KR20130102995A

KR20130102995A - 가열장치 및 이를 이용한 가열시스템

Info

Publication number: KR20130102995A
Application number: KR1020120024262A
Authority: KR
Inventors: 강성탁
Original assignee: 강성탁
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-09-23

Abstract

본 발명은 가열장치에 관한 것으로, 내부에 열매체가 흐르는 열교환기(10)와; 상기 열교환기(10)의 외부 둘레를 따라 설치되는 복수의 발열체(20)와; 상기 복수의 발열체(20) 외부에 설치되는 반사판(30)과; 상기 반사판(30)의 외부 둘레를 감싸면서 설치되고, 내부에 단열재(50)가 구비된 하우징(40)으로 이루어지되; 상기 열교환기(10)는 주배관(11)과; 상기 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)와; 상기 반사플레이트(12)의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관(11)과 연통되는 복수의 보조배관(13)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 열매체를 신속하고 효율적으로 가열할 수 있고, 또한 설치 위치의 선정이 자유로우며, 그 결과 실내를 균일하게 가열하거나 또는 일부 영역 부근만을 선택적으로 가열할 수 있다.

Description

가열장치 및 이를 이용한 가열시스템{ELECTRIC HEATING DEVICE AND ITS SYSTEM THEREOF}

본 발명은 열매체를 가열하는 가열장치 및 이를 이용한 가열시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내부에 열매체가 흐르는 유로 역할을 하면서도 내부의 열매체를 가열하는 가열장치 및 이를 이용한 가열시스템에 관한 것이다.

비닐하우스 등에는 내부 온도를 적정 온도로 유지하기 위해 온수를 공급하며 이를 위해 실내나 외부에 전기보일러 등을 설치하는데, 이러한 전기보일러는 내부에 설치된 전기히터의 발열을 통해 열매체를 직접 또는 간접적으로 가열시키고, 이렇게 가열된 열매체는 유로를 따라 순환 공급되면서 실내 온도를 승온시키거나 유지하게 되며, 이때 실내에 공급되는 온수를 더욱 효율적으로 가열하기 위한 다양한 형태의 전기보일러가 개발되고 있고, 그 하나의 예로서 공개특허 제2006-100015호에 개시된 전기보일러를 들 수 있다.

상기 문헌의 전기보일러는 도 1에 도시된 바와 같이 본체(100)와, 본체(100) 내에 설치되는 복수 개의 수관(110)과, 수관(110) 내에 각각 설치되는 발열수단(120)으로 구성되는데, 이러한 구조의 전기보일러는 발열수단(120)이 복수 개로 구성되기 때문에 가열시간은 단축될 수 있으나, 발열수단(120)이 하나의 본체(100) 내에 일체로 설치되기 때문에 차지하는 공간이 크며, 따라서 이러한 전기보일러는 수용 가능한 공간을 가지는 일정한 장소에 설치되어야 한다.

한편, 화훼나 작물을 재배하기 위한 비닐하우스 등에는 보일러에 가열된 열매체로부터 열에너지가 방출될 수 있도록 비닐하우스 내에 열매체 배관을 직렬이나 병렬로 배열하는데, 특히 화훼 등을 재배하는 비닐하우스는 그 면적이 넓으며, 따라서 상기와 같이 일정한 장소에 설치되는 구조의 전기보일러를 사용하는 경우 보일러로부터 공급된 고온의 열매체는 열에너지의 방출을 계속하여 관말에서는 그 온도가 떨어지게 되고, 이 경우 비닐하우스 내부를 균일하게 가열시키지 못하는 문제가 있다.

이에 더하여, 비닐하우스에 작물을 재배할 때에는 비닐하우스 전체에 식물을 심어 재배할 수도 있지만, 통상 일정 간격을 유지한 상태로 식물을 재배하기도 하는데, 이 경우 전체를 난방하게 되면 열에너지 이용 효율이 저하되며, 따라서 식물이 존재하는 일부 영역의 부근에만 열에너지를 공급할 수 있도록 함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 보일러와 가열시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열매체를 신속하고 효율적으로 가열할 수 있고, 균일한 가열이 달성되며, 또한 설치 위치의 선정이 자유로운 가열장치 및 이를 이용한 가열시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 가열장치를 재공하고자 하는 본 발명의 목적은 내부에 열매체가 흐르는 열교환기와; 상기 열교환기의 외부 둘레를 따라 설치되는 복수의 발열체와; 상기 복수의 발열체 외부에 설치되는 반사판과; 상기 반사판의 외부 둘레를 감싸면서 설치되고, 내부에 단열재가 구비된 하우징으로 이루어지되; 상기 열교환기는 주배관과; 상기 주배관의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트와; 상기 반사플레이트의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관과 연통되는 복수의 보조배관으로 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 상기 반사플레이트의 면에는 주름홈이 형성되고, 상기 발열체는 카본히터로 실시될 수 있다.

또한, 가열시스템을 제공하고자 하는 본 발명의 또 다른 목적은 가열시스템을, 열매체가 순환되는 유로상에 설치되는 복수의 가열장치와; 상기 유로상에 설치되며, 상기 가열장치에서 가열된 열매체의 열에너지를 방사하는 복수의 방열기로 이루어지고, 상기 가열장치는 내부에 열매체가 흐르는 열교환기와; 상기 열교환기의 외부 둘레를 따라 설치되는 복수의 발열체와; 상기 복수의 발열체 외부에 설치되는 반사판과; 상기 반사판의 외부 둘레를 감싸면서 설치되고, 내부에 단열재가 구비된 하우징으로 이루어지며, 상기 열교환기는 주배관과; 상기 주배관의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트와; 상기 반사플레이트의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관과 연통되는 복수의 보조배관으로 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 상기 방열기는 주배관과; 상기 주배관의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트로 이루어지거나, 또는 주배관과; 상기 주배관의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트와; 상기 반사플레이트의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관과 연통되는 복수의 보조배관으로 구성될 수 있다.

본 발명의 열교환기는 주배관과 보조배관으로 이루어지고, 보조배관 사이에는 반사플레이트가 설치되어 발열체로부터 방사되는 열에너지가 직간접적으로 주배관과 보조배관에 전달되고, 또한 주배관보다 직경이 상대적으로 작은 보조배관이 발열체에 더 근접되어 설치되기 때문에 빠른 속도로 열매체의 가열된다.

또한 본 발명은 가열장치가 유로의 일부를 구성하기 때문에 종래와 같이 가열장치(보일러)를 설치하기 위한 별도의 공간을 마련하지 않아도 된다.

이에 더하여 본 발명은 가열장치의 크기가 작기 때문에 설치 위치의 선정이 자유롭고, 따라서 가열장치를 필요한 위치에 설치할 수 있어 실내를 균일하게 가열하거나 또는 일부 영역 부근만을 선택적으로 가열할 수 있다.

도 1은 종래의 전기보일러를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 가열장치를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리된 사시도,
도 4는 도 2의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 열교한기를 보인 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 가열시스템의 예를 보인 구성도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 순환되는 유로상의 열매체를 신속하고 효율적으로 가열할 수 있는 동시에 설치위의 선정이 자유로운 가열장치를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 가열장치는 도 2에 도시된 바와 같이 열교환기(10), 발열체(20), 반사판(30) 및 하우징(40)을 포함하는 구조이다.

열교환기(10)는 유로(1)의 일부로서 기능하고, 따라서 그 내부에는 열매체가 인입출되는데, 이를 위해 본 발명의 열교환기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 주배관(11)과; 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)와; 이들 반사플레이트(12) 사이에 설치되며, 주배관(11)과 연통되는 복수의 보조배관(13)으로 구성된다.

이때 주배관(11)은 단면이 원형인 파이프 형태로 이루어지고, 이 주배관(11)의 양단에는 각각 열매체가 흐르는 유로(1)와 연결된다.

그리고 주배관(11)의 외주면에는 일정 간격을 두고 방사상으로 배열되며 금속으로 이루어진 복수의 반사플레이트(12)가 형성되는데, 이러한 반사플레이트(12)의 표면에는 각각 주름홈(12A)이 형성되며, 이러한 주름홈(12A)에 의해 반사플레이트(12)의 표면적이 넓어지며 따라서 열교환 성능이 향상된다.

그리고 방사상으로 배열되는 반사플레이트(12) 사이에는 주배관(11)으로부터 외부 방향으로 돌출되는 "ㄷ"자 형상으로 이루어지며 주배관(110에 비행 상대적으로 그 직경이 작은 보조배관(13)이 설치되며, 이때 보조배관(13)은 그 양단이 각각 주배관(11)과 연통되어 있어 주배관(11)을 통해 흐르는 열매체의 일부는 복수 개의 보조배관(13)으로 분기되어 흐르게 된다.

그리고 주배관(11), 반사플레이트(12) 및 보조배관(13)으로 이루어진 열교환기(10)의 외부 둘레에는 전기히터에 의해 발열되는 발열체(20)가 설치되며, 이때 전기히터는 발열 성능이 우수하며 온도 제어가 상대적으로 용이한 카본히터가 사용되는 것이 바람직하다. 그리고 각각의 발열체(20)에는 전기히터의 동작을 제어할 수 있도록 제어장치(도시하지 않음)가 연결된다.

발열체(20)의 외측에는 발열체(20)로부터 방사된 열이 외부로 방출되지 않고 열교환기(10) 쪽으로 집중되도록 매끄러운 표면으로 이루어진 금속재의 반사판(30)이 설치되는데, 이러한 반사판(30)은 열교환기(10)와 발열체(20)를 감싸도록 설치된다.

그리고 반사판(30)의 외부에는 반사판(30)을 감싸도록 원형의 하우징(40)이 설치되며, 이러한 하우징(40)과 반사판(30) 사이에는 단열재(50)가 더 구비되며, 이에 의해 하우징(40) 외부로의 열손실이 최소화된다.

본 발명에 있어서 반사판(30)과 하우징(40) 및 단열재(50)는 쉽게 분해 조립이 가능한 구조로 실시되는 것이 바람직한데, 이에 의해 발열체(20)가 고장나더라도 발열체(20)를 쉽게 교체하거나 수리할 수 있다.

그리고 열교환기(10)와 유로(1)를 연결하기 위해 입,출구(A, B)가 구비될 수 있으며, 이러한 입출구는 열교환기(10)의 주배관(11)에 구비되거나 또는 하우징(40)에 구비되는 것으로 실시될 수 있다.

이하에서는 상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 가열장치의 작용에 대해 설명한다.

유로(1)에 열매체가 공급되면 열매체는 유로(1)를 따라 흐르다가 열교환기(10)의 내부에 인입되며, 이때 열교환기(10)에 인입된 열매체 중 일부는 보조배관(13)을 따라 흐르게 되고, 이와 동시에 발열체(20)에 전기가 공급되면서 발열체(20)가 발열하게 되며, 발열체(20)의 외부에는 반사판(30)이 구비되어 있어 발열체(20)로부터 방사된 열에너지는 주배관(11)과 보조배관(13) 쪽으로 보내어지고, 이에 의해 주배관(11)과 보조배관(13) 내부의 열매체는 빠른 속도로 가열되게 된다.

이에 더하여 주배관(11)의 외부에는 금속재의 반사플레이트(12)가 방사상으로 배열되어 있기 때문에 발열체(20)로부터 방사되거나 또는 반사된 열은 반사플레이트(12)에 흡수되어 주배관(11)으로 전달되거나 또는 반사플레이트(12)에 의해 반사되어 보조배관(13)에 전달되며, 이에 의해 더욱 빠른 속도로 열교환기(10) 내부의 열매체가 가열된다.

더구나 본 발명의 열교환기(10)에는 주배관(11)보다 상대적으로 그 직경이 작은 보조배관(13)이 발열체(20)에 더 근접하여 복수 개 설치되기 때문에 상대적으로 직경이 큰 주배관(11)만을 가열하는 것보다 훨씬 빠른 속도로 열전달이 이루어지고, 그 결과 더욱 빠른 속도와 효율적으로 열매체가 가열된다.

이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 가열장치는 그 크기가 작기 때문에 설치 위치의 선정이 자유로우며 이하에서는 본 발명의 가열장치를 이용하여 실내를 가열하는 가열시스템에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 가열장치를 사용하여 실내를 가열하는 가열시스템의 하나의 예로서, 이 도면에 도시된 실시예는 유로(1) 상에 위에서 설명한 것과 동일한 구조의 가열장치(2)가 1개 이상 선택적으로 위치되고, 방열이 필요한 위치에는 유로(1) 상에 복수 개의 방열기(10')가 설치되는 것으로, 이러한 가열시스템의 구조에 의해 유로(10) 내의 열매체는 가열장치(2)를 통과하면서 빠르게 가열되면서 고온이 되고, 이 고온의 열매체는 방열이 필요한 곳에 설치된 방열기(10')를 통과하면서 열에너지가 빠르게 외부로 방출되며, 이에 의해 적절한 장소에 적절한 양의 열에너지가 공급되게 되며, 그 결과 균일한 실내 가열 및/또는 일부 영역만의 가열이 달성될 수 있다.

이때 방열기(10')는 위에서 설명한 열교환기(10)와 동일한 구조 즉, 주배관(11)과 반사플레이트(12) 및 보조배관(13)으로 이루어지거나 또는 열교환기(10)에서 보조배관(13)이 제외된 주배관(11)과 반사플레이트(12)로 이루어진 것이 사용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 가열장치와 가열시스템은 열매체를 신속하고 효율적으로 가열할 수 있고, 또한 설치 위치의 선정이 자유로우며, 그 결과 실내를 균일하게 가열하거나 또는 일부 영역 부근만을 선택적으로 가열할 수 있다.

1: 유로 2: 가열장치
10: 열교환기 10': 방열기
11: 주배관 12: 반사플레이트
12A: 주름홈 13: 보조배관
20: 발열체 30: 반사판
40: 하우징 50: 단열재
A, B: 입,출구

Claims

순환되는 열매체를 가열하는 가열장치에 있어서,
내부에 열매체가 흐르는 열교환기(10)와;
상기 열교환기(10)의 외부 둘레를 따라 설치되는 복수의 발열체(20)와;
상기 복수의 발열체(20) 외부에 설치되는 반사판(30)과;
상기 반사판(30)의 외부 둘레를 감싸면서 설치되고, 내부에 단열재(50)가 구비된 하우징(40)으로 이루어지되;
상기 열교환기(10)는 주배관(11)과; 상기 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)와; 상기 반사플레이트(12)의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관(11)과 연통되는 복수의 보조배관(13)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반사플레이트(12)의 면에는 주름홈(12A)이 형성된 것을 특징으로 하는 가열장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발열체(20)는 카본히터인 것을 특징으로 하는 가열장치.
열매체가 순환되는 유로상에 설치되는 복수의 가열장치(2)와;
상기 유로상에 설치되며, 상기 가열장치(2)에서 가열된 열매체의 열에너지를 방사하는 복수의 방열기(10')로 이루어지고,
상기 가열장치(2)는 내부에 열매체가 흐르는 열교환기(10)와; 상기 열교환기(10)의 외부 둘레를 따라 설치되는 복수의 발열체(20)와; 상기 복수의 발열체(20) 외부에 설치되는 반사판(30)과; 상기 반사판(30)의 외부 둘레를 감싸면서 설치되고, 내부에 단열재가 구비된 하우징(40)으로 이루어지며,
상기 열교환기(10)는 주배관(11)과; 상기 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)와; 상기 반사플레이트(12)의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관(11)과 연통되는 복수의 보조배관(13)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 방열기(10')는 주배관(11)과; 상기 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 방열기(10')는 주배관(11)과; 상기 주배관(11)의 둘레에 방사상으로 복수 개 설치되는 반사플레이트(12)와; 상기 반사플레이트(12)의 사이에 각각 설치되며, 상기 주배관(11)과 연통되는 복수의 보조배관(13)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열시스템.