(57)【要約】【課題】より安定的且つ效率的に温水を生成及び供給することができる無動力温水ポンピング装置を提供すること。【解決手段】本発明は無動力温水ポンピング装置に関し、逆流防止用チェックバルブが設置された供給管を通じて冷水が供給され、同時に、温水を生成して排出管を通じて生成された温水を無動力で排出させる無動力温水ポンピング装置において、電源の印加によって発熱作動する電気ヒーターと、前記電気ヒーターが内部に収容され、前記供給管が上端部一側に連結され、内周面と前記電気ヒーターとの間に所定大きさの蒸気生成空間部を有する上部シリンダーと、前記上部シリンダーの下側で連結通路によって上端部が前記上部シリンダーの下端部に連通され、前記排出管が下端部一側に連結される下部シリンダーとを含み、前記電気ヒーターの発熱作動によって、前記上部シリンダーの蒸気生成空間部で生成される蒸気圧によって前記下部シリンダーで生成される温水が自動的に排出されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆流防止用チェックバルブ（４）が設置された供給管（３）を通じて冷水が供給され、同時に、温水を生成して排出管（５）を通じて生成された温水を無動力で排出させる無動力温水ポンピング装置（１）において、
電源の印加によって発熱作動する電気ヒーター（４０）と；
前記電気ヒーター（４０）が内部に収容され、前記供給管（３）が上端部一側に連結され、内周面と前記電気ヒーター（４０）との間に所定大きさの蒸気生成空間部（１２）を有する上部シリンダー（１０）と；
前記上部シリンダー（１０）の下側で連結通路（３０）によって上端部が前記上部シリンダー（１０）の下端部に連通され、前記排出管（５）が下端部一側に連結される下部シリンダー（２０）と；を含み、
前記電気ヒーター（４０）の発熱作動によって、前記上部シリンダー（１０）の蒸気生成空間部（１２）で生成される蒸気圧によって前記下部シリンダー（２０）で生成される温水が自動に排出されることを特徴とする無動力温水ポンピング装置。
【請求項２】
前記連結通路（３０）は、前記上部シリンダー（１０）の下端部中心部と前記下部シリンダー（２０）の上端部中心部とを連通させることを特徴とする請求項１に記載の無動力温水ポンピング装置。
【請求項３】
前記上部シリンダー（１０）の外周面と前記下部シリンダー（２０）の外周面にそれぞれ設置されて温度を感知し、それぞれ設定温度を超える場合、前記電気ヒーター（４０）への電源供給を遮断させる第１電源制御センサー（５０ａ）及び第２電源制御センサー（５０ｂ）；をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無動力温水ポンピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無動力温水ポンピング装置に関し、より詳しくは、電気ヒーターの加熱によって生成される蒸気圧によって温水をポンピングすることによって、マット、ベッド、オンドルの床マット、オンドル部屋などの多様な暖房製品に使われることができる無動力温水ポンピング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、オンドルの床マットやマットなどの製品を暖房するために、従来には電熱線を前記製品に埋設して、電力を供給することによって、電気抵抗による熱を発生させて暖房する方式が主であったが、このような電気を利用した電気カーペット、電気マットなどは必ず電磁気波を発生させて、人体に及ぶ副作用が非常に大きく、電気を直接利用することで過熱及び漏電などによる火事の危険も存在して安全性にも大きい問題点があった。
【０００３】
また、このような従来の電熱式暖房に対する問題点の認識を通じて、電熱を利用する代わりに温水を利用して暖房する技術が開示されてきた。このような技術の大部分は、貯蔵された水を加熱装置を通じて加熱し、前記加熱された温水を手元ポンプなどの別途の動力装置を利用して循環させる方式で、別途の動力装置を設置しなければならないという短所、及びそれによって大型化されて構造の複雑な問題点があった。
【０００４】
これによって、前記動力装置を設置しないで、温水を無動力で循環させることができる無動力温水循環装置が開示された。このような従来の無動力温水循環装置としては、韓国特許第１０−０５２６７９１号の温水自動循環装置がある。
【０００５】
ところが、前記した韓国特許第１０−０５２６７９１号の温水自動循環装置は以下のような問題点が指摘された。
【０００６】
第一に、所定量の水が満たされたボイラーの内部下端に電気ヒーターが位置されて、継続的に蒸気圧を生成しながら満たされた水を全て排出させる作動方式で行われるため、最後に排出される水の温度は１００℃になり、且つ水と蒸気が一緒に排出されることから排出される温水の温度が高すぎる問題点があり、実際応用された暖房製品で温水の温度が高すぎて使用者が火傷などを被る被害が発生している実情である。
【０００７】
第二に、前述したように、ボイラー内で最後に温水が排出される過程で生成された蒸気が一緒に排出されるため、排出される蒸気による騷音が発生して、使用者に不便を与える問題点がある。
【０００８】
第三に、ボイラー内の温水を全て排出させた後、新しく冷水が供給されて、次の循環サイクルが行われる方式であるため、温水が供給されるマット、ベッドのような暖房製品が温水自動循環装置より低い位置にある場合、循環サイクルが順調に作動しない問題点がある。
【０００９】
即ち、水槽の位置が暖房製品より低いか、大体同じ高さにある時は、ボイラー内部の蒸気圧によってだけでなく、サイフォン（Ｓｉｐｈｏｎ）の原理によって水が流れる方向に作用する慣性によってボイラーから温水が容易に排出されるが、水槽が暖房製品よりもっと高い位置にあると、水槽と暖房製品との高さの差だけ、排出管及び回収管の内部にある水に重力が作用して、それだけさらに大きい蒸気圧で温水を押さなければならない。
【００１０】
従って、ボイラー内部の蒸気圧が自然に高くならなければならないので、温水の排出後、負圧が発生するのにかかる時間が増加され、増加された時間の間、電気ヒーターは水のない状態でずっとボイラー内部を加熱する。この電気ヒーターに冷水が供給されると、電気ヒーターに熱衝撃が加えられて、騷音が発生し、電気ヒーターの寿命が短縮され、且つ電気ヒーターの継続的な加熱によってボイラー内部に負圧が順調に発生しなくて、温水の循環サイクルが正常に行われない問題点がある。
【００１１】
このような問題点は、水槽と暖房製品との相対的な位置だけでなく、温水供給管の内径が小さいか、その長さが所定長さを超えて、温水の流れによる摩擦力が増加する場合にも同様に発生し得る問題点である。
【００１２】
第四に、温水循環の一サイクルが終わった後、冷水が再びボイラー内部に供給される時、強い吸入によって騷音が発生して、使用者に不快感を与えるという問題点がある。即ち、温水がボイラーから全て排出された後、ボイラーの中に負圧が生成されると、チェックバルブが開放されて、水槽の冷水がボイラーの内部に供給される。この時、温水が全て排出されたボイラー内部に冷水を少し供給すると、ボイラー内部の気圧が急に減圧されながら、水槽から冷水を強く吸入し、それによって大きい騷音が発生される。
【００１３】
最後に、使用する電気ヒーターの容量に比例して、温水を生成して供給することができるように、ボイラー内部に負圧が生成される所定空間が必要となるので、ボイラーの大きさを任意に決めることができず、ボイラーの大きさが自然に所定の大きさ以上に大きくならなければならず、これによって前記ボイラーに冷水を供給して回収される冷水を貯蔵する水槽も所定の容量を有する大きさに設計されなければならない。従って、このようなボイラーの大きさと水槽の大きさによって装置を小型化するのに限界があるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、電気ヒーターが内部に装着されて、比較的狭い空間で瞬間的に蒸気圧を生成する上部シリンダーと比較的広い空間で温水を生成する下部シリンダーとに分離して構成させて、上部シリンダーで発生される瞬間蒸気圧によって継続的に温水を所定量ずつ供給することによって、より安定的且つ效率的に温水を生成及び供給することができる無動力温水ポンピング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達するための本発明の課題解決手段は、逆流防止用チェックバルブが設置された供給管を通じて冷水が供給され、同時に、温水を生成して排出管を通じて生成された温水を無動力で排出させる無動力温水ポンピング装置において、電源の印加によって発熱作動する電気ヒーターと、前記電気ヒーターが内部に収容され、前記供給管が上端部の一側に連結され、内周面と前記電気ヒーターとの間に所定大きさの蒸気生成空間部を有する上部シリンダーと、前記上部シリンダーの下側で連結通路によって上端部が前記上部シリンダーの下端部に連通され、前記排出管が下端部の一側に連結される下部シリンダーとを含み、前記電気ヒーターの発熱作動によって前記上部シリンダーの蒸気生成空間部で生成される蒸気圧によって前記下部シリンダーで生成される温水が自動に排出されることを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記連結通路は前記上部シリンダーの下端部中心部と前記下部シリンダーの上端部中心部とを連通させることが好ましい。
【００１７】
また、前記上部シリンダーの外周面と下部シリンダーの外周面にそれぞれ設置されて温度を感知し、それぞれ設定温度を超える場合、前記電気ヒーターへの電源供給を遮断させる第１電源制御センサー及び第２電源制御センサーをさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による無動力温水ポンピング装置は、電気ヒーターが内部に装着されて、比較的狭い空間で蒸気圧を生成する上部シリンダーと比較的広い空間で温水を生成する下部シリンダーに分離させた構成で、瞬間的に生成された蒸気圧によって所定量の温水を排出させる過程が継続的に繰り返されることから、暖房製品の位置や排出管の直径及びその長さによる摩擦力に関係なく、安定的に温水を供給することができる效果を奏する。
【００１９】
また、上部シリンダーと下部シリンダーの大きさまたは電気ヒーターと上部シリンダーの大きさを調節することによって、容易に排出温水の温度または生成される蒸気圧の強度を調節することができる效果を奏する。
【００２０】
また、上部シリンダーと下部シリンダーの大きさ及び水タンクの大きさを適用する暖房製品に適するように適切な大きさに設計することが可能で、装置を小型化することができ、且つ熱效率をより向上させることができる效果を奏する。
【００２１】
また、従来技術のように、シリンダー内部の温水を全て排出させた後冷水が供給されるのではなく、継続的に温水を所定量ずつ排出させ、同時に、排出された温水量だけ所定量の冷水を供給する方式であるので温水の排出や冷水の供給による騷音がほとんど発生せず、使用者に不便を与えない效果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置の斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置が設置された温水循環システムの一例を示す設置例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下で、添付図面を参照して本発明による無動力温水ポンピング装置の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明の実施形態の説明において、原則的に係わる公知の機能や公知の構成のように、既に当該技術分野における通常の技術者にとって自明な事項で、本発明の技術的特徴を不必要に曖昧にする虞があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置１の斜視図で、図２は図１の縦断図で、図３は図１の横断面図で、図４は本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置１が設置された温水循環システムの一例を示した設置例示図である。
【００２６】
前記図面に示したように、本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置１は、上部シリンダー１０と、下部シリンダー２０と、前記上部シリンダー１０と下部シリンダー２０とを連通させる連結通路３０と、前記上部シリンダー１０の内部に装着される電気ヒーター４０と、前記電気ヒーター４０の発熱作動を制御する電源制御センサー５０ａ、５０ｂとを含む。
【００２７】
前記上部シリンダー１０は水平方向に所定の長さを有し、内部が中空の筒体で、その断面形状に制限はなく、円形、四角形などの多様な形状を有することができる。
【００２８】
前記上部シリンダー１０の上端部一側には、冷水を供給するための給水口１１が形成され、前記給水口１１は水が貯蔵された水槽２と供給管３を通じて連結される。
【００２９】
前記下部シリンダー２０は前記上部シリンダー１０の下側に位置され、前記上部シリンダー１０と同じく水平方向に所定の長さを有し、内部が中空の筒体からなる。前記下部シリンダー２０の断面形状も制限はなく、円形、四角形などの多様な形状を有することができ、また前記上部シリンダー１０とその断面形状が相異しても構わない。
【００３０】
前記下部シリンダー２０の下端部一側には、生成された温水を排出するための排水口２１が形成され、前記排水口２１は、マット、オンドルの床マット、オンドル部屋などのような暖房製品７と排出管５を通じて連結される。
【００３１】
前記上部シリンダー１０と下部シリンダー２０は、前記連結通路３０によって互いに連通されるように結合され、前記連結通路３０は前記上部シリンダー１０の下端部中心部と前記下部シリンダー２０の上端部中心部とを連通させるように形成されることが好ましい。
【００３２】
前記電気ヒーター４０は電源の印加によって発熱作動するヒーターで、前記上部シリンダー１０の内部に収容されるように装着される。
【００３３】
前記電気ヒーター４０も前記上部シリンダー１０と同じく筒状を有し、その断面形状は前記上部シリンダー１０の形状と一致するようにすることが好ましい。即ち、前記上部シリンダー１０が円筒状であれば、前記電気ヒーター４０も円筒状を、上部シリンダー１０が四角形であれば、前記電気ヒーター４０も四角形を有することが好ましい。このような電気ヒーター４０としては、円筒状カートリッジヒーターまたは四角形のセラミックスヒーターを採用することができる。
【００３４】
このように、電気ヒーター４０が前記上部シリンダー１０の内部に収容されるため、前記上部シリンダー１０の内部には前記電気ヒーター４０が占める部分を除いた比較的狭い空間が形成される。即ち、前記上部シリンダー１０の内周面と前記電気ヒーター４０の外周面との間に所定大きさの空間が形成される。このような空間は、前記電気ヒーター４０の加熱によって蒸気が生成される空間で、本発明ではこれを蒸気生成空間部１２と定義する。
【００３５】
前記蒸気生成空間部１２は、結局前記上部シリンダー１０の直径と前記電気ヒーター４０の直径との差によってその大きさが決められる。
【００３６】
前記蒸気生成空間部１２の大きさが小さすぎる場合には、蒸気生成空間部１２に電気ヒーター４０から熱が過度に供給されて、温水を排出した後にも蒸気生成空間部１２の内部が負圧に減圧されないで、温水ポンピングが継続的に作動することが困難となり、また大き過ぎる場合には、熱の供給が不足して、生成される蒸気圧が微弱で、ポンピングが機能を円滑に行うことができないため、前記蒸気生成空間部１２は前記電気ヒーター４０の容量によって適切な大きさを有するように選択されなければならない。
【００３７】
上述したように、上部シリンダー１０と下部シリンダー２０は相互分離されるとともに、連結通路３０によって連通される構造を有し、前記電気ヒーター４０の加熱によって前記上部シリンダー１０はその内部の比較的狭い空間である蒸気生成空間部１２で蒸気を生成する部分として機能し、前記下部シリンダー２０は比較的広い空間で温水を生成して、前記蒸気生成空間部１２で生成された蒸気の圧力によって生成された温水を排出する部分として機能する。
【００３８】
即ち、蒸気生成部分と温水生成部分とを分離させたもので、前記電気ヒーター４０によって熱が加えられる時、上部シリンダー１０の温水生成空間部１２内部の水は量が少なく、且つ直接電気ヒーター４０から熱を受けるので、より早い時間内に蒸気に相変化が発生することができるが、下部シリンダー２０内部の水は量が多く、且つ間接的に熱が供給される結果になって、よりゆっくり温度が上昇されることによって温水を生成する。これは、上部シリンダー１０と下部シリンダー２０に分離されながら、その中心部のみが連結通路３０によって連通される構造であることから、上部シリンダー１０と下部シリンダー２０の内部の水が対流によって互いに混合されないので可能である。
【００３９】
前記電源制御センサー５０ａ、５０ｂは、前記上部シリンダー１０と下部シリンダー２０内部の温度によって前記電気ヒーター４０への電源供給を制御するためのものである。
【００４０】
このような電源制御センサー５０ａ、５０ｂは、前記上部シリンダー１０の上端外周面に設置されて、上部シリンダー１０内部の温度が設定温度を超える場合、電源供給を遮断させる第１電源制御センサー５０ａと、前記下部シリンダー２０の下端外周面に設置されて、下部シリンダー２０内部の温度が設定温度を超える場合、電源供給を遮断させる第２電源制御センサー５０ａとの一対からなることができる。
【００４１】
前記第１電源制御センサー５０ａと第２電源制御センサー５０ｂは、好ましくはバイメタルセンサーで、前記第１電源制御センサー５０ａの設定温度は１００〜１１０℃、好ましくは１０５℃に、前記第２電源制御センサー５０ｂの設定温度は８０〜９０℃、好ましくは８５℃に選択されることができる。
【００４２】
図４は本発明の一実施形態による無動力温水ポンピング装置１が設置された温水循環システムの一例を示した設置例示図で、図４を参照して前記構成からなる本発明による無動力温水ポンピング装置１の設置及び作動に対して説明すれば次の通りである。
【００４３】
図４に示すように、本発明による無動力温水ポンピング装置１は、上部シリンダー１０が供給管３を通じて水槽２に連結され、下部シリンダー２０が排出管５を通じて温水マット、温水オンドルの床マットなどの温水供給対象になる多様な暖房製品７に連結され、前記暖房製品７と前記水槽２は回収管８で連結されることによって温水の循環システムが行われるように設置されることができる。
【００４４】
ここで、前記供給管３には逆流を防止するためのチェックバルブ４が設置され、前記チェックバルブ４は前記上部シリンダー１０の内部で蒸気圧が生成されると閉められ、その外には供給される水の重力によって開放されており、このようなチェックバルブは、当該技術分野で既に公知の技術であるのでその具体的な構成に対する説明は省略する。
【００４５】
また、前記排出管５にも逆流を防止するためのチェックバルブ６が設置されることができる。前記チェックバルブ６は前記上部シリンダー１０内部が蒸気圧を生成した後負圧に減圧される時温水が逆流されることを防止するためのものである。ただ、負圧に減圧されると、供給管３のチェックバルブ４が開放されながら、水槽２の冷水がまず上部シリンダー１０の内部に供給されるので、前記排出管５のチェックバルブ６は省略されても構わない。
【００４６】
前記のように、本発明による無動力温水ポンピング装置１が水槽２及び暖房製品７と連結されて循環システムを成した状態で、前記水槽２に水を注入すると、水槽２の水は重力によって供給管３を通じて無動力温水ポンピング装置１に供給され、同時に、排出管５を通じて暖房製品７まで供給される。（この時、供給管３に設置されたチェックバルブ４は開放された状態である。）
【００４７】
このような状態で、電気ヒーター４０に電源が印加されて、電気ヒーター４０が発熱作動すると、蒸気生成空間部１２に満たされた少量の水は直接加熱されながら、迅速に温度が上昇し、下部シリンダー２０に満たされた多量の水は間接的に加熱されながら（前述したように、各シリンダー１０、２０が分離構成されて、対流現象がほとんど発生しない）温度が徐々に上昇する。
【００４８】
電気ヒーター４０の継続的な加熱によって、蒸気生成空間部１２内の水の温度が約９０〜９５℃に上昇すると、蒸気に相変化が始まりながら、その嵩膨脹による蒸気圧が生成し始める。
【００４９】
このように蒸気生成空間部１２で蒸気圧が生成されると、その圧力によって前記供給管３のチェックバルブ４は閉められ、同時に連通された下部シリンダー２０の温水が排出管５を通じて排出し始める。
【００５０】
そして、前記のように、所定量の温水が排出された後には、排出された温水が占める空間だけ前記蒸気生成空間部１２内部に瞬間的に空いた空間が形成されながら負圧に減圧され、それによって再び供給管３のチェックバルブ４が開放されて、水槽２から上部シリンダー１０の蒸気生成空間部１２に再び冷水が供給されながら、上述したような蒸気圧生成過程が繰り返され、それによって継続的に所定量の温水を生成して排出させる。
【００５１】
上述したように作動する本発明による無動力温水ポンピング装置１は、前記蒸気生成空間部１２の大きさを調節することによって、そのポンピング強度を調節することが可能である。
【００５２】
即ち、蒸気生成空間部１２を小さくすると、蒸気生成量が増加してより大きい蒸気圧を生成することができるので、大きい力で温水を排出させることができ、蒸気生成空間部１２を大きくすると、蒸気生成量の減少によってより小さい蒸気圧で温水を排出させることができる。
【００５３】
また、本発明による無動力温水ポンピング装置１は、排出される温水の温度を調節することが可能であるが、これは、前記蒸気生成空間部１２の大きさ、または下部シリンダー２０の大きさを調節することによって可能である。
【００５４】
即ち、前記蒸気生成空間部１２の大きさが小さいと、相対的に短い時間内に多量の蒸気が生成されるので、下部シリンダー２０で生成される温水はそれだけ熱を受ける時間が短くなって、排出される温水は相対的に低い温度を有する。反対の場合には、下部シリンダー２０で生成される温水が熱をより長期間受けて加熱されるので、排出される温水は相対的に高い温度を有する。
【００５５】
また、下部シリンダー２０の大きさが小さいと、下部シリンダー２０内部の相対的に少量の水が蒸気生成空間部１２から押し流された高温の水と混合されるとともに、より多い熱が伝達されるので、それだけ高い温度の温水が排出され、反対の場合には、下部シリンダー２０内部の水の量が多いことから逆により低温の温水が排出される。
【００５６】
よって、より高温の温水を前記暖房製品７に供給するためには、同じ電気ヒーター４０の容量において蒸気生成空間部１２を小さくし、且つ相対的に下部シリンダー２０の大きさも小さく設計して、より低温の温水を供給するためには蒸気生成空間部１２を大きくし、且つ相対的に下部シリンダー２０の大きさをより大きく設計すればいい。
【００５７】
以上、本発明について説明したが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態及び図面に記載した内容に限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者によって修正または変更された等価の構成は本発明の技術的思想の範囲を逸脱しないものと理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2012519832.tif 000007
2012519832.tif 000008
2012519832.tif 000009
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