KR101478085B1 - 온수 난방기 - Google Patents

Abstract

난방수가 온수와 스팀(steam)이 혼재된 상태로 난방 유로를 따라 순환하며 열 교환하여 상기 난방 유로 주변을 따뜻하게 가열하는 온수 난방기가 개시된다. 개시된 온수 난방기는, 전기 에너지에 의해 발열하는 히터(heater)를 구비하고, 일 측으로 유입된 난방수를 가열하여 팽창시켜 타 측으로 유출하는 히팅 유닛(heating unit), 히팅 유닛으로부터 유출된 난방수가 주변과 열 교환하면서 흐르도록 배선된 난방수 순환 경로, 난방수가 수용되는 내부 공간이 형성되며, 난방수 순환 경로를 통과한 난방수가 유입되고 히팅 유닛으로 난방수를 공급하는 것으로, 난방수의 역류(逆流)를 막는 체크 밸브(check valve)를 구비하는 난방수 탱크, 및 히터의 발열량을 제어하는 콘트롤러(controller)를 구비하고, 히팅 유닛의 일 측과 타 측을 연결하는 가상의 직선은 수평선에 대해 2 내지 8° 하향 경사지게 연장된다.

Description

온수 난방기{Heating device using hot water and steam as heat exchange medium}

본 발명은 난방수가 온수와 스팀(steam)이 혼재된 상태로 난방 유로를 따라 순환하며 열 교환하여 상기 난방 유로 주변을 따뜻하게 가열하는 온수 난방기에 관한 것이다.

근래에 소위, 온수 매트라고 하여, 히터로 물을 가열하고 가열된 온수 및 스팀이 팽창하여 난방 유로를 순환함으로써 바닥을 따뜻하게 하는 난방 장치가 공지되고 있다. 이와 관련된 선행 기술로, 대한민국 특허공보 제10-0312643호에 개시된 액체순환식 난방 장치는, 방열 부재에 매설되는 순환관과, 상기 순환관에 연결되며 그 내부에 수용된 액체를 가열시키는 가열 수단과, 상기 가열 수단의 작동에 의해 팽창된 액체의 압력을 완충시켜 액체의 순환을 가능케 하는 압력 완충 수단과, 상기 가열 수단과 상기 압력 완충 수단 사이에 설치되는 제1 역류 방지 수단, 및 상기 제1 역류 방지 수단과 대향되게 설치되는 제2 역류 방지 수단을 구비한다.

그러나, 상기 액체순환식 난방 장치는, 가열된 액체의 팽창력에 의해 액체가 순환되므로 순환관 내부에 높은 압력이 발생되어 순환관의 파손 위험성이 있으며, 이를 완화하기 위하여 압력 완충 수단이 별도로 구비된다. 또한, 팽창압을 견디기 위해 무겁고 튼튼한 순환관이 사용되고, 순환관의 외부를 편조(編組)로 감싸야 한다. 이러한 이유로 난방 장치가 무거워지고, 제작 비용이 상승되며, 순환관에서의 열전달 효율이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0312643호

본 발명은, 펌프(pump)와 같은 별도의 가압 수단 없이도 난방수의 팽창 압력만으로 난방수가 순환할 수 있도록 개선된 온수 난방기를 제공한다.

또한, 난방수의 순환 유로의 강성을 추가적으로 강화하지 않더라도 난방수의 팽창 압력으로 인해 난방수의 순환 유로가 파손되지 않게 개선된 온수 난방기를 제공한다.

또한, 가볍고, 비용이 절감되고, 열전달 효율이 향상되며, 과열 및 화재로부터 안전이 강화된 온수 난방기를 제공한다.

본 발명은, 전기 에너지에 의해 발열하는 히터(heater)를 구비하고, 일 측으로 유입된 난방수를 가열하여 팽창시켜 타 측으로 유출하는 히팅 유닛(heating unit), 상기 히팅 유닛으로부터 유출된 난방수가 주변과 열 교환하면서 흐르도록 배선된 난방수 순환 경로, 난방수가 수용되는 내부 공간이 형성되며, 상기 난방수 순환 경로를 통과한 난방수가 유입되고 상기 히팅 유닛으로 난방수를 공급하는 것으로, 난방수의 역류(逆流)를 막는 체크 밸브(check valve)를 구비하는 난방수 탱크, 및 상기 히터의 발열량을 제어하는 콘트롤러(controller)를 구비하고, 상기 히팅 유닛의 일 측과 타 측을 연결하는 가상의 직선은 수평선에 대해 2 내지 8° 하향 경사지게 연장된 온수 난방기를 제공한다.

본 발명의 온수 난방기는, 상기 콘트롤러 및 상기 난방수 탱크 중 하나에 고정 지지되고, 상기 히팅 유닛으로 연장되어 상기 히팅 유닛을 하향 경사지게 지지하는 히팅 유닛 지지 브라켓을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 온수 난방기는, 난방수가 상기 난방수 탱크에서 유출되어 상기 히팅 유닛의 일 측으로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 그 내부에서 난방수의 흐름이 60 내지 150° 꺾어 지도록 절곡된 제1 감압관, 또는 난방수가 상기 히팅 유닛의 타 측에서 유출되어 상기 난방수 순환 경로로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 그 내부에서 난방수의 흐름이 60 내지 150° 꺾어 지도록 절곡된 제2 감압관을 더 구비할 수 있다.

상기 히터는 세라믹(ceramic) 히터일 수 있다.

상기 체크 밸브는, 상기 난방수 탱크 내부에 설치되고, 자신의 일 측벽에 밸브 개구가 형성된 밸브 하우징, 및 상기 밸브 개구를 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징의 내부에서 상기 일 측벽에 탄성 밀착되어 상기 밸브 개구를 폐쇄하되, 상기 밸브 하우징 외부의 압력이 상기 밸브 하우징 내부의 압력보다 클 때에만 절곡되어 상기 밸브 개구를 개방하는 실리콘 판을 구비하고, 본 발명의 온수 난방기는, 상기 밸브 하우징 내부로 유입된 난방수가 상기 난방수 탱크 외부로 유출되어 상기 히팅 유닛으로 공급되도록 구성될 수 있다.

상기 실리콘 판의 중앙부에 난방수가 미세하게 통과하도록 슬릿(slit)이 형성될 수 있다.

본 발명의 온수 난방기는, 난방수에 포함된 증기를 상기 난방수 탱크의 외부로 배출하는 증기 배출 밸브를 더 구비하고, 상기 증기 배출 밸브는, 내부에 상하 방향으로 연장된 증기 유로가 형성되고, 상단부에 수나사부가 형성된 보디(body)와, 상기 보디의 수나사부에 분리 가능하게 나사 체결되는 암나사부가 형성된 캡(cap)을 구비하고, 상기 암나사부가 상기 수나사부에 체결되어 상기 캡이 상기 보디에 대해 가장 낮게 내려왔을 때에도 상기 캡 내부의 천정이 상기 보디의 상단에 접촉되지 않도록 구성될 수 있다.

상기 난방수 탱크의 상측에는 상기 난방수 탱크의 내부 공간으로 난방수를 보충하기 위해 개방된 난방수 보충 개구가 형성되고, 상기 난방수 보충 개구를 통해 불필요한 물체가 유입되지 않도록 상기 난방수 보충 개구에는 안전 창살이 설치되며, 상기 보디에 나사 체결된 상기 캡이 상기 안전 창살의 상측에 위치하도록 상기 증기 배출 밸브가 상기 난방수 탱크에 설치될 수 있다.

본 발명의 온수 난방기는, 상기 난방수 탱크 내부 공간에 수용된 난방수의 수위(level)와 같은 수위를 나타내며 상기 난방수 탱크 외부에서 상기 수위를 볼 수 있게 구성된 수위 표시기를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 히팅 유닛이 난방수의 유입 측에서 유출 측을 향해 적절한 각도로 하향 경사지게 연장되므로, 펌프와 같은 별도의 가압 수단이 없이 난방수의 팽창 압력만으로 충분히 난방수가 순환 경로를 따라 순환되며, 순환 경로를 따라 유동하는 난방수에 기포(氣泡) 형성이 감소된다.

감압관을 구비하는 본 발명의 실시예에 의하면, 난방수의 가열로 인한 팽창 압력의 급격한 상승에 불구하고 적절히 감압이 가능하여 난방수 순환 경로의 강성을 추가적으로 강화하지 않더라도 난방수 순환 유로가 파손되지 않는다. 또한 상기 감압관은 다른 감압 수단에 비해 단순하다. 따라서, 가볍고, 원가가 절감되며, 열전달 효율이 향상된 온수 난방기를 제작할 수 있다.

증기 배출 밸브를 구비하는 본 발명의 실시예에 의하면, 난방수 탱크의 외부로 증기가 방출되면서 발생하는 소음이 감소되고, 증기 배출 밸브의 청소가 용이하다.

난방수 보충 개구에 안전 창살이 설치된 본 발명의 실시예에 의하면, 부주의로 인해 난방수 보충 개구에 손이나 이물질을 집어 넣어 안전 사고 또는 고장을 유발하는 위험이 제거된다.

수위 표시기를 구비한 본 발명의 실시예에 의하면, 난방수 탱크 내부의 난방수 보충 필요 여부를 쉽게 체크할 수 있어 안전과 편의성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수 난방기의 평면도이다.
도 2는 도 1의 콘트롤 박스(control box) 내부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 히팅 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 히팅 유닛과 그 양 단부에 연결된 감압관을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2의 난방수 탱크 내부를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 증기 배출 밸브의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 온수 난방기를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온수 난방기의 평면도이고, 도 2는 도 1의 콘트롤 박스(control box) 내부를 도시한 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온수 난방기(10)는, 난방이 필요한 바닥에 펼쳐지는 매트(mat)(11)와, 매트(11) 내부에 매설된 난방수 순환 경로(13)와, 상기 난방수 순환 경로(13)의 일 측 말단으로 난방수를 공급하고 상기 난방수 순환 경로(13)의 타 측 말단에서 배출되는 난방수가 유입되는 콘트롤 박스(control box)(15)를 구비한다. 상기 난방수 순환 경로(13)는 예컨대, 실리콘 수지(silicone) 소재의 호스(hose)를 구비하여 구성될 수 있다. 콘트롤 박스(15) 내부의 히팅 유닛(75)에서 가열되어 상대적으로 고온의 온수 또는 스팀(steam) 상태로 난방수 순환 경로(13)의 일 측 말단으로 유입된 난방수는, 매트(11) 내부를 흐르면서 주변과 열 교환하며 흘러 상대적으로 저온의 온수 상태로 난방수 순환 경로(13)의 타 측 말단을 통해 배출되고, 콘트롤 박스(15) 내부의 난방수 탱크(35)로 유입된다.

콘트롤 박스(15)는, 베이스(16)와 이에 결합되는 커버(18)로 구성되는 콘트롤 박스 하우징(housing)의 내부 공간에 히팅 유닛(75), 난방수 탱크(35), 및 콘트롤러(controller)(26)를 구비한다. 콘트롤러(26)는 히팅 유닛(75) 내부의 히터(heater)(80)(도 3 참조)에 공급되는 전력을 제어하여 히터(80)의 발열량을 제어하는 기능을 수행한다. 콘트롤러(26)의 상측면에는 상기 히터(80)의 작동을 설정하기 위한 복수의 입력 버튼(28)과, 상기 입력 버튼(28)을 누름에 따른 설정 변경 및 작동 상태가 표시되는 디스플레이 유닛(27)이 구비된다. 디스플레이 유닛(27)은 LCD(liquid crystal display) 또는 LED 어레이(light emitting diode array)일 수 있다. 복수의 입력 버튼(28)을 이용하여 변경 가능한 설정은, 예컨대, 현재 시간, 온수 난방기(10)의 자동 작동 개시 또는 작동 종료 시간, 히터(80)의 온도 등을 포함한다. 콘트롤러(26)는 커버(18)에 고정 결합되고, 커버(18)의 외측면을 통해 상기 복수의 입력 버튼(28)을 누르고, 디스플레이 유닛(27)을 볼 수 있게 구성된다.

도 3은 도 2의 히팅 유닛을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 히팅 유닛과 그 양 단부에 연결된 감압관을 도시한 평면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 히팅 유닛(75)은 난방수 탱크(35)에서 배출되어 일 측으로 유입된 난방수(2)(도 5 참조)를 가열하여 팽창시켜 타 측으로 유출한다. 히팅 유닛(75)은 전기 에너지에 의해 발열하는 히터(heater)(80)와, 상기 히터(80)가 삽입 고정된, 예컨대, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재의 히트 싱크(heat sink)(76)를 구비한다. 히트 싱크(76)는 일 방향으로 연장되고, 상기 일 측에서 상기 타 측으로 난방수 유로(82)가 형성된다.

히터(80)로는 인체에 유해한 전자파가 발생하지 않는 세라믹 히터(ceramic heater)의 일종인 PTC(positive temperature coefficient) 히터가 사용될 수 있다. PTC 히터는 티탄산바륨(BaTiO₃)과 미량(대략적으로 0.1 내지 1.5%)의 1가의 칼륨 또는 3가의 토륨, 이트륨 등의 산화물을 혼합하여 소결한 것으로, 낮은 온도에서는 비교적 작은 저항값을 가지나, 일정한 온도에 도달되면 급격히 저항이 증가되어 발열을 멈추게 되어 특정 온도 이상으로 온도 상승이 이뤄지지 않는 소자이다. 따라서, 히터의 과열을 방지하기 위해 부가적인 장치를 구비하지 않아도 되므로, 제작이 용이하고 비용을 절감할 수 있다. 다만, PTC 히터는 히터(80)의 일 예에 불과하며, 열선 코일과 같은 다른 종류의 히터가 적용될 수도 있다.

히팅 유닛(75)의 일 측과 타 측을 연결하는 가상의 직선(HL)은 수평선(PL)에 대해 2 내지 8° 하향 경사지게 연장된다. 상기 하향 경사 각도가 2°보다 작으면 히팅 유닛(75)에서 난방수 가열에 의한 팽창 압력만으로 난방수가 난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)를 따라 순환되기 어렵고, 펌프(pump)와 같은 별도의 가압 수단이 요구된다. 한편, 상기 하향 경사 각도가 8°보다 크면 난방수의 순환 압력이 너무 커져 난방수 순환 경로(13)를 따라 유동하는 난방수에 많은 기포(氣泡)가 형성되고, 열 전달 효율이 저하된다.

상기 하향 경사 각도가 유지되도록 온수 난방기(10)는 콘트롤러(26)에 고정 지지되고, 히팅 유닛(75)을 향해 아래로 연장되어 히팅 유닛(75)을 지지하는 히팅 유닛 지지 브라켓(30)을 더 구비한다. 구체적으로, 히팅 유닛 지지 브라켓(30)의 상단부가 콘트롤러(26)의 일 측에 고정되고, 히팅 유닛 지지 브라켓(30)의 하측에는 체결 홈(31)이 마련되며, 이 체결 홈(31)에 히팅 유닛(75)이 끼워진다. 히팅 유닛(75)의 일 측은 짧은 제1 감압관(84)을 매개로 난방수 탱크(35)와 연결되므로, 상기 히팅 유닛(75) 일 측의 높이(level)는 거의 일정하고, 체결 홈(31)의 높이(level)은 상기 히팅 유닛(75) 일 측의 높이보다 약간 낮다. 따라서, 히팅 유닛(75)이 수평선(PL)에 대해 2 내지 8° 각도로 하향 경사지게 연장된다. 또한, 히팅 유닛(75)의 하측부에 걸림턱(77)이 돌출 형성되고, 이 걸림턱(77)에 상기 히팅 유닛 지지 브라켓(30)이 막혀 히팅 유닛 지지 브라켓(30)이 히팅 유닛(75)을 지지하는 위치가 일정하게 유지되므로, 히팅 유닛(75)의 하향 경사 각도가 일정하게 유지된다. 한편, 도 2에서 히팅 유닛 지지 브라켓(30)은 콘트롤러(26)에 고정 지지되나, 이에 한정되지는 않으며 난방수 탱크(35)에 고정될 수도 있다.

상기 히팅 유닛(75)의 일 측에는 제1 감압관(84)이 난방수 유동 가능하게 연결되고, 히팅 유닛(75)의 타 측에는 제2 감압관(87)이 난방수 유동 가능하게 연결된다. 제1 감압관(84)은 난방수(2)(도 5 참조)가 난방수 탱크(35)에서 유출되어 히팅 유닛(75)의 일 측으로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 제1 감압관(84)의 입수 측 단부는 난방수 탱크(35)의 출수 돌기(45)(도 5 참조)에 끼워져 고정되고, 출수 측 단부는 링(ring) 형상의 연결 부재(86)를 매개로 히팅 유닛(75)의 일 측에 연결된다. 제2 감압관(87)은 난방수(2)가 히팅 유닛(75)의 타 측에서 유출되어 난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 제2 감압관(87)의 입수 측 단부는 링(ring) 형상의 연결 부재(89)를 매개로 히팅 유닛(75)의 타 측에 연결되고, 출수 측 단부는 출수 호스(hose)(91)에 연결된다.

출수 호스(91)는 콘트롤 박스(15) 내부에 배치되고, 호스 연결 부재(95)에 연결된다. 호스 연결 부재(95)의 출수부(96)와 난방수 순환 경로(13)의 일 단이 연결되어 출수 호스(91)와 난방수 순환 경로(13)가 난방수 유동 가능하게 연결된다. 즉, 난방수 탱크(35)에서 배출된 난방수(2)(도 5 참조)는, 제1 감압관(84)을 통해 히팅 유닛(75)으로 유입되어 가열 팽창되고, 제2 감압관(87), 출수 호스(91), 및 호스 연결 부재(95)의 출수부(96)를 차례로 거쳐 난방수 순환 경로(13)에 진입한다.

제1 감압관(84)과 제2 감압관(87)은 예컨대, 고무와 같은 탄성 소재로 형성된다. 제1 감압관(84) 및 제2 감압관(87)은 그 내부에서 난방수의 흐름이 60 내지 150° 꺾어지도록 절곡되고, 더욱 바람직하게는 난방수의 흐름이 90°꺾어지도록 절곡된다. 구체적으로, 제1 감압관(84)이 절곡된 각도는, 제1 히팅 유닛(75)의 일 측과 타 측을 연결한 가상의 직선(HL), 즉 히팅 유닛(75)의 길이 방향으로 연장된 직선과, 제1 감압관(84)의 입수 측 단부에서 난방수가 유입되는 방향과 평행하게 연장된 가상의 직선(DL1)이 교차하여 형성된 각도(AN2)와 같다. 또한, 제2 감압관(87)이 절곡된 각도는, 히팅 유닛(75)의 길이 방향으로 연장된 직선(HL)과, 제2 감압관(87)의 출수 측 단부에서 난방수가 유출되는 방향과 평행하게 연장된 가상의 직선(DL2)이 교차하여 형성된 각도(AN3)와 같다.

도 5는 도 2의 난방수 탱크 내부를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 증기 배출 밸브의 단면도이다. 도 2, 도 5, 및 도 6을 함께 참조하면, 난방수 탱크(35)는 난방수(2)가 수용되는 내부 공간이 형성되고 상측면이 개방되며, 콘트롤 박스(15)의 커버(18) 또는 베이스(16)에 고정된다. 상기 내부 공간으로 난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)를 통과한 난방수(2)가 유입되고, 상기 내부 공간으로부터 히팅 유닛(75)으로 난방수(2)를 공급한다. 구체적으로, 콘트롤 박스(15) 내부에 배치되는 입수 호스(93)의 일 단은 난방수 탱크(35)의 입수 돌기(미도시)에 연결되고, 입수 호스(93)의 타 단은 호스 연결 부재(95)에 연결되며, 호스 연결 부재(95)의 입수부(97)는 난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)의 타 단과 연결된다. 상기 난방수 탱크(35)의 입수 돌기는 난방수 탱크(35) 내부 상측의 입수 통공(42)과 연결된다. 이와 같은 구성으로, 난방수 순환 경로(13)를 통과하며 매트(11)에 열을 방출한 난방수(2)는 호스 연결 부재(95)의 입수부(97) 및 입수 호스(93)를 차례로 거쳐 입수 통공(42)을 통해 난방수 탱크(35) 내부로 유입된다.

삭제

콘트롤 박스(15)의 커버(18)를 베이스(16)와 분리하지 않고도, 커버(18)의 상측면에 형성된 난방수 보충 개구(20)를 통해 난방수(2)를 부어 넣으면 난방수 탱크(35)의 개방된 상측면으로 유입되어 내부 공간에 난방수를 보충할 수 있다. 난방수 보충 개구(20)는 커버 뚜껑(25)을 이용하여 개폐할 수 있다. 또한, 난방수 보충 개구(20)에는 안전 창살(22)이 설치되어 난방수 보충 개구(20)를 통해 불필요한 물체가 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 부주의로 인해 난방수 보충 개구(20)에 손이나 이물질을 집어 넣어 안전 사고가 발생하거나, 온수 난방기(10)(도 1 참조)의 고장이 유발되는 위험이 제거된다.

난방수 탱크(35) 내부에는 체크 밸브(check valve)(50), 증기 배출 밸브(60), 물 감지 센서(48), 및 수위 표시기(40)가 구비된다. 체크 밸브(50)는 난방수(2)의 역류(逆流), 구체적으로 난방수 탱크(35)의 출수 통공(44)을 통해 난방수(2)가 난방수 탱크(35) 내부로 유입되지 못하도록 막는 것으로, 밸브 하우징(51)과, 실리콘 판(silicone plate)(55)을 구비한다. 밸브 하우징(51)은 일 측벽에 밸브 개구(52)가 형성되어 있고, 반대 측면은 개방되나, 실링 부재(sealing member)(71)가 개재된 채 출수 통공(44)이 형성된 난방수 탱크(35)의 일 측면의 하단부에 밀착 고정된다. 따라서, 출수 통공(44)는 밸브 하우징(51)에 포위되어 가려진다.

실리콘 판(55)은 탄성 있는 실리콘 수지(silicone) 소재로 형성된, 대략 2 내지 4 mm 두께의 원형 부재로서, 그 상단부가 체결 볼트(59)에 의해 밸브 개구(52)가 형성된 밸브 하우징(51) 일 측벽의 내측면에 밀착 고정된다. 이에 따라, 실리콘 판(55)은 밸브 개구(52)를 폐쇄하도록 상기 밸브 하우징(51) 일 측벽의 내측면에 밀착된다. 난방수 탱크(35) 내부 공간에 난방수(2)가 채워져 밸브 하우징(51) 외부의 압력이 밸브 하우징(51) 내부의 압력보다 클 때에만 실리콘 판(55)이 절곡되어(도 5의 이점 쇄선 참조) 밸브 개구(52)가 개방된다. 이에 따라 난방수(2)가 밸브 하우징(51) 내부로 유입되고, 출수 통공(44)를 통해 난방수 탱크(35) 외부로 배출된다. 배출된 난방수(2)는 제1 감압관(84)을 통과하여 히팅 유닛(75)으로 유입된다.

밸브 하우징(51) 내부에 난방수(2)가 유입되어 밸브 하우징(51) 내부와 외부의 압력 차이가 같아지거나 감소되면 실리콘 판(55)이 탄성 복원되어 밸브 개구(52)가 다시 폐쇄된다. 히팅 유닛(75)에서 난방수(2)가 가열 팽창하고 난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)를 통과하여 난방수 탱크(35)에 유입된 난방수(2)는 실리콘 판(55)이 절곡되면서 밸브 개구(52)가 주기적으로 개방됨에 따라 별도의 가압 수단 없이도 히팅 유닛(75)으로 흘러간다. 상기 주기는 예컨대, 4 내지 5초 간격일 수 있다. 한편, 밸브 하우징(51) 내부의 압력이 외부의 압력보다 일시적으로 커진다 하더라도 실리콘 판(55)은 절곡되지 않으므로 밸브 개구(52)가 개방되지 않고, 따라서 난방수(2)는 역류하지 않는다.

체결 볼트(59)가 관통하는 실리콘 판(55)의 상단부 바로 아래에는 대략 2 내지 4 mm 폭으로 수평 방향으로 연장된 그루브(groove)(58)가 형성되어, 밸브 하우징(51) 외부와 내부간 압력 차이가 발생될 때 실리콘 판(55)이 쉽게 절곡될 수 있으며, 실리콘 판(55)이 자연스럽게 밸브 개구(52)를 개폐하게 된다.

실리콘 판(55)의 중앙부에는 난방수(2)가 미세하게 통과할 수 있게 슬릿(slit)(57)이 형성된다. 슬릿(57)은 일직선 형태로 연장되게 형성되는 것이 바람직하나 반드시 이 형태에 한정되지는 않는다. 온수 난방기(10)(도 1 참조)를 사용하지 않을 때 난방수(2)를 모두 배출한 다음 보관하게 되는데, 난방수(2)에 포함된 소위 물때와 같은 이물질에 의해 실리콘 판(55)이 밸브 하우징(51)의 내측면에 들러붙게 된다. 오랜 기간이 지나 다시 온수 난방기(10)를 사용하려고 난방수 탱크(35)에 난방수(2)를 보충하더라도, 실리콘 판(55)이 밸브 하우징(51) 내측면에서 떨어지지 않아 작동하지 않게 되는 경우가 종종 발생된다. 상기 슬릿(57)을 통해 난방수(2)가 미세하게 밸브 하우징(51) 내부로 유입되면서 실리콘 판(55)을 적셔 밸브 하우징(51)에 들러붙는 점착력이 약화되어 실리콘 판(55)이 접히게 된다. 따라서, 밸브 하우징(51)을 냉각수 탱크(35)에서 분해하지 않고도 온수 난방기(10)를 재작동시킬 수 있다.

난방수 순환 경로(13)(도 1 참조)를 순환하고 난방수 탱크(35)로 유입된 난방수(2)에 여전히 증기가 많이 포함되어 있으면 열 교환 효율이 저하된다. 증기 배출 밸브(60)는 난방수(2)에 포함된 증기를 난방수 탱크(35)의 외부로 배출한다. 증기 배출 밸브(60)는 하단부가 밸브 하우징(51)에 고정 설치되고 수직 방향으로 길게 연장된 보디(body)(61)와, 보디(61)의 상단부에 분리 가능하게 결합되는 캡(cap)(66)을 구비한다. 보디(61)와 캡(66)은 열이 외부로 방출되도록 예컨대, 구리 합금과 같이 증기의 열전도도가 좋은 금속 소재로 형성된다.

보디(61)의 내부에는 보디(61)의 길이 방향을 따라 상하 방향으로 연장된 증기 유로(62)가 형성되고, 보디(61)의 상단부에는 수나사부(64)가 형성된다. 캡(66)은 상단부가 폐쇄된 짧은 파이프(pipe) 형상으로 내주면에 상기 수나사부(64)에 분리 가능하게 나사 체결되는 암나사부(67)가 형성된다. 한편, 상기 캡(66)의 폐쇄된 상단부 하측면, 즉 천정(68)은 암나사부(67)의 최상단의 높이보다 대략 7 내지 15 mm 더 높게 위치한다. 이에 따라 도 6의 이점 쇄선으로 도시된 바와 같이 캡(66)의 암나사부(67)가 보디(61)의 수나사부(64)에 체결되어 캡(66)이 보디(61)에 대해 가장 낮게 내려왔을 때에도 캡(66) 내부의 천정(68)이 수나사부(64)의 상단에 접촉되지 않게 된다. 이에 따라 난방수 탱크(35)에 포함된 증기가 증기 유로(62)를 따라 올라가서 캡(66)의 천정(68)에 막히지 않고 유동하여 서로 체결된 수나사부(64)와 암나사부(67) 사이의 틈을 통해 증기 배출 밸브(60)의 외부로 배출된다. 또한, 증기 유로(62)의 상단과 천정(68)이 이격되어 증기 방출로 인한 소음이 감소된다.

한편, 물에 포함된 이물질은 수증기와 함께 증기 유로(62)를 따라 상승하여 천정(68)에 들러 붙어 소위 ?갤?를 형성한다. 상술한 바와 같이 캡(66)이 보디(61)에 대해 가장 낮게 내려왔을 때에도 캡(66) 내부의 천정(68)이 수나사부(64)의 상단에 접촉되지 않고 이격되게 위치하므로 상기 물때는 천정(68)에 들러 붙게 되고, 물때가 증기 유로(62)를 막아 증기의 배출을 방해하는 현상이 방지된다. 상기 물때는 가끔 캡(66)을 보디(61)와 분리하고 캡(66)의 천정(68)을 닦아주거나 물로 씻어내는 방법으로 용이하게 청소할 수 있다.

보디(61)의 상단부, 즉 수나사부(64)의 적어도 일부는 안전 창살(22)에 형성된 증기 배출 밸브 관통공(23)을 통해 상향 돌출된다. 따라서, 보디(61)의 수나사부(64)에 나사 체결된 캡(66)은 안전 창살(22)의 상측에 위치한다. 따라서, 온수 난방기(10)(도 1 참조)의 사용자는 안전 창살(22)이 있음에도 불구하고 커버 뚜껑(25)을 커버(18)에서 분리하여 난방수 보충 개구(20)를 개방한 후 캡(66)을 손으로 잡고 돌려 캡(66)을 보디(61)에 체결하거나 그로부터 분리할 수 있으며, 번거롭게 커버(18)와 베이스(16)를 분리할 필요가 없다.

난방수 탱크(35)의 내측면에는 물 감지 센서(48)가 장착되고, 물 감지 센서(48)의 감지 신호는 콘트롤러(26)로 송신된다. 난방수 탱크(35)의 내부 공간에 난방수(2)가 없거나 부족하면 물 감지 센서(48)가 이를 감지하여 감지 신호를 생성하고, 콘트롤러(26)는 이 신호를 수신하여 히터(80)(도 3 참조)에 공급되는 전력을 차단함으로써, 과열과 화재을 예방한다.

한편, 수위 표시기(40)는 난방수 탱크(35)의 외부에서 난방수 탱크(35) 내부 공간에 수용된 난방수(2)의 수위(level)를 볼 수 있게 구성된다. 수위 표시기(40)는 투명한 호스(hose) 또는 투명한 유리관일 수 있으며, 난방수 탱크(35) 측벽 하단부에서 바깥으로 돌출된 하단 돌기(37)에 수위 표시기(40)의 하단부가 연결되고, 난방수 탱크(35)의 측벽 상단부에서 바깥으로 돌출된 상단 돌기(39)에 수위 표시기(40)의 상단부가 연결된다. 난방수 탱크(35)의 측벽 하단부를 관통하는 하단 통공(36)이 상기 하단 돌기(37)와 연결되어 난방수 탱크(35) 내부 공간의 난방수(2)가 상기 하단 통공(36)을 통해 수위 표시기(40)의 하단부로 유입된다. 또한, 난방수 탱크(35)의 측벽 상단부를 관통하는 상단 통공(38)이 상기 상단 돌기(39)와 연결되어 난방수 탱크(35) 내부 공간 상측의 공기가 상기 상단 통공(38)을 통해 쉬이 표시기(40)의 상단부로 유입된다. 따라서, 수위 표시기(40) 내부의 난방수(2)와 공기의 경계선의 수위는 난방수 탱크(2) 내부 공간의 난방수(2)의 수위와 같게 된다.

베이스(16)와 커버(18)가 결합되어 형성된 콘트롤 박스 하우징의 측면에는 투명한 수위 관찰 창(17)이 마련되고, 온수 난방기(10)(도 1 참조)의 사용자는 이 수위 관찰 창(17)을 통해 수위 표시기(40)를 관찰함으로써 난방수 탱크(35) 내부 공간의 난방수(2)의 수위를 파악할 수 있다. 사용자는 난방수(2)의 수위를 수시로 관찰하여 난방수 탱크(35)에 난방수(2)를 능동적으로 보충할 수 있고, 난방수(2)의 고갈로 온수 난방기(10)의 작동이 불시에 정지될 수도 있다는 불안을 해소할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 온수 난방기 11: 매트
13: 난방수 순환 경로 15: 콘트롤 박스
20: 난방수 보충 개구 22: 안전 창살
26: 콘트롤러 30: 히팅 유닛 지지 브라켓
35: 난방수 탱크 50: 체크 밸브
55: 실리콘 판 60: 증기 배출 밸브
75: 히팅 유닛 84, 87: 감압관

Claims (9)

1. 제1전기 에너지에 의해 발열하는 히터(heater)를 구비하고, 일 측으로 유입된 난방수를 가열하여 팽창시켜 타 측으로 유출하는 히팅 유닛(heating unit);
   상기 히팅 유닛으로부터 유출된 난방수가 주변과 열 교환하면서 흐르도록 배선된 난방수 순환 경로;
   난방수가 수용되는 내부 공간이 형성되며, 상기 난방수 순환 경로를 통과한 난방수가 유입되고 상기 히팅 유닛으로 난방수를 공급하는 것으로, 난방수의 역류(逆流)를 막는 체크 밸브(check valve)를 구비하는 난방수 탱크;
   상기 히터의 발열량을 제어하는 콘트롤러(controller); ,
   난방수가 상기 난방수 탱크에서 유출되어 상기 히팅 유닛의 일 측으로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 그 내부에서 난방수의 흐름이 60 내지 150° 꺾어 지면서 꺽인 부분의 단면적이 꺽어지기 전 및 후 부분보다 좁아지도록 형성되도록 절곡된 제1 감압관; 및
   난방수가 상기 히팅 유닛의 타 측에서 유출되어 상기 난방수 순환 경로로 유입될 때 경유하는 관(管)으로서, 그 내부에서 난방수의 흐름이 60 내지 150° 꺾어 지면서 꺽인 부분의 단면적이 꺽어지기 전 및 후 부분보다 좁아지도록 형성되도록 절곡된 제2 감압관;
   을 포함하는 특징으로 하는 온수 난방기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 콘트롤러 및 상기 난방수 탱크 중 하나에 고정 지지되고, 상기 히팅 유닛으로 연장되어 상기 히팅 유닛을 하향 경사지게 지지하는 히팅 유닛 지지 브라켓을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 온수 난방기.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 히터는 세라믹(ceramic) 히터인 것을 특징으로 하는 온수 난방기.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   난방수에 포함된 증기를 상기 난방수 탱크의 외부로 배출하는 증기 배출 밸브;를 더 구비하고,
   상기 증기 배출 밸브는, 내부에 상하 방향으로 연장된 증기 유로가 형성되고, 상단부에 수나사부가 형성된 보디(body)와, 상기 보디의 수나사부에 분리 가능하게 나사 체결되는 암나사부가 형성된 캡(cap)을 구비하고,
   상기 암나사부가 상기 수나사부에 체결되어 상기 캡이 상기 보디에 대해 가장 낮게 내려왔을 때에도 상기 캡 내부의 천정이 상기 보디의 상단에 접촉되지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 온수 난방기.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 난방수 탱크의 상측에는 상기 난방수 탱크의 내부 공간으로 난방수를 보충하기 위해 개방된 난방수 보충 개구가 형성되고,
   상기 난방수 보충 개구를 통해 불필요한 물체가 유입되지 않도록 상기 난방수 보충 개구에는 안전 창살이 설치되며,
   상기 보디에 나사 체결된 상기 캡이 상기 안전 창살의 상측에 위치하도록 상기 증기 배출 밸브가 상기 난방수 탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 온수 난방기.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 난방수 탱크 내부 공간에 수용된 난방수의 수위(level)와 같은 수위를 나타내며 상기 난방수 탱크 외부에서 상기 수위를 볼 수 있게 구성된 수위 표시기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 온수 난방기.
   

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