KR20160054234A - 온수공급장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 온수공급장치 및 그 제어방법은, 복수의 분리된 난방 영역을 갖는 분리난방 온수매트를 위한 것으로서, 상기 온수매트의 분리된 난방 영역 각각으로 온수를 분리하여 공급하기 위한 복수의 분리관로들을 포함하며, 상기 분리관로들을 통한 온수 유동을 개별적으로 단속하는 밸브와; 난방 온도가 가장 높게 설정된 온수매트의 난방 영역과 연결되는 분리관로는 지속적으로 개방하고, 난방 온도가 낮게 설정된 온수매트의 난방영역과 연결되는 분리관로는 설정된 난방 온도에 따라 간헐적으로 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 의한 온수공급장치 및 그 제어방법을 이용하면, 단일의 저장탱크, 히터, 펌프, 그리고 밸브만으로도 분리난방이 이루어질 수 있으며, 소음 증가를 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

온수공급장치 및 그 제어방법{HOT-WATER SUPPLY APPARATUS AND CONTROL MATHOD THEREOF}
본 발명은 온수공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 분리된 난방 영역을 갖는 분리난방 온수매트로부터 환수된 유체를 가열 후, 가열된 유체를 온수매트의 난방 영역별로 분리하여 다시 온수매트에 순환시키는 온수공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근에는 가정이나 야외 등에서 난방용으로 전기매트나 온수매트를 많이 사용하고 있다. 특히 전기매트는 매트(mat)에 전기 가열선이 직접 배선되어 전자기파를 많이 발생시키는 문제가 있다. 하지만 온수매트는 매트에 전기 가열선 대신 온수가 순환되는 온수 호스가 배선되는 방식으로서, 전자기파의 위협을 염려할 필요가 없는 장점이 있어 보다 선호되고 있는 추세이다. 또한 온수매트는 대형의 설비형 보일러 대신, 휴대 및 편의성을 위해 소형의 온수공급장치와 함께 구성되며, 열전달매체로서 다양한 유체가 사용되며 일반적으로 물이 많이 선호되고 있다.
온수공급장치의 구성을 살펴보면, 열전달매체인 유체(이하, 설명의 편의를 위해 '물'로 한정하여 설명함)가 저장되는 저장탱크와, 상기 저장탱크 내 물을 가열하는 히터와, 온수매트로부터 물을 환수하고 히터에 의해 가열된 온수를 온수매트로 출수시키는 펌프로 구성된다.
한편, 온수매트는 전체가 균일한 온도로 가열되는 것이 일반적이나, 대형 온수매트와 같은 일부의 경우 주난방부와 보조난방부로 분리 구성되어 부분별 상이한 온도로 난방이 가능하도록 제작되고 있다. 즉, 2인 이상이 사용할 수 있는 온수매트와 같은 일부의 경우, 온수배관이 상호 독립된 복수개의 배관으로 분리되어 구성되고, 분리 배관 각각에 저장탱크 및 히터, 펌프가 별도로 구비되어 각 저장탱크 내 물의 가열 정도를 달리함으로써 온수매트가 부분별 상이한 온도로 난방이 될 수 있도록 제작되고 있다.
이와 같이 온수매트를 부분별 상이한 온도로 난방 가능하도록 제작할 경우, 단일 온수매트 상에 위치하는 복수의 사용자가 본인이 원하는 난방 온도를 선택할 수 있게 되므로 사용자 기호에 따른 최적의 난방이 제공될 수 있다.
그러나, 온수매트 내 복수의 분리 배관 각각마다 저장탱크 및 히터, 펌프가 별개로 구성되어 부품 비용이 상당하게 되므로 제작 비용이 상승하게 되는 문제가 있었을 뿐만 아니라 그 구조가 복잡해져 대형화될 수밖에 없었으므로 보관 등에 번거로움이 따르게 되는 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당분야에서는 단일의 저장탱크 및 히터, 펌프만으로 온수매트를 부분별 상이한 온도로 난방할 수 있도록 함으로써 제작 비용 상승 및 대형화를 방지할 수 있도록 하는 온수공급장치의 개발이 시도되고 있으나, 현재까지는 충분히 만족될만한 결과가 도출되지 못하고 있는 실정이다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0861776호(공고일 2008. 01. 06)가 있다.
본 발명의 목적은, 단일의 저장탱크, 히터 및 펌프를 포함하는 온수공급장치만으로 온수매트가 부분별 상이한 온도로 분리 난방될 수 있게 하는 온수공급장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치는, 복수의 분리된 난방 영역을 갖는 분리난방 온수매트를 위한 것으로서, 상기 온수매트의 분리된 난방 영역 각각으로 온수를 분리하여 공급하고, 분리되는 온수의 유동을 개별적으로 단속하며, 단일 온수 유입관으로부터 분기되는 복수의 분리관로들을 포함하는 밸브와; 난방 온도가 가장 높게 설정된 온수매트의 난방 영역과 연결되는 분리관로는 지속적으로 개방하고, 난방 온도가 낮게 설정된 온수매트의 난방영역과 연결되는 분리관로는 설정된 난방 온도에 따라 간헐적으로 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 밸브는, 온수가 유입되는 단일의 유입관로 및 상기 유입관로로부터 분기되는 복수의 분리관로가 형성된 밸브바디; 상기 밸브바디의 분리관로 각각에 설치되고, 탄성변형되어 상기 분리관로를 통한 온수 유동을 개폐하는 패킹; 및 상기 제어부에 의해 전원이 인가되면 상기 패킹을 가압하여 상기 분리관로를 차단하는 솔레노이드를 포함할 수 있다.
상기 밸브는, 상기 복수의 분리관로로 온수를 안내하는 하나의 유입관로 및 상기 분리관로가 한 쌍 형성된 밸브 바디와; 상기 밸브바디에 상기 분리관로들을 각각 막도록 설치되어, 상기 분리관로를 통한 온수 유동에 의해 탄성변형되며 상기 분리관로를 개방하는 한 쌍의 패킹과; 상기 제어부에 의해 전원이 인가되면 상기 패킹을 가압하여 상기 패킹의 탄성변형을 제한하는 한 쌍의 솔레노이드;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 분리관로는 서로 대향되며, 상기 하나의 유입관로와 함께 'T'자 또는 'Y'자 형을 형성할 수 있다.
상기 각각의 분리관로는, 상기 유입관로와 연결된 제1관로 및, 상기 제1관로의 끝에 확장 형성되며 상기 제1관로를 통한 온수 유동과 수직 방향 또는 소정 각도로 꺾인 방향으로 온수가 출수되는 출수구가 형성된 제2관로를 포함하며; 상기 각각의 패킹은, 상기 제2관로에 설치되어 상기 제1관로를 통한 온수 유동과 상기 솔레노이드의 가압력에 따라 상기 제1관로를 단속할 수 있다.
상기 제1관로의 끝단은 상기 제2관로 내부로 돌출되며 끝으로 갈수록 뾰쪽하게 형성되어 상기 패킹과 접촉될 수 있다.
상기 제2관로는 상기 제1관로에 대하여 반대쪽 면이 개방되어 상기 솔레노이드가 연결되며, 상기 패킹은 상기 제2관로 내부에 구성되는 본체부와, 상기 본체부보다 확장 형성되어 상기 제2관로와 상기 솔레노이드 사이에 개재되는 확장부를 포함할 수 있다.
상기 제어부에 의해 제어되어, 상기 가장 높게 설정된 난방온도에 상응하는 온도로 온수를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부에 의해 구동되어 상기 온수를 상기 온수매트로 순환시키며, 상기 밸브의 전원이 온/오프(ON/OFF)될 때 구동 정지되는 펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 사전 저장된 난방 온도별 밸브의 분리관로 개폐 주기 또는 온수매트의 분리배관을 통해 난방 온도를 감지하는 센서의 신호에 따라 상기 밸브의 분리관로를 간헐적으로 개방할 수 있다.
또한, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 상기 밸브의 전원을 인가하여 상기 밸브의 구동전압이 초기정격전압에 도달한 후 일정시간이 지나면 상기 밸브의 구동전압을 낮추어 상기 밸브 전원의 온(ON) 상태를 유지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 밸브의 전원을 온/오프(ON/OFF)할 때, 상기 밸브의 구동전압을 일정 시간동안 일정하게 상승/하강시킬 수 있다.
또한, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치의 제어방법으로서, 상기 제어부는 상기 밸브의 전원이 온/오프(ON/OFF)될 때, 온수를 온수매트로 순환시키는 펌프의 구동을 정지시킬 수 있다.
본 발명은, 밸브의 분리관로들 중 일부는 지속적으로 개방하고 나머지는 간헐적으로 개방하여 온수매트의 각 분리배관의 난방온도를 제어할 수 있기 때문에 단일의 저장탱크 및 히터, 펌프만으로 온수매트가 부분별 상이한 온도로 분리 난방될 수 있으며, 따라서 분리 난방으로 인한 부품 수 증가에 따른 제작 비용 상승 및 대형화 문제를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은, 밸브의 구조를 최적 설계함과 아울러, 밸브의 솔레노이드의 구동전압을 구동시간에 따라 제어하며, 아울러 밸브의 솔레노이드의 전원을 온/오프(ON/OFF)할 때 펌프의 구동이 정지되도록 제어함으로써, 밸브의 동작 소음 및 유동 저항 소음을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수매트의 배관 구조를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 온수매트의 또 다른 실시예에 따른 배관 구조를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 온수공급장치의 외형을 도시한 개략도.
도 4는 도 3의 온수공급장치의 외형의 일부를 확대 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 온수공급장치의 난방온도 조절부의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 온수공급장치의 내부 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 온수공급장치의 밸브의 일부가 절개된 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 온수공급장치의 밸브의 동작을 도시한 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 온수공급장치의 제어방법에 따른 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 온수공급장치의 밸브의 시간-구동전압 그래프.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능, 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온수매트의 일 실시예에 따른 배관 구조를 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 온수매트(10)의 배관은 부분별로 난방 온도를 조절하여 분리 난방할 수 있도록, 상호 독립적으로 배관된 둘 이상의 분리배관(12)으로 구성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 온수배관은 2개의 분리배관(12), 즉 제1,제2 분리배관(12a,12b)으로 구성된 것으로 한정하여 설명한다. 제1,제2 분리배관(12a,12b)은 온수공급장치(100)와 각각 분리 연결되어 상기 온수공급장치(100)에서 공급하는 온수의 유동을 안내한다. 이때, 상기 제1,제2 분리배관(12a,12b)은 상호 종방향으로 분리 구성될 수 있다. 한편, 상기 제1,제2 분리배관(12a,12b)은 난방 후 식은 유동이 합류하여 다시 상기 온수공급장치(100)로 순환될 수 있도록, 그 출구부가 상기 온수공급장치(100)와 연결된 하나의 합류관(16)에 함께 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제1,제2 분리배관(12a,12b)에는 각각, 부분별 난방 온도 제어를 위해 제1,제2난방온도센서가 설치될 수 있다. 부분별 난방 온도 제어를 위해서 단일의 온도센서(14)만을 사용하는 것도 가능하며, 이 때에는 유입관으로 들어오는 온수의 온도만을 온도센서가 측정하고, 낮은 온도로 설정된 분리 난방 영역에 대해서는 온도 차에 따라 사전에 프로그램 된 바에 따라 분리관로의 개폐를 조절하여 온도 제어를 하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 온수매트의 배관 구조를 도시한 개략도로서, 상기 제1,제2 분리배관(12a,12b)은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수매트(10)의 분리배관(12)과 동일,유사하게 구성되되, 다만 상호 횡방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 온수공급장치의 외형을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3의 온수공급장치의 외형의 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치(100)의 외형을 이루는 하우징(102)의 외측면에는 사용자 설정에 따라 난방 온도가 조절될 수 있도록, 난방온도 조절부(104)가 구성될 수 있다. 상기 난방온도 조절부(104)는 노브(knob)의 회전에 따라 난방온도가 설정될 수 있는 다이얼(dial) 방식으로 구성될 수 있다. 특히 상기 난방온도 조절부(104)는 분리 난방을 위해 온수매트(10)의 부분별 난방온도 조절이 가능토록, 온수매트(10)의 분리 난방수, 즉 온수매트(10)의 분리배관(12) 수에 상응하여 둘 이상의 노브로 구성될 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 난방온도 조절부(104)는 상기 온수매트(10)의 각 분리배관(12)별로 상하 한 쌍의 버튼으로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 온수공급장치의 내부 개략도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 온수매트(10)의 온수공급장치(100)는, 저장탱크(110)와, 히터(120)와, 펌프(130)와, 밸브(150)와, 제어부(200)를 포함할 수 있다.
상기 저장탱크(110)는 열전달유체(예컨대, 물 등; 이하, 설명의 편의를 위해 열전달유체를 '물'로 한정하여 설명함)가 저장된다.
상기 저장탱크(110)의 일측에는 상기 온수매트(10)의 합류관(16)과 연결되어 상기 온수매트(10)로부터 물이 환수되는 환수구(112)가 하나 형성될 수 있다. 또한, 상기 저장탱크(110)의 또 다른 일측에는 상기 저장탱크(110)에서 일정 온도로 가열된 온수가 상기 온수매트(10)를 향해 출수되는 출수구(114)가 형성될 수 있다. 이때 상기 저장탱크(110)에서 상기 밸브(150)까지의 온수 유동은 상기 온수매트(10)의 분리난방과 상관없이 하나의 유동이므로, 상기 저장탱크(110)의 출수구(114)는 하나만 형성되어도 무방하다.
한편 상기 저장탱크(110)의 내부에는 상기 저장탱크(110)의 출수구(114) 측에서 출수 온도를 측정하는 출수온도센서와, 상기 저장탱크(110)의 저,중,고 수위가 각각 측정될 수 있도록 3개의 수위센서들 등이 설치될 수 있다.
상기 히터(120)는 상기 저장탱크(110) 내부에 설치되어 저장탱크(110) 내 물을 가열하는 것으로서, 예컨대 전기가열방식으로 구현될 수 있다. 전기가열방식의 히터(120)의 경우, 상기 난방온도 조절부(104)를 통해 설정된 난방 온도에 상응하여 상기 히터(120)가 상기 저장탱크(110) 내 물을 가열할 수 있도록, 상기 제어부(200)는 상기 난방온도 조절부(104) 및 상기 출수온도센서 등으로부터 정보를 수신받아 상기 히터(120)의 구동시간이나 구동전압 등을 제어할 수 있다.
상기 펌프(130)는 상기 저장탱크(110) 내 온수를 상기 온수매트(10)로 압출하고, 상기 온수매트(10)에서 식은 물을 상기 저장탱크(110)로 환수시켜 상기 저장탱크(110)와 상기 온수매트(10) 사이에 물을 지속적으로 순환시킨다. 이러한 펌프(130)는 상기 저장탱크(110)에서 출수되는 온수 유동을 따라, 상기 저장탱크(110)의 출수구(114)와 상기 밸브(150) 사이에 설치될 수 있다. 상기 펌프(130)는 다양한 구동방식으로 구현될 수 있으며, 예컨대 모터구동방식으로 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 온수공급장치(100)의 밸브(150)의 일부가 절개된 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 온수공급장치(100)의 밸브(150)의 동작을 도시한 개략도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 밸브(150)는, 상기 저장탱크(110)로부터 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)으로 출수되는 온수 유동을 각각 단속한다. 이를 위해 상기 밸브(150)는 밸브바디(160)와, 한 쌍의 패킹(170a,170b)과, 한 쌍의 솔레노이드(180a,180b) 등을 포함할 수 있다.
상기 밸브바디(160)는 상기 펌프(130)를 통해 상기 저장탱크(110)의 온수가 유입되는 하나의 유입관로(162)와, 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)과 연결된 복수의 분리관로들, 즉 제1,제2분리관로들을 포함할 수 있다. 이와 같이 상기 밸브바디(160)의 분리관로들은 한 쌍으로 구성된 경우, 상기 하나의 유입관로(162)와 함께 'T'자형으로 배치 설계될 수 있다.
'T'자형으로 배치 설계되는 경우, 상기 한 쌍의 분리관로는 서로 대향 배치되어 일자형으로 연결되며, 상기 한 쌍의 분리관로의 연결부분에 상기 유입관로(162)가 수직방향으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 밸브(150)가 상기 유입관로(162)를 중심으로 대칭형으로 설계될 수 있어 구조적으로 간소하고 균형적이며 상기 밸브(150)를 통해 온수 유동이 균일하게 분배될 수 있고, 온수 유동 저항을 최소화할 수 있어 유동 손실 저감 및 소음 저감 목적 등에 보다 부합할 수 있다.
한편 상기 각각의 분리관로는, 상기 유입관로(162)와 연결된 제1관로(165)와, 상기 제1관로(165)의 끝에 확장 형성되며 상기 온수매트(10)의 분리배관(12)으로 온수가 출수되는 출수구(166a)가 형성된 제2관로(166)로 구성될 수 있다. 상기 제1관로(165)의 상기 제2관로(166)와 연결되는 끝단(165a)은 상기 제2관로(166) 내부로 일정 길이 돌출된 구조로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1관로(165)의 돌출된 부분은 적어도 끝부분이 끝으로 갈수록 뾰쪽하게 형성될 수 있다. 따라서, 제1관로(165)의 돌출된 끝단에 상기 패킹(170a,170b)이 접촉되더라도 온수가 상기 패킹(170a,170b)을 탄성 변형시키면서 원활하게 제1관로(165)에서 제2관로(166)로 유동할 수 있다. 상기 제2관로(166)의 출수구(166a)는 상기 제1관로(165)를 통한 온수 유동과 수직한 방향으로 형성될 수 있으며, 따라서 온수 유동이 상기 밸브(150)의 패킹(170a,170b), 솔레노이드(180a,180b) 등과 구조적으로 간섭되지 않고 원활하게 출수될 수 있다. 상기 제2관로(166)의 출수구(166a)는 상기 제2관로(166)의 출수구(166a)를 통한 출수 방향을 따라 일정 길이의 관로로 형성될 수 있다. 한편 상기 제2관로(166)는 상기 제1관로(165)에 대하여 반대쪽 면이 개방되어 상기 솔레노이드(180a,180b)가 연결, 결합될 수 있다.
한편, 상기 밸브바디(160)의 분리관로들은 한 쌍으로 구성된 경우, 상기 하나의 유입관로(162)와 함께 'Y'자형으로 배치 설계하는 것도 가능하며, 이 때에는 상기 제2관로(166)의 출수구(166a)는 상기 제1관로(165)를 통한 온수 유동과 'Y'자형에 대응 되도록 비스듬한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 패킹(170a,170b)은 각각, 상기 밸브바디(160)의 분리관로들을 통한 온수 유동을 각각 단속토록, 상기 밸브바디(160)의 분리관로들의 갯수에 상응하여 구성될 수 있다. 즉 상기 패킹(170a,170b)은 상기 밸브바디(160)의 제1,제2분리관로(164a,164b)에 상응하여 한 쌍 구성될 수 있다. 상기 패킹(170a,170b)은 온수 유동에 따른 수압에 의해 탄성 변형이 용이토록 고무 등의 재질로 형성될 수 있다. 상기 패킹(170a,170b)은 상기 제1관로(165)를 통한 온수 유동과 상기 솔레노이드(180a,180b)의 가압력에 따라 상기 제1관로(165)를 통한 온수 유동을 단속할 수 있도록, 확장 형성된 제2관로(166)에 설치될 수 있다. 특히 상기 패킹(170a,170b)은 상기 제2관로(166) 내부에 구성되어 상기 제1관로(165)의 끝단에 접촉되는 본체부(172)와, 상기 본체부(172)보다 확장 형성되어 상기 제2관로(166)와 상기 솔레노이드(180a,180b) 사이에 개재되는 확장부(174)를 포함할 수 있다. 상기 패킹(170a,170b)의 본체부(172)는 일측이 상기 제1관로(165)의 끝단과 접촉될 수 있다면 어떠한 형상이든 무방하다. 상기 패킹(170a,170b)의 본체부(172)는 바람직하게는 도시된 바와 같이 원기둥으로 형성될 수 있으며, 이때 상기 제2관로(166)보다는 직경이나 폭이 작은 크기로 형성되어 상기 제2관로(166)와 상기 패킹(170a,170b)의 본체부(172) 사이 간극을 통해 온수가 유동될 수 있다. 상기 패킹(170a,170b)의 확장부(174)는 상기 제2관로(166)와 상기 솔레노이드(180a,180b)를 구조적으로 차단함과 아울러 누수되지 않도록 밀봉할 수 있다면 어떠한 형상이든 무방하다. 바람직하게는 상기 패킹(170a,170b)의 확장부(174)는 상기 패킹(170a,170b)의 본체부(172)와 동심을 이루는 원판형으로 형성될 수 있다. 이와 같이 패킹(170a,170b)의 확장부(174)를 구성함에 따라, 상기 패킹(170a,170b)이 상기 제2관로(166)와 솔레노이드(180a,180b) 사이의 격벽 및 밀봉 역할을 겸하며 상기 패킹(170a,170b)이 고정될 수 있기 때문에, 씰링이나 패킹 고정부재 등 구성부품 수를 줄일 수 있다는 점에서 매우 효율적이라 할 수 있다.
상기 솔레노이드(180a,180b) 또한 상기 밸브바디(160)의 제1,제2분리관로(164a,164b)에 상응하여 한 쌍 구성될 수 있다. 상기 솔레노이드(180a,180b)는 각각, 상기 패킹(170a,170b)을 중심으로 상기 제1관로(165)와 대향되게 설치될 수 있다. 즉, 제1관로(165)와 패킹(170a,170b), 그리고 솔레노이드(180a,180b) 순으로 일렬 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1관로(165)를 통한 온수 유동에 따른 수압력과 상기 솔레노이드(180a,180b)의 가압력 차이에 따라, 상기 패킹(170a,170b)이 상기 제1관로(165)와 상기 솔레노이드(180a,180b) 사이에서 원활하게 탄성변형될 수 있다. 상기 솔레노이드(180a,180b)는 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 다음과 같이 전자구동방식으로 구현될 수 있다. 즉 상기 솔레노이드(180a,180b)는 솔레노이드 바디(184)와, 플랜지(186)를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 바디(184)는, 상기 패킹(170a,170b)과 일정 간격을 두고 일렬로 설치되며, 상기 제어부(200)에 의해 전원이 인가되면 가압력을 발생시킨다. 상기 플랜지(186)는 상기 솔레노이드 바디(184)의 가압력에 따라 상기 패킹(170a,170b)을 향해 전진하여 상기 패킹(170a,170b)을 가압하거나, 상기 패킹(170a,170b)으로부터 후진할 수 있다. 한편 상기 솔레노이드(180a,180b)는 상기 솔레노이드 바디(184)가 내장되며, 상기 바디밸브(150)와 구조적으로 결합되는 솔레노이드 하우징(182)을 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 온수공급장치의 제어방법에 따른 블록도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 제어부(200)는, 상기 난방온도 조절부(104) 및 제1,제2 난방온도센서(14a,14b), 히터(120), 출수온도센서, 수위센서, 펌프(130), 그리고 밸브(150)의 솔레노이드(180a,180b) 등 온수공급장치(100)를 전체적으로 전자 제어하는 마이컴이다. 특히 본 발명에서 상기 제어부(200)는 후술하는 바와 같이 상기 온수매트(10)를 부분별로 나누어 사용하는 여러 사용자의 선택에 상응하여, 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)을 통한 난방온도를 개별적으로 독립 제어하여, 상기 온수매트(10)가 분리 난방될 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 온수공급장치의 작용 효과를 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 살펴하면, 다음과 같다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 난방온도 조절부(104)를 통해 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)의 난방온도(이하, 설명의 편의를 위해 '제1,제2난방온도'라 한다)를 설정할 수 있다. 이때 상기 제1,제2 난방온도는 상기 온수매트(10)의 부분별 사용자의 선택에 따라 동일한 온도 또는 상이한 온도로 설정할 수 있다. 예컨대, 상기 제1난방온도는 60℃로 설정하고, 상기 제2난방온도는 40℃로 설정할 수 있다. (이하, 설명의 편의를 위해, 제1난방온도를 '60℃', 제2난방온도를 '40℃'로 설정한 실시 예에 한정하여 설명한다.)
이와 같이 상기 난방온도 조절부(104)를 통해 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)의 난방온도가 설정되면, 그 난방온도 정보가 상기 제어부(200)에 수신된다.
그러면, 상기 제어부(200)는 수신된 난방온도 정보에 따라 상기 히터(120)의 구동을 제어한다. 특히 상기 제어부(200)는 상기 저장탱크(110)에서 출수되는 온수 온도가 높게 설정된 난방 온도에 상응하도록 상기 히터(120)의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 상기 저장탱크(110)의 출수온도가 제1난방온도인 '60℃'에 상응하도록 상기 제어부(200)는 상기 히터(120)의 구동시간과 구동전압 등을 제어한다.
이와 같이 상기 히터(120)에 의해 상기 저장탱크(110) 내 물이 가열되면, 상기 제어부(200)에 의해 제어되는 펌프(130)에 의해 상기 저장탱크(110) 내 온수가 상기 저장탱크(110)의 출수구(114)를 통해 출수될 수 있다.
그리고, 상기 저장탱크(110)로부터 출수된 온수는 상기 펌프(130)를 통해 상기 밸브(150)로 유동되며, 상기 밸브(150)에서 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)으로 나뉘어진다. 따라서, 상기 저장탱크(110)로부터 출수되는 난방 온도는 제1난방온도로만 제어되지만, 최종적으로 상기 온수매트(10)의 제1,제2 분리배관(12a,12b)에 공급된 온수 온도는 상기 난방온도 조절부(104)를 통해 각각 설정된 제1,제2난방온도와 상응하게 된다. 따라서 상기 온수매트(10)의 부분별 난방 온도가 각각 개별적으로 독립 제어될 수 있어, 분리 난방이 이루어질 수 있다.
이하 상기 제어부(200)에 의한 상기 밸브(150)의 동작제어를 상세히 설명하면, 다음과 같다.
상기와 같이 제1,제2 난방온도(즉, 60℃, 40℃)가 서로 상이하면, 상기 제어부(200)는 다음과 같이 상기 밸브(150)의 동작을 제어한다.
난방 온도가 높게 설정된 온수매트(10)의 제1분리배관(12a)과 연결되는 제1분리관로는 지속적으로 개방되고, 난방 온도가 낮게 설정된 온수매트(10)의 제2분리배관(12b)과 연결되는 제2분리관로는 설정된 제2난방온도에 따라 개폐가 반복되면서 간헐적으로 개방된다. 따라서, 상기 온수매트(10)의 제1분리배관(12a)으로는 지속적으로 상기 저장탱크(110)의 출수온도이면서 설정된 제1난방온도인 '60℃'의 온수가 공급되며, 상기 온수매트(10)의 제1분리배관(12a)의 난방온도 또한 '60℃'로 계속 유지된다. 반면, 상기 온수매트(10)의 제2배관으로도 '60℃'의 온수가 공급되기는 하지만 간헐적으로 공급되기 때문에 최종적으로 상기 온수매트(10)의 제2분리배관(12b)의 난방온도가 설정된 제2난방온도인 '40℃'로 제어될 수 있다.
이때 상기 제어부(200)는 미리 저장된 제2난방온도별 개폐주기에 따라, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 간헐적으로 개방시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 난방온도 조절부(104)를 통해 설정된 제2난방온도가 고온일수록, 즉 상기 제2난방온도와 제1난방온도의 차이가 작을수록 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 개방 시간을 폐쇄 시간에 비해 상대적으로 길게 하고, 설정된 제2난방온도가 저온일수록, 즉 상기 제2난방온도와 제1난방온도의 차이가 클수록 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 개방 시간을 폐쇄 시간에 비해 상대적으로 짧게 할 수 있다.
또는 상기 제어부(200)는 상기 온수매트(10)의 제2난방온도센서(14b)를 통해 측정된 상기 온수매트(10)의 제2분리배관(12b)의 실측 난방온도와 설정된 제2난방온도를 비교, 분석하여 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 간헐적으로 개방시킬 수 있다. 즉, 상기 제2난방온도센서(14b)에 의해 측정된 실측 난방온도가 상기 제2난방온도가 낮으면, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 개방하고, 상기 제2난방온도센서(14b)에 의한 실측 난방온도가 상기 제2난방온도보다 높으면, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 폐쇄할 수 있다.
이와 아울러 상기 제어부(200)는 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 개폐할 때, 즉, 상기 밸브(150)의 솔레노이드(180a,180b)의 전원을 온/오프(ON/OFF)할 때, 상기 펌프(130)의 구동을 정지시킬 수 있다. 따라서, 상기 밸브(150)의 솔레노이드(180a,180b)의 플랜지(186)가 전/후진하는 동안 상기 펌프(130)의 구동이 정지되기 때문에 상기 패킹(170a,170b)의 가압력 변화로 인한 유동 저항 소음이 방지될 수 있다.
한편, 상기 제1,제2 난방온도가 동일한 온도로 설정된다면, 상기 밸브(150)의 제1,제2분리관로(164a,164b)는 모두 지속적으로 개방될 수 있다.
이하, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 간헐적 개방 제어 동작을 자세히 설명하면, 다음과 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2솔레노이드(180b)에 전원이 온(ON)되면, 상기 제2솔레노이드(180b)의 플랜지(186)가 상기 제2패킹(170b)을 향해 전진하여 가압하기 때문에 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 제1관로(165)를 통한 온수 유동에 의해 상기 제2패킹(170b)에 수압이 작용하더라도 상기 제2패킹(170b)이 탄성변형되지 않고 상기 제1관로(165)를 막고 있는 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 통한 온수 유동은 제한되지만, 도 8에 실선으로 온수 유동(W)을 도시한 것처럼 지속적으로 개방되는 상기 밸브(150)의 제1분리관로(164a)를 통해서는 상기 온수매트(10)의 제1분리배관(12a)으로 온수가 지속적으로 공급된다.
반면, 상기 제2솔레노이드(180b)의 전원이 오프(OFF)되면, 도 8에 점선으로 도시한 바와 같이, 상기 제2솔레노이드(180b)의 플랜지(186)가 상기 제2패킹(170b)으로부터 후진하여 더 이상 상기 제2패킹(170b)을 가압하지 않기 때문에 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 제1관로(165)를 통한 온수 유동에 따른 수압에 의해 상기 제2패킹(170b)이 탄성 변형되면서 온수가 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 제1관로(165)로부터 상기 제2관로(166)로 유동되며 상기 제2관로(166)의 출수구(166a)를 통해 상기 온수매트(10)의 제2분리배관(12b)으로 출수된다. 물론, 상기 밸브(150)의 제1분리관로(164a)를 통해서도 지속적으로 상기 온수매트(10)의 제1분리배관(12a)으로 온수가 공급된다.
이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2솔레노이드(180b)의 전원이 온/오프(ON/OFF)되는 동안, 상기 제어부(200)는 상기 제2솔레노이드(180b)의 구동전압을 일정 시간동안(t1,t3) 일정하게 상승/하강시킨다. 따라서, 상기 제2솔레노이드(180b)의 플랜지(186)가 서서히 전,후진하기 때문에 상기 제2솔레노이드(180b) 자체 동작 소음은 물론 급격한 유동 저항 변화로 인한 소음이 방지될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2솔레노이드(180b)의 플랜지(186)를 상기 제2패킹(170b)을 향해 전진시켜 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)를 폐쇄하는데 필요한 초기정격전압(V1)이 온수 유동에 따른 수압 등에 따라 미리 설정되며, 상기 제어부(200)는 상기 제2솔레노이드(180b)의 전원이 온(ON)될 때 일정 시간 동안(t1) 상기 제2솔레노이드(180b)의 구동전압을 초기정격전압(V1)까지 상승시킨다.
나아가, 상기 제어부(200)는 상기 제2솔레노이드(180b)의 구동전압이 초기정격전압에 도달한 후 일정시간(t2)이 지나면, 상기 제2솔레노이드(180b)의 전원이 오프(OFF)되기 전까지 상기 밸브(150)의 구동전압을 초기정격전압(V1)에서 유지정격전압(V2)으로 낮추어 상기 제2솔레노이드(180b) 전원의 온(ON)상태를 유지시킨다. 따라서, 상기 제2솔레노이드(180b)에 의해 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)가 폐쇄되고 나면, 상기 제2솔레노이드(180b)의 구동전압을 유지정격전압(V2)으로 낮추더라도 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)의 폐쇄상태를 지속적으로 유지될 수 있으며, 아울러 전기를 절감할 수 있고 상기 솔레노이드(180a,180b)의 전기 저항에 따른 발열 온도를 낮출 수 있는 효과를 가진게 된다.
물론, 상기와 반대로 제1난방온도가 상대적으로 낮게 설정되고 제2난방온도가 높게 설정되는 경우에는, 상기와 반대로 상기 제어부(200)는 상기 저장탱크(110)의 출수온도가 상기 제2난방온도에 상응하도록 상기 히터(120)를 제어하고, 상기 밸브(150)의 제2분리관로(164b)는 지속적으로 개방하고 상기 밸브(150)의 제1분리관로(164a)는 상술한 바와 같이 간헐적으로 개방할 수 있도록 상기 밸브(150)를 제어하면 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 온수매트 12: 분리배관
100: 온수공급장치 104: 난방온도 조절부
110: 저장탱크 120: 히터
130: 펌프 150: 밸브
160: 밸브바디 162: 유입관로
164a: 제1분리관로 164b: 제2분리관로
170a: 제1패킹 170b: 제2패킹
180a: 제1솔레노이드 180b: 제2솔레노이드

Claims (12)

  1. 복수의 분리된 난방 영역을 갖는 분리난방 온수매트를 위한 온수공급장치로서,
    상기 온수매트의 분리된 난방 영역 각각으로 온수를 분리하여 공급하고, 분리되는 온수의 유동을 개별적으로 단속하며, 단일의 온수 유입관로로부터 분기되는 복수의 분리관로를 포함하는 밸브; 및
    난방 온도가 가장 높게 설정된 온수매트의 난방 영역과 연결되는 분리관로는 지속적으로 개방하고, 난방 온도가 낮게 설정된 온수매트의 난방영역과 연결되는 분리관로는 설정된 난방 온도에 따라 간헐적으로 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 제어부
    를 포함하는 온수공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는,
    온수가 유입되는 단일의 유입관로 및 상기 유입관로로부터 분기되는 복수의 분리관로가 형성된 밸브바디;
    상기 밸브바디의 분리관로 각각에 설치되고, 탄성변형되어 상기 분리관로를 통한 온수 유동을 개폐하는 패킹; 및
    상기 제어부에 의해 전원이 인가되면 상기 패킹을 가압하여 상기 분리관로를 차단하는 솔레노이드
    를 포함하는 것인 온수공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리관로는 2개이고 서로 대향 위치하며, 상기 유입관로와 함께 'T'자 또는 'Y'자 형을 형성하는 온수공급장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 분리관로는,
    상기 유입관로와 연결된 제1관로; 및
    상기 제1관로의 끝에 확장 형성되며 상기 제1관로를 통한 온수 유동과 수직 방향 또는 소정 각도로 꺾인 방향으로 온수가 출수되는 출수구가 형성된 제2관로
    를 포함하며,
    상기 각각의 패킹은, 상기 제2관로에 설치되어 상기 제1관로를 통한 온수 유동과 상기 솔레노이드의 가압력에 따라 상기 제1관로를 단속하는 것인 온수공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1관로의 끝단은 상기 제2관로 내부로 돌출되며 끝으로 갈수록 뾰쪽하게 형성되어 상기 패킹과 접촉되는 것인 온수공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2관로는 상기 제1관로에 대하여 반대쪽 면이 개방되어 상기 솔레노이드가 연결되고,
    상기 패킹은 상기 제2관로 내부에 구성되는 본체부와, 상기 본체부보다 확장 형성되어 상기 제2관로와 상기 솔레노이드 사이에 개재되는 확장부를 포함하는 것인 온수공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 제어되어, 상기 가장 높게 설정된 난방온도에 상응하는 온도로 온수를 가열하는 히터를 포함하는 온수공급장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 구동되어 상기 온수를 상기 온수매트로 순환시키며, 상기 밸브의 전원이 온/오프(ON/OFF)될 때 구동 정지되는 펌프를 포함하는 온수공급장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 온수공급장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 제어부는 사전 저장된 난방 온도별 밸브의 분리관로 개폐 주기 또는 온수매트의 분리배관을 통해 난방 온도를 감지하는 센서의 신호에 따라, 상기 밸브의 분리관로를 간헐적으로 개방하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치 제어방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 온수공급장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 제어부는 상기 밸브의 전원을 인가하여 상기 밸브의 구동전압이 초기정격전압에 도달한 후 일정시간이 지나면 상기 밸브의 구동전압을 낮추어 상기 밸브 전원의 온(ON) 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 온수공급장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 밸브의 전원을 온/오프(ON/OFF)할 때, 상기 밸브의 구동전압을 일정 시간동안 일정하게 상승/하강시키는 것을 특징으로 하는 온수공급장치의 제어방법.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 온수공급장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 제어부는 상기 밸브의 전원이 온/오프(ON/OFF)될 때, 상기 온수를 온수매트로 순환시키는 펌프의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 온수공급장치의 제어방법.
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