이의 미세한 틈새가 통기로(40)를 이루는 형태이다.

아울러 펌프(P) 하우징(10)에 모터(M)의 고정자(Ms)를 감싸는 외피(Cs) 양단이 안착 지지되며,

[임펠러(P1)-마그넷(Mr) 결합체]는 축(M1)에 고정되고,

축(M1)은 펌프 하우징(10) 하부 중간 축고정부(16)에 하단이 결합되고, 모터 고정자(Ms) 상부 중앙 축고정부(Cs1)에 상단이 결합되는 구조이다.

[임펠러(P1)-마그넷(Mr) 결합체] 내주면에는 베어링, 특히 카본 슬리브 베어링(B)이 구비되어 있어 축고 접촉한다.

상기 통기로(40)는 배기관(45)을 통하여 다시 수조(W)로 연결되어 있는데,

특히 상기 통기로(40)로는 구동축(M1)과 동축상에 배열되도록 외피(Cs) 중앙에 구비된 노즐(미지칭됨)로 연결되며, 상기 배기관(45)과 연결된 후 상기 펌프 하우징(10) 일측의 노즐(미지칭됨) 상의 흡기구(43)로 연결된다.

통기로 및 배기구의 구동 축상 배열은 임펠러(P1) 부위에서 유동 충돌하는 기포가 가장 신속하고 정확하게 상승 배출 될 수 있는 구조를 구현하기 위한 것이다.

상기 배기관(45)과 연결된 상기 노즐 상의 배기구(41)는 상협하광 형상으로 보다 빠른 기포의 방출을 돕고,

역시 상기 배기관과 연결된 노즐 상의 흡기구(43)는 상광하협 형성으로 기포 의 유입됨에 따라 확장 파괴 되어 앞서 도 4와 관련하여 설명한 배기유닛(15)의 공기배출구(15a)를 통하여 배출되기 쉽게 된다.

이와 같은 기포 해소를 위하여 모터에 통기로를 형성한 보일러 구현을 통하여 상펌프의 흡입력 저하에 따른 효율 저하, 기포에 의한 소음 발생, 기포에 의한 불안정 유동으로 진동발생, 난방 배관내의 기포로 인한 난방효율 저하, 임펠러 지지축의 윤활 부족으로 발생되는 발열, 마찰력에 의한 마모량 증가, 발열에 따라 베어링부가 융착하게 되어 소음 및 고장이 발생되는 문제 등을 방지할 수 있다.

나아가 기포 해소에 보다 만전을 기하기 위한, 본 발명에 따른 온수보일러의 다른 변형예에 대한 개략적인 정단면도 및 하우징 관련도면인 도 15 및 도 16([A]는 측단면도, [B]는 저면도)을 살펴보도록 한다(도 15의 보일러 구조는 도 13의 보일러 구조와 대부분 유사하다).

특히 도 15 및 도 16에 도시된 특징은 상기 펌프(P) 하우징(10)의 출수구(13) 주변, 특히 출수구를 이루는 노즐 하부에 형성된 재순환공(14)에 있다.

이러한 재순환공(14)을 도입할 경우 별도의 에어벤트나 기수분리기를 사용하지 않아도 기포음(펌핑부재에 의함 기포 파괴 등이 원인임)이 발생되지 않으므로 정숙한 운전이 가능한 것으로 나타났다.

특히 온수 매트처럼 관경이 작거나 관경이 크지만 관 길이가 길어서 배관저항이 클 경우 펌프에서 펌핑부재, 특히 임펠러의 회전으로 토출되는 유체가 100% 관로로 유동이 되어 지지 못하고 관로 저항 보다 큰 가압된 압력 상태의 유체만이 토출되어 난방배관으로 배출됨에 따라 펌프 내부의 유체는 임펠러의 회전에 의해 유동은 되나 토출이 되어지지 못하고 펌프 내부에서 맴돌이를 하고, 또한 온도 상승에 따라 유체에 포함되어 있는 용존산소의 부피가 커지고 양도 증가됨에 따라 기포는 임펠러와 충돌하여 소음을 발생시키고, 심지어는 캐비테이션에 따지 이르게 된다.

그러나 재순환공(14)의 형성으로 관로 저항으로 인하여 토출되지 않은 유체가 재순환공을 통하여 수조로 토출되므로 어느 정도 압력을 해소하여 펌프 내의 유동이 원활해 지고 유효 토출량이 증가되어 순탄한 온수 재순환이 가능하게 된다.

이러한 재순환공만으로도 기포 해소가 충분할 경우 도 4에서와 같은 배기유닛(15) 등의 에어 벤트가 불필요할 수 있어 수밀성 유지 문제 등이 없으면서도 기포의 보다 원활한 해소가 가능할 것으로 기대된다.

이어 본 발명에 따른 임펠러어셈블리의 사시도 및 단면도인 도 17([A] 결합사시도 및 [B] 분해사시도) 및 도 18([A] 임펠러측 저면도, [B] 결합단면도, [C] 분해단면도)을 살펴보도록 한다.

도면에서 본 발명에 따른 조립성이 향상된 임펠러 어셈블리(IA)는 날개부(51)와 체결부(53)를 갖는 펌핑부재(P1), 특히 임펠러 바디(50)와, 가이드(G), 그리고 마그넷(Mr)으로 이루어진다.

특히 상기 임필레 바디(50)에 형성된 체결부(53)와 가이드(G)의 대응체결부(G1)는 상호 나사결합되므로 기존 접착, 초음파 융착, 인서트 사출 이중사출, 인 서트 사출 후 외주면에 프레스로 철통을 압입하는 방식의 문제점을 모두 해결할 수 있고,

조립 및 분해가 쉽고, 금속성 부품이 사용되지 않으므로(특히 철통 프레스 압입 방식에 비하여) 화학용, 의료용, 식료품 등에 활용되기에 적합하다는 장점을 갖는다.

도시된 임펠러(P1) 바디(50)에서 특히 날개부(51)의 구조는 예시적인 것이며, 마그넷(Mr)과 접촉하는 접촉부(55)의 구조 역시 다양하게 변형될 수 있다.

또 필요에 따라(특히 본 발명의 보호 범위 회피를 위하여) 상기 체결부(53) 및 대응체결부(G1)의 결합 방식은 나사 결합 방식 체결 대신 억지끼움이나 결합이 용이한(분리는 어려운) 구조의 결합(예: 쐐기 구조의 결합 돌기 도입) 방식, 접착, 초음파 융착 등의 방식으로 변형될 수도 있다.

나아가 상기 임펠러어셈블리(IA)의 조립 및 분해 용이성(상호 공회전이 방지되므로)을 위하여 상기 가이드(G)와 상기 마그넷(Mr)의 접면에는 상호 맞물리는 암수 결합부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

특히 상기 마그넷(Mr)의 파손 문제를 줄이기 위하여 상기 마그넷(Mr)의 중공을 형성하는 내벽에는 수결합부(Mr1)가 형성되고(암결합부인 경우보다 두께가 두꺼워 강도에 문제가 없다), 상기 가이드(G)에는 암결합부(G2)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또 상기 가이드(G)의 후단에는 이탈방지 디스크(G3)가 형성되고, 상기 디스크는 상기 마그넷의 후단에 수용되는 구조인데, 역시 이러한 결합구조는 다양하게 변형될 수 있다.

아울러 상기 가이드(G)의 내주면에는 카본 베어링(B)이 결합되어 있어 조립성 향상을 꾀하였다.

이상의 설명에서 소형 온수 보일러, 펌프 및 히터의 제어, 다이어프램 펌프의 편심 운동 및 흡입과 토출 동작, 각 구성요소의 소재 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 보일러, 모터, 펌프, 베어링 수용체, 임펠러 어셈블리 등을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 소형 전기 보일러에 대한 개략적인 정단면도.

도 2, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 보일러에 대한 개략적인 평면도, 정단면도 및 분해단면도.

도 5는 본 발명에 따른 보일러를 이용한 온수매트에 대한 개략적인 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 다이어프램 펌프에 대한 개략적인 정단면도.

도 7 및 도 8은 도 6의 요부에 해당하는 다이어프램 등에 대한 개략적인 분해단면도 및 결합단면도.

도 9 및 도 10은 모터에 적용될 수 있는, 본 발명에 따른 베어링 수용체에 대한 개략적인 평면도 및 단면도(도 9의 S1-S1 선을 따라 절개).

도 11은 베이링이 결합된 수용체에 대한 개략적인 평면도.

도 12는 본 발명에 따른 베어링 수용체를 적용한 모터의 개략적인 부분 단면도.

도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 온수보일러의 변형예에 대한 개략적인 정단면도 및 분해단면도.

도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 온수보일러의 다른 변형예에 대한 개략적 인 정단면도 및 하우징 관련도면.

도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 임펠러어셈블리의 사시도 및 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

B: 보일러 B1: 케이스

H: 히터 Sl: 수위센서

St: 온도센서 W: 수조

S1: 토출구 W2: 회수구

W3: 캡 W4: 난방배관

P: 펌프 P1: 펌핑부재

10: 하우징 11: 입수구

13: 출수구 14: 재순환공

15: 배기유닛 16: 축고정부

M: 모터 M1: 구동축

Mc: 커버 B: 베어링

21: 리테이너 23: 다이어프램

25: 헤드부재 27: 볼트

Ms: 고정자 Mr: 회전자(마그넷)

30: 베어링수용체 31: 접촉부

32: 비접촉부 33: 연결부

34: 투입부 35: 이탈방지부

36: 브러쉬조립부 37: 전선구멍

38: 체결공 40: 통기로

41: 배기구 43: 흡기구

45: 배기관 IA: 임펠러어셈블리

50: 임펠러바디 51: 날개부

53: 체결부 55: 접촉부

G: 가이드 G1: 대응체결부

G2: 암결합부 G3: 디스크

Mr1: 수결합부

Claims (3)

1. 구동축을 포함하는 모터;

   상기 구동축과 결합되어 편심운동을 하고, 복수의 체결부를 갖는 리테이너;

   상기 리테이너의 각 체결부에 배열되는 결합부를 갖는 다이어프램;

   상기 다이어프램의 결합부에 배열되는 헤드부재; 및

   상기 헤드부재와 상기 다이어프램을 관통하여 상기 리테이너에 체결되는 볼트를 포함하여 이루어지되,

   상기 리테이너의 체결부, 상기 다이어프램의 결합부 및 상기 헤드부재의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터는

   상기 구동축을 지지하는 베어링과,

   복수의 베어링 접촉부 및 상기 접촉부 사이에 배열되고 요입된 복수의 베어링 비접촉부를 포함하는 베어링 수용체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐성이 향상된 다이어프램 펌프.
3. 토출구 및 회수구가 형성된 수조; 및

   구동축을 포함하는 모터,

   상기 구동축과 결합되어 편심운동을 하고, 복수의 체결부를 갖는 리테이너,

   상기 리테이너의 각 체결부에 배열되는 결합부를 갖는 다이어프램,

   상기 다이어프램의 결합부에 배열되는 헤드부재,

   상기 헤드부재와 상기 다이어프램을 관통하여 상기 리테이너에 체결되는 볼트, 그리고

   상기 다이어프램 및 헤드부재를 감싸고, 입수구 및 상기 토출구와 연결된 출수구를 갖는 하우징을 포함하는 펌프를 포함하여 이루어지되,

   상기 펌프에서

   상기 리테이너의 체결부, 상기 다이어프램의 결합부 및 상기 헤드부재의 각 접면 일부 또는 모두에는 상호 맞물리는 요부(凹部) 또는 철부(凸部)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 온수 보일러.

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