KR20140049671A - 온수보일러를 이용한 온열매트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온수보일러를 이용한 온열매트에 관한 것으로써, 내부로 유입된 물을 가열하는 히터가 구비되고, 내측면에는 고수위감지센서와 저수위감지센서가 배치된 물 가열부; 물을 수용하기 위한 공간이 형성되고, 상기 물 가열부로부터 배출된 온수를 저장하는 저장탱크부; 상기 저장탱크부에 저장된 온수를 유입하고, 상기 온수를 내부에서 순환시키는 온수매트부; 상기 저장탱크부와 상기 물 가열부 간의 유체의 이동을 단속하는 솔레노이드밸브부; 및 상기 솔레노이드밸브부의 개폐를 제어하고, 상기 고수위감지센서 및 저수위감지센서의 감지를 제어하는 제어부; 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 저장탱크부에 수용된 물을 물 가열부로 용이하게 이동시킬 수 있으며, 물 가열부에 물을 적시에 채워 넣을 수 있어, 히터의 고열로 인해 물 가열부가 파열되는 것을 방지하여 온수보일러 시스템 수명을 연장시며, 물 가열부에 물을 적시에 채워 넣을 수 있어, 히터의 전기사용량을 줄여 경제적이다.

Description

온수보일러를 이용한 온열매트{Heating mat using hot-water boiler}
본 발명은 온수보일러를 이용한 온열매트에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 솔레노이드밸브를 구비한 온수보일러 순환장치를 사용하는 온열매트에 관한 것이다.
동절기에, 가스나 석유를 사용하는 난방장치보다 값이 저렴하다는 이유로 전기매트가 널리 이용되고 있다.
하지만, 전기를 이용하는 전기매트의 경우, 전기발열선을 매트의 내부 전면에 배열하므로 인체에 유해한 전자기파가 발생하며, 감전사고 및 화재의 위험이 있다는 문제점이 있다.
상기 문제점의 보완을 위해, 전자파 차폐기능을 부가시킨 전기매트가 출시되었지만, 전기매트로부터 발생된 전자기파의 근본적인 해결책을 제시하지는 못하였다.
이에 따라, 최근에는 전기매트와 같은 유해한 전자파 위험이 없고 에너지 효율면에서 장점을 가진 온수를 열원으로 사용하는 온수매트가 각광을 받고 있다.
온수매트는, 온수보일러, 매트, 온수보일러와 매트를 연결시키는 호스, 온수를 순환시키기 위한 전기모터펌프로 구성되어 지고, 온수보일러 등의 온수순환장치에 의해 가열된 온수를 호스로 순환시켜 매트를 발열시킨다.
기존의 온수매트는, 전기모터펌프의 모터 구동으로 인한 소음과 진동이 수면을 방해하는 요인이되고, 전기모터펌프로 인해 온수매트 제품의 내구성이 저하되는 점, 전기모터펌프의 작동으로 인해 전력 사용량이 많아지는 등의 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 증기압에 의한 온수매트가 대한민국 등록 특허 10-0948908호(이하, 종래기술이라 칭한다.) 등에 제시된 바 있었다.
그러나, 종래기술은 증기압 흡입방식을 통해 물 가열부에 물을 채우는데, 종래기술의 구성만으로는 물 가열부에 물을 용이하게 채울 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 물 가열부에 물을 적시에 채우지 못하면 히터에 고열이 발생하여 쉽게 물 가열부가 파열될 수 있는 위험성의 문제점이 있었다.
또한, 물 가열부에 물을 적시에 채우지 못하여, 물 가열부의 물을 가열하는 시간이 지체될수록 히터의 사용량이 많아져서 비경제적인 문제점가 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 제1,2솔레노이드밸브를 구비하여 저장탱크부와 물 가열부 간의 유체의 이동을 단속할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부로 유입된 물을 가열하는 히터가 구비되고, 내측면에는 고수위감지센서와 저수위감지센서가 배치된 물 가열부; 물을 수용하기 위한 공간이 형성되고, 상기 물 가열부로부터 배출된 온수를 저장하는 저장탱크부; 상기 저장탱크부에 저장된 온수를 유입하고, 상기 온수를 내부에서 순환시키는 온수매트부; 상기 저장탱크부와 상기 물 가열부 간의 유체의 이동을 단속하는 솔레노이드밸브부; 및 상기 솔레노이드밸브부의 개폐를 제어하고, 상기 고수위감지센서 및 저수위감지센서의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함한다.
한편, 상기 솔레노이드밸브부는, 상기 저장탱크부로부터 상기 물 가열부로 유입되는 물의 유량을 단속시키는 제1솔레노이드밸브;와 상기 물 가열부로부터 상기 저장탱크부로 배출되는 증기의 흐름을 단속시키는 제2솔레노이드밸브; 를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 저수위감지센서가 작동 후 고수위감지센서가 지정된 시간안에 작동하지 않으면, 상기 제1솔레노이드밸브 및 상기 제2솔레노이드밸브를 동시에 열리도록 제어한다.
또한, 상기 제어부는, 고수위감지센서 및 저수위감지센서가 작동할 경우에는 상기 제1솔레노이드밸브 및 상기 제2솔레노이드밸브가 닫힌 상태를 유지하도록 제어한다.
그리고, 상기 히터는, 상기 물 가열부의 바닥면으로부터 이격되어 하향경사지게 설치된다.
본 발명에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 저장탱크부에 수용된 물을 물 가열부로 용이하게 이동시킬 수 있다.
둘째, 물 가열부에 물을 적시에 채워 넣을 수 있어, 히터의 고열로 인해 물 가열부가 파열되는 것을 방지하고, 온수보일러 시스템 수명을 연장시킨다.
셋째, 물 가열부에 물을 적시에 채워 넣을 수 있어, 히터의 전기사용량을 줄여 경제적이다.
도 1은, 본 발명에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트의 개략적인 구성을 도시한 블록이다.
도 3은, 물 가열부의 히터의 배치상태를 도시한 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어 진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1은, 본 발명에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트의 구성을 도시한 단면도이며, 도 2는, 본 발명에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트의 개략적인 구성을 도시한 블록이며, 도 3은, 물 가열부의 히터를 도시한 참고도이다.
본 발명의 실시예에 따른 온수보일러를 이용한 온열매트는 도1 내지 도3을 참조하여 이하에서 설명한다.
본 발명 온수보일러를 이용한 온열매트는, 내부로 유입된 물을 가열하는 히터(110)가 구비되고, 내측면에는 고수위감지센서(710)와 저수위감지센서(720)가 배치된 물 가열부(100); 물을 수용하기 위한 공간이 형성되고, 상기 물 가열부(100)로부터 배출된 온수를 저장하는 저장탱크부(200); 상기 저장탱크부(200)에 저장된 온수를 유입하고, 상기 온수를 내부에서 순환시키는 온수매트부(300); 상기 저장탱크부(200)와 상기 물 가열부(100) 간의 유체의 이동을 단속하는 솔레노이드밸브부(800); 및 상기 솔레노이드밸브부(800)의 개폐를 제어하고, 상기 고수위감지센서(710) 및 저수위감지센서(720)의 감지를 제어하는 제어부(1300); 를 포함한다.
물 가열부(100)는, 저장탱크부(200)의 냉수탱크부(220)와 냉수 보충용 튜브부(900)를 통해 연결되며, 상기 냉수 보충용 튜브부(900)를 통해 냉수를 제공받는다.
물 가열부(100)는, 제공받은 냉수를 내부에 설치된 히터(110)를 이용하여 가열시키는 역할을 수행한다.
이때, 히터(110)는, 전기를 사용하는 전기히터가 사용되며 공지된 히터의 모양과 비슷한 봉형상 또는 코일형상으로 마련될 수 있다.
여기서, 히터(110)는 도3를 참조하면, 물 가열부(100)의 바닥면으로부터 이격되어 하향경사지게 설치될 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 물 가열부(100)는 물 가열부(100)의 내부로 유입된 물을 수용하는 공간을 형성하기 위해 제1바닥면(121) 및 제2바닥면(122)을 포함한다. 여기서, 제2바닥면(122)은 제1바닥면(121)을 기준으로 하향 경사짐에 따라, 물 가열부(100) 내에서 가열된 온수가 온수탱크부(210)로 이동할 경우에도 일부의 물이 물 가열부(100) 내에 잔류하게 된다. 또한, 제2바닥면(122)에 잔류하는 물은 경사진 히터(110)의 일측과 지속적으로 접촉이 이루어진다.
즉, 본 발명은 제2바닥면(122)에 잔류하는 물이 히터(110)와 접촉됨으로 인해 히터(110)의 과열이 방지되며, 물 가열부(100)로 유입되는 물과 표면온도가 상승된 히터(110)의 접촉시 발생할 수 있는 소음을 제거하는 효과가 있다.
이것은, 물 가열부(100) 내부의 히터(110)가 수평면에 대해 경사지도록 설치됨에 따라, 히터(110)가 공기 중에 신속하게 노출될 수 있으므로 물 가열부(100) 내에 존재하는 공기를 가열시켜 증기압을 발생시키는 시간이 단축된다.
아울러, 물 가열부(100) 내의 물이 충분히 끓기 전에 증기압을 발생시키는 것이 가능하므로, 발생한 증기압에 의해 온수를 온수탱크부(210)로 이동시킬 수 있으므로 물이 끓을 때 발생하는 소음을 감소시키는 효과가 있다.
결국, 히터(100)가 물 가열부(100)의 바닥면과 수평 또는 수직하게 형성되어 있는 공지의 히터 설치형태보다 소음이 감소 된다.
다시 도3을 참조하면, 제1연결구(124), 제2연결구(125)는 내부에 홀을 가지고 있으며, 제1연결구(124)에는 보충용 튜브부(900)가 삽입되고, 제2연결구(125)에는 공기 배출용 튜브부(950)가 삽입되는 개략적인 구성이 도시되어있다.
또한, 물 가열부(100)는, 내측면에는 고수위감지센서(710)와 저수위감지센서(720)가 배치되며, 상기 고수위감지센서(710)및 저수위감지센서(720)는 제어부에 의해 제어된다.
물 가열부(100)는 내열성 고분자 소재이며, 열가소성 수지 중에서 열에 가장 강한 폴리부틸렌테레프랄레이트 (Polybutylene Terephthalate)로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 저장탱크부(200)의 냉수탱크부(220) 상면에는 물 주입부(1100)가 형성되어 있어, 상기 물 주입부(1100)를 통해 냉수탱크부(220)에 물을 주입할 수 있다.
물 주입부(1100)를 통해 냉수탱크부(220)에 물을 주입하면, 마개부(1200)를 닫아 불필요한 물의 증발을 방지한다.
이하에서는 도1을 참조하여, 저장탱크부(200)에 관해 설명한다.
저장탱크부(200)는 온수탱크부(210), 냉수탱크부(220)와 온수탱크부(210)와 냉수탱크부(220) 사이에 위치한 보조탱크부(230)로 이루어진다.
이때, 저장탱크부(200)는 온수탱크부(210), 냉수탱크부(220), 보조탱크부(230)가 격벽(231,232)으로 구분 되어진 일체의 구조로 형성되며, 상부에는 증기가 이동할 수 있는 통로가 형성되어 있다.
격벽(231,232)의 높이는 저장탱크부(200)의 높이보다 낮게 형성된다.
여기서, 격벽(231,232)에는 유체이동용 홀(H)이 천공되어 있어, 온수탱크부(210), 냉수탱크부(220), 보조탱크부(230) 안에 수용된 냉수, 온수, 증기 등이 교환될 수 있다.
다만, 유체이동용 홀(H)의 크기는 미세하게 형성되어 온수탱크부(210), 냉수탱크부(220)의 급격한 온도 변화는 이루어지지 않는다.
저장탱크부(200)는 내열성 고분자 소재이고 투명한 소재인 폴리카보네이트(polycarbonate)로 마련되는 것이 바람직하다.
냉수탱크부(220)는, 물 가열부(100)와 냉수 보충용 튜브부(900)로 연결되어 있어, 상기 냉수 보충용 튜브부(900)를 통해 물 가열부(100)에 냉수를 공급하는 역할을 수행한다.
또한, 냉수탱크부(220)의 일측면에는 수위센서부(221)가 설치되어있어, 냉수탱크부(220)에 물이 부족한지를 감지하는 역할을 수행한다.
또한, 냉수탱크부(220)의 상부면에는 증기배출구(222)가 마련되어, 공기 배출용 튜브부(950)를 통해 물 가열부(100)의 증기가 배출될 수 있다.
이때, 증기배출구(222) 통해 증기의 배출로 인한 물부족과 화상을 방지하기 위해, 물 가열부(100)의 증기는 공기 배출용 튜브부(950)를 통해 냉수가 수용되어 있는 냉수탱크부(220)로 이동된다.
즉, 증기는 냉수탱크부(200)의 냉수와 접촉시켜서 증기의 액화를 통해 증기의 배출을 통한 물부족을 막을 수 있다.
또한, 증기를 냉수와 접촉시켜 온도를 낮춤으로써 증기배출을 통한 화상의 위험을 방지하는 역할도 수행한다.
온수탱크부(210)는, 물 가열부(100)와 온수 유입용 튜브부(500)를 통해 연결되어 있어, 상기 물 가열부(100)에서 가열된 온수는 상기 온수 유입용 튜브부(500)를 통해 온수탱크부(210) 수용된다.
온수탱크부(210)에 수용된 온수는 온수 출수용 튜브부(600)를 통해 온수매트부(300)로 이동되어 온수매트(300)의 내부를 순환하게 된다.
보조탱크부(230)는 온수탱크부(210)와 냉수탱크부(220) 사이에 위치하여, 온수탱크부(210)와 냉수탱크부(220)의 물부족을 보충해주거나, 물넘침을 방지하기 위한 보조 수용공간을 제공하는 역할을 수행한다.
온수매트부(300)는, 온수 출수용 튜브부(600)를 통해 온수탱크부(210)에 저장된 온수를 제공받아 온수매트(300)의 내부를 순환하고 폐온수를 냉수 회수용 튜브부(1000)를 통해 물 가열부(100)로 보낸다.
솔레노이드 밸브부(800)는 저장탱크부(200)와 물 가열부(100) 간의 유체의 이동을 단속하는 역할을 수행한다.
보다 상세하게는, 솔레노이드 밸브부(800)는 저장탱크부(200)로부터 물 가열부(100)로 유입되는 물의 유량을 단속시키는 제1솔레노이드밸브(810)와 물 가열부(100)로부터 저장탱크부(200)로 배출되는 증기의 흐름을 단속시키는 제2솔레노이드밸브(820)을 포함한다.
즉, 제1솔레노이드밸브(810)은 냉수 보충용 튜브부(900) 내에 위치하며, 제2솔레노이드밸브(820)는 공기 배출용 튜브부(950)내에 위치한다.
제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)는, 바람직하게는 평상시에는 닫힌상태이고 전기가 인가되면 열리는 노말클로즈타입(Normal Close Type)의 솔레노이드밸브로 마련될 수 있다.
이때, 제어부(1300)는 도2를 참조하면, 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)와 연결되어 있어 상기 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)의 개폐를 제어하는 역할을 수행한다.
보다 상세하게는, 제어부(1300)는 저수위감지센서(720)가 작동 후 고수위감지센서(710)가 지정된 시간안에 작동하지 않으면, 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)를 동시에 열리도록 제어한다.
즉, 온수 보일러를 이용한 온열 매트(10)의 냉수 보충용 튜브부(900)를 통해 냉수가 물 가열부(100)에 채워지는 평균 시간을 상기 지정된 시간으로 하여, 상기 지정된 시간 안에 저수위감지센서(720)가 작동 후 고수위감지센서(710)가 작동하지 않으면, 제어부는 물 가열부(100)에 증기가 차서 냉수의 유입이 어렵다고 판단하여 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)를 동시에 열도록 제어한다.
제어부(1300)가 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)를 동시에 열면, 물 가열부(100)내의 증기가 제2솔레노이드밸브(820)가 열림에 따라 공기 배출용 튜브부(950)를 통해 냉수탱크부(220)로 이동된다.
물 가열부(100)내의 증기가 냉수탱크부(220)로 이동됨에 따라, 물 가열부(100)는 증기가 차지하던 공간이 수축되면서 냉수탱크부(220)에 수용된 냉수가 제1솔레노이드밸브(810)가 열림에 따라 냉수 보충용 튜브부(900)를 통해 물 가열부(100)내로 유입된다.
즉, 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)를 동시에 열면, 물 가열부(100)내의 증기가 빠지면서 수축력이 발생하여 냉수탱크부(220)의 냉수가 물 가열부(100)로 용이하게 유입된다.
또한, 제어부(1300)는, 고수위감지센서(710) 및 저수위감지센서(720)가 작동할 경우에는 제1솔레노이드밸브(810) 및 제2솔레노이드밸브(820)가 닫힌 상태를 유지하도록 제어한다.
한편, 제어부(1300)는 냉수탱크부(220)의 수위센서부(221) 및 물 가열부(100)의 고수위센서부(710), 저수위센서부(720)의 작동을 제어한다.
10 : 온수 보일러를 이용한 온열 매트
100 : 물 가열부
110 : 히터
121 : 제1바닥면
122 : 제2바닥면
124 : 제1연결구
125 : 제2연결구
200 : 저장탱크부
210 : 온수탱크부
220 : 냉수탱크부
221 : 수위센서부
222 : 증기배출구
230 : 보조탱크부
231, 232 : 격벽
H : 유체이동용 홀
300 : 온수매트부
400 : 체크밸브부
410 : 제1체크밸브부
420 : 제2체크밸브부
500 : 온수 유입용 튜브부
600 : 온수 출수용 튜브부
700 : 수위센서부
710 : 고수위센서부
720 : 저수위센서부
800 : 솔레노이드 밸브부
810 : 제1솔레노이드 밸브부
820 : 제2솔레노이드 밸브부
900 : 냉수 보충용 튜브부
950 : 공기 배출용 튜브부
1000 : 냉수 회수용 튜브부
1100 : 물 주입부
1200 : 마개부
1300 : 제어부

Claims (5)

  1. 내부로 유입된 물을 가열하는 히터가 구비되고, 내측면에는 고수위감지센서와 저수위감지센서가 배치된 물 가열부;
    물을 수용하기 위한 공간이 형성되고, 상기 물 가열부로부터 배출된 온수를 저장하는 저장탱크부;
    상기 저장탱크부에 저장된 온수를 유입하고, 상기 온수를 내부에서 순환시키는 온수매트부;
    상기 저장탱크부와 상기 물 가열부 간의 유체의 이동을 단속하는 솔레노이드밸브부; 및
    상기 솔레노이드밸브부의 개폐를 제어하고, 상기 고수위감지센서 및 저수위감지센서의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    온수보일러를 이용한 온열매트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드밸브부는, 상기 저장탱크부로부터 상기 물 가열부로 유입되는 물의 유량을 단속시키는 제1솔레노이드밸브;와 상기 물 가열부로부터 상기 저장탱크부로 배출되는 증기의 흐름을 단속시키는 제2솔레노이드밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    온수보일러를 이용한 온열매트.
  3. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 저수위감지센서가 작동 후 고수위감지센서가 지정된 시간안에 작동하지 않으면, 상기 제1솔레노이드밸브 및 상기 제2솔레노이드밸브를 동시에 열리도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    온수보일러를 이용한 온열매트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 고수위감지센서 및 저수위감지센서가 작동할 경우에는 상기 제1솔레노이드밸브 및 상기 제2솔레노이드밸브가 닫힌 상태를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    온수보일러를 이용한 온열매트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터는, 상기 물 가열부의 바닥면으로부터 이격되어 하향경사지게 설치된 것을 특징으로 하는
    온수보일러를 이용한 온열매트.
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