상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 온수 분배기는, 온수 발생기로부터 공급된 온수를 다수의 분기관으로 공급하는 공급부와, 다수의 취합관에 연결되어 온수를 환수하는 환수부와, 상기 공급부와 환수부를 지지하는 지지대를 포함하는 온수 분배기에 있어서, 상기 각각의 분기관으로 공급되는 온수의 유량을 조절할 수 있는 유량조절밸브가 상기 각각의 취합관에 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온수 분배기는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 공급부(1), 환수부(2), 지지대(5) 및 유량조절밸브(7)를 포함하는 것으로서, 건물 등에 설치되는 다수의 난방관(미도시)에 보일러 등의 온수 발생기(미도시)로부터 가열된 온수를 공급한다. 여기서, 온수 발생기는 가구당 또는 사무실당 하나씩 설치되는 것이 일반적이며, 온수발생기에 연결되는 각각의 난방관은 건물의 각 방이나 사무실에 매설되어 난방을 수행한다. 이때, 각각의 난방관은 각 방의 크기 또는 온수 분배기로부터의 거리 등에 따라 상호 상이한 길이를 갖는다.
공급부(1)의 하면에는 다수의 분기관(3)이 수직으로 연결되고, 도면에 도시되지는 않았지만 각각의 분기관(3)에는 난방관의 일측이 연결된다. 즉, 공급부(1)는 온수발생기로부터 온수를 공급받아 각각의 분기관(3)으로 온수를 공급하고, 분기관(3)과 연결된 각각의 난방관을 통해 각 방의 난방이 유지되는 것이다.
환수부(2)의 하면에는 다수의 취합구(8)가 형성되고, 상기 취합구(8)에 수직으로 각각의 취합관(4)이 연결되며, 취합관(4)에는 난방관의 타측이 연결된다. 각 방의 난방을 수행하고 냉각된 온수는 각각의 취합관(4)을 통해 환수부(2)로 회수되어 다시 온수발생기로 보내어져 순환하게 된다.
공급부(1)와 환수부(2)의 양측에 설치되어 공급부(1)와 환수부(2)를 지탱하는 지지대(5)에는, 판금 성형가공의 일종인 비딩(beading)을 통해 다양한 형상의 돌기(bead: 6)가 형성될 수 있어 지지대(5)의 강도를 훨씬 증가시킬 수 있다. 이때, 돌기(6)는 줄 모양의 하나가 형성되거나 연속적으로 형성되는 파형 성형 등의 다양한 모양의 변형이 가능하다.
도면 중 미설명부호 71은 스톱밸브, 73은 자동에어벤트, 74는 퇴수밸브이고, 공급부(1)의 일측에 수동에어벤트(미도시)를 추가로 형성할 수 있다.
공급부(1)를 통해 분기관(3)으로 공급되는 온수의 유량을 조절하기 위하여 각각의 취합관(4)에는 유량조절밸브(7)가 설치된다.
본 발명에 따른 온수 분배기에 연결되는 난방관은 각 방의 크기 및 온수 분 배기로부터의 거리 등에 따라 길이가 달라지므로 온수가 흐를 때 받는 유동저항도 각각의 난방관에 따라 달라지게 된다.
즉, 크기가 크고 온수 분배기로부터의 거리가 먼 방의 난방관은 길이가 길어지므로 상대적으로 크기가 작고 온수 분배기로부터의 거리가 가까운 방의 난방관에 비해 유동저항이 더 커지게 된다. 공급부(1)에서 분지되어 분기관(3)을 거쳐 다수의 난방관에 온수가 공급되는 경우의 유동에 있어서, 다수의 난방관에서의 각각의 유량은 각 난방관의 유동저항에 반비례하게 되고, 모든 방이 동일한 난방온도로 설정되어 있다 하더라도 작은 방에 비하여 큰 방은 상대적으로 방의 온도가 낮아질 수밖에 없다.
그러므로 작은 방 또는 큰 방에 해당하는 취합관(4)에 설치된 유량조절밸브(7)를 조절하여 난방관의 유동저항을 증가 또는 감소시키면, 작은 방 또는 큰 방의 난방관으로 공급되는 온수의 유량이 감소 또는 증가하여 각 방의 온도를 고르게 분포시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 역할을 하는 유량조절밸브(7)가 종래에는 공급부(1)에 형성되어 있어 유량조절밸브(7)를 조절하는 경우, 공급부(1)의 높은 압력이 유속으로 전환되어 유량조절밸브(7) 내에서 유속이 빨라지면서 온수의 압력이 국부적으로 온수의 포화압력보다 낮아지게 되므로, 온수의 일부가 증발하여 기포가 발생하고 터지는 캐비테이션(cavitation)이 발생하여 소음 및 진동의 원인이 되었다.
그러나, 본 발명에 따른 온수 분배기에서는 유량조절밸브(7)가 공급부(1)와 환수부(2)가 아닌 취합관(4)에 설치되어 있어 난방관의 유동저항으로 인해 이미 압 력이 어느 정도 조정되어 있고, 환수부(2)에서의 갑작스러운 온수의 혼합으로 인해 유동저항의 급격한 변화를 방지할 수 있으므로, 캐비테이션으로 인한 소음 및 진동을 상당히 감소시키게 된다.
이때, 유량조절밸브(7)로는 유로의 면적을 조절하여 유량을 조절할 수 있는 것이면 사용 가능하고, 볼 밸브 등과 같이 다양한 형태의 밸브가 사용될 수 있으며, 더욱 미세한 유량조절을 위하여 상기 유량조절밸브(7)는, 도 4에 도시한 바와 같이 양측으로 유입구(11)와 유출구(12)가 형성되고, 상부(13)가 개방되어 있으며, 내부에는 통과공(15)이 형성되어 있는 몸체(10); 몸체(10)의 개방된 상부(13)에 체결되고, 외면 일측에 오링(27)이 삽입되며, 내면에 암나사(21)가 형성된 지지체(20); 지지체(20)의 암나사(21)와 결합하는 제1 수나사(31)가 외면에 형성되고, 하단에는 상기 통과공(15)을 개폐하는 디스크(33)가 형성되며, 외면 일측에 오링(37)이 삽입되고, 상단에는 단면이 다각형인 걸림부(35)가 형성되며, 걸림부(35)의 하부에는 체결홈(36)이 형성된 개폐축(30); 및 개폐축(30)의 걸림부(35)가 삽입되는 걸림홈(41)이 하면에 형성되고, 걸림홈(41)의 주위에 형성된 연결구(42)에는 체결홈(36)에 결합되는 체결돌기(43)가 형성된 조절구(40)를 포함할 수 있다.
몸체(10)에는 양측으로 유입구(11)와 유출구(12)가 형성되고, 상부(13)가 개방되어 있으며, 유입구(11)와 유출구(12)는 몸체(10)의 내부에 형성된 통과공(15)에 의하여 서로 통하게 된다. 몸체(10)의 유입구(11)와 유출구(12)에는 취합관(4)과 결합할 수 있는 체결수단이 형성되고, 체결수단은 여러 형태가 있을 수 있으나, 암나사와 수나사를 형성하여 나사 끼움 구조로 체결하는 것이 일반적이다.
몸체(10)의 개방된 상부(13)에 나사 끼움 구조로 체결되는 지지체(20)는 개폐축(30)이 삽입될 수 있도록 관통되어 있고, 관통된 내면의 일부에는 암나사(21)가 형성되며, 몸체(10)의 상부(13)와 지지체(20) 사이에서 발생할 수 있는 누설을 완전하게 방지하기 위하여 지지체(20)의 외면 일측에 오링(27)이 삽입될 수 있다.
개폐축(30)은 지지체(20)의 관통된 내면으로 삽입되고, 개폐축(30)의 외면에 형성된 제1 수나사(31)가 지지체(20)의 암나사(21)와 결합하므로 조절구(40)의 회전에 따라 개폐축(30)도 회전하면서 상하로 이동하게 된다. 개폐축(30)의 하단에는 통과공(15)을 개폐하는 디스크(33)가 형성되고, 디스크(33)가 통과공(15)을 완전하게 밀폐할 수 있도록 디스크(33)의 상부에 오링(37)이 삽입될 수 있으며, 디스크(33)를 연질의 재료로 제작하여 누설을 효과적으로 방지할 수 있다. 이때, 디스크(33)의 형상은 다양하게 변형할 수 있으며, 디스크(33)의 형상에 따라 오링(37)이 필요치 않을 수도 있다.
개폐축(30)의 제1 수나사(31)의 하부에는 오링(37)이 삽입되고, 상기 오링(37)은 지지체(20)의 관통된 내면과 개폐축(30) 사이를 완전히 밀폐시켜 누설이 발생하지 않도록 한다. 또한, 개폐축(30)의 상단에는 후술하는 조절구(40)가 결합될 수 있도록 단면이 다각형인 걸림부(35)가 형성되고, 걸림부(35)의 하부에는 체결홈(36)이 형성된다.
조절구(40)는 개폐축(30)의 상단에 끼움 결합되어 개폐축(30)을 회전시킬 수 있도록 하면에 다각형 형상의 걸림홈(41)이 형성되어 있어 개폐축(30)의 걸림부(35)가 삽입되고, 걸림홈(41)의 주위에는 연결구(42)가 하향으로 돌출되며, 연결 구(42)의 하부 내측에 형성된 체결돌기(43)가 개폐축(30)의 체결홈(36)에 결합된다. 연결구(42)에는 걸림홈(41)의 다각형 모서리를 따라 상하로 절개되는 부분을 형성하여 개폐축(30)의 걸림부(35)를 조절구(40)의 걸림홈(41)에 삽입할 때, 연결구(42)의 체결돌기(43)가 개폐축(30)의 체결홈(36)에 용이하게 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 조절구(40)의 상면에는 눈금을 표시하여 밸브가 어느 정도 개폐되었는지를 사용자가 파악할 수 있도록 한다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 사용자가 유량을 줄이기 위하여 조절구(40)을 회전시키면, 다각형 걸림홈(41)에 삽입되어 있는 걸림부(35)가 회전하면서 개폐축(30)을 회전시켜 하강시키고, 통과공(15) 상부의 유로 면적이 감소하게 되어 유입구(11)로부터 통과공(15)을 거쳐 유출구(12)로 흐르는 유체의 유량이 감소하게 된다.
다른 실시예에 따른 유량조절밸브(7)는, 도 6에 도시한 바와 같이 몸체(10), 지지체(20), 개폐축(30), 표시부(50), 눈금부(60) 및 조절구(40)를 포함한다. 즉, 전술한 몸체(10), 지지체(20), 개폐축(30) 및 조절구(40) 외에 개폐축(30)의 제1 수나사(31)의 상부에 연장 형성되고, 제1 수나사(31)와 반대방향으로 나사산이 형성된 제2 수나사(32); 제2 수나사(32)와 결합하는 암나사(51)가 내면에 형성되고, 외면에 표시바늘(52)이 형성된 표시부(50); 및 지지체(20)에 하단이 삽입되고, 표시바늘(52)이 통과하는 절개부(61)가 형성된 눈금부(60)를 추가로 포함할 수 있다.
후술하는 눈금부(60)의 하단이 지지체(20)에 삽입되어 고정될 수 있도록 눈 금부(60)의 외경을 지지체(20)의 내경보다 크게 하여 억지 끼워 맞출 수도 있으나, 지지체(20)의 내면 상부에 고정돌기(23)를 형성하고, 고정돌기(23)의 상부에는 눈금부(60)의 회전을 방지하기 위하여 스플라인(22)을 형성할 수 있다.
개폐축(30)의 제1 수나사(31)의 상부에 제1 수나사(31)와 반대방향으로 나사산이 형성된 제2 수나사(32)가 형성된다. 이때, 조절구(40)의 회전에 따라 개폐축(30)도 회전하면서 상하로 이동하게 되고, 후술하는 표시부(50)는 회전 없이 개폐축(30)과 같은 방향으로 상하 이동하게 된다. 개폐축(30)의 상하 이동보다 표시부(50)의 상하 이동을 크게 하기 위하여 제1 수나사(31)의 피치보다 제2 수나사(32)의 피치를 크게 하는 것이 바람직하다.
표시부(50)의 외면에는 표시바늘(52)이 형성되고, 내면에는 개폐축(30)의 제2 수나사(32)와 결합되도록 암나사(51)가 형성된다.
표시부(50)에 씌워지는 눈금부(60)에는 표시바늘(52)이 통과하여 이동할 수 있도록 절개부(61)가 형성되고, 하단은 지지체(20)의 내면 상부에 삽입되어 고정된다. 이때, 눈금부(60)의 하부에는 지지체(20)의 고정돌기(23)에 끼워지는 고정홈(66)이 형성될 수 있고, 표시부(50)가 회전하지 않도록 지지체(20)의 스플라인(22)에 대응하는 스플라인(62)을 고정홈(66)의 상부 일측에 형성할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 사용자가 유량을 줄이기 위하여 조절구(40)을 회전시키면, 다각형 걸림홈(41)에 삽입되어 있는 걸림부(35)가 회전하면서 개폐축(30)을 회전시켜 하강시키고, 통과공(15) 상부의 유로 면적이 감소하게 되어 유입구(11)로부터 통과공(15)을 거쳐 유출구(12)로 흐르는 유체의 유량이 감 소하게 된다.
이때, 개폐축(30)의 제2 수나사(32)에 체결되어 있는 표시부(50)는 눈금부(60)의 절개부(61)에 표시바늘(52)이 회전할 수 없도록 결합되어 있고, 제2 수나사(32)의 나사산은 제1 수나사(31)의 나사산과 반대방향으로 형성되어 있기 때문에, 표시부(50)는 회전하는 제2 수나사(32)를 타면서 회전하지 않고 개폐축(30)의 이동방향과 동일한 방향으로 상하 이동하게 된다. 제1 수나사(31)의 피치보다 제2 수나사(32)의 피치를 크게 하여 조절구(40)를 조금만 회전시키더라도 표시부(50)의 이동을 크게 할 수 있으므로 통과공(15)의 개폐 정도를 미세하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 각 방의 크기에 따라 각각의 난방관에 온수가 고르게 분배되도록 하기 위한 유량조절밸브(7)의 조절이 끝난 후에는, 환수부(2)에 형성된 각각의 취합구(8)를 개폐하는 다수의 온도조절밸브(9)가 환수부(2)에 설치될 수 있다. 이때, 온도조절밸브(9)는 공지된 전동식개폐조절기로서, 각 방마다 설치된 온도조절기(미도시)에서 설정된 온도를 감지하여 설정온도가 되면 전기적인 신호에 의해 작동되면서 온수 공급을 차단하고, 설정온도 이하가 되면 취합구(8)를 개방하여 다시 온수 공급을 재개하는 과정을 반복하면서 각 방의 설정된 온도로 난방이 유지되는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특 성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.