KR200458544Y1 - 농업용 난방기의 열교환기 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 비닐하우스 혹은 축사 등에 설치되어 일정 온도의 온풍을 지속적으로 공급할 수 있도록 공기를 가열시키는 농업용 난방기의 열교환기 구조에 관한 것으로, 버너에 의한 연소가스와 연소열을 다단으로 교차 배열된 각각의 열교환 파이프에 순서대로 순환시켜 최대한 열교환기에 머물게 함으로써 열효율을 향상시키는 것이다.

Description

농업용 난방기의 열교환기 구조{Structure of heat exchanger of heater for agriculture}

본 고안은 농업용 난방기의 열교환기 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비닐하우스 혹은 축사 등에 설치되어 일정 온도의 온풍을 지속적으로 공급할 수 있도록 공기를 가열시키는 농업용 난방기의 열교환기 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 농업용 난방기라 함은 농업용 시설하우스 내부의 온도를 작물의 생육에 적합한 적정 온도로 유지함으로써 작물 재배가 가능한 작업 환경을 제공하기 위하여 온풍 난방기가 사용된다.

이러한 농업용 난방기는 버너에 의해 발생한 연소가스와 연소열을 열교환기로 보내고, 송풍팬을 이용해 외부 공기를 열교환기로 공급하여 공기를 가열한 후 가열된 공기를 난방용으로 사용할 수 있게 한 것으로 일반 가정용 난방보다는 시설하우스 내부의 난방용이나 축사의 난방 등 주로 농업용으로 많이 이용되고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 농업용 난방기는 본체와, 원통체 형상을 갖고 일측부에 설치된 버너에서 기름이 연소되며 발생하는 연소열을 발산함은 물론 연소가스를 안내하는 연소실(100)과, 상기 연소실(100)에서 배출되는 연소가스의 열을 외부로 발산하는 수개의 열교환 파이프(200)와, 상기 본체의 상부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 상기 열교환 파이프(200)와 연소실(100)의 외주면으로 공기를 강제로 송풍하여 본체의 내부에서 열교환을 통해 가열된 공기를 시설재배 하우스 및 축사에 강제 송풍되도록 하는 수개의 송풍팬으로 구성된다. 따라서, 시설재배용 하우스의 내부에서 재배하는 농산물 혹은 축사 등에 일정 온도의 온풍을 지속적으로 공급하게 되는 것이다.

그러나, 상기 종래의 기술은 버너에 의한 연소가스와 연소열이 격실 분리판(300)을 통해 복수개의 파이프를 동시에 통과하게 되면서 난방기 안에서 장시간 머물지 못하여 외부로 배출되는 열손실이 많아져 에너지 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부공기가 연소가스 및 연소열이 전달되는 2단 구조의 격실(400)에 충돌하면서 일부의 외부공기만 격실의 하부 방향으로 전달되고 나머지는 다시 외부로 배출되어 격실과의 열순환이 제대로 이루어지지 못하여 격실 내 고온의 연소가스 및 연소열의 팽창에 의해 격실 외관이 변형되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 버너에 의한 연소가스와 연소열을 다단으로 교차 배열된 각각의 열교환 파이프에 순서대로 순환시켜 최대한 열교환기에 머물게 함으로써 열효율을 향상시키는 농업용 난방기의 열교환기 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 격실의 외면을 라운딩 처리하고 반원호 형태로 형성함으로써 격실의 외부에 충돌하는 외부공기가 격실의 하부 방향으로 유도되고, 이에 고온의 연소가스 및 연소열이 안내되는 격실 외부 전체에 고르게 전달되도록 하는 농업용 난방기의 열교환기 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 외부공기를 열교환기로 바로 안내하여 열교환을 신속히 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 외부공기의 비산을 방지하여 보다 많은 양의 공기를 가열시키는 농업용 난방기의 열교환기 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 버너에 의한 연소가스와 연소열이 열교환기에 전달되면서 약화되지 않도록 강력하게 응집하는 형태를 갖게 하는 농업용 난방기의 열교환기 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조는, 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되며 일측에 설치된 버너에서 연료가 연소되어 연소가스 및 연소열을 발생시키는 연소실과, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하여 외부공기를 열교환시키는 열교환기와, 상기 본체의 상부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 본체 내부로 강제 송풍시키는 송풍팬으로 구성되는 농업용 난방기에 있어서, 상기 연소실에 연통되고 상부 외면에 라운드부가 형성되는 제1 안내격실이 설치되며, 반원호 형태로 형성되어 상기 제1 안내격실의 라운드부에 배치되되 내면이 상기 제1 안내격실의 내면과 동일면에 배치되도록 제2 안내격실이 설치되며, 상기 제1,2 안내격실과 서로 이격 배치되고 내부 중간에 설치된 격판에 의해 각각 분리되는 제3,4 안내격실이 형성되며, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하도록 상기 제1,2 안내격실과 제3,4 안내격실의 사이에 열교환 파이프가 3단으로 구성되되 서로 교차 배열되며, 1단의 열교환 파이프는 상기 제1 안내격실과 제3 안내격실에 연통되고, 2단의 열교환 파이프는 상기 제2 안내격실과 제3 안내격실에 연통되며, 3단의 열교환 파이프는 상기 제2 안내격실과 제4 안내격실에 연통되고, 상기 제4 안내격실을 통과한 연소가스 및 연소열이 안내 순환되고 이를 외부로 배출시키기 위한 제5 안내격실이 상기 제4 안내격실의 양측에 연통 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조는, 버너에 의한 연소가스와 연소열을 다단으로 교차 배열된 각각의 열교환 파이프에 순서대로 순환시켜 최대한 열교환기에 머물게 함으로써 열효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 격실의 외면을 라운딩 처리하고 반원호 형태로 형성함으로써 격실의 외부에 충돌하는 외부공기가 격실의 하부 방향으로 유도되고, 이에 고온의 연소가스 및 연소열이 안내되는 격실 외부 전체에 고르게 전달되어 열교환하면서 연소가스 및 연소열에 의한 팽창을 방지하여 격실 외관이 변형되는 것을 예방하는 효과가 있다.

또한, 외부공기를 열교환기로 바로 안내하여 외부공기의 열교환을 신속히 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 외부공기의 비산을 방지하여 보다 많은 양의 공기를 가열시키는 효과가 있다.

또한, 버너에 의한 연소가스와 연소열이 열교환기에 전달되면서 약화되지 않도록 강력하게 응집하는 형태를 갖게 하여 고온의 연소가스와 연소열이 최상단의 열교환 파이프까지 전달되게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 농업용 난방기를 도시한 정면도.
도 2는 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 정면도.
도 3은 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 측면도.
도 4는 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 단면도.
도 5는 종래 기술을 도시한 도면.

본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조는, 내부에 공간이 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되며 일측에 설치된 버너에서 연료가 연소되어 연소가스 및 연소열을 발생시키는 연소실과, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하여 외부공기를 열교환시키는 열교환기와, 상기 본체의 상부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 본체 내부로 강제 송풍시키는 송풍팬으로 구성되는 농업용 난방기에 있어서, 상기 연소실에 연통되고 상부 외면에 라운드부가 형성되는 제1 안내격실이 설치되며, 반원호 형태로 형성되어 상기 제1 안내격실의 라운드부에 배치되되 내면이 상기 제1 안내격실의 내면과 동일면에 배치되도록 제2 안내격실이 설치되며, 상기 제1,2 안내격실과 서로 이격 배치되고 내부 중간에 설치된 격판에 의해 각각 분리되는 제3,4 안내격실이 형성되며, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하도록 상기 제1,2 안내격실과 제3,4 안내격실의 사이에 열교환 파이프가 3단으로 구성되되 서로 교차 배열되며, 1단의 열교환 파이프는 상기 제1 안내격실과 제3 안내격실에 연통되고, 2단의 열교환 파이프는 상기 제2 안내격실과 제3 안내격실에 연통되며, 3단의 열교환 파이프는 상기 제2 안내격실과 제4 안내격실에 연통되고, 상기 제4 안내격실을 통과한 연소가스 및 연소열이 안내 순환되고 이를 외부로 배출시키기 위한 제5 안내격실이 상기 제4 안내격실의 양측에 연통 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제5 안내격실의 상부 둘레에는 송풍팬에 의해 강제 송풍되는 외부공기를 상기 열교환기 측으로 유도하기 위한 경사돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연소실과 연통되는 제1 안내격실의 내측에는 다수의 나선홀이 형성된 열 응집판이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 농업용 난방기를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 농업용 난방기는 내부에 공간이 형성된 본체(1)와, 상기 본체(1)의 내부에 설치되며 일측에 설치된 버너(11)에서 연료가 연소되어 연소가스 및 연소열을 발생시키는 연소실(2)과, 상기 연소실(2)에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하여 외부공기를 열교환시키는 열교환기(3)와, 상기 본체(1)의 상부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 본체(1) 내부로 강제 송풍시키는 송풍팬(4)으로 구성된다.

상기 농업용 난방기에 사용 가능한 연료로는 폐식용유, 펠릿, 톱밥, 석유 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.

상기 본체(1)는 상기 연소실(2) 및 열교환기(3)가 내부에 설치될 수 있도록 공간이 형성되며 사각 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 본체(1)의 전,후방 하측에는 각각의 송풍구(12)가 형성되며 상기 송풍팬(4)의 작동에 의해 열교환기(3) 및 연소실(2) 주위를 지나면서 가열된 공기는 상기 송풍구(12)를 통해 배출된다.

상기 송풍팬(4)은 농업용 난방기의 용량에 따라서 본체(1)의 상부에 하나 또는 하나 이상이 설치될 수 있다.

상기 연소실(2)은 원통 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 일측에 연결 설치된 버너(11)에 의해 연료가 연소되어 연소가스 및 연소열이 발생되고 이러한 연소가스와 연소열은 연소실(2)의 상부에 설치된 열교환기(3)로 전달된다.

한편, 상기 열교환기(3)는 상기 연소실(2)에 연통되고 상부 외면에 라운드부(311)가 형성되는 제1 안내격실(31)이 설치되며, 반원호 형태로 형성되어 상기 제1 안내격실(31)의 라운드부(311)에 배치되되 내면이 상기 제1 안내격실(31)의 내면과 동일면에 배치되도록 제2 안내격실(32)이 설치되며, 상기 제1,2 안내격실(31,32)과 서로 이격 배치되고 내부 중간에 설치된 격판(36)에 의해 각각 분리되는 제3,4 안내격실(33,34)이 형성되며, 상기 연소실(2)에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하도록 상기 제1,2 안내격실(31,32)과 제3,4 안내격실(33,34)의 사이에 열교환 파이프(37)가 3단으로 구성되되 서로 교차 배열되며, 1단의 열교환 파이프(37a)는 상기 제1 안내격실(31)과 제3 안내격실(33)에 연통되고, 2단의 열교환 파이프(37b)는 상기 제2 안내격실(32)과 제3 안내격실(33)에 연통되며, 3단의 열교환 파이프(37c)는 상기 제2 안내격실(32)과 제4 안내격실(34)에 연통되고, 상기 제4 안내격실(34)을 통과한 연소가스 및 연소열이 안내 순환되고 이를 외부로 배출시키기 위한 제5 안내격실(35)이 상기 제4 안내격실(34)의 양측에 연통 설치된다.

상기 제1 안내격실(31)은 상기 연소실(2)에서 발생된 연소가스 및 연소열이 전달되도록 상기 제1 안내격실(31)과 연통되는 내측면이 개방 형성되며, 그 상부 외면에 형성된 라운드부(311)에 의해 상기 송풍팬(4)을 통해 흡입된 외부공기가 하부 방향으로 유도되는 것이다. 상기 제1 안내격실(31)의 개방부(312)는 상기 연소실(2)과 연통되는 부분 외에도 1단의 열교환 파이프(37a)가 연결되는 부분에도 형성된다.

상기 제2 안내격실(32)은 반원호 형태로서 수직면이 내측에 위치하여 상기 제1 안내격실(31)과 동일면에 배치되고 호면이 외측에 배치됨으로써, 상기 제1 안내격실(31)과 같이 상기 송풍팬(4)을 통해 흡입된 외부공기가 하부 방향으로 유도되는 것이다. 상기 제2 안내격실(32)은 2단, 3단의 열교환 파이프(37b,37c)가 연결되는 부분에 각각의 개방부(321)가 형성된다.

특히, 상기 송풍팬(4)에 의해 흡입되는 외부공기는 열교환 파이프(37) 측으로만 송풍되는 것이 아니라, 상기 제1,2 안내격실(31,32)의 외측으로도 송풍된다.

상기 제3 안내격실(33)은 1단, 2단의 열교환 파이프(37a,37b)가 연결되는 부분에 각각의 개방부(331)가 형성되고, 상기 제4 안내격실(34)은 3단의 열교환 파이프(37c)가 연결되는 부분에 개방부(341)가 형성된다. 또한, 상기 제4 안내격실(34)은 상기 제5 안내격실(35)과 연통되도록 상부도 개방 형성된다.

상기 제5 안내격실(35)은 '

' 자 형태로 이루어지며, 일측에 형성된 배기구(352)를 통해 연소가스 및 연소열이 배출되기도 하지만, 배출되기 전까지는 격실 내에 열이 남아있기 때문에 송풍팬(4)에 의해 흡입된 외부공기를 가장 먼저 가열시키는 역할을 하기도 한다.

상기 제5 안내격실(35)의 상부 둘레에는 송풍팬(4)에 의해 강제 송풍되는 외부공기를 상기 열교환기(3) 측으로 유도하기 위한 경사돌출부(351)가 형성된다. 따라서, 외부공기를 열교환기(3)로 바로 안내하여 열교환을 신속히 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 외부공기의 비산을 방지하여 보다 많은 양의 공기를 가열시킬 수 있다.

상기 연소실(2)과 연통되는 제1 안내격실(31)의 내측에는 다수의 나선홀(51)이 형성된 열 응집판(5)이 더 설치될 수 있다. 따라서, 상기 연소실(2)에서 배출되는 고온의 연소가스와 연소열이 최상단의 열교환 파이프(37)까지 전달될 수 있다. 상기 열 응집판(5)은 보텍스(VORTEX)원리를 이용한 것으로서, 에너지가 중심을 향하여 모여들기 때문에 나선홀을 통과하면서 에너지를 강력하게 응집하는 형태를 이루는 것이다.

상기 열교환기(3)에 설치되는 열교환 파이프(37)들의 형태를 육각 형태로 형성하게 되면, 상기 송풍팬(4)의 작동에 의하여 송풍된 공기가 육각 형태의 열교환 파이프(37)들의 표면을 매끄럽게 밀착하여 통과함으로써 원형 형태의 파이프들에 비하여 열효율을 높일 수 있다. 또한, 육각 형태의 열교환 파이프(37)들을 교차 배열시키게 되면, 기존 원형 파이프 형태의 열교환기에 비해 송풍 저항이 작고 파이프들 사이의 간섭배제로 동일 공간에 많은 수의 파이프 설치가 가능하여 열전달 면적을 증가시켜 열 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 농업용 난방기의 열교환기 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료를 연소시키기 위하여 버너(11)를 작동시키고 동시에 송풍팬(4)을 작동시켜 외부공기를 흡입한다.

이때 연소실(2)에서 발생한 연소가스 및 연소열은 제1 안내격실(31)을 통과한 후 1단의 열교환 파이프(37a)를 통과하여 제3 안내격실(33)로 안내된다. 상기 제3 안내격실(33)로 안내된 연소가스 및 연소열은 다시 2단의 열교환 파이프(37b)를 통과하여 제2 안내격실(32)로 안내된다.

상기 제2 안내격실(32)로 안내된 연소가스 및 연소열은 다시 3단의 열교환 파이프(37c)를 통과하여 제4 안내격실(34)로 안내된다.

상기 제4 안내격실(34)로 안내된 연소가스 및 연소열은 제5 안내격실(35)로 안내되어 제5 안내격실(35) 내에서 순환하다가 배기구(352)를 통해 외부로 배출된다.

상기 제5 안내격실(35)은 최상단 둘레에 배치되어 있으므로 외부공기를 열교환기(3)로 바로 안내하여 외부공기의 열교환을 신속히 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 외부공기의 비산을 방지하여 보다 많은 양의 공기를 가열시키게 된다.

이처럼, 상기 연소실(2)에서 발생한 연소가스 및 연소열은 제1,2,3,4 안내격실(31,32,33,34)과 열교환 파이프(37)를 통과하면서 최대한 열교환기에 머물게 되어 열효율을 향상시키며, 상기 제1 안내격실(31)의 라운드부(311)와 제2 안내격실(32)에 의해 외부공기와의 충돌 시 외부공기를 격실의 하부 방향으로 유도하게 되는 것이다.

한편, 상기 송풍팬(4)에 의해 흡입된 외부공기는 상기 열교환기(3)를 통과하면서 가열되어 본체(1)의 송풍구(12)를 통해 외부로 배출된다. 따라서, 농업용 난방기가 설치된 비닐하우스 혹은 축사에 일정 온도의 온풍을 지속적으로 공급하게 되는 것이다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 본체
11 : 버너
12 : 송풍구
2 : 연소실
3 : 열교환기
31 : 제1 안내격실
311 : 라운드부, 312 : 개방부
32 : 제2 안내격실
321 : 개방부
33 : 제3 안내격실
331 : 개방부
34 : 제4 안내격실
341 : 개방부
35 : 제5 안내격실
351 : 경사돌출부, 352 : 배기구
36 : 격판
37 : 열교환 파이프
37a : 1단의 열교환 파이프, 37b : 2단의 열교환 파이프, 37c : 3단의 열교환 파이프
4 : 송풍팬
5 : 열 응집판
51 : 나선홀

Claims (3)

1. 내부에 공간이 형성된 본체(1)와, 상기 본체(1)의 내부에 설치되며 일측에 설치된 버너(11)에서 연료가 연소되어 연소가스 및 연소열을 발생시키는 연소실(2)과, 상기 연소실(2)에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하여 외부공기를 열교환시키는 열교환기(3)와, 상기 본체(1)의 상부에 설치되어 외부공기를 흡입하여 본체(1) 내부로 강제 송풍시키는 송풍팬(4)으로 구성되는 농업용 난방기에 있어서,
   상기 연소실(2)에 연통되고 상부 외면에 라운드부(311)가 형성되는 제1 안내격실(31)이 설치되며,
   반원호 형태로 형성되어 상기 제1 안내격실(31)의 라운드부(311)에 배치되되 내면이 상기 제1 안내격실(31)의 내면과 동일면에 배치되도록 제2 안내격실(32)이 설치되며,
   상기 제1,2 안내격실(31,32)과 서로 이격 배치되고 내부 중간에 설치된 격판(36)에 의해 각각 분리되는 제3,4 안내격실(33,34)이 형성되며,
   상기 연소실(2)에서 배출되는 연소가스 및 연소열이 통과하도록 상기 제1,2 안내격실(31,32)과 제3,4 안내격실(33,34)의 사이에 열교환 파이프(37)가 3단으로 구성되되 서로 교차 배열되며,
   1단의 열교환 파이프(37a)는 상기 제1 안내격실(31)과 제3 안내격실(33)에 연통되고, 2단의 열교환 파이프(37b)는 상기 제2 안내격실(32)과 제3 안내격실(33)에 연통되며, 3단의 열교환 파이프(37c)는 상기 제2 안내격실(32)과 제4 안내격실(34)에 연통되고,
   상기 제4 안내격실(34)을 통과한 연소가스 및 연소열이 안내 순환되고 이를 외부로 배출시키기 위한 제5 안내격실(35)이 상기 제4 안내격실(34)의 양측에 연통 설치되는 것을 특징으로 하는 농업용 난방기의 열교환기 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 제5 안내격실(35)의 상부 둘레에는 송풍팬(4)에 의해 강제 송풍되는 외부공기를 상기 열교환기(3) 측으로 유도하기 위한 경사돌출부(351)가 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용 난방기의 열교환기 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 연소실(2)과 연통되는 제1 안내격실(31)의 내측에는 다수의 나선홀(51)이 형성된 열 응집판(5)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 농업용 난방기의 열교환기 구조.

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