KR101801557B1 - 수평축 회오리대류방식 난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 발열체를 이용한 수평축 회오리대류방식으로 건축물의 실내 난방이 이루어지게 한 수평축 회오리대류방식 난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 다수의 브라켓(110)을 일정한 간격으로 세로 배치하여 형성하고, 건축물 내벽에 근접하도록 건축물 바닥면에 일정 간격으로 설치하는 설치기둥(100)과; 건축물의 내벽을 따라 이어지게 배치되도록 상기 각 브라켓(110)에 거치하여 설치하는 발열체(200)와; 상기 발열체(200)에 전원을 인가하고, 발열체(200)의 발열 동작을 제어하는 메인제어부(300)를 포함하여 구성함으로써 발열체(200)에 의해 데워진 공기는 발열체 상층부로 급격히 상승하며 실내 중앙부로 이동하고, 주변 바닥의 차가운 공기는 발열체 하부로 유입되면서 회오리대류현상이 구현되어 건축물 내부의 난방이 이루어진다.
본 발명에 따르면, 간소한 구조를 통해서 바닥과 천장 등 위치에 따른 온도편차가 거의 없는 실내난방을 실현하고, 시공이 쉽고, 유지 관리가 용이하며, 우수한 열 효율성과 사용 편의성을 제공하는 효과가 있다.

Description

수평축 회오리대류방식 난방 시스템{Whirl convection heating system}
본 발명은 수평축 회오리대류방식 난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 발열체를 이용해 공기가 대류 할 때 공간을 회전하도록 방향성을 유도하는 회오리대류방식으로 건축물의 실내 난방이 이루어지게 함으로써 실내 공간의 상하는 물론 위치에 따른 온도편차를 거의 없게 하고, 열기의 강제순환장치나 상하 온도편차를 줄이기 위한 별도의 공조장치가 필요 없는 간소한 구조를 통해서 시공이 쉽고, 유지 관리가 용이하며, 우수한 열 효율성과 사용 편의성을 제공할 수 있게 한 수평축 회오리대류방식 난방 시스템에 관한 것이다.
'온돌'은 방 바닥을 따뜻하게 하는 한국의 전통적인 가옥 난방 방법으로서, 방구들이라고도 한다. 즉, 우리나라의 대표적인 옛 주택의 형태인 한옥은 아궁이에서 불을 피우고, 아궁이에서 생성된 열기를 머금은 뜨거운 연기가 방바닥에 깔린 구들장 밑을 지나면서 난방이 되고, 그 연기는 구들장 끝 굴뚝으로 빠져나가는 방식으로 난방이 이루어졌는데, 이러한 난방 방식이 바로 온돌난방이다.
상기와 같은 온돌난방 방식은 아궁이에서 직접적인 열원을 제거한 이후에도 구들장의 열기가 비교적 장시간 지속된다는 장점이 있는 반면에, 구들(방바닥)이 갈라지거나 깨지면 연기가 실내로 유입되어 일산화탄소 중독을 일으킬 수 있으며, 자기 전 불을 지펴서 그 잔류 온기로 온 밤을 지내기 위해서는 필요 이상 과하게 열을 가해야 하는 불편이 있고, 온돌의 구조상 아랫목과 윗목에 온도차가 발생한다는 단점이 있었다. 특히 온돌은 취침 등을 위해 신체와 맞닿는 바닥면 난방에 중점을 두면서 공기난방 효율은 떨어져 화로 등을 병행하기도 했다.
이러한 전통식 온돌난방 방식을 개선하기 위한 온수보일러가 개발되면서 근대화 이후 대부분의 아파트나 주택 등과 같은 건축물은 아궁이와 구들장을 대신하여 코일식 파이프를 방바닥에 묻고, 보일러에 의해 가열된 온수를 방바닥에 묻힌 파이프 내로 순환시켜 난방을 하는 온수 온돌난방 방식이 현재까지 사용되고 있다.
한편, 도심지의 아파트나 일반 주택과 같은 건축물의 경우에는 온돌 난방을 위해서 온수를 가열하는 보일러의 연료인 연탄, 석유나 가스 등의 공급이 원활한 반면에, 산간 오지나, 도서 지역 등은 보일러의 연료가 되는 석유나 가스의 공급이 원활하지 않기 때문에 아직도 아궁이를 이용하는 전통식 온돌난방이 빈번하고 시공되고 있는 실정이다.
그러나, 전통식 온돌난방의 경우에도 난방용 연료로서 주로 사용되는 나무가 자연 보호에 따른 각종 규제로 인하여 과거와 같이 저렴하게 구하기가 쉽지 않아 난방용 연료의 공급이 원활하지 않은 문제점이 있었다.
또한, 주택, 아파트, 상업건물 등 일반 건축물 뿐만 아니라, 축사나 온실, 비닐하우스, 공장 등 다양한 건축물에서 난방을 필요로 하는 경우가 많은데, 이러한 주택 외 건축물의 경우에는 규모와, 구조적 특성 및 환경적 요인으로 인하여 온돌 난방 시공시에 대규모 공사비가 발생할 뿐만 아니라 공사 기간이 길어지는 문제점으로 인하여 주택 외 건축물의 난방에는 주로 대류형 난방기가 사용된다.
액체와 기체를 가열하면, 가열된 물질은 가벼워져 위로 올라가고, 차가운 물질은 아래로 내려오면서 전체의 온도가 올라가게 되는데, 이와 같이 물질이 직접 이동하면서 열이 이동하는 것을 대류(對流)라고 한다.
한편, 가열에 의해 발생한 밀도 차이에 의해 유체의 이동이 자연스럽게 이루어져 열이 전달될 때 이를 자연대류라 하고, 온풍기 등에 의해 강제적으로 유체를 이동시켜 열을 전달하는 것을 강제대류라 하는데, 주택 외 건축물의 경우에는 주로 온풍기 등을 이용한 강제대류 방식으로 난방이 이루어지고 있는 실정이다.
상기와 같은 강제대류 방식의 난방이 이루어지는 가장 대표적인 예가 비닐하우스 난방인데, 그 대표적인 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.
등록실용신안공보 제20-0233821호에는 첨부도면 도 8과 같이 케이스 내부의 일측공간부에 전열선을 형성하고, 타측공간부에 송풍기를 형성하여 비닐터널내의 온도를 감지하는 온도센서와 온도설정을 위한 온도조절스위치로 이루어지는 제어장치에 의해 상기한 전열선 및 송풍기가 작동하도록 구성하여 송풍기에 의한 터널내 공기순환과 전열선에 의한 공기가열에 의해 터널내 상의 난방이 이루어지도록 한 구성을 특징으로 하는 비닐하우스 터널상내 난방장치가 게재되어 있다.
또 다른 예로서, 등록실용신안공보 제20-0264833호에는 첨부도면 도 9와 같이 온수순환장치를 통하여 온수를 순환시켜서 실내를 난방하는 보일러에 있어서, 상기 보일러와 연결된 급수관과 배수관 내부에 충전된 열매체가 순환펌프에 의해 복층으로 형성된 다수개의 열공급기에 순환됨과 동시에 방사되는 고열은 고속으로 회전하는 환기팬에 의해 비닐 하우스 내부에 공급되는 수단과; 속통과 외통으로 이루어진 상기 보일러 내부에 수 개의 파이프를 형성하여 열매체인 식용유가 충전과 가열을 반복하면서 순환펌프에 의해 순환될 수 있도록 구성함을 특징으로 한 비닐 하우스용 난방장치가 게재되어 있다.
등록실용신안공보 제20-0233821호(2001. 10. 08.) 등록실용신안공보 제20-0264833호(2002. 02. 21.)
상기와 같은 종래 기술의 난방장치는 강제대류과정에도 불구하고 인위적으로 공급되는 열기가 자연대류현상에 따라 위쪽으로 상승, 천장 부분부터 축적되면서 바닥과 천장의 온도편차가 크게 난다. 이 때문에 상하 공기도 인위적으로 섞기 위해 교반기 등 별도의 추가 장치를 통해 상하 공기를 강제 대류시켜 온도편차를 줄이고 있다.
또한 실내에 인위적으로 공급되는 열풍에 의해 실내 난방이 이루어짐으로써 난방 시간이 지속됨에 따라서 산소밀도가 낮아지고 그로 인해 실내 공기가 탁해지는 문제점이 있다.
또한, 공기가 탁해진 실내에 신선한 외부 공기를 공급하기 위해서는 환기를 자주 시켜주어야 하는데, 실내 공기를 데우는 방식으로 난방이 이루어진 상태에서 환기를 위해 외부 공기를 실내로 공급하면, 열풍 공급에 의해 데워진 실내 공기가 빠르게 냉각됨으로써 난방 효율성이 떨어지고, 그로 인해 열풍 공급을 위한 보일러 등의 가동 시간을 더 늘려야 하기 때문에 그에 따른 연료비나 에너지 사용비 증가에 따른 경제적 부담이 가중되는 문제점도 있었다.
또한, 보일러를 이용하여 난방을 하는 경우에, 열매체를 가열하고 순환시키기 위해서는 보일러와 펌프를 필요로 함으로써 시공비가 많이 소요될 뿐만 아니라, 시공 과정이 번거롭고, 작동 과정에서 작동 소음을 유발하기 때문에 건축물의 실내에 보일러를 설치하는 경우에, 소음으로 인한 불쾌감을 유발함으로써 실내 설치가 곤란하여 보일러의 관리를 위한 별도의 보일러실을 필요로 함으로써, 공간을 많이 차지하는 문제점이 있었다.
아울러, 난방이 필요한 건축물 내부 공간이 넓은 경우에는 대용량의 보일러를 설치해야 하는데, 보일러의 용량이 커지는 경우에 보일러의 유지, 관리에 상당한 노하우를 필요로 하기 때문에 자격증을 구비한 전문가에 의한 관리가 불가피하여 전문가 채용에 따른 인건비 지출 등으로 인해 보일러의 운영, 유지비가 증가하는 문제점도 있었다.
아울러, 대부분의 보일러는 효율성 및 편의성을 위해서 기름과 같은 화석 연료를 사용함으로써 유해가스가 함유된 배기가스가 배출되어 대기오염을 유발하기 때문에 환경적으로도 좋지 않을 뿐만 아니라, 용량이 커질수록 열 효율성이 떨어지기 때문에 난방효율성이 낮고, 연료비 지출은 증가하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.
또한, 배기가스가 배출되는 연통이 막히거나, 여타 문제가 발생하여 연통을 통한 배기가스의 배출이 원활하게 이루어지지 않는 경우에, 배기가스가 실내로 유입됨으로써 실내 공기를 오염시키는 문제점이 있었다.
특히 바닥면 전체에 배관을 설치, 전 공간에서 공기가 위쪽으로만 상승, 천장부분에 열기가 축적되면서 에너지 낭비가 적지 않았다.
따라서 종래 기술의 결점인 난방공간 내 상층부와 바닥부 등 위치에 따른 높은 온도편차, 시공의 편의성, 유지 관리의 용이성, 낮은 열 효율성 및 사용 편의성을 개선할 수 있는 난방 시스템의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 다수의 브라켓(110)을 일정한 간격으로 세로 배치하여 형성하고, 건축물 내벽에 근접하도록 건축물 바닥면에 일정 간격으로 설치하는 설치기둥(100)과; 건축물의 내벽을 따라 이어지게 배치되도록 상기 각 브라켓(110)에 거치하여 설치하는 발열체(200)와; 상기 발열체(200)에 전원을 인가하고, 발열체(200)의 발열 동작을 제어하는 메인제어부(300)를 포함하여 구성하고,
상기 발열체(200)는, 양단부가 폐색되어 내부가 진공 상태를 유지하는 배관(210)과; 상기 배관(210)의 내부에 수용되어 전기의 도통에 의해 발열하는 발열선(220)과; 상기 발열선(220)에 전기 도통이 되도록 연결되는 전선(230)과; 상기 전선(230)에 연결되어 전원을 공급하는 연결선(240)을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 메인제어부(300)는, 외부전원으로부터 전원을 공급받아 상기 발열체(200)에 전기를 공급하는 전원공급부(310)와; 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 온도를 설정하는 온도조절부(320)와; 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 시간을 설정하는 시간조절부(330)와; 상기 온도조절부(320)에서 설정된 온도와, 상기 시간조절부(330)에서 설정된 시간을 표시하는 디스플레이(340)와; 상기 전원공급부(310)의 온도와, 건축물 내부 온도를 각각 검출하는 센서부(351, 352)와; 상기 온도조절부(320)와 시간조절부(330) 및 센서부(351, 352)에서 제공되는 신호에 따라서 상기 전원공급부(310)를 통해 이루어지는 전기 공급을 제어하는 마이컴(360)을 포함하여 구성함으로써 간소한 구조를 통해서 아래 위 등 위치에 따른 온도편차를 거의 없앨 뿐만 아니라 시공이 쉽고, 유지 관리가 용이하며, 우수한 열 효율성과 사용 편의성을 제공할 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 전기를 이용한 발열체를 이용하여 회오리대류방식으로 난방함으로써 외부 냉기가 실내 중심부로 유입되는 것을 차단하고 대류하는 실내 공기가 별도의 순환장치 없이도 회전방향성을 갖도록 만들어 바닥과 천장은 물론 중심부와 가장자리의 온도편차가 거의 나지 않도록 하고, 실내 공기질의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 빈번한 환기가 불필요하여 실내 온도를 적정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 시공 과정이 매우 간소하고, 시공비가 저렴할 뿐만 아니라, 난방을 위한 에너지 소비량이 적기 때문에 운영비가 크게 절감되며, 간소한 구조를 가짐으로써 전문적인 기술적 노하우 없이도 유지, 관리가 용이할 뿐만 아니라, 간단한 회로 구성을 통해서 과열방지 등 안전장치를 마련할 수 있기 때문에 매우 경제적이면서도 효율적이고, 사용 편의성도 우수한 이점이 있다.
또한, 난방열을 얻기 위한 화석 연료의 연소 과정이 불필요하여 환경오염 물질을 함유한 배기가스의 발생이 없고, 열기를 강제 순환시키기 위한 송풍장치가 불필요하여 작동 소음이 없기 때문에 시스템의 모든 구성요소를 실내에 설치할 수 있게 되어 효율적인 공간 이용이 가능할 뿐만 아니라, 친환경적이면서 쾌적한 사용이 가능케 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 실시 예에 따른 설치기둥과 발열체의 결합 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 또 다른 실시 예에 따른 설치기둥과 발열체의 결합 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 실시 예에 따른 발열체의 구성을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 실시 예에 따른 메인제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 실시 예에 따른 난방열 순환을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 또 다른 실시 예에 따른 설치기둥과 발열체의 설치 상태를 나타낸 단면 예시도.
도 8, 도 9는 종래 기술의 난방장치를 나타낸 예시도.
이하, 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 다수의 브라켓(110)을 일정한 간격으로 세로 배치하여 형성하고, 건축물(A) 내벽에 근접하도록 건축물 바닥면에 일정 간격으로 설치하는 설치기둥(100)과, 건축물의 내벽을 따라 이어지게 배치되도록 상기 각 브라켓(110)에 거치하여 설치하는 발열체(200)와, 상기 발열체(200)에 전원을 인가하고, 발열체(200)의 발열 동작을 제어하는 메인제어부(300)를 포함한다.
상기 설치기둥(100)은 소정 폭을 가진 세로 긴 형태의 판재로 되어 내면에 일정한 간격으로 브라켓(110)을 세로 배치하여 형성하고, 하단부를 건축물의 바닥면에 고정 설치한다.
상기 브라켓(110)은 일측이 설치기둥(100) 내면에 고정됨과 동시에 타측에는 상기 발열체(200)를 억지끼움 방식을 투입, 배출할 수 있는 개방부를 형성하며, 상기 발열체(200)를 억지끼움 방식으로 결합하였을 때, 브라켓(110) 자체의 탄성에 의해 내부에 끼워진 발열체(200)가 견고하게 고정되도록 탄성을 가지는 금속재 또는 내열성을 가진 합성수지재로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 브라켓(110)은 세로 일정 간격으로 배치하여 각 브라켓(110)에 거치되는 각 발열체(200)의 방열 면적을 충분히 확보함으로써 발열체(200) 주변 공기와의 열교환이 원활히 이루어지도록 하여 열 효율성과 더불어 주변 온도 상승에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
구체적으로는, 각 발열체(200)가 세로로 거치되면서 위쪽에 있는 발열체(200)들은 각각 아래 측 발열체(200)들이 온도를 상승시키고 밀도를 떨어뜨려 기압이 낮아진 공기와 열교환을 하게 되면서, 온도 상승 시간이 뒤쪽으로 갈수록 짧아지고 공기 상승력도 증폭시키게 된다.
또한 세로 거치를 통해 위쪽으로 올라갈수록 온도가 높고 밀도와 기압은 낮아지면서 급격히 상승하는 공기로 인해 상대적으로 낮은 온도 및 높은 밀도와 기압을 가진 바닥부분공기가 세로거치를 통해 확보된 열교환 공간으로 지속적으로 밀려들어가게 된다.
이는, 발열체(200)를 통하여 데워진 더운 공기는 발열체를 중심으로 회오리형태로 주변의 실내 공기를 데우고, 하측위치 중앙부의 차가운 공기는 발열체(200) 방향으로 유입되어 데워지게 되며, 순차적으로 상측으로 이동하는 과정에서 실내공기를 데우면서 열기가 온도편차없이 채워지는 회오리대류현상을 구현하기 때문이다.
상기 브라켓(110) 간의 간격은 15 내지 30㎝ 간격으로 설치하고, 브라켓(110)의 수는 3 내지 5개를 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상기 설치기둥(100)의 하단부는 설치기둥(100)이 설치되는 건축물의 종류에 따라서 설치가 용이하도록 결합수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 비닐하우스와 같이 건축물과 일체로 된 실내 바닥면이 없이, 지면을 실내 바닥으로 사용하는 건축물의 경우에는 첨부도면 도 2와 같이 설치기둥(100) 하단부에 쇄기형으로 된 결합수단(121)을 형성함으로써 설치기둥(100)을 지면에 소정 깊이로 매설하여 설치하는 용이하게 하는 것이 바람직하다.
반면에, 일반 건축물과 같이 건축물과 일체로 된 실내 바닥면이 있는 경우에는 첨부도면 도 3과 같이 실내 바닥면에 설치기둥(100)을 쉽게 직립 설치할 수 있도록 설치기둥(100)의 하단부에 앵커볼트와 같은 체결수단의 이용하여 고정 가능한 플랜지 형태의 결합수단(122)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 발열체(200)는, 첨부도면 도 4와 같이 양단부가 폐색되어 내부가 진공 상태를 유지하는 배관(210)과, 상기 배관(210)의 내부에 수용되어 전기의 도통에 의해 발열하는 발열선(220)과, 상기 발열선(220)에 전기 도통이 되도록 연결되는 전선(230)과, 상기 전선(230)에 연결되어 전원을 공급하는 연결선(240)을 포함한다.
상기 배관(210)은 방열성이 우수한 소재로 구성하며, 내부 진공화를 위한 양단부 폐색을 위해서는 배관(210)의 양단부에 기밀부재(210a)를 투입하여 일체가 되도록 구성함으로써 배관(210) 내부에 설치된 발열선(220)이 가열되면, 배관(210) 내부가 진공 상태이기 때문에 배관(210) 내부에서의 열손실을 최소화하여 발열선(220)에서 발산되는 열이 고스란히 배관(210) 외표면을 통해 방출됨으로써 높은 열효율을 달성할 수 있게 된다.
상기 기밀부재(210a)는 우수한 기밀성과 수밀성을 유지할 수 있는 실리콘, 우레탄폼, 발포제, 고무, 합성수지 중 어느 한 가지를 선택 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 배관(210)의 성형 과정에서 양단부가 완전히 막힌 형태로 사전 제작하여 사용하는 것이 가능함을 미리 밝혀두는 바이다.
상기 발열선(220)은 전기의 도통에 의해 열을 발산하는 선재로서, 내열성이 높고, 전기전도도와 열전도도가 높고, 가벼우면서 열팽창계수가 낮고 내구성이 뛰어난 카본섬유로 형성된 카본발열선(220)과 실리콘열선 내지는 니켈크롬합금선 등이 가능하며, 상기 발열선(220)은 피복 내지는 노출되어 구성될 수 있고, 여러 가닥이 꼬여서 구성될 수도 있으며, 편직된 상태의 것도 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 전선(230)은 플러스 전원에 연결되는 플러스 전선(230)과 마이너스 전원에 연결되는 마이너스 전선(230)으로 구성되어 상기 플러스 전선(230)과 발열선(220)의 일측이 전기가 도통되도록 연결선(240)에 의해 연계되고, 상기 마이너스 전선(230)과 발열선(220)의 타측이 전기가 도통되도록 연결선(240)에 의해 연계되어 구성된다.
상기 연결선(240)은 전선(230) 내지는 발열선(220)과 동일한 재질 등 전기가 도통 가능한 것이면 모두 가능하다.
상기 발열체(200)는 30 내지 60℃의 표면 발열이 가능케 하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니며, 발열체(200)의 발열 온도가 높고, 건축물의 구조상 발열체(200)가 사람이 근접 가능한 곳에 설치되는 경우에는 발열체(200)와의 접촉에 의한 화상 방지를 위해서 발열체(200) 주변에는 발열체(200)와 일정 간격으로 이격되어 발열체(200)와의 접촉을 방지하는 안전망(400)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 메인제어부(300)는, 첨부도면 도 5와 같이 외부전원으로부터 전원을 공급받아 상기 발열체(200)에 전기를 공급하는 전원공급부(310)와, 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 온도를 설정하는 온도조절부(320)와, 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 시간을 설정하는 시간조절부(330)와, 상기 온도조절부(320)에서 설정된 온도와, 상기 시간조절부(330)에서 설정된 시간을 표시하는 디스플레이(340)와, 상기 전원공급부(310)의 온도와 건축물 내부 온도를 각각 검출하는 센서부(351, 352)와, 상기 온도조절부(320)와 시간조절부(330) 및 센서부(351, 352)에서 제공되는 신호에 따라서 상기 전원공급부(310)를 통해 이루어지는 전기 공급을 제어하는 마이컴(360)을 포함한다.
상기 전원공급부(310)는 외부전원으로부터 전원을 공급받아 상기 발열체(200)에 전기를 공급하기 위하여 전선(230)으로 연결하되, 외부전원에서 발열체(200)로 공급되는 전기 공급을 차단할 수 있도록 상기 마이컴(360)에 의해 제어되는 스위치를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 온도조절부(320)는 숫자 입력 가능한 키패드를 구한 스위치 또는 토글 형태로 구성하며, 상기 마이컴(360) 입력부와 연결되어 난방 온도 설정을 위한 사용자의 명령을 마이컴(360)에 입력할 수 있게 구성한다.
상기 시간조절부(330)는 숫자 입력 가능한 키패드를 구한 스위치 또는 토글 형태로 구성하며, 상기 마이컴(360) 입력부와 연결되어 난방 시간 설정을 위한 사용자의 명령을 마이컴(360)에 입력할 수 있게 구성한다.
상기 디스플레이(340)는 LCD로 구성하여 사용자가 상기 온도조절부(320)와 시간조절부(330)를 통해 입력하는 입력값을 쉽게 식별할 수 있도록 숫자나 문자로서 출력한다.
상기 센서부(351, 352)는 상기 전원공급부(310)의 온도를 검출하는 제1센서(351)와, 상기 발열체(200)에 의한 난방이 이루어지는 건축물 내부 온도를 검출하는 제2센서(352)를 포함하여구성한다.
상기 제1센서(351)는 상기 전원공급부(310)에 직접 설치하여 전원공급부(310) 표면 온도를 검출하여 그 온도 검출값을 마이컴(360)에 제공함으로써 전원공급부(310)에서 발열체(200)로 전기 공급이 이루어지는 과정에서의 전원공급부(310) 과열이 감지되는 경우에 마이컴(360)이 전원공급부(310)의 스위치를 제어하여 전원 공급을 차단함으로써 전원공급부(310) 과열에 의한 화재 발생 위험을 억제한다.
상기 제2센서(352)는 상기 발열체(200)에 의한 난방이 이루어지는 건축물 내부 온도의 검출이 가능하도록 건축물의 실내 공기 유입이 가능케 형성된 메인제어부(300)를 구성하는 외부케이스(370) 내부에 설치하거나, 온도검출값을 마이컴(360)에 제공할 수 있도록 마이컴(360) 입력부와 연결선(240)으로 연결되어 메인제어부(300)의 외부케이스(370)와 이격되게 설치함으로써 건축물 내부 온도를 검출하여 그 온도 검출값을 마이컴(360)에 제공한다.
상기 마이컴(360)은 제어프로그램의 내장이 가능한 마이크로프로세서로서, 상기 온도조절부(320)와 시간조절부(330) 및 센서부(351, 352)로부터 입력 데이터를 받아들이고 해석하여 온도와 시간을 비교, 분석, 계산하여 상기 발열체(200)로의 전기 공급을 제어함과 동시에 상기 디스플레이(340)를 통해 제어데이터 값을 출력한다.
이상과 같은 본 발명의 기술이 적용된 수평축 회오리대류방식 난방 시스템을 이용한 건축물 내부 난방 고정을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 첨부도면 도 1과 같이 건축물(A) 내부의 내벽을 따라서 일정한 간격으로 설치기둥(100)을 설치한 후, 각 설치기둥(100)에 형성된 브라켓(110)에 발열체(200)를 거치하여 설치하고, 상기 발열체(200)는 외부전원을 공급받는 메인제어부(300)에 의해 전원이 인가되어 발열이 이루어지도록 메인제어부(300)와 연결 설치한다.
따라서, 상기와 같이 설치된 본원 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템을 이용하여 건축물 내부를 난방하고자 할 때는 먼저 메인제어부(300)에 구비된 온도조절부(320)를 통해 난방하고자 하는 건축물 내부 난방 온도를 설정하고, 일정 시간 동안만 난방하고자 하는 경우에는 메인제어부(300)에 구비된 시간조절부(330)를 통해 난방 시간을 설정한다.
상기와 같이 온도조절부(320)와 시간조절부(330)의 설정이 완료되면, 메인제어부(300)의 마이컴(360)은 온도조절부(320)에서 사용자가 설정한 온도 설정 값에 따른 데이터와 시간조절부(330)에서 사용자가 설정한 시간에 따른 데이터를 비교, 분석, 계산하여 상기 발열체(200)에 전원을 공급하게 된다.
발열체(200)에 전원공급이 이루어지면 발열체(200)를 구성하는 배관(210)이 가열되면서 외표면으로 열이 방출되고, 그로 인해 발열체(200) 주변 공기가 데워지게 된다.
특히, 상기 발열체(200)는 다수의 브라켓(110)에 의해 세로 방향으로 배열 설치됨으로써 각 발열체(200) 주변에서 가열된 공기는 세로 방향으로 배열 설치된 발열체(200)를 중심으로 회오리 형태의 대류가 일어나고, 그로 인해 건축물의 바닥(하측) 중앙 위치의 차가운 공기가 발열체(200)로 방향성을 만들 수 있는 충분한 량이 유입되고, 순차적으로 열기가 상측으로 이동하면서 적층되는 형태를 이루어 실내 온도를 편차없이 균일하게 유지할 수 있는 자연스러운 회오리대류 현상이 구현된다.
따라서 첨부도면 도 6과 같이 건축물 내부에 설치된 발열체(200)에 의해 발생하는 회오리대류 현상에 의해 건축물 내부 공기는 자연스럽게 순환되면서 난방이 이루어지기 때문에 산소 밀도의 저하를 방지하여 쾌적한 실내 공기를 유지하면서 실내 온도의 편차가 적은 건축물 내부의 고른 난방이 이루어지게 된다.
한편, 상기와 같이 난방이 이루어지는 과정에서 메인제어부(300)에 구비된 센서부(351, 352)에서 검출된 건축물 내부 온도가, 상기 온도조절부(320)에서 설정된 온도보다 낮은 경우에는, 메인제어부(300)에 의해 발열체(200)로 공급되는 전원 출력을 증가시킴으로써 발열체(200)가 더 높은 온도로 발열하여 건축물 내부 온도가 높아지게 된다.
반면에, 상기 센서부(351, 352)에서 검출된 건축물 내부 온도가, 상기 온도조절부(320)에서 설정된 온도보다 높은 경우에는, 메인제어부(300)에 의해 발열체(200)로 공급되는 전원 출력을 감소시키거나, 전원공급을 차단함으로써 발열체(200)의 발열 온도가 낮아지거나, 발열이 멈추게 되어 건축물 내부의 실내 온도가 낮아짐으로써 건축물 내부 온도 조절이 간편하게 이루어지게 된다.
또한, 상기 센서부(351, 352)에서 검출된 건축물 내부 온도에 따라서 메인제어부(300)에서 발열체(200)로 공급되는 전기 공급이 자동 제어됨으로써 불필요한 전력소모를 방지하여 효율적인 에너지 사용이 이루어지게 된다.
아울러, 본 발명의 수평축 회오리대류방식 난방 시스템은 건축물의 내벽을 따라서 설치함으로써 공간 활용성이 우수하면서도 시공이 간편하여 주택, 아파트, 상업건물 등 일반 건축물 뿐만 아니라, 축사나 온실, 비닐하우스, 공장 등 다양한 건축물의 난방에도 활용 가능하며, 건축물의 면적 대비 시공비가 매우 저렴할 뿐만 아니라, 효율적인 에너지 사용을 통해서 난방비가 크게 절감되는 장점이 있으며, 메인제어부(300)의 조작이 매우 간편하게 이루어짐으로써 사용 편의성이 우수할 뿐만 아니라, 과열 방지 기능 등을 구비함으로써 과열에 의한 화재 발생 위험 등을 줄일 수 있어 우수한 안전성을 가지는 장점도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100: 설치기둥 110: 브라켓
200: 발열체 210: 배관
210a: 기밀부재 220: 발열선
230: 전선 240: 연결선
300: 메인제어부 310: 전원공급부
320: 온도조절부 330: 시간조절부
340: 디스플레이 351, 352: 센서부
360: 마이컴

Claims (3)

  1. 다수의 브라켓(110)을 일정한 간격으로 세로 배치하여 형성하고, 건축물 내벽에 근접하도록 건축물 바닥면에 일정 간격으로 설치하는 설치기둥(100)과;
    양단부가 폐색되어 내부가 진공 상태를 유지하는 배관(210)과, 상기 배관(210)의 내부에 수용되어 전기의 도통에 의해 발열하는 발열선(220)과, 상기 발열선(220)에 전기 도통이 되도록 연결되는 전선(230)과, 상기 전선(230)에 연결되어 전원을 공급하는 연결선(240)을 포함하여 건축물의 내벽을 따라 이어지게 배치되도록 각 브라켓(110)에 거치하여 설치하는 발열체(200)와;
    외부전원으로부터 전원을 공급받아 상기 발열체(200)에 전기를 공급하는 전원공급부(310)와, 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 온도를 설정하는 온도조절부(320)와, 상기 발열체(200)의 발열에 의한 난방 시간을 설정하는 시간조절부(330)와, 상기 온도조절부(320)에서 설정된 온도와, 상기 시간조절부(330)에서 설정된 시간을 표시하는 디스플레이(340)와, 상기 전원공급부(310)의 온도와, 건축물 내부 온도를 각각 검출하는 센서부(351, 352)와, 상기 온도조절부(320)와 시간조절부(330) 및 센서부(351, 352)에서 제공되는 신호에 따라서 상기 전원공급부(310)를 통해 이루어지는 전기 공급을 제어하는 마이컴(360)을 포함하여 발열체(200)에 전원을 인가하고, 발열체(200)의 발열 동작을 제어하는 메인제어부(300)로 구성되어;
    상기 발열체(200)를 통하여 데워진 더운 공기는 발열체를 중심으로 회오리형태로 주변의 실내 공기를 데우고, 하측위치 중앙부의 차가운 공기는 발열체(200) 방향으로 유입되어 데워지게 되며, 순차적으로 상측으로 이동하는 과정에서 실내공기를 데우면서 열기가 온도편차없이 채워지게 하는 것을 특징으로 하는 수평축 회오리대류방식 난방 시스템.
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