KR102141492B1

KR102141492B1 - 난방용 전열온수관

Info

Publication number: KR102141492B1
Application number: KR1020190052453A
Authority: KR
Inventors: 김경윤; 김규태
Original assignee: 주식회사 에너맥스
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2020-08-06

Abstract

바닥에 지그재그로 매설되는 제1 엑셀관(100) 내부에 길이방향을 따라서 전열선(110)을 포함하는 난방용 전열온수관에 있어서, 상기 제1 엑셀관(100)의 양단에는 내부에 탄성볼(310)이 삽입될 수 있는 확대된 직경의 제2 엑셀관(300)과 제1 엑셀관(100)과 동일한 직경의 제3의 엑셀관을 연속하여 더 연결되며, 제3의 엑셀관은 밀폐수단(700)에 의해서 밀폐되되, 상기 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300)은 서로 제1 밸브소켓(200)에 의해서 연결되고, 상기 제2 엑셀관(300)과 제3 엑셀관(500)은 서로 제2 밸브소켓(400)에 의해서 연결되고, 상기 제3의 엑셀관과 밀폐수단(700)은 서로 제3 밸브소켓(600)에 의해서 연결되며, 상기 밀폐수단(700)은 탄성밀봉부재(710)와 아답터로 이루어지되, 상기 전열선(110)은 탄성밀봉부재(710)를 관통하여 외부의 온도조절부(900)로 연결되며, 상기 제2 엑셀관(300)과 상기 제3 엑셀관(500), 그리고 상기 밀폐수단(700)은 모두 제1 엑셀관(100)의 단부에 마련됨으로 인해서 점검구 박스(800)안에서 유지보수가 가능한 것을 특징으로 하는 난방용 전열온수관.

Description

난방용 전열온수관{ELECTRIC HEATING PIPE SYSTEM}

본원 발명은 일반적으로 온돌난방에 주로 사용되는 전열온수관에 관한 것으로서, 전기가열에 의해 가열되는 온수에서 발생하는 기포로 인해 온수관 내부의 압력이 증가하는 것을 해소하고, 압력증가에 따른 누수 등의 문제를 일소에 해결할 수 있는 경제적이면서도 효과적인 수단을 제공하는 것이다.

일반적으로 과거에는 유류보일러 또는 가스보일러에 의한 가열로 온수관 내부에 난방수를 제공하던 것이었다.

그러나 최근에는 온수관 내부에 전열선을 포함하도록 구성된 전열식 온수관이 보급되고 있다. 전열온수관은 별도의 보일러가 필요 없기 때문에 보일러 설치비용이 절감되고, 최근 문제가 되고 있는 일산화탄소의 누출문제도 발생하지 않기 때문에 호텔이나 모텔, 오피스텔, 별장과 같은 숙박시설 뿐만 아니라, 유치원, 노인복지시설 등의 공공시설등의 난방에 활용된다. 더욱 인기가 높아지고 있다.

대체로 온수관은 엑셀관(X-L관)을 이용하는데, 밀폐된 엑셀관 내부에 길이방향을 따라서 전열선을 배치하고 전열선에 전원을 연결하여 열을 가하면 열선 주변에 열이 발생하여 열매체인 물을 가열하게 된다. 온수관 전체에서 동시에 전열을 작용하므로 주위에 기포가 발생하며 액체와 기체의 온도차가 10도 이상일 때 나타나는 `핵비등 현상`으로 인해 빠른 시간 안에 바닥 온도가 상승하고 잠열시간이 길어져 적은 에너지로도 큰 효율을 낼 수 있는 것이 특징이다.

다만 온수관 내부에 기포가 발생함으로 인해서 압력이 팽창하게 된다. 전열온수관은 단부을 통해서 전열선을 노출시키고 외부의 전원에 연결해야 하기 위한 체결수단을 구비하게 되는데, 이때 체결수단과 온수관 사이의 결합부에서 팽창압력으로 인해서 열매체의 누출이 발생하는 문제가 있다. 열매체가 증발하여 결합부위의 틈새를 통해서 누출되기 때문에 열매체의 양이 점점 감소하게 되므로, 지속적으로 열매체를 보충하기 위한 수조를 필요로 한다.

기포발생으로 인한 온수관 내부 압력증가와 누수의 문제점을 해결하기 위해서, 선행문헌 1에서는 수엑셀관 내에서 열선 주변으로 기포가 발생되면서 온수관의 상층부에 모이게 되는데, 이때 엑셀관 내부에서 압력이 높아져서 엑셀관의 파손으로 인한 하자 발생이 일어날 수 있는 것이다작은 압력조절볼을 온수관 내부에 삽입한 실시예가 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 압력조절볼은 별도의 압력조절부 삽입장치를 부가하여야 하여야 하기 때문에 온수관 내부에 압력조절볼을 삽입하는 것조차 번거로울 뿐만 아니라, 실제 압력조절효과가 기대에 미치지 못하고 결합부위에서의 누수의 문제를 해결하지 못하고 있다.

본원 발명의 발명자는 이러한 문제점을 일소에 해결할 수 있도록 하면서도 경제적이면서도 유지보수가 용이한 온수관을 착안하게 되었다.

선행문헌 1. 한국등록특허공보 10-0805702 (2008. 2. 20. 공고)

본원 발명은 온수관 내부에서 기포가 발생할때 압력팽창을 완충하고, 열매체의 누출을 방지할 수 있는 압력조절이 가능한 전열온수관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 압력볼을 온수관의 단부에 설치되는 점검구에서 용이하게 교체할 수 있는 압력조절이 가능한 전열온수관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명은 전열온수관의 압력증가에도 불구하고 누수를 방지할 수 있는 밸브소켓결합체를 구비한 전열온수관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 난방용 전열온수관은,

바닥에 지그재그로 매설되는 제1 엑셀관(100) 내부에 길이방향을 따라서 전열선(110)을 포함하는 난방용 전열온수관에 있어서,

상기 제1 엑셀관(100)의 양단에는 내부에 탄성볼(310)이 삽입될 수 있는 확대된 직경의 제2 엑셀관(300)과 제1 엑셀관(100)과 동일한 직경의 제3의 엑셀관을 연속하여 더 연결되며, 제3의 엑셀관은 밀폐수단(700)에 의해서 밀폐되되, 상기 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300)은 서로 제1 밸브소켓(200)에 의해서 연결되고, 상기 제2 엑셀관(300)과 제3 엑셀관(500)은 서로 제2 밸브소켓(400)에 의해서 연결되고, 상기 제3의 엑셀관과 밀폐수단(700)은 서로 제3 밸브소켓(600)에 의해서 연결되며, 상기 밀폐수단(700)은 탄성밀봉부재(710)와 아답터로 이루어지되, 상기 전열선(110)은 탄성밀봉부재(710)를 관통하여 외부의 온도조절부(900)로 연결되며, 상기 제2 엑셀관(300)과 상기 제3 엑셀관(500), 그리고 상기 밀폐수단(700)은 모두 제1 엑셀관(100)의 단부에 마련됨으로 인해서 점검구 박스(800)안에서 유지보수가 가능한 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2 엑셀관(300) 내에는 온수관 내부 열매체의 팽창으로 인한 수압을 흡수하는 탄성볼(310)이 구비되고, 상기 제1 밸브소켓(200)은 양단의 직경이 상이한 다단밸브소켓으로서, 수나사가 형성된 하단(下段)으로는 제1 엑셀관(100)의 단부가 체결되고, 상단(上段)은 제2 엑셀관(300)의 일단에 체결되며, 상기 제2 밸브소켓(400)은 양단의 직경이 상이한 다단밸브소켓으로서, 상단(上段)은 제2 엑셀관(300)의 타단에 체결되고, 하단(下段)은 제3 엑셀관(500)의 일단에 체결되며, 상기 제3 밸브소켓(600)은 양단의 직경이 동일한 일단밸브소켓으로서, 일단은 상기 제3 엑셀관(500)의 타단에 체결되고, 타단은 아답터와 체결되되, 아답터와의 사이에는 탄성밀봉부재(710)가 삽입된다.

한편, 상기 제1 밸브소켓(200)과 제2 밸브소켓(400)의 양단, 그리고 제3 밸브소켓(600)의 일단에는 각각의 엑셀관 연결부가 구비되고, 상기 엑셀관 연결부에는 각각 일측에 절단부를 구비하여 탄성력을 가지는 와셔링이 안착되며, 상기 와셔링 상부로는 각각 너트가 체결되어 와셔링을 가압하는 것에 의해서 각 엑셀관과 각 밸브소켓의 체결을 이루게 된다.

본원 발명은 점검부박스(800)에서 손쉽게 점검할 수 있도록 제1 엑셀관(100)의 단부에 탄성볼(310)을 수용하는 제2엑셀관을 구비함으로써, 용이하게 누수점검 및 탄성볼(310) 교체하는 것이 가능하다.

본원 발명은 내부에 공기층이 형성된 탄성볼(310)이 구비되어서 열매체의 팽창에 대해서 용이하게 압축되거나 팽창됨으로 인해서 열매체의 압력변화에 대해서 자동적으로 대응할 수 있는 이점이 있다.

본원 발명의 소켓밸브는 열매체의 압력증가에도 불구하고 누수발생을 차단하고 기밀을 유지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본원 발명에 따른 전열온수관과 점검구박스를 보여주는 전체 평편도
도 2는 본원 발명에 따른 전열온수관과 온도조절부를 부여주는 단면도
도 3은 본원 발명에 따른 전열온수관의 결합도를 보여주는 분해사시도
도 4는 본원 발명에 따른 전열온수관의 탄성볼의 작동개념도
도 5는 본원 발명에 따른 전열온수관의 소켓밸브 구성도
도 6은 본원 발명에 따른 소켓밸브의 세부 구성단면도

이하, 상기 목적 외에 본 고안의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한

실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본원 발명에 사용되는 전열온수관은 엑셀(X-L)관 15A KS가 사용된다. 본원 발명의 온수관 내부에는 축열매체가 내장되는 것이 바람직하다. 특히 축열매체로는 고흡수성 수지폴리머(Super Absorbent resin Polymer, SAP)이 바람직한데, SAP는 자체의 부피보다 수십배 이상의 물을 흡수하여 겔(Gel) 상태가 되며 수분과 열을 지속적으로 보관할 수 있게 된다. 이로써 SAP의 축열로 기존 전기온열난방 비용의 약 10%이상이 절감되는 효과를 가지게 된다.

본원발명의 전열온수관의 일단은 아답터와 탄성밀봉부재(710), 16mm 엑셀관, 엑셀밸브소켓, 22mm 엑셀관, 엑셀밸브소켓, 16mm 엑셀관 순으로 결합되며, 상기 전열온수관의 타단 역시 동일하게, 16mm 엑셀관, 엑셀밸브소켓, 22mm 엑셀관, 탄성밀봉부재(710), 엑셀밸브소켓, 아답터 순으로 결합된다.

도 1, 2와 같이, 본원 발명은열매체 누출방지 및 온수관 파손방지기능이 강화된 전열온수관에 있어서, 상기 전열온수관은 전체적으로 X-L관으로 이루어지며, 양단은 전열선(110)을 전원공급부로 연결시키는 구성이 포함된다. 상기 전열온수관의 양단은 모두 점검구박스(800)에서 관찰이 가능하도록 설치되는 것으로서, 전열온수관의 양단으로부터 노출되는 전열선(110)은 온도조절부(900)로 연결된다. 즉, 전열온수관의 양단은 점검구박스(800)에 모아지고, 다시 실내 벽체의 온도조절부(900)로 연결된다. 따라서 점검구박스(800)를 통해서 제2엑셀관, 제3엑셀관, 그리고 아답터 부분이 노출되므로, 누수점검 및 탄성볼(310)의 교체가 용이하게 가능하다.

본원 발명에서 난방바닥에 고루 지그재그 형태로 배치될 제1 엑셀관(100)은 중간에서는 누수가 발생할 염려가 없고 다만, 제1 엑셀관(100)의 양단부 즉, 전열선(110)이 노출되는 노출부위 및 체결수단의 체결부위에서 누수가 발생하는 경우가 많다. 특히 열매체의 가열에 의해서 열매체 내부에서 기포가 발생하게 되고, 열매체의 압력증가 및 팽창으로 이어져서 열매체의 누수를 유발하게 된다.

본원발명의 전열온수관은 열매체의 팽창에도 불구하고 누수를 방지하기 위해서 상기와 같이 양단이 밀폐되되,아답터와 밸브소켓 사이에 탄성밀봉부재(710)가 삽입 고정되고, 전열선(110)이 상기 탄성밀봉부재(710)를 길이방향으로 관통하여 상기 온수관 양단 외부로 노출되어 전원에 연결된다. 아답터와 소켓밸브의 체결에 의해서 사이에 개재되는 탄성밀봉부재(710)가 강력하게 압축되므로, 탄성밀봉부재(710)를 통과하는 전열선(110) 사이로는 빈틈이 없게 되고, 열매체의 누출을 안전하게 방지할 수 있다.

상기 전열선(110)은 내부에 도체가 구비되고 그 외측으로 실리콘과 테프론으로 절연처리된 것으로, 내구성과 동시에 절연성능을 현저하게 높인 것이다. 전열선(110)은 2중으로 압출성형한 것이다. 이와 같은 구조의 이중전열선(110)은 내전압강도가 우수하고, 전열성능 및 열전달효율이 높으며, 외부충격에 대한 안정성이 우수하며, 내화학성 및 내부성 또한 우수하다. 이와 같은 우수한 성능으로 인해서 보일러 온수관처럼 뛰어난 내구성이 요구되는 분야에서 현저한 효과를 가지는 것이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 제1 밸브소켓(200)은 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300) 사이에서 양 엑셀관을 연결하는 것이고, 또한 제2 밸브소켓(400)은 제2 엑셀관(300)과 제3 엑셀관(500) 사이에서 양 엑셀관을 연결하는 것이다. 제3 밸브소켓(600)은 제3 엑셀관(500)과 아답터를 연결하는 것이다. 구체적으로 본원 발명은 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300) 사이를 이어주는 밸브소켓의 구조를 제공한다. 제1 엑셀관(100)에 비하여 더 큰 직경을 가지는 제2 엑셀관(300)에는 탄성볼(310)이 내장되어서 열매체의 팽창을 억제하는 역할을 하게 된다. 상기 밸브소켓은 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300) 즉, 양측의 엑셀관을 서로 이어주는 기능을 하는 것으로서, 각각의 직경이 다른 엑셀관을 이어주기 위해서 상기 제1 밸브소켓과 제2 밸브소켓은 다단밸브소켓의 형태이어야 한다. 제1 밸브소켓과 제2 밸브소켓은 서로 동일한 것으로 다만 방향만 다르게 설치될 뿐이다. 상기 밸브소켓은 직경이 상이한 상단 엑셀관연결부와 하단 엑셀관연결부를 구비해야 한다. 즉, 상단 엑셀관연결부는 큰 직경의 제2 엑셀관(300)이 연결되고, 와셔링과 너트에 의해서 체결된다.

도 4는 탄성볼(310)의 기능을 잘 보여주는 도면으로서,

제3 밸브소켓(600)과 아답터 사이에는 탄성밀봉부재(710)가 삽입되어서 온수관 내부의 압력 하에서 전열선(110)을 외부로 노출시킬 수 있도록 한다. 상기 탄성밀봉부재(710)는 미세한 통공을 통해서 전열선(110)이 관통되고, 탄성밀봉부재(710)가 전열선(110)을 탄성적으로 가압하게 되므로, 수밀이 유지된다.

탄성밀봉부재(710)는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하고, 몸체 둘레 표면을 따라서 단차가 형성되어 있어서 내면에 단차가 형성된 아답터에 삽입된다. 또는 아답터의 단부가 부분적으로 개방되어, 전열선(110)이 관통할 수 있도록 구성된다. 부분적으로 개방된 아답터는 온수관 내부의 압력팽창에도 불구하고 탄성밀봉부재(710)가 이탈되는 것을 방지하고 누수를 안전하게 방지할 수 있게 된다.

제2 엑셀관(300) 내부에 수용되는 탄성볼(310)은 온수관 내부의 압력팽창에 의해서도 온수관이 파열되는 것을 방지하는 것으로서, 탄성볼(310)은 중실형 볼인 것도 가능하지만, 바람직하게는 중공형 볼인 것이다. 중공형 볼이 중실형 볼에 비하여 더 큰 온수관의 압력변화에 대해서 신축적으로 대응하는 것이 가능하다.

도 5는 본원 발명의 전열온수관을 다른 방향에서 도시한 분해사시도이다.

다른 한편, 상세한 도면을 보여주는 도 6에 도시된 바와 같이, 엑셀관연결부가 구비된 모든 경우에 적용된다. 소켓밸브에 구비된 수나사부와 엑셀관연결부 사이로 엑셀관을 삽입하여 연결하고, 일측이 절단된 와셔링을 엑셀관 둘레에 안착되도록 하며, 너트로 상기 소켓밸브의 수나사부에 체결하게 되는데, 상기 와셔링이 너트의 체결력에 의해서 상기 엑셀관 상부를 가압하게 한다. 상기 와셔링의 가장자리와 상기 너트 내면 가장자리에는 경사면이 형성되어 있어서, 너트를 상기 수나사부에 체결하게 될때 와셔링의 절단부가 수축되면서 와셔링이 엑셀관연결부를 가압하게 된다.

또한, 상기 와셔링의 내면과 상기 엑셀관연결부의 표면에는 둘레를 따라서 돌기부가 형성되어 있어서 너트를 수나사부에 체결하게 됨에 따라서 와셔링이 엑셀관 상부를 가압하게 되고, 위 가압력에 의해서 엑셀관의 내면과 표면에서 돌기홈이 형성되면서, 수밀이 완전하게 이루어지게 된다.

상기와 같은 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300) 사이, 그리고 제2엑셀관(300)과 제3엑셀관(500) 사이에 구비되는 각각의 밸브소켓은 모두 동일한 원리에 의해서 체결되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 제1 엑셀(X-L)관
110 : 전열선
200 : 제1 밸브소켓
210 : 하단엑셀관연결부
210a : 돌기
211 : 와셔링
211a : 돌기
220 : 수나사부
221 : 너트
230 : 상단엑셀관연결부
231 : 와셔링
240 : 수나사부
241 : 너트
300 : 제2 엑셀관
310 : 탄성볼
400 : 제2 밸브소켓
410 : 상단엑셀관연결부
411 : 와셔링
420 : 수나사부
421 : 너트
430 : 하단엑셀관연결부
430 : 와셔링
440 : 수나사부
441 : 너트
500 : 제3 엑셀관
600 : 제3 밸브소켓
610 : 엑셀관연결부
620 : 수나사부
630 : 아답터연결부
700 : 밀폐수단
710 : 탄성밀봉부재
720 : 아답터
800 : 점검구박스
900 : 온도조절부

Claims

바닥에 지그재그로 매설되는 제1 엑셀관(100) 내부에 길이방향을 따라서 전열선(110)을 포함하는 난방용 전열온수관에 있어서,

상기 제1 엑셀관(100)의 양단에는 내부에 탄성볼(310)이 삽입될 수 있는 확대된 직경의 제2 엑셀관(300)과 제1 엑셀관(100)과 동일한 직경의 제3의 엑셀관을 연속하여 더 연결되며, 제3의 엑셀관은 밀폐수단(700)에 의해서 밀폐되되,
상기 제1 엑셀관(100)과 제2 엑셀관(300)은 서로 제1 밸브소켓(200)에 의해서 연결되고,
상기 제2 엑셀관(300)과 제3 엑셀관(500)은 서로 제2 밸브소켓(400)에 의해서 연결되고,
상기 제3의 엑셀관과 밀폐수단(700)은 서로 제3 밸브소켓(600)에 의해서 연결되며, 상기 밀폐수단(700)은 탄성밀봉부재(710)와 아답터로 이루어지되,

상기 전열선(110)은 탄성밀봉부재(710)를 관통하여 외부의 온도조절부(900)로 연결되며, 상기 제2 엑셀관(300)과 상기 제3 엑셀관(500), 그리고 상기 밀폐수단(700)은 모두 제1 엑셀관(100)의 단부에 마련됨으로 인해서 점검구 박스(800)안에서 유지보수가 가능하되,
상기 제2 엑셀관(300) 내에는 온수관 내부 열매체의 팽창으로 인한 수압을 흡수하는 탄성볼(310)이 구비되고,
상기 제1 밸브소켓(200)은 양단의 직경이 상이한 다단밸브소켓으로서, 수나사가 형성된 하단(下段)으로는 제1 엑셀관(100)의 단부가 체결되고, 상단(上段)은 제2 엑셀관(300)의 일단에 체결되며,
상기 제2 밸브소켓(400)은 양단의 직경이 상이한 다단밸브소켓으로서, 상단(上段)은 제2 엑셀관(300)의 타단에 체결되고, 하단(下段)은 제3 엑셀관(500)의 일단에 체결되며,
상기 제3 밸브소켓(600)은 양단의 직경이 동일한 일단밸브소켓으로서, 일단은 상기 제3 엑셀관(500)의 타단에 체결되고, 타단은 아답터와 체결되되, 아답터와의 사이에는 탄성밀봉부재(710)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 난방용 전열온수관.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 밸브소켓(200)과 제2 밸브소켓(400)의 양단, 그리고 제3 밸브소켓(600)의 일단에는 각각의 엑셀관 연결부가 구비되고, 상기 엑셀관 연결부에는 각각 일단이 파단되어 탄성력을 가지는 와셔링(430)이 안착되며, 상기 와셔링 상부로는 각각 너트가 체결되어 와셔링을 가압하는 것에 의해서 각 엑셀관과 각 밸브소켓의 체결을 이루는 것을 특징으로 하는 난방용 전열온수관.
제 3항에 있어서,
상기 와셔링(211, 231, 411)의 내주면에 돌기가 형성되어 있고, 상기 엑셀관연결부(210, 230, 410)의 외주면에도 돌기가 형성되어 있어서, 상기 너트(221, 241, 421)의 체결에 의해서 와셔링과 엑셀관 연결부 사이에 삽입된 엑셀관을 표면과 안쪽에서 동시에 가압함으로써, 엑셀관의 안팎으로 홈을 부여하면서 체결됨으로 더욱 견고한 체결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 난방용 전열온수관.