KR101556446B1 - 온풍, 온수, 냉풍 및 냉수 공급이 가능한 다기능 냉난방 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온풍, 온수, 냉풍 및 냉수 공급이 가능한 다기능 냉난방 기기에 관한 것으로, 외부로부터 급수가 공급되는 냉수 공급관과, 온수 또는 온풍을 공급하기 위한 화력을 제공하는 버너와, 상기 버너의 화력에 의해 온수를 가열하는 제1 온수 열교환부와, 상기 버너의 화력에 의해 온풍을 공급하거나 상기 냉수 공급관에서 공급되는 냉수를 이용하여 냉풍을 공급하는 온냉풍 열교환부와, 상기 제1 온수 열교환부와 온냉풍 열교환부가 내부에 설치되는 케이스를 포함함으로써, 동절기에는 온풍과 온수 공급이 가능하고, 하절기에는 냉풍과 냉수 공급이 가능하여 시설하우스 실내 및 지면의 온도를 경작물의 성장에 가장 최적인 상태로 유지하여 농가의 수익과 더불어, 연료 소비량을 크게 줄여 난방비용을 절감하여 경제적이면서도 친환경적인 효과가 있다.

Description

온풍, 온수, 냉풍 및 냉수 공급이 가능한 다기능 냉난방 기기{A Multifunctional Cooling-Heating Device}

본 발명은 온풍, 온수, 냉풍 및 냉수 공급이 가능한 다기능 냉난방 기기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 동절기에는 온풍과 온수 공급이 가능하고, 하절기에는 냉풍과 냉수 공급이 가능하여 시설하우스 또는 축산농가 등의 실내 및 지면의 온도를 가장 최적인 상태로 유지하여 농가의 수익과 더불어, 연료 소비량을 크게 줄여 난방비용을 절감하여 경제적이면서도 친환경적인 다기능 냉난방 기기에 관한 것이다.

최근, 계절에 관계없이 농작물이 경작되면서 농가에서 시설하우스의 이용이 크게 증가되는 추세이다. 이러한 시설하우스는 경작물이 필요로 하는 일정한 실내 온도를 유지하여야 경작물이 정상적으로 성장하게 된다. 따라서 시설하우스의 실내온도를 적정온도로 유지하기 위하여 동절기에는 난방을 하여 실내 온도를 높여주고, 하절기에는 냉방을 하여 실내 온도를 내려주어야 한다.

또한, 시설하우스 뿐만 아니라 양계장 등의 축산농가에도 하절기 가축의 폐사 등을 방지하고, 가축이 건강하게 성장하기 위해서는 실내온도를 적정온도로 유지해주는 것이 매우 중요하다.

통상 시설하우스 또는 축산농가의 난방은 시설비가 저렴한 온풍 난방기를 주요수단으로 사용하고 있다. 이러한 온풍난방은 가열된 공기를 공급하여 실내를 데우는 것으로, 하우스 내의 공기를 적정온도로 맞추는 것은 가능하지만, 난방기에서 유출되는 온풍이 시설하우스 실내와 지표에 골고루 전달되지 못하기 때문에 실내 온도를 최적의 상태로 제어하지 못하여 경작물의 성장을 촉진시키는 데에는 한계가 있었다.

즉, 경작물의 생산성을 향상시키기 위해서는 시설하우스의 실내 공기와 함께 지면의 온도를 같이 조절하여 작물성장에 필요한 온도를 고루 갖추게 함으로써, 그 성장을 촉진시키는 것이 바람직하다.

이와 관련하여, 국내등록실용신안공보 등록번호 제20-0207871호에는 지면 위에 놓여지는 다수의 다리에 지탱되며 동시에 상하부의 대각선 방향으로 급수입구와 급수출구를 갖고 내부가 비어있는 열교환 탱크와; 열교환 탱크 내부의 열교환 파이프와, 열교환 파이프 외측과 열교환 탱크 내측면이 제공하는 공간에 다수의 핀을 갖는 봉의 양단이 고정된 열교환부로 이루어져 저온의 난방수를 약 35 ~ 60℃로 예열이나 가열시키도록 하는 비닐하우스의 열회수기가 공개되어 있다.

이와 같은 종래의 기술은 겨울철 혹한기에 보일러의 가동력과 시간을 줄이더라도 고온의 난방수로 정상적인 난방을 하고 동일한 비닐하우스의 온도를 유지할 수 있는 장점이 있으나, 단순히 난방만 가능하므로 여름철 비닐하우스 실내의 온도를 낮출 수 있는 구성은 전혀 없다. 따라서, 하절기에 지나친 고온으로 작물의 생육과 성장에 피해를 주는 문제점은 해결할 수 없으며, 이를 위하여는 별도로 냉방시스템을 구비하여야 하므로, 농가의 경제적 부담을 크게 가중시키는 문제점이 있었다.

한편, 냉난방 기기에서는 열효율을 높이는 것은 연료 소비량을 줄여 난방비용을 절감하면서도 이산화탄소 배출량을 줄이므로, 경제적인 측면과 환경적인 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다.

한국공개특허 제2013-0005249호에는 가열공기를 배출하는 제1 히터와, 상기 제1 히터에서 가열된 가열공기를 재가열하는 제2 히터와, 상기 제2 히터에서 가열된 가열공기를 받아서 온수를 배출하는 열교환기와, 상기 열교환기의 온수 배출구에서 배출되는 온수를 이용하여 난방하는 열교환탱크를 포함하는 온수 및 온풍 보일러가 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 문헌에서는 상기 제1 히터, 제2 히터, 열교환기, 열교환 탱크 등의 구성요소들이 각각 분리설치되어 있고, 배관을 통해서 연결되는 구성이므로, 제1 히터 또는 제2 히터에서 발생한 열이 각각의 구성요소들을 거치는 동안 방출되어 열효율이 매우 낮은 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래의 문헌에서는 열교환기의 열교환배관 내를 통과하는 가열공기에 의해 열교환배관 외부의 온수 및 온풍을 열교환하는 방법으로 열을 이용한다. 즉, 열교환배관 내 열전도물질이 통과하고, 열교환배관 외부를 송풍하여 열을 얻어내는 방식으로 열교환을 하는 것이다.

이와 같은 열교환 방식은 파이프 내의 열전도물질을 통해 파이프 겉의 열, 즉, 겉열을 얻어내는 기술로서, 파이프 내의 열전도 물질이 파이프를 통과한 후 배출됨으로써, 폐열을 많이 발생시키게 되므로 열효율이 매우 낮은 기술이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 동절기에는 온풍과 온수 공급이 가능하고, 하절기에는 냉풍과 냉수 공급이 가능하여 시설하우스 또는 축산농가 등의 실내 및 지면의 온도를 가장 최적인 상태로 유지하여 농가의 수익을 크게 향상시킬 수 있는 다기능 냉난방 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 온풍의 열교환 방법에 있어서, 파이프 겉의 열원으로부터 방출된 열을 통해 파이프 내부에 공기와 열교환 하도록 설계하여 파이프 속의 열을 얻어내는 방식으로 구성함으로써, 열교환 효율을 크게 증가시켜 연료 소비량을 줄이고 난방비용을 절감하여 경제적이면서도 친환경적인 다기능 냉난방 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 온수의 열교환 방법에 있어서, 3차에 걸친 열교환(직열, 대류열, 복사열)이 가능하도록 설계하고, 폐열을 방출하는 배관을 하단(L보 형태)에 배치하여 대류열이 오래 머무르며, 열교환 시간이 증가하도록 배치하여 열교환 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 다기능 냉난방 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 냉수, 냉풍을 공급하는 구성으로서, 별도의 설비 없이 보일러의 내부에 물을 채워 사용가능하므로, 여름철 냉방을 위한 별도의 시설 및 설비를 갖추지 않고, 본 기술을 그대로 활용하여 사용가능하므로, 비용이 절감되어 농가에 부담을 크게 줄이는 다기능 냉난방 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 외부로부터 급수가 공급되는 냉수 공급관과, 온수 또는 온풍을 공급하기 위한 화력을 제공하는 버너와, 상기 버너의 화력에 의해 온수를 가열하는 제1 온수 열교환부와, 상기 버너의 화력에 의해 온풍을 공급하거나 상기 냉수 공급관에서 공급되는 냉수를 이용하여 냉풍을 공급하는 온냉풍 열교환부와, 상기 제1 온수 열교환부와 온냉풍 열교환부가 내부에 설치되는 케이스를 포함하는 다기능 냉난방 기기가 제공된다.

상기 제1 온수 열교환부는 상기 버너의 노즐이 설치되어 상기 버너로부터의 화염을 통해 공기를 가열하는 내통과, 상기 내통과 간격을 두고 이격되어 물이 수용되는 외통을 구비하는 이중 가열통으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 외통에는 냉난방 기기 외부를 순환한 순환수가 유입되는 회수관이 연결될 수 있다.

상기 회수관은 상기 내통에 삽입된 후 절곡되어 상기 외통에 순환수를 유입시키도록 단부가 L자형으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 회수관의 단부는 상기 버너의 노즐과 간격을 두고 마주하게 설치되어 상기 버너로부터의 화염이 상기 회수관의 단부에 부딪히어 확산되도록 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 냉수 공급관은 상기 내통 또는 외통에 연결되며, 상기 냉수 공급관에서 급수를 공급할 시 상기 버너를 케이스에서 이탈시키고 버너와 연결된 연결부를 폐쇄한 후 냉수를 공급할 수 있다.

본 발명에서, 상기 온냉풍 열교환부는 상기 제1 온수 열교환부의 내통에서 가열된 공기가 상부로 이동하면서 열교환이 이루어지도록 하는 열교환룸과, 상기 열교환룸에 일방향으로 설치되는 다수의 에어파이프와, 상기 에어파이프 내부에 공기를 공급하기 위해 상기 열교환룸의 일측에 설치되어 에어를 흡입하는 송풍팬이 구비된 에어흡입구와, 상기 송풍팬의 반대편에 설치되어 에어파이프 내에서 열교환된 공기를 토출하는 온냉풍토출구를 포함할 수 있다.

상기 다수의 에어파이프가 각각 끼워지는 지지홀이 형성되어 상기 에어파이프를 지지함과 동시에 상기 열교환룸을 복수의 공간으로 구획하기 위한 지지판이 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 지지판 중 상기 열교환룸의 일측에 설치되는 지지판은 상기 케이스의 하단까지 연장되게 설치되어 이중 가열통이 설치되는 공간과 분리하는 지지격판으로 이루어질 수 있다.

상기 지지격판에 의해 분리된 상기 열교환룸의 일측 하단에는 폐가스를 배출하는 연소가스 배출구가 설치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1 온수 열교환부에서의 온수가 공급되어 온수를 순환시키기 위한 제2 온수 열교환부가 더 포함될 수 있다.

상기 제2 온수 열교환부는 내부에 중공부가 형성된 이중관의 형태로 이루어지는 온수탱크로 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 온수 열교환부와 제2 온수 열교환부는 복수의 파이프로 연결되어 상기 파이프를 통해 제1 온수 열교환부의 온수가 상기 온수탱크로 유입될 수 있다.

한편, 상기 온수탱크에는 온수탱크의 온수를 난방에 이용하도록 상기 온수를 배출하는 온수 배출관이 설치될 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 동절기에는 온풍과 온수 공급이 가능하고, 하절기에는 냉풍과 냉수 공급이 가능하여 시설하우스 실내 온도를 경작물의 성장에 가장 최적인 상태로 유지하여 농가의 수익을 크게 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 온풍의 열교환 방법에 있어서, 파이프 겉의 열원으로부터 방출된 열을 통해 파이프 내부에 공기와 열교환 하도록 설계하여 파이프 속의 열을 얻어내는 방식으로 구성함으로써, 열교환 효율을 크게 증가시켜 연료 소비량을 줄이고 난방비용을 절감하여 경제적이면서도 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있으므로 친환경적인 효과가 있다.

또한, 온수의 열교환 방법에 있어서, 3차에 걸친 열교환(직열, 대류열, 복사열)이 가능하도록 설계하고, 폐열을 방출하는 배관을 하단(L보 형태)에 배치하여 대류열이 오래 머무르며, 열교환 시간이 증가하도록 배치하여 열교환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 냉수, 냉풍을 공급하는 구성으로서, 별도의 설비 없이 보일러의 내부에 물을 채워 사용가능하므로, 여름철 냉방을 위한 별도의 시설 및 설비를 갖추지 않고, 본 기술을 그대로 활용하여 사용가능하므로, 비용이 절감되어 농가의 시설 투자비 부담을 크게 줄여 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 다기능 냉난방 기기를 도시한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다기능 냉난방 기기를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 온풍 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 온수 열교환부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 다기능 냉난방 기기를 도시한 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다기능 냉난방 기기를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 온풍 흐름을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 내부 구성을 도시한 사시도이다.

본 발명의 다기능 냉난방 기기는 시설하우스, 축산농가, 일반 건물의 냉난방 등 온풍과 온수를 사용하는 모든 분야에 적용이 가능하며, 온풍와 온수, 냉풍과 냉수 공급이 가능하여 계절에 따라 선택적으로 냉난방을 할 수 있는 기기이다.

본 발명의 다기능 냉난방 기기는 외부로부터 급수가 공급되는 냉수 공급관(20)과, 온수 또는 온풍을 공급하기 위한 화력을 제공하는 버너(30)와, 상기 버너(30)의 화력에 의해 온수를 가열하는 제1 온수 열교환부(100)와, 상기 버너(30)의 화력에 의해 온풍을 공급하거나 상기 냉수 공급관(20)에서 공급되는 냉수를 이용하여 냉풍을 공급하는 온냉풍 열교환부(200)와, 상기 제1 온수 열교환부(100)와 온냉풍 열교환부(200)가 내부에 설치되는 케이스(10)를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 다기능 냉난방 기기는 하나의 케이스(10)에 온냉수와 온냉풍을 위한 열교환부가 설치됨에 그 특징이 있다.

즉, 일반적인 냉난방 기기에서는 온수를 데우기 위한 열교환부와, 온풍을 발생시키기 위한 열교환부가 각각 분리설치되어 배관을 통해서 연결되는 구성이므로, 상기 배관을 통해 열이 이동하는 동안 열방출이 일어나서 장치의 전체 열효율이 낮은 단점이 있으나, 본 발명에서는 하나의 케이스(10)에 온냉수와 온냉풍을 위한 열교환부가 함께 설치되어 버려지는 폐열이 거의 없이 열이용을 극대화함으로써, 열효율을 최대화시키는데 특징이 있는 것이다.

상기 케이스(10)는 철판을 절곡하여 긴밀하게 결합되어지도록 한 것으로, 상기 케이스(10) 내부에 제1 온수 열교환부(100)와 온냉풍 열교환부(200)가 설치된다.

상기 버너(30)는 다양한 열원을 이용하여 화력을 제공하도록 구성할 수 있다. 통상 시설하우스 난방을 위해서는 연탄, 화목, 가스, 기름 등을 열원으로 이용할 수 있는데, 본 발명의 냉난방 기기는 높은 열효율로 인해서 기름을 에너지원으로 사용하여도 겨울철 난방비용이 적게 들어 농가에 부담을 주지 않으며, 연탄이나 화목과 같은 연료를 사용할 때와 비교하여 연소된 폐기물 처리, 연속적으로 시설하우스를 난방하기 위해 연료를 계속 공급해야 하는 수고 등을 덜 수 있으므로, 기름을 열원으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 버너(30)는 케이스(10)의 외부에 설치되어 후술할 내통(110)에 화력을 공급하는 노즐(32)에 의해 상기 케이스(10) 내부에 화력을 공급하도록 설치된다. 이와 같은 버너(30)는 케이스(10)에 착탈식으로 결합되는데, 하절기와 같이 버너(30)가 필요 없을 경우에는 버너(30)를 상기 케이스(10)에서 이탈시키고 버너(30)와 연결된 부분을 폐쇄한 후 냉수와 냉풍을 공급하도록 하는 것이다.

한편, 상기 제1 온수 열교환부(100)는 상기 케이스(10)의 하부에 설치된다. 본 발명에서 상기 제1 온수 열교환부(100)는 내통(110)과 외통(120)으로 이루어지는 이중 가열통으로 이루어지는데, 상기 내통(110)은 상기 버너(30)의 노즐(32)이 설치되어 상기 버너(30)로부터의 화염을 통해 공기를 가열하도록 되고, 상기 외통(120)은 상기 내통(110)과 소정의 간격을 두고 이격되어 설치되는 것으로, 상기 외통(120)에는 물이 수용되어 상기 버너(30)에 의해 외통(120) 내의 물이 가열되도록 한다.

상기 내통(110)과 외통(120)은 도 2에서 보는 바와 같이, 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 물론, 상기 케이스(10)의 부피를 줄이기 위해 상기 내통(110)과 외통(120)을 직사각형 또는 정사각형의 형상으로 형성함도 무방하다.

상기 내통(110)과 외통(120)의 하단면은 냉수 또는 온수를 담을 수 있도록 막혀진 형상이며, 내통(110)의 상단면은 상기 버너(30)를 통해 데워진 공기가 상부로 유출될 수 있도록 개방된 형태를 갖는다.

여기서, 상기 이중 가열통이 설치되는 케이스(10)의 하부와 상부는 분리판(130)에 의해 분리된다. 상기 분리판(130)은 내통(110)의 상단면은 상부와 연통되도록 홀이 형성된 형상으로 이루어진다.

이와 같은 분리판(130)은 상기 내통(110)에서 가열되는 공기가 상부의 온냉풍 열교환부(200)로만 유입되게 하여 열의 불필요한 확산을 방지하며, 하절기에는 냉수와 냉풍을 공급하기 위해 케이스(10) 내부 공간을 나누는 구조를 제공한다.

한편, 상기 외통(120)에는 냉난방 기기의 외부를 순환한 순환수가 유입되는 회수관(122)이 연결된다. 상기 회수관(122)은 급수밸브가 연결되어 급수를 공급받을 수 있도록 설치될 수 있으며, 온수가 순환되어지는 가운데 증발로 인하여 줄어든 량 만큼 항상 일정량이 공급되어질 수 있도록 구성된다.

상기 회수관(122)에는 순환펌프(도시안함)가 설치되어 시설하우스 등의 냉난방이 이루어지는 공간을 순환한 온수를 상기 외통(120)에 공급하도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 회수관(122)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 내통(110)에 삽입된 후 절곡되어 상기 외통(120)에 순환수를 유입시키도록 단부가 L자형으로 이루어진다.

이와 같은 상기 회수관(122)의 단부는 상기 버너(30)의 노즐(32)과 소정 간격을 두고 마주하게 설치되어야 하는데, 이는 상기 버너(30)로부터의 화염이 상기 회수관(122)의 단부에 부딪히어 확산되도록 하기 위함이다.

이와 같이, 상기 버너(30)로부터의 화염이 상기 회수관(122)의 단부에 부딪히면, 화염이 확산되어 연소 열효율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 상기 회수관(122)을 통해 재유입되는 순환수를 직접 가열하는 효과를 얻게 되어 온수의 가열을 극대화 할 수 있다.

따라서, 온수를 직열로 가열하는 효과를 갖는다.

한편, 상기 냉수 공급관(20)은 상기 내통(110) 또는 외통(120)에 연결되어 외부로부터 급수를 공급하도록 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 냉수 공급관(20)이 내통(110)에 연결되어 냉수를 공급받도록 설치된다.

상기 냉수 공급관(20)은 하절기 냉수와 냉풍을 공급하기 위한 것으로서, 하절기에는 상기 버너(30)를 케이스(10)에서 이탈시키고 버너(30)와 연결된 부위를 폐쇄한 후 상기 냉수 공급관(20)에서 급수를 공급하면 상기 내통(110)에 냉수를 공급할 수 있다.

한편, 상기 냉수 공급관(20)은 직수와 연결될 수도 있으나, 본 발명에서는 시설하우스 등을 순환하고 온 냉수가 공급되도록 연결된다.

통상 외부로부터 공급되는 급수는 지하수 또는 수도물이므로, 여름철 시설하우스의 과도하게 가열된 실내공기나 지열을 식혀주기에 충분한 온도로 공급되어 시설하우스 내 냉풍과 냉수를 공급할 수 있다.

한편, 상기 온냉풍 열교환부(200)는 제1 온수 열교환부(100)의 상부에 위치한다. 즉, 상기 내통(110)에서 가열된 공기가 상부로 이동하면서 열교환이 이루어지도록 하는 것이다.

이와 같은 상기 온냉풍 열교환부(200)는 상기 내통(110)에서 가열된 공기가 상부로 이동하면서 열교환이 이루어지도록 하는 열교환룸(210)과, 상기 열교환룸(210)에 일방향으로 설치되는 다수의 에어파이프(220)와, 상기 에어파이프(220) 내부에 공기를 공급하기 위해 상기 열교환룸(210)의 일측에 설치되어 에어를 흡입하는 송풍팬(230)이 구비된 에어흡입구(240)와, 상기 송풍팬(230)의 반대편에 설치되어 에어파이프(220) 내에서 열교환된 공기를 토출하는 온냉풍토출구(250)를 포함한다.

상기 열교환룸(210)에는 열교환룸(210)을 복수의 공간으로 구획하기 위한 지지판(212)이 설치된다. 본 발명에서, 상기 지지판(212)은 상기 열교환룸(210)을 3개 또는 4개의 공간으로 구획하도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지판(212)에는 다수의 에어파이프(220)가 각각 끼워지어 고정될 수 있도록 다수의 지지홀이 형성되어, 상기 에어파이프(220)를 지지한다.

이와 같은 지지판(212)은 상기 열교환룸(210)의 상단과 일정한 간격이 유지될 수 있도록 구성되어 상기 내통(110)에서 가열된 공기가 상부로 이동하면서 온냉풍 열교환부(200)의 에어파이프(220)와 열교환한 폐열이 방향을 틀어 하부로 이동하도록 하며, 폐열이 온냉풍 열교환부(200)의 일측을 통해 2차 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다.

본 발명에서는, 상기 지지판(212) 중 상기 열교환룸(210)의 일측에 설치되는 지지판(212b)은 상기 케이스(10)의 하단까지 연장되게 설치되어 이중 가열통이 설치되는 공간과 분리하는 지지격판(212b)으로 이루어질 수 있다. 상기 지지격판(212b)에 의해 분리된 상기 열교환룸의 일측 하단에는 열교환룸(210)을 순환하면서 열교환된 온풍을 배출하기 위한 연소가스 배출구(400)가 설치된다.

즉, 상기 연소가스 배출구(400)가 설치되는 일측에는 뜨거운 공기가 직접 유입되지 않도록 하고, 상기 내통(110)에서 가열된 공기가 열교환룸(210) 상부로 이동하면서 상기 에어파이프(220)와 충분히 열교환을 한 후 방향을 틀어 온냉풍 열교환부(200)의 일측의 하부로 이동하면서 상기 연소가스 배출구(400)를 통해 배출될 때까지 연소가스의 체류 시간을 길게 하여 2차 열교환이 충분히 이루어지도록 구성되어 있다.

상기 연소가스 배출구(400)는 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 열교환룸(210)의 일측 하단부에 연통되도록 설치되어 열교환을 마친 배출가스가 배출되도록 한다.

따라서, 본 발명의 냉난방 기기의 열효율은 매우 높으며, 상기 연소가스 배출구(400)를 통해 배출되는 폐열은 사람이 느끼기에 따뜻한 정도의 온도로 배출된다.

이로 인해, 본 발명의 연소가스 배출구(400)는 기기의 작동을 제어하는 컨트롤 박스(40)가 구비된 정면에 설치될 수 있다. 통상, 연소가스를 배출하는 배출구는 연소가스가 매우 뜨거운 상태로 배출되므로, 안전사고의 위험과 기기에 악영향을 미치지 않도록 장치의 뒷부분에 설치되는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 버너(30)에서 가열되는 공기가 충분히 열교환을 하여 배출되므로, 온도가 뜨겁지 않아 기기의 정면에 설치될 수 있는 것이다.

이와 같은 온냉풍 열교환부(200)는 상기 내통(110)에서 유입되는 뜨거운 공기가 상기 지지판(212)으로 구획된 공간을 이동하면서, 상기 에어파이프(220) 내부를 흐르는 공기를 데워주게 된다.

즉, 본 발명에서는 온풍의 열교환 방법에 있어서, 에어파이프(220) 겉에 흐르는 뜨거운 공기가 에어파이프(220) 내부에 공기와 열교환 하도록 하여 파이프(220) 속의 열을 얻어내는 방식으로 구성하였다. 여기서, 상기 에어파이프(220)는 지지판(212)에 수평방향으로 지그재그 배열되어지고, 상기 내통(110)에서 발생된 고온의 열이 에어파이프(220) 사이를 통과하는 과정에서 지그재그형태로 통과되어지도록 함으로써 열의 이동을 지연시켜 열교환이 충분히 이루어질 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이, 에어파이프(220) 내부를 흐르는 속열을 이용하는 본 발명의 구성은 종래의 기술에 비해, 열교환 효율을 크게 증가시켜 연료 소비량을 줄이고 난방비용을 절감하여 경제적인 장점이 있다.

상기 에어파이프(220) 내부의 데워진 공기는 상기 송풍팬(230)으로 인해 상기 온냉풍 토출구(250)를 통해 외부로 배출되어 난방하여야 할 공간, 예를 들면, 시설하우스, 축산농가, 건물의 실내, 목욕탕, 농·수산물 건조실, 양어장 등의 난방용으로 사용할 수 있다.

한편, 상기 온냉풍토출구(250)은 에어파이프(220) 내부의 온풍이 신속하게 배출 또는 토출되어질 수 있도록 그 출구가 점진적으로 좁아지는 형태를 갖도록 구성되어 있다.

본 발명에서, 상기 제1 온수 열교환부(100)에서의 온수가 공급되어 온수를 순환시키기 위한 제2 온수 열교환부(300)가 더 포함될 수 있다.

상기 제2 온수 열교환부(300)는 내부에 중공부가 형성된 이중관의 형태로 이루어지는 온수탱크(310)로 구성되며, 상기 온수탱크(310)에 제1 온수 열교환부(100)에서의 온수가 공급된다.

상기 제1 온수 열교환부(100)와 제2 온수 열교환부(300)는 복수의 파이프(320)로 연결되는데, 상기 파이프(320)의 일단은 제1 온수 열교환부(100)의 외통(120)에 연통되도록 설치되고, 상기 파이프(320)의 타단은 상기 온수탱크(310)에 연통되어 제1 온수 열교환부(100)의 온수가 상기 파이프(320)를 통해 온수탱크(310)로 유입될 수 있다.

한편, 상기 온수탱크(310)에는 온수탱크(310)의 온수를 시설하우스에 공급하도록 상기 온수를 배출하는 온수 배출관(330)이 설치된다. 상기 온수 배출관(330)에는 외부에서 급수를 공급할 수 있는 급수 공급관(도시안함)이 연결되며, 상기 온수 배출관(330)과 급수 공급관에는 각각 밸브가 설치되어 필요에 따라 온수 배출관(330) 또는 급수 공급관을 개폐시키면서 시설하우스 등에 온수 또는 냉수를 공급할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명은 온수의 열교환 방법에 있어서, 3차에 걸친 열교환(직열, 연소열, 대류열)이 가능하다.

즉, 상기 버너(30)로부터의 화염이 상기 회수관(122)의 단부에 부딪히면서 상기 회수관(122)을 통해 재유입되는 순환수를 직접 가열하는 직열과, 상기 내통(110) 내의 연소에 의해 내통(110)과 외통(120) 사이에 담긴 물을 가열시키는 연소열과, 상기 제1 온수 열교환부(100)의 온수가 상기 파이프(320)를 통해 온수탱크(310)로 유입될 때 열풍에 의해 파이프(320) 내를 순환하는 물을 가열시키는 대류열에 의해 3차에 걸친 열교환이 가능한 것이다.

따라서, 온수를 데우기 위한 열교환 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 온수탱크(310)의 상부에는 온수탱크(310)의 물을 빼거나 물을 공급할 수 있는 연결된 급수통(350)이 설치되어 온수가 순환되어지는 가운데 증발로 인하여 줄어든 량 만큼 공급이 가능하고, 온수탱크(310)에 물이 넘칠 경우 물을 뺌으로써, 항상 일정량의 물이 공급되어질 수 있도록 구성된다.

한편, 도 5는 본 발명의 제2 온수 열교환부의 다른 실시예를 도시한 사시도로서, 상기 온수탱크(310) 내부에는 외부에서 급수를 공급받아 온수탱크(310)의 온수 열로 급수를 데운 후 반대편으로 공급할 수 있는 나선형의 온수파이프(340)가 설치될 수 있다. 상기 온수파이프(340)는 가정에 난방수를 공급하도록 설치될 수 있으며, 나선형태로 감겨진 형상이므로 상기 온수탱크(310) 내부를 순환하는 동안 물이 충분히 데워져 열교환율이 높아질 수 있게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 다기능 냉난방 기기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 동절기에는 상기 버너(30)에서의 연소에 의하여 내통(110)에 고온의 연소가스가 발생하고, 연소가스가 내통(110)에서 상부로 이동하면서 온냉풍 열교환부(200)의 에어파이프(220) 사이를 이동하는 과정에서 에어파이프(220) 내부의 공기와 열교환이 이루어지게 된다.

이때, 상기 송풍팬(230)이 에어를 흡입하면서 에어파이프(220) 내부에 공기를 공급하여 에어파이프(220) 내의 공기가 열교환하면서 온냉풍 토출구(250)를 통해 배출된다.

본 발명에서는 에어파이프(220) 겉에 흐르는 뜨거운 공기가 에어파이프(220) 내부에 공기와 열교환 하도록 하여 파이프(220) 속의 열을 얻어내는 방식으로 열교환이 이루어지며, 상기 내통(110)에서 발생된 고온의 열이 에어파이프(220) 사이를 통과하는 과정에서 지그재그형태로 통과되어지도록 함으로써 열의 이동을 지연시켜 열교환 효율을 크게 증가시켜 연료 소비량을 줄이고 난방비용을 절감할 수 있다.

상기 온냉풍 토출구(250)는 시설하우스 등 난방이 필요한 외부에 온풍을 공급한다.

한편, 상기 외통(120)에 담겨진 물은 상기 버너(30)의 연소열에 의해 데워져 온수가 되고, 상기 파이프(320)를 통해 온수탱크(310)으로 공급되는 과정 중에 2차로 대류열에 의해 재가열된다.

상기 온수탱크(310)에 유입된 온수는 온수배출관(330)을 통해 시설하우스 등에 공급된다.

이후, 시설하우스를 순환한 온수는 회수관(122)을 통해 상기 외통(120)에 다시 유입됨으로써, 계속적으로 온수 난방을 할 수 있게 된다.

하절기에는 상기 버너(30)를 케이스(10)에서 이탈시키고 버너(30)와 연결된 부위를 폐쇄한 후 상기 냉수 공급관(20)에서 급수를 공급하면 상기 내통(110)에 냉수를 공급할 수 있다. 이때, 상기 냉수 공급관(20)은 시설하우스 등을 순환하고 온 순환수가 유입되도록 연결되어 있다.

상기 내통(110)에 공급된 냉수는 상부의 열교환룸(210)을 채우게 되고, 냉수가 상기 에어파이프(220) 사이를 메운 상태에서 상기 송풍팬(230)이 가동하면, 에어파이프(220) 내부에 공기의 열교환이 이루어지면서 상기 온냉풍 토출구(250)를 통해 냉풍이 배출된다.

또한, 상기 내통(110)에 담겨진 냉수는 상부의 열교환룸(210)을 채우게 되고 오버플로우된 냉수는 상기 연소가스 배출구(400)에 설치된 냉수 배출구(410)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 상기 냉수 공급관(20)에서는 계속적으로 급수를 공급할 수 있으므로, 계속적으로 시설하우스 등에 냉풍을 공급할 수 있게 된다.

한편, 상기 온수 배출관(330)에는 외부에서 급수를 공급할 수 있는 급수 공급관(도시안함)이 연결되어 있으므로, 시설하우스 등에 상기 냉풍과 함께 냉수를 공급하기 위해서는 상기 온수 배출관(330)에 설치된 밸브를 잠그고, 상기 급수 공급관에 설치된 밸브를 열어, 상기 급수 공급관을 개방시킴으로써, 시설하우스 등에 냉수를 공급할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 다기능 냉난방 기기는 가동에 필요한 열원의 소비를 줄여 가동비용을 줄일 수 있도록 하고, 이울러 열교환기를 경유하는 가운데 열교환이 이루어진 폐열이 그대로 배출되어지는 것이 아니라 하부로 이동하는 가운데 열교환이 더 이루어진 후 배출되어지도록 함으로써 열손실을 줄여 난방비용을 낮출 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 케이스 20: 냉수 공급관
30: 버너 100: 제1 온수 열교환부
110: 내통 120: 외통
200: 온냉풍 열교환부 210: 열교환룸
212: 지지판 220: 에어파이프
230: 송풍팬 250: 온냉풍토출구
300: 제2 온수 열교환부 310: 온수탱크
320: 파이프 400: 연소가스 배출구

Claims (14)

1. 외부로부터 급수가 공급되는 냉수 공급관;
   온수 또는 온풍을 공급하기 위한 화력을 제공하는 버너;
   상기 버너의 화력에 의해 온수를 가열하는 제1 온수 열교환부;
   상기 버너의 화력에 의해 온풍을 공급하거나 상기 냉수 공급관에서 공급되는 냉수를 이용하여 냉풍을 공급하는 온냉풍 열교환부; 및
   상기 제1 온수 열교환부와 온냉풍 열교환부가 내부에 설치되는 케이스;
   를 포함하고,
   상기 제1 온수 열교환부는 상기 버너의 노즐이 설치되어 상기 버너로부터의 화염을 통해 공기를 가열하는 내통과, 상기 내통과 간격을 두고 이격되어 물이 수용되는 외통을 구비하는 이중 가열통으로 이루어지며,
   상기 외통에는 냉난방 기기 외부를 순환한 순환수가 유입되는 회수관이 연결되되, 상기 회수관은 상기 내통에 삽입된 후 절곡되어 상기 외통에 순환수를 유입시키도록 단부가 L자형으로 이루어지며, 상기 회수관의 단부는 상기 버너의 노즐과 간격을 두고 마주하게 설치되어 상기 버너로부터의 화염이 상기 회수관의 단부에 부딪히어 확산되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉수 공급관은 상기 내통 또는 외통에 연결되며,
   상기 냉수 공급관에서 급수를 공급할 시 상기 버너를 케이스에서 이탈시키고 버너와 연결된 연결부를 폐쇄한 후 냉수를 공급하는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 온냉풍 열교환부는 열교환이 이루어지도록 하는 열교환룸;
   상기 열교환룸에 일방향으로 설치되는 다수의 에어파이프;
   상기 에어파이프 내부에 공기를 공급하기 위해 상기 열교환룸의 일측에 설치되어 에어를 흡입하는 송풍팬이 구비된 에어흡입구; 및
   상기 송풍팬의 반대편에 설치되어 에어파이프 내에서 열교환된 공기를 토출하는 온냉풍토출구;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 다수의 에어파이프가 각각 끼워지는 지지홀이 형성되어 상기 에어파이프를 지지함과 동시에 상기 열교환룸을 복수의 공간으로 구획하기 위한 지지판이 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 지지판 중 상기 열교환룸의 일측에 설치되는 지지판은 상기 케이스의 하단까지 연장되게 설치되어 이중 가열통이 설치되는 공간과 분리하는 지지격판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지격판에 의해 분리된 상기 열교환룸의 일측 하단에는 폐가스를 배출하는 연소가스 배출구가 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 온수 열교환부에서의 온수가 공급되어 온수를 순환시키기 위한 제2 온수 열교환부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 온수 열교환부는 내부에 중공부가 형성된 이중관의 형태로 이루어지는 온수탱크로 구비되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 온수 열교환부와 제2 온수 열교환부는 복수의 파이프로 연결되어 상기 파이프를 통해 제1 온수 열교환부의 온수가 상기 온수탱크로 유입되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 온수탱크의 온수를 난방에 이용하도록 상기 온수를 배출하는 온수 배출관이 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 냉난방 기기.
    
    
    

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