KR200355730Y1 - 전기식 고압력 열풍기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기식 고압력 열풍기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공기의 진행을 보다 더디게 하는 구조로 하여 공기가 가열되는 시간을 충분히 확보하도록 함으로써 공기의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있는 전기식 고압력 열풍기에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은, 외부케이스와 내부케이스 사이에 공기 유동로가 구비된 이중격벽구조의 원통형상으로, 상기 외부케이스에는 압축기와 연결되는 공급관이 형성되어 상기 공기 유동로로 공기가 유입되고, 상기 공기 유동로에는 다수 개의 공기 통공이 구비된 적어도 하나 이상의 감속부재가 설치되며, 상기 내부케이스의 하부측에는 상기 공기 유동로로 유입된 공기가 내부케이스안으로 유입하는 공기 유입구가 형성되며, 상기 내부케이스안으로는 상기 내부케이스의 내경보다 직경이 작은 공기차단 부재와, 상기 내부케이스의 내경과 직경이 동일한 공기가열 부재가 적어도 하나 이상 교대로 반복설치되고, 상기 공기가열 부재에는 공기통로로 사용되는 소정크기의 관통홈과, 상기 관통홈에 설치되어 통과하는 공기를 가열하는 전기히터가 구비되어, 상기 공기 유입구를 통하여 내부케이스안으로 유입된 공기가 상기 전기히터를 통하여 가열된 다음, 이를 상부측에 형성된 배출관을 통하여 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기식 고압력 열풍기{Electric hot air heater of high pressure}

본 고안은 전기식 고압력 열풍기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열풍기의 구조를 공기의 진행을 보다 더디게 하는 구조로 하여 공기가 가열되는 시간을 충분히 확보하도록 함으로써 공기의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있는 전기식 고압력 열풍기에 관한 것이다.

통상 열풍기는 제한된 공간에 열풍을 공급하여 일정한 온도를 유지하기 위하여 사용되는 것으로, 주로 열원을 사용하여 열매체를 가열한 다음 필요한 곳에다 전달하는 구조로 이루어져 있다.

그러나 종래 상기 열매체로 주로 물을 사용하여 고압으로 만들어 고온의 온도를 사용하게 되는데, 물을 사용할 경우 적정온도까지 물의 온도를 상승시키는데 따른 시간과 연료가 과도하게 소요되고, 또한 부식과 스케일 관계로 유지관리가 힘들며 유지비용 또한 많이드는 문제점이 있었고 물을 스팀화 시켜 사용함으로 한정된 온도외에는 사용할 수 없었다.

또한, 열원이 대체로 가스나 유류이므로, 발열온도의 제어가 매우 어려워 경우에 따라서는 열매체파이프의 사용한계 온도를 초과하게 되는 경우가 많아 에너지 효율이 높음에도 불구하고 사용이 기피되고 있는 실정이다.

또한 열매체로 공기를 사용하는 경우에는 외부에서 공급되는 공기가 비교적 빠른 시간내에 열원을 통과하므로 열원과의 접촉시간이 적어 열효율이 떨어질 뿐 아니라, 공급되는 공기를 적정온도까지 상승시키는데도 많은 연료가 소비되는 문제점이 있어 왔다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,열매체로 공기를 사용함으로써 사용시 안전하고 환경오염이 없으면서 유지비가 적게 들고, 또한 유입된 공기의 온도를 빠른 시간내에 적정온도까지 상승시킬 수 있는 구조로 하여 열효율을 보다 높일 수 있는 전기식 고압력 열풍기를 제공하고자 하는데 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전기식 고압력 열풍기의 외관을 나타내는 사시도

도 2는 도 1의 내부 구성중 주요부분을 특징적으로 도시한 사시도

도 3은 도 1의 내부 구성을 도시한 단면도

도 4는 도 2의 A-A' 기준으로 도시한 단면도

도 5는 도 2의 B-B' 기준으로 도시한 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10....공급관 20....전기히터

30....외부케이스 40....내부케이스

50,50',50"........감속부재 55....공기 유입구

60,60',60",60"'...공기차단 부재

70,70',70",70"'...공기가열 부재

80....공기 유동로 90....배출관

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 의하면 외부케이스와 내부케이스 사이에 공기 유동로가 구비된 이중격벽구조의 원통형상으로, 상기 외부케이스에는 압축기와 연결되는 공급관이 형성되어 상기 공기 유동로로 공기가 유입되고, 상기 공기 유동로에는 다수 개의 공기 통공이 구비된 적어도 하나 이상의 감속부재가 설치되며, 상기 내부케이스의 하부측에는 상기 공기 유동로로 유입된 공기가 내부케이스안으로 유입하는 공기 유입구가 형성되며, 상기 내부케이스안으로는 상기 내부케이스의 내경보다 직경이 작은 공기차단 부재와, 상기 내부케이스의 내경과 직경이 동일한 공기가열 부재가 적어도 하나 이상 교대로 반복설치되고, 상기 공기가열 부재에는 공기통로로 사용되는 소정크기의 관통홈과, 상기 관통홈에 설치되어 통과하는 공기를 가열하는 전기히터가 구비되어, 상기 공기 유입구를 통하여 내부케이스안으로 유입된 공기가 상기 전기히터를 통하여 가열된 다음, 이를 상부측에 형성된 배출관을 통하여 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 상기 감속부재는, 공급관을 거쳐 공기 유입구 사이의 공기 유동로상에 설치되는 것으로, 공급관에서 공기 유입구쪽으로 갈수록 공기 통공의 직경은 순차적으로 작아지도록 형성되고, 그리고 상기 공기차단 부재는, 내부케이스와이격된 상태에서 고정대에 의해 고정되는 것이 바람직하다.

그리고 본 고안의 실시예에 의하면, 상기 공기가열 부재는, 관통홈을 따라 설치된 소정 높이의 공기 확산판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명을 하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 고안에 따른 전기식 고압력 열풍기의 전체 사시도를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 본 열풍기(100)는 밀폐된 원통형상으로 압축기(미도시)와 연결되는 공급관(10)이 일측부에 형성되고, 상기 공급관(10)을 통하여 가압된 공기가 내부를 거쳐 다시 외부로 배출되는 배출관(90)이 본 고안의 열풍기(100) 상부측에 각각 형성되게 된다.

그리고 본 열풍기(100)의 타측부에는 내부로 유입된 공기를 적정온도로 가열하기 위한 적어도 하나 이상의 전기히터(20)가 배치되어 있으며, 상기 전기히터(20)는 외부로부터 별도의 전기를 공급받아 발열하는 통상의 것으로 상기 히터의 갯수는 사용자의 선택이나 사용조건에 따라 적절하게 가변가능하고, 또한 수리나 유지보수시 편리함을 위하여 열풍기(100)와 분리가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이상 도시된 바와 같이 본 열풍기는 매우 컴패트한 구성으로 이루어져 있어 필요한 장소에 쉽게 설치 및 가동할 수가 있어 사용에 따른 편리함이 있게 된다.

한편, 도 2는 본 고안에 따른 전기식 고압력 열풍기의 내부 구조에서 주요 부분을 특징적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 그 내부 단면도를 각각 나타내고 있다.

도시된 바와 같이 본 고안의 열풍기는, 크게 외부케이스(30)와 내부케이스(40), 그리고 그 사이 공간에 형성되는 공기 유동로(80) 및 감속부재(50,50',50"), 상기 내부케이스(40) 내부에 형성되는 공기차단 부재(60,60',60",60"') 및 공기가열 부재(70,70',70",70"'), 그리고 압축기로부터 공기를 유입하는 공급관(10)과 내부에서 가열된 공기를 외부로 배출하는 배출관(90) 등으로 구성되게 된다.

여기서, 상기 열풍기(100)는 상기 외부케이스(30)와 내부케이스(40) 사이에 공기 유동로(80)가 구비된 이중격벽구조이며, 상기 공기 유동로(80)는 다수 개의 공기 통공(52)이 구비된 감속부재(50,50',50")가 설치되는데, 이때 상기 감속부재(50,50',50")는 도시된 바와 같이 공급관(10)을 거쳐 내부케이스(40)의 하부측에 형성된 공기 유입구(55) 사이의 공기 유동로(80)상에 적어도 하나 이상으로 설치되게 된다.

그리고 적어도 하나 이상 설치된 상기 감속부재(50,50',50")는 공급관(10)에서 공기 유입구(55)쪽으로 갈수로 공기 통공(52)의 직경은 상대적으로 작아지도록 형성되며, 상기 가압된 공기는 상기 공기 통공(52)을 통해서만 통과되도록 하여 공기 유동로(80) 하부측으로 유동되게 된다.

한편, 외부케이스(30)의 내부에 장착되는 상기 내부케이스(40)의 하부측에는 공기 유입구(55)가 형성되는데, 상기 유입구(55)를 통하여 공기가 내부케이스(40)안으로 유입되게 된다.

그리고, 상기 내부케이스(40)안으로는 상기 내부케이스(40)의 내경보다 직경이 작은 공기차단 부재(60,60',60",60"')와, 상기 내부케이스(40)의 내경과 직경이 동일한 공기가열 부재(70,70',70",70"')가 수직방향으로 적어도 하나 이상 교대로 반복설치되게 된다.

여기서, 상기 공기가열 부재(70,70',70",70"')에는 공기 통로로 사용되는 소정크기의 관통홈(74, 도면에서 전기히터가 놓이는 공간부)과, 상기 관통홈(74)에 설치되어 통과하는 공기를 가열하는 전기히터(20)가 각각 구비되게 되며, 따라서 상기 공기 유입구(55)를 통하여 내부케이스(40)안으로 유입된 공기가 상기 전기히터(20)를 통하여 가열된 다음, 이를 상부측에 형성된 배출관(90)을 통하여 외부로 최종적으로 배출되어 진다.

여기서 미설명 부호 72는 상기 관통홈(74)을 따라 설치된 소정 높이의 공기 확산판(72)을 나타내고 있다.

도 4은 상기 도 3에 도시된 도면에서 A-A'를 기준으로 도시한 것으로, 공기차단 부재를 위주로 도시한 단면도이다.

상기 공기차단 부재(60")는 도시된 바와 같이, 내부케이스(40)와 소정간격으로 이격된 상태에서 고정대(62)에 의해 고정되어지며, 이때 상기 간격으로만 공기가 하부측에서 상부측으로 통과될 수가 있는데, 이와 같은 상기 간격은 전체 열풍기의 효율 등을 고려하여 최적으로 선정될 수가 있다.

도 5는 상기 도 3에 도시된 도면에서 B-B'를 기준으로 도시한 것으로, 공기가열 부재를 위주로 도시한 단면도이다.

상기 공기가열 부재(70,70',70",70"')는 내부케이스(40)의 내경과 동일한 직경을 구비하여 내부유동을 차단하게 되므로 단지 공기 통로로 사용되는 소정크기의 관통홈(74)을 통해서만 하부측 공기가 통과될 수가 있으며, 상기 관통홈(74)에는 통과하는 공기를 가열하기 위한 전기히터(20)가 설치되게 된다.

이상과 같이 구성된 본 고안에 따른 전기식 고압력 열풍기의 작동과정에 대하여 도 1 내지 도 5에 도시된 바를 토대로하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부에 설치된 압축기(미도시)를 사용하여 압축된 공기를 공급관(10)을 통하여 불어넣게 되면, 유입된 가압공기는 매우 빠른 속도로 외부케이스(30)와 내부케이스(40) 사이에 형성된 공기 유동로(80)를 통과하게 된다.

이때 상기 공기 유동로(80)에는 적어도 하나 이상의 감속부재(50,50',50")가 설치되어 있어, 유입된 공기는 감속부재(50,50',50")에 의해 차단되면서 속도가 감속되게 되고, 그리고 유입된 공기는 오직 상기 부재에 형성된 다수 개의 공기 통공(52)을 통해서만 통과되게 되므로 공기의 유속은 전체적으로 줄게 된다.

특히 본 고안의 경우 상기 감속부재(50,50',50")에 형성된 공기 통공(52)은 공급관(10)에서 공기 유입구(55)쪽으로 갈수록 공기 통공(52)의 직경은 순차적으로 작아지도록 형성되는데, 이는 상기 감속부재(50,50',50")에 의해 유속을 급격히 감속시킬 경우 상하에서 걸리는 큰 압력차를 완화시키면서 큰 공기의 덩어리를 순차적으로 보다 잘게 쪼개는 역할을 하여 결국 유속을 점진적으로 낮추도록 하기 위한 것이다.

그리고 이때 각 감속부재(50,50',50")에 형성되는 통공(52)의 갯수는, 폐쇄비(BR, Blockage Ratio), 즉 BR = 1 - (공기 통공이 차지하는 면적의 합 / 감속부재의 전체면적)로 정의되는 값이 공기 유동로(80)을 따라 공급관(10)에서 공기 유입구(55)쪽으로 갈수록, 즉 상부에서 하부쪽으로 내려갈수록 다소 높아지도록 하여 선정되는 것이 바람직하나, 이는 열효율이나 배출관을 통해서 나오는 가열공기의 상태를 감안하여 최종적으로 선정될 수가 있게 된다.

따라서 이와 같은 구조를 거쳐서 가압된 공기는 유속이 완만하게 낮추어진 상태로 하부측으로 유도되며, 내부케이스(40)의 하부측에 형성된 공기 유입구(55)를 통하여 내부케이스(40)안으로 유입되어 지게 된다.

한편, 상기 내부케이스(40)안으로 유입된 공기는 먼저 공기차단 부재(60)와 부딪히게 되면서 가장자리에 형성되는 내부케이스(40) 사이와 공간을 통하여 상부측으로 유입되고, 상부측으로 유입된 공기는 공기가열 부재(70)와 부딪히면서 유입된 공기는 상기 공기가열 부재(70)상에 형성된 관통홈(74)으로만 통과되게 된다.

이때 상기 관통홈(74)에는 본 고안에 따른 전기히터(20)가 설치되어 있어, 상기 관통홈(74)을 통하여 통과하는 공기는 상기 전기히터(20)에 의해 적정온도로 가열되게 되는 것이다.

특히 본 고안에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 관통홈(74)을 따라서 공기 확산판(72)이 설치되게 되는데, 상기 공기 확산판(72)은 소정 높이로 이루어져 있어 공기가 소정 높이의 상기 공기 확산판(72)을 넘어가면서 관통홈(74) 전체로 넓게 퍼지게 하는 효과가 있으므로 그 결과 관통홈(74)에 설치된 전기히터(20)와의 접촉면적이 넓어져 공기를 효율적으로 가열하는데 매우 유용하게 된다.

이렇게 하여 가열된 공기는 관통홈(74)을 거쳐 상부측으로 유입되면 다시 공기차단 부재(60')와 부딪히게 되면서 공기진행의 과정이 보다 더디어지고, 또 공기가열 부재(70')의 전기히터(20)와 반복적으로 접촉하면서 공기의 온도는 점차 상승되어지게 된다.

즉, 본 고안의 경우 적어도 하나 이상의 공기차단 부재(60,60',60",60"')와 공기가열 부재(70,70',70",70"')가 교대로 반복설치되도록 하여 유입된 공기가 공기차단 부재(60,60',60",60"')와 부딪혀 공기를 가장자리로 퍼지도록 하면서 공기진행을 더디게 하고, 또한 연이어 설치되는 공기가열 부재(70,70',70",70"')에 의해 퍼져있는 공기를 다시 관통홈(74)으로 모이게 하며, 이렇게 공기가 모인 상태에서 전기히터(20)를 사용하여 집중적으로 가열하도록 하는 과정이 반복되면서 공기는 점차 가열된 상태로 상부측으로 진행되게 되는 것이다.

따라서, 공기진행 과정이 더디게 되는 만큼 내부 압력은 고압력화가 가능하면서 상기 공기를 가열할 충분한 시간확보가 가능하고, 또한 반복적인 전기히터와 유동 구조로 인하여 비교적 적은량의 전기공급으로도 적정온도까지 상승이 가능할 뿐 아니라 상대적으로 높은 온도의 공기를 지속적으로 유지할 수도 있게 된다.

이를 위하여 본 고안의 경우 상기 관통홈을 통과하는 공기가 점차적으로 높은 온도로 가열될 수 있도록 상기 전기히터의 발열온도를 상부측으로 갈수록 높게 되도록 순차적으로 제어하거나, 아니면 최종 배출되는 공기의 온도와 연동된 공급전기량을 충분히 검토하여 공기차단 부재 및 공기가열 부재의 갯수를 조절하여 최적조건하에서 설치되어 사용되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여 적정온도까지 가열된 상태에서 가열된 공기는 상부측에 형성된 배출관을 통하여 외부로 최종 배출되어지게 된다.

한편, 본 고안과 같이 압축기를 사용하여 유입되는 공기를 고압 상태로 할 경우, 유입 공기의 온도도 그 만큼 상승되어 무엇보다 빠른 시간내에 공기를 적정온도로 가열할 수가 있으며, 또한 내부 공기의 진행과정이 더디게 되는 구조로 인하여 상대적으로 고압화가 진행되어 배출구를 통하여 가열된 공기가 충분히 배출될 수 있는 장점을 동시에 가질 수가 있게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 고안의 실시예의 경우 단지 가열된 공기를 외부로 배출하는 것으로 한정하여 설명하고 있으나, 당업자라면 사용하고자 하는 용도에 따라서 상기 가열된 공기를 난방 등으로 사용한 다음 이를 다시 유입하는 순환식으로도 변형이 얼마든지 가능하며, 또한 전기히터의 발열온도를 제어하기 위한 제어부를 구비하여 열풍기의 작동 및 온도관리를 효율적으로 하는 것 역시 상기 본원과 같이 이루어진 열풍기 구조라면 충분히 변경가능한 범위의 것이라 할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 고안의 전기식 고압화 열풍기를 사용할 경우 다음과 같은 효과가 기대된다.

먼저, 전기히터를 사용하여 정확한 발열온도 제어가 가능하며, 또한 공기의 가열시간을 충분히 할 수 있는 유동 구조를 취하고 있어 적은량의 전기공급으로도 적정온도까지 빠른 시간내에 도달 가능하게 된다.

또한, 열매체로 공기를 사용함으로써 폐열로 인한 손실이 적으며 폐수 및 약품 사용이 없어 친환경적이고 시설비 및 유지비가 적게 들며, 무엇보다 유지관리가 매우 편리하게 되는 등 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (4)

1. 외부케이스(30)와 내부케이스(40) 사이에 공기 유동로(80)가 구비된 이중격벽구조의 원통형상으로, 상기 외부케이스에는 압축기와 연결되는 공급관이 형성되어 상기 공기 유동로로 공기가 유입되고, 상기 공기 유동로에는 다수 개의 공기 통공(52)이 구비된 적어도 하나 이상의 감속부재(50,50',50")가 설치되며,

   상기 내부케이스의 하부측에는 상기 공기 유동로로 유입된 공기가 내부케이스안으로 유입하는 공기 유입구(55)가 형성되며,

   상기 내부케이스안으로는 상기 내부케이스의 내경보다 직경이 작은 공기차단 부재(60,60',60",60"')와, 상기 내부케이스의 내경과 직경이 동일한 공기가열 부재(70,70',70",70"')가 적어도 하나 이상 교대로 반복설치되고,

   상기 공기가열 부재에는 공기통로로 사용되는 소정크기의 관통홈(74)과, 상기 관통홈에 설치되어 통과하는 공기를 가열하는 전기히터(20)가 구비되어,

   상기 공기 유입구를 통하여 내부케이스안으로 유입된 공기가 상기 전기히터를 통하여 가열된 다음, 이를 상부측에 형성된 배출관(90)을 통하여 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기식 고압력 열풍기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 감속부재(50,50',50")는, 공급관을 거쳐 공기 유입구 사이의 공기 유동로상에 설치되는 것으로, 공급관에서 공기 유입구쪽으로 갈수록 공기 통공의 직경은 순차적으로 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 고압력 열풍기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공기가열 부재(70,70',70",70"')는, 관통홈을 따라 설치된 소정 높이의 공기 확산판(72)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기식 고압력 열풍기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공기차단 부재(60,60',60",60"')는, 내부케이스와 이격된 상태에서 고정대(62)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전기식 고압력 열풍기.