KR100970905B1 - 기포해소를 통한 소음저감형 온수매트용 소형 온수 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 온수매트에 결합되어 온수 순환시키기 위해 사용되는 가정용 소형 온수보일러에 관한 것으로, 펌프 하우징의 토출부 주변에 재순환공을 형성하여 펌프 하우징 내부에 유입된 공기가 유체 유동과 함께 순환됨에 있어 일부를 재순환공을 거쳐 수조 내부에서 순환이 이루어질 수 있도록 하여 기존의 기포를 포함하여 압력이 증가된 온수가 순환되는 경우 발생되는 소음 문제를 비롯하여 진동, 성능저하, 수명 단축 등의 문제를 해결하기 위한 가정용 소형 온수보일러에 관한 것이다.

Description

기포해소를 통한 소음저감형 온수매트용 소형 온수 보일러{HOT WATER BOILER}

본 발명은 주로 온수매트에 결합되어 온수 순환시키기 위해 사용되는 온수매트용 소형 온수보일러에 관한 것으로,

보다 상세하게는 펌프 하우징내에서도 상대적으로 고압이 형성되는 토출부 주변에 재순환공을 형성하여 관로 저항에 따른 토출이 되어지지 않은 유체가 상기 재순환공을 통해 토출되어짐으로써 펌프 내부의 유동이 원활히 이루어지도록 하여 유체의 출력문제 및 소음 문제를 해결하도록 하였으며,

아울러 모터와 임펠러가 내장되어 있는 것으로 일체로 형성된 기존 펌프 하우징의 구조를 분리 형성시키고 구성 일부 재질을 진동흡수체로 형성함에 따라 구동부 및 임펠러의 회전에 의해 발생되는 작동 소음을 저감시킬 수 있어,

종국적으로는 성능 저하, 기포 누적으로 인한 캐비테이션(cavitation) 문제가 없는 온수 보일러에 관한 것이다.

도 1([A] 평면도 및 [B] 측단면도)에 개략적으로 도시된 바와 같이,

온수 보일러, 특히 가정용 온수매트에 적용될 수 있는 종래 소형 온수 보일러(B) 케이스(B1) 내에 수조(W)가 배열되고, 수조(W) 내의 물은 히터(H)에 의하여 가열되고, 펌프(P)에 의하여 입수관(11) 및 토출구(W1)를 거쳐 순환되는데(미설명 부호 W2는 회수구, St는 온도센서, Sl은 수위센서임),

보일러의 온수는 상온에서 고온으로 올라감에 따라 온수 속에 포함되어 있는 용존 산소의 부피가 커져 기포화되고, 필연적으로 발생되는 기포가 원활하게 순환 해소 되지 않을 경우에는 펌프 운전시 펌핑부재, 특히 임펠러와 충돌하여 기포가 깨지면서 소음 발생의 원인이 된다.

또 기포가 누적될 경우, 특히 고온에서 지속적으로 기포가 발생되어 누적되는 경우 펌프 내부에서의 물의 유동이 원활하지 못하여 급기야 펌프 내부가 포화증기압이상으로 되어져 캐비테이션(cavitation)에 까지 이를 수 있게 된다.

더욱이 온수 매트 등과 같이 관경이 작거나 관경이 크나 관길이가 길어서 배관저항이 클 경우 펌프에서 임펠러가 회전하여 토출되는 유체가 100% 관로로 유동되어지지 못하는 문제 즉, 펌프 내부의 유체는 임펠러의 회전에 의해 유동이 되어지나 토출이 되어 지지 못함에 따라 펌프 내부에서 재순환이 이루어지고 또한 온도가 올라감에 따라 유체에 포함되어 있는 용존산소의 밀도·부피 등도 커지고 용존 산소의 양도 증가하는 문제가 생기게 되는데,

이 공기가 펌프 내부에서 토출되어지지 못하고 재순환되고, 점점 공기의 양이 많아짐에 따라 펌프 내부의 공기 양이 증가하게 되어 임펠러의 회전에 의해 부딪치고 기포가 깨어짐에 따라 소음이 발생되게 된다.

따라서 소형 온수 보일러의 경우 기포 순환 해소가 제품 품질을 좌우하는 중요 요소에 해당하고 이를 해결함으로써 소음을 저감시킬 수 있고 성능이 우수한 온수 보일러를 제공할 수 있게 된다.

이와 관련하여 일본공개특허공보 평05-195977호를 살펴보면 이는 고온시의 유량 저하를 방지하기 위한 구조를 갖춘 연료펌프에 관한 것으로, 일본공개특허공보 평05-195977호에는 임펠러가 위치한 커버의 일면에는 기포를 빼기 위한 구멍이 형성되어 펌프 작동시 이를 통해 발생된 기포가 연료 탱크내로의 배출이 가능하게 되는 구조를 개시하고 있다. 그러나 일본공개특허공보 평05-195977호는 커버에 기포 배출 구멍을 형성하는 것이고 흡입된 연료는 상부 방향으로 토출시킨다는 점에서, 후술할 본원발명에 의해 얻을 수 있는 효과와는 상당 차이가 있다.

다음으로 온수보일러에 내장되어 있는 펌프 하우징의 경우에는 이하 설명되는 본 발명의 구조에 대응되는 부분인 외측커버, 장착브라켓 및 하부커버가 일체로 형성되어 장착브라켓이 수조와 연결되어 펌프 하우징을 수조에 결합시키고, 상기 펌프 하우징이 결합된 수조는 케이스와 결합된다.

그리고 상기 펌프 하우징 내부에는 구동부 즉 모터와 펌프(즉, 임펠러)가 내장되고 이 경우 유체의 순환을 위하여 모터가 작동하게 되면,

종래의 펌프 하우징의 경우, 구동축을 중심으로 모터의 회전자와, 이와 연결된 임펠러가 회전하게 되고, 이때 구동축과 회전자 또는 임펠러의 각 접촉면에서 상호 회전마찰에 의한 진동이 발생하게 된다.

발생된 진동은 상기 구동부와 임펠러가 내장된 펌프 하우징에 전달되고,

이렇게 전달된 진동은 펌프 하우징을 통하여 펌프 하우징에 연결된 수조로 전달되며, 동시에 수조와 연결된 케이스까지 진동이 전달되는 문제가 있다.

아울러 구동부의 고유 회전에 의해 연동되어 발생하는 펌프 하우징의 진동 주파수가 구동부 고유진동수와 같아져 공진이 발생하게 되는 경우에는

펌프 하우징, 수조 및 케이스의 각 결합부에는 매우 큰 힘의 진동이 발생할 수 있으며,

이 경우 발생하는 소음은 엄청난 굉음을 동반하여 불쾌감을 일으키거나,

또는 이러한 진동에 의하여 각 구성 간의 결합이 느슨해지거나 또는 결합력이 약해져 상호 마찰에 의한 마모로 내구성에 문제가 있다.

이는 내구성 문제뿐만 아니라 상호 결합된 부분이 정기적인 진동에 의하여 풀림으로써 결합이 느슨해지는 것을 방지하기 위해 수시로 온수보일러의 결합 상태를 점검하여야 하고, 이에 따라 보수 작업을 하는 등 유지관리를 위해 소요되는 작업 및 그 비용을 부담하여야 하는 문제가 있다.

더욱이 전기매트의 대용으로 안내되고 있는 온수매트의 상품화 성공 여부는 온수보일러에서 발생되는 소음을 저감시키고(특히, 소음은 숙면을 방해하게 되어 소비자의 제품 구매력을 떨어뜨리게 된다) 내구성 등의 성능을 얼마나 향상시킬 수 있느냐에 달려있다 해도 과언이 아닌데,

기존 개시되어 있는 온수매트용 온수 보일러는 이러한 문제를 해결할 수 있는 구조가 아니었다.

이에 본 발명은 펌프의 흡입력 저하(기포량이 증가될 경우 단위 온수 토출량이 저하될 수밖에 없다)에 따른 효율 저하, 기포에 의한 소음 발생, 기포에 의한 불안정 유동으로 진동발생, 난방 배관내의 기포로 인한 난방효율 저하, 임펠라 지지축의 윤활 부족으로 발생되는 발열, 마찰력에 의한 마모량 증가, 발열에 따라 베어링부가 융착하게 되어 소음 및 고장이 발생되는 문제 등을 방지하고자 제안된 것으로,

본 발명은 펌프 하우징의 토출부 주변에 재순환공을 형성시켜 유체의 원활한 순환 해소를 도모할 수 있는 온수보일러를 제공하고자 하는 것을 우선 목적으로 한다.

또한 이와 함께 펌프 하우징에 있어 외측 커버와, 장착브라켓과, 하부커버로 각각 분리시킨 후 체결·결합하여 펌프 하우징을 완성하는 형태로 하면서 상기 외측 커버는 진동 흡수체로 구성하여 모터 및 임펠러 작동 시 발생되는 진동이 펌프 하우징과 결합된 다른 부분으로 전달되는 것을 근본적으로 차단하여 소음을 저감시킬 수 있는 온수보일러를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 모터 하부에 임펠러를 위치 즉, 모터와 임펠러를 상·하 수직 배열하고, 이에 효율적인 유입부 및 토출부 구조를 형성하여,

앞서 목적으로 하고 있는 재순환공을 통한 유체의 원활한 순환 효과를 극대화 하면서도 자중에 의하여 낙하하는 스케일 문제를 해결하여 펌프 성능을 향상시키고 소음을 저감시킬 수 있는 온수보일러를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 온수매트용 소형 온수 보일러는

회수구가 형성된 수조;

상기 수조에 내장되는 것으로 유입부와 토출부를 갖는 펌프 하우징;

상기 펌프 하우징에 내장되는 임펠러; 및

상기 임펠러와 연동되어 임펠러 상부에 배열되는 것으로, 임펠러를 회전시키기 위한 모터;를 포함하여 이루어지되,

상기 펌프 하우징의 토출부 주변에는 재순환공이 형성되어 토출부로 토출되지 않은 유체가 상기 재순환공을 통해 수조로의 재순환이 이루어지도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명의 온수보일러는 수조의 상단부에는 장착부가 구비되고, 상기 펌프 하우징은 상기 장착부에 결합되는 것으로,

상기 펌프 하우징은

상기 모터가 내장되어 이를 감싸는 외측커버와, 내부에는 상기 외측커버가 관통되어 걸쳐지기 위한 중공부가 형성된 장착브라켓과, 그리고 상기 외측커버 하부에서 결합되는 것으로 상기 유입부와 토출부가 형성되어 있는 하부커버로 이루어지고,

상기 외측커버는 진동 흡수체로 이루어지고,

상기 외측커버의 상부에는 외측커버의 내주면과 외접(外接)하는 환형의 가이드부를 갖는 기밀유지부재가 더 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명의 온수보일러는

모터에 구비되는 구동축을 수직 설치시키고, 펌프 하우징의 유입부는 하향 개구되어 있고, 토출부는 상기 임펠러의 측면 방향에 구비되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 온수매트용 소형 온수보일러는

우선 펌프 하우징의 토출부 주변에 재순환공이 형성되어 있어 보다 효율적으로 펌프의 흡입력 저하에 따른 효율 저하, 기포에 의한 소음 발생, 기포에 의한 불안정 유동으로 진동발생, 난방 배관내의 기포로 인한 난방효율 저하, 임펠라 지지축의 윤활 부족으로 발생되는 발열, 마찰력에 의한 마모량 증가, 발열에 따라 베어링부가 융착하게 되어 소음 및 고장이 발생되는 문제 등을 방지할 수 있게 되었다.

더욱이 토출부 상부에는 상기 재순환공과는 별도의 기공을 더 마련하여 원활한 기포 배출을 도모할 수 있게 되었으며, 특히 소음과 관련해서는 펌프 하우징을 구성하는 각 부분을 분리 형성시키되 외측 커버를 진동 흡수체로 구성함에 따라 모터 및 임펠러 작동시 발생하는 진동이 펌프 하우징과 결합된 보일러의 다른 부품으로 전달되는 것을 차단할 수 있어 이에 의한 작동 소음을 저감시킬 수 있게 되었다.

도 1은 종래 소형 전기 보일러에 대한 개략적인 정단면도.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 보일러에 대한 개략적인 평면도 및 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 보일러를 이용한 온수매트에 대한 개략적인 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 온수보일러의 다른 변형예에 도시한 개략적인 정단면도 및 펌프 하우징 관련 도면.
도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 또 다른 변형예를 도시한 것으로, 도 7은 온수보일러를 나타내는 단면도, 도 8은 분해 단면도, 도 9는 온수보일러의 펌프 하우징 구조를 나타내는 분해, 결합 단면 및 확대도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 온수보일러를 설명함에 있어 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2, 도 5 및 도 7을 참조하여 특정하면,

중력방향에 맞게 임펠러(30)가 구비된 쪽을 '하부 또는 하방'으로 정하고 모터(20)가 구비된 쪽을 '상부 또는 상방'으로 정한다.

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

온수보일러(B) 케이스(C)에 내장된 수조(10)에는 임펠러(30)와, 임펠러 구동을 위한 모터(20)가 내장되어 있다.

또 상기 수조(10)에는 임펠러(30)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 온수보일러(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.

상기와 같은 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 온수보일러는 모터(20) 및 임펠러(30)가 수조(10)에 내장되어 있으므로 보다 컴팩트한 온수보일러를 제공할 수 있다.

더욱이 도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(30)의 상부에 모터(20)가 구비되고 나아가 모터(20)의 구동축(1)이 수직 설치되는 형태이므로 종래의 수조 외부에 구비된 펌프 형태 또는 수조 내부에 펌프가 구비되되 임펠러와 모터의 구동축이 수평 배열되는 형태와 비교할 때 온수의 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, 모터 구동축에 대한 스케일 고착으로 인한 소음 발생 및 모터 성능 저하(결국 펌핑 성능 저하)의 문제가 해소될 수 있게 된다.

나아가 본 발명에서는 보다 컴팩트한 구조와 조립성, 수리 편리성, 펌프 성능 등을 고려하여 임펠러(30)가 내장되는 펌프 하우징(10)의 유입부(46)는 하향 개구되어 있고, 토출부(47)는 임펠러(30)의 추력에 알맞게 임펠러 측면에 구비되어 있다.

특히 도 3을 참조하여 펌프 하우징(40)의 토출부(47)를 살펴보면,

본 발명에서는 토출부(47)의 주변으로 재순환공(60)을 형성하게 되는데, 이러한 재순환공(60)을 도입할 경우 별도의 에어벤트나 기수분리기를 사용하지 않아도 기포음(임펠러에 의함 기포 파괴 등이 원인임)이 발생되지 않으므로 정숙한 운전이 가능한 것으로 나타났다.

더욱이 온수 매트처럼 관경이 작거나 관경이 크지만 관 길이가 길어서 배관저항이 클 경우 펌프에서 임펠러의 회전으로 토출되는 유체가 100% 관로로 유동이 되어 지지 못하고 관로 저항보다 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 까지 이르게 된다는 문제점이 있는데,

그러나 본 발명에서는 토출부(47) 주변에 재순환공(60) 형성으로 관로 저항으로 인하여 토출되지 않은 유체가 재순환공을 통하여 수조로 토출되게 하였는바, 어느 정도 압력을 해소하여 펌프 내의 유동이 원활해 지고 유효 토출량이 증가되어 순탄한 온수 재순환이 가능하게 된다.

참고로, 수조(10) 내부는 펌프 하우징(40)의 내부의 압력에 비해 저압이므로 재순황공(60)과 같은 작은 구멍으로도 충분한 유동이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 토출부(47)를 임펠러 측면 방향으로 배열을 시키고 재순환공(60)을 펌프 하우징(40) 중에서도 토출부(47) 주변에 형성하게 되었는데, 이는 유체의 흐름을 최대한 이용하여 유체가 원활히 토출되어 난방 배관에 순환되도록 하기 위함이다.

즉, 유체가 유입되는 유입부(46) 주변보다는 임펠러(30)의 회전으로 유체를 토출시키는 토출부(47) 주변이 상대적으로 상당한 고압을 형성하게 되는데, 펌프 하우징(40)의 다른 부분보다 고압이 형성되는 토출부(47) 주변에 재순환공(60)을 형성하게 되면 고압에 의해 보다 손쉽고 원활하게 유체의 흐름을 형성할 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에서는 도면에는 도시하지 않았으나, 토출부 주변에는 상기 재순환공(60)이 형성된 토출부의 반대편 방향 즉, 모터방향으로 재순환공과는 별도의 기공을 더 형성할 수도 있다.

즉, 상기 기공은 유체속에 형성된 기포가 재순환공과는 별도의 루트로 빠져나가기 위한 것인데, 토출부의 상부에 형성되어 있어 하부에 형성되어 있는 재순환공보다 효율적인 기포 배출이 가능하다.

다음으로 도 5 및 도 6([A]는 펌프 하우징(40)에 대한 측단면도, [B]는 저면도임)는 본 발명에 의한 다른 변형예를 도시한 것으로, 이 또한 앞서 설명된 바와 같이 모터(20) 하부에 이와 연동되어 회전하는 임펠러(30)를 구비시키는 등 본 발명에 의한 특징적인 구조는 앞서 설명된 실시예와 동일하다(이에 동일한 참조 부호를 부여하였으며, 구체적인 설명은 생략한다).

더욱이 도 5 및 도 6에서도 펌프 하우징(40)의 토출부(47) 주변에 재순환공(60)을 구비하여 펌프 하우징(40) 내의 원활한 유체 유동을 도모하였다.

다음으로 또 다른 변형예로써 도 7 내지 도 9를 참조하여 다른 구성을 가지는 온수보일러를 설명하도록 한다.

이하 설명되는 온수보일러는 앞서 설명된 온수보일러와 동일하게 모터 및 임펠러에 따른 구조는 동일하게 채용하여 성능향상을 도모하고, 역시 재순환공(60)을 형성하여 원활한 유체 유동을 도모하여 소음 저감에 기여하도록 하였으며,

한편으론 임펠러가 내장되는 펌프 하우징의 구조를 변형하여 모터까지 수용하면서도 소음을 저감시킬 수 있는 구조로 변형하였다.

즉 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다른 온수보일러는

장착부(10a)를 갖는 수조(10)와, 상기 수조(10)에 내장되는 모터(20)와, 상기 모터(20)와 연동되어 회전되는 임펠러(30)와, 수조(10)의 장착부(10a)에 결합되면서 수조에 내장되는 것으로 상기 모터(20)와 임펠러(30)가 내장되는 펌프 하우징(40)을 포함하여 이루어진다.

참고로, 수조의 장착부에 대한 펌프하우징의 결합은 스크루 등을 이용한 통상적인 방법을 채용하며, 이렇게 이루어진 수조(10)는 상부케이스(C1)과 하부케이스(C2)로 나뉘어 체결되는 케이스(C)에 내장되고, 수조(10) 내의 유체(온수)는 배관(7)을 통해 온수매트로 온열을 전달하면서 순환된다.

다시 도 7 및 도 8을 참조하여 상기 펌프 하우징(40)을 살펴보면, 이는

상기 모터(20)가 내장되고 이를 감싸는 외측커버(41)와,

상기 외측커버(41)가 관통되는 것으로 내부에는 외측커버(41)가 관통되어 걸쳐지기 위한 중공부(44b)가 형성되어 있고, 상기 수조(10)의 장착부(10a)에 연결·결합되는 장착브라켓(43)과,

상기 외측커버(41) 하부에서 결합되고, 유입부(46)와 토출부(47)가 형성된 하부커버(45)로 이루어진다.

다음으로 수조(10)를 살펴보면, 수조의 저면부에는 온수매트를 통해 순환된 유체를 수조(10) 내로 회수시키기 위한 회수구(10c)가 형성되는데, 상기 회수구(10c)는 수조(10) 내로 유체를 순환 공급하기 위한 배관(7)과 연결된다.

그리고 상기 수조(10)의 상단부에는 수조(10) 내에 내장되는 펌프 하우징(40)을 고정시키기 위한 장착부(10a)가 형성되어 있으며, 상기 장착부(10a)는 하기할 하우징(40)의 장착브라켓(43)과 연결되어 하우징(40)을 수조(10)에 고정시키게 된다.

아울러 본 발명에 따른 온수보일러는 유체의 순환을 위한 모터(20) 및 임펠러(30)가 수조(10) 내에 침수된 상태로 배열되어 있고,

수조(10) 내의 유체는 전기히터(미도시)에 의하여 데워져 모터(20) 및 임펠러(30)에 의하여 각 배관(7)을 통해 순환하면서 난방이 이루어진다.

다음으로 모터(20)를 살펴보면,

모터(20)는 코일이 권선된 고정자(23)와, 상기 고정자(23)에 의하여 감싸여진 회전자(25)를 포함하여 이루어지는데,

상기 모터(20)에 전류가 공급되면 권선된 고정자(23)의 코일에 의한 전자기 유도에 의하여 회전자(25)에 유도전류가 발생하여 회전이 이루어지고, 이 경우 상기 회전자(25)에는 축관통부(25a)가 형성되어 있어, 상기 축관통부(25a)에 관통 삽입되어 있는 구동축(1)을 중심으로 회전하게 된다.

그리고 상기 모터(20)의 고정자(23) 상면부에는 상기 구동축(1)을 고정시키기 위한 고정부(23a)가 하부 방향을 향해 돌출 형성되어, 상기 회전축(1)이 고정부(23a)에 삽입 고정되고, 이 경우 상기 회전자(25)의 축관통부(25a)와 상단부와 상기 고정부(23a)의 하단부 사이에는 와셔(3)가 구비되어 축관통부(25a)와 고정부(23a)의 각 단면부를 지지하게 된다.

아울러 상기 모터(20)의 고정부(23a) 상부에는 고정부(23a)와 연통된 공기배출구(27)가 형성되어 리턴튜브(29)와 연결됨으로써 펌프의 작동 시 상부에 있는 공기와 유체가 상기 공기배출구(27)를 통하여 리턴튜브(29)에 의하여 회수된다.

다음으로 임펠러(30)를 살펴보면,

이는 모터(20)와 연결되어 모터(20)의 회전 시 연동하여 회전함으로써 펌프 하우징 내의 압력을 상승시켜 펌핑압을 형성하여 유체를 순환시키게 된다.

즉 상기 임펠러(30)는 상기 회전자(25)와 연결되고 중공부(31a)를 갖는 몸체(31)와, 상기 몸체(31) 하부에 연결된 블레이드(33)로 이루어지고,

상기 블레이드(33) 하면부에는 하우징(40)의 하부커버(45)에 형성된 유입부(46)를 감싸 상기 블레이드(33)로 유체의 유입을 유도하기 위한 안내부(35)가 더 구비된다.

이로 인해 임펠러(30)는 상기 모터 회전자(25)의 구동 시 이와 연동하여 회전하고, 상기 구동축(1)에 의하여 상기 회전자(25)와 임펠러(30)가 축지지된다.

상기와 같은 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 온수보일러는 모터(20) 및 임펠러(30)가 수조(10)에 내장되어 있으므로 보다 컴팩트한 보일러를 제공할 수 있다. 또한 임펠러(30) 상부에 모터(21)가 구비되고 나아가 모터(21)의 구동축(1)이 수직 설치되는 형태이므로 앞서 설명된 본 발명의 다른 실시예의 형태와 마찬가지로 소음발생 및 모터 성능 저하 문제를 해결하였다.

다음으로 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펌프 하우징(40)을 살펴보면,

하우징(40)은 모터(20)를 감싸는 외측커버(41)와, 외측커버(41)가 관통되어 상단에서 걸쳐지는 장착브라켓(43)과, 외측커버(41)의 하부에 구비되는 하부커버(45)가 분리 형성되어 이후 일체 결합되는 구조로 이루어지고, 특히 상기 외측커버(41)는 진동흡수체로 구성된다.

이는 외측커버, 장착브라켓 및 하부커버가 제조 단계부터 일체로 형성되는 종래 펌프 하우징에 있어, 펌프 하우징에 내장된 모터 및 임펠러가 작동하게 되면모터의 구동축과 모터의 회전자 또는 임펠러의 각 접촉면에서 상호 회전마찰에 의한 진동이 발생하게 되고, 상기 발생된 진동이 펌프 하우징에 연결된 수조로 전달되며 동시에 수조와 연결된 케이스까지 진동이 전달되는 문제를 해결하기 위한 것이다.

따라서 모터(20)의 회전자(25)와 임펠러(30)의 회전 중심 역할을 하는 구동축(1)이 상호 마찰에 의한 진동 발생 시 상기 외측커버(41)가 진동을 흡수하여 외측커버(1) 상부에 연결되는 장착브라켓(43)으로 진동이 전달되는 것을 방지하고,

이에 의하여 수조(10) 및 케이스(C)로 전달되는 진동을 차단함으로써 소음의 원인을 원천적으로 차단할 수 있으며,

또 각 구성의 결합 부분에서 결합이 풀리거나 느슨해지는 것을 방지하여 제품의 내구성을 보장하고, 더 나아가 유지관리를 위한 작업 시간 및 비용을 절감할 수 있어 경제성을 제고(提高)할 수 있게 하였다.

이하에서는 펌프 하우징(40)을 구성하는 각 구성 간의 결합관계를 보다 세밀하기 기술하고, 아울러 각 구성 간의 결합 부분에서의 기밀성을 보장하기 위한 구체적인 구성 관계를 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 펌프 하우징(40)의 외측커버(41)는 상기 모터(20)의 고정자(23)를 감싸도록 원통체 형태로 모터에 의한 진동을 흡수할 수 있는 진동 흡수체인 고무나 엘라스토머 등과 같은 탄성 부재를 사용하게 되며,

상기 펌프 하우징(40)의 외측커버(41) 상단부에는 원반 형태의 제1 플랜지(42)가 형성되고, 상기 제1 플랜지(42)에는 복수의 결합공(42b)이 형성된다.

또 상기 하우징(40)의 장착브라켓(43)은 상기 외측커버(41)가 관통되기 위한 중공부(44b)가 형성되고, 상기 중공부(44b) 주변에는 제2 플랜지(44)가 구비되어 상기 외피(41)의 제1 플랜지(42)와 수조(10)의 장착부(10a) 사이에 배열된다.

즉, 장착브라켓(43)의 중공부(44b)를 관통하는 외측커버(41)는 장착브라켓의 제2 플랜지(44)에 걸쳐지게 된다.

아울러 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44) 일측에는 하부커버(45)의 토출부(47)와 연결되어 가열된 온수를 순환 공급하기 위한 배관(7)을 고정 지지하기 위한 지지부(44c)가 형성되며,

그리고 상기 장착브라켓(43)에는 상기 지지부(44c)에서 연장되어 상기 수조(10)와의 결합을 위한 결합부(44d)가 형성되어, 상기 수조(10)에 형성된 대응결합부(10b)에 결합 고정된다.

더 나아가 도 9의 확대도 ‘A'에 도시된 바와 같이 상기 외측커버(41)의 제1 플랜지(42) 하면부에 대한 접촉면인 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44)의 상면에는 요철부(44a)가 형성되어 제1 플랜지(42)의 하면부에 대한 제2 플랜지의 결합을 보다 긴밀하게 하도록 한다.

즉 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44) 상부에 외측커버(41)의 제1 플랜지(42)가 얹히는 형태로 배열되는 경우, 상기 제1 플랜지(42)에는 외측커버(41)의 무게(구동부(20), 임펠러(30), 커버(45)의 무게 포함.)가 하중으로 작용하게 되고,

이 경우 진동 흡수체로 이루어진 외측커버(41)는 그 재질상의 특성에 의한 연성을 갖고 있기 때문에 상기 제2 플랜지(44) 상면부에 얹힌 상기 제1 플랜지(42)의 하면부는 일정 정도 눌리게 된다.

이때 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44) 상면부에 요철부(44a)를 형성함으로서 제1 플랜지(42) 하면부와 접촉되는 면적을 높낮이를 통해 늘리고, 진동 흡수체라는 재질상의 특징으로 인해 보다 긴밀한 결합이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44)에는 상기 제1 플랜지(42)의 결합공(42b)에 상응하도록 대응결합공(44e)이 형성되고, 상기 대응결합공(44e)에는 내주면에 나사산이 형성되어 있다.

더 나아가 본 발명에 따른 펌프 하우징(40)의 조립 시 펌프 하우징(40)의 상부 부분의 기밀성을 보장하기 위해 하우징(40)의 외측커버(41) 상단부에 기밀유지부재(50)가 더 구비되는데,

상기 기밀유지부재(50)는 외측커버(41)의 제1 플랜지(42) 상부에 얹히는 제3 플랜지(53)와, 상기 제3 플랜지(53) 내측에 연결되고, 하부 방향으로 향해 돌출되어 상기 외측커버(41)의 내주면과 외접하는 가이드부(51)를 포함하고,

그리고 상기 제3 플랜지(53)에는 상기 제1 플랜지(42)의 결합공(42b)에 상응하는 대응결합공(53a)이 형성된다.

따라서 상기 장착브라켓(43)의 제2 플랜지(44), 외측커버(41)의 제1 플랜지(42) 및 기밀유지부재(50)의 제3 플랜지(53)를 아래로부터 순차적은 배열한 후,

스크루(S)를 결합공(42b)과 각 대응결합공(44e)(53a)에 삽입하고, 가장 아래에 배열되는 상기 제2 플랜지(44)의 대응결합공(44e)에 스크루(S)를 체결하여 상기 장착브라켓(43), 외측커버(41) 및 기밀유지부재(50)를 결합시키게 된다.

그리고 상기 제3 플랜지(53)의 대응결합공(53a) 하부와 상부에는 각각 요홈(53b)과 수용홈(53c)이 형성되어 있으며,

상기 요홈(53b)은 상기 제1 플랜지(42)의 결합공(44e) 상부 주변에 돌출부(42c)가 형성되어 상기 요홈(53b)에 삽입됨으로써 외피(41)와 기밀유지부재(50)의 결합 시 결합 편의성을 위한 위치결정 역할과 상호 지지하는 역할을 하게 되며,

또 상기 수용홈(53c)에는 스크루(S)의 헤드 부분이 수용되어 외부로 노출되는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 기밀유지부재(50)는 펌프 하우징(40) 상부 구조를 이루는 외측커버(41)와 장착브라켓(43)의 결합 부위에서의 밀착성을 좋게 하여 기밀유지를 보다 확실하게 보장하기 위함이다.

즉 도 9의 확대도 'B'에 도시된 바와 같이 상기 기밀유지부재(50)의 가이드부(51)는 그 단면 형상이 상광하협(上廣下狹) 형태로 이루어져 있어 상기 가이드부(51)가 상기 외측커버(41)에 내부로 삽입되는 경우

상기 가이드부(51)의 하부 부분의 외경은 외측커버(41)의 내주면의 내경보다 작거나 같고, 또 상기 가이드부(51)의 상부로 갈수록 그 외경은 커져 상기 가이드가 외측커버(41) 내로 삽입되면서 가이드부(51)가 외측커버(41)의 내주면을 점층적으로 가압하여 상기 가이드부(51)의 외주면과 외측커버(41)의 내주면과의 밀착성을 높여 기밀유지에 보다 만전을 기할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 펌프 하우징(40)에서 상기 하부커버(45)는 외측커버(41)의 하부에 배열되는데, 하부커버(45)의 하부에는 유입부(46)가 구비되고, 또 일측에는 접섭방향으로 토출부(47)가 돌출된 형태로 구비되어 배관(7)과 연결된다.

즉 이 또한 앞서 설명된 본 발명의 다른 실시예와 같이 보다 컴팩트한 구조와 조립성, 수리 편리성, 펌프 성능 등을 고려하여 펌프 하우징(40)에 형성되는 유입부(46)는 하향 개구시키고, 토출부(47)는 임펠러(30)의 추력에 알맞게 임펠러 측면에 형성시키는 것을 특징으로 한다.

그리고 외측커버(41) 하단부에는 단을 형성하는 하단플랜지부(41a)가 형성되어 있고, 하부커버(45) 상단부에는 상기 외측커버(41)의 하단플랜지부(41a)가 수용되기 위한 대응연결홈(45a)이 형성되어 이에 맞추어 외측커버(41) 하부에 하부커버(45)를 위치시키게 된다. 특히, 대응연결홈(45a)에는 결합돌부(45a')가 형성되어 상기 결합돌부(45a')가 하단플랜지부(41a)에 형성된 결합공(41a')에 삽입되기에 쉽게 결합 위치를 파악하여 결합을 시킬 수 있게 된다.

이렇게 하부커버(45)를 외측커버(41) 하부에 배치시킨 후 앞서 외측커버와 장착브라켓 결합과 동일한 방식으로 스크루를 이용하여 하부커버(45)와 외측커버(41)를 체결시키는데, 삽입된 스크루는 모터의 고정자 하우징(23b)까지 삽입되어 장착된다.

물론 이와 같은 스크루 장착을 위해서는 하부커버(45), 외측커버의 하단플랜지부(41a)에는 스크루 장착을 위하여 통공(미지시됨)이 형성되고, 모터의 고정자하우징(23b)에는 삽입홈(미지시됨)이 형성되어야 함은 물론이다. 또한 상기 하부커버에 형성된 통공과 삽입홈의 내주면에는 스크루의 체결을 위한 나사산이 형성된다.

또한 하부커버(45) 내측에는 상기 임펠러(30)를 위한 수용부(45c)가 형성되고, 상기 수용부(45c)는 펌핑 공간을 형성하여 수조(10) 내로 유입된 유체가 하부커버(45)의 유입부(46)를 통하여 유입되면,

상기 임펠러(30)의 블레이드(33)의 회전력에 의하여 유체가 상기 토출부(47)로 가압 배출되어 배관(7)을 통하여 유체를 순환시키게 된다.

아울러 하부커버(45)의 유입부(46) 주변에는 리브 형태의 삽입부(45b)가 형성되어 있어 구동축(1)이 삽입 고정되어 모터(20)의 회전자(25)와 임펠러(30)를 지지하게 된다.

또 상기 삽입부(45b)의 상단부면과 상기 회전자(25)의 축관통부(25a) 하단부면 사이에는 스러스트 저널(5)이 게재되어 삽입부(45b)와 회전자(25)의 축관통부(25a)를 지지하게 된다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 가정용 소형 온수보일러를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
B: 온수보일러 C: 케이스 S : 스크루 Mb: 모터베이스
1: 구동축 3: 와셔 5: 스러스트 저널 7: 배관
10: 수조 10a: 장착부 10b: 대응결합부 10c: 회수구
15:배기유닛
20: 모터 23: 고정자 25: 회전자
27: 공기배출로 29: 리턴튜브
30: 임펠러 31: 몸체 35: 안내부
40: 하우징 41: 외측커버 42: 제1 플랜지
43: 장착브라켓 44: 제2 플랜지 45: 하부커버
46: 유입부 47: 토출부
50: 기밀유지부재 51: 가이드부 53 : 제3 플랜지
60: 재순환공

Claims (3)

1. 회수구가 형성된 수조;
   상기 수조에 내장되는 것으로 유입부와 토출부를 갖는 펌프 하우징;
   상기 펌프 하우징에 내장되는 임펠러; 및
   상기 임펠러와 연동되어 임펠러 상부에 배열되는 것으로, 임펠러를 회전시키기 위한 모터;를 포함하여 이루어지되,
   상기 펌프 하우징의 토출부 주변에는 재순환공이 형성되어 토출부로 토출되지 않은 유체가 상기 재순환공을 통해 수조로의 재순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하고,
   상기 수조의 상단부에는 장착부가 구비되고,
   상기 펌프 하우징은 상기 장착부에 결합되는 것으로,
   상기 펌프 하우징은
   상기 모터가 내장되어 이를 감싸는 외측커버와,
   내부에는 상기 외측커버가 관통되어 걸쳐지기 위한 중공부가 형성된 장착브라켓과, 그리고
   상기 외측커버 하부에서 결합되는 것으로 상기 유입부와 토출부가 형성되어 있는 하부커버로 이루어지고,
   상기 외측커버는 진동 흡수체로 이루어지고,
   상기 외측커버의 상부에는 외측커버의 내주면과 외접(外接)하는 환형의 가이드부를 갖는 기밀유지부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기포해소를 통한 소음저감형 온수매트용 소형 온수 보일러.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터에 구비되는 구동축은 수직 설치되고,
   상기 펌프 하우징의 유입부는 하향 개구되어 있고, 토출부는 상기 임펠러의 측면 방향에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 기포해소를 통한 소음저감형 온수매트용 소형 온수 보일러.

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