WO2024128432A1 - 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수 매트 - Google Patents

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WO2024128432A1
WO2024128432A1 PCT/KR2023/005911 KR2023005911W WO2024128432A1 WO 2024128432 A1 WO2024128432 A1 WO 2024128432A1 KR 2023005911 W KR2023005911 W KR 2023005911W WO 2024128432 A1 WO2024128432 A1 WO 2024128432A1
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hot water
pipe
mat
unit
main pipe
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PCT/KR2023/005911
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English (en)
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Inventor
김정남
Original Assignee
주식회사 제이앤씨트레이딩
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Definitions

  • the present invention relates to a hot water mat capable of heating, and more particularly to a prefabricated hot water mat that can be expanded through assembly and has parallel flow.
  • Ondol is a traditional Korean heating method that warms the floor. Pipes are installed inside the floor, and hot water is circulated through these pipes to heat the floor.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2014-0049395
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2014-0049395
  • conventional hot water mats operate independently of each other, so there is a problem in that space expansion (i.e., expansion of the ondol area) is not easy.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Publication No. 2002-228170 discloses a heating panel that can be used as a floor heating panel by combining and laying several panels P.
  • panel P is square or rectangular.
  • One or more pairs of inlet and outlet connectors 1 are provided on four sides of this panel P, and hot water is allowed to flow into or out of the panel from each of the four sides.
  • a plurality of changeable connectors 2 are provided inside panel P, so that the direction of the heat radiation tube 3 connected to each input/output connector 1 can be changed inside panel P. Therefore, an assembled heating panel as shown in FIG. 2 can be completed by assembling several panels of FIG. 1 having several basic patterns. That is, a total of 9 heating panels are knitted, consisting of 3 sheets of the first pattern P1, 2 sheets of the second pattern P2, one sheet of the 3rd pattern P3, and 3 sheets of the fourth pattern P4.
  • Patent Document 3 discloses a prefabricated heating panel that assembles three panels to heat a large area through hot water.
  • Patent Document 4 Korean Patent Publication No. 10-2046630 applied for and registered by the present inventor discloses a hot water mat assembled in a 3 ⁇ 4 arrangement as shown in FIG. 4. Referring to Figure 4, a total of 12 prefabricated hot water mats are assembled through a plurality of expansion connectors. Therefore, the hot water supplied from the hot water boiler 10 is the main pipe of the first prefabricated hot water mat 100, the third bypass pipe and main pipe of the second prefabricated hot water mat 200, and the first prefabricated mat 300.
  • Patent Documents 2 to 4 are characterized in that they all have a serial flow in which hot water discharged from a hot water boiler circulates through several hot water mats in order and returns to the hot water boiler.
  • Patent Document 2 of FIG. 1 requires one hot water mat to include at least 8 input/output connectors and 4 change connectors
  • Patent Document 3 of FIG. 3 requires at least 8 FEMALE connectors and MALE connectors to one hot water mat. It must be included, and Patent Document 4 of FIG. 4 must include 8 open/close valves and 6 bypass valves.
  • the prefabricated hot water mats with the conventional serial flow of Patent Document 2 to Patent Document 4 include a plurality of valves, connectors, and quick couplings to create a serial hot water flow using several hot water mats. (quick disconnect coupling) etc. had to be attached, which caused the overall cost of the hot water mat to increase.
  • the first technical object of the present invention is to provide a prefabricated hot water mat with parallel hot water flow with low noise and high energy efficiency.
  • the present invention is a prefabricated hot water mat with parallel hot water flow that can minimize costs by minimizing the number of valves or connectors installed without additionally increasing the power of the hot water boiler by improving the hot water flow path of the unit hot water mat.
  • the second technical task is to provide.
  • the unit hot water mat according to one aspect of the present invention for solving the above-mentioned technical problem is a prefabricated hot water mat that forms a parallel flow by assembling at least two unit hot water mats, and heat water flowing in from the hot water boiler is distributed in a certain pattern.
  • a heating pipe having a certain pattern to heat the surface of the unit hot water mat by passing through it; a first main pipe that flows hot water flowing from the hot water boiler in a first direction; a second main pipe connected to the heating pipe to flow hot water in the first direction in a second direction and transfer it to the heating pipe; a return pipe installed at a predetermined distance from the second main pipe in the first direction and connected to the heating pipe to allow hot water circulating in the heating pipe to flow in the second direction and return to the hot water boiler; and a bypass pipe connected between the first main pipe and the second main pipe to convert the hot water in the first direction into hot water in the second direction.
  • the heating pipe is characterized in that it is formed in a space between the second main pipe and the return pipe.
  • Another second aspect according to the present invention is that, in the unit hot water mat of the first aspect, a first water flow is provided in the return pipe to form a serial hot water flow path between heating pipes of unit hot water mats adjacent to each other in the first direction. It is characterized in that it further includes a first connection pipe connected in one direction and a second connection pipe connected to the second main pipe in the first direction.
  • Another third aspect according to the present invention is that, in the unit hot water mat of the second aspect, the bypass pipe connects the first main pipe and the second connection pipe to move the first main pipe in the first direction. It is characterized in that the hot water of the second main pipe is converted into hot water in the second direction.
  • Another fourth aspect according to the present invention is the unit hot water mat of the third aspect, wherein both ends of the first main pipe, both ends of the second main pipe, both ends of the return pipe, the first and It further includes on/off valves installed at each end of the second connection pipe;
  • the on/off valve is characterized in that the flow path is opened by combining two corresponding on/off valves with each other.
  • Another fifth aspect according to the present invention is characterized in that, in the unit hot water mat of the fourth aspect, a connection connector for opening or closing the hot water flow path is installed in the bypass pipe.
  • Another sixth aspect according to the present invention is characterized in that, in the unit hot water mat of the fifth aspect, the first direction and the second direction are perpendicular to each other.
  • Another seventh aspect according to the present invention is characterized in that, in the unit hot water mat of the sixth aspect, the first connection pipe is directly connected to the hot water boiler.
  • Another eighth aspect according to the present invention is the unit hot water mat of the seventh aspect, wherein the heating pipe is jigged along the first direction at the center of the unit hot water mat between the second main pipe and the return pipe.
  • -It is characterized by being formed in a zag pattern.
  • Another ninth aspect according to the present invention is the unit hot water mat of the seventh aspect, wherein the unit hot water mat is a rectangular mat, the first main pipe is installed in the long side direction of the rectangle, and The second main pipe and the return pipe are installed at a certain distance apart from each other in the direction of the short sides of a rectangular shape.
  • Another tenth aspect according to the present invention is characterized in that, in the unit hot water mat of the ninth aspect, a pair of on/off valves are installed on each of four sides of the rectangular mat.
  • a prefabricated hot water mat with parallel flow as another 11th aspect according to the present invention is formed by assembling at least two unit hot water mats selected from the 5th to 10th aspects to form an M ⁇ N matrix (M and N are 1 or more natural numbers), and the main hot water flow path in the first direction by combining the on/off valves installed at both ends of the first main pipe of the unit hot water mats constituting one row of the M ⁇ N matrix with each other.
  • M and N are 1 or more natural numbers
  • the on/off valve installed at one end of the first main pipe of the unit hot water mat in row M and row 1 is connected to a hot water boiler; Forming a main hot water flow path in a second direction by coupling on/off valves installed at both ends of the second main pipe of the unit hot water mats constituting one row of the M ⁇ N matrix with each other; Forming a return hot water flow path in a second direction by coupling on/off valves installed at both ends of the return pipes of the unit hot water mats constituting the M row of the M ⁇ N matrix with each other;
  • the on/off valve installed at one end of the first connection pipe of the unit hot water mat in row M and row 1 is connected to a hot water boiler; It is characterized in that the bypass hot water flow path is opened by coupling only the connection connector installed on the bypass pipe of the unit hot water mat in the first row and first row.
  • Another twelfth aspect according to the present invention is the prefabricated hot water mat having a parallel flow of the eleventh aspect, wherein hot water flowing into the main hot water passage in the first direction through a hot water boiler is transferred to the main hot water passage in the second direction. After conversion, it is divided into n branch flow paths (n is a natural number of 2 or more), flows in a first direction according to a certain pattern, and then collected again in the second direction and returned to the hot water boiler.
  • Another 13th aspect according to the present invention is the prefabricated hot water mat with parallel flow of the 12th aspect, wherein each of the n branch hot water passages has m heating pipes (m is a natural number of 1 or more) connected in series. It is characterized by being composed of a series heating passage.
  • Another 14th aspect according to the present invention is the prefabricated hot water mat with parallel flow of the 13th aspect, wherein the M It is characterized by connecting to form a parallel hot water flow.
  • hot water mats can be combined with each other in any of the four directions, thereby facilitating expansion of the ondol area and minimizing installation costs incurred in constructing the ondol.
  • the parallel hot water flow of the prefabricated hot water mat according to the present invention can reduce the time of one heating circulation cycle compared to the conventional serial hot water flow, thereby maximizing hot water circulation efficiency.
  • the present invention improves the hot water flow path of the unit hot water mat, thereby stabilizing household noise by not increasing the power of the hot water boiler, and reducing the cost of the hot water mat by minimizing the number of installed valves or connectors.
  • Figure 2 is a schematic plan view showing an example of assembly of the heating panel of Patent Document 2.
  • Figure 3 is a schematic plan view showing an example of assembly of the heating panel of Patent Document 3.
  • Figure 4 is a diagram showing the flow of hot water in the hot water mat assembled in a 3 ⁇ 4 array of Patent Document 4.
  • Figure 5 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat according to a preferred embodiment of the present invention in which two unit mats are combined.
  • Figure 6 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat according to the present invention in which unit hot water mats P 1 to P 6 are assembled into a 3 ⁇ 2 matrix.
  • Figure 7 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat according to the present invention in which 15 unit hot water mats are assembled into a 3 ⁇ 5 matrix.
  • Figure 5 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat with parallel flow according to a preferred embodiment of the present invention in which two unit hot water mats 100 and 100' are combined.
  • the prefabricated hot water mat with parallel flow is composed of two unit hot water mats assembled together.
  • the basic configuration of the unit hot water mat according to an embodiment of the present invention will be described based on the unit hot water mat P 1 (100) among the two unit hot water mats P 1 (100) and P 2 (100').
  • the remaining unit hot water mat P 2 (100') also has the same symmetrical configuration as the unit hot water mat P 1 (100).
  • the term 'unit hot water mat' refers to a single hot water mat before assembly, as indicated by reference numeral 100 or 100' in Figure 5, and the term 'assembled hot water mat' refers to two or more unit hot water mats. This refers to a hot water mat in an assembled state as shown in Figures 5 to 7.
  • the unit hot water mat P 1 (100) preferably has a rectangular shape, and includes a plurality of on/off valves (161 to 168) formed in pairs, two on each of the four sides, and a plurality of on/off valves (161 to 168) that flow in from the hot water boiler (200).
  • a heating pipe 130 formed in a certain pattern (e.g., zig-zag pattern) to heat the surface of the hot water mat by passing hot water in a certain pattern, the water flowing in from the hot water boiler 200
  • a first main pipe 110 that flows hot water in a first direction (for example, a long side direction or a longitudinal direction) of the rectangular mat, and flows hot water in the first direction into the rectangular mat.
  • a second main pipe 115 that flows in a second direction (for example, a short side direction or a width direction), and directs the hot water passing through the heating pipe 130 in the second direction.
  • a return pipe 118 that collects the water and returns it to the hot water boiler (BLR, 200), connects in series between the heating pipes 130 of at least two unit hot water mats adjacent to each other in the first direction.
  • the first connection pipe 142 is connected between the return pipe 118 and the hot water boiler 200. Connect. Additionally, one end of the first main pipe 110 of the starting unit hot water mat is directly connected to the hot water boiler 200.
  • hot water from the hot water boiler 200 flows through the first main pipe 110, the bypass pipe 120, and the second main pipe 115 of the starting unit hot water mat. It flows, passes in parallel through the heating pipes of a plurality of unit hot water mats that are directly or indirectly connected to the starting unit hot water mat, and then is collected in the return pipe 118 of the starting unit hot water mat, and then is collected in the first connection pipe 142. ) returns to the hot water boiler (200).
  • the hot water introduced from the hot water boiler 200 flows through the first main pipe 110 in the first direction and then changes direction through the bypass pipe 150 to flow through the second main pipe 115 in the second direction. Forms a serial flow.
  • the hot water that reaches the second main pipe 115 is divided into at least two hot water streams in the second main pipe 115 and then branches off into several branches.
  • the present invention when several unit hot water mats are assembled to form a prefabricated hot water mat in an N
  • the first main pipes of the mat are connected in series to form a main flow in the first direction
  • the second main pipes of the unit hot water mats constituting one row are connected in series to form a main flow in the second direction.
  • a main flow is formed.
  • the main flow in the second direction branches off into a plurality of parallel flow paths to form a plurality of branch flows.
  • the on/off valves 161 to 168 normally close the flow path in the OFF state, and open the flow path to the ON state when neighboring on/off valves 161 to 168 are connected to each other. am.
  • the on/off valves 161 to 168 are connected to both ends of the first main pipe 110, both ends of the second main pipe 115, both ends of the return pipe 118, and the first and second 2 are installed at the ends of one direction of the connection pipes 142 and 145, respectively.
  • connection connector 150 is installed in the bypass pipe 120 to open or close the hot water flow path of the bypass pipe 120.
  • the coupling of the connection connector 150 is in the OFF state, the passage of the bypass pipe 120 is maintained in a closed state. That is, since the connection connectors 150 are not coupled to each other in normal times, the hot water flow path of the bypass pipe 120 is blocked and closed.
  • the flow path of the bypass pipe 120 is opened by coupling the connection connectors 150 to each other.
  • the hot water flow in the first direction of the first main pipe 110 is converted into the hot water flow in the second direction of the second main pipe 115 through the bypass pipe 120, thereby heating the heating pipe 130. ) can flow in. Therefore, when the coupling of the connection connector 150 is turned off, the first main pipe 110 and the second main pipe 115 are not connected to each other.
  • unit hot water in 1 row and 1 column The coupling of only the mat's connection connector 150 is turned on, and the coupling of all remaining unit hot water mat connection connectors 150 is turned off. That is, only the first main pipe 110 and the second main pipe 115 of the unit hot water mats in one row and one column are connected, and the first main pipe 110 and the second main pipe 115 of all remaining unit hot water mats are connected. ) are not connected to each other.
  • the hot water flow of the first main pipe connected in series of the unit hot water mats constituting the first row forms a serial flow in the first direction
  • the hot water of the second main pipe connected in series of the unit hot water mats constituting the first row forms a serial flow in the first direction.
  • the flow forms a serial flow in the second direction.
  • the serial hot water flow in the first direction is converted into the serial hot water flow in the second direction through the bypass pipe of the unit hot water mat in one row and one column, and the serial hot water flow in the second direction thus converted is the 1
  • the heating pipe 130 may be formed in various patterns at the center of the unit hot water mat 100, which is a space spaced between the second main pipe 115 and the return pipe 118. This heating pipe 130 forms a hot water flow path for warming the upper surface of the hot water mat, and preferably has a pattern that can increase heating efficiency per unit area.
  • the pattern of the heating pipe 130 may be diverse, such as a zig-zag pattern or a whirlpool pattern. As for the pattern of the heating pipe 130, it is most desirable to apply a zig-zag pattern as shown in FIG. 5 for smooth flow of hot water and heating efficiency.
  • the parallel hot water flow according to the present invention has a form in which a plurality of branch hot water flows are connected in parallel to one main hot water flow flow.
  • a parallel hot water flow is shown in which two branch hot water flow paths are connected in parallel to one main hot water flow path in the second direction, and in the case of Figure 7, one main hot water flow path in the second direction is shown.
  • a parallel hot water flow is shown in which five branch hot water flow paths are connected in parallel.
  • heating pipes of three unit hot water mats are connected in series in each branch hot water flow path in the first direction.
  • a total of 6 unit hot water mats (P 1 to P 6 ) are assembled in a 3 ⁇ 2 array (3 rows - 2 column matrix), so that the serial flow where the heating pipes of the 3 unit hot water mats are connected is 2. It forms a 3 ⁇ 2 parallel hot water stream branched into two parallel streams.
  • a total of 15 unit hot water mats (P 1 to P 15 ) are assembled in a 3 ⁇ 5 array (3 rows - 5 column matrix), and the heating pipes of the 3 unit hot water mats are connected to the serial flow. These five parallel flows form a branched 3 ⁇ 5 parallel hot water flow.
  • the first main pipe of the unit hot water mat constituting 1 column in the M The second main pipes of the unit hot water mats constituting 1 row are connected through a bypass pipe of the unit hot water mats arranged in the 1st row and 1st column, forming the main flow of the parallel hot water flow. do. That is, in order to connect the first main pipes of the unit hot water mat constituting one column, the on/off valves 161 and 165 installed on the first main pipe 110 are connected to each other to provide serial main hot water in the first direction. Open the euro.
  • the on/off valves 164 and 167 installed on the second main pipe 115 are connected to each other to provide serial main hot water in the second direction. Open the euro.
  • the on/off valves 163 and 168 installed on the return pipe 115 are connected to each other to open the return hot water flow path in the second direction. Then, the hot water flow path of the bypass pipe is opened by coupling the connection connector installed on the bypass pipe of the unit hot water mat in the first row and first row.
  • the on/off valves 161 and 162 installed on the first main pipe 110 and the first connection pipe 142 directly connected to the hot water boiler 200 are Open.
  • the on/off valves 167 and 164' are combined to connect the second main pipes 115 and 115' of the unit hot water mats P 1 (100) and P 2 (100'), thereby forming a main hot water flow path in the second direction.
  • the return hot water flow path in the second direction is opened by connecting the return pipes 118 and 118' of the unit hot water mats P 1 (100) and P 2 (100') by combining the on/off valves 168 and 163' with each other. .
  • connection connectors 150 of the unit hot water mat P 1 (100) are coupled to each other to open the hot water flow path of the bypass pipe 120, and the connection connector 150' of the unit hot water mat P 2 (100') is By not coupling, the hot water flow path of the bypass pipe 120' is closed.
  • the hot water heated by the hot water boiler 200 passes through the first main pipe 110 and the bypass pipe 120 of the unit hot water mat P 1 (100) to the second main pipe. After reaching the pipe 115, it branches into two hot water channels, one flowing into the heating pipe 130 of the unit hot water mat P 1 (100), and the other flowing into the second main of the unit hot water mat P 2 (100'). It flows through the pipe 115' to the heating pipe 130'.
  • the hot water flow paths branched off to the heating pipes 130 and 130' of unit hot water mat P 1 (100) and P 2 (100'), respectively, are gathered into the return pipe 118 of unit hot water mat P 1 (100) and then returned to the first It is returned back to the hot water boiler 200 through the connection pipe 142.
  • the prefabricated hot water mat of FIG. 5 converts the hot water flowing in in the first direction through the hot water boiler 200 into the second direction and then divides it into two branch flow paths and flows it in the first direction according to a certain pattern. It forms a parallel hot water flow consisting of two branch hot water flow paths (each branch hot water flow path consists of one heating pipe) that flows and then collects in the second direction and returns to the hot water boiler 200.
  • Figure 6 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat according to the present invention in which unit hot water mats P 1 to P 6 are assembled into a 3 ⁇ 2 matrix.
  • hot water from the hot water boiler 200 sequentially passes through the first main pipes of unit hot water mats P 1 , P 2 , and P 3 in one row and bypasses unit hot water mat P 3 in row 1 and row 1.
  • the second main pipe of unit hot water mat P 3 in row 1 and column 1 through the pipe After reaching the second main pipe of unit hot water mat P 3 in row 1 and column 1 through the pipe, it branches into two, and one flows in series through the heating pipes of unit hot water mat P 3 , P 2 , and P 1 in row 1 in that order.
  • the other flows in series through the second main pipe of unit hot water mat P 4 in row 1 and row 2, and through the heating pipes of unit hot water mat P 4 , P 5 , and P 6 in row 2 in that order.
  • the serial hot water flow branched to the heating pipes of the unit hot water mats P 3 , P 2 , and P 1 in the first row and the serial hot water flow branched to the heating pipes of the unit hot water mats P 4 , P 5 , and P 6 in the second row are in row 3, It is collected in the return pipe of the unit hot water mat P 1 of the first row (starting unit hot water mat) and then returned to the hot water boiler 200 through the first connection pipe of the unit hot water mat P 1 .
  • the prefabricated hot water mat of FIG. 6 converts the hot water flowing in in the first direction through the hot water boiler 200 into the second direction, divides it into two branch channels, and flows it in the first direction according to a certain pattern. It forms a parallel hot water flow consisting of two branch hot water passages (each branch hot water passage is composed of three heating pipes connected in series) that flows and then collects it in the second direction and returns it to the hot water boiler 200.
  • Figure 7 is a schematic plan view of a prefabricated hot water mat according to the present invention in which 15 unit hot water mats are assembled into a 3 ⁇ 5 matrix.
  • hot water from the hot water boiler 200 sequentially passes through the first main pipes of unit hot water mats P 1 , P 2 , and P 3 in row 1 and bypasses unit hot water mat P 3 in row 1 and row 1.
  • the second main pipe of unit hot water mat P 3 in row 1 and column 1 is branched into two, one flows in series through the heating pipes of unit hot water mat P 3 , P 2 , and P 1 in row 1 in that order, and the other flows to the second main pipe of unit hot water mat P4 in rows 1 and 2.
  • the hot water flowing into the second main pipe of the unit hot water mat P 4 in the first row and the second row is again branched into two from the second main pipe of the unit hot water mat P 4 , and one is connected to the unit hot water mats P 4 , P 5 , and P in the second row. 6 heating pipes flow in series in order, and the other flows to the second main pipe of unit hot water mat P 9 in 1 row and 3 columns.
  • the hot water flowing into the second main pipe of the unit hot water mat P 9 in the first row and third row is again branched into two from the second main pipe of the unit hot water mat P 9 , one for the unit hot water mats P 9 , P 8 , and P in the third row. 7 heating pipes flow in series in order, and the other flows to the second main pipe of unit hot water mat P 10 in 1 row and 4 columns.
  • the hot water flowing into the second main pipe of the unit hot water mat P 10 in the 1st row and 4th row is again branched into two from the 2nd main pipe of the unit hot water mat P 10 , and one is connected to the unit hot water mats P 10 , P 11 , and P in the 4th row.
  • the serial hot water flow branched to the heating pipes all gathers to the return pipe of unit hot water mat P 1 in 3 rows and 1 column (starting unit hot water mat) and connects to the first connection pipe of unit hot water mat P 1. Afterwards, it returns to the hot water boiler (200).
  • the prefabricated hot water mat of FIG. 7 converts the hot water flowing in in the first direction through the hot water boiler 200 into the second direction and then divides it into five branch flow paths and flows in the first direction according to a certain pattern. It forms a parallel hot water flow consisting of five branch hot water passages (each branch hot water passage is composed of three heating pipes connected in series) that flows and then collects it in the second direction and returns it to the hot water boiler 200.
  • the prefabricated hot water mat with parallel flow according to the present invention can be used for various purposes, such as general home bedding, a thermal mat in various medical institutions such as a nursing hospital, or a thermal cushion in an office.

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  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 단위 온수매트를 적어도 2개 이상 조립하여 M×N 매트릭스(M과 N은 1 이상의 자연수)를 구성하는 조립식 온수매트를 형성하되, 온수 보일러를 통해 제 1 방향으로 유입된 온수를 제 2 방향으로 전환한 후 N개의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 온수보일러로 복귀시키는 N개의 분기 온수 유로(각 분기 온수 유로는 M개의 난방 파이프로 구성)를 구성하는 병렬 온수 흐름을 형성하는 조립식 온수매트에 관한 것이다.

Description

병렬 흐름을 갖는 조립식 온수 매트
본 출원은 2022년 12월 15일에 출원된 한국 특허출원 제 10-2022-0175899 호 및 2023년 2월 28일에 출원된 한국 특허출원 제 10-2023-0026549 호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 난방이 가능한 온수 매트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립을 통해서 확장될 수 있고, 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수 매트에 관한 것이다.
온돌은 바닥을 따뜻하게 하는 한국의 전통적인 난방 방법으로서, 바닥 내부에 파이프가 설치되고 이 파이프를 통해서 온수가 순환되어 바닥을 난방한다.
이러한 온돌은 초기 구축 비용이 많이 발생할 뿐만 아니라, 특히 바닥 공사가 완료된 장소에 온돌을 설치하기 위해서는 초기 비용보다 더욱 많은 비용이 발생할 수 있다. 이에 따라, 적은 비용으로 온돌을 이용하기 위하여, 온수 매트가 생산되어 시중에 유통되고 있다.
특허문헌 1(대한민국 공개특허공보 제 2014-0049395 호)과 같은 종래의 온수 매트는 침대 매트릭스 또는 이불 형태로 출시되어, 좁은 공간에서만 이용할 수 있는 공간상의 문제점이 있다. 또한, 종래의 온수 매트는 서로 간에 독립적으로 동작하여, 공간 확장(즉, 온돌 면적 확장)이 용이하지 않은 문제점도 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 여러 종류의 난방용 패널들을 조립함으로써 공간에 따른 최적의 패턴을 조합하는 것이 가능한 조립식 온수 매트가 제안되었다.
특허문헌 2(일본 공개특허공보 제 2002-228170 호)는 여러 장의 패널 P를 조합해 부설함으로써, 바닥 난방용 패널로서 사용할 수 있는 난방용 패널을 개시한다. 도 1을 참조하면, 패널 P는 정사각형 또는 직사각형을 이룬다. 이 패널 P의 4변에 한 쌍 또는 복수 쌍의 입출 커넥터 1을 마련하고, 각 4변에서 패널 내부로 온수를 유입하고 또는 유출될 수 있도록 하고 있다. 또한 복수개의 변경 커넥터 2를 패널 P 내부에 배설하여 각 입출 커넥터 1에 접속하는 방열관 3의 방향을 패널 P 내부에서 변경 가능하게 하고 있다. 따라서, 여러개의 기본 패턴을 갖는 도 1의 패널을 여러장 조립하는 것에 의해 도 2와 같은 조립형 난방용 패널을 완성할 수 있다. 즉, 3매의 제 1 패턴 P1와 2매의 제 2 패턴 P2와 한 장의 제 3 패턴 P3와 3매의 제 4 패턴 P4로 구성되는 전체 9매의 난방용 패널을 편성하고 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 특허문헌 3(US 2011/0073274 A1)은 3장의 패널을 조립하여 넓은 면적에 온수를 통해 온열을 실행하는 조립식 난방 패널을 개시한다.
또한, 본 발명자에 의해 출원되고 등록된 특허문헌 4(대한민국 등록특허공보 제 10-2046630 호)는 도 4와 같이 3×4 배열 형태로 조립된 온수 매트를 개시한다. 도 4를 참조하면, 총 12개의 조립식 온수 매트가 복수의 확장 커넥터를 통해서 조립되어 있다. 따라서, 온수 보일러(10)에서 공급된 온수는 제1조립식 온수 매트(100)의 주 파이프, 제2조립식 온수 매트(200)의 제3우회 파이프와 주 파이프, 제3조립식 매트(300)의 제3우회 파이프와 주 파이프, 제4조립식 온수 매트(400)의 제3우회 파이프, 주 파이프 및 분기 파이프, 제8조립식 온수 매트(800)의 주 파이프, 제1우회 파이프 및 분기 파이프, 제12조립식 온수 매트(1200)의 주 파이프와 제1우회 파이프, 제11조립식 온수 매트(1100)의 주 파이프, 제7조립식 온수 매트(700)의 분기 파이프, 제1우회 파이프, 주 파이프 및 제2우회 파이프, 제11조립식 온수 매트(1100)의 제2우회 파이프, 제10조립식 온수 매트(1000)의 주 파이프, 제6조립식 온수 매트(600)의 분기 파이프, 제1우회 파이프, 주 파이프 및 제2우회 파이프, 제10조립식 온수 매트(1000)의 제2우회 파이프, 제9조립식 온수 매트(900)의 주 파이프, 제5조립식 온수 매트(500)의 분기 파이프, 제1우회 파이프 및 주 파이프, 제1조립식 온수 매트(100)의 제2우회 파이프를 순환하여 온수 보일러(10)에 다시 모아진다.
상기 특허문헌 2 내지 특허문헌 4의 조립식 온수 매트는 모두 온수 보일러에서 배출된 온수가 여러장의 온수 매트를 순서대로 차례로 순환하여 다시 온수 보일러로 리턴하여 유입되는 직렬식 흐름을 갖는 것이 특징이다.
이로 인해, 모든 온수 매트에 온수가 공급되기까지 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 온수 보일러로 돌아오는 마지막 온수의 온도가 낮아져서 에너지 효율성이 떨어지는 문제를 가진다.
한편, 도 1의 특허문헌 2는 1개의 온수 매트에 최소 8개의 입출 커넥터와 4개의 변경 커넥터를 포함해야 하고, 도 3의 특허문헌 3은 1개의 온수 매트에 최소 8개의 FEMALE 커넥터와 MALE 커넥터를 포함해야 하며, 도 4의 특허문헌 4는 8개의 개폐 밸브와 6개의 바이패스 밸브를 포함해야 한다.
이와같이, 특허문헌 2 내지 특허문헌 4의 종래 직렬식 흐름을 갖는 조립식 온수 매트는 여러개의 온수 매트를 이용하여 직렬식 온수 흐름을 만들어내기 위해서 다수의 밸브(valve)와 커넥터(connector) 및 퀵커플링(quick disconnect coupling) 등이 부착되어야 하고, 이로 인해 온수 매트의 전체적인 원가를 상승시키는 원인이 되었다.
또한, 이러한 종래의 조립식 온수 매트의 직렬 흐름을 병렬 흐름으로 전환하기 위해서는 복수의 온수 매트에 온수를 동시에 펌핑하여 순환시킬 수 있을 정도의 파워를 갖는 온수 보일러를 개발해야 한다. 그러나, 이 경우 온수 보일러의 파워가 높아짐에 따라 소음이라는 부작용과 더불어 에너지 효율성의 저하라는 새로운 문제점이 대두되게 된다.
따라서, 본 발명은 낮은 소음과 높은 에너지 효율을 갖는 병렬 온수 흐름의 조립식 온수 매트를 제공하는 것을 제 1의 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 단위 온수 매트의 온수 유로를 개선하는 것에 의해 온수 보일러의 파워를 추가로 높이지 않으면서 설치되는 밸브나 커넥터의 갯수를 최소화하여 원가를 최소화할 수 있는 병렬 온수 흐름의 조립식 온수 매트를 제공하는 것을 제 2의 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 단위 온수매트는, 적어도 2개 이상의 단위 온수매트를 조립하여 병렬 흐름을 형성하는 조립식 온수매트에 있어서, 온수 보일러부터 유입되는 온수를 일정한 패턴으로 통과시켜 상기 단위 온수매트의 표면을 난방시키기 위하여 일정한 패턴을 갖는 난방 파이프; 상기 온수 보일러로부터 유입되는 온수를 제 1 방향으로 흐르게 하는 제 1 메인 파이프; 상기 제 1 방향의 온수를 제 2 방향으로 흐르게 하여 상기 난방 파이프로 전달하기 위하여 상기 난방 파이프와 연결되는 제 2 메인 파이프; 상기 제 2 메인 파이프와 상기 제 1 방향으로 일정한 거리 이격되어 설치되고, 상기 난방 파이프를 순환한 온수를 상기 제 2 방향으로 흐르게 하여 상기 온수 보일러로 복귀시키기 위하여 상기 난방 파이프와 연결되는 귀환 파이프; 및 상기 제 1 방향의 온수를 상기 제 2 방향의 온수로 전환하기 위하여 상기 제 1 메인 파이프와 상기 제 2 메인 파이프 사이를 연결하는 우회 파이프;를 포함하고; 상기 난방 파이프는 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프 사이의 이격 공간에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 2 양태는, 상기 제 1 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 단위 온수매트의 난방 파이프 사이의 직렬 온수 유로를 형성하기 위하여 상기 귀환 파이프에 제 1 방향으로 연결되는 제 1 연결 파이프와 상기 제 2 메인 파이프에 제 1 방향으로 연결되는 제 2 연결 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 3 양태는, 상기 제 2 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 우회 파이프는 상기 제 1 메인 파이프와 상기 제 2 연결 파이프를 연결하는 것에 의해 상기 제 1 메인 파이프의 제 1 방향의 온수를 상기 제 2 메인 파이프의 제 2 방향의 온수로 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 4 양태는, 상기 제 3 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 제 1 메인 파이프의 양 끝단, 상기 제 2 메인 파이프의 양 끝단, 상기 귀환 파이프의 양 끝단, 상기 제 1 및 제 2 연결 파이프의 끝단에 각각 설치되는 온/오프 밸브를 더 포함하고; 상기 온/오프 밸브는 대응하는 2개의 온/오프 밸브가 서로 결합되는 것에 의해 유로를 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 5 양태는, 상기 제 4 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 우회 파이프에는 온수 유로를 개방하거나 폐쇄시키기 위한 연결 커넥터가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 6 양태는, 상기 제 5 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 7 양태는, 상기 제 6 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 제 1 연결 파이프는 상기 온수 보일러와 직접 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 8 양태는, 상기 제 7 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 난방 파이프는 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프 사이의 상기 단위 온수매트의 중심부에 상기 제 1 방향을 따라 지그-재그 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 9 양태는, 상기 제 7 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 단위 온수매트는 직사각형의 매트이고, 상기 제 1 메인 파이프는 직사각형의 장변(張邊) 방향으로 설치되고, 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프는 일정한 거리 이격된 상태로 직사각형의 단변(短邊) 방향으로 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 10 양태는, 상기 제 9 양태의 단위 온수매트에 있어서, 상기 직사각형 매트의 4변에 각각 한 쌍의 온/오프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 제 11 양태로서의 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트는, 상기 제 5 양태 내지 제 10 양태중 선택된 어느 하나의 단위 온수매트를 적어도 2개 이상 조립하여 M×N 매트릭스(M과 N은 1 이상의 자연수)를 형성하고, 상기 M×N 매트릭스의 1열을 구성하는 단위 온수매트들의 제 1 메인 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 1 방향의 메인 온수 유로를 형성하고; 상기 M행,1열의 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프의 일 끝단에 설치되는 온/오프 밸브는 온수 보일러에 연결되고; 상기 M×N 매트릭스의 1행을 구성하는 단위 온수매트들의 제 2 메인 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 2 방향의 메인 온수 유로를 형성하고; 상기 M×N 매트릭스의 M행을 구성하는 단위 온수매트들의 귀환 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 2 방향의 귀환 온수 유로를 형성하고; 상기 M행,1열의 단위 온수매트의 제 1 연결 파이프의 일 끝단에 설치되어 있는 온/오프 밸브는 온수 보일러에 연결되며; 상기 1행,1열의 단위 온수매트의 우회 파이프에 설치된 연결 커넥터만을 커플링시켜 우회 온수 유로를 개방하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 12 양태는, 상기 제 11 양태의 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트에 있어서, 온수 보일러를 통해 상기 제 1 방향의 메인 온수 유로로 유입된 온수를 제 2 방향의 메인 온수 유로로 전환한 후 n개(n은 2이상의 자연수)의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 상기 온수 보일러로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 13 양태는, 상기 제 12 양태의 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트에 있어서, 상기 n개의 분기 온수 유로 각각은 m개(m은 1이상의 자연수)의 난방 파이프가 직렬로 연결되어 있는 직렬 난방 유로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 제 14 양태는, 상기 제 13 양태의 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트에 있어서, 상기 M×N 매트릭스는 상기 난방 파이프 M개를 직렬로 연결한 직렬 난방 유로 N개를 서로 병렬로 연결하여 병렬 온수 흐름을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조립식 온수 매트는, 4면 어느 방향으로도 온수 매트끼리 결합이 가능하여 온돌 영역의 확장을 용이하게 하고, 온돌을 시공하는데 발생하는 설치 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조립식 온수 매트의 병렬 온수 흐름은, 종래의 직렬 온수 흐름에 비해 1회의 난방 순환 사이클의 시간을 줄일 수 있고, 이로 인해 온수의 순환 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 단위 온수 매트의 온수 유로를 개선하는 것에 의해 온수 보일러의 파워를 높이지 않아서 생활 소음이 안정적이고, 설치되는 밸브나 커넥터의 갯수를 최소화하여 온수 매트의 원가를 절감할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 특허문헌 2의 난방용 패널의 개략 평면도이다.
도 2는 특허문헌 2의 난방용 패널의 조립 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 특허문헌 3의 난방 패널의 조립 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 4는 특허문헌 4의 3×4 배열 형태로 조립된 온수 매트에서 온수의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 2개의 단위 매트가 결합되어 있는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
도 6은 단위 온수매트 P1 내지 P6를 3×2 매트릭스로 조립한 본 발명에 따른 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
도 7은 단위 온수매트 15개를 3×5 매트릭스로 조립한 본 발명에 따른 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 5는 2개의 단위 온수매트(100 및 100')가 결합되어 있는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수 매트는 2개의 단위 온수매트 서로 조립되어 구성된다. 먼저, 2개의 단위 온수매트 P1(100)과 P2(100')중 단위 온수 매트 P1(100)을 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 온수매트의 기본적인 구성을 설명한다. 이때, 나머지 단위 온수매트 P2(100') 역시 상기 단위 온수매트 P1(100)과 대칭적으로 동일한 구성을 가진다.
본 발명에서 상기 '단위 온수매트'라는 용어는 도 5의 도면부호 100이나 100'와 같이 조립되기 전의 하나의 온수매트를 의미하고, '조립식 온수매트'라는 용어는 2개 이상의 상기 단위 온수매트가 도 5 내지 도 7과 같이 조립되어 있는 상태의 온수매트를 의미한다.
상기 단위 온수매트 P1(100)은 바람직하게는 직사각형의 형태를 가지며, 4면에 각각 2개씩 짝을 지어 형성되는 복수의 온/오프 밸브(161~168), 온수 보일러(200)부터 유입되는 온수를 일정한 패턴으로 통과시켜 상기 온수 매트의 표면을 난방시키기 위하여 일정한 패턴(예를 들어, 지그-재그 패턴)으로 형성되는 난방 파이프(heating pipe)(130), 상기 온수 보일러(200)부터 유입되는 온수를 상기 직사각형 매트의 제 1 방향(예를 들어, 장변(張邊) 방향 또는 길이 방향)으로 흐르게 하는 제 1 메인 파이프(first main pipe)(110), 상기 제 1 방향의 온수를 상기 직사각형 매트의 제 2 방향(예를 들어, 단변(短邊) 방향 또는 폭 방향)으로 흐르게 하는 제 2 메인 파이프(seconde main pipe)(115), 상기 난방 파이프(130)를 통과한 온수를 상기 제 2 방향으로 모아서 상기 온수 보일러(BLR,200)로 되돌려 보내는 귀환 파이프(return pipe)(118), 상기 제 1 방향으로 서로 이웃하고 있는 적어도 2개 이상의 단위 온수매트의 난방 파이프(130) 사이를 직렬로 연결하기 위하여 상기 귀환 파이프(118)에 제 1 방향으로 연결되는 제 1 연결 파이프(first connected pipe)(142)와 상기 제 2 메인 파이프(115)에 제 1 방향으로 연결되는 제 2 연결 파이프(second connected pipe)(145), 상기 제 1 메인 파이프(110)와 상기 제 2 연결 파이프(145) 사이를 연결하는 것에 의해 상기 제 1 메인 파이프(110)의 제 1 방향의 온수를 상기 제 2 메인 파이프(115)의 제 2 방향의 온수로 전환하여 상기 난방 파이프(130)로 전달하기 위한 우회 파이프(bypass pipe)(120) 및 상기 우회 파이프(120)에 설치되는 연결 커넥터(150)를 포함한다.
상기 온수 보일러(200)와 직접 연결되는 단위 온수매트(이하, "출발 단위 온수매트"로 약칭)의 경우, 상기 제 1 연결 파이프(142)는 귀환 파이프(118)와 온수 보일러(200) 사이를 연결한다. 또한, 상기 출발 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프(110)의 일단은 상기 온수 보일러(200)와 직접 연결된다.
따라서, 본 발명에 따른 조립식 온수매트의 경우, 온수 보일러(200)로부터의 온수는 상기 출발 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프(110), 우회 파이프(120) 및 제 2 메인 파이프(115)을 통해 흘러서, 이 출발 단위 온수매트와 직접 또는 간접적으로 연결되어 있는 복수의 단위 온수매트의 난방 파이프를 병렬로 통과한 후 상기 출발 단위 온수매트의 귀환 파이프(118)로 모아져서 상기 제 1 연결 파이프(142)를 통해 상기 온수 보일러(200)로 복귀한다.
상기 온수 보일러(200)로부터 도입된 온수는 제 1 메인 파이프(110)를 제 1 방향으로 흐른 후에 우회 파이프(150)를 통해 방향을 전환하여 상기 제 2 메인 파이프(115)를 제 2 방향으로 흐르는 직렬 흐름을 형성한다. 이렇게 상기 제 2 메인 파이프(115)에 도달한 온수는 제 2 메인 파이프(115)에서 적어도 2개 이상의 온수 흐름으로 나누어진 후 여러갈래로 분기된다.
본 발명에서 여러개의 단위 온수매트가 조립되어 N×M 배열(N행-M열의 매트릭스)(여기서, N과M은 1이상의 자연수)의 조립식 온수매트를 형성하게 되면, 1열을 구성하는 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프들이 서로 직렬로 연결되어 제 1 방향의 메인 흐름(main flow)을 형성하고, 1행을 구성하는 단위 온수매트의 제 2 메인 파이프들이 서로 연결되어 직렬로 제 2 방향의 메인 흐름(main flow)을 형성하게 된다. 그리고, 상기 제 2 방향의 메인 흐름으로부터 다수의 병렬 유로로 분기되어 다수의 가지 흐름(branch flow)을 형성하게 된다.
상기 온/오프 밸브(161~168)는 평상시에는 유로를 오프(OFF) 상태로 폐쇄하고, 이웃하는 온/오프 밸브(161~168)가 서로 연결되면 유로를 온(ON) 상태로 개방하는 밸브이다. 상기 온/오프 밸브(161~168)는 상기 제 1 메인 파이프(110)의 양 끝단, 상기 제 2 메인 파이프(115)의 양 끝단, 상기 귀환 파이프(118)의 양 끝단, 상기 제 1 및 제 2 연결 파이프(142,145)의 일 방향의 끝단에 각각 설치된다.
따라서, 상기 단위 온수매트(100)가 단독으로 온수 보일러(BLR:200)에 연결된 상태에서, 상기 온/오프 밸브(161~168)중 상기 온수 보일러(200)와 직접 연결되는 제 1 메인 파이프(110)와 제 1 연결 파이프(142)에 설치되는 온/오프 밸브(161,162)를 제외한 나머지 온/오프 밸브(163~168)는 모두 오프(OFF) 상태를 유지한다.
상기 연결 커넥터(150)는 상기 우회 파이프(120)의 온수 유로를 개방하거나 폐쇄하기 위해 상기 우회 파이프(120)에 설치된다. 상기 연결 커넥터(150)의 커플링(coupling)이 오프(OFF) 상태에 있으면, 상기 우회 파이프(120)는 그 유로가 폐쇄된 상태로 유지된다. 즉, 평상시에는 상기 연결 커넥터(150)가 서로 커플링되어 있지 않기 때문에 상기 우회 파이프(120)의 온수 유로는 막힌 상태로 폐쇄되어 있다. 반면에, 상기 연결 커넥터(150)를 서로 커플링시키는 것에 의해 상기 우회 파이프(120)의 유로는 개방된다. 이로 인해, 상기 제 1 메인 파이프(110)의 제 1 방향의 온수 흐름이 상기 우회 파이프(120)를 거쳐 상기 제 2 메인 파이프(115)의 제 2 방향의 온수 흐름으로 전환되어 상기 난방 파이프(130)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 연결 커넥터(150)의 커플링이 오프(OFF)된 상태에서는 상기 제 1 메인 파이프(110)와 상기 제 2 메인 파이프(115)는 유로가 연결되지 않는다.
본 발명에서 여러개의 단위 온수 매트가 조립되어 N×M 배열(N행-M열의 매트릭스)(여기서, N과M은 1이상의 자연수)의 조립식 온수매트를 형성하게 되면, 1행,1열의 단위 온수매트의 연결 커넥터(150)만 커플링이 온(ON) 되고, 나머지 단위 온수매트의 연결 커넥터(150)는 모두 커플링이 오프(OFF) 된다. 즉, 1행,1열의 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프(110)와 제 2 메인 파이프(115)만 연결되고, 나머지 모든 단위 온수 매트들의 제 1 메인 파이프(110)와 제 2 메인 파이프(115)는 서로 연결되지 않게 된다. 따라서, 1열을 구성하는 단위 온수매트들의 직렬로 연결된 제 1 메인 파이프의 온수 흐름은 제 1 방향으로 직렬 흐름을 형성하고, 1행을 구성하는 단위 온수매트들의 직렬로 연결된 제 2 메인 파이프의 온수 흐름은 제 2 방향으로 직렬 흐름을 형성하게 된다. 그리고, 1행,1열의 단위 온수매트의 우회 파이프를 통해 상기 제 1 방향의 직렬 온수 흐름을 상기 제 2 방향의 직렬 온수 흐름으로 전환하고, 이렇게 전환된 상기 제 2 방향의 직렬 온수 흐름은 상기 1행을 구성하는 단위 온수매트들 각각의 난방 파이프와 연결되는 지점에서 분기되어 여러개의 병렬 온수 흐름을 형성한다.
상기 난방 파이프(130)는 상기 제 2 메인 파이프(115)와 상기 귀환 파이프(118) 사이의 이격된 공간인 상기 단위 온수매트(100)의 중심부에 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 이 난방 파이프(130)는 온수 매트의 상면을 따뜻하게 난방하기 위한 온수 유로를 형성하는 것으로서 단위 면적당 온열 효율을 높일 수 있는 패턴(Pattern)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 난방 파이프(130)의 패턴으로는 지그-재그 패턴, 회오리 패턴 등 다양할 수 있다. 난방 파이프(130)의 패턴으로는 온수의 원활한 흐름과 난방 효율을 위해서 도 5와 같은 지그-재그 패턴을 적용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 병렬 온수 흐름(pararrell hot water flow)은 하나의 주 온수 유로(main hot water flow)에 다수의 분기 온수 유로(branch hot water flow)가 병렬로 접속되어 있는 형태를 구성한다. 예를 들어, 도 6의 경우에는 하나의 제 2 방향의 주 온수 유로에 2개의 분기 온수 유로가 병렬 접속된 병렬 온수 흐름이 도시되어 있고, 도 7의 경우에는 하나의 제 2 방향의 주 온수 유로에 5개의 분기 온수 유로가 병렬로 접속된 병렬 온수 흐름이 도시되어 있다. 또한, 도 6 및 도 7 모두 각각의 분기 온수 유로에는 3개의 단위 온수매트의 난방 파이프가 제 1 방향으로 직렬로 연결된다.
도 6의 경우는, 총 6개의 단위 온수 매트(P1~P6)가 3×2 배열(3행-2열 매트릭스)로 조립되어 3개의 단위 온수매트의 난방 파이프가 연결되는 직렬 흐름이 2개의 병렬 흐름으로 분기된 3×2 병렬 온수 흐름을 형성한다. 또한, 도 7의 경우는, 총 15개의 단위 온수 매트(P1~P15)가 3×5 배열(3행-5열 매트릭스)로 조립되어 3개의 단위 온수매트의 난방 파이프가 연결되는 직렬 흐름이 5개의 병렬 흐름으로 분기된 3×5 병렬 온수 흐름을 형성한다.
이때, 상기 조립식 온수매트를 구성하는 M×N 매트릭스(N행-M열의 매트릭스)(여기서, N과M은 1이상의 자연수)에서 1열(1 column)을 구성하는 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프들과 1행(1 row)을 구성하는 단위 온수매트의 제 2 메인 파이프들은 1행,1열에 배치된 단위 온수매트의 우회 파이프를 통해 연결되어 상기 병렬 온수 흐름의 메인 유로(main flow)를 구성한다. 즉, 1열(1 column)을 구성하는 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프들을 연결하기 위하여 제 1 메인 파이프(110)에 설치된 온/오프 밸브(161,165)를 서로 연결하여 제 1 방향의 직렬 메인 온수 유로를 개방한다. 또한, 1행(1 column)을 구성하는 단위 온수매트의 제 2 메인 파이프들을 연결하기 위하여 제 2 메인 파이프(115)에 설치된 온/오프 밸브(164,167)을 서로 연결하여 제 2 방향의 직렬 메인 온수 유로를 개방한다. 그리고, M행(M column)을 구성하는 단위 온수매트들의 귀환 파이프들을 연결하기 위하여 귀환 파이프(115)에 설치된 온/오프 밸브(163,168)을 서로 연결하여 제 2 방향의 귀환 온수 유로를 개방한다. 그리고, 1행,1열의 단위 온수매트의 우회 파이프에 설치된 연결 커넥터를 커플링시켜 우회 파이프의 온수 유로를 개방한다.
먼저, 도 5를 참조하여 2개의 단위 온수매트 P1(100) 및 P2(100')가 조립된 경우에 있어서 병렬 온수 흐름을 설명한다.
단위 온수매트 P1(100)의 온/오프 밸브중 온수 보일러(200)와 직접 연결되는 제 1 메인 파이프(110) 및 제 1 연결 파이프(142)에 설치되어 있는 온/오프 밸브 161 및 162는 개방한다. 또한, 온/오프 밸브 167과 164'를 서로 결합시켜 단위 온수 매트 P1(100)과 P2(100')의 제 2 메인 파이프(115,115')를 서로 연결함으로써 제 2 방향의 메인 온수 유로를 개방한다. 또한, 온/오프 밸브 168과 163'를 서로 결합시켜 단위 온수매트 P1(100)과 P2(100')의 귀환 파이프(118,118')를 서로 연결함으로써 제 2 방향의 귀환 온수 유로를 개방한다. 그리고, 나머지 온/오프 밸브 163,164,165,166,161',162',165',166'167',168'는 오프(OFF) 상태를 유지한다. 그리고, 단위 온수매트 P1(100)의 연결 컨넥터(150)를 서로 커플링시켜 우회 파이프(120)의 온수 유로를 개방하고, 단위 온수매트 P2(100')의 연결 커넥터(150')는 커플링시키지 않음으로써 우회 파이프(120')의 온수 유로는 폐쇄한다.
이런 상태에서, 온수 보일러(200)를 작동시키면 온수 보일러(200)에 의해 가열된 온수가 단위 온수매트 P1(100)의 제 1 메인 파이프(110)와 우회 파이프(120)를 거쳐서 제 2 메인 파이프(115)에 도달한 후 2개의 온수 유로로 분기되어 하나는 단위 온수매트 P1(100)의 난방 파이프(130)로 흐르고, 나머지 하나는 단위 온수매트 P2(100')의 제 2 메인 파이프(115')를 거쳐서 난방 파이프(130')로 흐른다.
단위 온수매트 P1(100)과 P2(100')의 난방 파이프(130 및 130')로 각각 분기 된 온수 유로는 단위 온수매트 P1(100)의 귀환 파이프(118)로 모인 후 제 1 연결 파이프(142)를 거쳐서 온수 보일러(200)로 다시 리턴된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 도 5의 조립식 온수매트는 온수 보일러(200)를 통해 제 1 방향으로 유입된 온수를 제 2 방향으로 전환한 후 2개의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 온수 보일러(200)로 복귀시키는 2개의 분기 온수 유로(각 분기 온수 유로는 1개의 난방 파이프로 구성)를 구성하는 병렬 온수 흐름을 형성하고 있다.
도 6은 단위 온수매트 P1 내지 P6를 3×2 매트릭스로 조립한 본 발명에 따른 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
도 6을 참조하면, 온수 보일러(200)로부터의 온수는 1열의 단위 온수매트 P1, P2, P3의 제 1 메인 파이프를 순서대로 차례로 거쳐서 1행,1열의 단위 온수매트 P3의 우회 파이프를 통해 1행,1열의 단위 온수매트 P3의 제 2 메인 파이프에 도달한 후 2개로 분기되어 하나는 1열의 단위 온수매트 P3, P2, P1의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르고, 다른 하나는 1행,2열의 단위 온수매트 P4의 제 2 메인 파이프를 거쳐서 2열의 단위 온수매트 P4, P5, P6의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르게 된다.
이렇게 1열의 단위 온수매트 P3, P2, P1의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름과 2열의 단위 온수매트 P4, P5, P6의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름은 3행,1열(출발 단위 온수매트)의 단위 온수매트 P1의 귀환 파이프로 모인 후 단위 온수매트 P1의 제 1 연결 파이프를 거쳐서 온수 보일러(200)로 복귀한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 도 6의 조립식 온수매트는 온수 보일러(200)를 통해 제 1 방향으로 유입된 온수를 제 2 방향으로 전환한 후 2개의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 온수 보일러(200)로 복귀시키는 2개의 분기 온수 유로(각 분기 온수 유로는 3개의 난방 파이프가 직렬로 연결된 구성)를 구성하는 병렬 온수 흐름을 형성하고 있다.
도 7은 단위 온수 매트 15개를 3×5 매트릭스로 조립한 본 발명에 따른 조립식 온수매트의 개략 평면도이다.
도 7을 참조하면, 온수 보일러(200)로부터의 온수는 1열의 단위 온수매트 P1, P2, P3의 제 1 메인 파이프를 순서대로 차례로 거쳐서 1행,1열의 단위 온수매트 P3의 우회 파이프를 통해 1행,1열의 단위 온수매트 P3의 제 2 메인 파이프에서 2개로 분기되어 하나는 1열의 단위 온수매트 P3, P2, P1의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르고, 다른 하나는 1행,2열의 단위 온수매트 P4의 제 2 메인 파이프로 흐른다.
1행,2열의 단위 온수매트 P4의 제 2 메인 파이프로 유입된 온수는 다시 단위 온수매트 P4의 제 2 메인 파이프에서 2개로 분기되어 하나는 2열의 단위 온수매트 P4, P5, P6의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르고, 다른 하나는 1행,3열의 단위 온수매트 P9의 제 2 메인 파이프로 흐른다.
1행,3열의 단위 온수매트 P9의 제 2 메인 파이프로 유입된 온수는 다시 단위 온수매트 P9의 제 2 메인 파이프에서 2개로 분기되어 하나는 3열의 단위 온수매트 P9, P8, P7의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르고, 다른 하나는 1행,4열의 단위 온수매트 P10의 제 2 메인 파이프로 흐른다.
1행,4열의 단위 온수매트 P10의 제 2 메인 파이프로 유입된 온수는 다시 단위 온수매트 P10의 제 2 메인 파이프에서 2개로 분기되어 하나는 4열의 단위 온수매트 P10, P11, P12의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐르고, 다른 하나는 1행,5열의 단위 온수매트 P15의 제 2 메인 파이프를 거쳐서 5열의 단위 온수매트 P15, P14, P13의 난방 파이프를 순서대로 직렬로 흐른다.
이렇게 1열의 단위 온수매트 P3, P2, P1의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름, 2열의 단위 온수매트 P4, P5, P6의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름, 3열의 단위 온수매트 P9, P8, P7의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름, 4열의 단위 온수매트 P10, P11, P12의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름 및 5열의 단위 온수매트 P15, P14, P13의 난방 파이프로 분기된 직렬 온수 흐름은 3행,1열(출발 단위 온수매트)의 단위 온수매트 P1의 귀환 파이프로 모두 모여서 단위 온수매트 P1의 제 1 연결 파이프를 거쳐서 온수 보일러(200)로 복귀한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 도 7의 조립식 온수매트는 온수 보일러(200)를 통해 제 1 방향으로 유입된 온수를 제 2 방향으로 전환한 후 5개의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 온수 보일러(200)로 복귀시키는 5개의 분기 온수 유로(각 분기 온수 유로는 3개의 난방 파이프가 직렬로 연결된 구성)를 구성하는 병렬 온수 흐름을 형성하고 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수 매트는 일반 가정용 침구나 요양병원과 같은 다양한 의료 기관의 온열 매트 또는 사무실의 온열 방석 등과 같은 다양한 용도로 사용이 가능하다.

Claims (14)

  1. 적어도 2개 이상의 단위 온수매트를 조립하여 병렬 흐름을 형성하는 조립식 온수매트에 있어서,
    온수 보일러부터 유입되는 온수를 일정한 패턴으로 통과시켜 상기 단위 온수매트의 표면을 난방시키기 위하여 일정한 패턴을 갖는 난방 파이프;
    상기 온수 보일러로부터 유입되는 온수를 제 1 방향으로 흐르게 하는 제 1 메인 파이프;
    상기 제 1 방향의 온수를 제 2 방향으로 흐르게 하여 상기 난방 파이프로 전달하기 위하여 상기 난방 파이프와 연결되는 제 2 메인 파이프;
    상기 제 2 메인 파이프와 상기 제 1 방향으로 일정한 거리 이격되어 설치되고, 상기 난방 파이프를 순환한 온수를 상기 제 2 방향으로 흐르게 하여 상기 온수 보일러로 복귀시키기 위하여 상기 난방 파이프와 연결되는 귀환 파이프; 및
    상기 제 1 방향의 온수를 상기 제 2 방향의 온수로 전환하기 위하여 상기 제 1 메인 파이프와 상기 제 2 메인 파이프 사이를 연결하는 우회 파이프;를 포함하고;
    상기 난방 파이프는 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프 사이의 이격 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향으로 서로 이웃하는 단위 온수매트의 난방 파이프 사이의 직렬 온수 유로를 형성하기 위하여 상기 귀환 파이프에 제 1 방향으로 연결되는 제 1 연결 파이프와 상기 제 2 메인 파이프에 제 1 방향으로 연결되는 제 2 연결 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 우회 파이프는 상기 제 1 메인 파이프와 상기 제 2 연결 파이프를 연결하는 것에 의해 상기 제 1 메인 파이프의 제 1 방향의 온수를 상기 제 2 메인 파이프의 제 2 방향의 온수로 전환하는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 메인 파이프의 양 끝단, 상기 제 2 메인 파이프의 양 끝단, 상기 귀환 파이프의 양 끝단, 상기 제 1 및 제 2 연결 파이프의 끝단에 각각 설치되는 온/오프 밸브를 더 포함하고;
    상기 온/오프 밸브는 대응하는 2개의 온/오프 밸브가 서로 결합되는 것에 의해 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 우회 파이프에는 온수 유로를 개방하거나 폐쇄시키기 위한 연결 커넥터가 설치되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 제 2 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 연결 파이프는 상기 온수 보일러와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 난방 파이프는 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프 사이의 상기 단위 온수매트의 중심부에 상기 제 1 방향을 따라 지그-재그 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 단위 온수매트는 직사각형의 매트이고, 상기 제 1 메인 파이프는 직사각형의 장변(張邊) 방향으로 설치되고, 상기 제 2 메인 파이프와 상기 귀환 파이프는 일정한 거리 이격된 상태로 직사각형의 단변(短邊) 방향으로 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 직사각형 매트의 4변에 각각 한 쌍의 온/오프 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 단위 온수매트.
  11. 상기 청구항 5 내지 청구항 10중 선택된 어느 한 항의 단위 온수매트를 적어도 2개 이상 조립하여 M×N 매트릭스(M과 N은 1 이상의 자연수)를 형성하는 조립식 온수매트에 있어서,
    상기 M×N 매트릭스의 1열을 구성하는 단위 온수매트들의 제 1 메인 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 1 방향의 메인 온수 유로를 형성하고;
    상기 M행,1열의 단위 온수매트의 제 1 메인 파이프의 일 끝단에 설치되는 온/오프 밸브는 온수 보일러에 연결되고;
    상기 M×N 매트릭스의 1행을 구성하는 단위 온수매트들의 제 2 메인 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 2 방향의 메인 온수 유로를 형성하고;
    상기 M×N 매트릭스의 M행을 구성하는 단위 온수매트들의 귀환 파이프의 양 끝단에 설치되는 온/오프 밸브를 서로 결합시키는 것에 의해 제 2 방향의 귀환 온수 유로를 형성하고;
    상기 M행,1열의 단위 온수매트의 제 1 연결 파이프의 일 끝단에 설치되어 있는 온/오프 밸브는 온수 보일러에 연결되며;
    상기 1행,1열의 단위 온수매트의 우회 파이프에 설치된 연결 커넥터만을 커플링시켜 우회 온수 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    온수 보일러를 통해 상기 제 1 방향의 메인 온수 유로로 유입된 온수를 제 2 방향의 메인 온수 유로로 전환한 후 n개(n은 2이상의 자연수)의 분기 유로로 나누어서 일정한 패턴에 따라 제 1 방향으로 흐르게 한 후 다시 제 2 방향으로 모아서 상기 온수 보일러로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 n개의 분기 온수 유로 각각은 m개(m은 1이상의 자연수)의 난방 파이프가 직렬로 연결되어 있는 직렬 난방 유로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 M×N 매트릭스는 상기 난방 파이프 M개를 직렬로 연결한 직렬 난방 유로 N개를 서로 병렬로 연결하여 병렬 온수 흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는 병렬 흐름을 갖는 조립식 온수매트.
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