KR100918936B1 - 온수매트용 온수공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온수매트용 온수공급장치에 관한 것으로서, 특히 온수매트 내부로 온수를 순환 공급하는 온수매트용 공급장치는 물 저장 탱크에서 유입되는 물을 일정한 기울기 또는 원뿔형상을 갖는 히터부 내로 공급하여 가열함으로써 대류현상과 베르누이법칙에 의해 별도로 순환펌프를 설치하지않고도 무소음으로 온수매트 내부로 온수를 자연 순환방식으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

온수매트용 온수공급장치{Hot-water supply device for hot-water mat}

본 발명은 온수매트용 온수공급장치에 관한 것으로서, 특히 온수매트 내부로 온수를 순환 공급하는 온수매트용 공급장치는 물 저장 탱크에서 유입되는 물을 일정한 기울기 또는 원뿔형상을 갖는 히터부 내로 공급하여 가열함으로써 대류현상과 베르누이법칙에 의해 별도로 순환펌프를 설치하지않고 온수매트 내부로 온수를 순환공급하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 동절기에 사용되는 전기장판이나 전기매트는 실내의 바닥을 국부적으로 난방을 하거나, 단시간에 난방의 효과를 나타낼 수 있으므로 대중적으로 사용되고 있다.

그러나 전기장판이나 전기매트는 내부에 전선을 설치하여 사용함으로써 화재 및 감전사고 위험이 상존하고 있고, 자체의 전기적 특성으로 인하여 유해 전자파가 발생하며 그 전자파가 인체에 유해한 것으로 널리 알려져 있다.

따라서 최근에는 온돌문화에 익숙한 우리나라의 특성에 맞게 고온의 온수를 이용하는 전통적인 온돌방식을 채택한 온수 매트가 시중에 판매되고 있다.

상기 온수매트는 온수를 순환하는 방식으로 크게 물을 가열하여 온수매트로 공급하는 온수공급장치와 온수매트로 이루어진다.

즉 상기 온수공급장치는 물 저장탱크에 저장된 물을 전기히터 등으로 가열하여 온수를 형성하고, 이 온수를 순환펌프를 이용하여 온수매트 내부에 지그재그형상으로 설치된 온수 순환관을 통해 온수를 순환공급할 수 있도록 온수매트로 구성된다.

그러나 종래의 온수공급장치는 대부분 물 저장탱크 내에 설치된 전기히터를 이용해 저장 탱크 내부에 저장된 물 전체를 가열하여 온수를 온수 매트 내부에 지그재그로 설치된 온수 순환관으로 공급하는 구조로 되어 있기 때문에 물 저장탱크에 저장된 물 전체를 설정온도 이상으로 가열하는 데에 상당한 시간이 요구되며,

그 결과, 설정된 난방온도에 도달하기까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 뿐만 아니라, 설정온도에 도달하기까지의 시간이 길어질수록 전기소모량도 많아져 전기요금과 같은 유지비용이 많이 소요되는 등 비경제적인 문제가 있다.

또한 강제 순환을 위하여 순환펌프를 사용하므로 모터에 의한 소음으로 숙면을 방해하는 요인과 고장의 원인이 제공되고 있었다.

따라서 상기와 같은 종래의 온수매트용 온수공급장치의 문제점을 해결하기 위하여 특허출원번호 2007-25881 "온수매트용 온수공급장치"의 선 출원이 있다.

상기 선 출원된 온수매트용 온수공급장치는 순환펌프를 통해 온수를 온수매트로 공급하여 난방을 구현하는 온수매트용 온수공급장치에 있어서, 케이스와, 케이스 상부에 마련된 온수 저장조와, 온수 저장조 내부 바닥면 위에 일체로 구비된 돔형의 중공체와, 상기 온수 저장조에 임시 저장된 물을 온수매트에 배설된 온수 순환관으로 공급하는 순환펌프와, 순환펌프에서 송출된 물을 적정온도로 상승시키는 히터,를 포함하며, 상기 돔형 중공체는 상부에 통기홀을 구비함과 동시에 그 내부 바닥면은 온수 저장조에서 순환펌프로 물이 공급되는 공급관과 연통되어 상기 공급관의 내부 압력상승을 방지하고, 상기 히터는 순환펌프와 상기 온수매트에 배설된 온수 순환관을 연결하는 관로 상에 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 선 출원된 온수매트용 공급장치는 온수매트의 열효율을 높이기 위해 온수 저장조에 저장된 물 전체를 가열하지않고 순환펌프에 의해 히터로 물을 송출한 후 가열하여 순환하는 방식을 채택하여 종래보다는 빠른 시간에 설정온도 이상으로 가열할 수 있어 설정된 난방온도에 도달하기까지 많은 시간이 소요되지않기 때문에 전기소모량도 적어 전기요금과 같은 유지비용이 적게 소요되어 경제적인 측면을 가질 수 있다.

그러나 상기 종래 또는 선 출원된 온수매트용 공급장치는 온수 저장조에 저장된 물을 온수매트로 강제로 순환공급하기 위해서는 순환펌프를 설치하여야하기 때문에 순환펌프의 작동으로 소음이 발생하고, 이로 인해 사용자가 예민한 경우에는 숙면을 취할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 온수매트용 공급장치에 순환펌프를 설치하여 사용할 경우 전력 사용량이 많아지는 것은 물론 순환펌프의 수명이 반영구적이지 못하기 때문에 수명이 다하면 순환펌프를 교체해야하기 때문에 사용자에게 번거로움을 제공하는 문제점이 있다.

따라서 온수매트용 공급장치에서 순환펌프를 꼭 설치해야하기 때문에 제조단가의 상승을 초래하는 문제점이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명 온수매트용 공급장치는 내부에 순환펌프를 설치하지않고 물 저장탱크에서 공급되는 물을 대류현상과 베르누이의 법칙에 의해 순환공급할 수 있도록 히터를 일정한 기울기 또는 히터의 형상을 원뿔형상으로 제작하여 설치함으로써 온수를 소음 없이 온수매트에 순환 공급할 수 있는 온수매트용 온수공급장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 온수매트용 공급장치는 고장의 원인 및 작동시 소음을 발생하는 순환펌프를 설치하지않고, 히터부로 공급되는 물을 가열하여 대류현상과 베르누이의 법칙에 의해 원활하게 공급하여 순환할 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 작동시 소음이 발생하지않기 때문에 신경이 예민한 사용자도 온수매트 위에서 숙면을 취할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 잔고장이 많은 순환펌프를 사용하지않기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있는 효과는 물론 전기사용량을 절감할 수 있으며, 부품수를 줄여 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 온수매트용 온수공급장치를 도시해 보인 사시도.

도 2는 본 발명 온수매트용 온수공급장치를 도시해 보인 단면도.

도 3은 본 발명 온수매트용 온수공급장치의 분리난방 실시 예를 도시해보인 단면도.

도 4은 본 발명 온수매트용 온수공급장치의 다른 실시 예를 도시해보인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 온수공급장치 2: 물 저장탱크

3: 입구 4: 수위감지센서

5: 입수관 6: 공급관

7: 유입구 8: 공급구

9: 히터부 10: 히터

11: 중공부 12: 접속구

13: 온수 순환관 14: 케이스

15: 제어부 16: 연결관

17: 역 지변 밸브 18: 출구

본 발명 온수매트용 온수공급장치는 물 저장탱크에 저장된 물 전체를 가열하는 것이 아니라 일정한 기울기 또는 원뿔형상의 히터부로 공급되는 물을 가열하여 대류현상과 베르누이법칙에 의해 유속을 증대시켜 자연방식에 의해 순환공급하는 것을 특징으로 한다.

한편, 대류현상이란 공기나 물처럼 흐를 수 있는 물질은 뜨거워지면 위로 올라가는 성질에 의해 열 때문에 유체가 상하로 뒤바뀌며 움직이는 현상을 의미하는데 이로써 유체는 전체가 고루 가열될 수 있다.

또한, 베르누이법칙은 유속이 빠를수록 압력이 낮고, 유속이 느릴수록 압력이 높아지는 것을 말한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 온수매트용 온수공급장치를 도시해 보인 사시도 이고. 도 2는 본 발명 온수매트용 온수공급장치를 도시해 보인 단면도이다.

본 발명에 의해 적용된 온수매트용 온수공급장치(1)는 자연순환방식에 의해 온수를 온수매트로 공급하여 순환하는 구조이다.

따라서 상기 본 발명은 소정의 형상으로 내부에 수용공간을 갖는 케이스(14)를 마련하되, 상면에는 온수공급장치(1)를 제어할 수 있도록 온도설정 및 타이머, 수위감지기능을 갖는 제어부(15)가 위치하고, 내부에는 물을 저장하는 물 저장탱크(2)를 설치한다.

상기 물 저장탱크(2)는 물을 보충할 수 있도록 상부에 주입구가 형성되어 뚜껑을 개폐하고, 바닥면에는 출구(18)를 형성하여 역 지변 밸브(17)와 연결관(16)을 연통하며 측면에는 온수매트를 통해 순환된 온수가 입수되도록 입수관(5)이 체결되는 입구(3)가 형성된다.

또한, 상기 물 저장탱크(2)는 저장된 물의 수위를 감지하여 물이 부족할 경우 제어부(15)로 신호를 보내도록 측면에는 수위감지센서(4)가 부착된다.

따라서 물 저장탱크(2)의 바닥면에 형성된 출구(18)에 끼움 체결된 연결관(16)은 역 지변 밸브(17)의 양쪽으로 체결되어 연통된다.

상기 역 지변 밸브(17)는 물 저장 탱크(2)에서 공급되는 물이 물 저장탱크(2)로 역류하는 것을 방지하는 것으로 그 구조는 널리 사용되는 공지된 것이다.

상기 역 지변 밸브(17)에 연결된 연결관(16)을 통해 연통되는 히터부(9)는 내경이 동일한 직관이나 내경이 원뿔형상을 갖는 두 종류의 것이 사용되는데, 일측전방이 상승하도록 소정의 각도로 기울어지게 설치함으로써 상승된 고온의 물이 출구 방향으로 이동하는 물리적 운동을 갖도록 한다.

따라서 역 지변 밸브(17)를 통해 공급되는 부분보다, 공급되는 물을 가열하여 공급관(6)으로 공급하는 전방을 더 높아지게 각도를 유지하는 게 바람직하다.

즉 구체적으로 히터부(9)를 설명하면 내부로 물이 공급될 수 있도록 중공부(11)가 형성된 직관의 내경 일측 또는 원뿔형상으로 역 지변 밸브(17)와 통공되는 일측은 폭이 넓으며 중앙에는 연결관(16)과 끼움 체결되는 유입구(7)와, 타측 반대방향에는 공급관(6)과 연통되는 부분은 폭이 좁고 중앙에는 공급구(8)가 형성되어 공급관(6)이 끼움 체결되며, 외주면에는 중공부(11)로 공급된 물을 적정온도로 가열하도록 P.T.C 히터(10)가 부착된다.

상기 P.T.C.히터(Positive Temperature Coefficient Thermally Sensitive Resistor)는 BaTi03에 미량의 히토류 원소를 첨가함으로써 전도성이 부여되고 Ba의 일부를 Sr 또는 Pb로 치환하여 큐리온도의 이동이 가능한 n형 산화반도체의 일종으로 "어떤 온도에 도달하면 상,전이(Phase Transition)에 의해 온도가 상승함에 따라 급격히 저항값이 증가하는 성질을 갖는 소자이다. 즉 PTC의 특징은 일정한 온도(큐리온도)에서 저항값이 급격히 증가한다는 것이다. 따라서 PCT 발열체는 열 발산 속도가 매우 빠르고 열 발생 능력이 강하며, 성능이 안정되고 전기소모가 적은 것이 특징이며 PTC 세라믹은 인체에 좋은 원적외선 발산과 일정온도 이상으로 과열되면 전류가 차단되어 과전류 및 화재에 매우 안정적이다

상기 P.T.C 히터(10)는 온도가 올라가면 어떤 온도에서 급격히 저항이 올라가는 특징을 갖는 P.T.C 소자를 이용하여 일정온도 이상으로 올라가면 저항이 커져서 전류공급이 줄어들어 발열량이 줄어들고 그로 인해 온도가 떨어지고, 온도가 떨어지면 저항이 올라가서 전류공급이 늘어나고 이로 인해 온도가 올라가는 것으로 일정한 온도로 제어한다.

따라서 상기 히터부(9)에는 역 지변 밸브(17)를 통해 공급된 물은 원뿔형상을 따라 중공부(11)에 비스듬히 위치한 상태에서 P.T.C 히터(10)에 의해 일정온도로 가열하면 뜨거운 온수는 높이가 높은 공급구(8)로 상승하여 배출되고, 반대로 역 지변 밸브(17)를 통해 공급된 찬물은 높이가 낮은 부분에 위치하여 가열되면서 상승하여 순환하는 대류현상과, 원뿔형상으로 유입구(7)와 공급구(8)의 폭을 달리하여 유속을 증대시키는 베르루이 법칙에 의해 온수를 자연순환하는 구조이다.

또한, 히터부(9)의 전방에 형성된 공급구(8)에는 공급관(6)이 끼움 체결되고, 공급관(6)의 타측 끝단은 케이스(14)에 체결된 접속구(12)에 체결된다.

한편, 상기 공급관(6)은 히터부(9)를 통해 일정온도로 가열된 온수를 공급할 때 외부와의 기온차에 의해 온수의 온도가 떨어지는 것을 방지하기 위하여 외주면에 보온재를 감싸는 게 바람직하다.

또한, 케이스(14)에 체결된 접속구(12)의 타측에는 온수매트에 지그재그로 설치된 온수 순환관(13)이 체결되고, 온수 순환관(13)은 온수매트 내부로 순환된 온수를 물 저장탱크(2)로 다시 입수시킬 수 있도록 케이스(14)에 설치된 다른 접속구(12)에 끼움 체결하며, 온수 순환관(13)이 끼움 체결된 접속구(12)에는 입수관(5)의 일측이 끼움 체결되어 물 저장탱크(2)의 일측에 형성된 입구(3)에 타측이 끼움 체결되어 온수를 입수하도록 배출하여 순환하도록 하는 구조이다.

도 3은 본 발명 온수매트용 온수공급장치의 다른 실시 예를 도시해보인 단면도면으로 온수매트가 2인용인 경우에는 상기 본 발명의 구조와 동일하게 물 저장탱크(2)의 하부에는 역 지변 밸브(17), 히터부(9)와 온수매트를 분할하여 내부에 설치된 온수 순환관(13)에 온수가 순환할 수 있도록 각각 설치하여 분리 난방할 수 있는 구조이다.

한편, 본 발명에 대한 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 온수매트용 온수공급장치(1)는 구동 전 물 저장탱크(2)에 충진되어 있는 물의 양을 확인하고, 충진된 물의 수위가 수위감지센서(4)보다 높게 위치하면 제어부(15)에 마련된 전원 스위치를 온 시키면, 전기가 공급되어 히터부(9)가 작동하면 히터(10)가 발열하여 일정온도 이상으로 가열된 온수는 높이가 높은 공급구(8)를 통해 상승하여 공급관(6)으로 공급되면 공급관(6)으로 공급된 온수는 온수매트에 내설 된 온수 순환관(13)을 통해 순환되어 온수 순환관(13)이 접속구(12)와 연통된 입수관(5)을 통해 순환된 온수는 물 저장탱크(2)로 입수 배출되면, 물 저장탱크(2)의 바닥면에 형성된 출구(18)와 연결된 연결관(16)을 통해 역 지변 밸브(17)로 물이 공급되고, 역 지변 밸브(17)로 공급된 물은 연결관(16)을 통해 히터부(9)의 유입구(7)로 찬물이 공급되어 하부에서부터 가열되어 점점 온도가 상승하면 온수도 비례하게 상승하면서 유속의 흐름이 빨라져 자연 순환하는 방식으로 온수를 공급한다.

또한, 본 발명은 물 저장탱크(2)에 임시저장된 온수 중 온수매트로 유입되기 직전의 관로를 경유하는 일정량의 물에만 국부적으로 열을 가해 온도를 상승시키기 때문에 설정온도까지 도달되는 시간이 기존에 비해 현저히 짧아 전기 사용량을 그만큼 줄일 수 있어 경제적인 이점이 있다.

Claims (4)

1. 온수매트에 온수를 순환방식으로 공급하여 난방을 구현하는 온수매트용 온수공급장치에 있어서,

   케이스(14)와;

   케이스(14)의 상부에는 물을 저장할 수 있는 물 저장탱크(2)와;

   상기 물 저장탱크(2)의 바닥면에는 역 지변 밸브(17)로 물을 공급하는 연결관(16)과;

   상기 물 저장탱크(2)로 물이 역류하지않도록 연결관(16)에 의해 히터부(9)로 공급하는 역 지변 밸브(17)와;

   상기 연결관(16)에 의해 공급되는 물을 적정온도로 상승시켜 대류형상에 의한 자연순환방식으로 유속을 증대시켜 온수를 공급관(6)으로 공급하는 일정 기울기를 갖는 원뿔형상의 히터부(9)와;

   상기 히터부(9)에 의해 공급되는 온수를 온수매트의 온수 순환관(13)으로 공급하는 공급관(6)과;

   상기 온수매트의 온수 순환관(13)을 통해 순환되는 온수를 물 저장탱크(2)의 상부로 입수하는 입수관(5)과;

   상기 케이스(14)의 상면에는 히터부(9)를 제어하는 제어부(15)를 포함한 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 히터부(9)는 내부에는 물이 공급될 수 있도록 중공부(11)가 형성된 원뿔형상으로 역 지변 밸브(17)와 연통되는 부분은 폭이 넓고 중앙에는 유입구(7)가 형성되며, 반대방향에는 공급관(6)과 통공되는 부분의 폭이 작으며 중앙에는 공급구(8)가 형성되고, 외주면에는 중공부(11)로 공급된 물을 적정온도로 가열하도록 P.T.C 히터(10)가 부착된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 히터부(9)는 전방이 상승하도록 소정을 각도로 기울기를 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 온수매트가 2인용인 경우에는 물 저장탱크(2)의 하부에는 역 지변 밸브(17)와 히터부(9)를 각각 더 설치하여 분리 난방하는 것을 특징으로 하는 온수매트용 온수공급장치.