KR102266768B1 - 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치 - Google Patents

높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기가 유동하는 집열공간 내부의 온도 분포 차이를 줄이고 집열공간 내부를 유동하는 공기와의 열전달 효율을 높여 집열 성능을 향상시킬 수 있는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 공기유로가 구비되며, 적어도 일부분이 외부열원에 노출되는 덕트본체; 상기 공기유로를 지나는 공기의 이송압을 제공하기 위한 송풍기; 상기 공기유로 상에 배치되어 상기 공기유로를 지나는 공기와 접촉되며, 상기 외부열원으로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 열전달플레이트; 상기 열전달플레이트의 폭 방향으로 구비되며 상기 열전달플레이트를 관통한 일부분이 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출 배치되는 펜스부재; 및 상기 펜스부재와 연결되며, 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출된 상기 펜스부재의 돌출 높이를 조절하기 위한 높이조절유닛;을 포함하는 특징을 개시한다.

Description

높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치{HEATING APPARATUS OF AIR HAVING FENCE FOR ADJUSTING HEIGHT}
본 발명은 태양광을 이용한 공기 가열장치에 관한 것으로서, 상세하게는 태양광으로부터 열에너지를 흡수하는 열전달플레이트와 가열대상인 공기 사이의 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치에 관한 것이다.
산업사회의 고도화와 인구의 증가로 많은 에너지를 필요로 하고 있으며, 가장 많이 사용하고 있는 에너지원은 석탄, 석유 천연가스와 같은 화석 에너지원이나, 이 에너지원은 한정되어 있어 점차적으로 고갈되어 가고 있으며, 공해로 인하여 지구 온난화에도 큰 영향을 미치고 있어 대체에너지원의 개발이 시급한 실정이다. 이에 반해 태양열은 화석 에너지원과는 달리 공해발생이 없는 청정에너지원인 동시에 거의 무제한적으로 공급되고 있어 태양열 에너지를 산업용이나 난방용 등의 에너지원으로 활용하기 위한 꾸준한 연구와 더불어 제품화가 이루어지고 있다.
태양열 에너지를 활용한 가열 시스템은 태양열을 이용하여 직접 열매체에 열교환하도록 하여 온수 및 난방 에너지를 획득하는 신재생 에너지 시스템으로써, 효율이 높고 초기투자비용이 높지 않아 널리 활용되고 있는 신재생 에너지 시스템이다.
하지만, 태양열 에너지를 활용한 가열 시스템은 태양열을 이용하여 온수를 생성하는 온수 히터에 제한적으로 사용되고 있고, 그마저도 전문적인 설치가 필요하며, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 이에 최근에는 태양열 에너지를 활용하여 공기를 직접 가열하여 에너지를 획득하는 공기 가열 시스템에 대한 연구가 수행되고 있다.
태양열 에너지를 활용한 공기 가열 시스템은 태양복사열의 영향을 받아 집열된 외부공기를 실내에 단순히 유입시키는 구조를 가지고 있어 초기 설치비용이 낮다는 장점이 있으나, 태양복사열에 의해 집열되는 열원의 생산만을 도모할 뿐 충분한 에너지 생산에는 미흡하다는 한계가 있다.
또한 태양열 에너지를 활용한 공기 가열 시스템은 집열공간 내에 유동성을 갖는 공기가 계속해서 이송되는 구조를 가지기 때문에, 집열공간 내부의 온도 분포차이가 커 열전달 효율이 낮고, 집열성능이 매우 미흡하다는 문제점이 있다.
따라서, 집열공간 내부의 온도 분포 차이를 줄이고, 열전달 효율을 높일 수 있는 집열성능이 우수한 태양열을 활용한 공기 가열 장치가 요구된다.
일본 공개특허공보 제2003-314901호(2003.11.06.공개)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 공기가 유동하는 집열공간 내부의 온도 분포 차이를 줄이고 집열공간 내부를 유동하는 공기와의 열전달 효율을 높여 집열성능을 향상시킬 수 있는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치는, 공기유로가 구비되며, 적어도 일부분이 외부열원에 노출되는 덕트본체; 상기 공기유로를 지나는 공기의 이송압을 제공하기 위한 송풍기; 상기 공기유로 상에 배치되어 상기 공기유로를 지나는 공기와 접촉되며, 상기 외부열원으로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 열전달플레이트; 상기 열전달플레이트의 폭 방향으로 구비되며 상기 열전달플레이트를 관통한 일부분이 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출 배치되는 펜스부재; 및 상기 펜스부재와 연결되며, 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출된 상기 펜스부재의 돌출 높이를 조절하기 위한 높이조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치에 있어서, 상기 높이조절유닛은, 상기 열전달플레이트의 배면에서 이격되게 배치되는 서포터프레임; 상기 서포터프레임과 상기 열전달플레이트에 양단이 회전 가능하게 결합되는 스크류부재; 및 상기 열전달플레이트의 배면에 위치하는 상기 펜스부재의 일단과 결합되며, 상기 스크류부재와 기어 결합되어 상기 스크류부재의 회전에 따라 상기 스크류부재 상에서 승하강 이동되는 펜스지지프레임;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치에 있어서, 상기 높이조절유닛은, 상기 서포터프레임과 상기 스크류부재의 하단부를 연결하며, 상기 서포터프레임으로부터 상기 스크류부재 하단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 회전지지부; 및 상기 열전달플레이트와 상기 스크류부재의 상단부를 연결하며, 상기 열전달플레이트로부터 상기 스크류부재 상단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 제2 회전지지부;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치에 있어서, 상기 높이조절유닛은, 상기 스크류부재의 일단에 결합되며, 상기 펜스부재의 최저 높이에 상응하는 제1 제한위치와 상기 펜스부재의 최고 높이에 상응하는 제2 제한위치 사이에서 상기 스크류부재를 회전시키기 위한 회전조작부;를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 집열공간인 덕트본체 내부에 공기흐름을 제어하기 위한 높이조절형 펜스부재를 구비함으로서, 집열공간 내부의 온도 분포 차이를 줄이고, 유동하는 공기의 난기류를 형성하여 열전달 속도를 증가시켜 집열성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 필요에 따라 펜스부재의 높이를 조절함으로써, 열전달플레이트와 열전달플레이트의 표면을 따라 유동하는 공기 사이의 열전달 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 가열장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펜스부재 및 높이조절유닛을 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 높이조절유닛을 설명하기 위한 도 3의 요부 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 펜스부재의 다양한 높이에 따른 열전달 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 가열장치의 예시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펜스부재 및 높이조절유닛을 설명하기 위한 평면 예시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 높이조절유닛을 설명하기 위한 도 3의 요부 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 가열장치는 덕트본체(10), 송풍기(20), 열전달플레이트(30), 펜스부재(40), 높이조절유닛(50)을 포함할 수 있다.
덕트본체(10)는 공기 가열을 위한 공간을 제공하는 것으로, 공기유입구(14a) 및 공기유출구(15a)가 구비되고, 내부공간에는 공기유입구(14a)와 공기유출구(15a)를 연결하는 공기유로(13)가 구비될 수 있다.
덕트본체(10)는 외부열원(1)에 의해 공기유로(13)를 지나는 공기가 가열될 수 있도록 하는 것으로, 외부열원(1)에 직접적으로 노출되도록 배치된다.
외부열원(1)은 각종 산업 폐열이나 신재생에너지가 적용될 수 있으며, 바람직하게는 태양광이 적용될 수 있다.
외부열원(1)으로서 태양광이 사용되는 경우, 덕트본체(10)는 적어도 일부분이 태양광에 직접적으로 노출된 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 덕트본체(10)의 일부분을 형성하면서 태양광이 투과되는 투과성 벽체부(11)와, 덕트본체(10)의 다른 나머지 부분을 형성하면서 내부공간과 외부공간 간의 단열을 유지하기 위한 단열성 벽체부(12)를 포함할 수 있다.
투과성 벽체부(11)는 유리가 적용될 수 있으며, 단열성 벽체부(12)는 이미 공지 기술인 다양한 종류의 단열소재로부터 선택 적용될 수 있다.
투과성 벽체부(11)로서 유리가 적용되는 경우에는 후술되는 열전달플레이트(30)의 사용상태를 외부에서 용이하게 확인할 수 있어 가열장치의 유지보수 편의도 제공할 수 있다.
송풍기(20)는 공기유입구(14a) 또는 공기유출구(15a)와 연결될 수 있으며, 덕트본체(10)의 공기유로(13)를 지나는 공기의 이송압을 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 송풍기(20)는 덕트본체(10)의 공기유출구(15a)와 이송배관(21)으로 연결되어 있으며, 이에 따라, 공기유입구(14a)를 통해 덕트본체(10)의 내부로 공기를 유입시킬 수 있고, 공기유출구(15a)를 통해 배출되는 가열된 공기를 사용처에 일정한 이송압으로 제공할 수 있다.
도시된 바와 같이, 이송배관(21) 상에는 공기의 이송압을 측정하는 압력계(22)와, 압력계(21)에 의해 측정된 공기의 이송압을 기반으로 공기의 유량을 제어하는 유량밸브(23)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 사용처에 가열공기를 보다 효과적으로 공급할 수 있고, 사용처에서 소비되는 가열공기의 용량에 맞춰 가열장치를 효율적으로 운용할 수 있다.
또한 이송배관(21) 상에는 벨로우즈 형태의 신축이음관(24)이 구비될 수 있으며, 실시예에 따르면, 덕트본체(10)의 공기유출구(15a)와 이송배관(21)이 신축이음관(24)으로 연결되어 있다. 이에 따라, 가열장치의 설치 위치와 무관하게 다양한 방향으로 가열공기를 공급할 수 있고, 협소한 장소에서도 가열장치의 설치 및 운용이 가능할 수 있다.
열전달플레이트(30)는 공기유로(13)를 지나는 공기와의 직접적인 열전달을 통해 공기의 온도를 상승시키는 것으로, 덕트본체(10)의 내부공간에 배치되어 공기유로(13)를 지나는 공기와 접촉되도록 설치될 수 있다.
열전달플레이트(30)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 외부열원(1)으로부터 전달되는 열에 의해 가열될 수 있도록 열흡수성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 혹은 열전달플레이트(30)는 열흡수성 및 열전도성이 우수한 소재가 표면에 코팅 처리된 것일 수 있다.
외부열원(1)으로서 태양광이 사용되는 경우, 열전달플레이트(30)는 상면이 투과성 벽체부(11)를 투과하는 태양광에 노출되도록 투과성 벽체부(11)의 하측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 덕트본체(10) 내부의 공기유로(13)는 열전달플레이트(30)를 중심으로 공기유입구(14a)와 연결되는 하측 유입유로(14)와, 공기유출구(15a)와 연결되는 상측 유출유로(15)로 구분될 수 있다.
즉, 덕트본체(10)는 열전달플레이트(30)를 기준으로 하측 유입유로(14)와 상측 유출유로(15)가 적층 배열되는 공기유로(13)를 가질 수 있다. 이에 따라, 공기유입구(14a)로 유입된 공기는 열전달플레이트(30)의 하면 및 단열성 벽체부(12)에 의해 형성되는 하측 유입유로(14)를 따라 이송되고, 이후 상측으로 이송된 다음, 열전달플레이트(30)의 상면 및 투과성 벽체부(11)에 의해 형성되는 상측 유출유로(15)를 따라 이송된 다음 공기유출구(15a)를 통하여 배출될 수 있다.
한편 열전달플레이트(30)에는 후술되는 펜스부재(30)가 관통되도록 펜스부재(30)의 형상과 상응하는 형상의 관통공(31)이 형성될 수 있다.
펜스부재(40)는 공기유로(13)를 지나는 공기의 온도 상승을 보다 촉진시키기 위한 것으로, 열전달플레이트(30)의 폭 방향으로 구비될 수 있으며, 열전달플레이트(30)의 관통공(31)을 관통한 일부분이 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출될 수 있다.
또한 펜스부재(40)는 공기의 이송 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 이격하여 복수개가 배치될 수 있다.
또한 펜스부재(40)는 열전달플레이트(30)와 마찬가지로, 열흡수성 및 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
또한 펜스부재(40)는 다양한 형상의 단면을 가지도록 구비될 수 있으며, 예를 들면, 반원형, 원형, 다각형 형상의 단면을 가지도록 구비될 수 있다. 이처럼 펜스부재(40)의 단면 형상에 따르면, 후술되는 높이조절유닛(50)을 통해 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출되는 높이가 가변되는 경우 열전달플레이트(40)의 상측으로 노출되는 펜스부재(40)의 단면 형상도 가변될 수 있다.
한편 투과성 벽체부(11)의 하측에 마련되는 열전달플레이트(30)를 통해 열전달플레이트(30)를 중심으로 공기유입구(14a)와 연결되는 하측 유입유로(14)와 공기유출구(15a)와 연결되는 상측 유출유로(15)로 구분되는 경우, 펜스부재(40)는 열전달플레이트(30)의 관통공(31)을 관통하여 상측 유출유로(15) 측으로 돌출되게 배치될 수 있다.
이러한 펜스부재(40)는 열전달플레이트(30)의 표면을 따라 유동하는 공기의 흐름을 변화시켜 열전달플레이트(30)와 공기와의 열전달 효율을 높일 수 있다.
구체적으로, 열전달플레이트(30)의 표면을 지나는 공기는 펜스부재(40)를 포함한 열전달플레이트(30)와의 접촉 면적이 증대됨으로서 열전달이 증대될 수 있다. 또한 열전달플레이트(30)의 표면을 지나는 공기는 펜스부재(40)를 통과하는 과정에서 난기류를 형성하게 되고, 이러한 난기류에 의하여 공기유로(13)를 지나는 동안 열전달플레이트(30) 및 펜스부재(40)와 공기와의 열전달이 보다 증대될 수 있다. 그리고, 발생된 난기류에 의하여 대류 현상이 유도되기 때문에 공기유로(13)를 통과하는 공기의 온도 분포 차이를 줄일 수 있다. 결과적으로, 공기유출구(15a)에서 배출되는 공기의 온도를 보다 상승시킬 수 있다.
높이조절유닛(50)은 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출된 펜스부재(30)의 돌출 높이(e: 도 5 참조)를 조절할 수 있다.
실시예에 따른 높이조절유닛(50)은 서포터프레임(51), 스크류부재(52), 펜스지지프레임(53)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 높이조절유닛(50)은 열전달플레이트(30)의 가장자리부에 4개소가 배치될 수 있으며, 4개의 높이조절유닛(50)는 서로 동일하게 작동됨에 따라 열전달플레이트(30)상에 설치되는 복수의 펜스부재(40)의 높이를 정확하고 균일하게 조절할 수 있다. 이처럼 복수의 높이조절유닛(50)이 일괄 동작될 수 있도록 복수의 높이조절유닛(50)은 도시되진 않은 동력전달수단을 매개로 메인 구동부와 연결됨으로써 승하강 작동이 동기화될 수 있다.
서포터프레임(51)은 열전달플레이트(30)의 배면에서 이격되게 배치될 수 있으며, 열전달플레이트(30)에서 이격된 상태로 열전달플레이트(30)와 결합될 수 있다. 이러한 서포터프레임(51)은 열전달플레이트(30)와 마찬가지로 열전도성이 우수한 재질로 이루어지거나, 열흡수성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
스크류부재(52)는 서포터프레임(51)과 열전달플레이트(30)를 연결하도록 배치될 수 있으며, 서포터프레임(51)과 열전달플레이트(30)에 양단이 회전 가능하게 결합될 수 있다. 스크류부재(52)의 외주면에는 나사가공부가 형성될 수 있다.
서포터프레임(51)과 스크류부재(52)의 하단부 사이에는 서포터프레임(51)으로부터 스크류부재(52) 하단부의 회전을 안정적으로 지지하기 위한 제1 회전지지부(56)가 더 구비될 수 있다. 제1 회전지지부(56)는 롤러 베어링이 적용될 수 있다.
열전달플레이트(30)와 스크류부재(52)의 상단부 사이에는 열전달플레이트(30)로부터 스크류부재(52) 상단부의 회전을 안정적으로 지지하기 위한 제2 회전지지부(57)가 더 구비될 수 있다. 제2 회전지지부(56)는 롤러 베어링이 적용될 수 있다.
제1 회전지지부(56) 및 제2 회전지지부(57)를 통하여 서포터프레임(51) 및 열전달플레이트(30)상에 설치된 스크류부재(52)는 회전 동작이 안정적으로 안내될 수 있다.
펜스지지프레임(53)은 서포터프레임(51)과 열전달플레이트(30) 사이에 배치될 수 있으며, 펜스부재(40)를 지지하도록 펜스부재(40)의 일단부와 결합될 수 있다. 또한 펜스지지프레임(53)의 일단부는 스크류부재(52)와 결합되어 스크류부재(52)의 회전에 따라 스크류부재(52)상에서 승하강 이동될 수 있다. 스크류부재(52)에 결합되는 펜스지지프레임(53)의 일단부에는 스크류부재(52)가 관통되는 결합공(531)이 구비될 수 있으며, 결합공(531)의 내주면에는 스크류부재(52)의 나사가공부와 기어 결합되는 나사가공부가 형성될 수 있다.
이에 따라, 펜스지지프레임(53)은 스크류부재(52)의 회전에 따라 스크류부재(52)상에서 높이 방향으로 이동될 수 있으며, 이로써 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출되는 펜스부재(40)의 돌출 높이(e: 도 5 참조)가 조절될 수 있다.
한편 높이조절유닛(50)에는 스크류부재(52)를 회전시키기 위한 회전조작부(54)를 더 포함할 수 있다.
회전조작부(54)는 스크류부재(52)의 축 방향으로 결합될 수 있으며, 서포트프레임(51)과 결합된 스크류부재(52)의 하단부에 설치될 수 있고, 도시된 바와 같이 열전달플레이트(30)에 결합된 스크류부재(52)의 상단부에 설치될 수도 있다.
결국 사용자는 회전조작부(54)를 회전시키면서 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출된 펜스부재(40)의 돌출 높이(e)를 미세 조절할 수 있다.
회전조작부(54)는 회전모터 등의 구동부와 연결될 수 있으며, 구동부의 동작에 따라 회전될 수도 있다.
한편 회전조작부(54)는 펜스부재(30)의 최저 높이에 상응하는 제1 제한위치와, 펜스부재(30)의 최고 높이에 상응하는 제2 제한위치 사이에서 회전될 수 있다.
실시예에 따르면, 회전조작부(54)의 둘레부에는 회전조작부(54)를 회전 가능하게 지지하는 스토퍼부재(55)가 더 구비될 수 있는데, 스토퍼부재(55)에는 회전조작부(54)의 제1 제한위치를 제한하는 제1 스토퍼와, 회전조작부(54)의 제2 제한위치를 제한하는 제2 스토퍼가 구비될 수 있다.
이에 따라, 회전조작부(54)가 제1 스토퍼에 지지된 상태에서 펜스부재(40)는 최저 높이가 유지될 수 있고, 회전조작부(54)가 제2 스토퍼에 지지된 상태에서 펜스부재(40)는 최고 높이가 유지될 수 있다.
이처럼 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출되는 펜스부재(40)의 돌출 높이(e)는 공기유로(13)가 형성되는 덕트본체(10)의 크기 및 송풍기(20)의 이송압에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
이상에서와 같이, 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출되는 펜스부재(40)를 통하여, 열전달플레이트(30)의 표면을 따라 유동하는 공기는 펜스부재(40)를 통과하는 과정에서 난기류를 생성할 수 있고, 이러한 난기류는 공기의 대류 현상을 활성화하여 공기유로(13)를 통과하는 공기의 온도 분포 차이를 줄일 수 있고, 열전달플레이트(30)와 열전달플레이트(30)의 표면을 따라 유동하는 공기와의 열전달 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 공기유출구(15a)에서 배출되는 공기의 온도를 보다 상승시킬 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따르면, 펜스부재(40)는 공기 가열 이전에 미리 설정된 높이(e)가 설정될 수 있고, 이렇게 펜스부재(40)의 높이(e)가 고정 설정된 상태에서 공기 가열이 수행될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 펜스부재(40)는 공기 가열 과정에서 높이(e)가 지속적으로 가변될 수도 있다. 예를 들면, 회전조작부(54)와 연결되는 회전모터를 구비하여, 회전모터의 작동을 통하여 펜스부재(40)는 미리 정해진 높이 구간에서 왕복하여 승하강될 수 있다. 이처럼 공기의 가열과정에서 펜스부재(40)의 높이(e)를 지속 혹은 간헐적으로 가변시킴으로서, 열전달플레이트(30)의 표면을 따라 유동하는 공기의 난기류를 보다 더 활성화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 펜스부재(40)는 하나의 펜스지지프레임(53)에 결합되어 있어, 높이조절유닛(50)의 회전조작부(54)의 동작에 따라 일괄적으로 높이가 조절될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 펜스부재(40)와 연결되는 복수의 펜스지지프레임(53)이 구비될 수도 있으며, 이 경우 각 펜스지지프레임(53)과 개별적으로 연결되는 복수의 높이조절유닛(50)이 구비될 수도 있다. 이에 따라, 복수의 높이조절유닛(50)을 개별 작동함에 따라 복수의 펜스부재(40)의 돌출 높이는 독립적으로 조절될 수 있다.
한편 도 5는 본 발명에 따른 펜스부재의 다양한 높이에 따른 열전달 특성을 설명하기 위한 도면으로, 펜스부재가 없는 경우 및 다양한 돌출 높이를 가지는 펜스부재에 대해, 공기유로를 통과하는 공기의 레이놀즈수(가로축)와 누셀트수(세로축)의 관계를 보이는 그래프이다.
먼저 전반적으로 펜스부재(40)가 없는 경우와 비교하여, 펜스부재(40)가 있는 경우에서 레이놀즈수의 상승과 비례하여 누셀트수가 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 결국, 펜스부재(40)가 있는 경우 열전달 특성이 월등히 향상됨을 확인할 수 있다.
또한 열전달플레이트(30)의 표면 상측으로 돌출된 펜스부재(40)의 돌출 높이(e)를 다양하게 변경해 가며 실험해본 결과, 펜스부재(40)의 상대높이(e/D)가 0.033m인 경우에서 최대 열전달이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이때 실험에 사용된 펜스부재(40)의 상대피치(P/e)는 10m를 동일하게 유지하였다.
상기 상대높이(e/D)는 덕트본체(10)에 형성된 공기유로(13)의 높이(수력학적 직경: Hydraulic Diameter)에 대한 펜스부재(40)의 높이(e)를 의미하고, 상대피치(P/e)는 펜스부재(40)의 높이(e)에 대한 펜스부재(40) 간의 피치(P)를 의미한다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 덕트본체 20: 송풍기
30: 열전달플레이트 40: 펜스부재
50: 높이조절유닛

Claims (4)

  1. 공기유로가 구비되며, 적어도 일부분이 외부열원에 노출되는 덕트본체;
    상기 공기유로를 지나는 공기의 이송압을 제공하기 위한 송풍기;
    상기 공기유로 상에 배치되어 상기 공기유로를 지나는 공기와 접촉되며, 상기 외부열원으로부터 전달되는 열에 의해 가열되는 열전달플레이트;
    상기 열전달플레이트의 폭 방향으로 구비되며 상기 열전달플레이트를 관통한 일부분이 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출 배치되는 펜스부재; 및
    상기 펜스부재와 연결되며, 상기 열전달플레이트의 표면 상측으로 돌출된 상기 펜스부재의 돌출 높이를 조절하기 위한 높이조절유닛;을 포함하고,
    상기 높이조절유닛은,
    상기 열전달플레이트의 배면에서 이격되게 배치되는 서포터프레임과, 상기 서포터프레임과 상기 열전달플레이트에 양단이 회전 가능하게 결합되는 스크류부재와, 상기 열전달플레이트의 배면에 위치하는 상기 펜스부재의 일단과 결합되며, 상기 스크류부재와 기어 결합되어 상기 스크류부재의 회전에 따라 상기 스크류부재 상에서 승하강 이동되는 펜스지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 높이조절유닛은,
    상기 서포터프레임과 상기 스크류부재의 하단부를 연결하며, 상기 서포터프레임으로부터 상기 스크류부재 하단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 회전지지부; 및
    상기 열전달플레이트와 상기 스크류부재의 상단부를 연결하며, 상기 열전달플레이트로부터 상기 스크류부재 상단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 제2 회전지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 높이조절유닛은,
    상기 스크류부재의 일단에 결합되며, 상기 펜스부재의 최저 높이에 상응하는 제1 제한위치와 상기 펜스부재의 최고 높이에 상응하는 제2 제한위치 사이에서 상기 스크류부재를 회전시키기 위한 회전조작부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 높이조절형 펜스부재를 갖는 공기 가열장치.
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