KR20130098544A - 공기 가열식 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 가열식 난방장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 내벽(101)과 외벽(102) 사이에 보온단열재(103)가 내장된 벽체로 구성되며, 상단부에는 내부로 전기히터(2)를 투입할 수 있도록 입구에 수나사(104a)를 형성한 히터연결부(104)를 형성하고, 내부에는 다공판(105)을 형성하여 내부 공간을 상하로 구획한 후 상부 공간의 측벽 일측에는 열기배출부(106)를 형성하며, 하부 공간의 측벽 일측에는 냉기유입부(17)를 형성한 공기가열탱크(1)와; 상부에는 암나사(201a)를 가진 고정캡(201)을 형성하여, 가열탱크의 히터연결부(104)에 나사 결합하여 가열탱크 내부에 설치되는 전기히터(2)와; 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관(3)과; 열기배출부(106)와 연결되어 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 난방관(3)으로 강제 순환시키는 공기순환모터(4)와; 냉기유입부(17)와 연결되어 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기가 공기가열탱크(1)로 유입되는 것을 단속하는 솔레노이드밸브(5)와; 전기히터(2)와 전기배선으로 연결되어 전기히터(2)에 전원을 공급하면서, 전기히터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6)로 구성함으로써 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관 내부의 공기를 가열하여 난방이 이루어지도록 하여 난방장치 가동에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

공기 가열식 난방장치{Heated air heaters}

본 발명은 공기 가열식 난방장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 주택용 난방장치로 주로 사용되는 난방관을 공기로 가열하여 가열된 공기에 의해 데워진 난방관에 의한 복사열을 이용해 난방을 할 수 있도록 한 것이다.

통상적으로 열 이동의 세 가지 메커니즘은 전도, 대류, 복사이며, 이중 복사열을 이용한 난방법이 복사난방입니다.

복사열을 이용해서 난방을 하는 복사난방 방식은 주로 벽·바닥·천장 등에 매설한 관(管) 속에 온수나 증기를 통하거나, 매설한 덕트 내에 온풍을 보내거나, 또는 전열선(電熱線)을 매설하거나 해서, 그 표면온도를 높여주는 것으로서, 우리나라의 온돌도 복사난방의 대표적인 예라 할 수 있다.

이러한 복사난방의 장점은 ① 인체의 표면이 방열면에서 직접 열복사를 받는다. ② 실온이 낮아도 난방효과가 있다. ③ 열복사는 상당히 높은 천장에서 바닥까지 도달하므로 보통 난방으로는 거의 불가능한 천장이 높은 방의 난방이 가능하다. ④ 복사난방은 높이에 따른 실온의 변화가 적으므로 보통난방일 경우에 나타나는 두열족한(頭熱足寒)의 결점이 없고, 바닥복사난방일 때는 두한족열(頭寒足熱)의 인체 보온 원칙에 합당하므로 쾌적한 환경을 만들 수 있다는 점 등이 있다.

한편, 복사난방은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, ① 구조복사난방으로서 바닥·벽·천장 등 건물구조체 내부에 온수관 등을 매입해서 넓은 저온도의 방열면을 구성하는 방식(우리나라의 온돌방이나 외국의 페치카 등)과, ② 고온 패널식 복사난방으로서 천장면에 반사판이 달린 전열기·가스방열기 또는 증기 패널 등 고온의 방열기를 설치하는 방식으로서 천장이 특히 높은 방에 적합하며, 실내공기가 더워지기 전에 열복사에 의한 난방효과를 볼 수 있다.

위와 같은 복사난방방식 중에서 우리나라는 구조복사난방 방식을 주로 사용하는데 특히, '온수난방'은 우리나라 주택에서 가장 많이 쓰는 것으로 건축물의 실내 바닥면 전체에 걸쳐서 온수가 지나가는 30mm 내외의 난방파이프와 같은 난방관(3)을 30cm 정도의 간격으로 깔고 그 위에 모르타르 미장을 하고 장판이나 마루판 등 실내마감재로 마감하는 미장 시공을 하게 된다.

이러한 온수난방은 온수를 열매(熱媒)로 한 난방 방식으로서 보일러에서 열원인 물을 대열(帶熱)시켜 이것을 실내에 미장 시공된 난방관(3)에 보내어 난방시키게 되며, 난방관(3)을 돌아온 물은 다시 대열되어 난방관(3)을 재순환함으로써 난방이 이루어지게 되는데, 보통 일반 가정에서는 60~80℃의 온수를 사용하게 되며, 지역난방과 같은 대규모 난방의 경우는 100℃ 이상 고압의 고온수를 사용하게 된다.

그러나 온수를 이용한 종래의 온수난방은 ① 장치의 보유수량(保有水量)이 크므로, 예열(豫熱)하는 데 많은 시간이 소요되고, 그로 인해 에너지소비가 늘어나 난방비가 증가할 뿐만 아니라, ② 고압고온수로 어떤 이유로 인하여 누출하였을 경우, 증기로 변하여 안전사고의 위험이 크며, ③ 급수처리(給水處理) 시설을 필요로 함으로써 설비비가 증가하고, ④ 온수용 주철제 보일러는 사용압력에 제한이 있으므로 고층 건물 등에는 사용이 부적합한 문제점 등이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은 우리나라에서 가장 선호하는 난방 방식인 구조복사난방 방식에 있어서 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관 내부의 공기를 가열하여 난방이 이루어지도록 함으로써 난방장치 가동에 따른 에너지 소비를 줄일 수 있도록 한 공기 가열식 난방장치를 제공하는 데 있다.

내벽(101)과 외벽(102) 사이에 보온단열재(103)가 내장된 벽체로 구성되며, 상단부에는 내부로 전기히터(2)를 투입할 수 있도록 입구에 수나사(104a)를 형성한 히터연결부(104)를 형성하고, 내부에는 다공판(105)을 형성하여 내부 공간을 상하로 구획한 후 상부 공간의 측벽 일측에는 열기배출부(106)를 형성하며, 하부 공간의 측벽 일측에는 냉기유입부(17)를 형성한 공기가열탱크(1)와;

상부에는 암나사(201a)를 가진 고정캡(201)을 형성하여, 가열탱크의 히터연결부(104)에 나사 결합하여 가열탱크 내부에 설치되는 전기히터(2)와;

건축물의 실내에 미장 시공된 난방관(3)과;

열기배출부(106)와 연결되어 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 난방관(3)으로 강제 순환시키는 공기순환모터(4)와;

냉기유입부(17)와 연결되어 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기가 공기가열탱크(1)로 유입되는 것을 단속하는 솔레노이드밸브(5)와;

전기히터(2)와 전기배선으로 연결되어 전기히터(2)에 전원을 공급하면서, 전기히터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6)로 구성된다.

본 발명은 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관 내부의 공기를 가열하여 난방이 이루어지도록 함으로써 난방장치 가동에 따른 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 장치의 구성이 간소하여 시설비가 저렴할 뿐만 아니라, 물을 사용하지 않기 때문에 누수에 따른 부작용이 전혀 없는 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 예시도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면들 중에서 동일한 구성 요소들은 가능한 어느 도면에서든지 동일한 부호를 사용하고 있음을 유의해야 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 공지 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였음을 미리 밝혀두는 바이다.

첨부도면 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명은 가열된 공기를 저장하는 공기가열탱크(1)와, 공기가열탱크(1) 내부에 저장된 공기를 가열하는 전기히터(2)와, 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관(3)과, 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 난방관(3)으로 강제 순환시키는 공기순환모터(4)와, 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기가 공기가열탱크(1)로 유입되는 것을 단속하는 솔레노이드밸브(5)와, 전기히터(2)에 전원을 공급하면서 전기히터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6)로 구성되는데 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 공기가열탱크(1)는 내부에 공기를 가열함으로써 내부 압력이 높아지는 것을 견딜 수 있도록 내벽(101)과 외벽(102)은 두꺼운 철판으로 형성하는 것이 바람직하며, 공기가열탱크(1) 내부의 공기를 전기히터(2)로 가열할 때 공기가열탱크(1)의 내부와 외부 기온차로 발생하는 열손실을 최소화하기 위하여 내벽(101)과 외벽(102) 사이에 보온단열재(103)가 내장된 벽체로 구성하게 된다.

또한, 공기가열탱크(1)의 상단부에는 내부로 전기히터(2)를 투입할 수 있도록 입구에 수나사(104a)를 형성한 히터연결부(104)를 형성함으로써, 상부에는 암나사(201a)를 가진 고정캡(201)을 형성한 전기히터(2)를 히터연결부(104)를 통해 공기가열탱크(1) 내부로 투입한 후 고정캡(201)을 회전시켜 공기가열탱크(1)의 히터연결부(104)에 형성된 수나사(104a)부에 고정캡(201)을 나사 결합함으로써 히터연결부(104)에 전기히터(2)를 설치함과 동시에 고정캡(201)에 의해 히터연결부(104)가 차단됨으로써 공기가열탱크(1)의 내부가 완전히 밀폐되어 그 내부 공기가 전기히터(2)에 의해 가열된다.

한편, 공기가열탱크(1)의 내부에는 내부 공간을 상하로 구획하는 다공판(105)을 형성하게 되는데, 다공판(105)의 형성 위치는 공기가열탱크(1)의 내부 공간을 10등분 하였을 때, 상부와 하부의 공간이 9:1 정도로 분할되는 위치에 형성하는 것이 바람직할 것이다.

그리하여 다공판(105)으로 공기가열탱크(1)의 내부 공간을 구획한 후 상부 공간의 측벽 일측에는 열기배출부(106)를 형성하며, 하부 공간의 측벽 일측에는 냉기유입부(17)를 형성하게 된다.

또한, 공기가열탱크(1)의 내부 공간의 부피는 건축물의 실내 난방을 위하여 건축물 실내에 미장 시공된 난방관(3) 내부 부피보다 6배 정도 큰 부피로 형성하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 공기가열탱크(1)의 열기배출부(106)에는 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 난방관(3)으로 강제 순환시키는 공기순환모터(4)를 설치하고, 공기가열탱크(1)의 냉기유입부(17)에는 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기가 공기가열탱크(1)로 유입되는 것을 단속하는 솔레노이드밸브(5)를 설치함으로써 솔레노이드밸브(5)를 개방한 상태에서 공기순환모터(4)를 이용해 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 순환시키면, 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기가 건축물의 실내 바닥이나 실내 벽면에 미장 시공된 난방관(3)을 통과하면서 난방관(3)이 미장 시공된 건축물의 바닥이나 벽면을 가열함으로써 건축물의 실내 난방이 이루어지게 되고, 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기는 솔레노이드밸브(5)를 통과하여 공기가열탱크(1)의 냉기유입부(17)를 통해 공기가열탱크(1) 내부로 유입된다.

이때, 공기가열탱크(1) 내부에 형성된 다공판(105)이 공기가열탱크(1) 내부에서 가열된 뜨거운 공기와, 냉기유입부(17)를 통해 유입된 차가운 공기가 갑작스럽게 혼합되면서 가열된 공기가 갑작스럽게 냉각되는 것을 방지하게 된다.

그리하여 냉기유입부(17)를 통해 유입된 차가운 공기는 다시 공기가열탱크(1) 내부에서 가열된 후 공기순환모터(4)에 의해 난방관(3)을 재순환함으로써 난방관(3)이 미장 시공된 건축물 내부의 난방이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 공기가열탱크(1) 내부의 공기를 가열하기 위하여 설치되는 전기히터(2)와 전기배선으로 연결되어 외부전원을 전기히터(2)에 공급함과 동시에 전기히터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6)를 설치함으로써, 컨트롤러(6)를 이용해 전기히터(2)의 작동온도나 작동시간을 제어하게 된다.

한편, 본 발명의 난방관(3)은 일반적으로 건축물의 실내 바닥 난방을 위하여 가장 많이 사용하는 합성수지재로 된 엑셀파이프나 동으로 된 동파이프와 같은 난방파이프를 선택적으로 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀두는 바이다.

즉, 시공 환경에 따른 사용자의 선택이나, 열전도와 같은 시공 조건을 고려하여, 스틸파이프나, 스테인리스 스틸파이프와 같은 다양한 소재의 난방파이프를 사용할 수 있음은 당연하다 할 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

1: 공기가열탱크 101: 내벽
102: 외벽 103: 보온단열재
104: 히터연결부 104a: 수나사
105: 다공판 106: 열기배출부
107: 냉기유입부 2: 전기히터
201: 고정캡 201a: 암나사
3: 난방관 4: 공기순환모터
5: 솔레노이드밸브 6: 컨트롤러

Claims (1)

1. 내벽(101)과 외벽(102) 사이에 보온단열재(103)가 내장된 벽체로 구성되며, 상단부에는 내부로 전기히터(2)를 투입할 수 있도록 입구에 수나사(104a)를 형성한 히터연결부(104)를 형성하고, 내부에는 다공판(105)을 형성하여 내부 공간을 상하로 구획한 후 상부 공간의 측벽 일측에는 열기배출부(106)를 형성하며, 하부 공간의 측벽 일측에는 냉기유입부(17)를 형성한 공기가열탱크(1)와; 상부에는 암나사(201a)를 가진 고정캡(201)을 형성하여, 가열탱크의 히터연결부(104)에 나사 결합하여 가열탱크 내부에 설치되는 전기히터(2)와; 건축물의 실내에 미장 시공된 난방관(3)과; 열기배출부(106)와 연결되어 공기가열탱크(1) 내부의 가열된 공기를 난방관(3)으로 강제 순환시키는 공기순환모터(4)와; 냉기유입부(17)와 연결되어 난방관(3)을 통과하면서 냉각된 공기가 공기가열탱크(1)로 유입되는 것을 단속하는 솔레노이드밸브(5)와; 전기히터(2)와 전기배선으로 연결되어 전기히터(2)에 전원을 공급하면서, 전기히터(2)의 작동을 제어하는 컨트롤러(6)로 구성되는 공기 가열식 난방장치.

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