KR102442679B1 - 이중관을 이용한 보일러용 난방배관 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부라인의 일단과 타단에 열매체 순환관을 형성하여 내부라인의 외면에 함침된 열매체의 차등 가열에 의한 기화율에 차이가 발생되더라도 가장 먼저 기화되는 외부라인의 열매체가 가장 나중에 기화되는 외부라인으로 이동하여 외부라인 전체를 신속하고 고르게 가열시켜 난방효율을 증가시킬 수 있는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 내부가 개구된 형상으로 소정의 길이를 갖는 외부라인(110)과; 외부라인(110)의 내부를 따라 위치하면서 일단과 타단이 외부라인(110)의 외측으로 연장되어 있으며, 일단으로 외부에서 가열된 가열유체가 유입되어 내부를 관류하면서 타단으로 배출되는 내부라인(120)과; 내부라인(120)을 관류하는 가열유체로부터 전달된 열로 가열되어 기화되고 내부라인(120)과 외부라인(110) 사이의 공간을 이동하는 열매체(140);로 이루어진 이중관을 이용한 보일러용 난방배관에 있어서, 일단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결되고 타단이 외부로 연장되어 있으며 중앙에 내부라인(120)이 관통되는 관통공(151)이 형성되고, 외면에 연결구(152)가 형성된 열매체 순환부(150)와; 일단과 타단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결된 열매체 순환부(150)의 연결구(152)에 각각 연결되어 기화된 열매체를 순환시키는 열매체 순환관(160)과; 열매체 순환부(150)의 연결구(152) 또는 열매체 순환관(160)의 위치하면서 외부라인에서 기화된 열매체(140)가 열매체 순환관(160)으로 이동하는 것을 제어하는 제어밸브(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중관을 이용한 보일러용 난방배관{Boiler heating pipe using double tube}
본 발명은 외부라인의 일단과 타단에 열매체 순환관을 형성하여 내부라인의 외면에 함침된 열매체의 차등 가열에 의한 기화율에 차이가 발생되더라도 가장 먼저 기화되는 외부라인의 열매체가 가장 나중에 기화되는 외부라인으로 이동하여 외부라인 전체를 신속하고 고르게 가열시켜 난방효율을 증가시킬 수 있는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관에 관한 것이다.
일반적으로 난방은 보일러로부터 연장된 파이프를 이용하여 필요한 지역에 배관을 설치하고 보일러에서 가열된 온수 또는 가열유체를 배관을 통해 순환시키는 방식이다.
이와 같은 종래 방식의 보일러와 배관을 이용한 난방방식은 배관을 통해 순환되는 온수 또는 가열유체가 순환되면서 가열되기 때문에 보일러로부터 온수 또는 가열유체를 공급받는 배관의 유입부 온도는 높지만 순환되면서 보일러로 다시 배출하는 배관의 배출부 온도는 낮아서 난방의 온도가 일정하지 않은 문제가 있다.
이에 따라 배관을 통해 순환되는 온수 또는 가열유체의 관수량을 증가시키는 경우에는 에너지 소모가 많은 문제가 여전히 남아 있다.
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대한등록특허공보 제10-0975755호(2010.08.12.)
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본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부라인의 일단과 타단에 열매체 순환관을 형성하여 내부라인의 외면에 함침된 열매체의 차등 가열에 의한 기화율에 차이가 발생되더라도 가장 먼저 기화되는 외부라인의 열매체가 가장 나중에 기화되는 외부라인으로 이동하여 외부라인 전체를 신속하고 고르게 가열시켜 난방효율을 증가시킬 수 있는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관을 제공함에 있다.
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본 발명에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관는, 내부가 개구된 형상으로 소정의 길이를 갖는 외부라인(110)과; 외부라인(110)의 내부를 따라 위치하면서 일단과 타단이 외부라인(110)의 외측으로 연장되어 있으며, 일단으로 외부에서 가열된 가열유체가 유입되어 내부를 관류하면서 타단으로 배출되는 내부라인(120)과; 내부라인(120)을 관류하는 가열유체로부터 전달된 열로 가열되어 기화되고 내부라인(120)과 외부라인(110) 사이의 공간을 이동하는 열매체(140);로 이루어진 이중관을 이용한 보일러용 난방배관에 있어서, 일단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결되고 타단이 외부로 연장되어 있으며 중앙에 내부라인(120)이 관통되는 관통공(151)이 형성되고, 외면에 연결구(152)가 형성된 열매체 순환부(150)와; 일단과 타단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결된 열매체 순환부(150)의 연결구(152)에 각각 연결되어 기화된 열매체를 순환시키는 열매체 순환관(160)과; 열매체 순환부(150)의 연결구(152) 또는 열매체 순환관(160)의 위치하면서 외부라인에서 기화된 열매체(140)가 열매체 순환관(160)으로 이동하는 것을 제어하는 제어밸브(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 의하면 보일러에서 공급되는 고온의 가열유체로 내부라인 외면의 열매체가 기화되어 외부라인의 내부를 이동하기 때문에 배관의 설치 길이나 각도(기울기, 구배)의 제약 없이 사용이 가능하며, 보일러에서 순환되는 가열유체의 관수량을 현저히 감소시켜 보일러 설치 용량을 줄여 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 내부라인과 외부라인 사이를 진공 또는 부진공으로 유지시켜 내부라인으로 공급되는 가열유체를 일반 배관 난방에 비해 상대적으로 적은 1/3 ∼1/2 양만으로도 열매체를 빠르게 기화 및 증발시킬 수 있기 때문에 적은 에너지만으로 동일한 난방효과를 달성할 수 있는 것이다.
또한, 가열유체의 열을 이용하여 열매체를 상변화 시켜 잠열 이동방식으로 열을 전달하게 되면, 일반적인 가열유체의 열전달 방식이 열이 높은 곳으로부터 낮은 곳으로 서서히 이동하는 전도열 방식, 즉 현열이동방식인 것에 비해 월등히 높은 3∼5배의 열전달이 이루어짐으로써, 현열이동방식 난방 대비 상대적으로 1/3 정도의 적은 에너지만으로 동일한 난방효과를 달성할 수 있는 것이다.
또한, 외부라인의 일단과 타단에 열매체 순환관을 형성하기 때문에 내부라인의 외면에 함침된 열매체의 차등 가열에 의한 기화율에 차이가 발생되더라도 가장 먼저 기화되는 외부라인의 열매체가 가장 나중에 기화되는 외부라인으로 이동하여 외부라인 전체를 신속하고 고르게 가열시켜 난방효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관의 설치상태도.
도 2는 본 발명에 따른 외부라인의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 막음부 예시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 외부라인과 내부라인의 체결상태도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관의 설치상태도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 열매체 순환부와 열매체 순환관의 연결상태 예시도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 열매체 순환부의 예시도.
이하, 본 발명의 실시예로서 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관은 외부라인(10), 내부라인(20), 함침부(30), 열매체(40), 막음부(50)를 포함한다.
외부라인(10)은 내부가 개구된 형상으로 소정의 길이를 갖는다. 이때, 외부라인(10)은 가열유체의 열이 용이하게 표면으로 전달되도록 열전도율이 높은 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 외부라인(10)은 주거용 난방용으로 바닥에 매장되거나 라디에이터 등으로 상용하거나, 산업용으로 하우스의 토양에 매장되거나 라디에이터 등으로 사용될 수 있다.
한편, 외부라인(10)의 내부면은 직선, 또는 나선형 그루브(11)를 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 직선, 또는 나선형 그루브에 의해서 내부라인(20)의 가열된 열매체(40)가 외부라인(10)의 내부면에서 응결되어 발생하는 응축수가 모세관 현상으로 흡수되고, 직선 또는 나선형 그루브를 따라 중력에 의해 외부라인(10)의 하단으로 용이하게 회귀되게 된다.
내부라인(20)은 외부라인(10)의 내부를 따라 위치하면서 일단과 타단이 외부라인(10)의 외측으로 연장되어 있으며, 일단으로 보일러에서 가열된 가열유체가 유입되어 내부를 관류하면서 타단으로 배출된다. 이때, 내부라인(20)은 가열유체의 열이 용이하게 표면으로 전달되도록 열전도율이 높은 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 내부라인(20)은 일단이 보일러의 유출구에 연결되고 보일러의 유입구에 연결되어 가열유체를 순환시키면서 내부라인(20)의 외면을 가열하게 된다. 이때, 내부라인(20)을 순환하는 가열유체는 일반적인 보일러에서 사용되는 온수, 또는 오일 인 것이 바람직하다.
또한, 내부라인(20)는 외측면에서 일정간격마다 방사형상으로 외부로 돌출된 간격유지부(21)을 더 포함한다. 이러한 간격유지부(21)에 의해서 외부라인(10)의 내부에 위치하는 내부라인(20)의 간격을 일정하게 유지하여 외부라인(10)에 직접 접촉하여 가열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
함침부(30)는 내부라인(20)의 외면에 밀착되어 있으며 열매체(40)가 함침된다. 이때, 함침부(30)는 다공질 및 난연성의 성질을 갖는 난연성 섬유인 것이 바람직하다. 이러한 함침부(30)는 내부라인(20)이 외부라인(10)에 직접 접촉을 방지하는 차단재 역할을 하고, 다공질의 공극(Pore)에 열매체가 안정적으로 함침되며 이탈을 최소화한다. 또한, 다공질의 함침부 공극(Pore)에 가열유체가 분자구조로 함침됨으로써 용이한 가열, 기화될 수 있게 되다.
한편, 함침부(30)는 열매체가 용이하게 흡입하고 배출될 수 있는 유로를 구성하고, 아울러 진공 배기과정에서 잔존 공기가 용이하게 배출될 수 있도록 배기로가 구성되도록 소정거리 이격되면서 일정폭으로 내부라인(20)의 길이방향으로 위치하는 다수개의 분리된 서브함침부(31,32,32)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라 내부라인(20)의 가열유체에 의해서 서브함침부(30)에 함침된 열매체(40)가 가열되어 기화되면 서브함침부(30) 사이의 이격된 공간을 따라 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 또한, 열매체 함침 시, 유로를 따라 열매체가 용이하게 흡입되어 함침되고 배출되며, 내부라인(20)과 외부라인(10) 사이의 공간을 진공, 또는 부진공 조성 시, 잔존공기를 용이하게 배기시켜 진공으로 조성할 수 있게 된다.
열매체(40)는 내부라인(20)의 함침부(30)에 함침되어 있으며 내부라인(20)을 관류하는 가열유체로부터 전달된 열로 가열되어 기화되고 내부라인(20)과 외부라인(10) 사이의 공간을 이동하게 된다. 이때, 열매체는 액상에서 기상으로 상변이 되는 온도가 비교적 낮은 것이 바람직하다. 또한 인화성이 없고 인체에 무해한 액상 및 기체상의 점도는 낮고 열전도도가 높은 냉매를 사용할 수도 있다. 또한 열매체(40)는 내부라인(20)의 함침부(30)에 함침되는 량이 사용되고, 특히 전체 함침 가능한 량을 기준으로 20~80중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 열매체(40)는 가열되면 기상으로 내부라인(20)과 외부라인(10) 사이를 이동하면서 관체 전체의 온도를 빠르게 상승시키고 고르게 유지할 수 있게 된다.
막음부(50)는 중앙에 내부라인(20)이 관통되는 관통공(51)이 형성되어 있으며, 외부라인(10)의 일단과 타단을 밀봉하며 외부라인(10)의 열매체(40)가 새어 나오지 않도록 차단한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관의 작동상태를 살펴본다.
먼저, 이중관을 이용한 보일러용 난방배관은 주거용으로 바닥에 매장되거나 라디에이터 등으로 설치되고, 산업용으로 하우스의 토양에 매장되거나, 지붕, 측면 등에 배열되도록 설치된다. 그리고, 내부라인(20)의 일단으로 보일러에서 가열된 가열유체가 공급되고 타단으로 내부라인(20)을 관류한 가열유체가 보일러로 다시 배출된다.
이에 따라 내부라인(20)을 관류하는 가열유체의 열은 내부라인(20)의 표면으로 전도되면서 내부라인(20)의 외면에 위치하는 함침부(30)에 함침된 열매체(40)를 기화시키게 된다.
기화된 열매체(40)는 내부라인(20)의 외면과 외부라인(10)의 내면 사이의 기압 및 온도 차이에 의해 이동하면서 전체의 온도를 고르게 유지할 수 있게 된다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 이중관을 이용한 보일러용 난방배관은 외부라인(110), 내부라인(120), 함침부(130), 열매체(140), 열매체 순환부(150), 열매체 순환관(160), 제어밸브(170)를 포함한다. 이때, 외부라인(110), 내부라인(120), 함침부(130), 열매체(140)는 제1 실시예의 외부라인(10), 내부라인(20), 함침부(30), 열매체(40)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
열매체 순환부(150)는 일단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결되고 타단이 외부로 연장되어 있으며 중앙에 내부라인(120)이 관통되는 관통공(151)이 형성된다. 또한, 외면에는 열매체 순환관(160)이 체결되는 연결구(152)가 형성된다.
열매체 순환관(160)은 일단과 타단이 외부라인(110)의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결된 열매체 순환부(150)의 연결구(152)에 각각 연결된다. 이러한 열매체 순환관(160)은 외부라인(110)의 내부에서 기화된 열매체(140)를 외부라인(110)의 일측 끝단에서 타측 끝단으로 순환시킬 수 있게 된다.
제어밸브(170)는 열매체 순환부(150)의 연결구(152) 또는 열매체 순환관(160)에 위치하면서 외부라인에서 기화된 열매체(140)가 열매체 순환관(160)으로 이동하는 것을 제어한다.
이러한 제2 실시예에 따른 난방장치는 보일러에서 공급되는 고온의 가열유체가 유입되는 부분의 외부라인(110)의 일단과 관류 후에 저온의 가열유체가 배출되는 외부라인(110)의 타단이 연통되는 구조를 갖게 된다.
이와 같은 구조는 외부로부터 가열유체가 유입되는 부분의 내부라인(120)은 가열유체의 높은 온도로 인하여 외면의 열매체(140)를 빠르게 가열시켜 기화율이 높아지고 가열유체가 배출되는 부분의 내부라인(120)은 가열유체의 온도가 낮아 열매체(140)의 기화율도 낮아지게 되지만 외부라인(110)의 일단과 타단이 열매체 순환관(160)으로 연결되어 있기 때문에 기화된 열매체(140)가 원할하게 순환, 이동이 이루어져 외부라인(110)의 내부 압력이 전체적으로 분산되어 평형압 상태를 유지하게 된다. 또한, 설치상태에 따라 외부라인(110)의 일단에서 발생할 수 있는 국부 과열현상 및 그에 따른 파손을 방지함은 물론, 외부라인(110) 전체의 온도분포를 고르게 유지할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10,110 : 외부라인 11 : 그루브
20,120 : 내부라인 30,130 : 함침부
40,140 : 열매체 50 : 막음부
21 : 간격유지부 31,32,32 : 서브함침부
51 : 관통공 150 : 열매체 순환부
160 : 열매체 순환관

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 내부가 개구된 형상으로 소정의 길이를 갖는 외부라인과; 외부라인의 내부를 따라 위치하면서 일단과 타단이 외부라인의 외측으로 연장되어 있으며, 일단으로 보일러에서 가열된 가열유체가 유입되어 내부를 관류하면서 타단으로 배출되는 내부라인과; 내부라인을 관류하는 가열유체로부터 전달된 열로 가열되어 기화되고 내부라인과 외부라인 사이의 공간을 이동하는 열매체;로 이루어진 이중관을 이용한 보일러용 난방배관에 있어서,
    일단이 외부라인의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결되고 타단이 외부로 연장되어 있으며 중앙에 내부라인이 관통되는 관통공이 형성되고, 외면에 열매체 순환관이 체결되는 연결구가 형성된 열매체 순환부와;
    일단과 타단이 외부라인의 일측 끝단 및 타측 끝단에 체결된 열매체 순환부의 연결구에 각각 연결되어 기화된 열매체를 순환시키는 열매체 순환관과,
    열매체 순환부의 연결구 또는 열매체 순환관에 위치하면서 외부라인에서 기화된 열매체가 열매체 순환관으로 이동하는 것을 제어하는 제어밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서, 외부라인(10)의 내부면은 직선 또는 나선형으로 그루브를 형성된 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  5. 청구항 2에 있어서, 내부라인은 외측면에서 일정간격마다 방사형상으로 외부로 돌출된 간격유지부를 더 형성된 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  6. 청구항 2에 있어서, 내부라인(20)의 외면에 밀착되어 있으며 열매체(40)가 함침되는 다공질 및 난연성의 성질을 갖는 난연성 섬유의 함침부(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  7. 청구항 6에 있어서, 함침부는 소정거리 이격되면서 일정폭으로 내부라인의 길이방향으로 위치하는 다수개의 분리된 서브함침부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  8. 청구항 6에 있어서, 열매체는 함침부의 전체 함침 가능한 량을 기준으로 20~80중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
  9. 청구항 2에 있어서, 외부라인과 내부라인 사이의 공간은 진공 또는 부진공으로 조성된 것을 특징으로 하는 이중관을 이용한 보일러용 난방배관.
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