KR100518784B1

KR100518784B1 - 난방장치

Info

Publication number: KR100518784B1
Application number: KR10-2003-0049552A
Authority: KR
Inventors: 김윤호
Original assignee: 김윤호
Priority date: 2003-07-19
Filing date: 2003-07-19
Publication date: 2005-10-06
Also published as: KR20050010340A

Abstract

본 발명은 비닐 하우스 등과 같은 난방공간의 일측에 설치되어 겨울철과 같이 외부 온도가 낮은 경우 열전달 매체를 가열하여 순환시킴으로 난방공간을 적정온도 이상으로 유지시킬 수 있는 난방장치에 관한 것으로서, 특히 서로 비열이 다른 열전달 매체인 제1,2유체를 가열하여 비열이 높은 제1유체에 의해 난방공간을 난방시키되, 상기 제1유체가 순환되는 유로가 길어짐에 따라 열손실 또는 열교환 작용이 커지더라도 순환유로 상에서 상기 제1,2유체 사이에 열교환 작용이 일어나도록 하여 상기 제1유체가 상기 난방공간에 적정온도 이상을 유지하도록 공급되기 때문에 난방공간을 최적 온도로 유지시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

난방장치 {Heating apparatus}

본 발명은 비닐 하우스 등과 같은 난방공간의 일측에 설치되어 겨울철과 같이 외부 온도가 낮은 경우 열전달 매체를 가열하여 순환시킴으로 난방공간을 적정온도 이상으로 유지시킬 수 있는 난방장치에 관한 것으로서, 특히 열전달 매체가 순환되는 순환유로가 길어짐에 따라 열손실 또는 열교환 작용이 커지더라도 서로 비열이 다른 열전달 매체를 가열하여 순환유로 상에서 두 열전달 매체 사이에 열전달 작용이 일어나도록 하여 난방공간을 최적 온도로 유지시킬 수 있는 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 난방장치는 연료를 직접 연소시켜서 난방을 하는 소규모의 난로와, 실내에 방열기(放熱器)를 설치되는 동시에 실외에 보일러가 설치되어 증기 또는 온수를 통하여 난방을 수행하도록 하는 증기난방 또는 온수난방과, 열(熱)가스·증기·온수·전열(電熱) 등을 이용하여 공기의 온도를 높게 하여 실내에 토출되도록 하는 온풍난방과, 벽·바닥·천장 속에 설치된 파이프 내부로 온수 또는 열풍 등이 통과되도록 하여 벽·바닥·천장의 표면온도를 높여서 난방하는 복사난방(輻射煖房)과, 태양열 등을 이용한 여러 가지 방법이 있다.

도 1은 일반적인 비닐하우스용 난방장치가 도시된 사시도이다.

일반적으로 비닐하우스용 난방장치는 가정 및 목욕탕이나 비닐하우스 등과 같은 난방공간에 배설된 순환유로를 따라 온수 또는 열풍 등이 통과되도록 하여 난방을 수행하는 복사난방의 일종으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 비닐하우스(2) 일측에 물을 가열시키는 보일러 형태의 난방장치(10)가 설치되고, 상기 난방장치(10)와 연결되도록 상기 비닐하우스(2) 내부의 바닥면 또는 벽면에 순환유로(20)가 배설되며, 상기 난방장치(10)에서 가열된 물이 상기 순환유로(20)를 따라 상기 비닐하우스(2) 내부를 순환함에 따라 난방 작용이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 비닐하우스용 난방장치는 대부분 열용량(Heat capacity)이 클 뿐 아니라 손쉽게 구할 수 있는 물을 열전달 매체로 사용하지만, 다른 유체를 열전달 매체로 사용할 수도 있다.

여기서, 상기 난방장치(10)는 상기 순환유로(20)와 연통되어 물이 순환되도록 하는 순환공간이 형성된 케이스(미도시)와, 상기 순환공간 일측에 형성되어 연료 및 공기를 혼합하여 연소시키는 연소수단(미도시)을 포함하여 구성되며, 상기 순환유로(20)는 상기 비닐하우스(2) 내부가 골고루 난방될 수 있도록 상기 비닐하우스(2) 내부의 전면에 걸쳐 굴곡지게 형성된다.

따라서, 상기와 같은 비닐하우스용 난방장치는 상기 난방장치(10)에서 가열되어 따뜻해진 물은 상기 순환유로(20)를 통과하면서 상기 비닐하우스(2) 내부의 벽·바닥·천장과 열교환 작용이 이루어진 다음, 다시 식혀진 물은 상기 난방장치(10)로 유입되는 과정을 반복하면서 난방작용을 수행하게 된다.

보통, 사용자가 상기 비닐하우스 내부의 온도를 원하는 온도로 조절하기 위하여 상기 난방장치의 작동을 조절할 수 있게 되는데, 상기 비닐하우스 내부를 농작물을 재배하기 알맞은 약 40℃를 유지시키기 위하여 물은 보통 상기 난방장치에서 약 80℃ 정도로 가열되어 공급된다.

그러나, 상기와 같은 비닐하우스용 난방장치는 비닐하우스와 같이 넓은 난방공간에 가열된 물이 순환될 수 있도록 안내하는 순환유로(20)가 굴곡지게 배설되고, 상기 순환유로(10)와 연결되도록 상기 난방공간의 일측에 물을 가열시킬 수 있는 난방장치가 설치되기 때문에 상기 순환유로(20)가 길어짐에 따라 상기 난방장치(10)로부터 유출되는 물의 온도와 상기 난방장치(10)로 유입되는 물의 온도 차이가 비교적 커지게 되어 비닐하우스 등과 같은 넓은 난방공간을 균일하게 난방시킬 수 없는 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 비닐하우스용 난방장치는 설치의 곤란성으로 인하여 상기 난방장치가 상기 비닐하우스와 멀리 떨어진 위치에 설치되고, 상기 순환유로(20)가 상기 비닐하우스(2) 내부에 배설되는 경우 상기 난방장치(10)와 순환유로(20) 사이에 연결유로(미도시)가 더 설치되기 때문에 상기 난방장치(10)에서 가열된 물이 상기 연결유로를 통과하면서 불필요하게 열손실이 발생되어 난방효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 넓은 난방공간을 균일하게 난방시킬 수 있을 뿐 아니라 열손실을 보충하여 난방효율을 높일 수 있는 난방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 난방장치는 제1유체를 가열되어 난방공간에 배설된 제1순환유로를 따라 순환되도록 하여 상기 난방공간을 난방시키는 난방장치에 있어서, 상기 난방공간의 일측에 설치되어 두 개의 서로 다른 제1,2유체가 별도로 순환되는 제1,2순환공간이 구획되도록 형성된 케이스와, 상기 제1,2순환공간과 연결되도록 상기 케이스 외부에 설치되어 상기 제1,2유체가 순환되도록 하는 상기 제1,2순환유로와, 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 제1,2유체를 가열시키는 연소수단과, 상기 제1순환유로가 길어짐에 따라 상기 제1유체로부터 열손실이 커지더라도 상기 제1,2유체 사이에 열교환 작용이 이루어지도록 하여 상기 제1유체가 상기 난방공간에서 적정온도 이상으로 유지되도록 하는 열교환수단으로 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 난방장치 및 그 작동상태가 도시된 측단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 평단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 난방장치의 열교환수단이 도시된 평단면도이다. 그리고, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 난방장치의 보조 열교환수단이 도시된 분해 사시도 및 그 주요부가 도시된 측단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 난방장치의 보조 열교환수단에 포함된 비틀림 부재가 도시된 사시도이며, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 비틀림 부재의 각 부분이 도시된 사시도이다.

상기 본 발명에 따른 난방장치는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 외곽을 형성하는 케이스(52) 내부에 주요 열전달 매체인 제1유체(W) 및 보조 열전달 매체인 제2유체(O)가 별도로 순환되는 제1,2순환공간(54,56)이 구획되도록 형성되고, 상기 케이스(52) 외부에 상기 제1,2순환공간(54,56)과 연결되어 상기 제1,2유체(W,O)가 별도로 순환되는 제1,2순환유로(62,64)가 난방공간에 배설되며, 상기 케이스(52) 내부에는 상기 제1,2유체(W,O)를 가열하는 연소수단(70)이 설치된다.

물론, 상기 난방장치는 난방하고자 하는 난방공간과 근접하게 설치될 수도 있고, 멀리 설치될 수도 있으며, 설치위치에 따라 상기 제1순환유로(62)의 길이가 가변되도록 설치된다.

이때, 상기 제1순환유로(62)는 상기 제1유체(W)를 상기 난방공간 측으로 안내하는 동시에 상기 연소수단(70)에 의해 가열된 제1유체(W)를 안내하여 상기 난방공간의 벽·바닥·천장과 열교환 작용이 이루어지도록 하는 역할을 동시에 수행한다.

특히, 상기 난방장치가 넓은 난방공간을 난방하기 위하여 설치되거나, 상기 난방공간으로부터 멀리 떨어진 위치에 설치될 경우, 상기 제1순환유로(62)가 길어짐에 따라 열손실이 커지게 되어 상기 난방공간 측으로 공급되는 제1유체(W)의 온도가 낮아지게 되는데, 이러한 것을 방지하기 위하여 상기 난방장치는 상기 제1,2유체(W,O) 사이에 열교환 작용이 이루어지도록 하여 상기 제1유체(W)가 상기 난방공간에서 적정온도 이상으로 유지되도록 하는 열교환수단(80)이 더 포함되어 구성된다.

이때, 상기 열교환수단(80)에서 상기 제1,2유체(W,O) 사이에 열교환 작용이 이루어져 상기 제1유체(W)가 설정온도 이상으로 유지되도록 하기 위해서 상기 열교환수단(80)으로 유입되기 전에 상기 제1유체(W)보다 상기 제2유체(O)의 온도가 더 높게 유지되어야 되는데, 이를 위하여 상기 제2순환공간(56)의 일측에 상기 연소수단(70)이 설치되어 상기 제2유체(O)가 상기 제1유체(W)보다 더 많은 열량을 흡수하도록 하고, 상기 제2유체(O)는 상기 제1유체(W)보다 비열이 더 작은 유체를 설정하여 상기 제2유체(O)가 상기 제1유체(W)와 동일한 열량을 흡수하더라도 고온을 유지할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제1,2유체(W,O)는 물과 오일로 설정되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 난방장치는 상기 난방공간 내부에 설치되어 상기 난방공간의 공기를 상기 제2유체(O)와 열교환시켜 상기 난방공간을 난방시키는 보조 열교환수단(90)과, 상기 케이스(52) 일측에 연통되도록 설치되어 연소분진(D)을 포집하는 동시에 연소가스(G)를 냉각시켜 배출시키는 냉각수단(100)이 더 포함되어 구성된다.

물론, 이와 같이 구성된 난방장치는 그 작동을 조절할 수 있도록 제어부가 더 포함된다.

상기와 같이 난방장치의 각 구성요소들을 구체적으로 살펴보면, 상기 케이스(52)는 내부 상,하측에 상기 제1,2유체(W,O)가 별도로 순환되는 제1,2순환공간(54,56)이 형성되되, 상기 제1순환공간(54,56)은 상기 제1유체(W)가 유동될 수 있도록 외둘레가 연통됨과 아울러 상기 제1순환유로(62)와 연결되는 제1수조(54a)와, 상기 제1수조(54a)의 내둘레에 대향되는 부분을 연결하도록 설치되는 복수개의 제1가열관(54b)으로 이루어지고, 상기 제2순환공간(56)은 상기 제2유체(O)가 유동될 수 있도록 외둘레가 연통됨과 아울러 상기 제2순환유로(64)와 연결되는 제2수조(56a)와, 상기 제2수조(56a)의 내둘레에 대향되는 부분을 연결하도록 설치되는 복수개의 제2가열관(56b)으로 이루어진다.

여기서, 상기 제1,2수조(54a,56a)는 상기 케이스(52)의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성되되, 중앙에 연소가스(G) 등이 유동될 수 있도록 중공 형상으로 형성되고, 상기 제1,2가열관(54b,56b)은 도 3와 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1,2수조(54a,56a)의 내둘레에 행 및 열 방향으로 간격을 두고 복수개가 연결 설치된다.

이때, 상기 연소수단(70)은 상기 제2순환공간(56) 하측에 설치됨과 아울러 상기 제2유체(O)가 오일로 설정되기 때문에 상기 연소수단(70)이 작동될 경우 상기 제2가열관(56b)이 과열되어 열변형이 이루어져 상기 제2수조(56a) 및 제2가열관(56b) 사이의 이음새에 열 응력이 작용되는데, 이와 같이 상기 제2가열관의 축 방향 열 변형률을 최소화하기 위하여 상기 제2가열관(56b)은 상기 제2수조(56a)에 연결된 부분이 굴곡지게 형성되되, 상기 제2가열관(56b)은 중앙부분이 양단보다 더 낮게 위치되도록 형성된다.

아울러, 상기 제1,2순환공간(54,56)은 상기 연소수단(70)에 의해 가열됨에 따라 상기 제1,2유체(W,O)가 상측 방향으로 유동되기 때문에 상기 제1,2수조(54a,56a)의 외둘레에는 상기 제1,2유체(W,O)가 토출되는 상기 제1,2순환유로의 선단(62a,64a)이 각각 상측에 연결되도록 설치되고, 상기 제1,2유체(W,O)가 유입되는 상기 제1,2순환유로의 후단(62b,64b)이 각각 하측에 연결되도록 설치된다.

또한, 상기 제1,2수조(54a,56a)에는 상기 제1,2유체(W,O)가 상기 제1,2가열관(54b,56b)을 여러 번 통과하면서 충분히 가열될 수 있도록 상기 제1,2유체(W,O)의 유동을 안내하도록 복수개의 제1,2격판(58a,58b,59a,59b)이 설치되는데, 상기 복수개의 제1,2격판(58a,58b,59a,59b)은 상기 제1,2가열관(54b,56b)의 선,후단이 연결된 부분을 행 방향으로 구획하도록 설치되되, 상기 복수개의 제1격판(58a,58b)은 행 방향으로 적층되도록 설치되는 제1가열관(54b)의 선,후단 사이에 교호되게 설치되고, 상기 복수개의 제2격판(59a,59b)도 상기 제1격판(58a,58b)과 마찬가지로 행 방향으로 적층되도록 설치되는 제2가열관(56b)의 선,후단 사이에 교호되게 설치된다.

즉, 상기 제1수조(54a)의 일측으로 유입된 제1유체(W)는 상기 복수개의 제1격판(58a,58b)에 의해 상기 제1수조(54a)의 하부 측에 설치된 제1가열관(54b)부터 상기 제1수조(54a)의 상부 측에 설치된 제1가열관(54b)까지 순차적으로 통과하면서 가열되어 상기 제1수조(54a)의 타측에서 토출되고, 상기 제2수조(56a)의 일측으로 유입된 제2유체(O)도 마찬가지로 상기 복수개의 제2격판(59a,59b)에 의해 상기 제2수조(56a)의 하부 측에 설치된 제2가열관(56b)부터 상기 제2수조(56a)의 상부 측에 설치된 제2가열관(56b)까지 순차적으로 통과하면서 가열되어 상기 제2수조(56a)의 타측에서 토출된다.

다음, 상기 제1순환유로(62)는 상기 난방공간에 굴곡지게 배설되는데, 선,후단(62a,62b)이 상기 제1수조(54a)의 상,하측에 각각 연결되도록 설치되고, 상기 제2순환유로(64)는 선,후단(64a,64b)이 상기 제2수조(56a,56b)의 상,하측에 각각 연결되도록 설치된다.

다음, 상기 연소수단(70)은 상기 케이스(52) 내부의 상기 제1,2순환공간(56) 하측에 형성된 연소실(72)과, 상기 연소실(72)에 갈탄 또는 코코우스 등과 같은 고체 연료(F)가 올려지도록 플레이트 형상으로 형성되어 상기 고체 연료(F) 측으로 공기가 공급될 수 있도록 복수개의 흡입구(74a)가 형성된 연료 수용부(74)와, 상기 연료 수용부(74) 일측에 설치되어 상기 연료 수용부(74) 측으로 공기를 송풍시키는 송풍장치(76)를 포함하여 이루어진다.

아울러, 상기 연소수단(70)은 상기 고체 연료(F) 및 공기에 자동 점화가 이루어지도록 하는 점화부(미도시)가 더 구비된다.

여기서, 상기 송풍장치(76)는 외부 공기를 상기 연료 수용부(74) 측으로 송풍시키도록 흡입력을 발생시키는 송풍팬(미도시) 및 팬 하우징(미도시)과, 상기 송풍팬을 구동시키는 모터(미도시)를 포함하여 이루어지고, 상기 연료 수용부(74)의 하부 일측 케이스(52)에 고정되도록 설치된다.

다음, 상기 열교환수단(80)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1,2유체(W,O) 사이에 열교환 작용이 일어나도록 상기 제2순환유로(64)의 일부가 상기 제1순환유로(62)의 일부 내측에 위치되도록 형성된 것으로써, 상기 난방공간과 근접한 위치에 설치되거나, 상기 난방공간 내측에 설치될 수도 있다.

물론, 상기 열교환수단(80)에서 상기 제1순환유로(62)가 상기 제2순환유로(64)보다 직경이 더 크게 형성되어 상기 제2순환유로(64)가 상기 제1순환유로(62)에 내장되도록 설치되어 상대적으로 상기 제2순환유로(64)를 통과하는 고온의 제2유체(O)로부터 상기 제1순환유로(62)를 통과하는 저온의 제1유체(W) 측으로 열전달이 일어나도록 하여 상기 제1유체(W)가 설정온도 이상으로 유지되도록 한다.

다음, 상기 보조 열교환수단(90)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2순환유로(64)의 일부가 가늘게 형성되어 굴곡지게 배치되고, 그 외둘레에 다수개의 방열핀(92a)이 소정의 간극을 두고 수직하게 설치된 열교환기(92)와, 상기 열교환기(92)와 근접하게 설치되어 공기가 상기 열교환기(92)를 통과하도록 하는 송풍팬(94) 및 모터(미도시)로 이루어진다.

아울러, 상기 보조 열교환수단(90)은 상기 열교환기(92)를 통과하면서 가열된 온풍을 안내하여 상기 난방공간에 균일하게 분배되도록 직선형 파이프에 다수개의 분배홀(96h)이 형성된 온풍분배 파이프(96)가 더 포함되는데, 상기 온풍분배 파이프(96)는 상기 난방공간 전체에 걸쳐 배설된다.

이때, 상기 송풍팬(94)은 상기 열교환기(92)와 상기 온풍분배 파이프(96) 사이에 설치되어 상기 열교환기(92)를 통과한 온풍이 전부 상기 온풍분배 파이프(96) 측으로 유동되도록 하고, 상기 온풍분배 파이프(96)는 일단이 개방되도록 형성됨과 아울러 상기 송풍팬(94)이 설치될 수 있도록 확장되게 형성되며, 타단이 폐쇄되도록 형성되어 상기 송풍팬(94)에 의해 안내되는 온풍은 상기 분배홀(96h)을 통하여 상기 난방공간 측으로 토출되도록 안내한다.

특히, 상기 열교환기(92)는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제2순환유로(64) 내부에 상기 제2유체(O)가 유동됨에 따라 마찰이 발생되도록 하는 비틀림 부재(112,114)가 설치되되, 상기 비틀림 부재(112,114)는 선,후단이 접하도록 상기 제2순환유로(64)의 내측 방향으로 돌출 형성된 걸림 돌기(64')에 의해 고정된다.

이때, 상기 비틀림 부재(112,114)는 상기 열전달 유체(W)가 반복적으로 혼합 및 분배될 수 있도록 사각형상의 플레이트가 서로 다른 방향으로 비틀림된 제1,2비틀림부재(112,114)가 교대로 설치되며, 상기 제2비틀림 부재의 선단(114a)이 상기 제1비틀림 부재의 후단(112b)에 수직하게 접하도록 설치됨과 아울러 다시 상기 제1비틀림 부재의 선단(112a)이 상기 제2비틀림 부재의 후단(114b)에 수직하게 접하도록 설치되는 것이 반복된다.

그리고, 상기 제1비틀림 부재(112)는 도 9a에 도시된 바와 같이 플레이트의 선단(112a)에 대해 후단(112b)이 정방향(P)으로 소정각도 비틀림되도록 형성되고, 상기 제2비틀림 부재(114)는 도 9b에 도시된 바와 같이 플레이트의 선단(114a)에 대해 후단(114b)이 역방향으로 소정각도 비틀림되도록 형성되되, 상기 제1,2비틀림 부재(112,114)는 선단(112a,114a)에 대해 후단(112b,114b)이 180°로 비틀림되도록 형성된다.

물론, 상기와 같은 비틀림 부재(112,114)는 상기 열교환기(92) 측 제2순환유로(64) 뿐 아니라 상기 제1가열관(54b) 및/또는 제2가열관(56b) 내부에도 설치되어 방열 및/또는 흡열 작용이 원활하게 이루어지도록 한다.

다음, 상기 냉각수단(100)은 상기 케이스(52)의 상단과 연통되도록 상기 케이스(52) 일측에 설치되어 연소분진(D) 및 연소가스(G)를 안내하는 배기 안내관(102)과, 상기 안내 배기관(102)과 연결되어 연소분진(D)을 싸이클론 방식에 의해 포집하는 호퍼형의 집진 유도관(104)과, 상기 집진 유도관(104) 외둘레를 감싸도록 설치되는 동시에 상기 제1순환유로(62)와 연결되도록 설치되어 상기 제1유체(W)가 순환하면서 연소가스(G)를 냉각시키는 냉각통(106)과, 상기 집진 유도관(104)의 상단에 연결되어 냉각된 연소가스(G)를 외부로 안내하는 배기관(108)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 냉각통(106) 측으로 상기 제1유체(W)가 순환될 수 있도록 상기 냉각통(106)의 상단과 상기 제1순환유로의 선단(62a) 및 상기 냉각통(106)의 하단과 상기 제1순환유로의 후단(62b) 사이에 각각 연결배관(107a,107b)이 연결되도록 설치된다.

아울러, 상기 냉각수단(100)은 상기 집진 유도관(104) 하부에 탈착 가능하게 설치되어 연소분진(D)이 담겨질 수 있도록 먼지챔버(109)가 더 포함되도록 구성되는데, 상기 먼지챔버(109)는 사용자가 손쉽게 탈거하여 먼지 등을 청소할 수 있도록 슬라이딩 방식으로 탈착 가능하게 설치된다.

한편, 미도시된 도면부호 52a 는 상기 케이스(52) 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력센서이고, 미도시된 도면부호 66은 상기 제2순환유로(64)의 선단 측에 설치되어 상기 제2유체(O)가 상기 제2순환유로(64)를 따라 순환될 수 있도록 펌핑시켜주는 순환펌프이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 연료 수용부(74)에 고체 연료(F)가 올려지고, 상기 송풍팬이 작동되어 공기가 상기 연료 수용부(74) 측으로 흡입되는 상태에서 점화되면, 상기 고체 연료(F) 및 공기가 연소되면서 상기 제1,2수조(54a,56a) 및 제1,2가열관(54b,56b)을 가열하게 된다.

이때, 상기 제2가열관(54b)이 상기 연소실(72)과 근접하게 설치됨에 따라 고체 연료(F)가 연소됨에 따라 열변형되어 상기 케이스(52)와 제2가열관(54b) 사이에 축 방향으로 열 응력이 발생되는데, 상기 제2가열관(54b)의 양단이 굴곡지게 형성되기 때문에 축 방향으로 열 변형률을 줄일 수 있어 상기 제2수조(54a)와 제2가열관(54b) 사이의 이음새에 파손을 방지할 수 있다.

다음, 상기 제1,2수조(54a,56a) 및 제1,2가열관(54b,56b)이 가열됨에 따라 그 내부를 순환하는 제1,2유체(W,O)가 가열되고, 상기 제1,2유체(W,O)는 상측 방향으로 대류하되, 상기 제1,2격판(58a,58b,59a,59b)에 의해 상기 제1,2가열관(54b,56b)을 여러 번 순환하면서 가열된 다음, 상기 제1,2유체(W,O)는 상기 제1,2순환유로(62,64)를 따라 순환하게 된다.

물론, 상기 제1유체(W)는 상기 제1순환유로(62)를 따라 순환되면서 상기 난방공간의 벽·바닥·천장을 가열하여 난방 작용이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 난방장치가 상기 난방공간으로부터 멀리 떨어지도록 설치되거나, 상기 난방공간이 비교적 크게 형성되는 경우와 같이 상기 제1순환유로(62)가 길어지는 경우, 상기 제1순환유로(62) 상에 적절한 위치에 상기 제2순환유로(64)의 일부가 내장되는 열교환수단(80)이 형성되도록 하여 상기 제1유체(W)가 적정온도를 유지하도록 한다.

구체적으로, 상기 제1유체(W)가 상기 제1순환유로(62)를 따라 순환되면서 열손실 또는 열교환 작용으로 인하여 설정온도 미만의 저온 상태가 되더라도 상기 열교환수단(80)에서 상기 제1,2유체(W,O) 사이에 열교환 작용이 이루어지도록 하여 상기 제1유체(W)가 설정온도 이상으로 유지되도록 한다.

일예를 들어, 난방공간이 비닐하우스이고, 상기 제1,2유체가 물,오일인 경우, 비닐하우스 내부를 농작물이 재배하기에 효과적인 40℃를 유지하기 위하여 물은 약 80℃ 이상이 되어야 한다.

따라서, 상기 연소수단(70)에 의해 물이 약 80℃로 가열되어 상기 제1순환유로(62)를 따라 공급되더라도 비닐하우스 외부 공기 또는 내부의 벽·바닥·천장과 열교환 작용을 통하여 약 60℃ 인 상태로 변하게 된다.

하지만, 상기 연소수단(70)에 의해 오일이 약 250℃ 정도로 가열되어 상기 제2순환유로(64)를 따라 공급되고, 상기 제1순환유로(62)의 일부에 상기 제2순환유로(64)의 일부가 내장되도록 형성된 열교환수단(80)에서 물과 오일 사이에 열교환 작용이 이루어져 물이 80℃ 이상을 유지하도록 하여 비닐하우스 내부를 균일하게 난방시킬 수 있다.

또한, 상기 제2유체(O)는 상기 열교환기(92)를 통과하면서 상기 난방공간의 공기와 열교환 작용이 이루어지고, 상기 송풍팬(94)이 작동됨에 따라 상기 제2유체(O)와 열교환된 온풍이 상기 온풍 분배유로(96)를 통하여 안내되어 상기 분배홀(96h)을 통하여 상기 난방공간으로 토출됨으로써, 상기 난방공간을 난방시킬 수 있다.

이때, 상기 열교환기(92) 측 제2순환유로(64) 내측에 서로 반대방향으로 비틀림되도록 형성된 제1,2비틀림 부재(112,114)가 설치되기 때문에 상기 제2유체(O)가 상기 제1,2비틀림 부재(112,114)와 마찰 유동되는 동시에 정,역방향(P,Q)으로 유동되도록 하여 상기 제2유체(O) 자체의 열량이 높아지게 된다.

또한, 상기 제1,2비틀림 부재(112,114)는 선,후단(112a,112b,114a,114b)이 서로 교차되도록 설치되기 때문에 상기 제2유체(O)가 상기 제1,2비틀림 부재(112,114)를 통과하면서 혼합 및 분배를 반복하게 되어 균일하게 방열되도록 하고, 상기 열교환기(92) 측 제2순환유로(64)를 통과하는 유로가 길어짐에 따라 충분히 방열되도록 하여 열 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라 나아가 난방 효율을 높일 수 있다.

즉, 상기 제1유체(W)가 상기 제1순환유로(62)를 따라 순환되면서 복사 열전달에 의해 상기 난방공간을 난방시키는 동시에 상기 제2유체(O)가 상기 제2순환유로(64)를 따라 순환되면서 대류 열전달에 의해 상기 난방공간을 난방시키게 된다.

한편, 상기 고체 연료(F) 및 공기가 연소됨에 따라 상기 연소실(72)에서 연소분진(D) 및 연소가스(G)가 발생되고, 이러한 연소분진(D) 및 연소가스(G)는 상기 제1,2가열관(54b,56b) 사이에 형성된 공간을 통하여 상기 배기 안내관(102)을 따라 상기 집진 유도관(104)으로 유입되며, 상기 연소분진(D)은 상기 집진 유도관(104)에서 싸이클론 방식에 의해 상기 연소가스(G)로부터 분리되어 상기 먼지챔버(109)에 모아지고, 상기 연소가스(G)는 상기 배기관(108)을 따라 외부로 토출된다.

이때, 상기 연소가스(G)는 상기 집진 유도관(104)과 냉각통(106) 사이에 채워진 제1유체(W)와 열교환 작용이 이루어져 냉각된 다음, 외부로 토출된다.

따라서, 상기 연소분진(D)이 걸러진 연소가스(G)가 배출되도록 하여 쾌적한 대기환경을 조성할 수 있고, 상기 제1유체(W)가 상기 연소가스(G)의 잔열을 흡수하여 상기 제1수조(54a) 측으로 재유입되도록 하여 에너지 효율을 높일 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 난방장치는 제1유체를 가열하여 난방공간에 배설된 순환유로를 따라 순환시킴으로 난방공간을 난방시키되, 제1유체가 순환되는 순환유로가 길어짐에 따라 열손실 또는 열교환 작용이 커지더라도 서로 비열이 다른 제2유체를 가열하여 순환유로 상에서 제1,2유체 사이에 열전달 작용이 일어나도록 하기 때문에 제1유체가 설정온도 이상을 유지하면서 난방공간을 순환하도록 하여 난방공간을 최적 온도로 유지시킬 수 있을 뿐 아니라 넓은 난방공간을 균일하게 난방시킬 수 있고, 난방효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 난방장치는 가열된 제1유체가 순환유로를 따라 순환되도록 하여 난방공간을 직접 난방시키는 동시에 가열된 제2유체가 난방공간의 공기와 열교환되도록 하여 난방공간을 온풍 난방시킴으로 열효율 및 난방효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 난방장치는 상기 제1,2유체가 가열되는 제1,2가열관 또는 상기 제2유체가 방열되는 열교환기 측 제2순환유로 내부에 서로 반대 방향으로 비틀림되도록 형성된 제1,2비틀림 부재가 서로 교차되도록 교대로 설치되기 때문에 상기 제1,2유체가 상기 제1,2비틀림 부재에 마찰 유동되도록 하여 열량을 높일 수 있는 동시에 상기 제1,2유체가 반복적으로 분배 및 혼합되어 균일하게 가열 또는 방열될 수 있고, 상기 제1,2가열관 또는 상기 열교환기 측 제2순환유로를 통과하는 유로가 길어짐에 따라 충분히 가열 또는 방열될 수 있어 열 효율 및 나아가 난방 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 비닐하우스용 난방장치가 설치된 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 난방장치가 도시된 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 난방장치의 작동상태가 도시된 측단면도,

도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 평단면도,

도 5는 본 발명에 따른 난방장치의 열교환수단이 도시된 평단면도,

도 6은 본 발명에 따른 난방장치의 보조 열교환수단이 도시된 분해 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 난방장치의 보조 열교환수단의 주요부가 도시된 측단면도,

도 8은 본 발명에 따른 난방장치의 보조 열교환수단에 포함된 비틀림 부재가 도시된 사시도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 비틀림 부재의 각 부분이 도시된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 케이스 54 : 제1순환공간

54a : 제1수조 54b : 제1가열관

56 : 제2순환공간 56a : 제2수조

56b : 제2가열관 58a,58b : 제1격판

59a,59b : 제2격판 62 : 제1순환유로

64 : 제2순환유로 70 : 연소수단

72 : 연소실 74 : 연료 수용부

76 : 송풍장치 80 : 열교환수단

90 : 보조 열교환수단 92 : 열교환기

94 : 송풍팬 96 : 온풍 분배유로

100 : 냉각수단 102 : 배기 안내관

104 : 집진 유도관 106 : 냉각통

108 : 배기관 109 : 먼지챔버

D : 연소분진 G : 연소가스

F : 고체 연료 W,O : 제1,2유체

Claims

제1유체를 가열되어 난방공간에 배설된 제1순환유로를 따라 순환되도록 하여 상기 난방공간을 난방시키는 난방장치에 있어서,

상기 난방공간의 일측에 설치되어 두 개의 서로 다른 제1,2유체가 별도로 순환되는 제1,2순환공간이 구획되도록 형성된 케이스와,

상기 제1,2순환공간과 연결되도록 상기 케이스 외부에 설치되어 상기 제1,2유체가 순환되도록 하는 상기 제1,2순환유로와,

상기 케이스 내부에 설치되어 상기 제1,2유체를 가열시키는 연소수단과,

상기 제1순환유로가 길어짐에 따라 상기 제1유체로부터 열손실이 커지더라도 상기 제1,2유체 사이에 열교환 작용이 이루어지도록 하여 상기 제1유체가 상기 난방공간에서 적정온도 이상으로 유지되도록 하는 열교환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항에 있어서,

상기 난방장치는 상기 난방공간 내부에 설치되어 상기 난방공간의 공기를 상기 제2유체와 열교환시켜 상기 난방공간을 난방시키는 보조 열교환수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항에 있어서,

상기 난방장치는 상기 케이스 일측에 연통되도록 설치되어 연소 분진을 포집하는 동시에 연소 가스를 냉각시켜 배출시키는 냉각수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2유체는 상기 제1유체보다 비열이 더 작은 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제1유체는 물이고, 상기 제2유체는 오일인 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1순환공간은 상기 제1유체가 유동될 수 있도록 외둘레가 연통됨과 아울러 상기 제1순환유로와 연결되는 제1수조와, 상기 제1수조의 내둘레에 대향되는 부분을 연결하도록 설치되는 복수개의 제1가열관으로 이루어지고, 상기 제2순환공간은 상기 제1수조 하측에 형성되어 상기 제2유체가 유동될 수 있도록 외둘레가 연통됨과 아울러 상기 제2순환유로와 연결되는 제2수조와, 상기 제2수조의 내둘레에 대향되는 부분을 연결하도록 설치되는 복수개의 제2가열관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 6 항에 있어서,

상기 복수개의 제1,2가열관은 열 및 행 방향으로 간격을 두고 적층되도록 설치된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 7 항에 있어서,

상기 연소수단은 상기 제1.2가열관 하측에 설치되고,

상기 제1수조에는 상기 제1가열관이 연결된 양측 내부를 행 방향으로 구획하도록 복수개의 제1격판이 교호되게 설치되며,

상기 제2수조에는 상기 제2가열관이 연결된 양측 내부를 행 방향으로 구획하도록 복수개의 제2격판이 교호되게 설치된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 6 항에 있어서,

상기 연소수단은 상기 제2가열관에 근접하게 설치되고,

상기 제2가열관은 상기 제2수조에 연결된 부분이 굴곡지게 형성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제2가열관은 중앙부분이 상기 제2수조에 연결된 부분보다 더 낮게 위치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연소수단은 상기 케이스 내부에 제1,2순환공간 하측에 형성된 연소실과, 상기 연소실에 고체 연료가 올려지도록 하는 동시에 공기가 공급될 수 있도록 복수개의 흡입구가 형성된 연료 수용부와, 상기 연료 수용부 일측에 설치되어 상기 연료 수용부 측으로 공기를 송풍시키는 송풍장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열교환수단은 상기 제1,2유체 사이에 열교환 작용이 일어나도록 상기 제2순환유로의 일부가 상기 제1순환유로의 일부 내측에 위치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 2 항에 있어서,

상기 보조 열교환수단은 상기 제2순환유로의 일부가 굴곡지게 배치되고, 그 외주에 다수개의 방열핀이 설치된 열교환기와, 상기 열교환기와 근접하게 설치되어 공기가 상기 열교환기를 통과하도록 하는 송풍팬 및 모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 13 항에 있어서,

상기 보조 열교환수단은 상기 열교환기를 통과한 온풍을 안내하여 상기 난방공간에 균일하게 분배되도록 직선형 파이프에 다수개의 분배홀이 형성된 온풍분배 파이프가 더 포함된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 14 항에 있어서,

상기 보조 열교환수단은 상기 송풍팬이 상기 열교환기와 상기 온풍분배 파이프 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 3 항에 있어서,

상기 냉각수단은 상기 케이스와 연통되도록 상기 케이스 일측에 설치되어 연소분진 및 연소가스를 안내하는 배기 안내관과, 상기 배기 안내관과 연결되어 연소분진을 싸이클론 방식에 의해 포집하는 호퍼형의 집진 유도관과, 상기 집진 유도관 외둘레를 감싸도록 설치됨과 아울러 상기 제1순환유로와 연결되도록 설치되어 상기 제1유체가 순환하면서 연소가스를 냉각시키는 냉각통과, 상기 집진 유도관의 상단에 연결되어 냉각된 연소가스를 외부로 안내하는 배기관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 난방장치.
제 16 항에 있어서,

상기 냉각수단은 상기 집진 유도관 하부에 탈착 가능하게 설치되어 연소분진이 담겨질 수 있도록 먼지챔버가 더 포함된 것을 특징으로 하는 난방장치.