KR100823519B1

KR100823519B1 - 방열기

Info

Publication number: KR100823519B1
Application number: KR1020060113654A
Authority: KR
Inventors: 이화숙; 이현; 류재한
Original assignee: 이화숙
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-04-21

Abstract

본 발명은, 방열기에 관한 것으로서, 본 발명은 일정한 지름 및 길이를 갖고 내부가 중공된 형상으로 형성된 방열관과, 상기 방열관의 길이방향을 따른 외주면에 소정 간격을 두고 다수의 방열핀을 설치한 방열기에 있어서, 상기 방열관의 일단에 설치되어 기밀을 유지하는 캡타이어와; 일단에 소정 깊이의 홈을 갖고 상기 방열관의 일단에 설치된 상기 캡타이어와 접촉되어 기밀을 유지하는 전기카트리지히터 고정부재와; 상기 전기카트리지히터 고정부재에 삽입되며 일측에 전선이 돌출된 전기카트리지히터와; 상기 방열관의 타단에 설치되어 상기 방열관의 내부를 진공시키는 것을 단속하는 진공단속밸브와; 상기 방열관의 내부에 수용한 열매체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 제품의 수명을 연장할 수 있는 이점과 아울러 무게가 가벼워 노약자 및 여성들도 쉽게 이동운반과 설치 및 철거 가능한 장점이 있다. 그리고, 추운 겨울에도 동파의 위험이나 열팽창으로 인한 파열의 위험이 없어 화재로부터 안전하며, 연소를 위해 실내의 산소를 소모하지 않아 실내공기나 대기를 오염시킬 염려가 없으며, 엔진이나 송풍장치가 필요 없어 소음공해가 없으며, 작물이 강제 송풍의 영향으로 인한 잎 마름 현상이 없고, 적정온도의 자동조절이 용이하여 불필요한 에너지 낭비를 막을 수 있다. 따라서 무공해 친 환경제품으로 작물의 성장이 고르며 우수한 품질의 화예, 농산물을 생산할 수 있고, 열전달 효율이 뛰어나 보조열원이 필요 없으므로 부가적 에너지 비용이 들지 않으며 부피가 작고 기밀성이 좋아 비좁은 공간이나 습기가 많은 곳, 지중이나 수 중에도 설치 가능한 방열기를 얻을 수 있다.

방열기, 전기카트리지히터, 열매체 조성물, 진공단속밸브

Description

방열기{RADIATOR}

도 1은 본 발명에 따른 방열기으로서 일부 길이를 생략한 상태의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 방열기의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 진공단속밸브의 단면도이다.

-도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명-

10 : 방열기 20 : 방열관

30 : 방열핀 40 : 캡타이어

50 : 전기카트리지히터 고정부재 60 : 전기카트리지히터

61 : 전선 70 : 진공단속밸브

71 : 밸브몸체 73 : 볼트

75 : 체결공 77 : 공기흡인관

본 발명은 농가의 비닐하우스 또는 온실 등에 설치하여 실내를 난방하는데 사용하는 방열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 설치와 이동이 간단하고 실내의 산소를 소모하지 않으며 온도조절이 용이하고 난방비용을 절감할 수 있으며, 소 음이 발생치 않아 농작물 및 원예농가에 보급되어 소득증대에 보탬이 될 수 있는 방열기에 방열관에 관한 것이다.

일반적으로 농가 등에 설치된 비닐하우스 또는 온실에서는 다양한 채소와 원예, 화훼류가 재배되어 우리의 건강에 도움을 주는 한편 눈을 즐겁게 해준다.

이와 같은 비닐하우스 또는 온실에는 실내의 적정온도를 유지하기 위하여 연탄 또는 기름보일러와 같은 난방시스템과 각종 히터 및 각종 열매체를 이용한 난방시스템이 설치되어 식물 등의 재배에 적정한 실내의 온도를 유지시킨다.

그런데, 상기와 같은 종래의 난방시스템 중 연탄 및 기름보일러는 연료비용이 고가이기 때문에 경제성이 없다는 폐단과 아울러 연소를 위해 실내의 산소를 소모하여 실내공기나 대기를 오염시키는 단점이 있다.

한편, 종래의 열매체를 이용한 난방시스템은, 강제 순환 방식이므로 열매체를 순환시키기 위한 펌핑장치를 별도로 부착하고, 아울러 매체의 열팽창계수. 온도상승에 따른 팽창과 폭발방지장치(보조압력탱크)와 더불어 별도로 발생하는 압력가스를 배출하기 위해 고압가스 배기구를 설치하여야 하므로 설치비용이 많이 소요된다는 단점이 있다. 특히 고압가스를 주기적으로 배출하므로 이로 인한 대기오염의 단점과 산소에 자주 노출된 열매체의 오염이 발생하고 따라서 오염된 열매체의 교환과 폐처리를 하여야 한다는 폐단이 있으며, 열전달 효과를 위해 방열관 또는 탱크 등으로 형성된 용기속에 열매체를 가득(100%) 충진하여야 하므로 열매체 구입비용 또한 부담스러움 등이 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 대기오염 및 천연환경 파괴의 주원인인 화석연료의 소비를 줄이며 고비용 저효율 형태의 에너지 과소비현상을 막고, 쾌적한 환경을 보존하면서 연료비를 절감함으로써 농가의 경제적 이익을 줄 수 있는 방열기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 일정한 지름 및 길이를 갖고 내부가 중공된 형상으로 형성된 방열관과, 상기 방열관의 길이방향을 따른 외주면에 소정 간격을 두고 다수의 방열핀을 설치한 방열기에 있어서, 상기 방열관의 일단에 설치되어 기밀을 유지하는 캡타이어와; 일단에 소정 깊이의 홈을 갖고 상기 방열관의 일단에 설치된 상기 캡타이어와 접촉되어 기밀을 유지하는 전기카트리지히터 고정부재와; 상기 전기카트리지히터 고정부재에 삽입되며 일측에 전선이 돌출된 전기카트리지히터와; 상기 방열관의 타단에 설치되어 상기 방열관의 내부를 진공시키는 것을 단속하는 진공단속밸브와; 상기 방열관의 내부에 수용한 열매체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 진공단속밸브는 체결공과, 상기 체결공과 관통된 공기흡인관을 갖는 밸브몸체와; 상기 체결공의 일측에서 나사조립되어 상기 체결공을 개폐하는 볼트를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 방열관에 수용된 열매체 조성물은 상기 방열관의 전체 용적량 100% 대비 9% 내지 12%로 제한하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방열기으로서 일부 길이를 생략한 상태의 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 방열기의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 진공단속밸브의 단면도이다.

본 발명에 따른 방열기(10)를 구성하는 방열관(20)은, 일정한 지름 및 길이(필요에 따라 3 내지 6M의 길이로 형성할 수 있음)를 갖고 내부가 중공된 형상으로 형성되며 재질은 스테인레스스틸 파이프와 동 파이프로 형성되며 방열관(20)의 길이방향을 따른 외주면에 소정 간격을 두고 다수 설치한 방열핀(30)은 알루미늄으로 형성된다. 이와 같이 스테인레스스틸 및 동 파이프 그리고 알루미늄을 주재질로 사용하는 이유는 제품의 수명을 연장할 수 있는 이점과 아울러 제품의 무게가 가벼워 농. 어촌의 노약자 및 여성들도 쉽게 이동운반과 설치 및 철거 가능하도록 하기 위함이다.

방열관(20)의 길이방향을 따른 외주면에는 소정 간격을 두고 다수의 방열핀(30)을 설치하고 있는데 여기서 본 발명에 따른 방열기(10)는 전원을 공급하기 전, 열매체 조성물(100)이 상온에서 식어 있을 때, 머무는 부위(하단 끝에서150mm-250mm 지점까지) 즉 전기카트리지히터(60)가 설치된 부분의 방열관(20) 외주면에는 방열핀(30)을 설치하지 아니한 것은 열매체 조성물(100)의 기화(승화)반응을 빠르게 할 수 있기 때문이다. 만약 하단 끝에서 150mm-250mm 지점에 방열핀(30)을 모두 설치하였을 경우 열매체 조성물(100)의 온도가 상승하는 동안 외부로 방열되어 기화점에 도달하기까지 더 많은 시간이 소요되어 반응이 늦고, 소비전력이 많아 불리 하기 때문이다.

방열관(20)의 일측에는 캡타이어(40)와 일단이 접촉되어 기밀을 유지하며 방열관의 내측을 향하여 설치된 전기카트리지히터 고정부재(50)를 설치하고 그 일단에 형성된 홈(51)에는 전기카트리지히터(60)를 고정하고 있는데, 여기에서 전선(61)을 갖는 전기카트리지히터(60) 연결부위에 캡타이어(40)로 방수 처리함으로써 누전과 감전사고를 미연에 방지할 수 있으며 방열관(20)의 타단에는 방열관(20) 속에 열매체 조성물(100)을 넣은 후 방열관(20) 내부에 존재하는 공기를 없애기 위한 진공단속밸브(70)를 구비하고 있다.

진공단속밸브(70)는 밸브몸체(71)와 볼트(73)로 이루어지며 밸브몸체에는 체결공(75)이 형성되어 있으며 체결공은 공기흡인관(77)과 연통될 수 있다. 따라서 방열관(20) 내부를 진공시킬 때에는 체결공(75)으로부터 볼트(73)를 일측으로 이동시켜 유로(74)를 개방한 후 공기흡입기(도시치 않음)를 공기흡인관(77)에 설치 방열관(20) 내부에 존재하는 공기를 흡인하고 이어서 볼트(73)를 원위치로 체결하는 것과 또는 공기흡인관(77)을 용접 등의 방법으로 폐쇄하여 방열관(20) 내부의 진공을 단속한다. 도면부호 76은 O링이다.

한편, 전기카트리지히터 수용부재(50)에 수용된 전기카트리지히터(60)는 전선(61)으로부터 공급되는 전원과, 별도의 온도조절기(도시치 않음)에 의해 소정 온도로 조절되어 방열관(20) 내부에 수용된 열매체 조성물(100)을 히팅 한다.

본 발명에 따른 방열관(20) 속에는 본원 출원인이 출원한 발명특허 10-2006-0100590호 "열매체 조성물"이 수용되는데 이때 수용량은 방열관(20)의 전체 용적량 100% 대비 9% 내지 12%로 제한하여 수용하는 것이 바람직하다. 이는 실험결과 이 범위를 벗어나 너무 적게 주입했을 경우 온도의 상승 속도는 빠르나 주변의 바람이나 환경의 영향에 민감하고 발열량이 적으며, 온도변화가 심해 안정적이지 못하고, 너무 많이 주입했을 경우는 반응속도가 느릴 뿐만 아니라 소비전력량이 많아 본 발명에 따른 방열기(10)에는 적합하지 않다.

본 발명에 따른 방열기(10)를 좀더 구체적으로 설명하면, 방열기(10)를 온실 또는 비닐하우스 등에 설치할 때, 전기카트리지히터(60) 측으로 3°이상의 각도로 기울기(중력 작용의 영향으로 3°이상의 기울기를 준 것은 전원공급이 차단되어 열매체 조성물이 냉각되었을 때 고체 상태이므로 가열부(반응부) 위치에 항상 모여 있도록 하기 위함)를 주어 열매체 조성물이 모두 일측으로 내려가게 설치한 후 진공단속밸브(70)을 통해 소정의 진공을 걸면 기압이 급속히 떨어지므로 열매체 조성물(100)은 방열관(20) 내부에서 냉각되어 얼어붙어 고체화된다.

이후 방열관(20) 내부의 진공상태를 유지하기 위해 볼트(73)를 원위치로 체결하여 유로(74)를 폐쇄거나 공기흡인관(77)을 용접 등의 방법으로 폐쇄하면 진공이 해제되기 전에는 열매체 조성물(100)의 성분이 지닌 고유의 효능 및 질량이 감소되는 현상은 없다.

방열관(20) 내부에 열매체 조성물(100) 주입과 진공처리가 끝난 후 전기카트리지 히터(60)에 전력을 공급하면 전기카트리지히터(60)가 가열되어 방열관(20) 내부에 있는 본 열매체 조성물(100)에 열이 전달되고 이때 고체 상태로 함께 얼어붙어 있던 열매체 조성물(100)이 해동됨과 동시에 끓는점(기화점)이 낮은 것부터 순 서대로 반응을 시작하여 폭발, 팽창(열매체 조성물이 방열관(20)의 전체 용적량 100% 대비 9% 내지 12%로 제한하여 수용되어 있기 때문에 충분한 팽창공간을 가질 수 있음)하는 것인바, 상승, 하강작용을 연속적으로 반복하므로 방열관(20)의 타단부(응축부)까지 순식간에 열을 전달하는데 그 이유는 방열관(20)의 내부 진행방향에 잡 공기가 없어 저항을 받지 않기 때문이다.

한편, 난방규모, 용도, 원하는 적정온도에 맞추는 것은 소비전력(300w, 400w, 500w, 600w, 700w, 900w)을 결정하고 알맞은 용량의 전기카트리지히터(60)를 사용하면 된다.

본 발명에 따른 방열기(20) 내부에 주입한 열매체 조성물(100)의 연구개발 후 현시점의 방열기(10)(길이4M, 600W, 28Ø (구경, 길이의 제한이 없으나 실험을 위하여 특별 제작한 크기))의 표면온도는 195℃-205℃ 이었으며 방열핀(30)을 설치한 상태의 표면온도는 90℃-100℃로 측정되었다.

본 발명에 따른 방열기(10)는 방열기 주변공기를 고스란히 데워 상승시키는 대류작용을 기본원리로 채택한 것이므로 바람의 영향이 많은 곳에서는 불리하지만 비닐하우스나 기타 온실 등 실내의 난방장치로 매우 적합하며, 배기가스가 전혀 없으므로 쾌적한 환경을 언제나 유지할 수 있어 온종일 하우스 내에서 일하는 작업자의 건강에 해를 끼치지 않고 난방할 수 있음을 아래 실험예를 통해 알 수 있다.

{실험예 1}

방열관(20)의 구경을 30Ø로 하고, 길이 4M, 용적 2826㎤로 하며, 방열핀(30) 높이 15mm, 핏치거리 2.5mm 이하로 방열기(10)를 형성하여 방열관(20)의 내 부에 열매체 조성물(100) 300ml를 수용시켰다. 그리고 소비전력이 600w용량인 전기카트리지히터(60)를 사용하여 실험실 온도를 상온 섭씨 20도 기준의 조건에서 방열핀(30)의 표면 온도를 디지털 온도계로 측정하였는바 최초반응시간은 20초가 소요되었으며, 15분 후 80-85℃, 30분 후 95-98℃, 60분 후에 98-100℃, 24시간 후에는 95-100℃ 이었으며, 48시간이 된 후 95-100℃의 방열온도가 측정되었다.

{실험예 2}

방열관(20)의 구경을 30Ø로 하고, 길이 2M, 용적 1413㎤로 하며, 방열핀(30) 높이 15mm, 핏치거리 2.5mm 이하로 방열기(10)를 형성하여 방열관(20)의 내부에 열매체 조성물(100) 150ml를 수용시켰다. 그리고 소비전력이 600w용량인 전기카트리지히터(60)를 사용하여 실험실 온도를 상온 섭씨 20도 기준의 조건에서 방열핀(30)의 표면 온도를 디지털 온도계로 측정하였는바 최초반응시간은 15초가 소요되었으며, 10분 후 105℃, 15분 후 115℃, 30분 후에 124℃, 60분 후에 127.7℃, 24시간 후에는 125-128℃이었으며, 48시간이 된 후 125-128℃가 측정되었다.

{실험예 3}

방열관(20)의 구경을 30Ø로 하고, 길이 6M, 용적 4239㎤로 하며, 방열핀(30) 높이 15mm, 핏치거리 2.5mm 이하로 방열기(10)를 형성하여 열매체 조성물(100) 400ml를 수용시켰다. 그리고 소비전력이 600w용량인 전기카트리지히터(60)를 사용하여 실험실 온도를 상온 섭씨 20도 기준의 조건에서 방열핀(30)의 표면 온도를 디지털 온도계로 측정하였는바 최초반응시간은 30초가 소요되었으며, 10분에 65℃, 15분에 70℃, 30분에 72℃, 60분에 72.6℃, 24시간 후에는 70℃-73℃ 이었으 며 48시간이 된 후에는 70℃-73℃가 측정되었다.

이와 같이 본 발명에 따른 방열기(10)의 특징은 전기카트리지히터(60)가 위치하는 부분 예컨대 발열부, 방열관(20)의 중간부, 방열관의 타단인 응축부까지 방열기(10) 전 부분에 걸쳐 온도분포가 균일하여 편차 없이 고르게 방열 되었다. 그리고 방열기(10)와 열매체 조성물(100)은 최고온도에 도달한 이후 계속해서 별 변화 없이 그 온도를 유지해 주었고, 대류와 복사열작용에 의해 방열기(10) 주변공기를 고스란히 데워 올려서 순환시켜 실내, 온실 등 바람의 영향을 받지 않는 곳의 난방장치로서는 최적으로 실험되었다.

적은 용량의 전기카트리지히터(60)에서 열을 공급받아 방열관(20) 내부에서 끊임없이 열매체 조성물(100)의 자연 순환이 반복되어 방열관(20) 및 방열핀(30)을 포함한 방열기(10) 전체를 순식간에 데우고 실내온도를 상승시키면서 입력된 전기에너지량보다 출력되는 전체 열에너지가 더 많은 증폭현상을 본 열매체 조성물(100)의 상호작용에서 발견하였으며, 방열기(10)의 열전달 효율을 더욱 극대화 하기위해서는 진공도를 높이고 진공상태를 계속 유지해 주어야 하는 것도 중요했고, 열에너지를 외부로 발산하기 위해 방열면적을 최대한 늘리고, 방열핀(30)을 가급적 촘촘히 설치하는 것과, 가장 활발한 열매체 조성물(100)의 순환 운동을 위한 진공도 범위(10－2승tor 0-3승tor)도 매우 중요함을 이 실험결과에서 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 방열기는, 제품의 수명을 연장할 수 있는 이점과 아울러 무게가 가벼워 노약자 및 여성들도 쉽게 이동운반과 설치 및 철거 가능한 장점이 있다. 그리고, 추운 겨울에도 동파의 위험이나 열팽창으로 인한 파열의 위험이 없어 화재로부터 안전하며, 연소를 위해 실내의 산소를 소모하지 않아 실내공기나 대기를 오염시킬 염려가 없으며, 엔진이나 송풍장치가 필요 없어 소음공해가 없으며, 작물이 강제 송풍의 영향으로 인한 잎 마름 현상이 없고, 적정온도의 자동조절이 용이하여 불필요한 에너지 낭비를 막을 수 있다. 따라서 무공해 친 환경제품으로 작물의 성장이 고르며 우수한 품질의 화예, 농산물을 생산할 수 있고, 열전달 효율이 뛰어나 보조열원이 필요 없으므로 부가적 에너지 비용이 들지 않으며 부피가 작고 기밀성이 좋아 비좁은 공간이나 습기가 많은 곳, 지중이나 수중에도 설치 가능한 방열기를 얻을 수 있다.

Claims

일정한 지름 및 길이를 갖고 내부가 중공된 형상으로 형성된 방열관과, 상기 방열관의 길이방향을 따른 외주면에 소정 간격을 두고 다수의 방열핀을 설치한 방열기에 있어서,

상기 방열관의 일단에 설치되어 기밀을 유지하는 캡타이어와;

일단에 소정 깊이의 홈을 갖고 상기 방열관의 일단에 설치된 상기 캡타이어와 접촉되어 기밀을 유지하는 전기카트리지히터 고정부재와;

상기 전기카트리지히터 고정부재에 삽입되며 일측에 전선이 돌출된 전기카트리지히터와;

상기 방열관의 타단에 설치되어 상기 방열관의 내부를 진공시키는 것을 단속하는 진공단속밸브와;

상기 방열관의 내부에 수용한 열매체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열기.
제 1항에 있어서,

상기 진공단속밸브는 체결공과, 상기 체결공과 관통된 공기흡인관을 갖는 밸브몸체와;

상기 체결공의 일측에서 나사조립되어 상기 체결공을 개방 또는 폐쇄하는 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열기.
제 1항에 있어서,

상기 방열관에 수용된 열매체 조성물은 상기 방열관의 전체 용적량 100% 대비 9% 내지 12%로 제한하여 수용한 것을 특징으로 하는 방열기.