KR20140140232A

KR20140140232A - 온수 매트

Info

Publication number: KR20140140232A
Application number: KR1020130060763A
Authority: KR
Inventors: 오성진
Original assignee: 오성진
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-09

Abstract

본 발명은 별도의 펌프나 임펠라를 사용하지 않고도 빠른 속도로 온수를 순환시킬 수 있는 온수 매트에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 온수 매트는, 매트; 상기 매트의 내부에 배치되어 일단에서 타단으로 물을 순환시키는 배관 라인; 상기 배관 라인의 일단과 제1 튜브로 연결되며, 내부에 일정한 밀폐 공간을 가지는 감압통; 상기 제1 튜브에 설치되어 상기 배관라인에서 상기 감압통 방향으로 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제1 단속밸브; 상기 감압통 내부에 설치되어 상기 감압통 내부의 물을 가열하는 제1 히터; 상기 감압통보다 낮은 위치에 상기 감압통과 제2 튜브로 연결되어 설치되며, 일정한 내부 공간을 가지는 가열통; 상기 제2 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 가열통 방향으로 중력에 의하여 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제2 단속밸브; 상기 가열통과 상기 배관 라인의 타단을 연결하며, 상기 가열통에서 상기 배관라인 방향으로 물을 공급하는 제3 튜브; 상기 감압통과 제4 튜브로 연결되며, 일정한 내부 공간을 가지는 저장통; 상기 제4 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 저장통 방향으로 흐르는 유체를 단속하는 제3 단속밸브; 상기 가열통 상부에 설치되며, 상기 가열통 내부를 대기와 연통시키는 대기압 유지부; 상기 가열통 내부에 설치되어 상기 가열통 내부의 물을 가열하는 제2 히터; 상기 제1, 2 히터와 상기 제1, 2, 3 단속밸브들을 제어하여 상기 배관라인에 온수를 순환시키는 제어부;를 포함한다.

Description

온수 매트{THE MAT FOR CIRCULATING HOT WATER}

본 발명은 온수 매트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 펌프나 임펠라를 사용하지 않고도 빠른 속도로 온수를 순환시킬 수 있는 온수 매트에 관한 것이다.

일반적으로 동절기에는 실내 바닥을 국부적으로 난방을 하거나 단시간에 난방의 효과를 나타낼 수 있도록 전기장판이나 전기매트를 주로 사용하였으나, 이러한 전기 매트는 전기적 특성으로 인하여 유해 전자파가 발생하며, 그 전자파가 인체에 유해한 것이 알려지면서 최근에는 고온의 온수를 이용한 온수 매트가 시중에 판매되고 있다.

상기 온수 매트는 온수를 가열하여 순환하는 방식으로 온수공급장치와 온수 매트로 구성되며, 상기 온수공급장치는 물탱크에 저장된 물을 전기 히터 등으로 가열한 온수를 순환펌프를 이용하여 온수매트 내부에 설치된 배관 라인을 통하여 순환시키게 된다.

그런데 이러한 온수매트는 물탱크 내부에 순환펌프를 설치하여 강제로 온수를 순환공급하기 때문에 소음이 크고, 물탱크 내부에 저장된 물 전체를 가열하기 때문에 설정온도 이상으로 가열하는 데에 상당한 시간이 소요되며, 이로 인해 전기소모량도 많아지는 문제점이 있었다.

이러한 온수매트의 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 순환펌프 없이 온수를 팽창압력으로만 순환시키는 온수 매트가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 구조의 온수매트는 펌프가 없으므로 소음이 없으며, 온수를 신속하게 가열하여 순환시킬 수 있는 장점이 있으나, 온수의 순환 속도가 펌프를 사용하는 방식에 비하여 느린 문제점이 있다.

따라서 사용자가 설정하는 온도까지 매트의 온도를 끌어올리는 데까지 많은 시간이 걸리는 문제점이 있는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 별도의 펌프나 임펠라를 사용하지 않고 온수를 빠르게 순환시킬 수 있는 온수 매트를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 온수 매트는, 매트; 상기 매트의 내부에 배치되어 일단에서 타단으로 물을 순환시키는 배관 라인; 상기 배관 라인의 일단과 제1 튜브로 연결되며, 내부에 일정한 밀폐 공간을 가지는 감압통; 상기 제1 튜브에 설치되어 상기 배관라인에서 상기 감압통 방향으로 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제1 단속밸브; 상기 감압통 내부에 설치되어 상기 감압통 내부의 물을 가열하는 제1 히터; 상기 감압통보다 낮은 위치에 상기 감압통과 제2 튜브로 연결되어 설치되며, 일정한 내부 공간을 가지는 가열통; 상기 제2 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 가열통 방향으로 중력에 의하여 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제2 단속밸브; 상기 가열통과 상기 배관 라인의 타단을 연결하며, 상기 가열통에서 상기 배관라인 방향으로 물을 공급하는 제3 튜브; 상기 감압통과 제4 튜브로 연결되며, 일정한 내부 공간을 가지는 저장통; 상기 제4 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 저장통 방향으로 흐르는 유체를 단속하는 제3 단속밸브; 상기 가열통 상부에 설치되며, 상기 가열통 내부를 대기와 연통시키는 대기압 유지부; 상기 가열통 내부에 설치되어 상기 가열통 내부의 물을 가열하는 제2 히터; 상기 제1, 2 히터와 상기 제1, 2, 3 단속밸브들을 제어하여 상기 배관라인에 온수를 순환시키는 제어부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 제1 히터는 상기 감압통 하면에 형성되는 히터 설치홈에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 감압통에는, 상기 히터 설치홈 중 일부분을 개방시키고 나머지 부분을 덮는 설치홈 덮개가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 감압통에는, 상기 감압통 내부의 온도를 감지하는 온도 센서가 더 구비되고, 상기 온도 센서에 의하여 감지된 데이터가 상기 제어부로 전달되는 것이 바람직하다.

본 발명의 온수매트에서, 상기 저장통 상부에 대기와 연통되는 에어 밴트가 형성되고, 상기 대기압 유지부는 상기 저장통과 상기 가열통을 연결하는 튜브인 것이 바람직하다.

본 발명의 온수 매트에 의하면 별도로 순환펌프를 구비하지 않고도 온수를 빠른 속도로 순환시켜, 사용자가 설정하는 온도로 신속하게 매트 온도를 상승시킬 수 있으며, 에너지 사용량을 최소화할 수 있는 현저한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 매트의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감압통의 구조를 도시하는 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감압통의 구조를 도시하는 하면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 매트에서 온수가 순환되는 과정을 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 온수 매트(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 매트(10), 배관 라인(20), 감압통(30), 제1 단속 밸브(40), 가열통(50), 제2 단속 밸브(60), 제3 튜브(70), 저장통(80), 제3 단속 밸브(90), 대기압 유지부(100), 제2 히터(110) 및 제어부(도면에 미도시)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 매트(10)는, 일정한 면적과 크기를 가지며, 사용자가 그 위에서 사용할 수 있도록 일정한 신축성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 배관 라인(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 매트(10) 내부에 배치되며, 1개의 라인 또는 2개 이상의 라인으로 구성될 수 있으며, 매트(10) 밖으로 양단이 배출되는 구조를 가진다. 이 배관 라인(20) 내부로 냉수 또는 온수가 통과하면서 상기 매트(10)의 온도를 높이거나 낮추는 것이다.

본 실시예에서 상기 매트(10)는 일반적으로 평면 형상의 매트일 수도 있으나, 소파에 덮어 씌우는 형상의 매트일 수도 있다. 또한 다른 형상의 사용자가 착좌하는 가구에 덮어 씌우는 형상처럼 다양하게 변화될 수 있다.

다음으로 상기 감압통(30)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배관 라인(20)의 일단과 제1 튜브(22)로 연결되며, 내부에 일정한 밀폐 공간을 가지는 구성요소이다. 이 감압통(30)은 본 실시예에 따른 온수 매트(1)에서 상기 배관라인(20)에 온수를 순환시키는 동력을 발생시키는 핵심 구성요소이다. 상기 감압통(30)은 그 내부에 설치되는 상기 제1 히터(32)를 이용하여 내부의 물과 공기를 가열하여 부피를 팽창시키고, 이에 의하여 생긴 압력에 의하여 상기 저장통(80) 방향으로 수증기와 기체 또는 가열된 물이 이동하도록 한 상태에서 상기 감압통(30)을 자연 냉각하여 발생하는 압력차를 이용하여 상기 배관라인(20) 내의 물을 감압통(30) 내부로 흡입하는 것이다.

이를 위하여 상기 감압통(30)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배관라인(20)의 일단과 연결되는 제1 튜브(22)와 상기 제1 튜브에 설치되어 상기 제1 튜브(22)에서 상기 감압통(30) 방향으로 흐르는 물을 단속하는 제1 단속밸브(40)가 설치된다. 상기 제1 단속 밸브(40)는 항상 상기 제1 튜브(22)의 물이 상기 감압통(30) 방향으로 흐르게 하되, 일정한 크기 이상의 압력이 가해지는 경우에만 열리는 체크 밸브로 구성될 수 있다. 물론 자율적으로 단속을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 구성될 수도 있다.

또한 상기 감압통(30)과 상기 가열통(50) 사이에는 제2 튜브(52)가 연결되어 상기 감압통(30)에서 상기 가열통(50) 방향으로 물이 이동할 수 있도록 한다. 이때 상기 제2 튜브(52)에는 제2 단속밸브(60)가 설치되어 상기 감압통(30)에서 상기 가열통(50) 방향으로 물이 흐르는 것을 단속하며, 상기 제2 단속 밸브(60)는 솔레노이드 밸브로 구성되어 상기 제어부에 의하여 단속된다.

또한 상기 감압통(30)과 저장통(80) 사이에는 제4 튜브(82)가 설치되어 상기 감압통(30)에서 상기 저장통(80) 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 하며, 여기에서 유체는 공기, 수증기 또는 물 등이 될 수 있다. 상기 제4 튜브(82)에도 제3 단속밸브(90)가 설치되어 상기 제4 튜브(82)를 통하여 상기 감압통(30)에서 상기 저장통(80) 방향으로 흐르는 유체를 단속한다. 이때 상기 제3 단속밸브(90)는 상기 감압통(30)에 설치되는 제1 히터(32)와 연동되어 동시에 열리고 닫히도록 제어될 수 있다.

다음으로 상기 제1 히터(32)는 전술한 바와 같이, 상기 감압통(30) 내부에 설치되어 상기 감압통(30) 내부의 물을 가열하는 구성요소이다. 상기 제1 히터(32)는 다양한 구조의 히터로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 감압통(30) 하부에 형성되는 히터 설치홈(34)에 설치될 수 있다. 이때 상기 히터 설치홈(34)은 상기 히터(32)가 완전히 삽입될 수 있는 크기로 형성될 수도 있고, 상기 히터의 일부가 노출되는 크기로 형성될 수도 있다. 그리고 상기 히터 설치홈(34)에 상기 히터가 설치된 상태에서 상기 히터 설치홈(34)의 표면과 히터(32)가 약 2mm 정도 이격되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 상기 히터 설치홈(34)이 상기 제1 히터(32)와 거의 밀착될 정도의 크기로 형성하고, 상기 히터 설치홈(34)에 최소한의 물만 유지하는 것은 상기 제1 히터(32)에 의하여 가열 시간을 단축하고, 상기 배관라인(20)의 물을 신속하게 순환시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 히터 설치홈(34)이 상기 히터가 완전히 삽입될 수 있는 크기로 형성되는 경우에는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 설치홈 덮개(36)가 더 구비될 수 있다.

이러한 감압통(30)의 구조에서 상기 가열통(50)과 연결되는 상기 제2 튜브(52)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 감압통(30) 하면에 상기 히터 설치홈(34) 상단과 동일한 높이에 설치된다. 따라서 상기 감압통(30)의 물이 상기 가열통(50)으로 이동하는 경우에도 상기 히터 설치홈(34)에 존재하는 물은 이동하지 않고 남아 있게 된다.

다음으로 상기 가열통(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 감압통(30)보다 낮은 위치에 상기 가열통(30)과 제2 튜브(52)로 연결되어 설치되며, 일정한 내부 공간을 가지는 구성요소이다. 상기 가열통(50)에 의하여 상기 배관라인(20)에 순환될 물이 가열되는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에 따른 온수 매트에서 상기 가열통(50)에는, 상기 가열통 내부에 설치되어 상기 가열통(50) 내부의 물을 가열하는 제2 히터(110)가 구비된다. 상기 제2 히터(110)는 상기 가열통(50) 내부에 설치되어 상기 가열통 내부의 물을 가열하는 히터이다.

한편 본 실시예에서 상기 가열통(50)은 상기 감압통(30)에 비하여 낮은 위치에 설치된다. 따라서 상기 제2 튜브(52)를 통하여 중력에 의하여 상기 감압통(30)에서 상기 가열통(50) 방향으로 물이 흐르게 된다.

다음으로 상기 제3 튜브(70)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가열통(50)과 상기 배관 라인(20)의 타단을 연결하며, 상기 가열통(50)에서 상기 배관라인(20) 방향으로 물을 공급하는 구성요소이다.

다음으로 상기 저장통(80)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 감압통(30)과 제4 튜브(82)로 연결되며, 일정한 내부 공간을 가지는 구성요소이다. 상기 저장통(80)에는 일정한 양의 물이 저장되어 있으며, 상기 가열통(50)의 물이 부족한 경우에는 상기 가열통(50)으로 물을 공급한다. 따라서 상기 가열통(50)과 상기 저장통(80)은 물보충 튜브(84)에 의하여 연결되어 있다. 그리고 상기 가열통(50) 내부에는 수위 감지 센서가 구비되어 상기 가열통(50) 내부에 물이 일정한 수위 이하로 내려가는 경우에는 이를 제어부에 전달하고, 제어부가 상기 저장통(80)의 물을 상기 가열통(50)으로 공급한다.

또한 상기 저장통(80)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제4 튜브(82)에 의하여 상기 감압통(30)과 연결된다. 그리고 상기 제4 튜브(82)에는 상기 감압통(30)에서 상기 저장통(80) 방향으로 흐르는 유체를 단속하는 제3 단속밸브(90)가 구비된다. 따라서 전술한 바와 같이, 상기 저장통 내부가 가열되어 압력이 증가하는 경우에는 상기 저장통에서 수증기와 물 및 가열된 공기 등이 상기 저장통으로 이동된다. 이렇게 이동된 수증기와 물은 냉각되어 상기 저장통에 저장된다.

다음으로 상기 대기압 유지부(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가열통(50) 상부에 설치되며, 상기 가열통(50) 내부를 대기와 연통시키는 구성요소이다. 상기 대기압 유지부(100)는 상기 가열통(50) 내부의 압력을 대기압으로 유지하도록 하여, 상기 감압통(30) 내부의 압력이 대기압 이하로 감압된 상태에서 상기 배관라인(20) 내의 물이 상기 감압통(30) 방향으로 흐를 수 있는 압력차를 제공하는 것이다.

상기 대기압 유지부(100)는 상기 가열통(50) 상부에 형성되는 단순한 구멍으로 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 저장통(80) 상부에 대기와 연통되는 에어 밴트(86)를 형성하고, 상기 대기압 유지부(100)는 상기 저장통(80)과 상기 가열통(50)을 연결하는 튜브인 것이 바람직하다.

상기 감압통(30)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 감압통(30) 내부의 온도를 감지하는 온도 센서(38)가 더 구비되고, 상기 온도 센서(38)에 의하여 감지된 데이터가 상기 제어부로 전달한다. 이 온도 데이타에 의하여 상기 제어부는 상기 제3 단속밸브(90)의 개방시기를 판단하여 상기 제3 단속 밸브를 개방하는 것이다.

다음으로 상기 제어부는, 상기 제1 히터(32)와 제2 히터(110) 및 상기 제1, 2, 3 단속밸브(40, 60, 90)들을 제어하여 상기 배관라인(20)에 온수 및 냉수를 순환시키는 구성요소이다. 이러한 상기 제어부의 역할은 이하에서 온수를 순환시키는 과정을 통하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 전술한 온수 매트(1)를 이용하여 온수를 순환시키는 과정을 설명한다.

온수를 순환시키는 과정에서 상기 제2 히터(110)는 항상 켜져 있는 상태를 유지하며, 상기 가열통(50) 내부의 물을 가열한다. 그리고 온수를 순환시키는 과정의 시작은 제1 히터(32)를 작동시켜 상기 감압통(30) 내부의 물을 가열하면서 시작된다. 이때 상기 감압통(30)과 연결되는 튜브들에 설치된 단속밸브들(40, 60)은 모두 차단된 상태를 유지하며, 상기 제3 단속밸브(90)는 개방된 상태를 유지한다.

그러면 상기 감압통(30) 내부가 밀폐되어 상기 제1 히터(32)에 의하여 상기 감압통(30) 내부의 물이 가열되면서 열팽창하게 되고, 상기 감압통(30) 내부 압력이 상승한다. 이 압력에 의하여 상기 감압통(30) 내부의 가열된 온수와 발생된 수증기가 개방되어 있는 상기 제3 단속밸브(90)를 통하여 상기 저장통(80) 방향으로 이동된다. 상기 감압통(30) 내부의 온도 센서(38)에 의하여 상기 감압통 내부 온도가 일정한 온도 이상으로 상승하면, 상기 제3 단속 밸브(90)와 상기 제1 히터(32)의 가동을 중단하고, 상기 감압통(30) 내부를 냉각시킨다. 그러면 상기 감압통(30) 내부의 압력이 낮아지게 되고, 이 상태에서 상기 제1 단속밸브(40)를 개방하면, 대기압 상태를 유지하는 배관라인(20) 내부의 물이 압력차에 의하여 상기 감압통 방향으로 이동된다.

그러면 자연스럽게 상기 가열통(50) 내부의 가열된 온수도 상기 배관라인(20) 방향으로 이동하게 되고, 상기 배관라인(20)에 온수가 공급되고, 상기 매트(10)가 가열되는 것이다.

이렇게 하여 상기 감압통(30) 내부에 일정한 양의 물이 채워지면, 상기 제1 단속 밸브(40)는 차단하고, 상기 제2 단속 밸브(60)를 개방한다. 그러면 상기 감압통(30) 내부에 채워진 물이 중력에 의하여 더 낮은 위치에 설치되어 있는 상기 가열통(50) 방향으로 이동한다. 상기 감압통(30) 내부의 물 중에서 상기 히터 설치홈(34)에 차있는 물을 제외한 나머지 물이 모두 상기 가열통(50) 방향으로 이동하면 상기 제2 단속 밸브(60)를 차단한다. 그리고 나서 다시 상기 제1 히터(32)를 가동시켜 다음 싸이클을 시행한다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 매트
10 : 매트 20 : 배관 라인
30 : 감압통 40 : 제1 단속 밸브
50 : 가열통 60 : 제2 단속 밸브
70 : 제3 튜브 80 : 저장통
90 : 제3 단속 밸브 100 : 대기압 유지부
110 : 제2 히터

Claims

매트;
상기 매트의 내부에 배치되어 일단에서 타단으로 물을 순환시키는 배관 라인;
상기 배관 라인의 일단과 제1 튜브로 연결되며, 내부에 일정한 밀폐 공간을 가지는 감압통;
상기 제1 튜브에 설치되어 상기 배관라인에서 상기 감압통 방향으로 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제1 단속밸브;
상기 감압통 내부에 설치되어 상기 감압통 내부의 물을 가열하는 제1 히터;
상기 감압통보다 낮은 위치에 상기 감압통과 제2 튜브로 연결되어 설치되며, 일정한 내부 공간을 가지는 가열통;
상기 제2 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 가열통 방향으로 중력에 의하여 흐르는 물의 흐름을 단속하는 제2 단속밸브;
상기 가열통과 상기 배관 라인의 타단을 연결하며, 상기 가열통에서 상기 배관라인 방향으로 물을 공급하는 제3 튜브;
상기 감압통과 제4 튜브로 연결되며, 일정한 내부 공간을 가지는 저장통;
상기 제4 튜브에 설치되어 상기 감압통에서 상기 저장통 방향으로 흐르는 유체를 단속하는 제3 단속밸브;
상기 가열통 상부에 설치되며, 상기 가열통 내부를 대기와 연통시키는 대기압 유지부;
상기 가열통 내부에 설치되어 상기 가열통 내부의 물을 가열하는 제2 히터;
상기 제1, 2 히터와 상기 제1, 2, 3 단속밸브들을 제어하여 상기 배관라인에 온수를 순환시키는 제어부;를 포함하는 온수 매트.
제1항에 있어서, 상기 제1 히터는,
상기 감압통 하면에 형성되는 히터 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 하는 온수 매트.
제2항에 있어서, 상기 감압통에는,
상기 히터 설치홈 중 일부분을 개방시키고 나머지 부분을 덮는 설치홈 덮개가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 온수 매트.
제1항에 있어서, 상기 감압통에는,
상기 감압통 내부의 온도를 감지하는 온도 센서가 더 구비되고, 상기 온도 센서에 의하여 감지된 데이터가 상기 제어부로 전달되는 것을 특징으로 하는 온수 매트.
제1항에 있어서,
상기 저장통 상부에 대기와 연통되는 에어 밴트가 형성되고,
상기 대기압 유지부는 상기 저장통과 상기 가열통을 연결하는 튜브인 것을 특징으로 하는 온수 매트.