KR100763585B1

KR100763585B1 - 온수매트용 온수공급장치

Info

Publication number: KR100763585B1
Application number: KR1020070053947A
Authority: KR
Inventors: 박연홍
Original assignee: 박연홍
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2007-10-04

Abstract

본 발명은 온수 순환방식을 이용한 온열매트에 온수를 제공하는 온수매트용 온수공급장치를 제공한다. 상기 온수공급장치는 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 본체; 상기 본체의 하부 케이스에 조립되며, 내부에 밀폐된 공간을 가진 수조; 상기 수조의 하면에 설치되고, 온수매트를 경유한 물이 이동되는 순환관; 상기 순환관 출구쪽을 향해 순한관과 그 한 쪽 끝이 연통되고, 다른 쪽 끝은 폐쇄됨과 아울러 수조와 연통되는 통수구멍을 가지는 분기관; 상기 순환관과 관을 통해 연결되고, 온수를 강제 순환시키는 펌프; 및 상기 펌프에서 송출된 물의 온도를 상승시키는 히터;를 포함하며, 상기 순환관은 수조 내부를 향해 뻗은 복수의 에어벤트를 가지며, 상기 히터는 펌프와 온수매트에 배설된 온수순환관을 연결하는 관로 상에 마련된 것을 요지로 한다.

온수매트, 온수공급장치, 수조, 펌프, 히터

Description

온수매트용 온수공급장치{Boiling and reciranlating device for hot-water heating type mat}

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수공급장치를 도시한 분해 사시도 및 결합에 따른 요부 사시도.

도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 수조의 저면 사시도.

도 4는 도 2의 A-A선 방향에서 바라본 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 온수공급장치 구동에 따른 물의 순환과정을 보여주는 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100...본체 100a...상부 케이스

100b...하부 케이스 110...수조

112...뚜껑 114...수위감지센서

115...통수구멍 120...순환관

125...분기관 127...에어벤트

135...입수관 137...관

140...펌프 146...완충부재

150...출수관 160...히터

170...콘트롤러 180...단열커버

본 발명은 온수공급장치에 관한 것으로, 상세하게는 온수 순환방식을 이용한 온열매트에 온수를 제공하는 온수공급장치에 관한 것이다.

전기장판이나 전기매트는 실내의 바닥을 국부적으로 가열하여 난방을 하거나 보온유지를 목적으로 동절기에 주로 사용되며, 가스 또는 유류를 사용하는 난방기기와는 달리 난방비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 단시간에 난방 효과를 기대할 수 있어서 대중적으로 널리 이용되고 있다.

그러나 전기장판이나 전기매트의 경우 발열을 위해 전기를 사용하는 관계로 감전사고 위험이 상존하고 있고, 자체의 전기적 특성으로 인하여 유해 전자파가 발생하며 그 전자파가 인체에 유해한 것으로 알려져 있다. 이에 대한 대책으로 전자파 차폐 기능을 갖춘 전기장판이나 전기매트가 출시되기도 하였으나, 유해 전자파에 대한 근본적인 문제점을 해결고 있지는 못하며 그 효과 역시 검증되지 않아 신뢰성에 문제가 있었다.

위와 같은 문제점을 해소하고자 최근에는 고온의 온수를 이용하는 전통적인 온돌방식을 채택한 온수매트가 제안된 바 있다. 온수매트는 전기발열선을 이용한 방식이 아니기 때문에 화재나 감전사고의 위험이 전혀 없으며, 유해 전자파가 전혀 발생하지 않아 인체에 무해하다는 장점을 지니고 있다.

예로서, 대한민국 특허공개 제2005-0057890호(2005.06.16. 공개)에는 온수공급장치(가열본체)의 온수통에 저장된 물을 전기히터 등으로 가열하여 온수를 형성하고, 이 온수를 펌프를 이용하여 매트내부로 순환시켜 난방을 구현하는 난방용 온수순환 매트가 개시되어 있다.

상기 선행기술은 온수통 내에 설치된 전기히터를 이용해 온수통 내부에 저장된 물전체를 가열하여 온수를 매트에 공급하는 구조로 되어 있다. 때문에 온수통에 저장된 물전체를 설정온도 이상으로 가열하는 데에 상당한 시간이 요구되며, 그 결과, 설정된 난방온도에 도달하기까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 설정온도에 도달하기까지의 시간이 길어질수록 전기소모량도 많아져 유지비용이 비싸다.

더욱이, 상기 선행기술에 개시된 온수공급장치를 비롯한 기공지된 온수공급/가열장치의 경우, 정해진 시간동안 펌프 구동 후 정지 시 온수통과 펌프를 연결하는 관로상에 유체의 이동관성에 의한 운동에너지로 인하여 온수가 고압상태로 머물러 있다(서지 현상에 의함). 그런 관계로, 온수통과 펌프를 연결하는 상기 관내 압력이 상당히 높다. 따라서 펌프 초기 가동 또는 재 가동시 펌프에 상당한 부하가 걸려 펌프 수명이 단축되는 문제가 있으며, 초기 온수의 송수 지연으로 인하여 온열매트의 전체적인 온수 순환율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 안출된 것으로, 온수매트로 유입되기 직전의 관로를 경유하는 일정량의 순환수에만 국부적으로 열을 가해 설정된 난방온도에 도달되기까지의 소요시간을 줄이고, 따라서 유지비용을 절감시킬 수 있는 온수매트용 온수공급장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다

또한 본 발명은 펌프 초기 또는 재 가동시 펌프에 가해지는 부하를 최소화하여 펌프의 사용수명 및 구동 초기 온수 순환율을 보다 향상시킬 수 있는 온수매트용 온수공급장치를 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 본체; 상기 본체의 하부 케이스에 조립되며, 내부에 밀폐된 공간을 가진 수조; 상기 수조의 하면에 설치되고, 온수매트를 경유한 물이 이동되는 순환관; 상기 순환관 출구쪽을 향해 순한관과 한 쪽 끝이 연통되고, 상기 다른 쪽 끝은 폐쇄됨과 아울러 수조와 연통되는 통수구멍을 가지는 분기관; 상기 순환관과 관을 통해 연결되고, 온수를 강제 순환시키는 펌프; 및 상기 펌프에서 송출된 물의 온도를 상승시키는 히터;를 포함하며, 상기 순환관은 수조 내부를 향해 뻗은 복수의 에어벤트를 가지며, 상기 히터는 펌프와 온수매트에 배설된 온수순환관을 연결하는 관로 상에 마련된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온수공급장치를 도시한 분해 사시도 및 결합에 따른 요부 사시도이고, 도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 수조의 저면 사시도이며, 도 4는 도 2에 따른 수조의 A-A선 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 온수공급장치는 상부 케이스(100a)와 하부 케이스(100b)로 이루어져 내부에 밀폐된 공간이 제공되는 본체(100) 및 본체(100)의 상기 하부 케이스(100b) 상에 고정 설치되는 수조(110)를 포함한다. 상기 수조(110)는 보충수를 수용할 수 있는 밀폐된 공간을 그 내부에 가지며, 상기 공간은 뚜껑(112)을 통해 밀폐 또는 개방된다. 그리고 상기 수조(110)에는 수위감지센서(114)가 내설되어 그에 수용된 보충수의 수위를 감지한다.

바람직하게, 상기 수조(110) 하면에는 온수매트를 경유한 물이 이동되는 순환관(120)이 배치된다. 상기 순환관(120)은 그 내부에 온수가 흐를 수 있는 유로를 가지며 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝에는 온수가 유입되고 빠져나가는 입구(122)와 출구(124)가 각각 형성된다. 상기 입구(122)에는 온열매트를 순환한 물이 유입되는 입수관(135)이 연결되고 출구(124)는 플렉시블한 관(137)을 매개로 펌프(140)와 연결된다. 이에 따라, 온열매트(미도시)를 순환한 순환수는 상기 입수관(135)을 거쳐 순환관(120) 내부로 유입되고 다시 순환관(120) 출구(124)를 거쳐 펌프(140)로 전달된다.

상기 순환관(120)에는 이 순환관 출구(124)쪽을 향하는 분기관(125)이 관 연 결된다. 상기 분기관(125) 한 쪽은 수조(110) 중앙부 하면에 위치하고 이에 수조(110)와 연통되는 통수구멍(115)이 천공된다. 따라서, 순환관(120)을 경유하는 순환수가 부족한 경우에 상기 수조(110) 내에 담수된 보충수가 상기 통수구멍(115) 및 분기관(125)을 통해 순환관(120)으로 공급되어 부족한 양을 채우고, 펌프(140)의 가동 중단에 따른 서지(Surge)현상이 발생될 경우에는 그에 의해 역류된 순환수가 상기 분기관(125)을 통해 수조(110)측으로 빠져나가게 되므로, 순환관(120)과 펌프(140)를 연결하는 관내 압력은 항상 동일하게 유지된다. 즉, 펌프(140) 가동이 중단된 경우에 상기 수조(110)는 분기관(125)을 매개로 서지탱크(Surge Tank) 역할을 수행한다.

바람직하게, 상기 순환관(120)은 수조(110) 내부를 향해 뻗은 적어도 하나 이상의 에어벤트(Air vent, 127)를 가진다. 상기 에어밴트(127)는 순환관(120)을 경유하는 순환수에 포함된 에어를 수조(110)측으로 배출하는 기능을 가진다. 이에 따라, 순환관(120)을 경유하는 순환수에 에어(Air)가 포함되어 있을 경우에 그 포함된 에어는 순환관(120)을 거치면서 상기 에어벤트(127)를 통해 수조(110)측으로 배출된다.

상기 순환관(120)을 경유한 순환수는 플렉시블한 관(137)을 매개로 순환관(120)과 연결된 펌프(140)에 의해 순환된다. 상기 펌프(140)는 상기 관(137)과 연결되어 순환수가 유입되는 입구(142)와 유입된 순환수를 일정 압력으로 토출하는 출구(144)를 가지며, 복수의 완충부재(146) 예를 들어, 루버(rubber)재질의 지지구를 매개로 하부 케이스(100b) 내에 고정된다.

이때, 상기 완충부재(146) 한 쪽 끝은 펌프(140)와 연결되고 다른 쪽 끝은 상기 하부 케이스(100b)를 관통하여 본 발명의 온수공급장치가 놓이는 설치 대상면 예컨대, 방바닥과 접한다(도 1의 부분 확대도 참조). 따라서, 펌프(140) 가동에 따른 진동은 하부 케이스(100b)로 전달되지 않고 상기 완충부재(146)를 통해 설치 대상면 예컨대, 방바닥으로 전달되어 흡수/완화된다. 즉, 펌프(140) 가동에 따른 진동이 케이스에 직접 전달되지 않으므로 가동에 따른 진동/소음을 현저히 낮다.

나아가, 상기 펌프(140) 출구(144)를 통해 일정압으로 토출된 순환수는 펌프(140) 출구(144)로부터 연장된 출수관(150)을 거쳐 온수매트로 공급된다. 이때 상기 출수관(150)의 관로 상에는 히터(160)가 장착된다. 상기 히터(160)는 온수매트로 유입되기 직전에 상기 출수관(150)을 경유하는 일정량의 순환수에만 국부적으로 열을 가한다. 즉, 종래와 같이 온수통 안에 충전되어 있는 물 전체를 가열하는 방식이 아닌 펌프(140)를 거쳐 온수매트로 유입되는 유수(流水)에만 국부적으로 열을 가하므로, 보다 빠른시간 안에 순환수의 온도가 상승될 수 있다.

상기 히터(160)는 바람직하게, 일반히터에 비해 빠른 온도 상승의 특징을 가지며, 정온 발열시 전류가 흐르지 않아 낮은 소비전력을 실현할 수 있는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터가 적용될 수 있다.

상기한 히터(160)는 콘트롤러(170)와 전기적으로 연결되어 그 발열온도가 제어된다. 상기 콘트롤러(170)는 히터 뿐 아니라 물을 순환시키기 위한 펌프(140)와도 전기적으로 연결되어 펌프(140)에 작동명령을 인가한다. 이때, 상기 콘트롤러(170)는 온수관련 온도설정을 위한 세팅버튼과 동작상태를 표시하는 표시수단 그 리고 각종 제반장치를 제어하는 PCB를 구비한다.

한편, 상기한 수조(110)는 단열커버(180)를 통해 커버링 된다. 상기 단열커버(180)는 상기 수조(110)와 대응되는 위치의 상부 케이스(100a)에 착탈 가능하게 설치되면서 상기 수조(110)를 수용할 수 있을 정도의 공간을 내부에 갖는다. 따라서, 상·하부 케이스(100a,100b) 조립 시 수조(110)와 단열커버(180) 사이가 이격되어 두 구성요소 사이에 단열공간(182, 도 4 참조)이 확보된다. 그에 따라, 수조(110)에 임시 저장된 보충수의 열손실이 최대한 방지될 수 있다.

미설명 부호 200은 온수매트에 배설된 온수순환관과의 연결을 위한 호스커플러를 가르킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작동한다.

도 5는 본 발명에 따른 온수공급장치 구동에 따른 물의 순환과정을 보여주는 작동 상태도이다(화살표 방향 참조).

도 5를 참조하면, 콘트롤러(170)에 마련된 전원 스위치가 온(ON)되면 이와 동시에 펌프(140)가 가동되고 히터(160)가 발열된다. 펌프의 가동으로 온수매트(미도시)를 순환한 순환수는 호스커플러(200)를 거쳐 순환관(120) 입구(122)를 통해 순환관(120)으로 유입되고, 순환관(120) 출구(124)를 통해 펌프(140)로 유입된다. 이 과정에서 상기 순환관(120)을 경유하는 순환수가 부족할 경우에는 분기관(125)을 통해 수조(110)로부터 보충수가 제공되므로 순환수는 항상 일정량이 유지된다.

펌프(140)를 거친 순환수는 히터(160)가 장착된 출수관(150)과 호스커플러(200)를 통해 장치 외부 즉, 온수매트로 공급된다. 여기서, 상기 출수관(150)과 호스커플러(200)를 통해 장치 외부로 배출되는 순환수는 위와 같은 흐름 경로 중 출수관(150) 상에 장착된 히터(160)에 의해 열을 제공받아 온도가 상승되고, 따라서 온수형태로 배출된다.

호스커플러(200)를 통해 배출된 순환수 즉, 온수는 온수매트(미도시)에 배설된 온수순환관(미도시)을 경유하면서 매트를 가열하고, 상기 온수순환관을 순환하면서 열교환된 순환수는 다시 호스커플러(200)를 거쳐 순환관으로 복귀한다.

위와 같은 순환수의 순환싸이클은 온열매트가 설정된 난방온도가 될 때까지 반복 진행되며, 난방온도는 콘트롤러(170)에 마련되는 아날로그 또는 디지털 타입의 온도 조절기를 통한 온도설정에 의하여 히터의 발열온도를 제어하는 것에 의해 조절될 수 있다.

이상과 같이 작동하는 본 발명에 따르면, 온수를 펌프(140)를 통해 온수매트에 지속적으로 공급하여 온수매트의 난방을 구현시켜 준다. 특히, 사용자 동작명령에 따른 펌프 초기 가동 또는 재 가동시 펌프(140)에 가해지는 부하가 현저히 줄어 펌프(140)의 사용수명 및 구동 초기 온수 순환율이 매우 우수하다. 이는 펌프(140)의 가동 중단으로 인해 순환관 내에 서지(Surge)현상이 발생될 경우, 순환관(120)과 분기관(125)을 매개로 연결된 수조(110)가 서지탱크 역할을 수행하고, 따라서 순환관(120)과 펌프(140)를 연결하는 관내 압력은 항상 동일하게 유지되기 때문이다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 순환관(120)이 수조(110) 내부를 향해 뻗은 적어도 하나 이상의 에어벤트(Air vent, 127)를 가짐에 따라, 순환관(120)을 경유하 는 순환수에 에어(Air)가 포함된 경우 그 포함된 에어는 순환관(120)을 거치면서 에어벤트(127)를 통해 수조(110)측으로 배출된다. 따라서, 순환관(120)을 경유한 순환수에는 에어가 포함되지 않게 되고, 결과적으로, 에어에 의한 관내 순환소음 및 순환효율 저하를 방지할 수 있다.

또 본 발명은, 온수매트로 유입되기 직전의 관로를 경유하는 일정량의 물에만 국부적으로 열을 가해 온도를 상승시키는 구조로서, 순환수가 설정온도까지 가열되는 시간이 기존에 비해 현저히 짧다. 결과적으로, 그 짧아진 시간만큼 전기 사용량을 줄일 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 순환관이 분기관을 매개로 수조와 연결되어 있고, 상기 수조는 유사 시 서지탱크 역할을 수행한다. 따라서, 펌프의 가동 중단으로 인해 순환관 내에 서지(Surge)현상이 발생될 경우에도 순환관과 펌프를 연결하는 관내 압력은 항상 동일하게 유지되고, 그 결과, 사용자 동작명령에 따른 펌프 초기 가동 또는 재 가동시 펌프에 가해지는 부하가 최소화되어 펌 프의 사용수명 및 구동 초기 온수 순환율이 우수하다는 장점이 있다.

또한, 종래와 같이 온수통 내부에 저장된 물 전체를 가열하여 온수를 매트에 공급하는 구조가 아니라, 온수매트로 유입되기 직전의 관로를 경유하는 일정량의 물에만 국부적으로 열을 가해 온도를 상승시키는 구조이어서, 설정온도까지 도달되는 시간이 기존에 비해 현저히 짧고, 전기 사용량을 그 만큼 줄일 수 있어 경제적인 이점 또한 있다.

Claims

난방 구현을 목적으로 온수매트에 온수를 제공하는 온수공급장치에 있어서,

상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 본체;

상기 본체의 하부 케이스에 조립되며, 내부에 밀폐된 공간을 가진 수조;

상기 수조의 하면에 설치되고, 온수매트를 경유한 물이 이동되는 순환관;

상기 순환관 출구쪽을 향해 순환관과 그 한 쪽 끝이 연통되고, 다른 쪽 끝은 폐쇄됨과 아울러 수조와 연통되는 통수구멍을 가지는 분기관;

상기 순환관과 관을 통해 연결되고, 온수를 강제 순환시키는 펌프; 및

상기 펌프에서 송출된 물의 온도를 상승시키는 히터;를 포함하며,

상기 순환관은 수조 내부를 향해 뻗은 복수의 에어벤트를 가지며, 상기 히터는 펌프와 온수매트에 배설된 온수순환관을 연결하는 관로 상에 마련된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수조에는 수위감지센서가 내설된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펌프는, 한 쪽 끝은 펌프에 연결되고 다른 쪽 끝은 상기 하부 케이스를 관통하여 설치 대상면에 접하는 복수의 완충부재를 매개로 하부 케이스 내에 고정된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수조를 덮는 단열커버를 더 포함하는 온수매트용 온수공급장치.
제 4 항에 있어서,

상기 단열커버는 상부 케이스에 착탈가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
제 5 항에 있어서,

상기 단열커버는 수조를 수용할 수 있을 정도로 커서, 상·하부 케이스 조립 시 수조와 단열커버 사이가 이격되어 단열공간이 확보되는 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.