WO2020060096A1 - 관내 유체 열교환용 납작 배관 및 관내 유체 가열 장치 - Google Patents

관내 유체 열교환용 납작 배관 및 관내 유체 가열 장치 Download PDF

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    • H05B2203/02—Heaters using heating elements having a positive temperature coefficient

Definitions

  • the flat piping for fluid heat exchange in a pipe relates to a flat piping for fluid heat exchange in a pipe which is disposed adjacent to a heating element in a heating and hot water supply device and heats while passing a fluid therein.
  • an electric boiler is configured to heat the water, which is a heating medium, with electricity, and to heat the water by heating the heated water through a pipe, so that it has a simpler and more hygienic structure than a boiler that uses gas or oil as a fuel.
  • the risk of fire accidents due to overheating is relatively small, and as it uses electricity called clean energy, it does not emit exhaust gas during operation, so it has no concern about polluting the air environment and has the advantage of high efficiency.
  • Patent Document 1 Public Utility Model Publication 20-2016-0004430 (2016. 12. 26. published)
  • the flat piping for pipe heat exchange in the pipe according to the present invention and the fluid heating apparatus for pipe can suppress air bubbles and noise in the flat pipe, and can control the temperature of the hot water appropriately for heating and / or hot water supply, and quickly target the heating water.
  • a flat pipe for heat exchange of fluid in a pipe having a width direction dimension of a cross section larger than a height direction dimension of the cross section, extending in the longitudinal direction, and formed by alternately forming a plurality of flat and bent portions,
  • a plurality of lower guides formed by protruding upward from the inner lower surface and upper guides protruding downward from the inner upper surface of the flat pipe are alternately installed in the width direction of the flat pipe, and at least one of the lower guide and the upper guide
  • a flat piping for heat exchange in a pipe characterized in that there is an overlapping portion overlapping with the adjacent upper guide or lower guide in the height direction of the flat pipe.
  • At least one of the lower guide and the upper guide may be formed with an overlapping portion in a range of 25% or more and 87.5% or less of the height direction dimension of the flat pipe.
  • At least one of the lower guide and the upper guide may be provided with a width direction guide formed to protrude in the width direction of the flat pipe.
  • the flat piping is divided into an inlet portion through which the fluid flows in the longitudinal direction and an outlet portion through which the fluid flows, and the number of lower guides and upper guides installed in the inlet portion is the number of lower guides and upper guides installed in the outlet portion. It can be more.
  • the in-pipe fluid heating apparatus includes: a flat piping for fluid heat exchange in a pipe; And a heating element disposed between the flat parts of the flat pipe and heating the fluid flowing inside the flat pipe.
  • the uneven portion on the outer upper and lower surfaces of the flat pipe is formed in the width direction of the flat pipe and extends in the longitudinal direction of the flat pipe, and the top and bottom surfaces of the heating element have irregular shapes complementary to those of the flat pipe.
  • An additional portion is formed, and a concavo-convex portion having a shape complementary to the concavo-convex portion of the flat pipe may be formed on the side where the heating element is in contact with the bent portion of the flat pipe.
  • it may further include a case that surrounds the flat pipe and the heating element and imparts elastic force to maintain contact with the flat pipe and the heating element.
  • the case comprises: a slit extending in the longitudinal direction of the flat pipe on the case; Fixing portions protruding from both sides of the width of the slit and facing each other; It may include a connector that connects the fixing parts to each other and applies a contracting force to contract the spaced apart distances.
  • a heat insulating material that prevents heat generated from the heating element from being transferred to the outside may be disposed between the case and the flat pipe.
  • Heating and hot water supply device the fluid heating device in the tube;
  • a heating unit connected to a heating pipe and installed in a space to be heated to heat the space to be heated;
  • a pump connected to the heating pipe to circulate the heating pipe through the fluid heating device and the heating unit in the pipe;
  • a hot water supply pipe that receives water from a water supply and delivers it to a user;
  • a heat exchanger connected to the hot water supply pipe to exchange the hot water in the hot water supply pipe with the heating water in the heating pipe to increase the temperature of the hot water supply.
  • a heating and hot water supply device in which high-temperature heating water branched from the branching part exchanges heat with hot water supply and low-temperature heating water is discharged such that one side joins the branch part of the heating pipe connected to the inlet part of the in-pipe fluid heating device.
  • the in-pipe fluid heating apparatus includes an upper guide and a lower guide, and thus guides the movement of the fluid and forms turbulence to control the speed and heat transfer amount of the fluid, thereby heating and / or hot water to heat the fluid.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an in-pipe fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a fluid heating device in a tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing an intra-tube fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing an intra-tube fluid heating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a flow form formed between adjacent upper and lower guides of the present invention.
  • FIG. 6 is a front sectional view showing an inlet and an outlet of a flat pipe for heat exchange of fluid in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front sectional view showing an inlet and an outlet of a flat pipe for heat exchange of fluid in a pipe according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a case and a heat insulating material according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a heating and hot water supply device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an in-pipe fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view showing a fluid heating device in a tube according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a side view showing an intra-tube fluid heating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a front view showing an intra-tube fluid heating device according to an embodiment of the present invention.
  • the intra-fluid heating device 1 may be a device for heating a fluid flowing in the conduit and utilizing it as a heat medium.
  • the intra-fluid heating device 1 may include a flat piping 10 for heat exchange in the pipe, a heating element 11, and a case 12.
  • the flat piping 10 for fluid heat exchange in a pipe is for efficiently performing heat exchange while fluid flows inside the pipe, and the width direction (x direction) of the cross section is larger than the height direction (y direction) of the cross section and length It extends in the direction (z direction) and is designed based on the shape of the flat pipe 10 formed by alternating a plurality of flat portions 103 and bent portions 104.
  • the flat pipe 10 for fluid heat exchange in the pipe may include a flat portion 103, a bent portion 104, upper guides 100b, 101b and lower guides 100a, 101a formed inside the pipe.
  • the flat portion 103 of the flat pipe 10 may be a portion extending in parallel in the longitudinal direction (z direction).
  • the bent portion 104 of the flat pipe 10 may be a portion that is bent and connects a plurality of flat portions 103 disposed along the height direction (y direction).
  • the upper guides 100b and 101b may be a portion that guides the fluid flow inside the flat pipe 10 and widens the heat transfer area of the flat pipe 10 so that heat is well transferred from the heating element 11 to the fluid.
  • the upper guides 100b and 101b may be provided in plural, and may be formed to protrude downward from the inner upper surface of the flat pipe 10.
  • the lower guides 100a and 101a may be a portion that guides the fluid flow inside the flat pipe 10 and widens the heat transfer area of the flat pipe 10 so that heat is well transferred from the heating element 11 to the fluid.
  • the lower guides 100a and 101a may be provided in plural, and may be formed to protrude upward from the inner lower surface of the flat pipe 10.
  • the upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a may be formed to extend in the longitudinal direction (z direction).
  • the upper guide (100b, 101b) and the lower guide (100a, 101a) may be formed in the form of a pin narrowing the width toward the end, respectively.
  • the upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a may be alternately installed in the width direction (x direction) of the flat pipe 10. Thereby, turbulent flow is formed in the width direction (x direction) of the flat pipe 10 so that heat transfer to the fluid can be effectively performed.
  • Equation 1 heat transfer by convection
  • q is the amount of heat transfer
  • A is the cross-sectional area
  • ⁇ T is the temperature difference.
  • the convective heat transfer coefficient h is a coefficient indicating the amount of heat transfer from the solid surface to the fluid by convection.
  • the unit is usually Btu / hr ⁇ ft 2 ⁇ ° F, and this coefficient depends on the physical state and properties of the fluid and the heat transfer surface and structure. Therefore, the contact area and velocity of the fluid affect the coefficient.
  • the turbulent flow becomes stronger, the fluid flowing close to the inner wall of the tube and the fluid flowing in the center of the tube are uniformly mixed, and the heat transfer amount increases as heat is transferred to the entire flow rate, and the temperature of the entire fluid can be uniform.
  • the upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a may be formed on the bent portion 104 as well as the flat portion 103 of the flat pipe 10. As a result, it is possible to reduce the flow loss by guiding the flow of the fluid in the bent portion 104 and reducing the occurrence of local vortices.
  • the flat pipe 10 may be divided into an inflow portion 100 through which a fluid flows in a longitudinal direction (z direction) and an outflow portion 101 through which fluid flows out.
  • the inlet portion 100 may be a section of the flat pipe 10 formed by extending from an inlet (not shown), which is an inlet through which the fluid flows into the flat pipe 10 for heat exchange.
  • the outlet (not shown) may be a section of the flat piping 10 formed by extending from the outlet, which is an outlet through which the fluid flows from the flat piping 10 for heat exchange.
  • the inlet portion 100 and the outlet portion 101 may be formed of a combination of a plurality of flat portions 103 and bent portions 104.
  • the number of lower guides 100a and upper guides 100b installed in the inflow part 100 may be greater than the number of lower guides 101a and upper guides 101b installed in the outflow part 101.
  • five lower guides 100a installed in the inlet 100 may be five, and four upper guides 100b may be nine.
  • the lower guide 101a installed in the outlet portion 101 is provided in three, the number of lower guides 100a installed in the inlet portion 100 may be less than five, and the upper guide 101b is provided in four ,
  • the number of the upper guide 100b installed in the inlet 100 may be the same as four.
  • the total number of the lower guide 100a and the upper guide 100b installed in the inlet 100 may be nine, and the total number of the lower guide 101a and the upper guide 101b installed in the outlet 101.
  • the fluid is heated by the heating element 11 as it goes from the inlet 100 to the outlet 101, and the temperature rises.
  • the temperature of the fluid Is too high, there is a problem that the fluid boils or bubbles are generated to cause noise. Therefore, the number of upper guides 100b and lower guides 100a installed in the outlet portion 101 is less than the number of upper guides 100b and lower guides 100a installed in the inlet portion 100, and heat transfer performance is reduced. By reducing, it is possible to solve the above-described problem.
  • At least one of the upper guides 100b, 101b and the lower guides 100a, 101a has a height direction (y direction) of adjacent lower guides 100a, 101a or upper guides 100b, 101b and the flat pipe 10. Overlapping portions 100c and 101c may overlap.
  • FIG. 5 is a view showing a flow form formed between adjacent upper and lower guides of the present invention.
  • Turbulence efficiency can be maximized by forming the portions 100c and 101c.
  • turbulent flow increases, thereby enabling heat transfer by convection.
  • Vortices are formed between the overlapping portions 100c and 101c of the adjacent upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a, and due to the vortex, the fluid is mixed and the entire fluid can be uniformly heat-transferred. have.
  • FIG. 6 is a front sectional view showing an inlet and an outlet of a flat pipe for heat exchange of fluid in a pipe according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a front sectional view showing an inlet and an outlet of a flat pipe for heat exchange of fluid in a pipe according to other embodiments of the present invention.
  • At least one of the lower guide 100a and the upper guide 100b has width-direction guides 100d and 101d formed to protrude in the width direction (x-direction) of the flat pipe 10.
  • the width direction guides 100d and 101d may induce turbulence of the fluid.
  • the width direction guides 100d and 101d may be formed to protrude on one surface of both surfaces of the upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a.
  • guides disposed on the outermost side in the width direction (x direction) may be formed to protrude on both sides. Thereby, turbulent flow can be induced in the entire width of the flat pipe 10.
  • a width direction guide 100d is protruded on the left surfaces of the upper guide 100b and the lower guide 100a, and the lower guide 100a disposed at the rightmost side is formed on both sides of the inlet 100. All of the width direction guides 100d may be formed to protrude (see FIG. 6 (a)).
  • the upper guide 101b and the lower guide 101a of the outlet portion 101 may have a width direction guide 101d protrudingly formed on the right side thereof, and the upper guide 101b disposed on the leftmost side may have both sides thereof.
  • the width direction guide 101d may be formed to protrude (see FIG. 6B). Accordingly, turbulence may be formed over the entire width direction (x direction) of the flat pipe 10 to activate heat transfer in the fluid.
  • the flow rate of the fluid required for heating and hot water supply may be large.
  • Plumbing assemblies can be used. The plurality of flat pipes 10 'are stacked, and a heating element 11' 'is disposed therebetween to efficiently heat the fluid in the pipe (see FIG. 7 (a)).
  • a plurality of width direction guides 100d may be protruded from the upper guide 100b” and the lower guide 100a ”(FIG. 7 (b) ) Reference).
  • the heating element 11 may be disposed between the flat portions 103 of the flat pipe 10 to heat the fluid flowing inside the flat pipe 10.
  • the heating element 11 has excellent heating performance and is easy to mold PTC It can be formed of a device.
  • the PTC element is molded into a plate shape and may be disposed between the flat portions 103 of the flat pipe 10.
  • the PTC device is a generic term for an electric heating element using a PTC thermistor. For example, when heating through electricity to a resistor showing a rapid increase in resistance at a certain temperature or higher, such as a barium titanate-based (BaTiO3-based) semiconductor, its resistance increases, limiting current to limit the temperature of the outside air or power supply voltage. Despite the fluctuation, the temperature remains almost constant.
  • the PTC device is a self-controlling heater that combines three functions of a heating element, a temperature sensor, and a power controller and does not worry about overheating.
  • the uneven portions 102 are formed to be arranged in the width direction (x direction) of the flat pipe 10, and formed to extend in the longitudinal direction (z direction) of the flat pipe 10.
  • an uneven portion 110 having a shape complementary to the uneven portion 102 of the flat pipe 10 may be formed on the upper and lower surfaces of the heating element 11.
  • a concavo-convex portion 110 having a shape complementary to the concave-convex portion 102 of the flat pipe 10 may be formed on a side where the heating element 11 is in contact with the bent portion 104 of the flat pipe 10.
  • the uneven portion 102 of the flat pipe 10 and the uneven portion 110 of the heating element 11 are engaged with each other to be fastened, thereby increasing the fastening force between the flat pipe 10 and the heating element 11 and widening the contact area to heat transfer. Performance can be improved.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a case and a heat insulating material according to the present invention.
  • the case 12 may be for insulating the assembly of the flat pipe 10 and the heating element 11 from the outside.
  • the case 12 may include a slit 122, a fixing part 121, and a connector 123.
  • the slit 122 may open on the case 12 in the longitudinal direction of the flat pipe 10.
  • the fixing parts 121 may protrude from both sides of the width of the slits 122, and may face each other.
  • a plurality of fixing holes through which the connector 123 can be inserted may be formed in the fixing portion 121.
  • the connector 123 is inserted into the fixing hole to connect the fixing parts 121 to each other, and may apply a contracting force to contract the spaced apart distances.
  • the connector 123 may be composed of a bolt and a nut, and as the bolt is inserted into the fixing hole and fixed with a nut, a contracting force may be applied to the fixing part 121.
  • a heat insulating material 120 that prevents heat generated from the heating element 11 from being transferred to the outside may be disposed.
  • the insulating material 120 may be formed of expanded polystyrene, expanded polyethylene, or expanded polypropylene.
  • the inner surface of the heat insulating material 120 is formed in a shape complementary to the external shape of the fluid heating device 1 in the tube, and may be installed in close contact with the fluid heating device 1 in the tube.
  • the upper and lower surfaces of the inner surface of the heat insulating material 120 may be formed in a shape complementary to the shape of the uneven portion 102 of the flat pipe 10.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a heating and hot water supply device according to the present invention.
  • the heating and hot water supply device may be a device that performs heating in a space requiring heating, and performs hot water supply to supply hot water.
  • the heating and hot water supply device may include an in-pipe fluid heating device, a heating pipe 3, a heating unit 30, a pump 31, a hot water pipe 4, a heat exchanger 5, a controller 2, and a valve. have.
  • the heating pipe 3 may be a pipe through which heating water, which is a fluid heated in the fluid heating device 1 in the pipe, circulates.
  • the heating piping 3 may include a recovery piping 3b that is returned to the inlet portion 100 of the in-pipe fluid heating device 1 after being circulated in the heating unit 30 and heated to a low temperature.
  • the heating pipe 3 may include a supply pipe 3a for supplying hot water flowing from the outlet portion 101 of the fluid heating device 1 in the pipe to the heating unit 30.
  • the heating unit 30 is connected to the heating pipe 3 and is installed in the space to be heated to heat the space to be heated.
  • the heating unit 30 may be composed of a floor heating pipe, a wall heating pipe, a ceiling heating pipe, and / or a radiator installed on the floor, wall, and ceiling of the building.
  • the pump 31 is connected to the heating pipe 3 to allow the heating water to circulate through the fluid heating device 1 and the heating unit 30 in the pipe.
  • the pump 31 is connected to the supply pipe (3a) to provide power to supply the hot water flowing from the fluid heating device 1 in the pipe to the heating unit (30).
  • the hot water supply pipe 4 may receive water from a water supply and deliver it to the user.
  • the hot water supply pipe 4 may connect the water supply and the domestic water faucet 40.
  • the heat exchanger 5 is connected to the hot water supply pipe 4, and the hot water supply, which is a constant in the hot water supply pipe 4, can be exchanged with the heating water in the heating pipe 3 to increase the temperature of the hot water supply.
  • the heat exchanger 5 is supplied with high-temperature heating water branched from the branch of the heating pipe 3 connected to the outlet 101 of the fluid heating device 1 in one side of the pipe to exchange heat with hot water and heat the water at a low temperature. It can be discharged so that one side joins into the branch of the heating pipe 3 connected to the inlet 100 of the fluid heating device 1 in the pipe. That is, the heat exchanger 5 may receive hot water from the supply pipe 3a and exchange heat with hot water, and discharge the low-temperature heating water to be recovered through the recovery pipe 3b.
  • the controller 2 may control the valve 32 to control heating and hot water supply.
  • the valve 32 connected to the recovery pipe (3b) to receive low-temperature heating water from the heating unit 30 and / or heat exchanger (5) to be recovered to the inlet 100 of the fluid heating device in the pipe can do.
  • the in-pipe fluid heating apparatus 1 can use a PTC element as the heating element 11 to maintain the temperature of the fluid at 100 ° C. or less, and can supply heating water at a temperature suitable for heating and hot water supply.
  • the fluid heating device 1 in the pipe includes the upper guides 100b and 101b and the lower guides 100a and 101a, the fluid is heated by guiding the movement of the fluid and forming turbulence to control the velocity and heat transfer amount of the fluid.
  • the fluid is heated by guiding the movement of the fluid and forming turbulence to control the velocity and heat transfer amount of the fluid.
  • the fluid heating device 1 in the pipe is different from the number of upper guides 100b, 101b and lower guides 100a, 101a installed in the inlet 100 and the outlet 101, so that the temperature of the fluid is more than necessary.
  • the fluid heating device 1 in the pipe is different from the number of upper guides 100b, 101b and lower guides 100a, 101a installed in the inlet 100 and the outlet 101, so that the temperature of the fluid is more than necessary.

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Abstract

본 발명에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관은, 단면의 폭 방향 치수가 단면의 높이 방향 치수보다 크고, 길이 방향으로 연장되며, 평탄부와 굴곡부가 복수개 교번하여 형성되는 납작 배관에 있어서, 상기 납작 배관의 내부 하면에서 상측을 향해 돌출하여 형성되는 하부 가이드와, 상기 납작 배관의 내부 상면에서 하측을 향해 돌출하여 형성되는 상부 가이드가 상기 납작 배관의 폭 방향으로 교번하여 복수개 설치되고, 상기 하부 가이드 및 상부 가이드 중 어느 하나는 인접하는 상기 하부 가이드 및 상부 가이드 중 다른 하나와 상기 납작 배관의 높이 방향으로 중첩되는 중첩부가 존재하는 것을 특징으로 하는 관내 유체 열교환용 납작 배관을 개시한다.

Description

관내 유체 열교환용 납작 배관 및 관내 유체 가열 장치
본 발명에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관은 난방 및 급탕 장치에서 발열체와 인접하게 배치되며, 그 내부로 유체를 통과시키면서 가열하여 열교환을 수행하는 관내 유체 열교환용 납작 배관에 관한 것이다.
일반적으로 전기 보일러는 난방매체인 물을 전기로 가열하고, 가열된 난방수가 배관을 돌면서 방출하는 열기로 실내난방을 할 수 있게 구성한 것으로, 가스나 기름을 연료로 하는 보일러에 비해 구조가 간단하고 위생적이며, 과열로 인한 화재사고 위험도 상대적으로 적고, 청정에너지라고 불리우는 전기를 사용하는 만큼 가동중에 배기가스를 배출시키지 않으므로 대기환경을 오염시킬 염려가 없을 뿐만 아니라 고효율의 장점을 가지고 있다.
하지만 전기보일러의 경우, 순환매체가 비열이 높은 물을 사용하기 때문에 전원을 공급한 후 일정온도까지 온도를 올리는데 상당한 시간이 걸린다는 문제가 있다.
또한, 온수를 100℃ 이상으로 가열하면 기포가 발생해서 소음과 진동이 발생하기 때문에, 온수의 온도가 100℃ 이하로 유지되도록 제어하는 것에 어려움이 있다.
또한, 다량의 물을 저장한 다음, 가열하고 사용해야 하므로 온수 탱크가 필요하고 온수탱크의 용량으로 기계가 대형화되는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) 공개실용신안공보 20-2016-0004430 (2016. 12. 26. 공개)
본 발명에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관 및 관내 유체 가열 장치는 납작 배관 내에 기포 발생과 소음을 억제하고, 난방 및/또는 급탕에 적절하게 온수의 온도를 조절할 수 있으며, 빠른 시간 내에 난방수를 목적지에 공급하고자 한다.
본 발명에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관은, 단면의 폭 방향 치수가 단면의 높이 방향 치수보다 크고, 길이 방향으로 연장되며, 평탄부와 굴곡부가 복수개 교번하여 형성되는 납작 배관에 있어서, 납작 배관의 내부 하면에서 상측을 향해 돌출하여 형성되는 하부 가이드와, 납작 배관의 내부 상면에서 하측을 향해 돌출하여 형성되는 상부 가이드가 납작 배관의 폭 방향으로 교번하여 복수개 설치되고, 하부 가이드 및 상부 가이드 중 적어도 어느 하나에는 인접하는 상부 가이드 또는 하부 가이드와 납작 배관의 높이 방향으로 중첩되는 중첩부가 존재하는 것을 특징으로 하는 관내 유체 열교환용 납작 배관을 개시한다.
본 발명에 있어서, 하부 가이드 및 상부 가이드 중 적어도 어느 하나에는 납작 배관의 높이 방향 치수의 25% 이상 87.5% 이하의 범위에서 중첩부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 하부 가이드 및 상부 가이드 중 적어도 어느 하나에는 납작 배관의 폭 방향으로 돌출하여 형성되는 폭 방향 가이드가 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 납작 배관은 길이 방향으로 유체가 유입되는 유입부와 유체가 유출되는 유출부로 구분되며, 유입부에 설치된 하부 가이드 및 상부 가이드의 개수는 유출부에 설치된 하부 가이드 및 상부 가이드의 개수보다 많을 수 있다.
본 발명에 따른 관내 유체 가열 장치는, 관내 유체 열교환용 납작 배관; 및 납작 배관의 평탄부 사이에 배치되어 납작 배관 내부를 유동하는 유체를 가열하는 발열체;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 납작 배관의 외부 상면 및 하면에는 요철부가 납작 배관의 폭 방향으로 형성되고 납작 배관의 길이 방향으로 연장되며, 발열체의 상면 및 하면에는 납작 배관의 요철부와 상보적인 형상을 가지는 요철부가 형성되고, 발열체가 납작 배관의 굴곡부와 접하는 측면에도 납작 배관의 요철부와 상보적인 형상을 가지는 요철부가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 납작 배관 및 발열체를 둘러싸고, 납작 배관과 발열체의 접촉을 유지하도록 탄성력을 부여하는 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 케이스는, 케이스 상에 납작 배관의 길이방향으로 연장 개구되는 슬릿; 슬릿의 폭의 양측에서 각각 돌출되어 서로 대향되는 고정부; 고정부를 서로 연결하며, 상호 이격된 거리를 수축시키려는 수축력을 가하는 연결구를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 케이스와 납작 배관의 사이에는 발열체로부터 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열재가 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 난방 및 급탕 장치는, 관내 유체 가열 장치; 관내 유체 가열 장치에서 가열되는 유체인 난방수가 순환되는 난방 배관; 난방 배관에 연결되며 난방 대상 공간에 설치되어 난방 대상 공간을 난방하는 난방 유닛; 난방 배관에 연결되어 난방수가 관내 유체 가열 장치와 난방 유닛을 거쳐 난방 배관을 순환하도록 하는 펌프; 상수도로부터 상수를 공급받아 사용자에게 전달하는 급탕 배관; 및 급탕 배관에 연결되며 급탕 배관 내의 상수인 급탕수가 난방 배관 내의 난방수와 열교환하여 급탕수의 온도를 높이는 열교환기;를 포함하며, 열교환기는 일측이 관내 유체 가열 장치의 유출부에 연결된 난방 배관의 분기부에서 분기된 고온의 난방수가 급탕수와 열교환하고 저온의 난방수가 일측이 관내 유체 가열 장치의 유입부와 연결된 난방 배관의 분기부로 합류하도록 배출되는 난방 및 급탕 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 관내 유체 가열 장치는 상부 가이드 및 하부 가이드를 포함하므로, 유체의 이동을 가이드하고 난류를 형성하여 유체의 속도 및 열전달량을 조절함으로써, 유체를 가열하기 위해 난방수 및/또는 급탕수를 따로 저장할 필요가 없으며, 직수형태로 유체를 공급받아서 난방 및/또는 급탕이 필요한 곳에 빠른 시간내에 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 인접하는 상부 가이드와 하부 가이드 사이에서 형성되는 유동형태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관의 유입구 및 유출구를 보여주는 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관의 유입구 및 유출구를 보여주는 정단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 케이스와 단열재를 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 난방 및 급탕 장치를 보여주는 개략도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 측면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 관내 유체 가열 장치를 보여주는 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 관내 유체 가열 장치(1)는 관내에 유동하는 유체를 가열하여 열매체로 활용하기 위한 장치일 수 있다. 관내 유체 가열 장치(1)는, 관내 유체 열교환용 납작 배관(10), 발열체(11), 케이스(12)를 포함할 수 있다.
관내 유체 열교환용 납작 배관(10)은, 관 내부에 유체가 유동되면서 열교환을 효율적으로 수행하기 위한 것으로서, 단면의 폭 방향(x 방향) 치수가 단면의 높이 방향(y 방향) 치수보다 크고, 길이 방향(z 방향)으로 연장되며, 평탄부(103)와 굴곡부(104)가 복수개 교번하여 형성되는 납작 배관(10)의 형상을 기초로 하여 고안된 것이다.
관내 유체 열교환용 납작 배관(10)은 평탄부(103), 굴곡부(104), 관 내부에 형성되는 상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a)를 포함할 수 있다.
납작 배관(10)의 평탄부(103)는 길이 방향(z 방향)으로 평행하게 연장된 부분일 수 있다. 납작 배관(10)의 굴곡부(104)는 굴곡되어 높이 방향(y 방향)을 따라 배치되는 복수 개의 평탄부(103)를 서로 이어주는 부분일 수 있다.
상부 가이드(100b, 101b)는 납작 배관(10) 내부의 유체 흐름을 가이드 하고, 납작 배관(10)의 전열 면적을 넓혀서, 발열체(11)로부터 유체로 전열이 잘 되도록 하는 부분일 수 있다. 상부 가이드(100b, 101b)는 복수 개로 구비되어, 납작 배관(10)의 내부 상면에서 하측을 향해 돌출하여 형성될 수 있다.
하부 가이드(100a, 101a)는 납작 배관(10) 내부의 유체 흐름을 가이드 하고, 납작 배관(10)의 전열 면적을 넓혀서, 발열체(11)로부터 유체로 전열이 잘 되도록 하는 부분일 수 있다. 하부 가이드(100a, 101a)는 복수 개로 구비되어, 납작 배관(10)의 내부 하면에서 상측을 향해 돌출하여 형성될 수 있다.
상부 가이드(100b, 101b)와 하부 가이드(100a, 101a)는 길이 방향(z 방향)으로 연장 형성될 수 있다. 상부 가이드(100b, 101b)와 하부 가이드(100a, 101a)는 각각 단부로 갈수록 폭이 좁아지는 핀의 형태로 형성될 수 있다. 상부 가이드(100b, 101b)와 하부 가이드(100a, 101a)는 납작 배관(10)의 폭 방향(x 방향)으로 교번하여 복수 개 설치될 수 있다. 이로써, 납작 배관(10)의 폭 방향(x 방향)으로 난류 유동을 형성하여 유체로 전열이 효과적으로 되도록 할 수 있다.
여기서, 대류에 의한 열전달은 아래의 수학식 1에 의해 설명될 수 있다.
[수학식 1]
q =　 h*A*ΔT
여기에서, q는 열전달량이며, A는 단면적, ΔT는 온도차이다. 대류 열전달 계수 h 는 대류현상에 의해 고체 표면에서 유체에 열을 전달하는 크기를 나타내는 계수이다. 　단위는 보통 Btu/hr·ft 2·℉이며, 이 계수는 유체의 물리적 상태 및 성질, 그리고 열전달 표면 및 구조에 따라 달라진다. 따라서, 유체의 접촉면적, 속도는 계수에 영향을 준다. 또한, 난류 유동이 강해질수록 관의 내벽에 가깝게 흐르는 유체와 관의 중앙부에 흐르는 유체가 균일하게 섞이면서, 유량 전체에 열전달되면서 열전달량이 증가하고, 유체의 전체의 온도가 균일하게 될 수 있다.
상부 가이드(100b, 101b)와 하부 가이드(100a, 101a)는 납작 배관(10)의 평탄부(103)뿐만 아니라 굴곡부(104)에도 형성될 수 있다. 이로써, 굴곡부(104)에서도 유체의 흐름을 가이드하고 국지적인 와류 발생을 감소시켜 유동손실을 줄일 수 있다.
납작 배관(10)은 길이 방향(z 방향)으로 유체가 유입되는 유입부(100)와 유체가 유출되는 유출부(101)로 구분될 수 있다. 구체적으로, 유입부(100)는 유체가 열교환용 납작 배관(10)으로 유입되는 입구인 유입구(미도시)에서 연장되어 형성되는 납작 배관(10)의 일 구간일 수 있다. 유출구(미도시)는 유체가 열교환용 납작 배관(10)으로부터 유출되는 출구인 유출구에서 연장되어 형성되는 납작 배관(10)의 일 구간일 수 있다. 유입부(100) 및 유출부(101)는 복수 개의 평탄부(103) 및 굴곡부(104)의 조합으로 형성될 수 있다.
유입부(100)에 설치된 하부 가이드(100a) 및 상부 가이드(100b)의 개수는 유출부(101)에 설치된 하부 가이드(101a) 및 상부 가이드(101b)의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 유입부(100)에 설치된 하부 가이드(100a)는 5개일 수 있고, 상부 가이드(100b)는 4개로 총 9개일 수 있다. 유출부(101)에 설치되는 하부 가이드(101a)는 3개로 구비되어, 유입부(100)에 설치된 하부 가이드(100a)의 개수 5개보다 적을 수 있고, 상부 가이드(101b)는 4개로 구비되어, 유입부(100)에 설치된 상부 가이드(100b)의 개수 4개와 동일 할 수 있다. 또한, 유입부(100)에 설치된 하부 가이드(100a) 및 상부 가이드(100b)의 총 개수는 9개일 수 있고, 유출부(101)에 설치된 하부 가이드(101a) 및 상부 가이드(101b)의 총 개수는 7개로 더 적을 수 있다. 유체는 유입부(100)에서 유출부(101)로 갈수록 발열체(11)에 의해 가열되어 온도가 상승하게 되는데, 납작 배관(10)의 유입구부터 유출구까지 동일한 전열량을 유지하게 되면, 유체의 온도가 너무 높아져서 유체가 끓거나 기포가 발생하여 소음을 유발하는 문제점이 있다. 따라서, 유출부(101)에 설치되는 상부 가이드(100b) 및 하부 가이드(100a)의 개수를 유입부(100)에 설치되는 상부 가이드(100b) 및 하부 가이드(100a)의 개수보다 적게 하여 전열 성능을 감소시켜서, 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a) 중 적어도 어느 하나에는 인접하는 하부 가이드(100a, 101a) 또는 상부 가이드(100b, 101b)와 납작 배관(10)의 높이 방향(y 방향)으로 중첩되는 중첩부(100c, 101c)가 존재할 수 있다.
도 5는 본 발명의 인접하는 상부 가이드와 하부 가이드 사이에서 형성되는 유동형태를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 하부 가이드(100a, 101a) 및 상부 가이드(100b, 101b) 중 적어도 어느 하나는 납작 배관(10)의 높이 방향(y 방향) 치수의 25% 이상 87.5% 이하의 범위에서 중첩부(100c, 101c)가 형성되어 난류 효율이 극대화될 수 있다. 중첩부(100c, 101c)가 형성됨에 따라 난류 유동이 증가하여 대류에 의한 전열을 활성화시킬 수 있다. 인접하는 상부 가이드(100b, 101b)와 하부 가이드(100a, 101a) 각각의 중첩부(100c, 101c) 사이에서 와류가 형성되며, 이러한 와류로 인하여 유체가 섞이면서 유체에 전반적으로 균일하게 열전달이 될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관의 유입구 및 유출구를 보여주는 정단면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관의 유입구 및 유출구를 보여주는 정단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 하부 가이드(100a) 및 상부 가이드(100b) 중 적어도 어느 하나에는 납작 배관(10)의 폭 방향(x 방향)으로 돌출하여 형성되는 폭 방향 가이드(100d, 101d)가 설치될 수 있다. 폭 방향 가이드(100d, 101d)는 유체의 난류를 유도할 수 있다. 폭 방향 가이드(100d, 101d)는 상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a)의 양면 중에 일면에 돌출 형성될 수 있다. 다만, 상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a) 중에 폭 방향(x 방향)으로 최 외측에 배치되는 가이드는 양면에 모두 돌출 형성될 수 있다. 이로써, 납작 배관(10)의 폭 전체에서 난류 유동을 유도할 수 있다.
예를 들어, 유입부(100)에는 상부 가이드(100b) 및 하부 가이드(100a)의 좌측면에 각각 폭 방향가이드(100d)가 돌출 형성되고, 최 우측에 배치된 하부 가이드(100a)는 양면에 폭 방향 가이드(100d)가 모두 돌출 형성될 수 있다(도 6의 (a) 참조). 또한, 유출부(101)의 상부 가이드(101b) 및 하부 가이드(101a)에는 그의 우측면에 폭 방향 가이드(101d)가 돌출 형성될 수 있고, 최 좌측에 배치된 상부 가이드(101b)에는 그의 양면에 폭 방향 가이드(101d)가 돌출 형성될 수 있다(도 6의 (b) 참조). 따라서, 납작 배관(10)의 폭 방향(x 방향) 전역에 걸쳐서 난류를 형성하여 유체 내의 열전달을 활성화시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 관내 유체 가열 장치(1)가 가정용으로 사용될 때보다 산업용으로 사용되는 경우에, 난방 및 급탕을 위해 필요한 유체의 유량이 많을 수 있다. 유체의 유량을 증가시키기 위하여, 복수 개의 납작 배관(10')을 높이 방향(y 방향)으로 적층 결합시켜서, 실질적으로 2개의 납작 배관(10')이 수용하는 양의 유체를 수용할 수 있는 납작 배관 조립체를 사용할 수 있다. 복수 개의 납작 배관(10')은 적층되되, 그 사이에 발열체(11'')가 배치되어, 관내 유체의 가열을 효율적으로 할 수 있다(도 7의 (a) 참조).
또한, 납작 배관(10”)의 높이 방향(y 방향) 수치를 확장하여, 납작 배관(10”)의 단면적을 키우면 많은 양의 유량을 수용할 수 있다. 이 때에, 관내 유체의 가열을 효율적으로 하기 위해서, 상부 가이드(100b”) 및 하부 가이드(100a”)에 각각 복수 개의 폭 방향 가이드(100d”)가 돌출 형성되도록 할 수 있다(도 7의 (b) 참조).
발열체(11)는 납작 배관(10)의 평탄부(103) 사이에 배치되어 납작 배관(10)의 내부를 유동하는 유체를 가열할 수 있다. 발열체(11)는 발열성능이 우수하며, 성형이 용이한 PTC 소자로 형성될 수 있다. PTC 소자는 판형으로 성형되어 납작 배관(10)의 평탄부(103) 사이에 배치될 수 있다. PTC 소자는 PTC 서미스터를 이용한 전기발열체 소자의 총칭이다. 예를 들면, 티탄산바륨계(BaTiO3계) 반도체와 같이 특정 온도 이상에서 급격한 저항 값이 증가를 나타내는 저항체에 전기를 통하여 발열시키면, 자신의 저항치가 증가, 전류를 제한하여 외기의 온도나 전원전압의 변동에도 불구하고 그 온도는 거의 일정하게 된다. PTC 소자는 발열체와 온도센서와 전력콘트롤러의 세 가지 작용을 겸비하고 과열의 걱정이 없는 자기제어히터이다.
납작 배관(10)의 외부 상면 및 하면에는 요철부(102)가 납작 배관(10)의 폭 방향(x 방향)으로 나열되어 형성되고 납작 배관(10)의 길이 방향(z 방향)으로 연장되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 발열체(11)의 상면 및 하면에는 납작 배관(10)의 요철부(102)와 상보적인 형상을 가지는 요철부(110)가 형성될 수 있다. 또한, 발열체(11)가 납작 배관(10)의 굴곡부(104)와 접하는 측면에도 납작 배관(10)의 요철부(102)와 상보적인 형상을 가지는 요철부(110)가 형성될 수 있다. 따라서, 납작 배관(10)의 요철부(102)와 발열체(11)의 요철부(110)가 서로 맞물려서 체결되어, 납작 배관(10)과 발열체(11)의 체결력을 높이고, 접촉면적을 넓혀서 전열 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 케이스와 단열재를 보여주는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 케이스(12)는 납작 배관(10)과 발열체(11)의 조립체를 외부로부터 단열시키기 위한 것일 수 있다. 케이스(12)는 슬릿(122), 고정부(121), 연결구(123)를 포함할 수 있다.
슬릿(122)은 케이스(12) 상에 납작 배관(10)의 길이방향으로 연장 개구될 수 있다. 고정부(121)는 슬릿(122)의 폭의 양측에서 각각 돌출되어 서로 대향될 수 있다. 고정부(121)에는 연결구(123)가 삽입될 수 있는 복수 개의 고정홀이 형성될 수 있다. 연결구(123)는 고정홀에 삽입되어 고정부(121)를 서로 연결하며, 상호 이격된 거리를 수축시키려는 수축력을 가할 수 있다. 연결구(123)는 볼트와 너트로 구성될 수 있고, 고정홀에 볼트가 삽입되고 너트로 고정함에 따라, 고정부(121)에 수축력을 가할 수 있다. 따라서, 케이스(12)를 높이 방향(y 방향)에 대하여 수축시키려는 수축력이 발생하여, 납작 배관(10)과 그 사이에 배치되는 발열체(11)를 위아래에서 가압하여 서로 면접촉이 유지되도록 할 수 있다. 이로써, 발열체(11)에서 납작 배관(10) 내부로 전달되는 열량이 많아질 수 있다.
케이스(12)와 납작 배관(10)의 사이에는 발열체(11)로부터 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열재(120)가 배치될 수 있다. 단열재(120)는, 발포 폴리스티렌, 발포 폴리에틸렌 또는 발포 폴리프로필렌을 소재로 하여 형성될 수 있다. 단열재(120)의 내면은 관내 유체 가열 장치(1)의 외형에 상보적인 형태로 성형되어, 관내 유체 가열 장치(1)에 밀착되게 설치될 수 있다. 구체적으로, 단열재(120)의 내면 중 상하면은 납작 배관(10)의 요철부(102)의 형상에 상보적인 형상으로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 난방 및 급탕 장치를 보여주는 개략도이다.
이하에서는, 도 9를 참조하여 관내 유체 가열 장치(1)를 포함하는 난방 및 급탕 장치에 대하여 설명하기로 한다.
난방 및 급탕 장치는 난방이 필요한 공간에 난방을 수행하고, 온수를 공급하기 위해 급탕을 수행하는 장치일 수 있다. 난방 및 급탕 장치는, 관내 유체 가열장치, 난방 배관(3), 난방 유닛(30), 펌프(31), 급탕 배관(4), 열교환기(5), 콘트롤러(2), 밸브를 포함할 수 있다.
난방 배관(3)은 관내 유체 가열 장치(1)에서 가열되는 유체인 난방수가 순환되는 배관일 수 있다. 난방 배관(3)은 난방 유닛(30)을 순환하고 난 뒤에 저온이 된 난방수가 관내 유체 가열 장치(1)의 유입부(100)로 유입되어 회수되는 회수 배관(3b)을 포함할 수 있다. 난방 배관(3)은 관내 유체 가열 장치(1)의 유출부(101)에서 유출되는 고온의 난방수를 난방 유닛(30)으로 공급하는 공급 배관(3a)을 포함할 수 있다.
난방 유닛(30)은 난방 배관(3)에 연결되며 난방 대상 공간에 설치되어 난방 대상 공간을 난방할 수 있다. 난방 유닛(30)은 건물 바닥, 벽, 천정에 설치되는 바닥난방배관, 벽난방배관, 천정난방배관 및/또는 라디에이터(radiator) 등으로 구성될 수 있다.
펌프(31)는 난방 배관(3)에 연결되어 난방수가 관내 유체 가열 장치(1)와 난방 유닛(30)을 거쳐 난방 배관(3)을 순환하도록 할 수 있다. 바람직하게, 펌프(31)는 공급 배관(3a)에 연결되어 관내 유체 가열 장치(1)에서 유출되는 고온의 난방수를 난방 유닛(30)으로 공급하는 동력을 제공할 수 있다.
급탕 배관(4)은 상수도로부터 상수를 공급받아 사용자에게 전달할 수 있다. 급탕 배관(4)은 상수도와 가정의 수도전(40)을 연결할 수 있다.
열교환기(5)는 급탕 배관(4)에 연결되며, 급탕 배관(4) 내의 상수인 급탕수가 난방 배관(3) 내의 난방수와 열교환시켜 급탕수의 온도를 높일 수 있다. 열교환기(5)는 일측이 관내 유체 가열 장치(1)의 유출부(101)에 연결된 난방 배관(3)의 분기부에서 분기된 고온의 난방수를 공급받아서 급탕수와 열교환하고 저온의 난방수를 일측이 관내 유체 가열 장치(1)의 유입부(100)와 연결된 난방 배관(3)의 분기부로 합류하도록 배출할 수 있다. 즉, 열교환기(5)는 공급 배관(3a)으로부터 고온의 난방수를 공급받아서 급탕수와 열교환하고 저온의 난방수를 회수 배관(3b)으로 회수되도록 배출할 수 있다.
콘트롤러(2)는 밸브(32)를 제어하여, 난방과 급탕을 조절할 수 있다. 예를 들어, 공급 배관(3a)에 연결된 밸브(32)를 제어하여 고온의 난방수가 난방 유닛(30) 및/또는 열교환기(5)로 공급되도록 할 수 있다. 또한, 회수 배관(3b)에 연결된 밸브(32)를 제어하여 난방 유닛(30) 및/또는 열교환기(5)로부터 저온의 난방수를 공급받아서 관내 유체 가열장치의 유입부(100)로 회수되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 관내 유체 가열 장치(1)는 발열체(11)로서 PTC 소자를 사용하여, 유체의 온도를 100℃ 이하로 유지할 수 있고, 난방 및 급탕에 적절한 온도의 난방수를 공급할 수 있다.
관내 유체 가열 장치(1)는 상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a)를 포함하므로, 유체의 이동을 가이드하고 난류를 형성하여 유체의 속도 및 열전달량을 조절함으로써, 유체를 가열하기 위해 난방수 및/또는 급탕수를 따로 저장할 필요가 없으며, 기포 발생 또는 공동현상을 억제하여 열전달 효율을 높이고 소음을 방지할 수 있으며, 직수형태로 유체를 공급받아서 난방 및/또는 급탕이 필요한 곳에 빠른 시간내에 공급할 수 있다.
또한, 관내 유체 가열 장치(1)는 유입부(100)와 유출부(101)에 설치되는 상부 가이드(100b, 101b) 및 하부 가이드(100a, 101a)의 개수를 다르게 하여 유체의 온도가 필요 이상으로 상승하는 것을 억제하며, 유체의 온도를 100℃ 이하로 유지하여, 기포 발생 또는 공동현상을 억제하여 소음을 방지할 수 있으며, 난방 및 급탕에 적절한 온도의 난방수를 공급할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 단면의 폭 방향 치수가 단면의 높이 방향 치수보다 크고, 길이 방향으로 연장되며, 평탄부와 굴곡부가 복수 개 교번하여 형성되는 납작 배관에 있어서,
    상기 납작 배관의 내부 하면에서 상측을 향해 돌출하여 형성되는 하부 가이드와, 상기 납작 배관의 내부 상면에서 하측을 향해 돌출하여 형성되는 상부 가이드가 상기 납작 배관의 폭 방향으로 교번하여 복수 개 설치되고,
    상기 하부 가이드 및 상부 가이드 중 어느 하나에는, 인접하는 상기 상부 가이드 또는 하부 가이드와 상기 납작 배관의 높이 방향으로 중첩되는 중첩부가 존재하는 것을 특징으로 하는 관내 유체 열교환용 납작 배관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 가이드 및 상부 가이드 중 적어도 어느 하나에는 상기 납작 배관의 높이 방향 치수의 25% 이상 87.5% 이하의 범위에서 상기 중첩부가 형성되는, 관내 유체 열교환용 납작 배관.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 가이드 및 상부 가이드 중 적어도 어느 하나에는 상기 납작 배관의 폭 방향으로 돌출하여 형성되는 폭 방향 가이드가 설치되는, 관내 유체 열교환용 납작 배관.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 납작 배관은 길이 방향으로 유체가 유입되는 유입부와 유체가 유출되는 유출부로 구분되며, 상기 유입부에 설치된 상기 하부 가이드 및 상부 가이드의 개수는 상기 유출부에 설치된 상기 하부 가이드 및 상부 가이드의 개수보다 많은, 관내 유체 열교환용 납작 배관.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 관내 유체 열교환용 납작 배관; 및
    상기 납작 배관의 평탄부 사이에 배치되어 상기 납작 배관 내부를 유동하는 유체를 가열하는 발열체를 포함하는 관내 유체 가열 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 납작 배관의 외부 상면 및 하면에는 요철부가 상기 납작 배관의 폭 방향으로 형성되고 상기 납작 배관의 길이 방향으로 연장되며,
    상기 발열체의 상면 및 하면에는 상기 납작 배관의 요철부와 상보적인 형상을 가지는 요철부가 형성되고,
    상기 발열체가 상기 납작 배관의 굴곡부와 접하는 측면에도 상기 납작 배관의 요철부와 상보적인 형상을 가지는 요철부가 형성되는, 관내 유체 가열 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 납작 배관 및 발열체를 둘러싸고, 상기 납작 배관과 발열체의 접촉을 유지하도록 탄성력을 부여하는 케이스를 더 포함하는 관내 유체 가열 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 케이스 상에 상기 납작 배관의 길이방향으로 연장 개구되는 슬릿;
    상기 슬릿의 폭의 양측에서 각각 돌출되어 서로 대향되는 고정부;
    상기 고정부를 서로 연결하며, 상호 이격된 거리를 수축시키려는 수축력을 가하는 연결구를 포함하는 관내 유체 가열 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 케이스와 상기 납작 배관의 사이에는 상기 발열체로부터 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열재가 배치되는, 관내 유체 가열 장치.
  10. 제 5항에 따른 관내 유체 가열 장치;
    상기 관내 유체 가열 장치에서 가열되는 유체인 난방수가 순환되는 난방 배관;
    상기 난방 배관에 연결되며 난방 대상 공간에 설치되어 상기 난방 대상 공간을 난방하는 난방 유닛;
    상기 난방 배관에 연결되어 상기 난방수가 상기 관내 유체 가열 장치와 상기 난방 유닛을 거쳐 상기 난방 배관을 순환하도록 하는 펌프;
    상수도로부터 상수를 공급받아 사용자에게 전달하는 급탕 배관 및
    상기 급탕 배관에 연결되며 상기 급탕 배관 내의 상수인 급탕수가 상기 난방 배관 내의 난방수와 열교환하여 상기 급탕수의 온도를 높이는 열교환기;를 포함하며,
    상기 열교환기는 일측이 상기 관내 유체 가열 장치의 유출부에 연결된 난방 배관의 분기부에서 분기된 고온의 난방수를 공급받아서 상기 급탕수와 열교환하고, 저온의 난방수를 일측이 상기 관내 유체 가열 장치의 유입부와 연결된 난방 배관의 분기부로 합류하도록 배출하는 난방 및 급탕 장치.
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