KR101524291B1 - 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 구조물의 내부로 공기를 공급하도록 외부로부터 구조물 내부로 삽입되는 급기덕트; 구조물의 외부로 공기를 배출하도록 구조물의 내부로부터 외부로 연장되는 배기덕트; 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 설치되고 연료의 연소에 의해 열에너지를 공기에 제공하는 연소식 가열부; 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트를 따라 이동되는 공기에 열에너지를 전달하도록 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 작동유체를 공급하는 작동유체 공급부; 상기 급기덕트로부터 상기 배기덕트로 공급되는 공기와 상기 작동유체 공급부로부터 배출되는 작동유체 사이의 열교환을 행하는 열교환부; 상기 배기덕트를 따라 구조물 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기덕트를 따라 구조물 내부로 유입되는 공기에 전달하는 열전달부; 및 구조물 내부의 온도가 기준온도 미만이면 상기 연소식 가열부에 구동신호를 송신하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상이면 상기 작동유체 공급부에 구동신호를 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법 {HYBRID HEATING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 난방작동이 시작되는 초기에는 발열량이 높은 연소식 난방작동을 행하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상으로 상승된 후에는 에너지 효율이 좋은 축열식 열풍 난방작동을 행하는 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
최근 건축물의 에너지 절감대책이 강조되고 있으며, 농업분야에서도 각종 작물에 대한 수요의 증대로 시설원예용 하우스를 이용한 작물재배가 나날이 증가하고 있다.
특히, 시설원예용 하우스와 같은 경우에는 내외부의 단열이 전혀 이루어지지 못하기 때문에 외부의 기온이 급격하게 낮아지는 야간 또는 늦가을부터 초봄에 이르는 11월에서 3월까지의 기간에 내부의 열이 외부와 동일하게 낮아지게 된다.
따라서 별도의 단열재를 통해 단열을 하거나 비닐막을 이중으로 설치하고 그 내부에 온수 수막을 형성한다.
그리고 시설원예용 하우스의 내부에는 온수를 가열하기 위한 온수난방장치가 구비되고, 온수난방장치의 연료로 목탄, 석유, 석탄, 가스 등을 사용하게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0269707호(2000년 10월 16일 공고, 발명의 명칭 : 원예용 난방장치)에 개시되어 있다.
일반적인 연소식 난방장치는, 발열량이 좋은 석유, 석탄 등의 연료를 연소시켜 발생되는 열에너지를 구조물 내부에 순환시키기 때문에 구조물 내부의 온도를 짧은 시간 내에 상승시킬 수 있는 장점이 있는 반면에, 연료비를 절감하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 일반적인 축열식 열풍 난방장치는, 작동유체를 가열하여 구조물 내부를 순환하는 공기와 열교환시켜 난방작동을 행하기 때문에 연료비를 절감할 수 있는 반면에, 구조물 내부의 온도를 기준온도까지 높이는데 소요되는 시간을 단축시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 난방작동이 시작되는 초기에는 발열량이 높은 연소식 난방작동을 행하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상으로 상승된 후에는 에너지 효율이 좋은 축열식 열풍 난방작동을 행하는 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 구조물의 내부로 공기를 공급하도록 외부로부터 구조물 내부로 삽입되는 급기덕트; 구조물의 외부로 공기를 배출하도록 구조물의 내부로부터 외부로 연장되는 배기덕트; 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 설치되고 연료의 연소에 의해 열에너지를 공기에 제공하는 연소식 가열부; 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트를 따라 이동되는 공기에 열에너지를 전달하도록 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 작동유체를 공급하는 작동유체 공급부; 상기 급기덕트로부터 상기 배기덕트로 공급되는 공기와 상기 작동유체 공급부로부터 배출되는 작동유체 사이의 열교환을 행하는 열교환부; 상기 배기덕트를 따라 구조물 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기덕트를 따라 구조물 내부로 유입되는 공기에 전달하는 열전달부; 및 구조물 내부의 온도가 기준온도 미만이면 상기 연소식 가열부에 구동신호를 송신하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상이면 상기 작동유체 공급부에 구동신호를 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 작동유체 공급부는, 작동유체가 저장되는 저장탱크를 구비하는 캐비닛; 상기 저장탱크로부터 배출되는 작동유체가 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부를 통과하여 상기 저장탱크로 순환되도록 상기 저장탱크와 연결되고 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부로 삽입되는 순환관; 상기 저장탱크에 저장되는 작동유체에 열에너지를 제공하는 가열부; 및 상기 순환관에 설치되는 펌프를 포함하고; 상기 제어부는 상기 가열부 또는 상기 펌프에 구동신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 열전달부는, 상기 급기덕트가 연결되는 급기부 및 상기 배기덕트가 연결되는 배기부를 구비하는 케이스; 상기 급기부와 상기 배기부에 각각 일부분이 배치되고 상기 케이스에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임; 상기 회전프레임에 설치되고 상기 배기부를 통과하는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기부를 통과하는 공기에 열에너지를 전달하는 흡열부재; 및 상기 회전프레임에 동력을 제공하는 구동부를 포함하고; 상기 제어부는 상기 구동부에 구동신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 난방작동이 개시되면 구조물 내부의 기준온도를 설정하는 단계; (b) 기준온도가 설정되면 급기덕트 또는 배기덕트에 설치되는 연소식 가열부를 구동시키고, 송풍팬을 구동시켜 난방작동을 개시하는 단계; (c) 상기 연소식 가열부가 구동되면 구조물 내부의 온도를 감지하여 상기 기준온도와 비교하는 단계; (d) 구조물 내부의 온도가 상기 기준온도 이상이면 상기 연소식 가열부의 구동을 정지시키고, 저장탱크에 담수되는 작동유체를 가열시키도록 가열부를 구동시키며, 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부로 상기 저장탱크로부터 공급되는 작용유체를 순환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 (c) 단계에서 구조물 내부의 온도가 상기 기준온도 미만이면 상기 (b) 단계가 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 (d) 단계가 진행되면 설정시간 마다 상기 (c) 단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법은, 난방작동이 개시되는 초기에 연소식 난방작동에 의해 구조물 내부의 온도를 기준온도까지 짧은 시간 내에 상승시키고, 구조물 내부의 온도가 기준온도까지 상승된 후에는 축열식 열풍 난방작동을 행하므로 구조물 내부의 온도를 짧은 시간 내에 기준온도까지 상승시켜 추위에 의한 피해를 줄일 수 있고, 난방작동에 소요되는 연료비를 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 난방장치의 축열식 열풍 난방부는, 송풍팬에 의해 구조물 내부로 공급되는 외기에 작동유체 공급부로부터 제공되는 작동유체의 열에너지를 열교환시키는 열교환부가 구비되므로 구조물 내부로 유입되는 외기를 가열시키면서 난방작동을 행할 수 있어 작동유체로부터 제공되는 열에너지를 구조물 내부에 고르게 공급할 수 있고, 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 난방장치의 축열식 열풍 난방부는, 작동유체가 순환되는 순환관이 열교환챔버 내부에 다수 차례 굴곡되면서 열교환은 행하는 굴곡부를 이루기 때문에 열교환부의 구조를 단순화하면서 열교환을 행할 수 있어 난방장치 제작에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 난방장치의 축열식 열풍 난방부는, 순환관이 급기덕트 및 배기덕트에 삽입되어 열교환부의 삽입부를 이루므로 추가로 설치되는 별도의 열교환장치 없이 작동유체로부터 공급되는 열에너지를 외기에 전달할 수 있어 난방장치의 제작에 소요되는 시간 및 비용을 보다 효과적으로 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 다른 하이브리드 난방장치의 축열식 열풍 난방부는, 구조물 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 회수하여 구조물 내부로 유입되는 공기에 열에너지를 전달하는 열전달부가 구비되므로 배출되는 열에너지를 재활용할 수 있고, 구조물 내부의 난방효율을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 난방장치의 축열식 열풍 난방부는, 급기덕트 및 배기덕트가 우회하여 열전달부에 연결되도록 우회부가 구비되므로 구조물의 도어 또는 작업자의 통행로를 구비할 수 있어 구조물의 구조에 따라 다양한 설치를 행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 작동유체 공급부 및 열교환부가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 토출관 및 밸브의 장착구조가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 열전달부가 도시된 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 작동유체 공급부 및 열교환부가 도시된 단면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 토출관 및 밸브의 장착구조가 도시된 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 열전달부가 도시된 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 블록도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치는, 구조물(10)의 내부로 공기를 공급하도록 외부로부터 구조물(10) 내부로 삽입되는 급기덕트(12)와, 구조물(10)의 외부로 공기를 배출하도록 구조물(10)의 내부로부터 외부로 연장되는 배기덕트(14)와, 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)에 설치되고 연료의 연소에 의해 열에너지를 공기에 제공하는 연소식 가열부(112)와, 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)를 따라 이동되는 공기에 열에너지를 전달하도록 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)에 작동유체를 공급하는 작동유체 공급부(50)와, 급기덕트(12)로부터 배기덕트(14)로 공급되는 공기와 작동유체 공급부(50)로부터 배출되는 작동유체 사이의 열교환을 행하는 열교환부(70)와, 배기덕트(14)를 따라 구조물(10) 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 급기덕트(12)를 따라 구조물(10) 내부로 유입되는 공기에 전달하는 열전달부(80)와, 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 미만이면 연소식 가열부(112)에 구동신호를 송신하고, 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 이상이면 작동유체 공급부(50)에 구동신호를 송신하는 제어부(100)를 포함한다.
본 실시예는, 시설원예용 하우스, 창고, 공장 또는 사무실 등과 같이 대형의 공간을 요구하는 구조물(10) 내부에 열풍을 공급하여 난방작동을 행하는 장치이며, 열교환부(70) 또는 급기덕트(12), 배기덕트(14)에 설치되는 송풍팬(18)에 의해 구조물(10) 외부의 공기가 급기덕트(12)를 따라 구조물(10) 내부로 유입된다.
난방작동이 개시되는 초기에는 발열량이 높은 연소식 가열부(112)가 구동되어 짧은 시간 내에 구조물(10) 내부의 온도를 기준온도까지 높이고, 실내의 온도가 기준온도까지 상승되면 제어부(100)에서 이를 감지하여 연소식 가열부(112)의 구동을 중단하고 작동유체 공급부(50)가 구동되어 급기덕트(12) 및 배기덕트(14)에 가열된 작동유체가 공급되면서 상승된 실내 온도를 유지시키면서 연료비를 절감할 수 있게 된다.
이때, 작동유체 공급부(50)로부터 설정 온도 이상으로 가열된 작동유체가 급기덕트(12) 내부를 통과하면서 공기에 열에너지를 제공하므로 구조물(10) 내부에 열풍이 제공되면서 난방작동을 행하게 된다.
난방작동을 행한 공기는 배기덕트(14)를 따라 구조물(10) 외부로 배출되는데, 이때, 열전달부(80)의 작동에 의해 배기되는 공기로부터 열에너지가 흡수되고, 급기덕트(12)를 통해 유입되는 공기에 열에너지를 전달하여 폐열을 회수할 수 있게 된다.
본 실시예의 급기덕트(12) 및 배기덕트(14)에는 다수 개의 토출관(22)이 일정한 간격을 유지하며 설치되고, 급기덕트(12) 및 배기덕트(14)를 따라 이동되는 공기 중에 일부분은 토출관(22)을 통해 구조물(10) 내부로 토출되면서 난방작동을 행하게 된다.
송풍팬(18)의 작동에 의해 급기덕트(12)를 공기가 유입되므로 급기덕트(12)에 설치되는 토출관(22)을 통해 구조물(10) 내부의 공기도 유입되어 열교환부(70) 측으로 이동되고, 이때, 급기덕트(12) 내부로 삽입된 순환관(54)의 삽입부(78)에 의해 공기에 열에너지가 전달된다.
또한, 공기가 열교환부(70)를 통과할 때에 작동유체 공급부(50)로부터 공급되는 작동유체로부터 열에너지가 전달되므로 설정 온도 이상으로 가열될 수 있으며, 배기덕트(14)를 따라 구조물(10) 내부를 통과하면서 구조물(10) 내부로 열풍이 제공된다.
공기가 배기덕트(14)를 통과할 때에도 배기덕트(14)에 삽입되는 순환관(54)의 삽입부(78)에 의해 열에너지가 전달되므로 구조물(10) 내부에 설정 온도 이상의 열풍을 지속적으로 공급할 수 있게 된다.
여기서, 연소식 가열부는 석유, 석탄 등의 연료를 연소시켜 열품을 공급하는 가열부이며, 이는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 연소식 가열부에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예는, 구조물(10)의 도어(16)를 우회하도록 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)가 굴곡되어 이루어지는 우회부(90)를 더 포함하고, 우회부(90)는, 급기덕트(12)가 지중으로 매립되도록 굴곡되어 이루어지는 제1우회덕트(92)와, 배기덕트(14)가 지중으로 매립되도록 굴곡되어 이루어지는 제2우회덕트(94)를 포함한다.
따라서 구조물(10)의 도어(16)를 통해 작업자나 작업 차량이 통과될 때에 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)와 간섭되는 것을 방지할 수 있게 된다.
특히, 시설원예용 하우스에 난방장치가 설치되는 경우에는 시설원예용 하우스의 중앙부 측으로 트랙터 등의 작업차량이 통과되는데, 이때, 도어(16) 측에 배치되는 급기덕트(12) 및 배기덕트(14)가 지중으로 매설되면 작업차량과 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)가 간섭되는 것을 방지할 수 있게 된다.
작동유체 공급부(50)는, 작동유체가 저장되는 저장탱크(52a)를 구비하는 캐비닛(52)과, 저장탱크(52a)로부터 배출되는 작동유체가 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14) 내부를 통과하여 저장탱크(52a)로 순환되도록 저장탱크(52a)와 연결되고 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14) 내부로 삽입되는 순환관(54)과, 저장탱크(52a)에 저장되는 작동유체에 열에너지를 제공하는 가열부(56)와, 순환관(54)에 설치되는 펌프(58)를 포함하고, 제어부(100)는, 가열부(56) 또는 펌프(58)에 구동신호를 송신하여 작동유체 공급부(50)의 구동을 행하게 된다.
캐비닛(52)은 상부 및 하부로 구획되어 상부에는 형성되는 공간은 작동유체가 담수되는 저장탱크(52a)를 이루고, 캐비닛(52)의 하부에 형성되는 공간은 열교환부(70)를 이루는 열교환챔버(72)를 이루게 된다.
저장탱크(52a) 내부에는 다수 개의 열선으로 이루어지는 가열부(56)가 설치되고, 저장탱크(52a)로부터 하측으로 연장되는 순환관(54)은 열교환챔버(72) 내부로 삽입되어 열교환챔버(72)를 통과하는 공기에 열에너지를 제공하게 된다.
열교환부(70)는, 저장탱크(52a)와 구획되도록 캐비닛(52) 내부에 구비되는 열교환챔버(72)와, 급기덕트(12)로부터 공급되는 공기에 열에너지를 제공할 수 있도록 저장탱크(52a)로부터 연장되고 열교환챔버(72) 내부로 삽입되는 순환관(54)이 굴곡되어 이루어지는 굴곡부(74)와, 굴곡부(74)로부터 연장되는 순환관(54)이 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14) 내부로 삽입되어 이루어지는 삽입부(78)를 포함한다.
저장탱크(52a)로부터 하측으로 연장되어 열교환챔버(72) 내부로 삽입되는 순환관(54)은 팽창밸브(30)의 형상을 이루도록 다수 차례 굴곡되어 굴곡부(74)를 이루게 되며, 열교환챔버(72)를 통과하는 공기와 굴곡부(74) 사이의 접촉면적이 증가되어 열교환 효율이 향상되도록 한다.
또한, 굴곡부(74)가 설치되는 열교환챔버(72) 내부에는 다수 개의 열교환핀(76)이 교호로 이격되게 설치되므로 다수 개의 열교환핀(76)에 의해 형성되는 유로를 따라 공기가 통과되면서 굴곡부(74)와 접촉되는 시간을 연장시키게 된다.
따라서 열교환챔버(72)를 통과하는 공기는 열교환핀(76)에 의해 형성되는 유로를 따라 이동되면서 굴곡부(74)와 접촉되면서 열에너지를 흡수하게 되고, 열교환핀(76)을 따라 전도되는 열에너지를 흡수하면서 설정 온도 이상의 열풍을 이루게 된다.
굴곡부(74)로부터 연장되는 순환관(54)은 배기덕트(14) 내부로 삽입되어 삽입부(78)를 이루게 되고, 삽입부(78)를 이루는 순환관(54)은 배기덕트(14)를 따라 연장되며, 열전달부(80) 내부를 통과하여 급기덕트(12) 내부를 따라 다시 저장탱크(52a)에 연결된다.
따라서 순환관(54)에 설치되는 펌프(58)의 작동에 의해 저장탱크(52a)로부터 배출되는 작동유체는 굴곡부(74)를 이루는 순환관(54)을 통과하고, 삽입부(78)를 이루는 순환관(54)을 따라 배기덕트(14) 내부를 통과한 후에 열전달부(80)를 지나 급기덕트(12) 내부를 따라 다시 저장탱크(52a)에 연결된다.
상기한 바와 같이 설치되는 순환관(54)에 의해 급기덕트(12), 열교환챔버(72) 및 배기덕트(14)를 따라 이동되는 공기에 열에너지를 지속으로 제공할 수 있게 된다.
본 실시에는 공기의 유로를 따라 설치되는 순환관(54)에 의해 공기에 열에너지를 지속적으로 제공하게 되므로 가열부(56)에서 제공되는 열에너지가 손실되는 것을 억제하면서 공기에 전다하게 되어 난방효율이 향상되는 효과가 나타나게 된다.
열전달부(80)는, 급기덕트(12)가 연결되는 급기유로(82a) 및 배기덕트(14)가 연결되는 배기유로(82b)를 구비하는 케이스(82)와, 급기유로(82a)와 배기유로(82b)에 각각 일부분이 배치되도록 케이스(82)에 설치되고 배기유로(82b)를 통과하는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 급기유로(82a)를 통과하는 공기에 열에너지는 전달하는 열교환소자(88)를 포함한다.
따라서 배기덕트(14) 및 배기유로(82b)를 따라 배출되는 공기로부터 열에너지가 열교환소자(88)에 전달되고, 열교환소자(88)로부터 제공되는 열에너지는 급기유로(82a)를 따라 통과되는 공기에 전달되므로 배출되는 공기로부터 폐열을 회수하여 제공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 열전달부(80)의 작동에 의해 구조물(10) 내부에 이루어지는 난방작동의 효율을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시에의 토출관(22)에는 각각 밸브(30)가 설치되어 토출되는 공기 또는 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
따라서 구조물(10) 내부로 토출되는 공기의 양 또는 배출되는 공기의 양을 조절하면서 열풍이 구조물(10) 내부에 머무르는 시간을 조절하면서 난방온도를 조절할 수 있게 된다.
밸브(30)는, 토출관(22)에 설치되는 회전축(32)과, 회전축(32)에 설치되고 토출관(22)의 개폐여부 및 개폐정도를 제어하는 차단패널(34)과, 회전축(32)에 설치되고 회전축(32)을 회전시킬 수 있도록 토출관(22)에 설치되는 손잡이부(36)를 포함한다.
따라서 작업자는 손잡이부(36)를 회전시켜 차단패널(34)의 각도를 조절함으로써, 토출관(22)의 개폐여부 및 개폐정도를 조절하면서 토출되거나 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있게 된다.
손잡이부(36)의 전단부에는 돌출부(36a)가 형성되고, 돌출부(36a)에 대향되는 토출관(22)에는 눈금부(22a)가 형성되므로 사용자는 손잡이부(36)를 회전시킬 때에 돌출부(36a)가 배치되는 눈금을 확인하면서 통과되는 공기의 양을 확인하면서 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 제어방법이 도시된 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 제어방법은, 난방작동이 개시되면 구조물(10) 내부의 기준온도를 설정하는 단계(S10)와, 기준온도가 설정되면 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)에 설치되는 연소식 가열부(112)를 구동시키고, 송풍팬(18)을 구동시켜 난방작동을 개시하는 단계(S20)와, 연소식 가열부(112)가 구동되면 구조물(10) 내부의 온도를 감지하여 기준온도와 비교하는 단계(S30)와, 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 이상이면 연소식 가열부(112)의 구동을 정지시키고, 저장탱크(52a)에 담수되는 작동유체를 가열시키도록 가열부(56)를 구동시키며, 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14) 내부로 저장탱크(52a)로부터 공급되는 작용유체를 순환시키는 단계(S40)를 포함한다.
난방작동이 개시되면 제어부(100)에서 기준온도를 설정하게 되는데, 기준온도는 작업자가 조작부(116)를 사용하여 입력한 온도값으로 설정되고, 새롭게 입력되는 기준온도가 없는 경우에는 기존에 입력되었던 온도를 기준온도로 설정하게 된다.
따라서 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도에 도달되기 전에는 제어부(100)에서 송신되는 구동신호에 따라 연소식 가열부(112)가 구동되어 짧은 시간 내에 구조물(10) 내부의 온도를 기준온도까지 상승시키게 된다.
연소식 가열부(112)의 구동이 개시되면 온도감지센서(114)에 의해 구조물(10) 내부의 온도를 설정시간 마다 측정하여 제어부(100)에 온도신호를 송신하게 되고, 온도감지센서(114)로부터 수신되는 온도가 기준온도 이상으로 상승되면 제어부(100)로부터 연소식 가열부(112)에 정지신호를 송신하고, 가열부(56) 및 펌프(58)에 구동신호를 송신하게 된다.
따라서 저장탱크(52a)에 담수되는 작동유체는 순환관(54)을 따라 급기덕트(12) 및 배기덕트(14) 내부를 따라 순환하면서 축열식 열풍 난방작동을 행하게 된다.
구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 이상인지 판단하는 단계(S30)에서 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 미만이면 연소식 가열부(112)가 구동되는 단계(S20)가 유지되므로 짧은 시간 내에 구조물(10) 내부의 온도를 기준온도까지 상승시킬 수 있게 된다.
또한, 작동유체 공급부(50)가 구동되는 단계(S40)가 진행되면 설정시간 마다 실내 온도가 기준온도 이상인지 판단하는 단계(S30)가 진행되므로 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 미만으로 낮아지는 지를 판단하게 된다.
따라서 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 미만으로 낮아지는 경우에는 다시 연소식 가열부(112)가 구동되므로 구조물(10) 내부의 온도가 기준온도 이하로 낮아지는 것을 방지할 수 있게 된다.
작동유체 공급부(50)가 구동되는 단계(S40)가 진행되면, 가열부(56)에서 제공되는 열에너지에 의해 저장탱크(52a)에 담수된 작동유체가 가열되고, 펌프(58)가 구동되어 순환관(54)을 따라 작동유체가 배기덕트(14), 급기덕트(12) 및 열교환챔버(72)를 따라 순환하게 된다.
이때, 송풍팬(18)의 구동에 의해 급기덕트(12)를 따라 유입되는 공기는 삽입부(78)를 이루는 순환관(54)의 외벽에 접촉되면서 작동유체로부터 열에너지를 전달받게 되고, 열교환챔버(72)를 통과하면서 굴곡부(74)를 이루는 순환관(54) 및 열교환핀(76)과 접촉되면서 열에너지를 제공받게 된다.
열교환챔버(72)를 통과하여 배기덕트(14)를 따라 배출되는 공기 중의 일부분은 토출관(22)을 통해 구조물(10) 내부로 배출되어 구조물(10) 내부에 난방작동을 행하게 된다.
구조물(10) 내부에 제공되는 열풍이 난방작동을 행한 후에는 급기덕트(12)에 설치되는 토출관(22)을 따라 급기덕트(12)에 유입되므로 구조물(10) 내부의 공기는 급기덕트(12) 또는 배기덕트(14)를 통해 외부로 배출된다.
배기덕트(14)를 따라 배출되는 공기는 열전달부(80)를 통과하면서 열교환소자(88)에 열에너지를 전달하게 되므로 급기유로(82a)를 통해 새로 유입되는 공기에 열에너지를 제공하게 되어 폐열 회수에 의한 예열작동이 이루어지게 된다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 난방장치가 도시된 구성도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 열전달부가 도시된 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 난방장치의 열전달부(180)는, 급기덕트(12)가 연결되는 급기부(182b) 및 배기덕트(14)가 연결되는 배기부(182c)를 구비하는 케이스(182)와, 급기부(182b)와 배기부(182c)에 각각 일부분이 배치되고 케이스(182)에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임(184)과, 회전프레임(184)에 설치되고 배기부(182c)를 통과하는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 급기부(182b)를 통과하는 공기에 열에너지를 전달하는 흡열부재(186)와, 회전프레임(184)에 동력을 제공하는 구동부(188)를 포함하고, 제어부(100)는 구동부(188)에 구동신호를 송신하여 열전달부(180)의 구동을 행하게 된다.
본 실시예는 구획벽(182a)에 의해 급기부(182b)와 배기부(182c)가 구획되고, 구획벽(182a) 중앙부에 설치되는 구동부(188)에 의해 흡열부재(186)가 설치되는 회전프레임(184)이 회전하게 된다.
따라서 배기부(182c)를 통해 배출되는 공기로부터 열에너지가 흡열부재(186)에 전달되고, 열에너지를 흡수한 흡열부재(186)는 구동부(188)의 작동에 의해 급기부(182b)로 이동되며, 이때, 급기부(182b)를 통해 유입되는 공기에 열에너지가 전달되면서 폐열 회수가 이루어지게 된다.
이로써, 난방작동이 시작되는 초기에는 발열량이 높은 연소식 난방작동을 행하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상으로 상승된 후에는 에너지 효율이 좋은 축열식 열풍 난방작동을 행하는 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 하이브리드 난방장치 및 이의 제어방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 난방장치 및 이의 제어방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 구조물 12 : 급기덕트
14 : 배기덕트 16 : 도어
18 : 송풍팬 22 : 토출관
22a : 눈금부 24 : 브래킷
30 : 밸브 32 : 회전축
34 : 차단패널 36 : 손잡이부
36a : 돌출부 50 : 작동유체 공급부
52 : 캐비닛 52a : 저장탱크
54 : 순환관 56 : 가열부
58 : 펌프 70 : 열교환부
72 : 열교환챔버 74 : 굴곡부
76 : 열교환핀 78 : 삽입부
80, 180 : 열전달부 82 : 케이스
82a : 급기유로 82b : 배기유로
84 : 제1연결부재 84a : 격벽
86 : 제2연결부재 88 : 열교환소자
90 : 우회부 92 : 제1우회덕트
94 : 제2우회덕트 100 : 제어부
112 : 연소식 가열부 114 : 온도감지센서
116 : 조작부

Claims (6)

  1. 구조물의 내부로 공기를 공급하도록 외부로부터 구조물 내부로 삽입되는 급기덕트;
    구조물의 외부로 공기를 배출하도록 구조물의 내부로부터 외부로 연장되는 배기덕트;
    상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 설치되고 연료의 연소에 의해 열에너지를 공기에 제공하는 연소식 가열부;
    상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트를 따라 이동되는 공기에 열에너지를 전달하도록 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트에 작동유체를 공급하는 작동유체 공급부;
    상기 급기덕트로부터 상기 배기덕트로 공급되는 공기와 상기 작동유체 공급부로부터 배출되는 작동유체 사이의 열교환을 행하는 열교환부;
    상기 배기덕트를 따라 구조물 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기덕트를 따라 구조물 내부로 유입되는 공기에 전달하는 열전달부; 및
    구조물 내부의 온도가 기준온도 미만이면 상기 연소식 가열부에 구동신호를 송신하고, 구조물 내부의 온도가 기준온도 이상이면 상기 작동유체 공급부에 구동신호를 송신하는 제어부를 포함하고,
    상기 열전달부는,
    상기 급기덕트가 연결되는 급기부 및 상기 배기덕트가 연결되는 배기부를 구비하는 케이스;
    상기 급기부와 상기 배기부에 각각 일부분이 배치되고 상기 케이스에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임;
    상기 회전프레임에 설치되고 상기 배기부를 통과하는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기부를 통과하는 공기에 열에너지를 전달하는 흡열부재; 및
    상기 회전프레임에 동력을 제공하는 구동부를 포함하고;
    상기 제어부는 상기 구동부에 구동신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 난방장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동유체 공급부는,
    작동유체가 저장되는 저장탱크를 구비하는 캐비닛;
    상기 저장탱크로부터 배출되는 작동유체가 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부를 통과하여 상기 저장탱크로 순환되도록 상기 저장탱크와 연결되고 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부로 삽입되는 순환관;
    상기 저장탱크에 저장되는 작동유체에 열에너지를 제공하는 가열부; 및
    상기 순환관에 설치되는 펌프를 포함하고;
    상기 제어부는 상기 가열부 또는 상기 펌프에 구동신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 난방장치.
  3. 삭제
  4. (a) 난방작동이 개시되면 구조물 내부의 기준온도를 설정하는 단계;
    (b) 기준온도가 설정되면 급기덕트 또는 배기덕트에 설치되는 연소식 가열부를 구동시키고, 송풍팬을 구동시켜 난방작동을 개시하는 단계;
    (c) 상기 연소식 가열부가 구동되면 구조물 내부의 온도를 감지하여 상기 기준온도와 비교하는 단계;
    (d) 구조물 내부의 온도가 상기 기준온도 이상이면 상기 연소식 가열부의 구동을 정지시키고, 저장탱크에 담수되는 작동유체를 가열시키도록 가열부를 구동시키며, 상기 급기덕트 또는 상기 배기덕트 내부로 상기 저장탱크로부터 공급되는 작용유체를 순환시키는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계 또는 상기 (d) 단계가 진행되는 동안에 열전달부의 작동에 의해 상기 배기덕트를 따라 구조물 외부로 배출되는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기덕트를 따라 구조물 내부로 유입되는 공기에 전달하고,
    상기 열전달부는,
    상기 급기덕트가 연결되는 급기부 및 상기 배기덕트가 연결되는 배기부를 구비하는 케이스;
    상기 급기부와 상기 배기부에 각각 일부분이 배치되고 상기 케이스에 회전 가능하게 설치되는 회전프레임;
    상기 회전프레임에 설치되고 상기 배기부를 통과하는 공기로부터 열에너지를 흡수하여 상기 급기부를 통과하는 공기에 열에너지를 전달하는 흡열부재; 및
    상기 회전프레임에 동력을 제공하는 구동부를 포함하고;
    제어부는 상기 구동부에 구동신호를 송신하여 상기 열전달부의 구동을 행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 난방장치의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 구조물 내부의 온도가 상기 기준온도 미만이면 상기 (b) 단계가 유지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 난방장치의 제어방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 (d) 단계가 진행되면 설정시간 마다 상기 (c) 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 난방장치의 제어방법.
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