KR102102838B1 - 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기 - Google Patents

Abstract

열매체유 순환구조를 갖는 온풍기가 개시된다. 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기는, 각각 독립된 수용공간을 구비하여 열매체유를 수용하고, 서로 간격을 유지하여 배치되며, 각각의 하부 연결부들에 의해 각 양쪽 단부 영역이 연통되며, 상기 수용공간에는 공급되는 전원에 의해 발열되는 막대형의 발열체들이 각각 수평방향으로 설치된 하부탱크들로 이루어져 하우징 내부의 바닥에 설치되는 하부 수용부; 각 상기 하부탱크들의 각 한쪽 단부 상면에서 각각의 제1 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들과 일단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제1 상부탱크와, 각 상기 하부탱크들의 각 반대쪽 단부 상면에서 각각의 제2 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들의 타단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제2 상부탱크로 이루어진 상부 수용부; 서로 마주보는 상기 제1 상부탱크와 제2 상부탱크에 각 단부가 연통되도록 결합되어 상기 상부 수용부의 열매체유가 순환하고, 외주면에는 방열핀이 형성된 다수개의 열교환관들; 상기 하우징의 상부에 형성된 유입공에 설치되고, 상기 하우징의 내부로 외부공기를 강제로 유입시켜 외부공기가 상기 열교환관들과 상기 상부 수용부 및 상기 하부 수용부와 접촉되면서 승온된 후 상기 하우징의 측면에 형성된 배출구로 배출되도록 하기 위한 송풍팬; 일단이 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 한쪽에 연결되고, 타단은 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 반대쪽에 연결되며, 중간의 열교환부는 상기 유입공에 노출되도록 설치되어 열매체유가 순환하도록 된 유입공기 예열관; 및 상기 유입공기 예열관에 설치되어 순환하는 열매체유를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 급속승온공간에서 소량으로 발열체에 의해 승온되는 열매체유를 먼저 유입공으로 순환시켜 유입되는 외부공기를 예열할 수 있음으로써, 온풍기의 초기 작동시에도 온풍을 발생시킬 수 있고, 외부공기가 예열되어 공급됨으로써 상부 수용부 및 하부 수용부에 수용되는 열매체유의 승온 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

열매체유 순환구조를 갖는 온풍기{HEATER WITH HEAT OIL CIRCULATION STRUCTURE}

본 발명은 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열매체유 순환시켜 유입되는 외부공기를 예열할 수 있는 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기에 관한 것이다.

일반적으로 공장이나 축사나 비닐하우스 내에는 겨울철 가축의 동사를 방지하거나 채소/과일 등의 겨울 수확을 목적으로 난방, 온풍 공급이 필수적으로 요구된다. 종래 농업용으로 사용되는 온풍의 공급방식은 주로 액체(석유 등) 및 고체(석탄,목재 등) 연료를 연소하는 대형 연소기나 보일러와 같은 형식을 사용하였으나, 연료의 연소로 인해 산소가 부족해지고 유해가스 배출로 가축이나 작물의 생장 환경에 좋지 않은 영향을 미쳤다.

최근에는 전기 온풍기가 많이 적용되고 있다. 예를 들어, 전기 온풍기는 모터와 송풍팬으로 이루어진 송풍장치의 배출부 선단에 확대부를 형성한 토출관을 연결 설치한다. 토출관의 내부에는 전기히터를 삽입한 뒤에 열매유를 채워 밀봉한 발열관을 구성한다. 발열관의 외주면에는 방사형 발열핀을 구성한다. 이에 따라 전기히터가 열매유를 데우고 그 열기는 발열관의 방열핀에서 방출되며, 이때 송풍장치에 의해 불어오는 바람이 방열핀을 통과하면서 공기를 데우는 방식이다.

그러나 기존 전기 온풍기의 경우, 발열관과 공기의 접촉 면적을 늘리는 데에 한계가 있었음으로써 온풍기의 열효율이 기대보다 낮아지는 문제가 있었으며 토출관의 형태가 고정되어 있어 전기 온풍기가 설치되는 장소에 따라 비효율적으로 구동되는 문제가 있었다.

한편, 종래기술로서, 대한민국공개특허 제10-2012-106527호(공개일 : 2012.09.26)에는 전기히팅 유닛 및 이를 이용한 전기 난방장치가 개시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 난방장치는, 하부에 설치된 히팅 유닛(20)과, 상기 히팅 유닛(20) 위에 일정 거리 이격되어 위치하며 열매체가 충진되는 상부 탱크(30)와, 상기 히팅 유닛(20)의 히팅 탱크와 상기 상부 탱크(30) 사이에서 상기 히팅 탱크와 상기 상부 탱크(30)를 연통하도록 설치되며 외주연에 방사형으로 돌출된 방열핀(22a)이 형성된 복수의 방열관(22)과, 외부 공기를 상기 방열관 쪽으로 불어 넣는 팬(40)으로 구성된 것이다.

이러한 구조의 전기 난방장치는, 끓는 점이 높은 열매체를 전기 히터로 가열하여 히팅탱크 내의 열매체에 의하여 히팅탱크 내의 자갈, 세라믹볼, 또는 금속 덩어리가 충분하게 예열되도록 한 후에 팬 또는 펌프를 작동시키도록 되어 있으므로, 충분하게 예열된 자갈, 세라믹볼, 또는 금속 덩어리에 의하여 열매체의 온도가 오래 유지되어 열 효율을 향상시켜 소망하는 개소의 난방을 저소비전력으로 달성할 수 있는 효과가 있었다. 그러나, 전기 난방장치를 초기 작동시킬 때, 히팅탱크 내에 잠열재(자갈, 세라믹볼, 금속 덩어리 등)가 채워져 있었기 때문에, 히팅 유닛이 작동하더라도 히팅탱크 내의 열매체의 온도를 상승시키느데 많은 시간이 소요되었고, 따라서 사용자가 원하는 빠른 시간에 온풍이나 온수를 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

. 대한민국공개특허 제10-2012-106527호(공개일 : 2012.09.26)

본 발명의 목적은, 온풍기에 있어서, 열매체유 순환시켜 유입되는 외부공기를 예열할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 각각 독립된 수용공간을 구비하여 열매체유를 수용하고, 서로 간격을 유지하여 배치되며, 각각의 하부 연결부들에 의해 각 양쪽 단부 영역이 연통되며, 상기 수용공간에는 공급되는 전원에 의해 발열되는 막대형의 발열체들이 각각 수평방향으로 설치된 하부탱크들로 이루어져 하우징 내부의 바닥에 설치되는 하부 수용부; 각 상기 하부탱크들의 각 한쪽 단부 상면에서 각각의 제1 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들과 일단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제1 상부탱크와, 각 상기 하부탱크들의 각 반대쪽 단부 상면에서 각각의 제2 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들의 타단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제2 상부탱크로 이루어진 상부 수용부; 서로 마주보는 상기 제1 상부탱크와 제2 상부탱크에 각 단부가 연통되도록 결합되어 상기 상부 수용부의 열매체유가 순환하고, 외주면에는 방열핀이 형성된 다수개의 열교환관들; 상기 하우징의 상부에 형성된 유입공에 설치되고, 상기 하우징의 내부로 외부공기를 강제로 유입시켜 외부공기가 상기 열교환관들과 상기 상부 수용부 및 상기 하부 수용부와 접촉되면서 승온된 후 상기 하우징의 측면에 형성된 배출구로 배출되도록 하기 위한 송풍팬; 일단이 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 한쪽에 연결되고, 타단은 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 반대쪽에 연결되며, 중간의 열교환부는 상기 유입공에 노출되도록 설치되어 열매체유가 순환하도록 된 유입공기 예열관; 및 상기 유입공기 예열관에 설치되어 순환하는 열매체유를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기에 의해 달성된다.

상기 하부탱크에는, 열매체유를 선택적으로 배출시키기 위한 드레인이 마련되고, 상기 제1 상부탱크 또는 제2 상부탱크에는, 상기 수용공간 내부의 압력이 상승할 때 설정된 압력에서 개방되기 위한 안전밸브가 마련되고, 상기 수용공간에 수용된 열매체유의 팽창으로 열매체유가 배출되도록 하기 위한 오버 플로우 밸브가 마련될 수 있다.

상기 하부탱크들에는, 각 상기 수용공간의 열매체유 온도를 독립적으로 감지하기 위한 온도 감지센서들이 각각 마련되고, 상기 하우징에 구비되는 제어부는, 각 상기 온도 감지센서들이 감지한 각 수용공간의 열매체유 온도값을 토대로, 각 상기 발열체의 고장유무를 판단하고, 상기 순환펌프의 작동여부를 판단하도록 구성될 수 있다.

상기 유입공기 예열관의 열교환부는, 순환되는 열매체유의 흐름 저항이 최소화되도록 원형 나선형으로 이루어질 수 있다.

상기 열교환부는, 유입되는 외부공기가 저항이 최소화되어 유입되면서 상기 열교환부에 접촉되어 예열되도록 중앙이 가장자리보다 더 낮게 형성될 수 있다.

상기 유입공기 예열관은, 각각의 일단이 각 상기 하부탱크의 수용공간과 연통되는 다수개의 제1 순환관들; 상기 하부탱크들의 내부에서 각 상기 발열체들에 의해 승온된 열매체유가 균일하게 상기 열교환부로 공급되도록, 상기 제1 순환관들의 각 타단들을 2개 1조로 연결하는 제1 병렬 연결관들과, 상기 제1 병렬 연결관들의 중간부를 서로 연결하는 제2 병렬 연결관과, 상기 제2 병렬 연결관의 중간부와 상기 열교환부의 유입단을 연결하는 공급 연결관으로 구성된 병렬 연결부; 및 일단이 상기 열교환부의 유출단과 연결되고, 타단은 상기 제1 상부탱크, 제2 상부탱크 또는 상기 제2 상부 연결부들에 연결되는 제2 순환관으로 이루어질 수 있다.

상기 하부탱크들의 각 수용공간에는, 상기 발열체를 수용하도록 양단이 개구된 중공형으로 형성되어 내부에 급속승온공간을 갖는 포켓부재들이 각각 설치되고, 상기 제1 순환관들의 각 일단은 상기 하부탱크들을 관통하여 각각의 상기 급속승온공간의 내부와 연통되도록 상기 포켓부재에 결합되어, 상기 급속승온공간의 내부에서 상기 발열체에 의해 고온으로 급속 승온된 열매체유가 곧바로 상기 유입공기 예열관으로 순환될 수 있다.

상기 공급 연결관에는, 상기 급속승온공간에서 급속 승온된 열매체유를 순환시키기 위한 보조 순환펌프가 설치될 수 있다.

상기 제2 순환관의 타단이 상기 제2 상부 연결부들에 연결되는 경우에, 상기 제2 순환관은 상기 제2 상부 연결부들에 대응되는 수로 각각 구비되어 상기 제2 상부 연결부와 연통되는 순환 연결관들을 포함하고, 상기 순환 연결관들은, 상기 열교환부를 순환하여 냉각된 열매체유가 각 상기 수용공간 및 상기 급속승온공간으로 유입되도록 하향으로 경사지게 상기 제2 상부 연결부들을 각각 관통하여 결합될 수 있다.

상기 유입공에는, 상기 열교환부를 통과한 외부공기의 온도를 감지하기 위한 외부공기 온도 감지센서가 설치되고, 상기 하우징에 구비되는 제어부는, 상기 외부공기 온도 감지센서가 감지한 외부공기의 온도가 설정한 온도값 이상이면 상기 순환펌프와 보조 순환펌프의 작동을 정지시키고, 설정한 온도값 이하이면 상기 순환펌프와 보조 순환펌프를 작동시키도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 온풍기를 구성함에 있어서, 발열체로 소량의 열매체유를 신속하게 고온으로 승온시키고 고온으로 승온된 열매체유를 먼저 유입공으로 순환시켜 유입되는 외부공기를 예열할 수 있음으로써, 온풍기의 초기 작동시에도 온풍을 발생시킬 수 있고, 외부공기가 예열되어 공급됨으로써 상부 수용부 및 하부 수용부에 수용되는 열매체유의 승온 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 온풍장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 정단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 측단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 유입공기 예열관을 도시한 개략적 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기의 작동을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 정단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기를 도시한 측단면도이다. 그리고, 도 5는 도 2에 도시된 유입공기 예열관을 도시한 개략적 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기의 작동을 설명하기 위한 개략적 블럭도이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기(100)는, 수평방향으로 서로 연통되고 독립적인 발열체(220)가 내설된 각각의 하부탱크(210)들로 이루어진 하부 수용부(200)와, 하부 수용부(200)의 각 하부탱크(210)들과 제1,2 상부 연결부(312,322)들에 의해 수직방향으로 연통된 제1,2 상부탱크(310,320)들로 이루어진 상부 수용부(300)와, 제1 상부탱크(310)와 제2 상부탱크(320)에 각 단부가 연통되도록 결합되어 상부 수용부(300)의 열매체유가 순환하고, 외주면에는 방열핀(410)이 형성된 다수개의 열교환관(400)들과, 하우징(500)의 상부에 형성된 유입공(510)에 설치되고, 하우징(500)의 내부로 외부공기를 강제로 유입시켜 외부공기가 열교환관(400)들과 상부 수용부(300) 및 하부 수용부(300)와 접촉되면서 승온된 후 하우징(500)의 측면에 형성된 배출구(520)로 배출되도록 하기 위한 송풍팬(600)과, 일단이 하부 수용부(200) 또는 상부 수용부(300)의 한쪽에 연결되고, 타단은 하부 수용부(200) 또는 상부 수용부(300)의 반대쪽에 연결되며, 중간의 열교환부(720)는 유입공(510)에 노출되도록 설치되어 열매체유가 순환하도록 된 유입공기 예열관(700)과, 유입공기 예열관(700)에 설치되어 순환하는 열매체유를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프(800)를 포함하여 구성된다.

이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

하우징(500)는, 하부 수용부(200)와 상부 수용부(300), 열교환관(400), 송풍팬(600), 유입공기 예열관(700) 및 순환펌프(800), 보조 순환펌프(900) 등을 수용하고, 제어부(550)가 구비되는 것으로, 저면과 각 측면 및 상면은 밀폐된 구조를 갖으며, 상면에는 1개 이상의 유입공(510)이 형성되고 일 측면에는 배출구(520)가 형성된다. 제어부(550)는 입력부와 온도 감지센서(270) 및 외부공기 온도 감지센서(570)가 감지한 측정값을 토대로 온풍기(100)를 작동 제어한다.

전술한 외부공기 온도 감지센서(570)는 열교환부(720)를 통과한 외부공기의 온도를 감지하도록 유입공(510)의 내측에 설치된다. 그리고 전술한 제어부(550)는, 외부공기 온도 감지센서(570)가 감지한 외부공기의 온도가 설정한 온도값 이상이면 순환펌프(800)와 보조 순환펌프(900)의 작동을 정지시키고, 설정한 온도값 이하이면 순환펌프(800)와 보조 순환펌프(900)를 작동시키도록 구성된다. 이를 위해서 제어부(550)는 설정온도를 저장하기 위한 메모리를 구비하며, 또한 사용자가 입력부를 통하여 입력한 정보를 토대로 발열체(220), 순환펌프(800), 보조 순환펌프(900) 및 송풍팬(600) 등을 전기적으로 제어하도록 구성된다.

하부 수용부(200)는, 발열수단을 수용하여 수용된 열매체유를 가열하여 고온으로 승온시키도록 구성되어 하우징(500)의 바닥에 설치되는 것이다. 이러한 하부 수용부(200)는, 각각 독립된 수용공간(S)을 구비하여 열매체유를 수용하고, 서로 간격을 유지하여 배치되며, 각각의 하부 연결부(240)들에 의해 각 양쪽 단부 영역이 연통되며, 각 수용공간(S)에는 공급되는 전원에 의해 발열되는 막대형의 발열체(220)들이 각각 수평방향으로 설치된 하부탱크(210)들로 이루어진다. 즉, 각각의 하부탱크(210)들은 도 2에 도시된 바와 같이 수평방향으로 배열된 후 각각의 단부 영역이 각각의 하부 연결부(240)들에 의해 서로 연통되도록 결합된 것이다.

이와 같이, 하부 수용부(200)를 독립적 승온구조의 하부탱크(210)들로 구성한 것은 각 발열체(220)의 교체 및 정비가 독립적으로 용이하게 이루어지도록 함은 물론, 각각의 독립된 하부탱크(210)의 좁은 수용공간(S)에서 열매체유가 빠른 시간내에 고온으로 승온되도록 하기 위한 것이다. 즉, 수용공간(S)이 각각 독립적으로 작게 형성되고 이러한 수용공간(S)에 발열체(220)가 설치되어 작동하게 되므로 좁은 수용공간(S)에 수용된 열매체유의 승온이 보다 빠른 시간에 이루어질 수 있다.

이러한 하부탱크(210)에는 열매체유를 선택적으로 배출시키기 위한 드레인(250)이 마련된다.

한편, 하부탱크(210)들에는, 각 수용공간(S)의 열매체유 온도를 독립적으로 감지하기 위한 온도 감지센서(270)들이 각각 마련된다. 그리고, 하우징(500)에 구비되는 제어부(550)는, 각 온도 감지센서(270)들이 감지한 각 수용공간(S)의 열매체유 온도값을 토대로, 각 발열체(220)의 고장유무를 판단하고, 순환펌프(800)의 작동여부를 판단하도록 구성된다. 예를 들어, 4개의 하부탱크(210)들의 각 수용공간(S) 내부 열매체유 온도가 설정된 시간 내에, ±5℃ 범위 이상의 온도로 차이가 날 경우에 온도가 낮게 감지된 하부탱크(210)에 설치된 발열체(220)에 이상이 있는 것으로 판단하여, 제어부(550)는, 해당 발열체(220)로 인가되는 전원을 차단하거나, 전체 발열체(220)로 인가되는 전원을 차단하여 정비 또는 교체가 이루어질 수 있도록 제어하는 것이다.

그리고, 각 하부탱크(210)의 수용공간(S)에는, 발열체(220)를 수용하도록 양단이 개구된 중공형으로 형성되어 내부에 급속승온공간(S2)을 갖는 포켓부재(260)들이 각각 설치된다. 이 포켓부재(260)들은 발열체(220)와 열매체유를 수용하여 전원 공급시 좁은 공간에서 열매체유를 급속하게 승온시켜 순환시키기 위한 것이다. 이 포켓부재(260)의 양단은 개구될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 한쪽은 개구되고 반대쪽은 열매체유가 유입되기 위한 관통공들이 형성될 수 있다.

이러한 포켓부재(260)들에 의해 각 수용공간(S)에 수용된 열매체유의 일부를 좁은 공간(급속승온공간)에서 급속하게 승온시켜 유입공기 예열관(700)으로 순환시킬 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 포켓부재(260)은 다수개의 지지브라켓(B)에 의해 하부탱크(210)의 내부에 고정 설치된다.

그리고, 각각의 포켓부재(260)에는 후술할 유입공기 예열관(700)의 각 제1 순환관(710)들의 각 일단이 하부탱크(210)을 관통하여 각각의 급속승온공간(S2)의 내부와 연통되도록 결합된다. 즉, 급속승온공간(S2)에서 급속으로 승온된 고온의 열매체유가 곧바로 제1 순환관(710)을 통하여 열교환부(720)로 직접 순환되도록, 제1 순환관(710)의 단부가 하부탱크(210)을 관통하여 각각의 급속승온공간(S2)의 내부와 연통되도록 결합되는 것이다. 이와 같이 제1 순환관(710)의 단부가 포켓부재(260)에 직접 연통되도록 구성됨으로써, 급속승온공간(S2)에서 급속하게 고온으로 승온된 열매체유가 곧바로 열교환부로 순환될 수 있게 된다.

본 실시예에서 각 하부탱크(210)들과 하부 연결부(240)들을 사각관 형태로 표현하고 설명하나 이에 국한되는 것은 아니고 다양한 형태로 구성될 수 있다. 다만, 안정적인 결합구조를 갖기 위하여 사각 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상부 수용부(300)는, 각 하부탱크(210)에서 승온된 열매체유가 상향으로 이동 순환하여 혼합되도록 하기 위한 것으로, 하부 수용부(200)의 각 하부탱크(210)들과 제1,2 상부 연결부(312,322)들에 의해 수직방향으로 연통된 제1,2 상부탱크(310,320)들로 이루어진다. 즉, 각 하부탱크(210)들의 각 한쪽 단부 상면에서 각각의 제1 상부 연결부(312)들에 의해 하부탱크(210)들과 일단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제1 상부탱크(310)와, 각 하부탱크(210)들의 각 반대쪽 단부 상면에서 각각의 제2 상부 연결부(322)들에 의해 하부탱크(210)들의 타단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제2 상부탱크(320)로 이루어진다. 제1,2 상부탱크(310,320)는 서로 대칭되는 형상 모양을 갖으며 일면이 서로 마주본다.

이러한 제1 상부탱크(310) 또는 제2 상부탱크(320)에는, 수용공간(S) 내부의 압력이 상승할 때 설정된 압력에서 개방되기 위한 안전밸브(S/B)가 마련되고, 수용공간(S)에 수용된 열매체유의 팽창으로 열매체유가 배출되도록 하기 위한 오버 플로우 밸브(O/B)가 마련된다.

열교환관(400)은, 제1 상부탱크(310)와 제2 상부탱크(320)에 수용된 열매체유가 서로 순환하면서 외부공기와 열교환되어 외부공기의 온도를 상승시키기 위한 것으로, 서로 마주보는 제1 상부탱크(310)와 제2 상부탱크(320)에 각 단부가 연통되도록 결합되어 상부 수용부(300)의 열매체유, 즉 제1 상부탱크(310)와 제2 상부탱크(320)에 수용된 열매체유가 순환하도록 한다. 각각의 열교환관(400)들은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외부공기와의 접촉이 원활하게 이루어지도록 다수개가 지그재그로 배치된다. 그리고 각 열교환관의 외주면에는 방열핀(410)이 방사형으로 돌출 형성된다. 방열핀(410)은 열교환관(400)에서 직접 돌출 형성될 수도 있지만, 열전도율이 우수한 알루미늄재질로 이루어지고 관 형태로 된 방열핀(410)이 끼움 결합될 수도 있다.

송풍팬(600)은, 외부공기를 하우징(500) 내부로 강제 유입시켜 열교환관(400)들 및 상부 수용부(300) 및 하부 수용부(200)와 접촉시킨 후 승온된 상태로 배출구(520)로 배출시키기 위한 것으로, 하우징(500)의 상부, 즉 상면패널에 형성된 유입공(510)에 설치된다. 이러한 송풍팬(600)은 제어부(550)에 의해 작동 제어된다.

유입공기 예열관(700)은, 온풍기(100)의 초기 작동시 전술한 하부 수용부(200)에서 급속하게 짧은 시간에 승온된 열매체유를 하우징(500)의 유입공(510) 쪽으로 순환시켜 송풍팬(600)에 의해 유입되는 외부공기를 빠른 시간에 승온시켜 예열하기 위한 것으로, 일단이 하부 수용부(200) 또는 상부 수용부(300)의 한쪽에 연결되고, 타단은 하부 수용부(200) 또는 상부 수용부(300)의 반대쪽에 연결되며, 중간의 열교환부(720)는 유입공(510)에 노출되도록 설치되어 열매체유가 순환하도록 구성된다. 이때, 열교환부(720)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 순환되는 열매체유의 흐름 저항이 최소화되도록 원형 나선형으로 이루어지며, 유입공(510)으로 유입되어 접촉되는 외부공기가 저항이 최소화되어 유입되면서 열교환부(720)에 접촉되어 예열되도록 중앙이 가장자리보다 더 낮게 형성된다. 이러한 형상은 대략 역 원뿔 형상을 갖는다. 그리고 열교환부(720)는 유입공(510)의 수와 동일하게 구성되며 일체로 연결되는 구조를 갖는다.

이러한 유입공기 예열관(700)을 보다 구체적으로 살펴본다.

유입공기 예열관(700)은, 각각의 일단이 각 하부탱크(210)의 수용공간(S)과 연통되는 다수개의 제1 순환관(710)들과, 하부탱크(210)들의 내부에서 각 발열체(220)들에 의해 승온된 열매체유가 균일하게 열교환부(720)로 공급되어 순환하도록, 제1 순환관(710)들의 각 타단들을 2개 1조로 연결하는 제1 병렬 연결관(730A)들과, 제1 병렬 연결관(730A)들의 중간부를 서로 연결하는 제2 병렬 연결관(730B)과, 제2 병렬 연결관(730B)의 중간부와 열교환부(720)의 유입단(720A)을 연결하는 공급 연결관(730C)으로 구성된 병렬 연결부(730)와, 일단이 열교환부(720)의 유출단(720B)과 연결되고, 타단은 제1 상부탱크(310), 제2 상부탱크(320) 또는 제2 상부 연결부(322)들에 연결되는 제2 순환관(740)으로 이루어진다.

이때, 제1 순환관(710)들의 각 일단은 전술한 바와 같이, 하부탱크(210)들을 관통하여 각각의 급속승온공간(S2)의 내부와 연통되도록 포켓부재(260)에 결합된다. 이 구조에 의해 급속승온공간(S2)의 내부에서 발열체(220)에 의해 고온으로 급속 승온된 열매체유가 곧바로 유입공기 예열관(700)으로 순환될 수 있다.

그리고, 공급 연결관(730C) 또는 유입단(720A)에는, 급속승온공간(S2)에서 급속 승온된 열매체유를 순환시키기 위한 보조 순환펌프(900)가 설치된다.

한편, 제2 순환관(740)의 타단이 제2 상부 연결부(322)들에 연결되는 경우에, 제2 순환관(740)은 제2 상부 연결부(322)들에 대응되는 수로 각각 구비되어 제2 상부 연결부(322)와 연통되는 순환 연결관(740A)들을 포함한다. 그리고, 순환 연결관(740A)들은, 열교환부(720)를 순환하여 냉각된 열매체유가 각 수용공간(S) 및 급속승온공간(S2)으로 유입되도록 하향으로 경사지게 제2 상부 연결부(322)들을 각각 관통하여 결합된다. 즉, 열교환부(720)를 순환하여 냉각된 열매체유는 다수개로 분기된 각각의 순환 연결관(740A)를 통하여 균일하게 각 제2 상부 연결부(322)로 유입되어 일부는 수용공간(S)으로 순환하고 다른 일부는 급속승온공간(S2)으로 유입되어 다시 급속으로 가열되어 승온되도록 구성되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 열매체유 순환구조를 갖는 온풍기(100)의 작용을 설명한다.

사용자가 온풍기(100)를 작동시키면, 제어부(550)는 각 하부탱크(210) 내부에 마련된 포켓부재(260)의 발열체(220)에 전원을 인가함과 동시에 순환펌프(800)와 보조 순환펌프(900), 송풍팬(600)를 작동시킨다.

이 작동으로 발열체(220)가 발열되므로 포켓부재(260)의 급속승온공간(S2)의 열매체유는 빠른 시간에 급속하게 승온된 후 유입공기 예열관(700)으로 순환된다.

유입공기 예열관(700)으로 순환되는 고온의 열매체유는 열교환부(720)가 유입공(510)에 노출되어 있으므로 유입공(510)으로 강제 유입되는 외부공기와 열교환되어 외부공기를 고온으로 예열하게 된다.

유입공(510)으로 유입되면서 열교환부(720)에 의해 고온으로 예열된 외부공기는 각 열교환관(400)들, 상부 수용부(300)의 제1,2 상부탱크(310,320)들 및 하부 수용부(200)의 각 하부탱크(210)들과 접촉되면서 재차 가열되어 승온된 후 배출구(520)를 통하여 온풍이 필요한 공간으로 배출된다.

이와 같이 온풍기(100)가 초기 작동되었을 때 각 포켓부재(260)에 수용된 소량의 열매체유가 신속하게 고온으로 승온되어 유입되는 외부공기를 예열하게 되므로 배출구(520)로 배출되는 온풍의 온도 상승에 필요한 시간이 현저하게 단축될 수 있게 된다.

또한, 외부공기를 설정된 온도로 신속하게 승온시킬 수 있음으로써 외부공기를 승온시키는 시간이 줄어들게 되어 외부공기를 승온시키는데 필요한 에너지(전력)를 현저하게 절감할 수 있게 된다.

한편, 열교환부(720)를 통과하면서 냉각된 열매체유는 다시 수용공간(S)으로 순환하게 된다.

그리고, 각 하부탱크(210)의 수용공간(S)에서 승온된 열매체유는 각 제1,2 상부 연결부(312,322)들에 의해 상향으로 이동하여 제1,2 상부탱크(310,320)으로 순환한 후 다수개의 열교환관(400)들에 의해 수평방향으로 순환하면서 열교환관(400)들을 가열하게 된다.

이 과정으로 열교환관(400)들과 접촉되는 예열된 외부공기는 더욱 가열되어 고온으로 승온된 후 배출구(520)로 배출된다.

이와 같이, 열매체유의 일부가 각 포켓부재(260)의 제한된 공간인 급속승온공간(S2)에 발열체(220)에 의해 가열되므로 빠른 시간내에 고온으로 승온될 수 있는 것이고, 이와 같이 신속하게 승온된 열매체유가 유입공기를 예열시킴으로써 배출되는 온풍의 승온시간이 현저하게 단축될 수 있고, 이에 따라 에너지의 절약을 기대할 수 있다.

또한, 서로 연통된 각각의 하부탱크(210)에 각각의 발열체(220)가 구비되어 소량의 열매체유를 가열하게 되므로 열매체유의 승온 시간을 현저하게 단축시킬 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 온풍기 200 : 하부 수용부
210 : 하부탱크 220 : 발열체
260 : 포켓부재 300 : 상부 수용부
310 : 제1 상부탱크 320 : 제2 상부탱크
400 : 열교환관 500 : 하우징
510 : 유입공 520 : 배출공
600 : 송풍팬 700 : 유입공기 예열관
800 : 순환펌프 900 : 보조 순환펌프
S : 수용공간 S2 : 급속승온공간

Claims (10)

1. 각각 독립된 수용공간을 구비하여 열매체유를 수용하고, 서로 간격을 유지하여 배치되며, 각각의 하부 연결부들에 의해 각 양쪽 단부 영역이 연통되며, 상기 수용공간에는 공급되는 전원에 의해 발열되는 막대형의 발열체들이 각각 수평방향으로 설치된 하부탱크들로 이루어져 하우징 내부의 바닥에 설치되는 하부 수용부;
   각 상기 하부탱크들의 각 한쪽 단부 상면에서 각각의 제1 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들과 일단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제1 상부탱크와, 각 상기 하부탱크들의 각 반대쪽 단부 상면에서 각각의 제2 상부 연결부들에 의해 상기 하부탱크들의 타단들과 연통되어 열매체유가 순환하는 제2 상부탱크로 이루어진 상부 수용부;
   서로 마주보는 상기 제1 상부탱크와 제2 상부탱크에 각 단부가 연통되도록 결합되어 상기 상부 수용부의 열매체유가 순환하고, 외주면에는 방열핀이 형성된 다수개의 열교환관들;
   상기 하우징의 상부에 형성된 유입공에 설치되고, 상기 하우징의 내부로 외부공기를 강제로 유입시켜 외부공기가 상기 열교환관들과 상기 상부 수용부 및 상기 하부 수용부와 접촉되면서 승온된 후 상기 하우징의 측면에 형성된 배출구로 배출되도록 하기 위한 송풍팬;
   일단이 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 한쪽에 연결되고, 타단은 상기 하부 수용부 또는 상부 수용부의 반대쪽에 연결되며, 중간에 형성된 열교환부는 상기 유입공에 노출되도록 설치되어 열매체유가 순환하도록 된 유입공기 예열관; 및
   상기 유입공기 예열관에 설치되어 순환하는 열매체유를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프를 포함하고,
   상기 유입공기 예열관은,
   각각의 일단이 각 상기 하부탱크의 수용공간과 연통되는 다수개의 제1 순환관들; 상기 하부탱크들의 내부에서 각 상기 발열체들에 의해 승온된 열매체유가 균일하게 상기 열교환부로 공급되도록, 상기 제1 순환관들의 각 타단들을 2개 1조로 연결하는 제1 병렬 연결관들과, 상기 제1 병렬 연결관들의 중간부를 서로 연결하는 제2 병렬 연결관과, 상기 제2 병렬 연결관의 중간부와 상기 열교환부의 유입단을 연결하는 공급 연결관으로 구성된 병렬 연결부; 및 일단이 상기 열교환부의 유출단과 연결되고, 타단은 상기 제1 상부탱크, 제2 상부탱크 또는 상기 제2 상부 연결부들에 연결되는 제2 순환관으로 이루어지고,
   상기 하부탱크들의 각 수용공간에는,
   상기 발열체를 수용하도록 양단이 개구된 중공형으로 형성되어 내부에 급속승온공간을 갖는 포켓부재들이 각각 설치되고, 상기 제1 순환관들의 각 일단은 상기 하부탱크들을 관통하여 각각의 상기 급속승온공간의 내부와 연통되도록 상기 포켓부재에 결합되어, 상기 급속승온공간의 내부에서 상기 발열체에 의해 고온으로 급속 승온된 열매체유가 곧바로 상기 유입공기 예열관으로 순환되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부탱크에는, 열매체유를 선택적으로 배출시키기 위한 드레인이 마련되고,
   상기 제1 상부탱크 또는 제2 상부탱크에는, 상기 수용공간 내부의 압력이 상승할 때 설정된 압력에서 개방되기 위한 안전밸브가 마련되고, 상기 수용공간에 수용된 열매체유의 팽창으로 열매체유가 배출되도록 하기 위한 오버 플로우 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부탱크들에는,
   각 상기 수용공간의 열매체유 온도를 독립적으로 감지하기 위한 온도 감지센서들이 각각 마련되고, 상기 하우징에 구비되는 제어부는, 각 상기 온도 감지센서들이 감지한 각 수용공간의 열매체유 온도값을 토대로, 각 상기 발열체의 고장유무를 판단하고, 상기 순환펌프의 작동여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유입공기 예열관의 중간에 형성된 열교환부는,
   순환되는 열매체유의 흐름 저항이 최소화되도록 원형 나선형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 열교환부는,
   유입되는 외부공기가 저항이 최소화되어 유입되면서 상기 열교환부에 접촉되어 예열되도록 중앙이 가장자리보다 더 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 공급 연결관에는,
   상기 급속승온공간에서 급속 승온된 열매체유를 순환시키기 위한 보조 순환펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2 순환관의 타단이 상기 제2 상부 연결부들에 연결되는 경우에, 상기 제2 순환관은 상기 제2 상부 연결부들에 대응되는 수로 각각 구비되어 상기 제2 상부 연결부와 연통되는 순환 연결관들을 포함하고, 상기 순환 연결관들은, 상기 열교환부를 순환하여 냉각된 열매체유가 각 상기 수용공간 및 상기 급속승온공간으로 유입되도록 하향으로 경사지게 상기 제2 상부 연결부들을 각각 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는,
   열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
10. 제8항에 있어서,
    상기 유입공에는,
    상기 열교환부를 통과한 외부공기의 온도를 감지하기 위한 외부공기 온도 감지센서가 설치되고, 상기 하우징에 구비되는 제어부는, 상기 외부공기 온도 감지센서가 감지한 외부공기의 온도가 설정한 온도값 이상이면 상기 순환펌프와 보조 순환펌프의 작동을 정지시키고, 설정한 온도값 이하이면 상기 순환펌프와 보조 순환펌프를 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    열매체유 순환구조를 갖는 온풍기.
    
    
    
    
    
    

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